KR100938485B1 - 풍구 손상 방지 기술을 이용한 용선 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이브고로 노벽보수 작업에 있어서, 재가동조업시 풍구손상없이 조기에 정상풍량 확보를 위한 기술에 관련된 것으로서, 보다 상세하게는 감척조업 후 복척조업시 장입물의 장입량, 증풍작업시 노정압 및 노내 허용압손 기준을 조정함으로써 풍량을 조기에 정상풍량 수준으로 복귀시켜 노황 안정과 함께 정상조업을 조기에 정착시킬 수 있는 풍구 손상 방지 기술을 이용한 용선 제조 방법에 관한 것이다.

고로, 복척조업, 장입 레벨, 풍구 손상 방지

Description

풍구 손상 방지 기술을 이용한 용선 제조 방법{Ore melting method using the technology for preventing from damage of wind input port}

본 발명은 스테이브고로 노벽보수 작업에 있어서, 재가동조업시 풍구손상없이 조기에 정상풍량 확보를 위한 기술에 관련된 것으로서, 보다 상세하게는 감척조업 후 복척조업시 장입물의 장입량, 증풍작업시 노정압 및 노내 허용압손 기준을 조정함으로써 풍량을 조기에 정상풍량 수준으로 복귀시켜 노황 안정과 함께 정상조업을 조기에 정착시킬 수 있는 풍구 손상 방지 기술을 이용한 용선 제조 방법에 관한 것이다.

감척조업이란 도1에 도시된 바와 같이 고로(F) 노벽 보수를 위하여 노내 장입물을 지정된 Level(11)까지 저하시키는 조업 절차를 말하고, 복척조업은 도 2에 도시된 바와 같이 고로(F) 노벽 보수 완료 후 고로내 장입물 Level을 정상조업 수준(12)으로 복구시키는 조업이며 증풍작업은 바람의 양을 조금씩 늘리는 조업을 말한다.

고로(F)의 본체 구조는 외부가 철피로 이루어져 있으며, 내부는 고온에 견딜 수 있는 내화물과 냉각능력을 가지는 스테이브로 축조되어 있고, 스테이브를 냉각시킴으로써 고온에서 철피를 보호하게 된다. 그런데 고로 수명이 증가할수록 내화물의 손상 및 마모가 많게 되어 스테이브가 노내에 노출되고 이에 따라 장입물과의 기계적인마찰, 고온 가스와의 접촉에 의한 열변형, Crack등이 증가되며 결국에는 스테이브가 파손되어 철피를 적열 및 균열시켜 조업을 불안하게 하는 요인이 된다.

따라서 이러한 종래의 문제를 해결하기 위해서는 도1에 나타낸 것과 같이 고로(F)내의 장입물(4)을 노벽 보수 부위까지 강하시킨 후에 스프레이 장비(2)를 이용하여 고로(F) 내부의 손상된 연와 부위를 보수하였다.

스프레이 작업을 하기위해 노벽 보수기간 중 장입물 감척표면을 통한 열방산 최소화, 고로내 연기발생의 억제, 스프레이 작업 조건의 개선, 감척면으로부터 상승되는 고온의 연소 가스를 차단함으로써 작업 안전성 확보 및 스프레이기 보호를 위해 도1과 같이 완벽한 Sealing재(3)를 배치하여야 한다.

스프레이 작업 중에는 노내로 탈락된 Spray재가 응고하여 형성된 Rebound Loss 응고층(5)이 형성된다. 그리고 스프레이 작업을 완료한 후에는 재송풍 후 Stock Line 레벨(12, 도 2참조)로의 복귀 시간 단축, 정상 풍량(6000m³/min) 복귀 시간 단축, 노내 고온가스와의 직접적인 접촉에 의한 Spray 조벽 손상 방지, 재송풍 후 노내 장입물의 조기 승온 및 가스 이용률 상승을 통한 정상 노열(1520 ^oC)의 복귀시간 단축을 위해서 재송풍을 개시하기 전에 장입물 레벨(L3)을 5 ~ 7m의 범위로 만드는 Dry Charging작업을 실시하게 된다.

이와 같이 형성된 Sealing재(3)과 Rebound Loss 응고층(5)은 재송풍시 노내에서 통기성을 악화시키고 장입물 강하를 나쁘게하며 고로 재가동 초기에 저온의 저유동성의 용융물을 생성하게 된다.

또한 Dry Charging 작업의 경우 실온의 광석을 그대로 정상조업의 80%수준까지 장입하였기 때문에 재송풍 초기 장입물 강하가 순조롭지 못하고 부분적인 편류와 함께 풍구(8) 주변에 저온의 용융물이 생성되면서 배출이 원활치 못해 풍구(8)와의 접촉시간이 길어지게 된다.

그리고 감척조업시 연화융착대(16)(고상의 광석과 광석이 녹아서 만들어진 용선과 슬래그가 함께 공존하는 지역, 도 2참조)의 중상부를 파괴시키기 때문에 이것 또한 조기에 정상풍량 확보를 어렵게 한다.

정상풍량확보가 늦어지게 되면 재가동 초기에 생성된 저온의 용융물이 노내 및 풍구(8)주변에서 체류하는 시간이 길어지게 되어 노내에서의 통액성 및 통기성의 악화로 풍압 상승을 유발하여 증풍을 더욱 어렵게 하고, 노내 상황을 악화시키며, 출선구(9)에서의 용선 및 슬래그의 배출속도가 저하되어 풍구(8)손상에 의한 돌발휴풍을 야기하여 생산량 저하를 가져오게 된다.

이하 상술한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술에 대해 설명한다.

[종래 기술1]

종래에는 상기 Rebound Loss층(5)을 파괴하기 위하여 풍량 2500 ~ 3000 m³/min 확보(재송풍후 1.5시간 이내) 후에 붕락작업을 실시하였다.

붕락작업이란 풍량을 급격히 떨어뜨려서 감척 말기 장입물 표면부에 도포된 Sealing층(3)과 노벽 스프레이 작업 중에 노벽에 부착되지 않고 밑으로 떨어진Rebound Loss층(5)을 파괴시키기 위한 작업을 말한다.

재송풍 후 많은 시간이 경과된 후에 붕락작업을 할 경우에는 노저 저선 레벨(14)이 높아진 상태이므로 붕락작업에 의한 장입물의 급격한 강하시 용융물의 부상으로 풍구(8)를 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.

또한 연소된 코크스량이 많아져 빈공간이 커진 상태에서 붕락작업시 충격에 의해 풍구(8)나 노벽을 손상시킬 수 있으며, 장입물의 표면을 불균일하게 만드는 문제가 있다.

[종래 기술2]

노내 통기성을 좋게 하기 위해서 조습량 40g/m³ 수준의 조업을 실시하였다.

H₂O가 풍구(8)를 통해 노내로 들어갈 때는 다음의 반응식에 의해 부피팽창이 일어나게 되므로 통기성이 좋아지게 된다.

[반응식 1]

즉 1mol의 수분이 1.5mol의 수소와 산소 기체로 되는 화학적인 mol수 증가에 의한 체적증가 외에도 온도 상승에 따르는 물리적인 체적도 증가하므로 통기성이 좋아지게 된다. 그러나 수분 10g당 용선온도를 약 20^oC를 낮추는 효과가 있어서 노열 확보 측면에서는 문제점이 된다.

[종래 기술3]

증풍 작업의 경우 풍량을 정상 조업 수준으로 복귀한 다음에 노정온도 100^oC 이상, 노열을 1550^oC이상으로 확보하는 조업을 실시하였다.

이 방법은 감척 레벨을 작게 내리거나 스프레이 물량이 적을 때는 적용이 가능하다.

그러나 감척 레벨을 많이 내리고 스프레이 물량이 많은 상태에서는 용광로 내부의 장입물을 승온시키는데 많은 시간이 소요되는데 조기에 풍량을 많이 넣을 경우 생성된 용융물이 다시 노내에서 응고되어 가스 및 용융물의 통기성과 통액성을 극도로 악화시켜 정상적인 조업까지 도달하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상기 노벽 보수 작업을 위한 감척 조업 후 복척 조업을 위해 상기 감척 조업시의 장입 레벨로부터 장입물을 장입하되, 그 높이를 제한하여 정상풍량을 조기에 확보할 수 있도록 하는 용선 제조 방법을 제공함에 목적이 있다.

상술한 목적을 해결하기 위한 본 발명은 스테이브 고로 노벽 보수 후 재가동시 풍구 손상을 방지하는 것으로서, 상기 노벽 보수 작업을 위한 감척 조업 후 복척 조업을 위해 장입물을 장입하되, 그 높이는 상기 감척 조업시의 장입 레벨로부터 상기 풍구까지의 높이의 5%의 높이만큼 장입한 후, 조업에 의해 상기 장입물의 온도가 130도씨(℃)에 도달할 때 다시 장입물을 상기 높이만큼 재장입하는 단계를 포함하되, 상기 단계를 상기 고로에 장입되는 장입물의 레벨이 정상 조업시의 장입 레벨까지 반복하는 복척 조업 단계를 포함하는 풍구 손상 방지 기술을 이용한 용선 제조 방법에 특징이 있다.

또한, 상기 복척 조업 단계를 수행한 후 상기 풍구를 통해 투입되는 풍량을 증가시키는 증풍 단계를 더 포함하되,상기 증풍 단계에서의 풍량은 상기 풍구를 통해 투입되는 풍압과 상기 고로의 노정압의 차이로 산출하고, 상기 풍압과 노정압의 차이(△P)는 △P = (장입 레벨별 노내 장입물 총량/안전율)*(10/장입 레벨별 노내 평균 단면적)에 의해 산출되는 풍구 손상 방지 기술을 이용한 용선 제조 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

이상 상술한 본 발명에 의해 재송풍 초기 장입물 강하를 순조롭게 하여 풍구(8) 주변에 저온의 용융물이 생성을 억제하여 조기에 정상풍량 확보가 가능한 효과가 있고, 이에 의해 생산량 증가의 효과가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 노벽 보수 작업을 위한 감척 조업 후 복척 조업을 위해 상기 감척 조업시의 장입 레벨로부터 장입물을 장입하되, 상기 장입되는 높이를 제한하여 풍구 주변에 저온의 용융물이 생성을 억제하여 조기에 정상풍량 확보가 가능하도록 하는 용선 제조 방법으로서 이하 첨부된 도면과 실시예를 통해 상세히 설명한다.

실시예

본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같은 고로(F)를 사용하였다.

본 발명은, 청구항 제1항에 나타난 바와 같이 상기 고로(F)의 노벽 보수 작업을 위한 감척 조업 후 복척 조업을 위해 상기 감척 조업시의 장입 레벨(L1)로부터 장입물(4)을 장입하되, 그 높이는 상기 감척 조업시의 장입 레벨(L1)로부터 상기 풍구(8)까지의 높이(L3)의 5%의 높이(L2)만큼 장입한 후, 조업에 의해 상기 장입물의 온도가 130도씨(℃)에 도달할 때 다시 장입물을 상기 높이(L2)만큼 재장입하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 단계를 상기 고로(F)에 장입되는 장입물의 레벨이 정상 조업시의 장입 레벨(L4)에 도달할때까지 반복하는 복척 조업 단계를 포함하는 것이다.

다시 말해 종래에는 정상조업 수준(L4)의 80%수준까지 장입하였기 때문에 재송풍 초기 장입물 강하가 순조롭지 못하고 이에 따라 풍구(8) 주위에서 저온의 용융물이 생성되면서 배출이 원활하게 되지 못해 상기 풍구(8)가 손상되는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 상기 감척 조업시의 장입 레벨(L1)로부터 소정의 높이(L2)만큼 장입하는 것으로서, 그 높이(L2)는 앞서 설명한 바와 같이 상기 감척 조업시의 장입 레벨(L1)로부터 상기 풍구(8)까지의 높이(L3)의 5%의 높이(L2)로 하는 것이다.

즉, 앞서 설명한 바와 같이 정상 장입물 수준의 80%까지 상온의 장입물을 장입하게 되면 노내 장입물 하중에 의한 △P(풍압과 노정압의 차이)의 여유율 확보로 풍량확보에 유리한 조건이 만들어지게 되나, 이로인한 과도한 증풍속도로 인하여 장입물 강하가 순조롭게 되지 못하고 붕락작업을 하게된다.

장입물 강하 불안정에 의한 붕락작업을 하게되면 노내 하부 용융물에 충격을 주게 되어 풍구 손상의 위험이 커지고 (기존 노벽보수시 풍구손상의 60%) 풍구(8)상부 장입물의 적층구조에도 인위적인 충격을 주게 되기 때문에 고로 내부 가스류 가 불안정하게되어 오히려 조업도 복귀에 부담을 주게 된다.

이를 해결하기 위해 재가동전의 장입물의 장입 높이 즉, 감척레벨(L1)을 기준으로 앞서 설명한 상기 감척 조업시의 장입 레벨(L1)로부터 상기 풍구(8)까지의 높이(L3)의 5%의 높이(L2)까지만 장입을 하였으며 장입물의 승온속도를 점검하면서 장입을 하게되어 오히려 조업도 복귀가 순조롭고 더 빠르게 되었다.

이때 상술한 바와 같은 재장입 높이(L2)만큼 장입물(4)을 장입한 후 조업을 하여 상기 장입된 장입물(4)의 온도가 130도씨(℃)에 이르게 되면, 다시 장입물(4)을 장입한다.

이때, 상기 재 장입되는 장입물의 높이 또한 앞서 설명한 높이(L2)만큼 장입한다.

이 후 동일한 방법으로 상기 재 장입된 장입물(4)의 온도가 130도씨(℃)에 이르면 다시 재장입하는 단계를 반복하여 장입된 장입물의 레벨이 정상조업수준의 레벨(L4)에 도달할 때 까지 반복하는 이른바 복척 조업 단계를 수행하는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의해 감척 조업 단계후 복척 조업 단계를 수행 하는 경우 앞서 설명한 바와 같은 효과를 발생할 수 있게 되며, 본 실시예의 경우 도 4에 나타난 바와 같이 재가동(H) 후 8시간(H+8) 만에 정상 조업풍량 5,500m3/min을 확보하였으며 재가동후 24시간동안 풍구손상이 없어 순조롭게 정상조업으로 복귀 할 수 있었다.

한편, 상술한 바와 같은 복척 조업 후 재가동을 위해 풍구(8)를 통해 투입되는 풍량을 점점 증가시키는 증풍 단계를 수행하게 되는데, 이때 상기 풍량을 계산 하기 위한 △P(풍압과 노정압의 차이)가 문제된다.

즉, 상기 고로(F) 내부 장입물(4)의 하중이 기존방식에 비교하여 대폭 감소하였으므로 정상 조업조건에서 사용하는 △P(풍압과 노정압의 차이) 관리기준선즉, 상기 풍구(8)를 통해 투입되는 풍량을 계산하기 위한 △P는 무의미하게되었으며 이를 기준으로 조업하게되면 증풍속도가 늦게되어 정상 조업도 복귀시간이 지연될 수 있다.

이를 해결하기위해 노내 장입물(4)의 높이, 하중, 풍량, 노정압의 항력과 마찰Balance를 이용하여 △P의 여유율 확보 부족문제를 해결하기 위한 노벽보수를 위한 △P를 새롭게 작성하였다. 상기 △P는 장입물(4) 레벨 기준과 노내 ore/coke 비를 기준으로 각각 작성하였다.

우선 장입물(4) 레벨 변화 기준의 경우 청구항 제3항에 나타난 바와 같이

△P = (장입 레벨별 노내 장입물 총량/안전율)*10/(SL별 노내 평균 단면적)

노내 Ore/Coke비 기준의 경우의 경우 청구항 제4항에 나타난 바와 같이

△P = (Ore/Coke 비율 별 노내 장입물 총량/안전율)*10/(SL별 노내 평균 단면적)로 계산할 수 있게 된다.

상기 관계식에 의해 새로운 △P를 산출하여 실제 조업에 적용할 수 있게 되었다.

도 5a 및 도 5b에서는 상기 장입물 레벨 기준으로 작성한 △P의 값을 그래프로 나타내었다.

상기 도 5a는 안전 계수 2.5를 기준으로 장입 레벨의 변화에 따른 △P의 값을 그린 그래프이며, 도 5b는 안전 계수 3.0을 기준으로 장입 레벨의 변화에 따른 △P의 값을 그린 그래프이다.

이때 상기 안전 계수는 최소 필요한 풍량에 대해 실제로 투입하는 풍량의 비를 일컫는다.

도 1 및 도 2는 종래의 고로 보수에 관한 개념도

도 3은 본 발명에 의한 고로 보수 후 재가동시 장입물 레벨에 관한 개념도,

도 4는 본 발명에 의한 풍량 증가를 나타내는 그래프,

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 풍량과 장입량에 대한 관계를 도시하는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

F : 고로 L1 : 감척레벨

L2 : 재장입 높이 L4 : 정상조업에서의 장입 레벨

8 : 풍구 9 : 출선구

Claims (4)

1. 스테이브 고로 노벽 보수 후 재가동시 풍구 손상을 방지하는 것으로서,

   상기 노벽 보수 작업을 위한 감척 조업 후 복척 조업을 위해 장입물을 장입하되, 그 높이는 상기 감척 조업시의 장입 레벨로부터 상기 풍구까지의 높이의 5%의 높이만큼 장입한 후,

   조업에 의해 상기 장입물의 온도가 130℃에 도달할 때 다시 장입물을 상기 높이만큼 재장입하는 단계를 포함하고,

   상기 단계를 상기 고로에 장입되는 장입물의 레벨이 정상 조업시의 장입 레벨에 도달할때까지 반복하는 복척 조업 단계를 포함하며,

   상기 복척 조업 단계를 수행한 후 상기 풍구를 통해 투입되는 풍량을 증가시키는 증풍 단계를 더 포함하되,

   상기 증풍 단계에서의 풍량은 상기 풍구를 통해 투입되는 풍압과 상기 고로의 노정압의 차이로 산출하고,

   상기 풍압과 노정압의 차이(△P)는

   △P = (장입 레벨별 노내 장입물 총량/안전율)*(10/장입 레벨별 노내 평균 단면적)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 풍구 손상 방지 기술을 이용한 용선 제조 방법.
2. 스테이브 고로 노벽 보수 후 재가동시 풍구 손상을 방지하는 것으로서,

   고로 노벽 보수시 상기 고로에 장입된 장입물을 지정된 레벨까지 저하시키는 감척 조업 단계와,

   상기 고로 노벽을 보수하는 보수 단계와,

   상기 노벽 보수 작업을 위한 감척 조업 후 복척 조업을 위해 장입물을 장입하되, 그 높이는 상기 감척 조업시의 장입 레벨로부터 상기 풍구까지의 높이의 5%의 높이만큼 장입한 후,

   조업에 의해 상기 장입물의 온도가 130℃에 도달할 때 다시 장입물을 상기 높이만큼 재장입하는 단계를 포함하고,

   상기 단계를 상기 고로에 장입되는 장입물의 레벨이 정상 조업시의 장입 레벨에 도달할때까지 반복하는 복척 조업 단계를 포함하며,

   상기 복척 조업 단계를 수행한 후 상기 풍구를 통해 투입되는 풍량을 증가시키는 증풍 단계를 더 포함하되,

   상기 증풍 단계에서의 풍량은 상기 풍구를 통해 투입되는 풍압과 상기 고로의 노정압의 차이로 산출하고,

   상기 풍압과 노정압의 차이(△P)는

   △P = (장입 레벨별 노내 장입물 총량/안전율)*(10/장입 레벨별 노내 평균 단면적)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 풍구 손상 방지 기술을 이용한 용선 제조 방법.
3. 스테이브 고로 노벽 보수 후 재가동시 풍구 손상을 방지하는 것으로서,

   상기 노벽 보수 작업을 위한 감척 조업 후 복척 조업을 위해 장입물을 장입하되, 그 높이는 상기 감척 조업시의 장입 레벨로부터 상기 풍구까지의 높이의 5%의 높이만큼 장입한 후,

   조업에 의해 상기 장입물의 온도가 130℃에 도달할 때 다시 장입물을 상기 높이만큼 재장입하는 단계를 포함하고,

   상기 단계를 상기 고로에 장입되는 장입물의 레벨이 정상 조업시의 장입 레벨에 도달할때까지 반복하는 복척 조업 단계를 포함하며,

   상기 복척 조업 단계를 수행한 후 상기 풍구를 통해 투입되는 풍량을 증가시키는 증풍 단계를 더 포함하되,

   상기 증풍 단계에서의 풍량은 상기 풍구를 통해 투입되는 풍압과 상기 고로의 노정압의 차이로 산출하고,

   상기 풍압과 노정압의 차이(△P)는

   △P = (ore/coke 비율별 장입물 총량/안전율)*(10/장입 레벨별 노내 평균 단면적)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 풍구 손상 방지 기술을 이용한 용선 제조 방법.
4. 스테이브 고로 노벽 보수 후 재가동시 풍구 손상을 방지하는 것으로서,

   고로 노벽 보수시 상기 고로에 장입된 장입물을 지정된 레벨까지 저하시키는 감척 조업 단계와,

   상기 고로 노벽을 보수하는 보수 단계와,

   상기 노벽 보수 작업을 위한 감척 조업 후 복척 조업을 위해 장입물을 장입하되, 그 높이는 상기 감척 조업시의 장입 레벨로부터 상기 풍구까지의 높이의 5%의 높이만큼 장입한 후,

   조업에 의해 상기 장입물의 온도가 130℃에 도달할 때 다시 장입물을 상기 높이만큼 재장입하는 단계를 포함하고,

   상기 단계를 상기 고로에 장입되는 장입물의 레벨이 정상 조업시의 장입 레벨에 도달할때까지 반복하는 복척 조업 단계를 포함하며,

   상기 복척 조업 단계를 수행한 후 상기 풍구를 통해 투입되는 풍량을 증가시키는 증풍 단계를 더 포함하되,

   상기 증풍 단계에서의 풍량은 상기 풍구를 통해 투입되는 풍압과 상기 고로의 노정압의 차이로 산출하고,

   상기 풍압과 노정압의 차이(△P)는

   △P = (ore/coke 비율별 장입물 총량/안전율)*(10/장입 레벨별 노내 평균 단면적)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 풍구 손상 방지 기술을 이용한 용선 제조 방법.

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