제조공정
산업 제조
전기로(EAF)는 스크랩/DRI(직접환원철) 기반 제강의 주요 공정이며, 전 세계 조강 생산량 기준으로 두 번째로 중요한 제강 공정이다. 이는 철 스크랩 재활용의 핵심 공정으로, 1889년 폴 에루(Paul Héroult)에 의해 발명되었다. 초기에는 주로 특수강 생산에 사용되었으나, 20세기 후반에 주요 제강 공정 중 하나로 자리 잡았다.
고로-전로(BF-BOF) 제강 공정과 비교할 때, 전기로 공정은 에너지 소비를 최대 61%, 탄소 배출을 약 77% 줄인다. 산소, 탄소 및 기타 화학 에너지원의 사용 증가, 발포 슬래그, 일산화탄소 후연소 등 기술 개선을 통해 공정 효율과 생산성이 크게 향상되었다. 그러나 추가 최적화 잠재력은 여전히 크다. 스크랩 용해 및 가열에 필요한 이론적 에너지 수요(톤당 약 400kWh)와 실제 평균 소비량(전기에너지 톤당 약 375kWh + 비슷한 양의 화학에너지)을 비교하면, 총 효율은 약 50% 수준에 머물고 있다.
최신 전기로는 생산성 향상을 위해 높은 아크 전압과 2차 전류로 운전된다. 최대 300MVA의 전력 입력이 달성된다. 이러한 고출력 아크 운전에는 용해 공정의 정밀한 제어가 필수적이다. 아크가 고출력을 노 벽면으로 방사하면 심각한 손상을 초래한다. 이를 방지함으로써 가동 중단 시간을 최소화하고 높은 노 생산성을 유지할 수 있다. 이를 위해서는 용해 진행 중 발생하는 이벤트, 특히 스크랩이나 적절한 발포 슬래그로 덮이지 않은 노 벽면에 반응하는 폐루프 전력 제어가 필요하다. 핵심은 이러한 공정 정보를 실시간으로 획득하는 것이다.
공정 분석과 최적화에 필요한 파라미터들은 노 내부의 가혹한 조건으로 인해 직접 측정하기 어렵다. 예를 들어, 용강과 슬래그의 온도 및 조성은 시료 채취 및 분석 지연으로 인해 점 측정만 가능하다. 이러한 파라미터의 직접 연속 측정 기술이 개발 중이나, 아직 대부분 노에 적용되지 않고 있다. 또한, 다양한 최적화 전략의 영향을 평가하기 위한 플랜트 시험은 비용과 안전 문제로 불가능한 경우가 많다. 따라서 수학적 모델은 알려지지 않은 공정 파라미터를 파악하는 귀중한 정보원이 된다. 시뮬레이션은 플랜트 시험보다 저렴하고 빠르며 안전한 대안이다. 전기로에는 다양한 목적과 접근법의 모델이 개발되어 있다.
전기로는 전기를 이용해 스크랩을 용강으로 변환하는 화학 반응기로 볼 수 있다. 개발 추세는 아크 전압과 전류를 높여 스크랩을 더 빠르고 효율적으로 용해함으로써 생산성을 높이는 것이다. 그러나 슬래그로 아크가 덮이지 않으면 높은 전압과 전류가 노 내화물에 막대한 손상을 입힐 수 있다. 현재 용해 제어의 일반적인 방법은 에너지 입력에 기반해 트랜스포머 탭을 제어하는 것으로, 온라인 정보를 사용하지 않고 운영자가 운영 다이어그램의 정보를 바탕으로 수동으로 설정점을 조정한다.
전기로 공정의 복잡성 증가와 생산성 및 환경 영향 저감 요구 증가는 시스템 역학을 고려하여 정적 설정점을 실시간으로 적응시키는 제어 전략을 필요로 한다. 생산성이 증가함에 따라 운영자는 더 빠른 의사결정을 내려야 한다. 최신 전기로 공정에서는 운영자를 지원하는 자동화가 필수적이다.
현대적이고 강력한 공정 제어 시스템은 어려운 조건에서도 안전하고 사용자 친화적인 플랜트 운영을 보장한다. 높은 신뢰도와 가용성을 제공하여 원활한 공정의 기반을 마련한다.
전기로 제강 자동화 솔루션은 신설 및 기존 전기로에 관계없이 모든 규모에 적용 가능하다. 탄소강, 스테인리스강, 특수강 등 다양한 강종 생산을 최적화하며, 스크랩, DRI, 선철의 다양한 투입 비율을 수용한다. 이는 강 처리 보정 단계 감소, 다운그레이드 히트 최소화, 엄격한 생산 일정 준수를 통해 하공정으로의 적시 납품 기반을 제공한다.
자동 공정 제어는 냉각 시스템 온도, 노 소음, 전류 고조파 왜곡, 노 진동, 배가스 분석 등 여러 실시간 측정을 기반으로 한다. 자동 제어 도입으로 통전 시간 단축, 주입 탄소 최적화, 아크 안정화, 무통전 시간 단축 효과를 얻을 수 있다.
전기로 제강 공정의 복잡성을 고려할 때, 체계적 접근이 필요하다.
전기로 자동화 솔루션은 PLC 기반 자동화 시스템의 장점(검증된 품질과 안정성, 낮은 하드웨어 비용, 세밀한 확장성, 신뢰성 있는 공정 제어, 사용자 친화적 운영, 명확한 시각화, 강력한 엔지니어링 도구)을 플랜트별 특정 요구에 맞춘 기술 솔루션과 결합한다.
고속 마이크로프로세서 기반 시스템을 기술 제어와 순차 제어에 사용한다. 자동화 시스템은 여러 자동화 유닛으로 나뉘며, 각 유닛은 원격 I/O 연결로 전기 주변장치와 연결되어 센싱과 작동을 수행한다. HMI(사람-기계 인터페이스)를 통한 운전 및 감시 작업은 증가하는 공정 정보를 운영자가 명확하고 이해하기 쉽게 파악하도록 지원한다.
현대 자동화 솔루션은 최첨단 측정 장비를 활용한다. 일반적인 온도/Celox 핸드 랜스는 전기로 제강의 표준 도구다. 성능 향상을 위해 다음과 같은 측정 시스템을 추가로 사용한다.
RCB 기술에 완전 통합된 신형 비접촉 온도 측정 시스템은 통전 중 정확한 출강 시간 예측을 가능하게 한다. 측정된 온도는 제어 모델로 평가되어 반복 가능한 결과와 일관된 공정을 보장한다. 이 시스템은 세 가지 주요 기능을 수행한다.
이 방식은 온도 측정용 랜스가 필요 없어 운영자 안전성이 크게 향상되고 소모품 비용이 절감된다. 에너지 소비 입력도 감소한다. 정확한 출강 예측으로 (1) 무통전 단축을 통한 생산성 향상, (2) 일관된 공정을 위한 반복 가능한 결과, (3) 운영 및 소모품 비용 감소, (4) 정확한 출강으로 에너지 소비 입력 감소 효과를 얻는다.
수냉식 1차 배가스 덕트에 가스 샘플링 장치를 설치해 통전 중에는 연속 가스 분석을, 무통전 중에는 완전 자동 샘플 프로브 퍼징 및 세정을 수행한다. 이로써 EAF 엘보 직후의 극도로 뜨겁고 부식성이 강하며 분진이 많은 환경에서도 거의 유지보수 없는 운영이 가능하다.
자동화 시스템은 일반적으로 모듈식 구조로, 기본 플랜트 제어(레벨 1)부터 생산 추적 기능 및 진행 중인 제조 오더 관리(레벨 3, 4)까지 모든 레벨을 포괄한다. 특정 공정 제어 모듈은 운영을 최적화하고 현장 작업자와 공정 기술자에게 필수적인 지원을 제공한다. 플랜트 비즈니스 라인 자동화 시스템은 에너지 절감과 생산성 최적화를 위한 최첨단 기술 솔루션과 결합 가능하다. 또한 혁신적인 센서가 정교한 제어 모델과 협력해 동적 실시간 제어를 수행한다.
전기로 공정 제어는 3상 전기로의 전극 제어를 위한 완전 자동 엔드투엔드 솔루션을 제공한다. 전기 아크를 동적으로 조절 및 조정하고 전극을 가장 효율적으로 사용한다. 인공지능을 활용해 용해 공정을 최적화하며, 용해 프로그램을 갖춘 용해 제어 모듈로 용해 공정의 정확한 재현과 최대 노 생산성을 보장한다. 전극 제어 및 애드온 모듈은 모든 시스템 환경과 아키텍처에 통합 가능하다.
전극 제어 시스템은 전기로의 핵심 제어 시스템이다. 자동 전력 제어 접근법은 일반적으로 아크 전류와 전압 평가에 의존한다. 다른 측정 기술은 노 내부 극한 환경으로 인해 적용이 어렵다.
폐루프 전극 제어 시스템으로서 전극 위치, 구체적으로 전기적 운전점을 유지하는 것이 기본 임무다. 이 기본 임무의 수행은 제강 공장의 주요 KPI(비전력 소비, 전극 소비, 생산성 등)에 직접 영향을 미치며, 기계 및 유압 시스템 응력 감소와 전력망 교란 제한에도 결정적이다. 임피던스 기반 전극 제어가 최적 성능을 달성하는 것으로 정설화되어 있다. 과전류, 단락, 전극 파손 저감 기능은 최신 기술로 가동 중단을 최소화한다. 작동 시스템(유압 밸브 특성 등) 특성에 대한 적응이 최적 성능을 위해 필요하다.
이러한 기본 기능은 전기로 성능에 확실히 영향을 미치지만, 노 성능은 전기적 운전점 선정에 크게 좌우된다. 노 전체 설계를 고려해 운영 다이어그램(용해 프로파일, 전력 프로그램)을 작성하며, 이는 노의 전기적 설정점(트랜스포머 탭, 리액터 탭, 임피던스 설정점)을 제공한다. 이 다이어그램은 일반적으로 총 에너지 입력에 의존한다. 이 기능은 레벨 2 시스템 등에서 수행된다. 운영 다이어그램의 설정점 선택과 순서는 전기로 KPI에 직접적 영향을 미친다.
최근에는 운영 다이어그램의 설정점을 실제 노 내부 용해 조건에 맞춰 조정하는 전극 제어용 애드온 모듈이 사용된다. 예를 들어 수냉 패널의 열 부하를 평가해 임피던스 설정점을 동적으로 조정함으로써 노로의 전력 입력을 증가시키는 최적화 모듈을 사용한다. 여전히 노 운영자는 주관적인 소음 인식과 노 내부 시각적 인상을 바탕으로 추가 제어 조치를 담당한다.
자동 발포 슬래그 운전을 위해 음향 측정을 이용하는 여러 접근법이 존재한다. 발포 슬래그 제어 시스템은 구조물 전달 소음 기반 센서 시스템으로, 전기로 내 발포 슬래그 양을 평가한다. 트렌드와 재현성 측면에서 실제 발포 슬래그 상황을 성공적으로 추적함이 입증되었다.
이 시스템은 전기 아크에서 발생한 소리가 노 쉘로 전파되어 가속도 센서(구조물 전달 소음 센서)에서 진동으로 감지되는 것을 평가한다. 전기 아크가 음향 소스 역할을 한다. 소리 전파의 감쇠를 계산해 발포 슬래그 높이를 결정한다.
이 방법의 큰 장점은 전극 주변 평균 슬래그 높이뿐만 아니라, 각 전극과 노 쉘 사이의 전체 영역에서 특정 높이를 파악할 수 있다는 점이다. 1차원적 시각이 2차원 슬래그 높이 분포 측정으로 확장된다. 해당 전극 반대편에 장착된 3개 센서로 노의 3개 구역에서 슬래그 높이를 독립적으로 결정할 수 있다(도 2 참조). 따라서 슬래그 높이의 공간 분포를 평가하고 시각화에 표시할 수 있다. 시간 척도에서 슬래그 발포는 특정 에너지 입력에 따라 결정되는 여러 기간으로 나뉘며, 각 기간은 다른 기준 슬래그 높이 설정으로 특징지어진다.
각 전극 구간에 할당된 3개 구조물 전달 소음 센서가 신호를 기록한다. 강 욕조 레벨 위 약 800mm 위치에 각 위상/전극 반대편 패널에 용접된 3개 어댑터 플레이트에 장착된다. 센서는 과도한 열과 기계적 손상으로부터 보호해야 하는 온도 차폐 신호 케이블로 연결된다. 노체 교체 용이성을 위해 케이블은 노체 위나 근처에 장착된 하팅 소켓 또는 커넥터 박스로 연결된다. 구조물 전달 소음 신호 외에 로고스키 코일로 전류 신호도 기록한다. 고속 샘플링된 신호는 데이터 수집 및 연산 모듈로 전달된다.
발포 슬래그 레벨은 구조물 전달 소음과 전류 신호의 조합으로 계산된다. 이 검출 방법으로 운영 요원은 발포 슬래그 단계에서 공정 제어의 품질과 재현성을 높은 정확도로 확인할 수 있다. 이를 바탕으로 안정성, 공정 시간, 전력 소비를 최적화할 수 있다.
정확한 공간적 슬래그 높이 측정의 탁월한 이점은 탄소 주입을 개별 탄소 밸브 제어로 조절해 균일한 슬래그 분포를 달성할 수 있다는 점이다. 탄소 주입 제어를 위해 퍼지 알고리즘 기반 제어 시스템이 개발되었다. 특정 노 구성 상황에 맞춰 쉽게 적용하고 적응할 수 있는 탄소 주입 규칙 구현이 가능하다. 탄소 밸브가 일반적으로 연속 아날로그 제어용으로 설계되지 않았으므로, 출력 신호를 펄스 폭 변조로 변환해 적절한 탄소 공급을 실현한다.
탄소는 펄스 변조 모드로 주입되며, 펄스 폭과 주파수는 발포 슬래그 제어 시스템이 제어해 3개 밸브 각각에서 적정량의 탄소를 주입한다. 이로써 각 밸브에 정확히 필요한 양의 탄소를 공급해 가장 균일하고 충분하며 안정된 슬래그 높이를 달성한다. 발포 슬래그가 부분적으로 배출되는 말기에는 슬래그 높이가 낮아지고 변동한다.
발포 슬래그 제어 시스템은 발포 공정 전반에 걸쳐 슬래그 발포 수준을 균일하게 높게 유지한다. 결과적으로 아크의 에너지 효율이 증가하면서 주입 탄소량이 감소한다. 또한 슬래그 레벨을 정확히 결정해 신뢰할 수 있는 폐루프 발포 슬래그 제어 기반을 제공하고, 노에 설치된 탄소/산소 랜스나 코히어런트 버너 트리거 신호를 공급한다.
상태 기반 스크랩 용해 시스템은 스크랩과 용탕의 상태에 즉각 반응해 스크랩 용해 기간 동안, 그리고 일부 평탄 욕조 기간 동안 전기 에너지 입력을 동적으로 제어한다. 이는 상태 기반의 용해 공정 최적화를 실현한다.
발포 슬래그 제어 시스템과 동일한 하드웨어를 사용한다. 전기 아크에서 발생한 소리가 노 쉘로 전파되어 가속도 센서에서 진동으로 감지되는 것을 측정한다. 3개 아크의 전류와 전극 반대편 노 벽 진동을 측정해 두 가지 상태 기반 상태 신호를 동적으로 계산한다: (1) 스크랩이나 슬래그에 의한 패널 차폐 상태, (2) 아크 기저부의 스크랩 상태, 특히 '차가운' 중량 스크랩의 출현.
이 두 신호는 용해 공정 특성화에 기여한다. 노 패널 열 부하, 특정 에너지 입력, 전기 데이터, 공정의 추가 경계 조건 등 노에 대한 추가 정보와 결합해 전기 에너지 입력의 새로운 상태 기반 제어를 실현한다. 제어기는 2차 전압을 트랜스포머 탭 전환으로 조절하고, 3상 각각에 대한 새로운 개별 임피던스 설정점을 계산하며, 직렬 리액턴스를 전환한다. 제어기는 실제 벽 차폐와 열 부하를 고려해 전력 입력을 최대화한다.
주요 특징과 장점은 패널 온도 상승(증가된 복사 영향의 결과)보다 약 60초 앞서 벽 차폐 손실을 감지한다는 점이다. 이 시간적 여유로 3개 아크의 전력 및 복사 재분배로 반응해 해당 패널의 열 영향을 완화하거나 회피할 수 있다.
제어기는 벽 차폐 손실과 패널 열 부하에 두 가지 방식으로 반응한다. 첫째, 장기적으로 차폐 손실과 예상 또는 측정된 온도 상승이 오래 지속되거나 뚜렷하면 트랜스포머 탭을 낮춰 2차 전압을 조정한다. 반대로 높은 아크 차폐와 낮은 패널 온도 등 용해 조건이 허용하면 탭을 올린다. 트랜스포머 탭 전환은 불필요한 전환을 피하기 위해 히스테리시스 루프로 활성화된다. 둘째, 단기적으로 동일한 입력 신호를 평가해 3상 임피던스 설정점을 개별적으로 제어해 비대칭 전기 노 운전을 실현한다. 계산된 차폐와 패널 온도 예측 또는 측정을 바탕으로 퍼지 제어기가 최적 복사 전력 분포를 계산한다. 새로 개발된 복사 모델과 해석적 전기 모델을 사용해 반복 루프로 해당 임피던스 설정점을 계산해 최적 복사 분포를 최대한 충족시킨다. 즉각적인 복사 전력 재분배로 열 영향을 즉각적으로 완화하거나 회피한다.
주요 장점은 더 부드럽고 안정된 운영, 트랜스포머 탭 전환 횟수 감소, 용해 상황이 허용할 때마다 에너지 입력 증가다.
EAF 전문가 시스템은 통합 공정 제어 슈퍼바이저로 설계되었다. 예상 행동에서 벗어난 편차를 자동으로 인식하고, 전력 계획, 화학 패키지, 슬래그 및 강 야금에 작용해 용해 프로그램을 재조정한다. 설비 제약이 제어에 통합된다. 광범위한 센서 기반 및 카메라 기반 공정 모니터링 덕분에 신세대 기계 펄핏은 임의 위치에 설치 가능하며 공정의 직접적 시각적 피드백을 위한 전용 창이 필요 없어 운영자 안전성과 공정 인식이 향상된다.
EAF 전문가 시스템은 생산 시간, 가동률, 안전을 극대화하기 위해 여러 독립 기술을 통합할 수 있다. 전력 계획부터 연소 최적화, 슬래그 및 강 야금 관리에 이르기까지 EAF 사이클의 모든 작업에 필요한 각 용해 단계를 자동 제어하는 최신 EAF 개념의 진화다.
제어 애플리케이션에 특화 개발된 강력한 데이터 마이닝 엔진을 탑재했다. 관련 데이터 변수를 수집해 구조화된 관계로 자동 분류하고, 방대한 정보에 광범위한 통계 공정 분석을 적용해 예상되는 일관된 행동과 이상치를 구별한다. 예상 공정 조건에서 지속적으로 벗어나는 편차는 용해 프로파일을 가변 운영 조건에 적응시켜 일산화탄소 연소 최적화와 연료 효율적 사용으로 이어진다. 용해 공정 전체의 통합 제어와 관련 편차를 실시간으로 추적하는 노 변수 추적은 에너지 효율과 생산성 향상의 중요한 기회를 제공한다.
인시투 레이저 시스템을 통한 실시간 온라인 배가스 분석은 공정 추적을 촉진하고, 연료와 산소 후연소에 작용하는 실행 가능한 폐루프 제어를 통한 추가 최적화를 가능하게 한다. 빠른 응답 배가스 분석은 정제 단계 산소 주입 조절을 위한 빠른 피드백 정보를 제공해 강 탈탄소 제어와 동시에 욕조 산화 제한을 실현한다.
EAF 전문가 시스템의 핵심은 '용해 모델'로, 공정 제어 변수의 편차를 자동 식별하고 수정해 가용 에너지원의 손실이나 낭비를 방지한다. 다중 온보드 센서가 실시간으로 수집한 데이터와 사전 설정된 정적 용해 프로파일 기반 계산 공정 변수를 조정한다. '용해 모델'은 전기 전력 모델과 화학 패키지 모델로 통합된 폐루프 제어를 조정한다. 전기 및 화학 용해 프로파일의 상호작용을 관리해 에너지 사용 최적화, 슬래그 및 강 야금 제어(발포 슬래그 관리에 의한 아크 커버리지, 후연소 최적화, 전기 에너지 소비 감소, 산소 및 탄소 소비 최적화 등)를 달성한다.
EAF 전문가 시스템은 전극 제어 시스템, 발포 슬래그 제어 시스템, 상태 기반 스크랩 용해 시스템을 통합하면서 지속적으로 변화하는 운영 조건에 적응해 전기로 성능을 최고 수준으로 유지한다.
주요 효과: (1) 탭투탭 시간 최대 10% 단축, (2) 에너지 소비 최대 5% 절감, (3) 합금 소재 비용 최대 5% 절감, (4) 피크 요금 회피로 에너지 비용 절감.
공정 모델은 '개방 또는 폐쇄 시스템의 거동을 예측하는 알고리즘'이다. 예측 제어와 운영자 지원, 오프라인 공정 최적화, 근본적인 물리 현상 이해 증진, 측정으로 직접 결정할 수 없는 파라미터의 온라인 추정이 가능하다. 공정 모델이라는 용어는 물리적 및 열역학적 관계에 기반한 결정론적 모델을 지칭하며, 순수 통계적 접근은 제외한다.
현재 대부분 전기로 제강은 레벨 1, 2 자동화 시스템을 사용한다. 이 시스템 내에서 공정 모델이 필요하다. 생산 사이클 중 여러 중요량은 근본적 이유로 미지이거나 측정 불가능하다: (1) 고체 재료(스크랩, DRI 등)의 현재 평균 온도 관측 불가, (2) 현재 용탕 및 슬래그 온도 측정 곤란, (3) 노 내 현재 용탕 질량 측정 불가.
공정 모델(온라인 및 오프라인용)은 전기로 공정 및 운영 최적화 사이클의 중요한 부분이다(도 4). 노 계장(스크랩, DRI 계량 등)은 운전 중 지속적으로 측정 데이터를 모델에 공급한다. 용탕 질량과 온도 등 중요 파라미터 예측 능력을 높이기 위해 새롭거나 더 정밀한 측정을 구현할 수 있다. 더 정밀한 데이터는 모델 테스트와 향상을 위한 더 좋은 기회를 제공한다. 더 상세하고 정확한 모델은 운전 중 더 나은 제어(온라인 모델)나 최적화된 공정 운영 모드 개발을 가능하게 한다.
전기로 계장은 에너지 및 질량 투입의 정량적 시간 의존적 측정을 가능하게 한다. 이 데이터는 용해 공정의 온라인 또는 오프라인 모델링에 활용된다. 전기로 공정 모델은 노 내부의 극한 조건으로 인해 공정 중 직접 측정할 수 없는 정보를 제공함으로써 공정 이해와 제어, 자원 및 에너지 효율 향상에 유용함이 입증되었다.
온라인 공정 모델 활용으로 현재 공정 상태에 대한 지식이 향상되어 공정 제어를 위한 추가 입력 데이터 제공으로 최적화된 공정 운영을 지원한다. 또한 이 모델들은 외삽된 입력 데이터를 사용해 공정 변수의 미래 추세를 예측할 수 있다. 동일한 모델을 실제 또는 인공 공정 운영 데이터와 함께 오프라인으로 사용해 플랜트 운영 최적화나 공정 혁신의 영향 분석에 활용할 수 있다. 이러한 공정 모델 설치 및 최적화 과정에서 모델 요구사항은 고급 측정 시스템 구현을 정당화하고 지원한다(예: 노로의 에너지 및 질량 투입에 대한 정밀 데이터 획득).
전기로 공정과 같은 복잡한 공정의 경우 해석적 모델은 통계적 모델보다 개발이 어렵고 동일한 정확도에 도달하지 못할 수 있다. 그러나 물리적 및 열역학적 기술이 더 보편적이므로 외삽 가능하고 이식 가능하다.
전기로 모델 개발은 1974년 단순 형태로 시작해 이후 수십 년간 최신 기술로 발전했다. 모델 개발은 여러 방향으로 진행되었다: (1) 전체 공정 특성 결정 및 공정 제어, (2) 배가스 시스템 또는 노 내부 열전달의 CFD(전산유체역학) 모델링, (3) 용해 및 슬래그 화학과 슬래그 발포 모델링.
전기로 공정의 모델링과 최적화는 다양한 주입 재료, 에너지원의 비율, 목표 조성 및 온도 등 수많은 변수로 인해 복잡한 과제다. 다양한 공정 단계, 재료 투입 시 불연속적 변화, 노 유형, 원료, 목표 강질, 운영 전략의 다양한 변형으로 인해 여러 모델링 접근법이 개발되었다. 전체 공정뿐만 아니라 국소 현상이나 단일 공정 단계를 위한 다양한 접근법의 모델이 개발되었다.
전기로 모델링의 광범위한 응용과 공정 복잡성으로 인해 수많은 접근법이 적용되었다. 순수 통계적 또는 데이터 기반 모델(신경망 포함)은 전력 소비나 전기로 전기 시스템 평가 등에 사용된다. 또 다른 모델 클래스는 물리적 관계로 결정된 파라미터(산소나 천연가스 사용 시 예상 전력 공급 등) 기반 통계적 접근으로 전기로 에너지 소비를 평가한다.
공정 모델은 전체 공정뿐만 아니라 전기로 내 특정 현상(전기 아크 열전달, 주입 탄소와 슬래그 반응, 배가스 시스템 내 에너지 회수 영향 및 잠재력 등) 기술용으로도 개발되었다. 일부는 더 포괄적인 전기로 공정 모델에 통합되었다.
공정 모델은 일반적으로 공간 이산화 없이 집약 구역(lumped zones) 기반이나, 일부 모델에서는 스크랩 차지를 여러 구역으로 이산화한다. 열 및 물질 흐름이 이 구역들 간과 주변과 교환되고, 화학 반응은 특정 구역 내에서 고려된다. 에너지 및 물질 수지를 사용해 각 구역의 온도와 조성을 추적한다. 대부분 동적 모델이나, 사전 정의된 공정 단계 기반 준동적 접근도 제안되었다.
모델들은 서로 다른 접근법을 사용하지만 중요한 공통 속성을 가진다: (1) 질량, 에너지, 물질의 물리적 보존 법칙이 도출되고 풀림, (2) 일반적인 수치 방법은 비선형 상미분 방정식 세트 설정 및 풀이(대부분 작은 명시적 적분 스킴 사용), (3) 모델은 초기값과 (일반적으로 시간 의존적인) 시간 의존적 입력 데이터(전기 입력, 화학 입력, 질량 투입<스크랩, DRI 등> 등)가 필요함.
제조공정
아크 용접 공정의 종류 오늘은 아크 용접 공정과 그 종류에 대해 알아보겠습니다. 아크 용접은 금속을 접합하기 위해 산업 현장에서 널리 사용되는 용접 방식 중 하나입니다. 금속을 녹여 접합부를 형성하는 융접(fusion welding)의 일종으로, 공작물을 녹이는 데 필요한 에너지를 전기 아크에서 얻기 때문에 아크 용접이라 부릅니다. 아크 용접의 주요 장점 중 하나는 높은 온도를 쉽게 생성할 수 있다는 점으로, 이는 용접에 매우 바람직합니다. 용접 온도는 약 6,000~7,000℃에 달합니다. 보충재를 사용하는 경우와 사용하지 않는
탄소섬유 제조 공정은 복잡하고 까다롭습니다. 시간, 온도, 가스 유량, 화학 조성 등 공정 변수를 각 단계마다 면밀히 모니터링해야 합니다. 이 글에서는 다음 3가지 측면에서 전체 제조 공정 관리법을 다룹니다: 제조 원료 핵심 포인트 좋은 탄소섬유 부품 만드는 법, 발생 가능한 문제와 해결책. 이 글을 읽으면 전체 공정을 모니터링하고, 최상의 탄소섬유 제품을 고효율로 생산하기 위해 집중해야 할 세부 사항을 알 수 있습니다. 1. 좋은 원료 제조법 좋은 제품을 만들려면 우선 우수한 원료를 선택하고 최신 기술에 집중해야 합니다. 아래