KR100418185B1 - 노황부조시 고로조업방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로의 노황부조를 개선하기 위한 고로조업방법은 고로 내부의 노열을 1540℃ 이상으로 상승시키는 노열회복단계와; 노열회복 후 장입물 강하, 풍압편차, 노정온도, 괴상대의 통기성 및 노구유속의 제어항목을 만족시키는 노내 통기성 확보단계와; 안정된 고로 내부의 통기성이 확보된 상태에서 노내 가스유속, 노구유속 및 열풍량 상승속도의 노내조건을 충족시키는 열풍확보단계로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 효과적으로 개선되어 안정화된 노황을 유지하고 또한 용융물의 생산량을 극대화시키며 고로의 장수명화를 도모할 수 있다.

Description

노황부조시 고로조업방법{Processing method in the blast furnace}

본 발명은 고로조업중에 발생하는 취발, 슬립현상, 고로 내부침수, 노열 과다저하, 장기휴풍, 슬래그 역류, 장입물 강하불량 등의 비정상적인 고로조업 원인을 진단하고 판단하여 최단 시간내 정상조업을 수행하기 위한 고로조업방법에 관한 것이고, 더 상세하게는 고로 내부의 노황부조 발생시 조업지수중 용선온도, 고로 내부가스흐름, 고로에 공급되는 열풍의 공급량, 고로에 공급되는 장입물의 비율 등을 적절한 시기에 개별적으로 적용하여 노황부조의 원인을 개선함으로써 정상조업도를 달성할 수 있도록 고로 내부의 노황을 안정화시킬 수 있는 노황부조시 고로조업방법에 관한 것이다.

일반적으로, 고로조업은 풍구를 통해서 고로에 유입되는 열풍이 상승하는 동안 고로의 장입구를 통해서 유입되는 고로원료가 하강하면서 용융 및 환원되고 그 결과 생성되는 고온의 용융물을 고로의 출선구를 통해서 배출시키는 조업이며, 이러한 고로조업은 반복적으로 실시된다.

즉, 도 1을 참조하면, 송풍기(11)로부터 공급된 소정 압력(약 4.1kg/㎠)의 공기는 열풍로(12)에서 약 1300℃까지 승온된 후 열풍 환상관(13)을 경유하여 원주 방향으로 설치된 약 34개의 풍구(14)를 통해서 열풍형태로 고로(10) 내부에 공급된다. 또한, 고로(10)의 상부에 제공된 원료장입설비(미도시)로부터 공급되는 코크스 및 철광석 등과 같은 고로용 장입물은 순차적으로 고로(10) 내부로 장입되어 일정한 층상을 이룬다. 고로(10)에 장입되어 층상을 유지하고 있는 고로용 장입물(20)은 고로(10)의 하부로 강하하는 동안 상승하는 열풍(21)과 접촉하여 가스화되고, 환원되며 용융된다. 이러한 고온의 용융물은 고로 바닥부, 즉 노저부(24)에 모아진 후 개공된 출선구(23)를 통해서 고로 외부로 배출된다.

한편, 고로(10)의 내측면에는 고로 내부의 고온 분위기로부터 철피(25)에 부착된 연와(26)를 보호하기 위한 냉각반(27)이 제공된다. 냉각반(27)은 연와층 사이에 설치된다. 그리고, 냉각반의 각 단별 유량제어를 수행하는 고로용 냉각수 제어계통에 의해서 고로의 수명을 연장시킬 수 있다.

그러나, 일상적인 조업도중 고로조업 패턴의 급변동에 따른 돌발상황 발생 또는 설비 트러블(TROUBLE) 등으로 인한 노황부조가 발생할 수 있으며, 노황부조의 대표적인 원인은 다음과 같다.

첫째, 고로 내부에서 균일하게 유지되어 있는 장입물의 입도분포에 불균형 현상이 발생하는 경우에 장입물이 고노 내부의 어느 약한 부위를 뚫고 나가는 현상, 즉 취발현상을 야기시키며, 그 결과 고로 내부에서의 대량 열손실 및 균일한 장입층의 파괴가 발생되어 장기적인 노황부조를 가져온다;

둘째, 고로 내부의 장입물이 일정 간격으로 낙하도중 일시적 강하 현상이 늦추어짐과 동시에 급격히 낙하하는 현상, 즉 슬립현상이 야기되는 경우에 노정(29)에서의 가스온도 상승 및 고로내부가스 이용율 저하를 초래하여 열손실로 인한 연료비 상승을 가져온다. 또한, 장입물의 슬립현상이 빈번하게 발생되면 막대한 열손실로 인하여 고로내부가 식어서 고로 수명을 종식시킬 수 있는 냉입현상을 초래하게 된다;

셋째,고로 내부에 설치되어 있는 연화(26)를 보호하기 위한 냉각반(27)의 소손, 특히 열풍이 유입되는 풍구(14) 주변에서의 냉각반의 파손시 다량의 냉각수가 고로 내부로 유입되는 노내 침수현상이 발생하는 경우에 많은 양의 열손실과 더불어 폭발에 따른 2차적인 대형 사고를 유발시키므로, 이를 방지하기 위하여 고로(10)의 장시간 휴지를 통한 노황부조를 유발하게 된다;

넷째, 고로에는 원료장입설비(미도시) 뿐만 아니라 열풍을 고로 내부로 공급하는 열풍설비 등의 단위 설비들이 있다. 따라서, 이러한 단위 설비들의 정전 또는 트러블로 인한 고로의 장시간 휴지에 의하여 고로에 대한 열풍 공급을 중지하는 경우에 급격한 노열 변동을 야기시켜 노황부조를 유발하게 된다;

다섯째, 내부압력의 급변동 또는 설비 트러블 발생시 약 4.1kg/㎠ 정도의 압력으로 고로(10) 내부로 유입되는 열풍의 공급을 중단하는 경우에, 고로(10)의 노저부(24)의 슬래그(SLAG) 및 용선(30)이 고로 열풍을 공급하는 34개의 풍구(14)로 역류하여 풍구의 막힘 현상이 초래한다. 따라서, 이를 보수하기 위하여 장시간, 예를 들어 약 50시간 이상의 시간이 요구되므로 고로 노황부조를 초래한다;

여섯째, 고로 내부 노황에 있어서 풍압 급변동 및 통기성 악화에 따른 장입물 강하 불능이 야기되면 고로 내부에서의 유동성 악화를 초래하여 노황부조를 발생시킨다.

상기 원인들로 인한 불안정된 노황부조를 개선하기 위해서는 고로의 생산량을 급격히 줄이고 또한 연료비를 다량 높이는 등의 고로조업의 막대한 문제점을 수반하게 된다.

본 발명은 상술된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고로의 노황부조시 노황부조의 원인을 신속하게 제거하고 또한 장기 노황부조현상을 방지하여 최적의 노황을 통해서 고로의 생산량을 극대화할 수 있는 노황부조시 고로조업방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 고로조업의 개념을 설명하기 위한 도면;

도 2는 고로조업시 발생할 수 있는 노황부조의 설명을 보조하기 위한 고로 단면도;

도 3은 고로의 철피와 연화에 냉각반이 설치된 상태를 도시한 부분 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 고로

12 : 열풍로

14 : 풍구

20 : 장입층 형상

23 : 출선구

24 : 노저부

25 : 고로 철피

26 : 철피 연와

27 : 냉각반

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 고로의 노황부조를 개선하기 위한 고로조업방법은 고로 내부의 노열을 1540℃ 이상으로 상승시키는 노열회복단계와; 노열회복 후 장입물 강하, 풍압편차, 노정온도, 괴상대의 통기성 및 노구유속의 제어항목을 만족시키는 노내 통기성 확보단계와; 안정된 고로 내부의 통기성이 확보된 상태에서 노내 가스유속, 노구유속 및 열풍량 상승속도의 노내조건을 충족시키는 열풍확보단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 상술된 바와 같은 원인들에 의해서 고로조업에 노황부조가 발생되면, 노내 통기성 악화 및 노열 급저하 등에 의하여 노저부(24)에 고인 용융물이 출선구를 통하여 배출되지 못하고 또한 유동성이 나쁜 저온의 슬래그에 의해 노저부의 노심 코크스가 오염된다. 따라서, 이를 해결하기 위하여 우선적으로 노내 온도를 높여 출선구(23)를 통한 용융물의 배출이 수행될 수 있도록 한다. 이는 노열을 회복함으로써 달성된다.

그리고, 노열을 회복하기 위한 방안으로써, 코크스(Blank coke)를 추가로 장입하여 고로 내부에 장입하는 연료인 코크스와 원료인 철광석의 장입비(O/C)가 3.0 이하로 유지되도록 감광을 실시한다. 그 결과, 고로 내부에서 장입물의 높은 장입비(O/C)를 저하시킨다. 한편, 고로 장입물이 노정에서부터 풍구레벨까지 도달하는 노내부 통과시간은 장입비가 저하된 장입물의 경우에 정상 조업시의 장입물의 통과시간에 비하여 약 2~3배 정도의 단축된다. 즉, 장입비가 저하된 장입물의 노내부 통과시간은 약 8시간 정도 소요된다. 따라서, 최대 열풍온도 및 최저 습분, 미분탄 최대 취입 등으로 추가 노열이 부여될 수 있도록 유도한다.

고로가 돌발적인 사고 등으로 인하여 장기휴풍상태에 있는 경우, 노내에 체류하고 있는 장입물의 장입비(O/C)는 아주 높게 유지된다. 따라서, 이러한 장입물의 장입비(O/C)를 저하시키기 위해서는 송풍을 개시한 직후 곧바로 휴풍 전보다 높은 풍온, 낮은 습분 및 높은 미분탄 취입 등을 취한다. 이는 장입비(O/C)가 저하된 장입물이 풍구에 도달하기 전에 노열 과다저하에 의한 냉입사고 또는 추가적인 노황 불안정 등을 방지하기 위함이다. 장입비(O/C)가 저하된 장입물이 풍구에 도달한 후의 노내 분위기에 있어서 노열은 약 1540℃ 이상이고 조습은 약 40g/Nm³이상으로 유지되므로 더 이상의 노열 저하의 우려가 없는 수준의 고로조업을 이끌어 내게 된다.

상술된 바와 같이 장입물의 장입비(O/C) 강하에 의하여 노열이 회복된 후에는, 고로 내부의 통기성을 개선시킨다. 이는 고로 내부의 통기성이 개선되지 않은 상태에서 열풍의 송풍량을 증가시키면 유동성이 불량한 용융물의 생성량이 증가하기 때문이다. 따라서, 고로 내부이 통기성을 개선하여 풍량이 4000Nm²/min 정도로 유지되도록 한다. 한편, 고로 내부의 통기성은 하기와 같은 두가지 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 고로 내부에서 괴상대(31)와 적하대(32) 사이의 통기성을 개선시킴으로써, 장입물 장입비(O/C)의 저하 및 노내 분코크스 공급량을 억제함과 동시에 노내 중심부에서의 장입물 장입비(O/C)의 감소를 유도한다.

둘째, 노심부의 통기성 및 통액성을 개선시킴으로써 용선 및 슬래그의 온도를 상승시키고 또한 슬래그의 염기도를 약 1.0~1.10 정도로 저하시킨다.

그리고, 고로 내부의 통기성 개선여부는 다음과 같은 사항에 근거하여 판단한다.

-장입물 강하시 드롭(drop) 및 슬립(splip) 등의 불안정한 장입물 강하현상을 제거;

-풍압편차를 30g/Nm³이내로 유지하여 풍압의 안정성을 지속적으로 유지;

-노정온도를 100~140℃ 이내로 유지;

-괴상대의 통기성을 0.9 이하로 유지;

-고로 하부에서의 통기성을 1.5 이하로 유지;

-노저부에서의 저선량을 15% 이하로 유지; 그리고,

-고로 입구에서의 유속을 0.9m/s 이하로 유지.

상기 사항들을 통하여 고로 내부에서의 통기성을 완전히 회복한 후에는 약 30분 또는 1시간 단위로 50 Nm²/min 정도로 증풍을 시도한다.

즉, 적정 수준의 노열 및 통기성을 확보한 후에 고로에 대한 열풍을 송풍량을 증가하여 풍량을 회복하도록 한다. 이때, 증풍에 의한 고로 내부에서의 충격을 방지하고 또한 고로 입구에서의 코크스 유동화를 방지하기 위하여, 노정압을 선행 상향하는 방향에 병행하도록 증풍을 실시한다.

증풍과정에서, 노내 장입물의 장입비(O/C)는 낮은 상태이고 또한 노심부에서의 통액성 확보가 확실하지 않은 경우가 있으므로, 노내 가스유속은 약 2.6m/sec 이하로 유지하고 고로 입구에서의 가스유속은 0.9m/sec 이하로 유지되도록 한다. 증풍속도는 30분당 50~100Nm²정도로 유지한다. 한편, 증풍과정에서 중심부에서의 유동화(flooding)가 감지되면 증풍을 중지하도록 한다. 그리고, 증풍시에는 노열 조정을 위해 미분탄을 재계산하여야 한다.

또한, 상술된 바와 같은 열풍의 증풍에 의하여 적정 풍량이 확보될 때까지는 증풍에 의한 영향과 증광에 의한 노내 분율 변동 영향을 동시에 받지 않도록 하기 위하여 장입물의 장입비(O/C)가 상승되지 않도록 한다.

본 발명에 따르면, 노황부조가 발생한 후에 고로 노황을 개선시키기 위하여 적정 노열을 확보하고, 적정 통기성을 확보하고, 적정 노정압 및 풍량을 확보한 후에, 장입물의 장입량을 증가시킨다. 특히, 이러한 장입물의 장입량 증가는 장입물의 장입비(O/C)의 상승을 통하여 이루어진다.

이때, 장입물의 장입량 증가속도는 전량 코크스(ALL COKE) 조업의 경우에는 시프트(shift) 단위로 장입물의 장입비(O/C)를 약 0.05 정도로 상승시키도록 이루어지고, 미분탄 조업의 경우에는 장입물의 장입비(O/C)를 시프트 단위로 약 0.2 정도로 상승시키도록 이루어진다.

그리고, 상술된 장입물의 장입비(O/C)를 적정 수준, 예를 들어 목표 수준의 약 90% 이상으로 상승시킴으로써 정상 조업도가 달성된 것으로 보며, 그 결과 노황부조를 개선시키기 위한 고로조업이 완료된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 고로에서 일어날 수 있는 취발, 슬립, 고로 내부침수, 노열 과다저하, 돌발적인 장기휴풍, 슬래그 역류사고, 장입물 강하불량 등의 비정상적인 고로조업은 적정 노열 확보; 적정 통기성 확보; 적정 풍량 확보; 및 적정 조업도 상승을 통하여 효과적으로 개선되어 안정화된 노황을 유지하고 또한 용융물의 생산량을 극대화시키며 고로의 장수명화를 도모할 수 있다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (3)

1. 고로의 노황부조를 개선하기 위한 고로조업방법에 있어서,

   고로 내부의 노열을 1540℃ 이상으로 상승시키는 노열회복단계와;

   노열회복 후 장입물 강하, 풍압편차, 노정온도, 괴상대의 통기성 및 노구유속의 제어항목을 만족시키는 노내 통기성 확보단계와;

   안정된 고로 내부의 통기성이 확보된 상태에서 노내 가스유속, 노구유속 및 열풍량 상승속도의 노내조건을 충족시키는 열풍확보단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 노황부조시 고로조업방법.
2. 제1항에 있어서,

   고로에 장입되는 장입물의 장입비(O/C)를 증가시키는 조업도 상승단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노황부조시 고로조업방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 노열 확보단계는 고로의 장입구를 통해서 장입되는 장입물의 장입비(O/C)를 3.0 이하로 유지함으로써 달성되는 것을 특징으로 하는 노황부조시 고로조업방법.