KR101004451B1 - 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법에 관한 것으로, 고로에 자유면을 확보하여 잔선을 발파하여 제거함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법은, 고로(1) 내부에 잔선(4)만 잔류하도록 나머지 내용물을 상기 고로의 둘레부에 형성된 개구부(2)를 통해 외부로 소출하는 제1단계와; 상기 제1단계 이후 상기 고로의 내부에 잔류하는 잔선의 둘레부에 자유면을 확보하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 잔선에 다수의 발파공(6)을 천공하는 제3단계와; 상기 제3단계에 의해 천공된 발파공 내부에 화약을 장전하고, 동시기폭을 시킬 수 있는 도폭선과 뇌관을 연결하는 제4단계와; 상기 제4단계에서 설치된 화약을 발파하여 상기 잔선을 파쇄하는 제5단계를 포함한다.

Description

대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법{EXPLOSIVE DEMOLITION METHOD OF RESIDUAL IRON IN BLAST FURNACE}

본 발명은 고로 개수공사 중 고로 내 잔선을 해체하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 고로 내에 잔류하고 있는 잔선을 발파(단발발파, 제발발파)하는 발파해체공법을 적용하여 작업시간을 단축하며, 안전하게 해체할 수 있는 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법에 관한 것이다.

대형 제철소는 철광석과 코크스를 직접 고로에 투입하여 쇳물을 생산하는 일관제철소가 대부분이며, 이 고로는 15년 정도 사용 후에는 반드시 안전을 위해서 개수 공사를 시행하여야 한다.

제철소에서 고로는 가장 기본이 되는 쇳물을 생산하는 설비이기 때문에 고로 가동을 멈추고 작업하는 고로 개수공사는 공사기간을 단축하는 것이 공사의 가장 기본적인 목적으로 하며, 공사기간을 단축하기 위하여 24시간 철야작업을 수행하고, 매일 천명 이상의 사람들이 고로 설비에 매달려 동시에 개수작업을 진행한다.

이 고로 개수공사에서 가장 핵심적인 공정 중의 하나가 고로 내의 잔존하고 있는 내용물(잔선)을 신속하게 제거하고, 기존 고로를 해체한 후, 새로운 고로를 신설할 수 있는 자리를 비워주는 공종이다.

보통의 경우 고로 내의 불을 끄고 고로 안의 내용물이 1,400도에서 자연 냉각되기까지 약 1달 이상의 시간이 소요되기 때문에 공사기간 준수가 불가능하므로, 고로 안의 온도를 낮추기 위해 여러 가지 방법들이 시행되고 있으며, 잔선의 경우에는 냉각이 불가능하기 때문에 고열의 상태로 해체작업을 수행하고 있다.

현재 대부분의 용광로는 쇳물 생산량을 늘리기 위하여 내부 용적을 최대한으로 키우고, 이에 따라 종풍 후 고로 안에 잔존하는 잔선(쇳물)량 또한 더욱 많이 남게 되었다.

기존의 잔선 발파해체방법은 수십 회(약 40여 회)에 걸친 발파작업으로 인하여 발파에 따르는 직접적인 방호, 천공, 장약, 경계, 대피작업이 수십 회 반복되어 작업의 효율이 떨어지고, 또한 발파작업 이외의 고로 전체 작업자(약 천여 명)가 발파시간동안 작업을 하지 못하게 되어 경제성, 안전성이 떨어지는 작업이다.

따라서 발파횟수를 최소화하고, 안전하면서, 경제적인 잔선 발파해체를 할 수 있는 기술에 대한 개발이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고로에 자유면을 확보하여 잔선의 발파를 가능하게 할 수 있는 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법을 제공하려는데 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 수평천공으로 인해 일시에 천공작업을 수행하지 못했던 것을 수직천공작업으로 수행함으로써 전체 잔선을 한 번에 천공하는 천공작업을 실시하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 일시에 발파를 시행함으로 발생될 수 있는 비산을 막으려는데 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법은, 고로 내부에 잔선만 잔류하도록 나머지 내용물을 상기 고로의 둘레부에 형성된 개구부를 통해 외부로 소출하는 제1단계와; 상기 제1단계 이후 상기 고로의 내부에 잔류하는 잔선의 둘레부에 자유면을 확보하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 잔선에 다수의 발파공(6)을 천공하는 제3단계와; 상기 제3단계에 의해 천공된 발파공 내부에 화약을 장전하고, 동시기폭을 시킬 수 있는 도폭선과 뇌관을 연결하는 제4단계와; 그리고, 상기 제4단계에서 설치된 화약을 발파하여 상기 잔선을 파쇄하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법에 의하면, 잔선을 구속하고 있는 잔선 주위의 링카본을 제거함으로써 자유면을 확보하여 발파효율을 높이는 효과를 갖으며, 링카본을 완전히 제거하지 않고 잔선발파를 시행했을때, 링카본이 철피(방호재 역할)에 직접 충격을 주어 철피가 찢어져서 비산이 될 우려가 있는 것을 막는 효과를 갖는다.

그리고, 기존에 수평으로 천공을 하여 발파를 수십 회에 나누어 실시하는 것을 수직공으로 천공하여 발파를 단 1회에 실시하여, 경제적이면서, 안전성을 확보한 발파효과를 갖는다.

또한, 동시 발파를 통해 발파 횟수를 획기적으로 줄임으로써 고로 개수공사에서 발파로 인한 공사의 연속성이 끊어지는 것을 최소화하여 발파공정이 간소화되고 효율적인 것은 물론, 타공정의 효율성에도 기존의 재래식 공법에 비하여 우수하고, 전체적인 공사기간 단축 및 경제성, 안전성도 우수한 효과를 갖는다.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 의한 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법의 공정도로서,
도 1은 내용물을 소출하는 공정.
도 2는 링카본을 제거하여 자유면을 형성하는 공정.
도 3은 발파공을 천공하는 공정.
도 4는 발파를 위한 방호 공정이다.

본 발명에 의한 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법은 다음과 같다.

(S10) 소출.

먼저 고로(1) 내의 송풍이 멈추면(고로의 불을 끄면) 고로(1) 내의 온도를 낮추기 위해 강제로 물을 주입하여 냉각하는 주수냉각 과정을 거치게 된다.

주수냉각으로 인한 고로(1) 내의 온도가 일정하게 유지되고, 안정이 되면 고로 내의 내용물(코크스 + 슬래그 + 내화벽돌) 등을 소출하기 위해 개구부(2)를 형성한다.

고로(1) 내의 내용물을 제거하기 위해 포크레인과 페이로더 등을 이용하여 소출작업을 수행한다. 고로(1)의 하부로 내려갈수록 온도도 높아지고, 내용물이 더 딱딱해지는데, 이 때 대형 브레이커로 잔선의 표면을 더 이상 깨지지 않을 때까지 매끈하게 파쇄를 해야 이후 천공공정을 수행할 때 천공이 가능하며, 부스러기들이 많을 경우는 천공홀이 막히거나, 천공자체가 형성되지 않기 때문에 브레이커로 표면을 정리하는 작업은 매우 중요한 작업이다.

이때도 고로(1) 내의 온도가 상당히 높기 때문에 개구부(2)를 통하여 물을 주입하여 잔선의 온도를 낮추어 작업을 용이하게 하며, 취성을 크게 하여 발파효과를 증대시킬 수 있다.

(S20) 자유면 확보.

도 2에서와 같이, 고로(1) 내의 철피 안쪽에 내화벽돌이나 카본이 있어서 뜨거운 쇳물과 철피를 갈라놓는 역할을 하는데 고로 개수공사를 꼭 수행해야 하는 이유 중의 하나가 이 내화물이 점점 침식되어 쇳물, 철피와 만나게 되면 대형사고가 발생될 수 있기 때문에 내화물의 침식정도를 판단하는 것도 고로 개수시기를 결정하는 중요한 요인 중의 하나이다.

이러한 카본 중 외곽에 있는 카본을 링카본(RING CARBON)(3)이라 하며, 잔선(4)의 밑에 깔려 있는 카본을 바닥카본(BOTTOM CARBON)(5)이라 하는데, 잔선(4)의 주위를 동그랗게 감싸고 있는 링카본(3)을 제거하여 발파시 요구되는 자유면을 형성하고 잔선(4)이 발파되어 이동될 수 있는 공간을 마련한다.

링카본(3)은 잔선(4)의 하부 바닥이 완전히 노출되는 깊이까지 제거하는 것이 바람직하며, 그 높이까지 완벽하게 제거가 되지 않으면, 잔선(4) 발파 시에 잔선(4) 거동이 링카본(3)을 통해 그대로 철피에 영향을 미쳐서 방호재로 사용하는 철피가 파손되어 비산 발생하는 주요 원인이 되기도 하기 때문에 링카본(3)을 제거하여 자유면을 확보하는 단계가 매우 중요한 작업 중의 하나이다.

(S30) 잔선 천공.

도 3에서와 같이, 잔선(4)에 다수의 발파공(6)을 천공한다.

잔선천공은 수직천공공법으로 예를 들어 10일 간 연속적으로 천공작업만을 시행하여 작업의 연속성이 있고 준비시간, 이동시간의 절약으로 공사 효율을 높일 수 있다.

천공 설계는 잔선(4)의 볼륨분포와 비중분포를 조사하여 발파 후에 적용 가능한 장비로 인출 가능한 무게로 파쇄되게 설계를 하는 데 파쇄된 잔선덩어리 한 개가 50톤 내외로 설계가 이루어진다. 즉, 발파공(6)의 패턴 및 제원(직경, 깊이 등), 화약의 양은 전술한 잔선(4)의 볼륨분포 등에 따라 달라지는 것이므로 구체적인 수치로 한정하지는 않는다.

발파공(6)은 한 번의 작업에 의해 계획 깊이로 천공될 수 있다.

잔선(4)의 표면은 외부와 접촉되어 온도가 높지 않지만, 잔선(4)의 내부는 상당한 고열을 유지하고 있기 때문에 잔선 천공작업 시 고압의 물을 분사하여 비트 주변을 냉각시키면서 천공을 하여야 하며 물을 원활하게 고압으로 분출시켜 주지 못하면 장비와 비트가 고온에서 용융되어 훼손될 수 있기 때문에 고압의 원활한 물공급이 천공공사에서 중요하다.

잔선(4)의 가장 아랫부분이 가장 무거우면서 강도가 강한 곳이기 때문에 장약의 위치를 정확하게 선정해야 하며, 그렇게 하기 위해서는 천공각도의 유지와 천공깊이의 정밀도가 대단히 중요한 부분이다.

(40) 장전 및 전색.

천공된 발파공(6)에 화약을 장전하고 기폭시스템을 연결하여 발파가 이루어지도록 하는 작업으로 기 천공한 모든 공에 장약 후 발파를 한다.

장약작업에서는 잔선(4)의 냉각 정도에 따라 화약의 내열감도를 고려하여 온도가 내열감도 내에 있을 경우에는 직접 장약을 실시하고, 온도가 내열감도 이상일 경우에는 수냉폭발관을 사용하여 냉각을 실시하면서 발파를 시행한다.

또한 발파 시 동시에 기폭이 이루어질 수 있도록 하기 위하여 도폭선을 사용하여 기폭한다.

전색제의 사용은 잔선(4)의 온도가 낮을 때는 모래를 사용하여 완전하게 다짐을 실시하고, 잔선(4)의 온도가 높을 때는 수냉폭발관과 함께 전색제로 물을 사용하여 전색과 냉각을 동시에 시킨다. 공안의 온도가 40도 이상이면 물을 사용하여 전색을 하고, 공안의 온도가 물없이 40도 미만으로 20분 이상 유지되면 모래를 사용하여 전색 가능함.

(S50) 방호.

고로(1) 자체는 50~100mm의 철판으로 둘러싸여 있기 때문에 장비 진입을 위해 절단했던 개구부(2)와, 상부의 철피 절단부 또는 광석수금물이나 오프테이크 부위를 별도 제작한 안전천정(7)과 가림막(8)로 덮어 고정시켜, 고로(1) 내부를 완벽하게 밀폐된 공간으로 분리한다(도 4참고).

이렇게 고로 철피에 직접적으로 방호막(안전천정(7), 가림막(8))을 설치하는 과정을 직접방호 작업이라고 하고, 주변의 인접 중요설비에 가림막을 설치하는 과정을 간접방호 작업이라고 한다.

간접방호 작업으로는 상황실, 신설배관, 밸브류 등 작은 충격이나, 비산에 약한 곳을 대상으로 설치되고 주로 고무매트와 합판 등을 사용하여 방호작업을 실시한다.

(S60) 발파.

장약된 화약을 도폭선으로 연결한 후 전기뇌관 또는 비전기뇌관을 통해 일시에 기폭을 진행하는 발파단계를 수행하게 된다.

이때 상기 장약된 전기식 및 비전기식의 기폭장치에 있어서 컷오프(Cut-Off)를 방지하기 위하여 2중 또는 3중으로 기폭장치에 세심한 주의가 필요하다.

발파에 의해 다수의 파쇄물(4a)이 발생된다. 발파가 완료되면 가림막(8) 등을 제거한 후 파쇄물(4a)을 외부로 제거한다.

1 : 고로, 2 : 개구부
3 : 링카본, 4 : 잔선
5 : 바닥카본, 6 : 발파공
7 : 안전천정

Claims (4)

1. 삭제
2. 고로(1) 내부에 잔선(4)만 잔류하도록 나머지 내용물을 상기 고로의 둘레부에 형성된 개구부(2)를 통해 외부로 소출하는 제1단계와;
   상기 제1단계 이후 상기 고로의 내부에 잔류하는 잔선의 둘레부에 자유면을 확보하는 제2단계와;
   상기 제2단계 이후 상기 잔선에 다수의 발파공(6)을 수직으로 천공하는 제3단계와;
   상기 제3단계에 의해 천공된 발파공 내부에 일시에 화약을 장전하고, 기폭을 시킬 수 있는 도폭선과 뇌관을 연결하는 제4단계와;
   상기 제4단계에서 설치된 화약을 발파하여 상기 잔선을 파쇄하는 제5단계를 포함하고,
   상기 제2단계에서는, 상기 잔선의 둘레부에 있는 링카본(3)을 제거하여 상기 잔선의 상부와 둘레부에 자유면을 확보하는 것을 특징으로 하는 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제5단계에서는, 발파전에 상기 잔선의 주위에 가림막을 설치하여 상기 잔선 주위를 외부와 밀폐하는 것을 특징으로 하는 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 제4단계에서는, 상기 발파공에 모래 또는 물의 전색제를 충전하는 것을 특징으로 하는 대형 고로 개수공사 중 고로 내 잔선 발파 해체방법.

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