KR0146795B1 - 고로조업 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨리스톱(Bell-less Top) 센터휘더(Center Feeder)형 장입장치를 갖는 고로의 조업방법에 관한 것으로, 센터휘더형 고로의 하부벙커 스톤박스 주변부에 수직슈트(Chute)를 설치하여 상부벙커에서 낙하되는 장입물들의 하부벙커에서의 퇴적모양을 역브이(Invertrd V)형태로 유도하여 하부벙커 중심부에 세립, 노벽부에 대립이 장입하게 하여 하부벙커에서 말기에 배출되는 입자가 대립이 되게 하여 노중심부의 입도를 증가시켜 중심가스류를 확보할 수 있는 고로조업 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상·하부벙커 내부에 스톤박스가 설치된 센터휘더형 장입장치를 갖는 고로의 중심가스류를 확보하는 고로조업방법에 있어서, 상기 하부벙커에서 배출되는 장입물의 시계열적인 입도를 제어하도록 하부벙커 스톤박스 주변부에, 상기 스톤박스와 중복되는 부분을 제외한 단면적이 상부벙커 배출구의 단면적보다 큰 수직슈트를 설치하여 고로의 중심가스류를 확보하는 고로 조업방법을 제공함을 그 요지로 한다.

Description

고로조업방법

제1도는 센터휘더형 장입장치를 갖는 고로의 개요도.

제2도 (a)는 기존의 하부벙커내 장입물의 퇴적형상 및 입도분포를, (b)는 (a)의 가-가' 단면을 나타낸 개략도.

제3도(a)는 본 발명의 방법이 적용된 하부벙커내 장입물의 퇴적형상 및 입도분포를, (b)는 (a)의 가-가' 단면을 나타낸 개략도.

제4도는 기존의 하부벙커와 본 발명의 방법이 적용된 일실시예의 하부벙커에서 배출되는 장입물의 시계열적 입도분포를 나타낸 그래프.

제5도는 기존의 하부벙커와 본 발명의 방법이 적용된 일실시예의 하부벙커에서 배출된 장입물의 노내 중심부와 노벽부의 입도분포를 나타낸 그래프.

제6도는 기존의 하부벙커와 본 발명의 방법이 적용된 일실시예의 하부벙커에서 장입된 고로 샤프트대 충전층에서 온도분포를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스톤박스 2 : 컨베이어 벨트

3 : 상부벙커 4 : 하부벙커

5 : 배출량제어 게이트 6 : 장입슈트

7 : 장입물 퇴적층 8 : 고로 샤프트대

9 : 샤프트존데 10 : 수직슈트

11 : 세립 12 : 대립

본 발명은 벨리스톱(Bell-less Top) 센터휘더(Center Feeder)형 장입장치를 갖는 고로의 조업방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하부벙커(Lower Bunker) 스톤박스(Stone Box) 주변부에 수직슈트를 설치함을써 노내에 장입되는 입자들의 시계열적인 입도변동을 제어하여 중심가스류를 확보하는 고로조업방법에 관한 것이다.

고로조업에 있어서 노내 반경방향의 가스류분포를 적절히 제어하는 것은 노내에서 광석의 환원, 용해를 안정적으로 수행하기 위해 매우 중요하다. 그런데 노내 반경방향의 가스류분포를 제어하기 위한 방법은 샤프트(Shaft) 상부에서의 장입물 분포를 제어하는 방법이 통상적으로 사용된다. 장입물분포를 제어하는 구체적인 수단으로서는 반경방향의 광석/코크스의 중량비 분포나 반경방향의 입도분포를 조절하는 방법이 가장 많이 사용되고 있다.

통상적으로 고로 샤프트대에서 노내 가스류분포는 중심부로 가장 많이 흐르는 것이 안정적인 조업을 유지하는 것으로 알려져 있다. 이러한 중심가스류를 확보하기 위해 중심부 광석/코크스의 중량비분포를 감소시키거나, 입도를 노벽부보다 크게 하는 방법을 사용하고 있다.

고로에 장입물을 장입하는 방법은 벨-아머(Bell-armour)장치를 이용하는 것과 벨리스톱 장입장치를 이용하는 방법으로 대별되는데, 후자가 전자보다 정량적인 장입물 분포제어를 할 수 있는 장점을 갖고 있어 채용비율이 높아져 가고 있다. 또한 벨리스톱 장치도 두 개의 벙커가 평행하게 설치된 패러럴 벙커(Parallel bunker), 수직 2단으로 설치된 센터휘더 벙커의 두가지 형태가 있다. 이 두가지 형태의 벙커중 후자가 장입물을 노내 원주방향을 균일하게 장입할 수 있는 장점을 갖는 반면에, 입도분포 제어측면에서 중심부에 입도가 작은 것이 장입되는 단점을 갖고 있다.

위와 같은 센터휘더형 장입장치를 갖는 고로에서 입도분포상의 문제점을 해결하기 위한 방법으로 일본 특개소(特開昭) 60-43414에 의한 방법이 있다. 이 방법은 하부벙커내에 고정 원통을 설치하여 상부벙커로부터 배출초기에 낙하되는 세립(細粒)의 입자들을 원통내에 떨어지게 하고, 이러한 원통내에 장입된 세립을 노내에 우선적으로 배출시키는 방법이다. 그러나 이 방법은 원통을 하부벙커 하부에 설치하여 세립만을 선택적으로 장입하기 위한 원통 크기가 제약을 받아 원통내로 들어가지 못한 세립이 원통내의 장입물들에 반발하여 하부벙커 벽부쪽으로 장입되고, 원통과 벽부쪽 세립의 입자시이에 중립(中粒)과 대립(大粒)이 퇴적하여 하부 벙커에서 배출되는 입자의 시계열적인 입도분포상 노중심부에 대립을 효과적으로 장입하지 못하는 문제점이 있다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위해 일본 특개소 61-157604에 의한 방법이 제안되었다. 이 방법은 하부벙커 내부에 상하 이동형 원통을 설치하여 상부벙커에서 초기에 배출된 세립의 입자가 우선적으로 장입되도록 원통의 높이 조절을 하는 방법이다. 그러나 이 방법은 하부벙커 내부에 분진(粉塵)이 많아 돌발적으로 장치가 고장나는 사례가 빈번하고, 원통을 상하 이동시키는 장치의 설치가 복잡하며, 정비하기도 어려워 실용성에 문제점이 많다.

한편, 일본 특개평(特開平) 5-230509에서는 하단부에 정류판(整流板)을 갖는 원통과 원통 상부 주변부에 입자비산방지판(粒子飛散防止板)을 하부벙커 벽부에 설치하여 상부벙커에서 배출되는 입자의 입도를 재분배하여 주므로써 하부벙커에서 배출되는 입도를 시계열적으로 세립 - 중립 - 대립의 순서가 되게 하므로써 노내 중심부에 대립을 장입하여 중심가스류를 확보하는 방법에 제안되었다.

그러나 위의 모든 방법든은 정도의 차이가 있기는 하지만 노내 중심부에 장입되는 입도를 크게하는 효과는 있으나, 상부벙커에서 낙하되는 장입물이 하부벙커 하단부에 설치되어 있는 배출물제어게이트(Material Flow Control Gate)에 직접 충돌로 인하여 배출물제어게이트의 손상이 심하며, 배출물제어게이트의 교체빈도도 크고, 마모량의 정도에 따라 장입물의 정량배출에 이상이 발생하는 문제점들을 공통적으로 갖고 있다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 센터휘더 장입장치를 갖는 고로의 상,하부 벙커 내부의 중앙부위에 스톤박스(Stone Box)를 설치하므로써 컨베이어벨트(Conveyer Belt)나 상부벙커에서 낙하되는 장입물이 배출량제어게이트에 직접 충돌하지 않게 하는 방법이 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 스톤박스를 갖는 하부벙커는 배출말기의 입도가 작아 노중심부에 작은 입도의 장입물 퇴적으로 인하여 중심가스류를 확보하기가 어려운 문제점을 갖고 있다.

이에 본 발명자는 상기한 문제점을 해결하여 고로의 중심가스류를 확보하기 위하여 연구와 실험을 하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 센터휘더형 고로의 하부벙커 스톤박스 주변부에 수직슈트(Shute)를 설치하여 상부벙커에서 낙하되는 장입물들의 하부벙커에서의 퇴적모양을 역브이(Inverted V) 형태로 유도하여 하부벙커 중심부에 세립, 노벽부에 대립이 장입하게 하여 하부벙커에서 말기에 배출되는 입자가 대립이 되게 하여 노중심부의 입도를 증가시켜 중심가스류를 확보할 수 있는 고로조업방법을 제공하고자 하는데 그 목적 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 상·하부벙커 내부에 스톤박스가 설치된 센터휘더형 장입장치를 이용하여 고로의 중심가스류를 확보하는 고로조업방법에 있어서, 상기 하부벙커 스톤박스 주변부에, 상기 스톤박스와 중복되는 부분을 제외한 내부면적이 상부벙커 배출구의 내부면적보다 큰 수직슈트를 설치한 후 장입물을 고로내로 장입하여 고로의 중심가스류를 확보하는 고로조업방법에 관한 것이다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

제1도는 상·하부벙커 내부에 스톤박스(1)가 설치된 센터휘더형 고로의 장입장치의 개요도이다. 컨베이어 벨트(2)에 의하여 이송되어온 장입물들은 상부벙커(3)를 거쳐 하부벙커(4)에 대기되어 있다가 배출량제어게이트(5)에 의하여 일정한 배출속도로 장입슈트(6)에 의하여 노내에 장입된다. 이때 장입슈트에 의한 장입순서는 일반적으로 노벽부에서 노중심을 향하여 일정한 각도씩 내진(內進)하면서 장입되므로 하부벙커에서 배출되는 초기의 장입물은 노벽부에, 말기의 것은 노중심부에 장입되게 된다.

따라서 하부벙커에서 배출되는 장입물들의 시계열적인 입도변화는 고로내 상부 퇴적층의 반경방향 입도분포를 좌우하게 된다. 이러한 노내 반경방향의 입도분포는 장입물 퇴적층(7)의 공극율과 통기저항지수와 직접적인 상관성을 가지므로 가스류분포를 지배하게 되는데 입도가 큰 곳으로 가스류가 발달하게 된다. 이때 고로 샤프트대(8)의 반경방향 가스류분포는 샤프트존데(Shaft Sonde,(9))로 측정되는 온도분포를 이용하여 판단한다.

제2도는 기존의 하부벙커(4) 내부에 스톤박스(1)만 설치된 경우의 퇴적층 형상 및 입도분포를 나타낸 것으로 퇴적층 형상은 엠(M)자 형태이고, 입도분포는 중심부에 대립(12), 벽부에 소립(11)이 퇴적되어 있는 구조를 나타내고 있다.

이에 대하여 본 발명에서 제안된 하부벙커(4) 스톤박스(1) 주변부에 수직슈트(10)를 설치한 경우의 장입물 퇴적층 형상 및 입도분포는 제3도에 나타낸 바와 같이 역브이 형태와 중심부에 세립(11), 벽부에 대립(12)이 퇴적하여 배출시 훠넬흘로우(Funnel Flow)에 의하여 중심부의 세립이 먼저 배출되어 노주변부에 장입되고 배출말기의 대립은 노중심부에 장입하게 된다. 이를 위해서는, 수직슈트(10)의 내부의 스톤박스를 제외한 수직슈트(10)의 내부면적이 상부벙커 배출구의 내부면적 보다 크게 하는 것이 필요하다. 그 이유는 스톤박스를 제외한 수직슈트의 내부면적이 상부벙커 배출구의 내부면적보다 작으면 수직슈트의 내부면적이 너무 작아 수직 슈트가 장입물에 의해 부분적으로 막혀 장입물의 수직슈트 밖으로 넘어가기 때문이다.

보다 바람직하게는 스톤박스와 중복되는 부분을 제외한 상기 수직슈트의 내부면적(A)과 상부벙커 배출구의 내부면적(B)의 비(A/B)가 1.15-1.25로 하는 것이며, 이같이 상기 비(A/B)가 1.15-1.25를 만족하면 장입물들 전량이 수직슈트를 통하여 하부벙커에 퇴적하면서 세립이 중심부에 대립이 노벽부에 퇴적하는 입도의 재분배 현상이 훨씬 원활해진다. 즉, 상기 비(A/B)가 1.15미만이면 장입물들이 수직슈트 밖으로 넘어갈 가능성이 있으며, 상기 비(A/B)가 1.25를 넘으면 일시에 주입되는 양이 너무 많아져 입도 재분배가 다소 미약해질 수가 있다.

제4도는 하부벙커에서 배출되는 장입물들의 시계열적인 입도의 변화를 기존의 스톤박스가 설치된 경우와 본 발명에서 제안된 스톤박스 주변부에 수직슈트를 설치한 경우를 비교하여 나타낸 것이다. 기존의 하부벙커에서는 배출말기의 장입물의 입도가 작아져 이것이 노중심부에 장입되는 반면에, 본 발명의 하부벙커에서는 배출말기에도 입도가 작아지지 않아 노중심부의 장입물의 입도를 증가시키므로써 중심가스류를 확보할 수 있었다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

본 발명에서 확인된 하부벙커에서 배출되는 장입물의 시계열적인 입도분포를 조정이 노내반경방향의 입도와 샤프대에서의 가스분포에 미치는 영향을 확인하기 위하여 하기 표1과 같은 상사비를 갖는 실기고로의 1/12축소모형과 실기고로의 하부벙커를 개조하여 시험조업을 수행하였다.

이때 실기고로의 내용적 1660㎥, 상·하부벙커의 유효내용적이 각각 32㎥이고, 장입슈트의 길이가 3.5m인 센터휘더형의 장입장치를 갖는 고로를 선택하였다. 실기고로 샤프트대는 고온대이므로 반경방향의 가스류분포를 실측할 수 있는 방법은 아직 개발되어 있지 못하다. 그러나 열, 물질수지를 이용한 계산 결과, 가스류 분포가 온도분포와 동일한 양상을 보이는 것이 일반적으로 확인된 사실이므로 본 발명에서도 실기고로 샤프트대의 가스류분포는 샤프대존데를 이용하여 노반경방향의 온도분포를 실측하는 것으로 대신하였다.

상기와 같은 상사비를 갖는 실기고로와 실기고로의 1/12 축소모형을 하기 표2와 같은 장입슈트의 작동조건 및 조업조건하에서 조업을 한후, 기존의 하부벙커와 본 발명의 수직슈트가 설치된 하부벙커에서의 시계열적인 입도변동이 노내 입도분포 및 가스류에 미치는 영향을 확인하고 그 결과를 제5도, 제6도에 나타내었다.

이때, 본 발명에 적용된 실기고로의 경우, 상부벙커 배출구의 내부면적은 0.8655㎡이었고, 스톤박스와 중복되는 부분을 제외한 수직슈트의 내부면적은 0.8655×1.2㎡이었다. 또한, 축소모형의 실기고로의 경우 상부벙커 배출구의 내부면적은 28.26㎠이었고, 스톤박스와 중복되는 부분을 제외한 수직슈트의 내부면적은 28.26×1.2㎠이었다.

제5도는 기존의 하부벙커와 본 발명의 하부벙커를 통하여 노내에 장입된 장입물을 실기고로의 1/12 축소모형에서 반경방향의 일정간격으로 채취하여 조사한 입도분포를 비교하여 나타낸 것이다. 제5도에 나타난 바와 같이, 기존의 하부벙커를 통하여 노내에 장입된 장입물의 노내 반경방향의 입도분포는 중심부의 입도가 중간부와 노벽부에 비하여 현저하게 작은 반면에, 본 발명의 하부벙커에서 배출된 장입물의 입도는 노중심부에서 가장 큰 것으로 나타남을 알 수 있다.

제6도는 실기고로에서 기존의 하부벙커와, 본 발명에서 제안된 하부벙커를 사용한 경우 샤프트존데로 측정한 온도분포를 비교한 것이다. 제6도에 나타낸 바와 같이, 기존의 하부벙커를 사용할 경우에 중심부의 온도가 반경방향에서 가장 낮았으나, 본 발명에서 제안된 하부벙커를 사용한 경우 중심부의 온도가 평균 200℃ 이상 상승하면서 중심가스류가 확보되었음을 확인하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 센터휘더형 장입장치를 갖는 고로에 있어서 하부벙커 내의 스톤박스 주변부에 수직슈트를 설치하므로써 벙커 하단부의 배출량제어게이트를 보호하면서 하부벙커에서 배출되는 장입물의 시계열적 입도변동을 조정하여 고로내 반경방향 중심부의 입도를 증가시켜 고로 노황을 안정화시키는 중심가스류를 확보할 수 있는 고로조업방법을 제공하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 상·하부벙커 내부에 스톤박스가 설치된 센터휘더형 장입장치를 이용하여 고로의 중심가스류를 확보하는 고로조업방법에 있어서, 상기 하부벙커 스톤박스 주변부에, 상기 스톤박스와 중복되는 부분을 제외한 내부면적이 상부벙커 배출구의 내부면적보다 큰 수직슈트를 설치한 후 장입물을 고로내로 장입하여 고로의 중심가스류를 확보하는 것을 특징으로 하느 고로조업방법.
2. 제1항에 있어서, 스톤박스와 중복되는 부분을 제외한 상기 수직슈트의 내부면적(A)과 상부벙커 배출구의 내부면적(B)의 비(A/B)가 1.15-1.25임을 특징으로 하는 고로조업방법.