KR100241000B1 - 고로의 출선구 개공장치 및 개공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로제선(高爐製銑)공정 중 출선(용선의 생산)작업용 개공장치와 개공방법에 관한 것으로, 특히 고로용 출선구 개공용구 및 고압의 질소를 수송가스로하는 물안개 분사 냉각방법을 동시에 사용하고, 출선구의 내화물을 효율적으로 신속히 개공하여 출선하는 고로의 출선구 개공장치 및 개공 방법에 관한 것이다.

본 발명은 새로운 형태의 출선구 개공장치 및 물안개 분사 냉각방식, 또한 개공장치의 조작순서에 의해 출선구를 신속히 개공토록하여, 출선작업을 획기적으로 대폭 줄이고 내화물의 원단위를 감소시키는 효과를 얻는다. 또한 출선시간의 연장과 동시에 출선작업을 용이케함으로서 노저에 용선의 저선량을 적절히 조절하여 노황의 안정효과가 있으며, 생산성의 향상효과도 있다. 그리고, 고압, 고열의 작업환경의 열악한 개공작업을 손쉽게 하는 효과가 얻어진다.

Description

고로의 출선구 개공장치 및 개공방법

제1도는 종래의 기술에 따른 개공장치의 구성도.

제2도는 종래의 기술에 따른 개공방법의 처리단계를 도시한 플로우 챠트.

제3도는 본 발명에 따른 개공장치의 구성도.

제4도는 본 발명에 따른 개공장치에 갖춰진 드릴비트의 단면도.

제5도는 제4도의 “A”방향 정면도.

제6도는 본 발명에 따른 개공방법의 처리단계를 도시한 플로우챠트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 개공장치 6 : 드릴로드

9 : 드릴비트 13 : 관통구멍

19 : 냉각수공급관 20 : 질소가스공급관

103 : 내화물 104 : 출선구

120 : 용선

본 발명은 고로제선(高爐製銑)공정 중 출선(용선의 생산)작업용 개공장치와 개공방법에 관한 것으로, 특히 고로용 출선구 개공용구 및 고압의 질소를 수송가스로하는 물안개 분사 냉각방법을 동시에 사용하고, 출선구의 내화물을 효율적으로 신속히 개공하여 출선하는 고로의 출선구 개공장치 및 개공 방법에 관한 것이다.

일반적인 고로조업에서는 제1도와 같이 고로 하부에 설치된 여러개의 출선구를 주기적으로 드릴링하거나 또는 철봉을 햄머링으로 타입하여 개공한 후, 용재(100) 및 용선(120)을 생산하였다.

출선구는 고로 철피로부터 내부까지의 깊이가 고로의 크기에 따라 다르지만, 통상 3m 내외이다.

보통, 내용적 3000m3 이상의 고로에서는 출선구가 3-4개가 설치되어, 그중 1개는 정기적으로 보수를 실시하고, 나머지 2-3개를 순환하여 사용하는데, 통상 출선시간은 120-150분 정도가 소요된다. 고로 출선작업을 상세히 설명하면, 제1도의 출선구벽(105)에 설치된 출선구(104)를 통해 용선 및 용재의 배출이 완료되면, 내화물(103)로서 다시 출선구를 폐쇄하는데, 이때 사용되는 내화물은 압입과 동시에 내부의 열에 의해 소성되어 그 강도가 증가하게 된다. 따라서 출선작업이 완료된 후, 순환하여 다른 출선구를 사용하게 되고, 출선구(104) 폐쇄후, 시간이 경과함에 따라 내화물이 더욱 소성되어, 그 출선구의 재 사용시 개공작업이 극히 어려워지게 된다.

종래의 개공방법에 의한 개공 작업시에는 개공기(110)의 본체(118)에 끼워진 드릴로드(106) 및 드릴비트(107) 또는 철봉으로 출선구에 드릴링 및 햄머링이 가해지는데, 이때 소성된 내화물은 경화되어 햄머링에 의해 쉽게 크랙이 발생되어 내부의 내화물이 균열되어 탈락되고, 출선구 내부의 틈사이로 용융물(p)이 유입되어 개공 작업시, 내화물의 개공성을 현저히 저하시키는 현상 등에 의해, 이 영역에서는 드릴비트의 개공성을 더욱 저하시키게 된다.

이때 관통이 어려워지는 경우, 마지막 작업으로 파이프를 통해 산소를 주입하여 출선구(104)를 개공하게 된다. 산소주입의 경우, 출선구(104)내부를 크게 확대 또는 손상시키기 때문에 출선 시간이 줄어드는 단점이 있다. 이러한 개공작업에는 보통 20여분 이상의 시간이 소요되어 출선지연 사례가 되며, 출선구(104) 작업자에게는 용선(120) 및 용재(100)의 배출 작업의 부담 및 고로 하부 노저의 저선량 및 노황의 관리가 어렵게 된다.

이에 따라 노황조절을 위해 계속적인 출선작업을 실시해야 하는 작업환경의 불리함도 뒤따른다.

이러한 종래의 개공방법에서는 가운데 가스통로용 구멍이 있는 드릴로드(106)와 드릴비트(107)를 나사식으로 서로 체결하고 개공기(110)에 장착하는데, 개공시 출선구(104)내 개공 잔재의 배출을 위해 6kg/cm2의 압축공기를 개공기(110)의 본체(108)에서 주입하여 드릴로드(106)의 조그만 내부구멍을 통해 드릴비트(107)로 나오도록 되어 있다.

한편, 상기 종래의 드릴비트(107)는 나사식으로 드릴로드(106)에 체결되고 개공기(110)에 장착되는데, 개공시 출선구내 개공 잔재의 배출을 위해 드릴비트 선단의 4개의 블로잉 구멍(124)을 통해 공기를 불어 넣도록 되어 있다.

상기 블로잉 구멍(124)은 직선구멍 1개와 4개의 경사구멍(30°)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 개공장치(110)와 드릴비트(107)를 이용하여 출선구(104)를 개공하는 공정단계가 제2도에 도시되어 있다.

상기 출선구 개공방법은, 먼저 고로내의 용선(120)과 용재(100)의 내용물 배출완료후 내화물(103)로서 출선구를 폐쇄시키는 단계(150)와 상기 단계 후에 내화물(103)의 완전 소성전에 드릴비트(107)로서 대략 2m정도의 내화물(103)을 굴착하는 단계(152)가 이루어지고, 상기 단계후에는 개공기(110)에서 드릴비트(107)를 제거하는 단계(154)가 이루어지며, 상기 단계 이후에는, 개공기(110)에 철봉(122)를 장착하여 나머지 내화물(103)부분을 관통하는 단계(156)가 이루어진다. 그리고, 상기 단계(156)에서 철봉(122)에 의한 관통불가 시에는 산소를 취입하여 재 관통을 실시하는 단계(158)가 이루어지고, 상기 단계 이후에는 철봉(122)이 출선구(104)에 관통된 상태에서 다음 출선시까지 그대로 대기하는 단계(160)가 이루어지며, 출선작업이 이루어지는 경우에는 개공기(110)를 이용하여 철봉(122)을 출선구(104)에서 빼내는 단계(162)가 이루어지는 한편, 상기 단계(162)후에는 출선 작업을 개시하는 단계(164)가 이루어지는 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 방식은, 드릴비트(107)중 드릴몸체의 경사도가 거의 없고, 드릴몸체에 있는 비트(107)날 사이의 홈도 좁게 구성되어 개공 잔재의 배출이 원활치 못하고, 또한 드릴로드(106)의 조그만 구멍(124)에 의한 압력손실에 의해 압력이 낮아진 냉각공기의 사용으로 1300℃이상의 고온의 출선구(104) 환경에서 쉽게 드릴비트(104)가 열화되어 재질의 강도를 저하시키면서 개공성을 약화시킨다.

이와 함께 드릴링시, 개공 잔재에 의한 압축공기의 흐름의 통로를 차단하여 드릴비트(107)의 물림현상이 발생하기도 하는데, 물린현상 발생시 잔재의 배출이 더욱 어려워지고, 드릴비트(107)가 출선구(104)내부의 고온 분위기에서 가열되어, 드릴비트(107)가 열화되는 악순환이 일어난다.

상기 드릴비트(107)는 드릴로드(106)에 나사식으로 끼우게 되어 작업이 가중되고, 드릴로드(106)의 경우는 개공시, 충격 및 회전에 의한 부하를 견뎌야하는 고가의 고장력강으로 여러번 사용되어야 하기 때문에, 사용시 손상이 가지 않도록 주의를 해야하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 고로의 출선구 개공시, 개공성을 확보하기 위한 새로운 개공기 조작방법으로, 고온의 출선구 분위기에서의 드릴비트의 냉각능을 강화하여 상술한 종래의 문제점인 출선구의 개공성을 해결한 것으로, 출선구 개공시 일체의 부가적인 작업을 제거하고, 신속한 방법으로 출선구를 개공하는 고로의 출선구 개공장치 및 개공방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 드릴비트와 드릴로드를 회전시켜 고로의 출선구를 개공하는 고로의 출선구 개공장치에 있어서, 상기 드릴비트와 드릴로드의 중앙에 형성된 구멍으로는 출선구를 냉각시키기 위한 냉각수와 질소이송개스관이 연결되어 개공작업중에 물안개를 발생시켜 출선구를 냉각시키면서 개공작업이 이루어짐을 특징으로 하는 고로의 출선구 개공장치를 마련함에 의한다.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위하며 본 발명은, 드릴비트와 드릴로드로 이루어진 개공용구를 개공장치에 장착하는 단계; 개공장치의 작동으로 개공용구를 출선구에 진입시키고 개공용구를 출선구에 장착하는 단계; 및 개공장치를 이용하여 출선구를 드릴비트로서 굴착하는 단계;를 포함하여 고로의 출선구를 개공시키는 방법에 있어서, 상기 드릴비트가 출선구에 굴착되어 위치조정 완료후, 질소가스를 출선구로 공급하는 단계; 상기 드릴비트가 출선구에 장착된 상태에서 냉각수 밸브를 열고 물안개를 발생시켜 출선구를 냉각시키면서 개공작업을 실시하는 단계; 상기 출선구의 관통이 확인되면 냉각수 공급을 중단하는 단계; 및 개공용구가 완전히 후퇴할 때까지 질소가스를 주입하는 단계;를 추가 포함함을 특징으로 하는 고로의 출선구 개공방법을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

제3도에는 본 발명에 따른 개공장치(1)가 전체적으로 도시되어 있다. 상기 개공장치(1)는 드릴비트(9)와 드릴로드(6)측으로 냉각수 공급관(19)와 질소가스 공급관(20)이 연결되는 바, 상기 드릴비트(9)와 드릴로드(6)는 제4도 및 제5도에 도시된 바와 같이, 드릴비트(9)는 드릴링시 드릴비트(9)와 출선구 내화물(103)간의 마찰을 극소화하고 드릴의 물림을 억제하기 위한 경사진 드릴몸체(12)와 3개의 날(10) 및 날 상단에 끼워진 요철형의 초경합금(11)으로 구성된다.

또한 일반강의 재질로된 무용접 파이프(15)를 드릴비트(9)에 용접(16)하여 드릴비트(9)와 무용접 파이프(15)의 일체형인 출선구 개공용구로서 사용한다.

그리고 상기 드릴비트(9)에는 사각홈(14)을 다수개 형성하고 관통구멍(13)을 각각 다수개 형성한다. 또한, 상기 관통구멍(13)은 드릴로드(6)의 구멍(6a)과도 연통되며, 상기 구멍(6a)으로는 냉각수 공급관(19)과 질소가스 공급관(20)이 연결되어 냉각수와 질소가스가 공급될 수 있다.

한편, 물안개 분사 냉각장치를 제3도에 근거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도에 의한 일체형 출선구 개공용구를 개공기 본체(8)와 연결한 후, 내부의 가스통로(17)을 통하여 고압의 수송가스를 주입하게 되는데, 수송가스로 고압의 질소(N2)를 사용하며, 물안개를 발생시키기 위해 물안개 발생용 T형 노즐(19)을 사용하여 드릴비트(9)와 드릴로드(6)에 고압의 냉각수를 흘려보내 물안개를 만든다.

또한 본 발명에 의한 조작방법으로 출선구 개공작업시, 물안개에 의한 출선구내에서의 폭발방지 및 용융물이 개공용구의 가스통로로의 역류를 억제하기 위한 개공기 조작단계를 제6도에 기재하고 있다.

상기 단계들은 먼저, 개공기 상태 및 냉각수압력과 냉각가스인 질소의 압력을 점검하고, 개공용구를 개공기에 장착하는 단계(50)와, 상기 단계(50)다음에 냉각수 분사상태를 확인하며, 그 확인작업으로는

-냉각수 물안개 분사 시에는 냉각가스인 질소 주입후 5-10초 경과시 냉각수 밸브를 열고

-냉각수 물안개 분사 정지 시에는 냉각수 밸브를 닫은 후 5-10초 경과시 질소밸브를 닫는 과정을 포함한다.

그리고, 개공기 조작수순에 의해 개공기(10)를 출선구(104)구멍으로 진입시키고, 진입레버를 조작하여 드릴비트(9)를 출선구(104)중앙에 맞추는 단계(52)가 이루어지며, 상기 단계후에는 햄머링을 실시하여 출선구(104)에 비트(9)가 50mm정도 굴착되도록 하는 단계(54)가 이루어진다.

또한, 다음 단계에는 비트(9)가 출선구(104)에 50-100mm굴착되어 위치조정 완료시에 질소를 주입하는 단계(56)가 이루어지고, 비트(9)가 심도 200-300mm 지점에서 냉각수 밸브를 열고, 개공 작업을 실시하는 단계(58)가 이루어진다. 그리고, 관통이 완료되어 비트물림이 발생시 비트가 용해될 수 있는 시간동안 비트 취외를 지연하고, 이러한 경우, 출선구(104)개공시 비트의 과격한 진입은 비트 손상 및 물림이 발생할 수 있기 때문에 진입레버의 조작시 주의를 요하며, 출선구 관통이 확인되면, 즉시 냉각수 밸브를 잠금으로서 냉각수 공급을 중단하는 단계(60)가 이루어지고, 상기 단계후에 질소주입은 개공 용구가 완전히 후퇴하고 비트가 출선구 밖으로 완전히 빠질 때까지 실시하는 단계(62)가 이루어지는 것이다.

본 발명의 효과를 입증하기 위하여 고로 출선구 개공을 위해 일체형 출선구 개공용구를 사용하고, 고압의 질소를 수송가스로 하는 물안개 분사 냉각장치를 사용하여, 본 발명에 의한 개공장치와 그 조작방법에 의해 개공장치를 조작하여 출선구의 개공을 실시하였다. 이의 실시결과는 다음과 같다.

우선, 물안개 분사 냉각장치의 사용시, 냉각수인 물의 압력과 유량을 각각 5-15kg/cm2 및 6-15liter/min로 변화시킨 결과, 냉각수의 압력은 11-13kg/cm2, 냉각수의 유량은 10-12liter/min로 하여 고온의 출선구를 개공하는데 드릴비트의 냉각능이 우수하였다. 또한 수송가스의 압력을 6-13kg/cm2로 변화시킨 결과, 10kg/cm2 이상에서 냉각수 분무효과를 상승시키고 드릴비트에 의한 개공시 개공잔재의 배출이 원활하였다.

그리고, 냉각수의 분사각도의 조정을 위해 드릴비트에는 한 개의 직선 분사공과 3개의 경사 분사공을 설치하고 냉각수 분사 및 개공잔재의 배출을 원활히 하기 위해 경사 분사공의 각도는 20°로 한정하였다.

이를 도표로서 정리하면 아래의 표 1과 같다.

[표 1]

본 발명에 따라서 개공작업을 실시한 결과, 출선구 개공시간은 20에서 5분으로 단축되었다. 또한 출선구 내부의 철봉의 심한 타격에 의한 크랙의 발생이 제거되었으며, 기존 개공방법의 실패시 사용되는 산소파이프에 의한 개공에 의해 출선구 내부의 확대 현상 및 심도저하 현상등이 억제되어 출선시간의 연장효과가 나타나 생산성이 증대하였다.

또한 출선구 내부형상의 안정으로 출선구 폐쇄용 내화물의 원단위 저감이 나타났다.

이를 도표로서 정리하면 다음과 같다.

[표 2]

따라서 본 발명은 새로운 형태의 출선구 개공장치 및 물안개 분사 냉각방식, 또한 개공장치의 조작순서에 의해 출선구를 신속히 개공하여, 출선작업을 획기적으로 대폭 줄이고 내화물의 원단위를 감소시키는 효과를 얻는다. 또한 출선시간의 연장과 동시에 출선작업을 용이하게 함으로써 노저에 용선의 저선량을 적절히 조절하여 노황의 안정효과가 있으며, 생산성의 향상효과도 있다.

그리고, 고압, 고열의 작업환경의 열악한 개공 작업을 손쉽게 하는 효과가 얻어진다.

Claims (2)

1. 드릴비트(9)와 드릴로드(6)를 회전시켜 고로의 출선구를 개공하는 고로의 출선구 개공장치에 있어서, 상기 드릴비트(9)와 드릴로드(6)의 중앙에 형성된 구멍(13)(6a)으로는 출선구(104)를 냉각시키기 위한 냉각수와 질소이송개스관(19)( 20)이 연결되어 개공 작업중에 물안개를 발생시켜 출선구(104)를 냉각시키면서 개공작업이 이루어짐을 특징으로 하는 고로의 출선구 개공장치.
2. 드릴비트(9)와 드릴로드(6)로 이루어진 개공용구를 개공장치에 장착하는 단계(50); 개공장치(1)의 작동으로 개공용구를 출선구(104)에 진입시키고 개공용구를 출선구(104)에 장착하는 단계; 및 개공장치(1)를 이용하여 출선구(104)를 드릴비트(9)로서 굴착하는 단계(54);를 포함하여 고로의 출선구를 개공시키는 방법에 있어서, 상기 드릴비트(9)가 출선구(104)에 굴착되어 위치조정 완료후 질소가스를 출선구(104)로 공급하는 단계(56); 상기 드릴비트(9)가 출선구(104)에 장착된 상태에서 냉각수 밸브를 열고 물안개를 발생시켜 출선구(104)를 냉각시키면서 개공작업을 실시하는 단계(58); 상기 출선구(104)의 관통이 확인되면 냉각수 공급을 중단하는 단계(60); 및 개공용구가 완전히 후퇴할 때까지 질소가스를 주입하는 단계(62);를 추가 포함함을 특징으로 하는 고로의 출선구 개공방법.