KR101269166B1 - 고로 노체 부착물 탈락 감지 및 조치 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고로 노체 부착물 탈락 감지 및 조치 방법에 관한 것으로, 고로의 노체 부착물 탈락시 노체 부착물의 탈락을 감지 및 조치하는 방법에 있어서, 상기 탈락된 노체 부착물의 풍구상 통과시 고로의 풍구에 설치된 다수의 송풍지관을 통과하는 유량을 측정하여 유량 데이터를 얻는 단계; 상기 유량 데이터의 변동시 노체 부착물이 탈락된 것으로 판단하고, 상기 노체 부착물의 풍구상 통과 위치를 감지하는 단계; 상기 노체 부착물의 탈락으로 인한 고로 내의 풍압상승을 상쇄시키기 위하여 상기 노체 부착물의 통과 위치에서의 송풍지관의 풍량을 감소시키는 단계; 및 상기 풍량을 감소하는 단계 이후 송풍지관의 유량 및 풍량이 정상인지 판단하여 정상인 경우에는 풍량을 증대시키는 단계; 를 포함하는 고로 노체 부착물 탈락 감지 및 조치 방법을 제공하여, 풍구별로 설치된 송풍지관 유량계를 활용하여 대형 노체 부착물이 탈락하여 풍구상을 통과할 때 조업자에 조기에 경보를 발생시키고 노체 부착물 크기 정도에 따라 적절한 조업 지침을 제공하여 노체 부착물 탈락에 따른 조업 및 설비 사고 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 나아가, 풍구 파손, 노열 저하, 채널링을 방지할 수도 있다.

Description

고로 노체 부착물 탈락 감지 및 조치 방법{DROP DETECTING AND ACTING METHOD OF INNER ADHERENTS OF BLAST FURNACE}
본 발명은 고로 노체 부착물 탈락 감지 및 조치 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송풍지관의 유량의 변화에 의해 고로 노체 부착물의 탈락을 감지하여 탈락 시기, 방향 및 노체 부착물의 크기를 측정하여 조치를 취하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 고로(blast furnace) 공정은 고로의 상부를 통하여 철광석, 부원료, 연료인 코크스를 장입하고, 고로 하부의 풍구를 통해 1,200℃ 이상의 열풍과 산소, 미분탄을 취입하여 상부로 장입된 철광석을 환원시켜 용선(선철)을 생산하는 공정이다. 즉, 상기 풍구로 들어간 열풍은 코크스와 반응하여 고열을 발생시키고, 상기 고열을 이용하여 장입된 원료인 철광석을 녹여 용선을 생산하는 것이다.
도 1은 일반적인 고로 조업 중 고로의 단면도를 도시한 것인데, 고로(10) 상부에서 선회 슈트(70)을 통하여 코크스와 철광석의 혼합물인 장입물(20)이 고로(10) 내부로 적하된다. 철피(25)의 내부에는 고로(10) 내부에서 발생되는 고열로부터 보호하기 위하여 내화물과 스테이브(30)가 장착된다. 풍구에서 발생된 2200℃의 고온 가스는 철광석을 단계적으로 환원 및 전열시켜 노정으로 배출될 때 가스온도는 150℃로 낮아지고 환원된 철광석은 고로(10) 하부로 용융되어 출선구(60)로 배출된다. 이러한 고로(10) 내부의 고온 분위기를 견디기 위해 고로(10) 노체부위를 냉각반 또는 스테이브(Stave)(30)를 설치하여 수냉하며, 이 냉각시스템에 의해 고로(10) 내부에서 반용융된 철광석이 응고되어 노체부에 부착 및 탈락이 반복되도록 설계되어 노체설비를 보호하게 된다.
만약, 노체 부착물(40)이 작은 경우에는 노체 부착물(40)이 탈락되더라도 풍구상에 도달하기 전에 노내 고온의 가스에 의해 용융될 수 있지만, 노체 부착물(40)이 임계값 이상으로 대형일 경우에는 풍구에 도달할 때까지 용융하지 못하므로 낙하한 노체 부착물(40')이 풍구를 막아서 풍구를 손상시키거나, 바람이 들어가는 통로를 막으므로 채널링(Channeling)을 유발시키고 차가운 노체 부착물(40)이 노저로 유입되면 냉입을 유발시키는 원인이 된다. 특히 최근에 건설되는 고로(10)의 노체 냉각시스템은 스테이브(30)가 주를 이루며, 스테이브 고로에서는 노체 부착물(40) 생성 및 탈락이 냉각반 고로에 비하여 빈번하게 발생하므로 노체 부착물(40) 탈락 감지 및 노체 부착물(40) 탈락시 조치가 필요하다. 미설명부호 27은 코크스 베드이다.
종래의 노체 부착물(40) 탈락을 확인하는 방법으로 첫째 각 풍구별로 설치된 카메라를 활용하여 노체 부착물(40)이 풍구상(도 1의 AA'단면)을 통과할 경우 조업자가 카메라를 통해 육안으로 확인할 수 있지만, 조업자가 24시간 내내 풍구 카메라만 감시할 수 없고 풍구 개수가 40개 전후로 한꺼번에 전체를 감시할 수 없는 문제점이 있다. 둘째 노체 부착물(40)이 풍구상을 통과할 때 바람이 들어가는 통로를 막기 때문에 풍압이 상승하므로 이것으로 노체 부착물(40) 탈락 시점을 추정할 수 있지만 반응에 대한 응답이 늦기 때문에 대응 조치가 늦어지는 문제점이 있으며, 풍압 상승에는 여러 요인이 있기 때문에 이중 노체 부착물(40)로 인한 것이라고 단정하기 어렵다.
도 2는 노체 부착물이 풍구를 막는 경우 송풍지관의 유량의 변화에 따른 풍압의 변화를 그래프로 도시한 것으로, 노체 부착물(40) 탈락에 따른 풍압 상승 실적을 나타낸 것이다. 노체 부착물(40)로 인한 송풍지관유량은 1시 37분에 감소되었으나 이로 인한 풍압상승은 약 2분 뒤에 상승한 것을 알 수 있다. 따라서 노체 부착물(40) 풍구상 통과시 수초 만에 대응 조치를 취해야 함에도 불구하고 풍압 상승을 확인한 후에 대응 조치를 취하는 것은 늦다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 실시예들은 대형의 노체 부착물이 탈락할 경우 노체 부착물 탈락시 조기에 조업자에 알리고, 노체 부착물 탈락 정도에 따라 적절한 조업 지침(Guideline)을 제공하여 조업 및 설비 사고를 미연에 방지하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 고로의 노체 부착물 탈락시 노체 부착물의 탈락을 감지 및 조치하는 방법에 있어서, 상기 탈락된 노체 부착물의 풍구상 통과시 고로의 풍구에 설치된 다수의 송풍지관을 통과하는 유량을 측정하여 유량 데이터를 얻는 단계; 상기 유량 데이터의 변동시 노체 부착물이 탈락된 것으로 판단하고, 상기 노체 부착물의 풍구상 통과 위치를 감지하는 단계; 상기 노체 부착물의 탈락으로 인한 고로 내의 풍압상승을 상쇄시키기 위하여 상기 노체 부착물의 통과 위치에서의 송풍지관의 풍량을 감소시키는 단계; 및 상기 풍량을 감소하는 단계 이후 송풍지관의 유량 및 풍량이 정상인지 판단하여 정상인 경우에는 풍량을 증대시키는 단계; 를 포함하는 고로 노체 부착물 탈락 감지 및 조치 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 송풍지관의 유량 및 풍량이 정상이 아닌 경우에는 풍량 감소량을 계산하는 단계로 리턴되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예의 유량 데이터는 송풍지관에 설치된 송풍지관 유량계에 의해 측정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예의 풍량의 감소량은 풍구별 정상풍량에서 감소된 풍량 차이의 총합인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들은 풍구별로 설치된 송풍지관 유량계를 활용하여 대형 노체 부착물이 탈락하여 풍구상을 통과할 때 조업자에 조기에 경보를 발생시키고 노체 부착물 크기 정도에 따라 적절한 조업 지침을 제공하여 노체 부착물 탈락에 따른 조업 및 설비 사고 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 나아가, 풍구 파손, 노열 저하, 채널링을 방지할 수도 있다.
도 1은 일반적인 고로 조업시 고로의 단면도이다.
도 2는 노체 부착물 탈락시 풍구에서의 송풍지관 유량의 변화에 따른 풍압의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 1의 AA'단면도이다.
도 4는 노체 부착물 탈락시와 정상 조업시의 송풍지관에서의 유량 그래프이다.
도 5는 송풍지관에서의 유량이 나타나 있는 모니터 화면이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예의 노체 부착물 탈락시 이를 감지하고 대처하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 위주로 설명하되, 종래기술에서와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용한다.
이러한 실시예는 본 발명에 따른 일실시예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다 할 것이다.
본 발명에 따른 실시예는 고로(10) 노체 부착물(40)이 탈락하여 하강하면서 풍구상에 도달할 때까지 용융되지 않아 풍구를 막는 경우에 풍구에 설치되는 송풍지관(50)을 통과하는 유량을 측정하여 그 변화에 의해 노체 부착물(40)의 탈락을 감지하고 이에 대처하는 방법을 제공한다.
먼저, 도 1에서와 같이 대형 노체 부착물(40)이 탈락하여 풍구상(AA')을 통과할 경우 도 3에서와 같이 노체 부착물(40) 주위에 있는 풍구의 선단부를 막기 때문에 풍구의 총 단면적이 줄어들게 된다.
이로 인해 도 4에서와 같이 부착물 통과 부위의 송풍지관(50) 유량이 감소하게 된다. 도 4는 송풍지관(50)의 유량 데이터를 그래프로 도시한 것인데, 정상 조업시에는 유량이 각각의 송풍지관(50)에 따라 거의 동일한 반면, 노체 부착물(40)이 탈락하여 풍구 선단부를 막는 경우에는 송풍지관(50)의 유량이 감소하는 것을 알 수 있다. 이때, 용선(80)은 출선구(Tap Hole,T/H)를 통하여 외부로 배출되는데, 도면 부호 55는 외부로 배출되는 용선을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 실시예에서는 상기의 송풍지관(50)에서의 송풍지관 유량계로 측정된 유량 데이터를 활용하면 부착물의 통과 시점을 실시간으로 알 수 있으며, 송풍지관(50)에서의 유량 데이터를 바탕으로 부착물의 크기에 따라 즉각적인 대응 조업 지침을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 노체 부착물(40)의 탈락을 감지 및 이후 조치에 대한 순서도인데, 먼저 탈락된 노체 부착물(40)이 풍구를 통과시 고로(10)의 외주에 형성된 다수의 송풍지관(50)을 통과하는 유량을 모니터링(S100)하여 유량의 변동을 감지한다.(S110) 상기 송풍지관(50) 유량의 변동 감지를 통해 노체 부착물(40)의 탈락 시점 및 탈락 방향을 확인할 수 있다.(S120) 이때, 도 4에서의 원형 그래프를 이용하여 탈락 방향을 확인할 수 있으며, 탈락 시점을 판단하여 즉시 이후 조치인 감풍 및 풍압 증대를 취할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 조업 감시화면에 송풍지관(50) 유량 그래프를 연결하여 대형 노체 부착물(40)의 풍구상 통과 시점을 조기에 감지하고 노체 부착물(40)의 통과 방향도 실시간으로 감시가 가능하다. 도 5의 왼쪽 하단의 그래프가 송풍지관(50)에서의 유량에 대한 막대 그래프인데, 유량이 낮아 위험한 경우에는 붉은색의 그래프로 표시되도록 하여 작업자의 눈에 잘 띄도록 하였다.
상기와 같이 노체 부착물(40)이 탈락되어 풍구를 막는 경우에는 노체 부착물(40)의 풍구상 통과시 풍구상 단면적 감소로 인하여 순간적으로 풍압이 상승되어 채널링(Channeling)을 유발시키므로 조기에 즉각적인 대응이 필요하다. 상기 채널링은 고로(10) 내부 압손 상승으로 노내 가스가 철광석을 환원시키지 못하고 순간적으로 노정으로 빠져 나가는 현상으로 설비 손상 및 냉입의 원인이 된다. 채널링을 방지하기 위해서는 풍량을 적절하게 감소(S150)시켜 노체 부착물(40') 통과로 인한 풍압상승을 상쇄시켜야 하는데, 이를 위해 풍량을 감소시킨다. 이때, 풍량 감풍량은 풍구별 정상 상태에서의 풍량에서 감소된 풍량 차이의 총합으로 계산(S140)할 수 있다.
즉, 풍량 감풍량 = Σ(풍구별 정상 풍량 - 풍구별 감소된 풍량) 이다.
상기 식에 의해 계산된 양으로 풍량을 감소시켜 공급한 후 송풍지관(50)의 유량 및 풍량이 정상인지 여부를 판단한다.(S160) 만약, 송풍지관(50)의 유량 및 풍량이 정상이라면 정상 조업을 위하여 풍량을 증대시킨다.(S170) 그러나, 송풍지관(50)의 유량 또는 풍량이 아직 비정상이라면 풍량 감소량을 계산하는 단계(S140)로 리턴하여 풍량 감풍량을 다시 계산한 후 풍량을 감소시켜 고로(10)에 공급하는 것을 반복한다. 이는 송풍지관(50)의 유량 및 풍량이 정상이 될 때까지 반복한다. 이와 같은 조치에 의해 노체 부착물(40)의 탈락시 이를 감지하여 정상 조업으로 복귀할 수 있도록 조치할 수 있는 것이다.
이때, 노체 부착물(40)의 크기는 전체 풍구 개수 중 송풍지관(50) 유량 감소 비율을 활용하여 아래 식에서와 같이 계산할 수 있다.
부착물 크기 = π ㅧ 고로 풍구상(AA') 직경 ㅧ (송풍지관유량 감소 풍구 개수 ㆇ 전체 풍구 개수)
즉, 다수의 풍구가 형성되어 있는 풍구상(AA')의 원주에서 전체 송풍지관(50) 중 유량이 감소된 풍구의 분율을 곱한 값이다.
상기 송풍지관(50)의 유량 데이터는 분(minute)데이터의 다른 조업 지수와는 달리 초(second)데이터 이므로 좀더 빠른 시간 내에 노체 부착물(40)의 풍구상 통과를 감지할 수 있고 초기에 적절한 대응 조치를 통해 조업 및 설비 사고를 최소화 시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (4)

  1. 고로의 노체 부착물 탈락시 노체 부착물의 탈락을 감지 및 조치하는 방법에 있어서,
    상기 탈락된 노체 부착물의 풍구상 통과시 고로의 풍구에 설치된 다수의 송풍지관을 통과하는 유량을 측정하여 유량 데이터를 얻는 단계;
    상기 유량 데이터의 변동시 노체 부착물이 탈락된 것으로 판단하고, 상기 노체 부착물의 풍구상 통과 위치를 감지하는 단계;
    상기 노체 부착물의 탈락으로 인한 고로 내의 풍압상승을 상쇄시키기 위하여 상기 노체 부착물의 통과 위치에서의 송풍지관의 풍량을 감소시키는 단계; 및
    상기 풍량을 감소하는 단계 이후 송풍지관의 유량 및 풍량이 정상인지 판단하여 정상인 경우에는 풍량을 증대시키는 단계;
    를 포함하는 고로 노체 부착물 탈락 감지 및 조치 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송풍지관의 유량 및 풍량이 정상이 아닌 경우에는 풍량 감소량을 계산하는 단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 고로 노체 부착물 탈락 감지 및 조치 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유량 데이터는 송풍지관에 설치된 송풍지관 유량계에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 고로 노체 부착물 탈락 감지 및 조치 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 풍량의 감소량은 풍구별 정상풍량에서 감소된 풍량 차이의 총합인 것을 특징으로 하는 고로 노체 부착물 탈락 감지 및 조치 방법.
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