KR101235550B1

KR101235550B1 - 고로 거친 출선 억제 방법

Info

Publication number: KR101235550B1
Application number: KR1020117002224A
Authority: KR
Inventors: 히로아끼 오오쯔보; 쯔요시 마쯔다; 야스나리 마쯔무라; 미찌오 닛따
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2013-02-21
Also published as: WO2010024360A1; JP4516995B2; BRPI0917177A2; CN102057057B; KR20110023909A; BRPI0917177B1; CN102057057A; JP2010053396A

Abstract

본 발명의 목적은, 고로 라이닝 배면 간극 중, 노내 가스 누설 풍출구인 출선 구멍 부근을 확실하게 충전하고, 또한 압입재 충전에 의한 노내 가스 밀봉 효과를 장기간 유지 가능하게 하는 거친 출선 억제 기술을 제공하는 것이다. 본 발명은, 출선 구멍(6) 옆에 설치한 압입 구멍(9)으로부터 고로 라이닝 배면의 간극에 고점성 압입재를 압입하는 고로 거친 출선 억제 방법이며, 점성 2000 내지 7000cP의 고점성 압입재를, 출선 중에 출선 구멍 근방에 발생하는 이젝터 효과를 이용하여 압입하는 것을 특징으로 하는 고로 거친 출선 억제 방법이다.

Description

고로 거친 출선 억제 방법{METHOD OF INHIBITING TURBULENT TAPPING IN BLAST FURNACE}

본 발명은 고로 라이닝 배면에 발생하는 간극이 노내 가스 유출 경로로 되어, 출선(出銑) 구멍에서 거친 출선을 발생하는 현상을 효과적으로 억제하는 방법에 관한 것이다.

고로의 노벽은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 내측으로부터 라이닝 벽돌(1), 스탬프재(2), 스테이브(3), 철피(4)의 순으로 구성되어 있고, 노 저부의 라이닝 벽돌(1)에는 열전도율이 높은 카본 벽돌이 사용되는 것이 일반적이다. 한편, 철피(4)는 스테이브(3)를 사용하여 냉각된다. 따라서, 라이닝 벽돌(1) 및 스탬프재(2)는 스테이브(3) 및 철피(4)와 비교하여 크게 열팽창된다. 이들 열팽창차에 기인하여, 고로 구동시에 스탬프재(2)층과 스테이브(3)층 사이에는, 도 1에 도시하는 간극 a-a가 발생한다. 다음에, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 간극 a-a에 송풍구(5) 경유의 노내 가스가 유입되어 스탬프재(2)층이 열열화되는 과정에서, 상기 간극 a-a가 확대되어 간다. 이와 같이 하여 생긴 간극 a-a(이하, 고로 라이닝 배면 간극이라 함)는 노내 가스 유출 경로로 된다. 당해 노내 가스 유출 경로 내의 노내 가스는, 출선시에 출선용 구멍 내를 흐르는 용선(溶銑) 및 슬래그 내에 휩쓸려 들어가, 용선 및 슬래그가 출선 구멍(6) 출구에서 거칠게 뿜어져 나오는「고로 거친 출선」의 원인으로 된다. 고로 거친 출선은, 부근 설비인 출선 대통 등을 용손시켜, 출선 대통이나 대통 커버 등의 설비 수명 저하의 원인으로 된다.

이러한 현상에 대해 종래의 고로 거친 출선 억제 방법은, 일본 특허 제2617859호 공보에 기재된 송풍구 아래에 설치된 압입 구멍에 압입재를 압입하여, 고로 라이닝 배면 간극을 충전하는 것이었다. 그러나 일반적으로는 송풍구로부터 출선 구멍까지의 거리는 5.0m 이상으로, 높은 유동성을 갖는 저점성 압입재를 압입해도, 압입재가 출선 구멍 부근의 간극까지 도달하지 않아, 바람직한 충전 효과가 얻어지지 않는 문제가 있었다. 또한, 저점성 압입재에 포함되는 액체분이 열에 의해 휘발되어, 압입재가 수축하거나, 저점성이므로 일부의 가스 유출 경로로부터 압입재가 출선 구멍으로 유출되어 버려, 고로 라이닝 배면 간극의 충전에 사용한 압입재에 의한 노내 가스 밀봉 효과가 단기간에 저하되어 버리는 문제가 있었다.

한편, 노내 가스 밀봉 효과가 높은 고점성 압입재를 사용한 경우는, 압입 구멍 또는 압입 배관의 폐색이 문제가 되어, 압입재의 압입 압력을 높여 압입하면 도 1에 기재하는 바와 같은 라이닝 벽돌(1)을 밀어내는 등, 고로 노벽을 손상시킬 우려가 있으므로, 설비 보호상의 관점에서 압입 압력을 높여 고점성 압입재를 압입하는 것이 곤란했다.

본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하여, 고로 라이닝 배면 간극 중, 노내 가스 누설 풍출구인 출선 구멍 부근을 확실하게 충전하고, 또한 압입재 충전에 의한 노내 가스 밀봉 효과를 장기간 유지 가능하게 하는 거친 출선 억제 기술을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 고로 거친 출선 억제 방법의 요지는 하기와 같다.

(1) 출선 구멍 옆에 설치한 압입 구멍으로부터, 출선 구멍 주변부의 고로 라이닝 배면 간극으로, 고점성 압입재를 압입하는 고로 거친 출선 억제 방법이며, 점성 2000 내지 7000cP의 고점성 압입재를, 출선 중에 출선 구멍 근방에 발생하는 이젝터 효과를 이용하여 압입하는 것을 특징으로 한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 고로 거친 출선 억제 방법에 있어서, 압입 구멍을 출선 구멍의 주위 0.5 내지 4m의 위치에 설치한 것을 특징으로 한다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 고로 거친 출선 억제 방법에 있어서, 노내압력 검출 수단에 의해 이젝터 효과의 발생을 검출하고, 이젝터 효과 발생 확인 후에 압입을 개시하는 것을 특징으로 한다.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 고로 거친 출선 억제 방법에 있어서, 고점성 압입재 압입 후에, 수지만의 압입을 행하는 것을 특징으로 한다.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 고로 거친 출선 억제 방법에 있어서, 송풍구 아래에 설치한 압입 구멍으로부터 점성 20 내지 2000cP의 저점성 압입재의 압입을 조합하여 행하는 것을 특징으로 한다.

종래의 고로 거친 출선 억제 방법에서는, 송풍구 아래에 설치된 압입 구멍으로부터 점성 20 내지 2000cP의 저점성 압입재를 압입하는 방법이 채용되어 있었다. 이에 대해, 본 발명에서는 출선 구멍 옆에 설치한 압입 구멍으로부터 점성 2000 내지 7000cP의 고점성 압입재를 압입함으로써, 고로 라이닝 배면 간극 중, 노내 가스 누설 풍출구인 출선 구멍 부근을 확실하게 충전하고, 또한 압입재 충전에 의한 노내 가스 밀봉 효과를 장기간 유지하는 것을 가능하게 하였다.

또한, 압입재의 점도를 높이면, 상기한 바와 같이 압입 구멍 또는 압입 배관이 폐색되는 것이 문제가 되고, 또한 설비 보호상의 관점에서 압입 압력의 제약이 있으므로, 종래의 방법에서는 점도 2000cP 이상의 압입재를 사용할 수는 없었지만, 본 발명에서는 고로 출선시에 출선 구멍 부근의 노내 압력이 저하되어, 출선 구멍 부근을 향하는 흡인력이 발생하는 것(이하, 이젝터 효과)을 이용하여, 출선 중에 압입을 행함으로써 점도 2000 내지 7000cP의 고점성 압입재의 사용을 가능하게 하였다.

본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 압입 구멍은 출선 구멍의 주위 0.5 내지 4m의 위치에 설치하고, 출선 구멍의 근거리로부터의 압입을 행함으로써, 노내 가스 누설 풍출구인 출선 구멍 부근을, 보다 확실하게 충전하는 것을 가능하게 하였다.

본 발명의 다른 바람직한 형태에 따르면, 노내 압력 검출 수단에 의해 이젝터 효과의 발생을 검출하고, 이젝터 효과 발생 확인 후에 압입을 개시함으로써, 압입재의 역류를 방지하여 압입재를 고로 라이닝 배면 간극에 확실하게 충전할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 형태에 따르면, 고점성 압입재 압입 후에 수지만의 압입을 행함으로써, 압입재 압입용 배관 내 및 압입 구멍 노내측 주위에 부착된 고점성 압입재가 수지로 치환된다. 이에 의해, 압입재 압입용 배관 내 및 압입 구멍 노내측 주위의 막힘의 방지가 가능해졌다. 또한, 다음 회의 고점성 압입재 압입시에는 압입 배관 내벽면에 잔존하는 저점성의 수지에 의해, 고점성 압입재를 압입할 때의 배관 내 마찰을 경감할 수 있다. 이로 인해, 압입재를 효율적으로 압입할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 형태에 따르면, 송풍구 아래에 설치한 압입 구멍으로부터 점성 20 내지 2000cP의 저점성 압입재의 압입을 조합하여 행함으로써, 노내 가스가 상기 고점성 압입재가 충전된 밀봉 부분에 직접 불어 들어가는 것에 의한 밀봉 부분의 손상을 방지하였다. 이에 의해, 노내 가스 밀봉 효과를 장기간 유지하는 것이 가능해진다.

도 1은 고로 기동시에 스탬프층-스테이브 사이에 발생하는 간극의 설명도이다.
도 2는「고로 거친 출선」의 원인이 되는 노내 가스 유출 경로의 설명도이다.
도 3은 본 발명의 고로 거친 출선 억제 방법의 개략 설명도이다.
도 4는 본 발명에 사용하는 출선 구멍 옆에 설치한 압입 구멍의 위치 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태를 도시하는 설명도이다.
도 6은 대통 수명의 비교를 나타내는 도면이다.
도 7은 대통 커버 수명의 비교를 나타내는 도면이다.
도 8은 출선시의 노 압력 변동을 나타내는 도면이다.
도 9는 압입압과 압입 가능 점도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 압입재 압입에 의한 밀봉 효과의 계속 기간의 비교도이다.

이하, 본 발명의 고로 거친 출선 억제 방법을 실시하기 위한 최량의 형태를, 도 3 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.

도 3에는, 본 발명의 고로 거친 출선 억제 방법의 개략 설명도를 도시하고 있다. 도 4에는, 본 발명에 사용하는 출선 구멍 옆에 설치한 압입 구멍의 위치 설명도를 도시하고 있다. 도 5에는, 본 발명의 일 실시 형태를 도시하고 있다.

도 3은 고로 라이닝 단면과 압입기(7)를 모식적으로 도시하고 있다. 출선 구멍(6) 옆의 압입 구멍(9)은 출선 구멍으로부터 보아 고로 원주 방향으로 설치되어 있고, 압입재를 압입하기 위한 펌프, 모터 등을 갖는 압입기(7)와 배관(10)을 통해 접속된다. 압입재는 압입기(7)에 의한 압력에 의해, 배관(10)을 통해 압입 구멍(9)으로 압입된다. 출선 구멍(6) 옆에 설치한 압입 구멍으로부터 압입하는 경우, 송풍구 아래에 설치한 압입 구멍으로부터 압입하는 경우에 관계없이, 작업원의 안전과 설비의 보호를 고려하여, 출선시의 용선의 비산이 미치지 않는 송풍구 데크(8)에 압입기(7)를 설치한다.

도 4는, 고로의 출선 구멍의 레벨에 있어서의 고로 노내 수평 단면을 모식적으로 도시하고 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 압입 구멍(9)은, 출선 구멍의 주위 0.5 내지 4m의 위치에 설치되어 있다. 압입 구멍(9)의 설치 위치가 출선 구멍(6)의 주위 0.5m보다 가까운 경우에는, 출선 구멍(6) 옆에 설치된 압입 구멍(9)에 접속되는 배관(10)이, 출선 구멍으로부터 비산되는 용선에 의해 손상될 우려가 있다. 또한, 압입 구멍(9)의 설치 위치가 출선 구멍(6)의 주위 4m보다 먼 경우는, 출선시의 이젝터 효과에 의한 노내 압력 저하가 충분히 얻어지지 않으므로 고점성 압입재를 압입하는 것이 곤란해진다. 이로 인해, 압입 구멍(9)은 출선 구멍(6) 옆의 주위 0.5 내지 4m의 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 고점성 압입재는 점성 2000 내지 7000cP의 압입재이며, 당해 고점성 압입재는, 예를 들어 푸란계 수지와 흑연의 혼련물을 사용할 수 있다. 또한, 거친 출선 억제용 압입재로서 요구되는 물성이라 함은, 350℃ 부근의 고온 가스에 접촉한 경우라도, 분체와 수지가 분리되어 수축되는 일이 없고, 또한 반대로, 휘발 가스를 내부에 도입하여 팽창되는 일도 없어, 가스 밀봉에 최적의 치밀성을 유지 가능한 것 및 높은 열전도성을 갖는 것으로, 본 발명에 사용하는 압입재(점성 2000 내지 7000cP)는 당해 물성을 구비하는 것이다.

본 발명은, 점성 2000 내지 7000cP의 압입재를 압입 가능하게 하기 위해, 출선 중에 압입을 행하는 것을 특징으로 하는 것이다. 이하, 도 8 및 도 9에 기초하여 당해 특징에 대해 설명한다. 도 8에는 출선시의 노 압력 변동을 나타내고, 도 9에는 압입압과 압입 가능 점도의 관계를 나타내고 있다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 출선 대기 중에는 약 0.4㎫였던 출선 구멍 주위의 압력이, 출선시에는 0.1㎫ 이하로 크게 저하된다. 즉, 출선시에 출선 구멍 주위에서는 흡인력이 크게 작용하고 있다. 본 발명은, 이 흡인력을 이용하여 고점성의 압입재를 출선 구멍 옆에 설치한 압입 구멍으로부터 압입하는 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 출선 대기시(노내압 약 0.4㎫)의 적정 압송압은 1.5 내지 2㎫로, 당해 압력으로는 1000 내지 2000cP 이상의 점성의 압입재를 압입할 수는 없다. 한편, 본 발명에서는, 출선시에 출선 구멍 주위의 압력이 0.1㎫ 이하로 크게 저하되는 이젝터 효과를 이용하여, 1.5 내지 2㎫의 적정 압송압하에 있어서, 2000 내지 7000cP의 압입재를 압입 가능하게 하여 노내 가스 밀봉 효과를 크게 개선하는 데 성공하였다.

고로 라이닝 배면 간극에 압입재를 충전하는 경우, 압입 압력과 노내 압력에 따라서는 압입재가 역류할 우려가 있다. 또한, 압입관에 의해 이젝터 효과 발생의 타이밍이 다르다. 이로 인해, 노내 압력을 측정함으로써 이젝터 효과의 발생 타이밍을 검지하여, 압입하는 것이 필요해진다. 예를 들어, 도 5에 도시하는 바와 같이, 연장 배관(10)과 압입기(7) 사이에 밸브(13a)와, 압력계 A(11)와, 밸브(13b)와, 압력계 B(12)와, 밸브(13c)를 설치하여 압입 타이밍 조정을 행할 수 있다. 구체적으로는, 우선 밸브(13a)만 해방하고, 밸브(13b)와 밸브(13c)는 폐쇄한 상태로, 압력계 A(11)에 의해 노내 압력을 측정하여, 도 8에 나타내는 바와 같은 노내압의 급격한 저하(이젝터 효과의 발생)를 확인한다. 이젝터 효과의 발생이 확인된 후, 밸브(13c)도 개방하여 압력계 B(12)가 나타내는 압력이 노내 송풍 압력을 초과한 것을 확인한 후에 밸브(13b)를 개방한다. 이에 의해, 압입재의 역류를 방지하는 동시에 이젝터 효과 발생의 타이밍을 검지하여 노내 압력 저하 후에 압입할 수 있다.

고점성 압입재는 가스 밀봉성이 향상된다고 하는 효과를 갖지만, 압입 후에 연장 배관(10) 내나 압입 구멍(9) 노내측 주위에서 압입재가 폐색되어 버려, 반복 압입이 곤란해진다. 이에 대해, 고점성 압입재 압입 종료 후, 수지만을 압입하여 배관 내에 충전시킴으로써, 압입재 압입용 배관 내 및 압입 구멍 노내측 주위의 막힘을 방지하고 있다. 또한, 다음 회의 고점성 압입재 압입시에는 압입 배관 내벽면에 잔존하는 저점성의 수지에 의해, 고점성 압입재를 압입할 때의 배관 내 마찰을 경감할 수 있다. 이로 인해, 압입재로 배관을 폐색시키는 일 없이 효율적으로 압입할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태로서는, 상기 방법과 송풍구 아래에 설치한 압입 구멍으로부터 저점성 압입재를 압입하는 방법을 병용하는 방법이 있다. 상기와 같이, 송풍구 아래에 설치한 압입 구멍으로부터 저점성 압입재를 압입하는 것만으로는, 유동성 중시의 저점성 압입재가 출선 구멍에 유입되어 밀봉성이 저하되어 간다. 한편, 출선 구멍 옆에 설치한 압입 구멍으로부터 고점성 압입재를 압입한 경우, 상기 문제는 해소되지만, 송풍구 아래로부터 노내 가스 유출 경로를 통해 가스가 불어 들어가, 밀봉 부분을 서서히 손상시키는 문제가 발생한다. 이에 대해, 송풍구 아래에 설치한 압입 구멍으로부터 점성 20 내지 2000cP의 저점성 압입재의 압입을 조합하여 행함으로써, 노내 가스가 상기 고점성 압입재가 충전된 밀봉 부분에 직접 불어 들어가는 것에 의한 밀봉 부분의 손상을 방지 가능해졌다.

제1 실시예

노내 용적 5400㎥의 고로의 출선 구멍으로부터 노 원주 방향으로 2m의 위치에 내경 40A의 압입 구멍이 좌우 1개소씩 설치되어 있다. 압입기를 용선의 비산이 미치지 않는 송풍구 데크에 설치하고, 1회의 압입 작업으로 1 내지 2개소의 출선 구멍 옆에 설치된 압입 구멍으로부터 압입하였다. 압입재는 푸란계 수지와 흑연의 혼련물이며, 3000 내지 5000cP의 점도를 갖는 것을, 1개소의 압입 구멍에 대해 약 100㎏ 사용하였다. 압입에 있어서는, 이젝터 효과를 예상할 수 있는 출선 중에 상기한 압력 확인과 밸브 조작을 실시하여, 압입 압력 1.2 내지 1.5㎫로 압입하였다. 노내 가스가 출선 구멍에 있어서의 출선류에 혼류되어 출선류에 흐트러짐이 발생하므로, 출선 구멍의 출선류 경로인 대통, 그 커버가 손상된다. 상기 압입에 의한 대통, 커버의 수명을 확인한 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이 대통은 출선량 9만톤, 도 7에 나타내는 바와 같이 커버는 출선량 5만톤이며, 도 10에 나타내는 바와 같이 압입에 의한 노내 가스 밀봉 효과는, 7 내지 12일간 계속되었다.

제2 실시예

상기한 고로의 송풍구 아래에 노 전체 둘레에 걸쳐, 내경 40A의 압입 구멍이 42개소 설치되어 있다. 압입기를 용선의 비산이 미치지 않는 송풍구 데크에 설치하고, 1회의 압입 작업으로 10개소 정도의 송풍구 아래에 설치된 압입 구멍으로부터 압입하였다. 압입재는 푸란계 수지와 흑연의 혼련물이며, 1000cP의 점도를 갖는 것을, 1개소의 압입 구멍에 대해 약 100㎏ 사용하였다. 압입에 있어서는, 조업 중에 상기한 압력 확인과 밸브 조작을 실시하여, 압입 압력 1.5 내지 1.8㎫로 압입하였다. 이 압입과 조합하여, 상기한 요령으로 출선 구멍 옆에 설치된 압입 구멍으로부터의 압입을 실시하였다. 조합한 압입에 의한 대통, 커버의 수명을 확인한 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이 대통은 출선량 9.8만톤, 도 7에 나타내는 바와 같이 커버는 출선량 5.5만톤이며, 도 10에 나타내는 바와 같이 압입에 의한 노내 가스 밀봉 효과는, 10 내지 17일간 계속되었다.

제1 비교예

상기한 고로의 송풍구 아래에 전체 둘레에 걸쳐, 내경 40A의 압입 구멍이 42개소 설치되어 있다. 압입기를 용선의 비산이 미치지 않는 송풍구 데크에 설치하고, 1회의 압입 작업으로 10개소 정도의 송풍구 아래에 설치된 압입 구멍으로부터 압입하였다. 압입재는 푸란계 수지와 흑연의 혼련물이며, 1000cP의 점도를 갖는 것을, 1개소의 압입 구멍에 대해 약 100㎏ 사용하였다. 압입에 있어서는, 조업 중에 상기한 압력 확인과 밸브 조작을 실시하여, 압입 압력 1.5 내지 1.8㎫로 압입하였다. 압입에 의한 대통, 커버의 수명을 확인한 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이 대통은 출선량 7.0만톤, 도 7에 나타내는 바와 같이 커버는 출선량 3.0만톤이며, 도 10에 나타내는 바와 같이 압입에 의한 노내 가스 밀봉 효과는, 2 내지 3일간 계속되었다.

본 발명에 따르면, 종래 기술의 문제점을 해결하고, 고로 라이닝 배면 간극 중, 노내 가스 누설 풍출구인 출선 구멍 부근을 확실하게 충전하고, 또한 압입재 충전에 의한 노내 가스 밀봉 효과를 장기간 유지 가능하게 하는 거친 출선 억제 방법이 제공된다.

1 : 라이닝 벽돌
2 : 스탬프층
3 : 스테이브
4 : 철피
5 : 송풍구
6 : 출선 구멍
7 : 압입기
8 : 송풍구 데크
9 : 압입 구멍
10 : 연장 배관
11 : 압력계 A
12 : 압력계 B
13a 내지 13c : 볼 밸브

Claims

출선 구멍 옆에 설치한 압입 구멍으로부터, 출선 구멍 주변부의 고로 라이닝 배면 간극으로, 고점성 압입재를 압입하는 고로 거친 출선 억제 방법이며,
점성 2000 내지 7000cP의 고점성 압입재를, 출선 중에 출선 구멍 근방에 발생하는 이젝터 효과를 이용하여 압입하는 것을 특징으로 하는, 고로 거친 출선 억제 방법.
제1항에 있어서, 압입 구멍은, 출선 구멍의 주위 0.5 내지 4m의 위치에 설치한 것을 특징으로 하는, 고로 거친 출선 억제 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 노내 압력 검출 수단에 의해 이젝터 효과의 발생을 검출하고, 이젝터 효과 발생 확인 후에 압입을 개시하는 것을 특징으로 하는, 고로 거친 출선 억제 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 고점성 압입재 압입 후에, 수지만의 압입을 행하는 것을 특징으로 하는, 고로 거친 출선 억제 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 송풍구 아래에 설치한 압입 구멍으로부터 점성 20 내지 2000cP의 저점성 압입재의 압입을 조합하여 행하는 것을 특징으로 하는, 고로 거친 출선 억제 방법.