기본 산소로에서 슬래그의 슬로핑

기본 산소로에서 슬래그의 경사

BOF(Basic Oxygen Furnace)에서의 제강은 강철이 액체 철로 만들어지는 배치 공정입니다. 탄소(C), 망간(Mn), 인(P)과 같은 원소의 농도는 철강 품질에 영향을 미칩니다. 강철을 주조하려면 미리 정의된 온도에 있어야 합니다. 미리 정의된 온도와 구성을 달성하기 위해 산소(O2)가 액체 철을 포함하는 내화 라이닝 ​​전환기로 불어넣어집니다. O2는 수조 내의 다른 원소를 산화시켜 온도를 증가시키고 바람직하지 않은 원소의 농도를 감소시킵니다. 형성된 액체 산화물은 슬래그 층을 형성하는 수조의 상부로 떠다닌다. BOF 제강 공정을 효과적으로 만들기 위해서는 상당한 양의 슬래그가 용기에 필요합니다. 그러나 슬래그 부피는 변환기의 제한된 크기에 의해 제한됩니다.

변환기에서 빠른 반응 속도는 반응에 사용할 수 있는 매우 큰 표면적 때문입니다. O2가 금속 수조에 주입되면 엄청난 양의 가스가 방출되어 액체 슬래그와 O2 제트의 충돌에 의해 수조 표면에서 절단된 금속 방울과 함께 에멀젼을 형성합니다. 형성된 일산화탄소(CO) 및 이산화탄소(CO2)와 같은 형성된 기체 산화물은 이 슬래그 층을 통해 상승하여 거품이 발생합니다.

슬래그 거품 형성은 O2 취입 기간의 중간 부근에서 발생하며 슬래그에 의한 산화철(FeO)의 흡수가 감소합니다. 이것은 최대 탈탄율의 기간과 거의 일치합니다. 따라서 탈탄에 의해 발생하는 많은 양의 가스와 그 당시 슬래그의 높은 기포성으로 인해 발포의 전반부(약 35%) 직전에 최대 발포 높이에 도달합니다.

BOF에서 제강 공정의 독특한 특징은 액체 슬래그, 금속 방울, 용해되지 않은 플럭스와 같은 고체 '2차 상' 입자 및 공정 가스로 구성된 다상 발포체의 형성입니다. 이는 (i) 고속 O2 제트가 용융물과 충돌하여 금속 방울 형태의 용융물의 상당 부분을 변환기의 상부로 방출하고 (ii) 울퉁불퉁한 플럭스가 배치로 추가되어 결과적으로 느린 플럭스 용해 및 이에 따른 느린 액체 슬래그 형성, (iii) 액체 슬래그, 용해되지 않은 플럭스 및 금속 방울은 다소 점성의 에멀젼을 형성하여 용기 입구 쪽으로 올라가는 도중에 공정 가스를 차단합니다. 및 (iv) 공정 가스의 대부분은 금속 방울의 탄소(C)와 액체 슬래그의 FeO 사이의 반응으로 인해 에멀젼 자체 내에서 형성됩니다. BOF 제강 공정을 효과적으로 만들기 위해서는 전로에 다량의 포말(가스-금속-슬래그 유제)이 필요합니다. 그림 1에 표시된 이 가스-금속-슬래그 에멀젼은 전로의 제한된 크기에 의해 제한됩니다. 에멀젼의 부피가 용기 용량을 초과하여 증가하면 슬래그의 일부가 전로 스로트를 통해 배출됩니다.

그림 1 타격 중 BOF의 물리적 상태

슬래그 발포는 정제 반응을 위한 증가된 표면적 제공, 대기의 직접적인 접촉으로부터 용융 금속 수조 보호, 극심한 연소 효과로부터 내화 라이닝 ​​보호, 및 연소 후 및 열 전달을 위한 매체를 형성하는 단계를 포함한다. 반면에, 슬래그 발포는 대량으로 형성될 경우 불리하고 위험할 수 있으며, 용기의 입구에서 범람하는 것을 배스의 슬로핑(slopping)이라고 합니다.

전로에서 슬래그가 배출되는 것을 슬로핑이라고 하며, 이는 블로우 공정 중에 화염 전로에서 용융물과 슬래그 조각이 전로의 목을 통해 배출되는 발생으로 시각적으로 식별됩니다. 슬로핑은 불규칙한 현상입니다. 심하게 기울어지면 분진이 크게 분출될 수 있습니다. 슬로핑의 결과에는 수율 손실, 연속 생산 중단, 환경 오염, 건강 및 안전 비용, 흄 후드 및 변환기 입구 손상이 포함됩니다. 또한, 슬로핑이 발생하면 전로 아래 영역과 전로 입구에서 배출된 슬래그를 청소하기 위해 철강 생산이 중단됩니다. 이것은 변환기 가열 시간을 증가시키고 따라서 변환기 생산성에 악영향을 미친다. 슬로핑은 또한 블로우가 완료된 후 액강의 최종 온도에 영향을 미치는 전로의 열 균형을 방해합니다. 반면에 슬래그 발포를 방지하거나 미량으로 제한하면 복사를 통한 전로에서 발생하는 분진 발생 및 열 손실이 증가하는 경향이 있습니다.

일반적으로 변환기를 육안으로 모니터링하고 위험한 슬로핑 사고를 방지하기 위해 필요한 수정 조치를 취하는 것은 작업자의 책임입니다. 요구되는 품질과 수량의 수율을 위해 중단 없이 공정을 구동하는 것이 매우 중요하기 때문에 전로에서 배출되는 슬래그 폼을 억제할 필요성이 중요합니다.

생산량을 늘려야 한다는 조건과 슬로핑 발생을 줄여야 한다는 조건이 상충되는 것 같다. 생산량의 증가는 O2 분사율을 증가시켜 달성할 수 있지만, O2 분사율의 동일한 증가는 변환기 내부의 가스 발생율을 증가시킵니다. 정상 상태에서 가스 발생률이 증가하면 거품 높이가 증가하고 슬로핑이 발생할 확률이 높아집니다.

초기에 슬로핑은 (i) 낮은 염기도, 높은 점도 및 낮은 표면 장력과 같은 특성을 가진 슬래그의 발생 및 (ii) 높은 수조 온도에 의해 조장되는 탈탄이라는 두 가지 주요 요인으로 인해 발생하는 것으로 이해되었습니다. 슬래그의 철 함량 증가. 그러나 슬로핑 현상은 더 복잡하고 역동적이며 많은 공정 변수에 따라 달라집니다. 슬로핑을 유발하는 공정 변수에는 (i) 격렬한 용융 과정, (ii) 슬래그 점도, (iii) 슬래그 표면 장력, (iv) 슬래그 밀도, (v) 탈탄 공정에서 발생하는 기포 크기, (vi) 약하거나 불안정한 용융 순환, (vii) 컨버터 작업 라이닝 높이, 부피 및 모양, (viii) 수조 위의 랜스 높이, (ix) 랜스를 통한 O2 유량, (x) 랜스 팁 구멍의 마모, (xi) ) 고온 금속(HM)과 스크랩의 화학, 및 (xii) 탈탄 속도. 흔하지 않은 프로세스 변수가 더 있습니다. BOF 변환기에서 경사 발생에 영향을 미치는 많은 공정 변수는 경사 발생이 본질적으로 혼란스럽고 예측할 수 없다는 일반적인 믿음의 이유를 설명합니다. 슬로핑 문제의 지속으로 인해 슬로핑이 발생하는 것을 방지하면서 적절한 거품 부피를 유지하는 방법에 대한 검색이 발생했습니다. 불행히도 이것은 다소 어려운 작업으로 판명되었습니다.

슬래그 발포

슬래그 발포는 정제 반응을 위한 증가된 표면적 제공, 대기의 직접적인 접촉으로부터 용융 금속 수조 보호, 극심한 연소 효과로부터 내화 라이닝 ​​보호, 및 연소 후 및 열 전달을 위한 매체를 형성합니다. 한편, 슬래그 발포는 다량으로 형성되면 불리하고 위험하며, 전로 입구에서 넘칠 수 있다.

BOF에서 발포에 영향을 미치는 공정 변수는 슬래그 조성, 표면 가스 속도, 수조 온도, 기포 크기, 슬래그 염기도, 슬래그 밀도, 슬래그 점도 및 슬래그 표면 장력입니다. 표면 가스 속도는 일반적으로 (m/s) 단위로 측정되며 실제 가스 속도에 가스의 부피 비율을 곱한 값입니다.

슬래그의 조성은 발포에 영향을 미치는 가장 중요한 공정 변수 중 하나이며, 이는 일반적으로 발포에 유리하게 타격을 통해 발전합니다. 이는 밀도, 점도, 표면 장력, 염기도와 같은 슬래그의 물리화학적 특성이 슬래그의 조성에 따라 다르기 때문입니다. O2 제강(즉, 1 m/s 이상)에서 발생하는 것과 같은 높은 표면 가스 속도에서 거품이 발생하면 액체가 가스 흐름에 의해 유지됩니다. 이 상황에서 공극률(VF)은 표면 가스 속도에 크게 의존하는 반면 슬래그와 액체의 물리적 특성에는 약하게 의존한다고 주장됩니다. 또한, 이 가스 정체의 형성과 존재는 중력과 가스가 가하는 액체에 대한 항력의 영향을 받습니다.

슬래그 폼은 정제 반응에 의해 주입 및 생성된 가스가 공정 중 슬래그에 의해 갇히면서 형성됩니다. 슬래그 발포체의 경우, 슬래그에 의해 포획된 가스의 양은 VF 또는 가스 분율로 측정되며 VF는 일반적으로 0.7에서 0.9 범위에서 다양합니다. 그림 2는 VF에 따라 다른 발포층을 가진 일반적인 발포 기둥을 보여줍니다. 블로우 중 슬래그의 물리적 특성 변화의 결합된 효과는 거품 안정화에 유리하며 블로우의 전반부에 높은 탈탄 속도와 일치할 때 슬래그 거품의 부피가 급격히 증가합니다.

그림 2 층의 구조를 보여주는 일반적인 발포 기둥

발포 지수는 발포 정도를 나타내는 지표이며 발포 높이와 표면 기체 속도 사이의 비율입니다. 따라서, 발포 지수의 단위는 일반적으로 0.6초 내지 1.3초 범위에 있는 시간이다. 따라서 발포 지수는 공정 가스가 발포체를 수직으로 통과하는 데 걸리는 시간의 척도로 해석될 수 있습니다. 일정한 O2 공급 속도에서 가스 속도는 타격의 주요 탈탄 기간 동안 상당히 일정하다고 가정할 수 있습니다. 즉, 발포 높이는 발포 지수에 정비례합니다.

발포 지수와 관련하여 매우 중요한 특성은 에멀젼의 겉보기 점도입니다. 겉보기 점도가 높을수록 발포 지수가 높아집니다. 명백한 결과는 증가된 겉보기 점도가 자동으로 증가된 거품 높이로 이어지고 충분히 높은 겉보기 점도로 인해 거품이 결국 변환기 위로 흐르기 시작한다는 것입니다. 즉, 슬로핑이 발생합니다. 겉보기 점도에 강하게 영향을 미치는 한 가지 매개변수는 고체 입자의 존재입니다. 연구에 따르면 고체 입자의 비율이 10%만 증가하면 겉보기 점도가 50% 증가하고 거품 높이가 최소한 동등한 수준으로 증가합니다.

가스 발생

발포지수식에 따르면 기체 발생률은 발포체의 형성과 성장에 중요한 역할을 합니다. 가스는 탈탄 공정의 산물입니다. (i) 방정식 [C] + 1/2O2(g) =CO(g), (ii) 발포체에서 금속과 반응하는 산화철에 의해 간접적으로 핫스팟의 금속 표면에서 직접 산화에 의해 진행 방정식 [C] + (FeO) =CO(g) + {Fe}에 따른 액적 여기서 (FeO)는 방정식 {Fe} + 1/2 O2에 따라 순수한 O2에 의한 철(Fe) 산화의 산물입니다. (g) =(FeO) 및 (iii) 방정식 [C] + [O] =CO(g)에 따라 용해된 O2와 C 사이의 반응에 의해 용융물에서..

(i)의 반응에 따른 탈탄과 (ii)의 두 번째 반응에 따른 Fe의 산화는 즉시 시작되어 타격 내내 계속되지만 첫 번째 경우에는 금속 표면의 C 함량. Fe 산화 속도는 더 일정하지만 결과적으로 슬래그의 FeO 함량은 (ii)의 첫 번째 반응에 따른 소비 증가로 인해 결국 감소합니다. 취입 기간이 끝나면 슬래그의 FeO 함량은 용융물의 낮은 C 함량으로 인해 탈탄 공정에서 FeO의 참여가 감소함에 따라 다시 증가하기 시작합니다. 타격의 맨 끝에서 제어 탈탄 반응은 (iii)의 반응에 따라 C와 용해된 O2 사이의 용융물에 있는 반응입니다. 따라서 취입 종료 시의 탈탄 속도는 용융물의 하부에서 상부로의 C와 반대 방향의 용존 O2의 물질 이동에 따라 달라집니다. BOF 변환기에서 용융물의 탈탄과 관련된 주요 반응은 그림 3에 나와 있습니다.

그림 3 BOF 변환기에서 용융물의 탈탄과 관련된 기본 반응

도 3의 우측에서 보는 바와 같이 최대 탈탄율, 즉 최대 가스 발생율은 25%~30%의 블로우에 도달하고, ( ii). 속도는 FeO의 가용성과 O2 충돌 영역에서 방출되는 금속 방울의 공급에 따라 수준에 따라 상당히 일정합니다. 블로우의 약 ​​80%에서는 용융물의 낮은 C 함량으로 인해 가스 발생률이 빠르게 떨어집니다.

날리는 정권

BOF 전로에서 철강을 제조하는 실제 작업에서 욕과 슬래그에 각각 공급되는 O2의 완벽한 균형을 달성하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 변환기의 균형 O2 상태로부터의 편차를 설명하는 데 두 가지 용어가 사용됩니다. 이러한 용어는 (i) 하드 블로잉 및 (ii) 소프트 블로잉입니다. '하드 블로잉'(금속 표면에 대한 O2 제트의 더 강한 충격)은 O2 랜스가 수조에 더 가까울 때 위의 (i) 및 이후의 반응에 따라 핫스팟에서 탈탄을 촉진하는 경우를 나타냅니다. (iii)에 따른 반응에 따라 욕을 처리하여 과소 산화된 슬래그를 생성합니다. '소프트 블로잉'(금속 표면에 대한 O2 제트의 부드러운 충격)은 O2 랜스가 수조에서 더 멀리 떨어져 위의 (ii)에서 두 번째 반응에 따라 슬래그에 O2의 공급을 증가시키는 경우를 나타냅니다. 그 결과 탈탄율이 감소하고 슬래그가 과산화됩니다. 랜스가 금속 표면 위의 최적 위치에 있는 이상적인 공정 상황에서 슬래그에 공급된 새로운 O2는 배출된 금속 방울의 탈탄을 위한 FeO 소비의 균형을 맞춥니다. 탈탄 속도는 높지만 제어되어 욕조 위의 전로 체적의 많은 부분을 채우는 안정적인 거품을 생성하여 라이닝 마모와 스컬링을 최소화합니다. 이러한 탈탄율로 수율 및 취입 결과가 양호합니다.

랜스가 너무 깊게 위치하면 슬래그로의 O2 공급이 배출된 금속 방울의 탈탄을 위한 FeO 소비의 균형을 맞추기에 충분하지 않고 슬래그에 O2가 부족합니다. 탈탄은 O2 제트와 수조 사이의 더 강한 접촉으로 인해 여전히 높습니다. FeO 함량이 낮으면 슬래그가 전혀 거품이 나지 않습니다. 대신, 에멀젼은 점성이 되어 수축합니다. 감소된 에멀젼 높이는 채널링을 통해 공정 가스가 쉽게 통과할 수 있을 뿐만 아니라 강화된 침을 뿜어내며 액적을 컨버터 밖으로 높게 위로 보냅니다. 침을 더 많이 뱉으면 수확량이 줄어들고 랜스, 변환기 원뿔 및 입이 스컬링됩니다. 하드 블로잉의 또 다른 효과는 바닥 마모율이 증가한다는 것입니다.

랜스가 너무 높으면 슬래그의 O2 수준이 높아집니다. 이는 O2와 금속 수조 사이의 접촉이 부드러워질 뿐만 아니라 수조에서 배출되는 금속 방울이 적어 슬래그 내 FeO 소비가 느려지기 때문입니다. . 따라서 탈탄율이 낮아 거품 높이가 감소하고 라이닝 마모가 촉진됩니다. O2 제트의 얕은 충격은 수조 혼합을 감소시켜 사각 지대를 만들고 바닥 축적을 일으킵니다.

경사 현상

낮은 탈탄율과 과산화된 슬래그의 조합은 시한폭탄에 비유될 수 있습니다. 사용된 설명 용어는 과량의 O2 및 C가 빈약한 혼합으로 인해 반응하지 않는 '과반응성 조건'을 구성합니다. 이 상태에서 조건의 작은 변화는 가스 생성과 거품 성장의 급격한 증가를 유발하여 격렬한 슬로핑을 유발합니다.

슬로핑은 과도한 거품 성장으로 인해 거품이 전로 내부에 포함될 수 없고 거품이 슬래그의 산화 상태에 따른 속도로 전로 외부로 흐를 때 사용되는 일반적인 용어입니다. 두꺼운 저산화 슬래그의 경우 속도가 느리고 흐르는 과산화 슬래그의 경우 빠릅니다. 슬로핑을 방지하려면 슬래그 조성 및 이에 따른 발포체의 산화 상태에 대한 엄격한 제어가 필요합니다. 슬래그가 과소 산화되면 겉보기 점도가 너무 높아져 주요 탈탄 기간 시작 시 FeO 함량이 너무 낮으면 발생합니다. 그 결과 타격 중간 부분에서 '건조'한 매우 점성이 있는 거품이 생성됩니다. 슬래그가 과산화되면 가스 생성 속도가 증가하여 거품 내부의 가스 속도가 너무 높아집니다.

슬로핑 원인은 유형에 따라 (i) 정적 또는 (ii) 동적의 두 그룹으로 나눌 수 있습니다. 정적 원인은 변환기의 설계, 슬래그의 부피 및 특성, 충전 재료, 특히 HM 및 스크랩의 품질, O2 랜스의 위치를 ​​제어하는 ​​블로우 패턴, 추가 및 O2 흐름 시간. 동적 원인은 블로우 패턴의 편향 및 변환기 바닥의 교반 정도와 같은 블로우 유형과 관련이 있습니다. 슬로핑은 가스-슬래그-금속 에멀젼의 과도한 성장으로 인해 발생할 수 있습니다. 거품은 슬래그의 산화 정도에 따라 흘러나올 수 있는데, 밀도가 높고 산화가 낮은 슬래그의 경우 천천히 발생하고, 산화가 심한 슬래그의 경우 빠르게 발생합니다.

HM의 낮은 실리콘 함량은 O2 제트로부터 수조를 보호하기에 충분히 두꺼운 슬래그 층이 형성되기 때문에 취입 시작 시 슬로핑을 증가시킬 수 있습니다. 이 상황에서 슬로핑은 탈탄 단계의 시작을 예상하는 Si(실리콘)의 매우 빠른 연소로 인해 발생하므로 슬로핑이 격렬하여 랜스에 스컬링이 형성될 수도 있습니다. 이 경우 슬로핑을 방지하기 위해 일반적으로 랜스의 높이를 높이거나 O2 유량을 줄이거나 두 가지 모두를 줄이고 플럭스를 추가하여 슬래그 형성을 가속화하여 탈탄 속도를 줄입니다. 낮은 Si 함량은 또한 감소된 슬래그 부피로 인해 P 및 S(황) 제거에 영향을 미칠 수 있습니다.

슬래그 부피가 증가하고 슬래그의 Fe 함량이 증가함에 따라 HM의 Si 함량이 높을 때도 슬로핑이 존재할 수 있습니다. 이 경우의 해결책은 취입 중 석회를 적절하게 첨가하고, 낮은 염기도를 피하고, 취입의 첫 번째 단계에서 O2 흐름을 감소시켜 탈탄 속도를 조정하고, 취입 중에 다량의 FeO를 방지하는 취입 패턴을 선택하는 것으로 구성됩니다. 과도한 탈탄이 일어나지 않도록 이 단계에서 슬래그를 처리한다.

슬로핑 방지

슬로핑을 제어하는 ​​모든 방법은 온라인 또는 오프라인 방법으로 분류할 수 있습니다. 온라인 제어 방법에서는 열이 약해질 것인지 여부를 나타내는 일부 '실시간' 신호에 응답하여 타격 중에 수정이 이루어집니다. 반면, 오프라인 제어 방식에서는 타격이 시작되기 전에 시정 조치를 취하며 다양한 작동 조건이 초기 타격에서 슬로핑에 어떤 영향을 미쳤는지에 대한 과거 경험을 기반으로 합니다.

슬로핑을 제어하기 위한 오프라인 방법은 슬로핑을 유발하는 것으로 밝혀진 요인의 영향을 제거하거나 최소화함으로써 슬롭이 발생하는 열의 수를 줄이는 것을 추구합니다. 슬로핑의 원인으로 보고된 요인은 (i) HM의 Si 함량이 1.2% 이상, (ii) HM의 망간(Mn) 함량이 0.5%~0.9% 범위를 벗어난 경우, (iii) 전로의 설계 용량, (iv) 석회 용해 속도를 높이기 위한 형석의 사용, (v) 냉각제로 산화철(철광석, 소결 등)의 사용, (vi) 열량이 낮기 때문에 새로 재련된 용광로의 사용 변환기의 내부 체적, (vii) O2 랜스의 설계, (viii) 랜스가 정상보다 더 높은 강조 위로 블로잉. BOF 매장마다 운영 조건이 다르기 때문에 이러한 요소 중 일부는 다른 BOF 매장보다 한 BOF 매장에서 더 문제입니다.

다양한 조치는 경사의 오프라인 제어를 구성할 수 있습니다. 예를 들어 BOF에 대한 HM의 목표 Mn 함량을 제한하고 수조 분리에 대한 랜스를 정기적으로 확인(교정)합니다. 문제가 다르기 때문에 오프라인 제어 방식은 BOF 매장마다 다릅니다. 오프라인 제어 관행은 때때로 철강 공장 운영의 다른 측면과 충돌하기 때문에 제한된 정도로만 구현될 수 있습니다.

O2 제강 공정 중 전로에서 미끄러지는 것은 비용이 많이 들고 위험하며 예측할 수 없는 것으로 간주됩니다. 공정 중 슬래그의 극심한 기포가 발생하면 슬로핑이 예상되지만, 공정이 가동 중일 때는 슬롭이 발생하는 정확한 순간을 예측하기 어렵다. 슬로핑 발생을 방지하는 전통적인 방법은 컨버터를 관찰하여 슬로핑 징후가 보이면 수동으로 수정 조치를 취하는 것입니다. 그러나 슬로핑의 발생을 제어하고 최소화하는 이러한 접근 방식은 덜 효과적인 것으로 입증되었습니다. 그 이유는 슬로핑 징후가 보이면 이미 슬로핑이 시작되고 이미 전로 및 기타 장비에 의해 피해가 지속되고 동시에 수율이 손실되기 때문입니다. 또한, 운영자가 어떤 이유로 인해 덜 주의를 기울이거나 경험이 없으면 시정 조치에 대해 덜 인식하면 피해와 손실이 광범위합니다. 따라서 전산화된 제어 시스템을 사용하는 경우에도 작업자의 주의력과 경험 수준이 중요한 요소입니다.

슬로핑의 시작을 식별하는 다음 단계는 상황에서 변환기의 음향 및 광도 거동을 경험하는 것이며, 슬로핑을 예측하기 위해 음향 및 광도 신호에 따라 다른 모델이 개발되었습니다. 제강 전로의 슬로핑은 이미지 파이버스코프를 통해 얻은 노내 환경의 이미지 처리로 예측할 수 있습니다. 변환기의 소리 신호는 동적 발포를 연구하는 데 사용되며 랜스 높이를 변경하기 위한 제안된 수정 조치입니다. 출구 가스 덕트의 마이크에서 캡처된 사운드 신호는 변환기의 슬래그 수준을 추정하는 데 사용되었습니다. 사운드 및 이미지 분석 외에도 퍼지 논리, 유전자 알고리즘 및 신경망, 랜스 진동 분석 및 마이크로웨이브 방법과 같은 지능형 계산 기술을 사용하여 변환기의 슬로핑을 제어합니다.

슬래그 거품 억제 기술은 전로에서 O2를 취입하는 과정에서 과도한 거품을 제어하는 ​​데 사용되었습니다. 한 가지 일반적인 기술은 발포 슬래그에 코크스와 같은 탄소 재료를 뿌리는 것입니다. 이러한 코크스 입자가 거품 기포의 유착을 촉진하여 거품을 불안정하게 만든다는 것이 X선 형광투시법에서 밝혀졌습니다. 다만, 입자의 크기는 거품보다 작아야 거품이 안정되기 때문에 거품보다 작아야 한다. 사용 중인 다른 방법으로는 알루미늄 분말 주입, 랜스 높이 변경 및 가스 유량 조작이 있습니다.

그러나 슬로핑의 예방, 예측 및 완화는 제강의 오랜 문제이지만 고품질, 최적의 전로 설계 및 최소의 환경 영향으로 비용 효율적인 철강 생산에 필수적입니다. 또한, 작동 컨버터의 온라인 물리적 측정에 의존하는 위에서 언급한 기술은 특히 고온에서 간접적이고 정확도와 신뢰성이 낮습니다.

경사 경고 및 완화를 위한 시스템을 개발하기 위한 노력은 (i) 경사의 모델링 및 발생 가능성, (ii) 경사의 시작을 감지하는 측정 장치, (iii) 수행된 완화 조치의 세 가지 주요 영역에 집중되었습니다. 본격적인 슬로핑 발생을 방지하기 위해 실시간으로.

첫 번째 그룹의 예는 용융의 초기 구성을 기반으로 최적의 블로우 프로파일이 계산된 연구에서 제시된 결과입니다. 각 열에 대한 슬로핑 가능성 계산을 기반으로 하는 유사한 시스템이 다른 연구에서 개발되었습니다.

두 번째 그룹의 예로는 변환기 입구에 대한 슬래그 표면 수준을 측정하는 데 사용된 마이크로파 게이지, O2 랜스 진동 측정을 포함하는 감지 시스템의 사용, 슬래그 깊이 측정을 위한 전파 사용이 있습니다. .

변환기의 슬로핑 현상에 대한 다양한 연구의 유망한 방향은 조기 슬로핑 감지를 위한 온라인 측정 장치를 결합하고 슬로핑을 완화하기 위해 프로세스 개입을 시작하는 데 사용하는 것입니다. 이를 위해 슬래그 형성에 대한 광범위한 연구가 수행되었습니다. 통찰력을 얻기 위해 거품 높이의 변화를 설명하는 다양한 종류의 경험 방정식이 과거에 제안되었습니다. 물리적 배경을 가진 모델은 콜드 및 핫 모델 실험의 결과를 사용하여 파생됩니다. 슬래그 발포의 동적 모델링 영역은 이러한 실험의 결과에 의해 더욱 확장되었습니다. 물리적 모델을 기반으로 동적 발포 제어 시스템도 개발되었습니다. 변환기 프로세스의 물 모델은 결과를 검증하는 데 사용됩니다. 접근 방식도 더욱 정교해졌습니다.

연구 중 하나에서 슬로핑은 음파 측정기와 가스 분석의 조합으로 감지됩니다. 여러 측정을 결합하는 아이디어를 활용하는 또 다른 시스템은 적응 필터링 및 변경 감지 알고리즘을 사용하여 운영자에게 경고를 제공하는 온라인 경보 시스템을 구성하는 다른 연구에서 제시되었습니다.

슬로핑 감지용 카메라 – 평가 목적을 위해 슬로핑을 정량화하는 객관적인 방법이 바람직합니다. 연구 중 하나에서 스톱워치를 가진 사람은 타격 중 관찰이 기울어지는 시간을 기록했습니다. VCR(비디오 카세트 레코더) 카메라가 사용되었지만 소프트웨어 문제로 인해 IR(적외선) 카메라 장치를 사용하려는 시도가 실패했습니다.

속편에서 설명하는 실험을 위해 현장에서 카메라 시스템을 구현하여 프로세스를 모니터링했습니다. 슬로핑이 발생하면 용융 금속이 전로 상단에서 전로 아래 바닥으로 떨어집니다. 카메라 위치를 통해 떨어지는 슬래그의 이미지를 캡처할 수 있습니다. 비디오 시퀀스의 각 프레임은 그레이 레벨 임계값을 사용하여 분할됩니다. 더 어두운 배경에서 용융 금속을 분리하기 위해 밝기 상수 또는 임계값이 결정됩니다. 밝은 이미지와 어두운 이미지 픽셀 사이의 비율은 경사 입사각이 얼마나 심각한지를 나타냅니다. 이 비율은 2초의 샘플링 기간 동안 평균화되어 데이터베이스의 다른 프로세스 데이터와 함께 실시간으로 저장됩니다.

슬로핑 감지용 음파 측정기 – 1970년대 초반부터 Sonic-meter라는 장치가 슬래그 거품 수준의 간접 모니터링을 위해 많은 전로 공장에서 사용되었습니다. 기본 아이디어는 거품 수준이 증가함에 따라 특정 주파수 대역에서 송풍 중인 변환기에서 방출되는 소리가 감소한다는 것입니다. 음파 측정기 신호는 일반적으로 작업자가 슬래그 레벨 변화를 모니터링하는 데 사용하지만 컨트롤러 입력으로도 사용되었습니다.

슬로핑 감지 경고 시스템 – 주요 측정을 고급 신호 처리와 결합하는 아이디어가 개발되었습니다. 시스템 식별 모델은 재귀적 매개변수 추정에 의해 업데이트되며 슬로핑이 시작될 때 운영자에게 조기 경고를 제공하는 데 사용됩니다. 시스템 식별 모델에는 배출 가스의 유량과 배출 가스의 CO 함량이 함께 제공됩니다. 소닉 미터 신호는 모델의 출력 신호로 활용됩니다. 시스템은 제한된 횟수의 요금으로 합리적으로 잘 작동하는 것으로 나타났습니다.

경고 시스템은 배가스 분석의 시간 지연으로 인한 어려움으로 인해 압력 측정을 위해 CO 함량이 변경되는 경우 더욱 정교합니다. 배기 가스 덕트의 마이크(실제로는 음파 측정기에 사용되는 것과 동일)는 특정 주파수에서 신호의 강도를 기반으로 슬래그 폼 높이 추정기에 고해상도 오디오 데이터를 제공합니다.