KR101596170B1 - 고로내 연원료 장입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 고로내 연원료 장입방법은, 고로 상부의 슈트를 통해 광석과 코크스를 장입하는 고로내 연원료 장입방법에 있어서, 직경 2mm 이하의 미세분광을 사용하여 직경 6~18mm로 제조된 펠렛 형상의 제1원료와, 소결광 및 정립광으로 구성된 괴 형상의 제2원료를 준비하는 단계; 고로에 코크스를 투입하여 코크스층을 형성시키는 단계; 및 상기 고로의 벽부에서 중앙부까지 일정 간격씩 이격된 제1 노치 내지 제8노치에 상기 제1원료 및 상기 제2원료를 투입하여 철광석층을 형성시키되, 상기 고로 내에 장입되는 전체 광석 중 상기 제1원료의 비율이 10~20wt%가 되도록 장입하고, 상기 제1원료를 노벽부인 제1노치 내지 제3노치로 투입하여 전체 제1원료 양의 80% 이상을 노벽부에 적재시키고, 상기 제2원료를 제4노치 내지 제8노치로 투입하여 철광석층을 형성시키는 단계;를 포함하고, 상기 코크스층을 형성시키는 단계와 상기 철광석층을 형성시키는 단계를 번갈아서 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

고로내 연원료 장입방법 {CHARGING METHOD OF FUEL AND RAW MATERIAL FOR BLAST FURNACE}

본 발명은 고로내 연원료 장입방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노벽부 부착물 발생을 방지할 수 있는 고로내 연원료 장입방법에 관한 것이다.

일반적으로 고로조업은 원료빈에서 절출된 철광석 및 소결광의 원료와 코크스의 연료를 고로에 장입하여 용선을 생산하는 조업이다.

최근에는 고출선비 조업, 즉 단위용적당 일일 생산량을 증대시키는 조업이 세계적인 추세이다. 이러한 상황에서 철광석의 환원제로 가격이 저렴한 미분탄의 사용비율을 점차 늘려 값비싼 코크스를 대체하고 있고, 단위용적당 미분탄 취입량을 얼마만큼 증대시킬 수 있느냐가 고로의 경쟁력을 나타내는 지표라고 해도 과언은 아니다.

그러나 고로의 고출선비 조업 수행시에는 고로 내부의 장입물 통과량이 상대적으로 많기 때문에, 고로 내부의 온도가 전체적으로 저하된다. 또한, 미분탄의 취입량 증가에 따라 가스 발생이 증가되고 이러한 가스는 고로 중심부로 편향되는바, 상대적으로 노벽부에서의 코크스층이 얇아지게 된다.

따라서, 고출선비 조업시에 고로 노벽부의 통기성이 악화되어 노체하부 온도가 극단적으로 저하되고, 이에 따라 고로 하부가 불활성되어 노벽 부착물이 생성되며, 이로 인한 노황 불안정과 생산성 저하 및 각종 조업 불안정을 야기시키고 있다. 이러한 문제들은 결과적으로 대형사고를 초래할 수 있는 가능성 또한 내포하고 있는 것이다.

이를 개선하기 위하여, 소립 소결광의 장입량을 조절하거나 또는 소립 소결광의 장입모드를 변경하는 등 장입량과 장입물의 노내 분포를 조절하여 고로의 노황을 관리하였다. 그러나, 최근 저품질의 장입물, 즉 분장입물의 사용량이 증가함에 따라 노체 하부온도가 급격히 저하되어 불활성화를 조장하고 또한 노벽의 부착물 형성 등으로 인하여 장기적인 노황불안정을 경험하게 되었다. 따라서, 이 방법은 고로하부를 적정하게 활성화 시키는 근본적인 해결책이 되지 못하고 있는 실정이다.

또한, 고로조업을 원할하게 수행하고 고생산성을 유지하기 위하여, 코크스와 철광석을 구분하여 장입, 소결광을 입도별로 분리하여 장입, 소결광 및 코크스의 입도 선별의 효율화, 주기적인 청소작업 실시 및 통기성 개선을 위한 장입물 분포제어 등 여러 가지 방법이 실시되어 왔으나, 이러한 방법은 그 효과가 극히 미미하였다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 방법인 "고로 장입물의 장입방법 (대한민국공개특허 10-2002-0037545)"에는, 코크스와, 대립 소결광과, 소립 소결광을 고로 내부에서 각 노치별 선회슈트의 회전수에 따라 상기 고로에 순차적으로 장입하여 용선을 생산하는 고로조업 중에 상기 고로의 노벽부에 부착물이 형성되는 것을 방지하기 위한 고로 장입물의 장입방법은 소정량의 중괴 코크스와 소립 소결광의 혼합광석을 준비하는 단계와, 상기 혼합광석을 상기 고로의 노벽부에 장입하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그러나 이러한 장입방법은 원료 입도 조건이 일정할때는 큰 효과를 발휘하지만, 미분 형태의 원료가 많이 장입되는 경우에는 벽부에 미분이 퇴적되어 그 효과를 보기가 쉽지 않다. 따라서 조업기술을 최적화 시키기 위해 벽부 원료의 성상 및 입도를 일정하게 유지시키는 기술이 요구되고 있다.

대한민국공개특허 10-2002-0037545 (2002.05.22)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 노벽부의 통기성을 향상시키고, 부착물의 발생을 방지할 수 있는 고로내 연원료 장입방법을 제공하는 데 있다.

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고로내 연원료 장입방법은, 고로 상부의 슈트를 통해 광석과 코크스를 장입하는 고로내 연원료 장입방법에 있어서, 직경 2mm 이하의 미세분광을 사용하여 직경 6~18mm로 제조된 펠렛 형상의 제1원료와, 소결광 및 정립광으로 구성된 괴 형상의 제2원료를 준비하는 단계; 고로에 코크스를 투입하여 코크스층을 형성시키는 단계; 및 상기 고로의 벽부에서 중앙부까지 일정 간격씩 이격된 제1 노치 내지 제8노치에 상기 제1원료 및 상기 제2원료를 투입하여 철광석층을 형성시키되, 상기 고로 내에 장입되는 전체 광석 중 상기 제1원료의 비율이 10~20wt%가 되도록 장입하고, 상기 제1원료를 노벽부인 제1노치 내지 제3노치로 투입하여 전체 제1원료 양의 80% 이상을 노벽부에 적재시키고, 상기 제2원료를 제4노치 내지 제8노치로 투입하여 철광석층을 형성시키는 단계;를 포함하고, 상기 코크스층을 형성시키는 단계와 상기 철광석층을 형성시키는 단계를 번갈아서 수행하는 것을 특징으로 한다.

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상기 고로에 연원료를 공급할 수 있도록 제1 내지 제6투입빈이 설치되고, 상기 제1투입빈에는 코크스가 적재되고, 상기 제2투입빈 및 상기 제3투입빈에는 제1원료가 적재되며, 상기 제4투입빈 내지 상기 제6투입빈에는 제2원료가 적재되되, 상기 코크스층을 형성시키는 단계는 상기 제1투입빈에 적재된 코크스를 투입하고, 상기 철광석층을 형성시키는 단계는 상기 제2투입빈 내지 상기 제6투입빈에 적재된 제1원료 및 제2원료를 순차적으로 투입하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 의한 고로내 연원료 장입방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 고로 노벽부의 통기성이 향상되어 고로내 불활성화를 방지할 수 있다.

둘째, 소결광보다 저온에서 연화 및 용융되는 펠렛을 사용함으로써 노벽부 부착물 생성을 방지할 수 있다.

셋째, 전체적인 노내 온도가 상승하여 용선의 환원성이 향상된다.

넷째, 추가적인 장비 소요가 없으므로 발명의 적용이 간편하다.

도 1은 고로 내부에 부착물이 발생한 것을 나타내는 단면도,
도 2는 소결광과 펠렛의 경사각 차이를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투입빈의 적재 방법을 나타낸 도면,
도 4는 소결광과 펠렛의 장입에 의해 부착물 형성 정도가 달라지는 것을 나타내는 비교도,
도 5는 본 발명을 적용한 결과 고로의 환원성이 향상된 것을 나타낸 그래프,
도 6은 고로에 장입하는 위치를 지정한 노치를 표시한 도면이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 고로내 연원료 장입방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명을 실행하는데 가장 핵심적인 사항은 고로(1) 내부 노벽부에 펠렛(12)을 투입시켜 노벽 하부 부착물(10)의 형성을 방지하는 것이다.

부착물(10)이 발생하는 가장 큰 원인은 고로의 불활성화이다. 보통 노 하부의 풍구에서 공급되는 열풍이 코크스(14)를 산화시키면서 열이 발생되는데, 이 열풍이 노의 중심부로 집중되어 흐르는 편향 현상이 일어난다. 따라서 열풍이 적게 흐르는 노벽부는 노의 중심부에 비해 상대적으로 저온 상태인데, 노벽부에 미립의 입자들이 증가하면 산소의 공급이 줄어들어 온도가 더욱 떨어지게 된다. 이로 인해 고로의 노벽부가 불활성화되어 부착물(10)이 발생하고 연원료(3)의 유동에 지장을 주는 것이다.

이를 해결하기 위해 일정한 크기와 강도를 가지는 펠렛(12)을 노벽부에 투입하여 통기성을 확보하고, 향상된 통기성을 토대로 노벽부의 불활성화를 방지하며, 노벽부가 활성화되면서 발생한 열을 이용하여 노벽부 부착물(10)의 생성을 방지할 수 있는 것이다.

펠렛(12)은, 직경 2mm 이하의 미세분광을 직경 6~18mm로 구형화한 광석이고, 고로 내에 장입하는 전체 광석 중 10~20%인 것이 바람직하다.

도 4에 도시된 바와 같이, 펠렛의 연화온도 및 용략온도는 소결광보다 낮기 때문에 부착물이 형성하기 전에 용융되어 부착물을 형성시키지 않는다. 미세분광은 그대로 고로에 투입하기 곤란하므로 펠렛(12)으로 성형하여 사용하는데, 하기한 표 1에 나타난 바와 같이 소결광(11)에 비해 연화온도와 용락온도가 낮고, 철의 함량이 높으며, 강도가 높고 입도가 비교적 균일한 장점이 있다. 소결광의 입도는 5~50mm로 최소 크기는 펠렛(12)과 비슷하지만, 비교적 강도가 낮기 때문에 쉽게 미분광으로 부서질 수 있다. 펠렛(12)의 비율을 제한하는 이유는 후술한다.

(표 1)

도 3에 도시된 바와 같이, 고로(1)에 광석을 공급하는 투입빈이 6개 설치되고, 제1투입빈(1B)에 코크스(14)가 적재되고, 제2투입빈(2B) 및 제3투입빈(3B)에 펠렛(12)이 적재되며, 제4투입빈(4B) 내지 제6투입빈(6B)에 정립광(13)이 적재되어 순차적으로 고로로 투입되는 것을 특징으로 한다.

통상적인 고로 장입시, 소결광 및 정립광의 제1투입빈(1A,1B)에 적재된 코크스(14)와 규석(15)이 고로에 투입되어 고로에 코크스 층을 형성시키고, 그 위에 철광석 층을 형성시키기 위해 소결광 및 정립광의 제2투입빈(2A,2B) 내지 제6투입빈(6A,6B)에 적재되어 있는 정립광(13)과 소결광(11)을 공급하게 된다. 이때 정립광(13)의 투입빈 중 제2투입빈(2B) 및 제3투입빈(3B)에 펠렛(12)을 적재시킴으로써 노벽부에 펠렛(12)을 투입시킬 수 있는 것이다.

도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 고로(1)의 벽부에서 중심부까지의 공간을 8개의 노치로 분할하고, 펠렛(12)은 그 중에서 제1노치 내지 제3노치에 투입되는 것이 바람직하다.

투입빈에서 고로로 연원료를 장입할 때, 투입기(30)의 각도는 높은 각도에서 점차 낮아지게 된다. 더 상세하게는, 투입기(30)의 각도가 제1노치로 설정되어 노벽부부터 장입을 시작하고, 장입이 진행됨에 따라 점차 제2노치, 제3노치 등을 거쳐 최종적으로 제8노치까지 각도가 조정되는 것이다. 따라서 연원료를 노벽부에 장입하기 위해서는 투입기(30)가 장입 초기의 낮은 노치, 예를 들어 제1노치 내지 제3노치의 각도로 설정된 때에 투입해야 하는 것이다.

고로(1) 내부에 코크스(14) 및 철광석(20) 등의 연원료(3)를 투입시킬 때, 제1노치에서 제8노치까지 순차적으로 공급하게 된다. 따라서 먼저 공급되는 연원료(3)가 노벽부에 투입되는 것이다. 상술한대로 펠렛(12)은 제2투입빈 및 제3투입빈에 적재하여 철광석(20) 중 첫 번째로 투입되므로, 제1노치 내지 제3노치에 대부분의 펠렛(12)이 투입될 수 있는 것이다.

O/C(Ore/Coke)는 고로 전체 또는 일정 영역에 철광석(20)과 코크스(14)가 어느 정도의 무게 비율로 혼합되어 있는지 나타내는 비율이다. O/C가 높아질수록 철광석(20)의 비율이 높고, O/C가 낮아질수록 코크스(14)의 비율이 높은 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 둥근 형상으로 형성되어 잘 구르는 펠렛(12)은 소결광(11)에 비해 경사각이 낮게 형성되기 때문에, 이 성질을 이용하여 철광석(20) 층을 얇게 만듦으로써 코크스(14) 비율을 높여 O/C를 낮추고 노벽부의 통기성을 향상시킬 수 있다.

통상적으로 O/C가 높을수록 출선비가 높아지므로 유리하지만, 코크스(14)에 비해 입도가 작은 철광석(20)이 많아지면 통기성이 악화되어 노내의 온도가 저하될 수 있다. 따라서 기본적으로 노 중심부에 비해 통기성이 낮은 노벽부의 O/C는 노 중심부에 비해 낮출 필요가 있다. 이를 위해 일정한 입도와 낮은 경사각을 가지는 펠렛을 투입하는 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 펠렛의 비율이 증가하면 CO소모량, 즉 환원량이 증가하는 것을 알 수 있고, 전체적인 O/C가 증가하여 출선량이 증가하는데, 이러한 효과를 나타내기 위해서는 펠렛을 10% 이상으로 투입해야 한다. 다만, 펠렛을 너무 많이 투입할 경우 펠렛의 낮은 경사각으로 인하여 노 중심부의 O/C가 낮아질 수 있기 때문에 비율을 20% 이하로 제한하는 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 고로에 투입된 전체 펠렛 중 80% 이상이 노벽부에 장입되는 것이 바람직하고, 이때의 노벽부는 상술한 제1노치 내지 제3노치인 것을 뜻한다.

펠렛을 제1노치 내지 제3노치에만 투입한다고 해도, 높이 차에 의해 펠렛이 노 중앙부로 굴러가는 현상을 완전히 방지할 수는 없다. 하지만 최소한 투입된 펠렛의 80% 이상은 노벽부에 위치해야 상술한 본 발명의 효과를 기대할 수 있으므로, 펠렛이 노벽부에 장입되는 최소한의 양을 한정하는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 고로 2: 용선
3: 연원료 10: 부착물
11: 소결광 12: 펠렛(제1원료)
13: 정립광(제2원료) 14: 코크스
15: 규석
1B: 제1투입빈(코크스) 2B: 제2투입빈(펠렛)
3B: 제3투입빈(펠렛) 4B: 제4투입빈(정립광)
5B: 제5투입빈(정립광) 6B: 제6투입빈(정립광)
1A: 제1투입빈(규석) 2A: 제2투입빈(소결광)
3A: 제3투입빈(소결광) 4A: 제4투입빈(소결광)
5A: 제5투입빈(소결광) 6A: 제6투입빈(소결광)
20: 철광석 30: 투입기

Claims (6)

1. 고로 상부의 슈트를 통해 광석과 코크스를 장입하는 고로내 연원료 장입방법에 있어서,
   직경 2mm 이하의 미세분광을 사용하여 직경 6~18mm로 제조된 펠렛 형상의 제1원료와, 소결광 및 정립광으로 구성된 괴 형상의 제2원료를 준비하는 단계;
   고로에 코크스를 투입하여 코크스층을 형성시키는 단계; 및
   상기 고로의 벽부에서 중앙부까지 일정 간격씩 이격된 제1 노치 내지 제8노치에 상기 제1원료 및 상기 제2원료를 투입하여 철광석층을 형성시키되, 상기 고로 내에 장입되는 전체 광석 중 상기 제1원료의 비율이 10~20wt%가 되도록 장입하고, 상기 제1원료를 노벽부인 제1노치 내지 제3노치로 투입하여 전체 제1원료 양의 80% 이상을 노벽부에 적재시키고, 상기 제2원료를 제4노치 내지 제8노치로 투입하여 철광석층을 형성시키는 단계;를 포함하고,
   상기 코크스층을 형성시키는 단계와 상기 철광석층을 형성시키는 단계를 번갈아서 수행하는 것을 특징으로 하는, 고로내 연원료 장입방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 고로에 연원료를 공급할 수 있도록 제1 내지 제6투입빈이 설치되고,
   상기 제1투입빈에는 코크스가 적재되고, 상기 제2투입빈 및 상기 제3투입빈에는 제1원료가 적재되며, 상기 제4투입빈 내지 상기 제6투입빈에는 제2원료가 적재되되,
   상기 코크스층을 형성시키는 단계는 상기 제1투입빈에 적재된 코크스를 투입하고, 상기 철광석층을 형성시키는 단계는 상기 제2투입빈 내지 상기 제6투입빈에 적재된 제1원료 및 제2원료를 순차적으로 투입하는 것을 특징으로 하는, 고로내 연원료 장입방법.
   
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