KR970010803B1

KR970010803B1 - 균일소성을 위한 소결완료점(btp) 제어방법

Info

Publication number: KR970010803B1
Application number: KR1019940038946A
Authority: KR
Inventors: 김갑곤; 곽호관
Original assignee: 포항종합제철 주식회사; 김만제
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1994-12-29
Publication date: 1997-07-01
Also published as: KR960023149A

Abstract

내용없음

Description

균일소성을 위한 소결완료점(BTP) 제어방법

본 발명은 소결광 제조시 균일소성을 위한 소결완료점을 제어하는 방법에 관한 것으로 특히 소결광 제조시 발생하는 배가스 온도를 이용하여 배합원료의 폭방향 장입설비인 분할문의 개도율 조정하고 폭방향 소결완료점(Burn Through Point : BTP)을 제어하여 소결층의 폭방향으로 균일소성을 함으로써, 소결광 품질 및 성품 회수율을 향상시키는 균일소성을 위한 소결완료점 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 소결공정은 미분철광석, 부원료 및 열원인 코크스(COKE), 무연탄 등이 혼합된 배합원료(171)를 연속적으로 공급하여 도면 제1도(a)와 같이 점화로(160)에서 공기와 코크스 오븐가스(COKE OVEN GAS)를 공급받아 배합원료(171) 상부표면을 착화시키고, 제1도(b)와 같이 소결기 하부방향으로 25개의 풍상(120)을 통해 배가스관(130)으로 공기를 흡입하면서 배합원료(171)을 용융결합시켜 소결광을 제조하는 공정이다.

상기한 바와 같은 일반적인 소결공정은 소결조업중 배합원료의 장입불균형 및 입도편석 등에 의해 소결기 폭 및 길이방향으로 소성불균일화가 발생함으로써 소결광 품질 및 성품 회수율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 종래에는 상기 소성불균일성을 판단하기 위하여 소결기 풍상내에 온도센서를 설치하여 배가스 온도를 연속적으로 측정함으로써 간접정보를 통해 소성상태롤 추정하는 방법을 사용하고 있다.

종래의 방법을 제1도를 참조하여 간략히 설명하면, 폭방향 소성균일화를 목적으로 15번 풍상을 5개폭으로 나누어 온도센서를 설치하여 특정 풍상의 온도정보를 수집하고 5개의 폭방향 온도를 일정범위내로 맞추는 수단으로 불할문을 조정하는 방법이 있다.

상기한 종래의 방법은 15번 풍상의 폭방향 균일온도 분포가 이후의 풍상까지 지속된다는 전제하에서 폭방향 소성균일화가 가능한 방법이다. 따라서 15번 풍상이후의 소결기결함에 의한 누풍등 외란이 발생할 경우 폭방향 소성균일화는 기대하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 소결기 하부의 풍상(WIND BOX)에 폭방향으로 설치된 온도센서부터 소결공정중 발생하는 배가스 온도를 수집하여 폭방향 소결완료점을 계산, 분석한 후 그 결과를 이용하여 배합원료의 폭방향 장입설비인 분할문의 개도율을 계산하고, 이 계산된 개도율로 분활문을 제어하여 폭방향 장입밀도를 조절함으로써, 폭방향 5개 소결완료점을 제어하도록 한 균일소성을 위한 소결완료점 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른목적은 소결기 하부의 풍상에 폭방향으로 설치된 온도세서로부터 소결공정중 발생하는 배가스의 온도를 수집하여 폭방향으로 형성되는 소결완료점(BTP)을 계산 분석한 후 그 결과를 이용하여 배합원료의 폭방향 장입설비인 분할문의 개도율을 계산하고, 이 계산된 개도율로 분할문을 제어하여 폭방향 장입밀도를 조절함으로써, 폭방향으로 소결완료점을 제어하도록 한 균일소성을 위한 소결완료점 제어방법을 제공함에 의하여, 폭방향 소성상태를 균일화하여 소결광의 품질 및 성품회수율 향상을 꾀함에 있다.

제1도(a)는 일반적인 소결기와 그 주변설비를 보이는 구성도이고, (b)는 소결기의 I-I선 단면도이다.

제2도는 종래의 균일소성을 위한 제어방법을 보이는 플로우챠트이다.

제3도는 본 발명에 따른 온도센서 설치상태 및 소결광 제조 전체시스템의 동작개념도이다.

제4도는 본 발명에 따른 풍상별 온도분포와 소결완료점간의 관계를 보이는 그래프이다.

제5도는 본 발명에 따른 플로우챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 소결기 120 : 풍상

150 : 배합원료중계조 152 : 분할문

171 : 배합원료 180 : 온도센서

190 : A/D변환기 200 : 계장제어시스템

300 : 공정제어컴퓨터

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 방법은 소결기하부의 풍상(14번-25분)의 각 소정위치에 폭방향으로 5개씩 설치된 온도센서로부터 소결공정중 발생하는 배가스의 온도를 수집하는 배가스온도 수집단계; 상기배가스온도 수집단계에서 수집된 배가스온도(T)와 상기온도센서의 위치(X)에 의해 정의되는 식에서 온도(T)가 극대값을 가지는 센서위치(X), 즉 소결완료점(BTP)을 계산하는 소결완료점 계산단계; 상기 각 풍상(14번∼25번)의 폭방향으로 형성되는 5개의 소결완료점(BTP)의 평균(BTPA)을 구하고, 이 소결완료점의 평균과 각 소결완료점간의 편차(BTPD)를 계산하는 소결완료점의 평가계산단계; 소결완료점의 편자(BTPD)와 사전에 추적된 개도율(GTt)로부터 배합원료를 폭방향으로 장입하는 분할문의 목포개도율(GTd)을 계산하는 개도율 계산단계; 상기 개도율 계산단계에서 계산된 목표개도율(GTd)로 각 분할문의 개도율을 제어하는 분할문 제어단계; 로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 균일소성을 위한 소결완료점(BTP)에 제어방법을 수행하기 위한 장치의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 온도센서 설치상태 및 소결광 제조 전체시스템의 동작개념으로서, 100은 소결기이며, 이는 소결광을 제조하는 사용하는 장치이다. 120은 풍상이며, 이는 소결기(100)하부에 형성되는 배가스통로 역할을 한다. 150은 배합원료 중계조이며, 이는 배합원료를 장입하는 장치이다. 152는 분할문이며, 이는 배합원료 중계조에 형성되어 배합원료를 장입한다. 171은 배합원료이다.

180은 온도센서이며, 이는 풍상별 폭방향으로 배가스 온도분포를 수집하기 위하여 14번 풍상이후의 전체풍상(14번-25번) 각각에 5개씩 설치한다. 190은 A/D변환기이며, 이는 온도센서에서 감지된 신호를 디지탈 신호로 변환한다.

200은 계장제어시스템이며, 이는 분할문의 개도율과 풍상별 폭방향온도를 수집하여 공장제어컴퓨터로 전송하고, 공장제어 컴퓨터의 제어에 따라 분할문을 조정한다.

300은 공장제어컴퓨터이며, 이는 계장제어시스템에서 전송된 풍상별 폭방향의 온도분포를 이용하여 폭방향 소결완료점(BTP)를 계산한 후 그 편차를 구하고, 이 편차에 대하여 분할문 목표개도율을 계산하여 이 목표개도율을 계장제어시스템(200)으로 전송한다

제4도는 본 발명에 따른 풍상별 온도분포와 소결완료점(BPT)간의 관계를 보이는 그래프로서, 이 그래프의 풍상별 온도분포로부터 5개의 폭방향 소결완료점(BTP-BTP5)을 구한다.

이하, 본 발명에 따른 균일소성을 위한 소결완료점(BTP) 제어방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제3도, 제4도 및 제5도를 참조하면, 본 발명에 의한 소결기와 그 주변설비의 구성은 상부광 빈(BIN), 배합원료 중계조, 점화로, 소결기, 25개의 풍상, 그리고 배가스관으로 구성되며, 다음과 같은 소성매카니즘으로 소결광을 제조한다.

상기 소결광 제조시에 사용되는 상부광(10-15mm 소결광)은 배합원료의 통기성을 높이기 위해 사용되며 상부광 빈(BIN)으로부터 절출하여 소결기 바닥에 40-50mm정도 깔고 그위에 배합원료를 배합원료 중계조로 부터 배합원료 장입설비인 제3도에 도시한 분할문(A-E)을 통해 장입하면 점화로에서 공기와 코크스오븐가스(COKE OVEN GAS)를 공급받아 배합원료 표면을 착화한다.

상기 착화된 배합원료는 제1도(b)에서 나타난 바와같이 25개의 풍상을 통해 배가스판으로 에어(AIR)를 흡입하여 배합원료 중 열원인 코크스가 연소하면서 발생하는 열에 의해 용융, 환원되면서 소결대(배합원료 소성영역)을 형성하면서 소결원료점(Burn Through Point : BTP)에서 소성이 완료되어 소결광이 제조된다.

제3도를 참조하면, 상기 풍상별 폭방향 배가스 온도분포를 수집하기 위해 14번 풍상이후 전체 풍상(12) 각각에 5개씩의 온도센서(180)가 설치되어, 이 온도센서(180)의 폭방향 위치(X)는 제3도에 도시한 바와같이 배합원료 중계조 절출부에 설치된 배합원료(171) 장입장치인 5개의 분할문(A-E) 각각의 정중앙에 해당하는 지점으로 하며, 상기 14번이후의 풍상(120)(14∼25)과, 상기 각 풍상(120)에 설치된 온도센서(180)에 의한 온도(T(1)∼T(15)), 상기 온도센서의 위치(X(1)∼X(15))와의 관계, 및 소결기 급광부를 기준으로 하는 상기 온도센서의 위치(X(1)∼X(15))의 구체적인 값은 하기 표1과 같다.

[표 1]

본 발명에 의한 배가스 온도수집단계에서 상기와 같이 설치된 각 온도센서(180)로 부터 폭방향 온도정보(T)를 수집하여 A/D 변환기(190)에서 아날로그 온도가 디지탈 온도로 변환된 후, 계장제어시스트템(200)에서 이를 수집하여 공정제어 컴퓨터(300)에 전송하고, 상기 공정제어 컴퓨터(300)에서는 하기와 같이 목표개도율을 산출하여 각 분할문의 개도율을 제어하는데, 이후 이를 설명한다.

상기 각 풍상의 폭방향온도는 각 풍상에 따라 제4도에 도시한 바와 같이 분포곡선으로 아타나며 이 온도분포로부터 소결완료점 계산단계에서 5개의 폭방향 소결완료점(BTP(1), BTP(2), BTB(3), BTP(4), BTP(5))를 계산하는 데, 이를 하기에 구체적으로 설명한다.

먼저, 풍상에 대한 센서위치(X)와 온도(T)에 관한 정의식(1)은 아래와 같다.

T=A(1)+A(2)X+A(3)X²+A(4)X³… (1)

여기서, A(1), A(2) 및 A(3)는 계수이며, 이는 상기 정의식(1)과 하기 일반식(2)으로부터 행렬식으로 변환시킨 후 행렬식 소거법으로 A(1), A(2), A(3) 및 A(4)에 대한 수식을 구하고, 이 수식에 상기온도센서의 위치X(1)∼X(15))값을 [-1∼+1]구간으로 변환시킨 후, 상기 수집한 온도(T)와 변환된 위치(X)를 대입하면 A(1), A(2), A(3) 및 A(4)에 대한 구체적인 값을 구할 수 있으며, 이 행렬식으로 변환하는 과정과 행렬식소거법에 대해서는 일반적인 사항으로 생략한다.

Tn=A1XnX(1)+A2XnX(2)+A3XnX(3)+ … +AnXnX(n) … (2)

다음으로, 상기 정의식(1)을 1차 미분하면 하기 식(3)과 같고, 하기 식(3)이 0(ZERO)일때의 위치(X)는 하기 식(4)(5)와 같다.

이때, 상기 위치(X)가 식(4)(5)와 같은때 온도는 최소이거나 최대가 된다.

상기 식(1)을 2차 미분(변곡점 계산)하면 하기 식(6)과 같고, 하기 식(6)이 0(ZERO)일때(변곡점 위치)의 위치(X)는 하기 식(7)과 같다.

T=2A(3)+6A(4)X … (6)

X=-A(3)/3A(4) … (7)

상기 (7)에서 보는 바와 같이, 이 지점에서 변곡점을 가지는데, 따라서 상기 식(4)에서 극대값(최대값)을 갖으며, 상기 식(5)에서 극소값(최소값)을 갖는다. 여기서 극대값을 갖는 위치(X)를 소결완료점(BTP)이라 하며, 이는 하기 식(8)에 다시 보인다.

여기에서, 소결공정에서의 소결완료점은 소성상태를 분석하는 중요한 척도로 사용하고 있으며, 5개의 폭방향 소결완료점을 동일지점으로 제어한다는 것은 소결층내 균일소성을 한다는 의미와 동일하다.

상기 5개의 폭방향 소결완료점(BTP)(i)(i=1~5))을 동일 지점에서 형성할 수 있도록 5개의 소결완료점(BTP(1), BTP(2), BTP(3), BTP(4), BTP(5))으로부터 평균 소결완료점을 하기 식(9)에 의해 구하고 이를 기준으로 각각의 소결완료점 편차를 하기 식(10)에 의해 계산한다.

상기 각각의 소결완료점은 분할문과 1대 1대응을 하여 소결완료점 편차에 따라 현소소결완료점의 원료가 분할문에 의한 개도율 계산단계에서 계산하고, 계장제어 시스템에 목표분할문 개도율을 전송하여, 분할문 제어를 분할문 제어단계에서 수행하는데, 상기 개도율을 보정하여 목표분할문 개도율을 계산하는 방법을 하기에 구체적으로 설명한다.

먼저, 추적된 분할문 개도율을 GTt(i)(i=1∼5), 목표 분할문 개도율을 GTd(i)(i=1∼5), 그리고 조업파라메터를 P라 하면, BPT편차에 따른 분할문 보정개도율(BTPD)(i)*P)이 포함된 목펴문할문 개도율(GTd)은 하기 식(11)으로 계산된다.

GTd(I)=GTt(i)+BTPD(i)*P(i=1∼5) … (11)

상기한 제어시스템은 피드백 제어시스템으로, 연속적으로 실행되어 5개의 폭방향 소결완료점(BTP)을 동일시점에 형성시킴으로써, 소결층내 폭방향 균일소성을 달성할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 소결조업을 함으로써 폭방향 소결완료점을 동일지점에 형성하여 소결기의 누품 및 설비 결함에 의한 외란이 있을 경우에도 소결층내 균일소성을 할 수 있으며, 이로인해 소결광 품질 및 성품회수율 향상에 크게 기여할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims

소결기(100)하부의 풍상(120)(14번-25분)의 각 소정위치(X(1)∼X(15))에 폭방향으로 5개씩 설치된 온도센서(180)로부터 소결공정중 발생하는 배가스의 온도(T(1)∼T(15))를 수집하는 배가스온도 수집단계 상기 배가스온도 수집단계에서 수집된 배가스온도(T)와 상기 온도센서(180)의 위치(X)에 의해 정의되는 식에서 온도(T)가 극대값을 가지는 센서위치(X), 즉 소결완료점(BTP)을 계산하는 소결완료점 계산단계 상기 각 풍상(120)(14번∼25번)의 폭방향으로 형성되는 5개의 소결완료점(BTP)의 평균(BTPA)을 구하고, 이 소결완료점의 평균과 각 소결완료점간의 편차(BTPD)를 계산하는 소결완료점의 편차계산단계 상기 소결완료점의 편차(BTPD)와 사전에 추적된 개도율(GTt)로부터 배합원료를 폭방향으로 장입하는 분할문의 목표개도율(GTd)을 계산하는 개도율 계산단계 상기 개도율 계산단계에서 계산된 목표개도율(GTd)로 각 분할문의 개도율을 제어하는 분할문 제어단계로 이루어짐을 특징으로 하는 균일소성을 위한 소결완료점(BTP)제어방법.