KR100971984B1 - 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이브 고로의 장시간 운전으로 인해 발생하는 스테이브의 주철부 마모로 스테이브 전체의 열부하가 상승하는 것을 방지하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법에 관한 것으로서, 스테이브 고로(1)의 휴풍 후, 스테이브(4)의 냉각수 메인 급배수배관(9,10)에 냉각수를 공급하여 상기 각각의 스테이브(4)를 열수축시켜 스테이브(4)와 스테이브(4)를 격리시켜 사이공간을 형성하는 제1단계와; 상기 격리된 스테이브(4)와 스테이브(4)의 사이공간으로 고압의 에어와 모래를 함께 분사하여 실링 내화물(3A)를 제거하는 제2단계와; 상기 실링 내화물(3A)이 제거된 스테이브(4)와 스테이브(4)의 사이공간으로 물과 내화물을 함께 분사함과 동시에 스테이브(4)의 전면에도 물과 내화물을 분사하여 일정한 두께로 내화물을 부착시키는 제3단계와; 상기 내화물이 부착이 완료되면, 스테이브 메인 급배수배관(9,10)으로 온수를 공급하여 격리되었던 각각의 스테이브(4)를 열팽창시켜 격리되었던 공간을 제거하는 제4단계로 구성되는 특징으로 하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법을 제공한다.

고로, 스테이브, 실링내화물, 열수축, 열팽창,

Description

스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법{METHOD FOR REPAIRING THE REFRACTORY OF STAVE TYPE BLAST FURNACE}

도 1은 스테이브 고로의 구조를 도시한 개략적인 단면도 및 스테이브 단면도;

도 2는 스테이브 두께와 열부하 및 생산량을 비교한 그래프도;

도 3은 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법의 스테이브 격리단계의 개념을 도시한 개념도;

도 4는 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법의 스테이브 실링내화물을 제거하는 공정을 도시한 개념도;

도 5는 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법의 스테이브 실링내화물 제거단계의 개념을 도시한 개념도;

도 6은 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법의 스테이브 내화물 보수하는 공정을 도시한 개념도;

도 7은 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법의 스테이브 내화물 보수단계의 개념을 도시한 개념도;

도 8은 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법에 따라 보수된 스테이브 고로의 상태를 개략적으로 도시한 조업상황도;

도 9는 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법을 적용하여 고로조업을 개시한 후 스테이브 두께와 열부하 및 생산량 비교를 도시한 그래프도이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1:스테이브 고로 2:철피 3:배면 실링 내화물 3A:실링 내화물

4:스테이브 4A:스테이브 연와 4B:스테이브 주철

4C:스테이브 급수배관 4D:스테이브 배수배관

4E:스테이브 연결배관 4F:스테이브 온도계

5:풍구 6:출선구 7:장입물 8:용융물

9:스테이브 메인 급수배관 10:스테이브 메인 배수배관

본 발명은 스테이브 고로의 장시간 운전으로 인해 발생하는 스테이브의 주철부 마모로 스테이브 전체의 열부하가 상승하는 것을 방지하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마모된 스테이브와 스테이브를 격리시키고, 실링 내화물 제거한 다음, 스프레이 내화물이 탈락되지 않게 부착되어 조업 중 스테이브의 전체 열부하가 상승하는 것을 방지하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법에 관한 것이다.

먼저, 스테이브 고로(1)의 구조를 설명하면, 고로 노체 냉각시스템으로는 냉 각반 Type과 Stave Type으로 구분되며 최근 들어서는 Stave Cooler 냉각방식이 주로 채용되고 있으며, 1950년대에 구 소련에서 개발되어 1969년 일본 나고야 3고로에 적용된 1세대(1st Generation) Stave 이래로 점차 냉각능력 및 내마모력이 개선되어 현재는 4세대 Stave까지 실용화되었으며, 광양 5고로에는 제1도는 도시 된 바와 같이 4세대 스테이브(Stave)가 채용되어 있다.

스테이브(Stave; 4)는 고로 철피(2) 내측에 설치되고 고로 높이방향으로 11개단으로 구분되며 원주방향으로는 각 단별로 출선구는 8매, T1부터 S7단까지는 36매, S8~S9단은 24매로 구성되어 총 342매로 구성되어 있다.

스테이브(Stave) 구조를 살펴보면 일정한 크기의 사각 박스 형상이며 내측으로 일정한 간격으로 냉각 파이프가 복수 개 나열되고 하부에 급수배관과 상부에 배수배관이 돌출되어 재질은 구상흑연주철로 표면온도는 변태점인 770℃ 이하를 유지하도록 되어있으며 온도관리를 위해 스테이브(4) 내부에 온도계가 설치되어 스테이브(Stave) 배면이 고로 철피(2)에 고정이 되고 하부 스테이브(Stave) 배수배관과 상부 스테이브(Stave) 급수배관이 서로 관로를 형성하게 파이프로 연결이 각각 되어 있고 하부 스테이브(Stave) 급수배관에서 냉각수를 보내면 각각의 냉각 파이프에 냉각수가 통입이 되어 스테이브(Stave)의 마모억제 역할을 한다.

일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 고로(1)는 고로 상부에서 광석과 코크스를 번갈아 투입하여 고로(1) 하부에서 고온의 열풍을 불어 넣어 연소시켜 주면 코크스의 연소에 의하여 고온의 일산화 가스가 광석사이로 올라가면서 광석과 환원 반응을 일으켜 광석이 환원된다.

상기한 과정은 연속적인 작업에 의해 일어나고 고로(1) 상부에서 계속적으로 번갈아 투입된 광석과 코크스는 풍구(5) 상부 일정부에서 환원과 용융에 의해 광석과 코크스는 계속적으로 스테이브 주철(4B)과 마찰하면서 내려오게 된다.

이러한 장입물의 계속적인 스테이브와의 마찰은, 도 2에 도시된 바와 같이, 스테이브 6단 두께변화(13), 스테이브 7단 두께변화(14)와 같이 장시간 경과 하면서 스테이브 전면 스테이브 연와를 손상 시키며 스테이브의 전면 주철부(4B) 두께를 얇게 만들어 스테이브(4) 두께가 얇아져 고로내부와 스테이브 냉각수 배관과의 접촉 거리가 짧아져 전체적인 스테이브의 온도가 상승하여 정상적인 조업이 불가능 하므로 생산량을 낮추어 전체적인 스테이브의 온도 상승을 예방을 하고 있었다.

그러나 장시간 경과하여도 전체적인 스테이브 열부하가 지속적으로 상승하여 전체 스테이브의 열 부하 가중으로 스테이브(4) 전량을 교체한 예도 있으며, 스테이브(4)를 고정하고 있는 철피(2)의 온도를 상승시켜 철피(2) 균열이 발생하였다.

종래의 냉각반 고로의 경우 상기한 노벽부의 연와온도상승을 방지하기위해 일정한 기간에 도달한 고로는 정기적인 노벽 스프레이 보수를 실시하는데, 냉각반 고로의 경우 노벽부의 돌출된 연와와 냉각반이 스프레이 내화물을 지지하지만 스테이브 고로(1)의 경우 스테이브(4)는 일정 크기의 사각박스 형상으로 마찰로 인해 마모될 경우 전면 표면이 미려하게 형성되어 스프레이 내화물이 지지되지 않아 스프레이 내화물이 부착되지 않는 문제점을 야기시키고 있으며, 이러한 문제점에도 불구하고 스테이브 고로(1) 조업을 지속하고 있는 실정이다.

상기한 스테이브 고로(1)의 스테이브 마모시 방치하여 조업을 계속적으로 실 시하는 경우 다음과 같은 문제점이 있다

첫째, 스테이브의 마모로 인해 스테이브 온도 상승으로 전체 스테이브의 열부하(12)가 상승하고 철피의 균열로 인해 정상적인 풍량 확보가 어려워 출선량은 점점 감소한다.

둘째, 스테이브 온도 상승으로 인해 전체 스테이브의 열 부하(12)가 상승하면 노벽 측으로 노내 가스류가 흐르면서 갑작스런 압력 변동으로 취발의 대형 사고로 노황 부조로 조업이 중단되는 문제점이 있다.

셋째, 전 세계적으로 스테이브 고로를 채용한 고로의 경우 마모된 스테이브의 관리 기술부족으로 스테이브를 전량 교체하거나, 다시 냉각반 고로로 방식을 교체하여 사용하는 문제점이 발생되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 마모된 스테이브의 두께를 보정하기 위해 스테이브와 스테이브를 격리시킨 다음, 기존의 실링내화물을 제거하고, 스프레이 내화물을 부착 고정하여 다시 스테이브를 밀착시키는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스테이브 고로의 휴풍 후, 스테이브의 냉각수 메인 급배수배관에 냉각수를 공급하여 상기 각각의 스테이브를 열수축시켜 스테이브와 스테이브를 격리시켜 사이공간을 형성하는 제1단계와; 상기 격리된 스테이브와 스테이브의 사이공간으로 고압의 에어와 모래를 함께 분사하여 실링 내화물를 제거하는 제2단계와; 상기 실링 내화물이 제거된 스테이브와 스테이브의 사이공간으로 물과 내화물을 함께 분사함과 동시에 스테이브의 전면에도 물과 내화물을 분사하여 일정한 두께로 내화물을 부착시키는 제3단계와; 상기 내화물이 부착이 완료되면, 스테이브 메인 급배수배관으로 온수를 공급하여 격리되었던 각각의 스테이브를 열팽창시켜 격리되었던 공간을 제거하는 제4단계로 구성되는 특징으로 하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제1단계에서 상기 냉각수 메인 급배수배관으로 10℃ 이하의 냉각수를 공급하여 각각의 스테이브의 온도를 30℃ 이하가 되도록 하여 열수축시키는 것을 특징으로 하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법을 제공하게 되며,

또한, 본 발명은 상기 제2단계에서 상기 스테이브와 스테이브의 사이공간으로 10kg/㎠ 이상의 고압의 에어와 모래를 함께 분사하는 것을 특징으로 하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제4단계에서 스테이브 메인 급배수배관으로 50℃ 이상의 온수를 공급하여 각각의 스테이브를 열팽창시키는 것을 특징으로 하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법을 제공하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법의 스테이브 격리단계의 개념을 도시한 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법의 스테이브 실링내화물을 제거하는 공정을 도시한 개념도이며, 도 5는 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법의 스테이브 실링내화물 제거단계의 개념을 도시한 개념도이고, 도 6은 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법의 스테이브 내화물 보수하는 공정을 도시한 개념도이며, 도 7은 본 발명에 따른 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법의 스테이브 내화물 보수단계의 개념을 도시한 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명을 구성하는 제1단계는 스테이브 고로(1)의 휴풍 후, 스테이브(4)의 냉각수 메인 급배수배관(9,10)에 냉각수를 공급하여 상기 각각의 스테이브(4)를 열수축시켜 스테이브(4)와 스테이브(4)를 격리시켜 사이공간을 형성하는 단계이다.

즉, 기존의 냉각반 고로의 노벽 연와부 보수시 휴풍 후 노벽부를 살펴보면 냉각반의 돌출부 또는 연와의 불규칙 마모로 인해 스프레이 내화물의 지지대 역할을 하지만, 본 발명이 적용되는 스테이브 고로(1)의 경우 스테이브(4)는 일정하고 미려하게 주철부(3B)가 마모가 되므로 지지대가 없어 스프레이 내화물을 부착하기는 매우 어렵다.

이를 개선하기 위해 조업 중 스테이브(4)는 냉각수 메인 급수배관(9)으로 50℃의 냉각수가 통입되어 냉각수 메인 배수배관(10)으로 80℃ 이상으로 배수되도록 설계되어 운영하고 있다.

상기 스테이브(4)에 통입되는 냉각수 자체와 노내부의 분위기온도에 의해 스 테이브 온도를 나타내므로 고로(1)의 정기수리 시 휴풍 후, 스테이브 메인 급수배관(9)에 통입되는 냉각수의 온도를 10℃ 이하로 일정시간 동안 메인 배수배관(10)으로 통수하여 스테이브(4) 온도를 30℃ 이하가 되도록 통수함으로써, 스테이브 온도차에 의해 주철의 열수축으로 변화하는 하기 수학식 1을 발굴하여 마모된 스테이브(4)와 스테이브(4) 사이는 스테이브의 수축에 의해, 도 3의 (B)에서와 같이, 격리가 되었다.

N =L × 스테이브 온도(℃) × C × K

여기서, L: 주조된 본래의 길이, C: 물질 팽창계수,

K: 상수(노내 분위기 온도), N: 가열 후 늘어난 길이

상기와 같이 마모된 스테이브(4)와 스테이브 사이는 수축에 의해 격리된 공간사이는 스테이브(4) 설치시 사용된 실링 내화물(3A)이 잔존해 있어 제거가 요구되는데, 본 발명을 구성하는 제2단계는 상기 격리된 스테이브(4)와 스테이브(4)의 사이공간으로 고압의 에어와 모래를 함께 분사하여 실링 내화물(3A)를 제거하는 단계이다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 기존의 내화물 스프레이 기기 내화물 수송배관에 모래호퍼(15)와 연결하여, 후미부에서 고압(10kg/㎠ 이상)의 에어를 분사하여 스프레이 노즐(17)부로 에어+모래가 함께 분사하는 방법에 의해 작업자는 스테이브(4)와 스테이브 사이는 수축에 의해 격리된 공간 사이로 가로 및 세로노즐(17)을 이동시켜 가며 분사를 하여 에어+모래가 스테이브 설치시 사용된 실링 내화물(3A)을 제거하도로 하였다.

그리고, 여기에서 스프레이노즐(17)로 에어+모래로 분사된 모래는 장입 물 상부에 안착이 되어 모래층은 스프레이 내화물 부착 시 장입물(7)과 리바운드된 내화물과의 격리층을 형성하면서 장입물 표면이 서로 응고되는 현상을 예방하는 효과도 얻었다.

상기와 같이, 고압의 에어와 모래를 함께 분사하여 스테이브(4) 사이공간에 존재하는 기존의 실링내화물(3A)를 제거하면, 본 발명을 구성하는 제3단계가 실시된다.

본 발명의 제3단계는 상기 실링 내화물(3A)이 제거된 스테이브(4)와 스테이브(4)의 사이공간으로 물과 내화물을 함께 분사함과 동시에 스테이브(4)의 전면에도 물과 내화물을 분사하여 일정한 두께로 내화물을 부착시키는 단계이다.

즉, 본 발명의 제3단계 방법으로는 스프레이 노즐(17)을 통해 내화물을 장입물(7)에 가까운 하부부터 원주방향으로 분사하여 일정한 두께로 부착을 하며 적정 높이를 판단하여 부착하면 도 7에 도시된 바와 같이, 스프레이 노즐로 분사된 내화물은 스테이브와 스테이브(4) 사이에 격리된 공간에 안착되어 내화물의 지지하는 역할을 하며,

스테이브(4)의 전면에도 일정한 두께로 부착되어 스테이브(4)의 마모된 두께만큼 내화물이 시공되는 것으로서, 마모된 스테이브 전면에 내화물과 스테이브와 스테이브(4) 사이에 격리된 공간에 안착되어 있는 내화물이 서로 일체형으로 형성됨으로써 안정적으로 지지되는 것이다.

상기와 같은 제3단계가 마무리되면, 본 발명의 제4단계가 적용된다.

본 발명의 제4단계는 상기 내화물이 부착이 완료되면, 스테이브 메인 급배수배관(9,10)으로 온수를 공급하여 격리되었던 각각의 스테이브(4)를 열팽창시켜 격리되었던 공간을 제거하는 단계이다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 마모된 스테이브와 스테이브(4)의 사이공간의 격리를 위해 스테이브 메인 급수배관(9)에 10℃ 이하로 통입 되는 냉각수의 온도를 조업중 스테이브 메인 급수배관(9)으로 50℃ 이상의 냉각수가 통입 되게 하여 스테이브와 스테이브(4)를 열팽창시켜 형성되었던 격리공간을 제거하도록 하였다.

종래의 냉각반 고로에 비해 스프레이용 내화물이 마모된 스테이브(4)에 부착되는 정도를 측정한 결과 스테이브 고로조업에 적용한 결과 스테이브(4)의 열부하와 생산량에 차이가 있음을 알 수 있었다.

도 8는 스테이브 고로의 실조업 결과를 도시한 그래프도로서, 스테이브 6단 두께(60)와 스테이브 7단 두께(70)는 마모된 스테이브(4)에 내화물 부착 후 압력공으로 작업자가 실측한 결과이다.

본 발명의 스테이브 보수방법을 적용하여 보수한 결과 스프레이한 내화물이 미려한 스테이브 전면에 잘 부착되어 스테이브(4) 두께가 증가하였음을 알 수 있었으며,

열부하 조업지수에 의하면, 스테이브 6단 두께(60)와 스테이브 7단 두께(70)가 증가함에 따라 열부하(50)도 하향화되면서, 마모된 스테이브(4)에 스프레이한 내화물이 잘부착되어 열부하를 억제하면서 출선량(40)도 증가함을 조업 지수에 의 해 증명 하였다.

본 발명의 효과로는 스테이브 고로의 스테이브 마모 시 스테이브의 마모부를 보수하는 방법에 의해 열부하가 하향화 하고, 생산량도 늘리는 효과는 물론 마모된 보수방법의 기술력 확보로 노황의 안정과 스테이브의 수명을 연장하여 투자의 비용을 절감하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 스테이브 고로(1)의 휴풍 후, 스테이브(4)의 냉각수 메인 급배수배관(9,10)에 냉각수를 공급하여 상기 각각의 스테이브(4)를 열수축시켜 스테이브(4)와 스테이브(4)를 격리시켜 사이공간을 형성하는 제1단계와;

   상기 격리된 스테이브(4)와 스테이브(4)의 사이공간으로 고압의 에어와 모래를 함께 분사하여 실링 내화물(3A)를 제거하는 제2단계와;

   상기 실링 내화물(3A)이 제거된 스테이브(4)와 스테이브(4)의 사이공간으로 물과 내화물을 함께 분사함과 동시에 스테이브(4)의 전면에도 물과 내화물을 분사하여 일정한 두께로 내화물을 부착시키는 제3단계와;

   상기 내화물이 부착이 완료되면, 스테이브 메인 급배수배관(9,10)으로 온수를 공급하여 격리되었던 각각의 스테이브(4)를 열팽창시켜 격리되었던 공간을 제거하는 제4단계로 구성되는 특징으로 하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1단계는 상기 냉각수 메인 급배수배관(9,10)으로 10℃ 이하의 냉각수를 공급하여 각각의 스테이브(4)의 온도를 30℃ 이하가 되도록 하여 열수축시키는 것을 특징으로 하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2단계는 상기 스테이브(4)와 스테이브(4)의 사이공간으로 10kg/㎠ 이상의 고압의 에어와 모래를 함께 분사하는 것을 특징으로 하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제4단계는 스테이브 메인 급배수배관(9,10)으로 50℃ 이상의 온수를 공급하여 각각의 스테이브(4)를 열팽창시키는 것을 특징으로 하는 스테이브 고로의 스테이브 보호를 위한 보수방법.

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