KR20230132833A - 영상 장치를 구비하는 전기로를 사용한 용철의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
용해실로의 냉철원의 안정적인 공급을 확실하게 실시한다. 예열실과, 용해실과, 상기 예열실에 형성된 압출기와, 상기 용해실 내를 관찰하기 위한 영상 장치를 구비하는 전기로를 사용하고, 상기 예열실에서 예열된 냉철원을 상기 압출기에 의해 상기 용해실에 공급하는 압출 공정과, 상기 용해실에 공급된 냉철원을 아크열에 의해 용해하여 용철을 얻는 용해 공정을 갖고, 상기 압출 공정에서는, 상기 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보에 기초하여, 상기 압출기의 이동량 및/또는 상기 압출기를 이동시키는 시간 간격을 제어하는, 용철의 제조 방법.
Description
본 발명은, 영상 장치를 구비하는 전기로를 사용하여, 냉철원으로부터 용철을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 냉철원이 예열실로부터 용해실로 공급되는 모습을 관찰하고, 이 시각 정보에 기초하여, 냉철원의 용해실로의 공급 조건을 제어할 수 있는, 용철의 제조 방법에 관한 것이다.
전기로를 사용한 용철의 제조에서는, 스크랩 등의 냉철원을 아크열로 용해하여 용철을 얻으므로, 아크열을 생성하기 위해서 전력을 다량으로 소비하는 문제가 있다. 종래, 전기로에서의 전력 소비를 억제하기 위해서, 용해되기 전의 냉철원을, 화석 연료 등을 사용한 버너로 예열하는 방법 ; 용해되기 전의 냉철원을, 앞의 공정에서 냉철원을 용해 중에 발생한 고온의 배기 가스를 이용하여 예열하는 방법 ; 보조 열원으로서 코크스를 용해실 중으로 취입하는 방법 ; 등의 방법이 채용되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 예열 샤프트와 용해실이 직결된 전기로에 있어서, 냉철원이 용해실과 예열 샤프트에 연속하여 존재하는 상태를 유지하도록 예열 샤프트에 냉철원을 연속적 또는 단속적으로 공급하면서, 용해실 내의 냉철원을 아크에 의해 용해하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1 의 기술에서는, 용해실로의 냉철원의 반송 공급을 위한 장치를 특별히 필요로 하지 않는 전기로를 사용하여, 용해된 용철 중에, 고온의 배기 가스로 예열한 냉철원이 용해됨으로써, 냉철원을 효율적으로 용해시키고 있다.
또, 예를 들어, 특허문헌 2 에는, 전기로의 운전 제어 시스템으로서, 전기 정련의 조업 조건이 되는 설정 항목을 받아 들이는 입력부와, 설정 항목을 뉴럴 네트워크에 입력하여 조업 결과 추정값에 기초하여 전기로 제련을 실행시키는 제어부를 갖는, 전기로의 제어 시스템이 개시되어 있다.
또, 예를 들어, 특허문헌 3 에는, 아크 용해 설비를 사용하여 철원을 용해하여 용탕을 제조하는 방법으로서, 아크 방전을 발생시켰을 때의 상기 용해실의 상태 변화를 검출하는 상태 변화 검출 공정과 상태 변화 검출 공정의 검출 결과에 기초하여 상기 용해실에 상기 철원을 공급할 때의 공급 속도를 조정하는 공급 속도 조정 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 용해 설비를 사용한 용탕의 제조 방법이 개시되어 있다.
그러나, 본 발명자들이 검토한 결과, 특허문헌 1 의 기술은, 기본은 냉철원의 예열 및 자중에 의해, 냉철원을 서서히 용해시키면서 용해실로 연속적으로 공급하는 것인 바, 실제로는, 예열 샤프트로부터 용해실로의 경로에 있어서, 냉철원의 공급이 정체되는 사태가 확인되었다. 이것은, 예를 들어, 냉철원이 과잉으로 예열되어 큰 덩어리로서 머물거나, 냉철원의 탑 중에 간극이 생기거나 하는 등, 의도하지 않은 상황에서 기인하는 것으로 판명되었다. 그러나, 특허문헌 1 의 기술에서는 용해실 내의 냉철원의 모습을 직접적으로 관찰할 수 없기 때문에, 상기와 같은 의도하지 않은 상황을 조업 중에 파악할 수 없었다. 그리고, 이와 같은 냉철원의 불규칙한 공급이, 전기로에서의 전력 소비를 높여 버리는 것도 판명되었다.
특허문헌 2 의 기술은, 전기로의 지근의 상태를 반영시킨 뉴럴 네트워크를 구축하고, 출강하는 용강의 종점 카본 농도를 높은 정밀도로 추정할 수 있는 전기로의 운전 제어 시스템이지만, 사용하는 촬상 데이터는, 스크랩 장입 장치로 촬영된 데이터, 즉, 전기로 내에 장입되기 전의 냉철원이다. 전기로 내에 장입되기 전과 후에는, 냉철원의 온도도 상이한 데다가, 전기로 내에 장입된 후에는 냉철원 각각의 쌓는 방법 등도 바뀌기 때문에, 냉철원의 안정적인 공급을 하는 데에, 상기 기술은 충분한 것이라고는 할 수 없다. 또한 상기 기술은, 종점 카본 농도나 온도의 제어에는 이르고 있지만, 높은 효율이고 또한 낮은 전력 원단위로 용철을 얻는 점에 있어서도 충분한 것이라고는 할 수 없다.
특허문헌 3 의 기술은, 검출 공정의 결과에 기초하여, 용해실로의 철원을 공급할 때의 공급 속도를 조정하는 것이 기술되어 있지만, 전기로 내에서의 냉철원의 움직임에 대해서는 주목하고 있지 않아, 냉철원의 안정적인 공급을 하기에 충분한 것이라고는 할 수 없다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 용해실로의 냉철원의 안정적인 공급을 확실하게 실시하고, 높은 효율이고 또한 낮은 전력 원단위로 용철을 얻을 수 있는, 전기로에 의한 용철의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들이, 상기 과제를 해결할 수 있는 방법에 대해 검토를 거듭한 결과, 전기로에, 용해실로의 냉철원의 반송 공급을 위한 장치 (압출기), 또한, 용해실 내를 관찰 가능한 영상 장치를 형성하여, 당해 영상 장치로부터 얻어지는 용해실 내의 모습에 기초하여, 즉시 압출기의 조작 조건을 최적화하면, 용해실로의 냉철원의 안정적인 공급을 확실하게 할 수 있는 것을 알아냈다. 또, 이와 같이 냉철원을 안정적으로 공급함으로써, 조업 트러블을 방지하고, 제조상의 전력 원단위를 효과적으로 저감시킬 수 있는 것도 알아냈다.
본 발명은, 상기의 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 이하를 요지로 한다.
1. 예열실과 용해실을 구비하는 전기로를 사용하는, 용철의 제조 방법으로서,
상기 전기로가, 상기 예열실에 형성된 압출기와, 상기 용해실 내를 관찰하기 위한 영상 장치를 추가로 구비하고,
상기 예열실에 있어서, 상기 예열실에서 예열된 냉철원을 상기 압출기에 의해 상기 용해실에 공급하는 압출 공정과,
상기 용해실에 있어서, 상기 용해실에 공급된 냉철원을 아크열에 의해 용해하여 용철을 얻는 용해 공정을 갖고,
상기 압출 공정에 있어서, 상기 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보에 기초하여, 상기 압출기의 이동량 및 상기 압출기를 이동시키는 시간 간격 중 어느 일방 또는 양방을 제어하는, 용철의 제조 방법.
여기서, 본 발명에 있어서「압출기의 이동량」이란, 압출기가 예열실측으로부터 용해실측으로 1 회 이동할 때의, 이 압출 방향을 따른 압출기의 이동 거리를 의미한다. 또,「압출기를 이동시키는 시간 간격」이란, 어느 회에서 압출기의 이동을 개시한 시간 (T0START) 부터, 다음 회에 압출기의 이동을 개시하는 시간 (T1START) 까지의 간격을 의미한다 (도 2A 및 도 2B 를 참조).
2. 상기 압출 공정에 있어서, 상기 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보에 의해, 상기 냉철원이 상기 예열실로부터 상기 용해실로 공급되고 있지 않은 것이 확인된 경우에, 상기 이동량의 증대 및 상기 시간 간격의 저감 중 어느 일방 또는 양방을 실시하는, 상기 1 에 기재된 용철의 제조 방법.
3. 상기 압출 공정에 있어서, 추가로, 상기 압출기의 압출 압력이 40 ㎫ 이하인 경우에, 상기 이동량의 증대 및 상기 시간 간격의 저감 중 어느 일방 또는 양방을 실시하는, 상기 1 또는 2 에 기재된 용철의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 전기로에 있어서 냉철원을 용해실에 안정적으로 또한 확실하게 공급할 수 있다. 이것은, 냉철원의 용해 효율을 높이는 것, 전력 원단위를 효과적으로 저감하는 것, 조업 트러블을 방지하는 것 등으로 연결되어, 산업상 각별한 효과를 발휘한다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에서 사용하는, 영상 장치를 구비한 전기로의 종단면도이다.
도 2 는, 압출기의 이동량 및 압출기를 이동시키는 시간 간격을 설명하는 개념도로, 도 2a 는, 어느 타이밍에서의 압출의 거동, 도 2b 는, 그 어느 타이밍의 다음 타이밍에서의 압출의 거동을 나타낸다.
도 2 는, 압출기의 이동량 및 압출기를 이동시키는 시간 간격을 설명하는 개념도로, 도 2a 는, 어느 타이밍에서의 압출의 거동, 도 2b 는, 그 어느 타이밍의 다음 타이밍에서의 압출의 거동을 나타낸다.
다음으로, 본 발명의 실시형태에 대하여, 구체적으로 설명한다.
이하의 실시형태는, 본 발명의 바람직한 일례를 나타내는 것으로, 이들의 예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.
(용철의 제조 방법)
본 발명의 용철의 제조 방법은, 소정의 구조를 갖는 전기로를 사용하는 방법으로서, 예열실에서 예열된 냉철원을 압출기에 의해 용해실에 공급하는 압출 공정과, 용해실로 공급된 냉철원을 아크열에 의해 용해하여 용철을 얻는 용해 공정을 갖고, 임의로 그 밖의 공정을 추가로 가질 수 있다. 또, 본 발명의 압출 공정에서는, 용해실 내를 관찰하기 위한 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보에 기초하여, 압출기의 조작 조건을 제어한다.
용해실 내의 시각 정보에 기초하여 압출기의 조작 조건을 적절히 또한 적시에 제어함으로써, 냉철원을 용해실에 안정적으로 또한 확실하게 공급할 수 있고, 전기로에서의 전력 소비를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
[전기로]
이하, 본 발명이 바람직하게 사용할 수 있는 전기로에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 서술한다.
전기로 (1) 는, 냉철원 (15) 을 아크 (18) 로부터의 열에 의해 용해하여 용철 (16) 을 얻는 용해실 (2) 과, 냉철원 (15) 을 예열하고, 예열된 냉철원 (15) 을 압출기 (10) 에 의해 용해실 (2) 에 공급하기 위한 예열실 (3) 과, 임의의 위치에 설치된 영상 장치 (30) 를 구비한다.
원료가 되는 냉철원 (15) 은, 공급용 버킷 (14) 에 장입되고, 주행 대차 (23) 를 통하여 원하는 냉철원 공급구 (19) 의 상방까지 운반된다. 다음으로, 냉철원 공급구 (19) 를 개방하여, 냉철원 (15) 을 상방으로부터 예열실 (3) 로 공급한다.
예열실 (3) 에 공급된 냉철원 (15) 은, 임의의 방법으로 예열된다. 예를 들어, 먼저 용해실 (2) 에서 발생한 고열의 배기 가스를 예열실 (3) 에 통과시킴으로써 냉철원 (15) 을 예열하면, 제조 효율을 높일 수 있다. 덕트 (20) 에 의해 배기 가스를 흡인하여 예열실 (3) 내를 통과시키고, 여분의 배기 가스는 덕트 (20) 를 통하여 배기해도 된다.
예열된 냉철원 (15) 은, 압출기 (10) 에 의해 연속적으로 용해실 (2) 에 공급된다. 압출기 (10) 는, 그 선단을 용해실측으로 반복하여 이동시킴으로써, 예열실 (3) 내의 냉철원 (15) 을 용해실로 계속하여 압출한다. 압출기 (10) 에 의한 용해실 (2) 로의 냉철원 (15) 의 공급량 및 공급 타이밍은, 통상적으로 압출기 (10) 의 이동량과, 압출기 (10) 를 이동시키는 시간 간격에 의해 조정 가능하다. 압출기 (10) 의 이동량이 클수록, 또는, 압출기 (10) 를 이동시키는 시간 간격이 짧을수록, 냉철원 (15) 의 공급이 촉진된다. 또한, 이들의 이동량 및 시간 간격은, 조업 효율의 관점에서, 어떤 값으로 초기 설정한 후에는 자동 운전시키는 것이 보통이다. 그러나 본 발명에서는, 이후에 상세하게 설명하는 바와 같이, 냉철원 (15) 이 용해실 (2) 로 공급되고 있는 모습을 그 자리에서 확인하고, 확인 결과에 기초하여, 동시 진행적으로 압출기 (10) 의 조작 조건을 제어하는 것이 중요하다.
또한, 압출기 (10) 는, 통상은 실린더 구조이다.
용해실 (2) 은, 노벽 (4) 및 노 덮개 (5) 로 구획되어 있고, 통상적으로 아크 (18) 를 발생시켜 가열하기 위한 전극 (6), 원하는 고온 상태를 유지하기 위한 산소 취입 랜스 (7), 및 탄재 취입 랜스 (8), 저온 지점을 국소적으로 가열하기 위한 버너 (9) 를 구비하고 있다. 용해실 (2) 로 공급된 냉철원 (15) 은, 아크열에 의해 용해되어 용철 (16) 과 용융 슬래그 (17) 가 된다. 얻어진 용철 (16) 은, 출탕용 도어 (21) 를 개방하여 출탕구 (12) 로부터 출강할 수 있다. 또한, 용융 슬래그 (17) 는, 출재 (出滓) 용 도어 (22) 를 개방하여 출재구 (13) 로부터 배재 (排滓) 할 수 있다.
냉철원 (15) 으로는, 통상적으로 제철소에서 발생하는 자소 부스러기, 시중에서 발생하는 스크랩, 용선을 굳힌 선철 등이 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 제철소에서 발생하는 자소 부스러기로는, 예를 들어, 연속 주조나 조괴법으로 주조되는 주편의 비정상부 (주입 (鑄入) 개시의 부분이나 주입 종료시에 발생하는 부분), 강대 등의 강재의 압연으로 발생하는 크롭이 있다. 또한, 시중에서 발생되는 스크랩으로는 건설 강재 (H 형 강 등), 자동차의 강재, 캔류 등과 같은 리사이클재가 있다. 또한, 용선을 굳힌 선철이란, 고로 등의 용광로에 있어서, 철광석 및 코크스 등을 원료로 하여 얻어진 용선을 출선하여, 굳힌 것이다.
영상 장치 (30) 는, 특별히 한정되지 않고, 관찰 대상을 촬상 가능한 장치이면 되고, 통상은 렌즈 및 카메라를 구비한다. 영상 장치 (30) 의 선단에 설치한 렌즈 (도시 생략) 의 주위에, 임의의 유속의 냉각용 기체를 흘리는 것이 바람직하다. 영상 장치 (30) 를 적절하게 냉각함으로써, 전기로 내의 고온에도 견딜 수 있도록 할 수 있고, 슬래그나 용강이 비산되어 온 경우에 시야가 좁아지는 것을 방지할 수 있다. 냉각용 기체로는 공기, 그리고 질소 등의 불활성 가스를 들 수 있다. 또한, 예를 들어, 노벽 (4) 에 영상 장치 (30) 를 설치하는 경우에는, 노벽 (4) 에 대해서도, 수랭 또는 공랭 등의 냉각을 실시하는 것이 바람직하다.
영상 장치 (30) 는, 예열실 (3) 로부터 용해실 (2) 로 냉철원 (15) 이 압출되는 거동을 양호하게 파악하는 관점에서는, 용해실 (2) 을 구획하는 노벽 (4) 또는 노 덮개 (5) 에 설치하는 것이 바람직하고, 노벽 (4) 에 설치하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 동일한 관점에서, 용해실 (2) 중에서도, 슬래그나 용강이 비산되기 어려운 적절한 높이에 장착하는 것이 바람직하다. 설치 방법은 특별히 한정되지 않지만, 영상 장치 (30) 를 노벽 (4) 에 설치하는 경우, 영상 장치 (30) 를, 노벽 (4) 에 뚫은 구멍 (도시 생략) 을 통하여 장착하면, 렌즈를 용해실 (2) 내에 위치시키면서 카메라를 전기로 (1) 의 외부에 위치시킬 수 있어, 선명한 영상 시야와 간편한 조작성을 양립할 수 있으므로 바람직하다. 영상 장치 (30) 에서 도입한 영상은, 일반적으로는 케이블 (도시 생략) 을 통하여, 오퍼레이터가 조작하는 조작실의 모니터나 기록 장치 (모두, 도시 생략) 에 연결한다.
[압출 공정]
본 발명에 있어서의 압출 공정에서는, 예열실 (3) 에서 예열된 냉철원 (15) 을, 예열실 (3) 에 형성된 압출기 (10) 에 의해, 용해실 (2) 로 압출하여 공급한다. 1 회의 압출에 의한 냉철원 (15) 의 공급량 및 공급 타이밍은, 압출기 (10) 의 이동량과, 압출기 (10) 를 이동시키는 시간 간격에 지배된다. 그리고, 통상적인 조업에서는, 이 이동량 및 시간 간격의 값에 대하여, 냉철원의 종류나 예열 상황에 따라 설정 패턴을 복수 갖고 있고, 적합한 설정 패턴을 채용하여 자동 운전한다. 본 발명에서는, 영상 장치 (30) 로부터 얻어진 시각 정보의 결과, 냉철원 (15) 이 용해실 (2) 내에 문제 없이 공급되는 모습이 확인되고 있는 동안에는, 이동량 및/또는 시간 간격의 설정 패턴을 변경하지 않고 자동 운전을 계속한다는 제어를 실시할 수 있다.
그러나, 상기 서술한 바와 같이, 어떠한 원인에 의해 냉철원 (15) 의 공급이 정체되는 경우가 있다. 구체적으로는, 영상 장치 (30) 로부터의 시각 정보로서, 예를 들어, 용해실 (2) 로의 들어가는 냉철원 (15) 의 움직임이 둔하고 단속적이 되거나, 완전하게 멈추거나, 또는, 용해실 (2) 내의 용철 (16) 의 계면이 원하는 위치까지 오르지 않거나 하는 모습이 확인되는 경우가 있다. 이와 같이, 영상 장치 (30) 에 의해, 냉철원 (15) 이 예열실 (3) 로부터 용해실 (2) 로 공급되고 있지 않은 것이 확인된 경우, 압출기 (10) 의 이동량 및/또는 시간 간격의 설정 패턴을 즉시 변경하여 제어할 수 있다. 이동량 및/또는 시간 간격을 상이한 값으로 설정하는 경우에는, 자동 운전에서 수동 설정으로 일시적으로 전환하고, 다시 냉철원 (15) 의 양호한 공급이 확인되면, 또 통상적인 설정 패턴으로 자동 운전하면 된다.
이동량
영상 장치 (30) 로부터 얻어진 시각 정보에 기초하여, 압출기 (10) 의 이동량을 변경함/변경하지 않음을 제어하는 것은 본 발명의 특징 중 하나이다. 특히, 영상 장치 (30) 에 의해 냉철원 (15) 이 정상적으로 공급되고 있지 않은 사태가 확인된 경우에는, 이동량을 증대시켜 압출기 (10) 를 보다 긴 거리 압출함으로써, 냉철원 (15) 의 원활한 움직임을 촉진시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 1 톤의 냉철원 (15) 을 의도적으로 이동시키기 위해서, 압출기 (10) 의 이동량을 10 ％ 정도 증대시킬 수 있다.
변경 후의 이동량은, 냉철원 (15) 이 다시 정상적으로 공급될 때까지 채용하면 된다. 압출기 (10) 의 이동량은, 위치 센서에 의해 항상 모니터링하는 것이 가능하다.
시간 간격
영상 장치 (30) 로부터 얻어진 시각 정보에 기초하여, 압출기 (10) 를 이동시키는 시간 간격을 변경함/변경하지 않음을 제어하는 것도 본 발명의 특징 중 하나다. 특히, 영상 장치 (30) 에 의해 냉철원 (15) 이 정상적으로 공급되고 있지 않은 사태가 확인된 경우에는, 시간 간격을 저감시켜 압출기 (10) 를 어느 시간 내에 보다 많은 횟수 압출함으로써, 냉철원 (15) 의 원활한 움직임을 촉진시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 1 톤의 냉철원 (15) 을 의도적으로 이동시키기 위해서, 압출기 (10) 를 이동시키는 시간 간격을 20 ％ 정도 단축시킬 수 있다.
변경 후의 시간 간격은, 냉철원 (15) 이 다시 정상적으로 공급될 때까지 채용하면 된다. 압출기 (10) 의 시간 간격에도, 타이머 및 위치 센서에 의해 항상 모니터링하는 것이 가능하다.
압력
압출기 (10) 에 가해지는 압력은 항상 측정할 수 있다. 본 발명자들이 더욱 검토한 결과, 영상 장치 (30) 로부터의 시각 정보와, 압출기 (10) 가 용해실 (2) 측으로 이동할 때의 압출 압력에는, 상관 관계가 있는 것도 판명되었다. 즉, 영상 장치 (30) 로부터의 시각 정보에 있어서, 냉철원 (15) 이 정상적으로 공급되고 있지 않은, 구체적으로는, 다음 회의 압출 타이밍까지 냉철원 (15) 이 완전히 멈추어 있거나, 또는 그 움직임이 둔한 경우에는, 압출기 (10) 의 압출 압력이 40 ㎫ 이하인 것이 새롭게 판명되었다.
영상 장치 (30) 로부터의 시각 정보는, 영상 장치 (30) 의 시야에 들어가도록 존재하는 냉철원 (15) 의 표면에 관한 정보가 주이다. 따라서, 예를 들어, 이 표면보다 냉철원 (15) 의 탑 내부에 존재하는 냉철원 (15) 의 상황까지 영상 장치 (30) 로 확인하는 것은 곤란하여, 냉철원 (15) 의 탑의 안쪽 전체가 이동하고 있는지를 판단하는 것은 곤란하다. 그러나, 영상 장치 (30) 로부터의 시각 정보에 더하여, 압출기 (10) 에 가해지는 압출 압력도 지표로 하면, 용해실 (2) 로의 냉철원 (15) 의 정상적인 공급을 보다 정확하게 제어 가능해진다. 요컨대, 영상 장치 (30) 로부터의 시각 정보에 있어서 냉철원 (15) 이 정상적으로 공급되고 있지 않고, 또한 압출기 (10) 의 압출 압력이 40 ㎫ 이하인 경우에, 상기 서술한 바와 같이, 압출기 (10) 의 이동량을 증대시키거나, 및/또는, 압출기 (10) 를 이동시키는 시간 간격을 저감시키는 것이 바람직하다.
[용해 공정]
본 발명에 있어서의 용해 공정에서는, 용해실 (2) 에 있어서, 용해실 (2) 에 공급된, 예열된 냉철원 (15) 을 아크열에 의해 용해하여 용철을 얻는다. 구체적인 용해 방법은, 전기로에 대해 상기 서술한 바와 같다. 본 발명에서는, 영상 장치 (30) 를 사용하여 용해실 (2) 내를 관찰하면서, 냉철원 (15) 을 예열실 (3) 로부터 용해실 (2) 로 정체 없이 공급하기 위해 압출기 (10) 의 조작 조건을 조업 중에 적시 제어하기 때문에, 용해 공정에서 필요로 하는 전력 소비를 저감시킬 수 있다.
[그 밖의 공정]
그 밖의 공정으로는, 예를 들어, 예열 공정, 출강 공정 등을 들 수 있다.
예열 공정에서는, 압출 공정에 앞서, 냉철원 (15) 을 임의의 가열 방법으로 예열하여, 이후의 용해 공정의 효율을 높일 수 있다. 또한, 상기 서술한 바와 같이, 먼저 용해실 (2) 에서 발생한 고온의 배기 가스를 예열 공정에 이용하면, 예열 공정에서 필요로 하는 전력 소비도 저감시킬 수 있다.
출강 공정에서는, 용해 공정 후에, 용해실 (2) 에 모인 용철 (16) 을 출탕구 (12) 를 통하여 전기로 (1) 의 외부로 취출할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 대해 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시예는, 본 발명의 바람직한 일례를 나타내는 것이고, 본 발명을 전혀 한정하는 것은 아니다. 또, 이하의 실시예는, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고, 그러한 양태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
도 1 에 나타내는 용해실 (2) 과, 예열실 (3) 과, 압출기 (10) 와, 용해실 (2) 에 설치된 영상 장치 (30) 를 구비한 전기로에 있어서, 표 1 에 기재되는 압출 조건에 따라서, 냉철원을 용해하여 용철을 제조하였다. 표 1 에 기재된 압출 조건 중, 이동량 및 시간 간격은 인위적으로 설정한 값이고, 압력은 이들 설정된 이동량 및 시간 간격으로 압출한 결과, 압출기 (10) 에 결과적으로 가해진 값이다. 이 전기로의 설비 제원을 이하에 나타낸다.
용해실의 용철 용량 : 130 톤
전력 : 교류 50 Hz
트랜스 용량 : 75 MVA
전극수 : 3
영상 장치 (30) 는, 용철 130 톤이 얻어진 경우의 설계상의 용철 계면보다 500 ㎜ 높은 위치의 노벽 (4) 에 구멍을 형성하고, 그 구멍을 통하여 설치하였다. 영상 장치 (30) 의 외표면을 따라, 냉각용 에어로서, 공장 내에서 공급 준비되어 있는 에어를 200 NL/분의 유량으로 흘렸다. 또, 그 에어의 건조에는 가열에 의한 드라이어 방식을 사용하였다. 영상 장치 (30) 로부터의 시각 정보 (영상) 는, 전기로 (1) 를 조업하는 사령실 및 전기 제어실까지 케이블을 연장시켜, 별개의 기록 매체에 보존하였다. 사령실에는, 전기로 (1) 를 조업하는 오퍼레이터가 영상 장치 (30) 로부터의 영상을 직접 감시할 수 있도록 모니터를 신규로 준비하였다. 또 전기 제어실에는, 압출기 (10) 의 이동량, 압출기 (10) 를 이동시키는 시간 간격, 압출 압력의 데이터가 전송되어, 이들의 데이터와 영상 정보를 동시에 확인할 수 있도록 하였다.
종래예 1
종래예 1 은, 영상 장치를 사용하지 않는 제조 방법에 있어서, 통상적인 전력 원단위의 범위 내로 조업한 예이다.
어느 타이밍에서의 압출기 (실린더) 에 설정된 1 회의 이동량은 1000 ㎜, 이동시키는 시간 간격은 20 초였다. 또, 이 조건에서 압출시에 실린더에 가해진 압력은 58 ㎫ 였다.
다음 회의 타이밍에서의 실린더의 이동량 및 시간 간격을 변경하지 않고, 계속하여 20 초 후에 이동량 1000 ㎜ 로 실린더를 압출하면, 실린더에 가해진 압력은 64 ㎫ 였다. 이와 같이, 압출 조건을 변경하지 않고 1 차지분의 용철을 얻었다.
영상 장치를 설치하고 있지 않기 때문에 냉철원의 공급 상태를 확인할 수 없지만, 오퍼레이터의 경험상, 종래예 1 에서는, 냉철원이 일정 간격으로 일정량, 용해실에 상정대로 공급되고 있었다고 생각되었다. 그 결과, 전기로의 조업에 있어서 1 차지당의 전력 원단위는 333 kWh/t 였다.
종래예 2
종래예 2 는, 영상 장치를 사용하지 않는 제조 방법에 있어서, 전력 원단위가 통상보다 높아진 예이다.
어느 타이밍에서의 실린더에 설정된 1 회의 이동량은 1000 ㎜, 이동시키는 시간 간격은 20 초였다. 또, 이 조건에서 압출시에 실린더에 가해진 압력은 33 ㎫ 로 종래예 1 보다 낮았다.
영상 장치를 사용하고 있지 않기 때문에, 압력이 통상보다 낮아진 원인이 명확해지지 않은 채, 다음 회의 타이밍에서의 실린더의 이동량 및 시간 간격을 변경하지 않고, 계속하여 20 초 후에 이동량 1000 ㎜ 로 실린더를 압출하면, 실린더에 가해진 압력은 31 ㎫ 로 낮은 상태인 채였다. 이와 같이, 압출 조건을 변경하지 않고 1 차지분의 용철을 얻었다. 1 차지분의 용철을 얻는 데에 필요로 한 용해 시간은, 설계상 상정되는 시간보다 길어졌다.
영상 장치를 설치하고 있지 않기 때문에 냉철원의 공급 상태를 확인할 수 없지만, 종래예 2 에서는, 어떠한 원인으로 냉철원이 용해실에 상정대로 공급되지 않아, 냉철원을 효율적으로 용해할 수 없었던 것이 생각되었다. 그 결과, 1 차지당의 전력 원단위는 362 kWh/t 로 종래예 1 보다 악화되었다.
비교예
비교예는, 영상 장치를 사용한 제조 방법에 있어서, 영상 장치로부터 얻어지는 시각 정보에 기초하여 압출 조건을 제어하지 않은 예이다.
어느 타이밍에서의 실린더에 설정된 1 회의 이동량은 1000 ㎜, 이동시키는 시간 간격은 20 초였다. 또, 이 조건에서 압출시에 실린더에 가해진 압력은 34 ㎫ 로 종래예 1 보다 낮았다. 실제, 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보로부터, 냉철원이 용해실로 이동하지 않고 정체되어 있는 모습이 확인되었다.
영상 장치에 의해 냉철원이 용해실에 정상적으로 공급되고 있지 않은 것이 확인되었음에도 불구하고, 다음 회의 타이밍에서의 실린더의 이동량 및 시간 간격을 변경하지 않고, 계속하여 20 초 후에 이동량 1000 ㎜ 로 실린더를 압출하면, 실린더에 가해진 압력은 34 ㎫ 로 낮은 상태인 채였다. 실제, 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보로부터, 냉철원이 용해실로 이동하지 않고 또한 정체되어 있는 모습이 확인되었다. 이와 같이, 압출 조건을 변경하지 않고 1 차지분의 용철을 얻었다. 1 차지분의 용철을 얻는 데에 필요로 한 용해 시간은, 설계상 상정되는 시간보다 길어졌다. 그 결과, 1 차지당의 전력 원단위는 347 kWh/t 로 종래예 1 보다 악화되었다. 따라서 종합 평가를 × (불합격) 로 하였다.
발명예 1 ∼ 6 은, 영상 장치를 사용한 제조 방법에 있어서, 영상 장치로부터 얻어지는 시각 정보에 기초하여 압출 조건을 제어한 예이다.
발명예 1
어느 타이밍에서의 실린더에 설정된 1 회의 이동량은 1000 ㎜, 이동시키는 시간 간격은 20 초였다. 또, 이 조건에서 압출시에 실린더에 가해진 압력은 30 ㎫ 로 종래예 1 보다 낮았다. 실제, 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보로부터, 냉철원이 용해실로 이동하지 않고 정체되어 있는 모습이 확인되었다.
그래서, 다음 회의 타이밍에서의 실린더를 이동시키는 시간 간격을 5 초로 단축하였다. 1 회의 실린더의 이동량은 1000 ㎜ 인 상태로, 시간 간격을 5 초로 단축한 설정 패턴을, 영상 장치에서 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인될 때까지 수회 반복하였다. 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인된 회에 있어서의 실린더에 가해진 압력은 58 ㎫ 로 회복되었다. 그 후, 일단, 시간 간격을 20 초로 되돌렸지만, 동일하게 냉철원의 정체가 확인 (이 때, 실린더 압력은 40 ㎫ 이하였다) 되었기 때문에, 상기와 마찬가지로, 시간 간격을 일시적으로 5 초로 변경하였다. 이 조작을 반복하면서, 1 차지분의 용철을 얻었다. 그 결과, 1 차지당의 전력 원단위는 327 kWh/t 로 종래예 1 보다 양호하였다. 따라서 종합 평가를 ○ (합격) 로 하였다.
발명예 2
어느 타이밍에서의 실린더에 설정된 1 회의 이동량은 1000 ㎜, 이동시키는 시간 간격은 20 초였다. 또, 이 조건에서 압출시에 실린더에 가해진 압력은 34 ㎫ 로 종래예 1 보다 낮았다. 실제, 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보로부터, 냉철원이 용해실로 이동하지 않고 정체되어 있는 모습이 확인되었다.
그래서, 다음 회의 타이밍에서의 실린더의 이동량을 1200 ㎜ 로 증대하였다. 실린더를 이동시키는 시간 간격은 20 초인 상태로, 이동량을 1200 ㎜ 로 증대한 설정 패턴을, 영상 장치에서 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인될 때까지 수회 반복하였다. 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인된 회에 있어서의 실린더에 가해진 압력은 62 ㎫ 로 회복되었다. 그 후, 일단, 이동량을 1000 ㎜ 로 되돌렸지만, 동일하게 냉철원의 정체가 확인 (이 때, 실린더 압력은 40 ㎫ 이하였다) 되었기 때문에, 상기와 마찬가지로, 이동량을 일시적으로 1200 ㎜ 로 변경하였다. 이 조작을 반복하면서, 1 차지분의 용철을 얻었다. 그 결과, 1 차지당의 전력 원단위는 329 kWh/t 로 종래예 1 보다 양호하였다. 따라서 종합 평가를 ○ (합격) 으로 하였다.
발명예 3
어느 타이밍에서의 실린더에 설정된 1 회의 이동량은 1000 ㎜, 이동시키는 시간 간격은 20 초였다. 또, 이 조건에서 압출시에 실린더에 가해진 압력은 31 ㎫ 로 종래예 1 보다 낮았다. 실제, 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보로부터, 냉철원이 용해실로 이동하지 않고 정체되어 있는 모습이 확인되었다.
그래서, 다음 회의 타이밍에서의 실린더를 이동시키는 시간 간격을 5 초로 단축하고, 또한, 실린더의 이동량을 1200 ㎜ 로 증대하였다. 이 설정 패턴을, 영상 장치에서 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인될 때까지 수회 반복하였다. 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인된 회에 있어서의 실린더에 가해진 압력은 67 ㎫ 로 회복되었다. 그 후, 일단, 시간 간격을 20 초 또한 이동량을 1000 ㎜ 로 되돌렸지만, 동일하게 냉철원의 정체가 확인 (이 때, 실린더 압력은 40 ㎫ 이하였다) 되었기 때문에, 상기와 마찬가지로, 시간 간격 및 이동량을 각각 일시적으로 5 초 및 1200 ㎜ 로 변경하였다. 이 조작을 반복하면서, 1 차지분의 용철을 얻었다. 그 결과, 1 차지당의 전력 원단위는 326 kWh/t 로 종래예 1 보다 양호하였다. 따라서 종합 평가를 ○ (합격) 으로 하였다.
발명예 4
어느 타이밍에서의 실린더에 설정된 1 회의 이동량은 1000 ㎜, 이동시키는 시간 간격은 20 초였다. 또, 이 조건에서 압출시에 실린더에 가해진 압력은 32 ㎫ 로 종래예 1 보다 낮았다. 실제, 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보로부터, 냉철원이 용해실로 이동하고는 있지만, 그 움직임이 둔한 모습이 확인되었다.
그래서, 다음 회의 타이밍에서의 실린더의 이동량을 1200 ㎜ 로 증대하였다. 실린더를 이동시키는 시간 간격은 20 초인 상태로, 이동량을 1200 ㎜ 로 증대한 설정 패턴을, 영상 장치에서 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인될 때까지 수회 반복하였다. 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인된 회에 있어서의 실린더에 가해진 압력은 66 ㎫ 로 회복되었다. 그 후, 일단, 이동량을 1000 ㎜ 로 되돌렸지만, 동일하게 냉철원의 이동이 둔해지는 현상이 확인 (이 때, 실린더 압력은 40 ㎫ 이하였다) 되었기 때문에, 상기와 마찬가지로, 이동량을 일시적으로 1200 ㎜ 로 변경하였다. 이 조작을 반복하면서, 1 차지분의 용철을 얻었다. 그 결과, 1 차지당의 전력 원단위는 319 kWh/t 로 종래예 1 보다 양호하였다. 따라서 종합 평가를 ○ (합격) 으로 하였다.
발명예 5
어느 타이밍에서의 실린더에 설정된 1 회의 이동량은 1000 ㎜, 이동시키는 시간 간격은 20 초였다. 또, 이 조건에서 압출시에 실린더에 가해진 압력은 35 ㎫ 로 종래예 1 보다 낮았다. 실제, 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보로부터, 냉철원이 용해실로 이동하고는 있지만, 그 움직임이 둔한 모습이 확인되었다.
그래서, 다음 회의 타이밍에서의 실린더를 이동시키는 시간 간격을 5 초로 단축하고, 또한, 실린더의 이동량을 1200 ㎜ 로 증대하였다. 이 설정 패턴을, 영상 장치에서 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인될 때까지 수회 반복하였다. 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인된 회에 있어서의 실린더에 가해진 압력은 71 ㎫ 로 회복되었다. 그 후, 일단, 시간 간격을 20 초 또한 이동량을 1000 ㎜ 로 되돌렸지만, 동일하게 냉철원의 이동이 둔해지는 현상이 확인 (이 때, 실린더 압력은 40 ㎫ 이하였다) 되었기 때문에, 상기와 마찬가지로, 시간 간격 및 이동량을 각각 일시적으로 5 초 및 1200 ㎜ 로 변경하였다. 이 조작을 반복하면서, 1 차지분의 용철을 얻었다. 그 결과, 1 차지당의 전력 원단위는 315 kWh/t 로 종래예 1 보다 양호하였다. 따라서 종합 평가를 ○ (합격) 으로 하였다.
발명예 6
어느 타이밍에서의 실린더에 설정된 1 회의 이동량은 1000 ㎜, 이동시키는 시간 간격은 20 초였다. 또, 이 조건에서 압출시에 실린더에 가해진 압력은 30 ㎫ 로 종래예 1 보다 낮았다. 실제, 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보로부터, 냉철원이 용해실로 이동하고는 있지만, 그 움직임이 둔한 모습이 확인되었다.
그래서, 다음 회의 타이밍에서의 실린더를 이동시키는 시간 간격을 5 초로 단축하였다. 1 회의 실린더의 이동량은 1000 ㎜ 인 상태로, 시간 간격을 5 초로 단축한 설정 패턴을, 영상 장치에서 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인될 때까지 수회 반복하였다. 냉철원이 정상적으로 공급되기 시작하는 것이 확인된 회에 있어서의 실린더에 가해진 압력은 69 ㎫ 로 회복되었다. 그 후, 일단, 시간 간격을 20 초로 되돌렸지만, 동일하게 냉철원의 이동이 둔해지는 현상이 확인 (이 때, 실린더 압력은 40 ㎫ 이하였다) 되었기 때문에, 상기와 마찬가지로, 시간 간격을 일시적으로 5 초로 변경하였다. 이 조작을 반복하면서, 1 차지분의 용철을 얻었다. 그 결과, 1 차지당의 전력 원단위는 318 kWh/t 로 종래예 1 보다 양호하였다. 따라서 종합 평가를 ○ (합격) 으로 하였다.
표 1 로부터 명확한 바와 같이, 전기로에 있어서, 영상 장치로부터 얻어진 용해실 내의 시각 정보에 기초하여, 압출기의 압출 조건을 적시 제어하면서 조업함으로써, 냉철원의 공급이 상정외의 사태가 된 경우라도, 냉철원을 용해실에 양호하게 계속 공급하여, 높은 효율로 용철이 얻어졌다. 또 그 결과, 제조 비용을 크게 차지하는 전력 원단위를 대폭 저감시킬 수 있어, 효과는 매우 컸다.
본 발명에 의하면, 전기로에 있어서 냉철원을 용해실에 안정적으로 또한 확실하게 공급하여, 냉철원의 용해 효율을 높일 수 있다.
1 : 전기로
2 : 용해실
3 : 예열실
4 : 노벽
5 : 노 덮개
6 : 전극
7 : 산소 취입 랜스
8 : 탄재 취입 랜스
9 : 버너
10 : 압출기
12 : 출탕구
13 : 출재구
14 : 공급용 버킷
15 : 냉철원
16 : 용철
17 : 용융 슬래그
18 : 아크
19 : 냉철원 공급구
20 : 덕트
21 : 출탕용 도어
22 : 출재용 도어
23 : 주행 대차
30 : 영상 장치
2 : 용해실
3 : 예열실
4 : 노벽
5 : 노 덮개
6 : 전극
7 : 산소 취입 랜스
8 : 탄재 취입 랜스
9 : 버너
10 : 압출기
12 : 출탕구
13 : 출재구
14 : 공급용 버킷
15 : 냉철원
16 : 용철
17 : 용융 슬래그
18 : 아크
19 : 냉철원 공급구
20 : 덕트
21 : 출탕용 도어
22 : 출재용 도어
23 : 주행 대차
30 : 영상 장치
Claims (3)
- 예열실과 용해실을 구비하는 전기로를 사용하는, 용철의 제조 방법으로서,
상기 전기로가, 상기 예열실에 형성된 압출기와, 상기 용해실 내를 관찰하기 위한 영상 장치를 추가로 구비하고,
상기 예열실에 있어서, 상기 예열실에서 예열된 냉철원을 상기 압출기에 의해 상기 용해실에 공급하는 압출 공정과,
상기 용해실에 있어서, 상기 용해실에 공급된 냉철원을 아크열에 의해 용해하여 용철을 얻는 용해 공정을 갖고,
상기 압출 공정에 있어서, 상기 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보에 기초하여, 상기 압출기의 이동량 및 상기 압출기를 이동시키는 시간 간격 중 어느 일방 또는 양방을 제어하는, 용철의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 압출 공정에 있어서, 상기 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보에 의해, 상기 냉철원이 상기 예열실로부터 상기 용해실로 공급되고 있지 않은 것이 확인된 경우에, 상기 이동량의 증대 및 상기 시간 간격의 저감 중 어느 일방 또는 양방을 실시하는, 용철의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 압출 공정에 있어서, 추가로, 상기 압출기의 압출 압력이 40 ㎫ 이하인 경우에, 상기 이동량의 증대 및 상기 시간 간격의 저감 중 어느 일방 또는 양방을 실시하는, 용철의 제조 방법.
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