제조공정
산업 제조
현대 고로의 효율적 운영에는 높은 수준의 자동화와 측정 시스템, 모니터링 및 제어 시스템이 결합되어야 한다. 고로 공정 제어 시스템과 최적화 시스템의 결합은 지능형 고로 자동화의 높은 수준을 창출한다. 정교한 모델과 전문가 시스템 간의 최적 상호작용은 플랜트 운영자에게 포괄적인 지원을 제공하고 인적 오류 위험을 최소화한다.
고로 공정 자동화, 측정 및 제어 시스템 관련 과제는 선형/비선형, 단일/다변수 시스템의 고전적 제어 이론 문제부터 운영 및 생산 제어 문제까지 다양하다. 이를 위해 복잡한 운영 시스템이 적용되어야 하며, 이러한 시스템은 운영자 개입 없이 특수 프로그램 모듈('태스크')을 자동으로 시작하고 중지하여 컴퓨터가 명확히 정의된 최대 시간(데드라인) 내에 공정 이벤트에 완전히 반응하는 '실시간 조건'을 충족해야 한다. 데드라인은 수 분에서 수 초 범위다.
고로 공정 자동화, 측정 및 제어 시스템은 성공적인 고로 운영의 주요 기여자이자 경제적 효율성의 핵심 요소다. 고로 공정 복잡성과 효율성 증대 및 환경 영향 저감 요구 증가로 공정 제어 전략의 변화가 필요해졌다. 과거에는 블랙박스 원리 기반 정적 계산으로 제한된 피드백만으로 일부 기본 설정점을 미리 결정했다. 이러한 제어는 공정이 정상 운전점에서 약간 벗어날 때만 허용 가능한 결과를 준다. 공정 불안정성으로 인해 작은 교란도 운전점에서 상당한 이탈을 초래해 설정점 수정이 필요하며, 이에 보통 AI(인공지능) 기법이 사용된다.
차지 조성과 다양한 운영 관행의 변화에 따라 공정 역학을 고려해 설정점 재계산과 즉각적인 실시간 피드백이 제공되어야 한다. 실시간 공정 상태 정보를 제공하는 센서 및 측정 기술 개발이 동적 공정 제어의 전제 조건이었다. 동적 모델 평가를 통해 공정 감독에서 능동적 실시간 제어로 전환할 수 있게 되었다. 다양한 접근법이 특정 상황과 제어 철학을 반영한다. 현재 고로 공정 제어 시스템은 동적 모델 기반으로 온라인 제어를 수행한다. 기본 접근법은 고로를 수냉 시스템을 포함한 시스템으로 보고, 원료와 에너지가 공급되고, 발열 및 흡열 화학 반응이 일어나며, 에너지가 수냉 면으로의 열손실과 배가스 현열로 소산되는 것으로 본다.
비용 최적화 운영, 원료 선택을 저해하지 않는 공정 개선, 최고 제품 품질, 목표 생산성 달성 및 유지가 고도 고로 공정 자동화, 측정 및 제어 시스템의 핵심 과제다. 정확한 화학 목표를 가진 최적화된 부담 계산과 후속 폐루프 제어는 고품질 선철과 슬래그 생산의 기반이 되며, 동시에 에너지 소비를 절감한다. 최적화 시스템은 충전 정보, 화학적/물리적 부담 원료, 공정 측정값 등 모든 공정 파라미터, 원료 특성, 생산성 데이터에 쉽게 접근할 수 있게 하여 최적 조건에서 최고 품질 수준의 선철과 슬래그 생산을 결정할 수 있게 한다.
고로 공정 자동화, 측정 및 제어 시스템은 신속한 온라인 그래픽 정보를 제공하는 고정밀 공정 제어다. 일정한 선철 품질로 안정적이고 재현 가능한 고로 운영을 제공한다. 수동 개입을 최소화한 교대 독립적 플랜트 운영을 보장한다. 결과는 상시 원활한 고로 운영, 설비 수명 연장, 생산 비용 절감이다(도 1 참조).
고로 공정 자동화, 측정 및 제어는 일반적으로 레벨 1 자동화에서 모든 중요 공정 제어를 위한 PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)와 HMI(사람-기계 인터페이스) 시스템으로 구성된다. 이 제어 수단은 레벨 2 솔루션(공정 모델, 전문가 시스템, 프로그램 도구)으로 보완되며, 전체 고로 운영 또는 제철 공정의 특정 부분(열풍로, 고로 충전 등)을 다룬다. 전문가 시스템은 고로용 통합 레벨 2 솔루션에 사용된다. 이 고급 공정 지원 시스템은 고로 제어, 실시간 데이터 분석 및 공정 최적화, 지연된 고로 데이터 분석을 포함한다. 운영자가 지식 기반 시스템의 지원을 받아 선철 생산을 최적화하고, 성과 지표와 생산 실적을 보고할 수 있게 한다.
전체 공정 자동화, 측정 및 제어 시스템에서 컴퓨터, 프로그래머블 컨트롤러, 마이크로컨트롤러가 로컬 영역 제어 네트워크 형태로 연결되어 기업 레벨부터 플랜트까지 양방향 통신을 최적으로 수행한다. 제어 시스템과 통합된 지능형 모터 제어 시스템은 분산 제어와 추가 유지보수 데이터를 제공해 진단과 현장 설비 성능을 향상시킨다.
HART 통신 프로토콜은 하이브리드 아날로그 + 디지털 산업 자동화 개방 프로토콜이다. 가장 주목할 만한 장점은 레거시 4-20mA 아날로그 계기 전류 루프를 통해 통신할 수 있으며, 아날로그 전용 호스트 시스템이 사용하는 와이어 쌍을 공유한다는 점이다.
일반적인 고로 자동화 시스템은 고속 'Modbus Plus' 피어투피어 네트워크로 통합된 공정 컨트롤러와 운영 스테이션을 사용한다. 이는 신속한 온라인 그래픽 정보를 제공하는 고정밀 공정 제어 결과를 낳는다. 주로 열풍로와 부담 최적화, 신뢰성 있고 안전한 고로 충전 및 부담 분배를 위한 풀프루프 인터록이 선철 품질 일정으로 안정적이고 재현 가능한 고로 운영 결과를 낳는다.
고로는 매우 단순한 반응 용기이므로 내부 조건을 직접적이고 섬세하게 제어하기 어렵다. 또한 고로 내 공정이 매우 느리게 변하므로, 일단 안정된 운영이 교란되면 정상 상태 회복이 매우 어렵다. 따라서 노 내부 미세한 변화를 모니터링하고 적시에 적절한 조치를 취하는 것이 안정된 운영 유지에 필수적이다. 이를 위해 공정 컴퓨터가 고로 여러 위치에 설치된 센서로부터 데이터를 수집 및 계산해 실시간으로 노 상태를 모니터링한다. 고로 안정된 운영에 악영향을 줄 수 있는 변화를 감지하면 노 운영자에게 행동 지침을 출력한다.
위에서 본 바와 같이 고로 공정 자동화, 측정 및 제어 시스템은 고로 운영에 매우 중요한 역할을 한다.
현대 고로에는 거의 천 개의 센서가 설치되어 있다. 이 방대한 수의 센서를 기존 아날로그 계장으로 광범위한 제철 구역에 설치하기는 어렵다. 마이크로일렉트로닉스와 데이터 하이웨이 같은 데이터 통신 시스템의 발전으로 분산 디지털 계장 도입이 가능해졌다. 디지털 계장은 기존 아날로그 계장 대비 여러 이점이 있다: (1) 전자기 잡음 특히 잡음 없는 시스템 구축 가능, (2) 고급 신호 처리 및 고급 제어 기능 사용 가능, (3) 이중 기능 사용으로 시스템 신뢰성 향상, (4) CRT(브라운관) 디스플레이로 이전의 거대한 아날로그 계기판보다 콤팩트한 제어데스크에서 더 많은 정보 수신 가능, (5) 시스템이나 기능 변경/개선 용이, (6) 호스트 컴퓨터 시스템과의 정보 교환 용이, (7) 기능 증가 관점에서 기존 아날로그 계장보다 설치 비용이 훨씬 저렴. 이러한 이유로 디지털 계장이 고로 공정 자동화, 측정 및 제어 시스템에 일반적으로 사용된다.
효율적 고로 제어에는 노 내부 조건의 신뢰성 있는 측정이 필요하다. 노 하부 절반 온도는 2,000°C 이상으로 상승할 수 있어 대부분의 침투형 측정 기술이 신뢰할 수 없으므로, 대부분 노 내부 측정은 부담 표면 위나 근처에서 수행된다. 신뢰성 있는 프로브 작동은 데이터 처리, 노 공정 모델, 노 운영 감독 시스템을 정기적으로 지원하는 데 중요하다. 신뢰성 있는 프로브는 고로 운영자가 다음을 확립하도록 돕는다: (1) 상부 가스 온도 프로파일 및 상부 가스 화학, (2) 원료 낙하 궤적, 스톡라인 레벨 및 프로파일, (3) 부담층 형성, 혼합 및 강하 거동, (4) 부담 컬럼 내 가스 및 온도 프로파일, (5) 레이스웨이 및 코크스 베드 조건, (6) 선철 품질 및 탭핑 작업.
부담 분포의 직접 또는 간접 정량화를 위한 가장 중요한 기술에는 (1) 상부 부담 프로브, (2) 내부 부담 프로브, (3) 스톡라인 검출기, (4) 프로파일 미터, (5) 수직 프로브, (6) 열전대, (7) 노 벽 압력 게이지, (8) 기타 측정이 포함된다(도 2 참조).
부담 표면 위 다른 반경 위치에서 가스 온도를 측정하기 위해 여러 열전대가 장착된 장치다. 노 내 가스 흐름 조건 정보를 제공한다. 투과성이 낮은 구역은 가스 흐름을 적게 허용해 고투과성 구역보다 가스 온도를 낮춘다. 따라서 온도 판독값으로 노 내 투과성 조건 정보를 얻는다. 부담 표면에서 나온 가스가 프로브에 도달하기 전 혼합되므로 일부 온도는 과소/과대 평가될 수 있다. 프로브를 부담 표면 가까이 장착해야 하나, 공정과 생산률에 따라 부담 표면이 변하므로 구현이 어렵다. 유동화로 인한 스톡라인 급상승은 프로브 손상 위험이 있다.
부담 표면 아래와 응집대 위에 설치된다. 상부 부담 프로브보다 더 높은 온도와 마모를 견뎌야 하므로 일반적으로 수납식으로 측정 시에만 삽입된다. 다른 반경 지점에서 가스 온도와 조성을 측정한다. 혼합이 같은 정도로 일어나지 않아 일반적으로 상부 부담 프로브 신호보다 측정값이 더 정확하다. 단, 엄밀히 말하면 측정 순간 샘플링 포인트가 어느 층에 있는지에 따라 결과가 달라진다.
각 덤프를 노에 충전한 후 부담 표면 높이인 '스톡라인' 정보를 얻기 위해 사용된다. 고로는 부담 표면이 특정 수직 레벨 아래로 내려갔을 때만 덤프를 충전하도록 프로그래밍된다. 기계적 장치(스톡로드)로 체인/와이어 끝의 추를 부담 표면 저항이 닿을 때까지 내리는 방식과, 레이더 시스템 등 비접촉 기술이 사용된다. 비접촉 기술은 추를 내리는 시간 손실을 없앤다. 스톡라인의 급격한 하락은 슬립(slip) 징후로 운영자 우려 사항이다.
원래 기계적 장치였으나 현재는 비접촉 방식(수평 채널을 따라 이동하는 이동식 레이더 등)으로 부담 표면 높이를 다양한 반경 지점에서 측정한다. 부담 강하 속도 추정도 가능하다. 최신 프로파일 미터는 회전 조인트에 고정된 레이더로 3D 부담 표면 추정이 가능해 단일 방향 측정보다 훨씬 나은 이해를 제공한다. 고로 내 레이더 비접촉 레벨 측정의 장점: (1) 분진, 원료 조성, 고온에 독립적인 신뢰성 있는 측정, (2) 충전 중에도 높은 측정 확실성, (3) 마모 및 유지보수 없는 운영.
고로 높이 방향 온도와 가스 조성 제공. 부담 표면까지 내려간 다른 반경 위치의 케이블로 구성되며, 움직이는 고체에 의해 끌려 내려가 케이블 끝이 손상될 때까지(하부에서 고온 도달) 측정한다. 일반적으로 온도와 압력 측정, 조성 분석용 가스 샘플링 가능. 입자 크기 분포용 카메라 장착 가능. 마모된 프로브 길이로 노 내 응집대 위치도 파악 가능. 최대 정보를 제공하지만 비용이 많이 들고 복잡한 공급 장비 필요로 드물게 사용된다.
고로 벽에 설치된 열전대는 노 운영에 대한 중요한 정보를 제공한다. 예를 들어 열전대 판독값 급변은 노 벽에 형성된 정체 고체화 덩어리인 스컬(skull) 낙하를 나타낼 수 있다.
고온 고압의 가혹한 환경으로 열전대 수명이 크게 단축된다(팁 재료 오염 및 이동). 기존 열전대 보호용 금속 시스는 1,200°C 이상에서 사용 불가. 대체 시스도 가열 사이클 중 세라믹 벽돌 팽창/수축으로 쉽게 파손됨. 급작스런 압력 해제('스노팅')로 20-30°C 온도 강하가 약 30초간 발생해 자동 열풍로 역전 제어 시스템에 열전대 신호 부적합. 올바르게 설치된 적외선 파이로미터 시스템은 열전대 사용 시 여러 문제를 극복하면서 열풍로 적용에 정확한 온도 측정을 제공한다.
다른 지점 벽에서 가스 압력 측정. 가스가 코크스 틈을 통해 수평 방향으로 흐르므로 벽 압력에 영향을 준다. 압력 정보로 응집대 형상 추정 가능.
이 측정들은 간접적으로 부담 분포에 영향을 받는다.
고로 최적화는 고로 공정 자동화, 측정 및 제어 시스템을 완전히 새로운 수준으로 끌어올리는 혁신적 공정 최적화 시스템이다. 검증된 기반 시스템을 바탕으로 최고 가용성을 보장하며 데이터 수집, 처리, 시각화를 효율적으로 결합한다. 시스템은 신뢰성과 비용 절감을 입증했다.
광범위한 원시 데이터 소스(프론트엔드 신호, 투입 원료량, 실험실 데이터, 이벤트, 모델 결과, 비용 데이터)가 플랜트 전체 수명 동안 저장된다. 공정 정보를 분석 데이터와 부담 매트릭스에 연결할 수 있는 특수 도구 제공. 유연한 인터페이스, 모듈화, 신뢰성 있는 소프트웨어 아키텍처로 원료, 운영 철학, 서드파티 시스템 연결의 끊임없는 변화 환경에서 시스템을 쉽게 적응 및 유지관리할 수 있다.
견고한 기반 시스템 외에도 상호작용하는 다수 공정 모델이 운영자와 라인 관리자의 일상적 결정을 지원한다. 야금 공정 모델이 고로 공정을 투명하게 만든다. 플랜트별 요구사항이 보통 이 야금 공정 모델에 반영된다.
공정 상태를 지속적으로 표시하고 예측하며, 적용 가능한 공정 전략으로 다양한 공정 파라미터 제어를 가능하게 한다. 공정 상태 결정은 현장 계기에서 검색한 정보 기반. 개발된 모델 예시: (1) 원료 분포 및 특정 원료 구역 위치, (2) 가스 분포, (3) 온도 분포, (4) 노 및 부품 열 상태, (5) 낙하 구역 선철 및 슬래그 화학 조성, (6) 노 바닥 액체 레벨, (7) 원료 구역 형상(응집대, 낙하대, 데드맨, 장기 열저항), (8) 샤프트 형상(스캐폴드). 개발 모델은 해석적, 경험적, 휴리스틱 성격. 계산은 순환 실행되며 출력은 노 및 특성의 기하학적, 열적, 물질적 상태다.
노 투입에 대한 실제 데이터 기반 실시간 시뮬레이션 수행. 존(zonal) 타입 모델. 모델링 공정: 가스 흐름, 원료 흐름, 열 공정, 화학 공정, 물리 공정, 기하학적 공정. 노 상태는 열 및 물질 수지로 각 요소별 결정. 계산은 실험실 및 현장 계기 정보 기반으로 수지 마감 가능. 기본 화학 반응이 모델에 사용됨.
최신 데이터 시각화와 야금 공정 모델을 통한 엔드투엔드 실시간 투명성은 더 나은 협업, 향상된 워크플로, 오류 감소로 이어지며 의사결정도 지원한다. 화염 온도와 간접 환원율 같은 중요 공정 파라미터조차 소프트 센서로 구현되어 기존 측정과 구별되지 않는다.
철강 산업 IT는 변화 중이며 모바일 접근이 데스크톱 기반 접근을 앞지를 전망. HMI는 데스크톱이든 새로운 멀티터치 인터페이스든 반응형이고 유연하게 설계되어야 한다. 운영자가 더 효율적이고 효과적으로 작업할 수 있도록 단순해야 한다.
다양한 측정과 과거 경험을 결합해 운영자는 고로 내부 조건의 전체적 관점을 얻고 부적절한 노 조건 원인을 파악할 수 있다. 고로 각 영역의 공정 자동화, 측정 및 제어를 간략히 설명한다.
스케일 카 시스템부터 완전 자동 컨베이어/스크린/피더 시스템까지 구현 가능. 광석, 코크스, 기타 원료를 스킵 또는 벨트 공급 노에 제공. HMI를 통한 원격 배치 레시피 생성 또는 완전 자동 '차지 마스터' 프로그램 포함. 스톡하우스 저장 빈부터 노 상부 인도까지 원료 흐름 추적, 건조 중량 오차 보정 및 계량 오차 보정으로 정확한 부담 조성과 레벨 유지. 완전 자동 시스템의 필수 요소는 자재 취급 공정에서 발생하는 배출가스 제거/추출용 집진 시스템 추가.
원료 기반 충전 시스템으로 스톡하우스 벙커에 다른 원료 동적 할당 가능. 충전 매트릭스는 벙커가 아닌 가용 원료와 연관. 프로그램 조정 없이 더 유연한 플랜트 운영 가능. 또는 기존 벙커 기반 충전 매트릭스 정교한 버전 사용 가능. 충전 매트릭스 유형과 무관하게 투약 편차 지능형 보정은 당연. 스톡하우스 제어는 벨트 공급 노의 경우 충전 컨베이어 벨트 위 원료 중첩 모든 가능성 계산. 스톡하우스부터 노 상부까지 포괄적 원료 추적 기능으로 원활하고 효율적 운영 달성.
포함 사항: (1) 소형 벨/대형 벨 자재 공급 제어 및 벨리스 시스템 제어 프로그래밍, (2) 스톡라인 레벨 모니터링 및 제어, (3) 노 상부 가압 및 릴리프 시스템, (4) 윤활 시스템, (5) 최소 HART 계기 및 제어 시스템 내 HART 인터페이스 기능, (6) 노 상부 압력 릴리프 블리더 밸브 제어 및 관련 유압 시스템에 대한 안전하고 안전한 설계.
다양한 충전 설비는 충전 공정 제어 정도가 다르며, 이는 결국 부담 분포를 결정한다. 몇 가지 옵션만 있어도 충전 공정은 매우 복잡하고 때로는 반직관적일 수 있다.
벨리스 상부 충전 경우 모든 표준 자재 분배 시스템 유형에 대한 스마트 분배 솔루션 제공. 가장 일반적인 링 분배 로직의 스마트 버전은 나선 충전, 전체 링, 중량/시간 분배 옵션으로 개선. 개별 배치 간 유연하고 한계적인 분배 수정 가능. 스팟 및 섹터 충전은 까다로운 고로 조건에서 실제 노 상태에 반응할 유연하고 쉬운 기회 제공. 매끄러운 자유 형상 분배는 링과 스팟 분배 조합에 분배 장치 속도 변화 적용. 이 모드는 안정된 링 모드 분배와 자유 형상 분배 유연성 결합.
폐루프 부담 분배 제어는 고로 공정 안정화와 연료 소비 절감을 위한 자동화 시스템의 독창적 기능. 고로 샤프트 반경 온도 측정 기반으로 모델이 목표 온도 프로파일 달성을 위한 분배 패턴 수정 계산. 시스템은 기존 및 음향 기술 기반 내부 부담 프로브 또는 상부 부담 온도 측정 지원.
공정 온도 모니터링, 트렌딩, 알람, 배가스 분석, 상부/내부 부담 프로브 시스템 제어 포함. 모니터링 시스템 일환으로 공정 및 생산 계산과 서드파티 모델이 운영 지침 제공. 데이터 포함: (1) 노 바닥 및 측벽 등온선, (2) 부담 분포, (3) 석탄 분쇄 및 분말탄 주입, (4) 튜이어 누출 검출 및 열손실, (5) 단열 화염 온도, 투과성, 튜이어 속도 등 공정 계산, (6) 레벨 2 시스템과의 데이터 교환(히스토리 데이터 파일, 공정 모델).
최적화된 고로 운영에는 소결광, 펠렛, 광석, 코크스, 플럭스, 첨가제 등 원료 정확한 충전 필요. 충전 설정점 수정을 위해 코크스율, 슬래그 염기도, 실제 원료 분석과 고로 파라미터 영향 고려 필요. 이 절차 복잡해 컴퓨터 모델 지원 필요. 부담 제어 모델은 최적화된 부담 조성 기반 충전 매트릭스 계산, 부담 분포 모델은 정밀 원료 분배로 가스 이용률 개선.
고로 최적화 시스템으로 운영자는 전체 공정에서 완전한 데이터 투명성 확보. 엄청난 다양성의 공정 및 메타데이터(교대, 알람, 원료 등)가 시스템 생성 간결 보고서를 통해 투명하고 접근 가능하며 이해하기 쉽게 제공. 스마트 타일은 운영자가 선호하는 애플리케이션의 실시간 정보를 자동 표시하는 유리문 역할(애플리케이션 미실행 시에도). 정상 공정 파라미터에서 유의미한 편차 발생 시 관련 생산 데이터가 홈 화면에서 활성화되어 운영자가 중요 의사결정과 시정 조치 가능.
목적: 코크스 및 연료 주입율, 슬래그 염기도, 선철 품질, 부담 공급률에 할당된 목표값 충족하는 정밀 부담 조성 수립. 최종 결과는 충전 매트릭스로 기본 자동화 시스템에 전송되어 마우스 클릭 한 번으로 실행. 전문가 시스템과 결합해 부담 제어 모델은 고로 운영에서 완전 자동 부담 조성 최적화의 핵심.
벨리스 충전 슈트와 이동 아머 장착 벨 타입 충전 장치로 철광석과 코크스 층을 고로에 정밀 분배 가능. 부담 분포 모델은 운영자/라인 관리자가 실제 분포 수정해 실제 공정 요구에 따라 가스 흐름 패턴과 부담 투과성 개선 지원. 모델은 고로 샤프트를 통한 부담 강하 시뮬레이션하고 샤프트 상부 원료 층 실제 형상 계산. 원료 분리 고려해 반경 방향 부피, 화학적 특성, 입도 분포 계산.
온라인 부담 분포 모델은 실제 충전 데이터와 실제 스톡라인 측정 기반 계산으로 노 상부 샤프트 현재 부담 분포 산출. 운영자가 부담 분포 이상 징후 적시 탐지 가능. 오프라인 모드에서는 충전 매트릭스와 사전 정의된 스톡라인 기반 모델 계산. 오프라인 부담 분포 모델은 최적화된 가스 흐름 패턴과 부담 투과성 위한 새 분배 매트릭스 설계에 유용한 도구.
고로에서 안전하고 내구성 있으며 신뢰성 있는 생산 위한 것. 고로 수명 주로 노 바닥 수명으로 결정되므로 노 바닥 벽과 바닥 영역 내화물 두께 모니터링이 노 바닥 라이닝 수명 추정에 중요.
노 바닥 마모 모델은 열전대 측정 통계적 평가와 내화물 열전도율 기반으로 3차원 공간에서 역열전달 문제 푸는 수리 알고리즘 포함. 모델은 침식 프로파일과 고체화 스컬층 형성 계산. 계산된 마모 속도와 잔여 벽 두께로 고로 운영자와 라인 관리자가 노 바닥 내화물 수명 예측 가능.
3D 노 바닥 라이닝 모델은 전체 고로 수명 동안 모델 결과 시각화 위한 사용자 인터페이스와 보고서 포함. 매 계산마다 HMI 화면에 실제 및 최대 마모선 3D 그래프 표시. 원래 라이닝과 윤곽 효율적 비교 가능, 구성 가능 온도(예: 1,150°C) 단일 등온 영역 표시, 수평/수직 각도 범위 선택 가능.
고로 에너지 소비와 생산성은 열적 지수로 반영되며, 이는 선철 온도와 규소 함량 발전 예측에 후속 사용. 모델 결과는 고로 전문가 시스템 입력으로 사용되어 고로 공정 열 상태 제어.
한 차지를 구성하는 한 코크스와 한 부담 층 원료 사용해 실제 충전 데이터 기반 질량 수지 계산 수행. 개별 차지를 노 상부부터 튜이어 영역까지 추적. 결과 그래픽 표시로 운영자가 부담 조성 및 분포 변화 추적 가능. 부담 변화가 선철과 슬래그에 영향을 미치는 시점도 계산.
사전 정의된 기간 동안 실제 충전, 공정, 생산 데이터 기반 보고서 자동 생성(고로 내 원료 체류 시간 고려). 질량 및 에너지 수지 계산으로 알칼리 및 아연 회로 축적 탐지 또는 체계적 측정 부정확성 식별. 후속 수지 타당성 알고리즘으로 측정 결함 가장 가능성 있는 소스 지시.
안정적이고 재현 가능한 탭핑 작업은 선철 품질과 원활하고 효율적 고로 공정 확립 모두에 필요. 또한 좋은 레이아웃, 접근성, 인체공학으로 주조장 청결하고 안전한 작업 환경 달성 가능. 주조장 설비들이 협력해 이 환경 제공. 주조장 자동화는 일관되고 안전한 주조장 운영 제공. 포함: (1) 머드건 및 탭홀 드릴 설비 제어, (2) 도랑 및 러너 온도 모니터링, (3) 틸팅 러너 운전 및 래들 내 선철 레벨 모니터링, (4) 슬래그 과립화 공정 파라미터, (5) 주조장 흄 집진 시스템 모니터링, (6) 무선 조작 벨리 박스 설계부터 완전 자동 건업 및 자동 드릴링 로직까지 제어 방식.
탭핑 관리 모델은 실제 선철 및 슬래그 생산률과 열린 탭홀 배수율 계산. 이를 통해 노 바닥 내 실제 선철 및 슬래그 양과 레벨 지속 계산. 모델 결과는 고로 전문가 시스템 입력으로 사용되어 탭홀 개방 권고.
쉘 플레이트 스프레이 냉각부터 폐루프 스테이브 냉각까지 다양한 노 냉각 옵션과 온도 모니터링/제어가 잘 계장되고 통합된 제어 시스템으로 관리. 열유속 모니터링과 수처리 시스템은 적절한 노 냉각 운영과 장수에 필수.
안전 관점에서 필수. 빠른 누출 검출 없으면 위험. 냉각 시스템 파이프 균열 확대나 미세 누수는 선철 품질 영향, 생산 중단, 노 손상, 최악 경우 인명 손실 초래.
효과적 누출 검출 시스템은 고로 공정 자동화 및 제어 시스템의 가장 중요한 부분일 뿐 아니라 고로의 필수적 부분. 따라서 누출 검출은 공정 산업 부문 계장 시스템 안전 표준 요구사항 충족하도록 설계.
열풍로 자동화: 고로에 중단 없고 일관된 열풍 공급 위한 스토브 밸브 자동 사이클링. 2, 3, 4기 열풍로 운용용 스토브 사이클링 시스템 설계. 열풍로 자동화 포함: 공정 가스 및 연소 전략 제어(레벨 1 제어 최적화, 버너 관리 기능 포함), 예열 공기 및 가스 공급으로 열풍로 가열 사이클 풍부화 가스 사용량 감소. 냉풍 모니터링/제어, 열풍 온도 제어, 연료 주입 제어가 열풍 공급 시스템 내 포함.
현대 고로는 일반적으로 열풍로가 유지할 수 있는 최대 열풍 온도 매우 근접하게 운전. 돔 온도 충분히 빠르게 상승하지 않으면 정교한 제어로 고로 가스를 더 높은 발열량 연료로 풍부화해 더 빠른 가열율 달성. 최적화 연소 제어 구성 기능: (1) 과잉 공기 제어, (2) 배가스 산소 또는 화학적 가연물 분석 또는 둘 다 고려, (3) 돔 온도 가스 풍부화 비율 영향, (4) 3기 또는 4기 열풍로용 시퀀싱.
열풍로 최적화는 고효율, 유연성, 에너지 절감 위해 필요. 열풍 가열 공정 상당한 에너지 절감 잠재력 제공. 플랜트 운영자와 라인 관리자 과제는 열풍 유량과 열풍 시간 목표 유지하면서 열풍로 에너지 입력 최적화. 스토브 모델은 스토브 최적화와 효율 증대로 에너지 절감 보장.
열풍로 제어 모델은 단기 직접 제어와 장기 자기 튜닝 알고리즘 결합. 신속 제어로 적절한 스토브 운영 파라미터 유지를 위한 연소율 보정. 빠른 제어로 CO2 배출 감소와 스토브 효율 극대화. 인공지능 알고리즘으로 열풍로 효율 성능 최적화. 자기학습 알고리즘으로 운영자 측정 오류 식별 및 수정 가능.
열풍로 제어 모델은 다양한 풍부화 가스 타입과 결합된 모든 운영 모드 지원. 모든 유형 스토브(코퍼, 칼루긴 등) 및 예열/열회수 시스템 일반적으로 모델에 포함.
고로 가스는 사이클론/더스트 캐처로 대형 입자 제거, 환형 갭 물분사 또는 전기집진기로 정제. 반정제 가스는 TRT(상부 가스 회수 터빈) 시스템 구동용으로 에너지 회수에 사용되기도. 두 경우 모두 가스 정제 시스템은 노 상부 압력 제어와 스토브 가열, 발전소 보일러 하우스 등 다양한 공정 재사용용 정제 가스 제공.
폐루프 고로 전문가 시스템은 일반적으로 '가능한 적은 행동, 필수적인 만큼 많은 행동' 원칙 따라 설계. 목적은 고로 운영 최적화와 운영자 상호작용 최소화. 보통 규칙 기반 의사결정 시스템으로 설계된 전문가 시스템은 부담 원료 조성 및 품질 변화, 인적 요인, 공정 조건으로 인한 공정 변동 대응. 시스템이 비정상 또는 변화하는 공정 상황에 더 빨리 반응할수록 전체 고로 운영 더 원활. 제어 활동 타이밍 정확성과 교란 예측 모두 중요 공정 조건 회피와 저비용 고생산률 유지에 극히 중요. 폐루프 고로 전문가 시스템은 가용 부담 원료로 상당한 제품 품질 개선과 연료 소비 절감 보장.
전문가 시스템은 2단계로 운영 변경 권고. 1단계: 현재 상황 분석, '공정 진단'. 전문가 시스템은 방대한 공정 측정과 분석 데이터 기반 다양한 기술 계산으로 고로 내 현상 발생 연구. 2단계: 필요 시 시정 조치 제안. 경험 많은 고로 공정 전문가와 운영자가 인과관계 기반으로 만든 광범위한 규칙 세트가 모범 사례와 교대 독립적 운영 위한 권고 도출. 고로 원활 운영 달성 및 유지를 위한 시정 조치 운영자 보고. 조치는 폐루프 모드로 실행하거나 운영자 확인 후 실행.
지속적이고 교대 독립적 고로 운영 결과. 특히 시동 및 정지 기간 중 전문가 시스템 지침으로 에너지 절감과 생산 손실 최소화. 균일한 운영으로 고로 수명 연장 기여. 주요 시정 조치 세트 설명:
전문가 시스템은 고로 노 바닥 열 상태 관찰해 최적 조건에서 유의미한 편차 인식 즉시 연료율 변경 제안. 지식 기반 정의 규칙에 따라 주입 연료 또는 코크스율 변경 제안, 완전 자동 실행 가능.
최근 슬래그 분석과 선철 온도 데이터 기반으로 목표 슬래그 염기도 편차 감지 시 부담 조성 변경 권고. 부담 제어 모델과 협력해 새 충전 매트릭스 자동 계산되어 공정 제어 시스템에 전송되어 실행.
산소 풍부화 제어는 목표 선철 생산 달성 위한 최적화 산소 첨가율 계산. 급속 생산률 증가로 인한 위기 상황 회피. 전문가 시스템은 증기 첨가로 목표 수준 부담 투과성 유지. 빠른 제어 사이클로 공정 필요량에 맞춰 증기 첨가량 정밀 조정 가능. 이렇게 증기 입력이 가능한 때마다 직접 감소해 에너지 절감 직결.
제조공정
고로(BF) 부담 제조 및 장입 개요 고로(BF)는 노 바닥(hearth)을 제외하면 기본적으로 가스와 부담 입자가 반대 방향으로 흐르는 통로입니다. 안정적인 고로 조업의 기본 요건은 변동이 적은 이동 부담층을 노 내에 유지하는 것입니다. 구체적으로 안정된 가스 흐름과 혼합 부담층이 없는 부담층 구조를 형성해야 하며, 이 둘은 밀접하게 연관됩니다. 가스 흐름 안정성은 거의 전적으로 부담 투과성(permeability)에 의존하는데, 이는 부담 충전 구조(입자 크기, 입도 분포, 미분 비율 등)와 부담 하강 거동(고체 흐름)에 의해
고로 제철 공정과 일본 해부 연구 개요 고로(BF) 제철은 검증된 성능, 유연한 원료 사용, 높은 열에너지 보존 능력 덕분에 선철(hot metal, HM) 생산의 가장 실행 가능한 수단입니다. 고로 제철의 시작 시기는 명확하지 않지만, 14세기 유럽에서 제철로에 중요 공정 설계와 재엔지니어링이 도입되기 시작했습니다. 이후 고로 공정은 다른 대체 제철법 대비 선호 공정으로 자리잡았습니다. 고로 제철 공정은 시작 이래 지속가능성과 생존을 위해 지속적인 진화적 발전을 거쳐 고효율 공정이 되었습니다. 주요 발전 사항은 (i) 설비 현대