KR100903640B1 - 고로의 리바운드로스층 제거방법 및 리바운드로스층 제거용실링재 - Google Patents

Abstract

리바운드로스층의 용융 및 배출이 용이하도록 하여 작업종료후 고로의 조업을 다시 재개할 때 원활한 통기성을 확보함으로써 조기에 정상 조업이 가능하도록, 고로의 노벽에 보수재를 스프레이하기 전에 고로의 장입물 상에 실링과 더불어 리바운드로스층의 용융시 슬라그의 유동성 확보를 위한 실링재가 투입되는 단계를 포함한다.

리바운드로스층, 실링재, 믹싱재, 수재, 백운석, 규사

Description

고로의 리바운드로스층 제거방법 및 리바운드로스층 제거용 실링재{METHOD FOR REMOVING REBOUND LOSS LAYER AND SEALING MATERIAL FOR REMOVING IT}

본 발명은 고로 노벽 보수 작업에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 고로 노벽의 스프레이 보수 작업이후 발생한 리바운드 로스층 제거 방법 및 리바운드로스층 제거용 실링재에 관한 것이다.

일반적으로 고로공정은 로 상부의 장입구를 통해서 연료인 코크스와 원료인 철광석을 장입하고, 고로 하부에 있는 풍구를 통해서 고온의 열풍을 불어 넣어 코크스를 연소시켜 열과 환원 개스를 만든다. 열과 환원 가스는 노내의 철광석을 환원 용융시켜 용선과 슬라그를 생성하게 되며, 이 용융물은 고로하부의 출선구를 통해서 배출이 된다.

고로의 본체구조는 외부가 철피로 이루어졌으며, 내부는 고온에 견딜 수 있는 내화물이 축조된다. 또한, 상기 내화연와 자체만으로는 고로내의 고온에 충분히 대응할 수 없기 때문에 내화연와 사이사이에 내화연와를 냉각시킬 수 있는 냉각반을 설치하여 내화연와의 냉각능력을 향상시키고 내화연와의 손상을 감소시키게 된다.

상기한 구조의 고로는 조업 과정에서 상기 고로에 장입되는 철광석 및 코크스가 노 하부로 강하하면서 노 내부의 내화연와와 마찰이 발생된다. 또한, 고로 하부에서 가스가 상부로 상승되면서 내부연와 표면과 접촉되어 화학적 침식반응을 일으키게 된다. 이에 상기 고로의 내부연와는 지속적인 마찰과 화학적 침식 반응에 의해 손상을 입고 마모된다.

이와같이 고로를 사용함에 따라 내화연와의 마모 손실량이 증가하게 되어 내화연와의 두께가 얇아지면서 노내 고온의 가스 및 장입물에 의한 열 부하가 상승된다. 이에 냉각반에 의한 냉각에도 불구하고 노체 철피 표면에 적열이 발생하고 철피 크랙을 유발하여 고로의 수명을 단축시키게 된다.

따라서 고로의 수명연장을 위해서는 노체 내부에 설치되는 내화연와의 손상부위 복구가 필수적이며, 이를 위하여 보수재를 노벽에 스프레이하는 작업을 반복적으로 수행하게 된다.

이러한 고로 노벽 보수작업은 고로 내에 채워져 있는 장입물을 노체 연와 보수 범위를 고려하여 일정 레벨까지 저하시키는 감척작업, 고로 내의 비워진 연와 표면을 청소하는 크리닝 작업, 손상된 연와 표면에 스프레이 내화물을 접착시키는 작업, 그리고 노벽 보수 완료 후 고로 조업을 정상상태로 복귀시키는 작업으로 구분된다.

여기서 손상된 연와 표면에 내화물을 스프레이하는 과정에서 스프레이용 내화물의 일부는 노벽부에서 떨어져서 견고한 리바운드로스층(rebound loss layer)을 형성하게 된다.

이에 조업 재개 이후 순조로운 조업도 상승, 장입물 강하, 가스류 흐름 안정을 위해서는 리바운드로스층이 보다 신속하게 제거되어야 한다.

상기 리바운도로스층의 제거는 노벽 보수 후 정상 풍량 도달 시간을 단축시키는 데 있어서 매우 중요한 역할을 하게 된다.

만일 리바운드로스층의 제거가 미비할 경우, 노내에 부착물 성장을 촉진시킬 수 있으며, 가스류의 불균일한 흐름을 초래하여 용광로 내부의 장입물 용융이 방해받아 조업의 장기적인 불안정 요인으로 작용할 수 있다. 또한 노벽 보수 이후 리바운드로스 제거를 위해 장기간동안 고열 조업을 지속해야 하므로 노내 스프레이 시공 내화물의 손상 및 탈락이 야기된다.

이에 리바운드로스층의 용융 및 배출이 용이하도록 하여 작업종료후 고로의 조업을 다시 재개할 때 원활한 통기성을 확보함으로써 조기에 정상 조업이 가능하도록 된 고로의 리바운드로스층 제거방법 및 리바운드로스층 제거용 실링재을 제공한다.

이를 위해 본 리바운드로스층 제거방법은 고로의 노벽에 보수재를 스프레이하기 전에 고로의 장입물 상에 실링과 더불어 리바운드로스층의 용융시 슬라그의 유동성 확보를 위한 실링재가 투입되는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 리바운드로스층 제거방법은 노벽 보수시 상기 실링재 위의 리바운드로스층 상에 장입물을 장입하여 리바운드로스층에 충격을가하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이에 따라 믹싱재에 의해 리바운드로스층을 보다 신속하게 용해시키고 용해시 슬라그의 유동성을 확보할 수 있게 된다.

상기 실링재는 장입물을 실링하기 위한 블라스트(Ballast)와, 리바운드로스층 조기 용융에 의한 통기성과 유동성 확보를 위한 믹싱재를 포함하며, 상기 믹싱재는 미세입도의 슬래그인 수재, 백운석, 및 규사를 포함할 수 있다.

또한, 상기 믹싱재는 부원료인 석회석을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 믹싱재는 상기 리바운드로스층과 실링재의 알루미나(Al₂O₃)의 성분비가 13중량% 이하가 되도록 각 성분이 혼합된다.

한편, 노벽 보수시 장입물 상에 투입되는 본 실링재는 블라스트와 믹싱재를포함한다.

이와 같이 리바운드로스층를 효율적으로 빨리 제거함으로서 노벽 보수 후 재조업시 원활한 통기성을 확보할 수 있게 되며, 조기에 조업을 정상화시킬 수 있게 되어 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타 내기 위해 사용된다.

도 1은 노벽 스프레이 보수작업을 예시하고 있다. 상기한 도면을 참조하여 먼저 노벽 스프레이 보수과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

노벽 스프레이 보수를 하기 위해서는 고로(10) 내의 장입물(11)을 노벽보수 부위까지 강하시키는 감척단계 후에, 가스류를 차단하기 위한 실링재(20)를 상기 장입물(11) 상부에 투입하는 단계를 거친다. 그리고 나서 스프레이 장비(13)를 고로(10) 내부로 이동시켜 손상된 연와부위(14)를 보수하게 된다. 이때, 스프레이용 내화물의 일부는 노벽부에서 1~2 m 부위에 집중적으로 떨어져서 견고한 리바운드로스층(rebound loss layer,15)을 형성하게 된다.

여기서 상기 리바운드로스층을 제거하기 위한 본 제거방법은 고로 내벽을 스프레이용 내화물로 보수하는 작업 전에 실리성과 보온성 및 리바운드로스층의 파쇄를 통한 통기성 확보와 재조업시 용이한 배출성을 만족시키는 실링재를 장입물 상에 투입하는 단계를 포함한다.

상기 노벽의 보수가 완료되면 노내에 장입물을 채우고 열풍을 불어넣어 조업을 재개하게 된다. 이 과정에서 상기 리바운드로스층이 붕괴되면서 용해와 배출이 이루어진다.

본 실시예의 실링재는 덩어리 형태의 블라스트(Ballast) 및 미세입도의 슬라그인 수재와 백운석 및 규사를 포함하는 믹싱재의 혼합물로 이루어진다.

상기 수재는 250 ~ 300mm의 입도를 갖는 미세 입도의 슬래그로, 실링층을 이루어 가스를 차단하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 수재는 외부 충격에 의해 용이하게 무너지는 성질을 가지고 있어, 추후 상기 리바운드층 상에 장입물이 채워지는 과정에서 리바운드층을 조기에 파괴시키는 역할을 수행하게 된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 수재를 포함하는 실링재가 장입물 상에 적층되고 그 위로 리바운드로스층이 쌓인 상태에서, 장입물이 리바운드로스층 위로 낙하하게 된다. 이에 모래 형태로 쌓여있는 수재가 장입물의 낙하충격에 의해 붕괴되면서 그 위에 적층된 리바운드로스층을 조기에 붕괴시키게 되는 것이다.

상기와 같이 리바운드로스층이 조기에 붕괴됨으로써 리바운드로스층으로의 통기성이 확보되어 조업 재개시 가스의 원활한 흐름을 이루어지게 되는 것이다.

상기 백운석 및 규사는 리바운드로스층과 실링재 전체의 알루미나 비율을 낮춰 유동성을 개선함으로써 리바운드층를 용이하게 배출시키는 작용을 하게 된다.

여기서 본 실시예의 믹싱재를 이루는 각 구성요소는 리바운드로스층과 실링재 전체의 알루미나(Al₂O₃) 비율이 13% 이하가 되도록 혼합된다.

아래 표 1은 노벽 보수재의 양에 따른 믹싱재의 혼합비의 일예를 예시하고 있다.

삭제

[표 1]

노벽부수량	블라스트	수재	백운석	규사	염기도(%)	Al2O3 (%)	MgO(%)
70~80톤	70톤	30톤	5톤	1톤	1.21	11.8	5.3
80~90톤	80톤	32톤	6톤	1.2톤	1.21	12.4	5.9
90~100톤	80톤	36톤	7톤	1.4톤	1.21	12.2	6.1
100톤 이상	90톤	36톤	8톤	1.6톤	1.20	12.6	6.4

노벽 보수에 사용되는 스프레이 보수재의 주성분은 Al₂O₃로써 고로 작업에서 생성되는 고로 내부 슬래그의 주된 성분이기도 하다.

상기 믹싱재의 혼합비에 의해 Al₂O₃의 성분비가 13% 이상이 되면 슬래그의 점도가 높아져 용이한 배출이 어려워진다. 이에 Al₂O₃의 성분비가 리바운드로스층과 실링재를 포함한 전체의 13% 이하가 되도록 상기와 같이 믹싱재의 혼합비를 설정한다.

상기 표 1에서 노벽보수량이 70톤인 경우를 예로들면, 노벽 보수 전에 장입물에 투입되는 실링재는 70톤의 블라스트와, 36톤의 믹싱재를 포함한다. 상기 믹싱재는 30톤의 수재와 5톤의 백운석 그리고 1톤의 규사의 혼합물로 이루어지며, 이때 전체 슬래그 중 Al₂O₃의 비율은 11.8%로 13% 이하로 설정된다.

한편, 본 실링재는 리바운드로스층의 용해성 향상을 위해 부원료로서 석회석과 규석의 혼합물이 더욱 포함된다.

상기 석회석과 규석을 포함하는 부원료는 실링재를 이루는 믹싱재에 포함되거나 별도로 투입될 수 있다.

상기 부원료의 투입량은 실링재의 89 ~ 93 중량% 일 수 있으며, 부원료 중 석회석은 대략 66 중량%를 이루고 규석은 대략 33중량%로 이루어진다.

이하, 상기와 같이 믹싱재를 포함하는 실링재를 이용하여 리바운드로스층을 제거하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

감척된 고로 내의 장입물 상에 본 실링재를 투입한다. 투입된 실링재는 장입물 표면의 가스를 차단하고 보온을 유지하게 된다. 이 상태에서 스프레이 보수재를 고로 내벽에 분사하여 내벽 보수작업을 수행한다.

이 과정에서 보수재가 낙하하여 본 실링재 위에 리바운드로스층을 이루게 된다.

고로 보수작업이 완료되면 고로 내부에 장입물을 투입하여 소정 높이로 채우게 되는 데, 이 때 리바운드로스층이 붕괴된다. 즉, 리바운드로스층은 모래와 허물어지기 쉬운 수재 상에 적층되어 있으므로 장입물의 낙하충격으로 수재가 허물어지면서 리바운드로스층이 용이하게 파괴되는 것이다.

파괴된 라바운드로스층은 용광로 내부의 가스류 흐름을 방해하지 않고 강하하게 되어 빠른 시간내에 용융된다.

한편, 본 실링재는 리바운드로스층의 용융시 보다 빠르게 용융시킴과 더불어 전체 슬래그서 Al₂O₃의 성분비를 낮추어 유동성을 개선하게 된다. 이에 용융된 리바운드로스층을 포함하는 용융 슬래그는 고로 출선구를 통해 보다 원활하게 그리고 조기에 고로 외부로 배출될 수 있게 되는 것이다.

도 2는 상기 실링재를 적용하여 고로 보수작업한 결과를 도시한 그래프이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 실링재를 장입물 상에 투입한 결과 고로 투입 송풍량(BV;Blast Volume)이 완만히 상승하고, 산소 투입시점과 PC취입량 시점이 대략 작업개시 8시간 정도에 이루어지는 것을 확인 할 수 있다. 이에 종래와 비교하여 통기성의 확보를 통해 보다 조기에 정상조업이 이루어짐을 알 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 고로 노벽보수 작업을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 다른 실링재를 적용하여 리바운드로스층이 제거된 결과를 도시한 그래프이다.

Claims (10)

1. 고로의 노벽 보수시 발생되는 리바운드로스층 제거 방법에 있어서,

   상기 고로의 노벽에 보수재를 스프레이하기 전에 고로의 장입물 상에 실링과 리바운드로스층의 용융시 슬라그의 유동성 확보를 위한 실링재를 투입하는 단계와, 상기 실링재 투입 후 노벽에 보수재를 스프레이하여 손상된 노벽을 보수하는 단계, 상기 노벽 보수 후에 노벽 보수시 실링재 위로 떨어져 형성된 리바운드로스층 상에 장입물을 장입하여 리바운드로스층에 충격을 가하는 단계를 포함하고,

   상기 실링재는 블라스트(Ballast)와 믹싱재를 포함하고, 상기 믹싱재는 미세입도의 슬래그인 수재와, 백운석 및 규사를 포함하며,

   상기 믹싱재는 상기 리바운드로스층과 실링재 전체에 대한 알루미나의 성분비가 13중량% 이하가 되도록 혼합된 고로의 리바운드로스층 제거방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 믹싱재는 부원료을 더 포함하며, 상기 부원료는 석회석과 규석을 포함하는 고로의 리바운드로스층 제거방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 고로의 노벽 보수시 장입물 상에 투입되는 리바운드로스층 제거용 실링재에 있어서,

   상기 실링재는 블라스트(Ballast)와, 믹싱재를 포함하며, 상기 믹싱재는 미세입도의 슬래그인 수재, 백운석, 및 규사를 포함하고,

   상기 믹싱재는 상기 리바운드로스층과 실링재 전체에 대한 알루미나의 성분비가 13중량% 이하가 되도록 혼합된 고로의 리바운드로스층 제거용 실링재.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 믹싱재는 부원료을 더 포함하며, 상기 부원료는 석회석과 규석을 포함하는 고로의 리바운드로스층 제거용 실링재.
9. 삭제
10. 삭제

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