KR20190078055A - 용탕량 산출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용탕량 산출 방법에 관한 것으로서, 용기에 남아 있는 기존 용탕량을 계산하는 과정; 상기 용기에 용탕을 장입하는 과정; 상기 용기에 장입된 용탕의 장입량을 계산하는 과정; 상기 용기에 장입된 용탕의 장입량을 측정하는 과정; 계산된 장입량과 측정된 장입량으로 장입량의 편차를 계산하는 과정; 및 상기 장입량의 편차에 따라 상기 용기 내 총 용탕량을 산출하는 과정;을 포함하고, 합금강을 제조하는 과정에서 사용하기 위해 보온로에 저장되는 용융 합금철, 예컨대 용탕의 양을 정확하게 관리할 수 있다.

Description

용탕량 산출 방법{Calculating method of the amount of molten steel}

본 발명은 용탕량 산출 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용기에 수용되는 용탕을 효율적으로 관리하여 조업 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 용탕량 산출 방법에 관한 것이다.

일반적으로 통상의 고망간강의 경우, 망간(Mn)을 1 내지 5중량% 정도 함유하고 있으며, 일부 스테인레스강의 경우도 망간의 함량이 10중량% 이하인 강을 생산하고 있다. 또한, 최근에는 자동차용 고강도 고성형성 강재의 경우는 망간 함량이 15 내지 25중량%인 강종이 제조되고 있다.

통상, 전로 공정으로 고망간강을 제조하는 경우, 전로에서 용선을 정련하여 용강을 제조하고, 용강을 출강하는 과정에서 고상의 망간 합금철을 투입하여 망간 성분의 함량을 제어하는 방법이 주로 사용되고 있다. 이때, 요구되는 망간 함량에 따라 용강에 투입되는 망간 합금철의 양이 증가하게 된다. 이와 같이 용강에 투입되는 망간 합금철의 양이 증가하면 용강의 온도가 하락되어 후속 공정에서 용강의 온도를 높이는 과정이 수반된다.

이에 망간 합급철을 미리 용해시킨 용탕을 보온로에 저장하고, 전로 정련이 완료된 용강이 마련되면, 용융된 망간 합금철을 용강과 합탕하는 방법이 사용되고 있다.

이와 같은 방법은 보온로에 용탕을 용융점 이항의 온도로 보관하고, 용강이 마련되면 합탕하는 과정을 반복해서 수행하게 된다. 이에 보온로에는 1회 이상 합탕할 수 있는 용탕을 보관하게 된다.

그런데 조업 중의 손실이 없거나 평량 시스템이 정상인 경우, 보온로에 장입한 총 용탕량은 총 합탕량과 잔탕량의 합이 동일해야 하지만, 실제 조업에서는 장입용 평량기와 합탕용 평량기의 차이 또는 조업 중의 손실되는 량(장입중 비산되는 양, 기화 손실량, 합탕 중 손실량 등)등으로 인하여 보온로 내 용탕량, 예컨대 잔탕량이 계산 상의 잔탕량과 차이가 발생한다.

이와 같은 편차가 발생하는 경우, 다음과 같은 문제점이 발생할 수 있다. 후속 합탕공정을 위한 용탕량이 부족한 경우, 추가적인 망간 투입을 위해 처리시간이 길어지고 이로 인하여, 후속 합탕 공정이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 보온로 내 최소 용탕량이 부족한 경우, 전력 공급 설비의 이상을 발생시켜 조업이 중단되는 문제점이 있다. 또한, 조업 완료 시점에 잔탕량이 많은 경우 고가의 용탕을 폐기함에 따른 비용이 증가하는 등의 문제점이 있다.

그리고 조업이 지속되면서 보온로 내부의 내화물이 용손되거나, 슬래그 또는 지금 등이 보온로의 내벽에 부착되면서 보온로의 내용적이 변화하게 된다. 이러한 내용적 변화는 보온로내 용탕의 탕면 레벨의 변동을 야기시키며, 이에 용탕의 넘침 또는 최소 잔탕 높이 확보 불가에 따른 전력 공급 중단 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 내화물의 상태 변동에 따라 보온로에 남아있는 용탕량을 관리할 수 있는 기술이 필요하다.

KR 2013-0039845 A KR 2002-0052617 A

본 발명은 용기에 수용된 용탕량을 효율적으로 관리할 수 있는 용탕량 산출 방법을 제공한다.

본 발명은 조업 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 용탕량 산출 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 용탕량 산출 방법은, 용기에 남아 있는 기존 용탕량을 계산하는 과정; 상기 용기에 용탕을 장입하는 과정; 상기 용기에 장입된 용탕의 장입량을 계산하는 과정; 상기 용기에 장입된 용탕의 장입량을 측정하는 과정; 계산된 장입량과 측정된 장입량으로 장입량의 편차를 계산하는 과정; 및 상기 장입량의 편차에 따라 상기 용기 내 총 용탕량을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 장입량의 편차가 설정 범위 이하면, 상기 용기의 내화물의 상태가 양호한 것으로 판단하고, 상기 장입량의 편차가 설정 범위를 초과하면, 상기 용기의 내화물의 상태가 불량한 것으로 판단할 수 있다.

상기 장입량의 편차가 설정 범위 이하면, 상기 측정된 장입량과 상기 기존 용탕량을 합한 값을 상기 총 용탕량으로 산출할 수 있다.

상기 장입량의 편차가 설정 범위를 초과하면, 상기 총 용탕량을 상기 측정된 장입량과 상기 계산된 장입량을 이용하여 보정하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 총 용탕량을 보정하는 과정은, 상기 측정된 장입량과 상기 계산된 장입량의 평균값을 상기 기존 용탕량과 합해서 총 용탕량을 산출할 수 있다.

상기 기존 용탕량을 계산하는 과정은, 상기 용기의 내부 상부면에서 용탕의 탕면까지의 거리와, 상기 용기의 경동 각도 중 적어도 어느 하나를 이용하여 계산할 수 있다.

상기 기존 용탕량을 계산하는 과정은, 상기 용기의 내부 상부면으로부터 기존 용탕의 탕면까지 거리를 측정하는 과정; 측정된 거리에서 상기 용기 내 기존 용탕이 차지하는 내용적을 계산하는 과정; 및

산출된 내용적에 대응하는 기존 용탕량을 계산하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 용탕의 장입량을 계산하는 과정은, 상기 용기의 내부 상부면으로부터 장입 후 용탕의 탕면까지 거리를 측정하는 과정; 측정된 거리에서 상기 용기 내에서 장입 후 용탕이 차지하는 내용적을 계산하는 과정; 산출된 내용적에 대응하는 용탕량을 계산하는 과정; 및 계산된 용탕량에서 계산된 기존 용탕량을 빼서 용탕의 장입량을 계산하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 용탕의 장입량을 측정하는 과정은, 장입 전 상기 용탕을 수용하는 저장기의 무게를 측정하고, 장입 후 상기 용탕을 수용하고 있던 저장기의 무게를 측정한 후, 장입 전 저장기의 무게에서 장입 후 저장기의 무게의 차이값으로 용탕의 장입량을 측정할 수 있다.

상기 총 용탕량을 산출하는 과정 이후에, 상기 용기를 경동시켜 용탕을 출탕하는 과정; 상기 용탕의 출탕량을 계산하는 과정; 상기 용탕의 출탕량을 측정하는 과정; 계산된 출탕량과 측정된 출탕량의 편차를 계산하는 과정; 및 출탕량의 편차에 따라 상기 용기 내 잔류 용탕량을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 용탕을 출탕하는 과정 이전에, 상기 용기 내의 용탕량을 계산하여 계산 총 용탕량을 구하는 과정; 상기 총 용탕량과 계산 총 용탕량의 편차를 계산하는 과정; 및 총 용탕량의 편차에 따라 장입 후 총 용탕량을 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 총 용탕량의 편차가 설정 범위 이하면, 상기 총 용탕량을 장입 후 총 용탕량으로 결정할 수 있다.

상기 총 용탕량의 편차가 설정 범위를 초과하면, 상기 총 용탕량과 계산된 총 용탕량의 평균값을 구하여 장입 후 총 용탕량으로 결정할 수 있다.

상기 계산 총 용탕량을 구하는 과정은, 상기 용기를 경동시키는 과정; 상기 용기에서 용탕이 출탕되기 전 상기 용기의 경동 각도를 측정하는 과정; 측정된 경동 각도에서 상기 용기 내 용탕이 차지하는 내용적을 계산하는 과정; 및 상기 산출된 내용적에 대응하는 용탕량을 계산하여 계산 총 용탕량으로 구하는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 용탕량 산출 방법은, 용기에 용탕을 장입하는 과정; 용기를 경동시켜 용탕을 출탕하는 과정; 상기 용탕의 출탕량을 계산하는 과정; 상기 용탕의 출탕량을 측정하는 과정; 계산된 출탕량과 측정된 출탕량의 편차를 계산하는 과정; 및 출탕량의 편차에 따라 상기 용기 내 잔류 용탕량을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 용탕을 출탕하는 과정 이전에 상기 용기 내에 수용되어 있는 장입 후 총 용탕량을 계산하는 과정을 포함하고, 상기 장입 후 용탕량을 계산하는 과정은, 상기 용기의 내부 상부면에서 장입 후 용탕의 탕면까지의 거리와, 상기 용기의 경동 각도 중 적어도 어느 하나를 이용하여 계산할 수 있다.

상기 용탕의 출탕량을 측정하는 과정은, 출탕 전 출탕되는 용탕이 수용되는 반응기의 무게를 측정하고, 출탕 후 용탕이 수용되는 반응기의 무게를 측정한 후, 출탕 후 반응기의 무게에서 출탕 후 반응기의 무게의 차이값으로 용탕의 출탕량을 측정할 수 있다.

상기 출탕량의 편차가 설정 범위 이하면, 상기 측정된 출탕량에 오차가 없는 것으로 판단하고, 상기 출탕량의 편차가 설정 범위를 초과하면, 상기 측정된 출탕량에 오차가 있는 것으로 판단할 수 있다.

상기 출탕량의 편차가 설정 범위 이하면, 장입 후 총 용탕량에서 측정된 출탕량을 빼서 잔류 용탕량으로 산출할 수 있다.

상기 출탕량의 편차가 설정 범위를 초과하면, 상기 측정된 출탕량을 이용하여 상기 계산된 출탕량을 이용하여 잔류 용탕량을 보정하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 잔류 용탕량을 보정하는 과정은, 장입 후 총 용탕량에서 측정된 출탕량과 계산된 출탕량의 평균값을 빼서 잔류 용탕량을 산출할 수 있다.

상기 용탕의 출탕량을 계산하는 과정은, 상기 용기의 내부 상부면으로부터 출탕 후 용탕의 탕면까지의 거리를 측정하는 과정; 측정된 거리에서 상기 용기 내 출탕 후 용탕이 차지하는 내용적을 계산하는 과정; 산출된 내용적에 대응하는 출탕 후 용탕량을 계산하는 과정; 및 장입 후 총 용탕량에서 계산된 용탕량을 빼서 용탕의 출탕량을 계산하는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 합금강을 제조하는 과정에서 사용하기 위해 보온로에 저장되는 용융 합금철, 예컨대 용탕의 양을 정확하게 관리할 수 있다. 즉, 보온로 내 내화물의 용손이나 보온로의 내벽에 형성되는 부착물에 의한 내용적 변화나 용탕의 측정 오차에 대응하여 용탕량을 예측함으로써 보온로 내 용탕량을 보다 정확하게 예측할 수 있다. 따라서 용탕을 보온로에 장입할 때 용탕이 넘치는 현상을 억제할 수 있고, 합탕 시에는 용탕을 원활하게 공급할 수 있는 동시에 전력 공급 설비의 이상을 발생키지 않을 정도의 잔탕을 확보할 수 있어 조업 효율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 합금강 제조 과정을 보여주는 순서도.
도 2는 보온로 운영량에 따라 용탕량의 편차를 보여주는 그래프.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용탕량 산출 방법으로, 보온로에 용탕을 장입할 때 보온로 내 총 용탕량을 예측하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용탕량 산출 방법으로, 보온로에 용탕을 장입할 때 보온로 내 총 용탕량을 예측하는 과정을 보여주는 순서도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용탕량 산출 방법으로, 보온로에서 용탕을 출탕한 후 보온로 내 잔류하는 용탕량을 예측하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 용탕량 산출 방법으로, 보온로에서 용탕을 출탕한 후 보온로 내 잔류하는 용탕량을 예측하는 과정을 보여주는 순서도.

이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명은 합금철을 미리 용해시킨 용탕을 보온로 등의 용기에 저장하고 있다가, 용강이 마련되면 보온로에서 용탕을 출탕하여 용강에 합탕함으로써 합금강을 제조하는 기술에서, 보온로 내 용탕을 관리하는 방법에 관한 것이다. 여기에서는 용탕은 망간(Mn), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 주석(Sb) 등과 같은 합금 또는 이들을 포함하는 합금철을 단독으로 용해시켜 제조되거나, 복수의 합금 또는 합금철을 용해시켜 제조된 것일 수 있다.

본 발명을 설명하기 앞서 합금강 제조 과정에 대해서 설명한다.

도 1은 합금강 제조 과정을 보여주는 순서도이고, 도 2는 보온로 운영량에 따른 용탕량의 편차를 보여주는 그래프이다.

합금강 제조 과정은, 용해로에서 제조된 용탕을 보온로에 장입하는 과정과, 용강이 마련되면 보온로에서 용탕을 배출시켜 합탕하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 보온로에는 용해로에서 제조된 용탕은 물론, 고체 상태의 합금철을 투입할 수도 있다.

통상 보온로에는 1회 이상 합탕할 수 있는 양의 용탕을 저장할 수 있으며, 용탕을 장입하는 과정과 합탕을 위해 출탕하는 과정을 반복해서 수행할 수 있다.

도 1을 참조하면, 보온로에 합금철을 용해시킨 용탕, 합금철 등을 장입한 후 보온로에 장입된 총 용탕량을 산출할 수 있다. 총 용탕량은 보온로에 장입된 용탕량에서 출탕량을 뺀 값과 같다. 그리고 조업을 원활하게 수행하기 위해서 보온로에 장입되어 있는 총 용탕량은 출탕량과, 출탕 후 보온로를 유지할 수 있는 최소 용탕량의 합,예컨대 목표량보다 많아야 한다. 이때, 최소 용탕량이란 전력 공급 설비의 이상을 발생시키기 않을 정도의 용탕량일 수 있다.

이에 총 용탕량과 목표량을 비교하고, 총 용탕량이 목표량보다 적은 경우에는 보온로에 용탕 또는 합금철을 추가로 투입할 수 있다.

반면, 보온로에 장입되어 있는 총 용탕량이 목표량보다 많은 경우에는 출탕 시 필요한 출탕량을 계산하고, 계산된 출탕량을 보온로에서 출탕하여 용강과 합탕한다.

그리고 조업 완료 여부를 확인하고, 조업이 완료되면 합금강 제조 공정을 종료하고, 조업이 완료되지 않은 경우에는 일련의 과정을 반복해서 수행할 수 있다.

한편, 보온로에 장입한 총 용탕량은 보온로에 잔류하는 용탕량과 총 출탕량의 합과 동일해야 한다. 그러나 실제 조업에서는 장입용 평량기와 출탕용 평량기에 의한 측정 오차와, 조업 중 비산 또는 기화되는 손실량 등으로 인해 도 2에 도시된 바와 같이 보온로 내 총 용탕의 무게 편차가 발생하게 된다. 이와 같은 무게 편차는 보온로에서 운영하는 용탕의 양에 비례하여 발생하게 된다. 이로 인해 보온로에 장입되어 있는 용탕량이 츨탕량보다 적은 경우 용탕의 추가 투입 등으로 인해 조업이 지연될 수 있고, 조업 완료 시점에서 보온로에 잔류하는 용탕량이 많은 경우 용탕을 폐기 처분해야 하는 문제점이 있다.

또한, 조업이 지속되면서 용탕에 의해 보온로 내부의 내화물이 용손되거나 보온로 내벽에 지금 등이 부착되어 보온로 내부의 용적이 변화하게 된다. 이때, 보온로의 내화물이 용손된 경우, 보온로 내 용탕의 탕면 레벨이 실제 장입한 용탕량보다 보다 낮게 형성되고, 보온로의 내벽에 지금 등이 부착된 경우에는 보온로 내 용탕의 탕면 레벨이 실제 장입한 용탕량보다 높게 형성될 수 있다. 전자의 경우 합탕 후 최소 잔탕량이 확보되지 않아 전력 공급 설비의 이상을 발생시킬 수 있고, 후자의 경우에는 장입 시 용탕의 넘침 현상을 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 보온로 내 용탕량을 정확하게 관리할 수 있는 방법에 대해서 제시한다. 이하에서는 보온로에 용탕 장입 시 보온로에 장입되어 있는 용탕량을 예측하는 방법과, 용강에 용탕을 출탕한 후 보온로에 남아있는 용탕량을 예측하는 방법에 대해서 설명한다.

먼저, 보온로에 용탕을 장입하는 경우 보온로 내 용탕량을 측정하는 방법에 대해서 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 용탕량 산출 방법으로, 보온로에 용탕을 장입할 때 보온로 내 총 용탕량을 예측하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용탕량 산출 방법으로, 보온로에 용탕을 장입할 때 보온로 내 총 용탕량을 예측하는 과정을 보여주는 순서도이다.

도 3을 참조하면, 보온로(100)는 내부에 용탕을 수용할 수 있는 공간이 형성되고, 용탕의 오염 및 산화를 방지하기 위해 밀폐형 구조로 형성될 수 있다. 보온로(100)의 일측에는 용탕을 출탕하기 위한 출탕구(102)가 형성되고, 상부에는 용탕을 장입하기 위한 장입구(104)가 형성될 수 있다. 이때, 장입구(104)에는 커버(106)를 설치하여 필요에 따라 개폐 가능할 수 있다. 그리고 보온로(100)의 상부에는 용탕의 탕면까지 거리를 측정하기 위한 거리 측정기(110)가 구비될 수 있다. 거리 측정기(110)는 보온로(100) 외부에서 용탕의 탕면까지 거리를 간접적으로 측정하거나, 보온로(100) 내부에서 용탕의 탕면까지의 거리를 직접적으로 측정하는 등 다양한 방식으로 용탕의 탕면까지의 거리를 측정할 수 있다. 여기에서 용탕의 탕면까지의 거리를 측정하는 것은 보온로(100)가 직립 또는 경동되지 않은 상태에서 용탕의 탕면에서 보온로(100) 내부의 상부면까지의 거리를 측정하는 것을 의미한다. 보온로(100)의 내부에 형성되는 공간은 용탕이 수용되는 제1공간과, 용탕이 수용되지 않는 공간, 즉 제1공간의 상부에 형성되는 제2공간을 포함할 수 있다. 거리 측정기(110)는 제2공간(S2)의 높이, 즉 보온로()의 내부 상부면에서 용탕의 탕면까지의 거리를 측정하는데 사용될 수 있다. 또한, 거리 측정기(110)의 동작을 제어하고, 거리 측정기(110)에서 측정된 결과를 이용하여 용탕량을 계산할 수 있는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용탕량 산출 방법은, 보온로(100) 내에 남아 있는 기존 용탕량(A1)을 계산하는 과정(S112)과, 보온로(100)에 용탕(B)을 장입하는 과정(S114)과, 보온로(100)에 장입된 용탕의 장입량(B1)을 계산하는 과정(S116)과, 보온로(100)에 장입된 용탕의 장입량(B1)을 측정하는 과정(S118)과, 계산된 장입량(B1)과 측정된 장입량(B2)의 편차를 계산하는 과정(S120)과, 장입량의 편차에 따라 보온로(100) 내 총 용탕량(A2)을 결정하는 과정(S124, S126)을 포함할 수 있다.

여기에서 기존 용탕량(A1)은 용탕 장입 전 보온로(100)에 남아 있던 용탕량을 의미하고, 총 용탕량은 용탕 장입 후 보온로(100)에 수용되는 전체 용탕량을 의미할 수 있다.

보온로(100)에 용탕을 장입하기 전 보온로(100)에 남아 있는 기존 용탕량(A1)을 계산(S112)할 수 있다. 기존 용탕량(A1)은 보온로(100)의 내용적을 이용하여 계산할 수 있다.

보온로(100) 내부 공간은 용탕이 차지하는 공간, 예컨대 제1공간(S1)과, 용탕 상부 공간, 예컨대 제2공간(S2)을 포함할 수 있다. 이에 보온로(100)의 내용적을 이용하여 보온로(100)에 수용된 용탕량을 계산할 수 있다. 보온로(100)의 전체 내용적은 보온로(100)의 내화물 축조 시 사용된 도면을 캐드(CAD) 프로그램 등에 적용하여 계산할 수 있다.

거리 측정기(110)를 이용하여 제2공간(S2)의 높이, 즉 보온로(100)의 상부면으로부터 용탕의 탕면까지의 거리를 측정하고, 이를 전술한 프로그램 등에 적용하면, 용탕 상부 공간, 즉 제2공간의 내용적을 산출할 수 있다. 그리고 전체 내용적에서 제2공간(S2)의 내용적을 빼면, 용탕이 차지하고 있는 제1공간(S1)의 내용적을 계산할 수 있다.

제1공간(S1)의 내용적이 계산되면, 하기 식1을 이용하여 제1공간(S1)에 수용되는 용탕량을 계산할 수 있다.

식1) 용탕량(ton) = 측정된 거리에서 용탕이 차지하는 내용적(N㎥) × 용탕의 비중(ton/N㎥)

여기에서는 보온로(100)의 상부면에서 용탕의 탕면까지 거리를 측정하고, 이를 이용하여 보온로(100)의 내용적을 계산한 후 내용적에 따른 용탕량을 계산하였으나, 측정되는 거리에 따른 보온로(100)의 내용적과 내용적에 따른 용탕량을 미리 계산하여 데이터베이스로 저장해놓을 수도 있다. 예컨대 용탕의 탕면까지의 거리를 5㎜, 10㎜ 간격으로 측정하고, 각 측정 거리에 따라 보온로의 내용적과, 그에 따른 용탕량을 산출하여 데이터베이스로 저장할 수 있다. 그리고 거리 측정기(110)를 통해 측정된 용탕의 탕면까지의 거리에 대응하는 용탕량을 선택하여 사용할 수도 있다.

이러한 방법을 이용하여 산출된 제1공간(S1)의 내용적에 용탕의 비중을 곱하면, 기존 용탕량(A1)을 계산할 수 있다. 이때, 거리 측정기(110)에 의해 측정된 거리를 제1거리(D1)라 한다.

기존 용탕량(A1)이 계산되면, 보온로(100)에 용탕(B)을 장입(S114)할 수 있다.

이후, 보온로(100)에 장입된 용탕의 장입량(B1)을 계산(S116)할 수 있다. 이때, 용탕의 장입량, 예컨대 계산 장입량(B1)은 보온로(100) 내 용탕의 탕면 변화를 이용하여 계산할 수 있다. 이를 위해서 전술한 바와 같이 거리 측정기(110)를 이용하여 보온로(100)의 상부면에서 용탕의 탕면까지의 거리, 예컨대 제2거리(D2)를 측정하고, 측정된 거리를 보온로(100)에 수용되어 있는 총 용탕량을 계산할 수 있다.

보온로(100)에 용탕이 장입되면, 용탕의 탕면 레벨이 변화할 수 있다. 이때, 용탕의 탕면 레벨의 변화량은 제2거리(D2)에서 제1거리(D1)를 뺀 값(제2거리(D2)-제1거리(D1))과 같다.

용탕의 장입량, 예컨대 계산 장입량(B1)은 하기의 식1)에 의해 계산될 수 있다.

식1) 계산 장입량(B1, ton) = (제2거리에서 용탕이 차지하는 내용적(N㎥)-제1거리에서 용탕이 차지하는 내용적(N㎥)) × 용탕의 비중(ton/N㎥)

이후, 용탕의 장입량(B2)을 측정(S118)할 수 있다. 측정 장입량(B2)은 용탕을 수용하고 있던 저장기, 예컨대 래들의 무게 측정을 통해 도출될 수 있다. 이에 용탕을 보온로(100)에 장입하기 전 용탕을 수용하고 있던 저장기의 무게를 측정하고, 용탕을 보온로(100)에 장입한 후 저장기의 무게를 측정하면, 보온로(100)에 실제로 장입된 용탕의 장입량을 알 수 있다.

용탕의 계산 장입량(B1)과 측정 장입량(B2)이 구해지면, 장입량의 편차(B1-B2)를 계산(S120)할 수 있다. 이때, 장입량의 편차를 이용하여 보온로(100) 내부 상태, 예컨대 내화물의 용손 또는 보온로(100) 내벽에 부착물 형성 여부 등을 판단할 수 있다.

장입량의 편차가 미리 설정된 범위(G) 이하인 경우, 보온로(100)의 내 내화물 상태 및 부착물 형성 정도가 양호한 것으로 판단할 수 있다. 그리고 장입량의 편차가 미리 설정된 범위(G)를 초과하는 경우, 보온로(100) 내 내화물이 용손되거나 부착물이 다량 형성된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 계산 장입량(B1)이 측정 장입량(B2)보다 큰 경우, 보온로(100) 내 부착물이 형성된 것으로 판단할 수 있고, 계산 장입량(B1)이 측정 장입량(B2)보다 작은 경우에는 보온로(100)의 내화물이 용손된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 장입량의 편차가 클수록 용손 또는 부착물의 형성 정도가 증가하는 것으로 판단할 수 있다. 여기에서 미리 설정된 범위(G)는 용탕량의 편차 정도를 의미하며, 1ton, 1.5ton 등으로 나타낼 수 있고, 설정된 범위(G)의 수치가 커질수록 보온로(100)에 수용되는 총 용탕량의 정확도가 낮아질 수 있다.

상기와 같이 계산된 장입량의 편차를 이용하여 보온로(100)에 수용되는 총 용탕량(A2)을 결정할 수 있다.

장입량의 편차가 미리 설정된 범위(G) 이하인 경우, 계산된 기존 용탕량(A1)과 측정 장입량(B2)을 합한 값(A1+B2)을 보온로(100)에 수용되어 있는 총 용탕량(A2)으로 결정(S124)할 수 있다.

반면, 장입량의 편차가 미리 설정된 범위(G)를 초과하면, 보온로(100) 내 계산 장입량(B1)과 측정 장입량(B2)을 이용하여 총 용탕량(A2)을 보정할 필요가 있다. 즉, 총 용탕량(A2)은 계산 장입량(B1)과 측정 장입량(B2)의 평균 값((B1+B2)/2)과 계산된 기존 용탕량(A1)의 합한 값(A1+((B1+B2)/2)으로 보정 또는 결정(S126)될 수 있다.

이와 같이 보온로(100)에 용탕을 장입하는 과정이 완료되면, 용탕을 출탕하여 용강과 합탕할 수 있다.

다음은 보온로 내 용탕을 출탕하여 용강과 합탕하는 경우, 보온로 내 용탕량을 예측하는 방법에 대해서 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용탕량 산출 방법으로, 보온로에서 용탕을 출탕한 후 보온로 내 잔류하는 용탕량을 예측하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 용탕량 산출 방법으로, 보온로에서 용탕을 출탕한 후 보온로 내 잔류하는 용탕량을 예측하는 과정을 보여주는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 보온로(100)는 도 3에 도시된 보온로(100)와 동일한 구조로 형성되고, 거리 측정기(110)를 구비할 수 있다. 합탕을 위해 보온로(100)를 경동시키는 경우, 보온로(100)의 경동 각도(θ)를 측정하기 위한 각도 측정기(120)를 더 구비할 수 있다. 또한, 보온로(100) 경동 시 용탕의 출탕 여부를 검출하기 위한 검출기(미도시)와, 거리 측정기(110), 각도 측정기(120) 및 검출기의 동작을 제어하고, 검출된 결과를 이용하여 용탕량을 산출할 수 있는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 제어부는 보온로(100)의 경동 각도에 따라 보온로(100)의 내용적, 즉 용탕이 존재하는 제2공간(S2)의 내용적과, 용탕량(잔탕량)에 대한 정보를 데이터베이스로 저장할 수 있다. 즉, 보온로(100) 내 잔탕량이 적을수록 합탕 시 보온로(100)의 경동 각도가 증가하므로, 경동 각도에 따라 제2공간(S2)의 내용적과, 그에 따른 용탕량을 산출하여 데이터베이스로 저장할 수 있다.

용강과 합탕을 위해, 보온로(100)를 경동(S132)시켜 용탕을 출탕할 수 있다.

보온로(100)가 경동되면, 용탕은 출탕구(102)를 통해 용강으로 출탕될 수 있다. 용탕이 출탕되기 직전 보온로(100)의 경동 각도(θ)를 측정할 수 있다. 이때, 측정된 각도는 용탕이 보온로(100)에서 배출되기 전으로 보온로(100) 내 총 용탕량의 변동은 없는 것으로 가정할 수 있다.

이렇게 측정된 경동 각도(θ)를 이용하여 보온로(100) 내 총 용탕량(A3)을 계산(S134)할 수 있다. 앞에서 장입 후 보온로(100) 내 총 용탕량(A2)을 예측하였으나, 보온로(100)의 내화물이 용손되거나 내벽에 지금 등의 부착물이 형성된 경우 보온로(100) 내 내용적이 변경되어 총 용탕량(A2)에 오차가 발생할 수 있다. 출탕 시 보온로(100)의 경동 각도(θ)를 이용하여 총 용탕량을 계산함으로써 보온로(100) 내 총 용탕량을 보다 정확하게 예측할 수 있다.

용탕을 출탕하기 위하여 보온로(100)를 경동시켜야 하는데, 보온로(100) 내 총 용탕량에 따라 용탕이 출탕되기 시작하는 경동 각도(θ)가 달라질 수 있다. 예컨대 보온로(100)에 장입되어 있는 총 용탕량의 양이 적을수록 용탕이 출탕되는 시점에서의 경동 각도(θ)가 증가하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 보온로(100)에 장입되어 있는 총 용탕량을 계산할 수 있다.

보온로(100)를 경동시킬 때 용탕이 출탕되는 시점에서 각도 측정기(120)를 이용하여 보온로(100)의 경동 각도를 측정하고, 측정된 경동 각도에서 보온로(100) 내 용탕이 차지하는 내용적을 산출한 다음, 산출된 내용적에 대응하는 총 용탕량을 계산할 수 있다. 이 경우, 앞서 설명한 바와 같이 보온로(100)의 내화물을 축조할 때 사용한 캐드 프로그램 등에 측정된 경동 각도를 적용함으로써 보온로(100) 내부에서 용탕이 차지하는 내용적과, 그에 대응하는 용탕량을 계산해낼 수 있다.

그리고 장입 과정에서 결정된 총 용탕량(A2)과 계산된 총 용탕량(A3)의 편차를 계산(S136)하고, 총 용탕량의 편차에 따라 장입 후 총 용탕량(A4)을 결정할 수 있다.

총 용탕량의 편차가 미리 설정된 범위 이하이면, 장입 과정에서 결정된 총 용탕량(A2)을 장입 후 총 용탕량(A4)으로 결정(S139)할 수 있다.

반면, 총 용탕량의 편차가 미리 설정된 범위를 초과하면, 장입 과정에서 결정된 총 용탕량(A2)과 계산된 총 용탕량(A3)의 평균 값((A2+A3)/2)을 장입 후 총 용탕량으로 보정 또는 결정(S138)할 수 있다.

장입 과정에서 산출된 장입 후 총 용탕량(A2)을 이용하여 용탕의 출탕량을 계산할 수도 있으나, 이와 같이 총 용탕량을 2차례에 걸쳐 보정해줌으로써 보온로(100) 내 총 용탕량을 정확하게 예측할 수 있다. 따라서 도 6에서 점선으로 표시한 A의 과정, 즉 출탕 시 장입 후 총 용탕량(A4)을 계산하는 과정은 생략 가능하다. 이 경우, 장입 과정에서 산출된 총 용탕량(A2)을 이용하여 출탕량을 계산 또는 측정할 수도 있고, 이렇게 계산 또는 측정된 출탕량을 이용하여 잔류 용탕량을 계산할 수도 있다.

또한, A과정은 장입 과정에서 장입 후 총 용탕량(A2)을 산출하는 과정 이후에 다시 한 번 수행될 수도 있음은 물론이다.

이하에서는 출탕 과정에서 계산된 장입 후 총 용탕량(A4)을 이용하여 출탕량 및 잔류 용탕량을 계산 및 산출하는 방법에 대해서 설명한다.

이후, 보온로(100) 내 용탕의 출탕(S140)되고, 출탕이 완료되면 보온로(100)를 원위치로 복귀(S142)시킨다.

그리고 용탕의 출탕량(C1)을 측정(S144)할 수 있다. 측정 출탕량(C1)은 용강과 합탕이 이루어지는 반응기(미도시), 예컨대 래들의 무게 측정을 통해 측정될 수 있다. 즉, 출탕이 이루어지기 전 용강이 수용되어 있는 반응기의 무게를 측정하고,출탕이 이루어진 후 반응기의 무게를 측정한 다음, 반응기의 무게 차이를 이용하여 출탕량(C1)을 측정할 수 있다. 이외에도 출탕 전후의 보온로(100)의 무게를 측정하는 등 다양한 방법으로 출탕량을 측정할 수 있다.

다음, 용탕의 출탕량(C2)을 계산(S146)할 수 있다. 용탕의 출탕량, 즉 계산 출탕량(C2)은 보온로(100) 내 잔류 용탕량과, 출탕 전 총 용탕량, 다시 말해서 장입 후 총 용탕량을 이용하여 계산할 수 있다. 이때, 잔류 용탕량은 거리 측정기(110)를 이용하여 보온로(100) 내부의 상부면에서 용탕의 탕면까지 거리, 예컨대 제3거리를 측정하고, 측정된 거리에 따라 보온로(100)에서 용탕이 차지하는 내용적을 산출한 후, 산출된 내용적에 대응하는 용탕량을 계산하여 도출될 수 있다.

이와 같이 측정 출탕량(C1)과 계산 출탕량(C2)이 마련되면, 이들 편차를 계산(S148)하고, 편차를 이용하여 보온로(100) 내 잔류 용탕량(D)을 결정할 수 있다.

출탕량의 편차가 미리 설정된 범위 이하면, 장입 후 총 용탕량(A4)에서 측정 출탕량(C1)을 뺀 값(장입 후 총 용탕량-측정 출탕량(C1))을 잔류 용탕량(D)으로 결정(S152)할 수 있다. 이 경우, 측정 출탕량(C1)에 오차가 거의 없는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 장입 후 총 용탕량(A4)에서 측정 출탕량(C1)을 뺀 값을 잔류 용탕량(D)으로 결정할 수 있다.

반면, 출탕량의 편차가 미리 설정된 범위를 초과하면, 측정 출탕량(C1)에 오차가 발생하는 것으로 판단할 수 있다. 보온로(100)에서 용탕을 출탕할 때 용탕의 비산, 버블링, 헌팅 등이 발생하는데, 이로 인해 보온로(100)에서 실제로 출탕된 용탕량과 측정 출탕량(C1)에 오차가 발생할 수 있다. 따라서 계산 출탕량(C2)을 이용하여 측정 출탕량(C1)을 보정함으로써 보온로(100) 내 잔류 용탕량(D)을 보다 정확하게 예측할 수 있다. 이에 출탕 후 보온로(100)에 남아 있는 잔류 용탕량(D)은 장입 후 총 용탕량(A4)에서 계산 출탕량(C2)의 평균 값을 뺀 값(장입 후 총 용탕량-((측정 출탕량(C1)+계산 출탕량(C2))/2))으로 보정 또는 결정(S150)할 수 있다.

이와 같은 방법으로 보온로 내 내용적의 변화나 측정 오차를 반영하여 보온로 내 용탕량을 결정함으로써 보온로 내 용탕량을 효율적으로 관리할 수 있어 합탕 시 합탕량이 부족하거나, 합탕 후 최소 잔탕량 부족으로 인해 발생할 수 있는 문제점들을 해결할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

100: 보온로 102: 출탕구
104: 장입구 106: 커버
110: 거리 측정기 120: 각도 측정기

Claims (22)

1. 용기에 남아 있는 기존 용탕량을 계산하는 과정;
   상기 용기에 용탕을 장입하는 과정;
   상기 용기에 장입된 용탕의 장입량을 계산하는 과정;
   상기 용기에 장입된 용탕의 장입량을 측정하는 과정;
   계산된 장입량과 측정된 장입량으로 장입량의 편차를 계산하는 과정; 및
   상기 장입량의 편차에 따라 상기 용기 내 총 용탕량을 산출하는 과정;을 포함하는 용탕량 산출 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 장입량의 편차가 설정 범위 이하면, 상기 용기의 내화물의 상태가 양호한 것으로 판단하고,
   상기 장입량의 편차가 설정 범위를 초과하면, 상기 용기의 내화물의 상태가 불량한 것으로 판단하는 용탕량 산출 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 장입량의 편차가 설정 범위 이하면, ,
   상기 측정된 장입량과 상기 기존 용탕량을 합한 값을 상기 총 용탕량으로 산출하는 용탕량 산출 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 장입량의 편차가 설정 범위를 초과하면,
   상기 총 용탕량을 상기 측정된 장입량과 상기 계산된 장입량을 이용하여 보정하는 과정을 포함하는 용탕량 산출 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 총 용탕량을 보정하는 과정은,
   상기 측정된 장입량과 상기 계산된 장입량의 평균값을 상기 기존 용탕량과 합해서 총 용탕량을 산출하는 용탕량 산출 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 기존 용탕량을 계산하는 과정은,
   상기 용기의 내부 상부면에서 용탕의 탕면까지의 거리와, 상기 용기의 경동 각도 중 적어도 어느 하나를 이용하여 계산하는 용탕량 산출 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 기존 용탕량을 계산하는 과정은,
   상기 용기의 내부 상부면으로부터 기존 용탕의 탕면까지 거리를 측정하는 과정;
   측정된 거리에서 상기 용기 내 기존 용탕이 차지하는 내용적을 계산하는 과정; 및
   산출된 내용적에 대응하는 기존 용탕량을 계산하는 과정;을 포함하는 용탕량 산출 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 용탕의 장입량을 계산하는 과정은,
   상기 용기의 내부 상부면으로부터 장입 후 용탕의 탕면까지 거리를 측정하는 과정;
   측정된 거리에서 상기 용기 내에서 장입 후 용탕이 차지하는 내용적을 계산하는 과정;
   산출된 내용적에 대응하는 용탕량을 계산하는 과정; 및
   계산된 용탕량에서 계산된 기존 용탕량을 빼서 용탕의 장입량을 계산하는 과정;
   을 포함하는 용탕량 산출 방법.
9. 청구항 9에 있어서,
   상기 용탕의 장입량을 측정하는 과정은,
   장입 전 상기 용탕을 수용하는 저장기의 무게를 측정하고,
   장입 후 상기 용탕을 수용하고 있던 저장기의 무게를 측정한 후,
   장입 전 저장기의 무게에서 장입 후 저장기의 무게의 차이값으로 용탕의 장입량을 측정하는 용탕량 산출 방법.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 총 용탕량을 산출하는 과정 이후에,
    상기 용기를 경동시켜 용탕을 출탕하는 과정;
    상기 용탕의 출탕량을 계산하는 과정;
    상기 용탕의 출탕량을 측정하는 과정;
    계산된 출탕량과 측정된 출탕량의 편차를 계산하는 과정; 및
    출탕량의 편차에 따라 상기 용기 내 잔류 용탕량을 산출하는 과정;을 포함하는 용탕량 산출 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 용탕을 출탕하는 과정 이전에,
    상기 용기 내의 용탕량을 계산하여 계산 총 용탕량을 구하는 과정;
    상기 총 용탕량과 계산 총 용탕량의 편차를 계산하는 과정; 및
    총 용탕량의 편차에 따라 장입 후 총 용탕량을 결정하는 과정;을 포함하는 용탕량 산출 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 총 용탕량의 편차가 설정 범위 이하면,
    상기 총 용탕량을 장입 후 총 용탕량으로 결정하는 용탕량 산출 방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 총 용탕량의 편차가 설정 범위를 초과하면,
    상기 총 용탕량과 계산된 총 용탕량의 평균값을 구하여 장입 후 총 용탕량으로 결정하는 용탕량 산출 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 계산 총 용탕량을 구하는 과정은,
    상기 용기를 경동시키는 과정;
    상기 용기에서 용탕이 출탕되기 전 상기 용기의 경동 각도를 측정하는 과정;
    측정된 경동 각도에서 상기 용기 내 용탕이 차지하는 내용적을 계산하는 과정; 및
    상기 산출된 내용적에 대응하는 용탕량을 계산하여 계산 총 용탕량으로 구하는 과정;을 포함하는 용탕량 산출 방법.
15. 용기에 용탕을 장입하는 과정;
    용기를 경동시켜 용탕을 출탕하는 과정;
    상기 용탕의 출탕량을 계산하는 과정;
    상기 용탕의 출탕량을 측정하는 과정;
    계산된 출탕량과 측정된 출탕량의 편차를 계산하는 과정; 및
    출탕량의 편차에 따라 상기 용기 내 잔류 용탕량을 산출하는 과정;을 포함하는 용탕량 산출 방법.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 용탕을 출탕하는 과정 이전에 상기 용기 내에 수용되어 있는 장입 후 총 용탕량을 계산하는 과정을 포함하고,
    상기 장입 후 용탕량을 계산하는 과정은,
    상기 용기의 내부 상부면에서 장입 후 용탕의 탕면까지의 거리와, 상기 용기의 경동 각도 중 적어도 어느 하나를 이용하여 계산하는 용탕량 산출 방법.
17. 청구항 14 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 용탕의 출탕량을 측정하는 과정은,
    출탕 전 출탕되는 용탕이 수용되는 반응기의 무게를 측정하고,
    출탕 후 용탕이 수용되는 반응기의 무게를 측정한 후,
    출탕 후 반응기의 무게에서 출탕 후 반응기의 무게의 차이값으로 용탕의 출탕량을 측정하는 용탕량 산출 방법.
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 출탕량의 편차가 설정 범위 이하면, 상기 측정된 출탕량에 오차가 없는 것으로 판단하고,
    상기 출탕량의 편차가 설정 범위를 초과하면, 상기 측정된 출탕량에 오차가 있는 것으로 판단하는 용탕량 산출 방법.
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 출탕량의 편차가 설정 범위 이하면,
    장입 후 총 용탕량에서 측정된 출탕량을 빼서 잔류 용탕량으로 산출하는 용탕량 산출 방법.
20. 청구항 19에 있어서,
    상기 출탕량의 편차가 설정 범위를 초과하면,
    상기 측정된 출탕량을 이용하여 상기 계산된 출탕량을 이용하여 잔류 용탕량을 보정하는 과정을 포함하는 용탕량 산출방법.
21. 청구항 20에 있어서,
    상기 잔류 용탕량을 보정하는 과정은,
    장입 후 총 용탕량에서 측정된 출탕량과 계산된 출탕량의 평균값을 빼서 잔류 용탕량을 산출하는 용탕량 산출 방법.
22. 청구항 21에 있어서,
    상기 용탕의 출탕량을 계산하는 과정은,
    상기 용기의 내부 상부면으로부터 출탕 후 용탕의 탕면까지의 거리를 측정하는 과정;
    측정된 거리에서 상기 용기 내 출탕 후 용탕이 차지하는 내용적을 계산하는 과정;
    산출된 내용적에 대응하는 출탕 후 용탕량을 계산하는 과정; 및
    장입 후 총 용탕량에서 계산된 용탕량을 빼서 용탕의 출탕량을 계산하는 과정;을 포함하는 용탕량 산출 방법.

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