KR20000039471A - Method of controlling distribution of charging material into blast furnace - Google Patents

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KR20000039471A
KR20000039471A KR1019980054816A KR19980054816A KR20000039471A KR 20000039471 A KR20000039471 A KR 20000039471A KR 1019980054816 A KR1019980054816 A KR 1019980054816A KR 19980054816 A KR19980054816 A KR 19980054816A KR 20000039471 A KR20000039471 A KR 20000039471A
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정석광
이동환
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이구택
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Abstract

PURPOSE: A method of controlling the distribution of a charging material into a blast furnace is provided to produce a new earthquake-proof index of a charging material by considering rotational frequency of a charging shoot and weight ratio between elementary and large sintered ore. CONSTITUTION: A charging ore is composed of elementary and large sintered ores and uses the weight ratio of the elementary sintered ore as weighted value. The temperature of a wall for a converter is measured with the earthquake-proof index and a vertical Sonde and proper management is performed to activate the wall portion of the converter with the temperature.

Description

고로장입물분포제어방법Blast furnace loading distribution control method

이 발명은 고로장입물분포제어방법에 관한 것이며, 특히, 벨리스톱 장입장치를 갖는 고로에서 입도가 다른 소결광들이 혼합된 광석과 코크스를 채워 넣는 장입작업시에 고로조업을 안정화시킬 수 있도록 고로내에서의 장입물의 분포를 제어하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a blast furnace charge distribution control method, and in particular, in the blast furnace having a belly stop charging device to stabilize the blast furnace operation during charging operation to fill the ore and coke mixed with sintered ore with different particle sizes It relates to a method of controlling the distribution of the contents of the charge.

고로에서 사용되는 장입물은 코크스와 광석으로 대별되며, 광석은 통상 5 ~ 10 mm의 소립소결광과 10 ~ 50 mm 정도의 대립소결광으로 나누어 장입되고, 장입순서는 주로 코크스 →대립소결광 →소립소결광의 순서로 장입되며, 어떤 경우에는 코크스 →소립소결광 →대립소결광의 순서로 장입되기도 한다.The charges used in the blast furnace are roughly divided into coke and ore, and the ore is usually divided into small sintered ores of 5 to 10 mm and alleles of about 10 to 50 mm, and the charging sequence is mainly coke → allele of sintered ore sintered ore. It is charged in the order of, in some cases, coke → small sintered or allele sintered.

이러한 장입물은 매 조업시마다 고로내에 입도가 다른 소결광들이 혼합된 광석 및 코크스가 고로의 상부로부터 채워진다.These charges are filled from the top of the blast furnace with ore and coke mixed with sintered ores of different particle sizes in each blast furnace.

이렇게 채워진 광석과 코크스의 반경방향으로의 층후비(층두께의 비율)는 고로내의 가스류의 분포에 가장 큰 인자로 작용한다. 장입상태의 불량이나 장입물강하의 불량 등과 같은 외란인자가 발생하여 광석과 코크스의 층후비에 변동이 일어나는 경우에는, 고로내에 반경방향이나 원주방향으로의 가스의 통기저항이 증가하는 영역이 생성되면서 비정상적인 가스류가 나타나게 된다. 이러한 비정상적인 가스류가 발생하면 송풍압 증가로 인하여 송풍량을 감소하므로 생산량이 줄어들고, 적절한 환원이나 열전달이 이루어지지 못하므로 연료비가 상승하게 된다.The layer thickening (ratio of layer thickness) in the radial direction of the filled ore and coke acts as the biggest factor in the distribution of gas flow in the blast furnace. When disturbance factors such as a poor loading condition or a poor loading drop occur and fluctuate in the layer thickness of the ore and coke, an area in which the ventilation resistance of the gas in the radial or circumferential direction increases is generated. Abnormal gas flow appears. When such an abnormal gas flow occurs, the amount of blowing is reduced due to the increase in the blowing pressure, and thus the production is reduced, and the fuel cost is increased because proper reduction or heat transfer is not performed.

고로는 원통형 용기에 가까우므로 노벽부에 가까운 장입물의 부피가 전 내용적에서 차지하는 비중이 크다. 실제로 노벽부로부터 반경 20% 내의 장입물이 전체 내용적에서 차지하는 비중은 1/3 정도나 되기 때문에 노벽부 근처의 장입물 층에 이상이 생기면 고로 전영역으로 파급된다. 따라서, 고로조업시 노벽부는 고로내가스류분포 제어를 위한 층후관리에 있어서 중요한 영역으로 관리되고 있으며, 노벽부를 포함한 반경방향 전영역의 광석과 코크스의 층후관리를 유효 적절하게 할 수 있는 장입물분포제어방법은 고로조업에서 매우 중요하다.Since the blast furnace is close to a cylindrical container, the volume of the charge close to the furnace wall portion occupies a large portion of the total contents. In fact, since the contents of the contents within a radius of 20% from the furnace wall portion account for about one third of the total contents, if an abnormality occurs in the layer of the charge near the furnace wall portion, it spreads to the whole blast furnace area. Therefore, in the blast furnace operation, the furnace wall part is managed as an important area in the after-layer management for the control of the gas flow distribution in the blast furnace, and the charge distribution which can effectively perform the after-layer management of ore and coke in all the radial areas including the furnace wall part. Control methods are very important in blast furnace operations.

즉, 고로내 가스류분포를 제어하기 위해서는 노반경 방향의 코크스와 광석의 층후비를 조정하는 방법이 가장 중요한 수단으로 사용되며, 통상 이러한 충후비조정작업을 장입모드변경이라고 한다. 벨리스톱 고로에서의 장입모드변경은 고로 내용적별로 10 내지 15 단계로 나누어진 장입슈트의 경사각을 선택적으로 사용하는 것으로 이루어지며, 이 때, 장입슈트의 경사각을 장입노치라고 부른다. 통상적인 고로조업에서는 고로내용적에 관계 없이 코크스는 5 내지 7개 정도의 장입노치를 사용하고, 대립소결광은 4 내지 6개, 소립소결광은 2 내지 4개 정도의 장입노치를 사용하고 있다. 이와 같이 여러개의 장입노치를 사용하는 코크스와 광석의 장입을 통한 가스류분포를 제어하기 위해서는, 코크스와 광석의 1회 장입을 구성하는 복수개의 장입노치를 하나의 지수화하고, 이 지수와 가스류분포와의 상관관계를 추적하여 장입모드변경의 방향을 설정하는 것이 일반적으로 사용되는 장입물분포제어방법이다.In other words, in order to control the gas flow distribution in the blast furnace, the method of adjusting the layer ratio of coke and ore in the furnace radius direction is used as the most important means, and this filling ratio adjustment operation is generally called charging mode change. Changing the charging mode in the belly stop blast furnace consists of selectively using the inclination angle of the charging chute divided into 10 to 15 steps according to the blast furnace contents, wherein the inclination angle of the charging chute is called charging notch. In a typical blast furnace operation, regardless of the blast furnace content, coke uses about 5 to 7 charging notches, 4 to 6 allele sintering or 2 to 4 small notching sintering is used. In this way, in order to control the gas flow distribution through the charging of coke and ore using multiple charging notches, a plurality of charging notches constituting a single charge of coke and ore are indexed into one, and this index and gas flow distribution are used. The charge distribution control method is generally used to set the direction of the charging mode change by tracking the correlation with.

종래의 이러한 방법에서는 아래의 수학식 1과 같이 계산되는 내진지수를 사용해 왔다.This conventional method has used a seismic index calculated as in Equation 1 below.

장입물내진지수 = (Ni*n) / NLoad Seismic Index = (N i * n) / N

여기서, Ni 는 장입노치 번호, n 은 각 장입노치에서의 장입슈트 회전수, N 은 1회 장입시 사용된 장입 슈트의 총선회수를 나타냄.here, N i Is the charging notch number, n Is the number of rotations of the charging chute at each charging notch, N Indicates the total number of turns of the charging chute used for one charge.

그런데, 광석과 코크스는 동일한 장입노치의 장입슈트로부터 낙하되어도 밀도와 장입슈트와의 마찰계수의 차이로 인해 낙하궤적이 다르다. 그러나, 수학식 1에 의해 계산되는 장입물 내진지수는 이러한 차이를 구별하지 못하는 문제점을 갖고 있다.However, even if the ore and coke fall from the charging chute of the same charging notch, the drop trajectory is different due to the difference in the friction coefficient between the density and the charging chute. However, the load seismic index calculated by Equation 1 has a problem that can not distinguish such a difference.

일본 특개평 2-182815 에 의하면 인공지능을 이용하여 고로내가스류 분포를 판정하고, 당시의 실시간 데이터에 근거한 장입물분포 예측 모델 계산을 여러가지의 조건하에서 계산하여 계산결과로부터 최적의 장입 모드를 선정하는 방법이 제공되고 있다. 그러나 이 방법은 노벽부, 중간부, 중심부로 가스류를 분류할 때에, 광석 장입시의 코크스붕괴현상에 의한 코크스와 광석의 경계면을 실측하는 방법이 아직까지 개발되지 못한 상태에서 불안정한 계산식에 근거하기 때문에, 고로조업자들에 의하여 실제로 활용되지 못하는 문제점을 갖고 있다.According to Japanese Patent Laid-Open No. 2-182815, an artificial intelligence is used to determine the distribution of gas in the blast furnace, and the calculation of the charge distribution prediction model based on real-time data at that time is performed under various conditions to select an optimal charging mode from the calculation results. A method is provided. However, this method is based on unstable calculations when the gas flow is classified into the furnace wall, middle part, and center part, and the method of measuring the interface between coke and ore due to coke collapse phenomenon when loading the ore has not been developed yet. Therefore, there is a problem that can not actually be utilized by the blast furnace manufacturers.

일본 특개평 9-111321 방법은 일본 특개평 2-182815 의 방법과 수학식 1의 장입물 내진지수의 문제점을 보완하기 위하여, 다음과 같은 장입물 내진지수를 이용한 벨리스 강도비 (코크스의 내진지수/광석의 내진지수)와 프로파일미터(profile meter)의 실측치를 이용하여 측정된 반경방향의 층후비와의 상관관계를 장기간 수집 저장하였다가 장입모드의 변경시에 활용하는 방법이 제공되고 있다. 이 방법에서는 장입물 내진지수를 아래의 수학식 2와 같이 구한다. 그러나, 이 방법도 프로파일미터가 광석장입시의 코크스붕괴에 기인한 코크스와 광석의 경계면의 변동은 측정하지 못하므로, 반경방향의 층후분포의 신뢰도에 문제가 있다.The Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-111321 method is a method for solving the problems of the method of Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2-182815 and the load seismic index of Equation 1 below. A method of collecting and storing the correlation between the radial sediment ratio in the radial direction using the seismic index of the ore) and the measured value of the profile meter for a long time is provided. In this method, the load seismic index is calculated by Equation 2 below. However, this method also has a problem in the reliability of the post-layer distribution in the radial direction because the profile meter cannot measure fluctuations in the interface between coke and ore due to coke decay at the time of ore loading.

장입물내진지수 = [(Xi/ R)*n] / NLoad Seismic Index = [(X i / R) * n] / N

여기서, Xi 는 각 노치에서 장입물의 낙하궤적과 장입기준선의 교점과 노벽 사이의 거리, R 은 노구 반경, n 은 각 장입노치에서의 장입슈트 회전수, N 은 1회 장입시 사용된 장입 슈트의 총선회수를 나타냄.here, X i Is the distance between the fall trajectory of the charge and the intersection of the charge baseline and the furnace wall at each notch, R Silver furnace radius, n Is the number of rotations of the charging chute at each charging notch, N Indicates the total number of turns of the charging chute used for one charge.

한편, 대한민국 특허출원 95-68442 의 방법은 일본 특개평 9-111321 방법의 장입물 내진지수 계산방식의 문제점을 보완하는 방법을 제공한다. 수학식 2로 계산되는 장입물 내진지수는 장입기준선에서 낙하궤적과의 교점을 사용한다. 그러나, 실제장입시 장입물의 상부퇴적면은 장입기준선과 상당한 높이 차이가 나고, 이 높이 변화가 수시로 일어나기 때문에 실제의 상황과 부합하지 못한다. 그러므로, 장입시 장입물의 퇴적면과 낙하궤적과의 교점을 기준으로 장입물 내진지수를 구하는 방법이 제안한 것이다.On the other hand, the method of the Republic of Korea Patent Application 95-68442 provides a method to complement the problem of the method of calculating the seismic index of the charge of the method of Japanese Patent Laid-Open No. 9-111321. The load seismic index calculated by Equation 2 uses the intersection point of the drop trajectory at the charging baseline. However, at the time of actual loading, the upper deposition surface of the load differs considerably from the charging baseline, and this height change occurs from time to time, which is inconsistent with the actual situation. Therefore, a method of calculating the load seismic index based on the intersection point of the deposit surface and the drop trajectory during charging is proposed.

그러나, 일본특개평 9-11321 및 대한민국 특허출원 95-68442 의 장입물 내진지수를 계산하는 방법들은 광석을 구성하는 소립소결광(입자가 작은 소결광)과 대립소결광(입자가 큰 소결광)의 다음과 같은 장입특성을 고려하지 않는 결정적인 문제점들을 갖고 있다. 통상의 고로조업시, 소립소결광은 노벽부에 집중적으로 장입되며, 광석중 소립소결광이 차지하는 중량비율은 10 ~ 25 %의 범위에 있으나, 광석장입슈트의 총회전수에 대한 소립소결광의 회전수는 30 ~ 40 %를 차지하므로, 수학식 1과 같이 단순히 장입슈트의 회전수만을 고려하는 경우에는, 중량을 고려한 실제의 광석 내진지수보다 작아지게 된다. 이러한 차이는 광석중 소립소결광의 혼합비가 기준치보다 작아지거나 커질 때에 단순히 질량조절밸브를 조절하여 배출속도를 변화하면서 소립소결광의 장입슈트회전수는 일정하게 유지하는 경우에는 더욱 커지게 된다. 이 때문에 장입 모드 운용시나 변경시 층후분포를 의도하는 바와 다른 방향으로 조정하여 노벽부 광석량이 지나치게 많아지게 함으로써 노벽부 불활성화를 유발하거나 노벽부 코크스량이 지나치게 많이 장입되어 노벽부 열손실을 증가시키거나 노황부조 등을 야기하게 된다.However, the methods of calculating the seismic index of the contents of Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-11321 and Korean Patent Application 95-68442 are as follows for small sintered ore (small sintered ore) and allele sintered ore (large sintered ore). There are decisive problems that do not consider charging characteristics. In normal blast furnace operation, small sintered ore is concentrated in the furnace wall, and the weight ratio of small sintered ore in the ore is in the range of 10 to 25%, but the number of rotation of the small sintered ore is 30 Since it takes up to 40%, when considering only the rotational speed of the charging chute as in Equation 1, it becomes smaller than the actual ore seismic index considering the weight. This difference becomes larger when the mixing chute speed of the small sintered ore is kept constant while the mixing ratio of the small sintered ore in the ore is smaller or larger than the reference value by simply adjusting the mass control valve to change the discharge rate. For this reason, when the charging mode is operated or when the change is made, the post-layer distribution is adjusted in a different direction than the intended one, so that the amount of the ore portion of the furnace wall is excessively increased, causing the furnace wall to be inactivated, or the amount of coke amount of the furnace wall is charged too much, thereby increasing the heat loss of the furnace wall portion. It will lead to an aging relief.

한편, 일본특개평 9-310109 에 의하면 노벽부의 열류비나 가스이용율을 일정하게 유지하면서 노벽부의 광석입도와 노벽부의 광석과 코크스의 층후비를 조절하여 노벽류 부족이나 노벽부착물의 과도한 성장을 억제함으로써 고로내 압력손실을 감소시키고 감풍의 빈도수를 줄일 수 있는 방법이 제공되고 있다. 그러나, 이 방법은 노벽부의 입도를 증가시키는 방법으로 광석의 장입순서를 소립소결광으로부터 대립소결광의 순서로 하던 것에서 대립소결광으로부터 소립소결광의 순서로 하느 것으로 단지 장입순서만을 바꾸는 것을 제안하고 있다. 그러나, 실제로 대부분의 고로들은 후자의 장입순서를 채용하고 있기 때문에, 새로운 장입물분포제어방법아리고 할 수 없으며, 노벽부 근치에서의 층후비 관리방법에 대해서도 명확한 수단이 제공되지 못하고 있다.On the other hand, according to Japanese Patent Laid-Open No. 9-310109, while maintaining the heat flow ratio and gas utilization rate of the furnace wall portion constantly, the ore granularity of the furnace wall portion and the layer thickness of the ore and coke layer of the furnace wall are controlled to suppress the lack of furnace wall flow or excessive growth of the furnace wall attachment. A method is provided to reduce the pressure loss and reduce the frequency of the gusts. However, this method suggests changing the charging order only by changing the order of the ore from the small sintered to the small sintered ore, from the small sintered to the small sintered ore as a method of increasing the particle size of the furnace wall. However, since most of the blast furnaces adopt the latter charging order, it is not possible to call the new charge distribution control method, and no clear means are provided for the method of managing the floor thickness in the vicinity of the furnace wall.

장입지수로 대용되는 장입물 내진지수에 의한 고로의 반경방향의 층후분포의 관리가 잘못되는 경우에는, 노벽부 근처에서의 지나친 광석장입에 따른 적절치 못한 환원반응으로 인해, 노벽불활성화나, 지나친 환원분화현상을 초래함으로써 분의 발생으로 인한 노벽부 근처에서의 통기성 악화에 따른 노황부조를 유발한다.In the case of poor management of the radial laminar distribution of the blast furnace by the load seismic index substituted for the load index, the furnace wall inactivation or excessive reduction differentiation may occur due to inappropriate reduction reaction due to excessive ore loading near the furnace wall part. This causes the yellowing relief caused by the deterioration of breathability near the furnace wall due to the generation of powder.

도 1은 층후분포제어를 잘못하였을 경우 노벽부 광석의 환원분화대(8)가 고로높이방향으로 폭넓게 발생한 모식도를 나타낸 것이다. 장입슈트(1)를 통하여 고로내에 장입되는 코크스(4), 대립소결광(5), 소립소결광(6)의 기준장입선(3)에서 각각의 낙하궤적(2)과 노벽(9)과의 거리를 결정함으로써 확정된 장입모드가 노벽부에 어느 정도의 환원분화대를 발생하였는지를 알기 위해서는 노상부로부터 수직존대(7)를 노벽부로 장입물과 함께 강하시켜 노벽부 온도분포를 측정하면 알 수 있다.Fig. 1 shows a schematic view of the reduction crater 8 of the furnace wall ore being wide in the blast furnace height direction when the post-layer distribution control is wrong. Distance between the falling trajectory 2 and the furnace wall 9 at the reference charging line 3 of the coke 4, the allele sintered light 5, and the small sintered ore 6, which are charged into the blast furnace through the charging chute 1 In order to know how much of the reduced charging zone has been determined by determining the charging mode, the vertical zone (7) is lowered from the hearth with the charge to the furnace wall, and the temperature distribution of the furnace wall is measured.

이 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 장입슈트 회전수 및 소립소결광과 대립소결광의 중량비를 모두 고려하여 실제상황에 새로운 장입물 내진지수를 제공하려는 것이다.The present invention is to solve the above problems, and to provide a new charge seismic index in the actual situation in consideration of both the weight of the chute chute and small sintered or allele sintered light.

도 1 - 고로 장입물 퇴적층 개략도1-Schematic diagram of blast furnace charge sedimentary layer

도 2 - 종래방법과 이 발명에 따른 장입물 내진지수의 비교그래프2-Comparative graph of the conventional method and the load seismic index according to the present invention

도 3 - 본 발명에서 제안된 장입물 내진지수의 특징을 도시한 그래프Figure 3-Graph showing the characteristics of the load seismic index proposed in the present invention

도 4 - 환원분화 실험 결과를 도시한 그래프4-Graph showing the results of reduction differentiation experiment

도 5 - 입도별 환원분화 실험 결과를 도시한 그래프5-Graph showing the results of reduction differentiation experiments by particle size

도 6 - 수직존데 측정 결과를 도시한 그래프Fig. 6-Graph showing the vertical Zonde measurement results

도 7 - 본 발명에서 제안된 적정 장입물분포 제어 범위를 도시한 그래프7 is a graph showing the proper charge distribution control range proposed in the present invention.

도 8a 내지 도 8c - 본 발명의 장입물분포 제어방법에 의한 조업실적을 도시한 그래프8A to 8C-Graph showing the results of operation by the charge distribution control method of the present invention

위와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따르면, 벨리스톱 장입장치를 갖는 고로에서 소립소결광과 대립소결광으로 구성되는 장입광석 중에서 소립소결광이 차지하는 중량비를 가중치로 활용하는 새로운 광석 내진지수가 제공된다.According to the present invention for achieving the above object, there is provided a new ore seismic index utilizing the weight ratio of the small sintered ore among the charged ore composed of small sintered and allelic sintered in the blast furnace having a belly stop charging device.

또한, 위와 같은 새로운 내진지수와 수직존데를 이용하여 측정된 노벽부 온도를 이용하여 노벽부 활성화를 위한 적정 층후관리를 행할 수 있는 층후관리방법이 제공된다.In addition, there is provided a post-layer management method capable of performing proper post-layer management for the activation of the furnace wall part by using the furnace wall temperature measured using the new seismic index and the vertical zone.

이 발명에 따른 장입물 내진지수는 아래의 수학식 3으로부터 구해진다.The load seismic index according to the present invention is obtained from Equation 3 below.

여기서, ol , os 는 각각 대립소결광 및 소립소결광, W (ol ) , W (os ) 는 각각 대립소결광과 소립소결광의 중량분율, Xi 는 각 노치에서 장입물의 낙하궤적과 장입기준선의 교점과 노벽 사이의 거리, R 은 노구 반경, n 은 각 장입노치에서의 장입슈트 회전수, N 은 1회 장입시 사용된 장입 슈트의 총선회수를 나타냄.here, ol , os Are sintered or small sintered ores, respectively. W (ol) , W (os) Are the weight fractions of allelic and small sintered ores, respectively, X i Is the distance between the fall trajectory of the charge and the intersection of the charge baseline and the furnace wall at each notch, R Silver furnace radius, n Is the number of rotations of the charging chute at each charging notch, N Indicates the total number of turns of the charging chute used for one charge.

도 1은 코크스 →대립소결광 →소립소결광의 순서로 구성되는 1회 장입모드의 수학식 1로 계산된 코크스 내진지수와 광석내진지수의 비로 결정되는 종래방법의 장입물 내진지수(=광석 내진지수/코크스 내진지수)와 동일한 장입모드를 수학식 3으로 나타낸 이 발명의 방법으로 계산된 장입물 내진지수를 비교하여 나타낸 것이다. 내진지수가 작아질수록 이 발명의 방법으로 계산된 장입물 내진지수가 커지면서 종래방법과 이 발명의 방법의 절대값의 차이가 커지는 것을 알 수 있다. 이것은 종래방법으로 계산된 광석의 장입물 내진지수의 값이 실제값보다 작게 계산되기 때문이다.1 is a charge seismic index of the conventional method determined by the ratio of coke seismic index and ore seismic index calculated by Equation 1 of the one-time charging mode consisting of coke → allele sintered light → small sintered ore (= ore seismic index / The coke seismic index) is equivalent to the charged seismic index calculated by the method of the present invention represented by the equation (3). It can be seen that the smaller the seismic index is, the larger the difference between the absolute value of the conventional method and the method of the present invention is as the seismic index of the charge calculated by the method of the present invention becomes larger. This is because the value of the load seismic index of the ore calculated by the conventional method is calculated to be smaller than the actual value.

도 2는 대립소결광 및 소립소결광의 장입슈트 회전수는 일정한 상태에서 대립소결광과 소립소결광의 혼합비를 변화시키는 방법으로 장입을 하는 경우의 광석의 내진지수를 나타탠 것이다. 종래방법에서는 장입물 회전수가 주요한 독립변수로 작용하기 때문에, 회전수의 변동이 없는 경우에는 대립소결광과 소립소결광의 중량기준 혼합비를 달리하여도 광석의 내진지수는 일정한 값을 나타내는 반면에, 이 발명의 방법에서는 양자의 혼합비에 따라 내진지수가 경향성을 갖고 변동하는 것을 알 수 있다. 실제의 조업에서 소립소결광은 노벽부에 치우친 1∼4 범위의 장입노치를 사용하는 반면, 대립소결광은 4∼9 범위의 장입노치를 사용하기 때문에, 장입슈트 회전수가 일정한 상태에서 소립소결광과 대립소결광의 중량기준 혼합비를 달리하면, 고로반경방향의 광석층 두께분포가 달라지므로, 어느 장입물 내진지수가 보다 실제상황을 잘 반영하느냐에 따라 노 반경방향 층후분포제어에 있어서 매우 중요한 의미를 갖는다는 점에서 이 발명의 방법이 종래방법보다 효율적인 것을 나타내고 있다. 이 때, 장입물 내진지수에 따른 고로반경방향의 층후분포의 변화는 장입물분포 수학식모델과, 코크스 붕괴에 의한 코크스층과 광석층의 경계선 변동을 토질역학의 사면안정이론으로 보정하는 방법을 조합하여 고로반경방향의 광석과 코크스 층후비를 계산한 뒤, 노벽부의 층후비를 중심부의 층후비로 나눈 값으로 나타내었다.Figure 2 shows the seismic index of the ore when the charging chute rotation speed of the allele and small sintered ore is changed by the method of changing the mixing ratio of the allele and the small sintered ore in a constant state. In the conventional method, since the loading speed acts as a major independent variable, the seismic index of the ore shows a constant value even if the rotational speed is not changed, even if the mixing ratio of allele and small sintered minerals is different, In the method of, it can be seen that the seismic index fluctuates according to the mixing ratio of both. In practical operation, small sintered ore uses charge notches in the range of 1 to 4, while allele sintered ore uses charge notches in the range of 4 to 9, so that the sintered and small sintered ores are operated at a constant charging chute speed. If the weight-based mixing ratio is different, the thickness distribution of the ore layer in the blast furnace radius direction is different. Therefore, it is very important in the control of the furnace radial layer distribution according to which load seismic index reflects the actual situation better. The method of this invention is shown to be more efficient than the conventional method. At this time, the change of layer thickness distribution in the blast furnace radius direction according to the load seismic index is based on the load distribution equation model and the method of correcting the boundary line variation of the coke and ore layers due to coke collapse by slope stability theory of soil mechanics. After calculating the ore and coke layer thickness in the blast furnace radius direction, the layer thickness of the furnace wall was divided by the layer thickness of the core.

도 4는 이 발명에서 제안된 장입물 내진지수를 이용하여 노벽부 환원분화대 크기를 제어하여 노벽부 통기성 강화를 통한 노황안정화를 구현하기 위해 환원분화가 극대화되는 온도범위를 확정하기 위하여 실시한 환원분화실험의 결과를 나타낸 것이다. 환원분화실험은 입도 15∼20 mm의 소결광 500 g을 70% N2 + 30% CO의 환원 가스로 2시간 환원한 뒤, 환원시료를 30분간 900회전한 뒤, 3mm 이하의 분 발생율로 결정하는 일반적인 방법을 사용하였다. 도 4의 시험결과에서 알 수 있는 바와 같이 550℃에서 환원분화가 가장 크고, 이 때, 환원시간 90분 정도에 이르면 환원분화가 최대치에 도달하였으나, 700℃ 이상에서는 거의 환원분화율이 시간경과에 무관한 것으로 나타났다. 그러므로, 이 실시예에서는 환원분화가 집중되는 온도구간을 400∼650℃로 확정하였다.Figure 4 is a reduction differentiation carried out to determine the temperature range in which reduction differentiation is maximized in order to implement the yellowing stabilization through the reinforcement of the furnace wall portion by controlling the size of the furnace wall reduction eruption zone using the load seismic index proposed in the present invention The results of the experiment are shown. In the reduction differentiation experiment, 500 g of a sintered ore having a particle size of 15 to 20 mm was reduced with a reducing gas of 70% N2 + 30% CO for 2 hours, and then a 900 minute rotation of the reducing sample was carried out. Method was used. As can be seen from the test results of FIG. 4, the reduction differentiation was the largest at 550 ° C., and at this time, the reduction differentiation reached a maximum when the reduction time reached about 90 minutes, but at 700 ° C. or more, the reduction differentiation rate was almost changed over time. It appeared to be irrelevant. Therefore, in this example, the temperature range where reduction differentiation is concentrated was determined to be 400 to 650 占 폚.

도 5는 환원분화에 영향을 주는 입도 크기의 영향을 확인하기 위하여, 소립소결광에 해당하는 7 mm, 9 mm와 대립소결광에 해당하는 13 mm, 18 mm, 23.5mm의 시료를 도 4의 환원가스조건에서 550℃에서 30분간 환원한 후, 시료의 평균입도를 조사한 것이다. 초기시료의 크기에 상관 없이, 환원종료 후 최종입자의 크기는 거의 유사한 것을 알 수 있으며, 이러한 사실로부터 노벽부 환원분화대의 크기는 소립소결광과 대립소결광 모두에 의해서 주도되는 것을 확인할 수 있었다.FIG. 5 is a sample of 7 mm, 9 mm corresponding to small sintered or 13 mm, 18 mm, and 23.5 mm corresponding to allele sintered ore to reduce the size of particles affecting reduction differentiation. After reducing for 30 minutes at 550 ℃ under conditions, the average particle size of the sample was investigated. Regardless of the size of the initial sample, the size of the final particles after the end of the reduction was found to be almost similar. From these facts, it was confirmed that the size of the furnace wall reduction zone was driven by both small and alleles.

상기한 사실로부터 대립소결광과 소립소결광의 중량비에 가중치를 부여한 본 발명의 방법으로 제안된 장입물 내진지수와 수직존대를 활용한 노벽부 온도분포측정에 의한 환원분화대 크기의 상관성을 조사하면, 노벽부 통기성을 개선하여 고로의 노황개선을 도모할 수 있음이 확인되었다.From the above facts, the correlation between the size of the reduced sedimentation zone by the temperature distribution measurement of the furnace wall seismic index using the vertical zone was proposed by the method of the present invention which weighted the weight ratio of allele and small sintered ores. It was confirmed that the ventilation of the blast furnace could be improved by improving the air permeability of the wall.

이 발명의 효과를 확인하기 위하여 내용적 2600 m3급의 벨리스톱 장입장치를 갖는 고로에서 표 1과 같은 조건에서 시험조업을 실시하였다. 광석과 코크스 내진지수는 수학식 3으로 나타낸 이 발명의 방법을 사용하였고, 이 것을 다시 하나의 장입지수로 대용하기 위하여 광석내진지수/코크스내진지수를 장입물 내진지수로 나타내었다. 이때 노벽부 층후비와 중심부 층후비의 상대비는 수학식모델로 계산한 값이다.In order to confirm the effect of the present invention, a test operation was carried out under the conditions shown in Table 1 in a blast furnace having a bellows-loading device having an internal volume of 2600 m 3 . The ore and coke seismic index was used in the method of the present invention represented by Equation 3, and the ore seismic index / coke seismic index is represented as a load seismic index in order to substitute this as a charging index. At this time, the relative ratio between the floor wall ratio of the furnace wall portion and the center layer thickness ratio is calculated by the mathematical model.

시험번호Exam number 장입물 내진지수Charge Seismic Index 장입모드Charging mode 장입량 (톤/회)Charge amount (ton / time) 노벽부층후비------------중심부층후비Furnace Wall Layer Pick ------------ Center Layer Floor Pick 코크스cokes 광석ore 광석/코크스Ore / coke 코크스(C)Coke (C) 대립소결광(ol)Allelic sintering (ol) 소립소결광(os)Small Sintered Ore (os) 코크스cokes 대립소결광Sintered ore 소립소결광Small sintered ore 1One 0.44070.4407 0.37050.3705 0.84060.8406 56789 1012222 256789 1012222 2 56789222225678922222 234121234121 18.518.5 51.251.2 12.812.8 5.3855.385 22 0.44070.4407 0.33100.3310 0.99060.9906 456789122222456789122222 56789222225678922222 234121234121 18.518.5 51.251.2 12.812.8 2.0272.027 33 0.27020.2702 0.31490.3149 1.16531.1653 234567122223234567122223 45678222224567822222 234121234121 18.518.5 53.853.8 10.210.2 1.0411.041 44 0.28520.2852 0.33960.3396 1.19081.1908 34567222333456722233 456789122222456789122222 234121234121 18.518.5 49.949.9 14.114.1 0.7420.742 55 0.28520.2852 0.32390.3239 1.25671.2567 234567122223234567122223 456789122222456789122222 234121234121 18.518.5 52.552.5 11.511.5 0.3890.389

여기에서, 층후비는 광석층두께/코크스층두께 임.Here, the floor pick Ore layer thickness / coke layer thickness being.

도 6은 표 1의 시험조업시 노상부의 노벽부에서 1m 떨어진 곳으로 수직존대를 장입물과 같이 강하하여 측정한 400∼650℃ 범위의 온도구간 길이를 나타낸 것이다. 장입물의 400∼650℃ 범위의 온도구간을 지나는 통과시간은 해당 온도구간의 길이를 수직존대 측정시의 평균강하속도가 10cm/분으로 나누어 계산하였다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 이 발명의 장입물 내진지수 1.15까지는 400∼650℃ 범위의 온도구간이 증가하고, 그 이상의 내진지수에서는 다시 감소하는 경향을 보이고 있다. 이때 400∼650℃ 범위의 온도구간을 통과하는 시간은 최소 15분에서 최대 65분 정도로 크게 변하였다.Figure 6 shows the length of the temperature range in the range of 400 ~ 650 ℃ measured by dropping the vertical zone as a charge to the place 1m away from the furnace wall of the roadbed in the test operation of Table 1. The transit time through the temperature section in the range of 400 to 650 ° C was calculated by dividing the length of the temperature section by 10 cm / min. As can be seen in FIG. 6, the temperature range of 400 to 650 ° C. is increased up to 1.15 and the seismic index of the present invention tends to decrease again. At this time, the time passing through the temperature range of 400 ~ 650 ℃ varied greatly from minimum 15 minutes to maximum 65 minutes.

도 7은 표 1의 시험조업시 전체 통기저항지수와 같은 변화를 보인 상부 통기저항지수와 층후비 변동을 나타낸 것이다. 장입물 내진지수 1.15까지는 통기저항지수가 지속적으로 증가하고 있으며, 이 것은 도 6의 400∼650℃ 범위의 온도구간길이 증가영역과 일치하여 통기저항지수 증가가 환원분화에 의한 노벽부 분 발생량 증가에 기인하는 것을 확인할 수 있었다. 반면에, 중심부에 대한 노벽부 층후분포는 장입물 내진지수가 커질수록 감소하였다. 장입물 내진지수 0.9 이하에서는 노벽부에 지나친 광석량의 장입으로 환원반응이 미약하여 분 발생량이 적어 통기저항지수는 낮아지지만, 환원정체층이 지나치게 확장되어 노벽부 불활성화 현상이 나타난 반면, 내진지수가 증가하면 노벽부 광석량이 감소하여 환원가스량의 광석환원능력이 증가하여 광석의 환원분화량이 증가하면서 상부 통기저항지수가 증가하였다. 따라서, 노벽부에의 지나친 광석 장입에 의한 환원정체층 발생에 의한 불활성화를 피하고 환원분화에 의한 분 발생량 증가로 통기성 악화를 피할 수 있는 영역은 장입물 내진지수 0.95, 중심부 층후비에 대한 노벽부 층후비의 상대비가 3.0 이하임을 확인하였다. 이 때, 통기저항지수는 다음과 같이 고로조업에서 일반적으로 사용하는 수학식 4로부터 계산하였다.Figure 7 shows the upper air flow resistance index and the change in the layer thickness ratio showed the same change as the overall air flow resistance index during the test operation of Table 1. The airflow resistance index continues to increase until the load seismic index 1.15, which is consistent with the temperature section length increase range of 400 to 650 ° C in FIG. It was confirmed that it is caused. On the other hand, the post-layer distribution of the furnace wall to the center decreased as the load seismic index increased. When the earthquake resistance index is less than 0.9, the reduction reaction is weak due to the excessive loading of the ore in the furnace wall, so that the amount of dust generated is low, and the airflow resistance index is lowered. Increasing the amount of ore at the furnace wall decreased, increasing the ore reduction capacity of the reducing gas, increasing the amount of reduced ore reduction and increasing the upper airflow resistance index. Therefore, the area where avoiding deactivation due to excessive stagnant layer generation due to excessive ore loading into the furnace wall part and avoiding deterioration of air permeability due to increased dust generation amount due to reduction differentiation is 0.95, and the furnace wall part with respect to the center layer thickness It confirmed that the relative ratio of layer thickness was 3.0 or less. At this time, the ventilation resistance index was calculated from Equation 4 generally used in the blast furnace operation as follows.

통기저항지수 = (P 12-P 22) / VBG1.7 Aeration Resistance Index = (P 1 2 -P 2 2 ) / VBG 1.7

여기서, P 1 은 노체 하부쪽의 압력, P 2 는 노체 상부쪽의 압력, VBG 는 보쉬(bosh)가스량을 나타냄.here, P 1 Is the pressure at the lower part of the furnace, P 2 Is the pressure at the top of the furnace, VBG Indicates the amount of bosh gas.

도 8a 내지 도 8c는 이 발명의 방법으로 계산한 장입물 내진지수 1.21 에 해당하는 장입 모드를 사용한 조업과 이 발명의 방법으로 노벽부 최적 장입조건인 장입물 내진지수 0.97, 중심부 층후비에 대한 노벽부 층후비의 상대비 2.8 범위에서 조업한 결과를 비교하여 나타낸 것이다. 이 발명의 방법으로 조업시, 송풍압, 통기저항지수가 모두 개선되었고, 이러한 노황개선을 통하여 연료비 사용량을 감소시킬 수 있었다.8a to 8c show the operation using the charging mode corresponding to the charge seismic index 1.21 calculated by the method of the present invention and the furnace seismic index 0.97, which is the optimum charging condition of the furnace wall part, according to the method of the present invention. The results of the operation in the relative ratio 2.8 of the wall layer ratio are shown. In operation, the blowing pressure and the ventilation resistance index were all improved, and the fuel consumption was reduced through the improvement of the yellowing.

위에서 알 수 있는 바와 같이, 이 발명은 고로에 장입되는 광석을 구성하는 소립소결광과 대립소결광의 각각의 장입노치, 노치별 장입슈트의 회전수 및 중량비를 이용하여 계산되는 광석 내진지수를 활용하는 장입물 내진지수 (=광석 내진지수/코크스 내진지수)및 중심부 층후비에 대한 노벽부 층후비의 상대비를 사용하여 장입모드조정을 함으로써 노벽부 환원분화 및 환원정체영역을 최소화하여 노벽부 통기성 개선을 도모함으로써 송풍압과 통기저항지수를 감소시키고 연료비를 감소시켜 고로조업을 안정화하는 효과가 있다.As can be seen above, the present invention utilizes the ore seismic index calculated by using the respective charging notches of the small sintered and allele sintered ores, the rotational speed and the weight ratio of the charging chutes for each notch. By adjusting the charging mode using the water seismic index (= ore seismic index / coke seismic index) and the relative ratio of the furnace wall layer ratio to the core layer ratio, it is possible to improve furnace wall ventilation by minimizing the reduction and differentiation of the furnace wall area. This aims to stabilize the blast furnace operation by reducing the blowing pressure and ventilation resistance index and reducing fuel costs.

Claims (1)

벨리스톱 장입장치를 갖는 고로에서 고로내에 채원지는 장입물의 분포를 제어하는 방법에 있어서,In the blast furnace having a belly stop charging device, the method of controlling the distribution of the charged material in the blast furnace, 소립소결광과 대립소결광으로 구성되는 장입광석 중에서 소립소결광이 차지하는 중량비를 가중치로 활용하며,The weight ratio of small sintered ore among the charged ores composed of small and sintered ore is used as weight. 아래의 수학식을 이용하여 장입물 내진지수를 구함으로써,By calculating the load seismic index using the following equation, 그렇게 구해진 내진지수와 수직존데를 이용하여 측정된 노벽부 온도를 이용하여 노벽부 활성화를 위한 적절한 층후관리를 행하게 하는 것을 특징으로 하는 고로장입물분포제어방법.A blast furnace loading distribution control method characterized in that the appropriate after-layer management for the activation of the furnace wall portion is performed by using the obtained furnace wall temperature measured using the seismic index and the vertical sonde. 여기서, ol , os 는 각각 대립소결광 및 소립소결광, W (ol ) , W (os ) 는 각각 대립소결광과 소립소결광의 중량분율, Xi 는 각 노치에서 장입물의 낙하궤적과 장입기준선의 교점과 노벽 사이의 거리, R 은 노구 반경, n 은 각 장입노치에서의 장입슈트 회전수, N 은 1회 장입시 사용된 장입 슈트의 총선회수를 나타냄.here, ol , os Are sintered or small sintered ores, respectively. W (ol) , W (os) Are the weight fractions of allelic and small sintered ores, respectively, X i Is the distance between the fall trajectory of the charge and the intersection of the charge baseline and the furnace wall at each notch, R Silver furnace radius, n Is the number of rotations of the charging chute at each charging notch, N Indicates the total number of turns of the charging chute used for one charge.
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KR100762455B1 (en) * 2001-05-17 2007-10-02 주식회사 포스코 Method for charging large ore into blast furnace to control co gas coefficient?co of utilization
KR100800541B1 (en) * 2001-07-11 2008-02-04 주식회사 포스코 Blast furnace lower part belly activation operation method of Stave cooling form
CN107245540A (en) * 2017-06-14 2017-10-13 内蒙古科技大学 A kind of control strategy of blast furnace material distribution process radial direction thickness of feed layer distribution

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