KR100368268B1 - 고로의 노하부 불활성화 방지방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 올 스테이브 냉각형 고로(All Stave Cooled Blast Furnace)에서 냉각능력 증대에 따른 노하부에서 부착물이 과다 성장하여 고로의 정상조업이 곤란하게 되는 상태를 방지하기 위한 고로의 노하부 불활성화 방지방법에 관한 것이다.
본 발명은, 12mm 이상의 대립과 11mm 이하의 소립으로 이루어진 철광석을 입도별로 분급하지 않은 채, 노벽부에서 중간부까지 균일하게 분포시키는 철광석 미분급 장입을 실시하고; 코크스를 노벽부에서 노중심부로 장입할 때, 노벽부로 부터 1.2∼1.4m 지점에 코크스 봉우리가 형성되도록 하는 코크스 분포제어를 실시하며, 철광석도 상기 코크스 봉우리 형성지점에서부터 중심부로 장입하여 철광석 봉우리가 벽부로부터 1.3∼1.5m 지점에 형성되도록 하는 봉우리형 코크스/ 철광석 장입을 실시하며; 그리고, 상기 철광석과 함께 장입되는 중괴 코크스는 노정 호퍼내에서 가장 먼저 배출될 수 있는 노벽부로 부터 1.5m 이내에 안착되도록 장입하여 벽부 철광석 층내의 공극율을 상승시켜 통기성을 개선함으로서 노하부에서 부착물이 과다 성장하는 것을 방지하는 고로의 노하부 불활성화 방지방법을 제공한다.
Description
본 발명은 고로의 노 하부 불활성화 방지방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 올 스테이브 냉각형 고로(All Stave Cooled Blast Furnace)에서 냉각능력 증대에 따른 노 하부의 부착물이 과다 성장하여 고로의 정상조업이 곤란하게 되는 상태를 방지하기 위한 고로의 노 하부 불활성화 방지방법에 관한 것이다.
일반적으로, 올 스테이브 냉각형 고로(1)에서 노 하부 불활성화란 도 1에 도시된 바와 같이, 고로(1)의 스테이브(Stave)(10) 내면에 분광석, 분코크스, 슬래그등의 응고 화합물로 구성된 부착물(Scab)(12)이 노의 보쉬(Bosh) 및 밸리(Belly)부(10a)에서 내측으로 성장하여 노내 장입물 강하를 불안정하게 하고, 또한 노하부 풍구(15)를 통해 노내로 투입되는 열풍량이 저하되도록 하는 현상이다.
이와 같은, 노하부 불활성화가 발생될 경우에는, 먼저 장입물(20)의 강하가 불안정해 지고, 그에 따라 장입물(20)의 슬립(Slip), 드롭(Drop), 취발등이 반복적으로발생하게 된다.
이러한 장입물 강하 불안정은 노 중심부(24)로 철광석이 미끄러져 들어가는 량을 증가시켜서 노내 가스가 노상부로 흘러나가는 통로를 막아버리는 역할을 하게 되어 결과적으로 노내 통기성 악화를 초래하게 된다. 또한, 노내 통기성 악화는 풍구(15)를 통하여 고로(1) 내부로의 열풍의 송풍량을 저하시켜서 노 하부 철광석 환원용융상태 불량에 따라 노심 코크스 베드(Coke bed)(27)의 불활성화를 유도하기도 한다.
이러한 노하부 불활성화에 관련된 문제점은 도 6에 도표로 정리되어 있다.
이러한 노하부 불활성화 방지를 위한 종래의 기술로서는 도 2에 도시된 바와 같은 것이 있다. 이는 소결광 입도별 분급 장입을 실시하는 조건에서, 노벽부(30)에 코크스 장입량 증대 및 철광석(Ore) 장입량 저감을 통해 철광석/코크스(Ore/Coke) 비율을 국부적으로 저하 시키므로서 노벽부(30)측으로 가스 흐름량을 증대시켜 부착물을 용해시키는 방법이다.
그러나, 이러한 방법은 노벽부(30) 측으로 코크스 장입량 증대(외진) 및 노 중심부착으로 철광석 장입량 증대(내진)은 고로(1) 내부 가스의 주변류(40)를 활성화시키는데 유리하게 작용하지만, 노(1) 중심부로 내진된 철광석은 노중심부에 형성되는 코크스 터널(coke tunnel)(42)의 크기를 축소시키는 결과를 초래하여 고로(1)내부의 통기성을 악화시키는 역할을 하게 된다.
그리고, 다른 한가지 방식은 노벽부(30)에 장입되는 12mm 이하의 소립 소결광의 사용량을 감소시켜서 노벽부(30)의 가스 통기성 향상 및 주변류(40) 활성화를 통해부착물을 용해시키는 방법이다.
그러나, 이러한 방식도 노벽부(30)에 장입되는 입도 12mm 이하의 소립 소결광 사용비 저감은 부분적으로 주변류(40) 활성화에 기여하기는 하지만, 소립 소결광의 고환원성에 기인한 용융온도 저하로 인해 노하부 부착물(12)보다 소립 소결광이 우선적으로 용해반응을 진행함으로서 노하부 부착물(12)의 용해에 많은 시간을 필요로 하고 있다.
또한, 마지막으로는 노(1)내에 장입되는 철광석/코크스(Ore/Coke)비 저하를 통한 노내 코크스 장입량의 증대를 통해 노벽부(30) 통기성을 개선하여 노하부 부착물(12)을 용해시키는 방법이 있다.
그러나, 이러한 방식도 노내 철광석/코크스(Ore/Coke)의 대폭적인 저하를 통하여 노내 통기성을 개선하고자 한 것이지만, 이와 같은 노하부 부착물(12)의 제거 방법은 철광석/코크스(Ore/Coke) 저하에 따른 고로(1)의 생산성이 10% 이상 저하되고, 용선중 [Si] 성분을 1.0% 수준으로 상승시켜서 용선 품질을 저하시키고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 한 것으로서, 그 목적은 고로 본체의 하부인 보쉬(Bosh) 및 밸리(Belly)부에서 주로 존재하는 부착물의 과다 성장으로부터 고로 조업조건이 악화되는 현상인 노황 불안정을 방지하기 위한 고로의 노하부 불활성화 방지방법을 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 올 스테이브 냉각형 고로에서 노하부 불활성화 부착물이 형성된 상태를 도시한 단면도;
도 2는 종래의 기술에 따라서, 노하부 불활성화 방지조업을 실시하는 상태를 도시한 설명도;
도 3은 본 발명에 따라서, 고로의 노하부 불활성화 방지방법을 구현하는 상태를 도시한 설명도;
도 4는 고로의 보쉬(Bosh)부분에서 가스밀도의 변화에 따른 노체 전열지수의 변화를 도시한 그래프도;
도 5는 고로의 스태브 열전대(Stave T/C) 온도와 냉각수 온도차이에 따른 부착물(Scab) 두께 변화를 도시한 그래프도;
도 6은 올 스테이브 냉각형 고로에서 노하부 불활성화 형성요인 및 제 현상을 도시한 도표이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10..... 스태브(stave) 12..... 부착물
10a.... 보쉬(Bosh) 및 밸리(Belly)부
15..... 풍구 20..... 장입물
24..... 노중심부 27..... 코크스 베드
30..... 노벽부 40..... 주변류
42..... 코크스 터널 111.... 철광석 미분급 장입
112.... 코크스 봉우리 113.... 철광석 봉우리
114.... 중괴 코크스 115,116.... 코크스-철광석 혼합층
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 올 스테이브 냉각형 고로(AllStave Cooled Blast Furnace)에서 냉각능력 증대에 따른 노하부에서 부착물이 과다 성장하는 것을 방지하기 위한 고로의 노하부 불활성화 방지방법에 있어서, 12mm 이상의 대립과 11mm 이하의 소립으로 이루어진 철광석을 입도별로 분급하지 않은 채, 노벽부에서 중간부까지 균일하게 분포시키는 철광석 미분급 장입을 실시하고; 코크스를 노벽부에서 노중심부로 장입할 때, 노벽부로 부터 1.2∼1.4m 지점에 코크스 봉우리가 형성되도록 하는 코크스 분포제어를 실시하며, 철광석도 상기 코크스 봉우리 형성지점에서부터 중심부로 장입하여 철광석 봉우리가 벽부로부터 1.3∼1.5m 지점에 형성되도록 하는 봉우리형 코크스/ 철광석 장입을 실시하며; 그리고, 상기 철광석과 함께 장입되는 중괴 코크스는 노정 호퍼내에서 가장 먼저 배출될 수 있는 노벽부로 부터 1.5m 이내에 안착되도록 장입하여 벽부 철광석 층내의 공극율을 상승시켜 통기성을 개선함으로서 노하부에서 부착물이 과다 성장하는 것을 방지함을 특징으로 하는 고로의 노하부 불활성화 방지방법을 마련함에 의한다.
그리고, 본 발명은 노하부 연소가스 밀도를 8.0 N㎥/㎥ 이상 유지하는 조건에서 풍량은 6000 N㎥/min 이상으로 하고, 산소는 미분탄 연소성을 고려하여 산소/탄소(Oxygen/Carbon)의 비 2.1:1 로 하는 고풍량 저산소 부화조업을 추가 포함함을 특징으로 하는 고로의 노하부 불활성화 방지방법을 마련함에 의한다.
또한, 본 발명은 스태브 열전대(Stave T/C)의 온도와 스태브(Stave) 냉각수의 온도간의 차이를 20℃ 이상으로 관리하여 고로의 스태브(Stave)의 냉각능력이 과다하게 높게 유지될 때 발생되는 노벽부(30)의 부착물 과다 성장현상을 방지하는 것을 추가 포함함을 특징으로 하는 고로의 노하부 불활성화 방지방법을 마련함에 의한다.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 노황 불안정을 방지하기 위하여 노상부에서 장입물의 분포제어 방법으로 도 3에 도시된 바와 같이, 소결광 미분급 장입(111), 봉우리형 코크스(코크스-Ore) 장입(112) 및 중괴 코크스의 벽부 집중 장입(114)및, 송풍조건 관리방법등을 통하여 고 풍량 저산소 부하조업 실시한다. 그리고, 스태브(Stave) 냉각조건의 관리 방안으로서 스태브 열전대(Stave Thermocouple)의 온도와 냉각수 온도 차이등을 일정범위로 관리한다.
먼저, 본 발명은 장입물 분포제어 방법 개선을 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 철광석 입도를 12mm 이상의 대립과 11mm 이하의 소립으로 분급하여 대립의 철광석은 고로(1)의 노벽부(30)에서 중간부까지 장입하고, 소립의 철광석은 노벽부(30)에 집중 장입하는 입도별 장입방법 대신에 철광석 입도별로 분급하지 않은 채 노벽부(30)에서 중간부까지 균일하게 분포 시키는 철광석 미분급 장입(111)을 실시한다.
이는 철광석을 대립과 소립으로 구분하여 소립을 집중적으로 벽부에 장입할 때 발생되는 광석층내의 통기성 저하를 방지하기 위하여 철광석 입도가 증대된 미분급 철광석을 벽부(30)에 균일하게 장입(111)하므로서, 벽부(30)에서 철광석 층내의 통기성 향상을 통해 주변류를 활성화시키게 된다. 아울러 노벽부(30)의 미분급 소결광의 환원속도가 분급된 소립 소결광의 환원속도보다 작기 때문에 노벽부(30)에서 형성된 부착물(12)을 원활히 용해 해내는데 기여하게 된다.
그리고, 동시에 노벽부(30)의 철광석 층에서 통기성 향상을 유도하는 봉우리형 코크스 장입(112) 방법을 실시한다. 여기서는, 코크스를 노벽부(30)에서 노중심부(24)로 장입할 때 노벽부(30)로 부터 1.2∼1.4m 지점에 코크스 봉우리(112)가 형성되도록 하는 코크스 분포제어를 실시한 다음에 철광석도 코크스 봉우리 형성지점에서부터 중심부로 장입하여 철광석 봉우리(113)가 벽부(30)로부터 1.3∼1.5m 지점에 형성되도록 유도하는 봉우리형 코크스/ 철광석 장입을 실시한다.
이러한 코크스 봉우리(112)는 철광석이 봉우리 직상부에 낙하되면서 낙하에너지에 의해 다량의 코크스를 노내 중심부 및 노벽부(30) 측으로 붕괴시키더라도 붕괴된 지점에서 코크스 층 두께를 확보해 주는 역할을 한다.
또한, 코크스 봉우리(112)로 부터 붕괴된 코크스는 중심부(24) 및 노벽부(30)에서 철광석과 혼합층(115)(116)을 형성하여 노벽부(30)와 중심부(24)의 통기성을 개선시키므로서 철광석의 내진이나 코크스의 외진 없이도 주변류를 활성화시키게 된다. 따라서 이러한 활성화된 주변류는 노하부 부착물(12)의 형성을 방지하게 된다.
그리고, 중심부에서 코크스 혼합층(116) 증가는 대폭적인 철광석/코크스(Ore/Coke) 비의 저하 없이도 중심부의 코크스 터널을 확보해 주기 때문에, 중심부의 통기성을 개선시켜서 중심류를 안정적으로 확보하는데 기여하고 있다.
그리고, 철광석과 함께 장입되는 중괴 코크스(114)는 도 3에서와 같이 노정 호퍼(미도시)내에서 가장 먼저 배출될 수 있는 위치에 분포시킴으로서 철광석 장입시 노벽부(30)로 부터 1.5m 이내에 안착될 수 있도록 관리한다. 이러한 중괴 코크스(114) 사용량은 노하부 불활성화 진행시, 장입 차지(Charge) 당 2.5톤 에서 3.5톤 수준으로 증대시킨다.
이렇게 장입된 중괴 코크스(114)는 벽부(30)의 철광석 층내의 공극율을 상승시켜서 통기성을 개선하는데 기여하게 된다. 특히, 노벽부(30)에 중괴 코크스(114)의 다량 집중 장입은 노벽부(30)의 철광석/코크스(Ore/Coke) 비를 저하시키는 역할을 통해 노 하부가스가 노벽부(30)로 쉽게 통과할 수 있는 통로를 제공하게 된다.
한편, 고로(1)의 송풍조건 조정 방법으로는 노하부 연소가스 밀도를 8.0 N㎥/㎥ 이상 유지하는 조건에서, 고풍량 저산소 부화조업을 위해 풍량은 6000 N㎥/min 이상 확보하고, 산소는 미분탄 연소성을 고려하여 산소/탄소(Oxygen/Carbon)의 비 2.1:1 를 만족하는 수준으로 조정하여 한다. 노하부에서 연소가스 밀도를 8.0 N㎥/㎥ 이상 확보할 경우, 이는 도 4의 그래프에서 도시된 바와 같이, 고온의 연소가스가 노벽부(30)에 형성된 부착물(12) 표면과 접촉시간의 증가에 따른 전열량이 증가되어 노벽 부착물(12)을 원활히 용해시키는 역할을 수행하게 된다.
특히, 고풍량 조업은 노하부에 투입되는 고열의 기체량의 증가로부터, 노하부에 코크스및 미분탄의 연소를 통해 고온의 연소가스 밀도를 증가시키게 된다. 이러한 고온의 가스가 노하부 부착물(12)과의 열교환 및 반응시간을 증가시킴으로서 부착물(12)을 용해 제거하는데 기여하게 된다. 또한, 산소 부화량의 저하는 풍구앞에서 코크스의 연소속도를 저하시키므로서 노상부의 장입물이 충분히 승온되어 노하부로 강하함에 따라 노벽부(30)의 부착물(12)에 전열량을 증대시킬 수 있게 하고있다.
그리고, 고로(1)의 스태브(Stave)에서 냉각능력이 과다하게 높게 유지될 때 발생되는 노벽부(30)의 부착물(12) 과다 성장현상을 방지하기 위하여 스태브열전대(Stave T/C)의 온도와 스태브(Stave) 냉각수의 온도간의 차이를 20℃ 이상으로 관리한다.
만일, 온도 차이가 20℃ 이내로 유지될 경우, 노벽부(30)의 부착물(12) 두께가 150mm 이상으로 급격히 성장함에 따라 노하부의 내경을 축소시키는 역할을 수행함으로서, 노상부로 상승하는 가스의 통로를 축소시킴과 더불어 노하부로 강하되는 장입물의 통로도 축소시켜서 장입물의 강하 불량 현상을 일으키게 된다.
따라서, 온도 차이를 20℃ 이상으로 유지시키므로서 도 5에 도시된 바와 같이,노벽부(30)의 부착물(12) 두께를 150mm 이하로 관리함에 따라 안정된 노상부의 장입물 강하를 이룰 수 있고, 노하부 고온가스를 노벽부(30)의 원주방향으로 균일한 상승이 가능하여 노벽 부착물(12)의 과다한 성장 방지가 가능하게 된다.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 올 스태브 냉각장치를 구비하고 있는 고로(1)의 정상조업중, 노하부 불활성화 발생에 따른 장기간 노황 불안정으로부터 생산량 감소 및 용선품질 악화를 사전에 감지하여 조치를 가능하게 하고 있다.
본 발명은, 노하부에서 부착물(12)의 과다 성장이 노벽부(30)에서 주변류의 저하와 소립 소결광의 고환원성에 의해서 기인되므로, 이러한 노하부 불활성화를 해소하고자 고온의 노내 가스를 노벽부(30)로 다량 보내서 부착물(12)을 용해해 낼 수 있도록 소결광 미분급 장입 실시하고, 봉우리형 코크스 및 철광석 분포제어 실시하며, 중괴 코크스의 노벽부(30) 집중 장입을 실시하는 것이다.
또한, 본 발명은 정상 조업중, 노하부 불활성화 이행의 조기 감지 및 방지 수단으로서, 스태브 열전대(Stave T/C)와 냉각수 온도간의 차이를 20℃ 이상으로 관리하여 노벽 부착물(12)의 성장을 150mm 이내로 제한하도록 하고 있다.
이러한 노하부 부착물(12)의 과다성장 방지를 통해 고로(1) 조업이 안정화되어 스태브 냉각 방식의 고로(1)의 냉각능력 증대에 따른 노하부 부착물(12)의 과다 성장 방지를 대폭적인 철광석/코크스(Ore/Coke) 비의 저하 없이도 가능하도록 하여 고로(1)의 생산성 향상 및 미분탄 취입량 증대에 기여하는 것이다.
Claims (3)
- 올 스테이브 냉각형 고로(1)(All Stave Cooled Blast Furnace)에서 냉각능력 증대에 따른 노하부에서 부착물(12)이 과다 성장하는 것을 방지하기 위한 고로(1)의 노하부 불활성화 방지방법에 있어서,12mm 이상의 대립과 11mm 이하의 소립으로 이루어진 철광석을 입도별로 분급하지 않은 채, 노벽부(30)에서 중간부까지 균일하게 분포시키는 철광석 미분급 장입(111)을 실시하고;코크스를 노벽부(30)에서 노중심부(24)로 장입할 때, 노벽부(30)로 부터 1.2∼1.4m 지점에 코크스 봉우리(112)가 형성되도록 하는 코크스 분포제어를 실시하며, 철광석도 상기 코크스 봉우리(112) 형성 지점에서부터 중심부(24)로 장입하여 철광석 봉우리(113)가 벽부로부터 1.3∼1.5m 지점에 형성되도록 하는 봉우리형 코크스/ 철광석 장입을 실시하며; 그리고,상기 철광석과 함께 장입되는 중괴 코크스(114)는 노정 호퍼내에서 가장 먼저 배출될 수 있는 노벽부(30)로 부터 1.5m 이내에 안착되도록 장입하여 벽부 철광석 층내의 공극율을 상승시켜 통기성을 개선함으로서 노하부에서 부착물(12)이 과다 성장하는 것을 방지함을 특징으로 하는 고로의 노하부 불활성화 방지방법.
- 제 1항에 있어서, 노하부 연소가스 밀도를 8.0 N㎥/㎥ 이상 유지하는 조건에서 풍량은 6000 N㎥/min 이상으로 하고, 산소는 미분탄 연소성을 고려하여산소/탄소(Oxygen/Carbon)의 비 2.1:1 로 하는 고풍량 저산소 부화조업을 추가 포함함을 특징으로 하는 고로의 노하부 불활성화 방지방법.
- 제 1항에 있어서, 스태브 열전대(Stave T/C)의 온도와 스태브(Stave) 냉각수의 온도간의 차이를 20℃ 이상으로 관리하여 고로(1)의 스태브(Stave)의 냉각능력이 과다하게 높게 유지될 때 발생되는 노벽부(30)의 부착물(12) 과다 성장현상을 방지하는 것을 추가 포함함을 특징으로 하는 고로의 노하부 불활성화 방지방법.
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