KR20210129145A - 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법 및 취련 제어 장치 - Google Patents

전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법 및 취련 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법은, 전로형 탈인 정련로에의 송산량 및 부원료 투입량을 포함하는 취련 조건과, 전로형 탈인 정련로에 있어서의 배기가스의 유량 및 성분 농도를 포함하는 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과와, 용선의 성분 및 온도의 분석값에 기초하여, 로 내 산소 축적량을 산출하는 로 내 산소 축적량 계산 스텝과, 취련 처리 중에 있어서의 로 내 산소 축적량의 추이를 차례차례로 감시하여, 로 내 산소 축적량의 증감의 특징점을 추출하는 특징점 추출 스텝과, 특징점 추출 스텝에 있어서 추출된 특징점에 기초하여, 취련 처리가 종료될 때까지의 취지 산소량을 결정하는 취지 산소량 결정 스텝과, 전로형 탈인 정련로 내로의 송산 적산량이 취지 산소량 결정 스텝에 있어서 결정된 취지 산소량에 도달한 타이밍에 취련 처리를 종료시키는 제어 스텝을 포함한다.

Description

전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법 및 취련 제어 장치
본 발명은, 전로형 탈인(dephosphorization) 정련로의 취련 제어 방법(blowing control method) 및 취련 제어 장치에 관한 것이다.
최근, 용선의 예비 처리 방법(탈규 처리, 탈인 처리, 탈황 처리)의 개발이 진행되어, 전로형 정련로에 장입되는 용선 중의 인이나 황의 농도는 그 이상으로 제거할 필요가 없는 레벨까지 저감되고, 전로형 정련로에서는 주로 탈탄 정련만을 행하는 철강 정련 프로세스가 완성되어 가고 있다. 탈규 처리 및 탈인 처리는, 용선 중의 규소 및 인이 용선에 공급되는 산소원(산소 가스나 산화철) 중의 산소에 의해 산화 제거되는 반응이고, 탈황 처리는 CaO 등의 탈황재와 용선 중의 황이 반응하여 황이 제거되는 반응이다. 특히 탈인 처리는, 이하의 화학 반응식 (1)로 나타내는 바와 같이, 용선 중의 인(P)이 산소원(FeO) 중의 산소(O)에 의해 산화되어 생성되는 인 산화물(P2O5)을 탈인 정련제로서 첨가하는 CaO 함유 물질로 고정함으로써 행해지고 있다. 또한, 화학 반응식 (1)에 있어서, [P], [Fe]는 용선 중의 성분, (FeO), (CaO), (3CaO·P2O5)는 슬래그 중의 성분을 나타내고 있다.
Figure pct00001
즉, 탈인 처리는, 용선 중의 인이 FeO에 의해 산화되고, 이 산화 반응에 의해 생성된 P2O5가 CaO와 반응하여 CaO 함유 물질의 재화(slagging)에 의해 생성되는 슬래그에 흡수된다는 반응이다. 또한, 고체로서 첨가된 CaO는, 슬래그 중의 FeO 농도가 높을수록 슬래그로의 용해도가 높아지는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 탈인 처리에서는, 탈인 평형의 관점에서, 처리 중의 슬래그 중 FeO 농도를 소정값 이상 담보하는 것이 요구된다. 한편으로, 슬래그-메탈 간의 인 평형 (dephosphorization equilibrium)으로 정의한 포스페이트 커패시티는 온도 의존성이 높고, 용선 온도가 저온일수록 평형은 탈인측에 치우치고, 반대로 용선 온도가 고온이 되면 탈인 효율의 저하 또는 복인(rephosphorization) 현상(슬래그 중의 인이 용선 중으로 돌아오는 현상)이 발생하는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 탈인 처리에서는, 과잉으로 송산(feed of oxygen)을 행하면 각종 산화 반응열에 의해 용선 온도가 상승하여, 탈인 효율의 저하 또는 복인이 발생하는 경우가 있다.
이상의 관점에서, 탈인 처리에서는, 슬래그 중 FeO 농도의 담보와 취지(吹止: blow end) 산소량의 적정화가 중요하다. 이러한 배경으로부터, 특허문헌 1에는, 로(furnace) 내의 화점 반응 및 슬래그-메탈 계면 반응을 고려하여, 슬래그 중 FeO 농도를 정밀도 좋게 추정하고, 탈규 처리 종료 시(Si 농도가 0.02％에 도달한 시점)의 슬래그 중 FeO 농도가 20％ 이하인 경우에, 탈인 촉진 처리 공정을 실시하는 취련 제어 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 로 내 산소 축적량을 포함하는 상태량 추정값 및 정련로에 대한 계측 결과에 기초하여 탈인 속도 정수 및 용선 중 인 농도를 추정하여, 용선 중 인 농도 추정값이 목표의 인 농도를 초과하고 있는 경우에 처리 조건을 변경하는 취련 제어 방법이 개시되어 있다.
일본특허 제6314484호 공보 일본특허 제5582105호 공보
그러나, 특허문헌 1에는, 탈규 처리 종료 시 이후의 슬래그 중 FeO 농도 추이의 감시 방법 및 취련 처리 종료의 조건은 개시, 시사되어 있지 않고, 취련 처리 말기의 슬래그 중 FeO 농도 저하 또는 용선 온도 상승에 의한 탈인 효율 저하 또는 복인 현상을 회피할 수 없다는 문제가 남는다. 또한, 특허문헌 2에는, 용선 중 인 농도 추정값이 목표의 인 농도 이하인 경우는 처리 조건을 변경할 필요는 없다고 기재되어 있고, 특허문헌 1에 기재된 방법과 마찬가지로, 탈인 효율 저하 또는 복인 현상(예를 들면 특허문헌 2에 있어서 탈인 속도 정수가 부값(負値)이 되는 현상)을 억제하기 위한 취련 처리 조건의 적정화는 의도되어 있지 않다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 취지 산소량을 적정하게 제어함으로써, 탈인 처리 후의 용선 중 인 농도를 저하시켜, 탈인 처리 공정에 계속되는 탈탄 취련에 있어서의 부원료 소비량을 저감 가능한 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법 및 취련 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법은, 전로형 탈인 정련로에의 송산량 및 부원료 투입량을 포함하는 취련 조건과, 상기 전로형 탈인 정련로에 있어서의 배기가스의 유량 및 성분 농도를 포함하는 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과와, 용선의 성분 및 온도의 분석값에 기초하여, 로 내 산소 축적량을 산출하는 로 내 산소 축적량 계산 스텝과, 취련 처리 중에 있어서의 상기 로 내 산소 축적량의 추이를 차례차례로 감시하여, 당해 로 내 산소 축적량의 증감의 특징점을 추출하는 특징점 추출 스텝과, 상기 특징점 추출 스텝에 있어서 추출된 특징점에 기초하여, 취련 처리가 종료될 때까지의 취지 산소량을 결정하는 취지 산소량 결정 스텝과, 전로형 탈인 정련로 내로의 송산 적산량(feed amount of oxygen)이 상기 취지 산소량 결정 스텝에 있어서 결정된 취지 산소량에 도달한 타이밍에 취련 처리를 종료시키는 제어 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 로 내 산소 축적량 계산 스텝은, 로 내에 있어서의 탄소 질량 수지(收支: balance) 및 산소 질량 수지가 정합되도록 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과를 차례차례로 보정하여, 보정된 계측 결과를 이용하여 로 내 산소 축적량을 산출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 특징점 추출 스텝은, 상기 로 내 산소 축적량의 증가율이 0 이하가 되는 점을 특징점으로서 추출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법은, 상기 발명에 있어서, 상기 취지 산소량 결정 스텝은, 용선 및 슬래그의 성분 분석값 혹은 추정값, 용선 및 슬래그 온도에 대한 계측값 혹은 추정값, 취련 조건 및, 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과 중 적어도 1개 이상의 정보에 기초하여, 상기 취지 산소량을 계산하거나 또는 기계 학습에 의해 결정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 장치는, 전로형 탈인 정련로에의 송산량 및 부원료 투입량을 포함하는 취련 조건과, 상기 전로형 탈인 정련로에 있어서의 배기가스의 유량 및 성분 농도를 포함하는 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과와, 용선의 성분 및 온도의 분석값에 기초하여, 로 내 산소 축적량을 산출하는 로 내 산소 축적량 계산부와, 취련 처리 중에 있어서의 상기 로 내 산소 축적량의 추이를 차례차례로 감시하여, 당해 로 내 산소 축적량의 증감의 특징점을 추출하는 특징점 추출부와, 상기 특징점 추출부에 의해 추출된 특징점에 기초하여, 취련 처리가 종료될 때까지의 취지 산소량을 결정하는 취지 산소량 결정부와, 전로형 탈인 정련로 내로의 송산 적산량이 상기 취지 산소량 결정부에 의해 결정된 취지 산소량에 도달한 타이밍에 취련 처리를 종료시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 로 내 산소 축적량 계산부는, 로 내에 있어서의 탄소 질량 수지 및 산소 질량 수지가 정합되도록 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과를 차례차례로 보정하여, 보정된 계측 결과를 이용하여 로 내 산소 축적량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 특징점 추출부는, 상기 로 내 산소 축적량의 증가율이 0 이하가 되는 점을 특징점으로서 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 장치는, 상기 발명에 있어서, 상기 취지 산소량 결정부는, 용선 및 슬래그의 성분 분석값 혹은 추정값, 용선 및 슬래그 온도에 대한 계측값 혹은 추정값, 취련 조건 및, 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과 중 적어도 1개 이상의 정보에 기초하여, 상기 취지 산소량을 계산하거나 또는 기계 학습에 의해 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법 및 취련 제어 장치에 의하면, 취지 산소량을 적정하게 제어함으로써, 탈인 처리 후의 용선 중 인 농도를 저하시켜, 탈인 처리 공정에 계속되는 탈탄 취련에 있어서의 부원료 소비량을 저감시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태인 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법에 적합한 정련 설비의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태인 취련 제어 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3은, 로 내 산소 축적량의 경시 변화의 일 예를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태인 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
〔정련 설비의 구성〕
우선, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태인 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법에 적합한 정련 설비의 구성에 대해서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태인 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법에 적합한 정련 설비의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태인 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법에 적합한 정련 설비(2)는, 전로형 탈인 정련로(100), 랜스(102) 및, 덕트(104)를 구비하고 있다. 전로형 탈인 정련로(100) 내의 용탕(101) 상에는 랜스(102)가 배치되어 있다. 랜스(102)의 선단으로부터 하방의 용탕(101)을 향하여 고압 산소(상취(top-blown) 산소)가 분출된다. 이 고압 산소에 의해 용탕(101) 내의 불순물이 산화되어 슬래그(103) 내에 취입된다(취련 처리). 전로형 탈인 정련로(100)의 상부에는, 배기가스 도연용(導煙用: for guiding)의 덕트(104)가 설치되어 있다.
덕트(104)의 내부에는, 배기가스 검출부(105)가 배치되어 있다. 배기가스 검출부(105)는, 취련 처리에 수반하여 배출되는 배기가스의 유량 및 배기가스 중의 성분(예를 들면, CO, CO2, O2, N2, H2O, Ar 등)을 검출한다. 배기가스 검출부(105)는, 예를 들면 덕트(104) 내에 형성된 벤투리관의 전후의 차압에 기초하여 덕트(104) 내의 배기가스의 유량을 계측한다. 또한, 배기가스 검출부(105)는, 배기가스 중의 각 성분 농도[％]를 계측한다. 배기가스의 유량 및 성분 농도는, 예를 들면 수초 주기로 계측된다. 배기가스 검출부(105)의 검출 결과를 나타내는 신호는 제어 단말(10)에 보내진다.
전로형 탈인 정련로(100) 내의 용탕(101)에는, 전로형 탈인 정련로(100)의 저부에 형성되어 있는 환기공(107)을 통하여 저취(bottom-blown) 가스가 취입된다. 유량계(108)는, 전로형 탈인 정련로(100)에 취입되는 저취 가스의 유량을 계측한다. 취련 처리 개시 직전 및 취련 처리 후에는, 용탕(101)의 온도 및 성분 농도의 분석이 행해진다. 또한, 용탕(101)의 온도 및 성분 농도는, 취련 처리 도중에 한 번 또는 복수회 계측되고, 계측된 온도 및 성분 농도에 기초하여 고압 산소의 공급량(송산량) 및 속도(송산 속도)나 저취 가스 유량 등이 결정된다.
본 발명의 일 실시 형태인 취련 제어 장치(1)가 적용되는 취련 제어 시스템은, 제어 단말(10), 취련 제어 장치(1) 및, 표시 장치(20)를 주된 구성 요소로서 구비하고 있다. 제어 단말(10)은, 퍼스널 컴퓨터나 워크 스테이션 등의 정보 처리 장치에 의해 구성되고, 용탕(101)의 성분 농도가 소망하는 범위 내가 되도록 송산량, 송산 속도 및, 교반 가스 유량을 제어함과 함께, 송산량, 송산 속도 및, 교반 가스 유량의 실적값의 데이터를 수집한다.
취련 제어 장치(1)는, 퍼스널 컴퓨터나 워크 스테이션 등의 정보 처리 장치에 의해 구성되어 있다. 취련 제어 장치(1)는, 입력 장치(11), 데이터베이스(DB)(12), 연산 처리부(13) 및, 출력 장치(14)를 구비하고 있다.
입력 장치(11)는, 정련 설비(2)에 관한 각종의 계측 결과 및 실적 정보가 입력되는 입력용 인터페이스이다. 입력 장치(11)에는, 키보드, 마우스, 포인팅 디바이스, 데이터 수신 장치 및, 그래피컬 유저 인터페이스(GUI) 등이 있다. 입력 장치(11)는, 실적 데이터나 파라미터 설정값 등을 외부로부터 수취하고, 그 정보의 DB(12)로의 기입이나 연산 처리부(13)로의 송신을 행한다. 입력 장치(11)에는, 정련 설비(2)에 있어서의 취련 처리 개시 전 및 취련 처리 중의 적어도 어느 한 쪽의 용탕(101)의 온도와 성분 농도에 대한 계측 결과가 입력된다. 온도와 성분 농도에 대한 계측 결과는, 예를 들면 오퍼레이터에 의한 손입력이나 기록 매체로부터의 읽어들임 입력 등에 의해 입력 장치(11)에 입력된다. 또한, 입력 장치(11)에는, 제어 단말(10)로부터 실적 정보가 입력된다. 실적 정보는, 배기가스 검출부(105)에 의해 계측된 배기가스의 유량 및 성분 농도에 대한 정보, 전로형 탈인 정련로 계측 장치(106)에 의해 계측된 전로형 탈인 정련로에 있어서의 각종 계측 결과, 송산량 및 송산 속도의 정보, 저취 가스 유량의 정보, 원료(주원료, 부원료) 투입량의 정보, 용탕(101)의 온도 정보 등이 포함된다. 전로형 탈인 정련로 계측 장치(106)로부터는, 로 내 및 로체(furnace body)의 온도 정보, 전로형 탈인 정련로 로구부(furnace opening)의 광학 특성 정보, 로체의 진동 정보, 로체로부터의 음향 정보, 로 내 슬래그 및 탕면 레벨 정보 등을 포함하는 전로형 탈인 정련로에 따른 계측 결과가 출력된다.
DB(12)는, 정련 설비(2)에 있어서의 취련 처리 반응에 관한 모델식의 정보 및 모델식의 파라미터가 보존되어 있는 기억 장치이다. 또한, DB(12)에는, 입력 장치(11)에 입력된 각종 정보 및, 연산 처리부(13)에 의해 산출된 취련 처리 실적에 있어서의 계산·해석 결과가 기억된다. 특히, 연산 처리부(13) 내의 취지 산소량 결정부(13c)에서의 계산 결과로서, 취지 산소량 계산에 이용되는 용선 및 슬래그의 성분 분석값 혹은 추정값, 용선 및 슬래그 온도에 대한 계측값 혹은 추정값, 취련 조건 및, 정련 설비(2)에 대한 계측 결과와, 처리 후의 용선 성분을 포함하는 취련 처리 결과가 연결되는 형식으로 기억되어 있다.
연산 처리부(13)는, CPU 등의 연산 처리 장치로서, 취련 제어 장치(1) 전체의 동작을 제어한다. 연산 처리부(13)는, 로 내 산소 축적량 계산부(13a), 특징점 추출부(13b) 및, 취지 산소량 결정부(13c)로서의 기능을 갖는다. 로 내 산소 축적량 계산부(13a), 특징점 추출부(13b) 및, 취지 산소량 결정부(13c)는, 예를 들면 연산 처리부(13)가 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 또한, 연산 처리부(13)는, 로 내 산소 축적량 계산부(13a), 특징점 추출부(13b) 및, 취지 산소량 결정부(13c)로서 기능하는 전용의 연산 장치나 연산 회로를 갖고 있어도 좋다.
이러한 구성을 갖는 취련 제어 장치(1)는, 이하에 나타내는 취련 제어 처리를 실행함으로써, 취지 산소량을 적정하게 제어함으로써, 탈인 처리 후의 용선 중 인 농도를 저하시켜, 탈인 처리 공정에 계속되는 탈탄 취련에 있어서의 부원료 소비량을 저감한다. 이하, 도 2에 나타내는 플로우 차트를 참조하여, 취련 제어 처리를 실행할 때의 취련 제어 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다.
〔취련 제어 처리〕
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태인 취련 제어 처리의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다. 도 2에 나타내는 플로우 차트는, 취련 처리가 개시된 타이밍에 개시가 되고, 취련 제어 처리는 스텝 S1의 처리로 진행된다.
스텝 S1의 처리에서는, 연산 처리부(13)가, 용탕(101)의 계측·분석값을 취득한다. 연산 처리부(13)는, 용탕(101)의 샘플에 대한 온도 계측 및 성분 분석에 의해 얻어진 계측·분석 결과를 취득한다. 이에 따라, 스텝 S1의 처리는 완료되고, 취련 제어 처리는 스텝 S2의 처리로 진행된다.
스텝 S2의 처리에서는, 연산 처리부(13)는, 배기가스 계측·분석 정보(배기가스 정보), 로 내 및 로체의 온도 정보, 전로형 탈인 정련로 로구부의 광학 특성 정보, 로체의 진동 정보, 로체로부터의 음향 정보, 로 내 슬래그 및 탕면 레벨 정보 등을 포함하는 전로형 탈인 정련로에 따른 계측 결과 및, 조작량 정보를 제어 단말(10)로부터 취득한다. 통상의 전로형 탈인 정련로 취련 조업에서는, 배기가스 계측·분석 정보를 포함하는 전로형 탈인 정련로 계측 정보 및, 조작량 정보는 일정 주기로 수집되어 있다. 조작량 정보의 취득 시간과 전로형 탈인 정련로 계측 결과의 취득 시간의 사이에 큰 시간 지연이 있는 경우에는, 그 시간 지연을 고려하여(지연 시간분만큼 계측 정보를 앞당겨) 데이터를 작성한다. 또한, 계측값 및 분석값이 노이즈를 많이 포함하고 있는 경우에는, 이동 평균 계산 등의 평활화 처리를 행한 값으로 계측값 및 분석값을 치환해도 좋다. 이에 따라, 스텝 S2의 처리는 완료되고, 취련 제어 처리는 스텝 S3의 처리로 진행된다.
스텝 S3의 처리에서는, 로 내 산소 축적량 계산부(13a)가, 주지의 방법을 이용하여 로 내 산소 축적량을 산출한다. 구체적으로는, 로 내 산소 축적량 계산부(13a)는, 취득한 전로형 탈인 정련로 계측 결과 및 취련 조건 실적을 이용하여, 로 내의 탄소 및 산소에 대한 질량 수지 계산을 하거나, 또는, 물리 반응 모델을 계산하거나, 또는, 그 양쪽을 실행함으로써, 로 내 산소 축적량을 계산한다. 또한, 로 내 산소 축적량의 계산에는, 로 내에 있어서의 탄소 질량 수지 및 산소 질량 수지가 정합하도록 차례차례로 보정된 배기가스 유량 및 성분을 포함하는 전로형 탈인 정련로 계측 결과를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 로 내 산소 축적량의 출력 형식으로서, 슬래그 중의 산소 축적 농도[mass％], 용선 1ton당의 로 내 산소 축적량[㎏/ton] 등은 특별히 제한하지 않고, 다음 스텝 이후(S4, S5)의 처리에서 이용되는 형태에 맞추어 출력하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 스텝 S3의 처리는 완료되고, 취련 제어 처리는 스텝 S4의 처리로 진행된다.
스텝 S4의 처리에서는, 특징점 추출부(13b)가, 스텝 S3의 처리에 있어서 산출된 로 내 산소 축적량의 추이를 차례차례로 감시하여, 로 내 산소 축적량의 증감의 특징점을 추출한다. 여기에서, 특징점으로서는, 예를 들면, 로 내 산소 축적량이 상승 경향으로부터 하강 경향으로 전환하는 점을 예시할 수 있다. 로 내 산소 축적량이 하강 경향으로 전환하는 특징점은, 탈탄 반응 율속(decarburization reaction rate)이 슬래그 중 산소원을 포함하는 산소의 공급 율속으로 전환하는 점과 대응하고, 이후 FeO 환원 반응이 진행되어, 추가로 탈탄 반응에 의한 용선 온도 상승도 촉진된다. 즉, 탈인 반응에 있어서 반응 환경이 불리한 조건으로 전환하여, 탈인 효율 저하 또는 복인 현상이 생길 수 있는 조건으로 전환하는 것을 나타내는 특징점이다. 이 특징점은, 로 내 산소 축적량의 증가율이 0 이하가 되거나, 또는 증가율의 저하를 검출함으로써 추출할 수 있다. 또한, 스텝 S4의 처리에서는, 이상의 특징점에 한정하지 않고, 로 내 산소 축적량의 절대값이나 변화량에 대한 특징점을 추출해도 좋다. 이에 따라, 스텝 S4의 처리는 완료되고, 취련 제어 처리는 스텝 S5의 처리로 진행된다.
스텝 S5의 처리에서는, 취지 산소량 결정부(13c)가, 스텝 S4의 처리에 있어서 추출된 특징점에 기초하여 취지 산소량을 계산한다. 취지 산소량(용선의 성분 농도가 소정 범위 내가 되는 송산 적산량)은, 스텝 S5에서 출력된 특징점에 있어서의 용선 1ton당의 송산 적산량에 대하여 규정된 용선 1ton당의 산소량을 가산하여 결정한다. 특징점에 있어서의 송산 적산량으로부터의 산소량 가산값은, 용선 및 슬래그의 성분 분석값 혹은 추정값, 용선 및 슬래그 온도에 대한 계측값 혹은 추정값, 취련 조건 및, 정련로에 대한 계측 결과 중 적어도 1개 이상의 정보에 기초하여 조건을 설정하여, 조건마다 결정되는 것이 바람직하다. 또는, DB(12)에 기억되어 있는, 취지 산소량 계산에 이용되는 용선 및 슬래그의 성분 분석값 혹은 추정값, 용선 및 슬래그 온도에 대한 계측값 혹은 추정값, 취련 조건 및, 정련로에 대한 계측 결과와, 처리 후의 용선 성분을 포함하는 취련 처리 결과의 관계로부터 기계 학습에 의해 적합한 산소량 가산값을 결정하는 것도 가능하다. 이에 따라, 스텝 S5의 처리는 완료되고, 취련 제어 처리는 스텝 S6의 처리로 진행된다.
스텝 S6의 처리에서는, 연산 처리부(13)가, 스텝 S5의 처리에서 출력된 취지 산소량에 송산 적산량이 도달하고 있는지 아닌지를 판별한다. 판별의 결과, 취지 산소량에 송산 적산량이 도달하고 있는 경우(스텝 S6: Yes), 연산 처리부(13)는, 취련 처리를 종료시킨 후, 일련의 취련 제어 처리를 종료한다. 한편, 취지 산소량에 송산 적산량이 도달하고 있지 않은 경우에는(스텝 S6: No), 연산 처리부(13)는, 취련 제어 처리를 스텝 S2의 처리로 되돌린다. 또한, 스텝 S2의 처리에서 스텝 S6의 처리까지의 처리 주기는, 배기가스 계측·분석 정보를 포함하는 전로형 탈인 정련로 계측 정보 및, 조작량 정보가 입력 장치(11)에 입력되는 주기와 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태인 취련 제어 처리에서는, 특징점 추출부(13b)가, 취련 처리 중에 있어서의 로 내 산소 축적량의 추이를 차례차례로 감시하여, 로 내 산소 축적량의 증감의 특징점을 추출하고, 취지 산소량 결정부(13c)가, 특징점 추출부(13b)에 의해 추출된 특징점에 기초하여, 취련 처리가 종료될 때까지의 취지 산소량을 결정하고, 연산 처리부(13)가, 전로형 탈인 정련로 내로의 송산 적산량이 취지 산소량에 도달한 타이밍에 취련 처리를 종료시키기 ‹š문에, 취지 산소량을 적정하게 제어함으로써, 탈인 처리 후의 용선 중 인 농도를 저하시켜, 탈인 처리 공정에 계속되는 탈탄 취련에 있어서의 부원료 소비량을 저감시킬 수 있다.
이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 적용한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 실시 형태에 의한 본 발명의 개시의 일부를 이루는 기술 및 도면에 의해 본 발명은 한정될 일은 없다. 예를 들면, 로 내 산소 축적량의 산출 방법, 특징량의 추출 방법 및, 취지 산소량 결정 방법에 대해서는, 최근 진보가 눈부신 데이터 사이언스 기술을 활용함으로써, 보다 고기능의 추정 및 제어가 가능해진다. 이와 같이, 본 실시 형태에 기초하여 통상의 기술자들에 의해 이루어지는 다른 실시 형태, 실시예 및, 운용 기술 등은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.
실시예
(실시예 1)
도 1에 나타내는 정련 설비(2)와 동일한 형식을 갖는, 용량 300ton의 상저취(top and bottom blown) 전로형 탈인 정련로(산소 가스 상취, 아르곤 가스 저취)를 이용하여 용탕(101)의 탈규 및 탈인을 행했다. 구체적으로는, 우선, 정련 설비(2) 내에 철 스크랩을 장입한 후, 온도가 1200∼1380℃의 범위 내에 있는 용선 300ton을 전로형 탈인 정련로에 장입했다. 다음으로, 환기공(107)으로부터, 교반용으로서 아르곤 가스를 용선 중에 취입하면서, 상취 랜스(102)로부터 산소 가스를 용선 욕면을 향하여 분사하면서, 용선의 탈규 정련을 개시했다. 또한, 철 스크랩의 장입량은, 탈인 정련 종료 후의 용선 온도가 1360℃가 되도록 조정했다. 탈규 처리 중, 탈규 시의 염기도(슬래그 중 CaO 농도[mass％]/슬래그 중 SiO2 농도[mass％])를 0.8∼1.0의 범위 내로 하고, 약 5분간 경과한 시점에서 슬래그(103)를 배출하고, 그 후, 염기도를 1.0∼1.5의 범위 내로 제어하면서 탈인 취련을 계속하여 행했다.
탈인 취련 중에 연산 처리부(13)에 의해 로 내 산소 축적량 계산, 특징점 추출, 취지 산소량 결정 처리를 실행했다. 본 실시예에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 특징점으로서 로 내 산소 축적량의 증가율이 0이 되는 점 P를 추출하고, 취지 산소량 계산에 있어서는, 특징점 시점의 송산 적산량에 대하여 용선 1ton당 5.9Nm3/ton의 산소량을 가산함으로써 결정했다. 탈인 취련 말기에 있어서, 취련 처리 종료에 있어서의 송산 적산량이, 연산 처리부(13)로부터 출력된 취지 산소량과 비교하여 ＋0 내지 ＋2Nm3/ton의 범위에 들어가도록 탈인 취련 종료 시기를 제어했다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일한 조업 조건에 있어서, 탈인 취련 말기에 있어서, 취련 처리 종료에 있어서의 송산 적산량이, 연산 처리부(13)로부터 출력된 취지 산소량과 비교하여 －3 내지 ＋0Nm3/ton의 범위에 들어가도록 탈인 취련 종료 시기를 제어했다.
(실시예 3)
실시예 1과 동일한 조업 조건에 있어서, 탈인 취련 말기에 있어서, 취련 처리 종료에 있어서의 송산 적산량이, 연산 처리부(13)로부터 출력된 취지 산소량과 비교하여 ＋2 내지 ＋5Nm3/ton의 범위에 들어가도록 탈인 취련 종료 시기를 제어했다.
〔평가〕
실시예 1∼3에 나타내는 조건으로 각각 30차지(charge) 정도 취련 처리를 실시하고, 취련 처리 후의 용선 인 농도 분석값의 평균값을 비교한 결과를 이하의 표 1에 나타낸다. 실시예 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 취련 제어 방법에 입각하여 취련 처리를 실시하고 있고, 실시예 2 및 실시예 3과 비교하여 취련 처리 후의 용선 인 농도가 저위였다. 실시예 2에서는, 취련 처리 시간이, 탈인에 요하는 시간, 즉 용선 인 농도가 평형에 도달할 때까지의 시간에 대하여, 부족했기 때문에 처리 후의 용선 인 농도가 고위였다. 한편, 실시예 3에서는, 과잉 송산에 의해, 처리 말기의 슬래그 중 FeO 농도 저하 혹은 용선 온도 상승에 의한 탈인 효율 저하 혹은 복인 현상이 발생했기 때문에 처리 후의 용선 인 농도가 고위였다. 이상의 점에서, 본 발명에 의해, 탈인 처리에 있어서, 로 내 축적 산소량(슬래그 중 FeO 농도) 추이를 감시하여 취지 산소량을 적정하게 제어함으로써, 처리 후 용선 중 인 농도의 저하가 가능한 것이 확인되었다.
Figure pct00002
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의하면, 취지 산소량을 적정하게 제어함으로써, 탈인 처리 후의 용선 중 인 농도를 저하시켜, 탈인 처리 공정에 계속되는 탈탄 취련에 있어서의 부원료 소비량을 저감 가능한 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법 및 취련 제어 장치를 제공할 수 있다.
1 : 취련 제어 장치
2 : 정련 설비
10 : 제어 단말
11 : 입력 장치
12 : 데이터베이스(DB)
13 : 연산 처리부
13a : 로 내 산소 축적량 계산부
13b : 특징점 추출부
13c : 취지 산소량 결정부
14 : 출력 장치
20 : 표시 장치
100 : 전로형 탈인 정련로
101 : 용탕
102 : 랜스
103 : 슬래그
104 : 덕트
105 : 배기가스 검출부
107 : 환기공
108 : 유량계

Claims (8)

  1. 전로형 탈인 정련로에의 송산량 및 부원료 투입량을 포함하는 취련 조건과, 상기 전로형 탈인 정련로에 있어서의 배기가스의 유량 및 성분 농도를 포함하는 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과와, 용선의 성분 및 온도의 분석값에 기초하여, 로 내 산소 축적량을 산출하는 로 내 산소 축적량 계산 스텝과,
    취련 처리 중에 있어서의 상기 로 내 산소 축적량의 추이를 차례차례로 감시하여, 당해 로 내 산소 축적량의 증감의 특징점을 추출하는 특징점 추출 스텝과,
    상기 특징점 추출 스텝에 있어서 추출된 특징점에 기초하여, 취련 처리가 종료될 때까지의 취지 산소량(blown end oxygen amount)을 결정하는 취지 산소량 결정 스텝과,
    전로형 탈인 정련로 내로의 송산 적산량이 상기 취지 산소량 결정 스텝에 있어서 결정된 취지 산소량에 도달한 타이밍에 취련 처리를 종료시키는 제어 스텝
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로 내 산소 축적량 계산 스텝은, 로 내에 있어서의 탄소 질량 수지(balance) 및 산소 질량 수지가 정합되도록 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과를 차례차례로 보정하여, 보정된 계측 결과를 이용하여 로 내 산소 축적량을 산출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 특징점 추출 스텝은, 상기 로 내 산소 축적량의 증가율이 0 이하가 되는 점을 특징점으로서 추출하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취지 산소량 결정 스텝은, 용선 및 슬래그의 성분 분석값 혹은 추정값, 용선 및 슬래그 온도에 대한 계측값 혹은 추정값, 취련 조건 및, 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과 중 적어도 1개 이상의 정보에 기초하여, 상기 취지 산소량을 계산하거나 또는 기계 학습에 의해 결정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 방법.
  5. 전로형 탈인 정련로에의 송산량 및 부원료 투입량을 포함하는 취련 조건과, 상기 전로형 탈인 정련로에 있어서의 배기가스의 유량 및 성분 농도를 포함하는 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과와, 용선의 성분 및 온도의 분석값에 기초하여, 로 내 산소 축적량을 산출하는 로 내 산소 축적량 계산부와,
    취련 처리 중에 있어서의 상기 로 내 산소 축적량의 추이를 차례차례로 감시하여, 당해 로 내 산소 축적량의 증감의 특징점을 추출하는 특징점 추출부와,
    상기 특징점 추출부에 의해 추출된 특징점에 기초하여, 취련 처리가 종료될 때까지의 취지 산소량을 결정하는 취지 산소량 결정부와,
    전로형 탈인 정련로 내로의 송산 적산량이 상기 취지 산소량 결정부에 의해 결정된 취지 산소량에 도달한 타이밍에 취련 처리를 종료시키는 제어부를 구비하는
    것을 특징으로 하는 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로 내 산소 축적량 계산부는, 로 내에 있어서의 탄소 질량 수지 및 산소 질량 수지가 정합되도록 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과를 차례차례로 보정하여, 보정된 계측 결과를 이용하여 로 내 산소 축적량을 산출하는 것을 특징으로 하는 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 특징점 추출부는, 상기 로 내 산소 축적량의 증가율이 0 이하가 되는 점을 특징점으로서 추출하는 것을 특징으로 하는 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 장치.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취지 산소량 결정부는, 용선 및 슬래그의 성분 분석값 혹은 추정값, 용선 및 슬래그 온도에 대한 계측값 혹은 추정값, 취련 조건 및, 전로형 탈인 정련로에 대한 계측 결과 중 적어도 1개 이상의 정보에 기초하여, 상기 취지 산소량을 계산하거나 또는 기계 학습에 의해 결정하는 것을 특징으로 하는 전로형 탈인 정련로의 취련 제어 장치.
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