KR100822971B1 - 보조재를 이용한 용광로의 출선구 폐쇄방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고온의 용융물의 유출이 완료된 후에 용광로 출선구를 폐쇄하기 위하여 머드건을 이용하여 머드재를 출선구내부로 주입할 때 머드재 또는 용융물이 외부로 배출되어서 출선구 접합면의 면불량, 또는 센터불량 등을 발생시키는 것을 방지하기 위한 보조재를 이용한 용광로의 출선구 폐쇄방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 용광로의 출선구 폐쇄방법은, 스탬프재 10kg과 물 500cc를 7:3의 비율로 혼합하여 수분함량을 20∼35%의 범위에서 당밀과 입도 2mm 이하의 샤모트연와의 결합력이 증가된 보조재3을 제조하는 제1단계; 샤모트연와를 인위적으로 파쇄한 후 입도 3∼5mm 크기의 연와 1.5kg을 스크린으로 선별한 다음 옥토와 5:5로 하여 수분과 함께 혼합함으로써 보조재2를 제조하는 제2단계; 샤모트연와를 인위적으로 파쇄한 후 입도 6∼10mm 크기의 연와 1.5kg을 스크린으로 선별한 다음 옥토와 6:4로 하여 수분과 함께 혼합함으로써 보조재1을 제조하는 제3단계; 머드건의 선단부에 위치한 노즐팁내에 들어있는 머드재를 선단부로부터 400∼500mm로 굴착제거하는 제4단계; 및 상기 제1, 제2, 및 제3단계에서 제조된 보조재를 내측으로부터 보조재3, 보조재2, 보조재1의 순서로 삽입하고 밀충전시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보조재, 용광로, 머드재, 머드건, 출선구, 샤모트연와,

Description

보조재를 이용한 용광로의 출선구 폐쇄방법{Method for closing the outlet pipe of blast furnace using supplementary materials}

도 1은 머드건을 이용한 출선구 폐쇄상태 개략도,

도 2는 머드건과 출선구와의 접합시에 생성되는 공핍층의 형성상태도,

도 3a는 정상적인 출선구 폐쇄상태를 도시한 머드재의 압입상태도,

도 3b는 접합상태 불량에 따른 머드재의 유출상태도,

도 4는 보조재로 사용되는 스탬프제의 열적반응상태를 나타내는 그라프,

도 5는 본 발명에 의한 유출방지용 보조재의 머드건내 압입상태도,

도 6은 본 발명의 유출방지용 보조재의 사용상태도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 출선구 1a:(출선구) 접합면

2: (머드건) 노즐팁 3 : 머드건

5 : 유출된 머드재 6 : 틈새

8,8c : 머드재 8a: 공핍층

10: 보조재1 11: 보조재2

12: 보조재3 13: 보조재삽입거리

본 발명은 유출방지용 보조재가 충진된 머드건을 이용하여 용광로의 출선구를 폐쇄하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 고온의 용융물의 유출이 완료된 후에 용광로 출선구를 폐쇄하기 위하여 머드건을 이용하여 머드재를 출선구내부로 주입할 때 머드재 또는 용융물이 외부로 배출되어서 출선구 접합면의 면불량, 또는 센터불량 등을 발생시키는 것을 방지하기 위한 보조재를 이용한 용광로의 출선구 폐쇄방법에 관한 것이다.

일반적으로 용광로에서 생성된 고온용융물은 파이프인 출선구(1)를 이용하여 배출하고 있다. 출선구(1)는 폐쇄된 상태를 유지하다가 용융물을 배출하기 위하여 개방되며, 출선구(1)의 개공후에 일정시간이 경과하면 용광로내에 저장되었던 용융물의 배출이 완료된다. 이 때 용광로내로 불어넣는 바람에 의하여 용융물이 비산하는 공취현상이 발생하게 된다. 이러한 상태에서 머드건을 이용하여 출선구(1)의 폐쇄작업을 진행한다. 도 1에 머드건(3)을 이용하여 출선구(1)를 폐쇄시키는 상태가 개략적으로 도시되어 있다.

도 1을 참고하면, 출선구(1)의 개방된 단부에 머드건(3)의 첨단부인 머드건 노즐팁(2)을 위치시키고 머드건(3)의 내부에 저장되어 있는 머드재(8)를 출선구(1)내로 주입시킨다. 주입후 일정시간이 경과하면 머드재(8)가 단단하게 소성되고 다음번 출선작업시까지 출선구(1)는 폐쇄상태를 유지한다. 출선구(1)는 출선구 접합면(1a)을 관통하여 연장되어 있다.

그러나 종래 출선구(1)의 폐쇄작업시에 용융물이 머드건(3)의 노즐팁(2) 내부로 유입되어서 머드재(8)가 외부로 튀어나오는 등의 문제점이 발생된다. 이러한 문제점을 도 2를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

머드건(3)의 노즐팁(2)이 출선구(1)의 접합면(1a)과 맞닫기 직전 약 1000mm 지점부터 출선구(1)에서 분출되는 용융물과 정면으로 약 2초간 접촉되면서 머드건(3)의 내부에 용융물이 침투하게 되고 이로 인하여 머드건(3)의 내부에 충진된 머드재(8)가 외부로 튀어나와 머드공핍층(8a)이 발생되지만 이러한 상태에서 머드재(8)의 주입이 계속되면서 폐쇄과정이 진행된다.

폐쇄시 발생된 머드공핍층(8a)은 약 300mm정도로서, 머드건(3)과 출선구(1)의 접합면(1a)이 완전 결합된 상태에서 머드재(8)의 충진이 개시되는데, 이러한 공핍층(8a)에 의하여 용융물이 침투하여 노즐팁(2)이 완전히 폐쇄되기 전에 출선구(1)의 주변으로 흘러내리며 이에 따라서 면불량 또는 센터불량 등의 문제점이 발생되었다.

도 3a에는 공핍층(8a)이 발생되지 않아서 머드재(8)가 정상적으로 출선구(1)의 내부로 주입되는 상태를 도시하고 있으며, 도 3b에는 공핍층(8a)의 내부에 유입된 용융물(5)이 출선구(1)와 머드건(3)의 노즐팁(2)이 결합되는 상태에서 틈새(6)를 통하여 외부로 유출되는 상태를 도시하고 있다. 상기와 같이 틈새(6)를 통하여 유출되는 용융물은 출선구(1)의 주변의 접합면(1a)에 부착되어서 접합면의 보수작업이 요구된다. 접합면(1a)은 머드건(3)의 노즐팁(2)과 완전 밀착되어야 하는데 용융물의 부착으로 인하여 틈새(6)가 발생되면 용융물(5)이 유출되어서 대형사고가 발생될 가능성이 있다. 또한 용융물(5) 뿐만 아니라 머드재(8)에 의하여서도 접합면(1a)이 불균일하게 된다.

출선구(1)의 접합면(1a) 보수작업은 출선구(1)의 주위에서 발생되는 고열의 복사열과 BFG 가스에 의한 화상 및 가스중독의 위험을 내포하고 있으며, 대탕도에서의 실족에 의한 안전사고발생 위험 등이 항상 존재하고 있다. 따라서 작업자의 심리적부담으로 인한 스트레스발생 및 작업시간의 장기화에 따른 타작업의 진행지연 등이 발생되고, 생산성이 감소되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고온의 용융물의 유출이 완료된 후에 용광로 출선구를 폐쇄하기 위하여 머드건을 이용하여 머드재를 출선구내부로 주입할 때 머드재 또는 용융물이 외부로 배출되어서 출선구 접합면의 면불량, 또는 센터불량 등을 발생시키는 것을 방지하기 위한 보조재를 이용한 용광로의 출선구 폐쇄방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 출선구의 면불량 또는 센터불량의 발생을 감소시킴으로서 안전한 작업환경을 제공하며 또한 생산성을 향상시킬 수 있는 보조재를 이용한 용광로의 출선구 폐쇄방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유출방지용 보조재가 충진된 머드건을 이용한 출선구 폐쇄방법은, 스탬프재 10kg과 물 500cc를 7:3의 비율로 혼합하여 수분함량을 20∼35%의 범위에서 당밀과 입도 2mm 이하의 샤모트연와의 결합력이 증가된 보조재3을 제조하는 제1단계; 샤모트연와를 인위적으로 파쇄한 후 입도 3∼5mm 크기의 연와 1.5kg을 스크린으로 선별한 다음 옥토와 5:5로 하여 수분과 함께 혼합함으로써 보조재2를 제조하는 제2단계; 샤모트연와를 인위적으로 파쇄한 후 입도 6∼10mm 크기의 연와 1.5kg을 스크린으로 선별한 다음 옥토와 6:4로 하여 수분과 함께 혼합함으로써 보조재1을 제조하는 제3단계; 머드건의 선단부에 위치한 노즐팁내에 들어있는 머드재를 선단부로부터 400∼500mm로 굴착제거하는 제4단계; 및 상기 제1, 제2, 및 제3단계에서 제조된 보조재를 내측으로부터 보조재3, 보조재2, 보조재1의 순서로 삽입하고 밀충전시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 용광로의 출선구 폐쇄방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 4를 참고하여 본 발명에서 보조재의 제조에 사용되는 스탬프재(stamp)의 냉간, 열간 온도-곡강도 특성을 살펴 보면 다음과 같다. 스탬프재의 냉간 곡강도는 저온영역에서는 강도가 낮지만 1300℃ 이상이 되면 소결이 진행되어 곡강도가 커지게 되며, 반면에 열간 곡강도는 1100∼1200℃ 까지는 냉각 곡강도보다 강도가 높고 1000℃ 부근에서는 더욱 강도가 높아지는 특성을 가지고 있다. 이러한 특성을 갖는 스탬프재의 주성분은 당밀과 샤모트연와 및 성형재로 구성되고, 샤모트연와는 입도가 2mm 이하인 것을 주로 사용된다. 스탬프재는 내화물로서 그것의 주용도는 출선구의 성형에 사용된다.

상기와 같은 특성을 갖는 스탬프재를 이용하여 먼저 보조재3(12)을 제조한다. 제1단계로서, 스탬프재 10Kg과 물 500cc를 7:3의 비율로 혼합하여 수분의 함량 이 20∼35%의 범위내에서 당밀과 2mm 이하의 샤모트연와의 결합력이 가장 증대된 상태의 보조재3(12)을 제조한다. 스탬프재를 이용하여 보조재3(12)을 제조하는 이유는 출선구 접합면(1a)이 스탬프재로 형성되기 때문에 이를 사용하게 되면 접합면(1a)의 불량시에 접합면의 재형성에 도움이 되기 때문이다.

상기와 같이 보조재3(12)을 제조한 후에, 제2단계로서, 제철소에 광범위하게 사용되는 내화벽돌인 샤모트연와벽돌을 인위적으로 파쇄한 후에, 3∼5mm의 크기를 가진 연와 1.5kg을 스크린(screen)으로 선별하여 옥토와 5:5의 비율로 수분과 함께 혼합한다. 옥토는 진흙형태의 내화물을 가리킨다. 이렇게 하여 보조재2(11)를 제조한다.

샤모트연와를 이용하는 이유는 2∼10mm의 작은 크기에도 불구하고 높은 열간 곡강도를 가지므로, 용선과 접촉시에 화학적반응없이 출선구의 접합면(1a)에 생성되는 틈새(6)를 오랫동안 폐쇄할 수 있는 이점이 있다.

보조재2(11)를 제조한 후에, 제3단계로서, 샤모트연와벽돌을 파쇄한 후에, 6∼10mm 크기의 연와 1.5kg을 스크린(screen)으로 선별하여 옥토와 6:4의 비율로 수분과 함께 혼합함으로써 보조재1(10)을 제조한다. 상기 보조재1(10)은 보조재2(11)보다 입도의 크기가 큰 것에 차이점이 있다.

제4단계로서, 상기와 같이 보조재1(10), 2(11), 및 3(12)이 준비되면 머드건(3)의 노즐팁(2) 내부에 충진된 머드재(8)를 굴착하여 제거한다. 이것은 제조된 보조재들을 노즐팁(2)의 내부로 주입하기 위한 사전작업이다. 머드재(8)의 제거작업은 보조재의 제조전에 미리 준비하는 것도 가능하다. 머드재(8)의 굴착은 노즐팁(2)의 선단부로부터 약 400∼500mm정도 수행한다.

머드재(8)의 제거가 완료되면, 제5단계로서, 도 5에서와 같이 보조재1(10), 보조재2(11), 및 보조재3(12)을 주입시키고 다짐봉(14)을 이용하여 밀충진시켜서 출선구(1)의 폐쇄준비를 완료한다. 보조재의 삽입순서는 먼저 굴착된 노즐팁(2)의 내부로 보조재3(12), 보조재2(11) 및 보조재1(10)의 순서로 삽입시킨다. 삽입후에 머드건(3)의 실린더(미도시됨)를 전진시켜서 머드재(8)와 보조재3(12)이 서로 밀착되도록 압착한 후에 보조재1(10)을 노즐팁(2)의 선단부와 일치하도록 절단한다.

상기와 같이 준비된 상태에서, 공취현상이 발생되면, 출선구(1)를 폐쇄하기 위한 작업을 시작한다. 머드건(3)을 출선구(1)에 접근시키면, 출선구의 접합면(1a)과 접합하기 직전에 분출되는 용융물과 부딛혀 300mm의 공핍층(8a)이 발생하는 대신에, 입도가 굵고 딱딱하게 굳은 샤모트연와를 주성분으로 한 보조재1(10)에 의하여 공핍층(8a)이 100mm 이하로 형성된다. 이에 따라서 용융물과의 접촉시간을 감소시킬 수 있다.

또한 유출방지용 보조재의 작용상태는, 도 6을 참고하면, 출선구(1)의 접합면(1a)과 접촉한 후에 머드재(8)의 충진작용이 발생되는데, 보조재1(10)이 접합면(1a)의 틈새(6)에 충진되어 1차밀봉상태를 형성한다. 1차밀봉상태에서 보조재2(11)가 출선구(1)의 접합면(1a)의 틈새(6)에 들어가 2차 밀봉상태를 형성한다. 그 후에 보조재3(12)이 접합면(1a)의 틈새(6)를 밀봉하는 3차밀봉이 수행된다.

상기와 같이 보조재1,2,3(10,11,12)에 의하여 밀봉이 완료된 후에 고밀도의 머드재(8)가 출선구(1)의 내부로 압입되면서 출선구 폐쇄작업이 정상적으로 진행된다. 또한 출선구도 재생되는 부수적인 효과도 있는 것이다.

상기와 같은 보조재는 약 1200℃이상의 고열에 의하여 열반응되어 출선구(1)의 접합면(1a)의 틈새(6)에 스탬프재의 내벽재가 조벽재로 변화되면서 탄소의 방향성으로 인하여 보조재1,2,3(10,11,12)들이 출선구면과 노즐팁(2) 사이의 틈새(6)를 밀봉시키며 출선구의 요철부분에 코우팅효과를 가져와 유출이 방지되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 의하면 고온의 용융물의 유출이 완료된 후에 용광로 출선구를 폐쇄하기 위하여 머드건을 이용하여 머드재를 출선구내부로 주입할 때 머드재 또는 용융물이 외부로 배출되어서 출선구 접합면의 면불량, 또는 센터불량 등을 발생시키는 것을 방지할 수 있으며, 안전한 작업환경을 제공하고, 또한 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 스탬프재 10kg과 물 500cc를 7:3의 비율로 혼합하여 수분함량을 20∼35%의 범위에서 당밀과 입도 2mm 이하의 샤모트연와의 결합력이 증가된 보조재3을 제조하는 제1단계;

   샤모트연와를 인위적으로 파쇄한 후 입도 3∼5mm 크기의 연와 1.5kg을 스크린으로 선별한 다음 옥토와 5:5로 하여 수분과 함께 혼합함으로써 보조재2를 제조하는 제2단계;

   샤모트연와를 인위적으로 파쇄한 후 입도 6∼10mm 크기의 연와 1.5kg을 스크린으로 선별한 다음 옥토와 6:4로 하여 수분과 함께 혼합함으로써 보조재1을 제조하는 제3단계;

   머드건의 선단부에 위치한 노즐팁내에 들어있는 머드재를 선단부로부터 400∼500mm로 굴착제거하는 제4단계; 및

   상기 제1, 제2, 및 제3단계에서 제조된 보조재를 내측으로부터 보조재3, 보조재2, 보조재1의 순서로 삽입하고 밀충전시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조재를 이용한 용광로의 출선구 폐쇄방법.

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