고로 모니터링을 위한 프로브, 기기 및 측정

용광로 모니터링을 위한 프로브, 기기 및 측정

고로(BF)는 송풍구 레이스웨이에서 스톡 라인으로의 고체 열교환과 핵융합 구역에서 스톡 라인으로의 역류 산소(O2) 교환의 역류 가스의 원리로 작동합니다. 철 재료(철광석, 소결체 및 펠릿), 코크스 및 플럭싱 재료로 구성된 고체 부하 재료는 로 상단에 장입되는 반면 일반적으로 O2가 풍부하고 때로는 보조 연료가 포함된 공기는 근처의 송풍구를 통해 공급됩니다. 용광로 바닥. 용광로에서 철 함유 물질의 일반적인 체류 시간은 최대 8시간인 반면 가스의 체류 시간은 몇 초입니다. 그러나 화로에서 코크스의 체류 시간은 일반적으로 1주에서 4주로 훨씬 더 길다. 액체 고온 금속(HM)과 액체 슬래그는 용광로 바닥에 위치한 여러 개의 구멍을 통해 일정한 간격으로 두드립니다. 슬래그는 HM 국자를 통해 처리되는 뜨거운 금속에서 분리됩니다. 고로는 유연하고 안정적이며 고효율 방식으로 높은 생산성과 낮은 연료비로 가동되어야 하며 긴 캠페인 수명을 가져야 합니다.

고로 공정은 미지의 영역이 많고 고로 공정이 현재 가장 많이 사용되는 용광로 상태, 용광로 열량 등의 용어로 인해 블랙박스라고도 불립니다. 그 이유는 고로에서 기체, 고체, 액체의 3상이 공존하여 반경방향으로 불균일하게 반응이 진행되기 때문에 측정의 어려움 때문인 것으로 보이며, 그 과정은 시간에 따른 변화를 동반하며, 측정할 매개변수는 항상 고온, 고압 및 먼지가 포함된 대기에서 이동합니다.

고로에서 일반적으로 사용되는 일부 프로브는 (i) 부하 수준 및 부하 하강 속도 측정을 위한 '레이더 프로브', (ii) 고로 상단 가스 점화 랜스, (iii) 온도에 대한 고정 '부담 초과' 프로브입니다. 및 압력 측정 및 가스 샘플링, (iv) 부담 프로필, 부담 하강 속도, 온도, 압력을 측정하고 가스 샘플링을 위한 이동식 '부담 위' 프로파일 미터, (v) 온도, 압력, 부담 충전을 측정하기 위한 이동 가능한 '부담 위 프로브 곡선 및 가스 샘플링의 경우 a(vi) 온도, 압력, 부담 레이어 및 가스 샘플링을 측정하기 위한 수평 '비중' 프로브. 고로에 사용되는 다른 일반적인 프로브는 스톡 라인 감지기, 열화상 카메라, 프로파일 미터, 최고 가스 온도 측정을 위한 음향을 사용하는 프로브, 충격 프로브, 하강 수직 프로브, 스캐닝 프로브, 적외선 열화상 카메라 및 송풍구 프로브 등입니다.

고로의 작동은 순수한 경험 기반 활동에서 과학적 및 야금학적 원리에 의해 지원되는 활동으로 점진적으로 변경되었습니다. 고로는 더 이상 '블랙박스'로 간주되지 않습니다. 이러한 발전의 중요한 부분은 공정 상태에 대한 유용한 정보를 BF 작업자에게 전송하는 정교한 프로브 및 측정 장치의 도입 및 사용입니다. 고로의 안정적인 작동을 위해서는 BF 프로세스가 작업자에게 투명하게 되도록 이러한 다양한 감지 장치를 사용하여 다양한 작동 매개변수를 수집하는 것이 필수적입니다. 현대식 용광로에는 많은 수의 신호를 모니터링해야 하는 많은 프로브, 기기 및 측정 장치가 장착되어 있으며 이러한 신호는 의미 있는 방식으로 BF 작업자에게 제공되어야 합니다. 초기 고로에서 사용된 일반적인 프로브, 기기 및 측정 장치는 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1초기 용광로에 사용된 일반적인 프로브, 기기 및 측정 장치

지난 40~50년 동안 용광로의 공정 제어를 위해 여러 프로브와 측정 장치가 개발되었습니다. 부하분포를 알 수 있는 수단으로 목에 수직탐침, 수평탐침, 열화상카메라가 개발되었다. 가스 유량 분포 측정 시스템과 부담 분포 제어 시스템의 조합으로 유연하게 고로를 제어할 수 있습니다. 이러한 발전 이후에는 마그넷 미터 뿐만 아니라 다양한 프로파일 미터의 활용으로 하중 분포를 측정하고 제어하는 ​​정확도가 향상되었습니다. 가스 분석기의 발전은 기존의 가스 크로마토그래피에서 측정 간격이 더 짧고 정밀도가 더 높은 기기로, 그리고 나서 질량 분석기로 발전했습니다. 송풍구 주변의 측정을 위해 송풍로 주변의 온도나 가스 분포에 대한 정보를 제공하는 송풍구 본체 온도계, 송풍구 텔레비전 및 송풍구 프로브 개발이 진행되었습니다. 이는 노 열 추정 및 핵융합 구역 추정에 기반한 여러 수학적 모델과 함께 전체 BF 작동 제어 시스템의 개선에 도움이 되었습니다.

분석과 정밀 제어를 위한 전 과정의 적절한 데이터 수집을 위한 정밀한 프로브, 기기 및 측정 장치의 시스템을 통해 구현되는 현대 고로의 신호는 매우 많습니다. 이러한 프로브, 계측기 및 측정 장치의 총 I/O(입력-출력) 신호 개수는 24,000개 정도일 수 있으며, 이 바이너리 I/O 신호의 범위는 약 18,500 ~ 19,000개, 온도 신호는 1,200 ~ 1,500 범위, 기타 아날로그 신호 4,000 및 약 70 범위의 계량 신호.

고로의 프로브와 측정 장치는 전자, 광학 및 컴퓨터 기술의 최근 발전을 기반으로 크게 발전했습니다. 컴퓨터의 사용으로 이제 컴퓨터는 변수를 표시할 뿐만 아니라 기존 모델을 사용하고 다른 변수를 비교하고 저장하기 위한 데이터베이스를 구축할 수 있기 때문에 더 나은 방식으로 고로의 다양한 매개변수를 모니터링하는 것이 가능하게 되었습니다. 그 과정에서 변수와 그 진화.

현대식 용광로에서 프로브와 측정 장치의 일반적인 적용은 그림 2에 나와 있습니다.

그림 2 현대식 용광로에서 프로브 및 측정 장치의 일반적인 적용

고로에서 일어나는 반응은 기체, 고체, 액체의 3상이 모두 공존하고 반응이 반경 방향으로 불균일하게 진행되기 때문에 본질적으로 매우 복잡합니다. 이 과정은 시간에 따른 변화를 동반하며, 측정 대상 변수는 항상 고온, 고압 및 먼지가 포함된 대기에서 이동하여 측정에 어려움이 있습니다. 고로의 다양한 매개변수 측정이 어렵기 때문에 일반적으로 용광로가 여러 구역으로 나뉩니다. 용광로의 다양한 구역과 구역에서 원하는 측정이 아래에 설명되어 있습니다.

울퉁불퉁한 영역

이 구역에서 간접 환원이 용광로에서 발생합니다. BF 운영자가 알고 있어야 하는 영역의 바람직한 매개변수는 온도 분포, 가스 투과도, 감소 정도, 부하 하강 속도 및 부하의 물성 변화입니다. 이러한 매개변수의 경우 필요한 측정값은 양과 입자 크기 분포, 고체 부하 물질에 대한 혼합층 분포 및 상승하는 기체의 경우 양, 조성, 온도 및 압력입니다. 일반적으로 측정값은 부하 표면 프로파일 및 레이어 두께 분포, 부하 표면 온도, 가스 구성, 온도 및 압력 분포입니다.

울퉁불퉁한 영역에서 직접 측정하는 것은 상대적으로 쉽고 많은 정보를 제공하는 다양한 센서를 개발할 수 있습니다. 이 영역에서 가장 중요한 측정 영역은 부하 분포, 가스 흐름 분포 및 시간에 따른 변화이며, 모두 부하의 감소, 열교환, 가스 투과성 및 하강 거동에 영향을 미칩니다. 부하 분포를 추정하는 데 도움이 되는 세 가지 요소는 (i) 레이어 두께, (ii) 부하 크기, (iii) 보이드 분포입니다. 이 세 가지 요소 중 레이어 두께 분포만 다양한 프로파일 미터로 측정할 수 있습니다. 그러나 프로파일 미터는 표면 프로파일만 측정하고 부담 충전으로 인한 표면 프로파일의 변화는 측정하지 않기 때문에 성능이 좋지 않습니다. 또한 측정은 혼합 레이어 측정에 유효하지 않습니다. 최근에는 마그넷 미터를 이용한 센서가 개발되었다. 이 센서는 하중 표면 프로파일의 변화, 혼합 층을 포함한 층 두께 분포 및 하강 속도 분포에 대한 측정을 가능하게 합니다.

가스 흐름 분포는 부담 분포의 결과로 인한 것입니다. 고로의 운전에 영향을 미치기 때문에 매우 중요한 측정입니다. 가스 흐름 분포는 (i) 유속, (ii) 온도, (iii) 조성 및 (iv) 압력의 네 가지 요소에 의해 결정됩니다. 측정되는 정상 매개변수는 측정하기 쉽기 때문에 온도, 조성 및 압력의 분포입니다. 수평 및 수직 프로브와 노 벽 압력 게이지의 사용은 온도, 구성 및 압력 분포에 대해 상당히 만족스러운 측정 값을 제공합니다. 부담 내에서 가스 유량 분포를 직접 측정하는 것이 바람직하지만 현재 매우 정확한 측정 방법이 개발되지 않았습니다. 따라서 부담 내 가스 유량 분포는 가스 온도, 구성 및 압력에 대해 사용할 수 있는 데이터를 사용하여 수학적 모델의 도움으로 추정됩니다.

응집 영역

(ⅰ) 간접환원반응, (ⅱ) 직접환원반응, (ⅲ) 용액손실반응의 3가지 반응은 모두 고로 내부에서 일어나고 있다. 세 가지 반응 모두 응집 영역에 영향을 미칩니다. 따라서 레벨 측정과 함께 울퉁불퉁한 영역에 필요한 모든 측정 및 부담 프로파일은 응집 영역에 대한 중요한 측정입니다.

응집영역은 고로내 가스유동저항이 가장 크므로 노내가스분포와 부하하강을 통해 조업안정성에 대한 지표를 형성한다. 따라서 응집영역의 위치와 프로파일을 측정하는 것은 매우 중요한 측정으로 여겨진다. 현재는 응집대의 위치와 프로파일을 직접 측정할 수 없으며 다양한 프로브로 직접 측정한 매개변수를 수학적 모델을 사용하여 응집대를 추정하는 데 사용하고 있습니다.

드립, 레이스웨이 및 데드맨 존

적하, 궤도 및 데드맨 구역에서 고로에서 발생하는 활동은 (i) 슬래그 형성, (ii) 코크스 및/또는 보조 연료의 연소, (iii) 아연, 황 및 알칼리와 같은 준금속의 순환, 및 (iv) 직접적인 환원 및 용액 손실 반응을 생략했습니다. 이 영역에서 원하는 측정값은 액체 투과성, 금속 및 슬래그 흐름 분포, 준금속 반응, 코크스의 하강, 코크스의 연소, 데드맨 형성 및 궤도의 퍼짐입니다. 이 구역에서 수행되는 일반적인 측정은 (i) 각 송풍구에서의 폭발량, (ii) 궤도의 길이, (iii) 궤도의 밝기, (iv) 코크스의 이동, (v) 코크스의 크기, (vi) ) 송풍구 본체의 온도.

이러한 구역에서는 코크스 하강, 데드맨 형성, 용선 및 슬래그의 흐름, 송풍로에서의 코크스 연소, 준금속 반응 및 탈황과 같은 현상이 발생합니다. 현상을 더 잘 이해하기 위해서는 기체와 액체의 투과도와 온도 수준이 중요하다고 생각됩니다. 이 구역은 뜨거운 금속과 슬래그의 최종 조건이 결정되는 곳이므로 몇 가지 중요한 정보를 측정하고 이해해야 합니다. 그러나 이러한 영역에서 현재 가능한 실제 측정은 (i) 냉각 스테이브의 온도 분포, (ii) 풍구 본체의 온도 및 (iii) 풍구에서 레이스웨이 상태입니다. 이 영역의 측정 장치 개발은 매우 느린 속도로 진행되었습니다. 이 영역의 측정 방법이 어렵고 또한 무엇을 측정하고 현상을 배열하는 방법에 대한 철학적 혼란이 있기 때문입니다. 이러한 구역의 경우 일반적으로 다양한 수학적 모델을 사용한 추정 모델을 사용하여 용선 및 슬래그의 최종 상태를 최대한 빨리 추정하고 조건을 제어합니다.

난로 구역

이 구역에서 뜨거운 금속 및 액체 슬래그의 수집 및 분리 및 저장이 이루어집니다. 이 구역에서 일어나는 유일한 활동은 용선의 탈황 및 침탄입니다. 액체 투과성도 이 영역에서 중요합니다. 이 구역에서 바람직한 측정은 (i) 고온 금속 및 슬래그의 수준 및 그 거동, (ii) 코크스 공급 및 연소로 인한 제거, (iii) 고온 금속의 탈황 및 침탄, 준금속 반응입니다. 이 구역에서 필요한 일반적인 측정은 뜨거운 금속 및 액체 슬래그의 거동 모니터링과 노상 코크스 교체 모니터링이며 이를 위해 다양한 수학적 모델을 사용한 추정 모델이 현재 사용되고 있습니다.

BF 공정 제어에 사용되는 측정 방법

현재 BF 공정 제어에 사용되는 측정 방법 중 일부는 다음과 같습니다.

• 부담분포 - 현재 사용하고 있는 측정방법은 (i) 접촉식 측량기, (ii) 비접촉식 측량기, (iii) 마그넷미터이다. 접촉식 프로파일 미터는 하중 표면 프로파일만 측정합니다. 대전으로 인한 표면 프로파일의 변화를 측정하거나 혼합 층을 측정하지 않습니다. 더욱이 특히 방해된 부담 분포가 있을 때 큰 측정 오류가 있습니다. 비접촉식 프로파일 미터는 부담 분배를 방해하지 않으므로 더 좋습니다. 마그넷 미터의 경우 부하 내부를 측정하고 대전 및 혼합층에 의한 표면 프로파일 변화 측정이 가능합니다.
• 기체 유량 분포 – 현재 사용하고 있는 기체 유속 분포 측정 방법은 (i) 유체 유량계, (ii) 열선식 가스 유량계, (iii) 가열식 열전대 방식, (iv) 가스 추적자 방법. 일반적으로 가스 유량은 처음 세 가지 방법의 경우 가스 압력, 온도 및 조성에서 얻습니다. 가스추적기법은 부하분포를 방해하지 않는 순간측정법입니다.
• 접착부 레벨 및 프로파일 – 점착부 레벨 및 프로파일은 직접 방법 또는 간접 방법으로 측정됩니다. 간접 방법에서 계산은 몇 가지 가정과 기본적으로 가스 흐름 압력, 온도 및 조성 분포를 측정한 일부 매개변수를 기반으로 합니다. 수평 프로브는 일반적으로 가스의 온도 및 조성 분포에 사용됩니다. 또 일시적인 측정 방법입니다. 가스 흐름 압력 분포는 부담을 방해하지 않고 연속 측정인 노 벽 가스 압력을 측정하여 측정됩니다. 응집 영역의 직접 측정은 삽입형 수직 프로브 방법, RI 방법 및 삼중 영역 반사 측정법(TDR) 방법으로 수행됩니다. 3개 중 TDR은 연속 측정이고 나머지 2개는 순간 측정입니다. 수직 프로브는 온도, 압력 및 구성에 대한 데이터도 제공하는 이점이 있습니다.

BF 쉘 유지 관리

고로 외피와 내화물 라이닝의 매우 효율적이고 안정적인 작동을 위해 기기는 고로 내화물의 내부 프로파일과 용광로 외피의 유지 관리를 기반으로 합니다. 용광로의 수명 연장은 비용 절감에 크게 기여하므로 용광로 내화물의 마모, 비계 축적에 대한 정보를 제공하고 냉각을 보호하기 위한 목적으로 용광로 쉘 유지 관리를 위한 측정의 의의가 있습니다. 장비 및 용광로 부착 장비가 손상되지 않습니다.

일반적으로 용광로 쉘 및 내화물의 측정은 요구 사항이 확장됨에 따라 측정 지점이 증가하면서 주로 온도로 이루어졌습니다. 최근 측정 방법의 발전에는 내화물 두께를 직접 측정하는 전위 펄스법이나 열전대 응답법 등이 있다. BF 쉘 유지 관리는 또한 증가된 측정 지점 수와 수학적 모델을 추정하는 내화 마모 라인의 사용에 대처하기 위해 로 쉘 제어 시스템을 컴퓨터에 통합하는 경향이 있습니다. BF 쉘 및 내화물 유지 보수에 일반적으로 사용되는 다양한 기기가 아래에 설명되어 있습니다.

• 비계의 내화 마모 및 축적 – 여러 가지 방법이 있습니다. 열전대 방법이 확립된 방법이지만 측정 지점이 제한되어 있고 노 온도에 따라 다릅니다. 적외선 열화상 카메라 방식은 그래프를 패턴으로 생성하며 또한 노 온도에 따라 다릅니다. 열유속계 방식의 경우 측정 지점이 제한되어 있으며 로 온도에 따라 다릅니다. 다른 방법은 (i) 열전대 응답 방법, (ii) 전위 펄스 방법, (iii) 내장 RI 방법 및 (iv) 보링 방법입니다. 이러한 방법은 벽 두께를 측정하지만 벽 두께의 증가는 감지하지 못합니다. 내장형 RI 방식의 경우 RI당 1점만 측정할 수 있는 반면, 일반 작업 시 보링 방식은 어렵습니다.
• 로 냉각 장비 보호 – 로 냉각 장비를 보호하고 초기 단계에서 손상을 감지하기 위해 여러 가지 측정이 이루어집니다. 이러한 측정은 (i) 냉각수에 용해된 CO 양 측정, (ii) 냉각수 차동 유량 측정, (iii) 냉각수 급배수 온도 측정, (iv) BF 내 수소 측정입니다. 최고 가스. 두 번째 방법은 수질에 민감합니다. 세 번째 방법은 냉각 장치의 열부하를 알려주는 반면 네 번째 방법은 손상 부분을 감지하지 못합니다.
• 고로에 부착된 장비의 보호 – 고로에 부착된 장비는 고장에 대해 보호되어야 합니다. 가스세정장비의 경우 탑가스의 온도와 압력을 측정하여 제어하며, 각 송풍구의 폭발량과 보조연료량을 측정하여 송풍구와 송풍관을 보호한다.






액강용 진공 탈기 공정 고로 스톡 하우스