KR101669413B1 - 고로의 버즈 네스트 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 버즈 네스트 제거 장치는 관형태의 삽입관, 삽입관의 일단에 연결되어 있는 고압 가스 분사 장치, 삽입관과 연통되도록 설치되는 관형태의 저장관, 상기 저장된 적어도 하나 이상의 캡슐, 상기 캡슐과 상기 삽입관 사이에 설치되어 있는 밸브를 포함하는 캡슐 저장부를 포함하고, 캡슐은 내부에 액체 산소 및 저융점 분체를 포함한다.

Description

고로의 버즈 네스트 제거장치{APPARATUS FOR DESTROYING BIRD'S NEST IN BLAST FURNACE}

본 발명은 고로 버즈 네스트를 제거하기 위한 것으로, 특히, 산소를 투입하여 고로의 버즈 네스트를 제거할 수 있는 버즈 네스트 제거 장치에 관한 것이다.

일반적으로 고로 조업은 주원료인 철광석과 주연료인 코크스를 고로 내에 장입하고, 고로 하부의 풍구를 통해서 고온의 열풍과 산소를 불어넣어 용선을 생산하는 공정이다. 코크스는 고로 내부에서 고온의 열풍과 산소에 의해서 연소된다. 코크스 연소시 발생되는 고온의 열과 환원 가스에 의해서 고로 내부에 있는 철광석이 환원 및 용융된다.

고로 내부에는 고체, 액체, 기체, 분체 등 여러가지 상(phase)이 공존하며, 철광성 환원 반응 등 20여가지 이상의 화학 반응이 일어난다. 철광석과 코크스는 고로 상부에서 하부로 4내지 5시간에 걸쳐 강하하며, 이과정에서 각종 상변화와 화학 반응을 통해 용선과 슬래그로 만들어져 고로 하부의 출선구를 통해 배출된다.

고로 하부에서는 풍구를 통해 공기나 산소가 취입되며, 보조 연료로써 미분탄이 열풍과 함께 고로 내로 취입된다. 고로 내부로 취입된 열풍과 산소에 의해 코크스나 미분탄이 연소한다. 이와 같은 연소 반응은 고로로 열풍을 불어넣어 주는 풍구 앞 연소대에서 주로 일어난다.

연소대에서는 코크스의 격렬한 선회 현상과 산소 부족 등의 이유로 분화된 코크스와 미분탄 중 일부가 연소되지 않는 현상이 발생된다. 미연소된 코크스나 미분탄은 연소대 후면에 쌓여 퇴적층을 형성하게 된다. 미연소 코크스분이나 미분탄, 회분들로 구성 된 퇴적층은 상대적으로 통기성과 통액성이 나빠서, 연소대 가스가 고로 중심으로 흐르는 것을 방해하고 상부에서 생성된 용융물의 흐름을 막게된다.

특히 미분탄을 다량 취입하는 고로 조업에서는 미분탄의 연소성이 코크스보다 우수하기 때문에 노내에서 코크스의 체류 시간이 늘어나 분발생량이 증가하게되며, 미연소 미분탄의 발생량도 많아져 연소대 후면에 더 많은 퇴적층이 쌓이게 된다. 이에 열전달 및 환원가스 흐름이 나빠져 용선 생산량이 저하되고 환원가스 이용율이 저하되어 전반적으로 고로의 조업 효율이 낮아지게 된다. 이런 문제는 고로의 내용적이 커질수록 퇴적물이 증가하여 더욱 심화된다.

따라서, 본 발명은 미연소 분체로 인해서 생성되는 버즈 네스트의 생성을 억제할 수 있는 버즈 네스트 제거 장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 버즈 네스트 제거 장치는 유동 환원로 내부로 삽입되는 삽입관, 삽입관의 일단에 연결되어 있는 고압 가스 분사 장치, 및 삽입관과 연통되도록 설치되는 관형태의 저장관, 상기 저장관에 저장된 적어도 하나 이상의 캡슐, 및 상기 캡슐과 상기 삽입관 사이에 설치되어 있는 밸브를 포함하는 캡슐 주입부를 포함하고, 캡슐은 내부에 액체 산소 및 저융점 분체를 포함한다.

상기 캡슐은 액체 산소 및 저융점 분체가 저장되는 내부 용기, 내부 용기와 일정한 간격을 두고 상기 내부 용기를 감싸는 외부 용기, 내부 용기에 액체 산소 또는 상기 저융점 분체를 주입하기 위한 주입관, 내부 용기와 상기 외부 용기를 관통하는 복수의 배출 구멍, 및 배출 구멍을 각각 막고 있는 마개를 포함할 수 있다.

상기 마개는 100℃ 내지 700℃의 온도에서 용융되는 물질로 이루어질 수 있다.

상기 마개는 고압용 엔지니어링 플라스틱으로 이루어질 수 있다.

상기 마개는 상기 내부 용기에서 상기 외부 용기로 갈수록 폭이 줄어들 수 있다.

상기 내부 용기는 내열 스텐레스 스틸로 이루어질 수 있다.

상기 외부 용기는 단열 물질로 이루어지는 내피, 및 내피를 보호하며 스틸로 이루어지는 외피를 포함할 수 있다.

상기 단열 물질은 마그네시아나 알카리등이 포함된 세라믹으로 이루어지고, 상기 저융점 분체는 CaO분말일 수 있다.

상기 캡슐은 중력에 의해서 상기 저장관으로부터 상기 삽입관에 전달되도록 상기 저장관은 상기 삽입관에 일정 각도 이상으로 비스듬하게 연결되어 있을 수 있다.

상기 캡슐은 상기 저장관에 연속해서 적층되어 있을 수 있다.

상기 밸브는 상기 저장관 내에 설치되며 상기 캡슐이 담기는 오목부를 가지는 안착부, 및 상기 안착부와 연결되어 상기 안착부를 상기 저장관 내에서 회전시키는 조작 핸들을 포함하고, 안착부의 회전으로 상기 캡슐의 이동이 제어될 수 있다.

상기 안착부는 상기 저장관의 횡단면의 중심을 지나는 축을 회전축으로 회전할 수 있다.

상기 고압 가스 분사 장치에 저장된 가스는 질소 가스일 수 있다.

상기 삽입관의 외측에 설치되어 있는 와이어 블레이드 타입의 고정장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서와 같이 산소를 포함하는 캡슐을 고로에 투입시킬 수 있는 버즈 네스트 제거 장치를 사용하면, 버즈 네스트가 생성되는 지역에 골고루 산소를 분포시켜 미분체를 제거할 수 있다. 따라서 미분체로 인해서 열풍 전달 효율이 떨어지는 현상이 발생하지 않으므로, 생산량을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 버즈 네스트 제거 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도1에 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 캡슐의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 캡슐 주입구에 설치된 밸브를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 V-V선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡슐의 단면도이다.
도 8은 일반적인 고로의 일부분을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 버즈 네스트를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

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

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 버즈 네스트 제거 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도1에 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 캡슐의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 캡슐 주입구에 설치된 밸브를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 V-V선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡슐의 단면도이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 버즈네스트 제거 장치(1000)는 삽입관(100), 삽입관(100)의 외측에 설치되어 있는 고정 장치(200), 삽입관(100)의 외측으로부터 삽입관(100)의 내부와 연통되며 캡슐(700)이 채워져 있는 캡슐 저장관(33), 삽입관(100)의 일단과 연결되어 있는 고압가스 분사 장치(400)를 포함한다.

삽입관(100)은 버즈 네스트가 위치하는 영역에 캡슐(700)을 최대한 인접하게 전달하기 위한 것으로, 고로 내의 고열에 견딜 수 있는 물질로, 예를 들어 엔진니어링 플라스틱 또는 저융점 금속으로 이루어질 수 있다. 삽입관(100)의 지름은 캡슐의 이동이 자유롭도록 캡슐 지름보다 클 수 있다.

고정 장치(200)는 삽입관(100)을 고로에 부착하기 위한 것으로, 고로의 열풍관에 연결될 수 있다. 고정 장치(200)는 와이어 블레이드(wire braid) 타입일 수 있다. 삽입관(100)의 지름은 고로의 열풍관을 통해서 고로내에 진입하므로, 열풍관의 지름보다 작게 형성되며, 고정 장치(200)는 삽입관(100)과 열풍관 사이에 일정 간격을 유지하도록 삽입관을 설치한다.

고정 장치(200)는 열풍관에 고정되는 제1 지지대(22), 제1 지지대(22)와 연결되어 삽입관(100)의 길이 방향으로 길게 형성되어 있는 제2 지지대(23), 제2 지지대(23)의 일단과 연결되어 삽입관(100)을 향해서 형성되며, 제2 지지대(23)의 타단이 삽입관(100)의 외부를 둘러싸도록 형성되어 있는 제3 지지대(24), 그리고 제1 지지대(22)와 제3 지지대(24) 사이에 설치되어 있는 와이어(26)를 포함한다. 이때, 제2 지지대(23)에는 나사산이 형성되며, 제3 지지대(24)에 볼트(28)로 결합될 수 있다.

고로 내부로 캡슐 투입이 필요하지 않을 경우에는 볼트를 잠가 삽입관(100)이 고정 장치(200)에 완전히 고정되어 움직이지 않도록 하고, 캡슐 투입이 필요할 경우에는 볼트(28)를 풀어 삽입관(100)이 움직일 수 있도록 한다. 이때, 삽입관(100)이 움직이더라도 삽입관(100)이 열풍관에 닿지 않도록 삽입관과 열풍관은 이격되어 있다.

캡슐 주입부(300)는 관 형태의 저장관(33), 저장관(33)을 따라서 순차적으로 저장된 적어도 하나 이상의 캡슐(700)을 포함하고, 저장관(33)과 삽입관(100) 사이에 설치된 밸브(600)를 포함한다.

캡슐(700)은 고로 내부에 형성되는 버즈 네스트로 전달되어 버즈 네스트를 제거하기 위한 액체 산소 및 저융점 분체를 포함한다.

구체적으로, 도 2를 참조하면 캡슐(700)은 가장자리에서 중심으로 갈수록 지름이 증가하는 타원형일 수 있다.

캡슐(700)은 내부 용기(70), 세라믹과 내열 스테인레스 스틸을 포함하며 내부 용기(70)를 둘러싸는 외부 용기(73)를 포함한다.

내부 용기(70)에는 액체 산소(1) 및 융점 제어용 분체(3)가 저장되어 있으며, 융점 제어용 분체(3)는 산화칼슘(CaO) 가루일 수 있다. 융점 제어용 분체(3)는 외부에 분출된 후 융점을 최소화하기 위해서, 염기도(SiO₂/CaO)를 1.1 내지 1.2로 조절할 수 있는 양으로 포함시키는 것이 바람직하다.

내부 용기(70)의 길이는 200mm이하, 직경은 25mm이하이고, 두께는 1.5mm이하로, 내부 용기(70)의 부피는 약 90cc일 수 있다. 이는 버즈 네스트를 제거하기 위한 액체산소 50g 내지 100g과, 저융점 물질로 CaO를 사용할 경우 약 300g정도를 담을 수 있는 크기이다.

외부 용기(73)는 내부 용기(70)를 수용하는 제1 용기(73a) 및 제2 용기(73b), 제2 용기(73b)의 개구에 결합되어 있는 뚜껑(71)을 포함한다.

제1 용기(73a)와 제2 용기(73b)의 단부(9)는 서로 맞물리는 형태로 형성되어 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1 용기(73a)와 제2 용기(73b)의 단부는 계단 형상으로 맞물리거나, 톱니 바퀴 형태로 맞물릴 수 있다. 또는 오목부와 돌기가 끼워져 맞물리는 형태로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 용기와 제2 용기가 결합되어 외부 용기의 형태를 유지할 수 있는 구조면 모두 가능하다.

뚜껑(71)은 외부 용기(73)에 내부 용기(70)가 삽입된 상태에서, 나사 결합으로 외부 용기(73) 및 내부 용기(70)에 결합될 수 있다. 뚜껑(71)은 뚜껑(71) 상면에 형성된 홈을 이용하여 회전시키거나, 외부 용기(73) 밖으로 뚜껑(71)의 일부를 돌출시켜 형성함으로써 회전시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법으로 회전시켜 나사 결합될 수 있다.

외부 용기(73)는 단열을 위한 내피(7), 내피(7) 위에 밀착되어 형성되어 있으며 내피(7)를 보호하는 외피(8)를 포함한다.

내피(7)는 마그네시아나 알칼리류의 세라믹과 같은 단열용 세라믹 물질로 이루어질 수 있으며, 약 1.5mm정도의 두께로 형성될 수 있다. 외피(8)는 내부 용기(70)와 동일한 재질로, 예를 들어 스테인레스 스틸로 이루어질 수 있으며, 약 1mm 의 두께일 수 있다.

내부 용기(70)과 외부 용기(73)에는 액체 산소(1) 및 융점 제어용 분체(3)를 주입하기 위한 주입관(5)이 설치되어 있다. 내용물이 주입된 후 주입관(5)은 나사형태 마개로 밀봉될 수 있다. 또한, 주입관(5)은 부탄가스통에 설치되는 밸브가 설치되어, 가압시 개방되고 압력을 제거하면 차단되는 밸브가 설치되어 내용물을 내부 용기에 주입할 수 있다.

주입관(5)이 밀봉되면, 내부 용기(70)는 밀폐된 공간을 형성하고, 밀폐된 공간에 액체 산소 및 저융점 분체가 저장된다.

한편, 내부 용기(70)는 내부와 관통되는 복수의 배출 구멍을 가지고, 외부 용기(73)는 이러한 배출 구멍과 각각 대응하며 외부와 내부를 연결하는 복수의 배출 구멍을 가진다. 내부 용기 내에 저장된 내용물은 배출 구멍들을 통해서 외부로 배출될 수 있다. 이때, 배출 구멍에는 각각 마개(75)가 장착되어 있다. 배출 구멍은 내부에 저장되는 내용물이 외부로 균일하게 분출될 수 있도록 일정한 간격으로 형성될 수 있다.

마개(75)는 배출 구멍을 막아서 용기의 내부를 밀폐 상태로 유지하나, 일정 온도 이상에서는 신속하게 녹아서 내부의 내용물이 외부로 배출될 수 있도록 한다. 일정 온도는 100℃ 내지 700℃일 수 있다. 따라서 마개는 우드메탈(wood's metal)과 같은 저융점 금속이나, 고압 및 내한성을 가지는 엔진니어링 플라스틱 수 있다.

또한, 마개(75)는 구형, 육면체, 반구형 등 다양한 형태를 가질 수 있으며, 단면이 원형, 반원, 사각형일 수 있다.

이때, 마개(75)는 일정 온도 이상일 경우 열전달 면적이 넓어 신속하게 녹기 위해서 내부 용기(70)에 형성되는 제2 배출 구멍에 위치하는 부분의 폭(D2)이 외부 용기(73)에 형성되는 제1 배출 구멍에 위치하는 부분의 폭(D1)보다 넓을 수 있다. 즉, 제2 배출 구멍에서, 제2 배출 구멍으로 갈수록 폭이 줄어들어, 마개의 단면은 사다리형일 수 있다. 이처럼 마개(75)를 사다리형으로 형성하면, 내부 압력이 높아도 마개가 용이하게 빠지지 않도록 한다.

마개(75)는 뚜껑(71)을 결합시키기 전에 내부 용기(70)의 내부에서 외부 용기(73)를 향해서 끼울 수 있다.

다시, 도 1을 참조하면, 캡슐 주입부(300)의 밸브(600)는 저장관(33) 내의 캡슐(700)을 필요에 의해서 선택적으로, 삽입관(100)으로 전달시킨다. 저장관(33)의 캡슐(700)은 중력에 의해서 낙하되어 삽입관(100)으로 전달될 수 있도록, 저장관(33)이 삽입관(100)에 대해서 일정 각도(θ) 이상의 각도를 가지도록 연결될 수 있으며, 삽입관(100)에 대해서 수직하게 연결하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 도 3 내지 5를 참조하면 캡슐 주입부의 밸브(600)는 저장관(33) 내에 위치하는 캡슐 안착부(62), 캡슐 안착부(62)와 연결되어 저장관(33)의 외부에서 캡슐 안착부(62)를 회전시키는 조작 핸들(64)을 포함한다. 캡슐 안착부(62)는 저장관(33)의 길이 방향에 대해서 수직한 방향으로 오목한 오목부(S)를 가질 수 있으며, 저장관(33) 내에서 회전시 저장관(33)에 안착부(62)가 걸리지 않도록 안착부(62)의 단면은 반원일 수 있다.

조작 핸들(64)은 저장관(33)의 벽에 나사 결합될 수 있다. 따라서, 캡슐(700)이 주입되지 않을 경우 조작 핸들을 잠가 안착부(62)가 회전하지 않고 저장관(33) 벽에 고정되어 캡슐이 이동되지 않도록 한다. 이후, 캡슐(700)을 주입하고자 할 경우, 조작 핸들을 풀어 안착부(62)를 회전시켜, 안착부(62)에 놓여진 캡슐(700)들이 삽입관으로 이동할 수 있도록 한다.

이처럼, 한 번 회전으로 이동하는 캡슐의 수는 정해져 있으므로, 오목부(S)는 삽입하고자 하는 캡슐 수만큼 저장될 수 있는 공간을 가지도록 형성한다.

다시 도 1을 참조하면, 고압 가스 분사 장치(400)는 고압 가스통(44), 고압 가스통(44)과 삽입관(100)을 연결하는 가스 이동관(42), 가스 이동관(42)에 설치되어 가스의 분사를 제어하는 밸브(46)를 포함한다.

고압 가스통(44)에는 질소 가스가 충진되어 있을 수 있다. 밸브(46)가 개방되면 질소 가스가 고압으로 분사되며, 삽입관(100) 내에 위치하는 캡슐을 삽입관(100) 밖으로 배출한다.

이상의 실시예에서는 캡슐의 형태가 가장자리에서 중심으로 갈수록 지름이 증가하여, 대략적으로 타원형을 이루는 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 캡슐은 고로 내부에 안정적으로 도달하고, 내부의 액체 산소를 균일하게 분사시킬 수 있는 구조면 모두 가능한 것으로, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 육면체와 같은 다면체 또는 구형으로, 그 단면 형상이 사각형과 같은 다각형 또는 원형을 가질 수 있다. 또한, 그 단면이 반원(도시하지 않음)일 수도 있다.

이하에서는 버즈 네스트 제거 장치를 이용하여, 고로 내에서 버즈 네스트를 제거하는 방법에 대해서 도 8 내지 도 10을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 8은 일반적인 고로의 일부분을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 버즈 네스트를 제거하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 고로(91)의 하부에는 풍구(98)가 형성되어 있고, 풍구(98)를 통해서 고온의 열풍이 고로(91)의 내부로 취입되며 고온의 열풍에 의해서 고로의 내부에 장입된 코크스(93)는 연소된다. 이때, 코크스(93)를 대체할 목적으로 미분탄이 고온의 열풍과 함께 고로(91)의 내부로 취입된다. 이와 같이 고온의 열풍이 풍구(98)를 통해서 고로(91)의 내부로 취입되며, 고로(91) 내부의 풍구(98) 전방에는 고온의 열풍에 의한 공동이 형성되는데, 이런 공동을 연소대(95)라 한다.

이런 연소대(95)에서 연료인 코크스(93)와 미분탄 대부분이 연소되어 광석의 환원에 필요한 열을 공급한다. 이때, 미연소된 미분탄은 고로(91) 내에서 코크스(93)층 사이를 통과하여 일부는 고로(91) 밖으로 배출되고, 나머지 일부는 코크스(93)층 내에서 가스 이동 속도가 상대적으로 떨어지는 코크스(93) 층에 축적된다. 그리고 이렇게 축적된 미연소 미분탄은 고로(91) 중심에 축적되어 가스 흐름을 변화시켜, 노심 온도를 감소시키고 이에 따라서 통기 저항을 증가시켜 연소대(95)의 크기가 감소될 수 있다.

이처럼, 축적된 미분탄이 증가하면 새집 형상인 버즈네스트를 형성한다. 버즈 네스트가 형성되면 본 발명에 따라서 형성한 버즈 네스트 제거 장치를 이용하여 제거할 수 있다.

구체적으로, 도 9를 참조하면, 버즈 네스트 제거 장치(1000)의 고정 장치(200)의 일측은 고로의 풍구(98)에 고정될 수 있다. 고정 장치(200)의 볼트(28)를 풀어, 삽입관(100)이 움직일 수 있도록 한다. 그리고 삽입관(100)에서 캡슐이 배출되는 부분을 고로 내부에서 버즈 네스트가 주로 형성되는 영역과 가장 인접하게 위치시킨다.

본 발명의 한 실시예에서는 와이드 블레이드 타입의 고정 장치를 이용하여, 볼트(28)를 풀거나 조여서 삽입관(100)의 발사 방향을 변경시킬 수 있으므로, 버즈 네스트가 주로 형성되는 위치에 맞게 고정 장치를 조절하여 삽입관이 버즈 네스트와 인접하게 배치할 수 있다.

이후, 캡슐 주입부(300)의 밸브(600)를 회전시켜 저장관(33)의 캡슐(700)이 삽입관(100) 내로 전달되도록 한 후, 밸브(600)를 잠가 더 이상의 캡슐(700)이 삽입관(100)으로 이동하지 않도록 한다.

캡슐(700)이 삽입관(100)의 발사 위치에 놓여지면, 고압 가스 분사 장치(400)의 밸브(46)를 열어 가스를 분사시킨다. 가스는 질소 가스로 고압으로 가스 이동관(42) 및 삽입관(100)을 통해서 삽입관(100) 밖으로 분사된다. 가스는 고압으로 이동하므로 삽입관(100)의 발사 위치에 놓여진 캡슐(700)과 함께 삽입관(100) 밖으로 분사된다. .

캡슐(700)은 삽입관(100) 밖으로 배출된 후, 고로 내의 고온의 환경에 노출된다. 이처럼, 캡슐이 고온에 노출되면 캡슐의 배출 구멍을 막고 있는 마개(75, 도 2참조)가 고온에 녹아 제거된다.

이후, 내부의 액체 산소가 급격이 기화하여 팽창되면서 캡슐(700) 밖으로 분출된다. 이때, 산소 가스와 함께 내부의 산화 칼슘도 배출되어, 캡슐(700)이 폭발하지 않으면서 지속적으로 산소가 분출된다. 이처럼, 폭발되지 않고 지속적으로 산소 가스가 분출되면서 버즈 네스트를 형성하는 3mm이하의 미연소 코크스 분말(97)을 연소시킨다. 그리고 이때 발생된 미연소 코크스 분말의 회분은 용융되어 하부로 배출된다. 이때, 미연소 코크스 분말의 회분은 고로내의 슬래그에 비해서 산화규소(SiO₂) 성분이 상대적으로 높으므로, 본 발명에서와 같이 염기 성분인 산화 칼슘을 추가 투입함으로써 용융 온도를 낮춰 용이하게 용융시켜 흘러내리도록 할 수 있다.

이처럼, 미연소 코크스 분말(97)을 제거하면, 버즈 네스트 생성을 최소화할 수 있고, 열풍이 고로 내로 깊이 전달되어 가스와 용융물의 흐름이 원활하게 되고, 이로 인해서 노심이 활성화될 수 있다. 그리고, 고로 내부까지 열풍이 골고루 전달될 수 있으므로, 열풍을 주입하는 압력을 증가시키지 않아도 된다.

또한, 종래에 대략 50cm*100cm의 크기를 가지는 버즈 네스트를 제거하기 위해서 대략 300g의 카본과 400g의 산소를 연소시켜야 했으나, 본 발명의 한 실시예에서는 대략 40g의 캡슐 10개 내지 15개를 투입함으로써 카본 사용 없이 버즈 네스트를 제거할 수 있다.

또한, 캡슐 내부에 포함된 산화 칼슘은 캡슐 밖으로 배출된 후 코크스 회분의 염기도를 1 내지 1.2 정도로 맞추도록 작용하여, 노심 온도에서 용융물이 잘 흐르도록 한다.

한편, 본 발명의 한 실시예에 따른 삽입관은 고정 장치의 볼트를 이용하여, 발사 방향을 변경시킬 수 있다.

도 10을 참조하면, 삽입관(100)은 볼트(28) 조절에 의해서 삽입관이 자유롭게 움직일 수 있으므로 버즈 네스트가 생성되는 영역을 기준으로 상, 하, 좌, 우 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 총 투입하고자 하는 캡슐을 1/4씩 투입하면 한 번에 투입할 때보다 좀 더 균일하게 캡슐을 분포시킬 수 있다. 예를 들어, 12개의 캡슐을 투입하고자 할 때, 고정 부재를 조절하여 버즈 네스트가 생성되는 영역의 중심을 기준으로, 상, 하, 좌, 우에 각각 4개의 캡슐을 투입할 수 있다. 따라서 캡슐이 버드네스트 지역에 고르게 분포하게 되어 캡슐안의 산소를 골고루 분산시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1: 액체 산소 3: 융점 제어용 분체
5: 주입관 7: 내피
8: 외피 9: 단부
22: 제1 지지대 23: 제2 지지대
24: 제3 지지대 26: 와이어
28: 볼트 33: 저장관
42: 가스 이동관 44: 고압 가스통
46, 600: 밸브 62: 안착부
64: 조작 핸들 70: 내부 용기
71: 뚜껑 73: 외부 용기
73a: 제1 용기 73b: 제2 용기
75: 마개 93: 코크스
95: 연소대 97: 분말
98: 풍구 100: 삽입관
200: 고정 장치 300: 캡슐 주입부
400: 가스 분사장치 700: 캡슐

Claims (15)

1. 유동 환원로 내부로 삽입되는 삽입관,
   상기 삽입관의 일단에 연결되어 있는 고압 가스 분사 장치, 및
   상기 삽입관과 연통되도록 설치되는 저장관, 상기 저장관에 저장된 적어도 하나 이상의 캡슐, 및 상기 캡슐과 상기 삽입관 사이에 설치되어 있는 밸브를 포함하는 캡슐 주입부를 포함하고,
   상기 캡슐은 내부에 액체 산소 및 저융점 분체를 포함하며,
   상기 캡슐은
   상기 액체 산소 및 저융점 분체가 저장되는 내부 용기,
   상기 내부 용기와 일정한 간격을 두고 상기 내부 용기를 감싸는 외부 용기,
   상기 내부 용기에 액체 산소 또는 상기 저융점 분체를 주입하기 위한 주입관,
   상기 내부 용기와 상기 외부 용기를 관통하는 복수의 배출 구멍, 및
   상기 배출 구멍을 각각 막고 있는 마개
   를 포함하는 버즈 네스트 제거 장치.
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 마개는 100℃내지 700℃의 온도에서 용융되는 물질로 이루어지는 버즈 네스트 제거 장치.
4. 제3항에서,
   상기 마개는 고압용 저융점 메탈이나 엔진니어링 플라스틱으로 이루어지는 버즈 네스트 제거 장치.
5. 제1항에서,
   상기 마개는 상기 내부 용기에서 상기 외부 용기로 갈수록 폭이 줄어드는 버즈 네스트 제거 장치.
6. 제1항에서,
   상기 내부 용기는 내열 스텐레스 스틸로 이루어지는 버즈 네스트 제거 장치.
7. 제1항에서,
   상기 외부 용기는 단열 물질로 이루어지는 내피, 및
   상기 내피를 보호하며 스틸로 이루어지는 외피
   를 포함하는 버즈 네스트 제거 장치.
8. 제7항에서,
   상기 단열 물질은 마그네시아 또는 알칼리를 함유한 세라믹으로 이루어지는 버즈 네스트 제거 장치.
9. 제1항에서,
   상기 저융점 분체는 CaO분말인 버즈 네스트 제거 장치.
10. 제1항에서,
    상기 캡슐은 중력에 의해서 상기 저장관으로부터 상기 삽입관에 전달되도록 상기 저장관은 상기 삽입관에 일정 각도 이상으로 비스듬하게 연결되어 있고,
    상기 캡슐은 상기 저장관의 길이 방향을 따라서 연속해서 적층되어 있는 버즈 네스트 제거 장치.
11. 삭제
12. 제1항에서,
    상기 밸브는 상기 저장관 내에 설치되며 상기 캡슐이 담기는 오목부를 가지는 안착부, 및 상기 안착부와 연결되어 상기 안착부를 상기 저장관 내에서 회전시키는 조작 핸들을 포함하고,
    상기 안착부의 회전으로 상기 캡슐의 이동이 제어되며,
    상기 안착부는 상기 저장관의 횡단면의 중심을 지나는 축을 회전축으로 회전하는 버즈 네스트 제거 장치.
13. 삭제
14. 제1항에서,
    상기 고압 가스 분사 장치에 저장된 가스는 질소 가스인 버즈 네스트 제거 장치.
15. 제1항에서,
    상기 삽입관의 외측에 설치되어 있는 와이어 블레이드 타입의 고정장치를 더 포함하는 버즈 네스트 제거 장치.

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