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KR19990052506A - Pressure control method and device in hood of steelmaking converter - Google Patents

Pressure control method and device in hood of steelmaking converter Download PDF

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KR19990052506A
KR19990052506A KR1019970071997A KR19970071997A KR19990052506A KR 19990052506 A KR19990052506 A KR 19990052506A KR 1019970071997 A KR1019970071997 A KR 1019970071997A KR 19970071997 A KR19970071997 A KR 19970071997A KR 19990052506 A KR19990052506 A KR 19990052506A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hood
pressure
hood pressure
value
damper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1019970071997A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
채홍국
류창우
은종호
Original Assignee
이구택
포항종합제철 주식회사
신현준
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이구택, 포항종합제철 주식회사, 신현준, 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 이구택
Priority to KR1019970071997A priority Critical patent/KR19990052506A/en
Publication of KR19990052506A publication Critical patent/KR19990052506A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38Removal of waste gases or dust
    • C21C5/40Offtakes or separating apparatus for converter waste gases or dust
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/30Arrangements for extraction or collection of waste gases; Hoods therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0028Regulation
    • F27D2019/0031Regulation through control of the flow of the exhaust gases

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Abstract

본 발명은 제철소 산소제강공정에 있어서 전로 상부에 위치한 후드내 압력을 일정하게 유지토록 하는 제어방법 및 장치에 관한 것으로서, 후드내 압력을 조절하기 위해 댐퍼의 개도를 조정하는 방식에 있어서 댐퍼의 개도 변화가 후드내 압력까지 전파되는데 소요되는 지연되는 시간 때문에 후드내 압력을 효율적으로 제어할 수 없는 종래의 방법이 가지는 문제점을 해결할 수 있도록 발명된 것이다.The present invention relates to a control method and apparatus for maintaining a constant pressure in a hood located at the top of a converter in an iron making operation in a steel mill, and a change in the opening degree of a damper in a method of adjusting the opening degree of a damper to control the pressure in the hood. The invention has been invented to solve the problem of the conventional method, which is unable to efficiently control the pressure in the hood due to the delayed time required to propagate to the pressure in the hood.

본 발명은 후드압력계의 동역학적 특성을 결정짓는 요소들인 댐퍼 개도율, 스커트 높이, 화염량 등에 관한 데이터들을 이용하여 상기 시간지연 후의 후드내 압력값을 예측하여 후드내 압력제어가 이루어지도록 된 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the pressure control in the hood is performed by predicting the pressure value in the hood after the time delay using data on damper opening ratio, skirt height, flame amount, and the like, which determine the dynamic characteristics of the hood pressure gauge. It is done.

이러한 본 발명의 후드내 압력제어방법 및 장치에 의하면, 후드내 압력의 변화를 줄임으로써 압력을 일정하게 유지토록 하여 산소취련 제강전로를 이용한 제강조업을 안정화시키고, 발열량이 높은 고순도의 CO가스 회수율을 향상시킬 수 있어서 생산비 절감효과를 가져오며, 또 CO가스의 외부 배출을 억제하여 대기오염을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.According to the pressure control method and apparatus in the hood of the present invention, by keeping the pressure constant by reducing the change in the pressure in the hood to stabilize the steelmaking operation using the oxygen-fusing steelmaking converter, high-purity CO gas recovery rate It can reduce the production cost by improving the cost, and also provides the effect of reducing the air pollution by suppressing the external emissions of CO gas.

Description

제강전로의 후드내 압력제어방법 및 장치Pressure control method and device in hood of steelmaking converter

본 발명은 제철소의 산소취련 제강공정에서 전로상부에 위치한 후드의 내부압력을 일정하게 유지토록 하는 후드내 압력제어방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 후드압력을 예측하는 후드압력예측수단과 이 후드압력예측수단으로부터의 출력을 활용하여 후드압력을 제어하도록 된 제강전로의 후드내 압력제어 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a hood pressure control method and apparatus for maintaining a constant internal pressure of a hood located at an upper part of an converter in an oxygen smelting steelmaking process of a steel mill, and in particular, the hood pressure predicting means for predicting the hood pressure and the hood pressure prediction means. A pressure control method and apparatus in a hood of a steelmaking converter adapted to control the hood pressure by utilizing an output from the means.

도1은 세계적으로 주종을 이루는 제강법중의 하나인 산소취련 제강법을 이용하여 제강을 실행하기 위한 설비의 구성개요를 나타내는데, 이는 고순도의 산소를 산소랜스(3)를 통해 전로(1)내의 용철(2) 표면에 분사시킴으로써 용철내에 융화된 불순물을 산화제거시켜 제강하는 설비이다. 산화반응에 의해 발생한 전로내의 배가스는 덕트(6)를 거쳐 1차집진기(7)를 통과하는 동안 냉각되고 또 그 배가스중의 분진이 제거된다. 1차집진기(7)를 거친 배가스는 다시 2차집진기(9)에서 재냉각 및 집진이 된 후 유인송풍기(10)을 통해서 빠져 나간다. 집진처리된 배가스는 방수변(11)을 통해서 스택(12)으로 보내어 연소시킨 후 대기중에 날려버리거나, 배가스중의 CO가스 순도가 높을 경우에는 연료로서의 재사용을 목적으로 저장탱크(13)에 저장된다. 저장탱크(13)로 배가스를 저장하는 것은 CO가스 순도가 높을 때만 이루어지며, 이를 높이기 위해서는 스커트(4)와 전로(1)간의 간격에 유입되는 공기가 없어야 하고, 이를 위해서는 후드내부 압력을 적절히 조절해주지 않으면 아니된다. 후드내 압력을 적절히 조절하지 못하여 후드내부 압력이 너무 낮으면 외부 공기가 전로(1) 입구와 스커트(4) 사이로 유입되어 그 유입된 외부 공기와 CO가스가 덕트(6) 내에서 이차 연소됨으로써 폭발의 위험성은 물론 CO2가 재발생되어 고순도의 CO가스 회수율이 떨어지게 되며, 후드내부 압력이 너무 높으면 전로내 배가스가 외부로 유출되어서 화염이 다량 유출되거나 전로내 용철이 전로 밖으로 넘치는 슬로핑 현상이 발생하게 된다.Fig. 1 shows the construction of a facility for carrying out steelmaking using the oxygen blowing steelmaking method, which is one of the major steelmaking methods in the world, which uses molten iron in the converter 1 through the oxygen lance 3. 2) It is a facility that oxidizes and removes the molten impurities in molten iron by spraying them on the surface. The exhaust gas in the converter generated by the oxidation reaction is cooled while passing through the primary dust collector 7 through the duct 6 and dust in the exhaust gas is removed. The exhaust gas which passed through the primary dust collector 7 is recooled and collected in the secondary dust collector 9 and then exits through the manned blower 10. The collected exhaust gas is sent to the stack 12 through the watertight side 11 to be burned and then blown into the atmosphere, or when the CO gas purity in the exhaust gas is high, it is stored in the storage tank 13 for reuse as fuel. . The exhaust gas is stored in the storage tank 13 only when the CO gas purity is high, and in order to increase the exhaust gas, there should be no air flowing into the gap between the skirt 4 and the converter 1, and for this purpose, the internal pressure of the hood is appropriately adjusted. You must do it. If the pressure inside the hood is not properly adjusted and the hood pressure is too low, outside air will flow between the inlet 1 and the skirt 4, causing the outside air and CO gas to secondary burn in the duct 6 to explode. Of course, the CO 2 is regenerated to reduce high purity CO gas recovery rate, and if the pressure inside the hood is too high, the exhaust gas in the converter is leaked to the outside and a large amount of flame is leaked, or the molten iron in the converter overflows out of the converter. do.

이러한 현상들을 방지하기 위해 종래에는 도1에서 보는 바와 같이, 후드내 압력을 압력측정센서(14)를 통해서 측정하고 그 후드압측정값과 기준후드압력값이 댐퍼(8)를 조절하는 후드압력제어기(15)에 입력되며, 이 후드압력제어기(15)에서는 상기 압력측정센서(14)로부터의 후드압측정값과 기준후드압력값의 차이에 따라 댐퍼(8)의 개도를 조절하도록 하는 방법을 사용하였다. 여기에서, 유인송풍기(10)의 흡인력은 고정되어 있기 때문에 댐퍼(8)의 개도는 덕트(6)을 통해 흡인되는 배가스의 양을 결정하는 유일한 수단이 된다. 후드압력제어기(15)는 현재의 후드압력측정값과 기준후드압력값과의 차이를 인식하고 이 차이를 줄이는 방향으로 1차집진기(7)와 2차집진기(9)의 사이에 위치한 벤츄리의 댐퍼(8) 개도율을 계산한다. 유압액츄에이터(16)에서는 계산된 개도신호에 맞추어서 댐퍼(8)의 개도를 조정한다. 상기 후드압력제어기(15)는 후드내 압력이 기준압력값보다 높으면 댐퍼의 개도를 열어주어 흡입되는 배가스의 양을 늘려서 후드내 압력을 낮추고, 후드내 압력이 기준압력값보다 낮으면 반대로 댐퍼의 개도를 닫아 주어 흡입되는 배가스의 양을 줄여서 후드내 압력을 높여 주도록 작동된다.In order to prevent such phenomena, as shown in FIG. 1, a hood pressure controller which measures the pressure in the hood through the pressure measuring sensor 14 and the hood pressure measurement value and the reference hood pressure value adjust the damper 8. The hood pressure controller 15 adjusts the opening degree of the damper 8 according to the difference between the hood pressure measurement value from the pressure measuring sensor 14 and the reference hood pressure value. It was. Here, since the suction force of the attracting blower 10 is fixed, the opening degree of the damper 8 becomes the only means for determining the amount of exhaust gas drawn through the duct 6. The hood pressure controller 15 recognizes the difference between the current hood pressure measurement value and the reference hood pressure value and reduces the difference between the venturi damper located between the primary dust collector 7 and the secondary dust collector 9. (8) Calculate the opening rate. In the hydraulic actuator 16, the opening degree of the damper 8 is adjusted in accordance with the calculated opening degree signal. The hood pressure controller 15 opens the damper when the pressure in the hood is higher than the reference pressure value to increase the amount of exhaust gas sucked, thereby lowering the pressure in the hood, and conversely, when the pressure in the hood is lower than the reference pressure value. It is operated to increase the pressure in the hood by closing the amount of exhaust gas sucked in.

도2는 상기와 같은 후드압력제어기(15)를 이용한 종래의 후드압력제어계의 블록도이다. 기준후드압력신호(17)인 Pγ(S)와 후드압력측정센서(14)에 의해 측정된 현재의 후드압력값(28)인 P(s)의 오차(19)인 E(s)를 구하는 제1가감기(18), 이 제1가감기(18)의 출력값인 오차(19) E(s)로부터 댐퍼의 개도율을 계산하는 후드압력제어기의 전달함수(20) Gc(s)가 있다. 여기에서, 댐퍼와 후드압력과의 관계를 나타내는 후드압력제어기(15)의 전달함수(20) Gc(s)는 다음 식(1)과 같이 된다. 식(1)에서 Kp는 비례이득, Kd는 미분이득이며 Ki는 적분이득을 나타낸다.2 is a block diagram of a conventional hood pressure control system using the hood pressure controller 15 as described above. P ( γ ) S, which is the reference hood pressure signal 17, and E (s), which is an error 19 of P (s), which is the current hood pressure value 28 measured by the hood pressure measuring sensor 14, are obtained. The transfer function 20 G c (s) of the hood pressure controller for calculating the opening ratio of the damper from the first retarder 18 and the error 19 E (s) that is the output value of the first recoil 18 is have. Here, the transfer function 20 G c (s) of the hood pressure controller 15 showing the relationship between the damper and hood pressure is expressed by the following equation (1). In Eq. (1), K p is proportional gain, K d is differential gain and K i is integral gain.

상기 후드압력제어기(15)의 전달함수 Gc(s)의 출력값인 D(s)는 댐퍼의 개도율(21)을 의미한다. 댐퍼의 개도율(21)인 D(s)를 입력으로 하는 댐퍼개도와 후드압력간의 전달함수(24) Gp(s)는 덕트부분의 전달함수(22) Gd(s)와 스커트부분의 전달함수(23) Gs(s)로 구성되어 있다. 상기 Gd(s)와 Gs(s)는 각각 다음의 식(2) 및 식(3)과 같이 된다.D (s), which is the output value of the transfer function G c (s) of the hood pressure controller 15, means the opening ratio 21 of the damper. The transfer function (24) G p (s) between the damper opening and the hood pressure as the input of D (s), which is the damping rate (21) of the damper, is the transfer function (22) G d (s) of the duct section and the skirt section. It consists of the transfer function 23 G s (s). The G d (s) and G s (s) are as shown in the following formulas (2) and (3), respectively.

상기 식(2)에서 K는 덕트(6)의 전달이득이며, Td는 댐퍼(8)와 후드압측정센서(14)간의 덕트 길이에 기인한 지연시간, T는 덕트의 시정수를 각각 의미한다. 그리고 상기 식(3)에서 R은 스커트의 높이에 따라 결정되는 스커트의 전달이득으로서, 스커트의 높이에 반비례한다. 는 스커트 부분의 시정수를 의미하는데, 이는 후드부분의 부피 Vo에 비례하고 현재 후드압력값 Po에 반비례함을 알 수 있다.In Equation (2), K is the transfer gain of the duct 6, T d is the delay time due to the duct length between the damper 8 and the hood pressure sensor 14, T is the time constant of the duct, respectively do. In Equation (3), R is a gain of the skirt determined according to the height of the skirt, and is in inverse proportion to the height of the skirt. Denotes the time constant of the skirt portion, which is proportional to the volume V o of the hood portion and inversely proportional to the current hood pressure value P o .

상술한 바와 같이 댐퍼와 후드압력과의 관계를 나타내는 전달함수 Gp(s)의 안에는 시간지연요소인가 포함되어 있어서 비선형특성을 나타내며, 이러한 비선형특성의 시스템에 대해서 상기 식(1)과 같은 전달함수 Gc(s)에 따르는 제어기를 사용하게 되면 도 4와 같이 외란이 발생하는 시점(36) 이후로 후드압력값(35)이 큰 변동폭을 가지고 변화한다. 이러한 후드압력값이 기준압력값에 수렴하지 않고 큰 변동폭으로 변화하는 이유는 상술한 비선형특성인 시간지연요소 e-Td 가 전달함수 Gp(s)내에 있기 때문이다. 이와 같은 시간지연요소를 보상하기 위해서 제어공학이론에서는 도3과 같이 측정된 현재 후드압력값(28) P(s)를 피드백하는 것 대신에 Gp(s)에서 시간지연요소만을 빼낸 예측모델(32) G*(s)의 출력(33) Z(s)를 피드백하는 방법을 제시한다. 여기서, Z(s)는 결국 후드압력의 Td후의 예측값을 의미하게 된다.As described above, the transfer function G p (s) representing the relationship between the damper and hood pressure is a time delay element. The nonlinear characteristic is included, and when the controller according to the transfer function G c (s) as shown in Equation (1) is used for the system of such a nonlinear characteristic, after the time of disturbance 36 as shown in FIG. The furnace hood pressure value 35 changes with a large fluctuation range. The reason why the hood pressure value changes with a large fluctuation range without converging with the reference pressure value is because of the time delay element, which is a nonlinear characteristic described above. e -T d Is in the transfer function G p (s). In order to compensate for this time delay factor, in control engineering theory, instead of feeding back the current hood pressure value 28 (P (s) measured as shown in FIG. 3), the time delay factor at G p (s). A method of feeding back the output 33 of the predictive model 32 G * (s) Z (s) which has been extracted only is given. Here, Z (s) means the predicted value after T d of the hood pressure.

상술한 바와 같이, 측정된 현재 후드압력값(28) P(s)를 피드백하는 것 대신에 Gp(s)에서 시간지연요소만을 빼낸 예측모델(32) G*(s)의 출력(33) Z(s)를 피드백하는 방법을 Smith 예측제어기법이라 하는데 이러한 방법을 사용한 후드압력제어결과는 도5와 같다. 도 5에서의 후드압력(37)과 도 4에서의 후드압력(35)를 비교해 보면 외란이 발생하는 시점(36) 후에 후드압력의 변동폭이 현격히 줄어든 것을 볼 수 있다.As described above, the time delay element at G p (s) instead of feeding back the measured current hood pressure value 28 P (s). The method of feeding back the output 33 of the predicted model 32 G * (s) Z (s) is called Smith predictive control technique. The hood pressure control result using this method is shown in FIG. Comparing the hood pressure 37 in FIG. 5 and the hood pressure 35 in FIG. 4, it can be seen that the fluctuation range of the hood pressure is significantly reduced after the timing 36 when disturbance occurs.

하지만, 현실적으로 위와 같은 수학식에 포함된 여러 가지 이득값들은 구하기가 불가능하며 이를 해결하기 위한 대체 방법이 필요하다.However, in reality, the various gains included in the above equations are impossible to obtain and an alternative method is required to solve them.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 후드압력 제어방법의 문제점을 해결하기 위해서 후술하는 바와 같이 예측모델(32) G*(s)를 구현하도록 하는 것인데, 이는 즉 후드압력계의 전달함수를 결정하는 스커트 높이, 노구간의 화염양, 현재 후드압력값, 현재 댐퍼의 개도에 관한 데이터를 이용하여 상술한 시간지연 후의 후드압력을 예측할 수 있는 후드압력예측수단을 제공하고 이 후드압력예측수단의 출력값인 후드압력예측값을 피드백하여 댐퍼를 조절함으로써 덕트내의 시간지연요소를 보상하여 후드압력 제어정도를 향상시키는 방법 및 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to implement the predictive model 32 G * (s) as described below in order to solve the problems of the conventional hood pressure control method described above, that is, a skirt for determining the transfer function of the hood pressure gauge Provides a hood pressure predicting means for predicting the hood pressure after the time delay described above using data on the height, the flame quantity of the furnace section, the current hood pressure value, and the current damper opening degree, and the hood which is an output value of the hood pressure predicting means. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for improving hood pressure control by compensating a time delay element in a duct by feeding back a pressure predictive value and adjusting a damper.

도1은 본 발명이 관련된 산소취련 제강공정의 개요도,1 is a schematic view of the oxygen blowing steelmaking process related to the present invention,

도2는 종래의 후드압력제어계의 블록도,2 is a block diagram of a conventional hood pressure control system;

도3은 Smith 예측기법을 이용한 후드압력제어계의 블록도,3 is a block diagram of a hood pressure control system using Smith prediction technique;

도4는 종래의 후드압력제어계의 제어결과도,4 is a control result diagram of a conventional hood pressure control system;

도5는 Smith 예측기법을 이용한 후드압력제어계의 제어결과도,5 is a control result diagram of a hood pressure control system using Smith prediction technique;

도6은 본 발명에서 퍼지신경회로망을 이용한 후드압력 제어블럭도,6 is a hood pressure control block diagram using a fuzzy neural network in the present invention,

도7은 본 발명을 이용한 후드압력 제어결과도.7 is a hood pressure control result using the present invention.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 제강전로 2 : 용철 3 : 산소랜스1: steelmaking converter 2: molten iron 3: oxygen lance

4 : 스커트 5 : 후드 6 : 덕트4: skirt 5: hood 6: duct

7 : 1차집진기 8 : 댐퍼 9 : 2차집진기7: primary dust collector 8: damper 9: secondary dust collector

10 : 유인송풍기 11 : 방수변 12 : 스택10: manned blower 11: waterproof side 12: stack

13 : 배가스저장탱크 14 : 후드압력측정센서 15 : 후드압력제어기13 exhaust gas storage tank 14 hood pressure sensor 15 hood pressure controller

16 : 댐퍼조절용 유압엑츄에이터 17 : 기준후드압력값16: hydraulic actuator for damper adjustment 17: reference hood pressure value

18 : 제1가감기 19 : 오차신호18: first acceleration and winding 19: error signal

20 : 후드압력제어기의 전달함수 21 : 댐퍼조절신호20: transfer function of hood pressure controller 21: damper control signal

22 : 덕트부분 전달함수 23 : 스커트부분 전달함수22: duct transfer function 23: skirt transfer function

24 : 후드압력계의 전달함수 25 : 덕트의 배가스 유입량 신호24: Transfer function of hood pressure gauge 25: Signal of inflow amount of exhaust gas in duct

26 : 외부공기 유입량 신호 27 : 제2가감기26: external air inflow signal 27: second acceleration and rewind

28 : 후드압력측정값 신호 29 : 제1가감기28: Hood pressure measurement value signal 29: First acceleration and rewind

30 : 후드압력제어기의 전달함수 31 : 후드압력계의 전달함수30: transfer function of hood pressure controller 31: transfer function of hood pressure gauge

32 : 후드압력계의 예측모델 33 : 후드압력예측값 신호32: predictive model of hood pressure gauge 33: hood pressure prediction value signal

34 : 오차 35 : 후드압력 신호 36 : 외란인가시험34 error 35 Hood pressure signal 36 Disturbance application test

37 : 후드압력 신호 38 : 후드압예측수단 39 : 학습수단37: hood pressure signal 38: hood pressure prediction means 39: learning means

40 : 예측오차계산블럭 41 : 시간앞섬회로40: Prediction error calculation block 41: Time forward circuit

42 : 후드압력예측값 신호 43 : 시간지연후의 실제 후드압력값 신호42: Hood pressure predicted value signal 43: Actual hood pressure value signal after time delay

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은 후드압력계의 전달함수를 결정하는 스커트 높이와 노구간의 화염량과 현재 후드압력값과 댐퍼의 개도에 관한 데이터를 입력하는 단계와, 입력된 데이터를 토대로 후드압력에 대한 예측값과 실제값의 차이를 파악하는 단계와, 파악된 예측값과 실제값의 차이를 최소화시키는 방향으로 후드압력예측수단의 회로망을 학습시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 후드내 압력제어방법 및 이를 실행하기 위한 장치를 제공한다.As a technical means for achieving the above object, the present invention comprises the steps of inputting data on the skirt height and the flame amount of the furnace section, the current hood pressure value and the opening degree of the damper to determine the transfer function of the hood pressure gauge; And identifying the difference between the predicted value and the actual value for the hood pressure based on the data, and learning the network of the hood pressure predicting means in a direction to minimize the difference between the predicted value and the actual value. Provided is a pressure control method and an apparatus for implementing the same.

이하에서, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings of the present invention will be described in more detail.

도6은 본 발명에 따른 장치의 구성개요를 보여 주는데, 이 장치는 퍼지신경회로망으로 이루어진 후드압예측수단(38)과 이 후드압예측수단(38)을 후술하는 바와 같은 규칙으로 학습시키는 학습수단(39)을 포함한다. 상기 후드압예측수단(38)은 x1,x2,x3,x4,x5,x6 로 표기된 데이터를 입력받는데, 여기에서 x1 은 화염량, x2 는 스커트 높이, x3 은 댐퍼의 개도, x4 는 댐퍼개도의 변화율, X5는 현재 후드압력, X6는 후드압력의 변화율 데이터를 각각 의미한다. 상기 후드압예측수단(38)은 다음 식(4), 식(5), 식(6), 식(7)과 같이 표현되는 전달함수를 산출한다.Fig. 6 shows the construction of the apparatus according to the present invention, which includes a hood pressure predicting means 38 consisting of a fuzzy neural network and learning means for learning the hood pressure predicting means 38 by the following rules. (39). The hood pressure prediction means 38 x 1 , x 2 , x 3, x 4, x 5, x 6 Receive data marked as x 1 Silver flame, x 2 The skirt height, x 3 Opening degree of the damper, x 4 Is the rate of change of damper opening, X 5 is the current hood pressure, and X 6 is the rate of change of hood pressure. The hood pressure predicting means 38 calculates a transfer function represented by the following equation (4), (5), (6) and (7).

Aij=e-[wik(xi-wk)]2 ---------(4)A ij = e- [w ik (x i -w k )] 2 ---------(4)

상기 식(4)에서 Aij는 i번째 입력에 대한 j번째 퍼지 멤버쉽 함수의 출력값을 의미한다. 여기서, j번째 멤버쉽 함수는 중심값이 wjc이고 표준편차가 wjg인 정규분포곡선이다.In Equation (4), A ij means an output value of the j th fuzzy membership function for the i th input. Here, the j th membership function is a normal distribution curve with a center value of w jc and a standard deviation of w jg .

상기 식(5)에서 μk는 k번째 퍼지규칙의 적합도를 의미하고 는 k번째 퍼지규칙의 정규화된 적합도를 의미한다. 상기 식(6)에서 fk(·)는 k번째 퍼지규칙의 정규화된 적합도 의 가중치이며, wik는 I번째 입력에 대한 k번째 규칙의 가중치이다.Μ k in Equation (5) means the goodness of fit of the k th fuzzy rule Denotes the normalized goodness of fit of the k th fuzzy rule. In equation (6), f k (·) is the normalized goodness of fit of the k th fuzzy rule Is the weight of and w ik is the weight of the k th rule for the I th input.

상기 식(7)에서 N은 퍼지규칙의 총갯수이며, (t+Td)는 상술한 지연시간 Td초 후의 후드압력 예측값이다.In Equation (7), N is the total number of fuzzy rules, (t + T d ) is the estimated hood pressure value after the delay time T d seconds described above.

상기 학습수단(39)는 다음 식(8), 식(9), 식(10)과 같은 전달함수를 산출한다.The learning means 39 calculates a transfer function such as Equation (8), Equation (9), and Equation (10).

상기 식(8)과 식(9) 및 식(10)에서 공통으로 사용한 E는 다음 식(11)으로 구해진다. 그리고 Ts는 후드압력측정센서로부터 후드압을 읽는 시간간격인 샘플링 주기이며, η는 학습율을 의미한다.E commonly used in the said Formula (8), Formula (9), and Formula (10) is calculated | required by following Formula (11). T s is a sampling period which is a time interval for reading hood pressure from the hood pressure sensor, and η means a learning rate.

상기 식(11)에서 P(t+Td)는 지연시간후의 실제 후드압력값을 의미하고, (t+Td)는 후드압예측수단(38)의 출력인 후드압력예측값을 의미한다.In the formula (11), P (t + T d ) means the actual hood pressure value after the delay time, (t + T d ) means a hood pressure predictive value which is an output of the hood pressure predicting means 38.

시간앞섬회로(41)는 현재 후드압력신호(X5)를 받아 시간지연후의 실제후드압력신호(43)를 예측오차계산블럭(40)으로 보내고, 상기 예측오차계산블럭(40)에서는 상기 후드압예측수단(38)으로부터의 후드압력예측값신호(42) 및 시간앞섬회로(41)로부터의 실제후드압력신호(43)간의 오차를 계산하여 그 신호를 학습수단(39)으로 보내고, 이 학습수단(39)에서는 이를 토대로 전술한 식(8),(9),(10)의 전달함수를 산출하여 상기 오차를 최소화하는 방향으로 퍼지신경회로망으로 이루어진 후드압예측수단(38)을 학습시키며, 이러한 과정이 반복되면서 후드압예측수단(38)으로부터의 후드압력예측값과 실제후드압력값 사이의 오차가 최소화됨으로써 후드내의 압력을 보다 일정하게 유지시킬 수가 있는 것이다.The time leading circuit 41 receives the current hood pressure signal X 5 and sends the actual hood pressure signal 43 after a time delay to the predictive error calculating block 40, and the predicted error calculating block 40 receives the hood pressure. The error is calculated between the hood pressure predicted value signal 42 from the predicting means 38 and the actual hood pressure signal 43 from the time leading circuit 41, and the signal is sent to the learning means 39. 39), based on this, to calculate the transfer function of the above-described equations (8), (9), (10) to learn the hood pressure prediction means 38 consisting of a fuzzy neural network in a direction to minimize the error, this process As the repetition is repeated, the error between the hood pressure predicting means 38 from the hood pressure predicting means 38 and the actual hood pressure value is minimized, so that the pressure in the hood can be kept more constant.

도7은 상술한 퍼지신경회로망으로 이루어진 후드압예측수단(38) 및 학습수단(39)을 이용한 후드압예측의 결과를 보여준다. 여기에서 나타난 실제후드압신호(44)과 후드압력예측신호(45)를 비교하면 후드압력예측신호(45)가 시간지연 2.7초 만큼 앞서서 예측을 하고 있음을 볼 수 있다.7 shows the results of the hood pressure prediction using the hood pressure prediction means 38 and the learning means 39 made of the above-described fuzzy neural network. Comparing the actual hood pressure signal 44 and the hood pressure prediction signal 45 shown here, it can be seen that the hood pressure prediction signal 45 is predicted by a time delay of 2.7 seconds.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 제강전로의 후드내 압력제어방법 및 장치에 의하면, 후드압력 조정을 실행하는 댐퍼의 개폐가 후드내 압력에 전달되는 데에 소요되는 지연시간 후의 후드압력을 예측하고, 그 값을 댐퍼제어기에 적용함으로써 지연시간으로 인한 문제점인 후드압력의 변동을 줄일 수 있고, 이로써 후드내 압력을 일정하게 유지토록 하여 산소취련 제강전로를 이용한 제강조업을 더욱 안정화시킬 수 잇으며, 또한 발열량이 높은 고순도의 CO가스 회수율을 향상시킬 수 있어서 생산비를 절감하고 C0가스의 외부 배출을 억제하여 대기오염을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.As described above, according to the method and apparatus for in-hood pressure control of a steelmaking converter according to the present invention, it is possible to predict the hood pressure after a delay time required for the opening and closing of a damper for performing hood pressure adjustment to be transmitted to the pressure in the hood. By applying this value to the damper controller, it is possible to reduce the fluctuation of the hood pressure, which is a problem due to the delay time, and thus to keep the pressure in the hood constant, thereby further stabilizing the steelmaking operation using the oxygen blown steelmaking converter. In addition, it is possible to improve the recovery rate of high purity CO gas with high calorific value, thus reducing the production cost and reducing the air pollution by suppressing the external emission of CO gas.

Claims (3)

산소취련 제강조업을 하는 제강공정에 있어서 제강전로의 상부에 위치한 후드내 압력을 일정하게 유지하기 위한 방법으로서,As a method for maintaining a constant pressure in the hood located at the upper portion of the steelmaking converter in the steelmaking process of the oxygen blowing steelmaking industry, 후드압력계의 전달함수를 결정하는 후드 스커트의 높이와 노구간의 화염량, 현재의 후드압력값 및 후드내 압력조정을 실행하는 댐퍼의 개도 등에 관한 데이터를 입력하는 단계와, 입력된 데이터를 토대로 소정시간후의 후드압력을 예측하는 단계와, 예측된 후드압력값과 실제의 후드압력값의 차이를 파악하고 그 차이를 최소화시키는 방향으로 상기 후드압력예측 단계를 실행하는 회로망을 학습시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제강전로의 후드내 압력제어방법.Inputting data on the height of the hood skirt determining the transfer function of the hood pressure gauge and the flame volume between the furnace section, the current hood pressure value, and the opening degree of the damper for adjusting the pressure in the hood; Estimating the hood pressure after time, and learning a network for performing the hood pressure prediction step in a manner of identifying a difference between the predicted hood pressure value and the actual hood pressure value and minimizing the difference. A pressure control method in a hood of a steelmaking converter characterized in that the. 제1항에 있어서, 상기 후드압력을 예측하는 단계가 퍼지신경회로망으로 이루어진 후드압예측수단을 통해 실행되고, 이 후드압예측수단이 예측된 후드압력값과 실제의 후드압력값의 차이를 최소화시키는 규칙에 의해 학습되는 것을 특징으로 하는 제강전로의 후드내 압력제어방법.The method of claim 1, wherein the step of estimating the hood pressure is performed through a hood pressure predicting means comprising a fuzzy neural network, wherein the hood pressure predicting means minimizes the difference between the estimated hood pressure value and the actual hood pressure value. A pressure control method in a hood of a steelmaking converter characterized in that it is learned by a rule. 산소취련 제강조업을 하는 제강공정에 있어서 제강전로의 상부에 위치한 후드내 압력을 일정하게 유지하기 위한 장치로서,As a device for maintaining a constant pressure in the hood located on the upper part of the steelmaking converter in the steelmaking process of the oxygen blowing steelmaking industry, 화염량, 스커트 높이, 댐퍼(8)의 개도, 댐퍼개도의 변화율, 현재 후드압력, 후드압력의 변화율에 관한 데이터( x1,x2,x3,x4,x5,x6 )들이 입력되고 입력된 데이터들을 토대로 후드압력예측값신호(42)를 생성하는 퍼지신경회로망으로 이루어진 후드압예측수단(38)과, 상기 후드압예측수단(38)으로부터의 후드압력예측값신호 및 시간지연후의 실제 후드압력신호를 입력받아 후드압력의 예측값 및 실제값 사이의 오차를 계산하는 예측오차계산블럭(40)과, 상기 예측오차계산블럭(40)으로부터의 신호를 토대로 후드압력예측값과 실제 후드압력값 사이의 차이를 최소화하는 방향으로 상기 후드압예측수단(38)을 학습시키는 학습수단(39)을 포함하는 구성을 특징으로 하는 제강전로의 후드내 압력제어장치.Data on the amount of flame, the skirt height, the opening degree of the damper 8, the rate of change of the damper opening, the current hood pressure, and the rate of change of the hood pressure ( x 1 , x 2 , x 3, x 4, x 5, x 6 Hood pressure predicting means (38) consisting of a fuzzy neural network for generating hood pressure predictive value signal (42) on the basis of the input and input data, and hood pressure predicting value signal and time delay from the hood pressure predicting means (38). A predictive error calculation block 40 for calculating an error between the predicted value and the actual value of the hood pressure by receiving the actual actual hood pressure signal, and the hood pressure predicted value and the actual hood pressure based on the signal from the predicted error calculation block 40. And a learning means (39) for learning the hood pressure predicting means (38) in a direction of minimizing the difference between the values.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100825646B1 (en) * 2001-11-06 2008-04-25 주식회사 포스코 Hood pressure control device of converter

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