적용분야

금속 가공 공정, 특히 전기로(EAF)에서의 전극 마모 과정은 극심한 고온 환경과 스크랩 품질의 변동성으로 인해 여러 가지 어려움을 동반합니다. 흑연(Graphite)으로 제작된 전극은 매우 가혹한 조건에 노출되며, 이로 인해 발생하는 마모는 용해 공정의 효율에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 전극 팁의 온도를 모니터링하는 것은 전극의 마모 상태와 용강과의 상호작용을 간접적으로 파악할 수 있는 중요한 지표가 됩니다. 이러한 온도 데이터는 에너지 소비를 보다 효과적으로 제어할 수 있게 해주며, 예기치 않은 전극 파손을 사전에 방지하는 데에도 도움이 됩니다.


용광로 운영자는 스크랩 품질의 변화로 인해 용해에 필요한 에너지 요구량이 달라지는 문제를 겪고 있습니다. 산화물 함량이 높은 스크랩은 전기 아크의 저항을 증가시켜, 용해를 위해 더 많은 전력이 필요하게 됩니다. 기존의 전극 마모를 육안으로 점검하는 방식은 한계가 있어 에너지 사용의 비효율과 전극의 조기 교체를 초래합니다. 공정을 최적화하고 에너지 소비를 줄이며 전극의 수명을 연장하기 위해서는 정밀한 온도 측정이 필수적입니다.

적외선 온도 측정 기술의 도입은 생산을 중단하지 않고도 전극의 마모 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있게 해주기 때문에 매우 중요합니다. 실시간으로 온도 변화를 감지함으로써 운영자는 산소 및 냉각 유량을 조정할 수 있으며, 이를 통해 공정 제어 능력이 크게 향상되고 운영 비용 또한 절감할 수 있습니다.

Gerdau Corsa México는 전기로(Electric Arc Furnace) 공정에서 발생하는 전극 마모 문제를 해결하기 위해 INGFRAMEX 및 Optris와 협력하여 첨단 적외선 온도 측정 시스템을 도입했습니다. 선택된 솔루션은 고온 산업 환경을 위해 특별히 설계된 Optris PI 1M 열화상 카메라였습니다. 이 모델은 500 nm에서 540 nm 사이의 단파장 영역에서 작동하여, 흑연 전극과 같은 반사성이 높은 소재를 측정할 때 장파장 카메라에서 흔히 발생하는 측정 오차를 크게 줄여줍니다. PI 1M은 850°C에서 1600°C 범위의 온도를 측정할 수 있어, 전극 팁에서 발생하는 극심한 고온을 모니터링하는 데 이상적입니다.

이 시스템은 전기로(EAF) 주변에 여러 대의 PI 1M 카메라를 전략적으로 배치하여 전극을 360도로 종합적으로 모니터링할 수 있도록 구성되어 있습니다. 이 카메라들은 견고한 냉각 하우징에 장착되어 전기로 주변의 극심한 고온, 분진, 그리고 가혹한 환경으로부터 보호됩니다. 냉각 시스템은 전극과 근접한 위치에 설치되더라도 카메라 하드웨어의 수명을 안정적으로 유지할 수 있도록 합니다. 또한 카메라에는 고온에서도 견딜 수 있는 붕규산 유리(Borosilicate Glass) 윈도우가 적용되어, 왜곡 없이 선명한 적외선 데이터를 수집할 수 있습니다.

카메라에서 수집된 데이터는 Profinet 산업용 통신 버스를 통해 공장의 기존 제어 시스템과 연동됩니다. 카메라는 USB-이더넷 변환기를 통해 중앙 서버에 연결되어, 데이터를 실시간으로 저장하고 분석할 수 있습니다. PIX Connect 소프트웨어를 사용하여 열화상 카메라는 전극을 따라 발생하는 온도 변화를 지속적으로 모니터링하며, 특히 마모가 집중되는 핵심 영역에 초점을 맞춥니다. 소프트웨어에 내장된 균일도(Homogeneity) 기능은 온도 분포의 이상을 감지하여 임계값을 초과할 경우 알람을 발생시키고, 이를 통해 운영자가 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 합니다.

이 시스템은 고객에게 예지 보전을 위한 분석이 가능한 상세한 열화상 데이터를 제공합니다. PI 1M 카메라의 높은 해상도와 사용자 맞춤형 알람 및 트리거 기능을 결합함으로써, 전극에 발생할 수 있는 균열이나 불균일한 마모와 같은 잠재적 문제를 조기에 감지할 수 있습니다. 이러한 실시간 모니터링 시스템은 공정 제어 능력을 향상시키고, 에너지 및 산소 소비를 줄이며, 전극의 수명을 연장함으로써 전반적인 운영 효율을 크게 개선합니다.

전극 마모 모니터링을 위해 Optris PI 1M 적외선 카메라를 도입함으로써 Gerdau Corsa México의 금속 가공 공정은 크게 개선되었습니다. 전극 온도를 실시간으로 지속적으로 모니터링할 수 있게 되면서, 고객은 에너지 사용을 최적화하고 산소 소비를 줄이며 전극의 수명을 연장할 수 있었습니다. 온도 이상을 조기에 식별함으로써, 공장은 냉각 및 산소 유량을 보다 정확하게 조정할 수 있으며, 이를 통해 전극 파손과 그로 인한 고비용의 생산 중단을 사전에 방지할 수 있습니다.

Optris 솔루션을 적용함으로써 얻을 수 있는 핵심적인 장점 중 하나는 에너지 소비 감소입니다. 전극의 마모 상태를 정밀하게 모니터링함으로써, 고객은 공정이 보다 효율적으로 운영되도록 관리할 수 있으며, 그 결과 스크랩 금속을 용해하는 데 필요한 전체 에너지 사용량을 줄일 수 있습니다. 이는 비용 절감으로 이어졌을 뿐만 아니라, 운영 전반의 지속 가능성 향상에도 기여했습니다.

Optris는 열화상 기술의 높은 유연성, 기존 시스템과의 뛰어난 통합성, 그리고 합리적인 가격 경쟁력을 바탕으로 최적의 파트너로 선정되었습니다. 고해상도 온도 측정 성능과 견고한 하드웨어, 신뢰성 높은 소프트웨어의 조합은 본 적용 사례에 있어 Optris를 이상적인 선택으로 만들었습니다. INGFRAMEX의 지원을 통해 고객은 확장 가능하고 미래 지향적인 솔루션을 성공적으로 구축할 수 있었으며, 이를 통해 금속 가공 공정의 전반적인 생산성과 수익성을 크게 향상시킬 수 있었습니다.