KR100838844B1 - 용광로 노저 측벽온도 상승시의 단계별 조업방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 용광로의 사용년수 증가에 따라 노저온도가 상승하는 원인을 진단하여 고로수명을 연장시킬 수 있는 노저부 측벽 온도 상승시 연와 잔존에 따른 단계별 조업방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 노저부 측벽 온도상승시 단계별 조업방법은 노저연와의 잔존 측벽두께를 측정하여 사전에 설정된 제1설정값 두께범위에 들어오면 용선중 Si 0.35%이상, Ti 0.1%이상으로 노열관리하고, 생산량-5%, 미분탄-10% 감량 노황관리하고, 철피냉각, 티타늄 5kg/t-p이상 장입하고, HVFCV 3칸이상 클로즈를 통한 출선강화하고, 연,원료품질 향상을 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제하는 제1단계; 노저연와 잔존 측벽두께가 제2설정값 두께범위에 들어오면 용선중 Si 0.45%이상, Ti 0.15%이상으로 노열관리하고, 생산량-10%, 미분탄-20% 감량 노황관리하고, 티타늄 7kg/t-p 이상 장입하고, HVFCV 4칸이상 클로즈를 통한 출선강화를 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제하는 제2단계; 노저연와 잔존 측벽두께가 상기 제2설정값 이하가 되면 용선중 Si 0.5%이상, Ti 0.1%이상으로 노열관리하고, 생산량-20%, 미분탄-30% 감량 노황관리하고, 티타늄 10kg/t-p 이상 장입하고, HVFCV 4칸이상 클로즈를 통한 출선강화를 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제하는 제3단계로 구성된다.

용선온도, 노저온도, 출선구, 측벽온도, 노저관리, 조업관리

Description

용광로 노저 측벽온도 상승시의 단계별 조업방법{An operation method of melting furnace step by step at the temperature-up of hearth wall}

도 1은 일상적인 용광로에서의 조업상태 설명도이다.

도 2는 용광로의 노저부의 개략도이다.

도 3은 용광로에 있어서 노저부 측벽 연와의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 용광로 노저측벽부의 연와 잔존두께별 조업 순서도이다.

도 5는 본 발명에 따른 용광로 노저측벽부 연와 잔존두께별 조업조건 테이블이다.
도 6은 본 발명의 용광로 노저부 온도 상승시 조업적용 현황을 도시한 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10. 용광로 12. 풍구

14. 노저부 15. 출선구

16. 노저 바닥부 17. 노저측벽부

본 발명은 용광로의 사용년수 증가에 따라 내화벽의 두께가 감소하고 이로 인한 용광로 수명의 가속화를 방지하기 위한 용광로의 조업방법의 개선에 관한 것으로, 특히 노저온도를 상승시키는 고로측벽의 두께검출을 통하여 검출 두께별로 미리설정된 조업조정 값에 따라 용광로 조업을 적정화 시켜 줌으로서 용광로의 수명을 연장 시킬 수 있는 노저부 측벽 온도 상승시 연와 잔존에 따른 단계별 조업방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 용광로에서의 조업 상태를 설명하는 도면이다.

여기에서 참고되는 바와 같이, 용광로(10)조업시 열풍로에서 약 1300도 까지 승온된 열풍은 송풍기를 통하여 열풍 환상관(11)을 통해 원주 방향별로 설치된 34개의 풍구(12)를 거쳐 용광로(10)내부로 공급된다.

이렇게 용광로 내부로 공급된 열풍은 일정한 층상을 이루고 있는 용광로 내부의 장입물(13)을 환원 용융 반응을 통해 용선을 만들어 풍구 선단부에서 낙하시켜 용광로 바닥인 노저부(14)로 모아지게 한다.

상기 노저부(14)에 모아진 용선은 출선구(15)를 통해 용광로 외부로 배출되며, 이러한 과정은 반복된다

그러나 용광로 수명의 결정적인 역할을 하는 용광로 노저부(14)에는 항상 용선이 고여 있어, 이 용선과 연와 사이에서 일어나는 물리적 화학적 반응에 의해 노저 연와의 침식을 쉽게 일어난다. 이와 같은 노저부의 연와 조기침식은 용광로 조업에 있어 중대한 악영향을 가져옴과 동시에 용광로의 장수명화에 불리한 영향을 미친다.

상기 노저부 온도상승을 초래하는 연와 침식의 원인을 살펴보면, 용선 유동에 의한 기계적 침식(노저부 코너부에서 발생)과 용선 침투에 따른 비중차에 의한 노저 바닥부(hearth bottom)(16)의 중심부에서 발생하는 연와의 부상 침식과, 카본연와 조직 변화에 의한 침식(기공내 화학 반응에 의한 침식)을 그 이유로 들 수 있다.

또, 열확산에 의한 침식(Fe-C상태도의 공정온도인 1153℃부근에서 발생)과, 알카리 및 풍구(12)의 하부 출선구(15)부근의 균열부, 물계면, 열 응력,카본 연와내 큰 온도 구배 형성시 열 응력에 의한 카본 연와 균열 발생에 의한 파괴(연와잔존 두께 600mm이하에서 발생)등을 통해서 노저부 연와 침식을 통한 온도 상승을 가져오는 것이다.

이와 같은 인자들로 인해 노저부 온도가 상승하게 되면 노저측벽부(17)의 철피 살수용 냉각수 온도를 하향 시키고 노저부 용선 유동성 저하를 위해 용선 온도를 상향 관리하며 노저부 보호용으로 사용되는 티타늄(TiO₂) 성분함유 광석량을 증가 시키는 등 작업자의 상황판단에 따라 체계적이지 못한 상태로 용광로 조업을 관리하고 있었다.

특히, 노저측벽부(17)의 온도 급상승시는 용광로 저부 내화벽의 과다침식으로 보고 용광로 수리작업을 시행하거나, 생산량 감소등의 조업방법을 통해 노저온도 하향화를 유도 했으며 출선구(15)를 통한 내화물(MUD재) 충진을 최대로 하여 노저부 온도 상승부위의 보호층 형성을 유도하여 왔다.

따라서 노저온도 상승시에는 용광로(10)조업에 있어 다음과 같은 불이익을 가져오는데, 그 첫번째 불이익으로 용광로 노저측벽부(17) 연와 침식에 따른 온도 상승시 용광로의 수명을 단축 막대한 경제적 손실을 가져오고, 두번째로 노저측벽부(17)온도 억제를 위한 용광로 조업의 잦은 휴지로 인해 생산량 저하를 초래하며, 세번째로 노저측벽부(17)온도 상승 억제를 위해 연,원료 품질향상을 가져옴에 따른 연,원료 원가 상승을 초래하고, 네번째로 용광로(10)의 잦은 휴지에 따른 조업의 부하를 초래하게 되는 것이다.

이러한 용광로 조업상의 불이익을 가져오는 노저온도의 상승은 궁극적으로 용광로 수명을 단축함과 동시 생산량 저하 및 조업 부하를 초래해 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 용광로 조업방법에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 용광로의 사용년수 증가에 따라 노저온도가 상승하는 원인을 진단하여 고로수명을 연장시킬 수 있는 노저부 측벽 온도 상승시 연와 잔존에 따른 단계별 조업방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용광로 조업방법은 노저연와의 잔존 측벽두께를 측정하여 사전에 설정된 제1설정값 두께범위에 들어오면 용선중 Si 0.35%이상, Ti 0.1%이상으로 노열관리하고, 생산량-5%, 미분탄-10% 감량 노황관리하고, 철피냉각, 티타늄 5kg/t-p이상 장입하고, HVFCV 3칸이상 클로즈를 통한 출선강화하고, 연,원료품질 향상을 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제하는 제1단계; 노저연와 잔존 측벽두께가 제2설정값 두께범위에 들어오면 용선중 Si 0.45%이상, Ti 0.15%이상으로 노열관리하고, 생산량-10%, 미분탄-20% 감량 노황관리하고, 티타늄 7kg/t-p 이상 장입하고, HVFCV 4칸이상 클로즈를 통한 출선강화를 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제하는 제2단계; 노저연와 잔존 측벽두께가 상기 제2설정값 이하가 되면 용선중 Si 0.5%이상, Ti 0.1%이상으로 노열관리하고, 생산량-20%, 미분탄-30% 감량 노황관리하고, 티타늄 10kg/t-p 이상 장입하고, HVFCV 5칸이상 클로즈를 통한 출선강화를 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제하는 제3단계를 포함한다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 용광로의 노저부의 개략도이며, 도 3은 용광로에 있어서 노저부 측벽 연와의 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 용광로 노저측벽부의 연와 잔존두께별 조업 순서도이고, 도 5는 본 발명에 따른 용광로 노저측벽부 연와 잔존두께별 조업조건 테이블이며, 도 6은 본 발명의 용광로 노저부 온도 상승시 조업적용 현황을 도시한 도면이다.

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여기에서 참고되는 바와 같이, 제1단계의 노황관리시 HW상승부위 풍구경을 조정하여 노저부 유동성 저하를 꾀하여, 생산량을 －5% 줄여 노저부 부하를 줄일수 있도록 함과 동시에, 고로의 정기 휴지 시간을 ＋12Hr시간 연장하여 노저부 안정을 취하며, 미분탄 취입량을 －10% 하향하여 노저부 통액성을 해소하여 노저부 온도 상승을 억제한다.

다음, 노열관리시 용선 온도를 1520℃이상 관리하여 노저부 용선 정체에 의한 노저부 측벽온도 상승 방지를 꾀하고, 용선중 [Si]0.35% 이상 관리하여 용선 점성 증가에 의한 노저 유동성 감소를 통하여 노저온도 상승 억제를 유도하며, 용선중[Ti]를 0.10%이상 관리하여 노저부 측벽 보호층 유도를 꾀한다.

그리고 노저 철피 냉각을 위해 노저 철피 스케일(SCALE)을 제거하여 냉각상승 효과를 유도하며, HW부 압입 강화를 통한 보호층 형성 유도를 꾀하며, HW 온도 상승부위 직급수를 통한 냉각효과 상승을 유도하며, 냉동기(HEARTH CHILLER)1대에 서 2대 가동을 통한 수온 20℃이하 관리를 유도한다.

또한 티타늄(TiO₂)을 5Kg/T-P이상 장입하여 노저부 보호층 형성을 유도한다.

출선작업시 노저 출선 심도를 3500mm이상으로 확보할 수 있도록 머드(MUD) 충진량 증대를 매회 500Kg이상 실시하여 노저측벽부 보호층 형성을 유도하고, 출선구 사용에 있어서 온도상승 방향을 건너뛰는 격 출선을 실시하여 온도 상승부위 노저부 유동성 억제를 유도한다.

또한 출선구 머드재 사용은 휴풍시 또는 통 휴지시 조벽용 머드재를 사용하여 노저부 보호층 형성을 향상 시키도록 유도하며 출선구 사용에 있어, 공취 후 폐쇄토록 하여 머드재에 의한 측벽부 보호층 형성 유도를 도모한다.

그리고 저선(노저부의 용융물 레벨) 관리는 용선이 최대한 배출 후 폐쇄토록 함으로써 저선에 의한 노저부 압박을 통한 노저온도 상승을 억제토록 하며, 열풍 제어변 관리에 있어서는 3칸이상(60%) 클로즈 조치 함으로써 온도 상승부위 노저측벽부 유동성 억제를 유도한다.

마지막으로 연원료 품질관리는 소결광 FeO 성분을 8.0%이하로 관리하여 노저 연와와의 반응에서 O₂를 제거함으로써 카본 연와의 침식을 억제토록 유도하고 코크스(Coke) 관리에 있어서 열간강도를 67%,강도를 86.2%,입도를 51mm 이상 관리하여 근본적 노황 개선을 유도 노저 온도 안정을 유도토록 한다.

한편 노저 측벽의 잔존두께 1000~1201mm사이에 도달하게 되면 제2단계 용관로 조업관리 단계를 진행한다.

이때의 노황 관리는 노저측벽부 온도 상승부위 풍구폐쇄를 검토하여 시행 하게 되며, 생산량을 10%이하로 관리하여 노저부 압박을 해소시킨다.

임시휴풍을 고려함과 동시 미분탄 취입량을 20%이하 조업 방법을 택함으로써 노저부 통액성을 해소토록 유도한다.

노열관리는 용선 온도를 1520℃이상 관리하여 노저부 용선 정체에 의한 노저부 측벽온도 상승 방지를 꾀하며, 용선중 [Si]를0.45% 이상 관리하여 용선 증섬 증가에 의한 노저 유동성 감소를 통한 노저온도 상승 억제를 유도하고 용선중 [Ti]를 0.15%이상 관리하여 노저부 측벽 보호층 유도를 꾀한다.

냉각관리는 위의 제1단계 조업조건을 그대로 유지한다.

티타늄(TiO₂) 장입은 7Kg/T-P이상 장입하여 노저부 보호층 형성을 유도하며 분(粉) TiO₂광 취입을 검토하여 시행하여 노저 보호층 형성을 극대화시킨다.

출선작업은 상기 제1단계를 적용하되 열풍 제어변 4칸(80%) 이상 클로즈를 실시함으로써 노저부 유동성 억제 극대화를 유도하며, 연,원료 관리도 위의 1단계 조건을 그대로 유지한다.

중점관리 단계인 제3단계인 연와 잔존두께 1000mm이하에 도달하면 노저온도 제어를 위한 중점관리에 돌입한다.

이때의 노황관리는 노저측벽부 온도 상승부위 풍구폐쇄 수량을 증대하여 유동성 억제를 유도하며, 생산량을 －20%이하를 관리하여 노저부 압박을 해소한다.

또한 임시휴풍을 ＋12시간 실시하여 노저부 안정을 유도하며 미분탄 취입량을 30%이하로 줄이는 조업 방법을 택함으로써 노저부 통액성을 해소시킨다.

노열관리는 용선 온도를 1520℃이상 관리하여 노저부 용선 정체에 의한 노저부 측벽온도 상승 방지를 꾀하며, 용선중 [Si]를 0.50% 이상 관리하여 용선 증섬 증가에 의한 노저 유동성 감소를 통한 노저온도 상승 억제를 유도하며 용선중 [Ti] 0.10% 이상 관리하여 노저부 측벽 보호층 유도를 꾀하도록 한다.

냉각관리는 상기 1,2단계의 조업방법(41)을 그대로 유지한다.

티타늄(TiO₂) 장입에 있어 장입 티타늄(TiO₂)을 10Kg/T-P이상 장입하여 노저부 보호층 형성을 유도하며 분(粉) TiO₂광 취입을 검토하여 시행함으로써 노저 보호층 형성의 극대화를 유도한다.

출선작업 관리는 상기 제1,2단계의 조건을 적용하되 열풍 제어변을 5칸 이상 클로즈하여 노저부 유동성 억제 극대화를 유도한다.

연,원료 관리는 요상기 제1,2단계를 그대로 적용토록 한다.

이와 같은 본 발명의 용광로 노저부 측벽온도 상승시에 각각의 단계별로 조업조건을 변경하여 관리하는 과정을 요약 정리하면 다음과 같다.

먼저, 노저측벽부(17)(HW : Hearth Wall)연와의 잔존 두께를 측정하여 일정두께(예를 들면, 1401mm이상)이면 정상 조업조건을 적용한다.

이러한 노저 측벽두께의 예측은 고로별 관리온도 측정값을 상관값 테이블에 적용시켜 얻는다.

즉, 제1-5고로(1BF-5BF, BF : Blaster Furnace)별, 또 그 고로의 위치별(1단 내지 7단)온도를 온도계(단T/C :짧은 온도계)로 측정하여 제1고로의 경우 210,220도이내 이거나 제2 내지 제5고로의 경우 260,270도 이내이면 잔존연와의 두께가 장상값dls 1401mm이상으로 예측하게 된다.

위와 같은 방식으로 노저 측벽온도를 예측하여 관리온도 값이 고로별로 정상 기준온도값에서 부터 240,250도 내지 290,300도 사이이면, 연와의 두께가 제1설정값(1201-1400mm)의 범위에 든 것으로 예측하여 제1단계 고로조업 조정을 실시한다.

제1단계 고로조업조정으로서, 도 5에서 참고되는 것처럼, 용선중 Si 0.35%이상, Ti 0.1%이상으로 노열관리하고, 생산량-5%, 미분탄-10% 감량 노황관리하고, 철피냉각, 티타늄 5kg/t-p이상 장입하고, HVFCV 3칸이상 클로즈를 통한 출선강화하고, 연,원료품질 향상시켜 노저측벽 온도 상승을 억제시킨다.

위의 1단계 고로조업조정 이후 노저 측벽의 온도 상승으로 관리온도 측정을 통하여 제2설정값(1000-1201mm)범위에 이르면, 즉,고로의 온도가 270,280도 내지 330,340도 수준에 이르게 되면 제2단계 고로조업조정을 실시한다.

제2단계 고로조업조정으로서, 도 5에서 참고되는 것처럼, 용선중 Si 0.45%이상, Ti 0.15%이상으로 노열관리하고, 생산량-10%, 미분탄-20% 감량 노황관리하고, 티타늄 7kg/t-p 이상 장입하고, HVFCV 4칸이상 클로즈를 통한 출선강화를 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제시킨다.

위의 제2단계 고로조업조정 이후 다시 노저 측벽의 온도가 상승하여 상기 제2단계 온도값 이상(271,281도 내지 331,341 초과)이면 노저 측벽의 두께는 제2설정값(1000mm) 아래인 것으로 파악하여 제3단계 고로조업조정을 실시한다.

제 3단계 고로조업조정으로서, 도 5에서 참고되는 것처럼, 용선중 Si 0.5%이상, Ti 0.1%이상으로 노열관리하고, 생산량-20%, 미분탄-30% 감량 노황관리하고, 티타늄 10kg/t-p 이상 장입하고, HVFCV 5칸이상 클로즈를 통한 출선강화를 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제시킨다.

위에서 설명한 바와 같은 본 발명은 용광로 노저부 온도 상승시 온도 상승 단계별로 노황관리, 노열관리, 노저부 철피 냉각관리, 티타늄(TiO₂)투입, 출선제어, 용광로 연,원료 장입 등의 조건을 달리하여 노저부 연와 잔존량에 따라 조업방법을 차등 적용함으로써 노저부 온도 상승 원인 억제를 통한 노저부 안정화를 도모하여 고로 수명의 연장과 최적의 조업상태를 유지시켜 제품 생산량을 극대화 시킬 수 있는 효과를 가져온다.

Claims (1)

1. 노저연와의 잔존 측벽두께를 측정하여 사전에 설정된 제1설정값 두께범위에 들어오면 용선중 Si 0.35%이상, Ti 0.1%이상으로 노열관리하고, 생산량-5%, 미분탄-10% 감량 노황관리하고, 철피냉각, 티타늄 5kg/t-p이상 장입하고, HVFCV 3칸이상 클로즈를 통한 출선강화하고, 연,원료품질 향상을 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제하는 제1단계; 노저연와 잔존 측벽두께가 제2설정값 두께범위에 들어오면 용선중 Si 0.45%이상, Ti 0.15%이상으로 노열관리하고, 생산량-10%, 미분탄-20% 감량 노황관리하고, 티타늄 7kg/t-p 이상 장입하고, HVFCV 4칸이상 클로즈를 통한 출선강화를 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제하는 제2단계; 노저연와 잔존 측벽두께가 상기 제2설정값 이하가 되면 용선중 Si 0.5%이상, Ti 0.1%이상으로 노열관리하고, 생산량-20%, 미분탄-30% 감량 노황관리하고, 티타늄 10kg/t-p 이상 장입하고, HVFCV 5칸이상 클로즈를 통한 출선강화를 통하여 노저측벽 온도 상승을 억제하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용광로 노저부 측벽온도 상승시의 단계별 조업방법.

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