KR101759333B1 - 고로의 버드네스트 제거장치 - Google Patents

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KR101759333B1
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Abstract

고로의 노심에 축적되어 있는 버드네스트에 용융제를 함유한 캡슐을 투입함으로써 버드네스트를 효과적으로 제거하여 노심 상태를 개선할 수 있도록, 고로 내부의 연소대와 연결되어 미분탄을 취입하도록 된 미분탄 랜스; 상기 미분탄 랜스를 통해 연소대 주변의 버드네스트에 공급되어 버드네스트를 용융 및 제거할 수 있도록 내부에 용융제가 담겨진 캡슐; 및 상기 캡슐을 수용하면서 상기 미분탄 랜스의 단부에 연결설치되어 고압의 질소 가스를 이용하여 캡슐을 버드네스트로 발사할 수 있도록 된 고압 발사체;를 포함하는 고로의 버드네스트 제거장치를 제공한다.

Description

고로의 버드네스트 제거장치{APPARATUS FOR DESTROYING BIRD'S NEST IN BLAST FURNACE}
고로의 노심에 축적되어 있는 버드네스트를 제거하는 장치를 개시한다.
일반적으로 고로의 제선공정은 용선의 원료가 되는 철광석과 연료인 코크스를 고로에 장입하고, 코크스를 연소시켜 발생되는 고온의 열과 환원 가스에 의해 철광석을 환원 용융시킴으로써 용선을 생산하는 공정이다.
그리고, 미분탄 취입 고로 조업에서는 코크스가 미분탄에 의해서 치환되면서 코크스 층후 대비 광석 층후가 증가하여 노하부에서 코크스의 연소량이 감소하며 결과적으로 노내 장입물의 강하속도가 저하되고, 이에 따라 코크스의 고로내 체류시간이 증가하면서 연소대에서는 코크스 입자들 사이의 충돌의 기회가 더욱 커지게 되는데, 이때, 격렬한 충돌반응으로 기계적 마모에 의해서 생성된 미분의 코크스는 노내 일정위치의 코크스층에 퇴적된다. 즉 고로의 노심에 코크스 충진층인 버드네스트가 형성된다. 상기 버드네스트는 고로 노심의 연소대 부근에 쌓이게 된다.
그러므로, 고로 조업을 원활하게 하기 위해서는 하부에서 생성된 환원가스가 고로상부로 원활하게 이동 될 수 있어야 한다. 그러기 위해서는 장입된 노내 코크스중 충진층의 상태가 건전하여야 한다.
노내 코크스 충진층의 상태가 건전하다는 것은 충진층 사이에 -3mm분이 작다는 것을 의미하며 따라서 -3mm분을 제거하면 공극이 잘 확보되어 환원가스의 흐름이나 용선과 슬래그등 노내 용융물의 흐름이 원활하게 된다는 것을 의미한다.
즉, 노정에서 장입된 코크스를 하부에서 공급되는 열풍으로 연소시켜 얻어진 환원제인 CO가스를 이용하여 소결광을 환원시키고 용선을 생산하는 고온 고압의 향류 반응기이다. 풍구전 연소대에서 형성된 가스는 코크스 충진층을 통과하여 고로 반경방향 및 수직 방향으로 고르게 퍼져야 하고 편류가 발생하지 않아야 한다.
그러나, 노심부에는 대체적으로 분이 많이 퇴적되어 있어서 가스가 고로 중심으로 침투해 들어가지 못하는 상황이 발생한다.
상기와 같은 -3mm분층 구역에 존재하는 미분을 제거하기 위해서 종래에는 이러한 구역을 폭파시켜서 제거하고자 하였으나, 이러한 방법 사용시 폭파에 의한 분이 다량 발생 되는 문제점이 있었다. 또 광석이나, 산소를 포함하는 저융점 플럭스를 풍구를 통해 취입하여 분을 제거하고자 하는 시도가 있었으나, 취입되는 물질이 노심에 직접 작용할 확률이 낮아서 오히려 통기/통액성이 떨어지므로 노황을 악화시키는 단점이 있었다.
고로의 노심에 축적되어 있는 버드네스트에 용융제를 함유한 캡슐을 투입함으로써 버드네스트를 효과적으로 제거하여 노심 상태를 개선할 수 있도록 된 고로의 버드네스트 제거장치를 제공한다.
고로의 버드네스트 제거장치는, 고로 내부의 연소대와 연결되어 미분탄을 취입하도록 된 미분탄 랜스; 상기 미분탄 랜스를 통해 연소대 주변의 버드네스트에 공급되어 버드네스트를 용융 및 제거할 수 있도록 내부에 용융제가 담겨진 캡슐; 및 상기 캡슐을 수용하면서 상기 미분탄 랜스의 단부에 연결설치되어 고압의 질소 가스를 이용하여 캡슐을 버드네스트로 발사할 수 있도록 된 고압 발사체;를 포함할 수 있다.
상기 미분탄 랜스는 상기 고압 발사체와의 사이에 설치되어 공급되는 고압의 질소 가스량을 제어할 수 있는 제어 밸브를 더 포함한다.
상기 미분탄 랜스는 그 외측에 연결설치되어 바람을 공급해줄 수 있는 송풍 지관을 더 포함한다.
상기 고압 발사체는 그 후방에 연결설치되어 고압의 질소 가스를 수용하여 공급할 수 있도록 된 고압 가스용기를 더 포함한다.
상기 고압 발사체는 상기 고압 가스용기와의 사이에 설치되어 공급되는 고압의 질소 가스량을 제어할 수 있는 제어 밸브를 더 포함한다.
상기 고압 발사체는 다수의 상기 캡슐을 장전하여 발사할 수 있도록 된 장전부 및 상기 장전부에 개폐가능하도록 설치된 덮개를 포함할 수 있다.
상기 캡슐은 플라스틱재로 성형되어 그 내부에 물 또는 과산화수소 용액을 함유한 밀 스케일 용융제가 담겨질 수 있는 구조이다.
상기 캡슐은 버드네스트에 삽입될 수 있도록 그 전방에 설치된 탄두와 상기 탄두의 후방에 설치되면서 그 내부에 용융제를 담을 수 있는 실린더 및 상기 실린더의 후방에 설치되어 실린더를 밀봉할 수 있도록 된 마개를 포함할 수 있다.
상기 탄두와 마개는 각각 그 외주면에 씰링용 홈이 형성되고, 상기 씰링용 홈에 각각 씰링용 링이 설치되어 상기 실린더를 밀봉할 수 있는 구조이다.
상기 실린더는 또 다른 실린더와 연결되어 대용량 실린더를 구성할 수 있다.
상기 대용량 실린더는 그 중간에 플렉서블 연결부가 설치되어 버드네스트의 진입시 구부러질 수 있는 구조이다.
상기 캡슐은 상기 탄두에 끼워져 캡슐의 진행위치를 조절할 수 있는 위치조절판을 더 포함한다.
상기 위치조절판은 상기 탄두의 상하좌우에 선택적으로 설치되어 위치조절판의 하중을 통해 탄두의 진행위치를 조절함으로써 상기 캡슐의 도착지점을 상하좌우로 조정할 수 있는 구조이다.
본 장치에 따르면, 고로 노심의 버드네스트를 효과적으로 제거함으로써 불활성화된 노심으로 인해 발생하는 송풍량 저하에 따른 생산량 감소를 막아줄 수 있고, 노심 상태의 개선에 따라 송풍압을 낮추게 됨으로써 노황이 안정되게 할 수 있다.
또한, 버드네스트를 이루는 미분체와 용융제가 반응하게 하여 미분체를 제거할 수 있기 때문에 미분체로 인해서 열풍 전달 효율이 떨어지는 현상이 발생하지 않으므로, 생산량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 고로의 버드네스트 제거장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 고로의 버드네스트 제거장치의 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 버드네스트 제거장치의 캡슐을 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 캡슐의 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 캡슐의 또 다른 실시예를 도시한 개략적인 도면이다.
도 6은 본 실시예에 따른 캡슐에 위치조절판이 설치된 상태를 도시한 개략적인 도면이다.
이하에서 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.
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. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 고로의 버드네스트 제거장치를 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 고로의 버드네스트 제거장치의 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 고로(1)에서 노심을 활성화시키기 위하여 노심에 쌓인 버드네스트(3)를 효과적으로 제거할 수 있는 고로의 버드네스트 제거장치를 개시한다.
본 실시예에서 고로의 버드네스트 제거장치는, 고로(1) 내부의 연소대(2)와 연결되어 미분탄을 취입하도록 된 미분탄 랜스(10)와, 상기 미분탄 랜스(10)를 통해 연소대(2) 주변의 버드네스트(3)에 공급되어 버드네스트(3)를 용융 및 제거할 수 있도록 내부에 용융제가 담겨진 캡슐(20) 및, 상기 캡슐(20)을 수용하면서 상기 미분탄 랜스(10)의 단부에 연결설치되어 고압의 질소 가스를 이용하여 캡슐(20)을 버드네스트(3)로 발사할 수 있도록 된 고압 발사체(30)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 캡슐(20)을 고압의 질소 가스를 이용하여 상기 고압 발사체(30)를 통해 노심에 쌓인 버드네스트(3)로 발사함으로써 캡슐(20) 내의 용융제와 버드네스트(3)가 반응하게 하여 버드네스트(3)를 제거할 수 있다.
또한, 상기 고로(1)의 연소대(2)에 투입되는 상기 미분탄 랜스(10)는 상기 고압 발사체(30)와의 사이에 설치되어 공급되는 고압의 질소 가스량을 제어할 수 있는 제어 밸브(11)를 더 포함하고, 상기 미분탄 랜스(10)는 그 외측에 연결설치되어 바람을 공급해줄 수 있는 송풍 지관(12)을 더 포함할 수 있다.
상기 미분탄 랜스(10)에 설치된 상기 제어 밸브(11)를 통해 고압의 질소 가스가 투입되는 속도 및 양을 제어함으로써 상기 캡슐(20)의 발사 속도를 제어할 수 있고, 상기 미분탄 랜스(10)의 외측에 설치되는 상기 송풍 지관(12)을 통해 보다 효과적으로 바람을 미분탄 랜스(10)로 보낼 수 있다.
그리고, 상기 캡슐(20)을 버드네스트(3)에 발사하는 상기 고압 발사체(30)는 그 후방에 연결설치되어 고압의 질소 가스를 수용하여 공급할 수 있도록 된 고압 가스용기(31)를 더 포함하고, 상기 고압 가스용기(31)와의 사이에 설치되어 공급되는 고압의 질소 가스량을 제어할 수 있는 제어 밸브(32)를 더 포함할 수 있다.
상기 고압 발사체(30)는 그 후방에 설치되는 상기 고압 가스용기(31)로부터 고압의 질소 가스를 공급받아 상기 캡슐(20)을 발사할 수 있고, 상기 제어 밸브(32)를 통해 고압 가스용기(31)로부터 고압 발사체(30)로 공급되는 가스의 양을 제어할 수 있다.
또한, 상기 고압 발사체(30)는 다수의 상기 캡슐(20)을 장전하여 발사할 수 있도록 된 장전부(33) 및 상기 장전부(33)에 개폐가능하도록 설치된 덮개(34)를 포함할 수 있는 바, 상기 고압 발사체(30)의 구조를 통해 상기 장전부(33)에 다수의 캡슐(20)을 장전한 상태로 노심의 버드네스트(3)로 캡슐(20)을 발사할 수 있고, 상기 장전부(33)의 기밀유지를 위해 개폐가능한 덮개(34)가 설치될 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 버드네스트 제거장치의 캡슐을 도시한 개략적인 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 캡슐의 구조를 도시한 개략적인 도면이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 캡슐(20)은 플라스틱재로 성형되어 그 내부에 물과 과산화수소 용액 또는 과산화수소 수용액을 함유한 밀 스케일 용융제가 담겨질 수 있는 구조이다.
즉, 상기 캡슐(20)내에 함유된 물질에 의해 고로(1)내의 버드네스트(3)와 촉매 분해 반응기능에 의한 분해 발열반응이 가능하고 분해시 발생되는 산소에 의해서 미분중 탄소의 연소가 가능하며, 또한 자체 용융물의 형성에 의해서 버드네스트(3)를 씻어내는 작용으로 그 제거가 가능하다.
또한, 상기 캡슐(20)의 구조는 버드네스트(3)에 삽입될 수 있도록 그 전방에 설치된 탄두(21)와, 상기 탄두(21)의 후방에 설치되면서 그 내부에 용융제를 담을 수 있는 실린더(22) 및, 상기 실린더(22)의 후방에 설치되어 실린더(22)를 밀봉할 수 있도록 된 마개(23)를 포함할 수 있다.
상기 탄두(21)와 마개(23)는 각각 그 외주면에 씰링용 홈(21a,23a)이 형성되고, 상기 씰링용 홈(21a,23a)에 각각 씰링용 링(21b,23b)이 설치되어 상기 실린더(22)를 밀봉할 수 있는 구조이다.
상기 탄두(21)와 마개(23) 및 이에 결합되는 씰링용 링(21b,23b)을 통해 상기 실린더(22)의 기밀을 유지함으로써 실린더(22)에 담겨진 물질이 버드네스트(3)에 안정적으로 투입될 수 있게 한다.
그러므로, 상기의 구조로 이루어진 캡슐(20)을 고로(1)의 버드네스트(3)에 투입하여 버드네스트(3)를 제거하게 되는 바, 과산화수소 용액과 함께 밀 스케일과 같은 용융제를 함유한 상기 캡슐(20)을 연속적으로 버드네스트(3)에 투입하여 버드네스트(3)가 이루는 미분과 혼합시켜 이 미분을 제거함으로써 가스가 노심에 잘 흐르도록 통로를 만들어 주어서 노심의 불활성화를 해소할 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 캡슐의 또 다른 실시예를 도시한 개략적인 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(22)는 또 다른 실린더와 연결되어 대용량 실린더(22a)를 구성할 수 있고, 상기 대용량 실린더(22a)는 그 중간에 플렉서블 연결부(22b)가 설치되어 버드네스트(3)의 진입시 구부러질 수 있는 구조이다.
즉, 상기 캡슐(20)의 경우 상기 미분탄 랜스(10)를 통해서 취입하는데 200mm 정도가 최적인 캡슐(20)의 길이이지만, 좀더 많은 물질을 투입하기 위해서 캡슐(20)의 길이를 늘려 상기 대용량 실린더(22a)를 사용하는 경우, 휘어진 미분탄 랜스(10)를 통과하지 못하고 막히는 문제점이 예상되므로 이것을 방지하기 위해서 상기 대용량 실린더(22a)의 중간에 플렉서블 연결부(22b)를 이어 줌으로서 굽은 곳도 원활하게 통과되도록 설계할 수 있다.
도 6은 본 실시예에 따른 캡슐에 위치조절판이 설치된 상태를 도시한 개략적인 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 캡슐(20)은 상기 탄두(21)에 끼워져 캡슐(20)의 진행위치를 조절할 수 있는 위치조절판(24)을 더 포함하고, 상기 위치조절판(24)은 상기 탄두(21)의 상하좌우에 선택적으로 설치되어 위치조절판(24)의 하중을 통해 탄두(21)의 진행위치를 조절함으로써 상기 캡슐(20)의 도착지점을 상하좌우로 조정할 수 있는 구조이다.
즉, 상기 캡슐(20)의 탄두에 틈새를 만들고 캡슐(20) 직경과 같거나 작은 상기 위치조절판(24)을 끼워서 투입하는 경우, 상기 캡슐(20)이 진행하면서 노내 가스가 탄두(21)에 끼워진 위치조절판(24) 아래로 작용함으로써 버드네스트(3)내에 박히는 캡슐(20)의 탄두(21) 위치가 바뀌도록 하여 상하, 좌우로 도착지점의 조절이 가능하도록 된 구조이다.
이에 따라, 상기 미분탄 랜스(10)에 캡슐(20)을 장착한 후, 캡슐(20)의 탄두(21)에 끼워진 위치조절판(24)의 위치를 상하, 좌우 위치로 조정하여 버드네스트(3)에 위치하고자 하는 곳을 목표로 움직인 다음, 상기 고압 발사체(30)의 제어 밸브(32)를 열어서 고압 질소가스에 의해서 상기 캡슐(20)이 버드네스트(3)에 투입되도록 하며, 상기 캡슐(20)에 함유된 밀 스케일과 같은 용융제 생성 물질이 한곳에 집중되어 분사되지 않고 상하/좌우로 고르게 분포할 수 있도록 구성되어 있다.
그러므로, 상기 캡슐(20)의 실린더(22)에 포함된 용융제에 의해서 버드네스트(3)의 미분이 제거되면, 통기 저항이 감소하여 풍구를 통하여 송풍되는 열풍이 노심내로 깊이 투입되므로 가스와 용융물의 흐름이 원활하게 되어 송풍 유량이 증가하고 풍압이 감소하여 노심이 활성화되는 작용을 한다.
따라서, 고로(1) 노심의 버드네스트(3)를 효과적으로 제거함으로써 불활성화된 노심으로 인해 발생하는 송풍량 저하에 따른 생산량 감소를 막아줄 수 있고, 노심 상태의 개선에 따라 송풍압을 낮추게 됨으로써 노황이 안정되게 할 수 있으며, 버드네스트(3)를 이루는 미분체와 용융제가 반응하게 하여 미분체를 제거할 수 있기 때문에 미분체로 인해서 열풍 전달 효율이 떨어지는 현상이 발생하지 않으므로, 생산량을 증가시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
1 : 고로 2 : 연소대
3 : 버드네스트 10 : 미분탄 랜스
11 : 제어 밸브 12 : 송풍 지관
20 : 캡슐 21 : 탄두
21a : 씰링용 홈 21b : 씰링용 링
22 : 실린더 22a : 대용량 실린더
22b : 플렉서블 연결부 23 : 마개
23a : 씰링용 홈 23b : 씰링용 링
24 : 위치조절판 30 : 고압 발사체
31 : 고압 가스용기 32 : 제어 밸브
33 : 장전부 34 : 덮개

Claims (13)

  1. 고로 내부의 연소대와 연결되어 미분탄을 취입하도록 된 미분탄 랜스;
    상기 미분탄 랜스를 통해 연소대 주변의 버드네스트에 공급되어 버드네스트를 용융 및 제거할 수 있도록 내부에 용융제가 담겨진 캡슐; 및
    상기 캡슐을 수용하면서 상기 미분탄 랜스의 단부에 연결설치되어 고압의 질소 가스를 이용하여 캡슐을 버드네스트로 발사할 수 있도록 된 고압 발사체;를 포함하고,
    상기 캡슐은 버드네스트에 삽입될 수 있도록 그 전방에 설치된 탄두와 상기 탄두의 후방에 설치되면서 그 내부에 용융제를 담을 수 있는 실린더 및 상기 실린더의 후방에 설치되어 실린더를 밀봉할 수 있도록 된 마개를 포함하며,
    상기 실린더는 또 다른 실린더와 연결되어 대용량 실린더를 구성할 수 있고,
    상기 대용량 실린더는 그 중간에 플렉서블 연결부가 설치되어 버드네스트의 진입시 구부러질 수 있는 구조의 고로의 버드네스트 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미분탄 랜스는 상기 고압 발사체와의 사이에 설치되어 공급되는 고압의 질소 가스량을 제어할 수 있는 제어 밸브를 더 포함하는 고로의 버드네스트 제거장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미분탄 랜스는 그 외측에 연결설치되어 바람을 공급해줄 수 있는 송풍 지관을 더 포함하는 고로의 버드네스트 제거장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압 발사체는 그 후방에 연결설치되어 고압의 질소 가스를 수용하여 공급할 수 있도록 된 고압 가스용기를 더 포함하는 고로의 버드네스트 제거장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고압 발사체는 상기 고압 가스용기와의 사이에 설치되어 공급되는 고압의 질소 가스량을 제어할 수 있는 제어 밸브를 더 포함하는 고로의 버드네스트 제거장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고압 발사체는 다수의 상기 캡슐을 장전하여 발사할 수 있도록 된 장전부 및 상기 장전부에 개폐가능하도록 설치된 덮개를 포함하는 고로의 버드네스트 제거장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡슐은 플라스틱재로 성형되어 그 내부에 물 또는 과산화수소 용액 또는 과산화수소 수용액을 함유한 밀 스케일 용융제가 담겨질 수 있는 구조의 고로의 버드네스트 제거장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄두와 마개는 각각 그 외주면에 씰링용 홈이 형성되고, 상기 씰링용 홈에 각각 씰링용 링이 설치되어 상기 실린더를 밀봉할 수 있는 구조의 고로의 버드네스트 제거장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 캡슐은 상기 탄두에 끼워져 캡슐의 진행위치를 조절할 수 있는 위치조절판을 더 포함하는 고로의 버드네스트 제거장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 위치조절판은 상기 탄두의 상하좌우에 선택적으로 설치되어 위치조절판의 하중을 통해 탄두의 진행위치를 조절함으로써 상기 캡슐의 도착지점을 상하좌우로 조정할 수 있는 구조의 고로의 버드네스트 제거장치.
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