KR20200119268A - 제련 공정에서 슬래그 발포를 제어하는 방법 - Google Patents

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레이니에르 발로
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타타 스틸 네덜란드 테크날러지 베.뷔.
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Abstract

본 발명은 철-함유 공급 재료를 제련하기 위한 용기 내의 제련 공정에서 슬래그 발포를 제어하는 방법으로서, - 상기 용기의 하나 이상의 위치에서 가속도계로 상기 야금 용기의 진동을 측정하는 단계, - 가속도계 데이터에서 도출된 값을 슬래그 발포 사건의 시작을 나타내는 임계 값과 비교하는 단계, 및 - 상기 가속도계 데이터에서 도출된 값이 미리 정의된 경보 값을 통과하는 경우 상기 제련 공정을 조정하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 제련 공정은 제련 공정에서 주입되는 가스 및 고체 성분 중 적어도 하나의 양을 조정함으로써 조정된다.

Description

제련 공정에서 슬래그 발포를 제어하는 방법
본 발명은 야금 용기 내의 제련 공정에서 슬래그 거품 발생을 예측하고 제어하는 방법에 관한 것이다.
슬래그 발포(slag foaming)는 전기 아크로 및 순산소 전로(basic oxygen furnace)의 제강에서 잘 알려진 측면이다. 산소 컨버터에서 불안정한 슬래그 발포는 컨버터에 포함된 재료의 폭발인 슬로핑(slopping)을 일으키는 것으로 알려져 있다.
슬래그 발포는 예를 들어 Hlsarna 제련 환원 용기(smelting reduction vessel)와 같은 제련 환원 용기에서도 일어나는 것으로 알려져 있다.
상기 Hlsarna 공정은,(a) 고형물 주입 랜스(lance) 및 산소-함유 가스 주입 랜스가 제공되고 용융 금속의 욕조(bath)를 포함하도록 구성된 제련 용기 및 (b) 상기 제련 용기 위에 배치되고 제련 용기와 연통하는, 금속성 공급 재료를 부분적으로 환원시키고 제련하기 위한 제련 사이클론을 포함하는 제련 장치에서 수행된다. Hlsarna 공정 및 그 공정 장치는 WO 00/022176에 기술되어 있다.
Hlsarna 파일럿 플랜트에서는 지금까지 캠페인에서 많은 발포 현상이 발생했다. 두 가지 유형의 발포 현상이 관찰되었으며, 첫 번째 유형의 슬래그 발포는 플랜트 신호로부터 미리 경고없는 갑작스럽고 주된 거품의 발생(evolution)이고 두 번째 유형의 슬래그 발포는 발포 조건의 형성이 더 느리다. 첫 번째 유형의 슬래그 발포, 즉 거품의 갑작스런 발생은, 슬래그-금속 시스템으로 대규모의 제어되지 않은 산소 입력을 초래해서 가스 발생의 급격한 증가로 이어지는, 오프가스(off-gas) 덕트에서 제련 환원 용기로의 큰 산화 침전물의 낙하에 의해 촉발되었을 가능성이 높다. 슬래그 발포의 두 번째 유형인 더 느린 유형은 부분적으로 고체 슬래그를 가진 낮은 공정 온도와 슬래그에서 높은 가스 유지로 이어지는 높은 유효 점도에 관련된 것으로 보인다.
두 번째 유형의 슬래그 발포 현상은, 불량 슬래그 조성 및/또는 과도한 가스 형성에 도움을 받아, 점점 더 많은 가스를 포획하기 시작하여 부피가 급속히 성장하는 시점까지 뜨거운 금속 욕조 위에 슬래그가 형성되는 점진적 현상이다. 산소 주입 랜스의 수준인, 제련 환원 용기에서 특정 부피 임계를 일단 통과하면, 이들 랜스의 산소가, 비눗물에 거품을 불어 넣는 것처럼, 갑자기 부피를 펌핑할 것이고, 슬래그는 상기 제련 환원 용기의 감압 밸브에 도달하거나 심지어 이를 통과할 수도 있다. 슬래그가 감압 밸브를 통과할 때, 응고하는 슬래그와 뜨거운 금속에 의한 손상은 제련 환원 용기뿐만 아니라 용기의 외부 및 바로 근처에도 영향을 미친다.
본 발명의 목표는 상기 두 번째 유형의 슬래그 발포 현상을 예측하고 방지하는 솔루션을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 슬래그 발포 현상을 예측하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 슬래그 발포 현상을 방지하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비용 효과적인 방식으로 적용될 수 있는, 슬래그 발포 현상을 예측하고 방지하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 간단한 방식으로 적용될 수 있는, 슬래그 발포 현상을 예측하고 방지하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 청구항 1 내지 15에 정의된 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적들 중 하나 이상은 철-함유 공급 재료를 제련하기 위한 용기 내의 제련 공정에서 슬래그 발포를 제어하는 방법을 제공함으로써 실현되며, 상기 방법은:
- 상기 용기상의 하나 이상의 위치에서 가속도계로 상기 야금 용기의 진동을 측정하는 단계,
- 상기 가속도계 데이터에서 도출된 값을 슬래그 발포 현상의 시작을 나타내는 임계 값과 비교하는 단계, 및
- 상기 가속도계 데이터에서 도출된 값이 미리 정의된 경보 값을 통과했거나 미리 정의된 경보 범위 내에 들어오면 상기 제련 공정을 조정하는 단계를 포함하며,
- 여기서, 상기 제련 공정은 제련 공정에서 주입되는 가스 및/또는 고체 성분의 양을 조정하여 조정된다.
실시간으로 수집된 가속도계 데이터를 사용하여 슬래그 발포 형상을 미리 예측하고 공정을 안정화 할 수 있는 충분한 시간을 두고 상기 용기 및 사이클론에 대한 입력 속도를 제어할 수 있다는 것이 실제로 밝혀졌다. 상기 임계 값은 과거(historical) 가속도계 데이터에 기초하여 결정되며, 여기서 과거 가속도계 데이터로부터 도출된 값은 슬래그 발포 현상의 시작을 나타내는 값을 포함한다. 실시간 가속도계 데이터에서 도출된 값을 임계 값과 비교하여, 슬래그 발포가 곧 발생하는지 여부를 확인할 수 있다.
상기 임계 값은 실제 발포 현상이 아직 발생하고 있지 않은 발포 현상 이전의 단계를 나타내는 값으로, 공정을 조정하여 발포 현상을 방지할 수 있을 만큼 예상된 발포 현상이 발생하기 충분히 전이다. 이 방법에 의하면 있을 수 있는 발포 현상을 약 20분 전에 미리 예측할 수 있으므로 제련 공정을 제어하고 그에 의해 발포 현상의 발생을 방지할 수 있는 충분한 시간을 제공한다.
공정을 조정하지 않으면 발포 현상이 발생할 것이라는 것이 확인되면 여러 조치를 취할 수 있다.
전형적인 조정 단계는 제련 공정에 주입되는 산소의 양을 조정하는 것이다. 슬래그 거품이 제련 환원 용기의 산소 주입기에 도달하면, 산소 주입은 슬래그 발포를 증가시키고 대부분의 상황에서 발포 현상을 더 이상 제어할 수 없게 된다. 상기 조정은 주입되는 산소의 양을 줄이는 것을 의미하며 물론 거품이 이미 용기에서 상승하고 있는 경우 완전 산소 차단을 포함할 수 있다. 발포 현상은 또한 용기 내의 압력을 증가시킬 수 있지만, 압력 증가를 측정할 수 있을 만큼 압력이 이미 충분히 증가한 시점에서 발포 현상은 이미 발생하고 있으며 발포 현상을 제어하는 것이 더 이상 가능하지 않을 것이다.
또 다른 조정 단계는 제련 공정에서 주입되는 석탄의 양을 조정하는 것이다. 석탄의 가스화는 슬래그 발포에 기여하며 진동 측정 데이터에서 도출된 값을 기반으로 발포 현상이 예측될 때 신중하게 제어되고 조정되어야 한다. 공정에서 주입되는 석탄의 양을 조절하는 것은 주입되는 석탄의 양을 줄이는 것을 의미하며 석탄 주입을 완전히 차단하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 조정 단계는 제련 공정에서 주입되는 철-함유 공급 재료의 양을 조정하는 것이다. 조정은 주입되는 철-함유 공급 재료의 양을 감소시키는 것을 의미하고 철-함유 공급 재료 주입이 완전히 차단되는 것을 포함할 수 있다. 철광석의 감소는 용기에 축적되는 슬래그의 양 및 관련된 가스 형성에 직접적인 영향을 미친다. 감소는 슬래그 형성의 가능성이 줄일 수 있다.
또 다른 조정 단계는 제련 공정에서 주입되는 석회의 양을 조정하는 것이다. 주입된 석회는 슬래그의 염기도 및 점도와 함께 슬래그 발포의 정도를 결정하는 요인들 중 하나이다. 조정은 주입된 석회 재료의 양을 감소시키는 것을 의미하며 석회 재료 주입이 완전히 차단되는 것을 포함할 수 있다.
전형적으로, 슬래그의 염기도를 미리 정의된 범위로 유지하거나 슬래그의 염기도를 미리 정의된 범위 내로 복원하기 위해 슬래그의 염기도를 모니터링하고 제련 공정에서 주입되는 석회의 양을 조정하는 것을 고려할 수 있다.
가속도계 데이터에서 도출된 값이 임계 값에 해당하는 경우 가스 및 고체 성분의 양을 조정하는 것은 가스 및 고체 성분의 양을 감소시키는 것이다. 용어 "해당하다"는 그 값이 임계 값과 같거나 임계 값을 통과했거나 임계 값 주변의 미리 정의된 범위 내에 있음을 의미한다. 감소시키는 것은 감소와 차단을 포함한다. 가스 및 고체 성분의 양을 조정하는 것은 연속적으로 수행되거나 또는 두 개 이상의 성분이 동시에 조정될 수 있다.
추가 측면에 따르면, 상기 방법은 용기로부터 슬래그를 배출하는 단계를 더 포함한다. 이 조치에 의해 제련 용기에 존재하는 슬래그의 양이 감소하고 슬래그 태핑(tapping)을 시작하는 것이 안전할 때만 시작된다. 슬래그 탭 구멍을 여는 것은 일반적으로 외부와의 열린 연결을 드릴링하는 것을 의미한다. 슬래그 발포 현상이 이미 진행 중일 때 슬래그는 상기 열린 연결을 통해 배출될 수 있다. 따라서 슬래그 태핑은 공정 초기에 또는 이후에 누적이 감지되는 경우만 시작될 것이며 그와 함께 슬래그 형성이 다시 제어될 것이다. 더욱이, 발포 현상이 이미 진행 중일 때 시작하는 것은 발포 현상이 제련 용기를 채우는 속도 때문에 너무 늦을 것이다.
또 다른 측면에 따르면 주입되는 산소의 양을 조정할 때, 제련 공정에서 주입되는 산소의 양은 미리 정의된 과량의 CO 가스로 조정된다. 그 이유는 오프가스에서 폭발성 혼합물이 형성되는 것을 방지하기 위해 오프 가스에는 제한된 양의 CO 만 허용되기 때문이다. 따라서 주입되는 산소의 양을 조정하는 것은 오프 가스 내의 특정 CO 수준까지만 가능한다. CO 수준의 한계는 안전 규정에 명시된 바와 같다.
일반적으로 공정에 주입되는 가스 및 고체 성분의 조정은 제련 공정에서 주입되는 산소의 양을 조정하는 것으로 시작되고 이어서 고체 성분을 석탄, 철-함유 공급 재료 및 석회 순서로 조정한다. 일반적으로 조정은 가능한 발포 현상에 크게 기여하는 성분들의 조정으로 시작되지만, 모든 성분들의 조정을 동시에 시작하는 것도 물론 가능하다. 그러나 기본 아이디어는 가능한 발포 현상이 감지되면 가능한 한 빨리 조정을 시작하고, 제련 환원 공정의 너무 많은 방해 없이 발포 현상을 방지한 후 공정을 계속할 수 있도록 가능한 한 작은 조정으로 공정을 제어하는 것이다.
상기 방법은 가속도계 데이터로부터 도출된 값이 임계 값의 오른쪽에 올 때 제련 공정에서 주입되는 가스 및 고체 성분의 양을 조정하는 것이 제련 공정에서 주입되는 가스 및 고체 성분의 양을 증가시키는 것을 더 포함한다.
추가 측면에 따르면, 야금 용기의 진동은 미리 정의된 시간 간격으로 미리 정의된 시간 동안 하나 이상의 가속도계로 측정된다. 가속도계에 의해 상기 설비 또는 상기 제련 환원 용기의 진동이 다른 위치들에서 및 다른 방향에서 측정될 수 있다. 여러 가속도계를 사용함으로써 어느 위치와 어느 방향에서 가장 관련성 있고 및/또는 신뢰할 수 있는 정보를 얻을 수 있는 지가 쉽게 결정될 수 있다. 수평 방향의 진동 측정은 매우 유용한 측정치를 제공했다.
가속도계는 넓은 주파수 범위에서 데이터를 제공하지만 제련 환원 설비와 같은 대규모 설비의 경우 관련 진동이 발생하는 주파수 범위는 가속도계가 진동을 측정할 수 있는 전체 주파수 범위보다 훨씬 좁을 것이다. 이러한 이유로 제련 환원 설비의 진동이 발생하는 관련 주파수 범위가 결정되고 그 관련 주파수 범위의 가속도계 데이터만 처리될 것이다. 이것은 가속도계 데이터를 처리하는 데 필요한 데이터 저장소와 컴퓨터 파워를 감소시킬 것이다.
가속도계 데이터를 처리하기 위해 제공되는 방법은 다음 단계를 포함한다:
- 획득한 가속도계 데이터 세트를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환하는 단계,
- 상기 주파수 영역의 데이터 세트를 주파수/속도 데이터 세트에 통합하는 단계,
- 피크 속도 값과 시간에 따른 상기 피크 속도 값의 변화를 결정하는 단계,
- 슬래그 발포 현상과 서로 관련 있는 결정된 임계 값과 상기 결정된 피크 속도 값을 비교하는 단계,
- 상기 결정된 피크 속도 값이 상기 임계 값에 해당할 때 제련 공정에서 주입되는 가스 및/또는 고체 성분의 양을 조정하는 단계.
"임계 값에 해당한다"는 표현의 의미는 피크 값이 임계 값에 가깝거나, 임계 값과 같거나, 임계 값을 초과한 것을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또 다른 가능성은 임계 값의 범위를 정의하고 피크 값이 정의된 임계 값 범위 내에 있을 때마다 조치를 취하는 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 예를 통해 더 설명될 것이다:
도 1은 제련 환원 용기와 제련 사이클론을 구비한 설비의 단면을 개략적으로 보여준다.
도 2는 정상 작동 조건에서 상기 설비의 변환된 가속도계 데이터를 보여준다.
도 3은 슬래그 발포 현상 시 상기 설비의 변환된 가속도계 데이터를 보여준다.
도 1에서 제련 환원 설비(1)는 제련 환원 용기(2), 제련 사이클론(3) 및 오프가스 덕트 연결부(4)와 함께 도시되어 있다. 제련 사이클론은 수직 원통형 챔버(5)를 포함하고, 상기 챔버(5)는 그 내부로 고체 금속성 공급 재료를 주입하기 위한 트위어(tuyere)(6) 및 산소 함유 가스를 주입하기 위한 트위어(7)가 제공된다. 상기 금속성 공급 재료는 이들이 제련 환원 용기(2)에 도착하기 전에 부분적으로 환원되고 제련된다. 제련 환원 용기(2)는 제련 챔버(8)를 형성하고 고체 공급 재료를 주입하기 한 랜스(9)와 제련 챔버(8) 내에 산소-함유 가스를 주입하기위한 랜스(10)를 포함하며 용융 금속 및 슬래그의 욕조를 포함하도록 구성된다.
제련 환원 용기(2)는 용기로부터 연속적인 금속 제품(12) 유출을 허용하는 연결부를 통해 제련 챔버(8)에 연결된 전로(forehearth)(11)를 포함한다. 전로(11)는 용융 금속으로 채워진 사이펀 시일로서 작동하며, 이에 의해 제련 챔버(8) 내의 용융된 금속 수준이을 알 수 있고 작은 공차 내에서 제어할 수 있다. 이 과정에서 생성된 용융 슬래그(13)는 슬래그 탭 홀(14)을 통해 제련 챔버(8)로부터 배출된다.
안정적인 작동 조건에서 슬래그(13)의 수준은 대략 도면에 표시된 것과 같다. 슬래그(13)는 대략 이 수준에서 주위로 튈 것이고 상기 제련 환원 용기의 벽에 제공된 구리 냉각 패널로의 열 전달 및 높이가 안정적이다.
슬래그 발포 현상에 의해 슬래그 수준은 상당히 상승할 것이며 상기 산소 랜스(10)의 수준에 도달하면 슬래그는 더욱 가스 상태가 되고 가속된 방식으로 더욱 상승할 것이다. 발포 슬래그는 제련 사이클론(3) 이상에 도달하고 동시에 상기 용융 금속을 제련 챔버(8) 및 전로(11) 밖으로 밀어낼 수 있다. 이를 통해 가능한 최대 손상이 이루어지고 시간과 비용이 많이 드는 설비의 청소가 필요하게 될 것이다.
도 2는 안정적인 작동 조건에서 상기 설비의 변환된 가속도계 데이터를 보여준다. 가속도계는 설비의 외부에, 일반적으로 제련 환원 용기(2)에 배치되어서 다양한 방향의 가속도가 측정될 수 있게 한다. 가속도계는 일정 시간 동안 가속도를 측정하도록 구성되며, 그 후 누적된 데이터는 고속 푸리에 변환(FFT)을 사용하여 주파수 영역으로 변환된다. 상기 설비 또는 제련 환원 용기가 상대적으로 낮은 주파수와 낮은 속도로 진동하기 때문에 상기 변환된 데이터는 가속도로서보다는 속도에서의 진동을 볼 수 있도록 통합된다.
현재 설비를 통해 1~4000Hz의 주파수 범위에서 0.5초 동안 매분 가속도를 측정하고 그 데이터를 속도(mm/s) 및 주파수의 스펙트럼으로 변환함으로써 유용한 결과를 얻었다. 단일 스펙트럼을 보면 대부분의 경우 명확한 패턴이 보이지 않지만, 동일한 그래프에 연속적으로 측정된 여러 스펙트럼을 도시하면 약 45Hz의 피크 속도 값을 보여주는 명확한 패턴을 볼 수 있다.
도 3은 슬래그 발포 현상 시 상기 설비의 변환된 가속도계 데이터를 보여준다. 45Hz 부근의 피크 값이 크게 감소했음을 알 수 있으며, 이는 임박한 발포 현상의 좋은 지표로 사용될 수 있다.
더 낮은 주파수에서는 약 5Hz 이하의 더 낮은 주파수에서 가속도계의 제한을받는 큰 피크를 볼 수 있다. 그러한 이유로 5Hz 미만의 모든 데이터는 사용해서는 안된다. 또한 약 140Hz 이상의 값은 시간이 지남에 따라 큰 변화를 나타내지 않으며 그러한 이유로 역시 고려해서는 안된다는 것을 알 수 있다.
상기 방법과 관련된 주파수 범위(이 경우 5-100Hz 범위)의 데이터만 사용하여 좋은 결과를 얻었다. 피크 속도 값의 갑작스런 큰 편차의 영향을 줄이기 위해 피크 속도 값의 이동 평균이 결정되고 임계 값과 비교된다. 추가 보정은 지수 평활을 적용하여 피크를 감쇠하기 위한 것이다.
예로서: 상기 방법을 위해 예측 모델의 알고리즘이 형성되었으며 다음을 포함한다:
1. 상기 설비는 최소 15분 동안 생산 모드에 있어야 한다.
2. 0.5초의 측정 기간에 매분마다 가속도계 데이터를 샘플링한다.
3. 한 측정 기간 내에 5-100Hz 사이의 모든 피크의 합계를 구한다.
4. 5-100Hz 범위에서 최대 피크를 취하고 최대 피크를 상기 모든 피크의 합으로 나눈다. 이것은 다른 것들과 관련하여 최대 피크의 기여를 제공한다.
5. a=0.2로 지수 평활을 적용하여 피크를 감쇠한다.
6. 계산된 기여 인자의 5분 이동 평균을 취하여 곡선을 평활한다.
7. 후속 5분 이내에 0.045(임계 값) 미만의 3개의 기여 인자들이 있는 경우, 경보를 울린다.
과거 데이터에 대해 상기 알고리즘을 기반으로 한 예측 모델을 시험하면 슬래그 발포 현상 20분 전에 미리 경보가 발생했으며 안정적인 생산 중에는 경보가 발생하지 않았다.
매분마다 0.5초라는 상기 측정 기간 대신 다른 시간 간격의 다른 측정 기간을 사용하여 좋은 결과를 얻을 수도 있다. 예를 들어, 가속도계 데이터가 0.2-2분 간격으로 0.1-2초의 연속 세트로 샘플링되면, 제련 환원 설비의 상기 주어진 설정으로 좋은 결과를 얻을 수 있다.

Claims (15)

  1. 철-함유 공급 재료를 제련하기 위한 용기 내의 제련 공정에서 슬래그 발포를 제어하는 방법으로서,
    - 상기 용기의 하나 이상의 위치에서 가속도계로 상기 야금 용기의 진동을 측정하는 단계,
    - 가속도계 데이터에서 도출된 값을 슬래그 발포 현상의 시작을 나타내는 임계 값과 비교하는 단계, 및
    - 상기 가속도계 데이터에서 도출된 값이 미리 정의된 경보 값을 초과하는 경우 상기 제련 공정을 조정하는 단계를 포함하며,
    상기 제련 공정은 제련 공정에서 주입되는 가스 및 고체 성분 중 적어도 하나의 양을 조정함으로써 조정되는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정 단계는 상기 제련 공정에서 주입되는 산소의 양을 조정하는 것인, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정 단계는 상기 제련 공정에서 주입되는 석탄의 양을 조정하는 것인, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정 단계는 상기 제련 공정에서 주입되는 철-함유 공급 재료의 양을 조정하는 것인, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정 단계는 상기 제련 공정에서 주입되는 석회의 양을 조정하는 것인, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬래그의 염기도를 모니터링하고 상기 제련 공정에서 주입되는 석회의 양을 조정하여 상기 슬래그의 염기도를 미리 정의된 범위로 유지하거나 상기 슬래그의 염기도를 상기 미리 정의된 범위 내로 복원하는, 방법.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 및 고체 성분의 양을 조정하는 것은 상기 가속도계 데이터로부터 도출된 값이 경보 범위에 있을 때 가스 및 고체 성분의 양을 감소시키는 것인, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 용기로부터 슬래그를 배출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제련 공정에서 주입된 산소의 양이 미리 정의된 과량의 CO 가스로 조정되는, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정에서 주입된 가스 및 고체 성분의 조정은 상기 제련 공정에서 주입된 산소량의 조정으로 시작되고, 이어서 고체 성분인 석탄, 철-함유 공급 재료 및 석회를 순서대로 조정하는, 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가속도계 데이터에서 도출된 값이 상기 임계 값의 오른쪽에 올 때 상기 제련 공정에서 주입되는 가스 및 고체 성분의 양의 조정은 상기 제련 공정에서 주입되는 가스 및 고체 성분의 양을 증가시키는, 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 야금 용기의 진동은 미리 정의된 시간 간격에서 미리 정의된 시간 동안 하나 이상의 가속도계로 측정되는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가속도계 데이터가 처리될 관련 주파수 범위가 결정되는, 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    - 상기 획득한 가속도계 데이터 세트를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환하는 단계,
    - 상기 주파수 영역의 데이터 세트를 주파수/속도 데이터 세트에 통합하는 단계,
    - 피크 속도 값과 시간에 따른 상기 피크 속도 값의 변화를 결정하는 단계,
    - 슬래그 발포 현상과 서로 관련 있는 결정된 임계 값과 상기 결정된 피크 속도 값을 비교하는 단계, 및
    - 상기 결정된 최대 속도 값이 상기 임계 값에 해당할 때 상기 제련 공정에서 주입되는 가스 및 고체 성분 중 적어도 하나의 양을 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    피크 속도 값의 이동 평균이 결정되고 상기 임계 값과 비교되는, 방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112458233A (zh) * 2020-11-06 2021-03-09 山东鑫翎丰新材料科技有限公司 一种铁液喂丝球化工艺起爆点测控技术

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62185818A (ja) * 1986-02-12 1987-08-14 Kawasaki Steel Corp 転炉操業方法
AUPP647198A0 (en) 1998-10-14 1998-11-05 Technological Resources Pty Limited A process and an apparatus for producing metals and metal alloys
FR2872518B1 (fr) * 2004-07-02 2007-07-27 Usinor Sa Procede de controle du bullage en poche et installation de mise en oeuvre
KR20080022585A (ko) * 2005-07-22 2008-03-11 지멘스 악티엔게젤샤프트 전기 아크로의 하나 이상의 상태 변수의 결정 방법
KR20090062187A (ko) * 2007-12-12 2009-06-17 주식회사 포스코 탄소를 저감하기 위한 고크롬 페라이트계 스테인리스강의정련 방법
DE102009043639A1 (de) * 2009-09-29 2011-03-31 Sms Siemag Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Erzeugung einer Schaumschlacke in einer metallischen Schmelze
CA2787265A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Tenova Goodfellow Inc. System for furnace slopping prediction and lance optimization
EP2650387A1 (de) * 2012-04-11 2013-10-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Vakuumschmelzanlage und nach diesem Verfahren betriebene Vakuumschmelzanlage
CN104087707B (zh) * 2014-07-30 2016-06-22 湖南镭目科技有限公司 一种转炉化渣监控方法和系统

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