KR100402125B1

KR100402125B1 - 고로의 노벽보수후 연료 및 원료 장입 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100402125B1
Application number: KR10-2001-0070954A
Authority: KR
Inventors: 조상익; 한주성; 박창현; 윤상철
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-10-17
Also published as: KR20030040607A

Abstract

본 발명은 고로 내부의 벽체 보수작업을 완료한 후 노내에 일정 레벨까지 연,원료를 보충시키는 복척 과정에 있어서의 연료 및 원료 장입 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 복척 조업시의 연료 및 원료의 장입이 보다 신속히 이루어지도록 함으로써 노벽 보수후 고로 휴지시간을 단축하고 생산성을 향상시킬 수 있게 한 고로의 노벽보수후 연료 및 원료의 장입 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 고로의 노벽 보수후 복척을 위한 건장입 장치로서, 노정호퍼(16)에서의 원료 수용 및 장입을 제어하기 위해 노정 피엘시(50)가 설치되고, 전기신호의 제어를 위해 전기신호제어기(60)가 설치되며, 운전상태의 확인을 위해 프로세스 컴퓨터(70)가 설치되고, 일반 조업시와 복척 조업시의 장입을 선택할 수 있는 선택 스위치(51)가 설치되는 제어부와, 두 노정호퍼(16)로 원료 수용시 상기 호퍼들중 하나의 호퍼로 장입물을 유도해 주는 체인지오버슈트(14)를 동작시키고, 원료의 호퍼내 수용이 시작되면 열리고 완료되면 닫힐 수 있도록 호퍼 상부시일밸브(5)를 동작하는 노정호퍼(16)의 원료 수용 동작부와, 노정호퍼(16)로부터 고로내부로의 원료 장입시 원료의 장입이 시작되면 열리고 완료되면 닫힐 수 있도록 호퍼 하부시일밸브(7)를 동작하고, 장입물 장입중에 각 원료의 장입위치별 장입량을 제어할 수 있도록 광량조절게이트(6)를 동작하는 노정호퍼(16)의 원료 장입 동작부를 포함하여 구성되고, 상기 선택스위치(51)에 의한 복척 조업 장입 선택시 노정호퍼 균,배압 장치인 1차 균압밸브(12), 2차 균압밸브(10), 더스트밸브(15), 배압밸브(4), 가스회수밸브(11)를 동작시키지 않는 상태에서 상부시일밸브(5)와 하부시일밸브(7) 및 광량조절게이트(6)만을 작동시켜 장입을 이루도록 구성된 것을 특징으로 하는 고로의 노벽 보수후 연료 및 원료 장입 장치 및 동 장치를 사용한 장입 방법을 제공한다.

Description

고로의 노벽보수후 연료 및 원료 장입 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CHARGING COKES AND ORES IN BLAST FURNACE AFTER AMENDING INNER WALLS OF THE FURNACE}

본 발명은 고로 내부의 벽체 보수작업을 완료한 후 노내에 일정한 레벨까지 연, 원료를 보충시키는 복척 과정에 있어서의 연료 및 원료 장입 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 종래의 균압, 배압변이 동작하는 장입 조건에 더해 상기 균압, 배압변이 동작하지 않는 상태에서도 장입이 가능한 무 균압, 배압 장입을 선택할 수 있도록 함으로써 건장입(Dry Charging)시 장입에 필요한 공정 및 시간을 대폭 줄일 수 있도록 한 고로의 노벽보수후 연료 및 원료 장입 방법 및 장치에 관한 것이다.

도1, 도2는 본 발명이 관련된 고로의 노벽 보수작업 상황 및 복척 작업의 상황을 도식적인 방법으로 나타낸 것인데, 일반적으로 고로 조업은 원료(原料)인 철광석(2), 연료(燃料)인 코크스(1)를 노 상부에서 연속적으로 장입하고(도3 참조) 노 하부로는 송풍기에서 열풍로를 거치면서 약 1150∼1200℃로 승온된 열풍을 풍구를 통해서 고로 내부로 불어넣게 되면 원료인 코크스는 연소되고 이러한 코크스의 열기와 발생되는 가스에 의해서 원료인 철광석을 환원, 용융시켜 용선을 생산하게 되고 생산된 용선은 출선구(24)를 통해 노외로 배출하게 된다.

이러한 고로 조업에 있어서 고로 조업 개시이후 약 7∼8년이 경과하게 되면고로내부의 노벽체(爐壁體)부분(21)이 수시로 변화하는 고로 내부의 강력한 가스 흐름과 강하하는 장입물과의 마찰에 의해서 마모되고 침식되어 노벽체를 구성하는 연와가 심한 손상을 입게 되는데, 이는 결국 연와가 초기상태의 두께를 상실하고 점차 얇아지게 되는 것을 의미한다. 이같이 손상된 연와 상태에서 고로 조업을 계속하게 되면 마모된 연와부위를 통과한 가스가 노벽 냉각반 및 노체 철피를 손상 시키게 되고 결국에는 고로 본체가 뚫리게 되는 최악의 상황이 발생되게 된다.

이와 같이 고로 가스와 강하되는 장입물에 무방비로 침식당하는 노벽 연와를 보호하고 가능한 한 최상의 상태를 유지할 수 있도록 그동안 장입물 분포조정 등 수많은 연와 보호 기술이 발전되고 시도되어 왔으나, 최근에는 고로에 장입되어 있는 장입물 레벨(Level)을 최대한 줄인 후 고로에 들어가는 바람을 멈춘 다음(즉 조업정지 상태) 상처난 노벽체를 육안으로 확인해 가면서 노벽체에 잘 달라 붙도록 반죽된 내화물을 스프레이 장치(22)로 노벽체의 연와를 향해 쏘아 붙이는 노벽 스프레이 보수(도1 참고)가 실 조업에 널리 이용되고 있다.

이러한 노벽 스프레이 보수는 스프레이 작업 전후의 매우 위험한 작업 공정을 수반하고 보수 작업에 많은 작업 인원이 투입되며, 조업을 중단한 후 실시해야 한다는 것등의 큰 단점에도 불구하고 침식된 연와를 가장 확실하게 보수할 수 있는 장점 때문에 많은 고로 조업 현장에서 주기적으로 실시되고 있다.

노벽 스프레이 작업을 위해서는, 노내 연,원료 장입물의 레벨을 스프레이 예정선까지 낮추는 감척(減尺) 작업과 스프레이 작업 완료 후 고로 내부를 연,원료로 일정레벨까지 충진시키는 복척(復尺) 작업이 필연적으로 이루어지게 된다.

또한, 노벽 연와 스프레이 보수 작업의 성공과 기술의 정도는 상기에서 언급한 순조로운 감척 및 복척 작업에 그 성공 여부가 걸려 있다고도 할 수 있을 만큼 매우 중요한 작업 공정이라고 할 수 있는데, 일반적으로 노벽 연와 스프레이 보수는 조업 상황에 따라 다소의 차이는 있으나 장입물을 고로 상부의 정해진 기준선에서 약 18m 아래까지 낮춘 후 실시하게 되는 것이 보통이다.

지금부터는 본 발명과 직접 관계되는 복척 작업과 그 공정 및 이에 따른 문제점을 설명하기로 한다.

고로 감척 완료 후 약 10시간이 소요되는 노벽 연와 스프레이 보수 작업을 실시한 다음 재조업 개시를 위해서는 앞에서 언급한 복척 작업을 해야 되는데, 복척 작업이라 함은 기준선으로부터 18m까지 내려간 장입물 레벨을 고로에 바람을 넣지 않는 상태에서 약 3시간에 걸쳐서 코크스 및 철광석(18 차지(Charge), 약 1800 TON)의 연,원료를 교대로 노내에 투입하여 장입물 레벨을 정상 조업이 가능한 장입 레벨인 6m까지 쌓아 올리는 공정을 말한다(도2 참조).

이러한 복척 작업은 고로에 바람을 넣지 않는 상태, 즉 정상 조업이 아닌 상태에서 이루어지므로 건장입(Dry Charging)이라고 칭하는데, 고로에 바람을 넣지 않은 상태에서 건장입 시간만 3시간 정도의 장시간이 소요되므로 재송풍 및 정상 조업의 재개가 늦어지게 되고, 이는 결국 생산량 하락의 원인이 되게 되는 바, 여기에는 다음과 같은 이유가 있기 때문이다.

즉, 상술한 스프레이 보수 작업시는 장입물이 고로상부 장입선에서 18m까지 내려가 있으므로 장입물이 노하부 풍구선까지 10m이내로 얕게 쌓인 상태가 되는데,이런 상태에서 작업후 조업재개를 위해 바람을 넣게 되면 송풍량 1,000 NM³/MIN 이하의 최소한의 적은 바람량에도 연,원료로 균일하게 채워진 장입물의 층후가 붕괴되면서 연, 원료가 노내에 흩어져 버리게 되므로 어쩔 수 없이 바람을 넣지 않는 장입, 즉 건장입(Dry Charging)을 할 수 밖에 없는 것이다.

건장입시 연, 원료의 노내 장입은 노정 장입 부속설비의 동작을 거친 후 노내로 장입하게 되는데, 이러한 장입 부속설비는 장입물을 1차적으로 저장하고 장입 전까지 연,원료가 대기하는 2개의 노정호퍼(16), 그리고 장입 벨트 컨베어(3)로 수송되어온 연, 원료를 2개의 노정호퍼(16)에 번갈아 가면서 수용시켜 주는 체인지 오버슈트(Change Over Chute)(14), 연, 원료의 원활한 장입을 위해서 노정호퍼의 압력을 노내 압력과 근접하게 맞추어 주는 1차 균압밸브(PEV)(12), 노정호퍼의 압력을 노내 압력보다 약간 높게 해서 원활한 장입을 도모하는 2차 균압밸브(SEV)(10), 노정호퍼에서 배출되는 더스트(DUST)를 모아주는 더스트밸브(DDV)(15), 노정호퍼의 압력을 대기중으로 방산시키는 배압밸브(RV)(4), 노정호퍼의 압력을 가스 라인으로 회수하는 가스회수밸브(GRV)(11)등으로 구성되어 있다.

이렇게 구성된 장입 장치에 의한 드라이 차징의 장입 과정은 다음과 같다.

먼저 노정호퍼(16)에서 원료의 중계조(13)에 배출 명령 신호를 보내게 되면 코크스, 페러스(FERROUS), 스몰 신타(SMALL SINTER) 등 조업에 필요한 연,원료가 차례로 컨베어(3)로 배출되고 약 440m를 실려간 후 노정호퍼(16)에 광종별로 최종수용된다.

그리고 노정호퍼(16)내에 연,원료가 가득 차면 그에 상응하는 신호와 함께 상부시일밸브(USV)(5)가 닫히고, 장입을 위해서는 호퍼내 압력이 노내 압력과 동일하여야 하므로 호퍼내 압력을 노내 압력과 동일하게 하는 균압을 위해서 1차 균압밸브(PEV)(12)가 약 20초동안 열리고 닫힘과 동시에 2차 균압밸브(SEV)(10)가 열리면서 1차로 균압된 호퍼를 2차로 N2를 보충하여 균압과정을 한 차례 더 거치게 함으로써 장입물이 노내로 원활하게 장입될 수 있도록 하게 된다.

또한, 노정호퍼 압력 발신기에서 균압완료 신호전송과 동시에 하부시일밸브(LSV)(7), 광량조절게이트(MCG)(6)가 차례로 열리고 틸팅슈트(TILTING CHUTE)(8)가 3∼10개의 정해진 포인트(Point)에 차례로 이동 정지되면서 노내로 연, 원료가 장입된다. 이러한 1회의 장입과정은 통상 약 10분이 소요되어 조업재개에 필요한 18 차지(Charge), 1800여 TON의 연, 원료를 모두 장입하기 위해서는 약 3시간 정도의 장시간이 소요되는 것이다.

상기에서 기술한 노정호퍼 균압, 배압 장치에 의해서 건장입용 연,원료가 노내로 장입되는 과정에 있어서 다음과 같은 문제점이 있다.

또한, 노정호퍼의 균, 배압 장치가 교대로 동작되어지는 과정에서 상당한 시간이 소요됨은 물론 그중 어느 하나라도 고장이 발생되면 결국은 전체 장입이 불가능해지게 되고, 동작 장치가 많을수록 고장빈도는 커질 수 밖에 없으며, 장시간 조업이 정지된 노벽 스프레이 보수이후 조업 재개과정에서 설비 고장으로 인한 장입 지연은 고로 조업에 치명적인 악영향을 끼치게 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 고로 연, 원료 장입시 기존의 균압 및 배압 장치 작동하의 장입단계외에 복척 조업시 선택적으로 상기 균압 및 배압 장치를 작동하지 않고 상부시일밸브(5), 하부시일밸브(7), 광량조절게이트(6) 등만을 이용해 신속한 장입이 가능한 더욱 개선된 장입 방법을 제공하여 건장입에 소요되는 공정 및 시간을 대폭 줄일 수 있는 고로의 노벽보수후 연료 및 원료 장입 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 노벽 스프레이 보수작업 상황을 보인 도식적인 단면도,

도2는 노벽 스프레이 보수작업후 복척 작업 상황을 보인 도식적인 단면도,

도3은 일반 조업 장입시 노정호퍼 균,배압 장입 상황도,

도4는 본 발명에 의한 무 균,배압 장입 방법을 나타낸 상황도,

도5는 본 발명의 장입 동작 제어부의 블록도,

도6은 본 발명의 장입 동작 순서도.

* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *

3 : 장입 컨베어 4 : 배압밸브

5 : 상부시일밸브 6 : 광량조절게이트

7 : 하부시일밸브 8 : 틸팅슈트

10 : 2차 균압밸브 11 : 가스회수밸브

12 : 1차 균압밸브 15 : 더스트밸브

16 : 노정호퍼 18 : 복척된 장입물

20 : 감척후 노내 장입물 22 : 노벽 스프레이 장치

50 : 노정 피엘시 51 : 일반장입/건장입 선택스위치

60 : 전기신호제어기 70 : 프로세스 컴퓨터

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 복척을 위한 건장입시 노정호퍼(16)에서의 원료 수용 및 장입을 제어하기 위해 노정 피엘시(PLC)(50)가 설치되고, 전기신호의 제어를 위해 전기신호제어기(ECC)(60)가 설치되며, 운전상태의 확인을 위해 프로세스 컴퓨터(PC)(70)가 설치되고, 일상 조업시와 복척 조업시의 장입을 선택할 수 있도록 선택스위치(51)가 설치되는 제어부와; 두 노정호퍼(16)로 원료 수용시 일측 노정호퍼측이나 타측 노정호퍼측중 하나의 호퍼로 장입물을 유도해 주는 체인지오버슈트(14)를 동작시키고, 원료의 수용이 시작되면 열리고 완료되면 닫힐 수 있도록 호퍼 상부시일밸브(5)를 동작하는 노정호퍼(16)의 원료 수용 동작부와; 노정호퍼(16)로부터 고로내부로의 원료 장입시 원료의 장입이 시작되면 열리고 완료되면 닫힐 수 있도록 호퍼 하부시일밸브(7)를 동작하고, 장입물 장입중에 각 원료의 장입위치별 장입량을 제어할 수 있도록 광량조절게이트(6)를 동작하는 노정호퍼(16)의 원료 장입 동작부로 구성된 고로의 노벽보수후 연료 및 원료 장입 장치와동 장치를 사용한 장입 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

먼저, 상기 제어부에서는 노정 피엘시(50)내부에 일상 조업시의 장입순서(Sequence)외에 복척 조업시 장입순서 프로그램(Program)이 내장되고, 또 조업자가 필요에 따라 일상 조업시의 장입이나 복척 조업시의 장입을 선택할 수 있도록 하여 주는 선택스위치(51)가 마련된다.

그리고, 이들 신호의 연락은 전기신호제어기(60)에서 담당하게 되며, 건장입시의 운전상태 확인을 위해 프로세스 컴퓨터(70)가 설치되고, 이들은 상호 연계하여 정보를 공유하게 된다.

상기 원료 수용 동작부에서는 노정 피엘시(50)의 지령에 따라 노정호퍼(16)로 원료 수용시 두 노정호퍼(16)중 한 쪽이나 다른 쪽의 호퍼로 장입물을 유도해 주는 체인지오버슈트(14)를 동작시키고, 해당 호퍼에 대한 원료의 수용이 시작되면 열리고 완료되면 닫히도록 호퍼 상부시일밸브(5)를 움직이게 된다.

상기 원료 장입 동작부에서는 노정 피엘시(50)의 지령에 따라 노정호퍼(16)로부터 고로내부로의 원료 장입시 원료의 장입이 시작되면 열리고 완료되면 닫힐 수 있도록 호퍼 하부 시일밸브(7)를 동작시키고, 장입물 장입중에 각 원료의 장입위치별 장입량을 제어할 수 있도록 광량조절게이트(6)를 동작시키게 된다.

이하, 본 발명의 작용을 설명한다.

노벽보수후 복척을 위한 건장입시 먼저 중계조에서 장입 컨베어(3)에 배출된 연,원료를 2개의 노정호퍼(16)에 광석의 종류별로 차례로 수용시킨 후 먼저 장입하게 되는 호퍼의 상부시일밸브(5)를 닫은 후 호퍼(16) 하부의 하부시일밸브(7)와 광량조절게이트(6)를 열고 선택된 장입위치에 틸팅슈트(8)를 각 위치별로 이동 정지해 가면서 장입을 하게 된다.

그리고, 장입을 완료하게 되면 하부시일밸브(7)와 광량조절게이트(6)를 차례로 닫고 틸팅슈트(8)를 대기위치로 이동 정지시키며 다시 상부시일밸브(5)를 연 다음 장입물을 수용시킨 후 반대편 호퍼에 저장된 장입물 장입 완료 때까지 대기하게 되며, 이러한 장입 과정은 2개의 노정호퍼(16)에 똑같이 적용된다.

즉, 본 발명에 있어서는 정상 조업시의 장입 순서와는 다른 복척을 위한 건장입시 1차 균압밸브(12), 2차 균압밸브(10), 더스트밸브(15), 배압밸브(4), 가스회수밸브(11)등의 동작을 완전정지시킨 후 상부시일밸브(5), 하부시일밸브(7)와 광량조절게이트(6)만을 이용하여 신속한 장입이 이루어지도록 하는 것을 선택할 수 있는 것이다.

상기와 같은 건장입은 일반 장입모드와 무 균압, 배압 장입모드로 조업자가 필요에 따라 선택할 수 있도록 구성되어 일반 장입모드를 선택하면 기존의 균,배압 장치들이 정해진 순서대로 동작되는 기존의 조업 형태로 공정이 진행되고, 노벽 스프레이 후 복척 작업시에는 무 균압, 배압 장입모드를 선택하면 본 발명의 장입모드로 전환되어 일반 장입모드시보다 훨씬 더 신속한 장입을 할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 고로 설비에 있어서 노벽 보수후 복척 작업을 위한연, 원료의 건장입시 노정호퍼(16)에서 고로에 연,원료를 장입하는 시간을 대폭 줄일 수 있는 바, 연, 원료의 1회 장입에 따라 1차 균압밸브(12), 2차 균압밸브(10), 더스트밸브(15), 배압밸브(4), 가스회수밸브(11)가 서로 정해진 순서에 의해서 열리고 닫히는데 소요되는 동작시간을 약 2분을 줄이게 되어 건장입용 연, 원료 18 차지(Charge), 1800 TON을 장입하는데 있어서 약 108분의 시간을 줄이게 되는 획기적인 성과를 가져오게 되었으며, 결국 노벽 스프레이 보수후 복척 시간을 3시간에서 1시간 10분대로 단축하여 생산성 향상은 물론이고 고로 휴지시간을 단축함으로써 조업도 상승중에 발생되는 노열 하락 등을 최소화할 수 있게 되는 것등의 효과를 제공하는 것이다.

Claims

고로의 노벽 보수후 복척을 위한 건장입 장치로서, 노정호퍼(16)에서의 원료 수용 및 장입을 제어하기 위해 노정 피엘시(50)가 설치되고, 전기신호의 제어를 위해 전기신호제어기(60)가 설치되며, 운전상태의 확인을 위해 프로세스 컴퓨터(70)가 설치되고, 일반 조업시와 복척 조업시의 장입을 선택할 수 있는 선택 스위치(51)가 설치되는 제어부와;

두 노정호퍼(16)로 원료 수용시 상기 호퍼들중 하나의 호퍼로 장입물을 유도해 주는 체인지오버슈트(14)를 동작시키고, 원료의 호퍼내 수용이 시작되면 열리고 완료되면 닫힐 수 있도록 호퍼 상부시일밸브(5)를 동작시키는 노정호퍼(16)의 원료 수용 동작부와;

노정호퍼(16)로부터 고로내부로의 원료 장입시 원료의 장입이 시작되면 열리고 완료되면 닫힐 수 있도록 호퍼 하부시일밸브(7)를 동작시키고, 장입물 장입중에 각 원료의 장입위치별 장입량을 제어할 수 있도록 광량조절게이트(6)를 동작시키는 노정호퍼(16)의 원료 장입 동작부를 포함하여 구성되고,

상기 선택스위치(51)에 의한 복척 조업 장입 선택시 노정호퍼 균,배압 장치인 1차 균압밸브(12), 2차 균압밸브(10), 더스트밸브(15), 배압밸브(4), 가스회수밸브(11)를 동작시키지 않는 상태에서 상부시일밸브(5)와 하부시일밸브(7) 및 광량조절게이트(6)만을 작동시켜 장입을 이루도록 구성된 것을 특징으로 하는 고로의 노벽 보수후 연료 및 원료 장입 장치.
고로 설비에 있어서 노벽 보수후 복척을 위한 건장입시 선택스위치(51)에 의해 복척 조업의 장입을 선택하고, 상기 복척 조업의 장입 선택시 노정호퍼 균,배압 장치인 1차 균압밸브(12), 2차 균압밸브(10), 더스트밸브(15), 배압밸브(4), 가스회수밸브(11)를 동작시키지 않는 상태에서 상부시일밸브(5)와 하부시일밸브(7) 및 광량조절게이트(6)만을 작동시켜 장입을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 고로의 노벽 보수후 연료 및 원료 장입 방법.