KR100435497B1 - A method for controlling operation of a blast furnace - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 고로 생산량 저하 조업시에 발생하는 고로 내부 현상들을 제어함으로서 생산량을 저하시키면서도 조업을 원활하게 유지하는 고로 감산 조업을 위한 고로제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a blast furnace control method for the blast furnace reduction operation to maintain the operation smoothly while reducing the production amount by controlling the blast furnace internal phenomena occurring during blast furnace production operation in particular.
본 발명에서는 고로의 장기적인 생산량 감소시 풍구의 단면적을 저하시켜 노저부 투입 열량을 증가시키고, 용융물의 배출의 어려움을 해결하기 위해 슬래그중의 MgO 성분 및 염기도를 증가시키고, 융착대에서의 광석의 용융을 쉽게하기 위한 소결광중 염기도의 상승 및 노내가스 유속 저하 방지를 위한 노정압의 하향을 통해 장기적인 생산량 감소시 노황의 안정화에 기여할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, when the long-term output of the blast furnace decreases, the cross-sectional area of the tuyere is reduced to increase the heat input to the bottom, increase the MgO component and basicity in the slag to solve the difficulty of the discharge of the melt, melting the ore in the fusion zone The increase in basicity of the sintered ore and the lowering of the stationary pressure for preventing the lowering of the furnace gas flow rate can contribute to the stabilization of the sulfur during long-term production reduction.
Description
본 발명은 고로 감산 조업을 위한 고로제어방법에 관한 것으로, 특히 고로 생산량 저하 조업시에 발생하는 고로 내부 현상들을 제어함으로서 생산량을 저하시키면서도 조업을 원활하게 유지하는 고로제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a blast furnace control method for blast furnace reduction operation, and more particularly, to a blast furnace control method for smoothly maintaining the operation while reducing the output by controlling the internal phenomena occurring during the operation of the blast furnace output reduction operation.
일반적으로 고로에서 감산조업이라 함은 고로의 생산량을 정상수준에서 20% 이상 저하하여 조업을 수행하는 것을 말한다. 제철소에서는 종래에는 고생산이 최우선이었으나, 현재에는 시장 요구에 의해 고생산체제에서 저생산으로 변환할 필요가 발생한다.In general, subtractive operation in blast furnaces means that the operation of the blast furnace is reduced by more than 20% from the normal level. In steel mills, high production has been a priority in the past, but nowadays, there is a need to convert from a high production system to a low production by market demand.
감산조업의 방법에는 단기간에 소폭적으로 감산조업을 하기 위해서 고로를 주기적으로 휴풍시키는 가동율 저하형 감산조업, 광석을 환원시키는 풍량의 일부분을 불활성 가스인 질소로 일부 대체하여 실시하는 연료비 상승형 방법, 풍량을 한계 수준까지 저하시켜 실시하는 감풍형 감산조업 방법이 있다.In the method of production reduction operation, the operation rate lowering operation that periodically blasts the blast furnace in order to perform a small production operation in a short period of time, and the fuel cost rising method in which a part of the air volume for reducing the ore is partially replaced with an inert gas, the air volume There is a method of reducing breeze-cutting that reduces the pressure to the limit level.
본 발명은 광석을 환원시키는 풍량을 한계 수준까지 저하시켜 실시하는 감풍형 감산조업에 관한 것이다.The present invention relates to a wind-cutting type reduction operation performed by reducing the amount of air for reducing ore to a limit level.
그러나 일반적으로 기존의 감풍형 감산조업 방법을 채용하는 경우, 풍속을 감소시키면, 풍구 선단에서의 가스 유속이 저하되어 노저부 깊숙한 곳까지 풍량이 도달하지 못하게되어, 1200℃의 뜨거운 온도로 공급되는 전체적인 풍량이 감소되어, 노저부에 투입되는 열량이 감소되어 노저부가 융기하게 되어, 노내의 용융물인 용선과 슬래그의 온도를 저하시켜서 용융물의 배출이 어렵게 되는 문제점이 있다.In general, however, in the case of adopting a conventional blast-cutting operation method, if the wind speed is reduced, the gas flow rate at the tip of the tuyere decreases, and thus the airflow cannot reach the depth of the bottom of the bulge. There is a problem that the amount of air is reduced, the amount of heat input to the bottom portion is reduced, the bottom portion is raised, thereby lowering the temperature of the molten iron and slag, which is the melt in the furnace, to make it difficult to discharge the melt.
또한, 용융물의 배출 불량은 노내부의 통기압력을 상승시켜 이의 해소를 위한 재 감풍을 실시하는 원인이 되어 고로 조업을 악화시키게 된다.In addition, poor discharge of the melt increases the ventilation pressure in the furnace, causing re-winding to solve the problem, thereby worsening the blast furnace operation.
또한, 풍량의 감소는 가스류가 노저부 깊숙이 침투하지 못함에 의해서 고로 내부의 벽부를 타고 노정으로 상승하기 때문에 노벽 부위에 국부적으로 열부하를 동반하여 노벽을 냉각시키는 냉각반을 파손시키고, 노벽 외피인 철피를 균열시키는원인이 되고, 일부의 노벽에 부착물이 생성된 경우에 있어서는 부착물에 장입물이 걸리는 행깅(Hanging)과 이것의 갑작스런 강하에 의한 용선온도 급강하등의 문제점이 있다.In addition, the decrease in the amount of air flows up to the top of the blast furnace due to the inability to penetrate deeply into the bottom of the furnace, and thus damages the cooling panel that cools the furnace wall with local heat load in the furnace wall area. In the case of the cause of cracking the bark and the formation of deposits on some of the furnace walls, there are problems such as hanging and the dropping of the molten iron temperature due to its sudden drop.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 고안점을 달성하기 위하여 안출된 것이다.The present invention has been made to solve the above problems and to achieve the invention.
따라서, 본 발명의 목적은 노저부로의 투입되는 열량을 증가시키기 위해 풍구의 단면적을 저하시켜 노저부 깊이 풍량을 침투시키는 방법과, 용융물의 배출의 어려움을 해결하기 위해 슬래그중의 MgO 성분을 증가시키는 방법과, 노내가스 유속 저하 방지를 위한 노정압의 제어와, 융착대에서의 광석의 용융을 쉽게하기 위한 염기도의 조정을 통해 고로의 생산량을 감소시키는 방법을 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the cross-sectional area of the tuyere in order to increase the amount of heat introduced into the bottom portion to penetrate the depth of the bottom portion, and to increase the MgO component in the slag to solve the difficulty of discharging the melt. It is to provide a method for reducing the output of the blast furnace through the control of the stationary pressure for preventing the fall of the furnace gas flow rate, and the adjustment of the basicity to facilitate the melting of the ore in the fusion zone.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본발명에 의한 고로 감산 조업을 위한 고로 제어방법은, 고로의 노심에 충분한 열을 공급하기 위해서 고로의 풍구 단면적을 감소시키는 단계; 노내 하부에서 생성된 용융물의 배출을 용이하게 하기위해서, 상기 고로의 용선온도를 상향조정하고, 슬래그 중에서 MgO 성분을 조정하고, 슬래그 중에서 염기도를 향상시키고, 또한 소결광의 염기도(CaO/SiO2)를 상향시키는 단계; 및 노내의 가스의 흐름을 원활하게 유지하기 위해서, 노정압 조건을 저하시키는 단계를 포함하여 구성된다.As a technical means for achieving the above object of the present invention, the blast furnace control method for blast furnace reduction operation according to the present invention, the step of reducing the cross-section of the blast furnace blast furnace to supply sufficient heat to the core of the blast furnace; In order to facilitate the discharge of the melt produced in the lower part of the furnace, the molten iron temperature of the blast furnace is increased, the MgO component is adjusted in the slag, the basicity is improved in the slag, and the basicity of the sintered ore (CaO / SiO 2 ) is also increased. Upward step; And lowering the static pressure condition in order to smoothly maintain the flow of the gas in the furnace.
도 1은 출선비 변화에 따른 노내 가스량(BGV)의 변화를 도시한 그래프이다.1 is a graph showing a change in the gas amount (BGV) of the furnace according to the change in the starting ratio.
도 2는 출선비 변화에 따른 풍구 유속의 변화를 도시한 그래프이다.2 is a graph showing the change in the wind speed of the flow according to the change in the starting ratio.
도3은 용선온도 변화에 따른 점도의 변화를 도시한 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the change in viscosity with the change in molten iron temperature.
도4는 MgO 변화에 따른 점도의 변화를 도시한 그래프이다.4 is a graph showing a change in viscosity according to a change in MgO.
도5는 슬래그 염기도(C/S) 변화에 따른 점도의 변화를 도시한 그래프이다.5 is a graph showing a change in viscosity with a change in slag basicity (C / S).
도 6은 소결광의 염기도 변화에 따른 노내 통기지수의 차이를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the difference between the in-vehicle ventilation index according to the basicity of the sintered ore.
도7은 본 발명에 따른 감산조업을 위한 고로 제어방법의 플로우이다.7 is a flow of the blast furnace control method for the subtraction operation according to the present invention.
이하, 본 발명의 고로 감산조업 방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the blast furnace reduction operation method of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
고로 감산조업에 영향을 미치는 고로 조업 조건은 풍구 유속, 용선온도, 슬래그 중의 MgO 성분 및 슬래그 염기도(CaO/SiO2의 비), 소결광의 염기도, 노정압이라는 것을 본 발명의 발명자의 연구 결과에 의해서 밝혀졌다. 이를 각각의 조건별로 구체적으로 설명하기로 한다.The blast furnace operating conditions affecting the blast-furnace operation were found to be the wind speed, molten iron temperature, MgO component and slag basicity (ratio of CaO / SiO2) in slag, basicity of sintered ore, and static pressure, according to the present inventor's research results. lost. This will be described in detail for each condition.
(1) 풍구 유속 조건(1) Flue flow rate conditions
고로 감산 조업시 풍량의 감소에 따라 노내 가스량(BGV)이 축소되는데 이는 바로 생산량의 감소를 가져오게 된다. 도 1은 노내 가스량의 감소가 생산량을 감소시키고 있음을 도시하고 있다. 또한, 노내 가스량의 감소는 풍구 유속을 감소시키는 요인이 되는데, 도 2는 생산량이 감소됨에 따라서 풍구 유속이 저하되는 것을 도시하고 있다.In the blast furnace reduction operation, the amount of gas in the furnace (BGV) is reduced as the amount of air is reduced, which leads to a decrease in production. 1 shows that the reduction of the amount of gas in the furnace is reducing the production amount. In addition, the reduction in the amount of gas in the furnace is a factor to reduce the flow rate of the flow exit, Figure 2 shows that the flow rate decreases as the production volume decreases.
본 발명의 바람직한 한 실시예에서는 감산에 따른 한계 풍구 유속을 유지하기 위한 고로 풍구경의 조정은 다음 표1과 같이 설정한다.In one preferred embodiment of the present invention, the adjustment of the blast furnace diameter for maintaining the limit flow velocity according to the subtraction is set as shown in Table 1 below.
표1에 도시된 바와 같이, 고로의 감산조업시 풍량의 감소에 따라서 노내 가스량이 축소되어 출선비(ton/day.㎥)가 감소되고 풍구의 유속이 저하되지만, 풍량이 감소하더라고 풍구의 직경을 작게 조절하여 풍구유속을 증가시켜 노저부 깊숙이 풍량이 도달하도록 하여, 노심으로의 투입열량이 증대하게 된다.As shown in Table 1, the amount of gas in the furnace is reduced according to the decrease of the air volume in the blast furnace reduction operation, which reduces the run-out ratio (ton / day.㎥) and the flow rate of the tuyere, but decreases the diameter of the tuyere. By adjusting it small, the air flow velocity is increased to reach the air flow deep in the bottom of the bottom, and the heat input to the core is increased.
(2) 용융물의 유동성(2) melt flowability
상기에서 기재한 바와 같이, 전체적으로 감소된 풍량을 노내 깊숙히 투입하여 노심으로의 투입열량을 증대시킨다고 하여도, 전체적인 풍량의 상대적인 감소하게되어, 고로 내부에서 용융된 용융물의 고로 외부로의 배출은 용융물의 유동성에 의해 좌우된다.As described above, even if the totally reduced air flow is deeply introduced into the furnace to increase the heat input to the core, the overall air flow is relatively decreased, and the molten melt from the blast furnace is discharged to the outside of the blast furnace. It depends on the fluidity.
일반적으로, 고로 내부에서 용융물의 유동성은 다음 Darcy's Law의 수학식에 의해서 정의된다.In general, the flowability of the melt inside the blast furnace is defined by the following Darcy's Law equation:
여기에서 F : 점도 저항 (kg * fs * kg * m) ε : 공극( - )Where F: viscosity resistance (kg * fs * kg * m) ε: void (-)
g : 중력가속도(m/s2) μ : 점도(kg/m/s)g: gravitational acceleration (m / s 2 ) μ: viscosity (kg / m / s)
k : 통기성 계수(m4/N*s) ρ : 용융물의 속도(m/s)k: breathability coefficient (m 4 / N * s) ρ: speed of melt (m / s)
D : 입자의 직경(m)D: diameter of particle (m)
상기의 수학식 1에서 보는 바와 같이 고로내에서 용융물의 유동성을 나타내는 점도저항은 위의 여러가지 요인에 의해 결정된다. 이중에서 ε, D은 고로하부 코크스층인 노심의 충진구조와 노심 Coke의 물성 및 연소되지 않은 미분탄 및 가스의 통기성에 의해 영향을 받는다. 또한 ρ는 용융물인 용선과 슬라그의 양에 의해 영향을 받는 인자이고, μ는 노심의 전열온도 및 소결광중의 MgO 성분 및 C/S 등에 의해 영향을 받는다.As shown in Equation 1 above, the viscosity resistance indicating the fluidity of the melt in the blast furnace is determined by the above various factors. Of these, ε and D are affected by the filling structure of the core of the blast furnace coke layer, the physical properties of the core Coke, and the breathability of unburned coal and gas. In addition, ρ is a factor influenced by the amount of molten iron and slag, and μ is influenced by the core heat transfer temperature and the MgO component and C / S in the sintered ore.
본 발명중 용융물의 유동성은 고로 장입 연료의 품질개선에 의해 ε, D 가 안정되면, μ값을 개선시킴으로서 개선될 수 있다는 것을 알 수 있다.It can be seen that the fluidity of the melt in the present invention can be improved by improving the mu value if? And D are stabilized by the quality improvement of the blast furnace charged fuel.
먼저 용융물 중 하나인 용선온도의 유동성을 향상시키기 위해, 용선온도를 현재 조업수준인 1500℃ 수준에서 1530℃수준으로 향상시키는 조업을 실시함으로써 용융물인 용선의 점도를 저하시켜 고로 외부로의 배출을 용이하게 유도할 수 있다.First of all, in order to improve the fluidity of the molten iron temperature, one of the melts, the molten iron is melted to reduce the viscosity of the molten iron, which is easy to discharge to the outside of the blast furnace. Can be induced.
도 3에서는 용선온도가 증가함에 따라 용선의 점도가 감소하는 것을 도시하고 있다.3 illustrates that the viscosity of the molten iron decreases as the molten iron temperature increases.
또한, 용융물 중 다른 하나인 슬래그의 배출을 용이하게 하기 위해서 MgO 성분 조정과 염기도(CaO/SiO2)의 조정이 필요하다.In addition, in order to facilitate the discharge of slag, which is another one of the melts, adjustment of the MgO component and adjustment of the basicity (CaO / SiO 2) are required.
도 4에서 도시한 바와 같이, MgO가 7.5% 수준에서 점도가 최저로 되는 것을 알수 있다. 따라서 MgO 는 현재 조업 수준인 5.0 ±0.5 %수준에서 7.5 ±0.5 %수준으로 향상시키는 조업을 실시하여 용융물의 유동성을 개선시킨다.As shown in FIG. 4, it can be seen that the viscosity is lowest at the MgO level of 7.5%. Therefore, MgO improves the fluidity of the melt by operating to improve the current operation level from 5.0 ± 0.5% to 7.5 ± 0.5%.
도 5는 슬래그의 염기도(CaO/SiO2)에 따라 점도의 변화를 도시한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 슬래그의 염기도는 현재 조업 수준인 1.20 ±0.5% 수준에서 1.30 ±0.5 % 수준으로 상향시킴으로서 점도를 최저화 시켜 용융물의 유동성을 개선시킨다.FIG. 5 shows the change in viscosity according to the basicity of slag (CaO / SiO 2). As shown in Figure 5, the basicity of the slag is lowered from the current operating level of 1.20 ± 0.5% to 1.30 ± 0.5% level to minimize the viscosity to improve the flowability of the melt.
이와 병행하여 소결광의 염기도(CaO/SiO2)는 현재 조업수준인 1.74 ±0.5 %수준에서 1.84 ±0.5% 수준으로 상향시키며, 이는 주요 통기저항 장소인 연화 융착대의 폭을 축소시켜 노내 통기 저항을 감소시키는 효과를 가져온다. 도 6은 소결광의 염기도의 변화에 따른 연화 융착대에서의 용융 특성을 나타내는데, 소결광의 염기도가 1.84 에서 노내 통기압손인 ΔP가 가장 낮은 것을 나타낸다.In parallel, the basicity (CaO / SiO2) of the sintered ore is raised from 1.74 ± 0.5%, which is the current operating level, to 1.84 ± 0.5%, which reduces the width of the furnace ventilation resistance by reducing the width of the softening fusion zone, which is the main ventilation resistance. Brings effect. 6 shows the melting characteristics in the softening fusion zone according to the change in the basicity of the sintered ore. The basicity of the sintered ore shows the lowest ΔP, the in-air ventilation pressure loss at 1.84.
(3) 노정압(3) static pressure
또한, 상기 고로 감산 작업시에 조업을 원활하게 유지하기 위해서는 용융물의 유동성을 개선시키는 것과 동시에 노내에서의 가스의 흐름을 원활하게 유지해야 하는데, 감산 조업에 따라 줄어든 풍량으로 인해 노내 가스의 유속 저하가 발생한다.In addition, in order to keep the operation smooth during the blast furnace reduction operation, it is necessary to improve the fluidity of the melt and maintain the flow of gas in the furnace smoothly. Occurs.
본 발명에서는 노내 가스 유속은 노정압을 저하 시킴으로써 개선할 수 있는데, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 노정압을 현재 사용하는 압력인 2.65 kg/㎠ 수준에서 2.40 kg/㎠ 수준까지 저하시킨다.In the present invention, the gas flow rate in the furnace can be improved by lowering the stationary pressure. In a preferred embodiment of the present invention, the furnace pressure is reduced from 2.65 kg / cm 2, which is the current pressure, to 2.40 kg / cm 2 level.
도 7은 본 발명에 따른 감산조업을 위한 고로 제어방법의 플로우를 도시하고 있다. 본 발명이 적용되는 감풍형 감산조업에 있어서는 감산조업을 위하여 풍량을 한계수준까지 감소(S101)시키고, 풍량이 감소됨에 따라서 풍구의 유속이 감소하게 되어 감소에 따른 한계 풍구 유속을 유지하기 위해서 고로 풍구경을 감소시키고(S103), 또한, 고로 내부에서 용융된 용융물의 고로 외부로의 배출을 위하여 용선온도를 상향조정하고, 또한 MgO 성분과 염기도를 조정하고(S105, 또한 감산조업에 따른 줄어든 풍량으로 인해 노내 가스의 유속 저하을 개선하기 위하여 도정압을 저하시킨다(S107).Figure 7 shows the flow of the blast furnace control method for the subtraction operation according to the present invention. In the sensation-type reduction operation to which the present invention is applied, the air volume is reduced to a limit level for the production operation (S101), and the flow rate of the tuyere decreases as the wind volume decreases, so that the blast furnace wind speed is maintained in order to maintain the limit tuyere flow rate. To reduce the aperture (S103), and also to increase the molten iron temperature for discharge of the molten melt from the inside of the blast furnace to the outside of the blast furnace, and also to adjust the MgO component and basicity (S105, also with a reduced air volume due to the subtraction operation Due to this, the static pressure is reduced in order to improve the flow rate of the gas in the furnace (S107).
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 고로의 장기적인 생산량 감소시 풍구의 단면적을 저하시켜 노저부 투입 열량을 증가시키고, 용융물의 배출의 어려움을 해결하기 위해 슬래그중의 MgO 성분 및 염기도를 증가시키고, 융착대에서의 광석의 용융을 쉽게하기 위한 소결광중 염기도의 상승 및 노내가스 유속 저하 방지를 위한 노정압의 하향을 통해 장기적인 생산량 감소시 노황의 안정화에 기여할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the present invention, when the long-term yield of the blast furnace is reduced, the cross-sectional area of the tuyere is reduced to increase the heat input to the bottom part, and the MgO component and basicity in the slag are increased to solve the difficulty of discharging the melt, The increase in basicity in the sintered ore and the lowering of the stationary pressure to prevent the lowering of the furnace gas flow rate to facilitate the melting of the ore in the long-term yield reduction has the effect that can contribute to stabilization of the sulfur.
이상의 설명은 단지 본 발명의 일 실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 구성과 기술적 사상의 범위내에서 다양한 변경과 개조가 가능하다.The above description is only a description of one embodiment of the present invention, the present invention is capable of various changes and modifications within the scope of configuration and technical spirit.
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Legal Events
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |