KR20210062656A - 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용광로의 부분의 모델링 및 열적 필드 연산을 사용하여 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이다. 컴퓨터 프로그램은 그러한 방법을 수행하기 위해 허용된다.

Description

용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법

본 발명은 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법 및 그러한 방법을 수행하도록 허용하는 소프트웨어 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

용광로는 뜨거운 금속 및 특히 선철을 제조하는 데 사용되는 장비이다. 그것은 일반적으로 금속 외부 쉘 및 그 내부 부분에서 내화물 브릭스 라이닝으로 구성된다. 이러한 내화물 라이닝은 뜨거운 금속이 도달하여 그것을 손상하는 것을 방지함으로써 외부 금속 쉘에 대한 보호 배리어를 구성한다. 그러한 내화물 라이닝은 예를 들면 초기에 1 미터 두께를 가질 수 있다. 그러나, 이러한 내화물 라이닝은 높은 마모를 받는다. 이러한 마모는 몇개의 인자들에 의해 유도될 수 있고, 메인 마모 메카니즘의 하나는 탄소 용해이다. 뜨거운 금속은 내화물의 구멍들 내에 침투하고 탄소 미세 입자들 및 바인더를 용해시킨다. 보다 큰 그레인들은 따라서 해리되고 뜨거운 금속은 내화물의 깊이 내로 진행하고, 더욱더 많은 탄소를 용해시키고 남아있는 내화물 두께를 감소시킨다. 모든 내화물 라이닝이 마모된다면, 뜨거운 금속은 외부 금속 쉘과 접촉하고 구조를 관통할 수 있어서, 뜨거운 금속이 누출되어 치명적인 사고를 발생시킨다. 그러한 이슈들을 방지하고 이슈들이 발생하기 전에 필수적인 리페어 및 유지관리를 수행하도록 따라서 내화물 라이닝의 남아있는 두께를 모니터링하는 것이 매우 중요하다. 이는 특히 용광로의 수명에서 가장 제한 인자인 용광로의 노변에 적용된다. 실제로, 이러한 부분은 긴 조업중단을 암시하는 용광로의 블로잉 다운 (blowing down) 없이 용이하게 변경될 수 없다.

문서 CA 2,296,516 은 그러한 내화물 라이닝 마모를 모니터링하는 방법을 설명한다. 이러한 방법에서 2차원 열 전달 모델은 라이닝의 두께를 가로질러 이격된 위치들에 내장된 온도 프로브들의 그룹에 의해 측정된 평균 및 개로 (campaign) 최대 온도들에 기초하여 연산된다. 이러한 2차원 열 전달 프로그램은 그후 고화 등온선의 최종 바운더리가 각각의 측정 지점에서 측정된 온도와 예상된 온도 사이의 차이를 최소화시킴으로써 결정될 때까지 반복된다. 이러한 방법에서 반복의 회수는 합리적인 연산 시간을 유지하도록 제한될 필요가 있고, 이는 마모 프로파일의 결정의 정확성을 감소시킨다.

문서 WO 2014/030118 은 그러한 내화물 라이닝 마모를 모니터링하는 또 다른 방법을 설명한다. 이러한 방법에서 온도 필드를 추론하도록 열적 특성들로 시작하는 대신에, 열적 특성들은 매칭 온도 필드를 제공하도록 반복적으로 검색된다. 이전의 방법에 대해, 상당히 긴 연산 시간이 걸릴 수 있고 따라서 정확성에 영향을 주는 반복 단계에 대한 이슈가 존재한다.

따라서 높은 정확성으로 용광로 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하도록 허용하는 방법에 대한 필요성이 존재한다.

이러한 문제점은 본 발명에 따른 방법에 의해 해결되고, 상기 방법은,

a- 초기에 알려진 상태로 적어도 상기 용광로의 부분을 적어도 2차원으로 모델링하는 단계,

b- 모델링된 상기 부분의 내부 열적 바운더리 조건 및 외부 열적 바운더리 조건을 규정하는 단계,

c- 내화물 라이닝 열적 특성들 및 내부 열적 바운더리 조건 및 외부 열적 바운더리 조건을 고려하여 상기 용광로의 상기 모델링된 부분 내에서 열적 필드를 연산하는 단계로서, 상기 열적 필드는 온도 필드 및 열 경로 라인들을 포함하고, 각각의 경로 라인의 시작 지점은 측정 지점이고 마지막은 내부 바운더리인, 상기 열적 필드를 연산하는 단계,

d- 각각의 측정 지점에서 온도 (T_{meas_n}) 를 측정하는 단계,

e- 상기 열적 필드를 연산하는 단계에 기초하여

e1 - 시작 값으로서 각각의 측정 지점에서 측정된 온도 (T_{meas_n}) 를 사용하고, 각각의 열 경로 라인을 따라 제어 지점을 이동시키고, 상기 제어 지점이 임계 온도 (T_crit) 에 도달하는 포지션을 결정하는 단계,

e2 - 뜨거운 금속 고화 등온선의 포지션을 결정하는 단계로서, 상기 등온선은 임계 온도 (T_crit) 에 도달되는 모든 이전에 결정된 포지션들을 링크하는 곡선인, 상기 결정하는 단계,

f- 새로운 내부 열적 바운더리 조건들로서 상기 뜨거운 금속 고화 등온선의 이전에 결정된 포지션을 사용하여 새로운 열적 필드를 연산하는 단계,

g- 새롭게 연산된 열적 필드를 사용하여 각각의 측정 지점에서 온도 (T_{est_n}) 를 평가하는 단계,

h- 각각의 평가된 온도들 (T_{est_n}) 과 각각의 측정된 온도들 (T_{meas_n}) 사이에서 수렴 기준 (CC) 을 연산하는 단계로서,

- 이러한 수렴 기준 (CC) 이 사전규정된 타겟 Δ 미만이라면, 상기 뜨거운 금속 고화 등온선의 포지션에 기초하여 상기 내화물 라이닝의 마모 표면을 결정하고,

- 이러한 수렴 기준 (CC) 이 상기 사전규정된 타겟 Δ 초과라면, 상기 수렴 기준 (CC) 이 상기 사전규정된 타겟 Δ 미만으로 될 때까지 단계 e 내지 단계 h 를 반복하는, 상기 수렴 기준 (CC) 을 연산하는 단계를 포함한다.

본 발명의 방법은 또한 별개로 또는 모든 가능한 기술적 조합에 따라 고려되는 다음의 선택적인 특징들을 포함할 수 있다:

- 상기 수렴 기준 (CC) 은 최소 제곱근 방법이고,

- 상기 모델링하는 단계에서 단지 상기 용광로의 노변이 모델링되고,

- 단지 상기 노변의 수직 슬라이스가 모델링되고, 상기 수직 슬라이스는 폭 (W) 을 갖는 패드, 높이 (H) 를 갖는 벽 및 상기 패드와 상기 벽 사이에 접합부를 만드는 코너를 포함하고,

- 상기 방법은 노변 주변부 주위로 적어도 6개의 수직 슬라이스들에 대해 수행되고,

- 각각의 슬라이스에 대해, 적어도 4개의 측정 지점들은 상기 벽 내에서 상이한 높이들에 규정되고, 적어도 3개의 측정 지점들은 상기 패드 내에서 상기 폭을 따라 규정되고 적어도 두개의 측정 지점들은 상기 코너 내에서 규정되고,

- 열적 센서들은 적어도 두개씩 동일한 높이의 상기 벽 또는 폭의 상기 패드에 내장되지만, 두개의 열적 센서들의 각각은 상기 내화물 라이닝 내에서 상이한 깊이에 내장되고, 각각의 그룹의 열적 센서들은 측정 지점을 형성하고,

- 측정 지점에서 내화물 라이닝 열적 특성들은 상이한 깊이에서 상기 열적 센서들에 의해 측정된 온도를 사용하여 연산되고,

- 임계 온도 (T_crit) 는 1150℃ 이고,

- 사전규정된 회수의 반복들 후에, 수렴 기준 (CC) 이 여전히 상기 타겟 Δ 초과라면, 리파이닝 (refining) 단계가 수행되고 상기 열적 센서에 의해 측정된 온도와 측정 지점에서 평가된 온도 사이의 차이는 양분 방법을 사용하여 추가로 최소화되고,

- 사전규정된 회수의 반복들은 5 이하이고,

- 상기 용광로는 냉각 시스템을 포함하고 상기 열적 필드를 연산하는 단계의 외부 바운더리 조건들은 그러한 냉각 시스템의 열적 영향을 고려하여 규정된다.

본 발명은 또한 프로세서에 의해 실행될 때에, 선행하는 실시형태들에 따른 방법을 수행하는 소프트웨어 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

본 발명의 다른 특성들 및 이점들은 첨부된 도면을 참조하여 비제한적이고 도시에 의해 아래에 주어진 설명으로부터 명백해질 것이다.

- 도 1 은 용광로의 노변의 내화물 라이닝을 도시하고,
- 도 2 는 본 발명에 따른 방법의 실시형태로부터 기인하는 바와 같은 모델링의 예를 도시하고,
- 도 3 은 본 발명에 따른 방법의 상이한 단계들을 예시하고,
- 도 4 는 본 발명에 따른 방법의 실시형태에 사용되는 일부 파라미터들을 도시한다.

도면들에서 요소들은 예시적이고 축척으로 도시될 수 없다.

도 1 은 용광로의 노변 (1) 의 내화물 라이닝을 도시한다. 노변 (1) 은 용광로의 바닥 부분이다. 그것은 원형의 벽 (2), 패드 (3) 및 벽 (2) 과 패드 (3) 사이의 접합부를 만드는 코너 (4) 를 포함한다. 도시 생략된 외부 쉘은 외부 보호 층으로서 이러한 내화물 라이닝 주위를 둘러싼다. 이러한 노변 (1) 에는 열적 센서들이 구비된다. 이들 열적 센서들은 내화물 라이닝 내에 내장된다. 바람직한 실시형태에서, 슬라이스 (5) 에는 예를 들면 도 2 에 예시된 바와 같이 몇개의 센서들이 구비된다.

도 2 에 예시된 바와 같이, 용광로의 노변의 슬라이스 (5) 는 높이 (H) 를 갖는 벽 (2), 폭 (W) 을 갖는 패드 (3) 및 벽과 패드 사이에 접합부를 만드는 코너 (4) 로 구성된다. 몇개의 센서들 (7a, 7b…) 은 높이 (H) 를 따라 상이한 포지션들에서 벽 내에 내장된다. 벽 내에 센서들은 바람직하게 적어도 4개의 상이한 높이들에 위치된다. 바람직한 실시형태에서 센서들은 내화물 라이닝 내에서 주어진 높이에 대해, 그러나 상이한 깊이에서 적어도 두개씩 내장된다. 몇개의 센서들 (7a, 7b…) 은 또한 폭 (W) 에 걸쳐 상이한 위치들에서 패드 내에 내장된다. 패드 내에서 센서들은 바람직하게 적어도 3 개의 상이한 폭들에서 위치된다. 바람직한 실시형태에서 센서들은 내화물 라이닝 내에서 주어진 폭에 대해, 그러나 상이한 깊이에서 적어도 두개씩 내장된다. 코너 (4) 는 또한 적어도 하나의 열적 센서 (7a, 7b...) 를 포함할 수 있다. 각각의 열적 센서 또는 열적 센서들의 그룹은 본 발명에 따른 방법에 대해 측정 지점 (P₁, P₂…) 을 나타낸다. 센서들의 그룹이 고려될 때에, 단지 하나의 측정 지점 (P_n), 일반적으로 그룹의 무게 중심이 규정된다. 바람직한 실시형태에서, 열적 센서들이 두개 씩이지만 내화물 라이닝들 내에서 상이한 깊이들에 내장된다는 사실은 처음에 열적 센서들 위치에서 외부 면에 열 전달 계수를 결정하는 것을 허용하고, 이는 나중에 설명되지만, 그것은 또한 안전 측정부이다. 실제로, 하나의 센서가 응답하지 않는다면 여전히 제 2 센서가 여전히 남아 있고 본 발명에 따른 방법의 진행을 유지하면서 경고를 하는 것을 허용한다. 이들 열적 센서들은 바람직하게 서모커플들이다.

도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른 방법의 상이한 단계들을 개략적으로 도시한다. 제 1 단계 (101) 에서, 알려진 상태로 용광로의 적어도 일부가 예를 들면 유한 요소 (FE) 방법을 사용하여 적어도 2차원으로 모델링된다. 메시는 직사각형 셀들로 구성될 수 있고 이는 반드시 균일하지 않다. 알려진 상태란 내화물의 두께가 예를 들면 직접 측정을 통해 실제적으로 공지될 수 있는 상태를 의미한다. 이러한 알려진 상태는 그 제거 또는 리페어 개로 후에 용광로가 직립되는 경우일 수 있다. 바람직한 실시형태에서 도 1 에 예시된 바와 같이 단지 용광로의 노변의 슬라이스 (5) 가 모델링된다. 본 발명에 따른 방법은 그후 노변 라이닝의 마모의 상태의 전체적인 시야를 갖도록 노변 주변부 주위로 균일하게 분배된 몇개의 바람직하게 6개의 슬라이스들에 대해 수행될 수 있다. 이러한 모델링은 내화물들 재분할을 고려한다.

제 2 단계 (102) 에서, 열적 바운더리 조건들이 규정된다. 그것은 내부 열적 바운더리 (21) 조건들 (점선들로 나타낸 바와 같은) 및 외부 열적 바운더리 (22) 조건들 (굵은선으로 나타낸 바와 같은) 의 규정 (102A, 102B) 을 포함한다. 내부 열적 바운더리 (21) 는 내화물들이 손상되었다고 고려되는 한계이다. 그것은 또한 임계 등온선으로 불리우며 일반적으로 뜨거운 금속이 고화되는 온도에 상응한다. 그것은 1150℃ 일 수 있다. 외부 열적 바운더리 (22) 조건들은 노변의 외부 부분들의 열적 조건들에 상응한다. 그것들은 열 전달 계수들과 일반적으로 벽에 대해 용광로의 외부 쉘을 냉각하는 데 사용되는 냉각 매체의 온도에 상응하는 가장 차가운 온도 사이의 조합을 고려한다. 실제로, 용광로에는, 외부 열적 바운더리 조건이 이러한 냉각 및 특히 냉각 유체의 온도를 고려해야 하는 경우에 내화물들을 냉각하는 데 지원하는 냉각 시스템이 구비될 수 있다. 그들 열적 바운더리 조건들은 제 3 단계 (103) 에서 용광로의 고려된 부분 내에서 열적 필드를 연산하도록 내화물들의 열적 특성들, 예를 들어 열적 전도성 또는 열 전달 계수와 조합된다. 이러한 열적 필드는 온도 필드 (23) 및 열 경로 라인들 (L_n) 을 포함한다. 그들 열 경로 라인들 (L_n) 은 뜨거운 부분으로부터 가장 차가운 부분으로 그 전달 중에 열이 추종하는 경로들을 나타낸다. 각각의 경로 라인 (L_n) 은 시작 지점에 대해 측정 지점 (P_n) 및 마지막 지점으로서 온도가 내부 바운더리 (21) 에 도달하는 지점 (I_n) 을 갖는다. 내화물들의 열적 전도성은 내화물 제조자에 의해 제공된 값일 수 있지만 또한 전용의 랩에서 연산될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 열적 센서들은 라이닝 내에 상이한 깊이들에서 적어도 쌍으로 내장되고, 적어도 두개의 온도 측정부들이 존재한다. 그들 두개의 온도들 사이의 차이를 연산하고 센서들의 포지션을 공지함으로써, 그후 상기 열적 센서들이 내장된 내화물 구역에서 열 전달 계수를 평가하는 것이 가능하다. 열적 필드를 연산하는 것은 본 기술 분야의 당업자에게는 공지된 것이다. 하나의 연산 방법은 예로써 아래에 설명된다.

2차원 평면에서 푸리에 법칙 및 열 등식들이 예를 들면 도 4 를 참조하여 그리고 아래에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

여기서 φ 는 열 플럭스, λ_i 는 고려된 매체의 열적 전도성 및 T 는 온도이다.

이는 원통 좌표들을 사용하여 주어진다:

여기서 r 은 패드 (3) 의 반경들 (R) 을 따르는 방향에 상응하는 방향 X 을 따르는 좌표이고 z 는 벽 (2) 의 높이 (H) 를 따르는 방향에 상응하는 방향 Z 을 따르는 좌표이다. λ_r (T) 는 좌표 r 에서 내화물의 열적 전도성이고 상기 좌표에서 온도 (T) 에 종속된다. λ_z (T) 는 좌표 z 에서 내화물의 열적 전도성이고 상기 좌표에서 온도 (T) 에 종속된다. 도 4 에 예시된 바와 같이 직사각형 그리드에 적용될 때에, 에너지 밸런스는 다음과 같이 해석될 수 있다: 셀의 모든 네개의 측에서 열 플럭스들의 합은 제로와 동등하다.

국지적 열 플럭스는 두개의 이웃 셀들 사이의 온도 차이에 비례한다는 것을 알 수 있다:

여기서 C 가 주어진 셀이라면, i 는 셀 (C) 의 이웃 셀의 하나이고, φ 는 셀 (C) 과 그 이웃 셀 (i) 사이의 국지적 열 플럭스이고, R 및 S 는, 각각, 두개의 연속적인 셀들 (i 와 C) 사이에 저항 및 면적이고 C 및 T 는 고려된 셀의 온도이다.

셀 (C) 에서 열 밸런스는 따라서 다음과 같이 기록될 수 있다:

여기서 E, S, W, N 은 셀 (C) 의 4개의 이웃하는 셀이다.

모든 이들 등식들은 비공지된 i 를 갖는 i 등식들의 선형 시스템을 구성하고, i 는 그리드의 셀들의 수이고, 시스템은 열적 필드를 연산하는 데 사용된다.

이러한 연산된 열적 필드를 사용하여, 임계 등온선 (9) 의 포지션을 결정하는 것이 가능하다. 이전에 설명된 바와 같이 이러한 임계 등온선은 내화물이 손상되었다고 고려되는 라인을 나타낸다. 이러한 임계 등온선은 뜨거운 금속이 고화되는 임계 온도 (T_crit) 와 온도가 동동한 포지션으로써 규정된다. 이러한 임계 등온선을 결정하도록, 처음에 각각의 측정 지점 (P_n) 에서 실제 온도 (T_{mes_n}) 를 측정하는 것 (104) 이 필수적이다. 그후 각각의 측정 지점 (P_n) 에 대해, 제어 지점 (X_n) 은 각각의 열 경로 라인 (L_n) 을 따라 이동되고, 측정 지점 (P_n) 의 그 초기에 온도는 상기 측정 지점 (P_n) 에서 측정된 온도 (T_{mes_n}) 이고, 그 온도는 그후 열 경로 라인 (L_n) 을 따라 증가하고 그것이 임계 온도 (T_crit) 에 도달할 때에, 그 이동은 정지되고 임계 등온선 지점 (I_n) 이 위치설정된다. 각각의 측정 지점 (P_n) 에 대해 이렇게 함으로써 임계 등온선 지점들의 세트가 위치설정되고 그들 지점들을 링크함으로써 임계 등온선 (9) 의 포지션을 결정하는 것 (105) 이 가능하다.

이러한 임계 등온선 (9) 의 포지션은 그후 새로운 열적 필드를 연산하도록 (106) 내부 열적 바운더리 (21) 조건들로서 사용된다. 측정 지점 (P_n) 에서 이러한 새로운 연산된 열적 필드에 기초하여 온도 (T_{est_n}) 가 평가된다 (107).

평가된 온도들 (T_{est_n}) 은 그후 실제적으로 각각의 측정 지점 (P_n) 에서 열적 센서들에 의해 단계 (104) 에서 실제적으로 측정된 온도들 (T_{mes_n}) 과 비교된다. 그들 온도들 사이의 차이들은 수렴 기준 (CC) 을 연산하는 것 (108) 을 허용한다. 바람직한 실시형태에서, 수렴 기준 (CC) 은 최소 제곱근이다. 그것은 다음과 같이 표현될 수 있다:

여기서 N 은 측정 지점들 (P_n) 의 수이다.

임계 등온선을 보다 정확한 평가하도록 평가된 온도들 (T_{est_n}) 이 실제적으로 측정된 온도들 (T_{mes_n}) 에 가능한 가장 가깝게 하는 것이 중요하다. 따라서, 수렴 기준 (CC) 이 사전규정된 타겟 Δ 을 초과한다면 그것을 감소시키는 것이 필수적이다. 이를 위해, 각각의 측정 지점 (P_n) 으로부터 시작하여 이러한 지점에서의 온도가 측정된 온도 (T_{meas_n}) 라고 고려된다면, 제어 지점 (X_n) 은 그 각각의 열 경로 라인 (L_n) 을 따라 이동되고 그 온도는 임계 등온선의 온도 (T_crit) 에 도달하고 새로운 임계 등온선 포지션 (I_n) 을 규정할 때까지 재연산된다. 각각의 측정 지점 (P_n) 에 대해 이를 행하는 것은 임계 등온선 (9) 의 새로운 포지션을 결정하도록 허용한다. 이러한 새로운 임계 등온선은 그후 단계 (102A) 에서 새로운 내부 바운더리 조건들로서 사용되고 바람직하게 동일한 외부 바운더리 조건들 및 동일한 내화물들 열적 특성들을 사용하여 단계 (103) 에서 새로운 열적 필드를 연산하도록 허용한다. 이러한 새로운 열적 필드 연산으로부터, 새로운 측정 지점 (P_n) 에서 온도 (T_{est_n}) 가 평가되고 상기 측정 지점 (P_n) 에서 열적 프로브들에 의해 측정된 실제 온도 (T_{mes_n}) 와 비교된다. 이러한 사이클은 사전규정된 회수가 시간 연산 목적을 위해 설정된다면 수렴 기준 (CC) 이 사전규정된 타겟 Δ 또는 단지 주어진 몇번의 회수들 초과인 한 수행될 수 있다. 이러한 사전규정된 회수는 5 이하일 수 있다.

발명자들은 열 경로 라인들을 따라 제어 지점 (X_n) 을 이동시킴으로써 그것들이 보다 민감하게되고 평가된 온도와 측정된 온도 사이에서 보다 빠르게 갭을 감소시킨다는 것을 발견하였다. 이는 보다 적은 반복을 허용하고 낮은 수렴 기준에 보다 빠르게 도달하고 종래 기술과 비교하여 보다 정확한 방법이다.

추가의 실시형태에서 측정 지점 (P_n) 에서 평가된 온도와 측정된 온도 (T_{mes_n}) 사이의 차이를 추가로 감소시킴으로써 임계 등온선의 포지션을 추가로 정교하게 하는 것이 가능하다. 이전의 반복에서 모든 제어 지점들 (X_n) 은 임계 등온선 (9) 의 새로운 포지션을 리파이닝하기 전에 그들의 전용의 경로 라인 (L_n) 을 따라 이동되었다. 이러한 방법이 차이를 추가로 최소화하는 것을 허용하지 않는다면 그후 제어 지점 마다 작업하는 것이 가능하다. 예를 들면, 평가된 온도 (T_{est_1}) 는 측정 지점 (P₁) 에서 측정된 온도 (T_{mes_1}) 와 비교되고, 차이가 주어진 문턱값을 초과한다면, 제어 지점 (X₁) 은 비계 (scaffolding) 를 향해 또는 그 열 경로 라인 (L₁) 에서 이동되고, 임계 온도 (T_crit) 에 도달하는 새로운 포지션 (I₁) 이 결정된다. 그후 이러한 도메인에서 열적 필드는 내부 바운더리 조건으로서 이러한 새로운 포지션을 사용하여 재연산되고, 임계 온도의 새로운 포지션이 결정되고 새로운 온도 (T₁) 가 평가된다. 사이클은 주어진 문턱값 미만으로 될 때까지 반복된다. 동일한 방법이 그후 각각의 제어 지점 (X_n) 에 대해 적용되고 새로운 임계 등온선 포지션이 정확하게 그려질 수 있다. 바람직한 실시형태에서 양분 방법은 리파이닝 방법으로서 사용된다.

수렴 기준이 사전규정된 타겟 Δ 미만이라면 또는 미만인 경우라면 임계 등온선의 포지션은 정확하게 평가되고 그후 내화물 라이닝의 마모 라인을 평가하는 것 (109) 이 가능하다. 임계 등온선의 전에는 내화물이 손상되었다고 고려되는 한편 이러한 등온선 뒤에서 안전하다고 고려된다. 리페어 작용들, 예를 들어 거나이팅 (guniting) 은 용광로의 노변의 수명 지속시간을 연장하도록 계획될 수 있다.

온도 측정 (104) 을 배제하는 모든 이들 단계들은 일련의 소프트웨어 명령들로 번역될 수 있고 방법은 상기 소프트웨어 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 의해 수행될 수 있다.

도 2 는 본 발명에 따른 방법을 수행함으로써 얻어질 수 있는 결과들을 예시한다. 이러한 실시형태에서 단지 용광로의 노변의 슬라이스 (5) 가 모델링된다. 4개의 쌍의 서모커플들은 코너에서 두개의 쌍들로 그리고 용광로의 노변의 벽 (2) 에 내장된다. 열 경로 라인들 (L₁, L₂…) 은 이러한 서모커플들의 위치로부터 임계 온도 (T_crit) 에 도달하는 포지션 (I₁, I₂…) 으로 진행한다. 이러한 경우에 임계 온도는 1150℃ 이다. 1150℃ 등온선 (9) 은 그후 도시되고 (삼각형들을 갖는 굵은선으로) 내화물들이 마모되고 더이상 그들의 보호 역할을 수행하지 못하는 한계를 나타낸다. 이러한 결과들에서 알 수 있는 바와 같이, 임계 등온선은 초기에 내부 바운더리를 넘어 부분적으로 존재하고, 이는 비계가 존재한다는 것을 의미한다. 비계는 노 벽들에 빌드업되는 부착물들 또는 스크랩이다. 그것은 용광로 스택의 횡단면적에서의 감소를 발생시키고 이는 생산성에 악영향을 준다.

본 발명에 따른 방법에 있어서 용광로의 마모의 상태를 정확하게 결정하는 것이 가능하다.

Claims (13)

1. 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법으로서,
   상기 방법은,
   a. 초기에 알려진 상태로 적어도 상기 용광로의 부분 (5) 을 적어도 2차원으로 모델링하는 단계 (101),
   b. 모델링된 상기 부분 (5) 의 내부 열적 바운더리 (21) 조건 및 외부 열적 바운더리 (22) 조건을 규정하는 단계 (102A, 102B),
   c. 내화물 라이닝 열적 특성들 및 내부 열적 바운더리 (21) 조건 및 외부 열적 바운더리 (22) 조건을 고려하여 상기 용광로의 상기 모델링된 부분 (5) 내에서 열적 필드를 연산하는 단계 (103) 로서, 상기 열적 필드는 온도 필드 (23) 및 열 경로 라인들 (L_n) 을 포함하고, 각각의 경로 라인 (L_n) 의 시작 지점은 측정 지점 (P_n) 이고 마지막은 내부 바운더리 (21) 인, 상기 열적 필드를 연산하는 단계 (103),
   d. 각각의 측정 지점 (P_n) 에서 온도 (T_{meas_n}) 를 측정하는 단계 (104),
   e. 상기 열적 필드를 연산하는 단계 (103) 에 기초하여
   e1 - 시작 값으로서 각각의 측정 지점 (P_n) 에서 측정된 상기 온도 (T_{meas_n}) 를 사용하고, 각각의 열 경로 라인 (L_n) 을 따라 제어 지점 (X_n) 을 이동시키고, 상기 제어 지점 (X_n) 이 임계 온도 (T_crit) 에 도달하는 포지션 (I_n) 을 결정하는 단계,
   e2 - 뜨거운 금속 고화 등온선 (9) 의 포지션을 결정하는 단계 (105) 로서, 상기 등온선 (9) 은 임계 온도 (T_crit) 에 도달되는 모든 이전에 결정된 포지션들 (I_n) 을 링크하는 곡선인, 상기 결정하는 단계 (105),
   f. 새로운 내부 열적 바운더리 (21) 조건들로서 상기 뜨거운 금속 고화 등온선 (9) 의 이전에 결정된 포지션을 사용하여 새로운 열적 필드를 연산하는 단계 (106),
   g. 새롭게 연산된 열적 필드를 사용하여 각각의 측정 지점 (P_n) 에서 온도 (T_{est_n}) 를 평가하는 단계 (107),
   h. 각각의 평가된 온도들 (T_{est_n}) 과 각각의 측정된 온도들 (T_{meas_n}) 사이에서 수렴 기준 (CC) 을 연산하는 단계 (108) 로서,
   - 상기 수렴 기준 (CC) 이 사전규정된 타겟 Δ 미만이라면, 상기 뜨거운 금속 고화 등온선 (9) 의 포지션에 기초하여 상기 내화물 라이닝의 마모 표면을 결정 (109) 하고,
   - 상기 수렴 기준 (CC) 이 상기 사전규정된 타겟 Δ 초과라면, 상기 수렴 기준 (CC) 이 상기 사전규정된 타겟 Δ 미만으로 될 때까지 단계 e 내지 단계 h 를 반복하는, 상기 수렴 기준 (CC) 을 연산하는 단계 (108) 를 포함하는, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수렴 기준 (CC) 은 최소 제곱근 방법인, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 모델링하는 단계 (101) 에서 단지 상기 용광로의 노변 (hearth) 이 모델링되는, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   단지 상기 노변의 수직 슬라이스가 모델링되고, 상기 수직 슬라이스는 폭 (W) 을 갖는 패드 (3), 높이 (H) 를 갖는 벽 (2) 및 상기 패드와 상기 벽 사이에 접합부를 만드는 코너 (4) 를 포함하는, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 방법은 노변 주변부 주위로 적어도 6개의 수직 슬라이스들에 대해 수행되는, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   각각의 슬라이스에 대해, 적어도 4개의 측정 지점들 (P_n) 은 상기 벽 내에서 상이한 높이들에 규정되고, 적어도 3개의 측정 지점들 (P_n) 은 상기 패드 내에서 상기 폭을 따라 규정되고, 적어도 두개의 측정 지점들 (P_n) 은 상기 코너 내에서 규정되는, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   열적 센서들은 적어도 두개씩 동일한 높이의 상기 벽 (2) 또는 폭의 상기 패드 (3) 에 내장되지만, 두개의 열적 센서들의 각각은 상기 내화물 라이닝 내에서 상이한 깊이에 내장되고, 열적 센서들의 각각의 그룹은 측정 지점 (P_n) 을 형성하는, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   측정 지점 (P_n) 에서의 상기 내화물 라이닝 열적 특성들은 상이한 깊이에서 상기 열적 센서들에 의해 측정된 온도를 사용하여 연산되는, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   임계 온도 (T_crit) 는 1150℃ 인, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사전규정된 회수의 반복들 후에, 수렴 기준 (CC) 이 여전히 상기 타겟 Δ 초과라면, 리파이닝 (refining) 단계가 수행되고 상기 열적 센서에 의해 측정된 온도와 측정 지점에서 평가된 온도 사이의 차이는 양분 방법을 사용하여 추가로 최소화되는, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 사전규정된 회수의 반복들은 5 이하인, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용광로는 냉각 시스템을 포함하고, 상기 열적 필드를 연산하는 단계의 외부 바운더리 (22) 조건들은 상기 냉각 시스템의 열적 영향을 고려하여 규정되는, 용광로의 내화물 라이닝의 마모를 모니터링하기 위한 방법.
13. 프로세서에 의해 실행될 때에, 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 소프트웨어 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램.

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