바쁜 현대인, 요약 먼저 보기!
1. 사출되는 쇳물에서 슬래그 검출 및 계산
2. 열화상 카메라의 방사율 특징을 활용하여 슬래그와 쇳물 구분
3. 측정된 슬래그의 양과 시점을 분석하여 제품의 품질을 최적화함
먼저 슬래그란, 선철(Iron)과 강철(Steel)을 제조할 때 산출되는 부산물입니다.
암석과 유사한 조성의 비금속 물질로써 쇳물보다 방사율이 높다는 특징이 있습니다.
열화상 카메라는 온도를 직접 측정하는 장비가 아니라 온도를 가진 물체에서 방사되는 적외선 에너지의 세기를 감지하여 온도로 변환해 주는 장비입니다.
따라서 적외선이 얼마나 잘 방사되는지, 즉 방사율의 정도에 따라 실제 온도와 비슷한 온도를 측정할 수 있고,
실제 온도보다 낮은 값으로 온도를 측정할 수도 있습니다. 이 특성을 활용하여 쇳물의 슬래그를 검출하는 솔루션을 만들 수 있습니다.
래들의 쇳물과 슬래그
위의 그림과 같이 래들에 담겨있는 쇳물은 슬래그와 쇳물로 구성되어 있습니다. 슬래그의 비중이 쇳물보다 낮아 일반적으로 래들의 상단에 분포되어 있습니다.
이상적인 제품의 품질을 위해서는 슬래그를 제외한 쇳물만 추출하는 것이 최선입니다. 하지만 래들에서 쇳물을 사출하는 과정에서 와류현상(Vortex)이 발생합니다.
래들 내부의 Vortex 현상
위와 같이, 쇳물 사출 과정에서 초반에는 높은 비중으로 쇳물을 출사할 수 있지만 래들이 비워질수록 와류현상으로 인해
쇳물과 슬래그가 동시에 사출됩니다. 쇳물 사출 중 슬래그가 검출되는 즉시 사출을 멈춘다면 쇳물에서 슬래그의 비중을 크게 낮추고,
제품의 품질을 높일 수 있을 것입니다. 하지만 그렇게 된다면 잔여 쇳물도 많이 남게 되어 제조사 입장에서는 큰 경제적 손실이 나타날 수밖에 없습니다.
슬래그 사출 직후 멈춤
그림으로 다시 한번 설명해 드리자면, 위와 같이 슬래그 사출은 최소화할 수 있지만 쇳물 또한 많이 남게 되는 것입니다.
따라서 슬래그의 사출은 최소화하고, 쇳물은 최대한 사출할 수 있는 솔루션이 필요합니다.
이 이미지는 열화상 카메라로 촬영한 래들의 쇳물 사출 공정 모습입니다.
사진 우측의 팔레트를 보시면, 슬래그가 쇳물보다 온도가 높다는 것을 알 수 있습니다.
하지만 과연 같은 래들 안에서 끓여진 쇳물과 슬래그의 온도에 실제로도 차이가 있을까요?
아닙니다. 실제로 두 물질의 온도 차이는 없을 겁니다. 다만 방사율의 차이로 인하여 열화상 카메라는 두 개의 물질을 다른 온도로 측정하고 있습니다.
이 차이를 이용해 열화상 솔루션을 적용하여 사출되는 쇳물에서 슬래그의 비율을 구할 수 있는 것입니다.
슬래그의 온도가 높다는 것을 트리거로 활용하여 사용자에게 알람을 주고,
쇳물이 사출되는 시간당 용량을 계산하며 얼마만큼의 슬래그가 제품에 유입되는지 데이터를 획득할 수 있습니다.