KR100434736B1 - 고로 감척 조업시 노정온도 관리방법 - Google Patents

고로 감척 조업시 노정온도 관리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고로 노벽보수를 위해 장입물 레벨을 저하시키는 감척조업시 노정온도를 관리하는 방법에 관한 것으로서, 정상적인 고로조업에서의 정상노정온도를 측정하는 단계와, 상기 감척조업시 감척노정온도를 산정하는 단계와, 상기 감척노정온도와 정상노정온도의 차이를 보상할 수 있도록 상기 감척조업 전에 광석의 장입량을 감소시키고 코크스 장입량을 증가시키는 사전감광을 실시하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 고로 노벽보수를 위한 장입물 레벨 저하 조업시 노정온도 관리를 효율적으로 관리함으로써 장입설비를 보호하고, 노정 살수량을 초소화시킴으로써 물의 수하 반응에 의한 수소가스 발생 가능성을 줄여 폭발 가능성을 최소화시키는데 있다.

Description

고로 감척 조업시 노정온도 관리방법{Method for managing the top gas temperature in lowering the level of charge in the blast furnace}
본 발명은 고로 노벽보수를 위한 장입물 레벨 저하 조업시 노정온도를 관리하기 위한 방법에 관한 것이고, 더 상세하게는 용광로 내부의 손상된 연와 보수를 위하여 정상 장입물 레벨을 단계적으로 저하시킬 때 용광로 상부의 온도가 관리범위 이상으로 상승하는 것을 방지하기 위한 노정온도 관리방법에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 고로공정은 용광로 상부의 장입구를 통해서 연료인 코크스와 원료인 철광석을 장입하고, 고로 하부에 있는 풍구(4)를 통해서 고온의 열풍을 불어 넣어 코크스를 연소시켜 용선과 슬라그를 생성하는 공정이다. 고로의 용융물은 고로하부의 출선구(5)를 통해서 배출된다.
고로의 본체구조는 외부가 철피로 이루어져 있고, 내부는 고온에 견딜 수 있는 내화물로 축조되어 있으며, 연와 사이에는 냉각반을 삽입하여 냉각시킴으로써 고온으로부터 철피를 보호하게 된다. 그런데, 고로 수명이 증가할수록 내화물의 손상 및 마모가 많이 되어 냉각반 돌출이 심하게 되어 냉각반 파손량이 증가하게 되며, 이는 철피를 적열 및 균열시켜 조업을 불안하게 하는 요인이 된다.
따라서, 손상된 연와를 보수하기 위해서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 고로내의 장입물(9)의 레벨을 노벽보수 부위까지 강하시킨 후에 스프레이 장비(11 또는 15)를 이용하여 노정온도를 관리한 상태에서 고로 내부의 손상된 연와부위를 보수하게 된다.
즉, 정상 장입물 레벨을 단계적으로 낮추면 풍구(4)를 통해서 용광로 내부로 유입되는 열풍이 노내의 장입물을 통과하는 시간이 짧아지므로, 도 2에 나타난 바와 같이, 용광로 상부의 온도가 관리범위 이상으로 급격하게 상승된다. 이때, 노정온도가 오랫동안 관리범위를 벗어날 경우에 용광로 상부쪽에 있는 장입설비를 열화시키는 원인이 되며, 용광로 상부의 가스에 의한 폭발 가능성이 높아지게 된다.
따라서, 장입물 레벨을 저하시키는 감척조업중에 노정온도가 상승하면, 살수 노즐(11)을 통해 용광로 상부에 살수를 하여 노정온도를 저하시키게 된다. 그런데, 살수량이 과도해지면, 물의 증발열에 의해 용광로 내부의 열손실을 크게 하여 조업 재가동시 정상화 시간을 늦어지게 되고, 또한 벽부의 내화물에 물이 묻게 되면 급격한 온도저하에 의한 열충격으로 연와가 손상되거나 탈락될 수 있다.
한편, 종래 다른 실시예에 따르면, 감척 조업시 장입설비 보호 및 폭발 가능성을 감소시키기 위하여, 장입 벨트(1) 상부의 살수 장치(15)를 이용하여 감척중에 장입하는 장입물 상부에 물을 뿌리는 방법이 사용된다. 이 방법은 노정온도의 저하 효과 및 지속시간이 양호하다는 장점이 있다. 그러나, 장입물에 직접 살수하므로, 노정 호퍼(17)의 상부 및 하부에 각각 설치되어 있는 씰링용 가스킷에 물 묻은 장입물의 가루가 묻게 되어 가스가 누출될 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 감척조업에 의한 장입물 레벨이 저하할수록 용광로 하부의 뜨거운 열풍이 노상부로 직접 전달되어 노정온도가 관리범위 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있도록 산소 및 풍량 조건의 변경, 감척전에 장입물의 장입량 변경, 감척중에 장입물의 장입량 변경 등을 조정하는 노정온도 관리방법에 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 실시예에 따라 감척조업시 노정온도 관리작업 상태를 도시한 도면.
도 2는 종래 실시예에 따라 감척조업시 노정온도의 변화추이를 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 감척조업시 송풍조건 및 장입방법을 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 감척 조업시 △P 관리를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 사전감광을 결정하기 위한 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예와 종래 실시예에 따른 살수량을 비교하여 나타내는 그래프.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 고로 노벽보수를 위해 장입물 레벨을 저하시키는 감척조업시 노정온도를 관리하는 방법은 정상적인 고로조업에서의 정상노정온도를 측정하는 단계와, 상기 감척조업시 감척노정온도를 산정하는 단계와, 상기 감척노정온도와 정상노정온도의 차이를 보상할 수 있도록 상기 감척조업 전에 광석의 장입량을 감소시키고 코크스 장입량을 증가시키는 사전감광을 실시하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
본 발명은 고로 노벽보수를 위한 장입물 레벨 저하 조업시 노정온도 관리를 효율적으로 관리함으로써 장입설비를 보호하고, 노정 살수량을 초소화시킴으로써 물의 수하 반응에 의한 수소가스 발생 가능성을 줄여 폭발 가능성을 최소화시키는데 있다.
대체적으로, 고로 조업에 있어서 노정온도는 하기의 열류비(H.C) 식에 의해 제어될 수 있다.
,
여기에서, C.R은 용선톤당 코크스 사용량(kg/T-P), O.R은 용선톤당 철광석 사용량(kg/T-P), VtopG는 용광로 상부의 노구에서 통과되는 가스량(Nm2/min)이다.
상기 식에서 알 수 있듯이, 철광석 및 코크스의 사용량이 많은 경우, 상대적으로 가스량이 적기 때문에 노정온도가 저하하게 된다. 따라서, 노정온도를 저하시키기 위해서는 장입량을 증대시키거나 풍구를 통해서 들어가는 열풍의 양을 감소시킴으로써 가능하다.
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 이론적인 근거를 이용하여 노정온도를 관리범위 내에서 유지시키기 위해서 감척중에 송풍조건 및 장입조건을 제어한다.
즉, 감척 조업을 수행하기 전에 용광로에 열을 더 공급하기 위해, 광석(Ore)의 장입량을 줄이고 코크스(Coke) 장입량을 증대하여, O/C(철광석/코크스의 비)를 저하시키는 조업(이하, '사전감광'이라 칭함)을 수행하게 된다. 사전감광시 장입되는 장입물은 감척조업시 연소 및 용융되어 출선구를 통해서 배출되게 된다.
도 4를 참조하면, O/C가 낮을수록 연료비가 상승하여 용광로에 열을 더욱 공급하게 되며, 장입물의 무게와 체적이 감소하여 차지(Charge)당 감척 레벨이 감소하게 된다. 따라서, 감척 조업시 장입물의 레벨 저하 속도를 빠르게 하기 위해서는 가능한 O/C를 높여야 한다. 그러나, 너무 과도하게 O/C를 높일 경우에는 추가로 장입되는 코크스량이 줄어들어 용광로 내부의 열이 부족하게 된다.
한편, 사전감광을 과도하게 낮게 하는 경우에는 추가 코크스량이 증가하여 비용이 상승하게 되고, 용광로에 너무 많은 열을 주게 되어 감척중에 장입물의 강하를 어렵게 하고 용선중의 실리콘(Si)를 높여서 후공정(제강)에서 용선 처리를 어렵게 한다.
따라서, 적정한 사전감광을 실시하여야 하는데 그 방법은 다음과 같다.
사전감광에 적합한 O/C를 결정할 때는 감척중에 노정온도 상승에 의해 손실되는 열을 보상해야 한다. 즉, 정상적인 조업에서 노정온도는 200℃ 이하로 유지되지만, 감척조업에서는 노정온도를 장입설비 관리 측면에서 약 400℃로 유지한다. 따라서, 감척중에 열바란스를 유지하기 위해서는 정상조업에 비하여 노정온도 200℃ 차이 만큼의 열을 더 보상 해주어야 한다.
일반적으로, 용광로 조업에서는 노정온도 10℃ 상승시에는 2Kg/T-P의 코크스를 추가로 장입하게 되므로, 노정온도 200℃에 대한 열보상을 위해 40Kg/T-P의 코크스를 추가로 장입해야 한다. 예를 들어, 본 발명에서는 사전감광 O/C를 감척속도 및 열바란스를 고려하여 통상적인 조업시 연료비 보다 약 40Kg/T-P 많은 O/C 3.2로 결정한다.
감척 조업시에는 단계적으로 장입레벨을 낮추면서 풍량을 낮추어가게 되는데 종전에는 감척개시 시점에서의 풍량을 6000 Nm3/min 수준으로 높게 시작하였다. 그 결과, 풍구에서 노정에 도달하는 가스의 속도가 빠르게 되어 감척이 시작될 때부터 노정온도가 관리범위 이상으로 상승하는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명에 따르면, 도 3에 나타난 바와 같이, 용광로 내부에서 가스가 통과하는 시간을 증가시키기 위하여 감척시작 시점에서 풍량을 4500 ~ 4700Nm3/min 수준으로 낮추어 조업을 실시하였다. 이보다 낮은 풍량에서 조업을 할 경우에는 노정온도가 더욱 낮아지는 장점이 있지만 코크스 연소 속도가 늦어져 감척시간을 오랫동안 해야 하는 문제점이 있다.
적정 풍량의 설정은, 도 4에 나타난 감척레벨에 따른 △P의 관계 그래프를근거로 하여 안전율 2.5 이하에서 조업이 수행되도록 하였으며, 이 범위를 벗어날 경우에는 풍량을 줄여서 조업을 하게 된다.
즉, 도 4의 그래프는 감척 조업시 장입레벨의 저하함에 따라 용광로 내부의 장입물이 풍구를 통해서 들어오는 열풍에 의해 용광로 상부로 상승할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 풍량의 압력을 장입물의 중량보다 2.5배 이하로 관리하기 위한 그래프이다.
감척시 풍량을 낮게하였을 때는 노정온도 저하 측면에서는 효과가 있으나, 감척 속도가 늦어지게 되어 감척 시간을 길게 하는 문제점이 있다. 따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 감척 개시에 사용되는 산소를 종전보다 많게 함으로써 풍량저하에 의한 감척속도 저하를 보상할 수 있었다. 또한, 산소를 증가시킴으로써 용광로 내부 융착대를 강하시키는 것이 가능하여 추가적인 노정온도 저하가 가능하였다.
여기에서 사용된 산소량은 감척 소요시간 및 설비능력을 고려하여 결정이 되는데 감척시간을 단축하고자 할 경우에는 산소 사용량을 증대시키는 조업을 실시하게 된다.
상술된 방법을 적용할 때에도 노정온도가 관리 범위를 벗어날 경우가 발생하게 되는데 이때는 감척중 장입되는 장입물에 의해서 노정온도를 관리하게 된다. 즉, 도 3에 나타난 바와 같이, 감척중에 장입되는 장입물을 가능한 많게 하여 노정온도 상승시 장입물에 의해 노정온도를 제어하도록 하였다.
감척레벨이 많이 내려갈수록 풍량이 낮아져 장입에 의한 노정온도 영향이 크기 때문에 장입물을 두 번으로 나누어 장입을 실시하였다. 여기에서 감척중에 장입물을 불가피하게 적게 해야 할 경우에는 감척 초기부터 장입물을 두 번에 걸쳐 나누어 장입함으로써 노정온도를 제어한다.
상술된 노정온도 관리 방법은 별도로 적용되는 것이 아니고 사전감광부터 감척 완료 시점까지 병행해서 적용이 되어야 한다. 즉, 사전감광시 최적 O/C를 설정하여, 감척 개시 풍량 및 산소를 조정하고, 감척중에 노정온도 상승시에는 장입물을이용하여 노정온도를 효율적으로 제어를 해야 한다.
도 6을 참조하면, 감척 조업시 노정온도를 관리하기 위해 기존의 방법과는 달리 산소 및 풍량 조건의 변경, 감척전에 장입하는 장입물의 양 변경, 감척중에 장입하는 장입물의 양 등을 조정하여 노정온도를 효율적으로 관리가 가능하여 감척중에 살수량을 대폭 저하시키는 것이 가능하였다.
감척 조업에 있어서 사전 감광 O/C를 허락하는 범위 내에서 가능한 높게 설정함으로써 감척 속도를 빠르게 하고, 또한 감척 개시 풍량 및 산소를 변경하며, 감척중에 장입되는 장입물의 장입 횟수와 장입 방법을 변경함으로써 노정온도를 관리 범위 내로 유지하여 살수량을 크게 줄이는 것이 가능할 뿐만 아니라 풍량 및 산소의 탄력적인 운영으로 감척 소요시간을 조정할 수 있었다.
이상, 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 (6)

  1. 고로 노벽보수를 위해 장입물 레벨을 저하시키는 감척조업시 노정온도를 관리하는 방법에 있어서,
    정상적인 고로조업에서의 정상노정온도를 측정하는 단계와,
    상기 감척조업시 감척노정온도를 산정하는 단계와,
    상기 감척노정온도와 정상노정온도의 차이를 보상할 수 있도록 상기 감척조업 전에 광석의 장입량을 감소시키고 코크스 장입량을 증가시키는 사전감광을 실시하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 감척조업시 노정온도 관리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감척조업시 풍구를 통해 유입되는 열풍의 풍량을 안전율 2.5 이하의 조건에서 낮게 유지하는 것을 특징으로 하는 감척조업시 노정온도 관리방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열풍의 풍량은 4500 ~ 4700Nm3/min 수준으로 낮추어지는 것을 특징으로 하는 감척조업시 노정온도 관리방법.
  4. 제1항에 있어서,
    산소 사용량을 증가시켜 고로 내부의 융착대를 강하시키는 것을 특징으로 하는 감척조업시 노정온도 관리방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감척조업 중에 장입되는 장입물의 장입횟수를 증가시키는 것을 특징으로 하는 감척조업시 노정온도 관리방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 감척조업 말기 또는 감척조업 중에 장입물을 분할하여 장입하는 것을 특징으로 하는 감척조업시 노정온도 관리방법.
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