KR20010002612A - 고로 층상장입에서 중심가스류를 확보 할 수 있는 조업 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 층상장입에서 중심가스류를 확보할 수 있는 조업 방법에 관한 것으로서, 특히, 고로 중심부의 가스류 안정확보와 노반경방향의 가스흐름 및 통기성을 원할하게 유지하여 생산성을 향상시키고, 고로 수명을 확보할 수 있는 고로 층상장입에서 중심가스류를 확보할 수 있는 조업 방법에 관한 것이다.

본 발명은 고로 장입시에 코크스를 장입하여 코크스의 노벽부에서부터 반경방향거리를 소정거리까지 코크스 테라스를 조성하고, 그 위에 광석을 장입하여 코크스의 광석 층이 구분되는 층상장입이 주류를 이루는 고로 조업 방법에 있어서, 본 코크스를 장입 후에 중심 코크스를 장입하여 중심부에 코크스층을 쌓고 난뒤, 대립광석을 장입함으로서 중심으로의 광석유입을 방지하며, 고로내부의 원할한 가스흐름과 통기성을 개선하는 것을 특징으로 하는 고로 층상장입에서 중심가스류를 확보할 수 있는 조업 방법을 요지로 한다.

Description

고로 층상장입에서 중심가스류를 확보할 수 있는 조업 방법{Reinforcement method of central gas flow in layer-type discharging patten of blast furnace}

본 발명은 고로 층상장입에서 중심가스류를 확보할 수 있는 조업 방법에 관한 것으로서, 특히, 고로 중심부의 가스류 안정확보와 노반경방향의 가스흐름 및 통기성을 원할하게 유지하여 생산성을 향상시키고, 고로 수명을 확보할 수 있는 고로 층상장입에서 중심가스류를 확보할 수 있는 조업 방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 고로의 장입물의 장입단계를 나타내는 도면이고, 도 2는 고로각부의 온도측정장치 및 온도계 설치위치를 나타내는 단면도이고, 도 3은 고로의 각 노치(notch)별 경동각도 및 장입물 낙하궤적 모식도이고, 도 4는 본 발명전 코크스 긴 테라스(terrace) 조업시 고로장입물 장입방법에 의한 고로 내부 장입물 존재형상을 나타내는 모식도이다. 하기의 표 1은 상기 도 3의 장입물 각 노치별 경동각도를 나타내는 표이다.

일반적으로 고로 조업은 원료빈(3-4,3-5)에서 절출된 광석과 소결광을 장입 벨트 컨베어(3)를 통하여 고로 상부로 이송한다. 이후에 플랩게이트(2-4)와 호퍼상부 실링밸브(2-3)를 거져 호퍼(2)에 저장한다. 이후에 소결광 입도별 장입이 가능한 선회슈트(2-2)를 통해 설정된 각 노치별 경동각도로 제어되어 고로(1)내부에 균일하게 장입되어 분포할 수 있도록 한다. 이를 위하여 코크스(입도:35∼75mm)(6-1) 장입, 대립소결광(입도: 12∼50mm)(6-2) 장입, 중심코크스(입도: 35 ∼ 75mm)장입(6-3), (입도: 5∼12mm)(6-3)장입을 순차로 진행하여 코크스(4-2)를 반경방향으로 균일하게 장입한다. 이를 통하여 고로상부에서 안정된 코크스 테라스(7)길이를 안정하게 만들고, 이러한 안정된 테라스에 의하여 대립소결광(4-1)을 장입하여 혼합층(4-1a)를 만드는 형상으로 장입된 코크스와 광석은 통기성 및 가스이용율을 극대화하며, 중심부 온도가 높고 가스 통로가 원활하게 형성되는 연화융착대(1-1)를 만든다.

한편, 노벽측에서 환원성 및 통기성이 우수한 소립소결광(6-3)을 안착시켜 노벽부 불활성태 생성을 방지하고 노벽보호를 유도하는 방법으로 고로 상부에서 교대로 장입하여 층을 이루도록 하고, 고로 하부 열풍로 설비에서 보내온 고온의 열풍을 풍구(1-2)를 통해 고로내부에 송풍하여 철광석의 환원 및 용융반응을 일으켜 용선(1-3)을 생산한다. 한편, 미설명부호 2-1은 광량조절변이고, 3a는 원료이동 위치감지센서이고, 1-6은 장입물 위치추적장치이고, 1-4는 장입기준선이고, 1-5는 괴상대이고, 3-3은 소립소결광 저장호퍼이며, 3-1은 코크스 저장호퍼이고, 3-2는 대립소결광 저장호퍼이다.

이러한 고로 조업은 고로 내부의 프로필이 안정되어야 가스의 흐름 즉, 중심성분의 가스류가 안정되어야만 노내상황이 안정되게 된다. 또한 철광석이 환원 및 용융되어야 경제적 조업수행이 가능하며, 생산량도 높고, 고로의 수명도 연장된다.

그러나, 고로에 따라서는 설계조건 및 설비여건에 의하여 항상 일정한 혼합층 길이를 형성하기 어려운 고로도 세계적으로 절반이상을 차지하고 있으며, 이러한 고로에 있어서는 혼합층 형성조업 보다는 도 4와 도 5(후술함)에서와 같이 코크스의 광석 층을 구분하여 장입하는 층상조업은 실시하는데, 중심장입을 실시하여도 중심류 확보가 어려워 중심으로의 광석이 유입되어 중심부의 가스류의 변동과 약화를 수반하여 노황불안정의 요인이 지속되고 있다.

그리고 최근에는 고로의 경제적 조업을 위해 값비싼 코크스 대신 상대적으로 저렴한 미분탄의 사용비를 점차적으로 늘려가면서 코크스 장입량이 미분탄으로 대체됨으로 인하여 상대적으로 적어져 강한 중심류를 확보하는 방법에는 상당한 어려움이 따른다.

이를 개선하기 위한 종래의 기술로서 일본특허(일본특허 공개 95-150209)에서는 통상의 코크스 보다 마찰각이 큰 코크스를 고로 중심부에 장입하는 방법을 제시하고 있다.

그러나, 이 방법은 마찰각이 큰 코크스를 별도로 제조하여야 하므로, 별도의 설비 투자공정이 필요할 뿐만아니라, 마찰각이 큰 코크스를 장입함으로서 오히려 노심의 경사각이 커져 노심영역이 확대되는 문제점이 있다.

또한 국내에서는 노구반경방향의 중심부에 통상의 코크스보다 입도가 동일한 코크스를 대립소결광 다음 중심에 장입하여야 중심 가스류를 활성화 시키는 방법을 제시하고 잇다.

그러나, 이방법은 노벽으로부터 짧은 테라스 형성을 통한 광석과 코크스층의 혼합층형성 조업에 있어서는 중심가스류 활성화 효과가 있으나, 코크스의 광석을 층상으로 장입하는 대부분의 고로조업에 있어서 층상장입형이 긴 테라스(0.4r이상)조업에서는 그 효과가 거의 없기 때문이다. 따라서 이러한 종래의 기술로는 노심활성화를 시키는 근본적인 대책이되기는 어려운 문제점을 내포하고 있다. 한편, 테라스는 낙하궤적거리의 반지름을 말하는 것으로서, r 은 낙하궤적거리의 반지름을 의미한다.

이에 본 발명자는 근본적으로 장입기준선 변동시에도 안정된 노내상황을 유지하기 위한 고로의 중심부 가스흐름을 원활하게 하고, 통기성을 일정하게 유지하기 위한 방법을 연구한 결과, 층상장입형 긴 테라스(0.4r이상)조업에서는 본 코크스 장입후에 대립 소결광을 장입하여, 중심부 가스류의 활성화를 유지하여 안정된 노황을 유지할 수 있다는 모델실험 및 실조업 연구결과를 토대로 본 발명을 하게된 것이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 코크스와 광석의 층상장입형 고로조업에 있어서, 일정한 가스흐름과 통기성을 유지할 수 있는 중심부가 강화된 가스흐름의 조업을 지속하기 위하여 중심장입 코크스를 본 코크스 장입후에 실시하는 고로 층상장입에서 중심가스류를 확보할 수 있는 조업 방법를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 고로 장입시에 코크스를 장입하여 코크스의 노벽부에서부터 반경방향거리를 소정거리까지 코크스 테라스를 조성하고, 그 위에 광석을 장입하여 코크스의 광석 층이 구분되는 층상장입이 주류를 이루는 고로조업 방법에 있어서, 본 코크스를 장입 후에 중심 코크스를 장입하여 중심부에 코크스층을 쌓고 난뒤, 대립광석을 장입함으로서 중심으로의 광석유입을 방지하며, 고로내부의 원할한 가스흐름과 통기성 개선하는 것을 특징으로 하는 고로 층상장입에서 중심가스류를 확보할 수 있는 조업 방법을 요지로 한다.

도 1은 일반적인 고로의 장입물 장입단계를 나타내는 도면.

도 2는 고로 각부의 온도측정장치 및 온도계 설치위치를 나타내는 단면도.

도 3은 고로의 각 노치(notch)별 경동각도 및 장입물 낙하궤적 모식도.

도 4는 본 발명전 코크스 긴 테라스(terrace) 조업시 고로장입물 장입방법에 의한 고로 내부 장입물 존재형상을 나타내는 모식도.

도 5는 본 발명후 코크스 긴 테라스 조업시 중심류 안전확보를 위한 중심코크스 장입방법 변경에 의한 고로내부 장입물 존재형상을 나타내는 모식도.

도 6은 종래 및 본 발명에 의한 고로내부의 통기저항 지수 및 중심온도 변화를 나타내는 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 고로 1-1: 연화융착대

1-2: 풍구 1-3: 용선

1-4: 장입기준선 1-5: 괴상대(塊狀臺)

1-6: 장입물위치 추적장치 2: 노정호퍼

2-1: 광량조절변 2-2: 장입선회슈트

2-3: 호퍼 상부 실링 밸브 2-4: 플랩 게이트

3: 벨트 콘베어 3a: 원료 이동 위치 감지 센서

3-1: 코크스 저장 호퍼 3-1a: 코크스

3-2: 대립소결광 저장호퍼 3-3: 소립소결광저장호퍼

3-4: 코크스 저장조 3-5: 광석 조장조

5-1∼5-11: 장입물기준선 1.0 m 에서의 각 노치별 장입물 낙하궤적 일례도.

6-1: 고로상부에 장입된 코크스 6-2: 고로상부에 장입된 대립광석

6-3: 고로상부에 장입된 소립광석 6-4: 고로 중심장입 코크스

6-1a: 다음에 장입된 코크스 6-2a: 다음에 장입된 대립광석 코크스

6-5: 코크스 긴 테라스 길이 (0.3r 이상)

7-1: 장입물 표면 형상 측정 및 층후 검지기(100점으로 측정)

7-2: 고로상부 장입물표면 원주 방향별 가스온도 측정기(25점측정)

7-2a: 고로상부 장입물표면 원주 방향별 가스온도 1번 포이트

7-2b: 고로상부 장입물표면 원주 방향별 가스온도 1번 포이트

7-2c: 고로상부 장입물표면 원주 방향별 가스온도 1번 포이트

7-2d: 고로상부 장입물표면 원주 방향별 가스온도 1번 포이트

7-2e: 고로상부 장입물표면 원주 방향별 가스온도 1번 포이트

7-2f:고로상부 장입물표면 원주 방향별 가스온도 1번 포이트

7-4: 고로 노체 높이별 가스 온도계(72점)

7-4a: 노체하부 1단(S1) 높이의 각방향별 가스온도

7-4b: 노체하부 2단(S2) 높이의 각방향별 가스온도

7-4c: 노체하부 3단(S3) 높이의 각방향별 가스온도

7-4d: 노체하부 4단(S4) 높이의 각방향별 가스온도

7-4e: 노체하부 5단(S5) 높이의 각방향별 가스온도

7-4f: 노체하부 6단(S6) 높이의 각방향별 가스온도

7-4g: 노체하부 7단(S7) 높이의 각방향별 가스온도

7-4h: 노체하부 8단(S8) 높이의 각방향별 가스온도

7-4i: 노체하부 9단(S9) 높이의 각방향별 가스온도

7-5: 괴상태 영역, 7-6: 융착대(融着臺) 영역

7-7: 적하대(滴下臺) 영역

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명후 코크스 긴 테라스 조업시 중심류 안전확보를 위한 중심코크스 장입방법 변경에 의한 고로내부 장입물 존재형상을 나타내는 모식도이고, 도 6은 종래 및 본 고안에 의한 고로내부의 통기저항 지수 및 중심온도 변화를 나타내는 그래프도이다.

본 발명은 노정으로부터의 코크스(6-1), 대립소결광(6-2), 중심코크스(6-4), 소립소결광(6-3)의 순서로 교대로 장입하여 층을 형성하여 환원 용융을 거쳐 용선을 생산하는 고로조업에 이용된다. 일반적으로 고로조업은 도 1, 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이 노정호퍼(2)에서 배출된 코크스와 소결광은 평상 조업시 장입기준선 1.0m 가되면, 선회슈트(2-2)의 회전에 의하여 교대로 장입하여 층상을 형성하도록 한다.

그리고, 풍구(1-2)를 통하여 고온의 열풍을 불어 넣어 코크스를 연소시키면 열원 및 환원가스가 발생되고, 이 열원 및 환원가스에 의해 철광석은 환원, 용융되고 최종적으로는 연화융착대(1-1)이하에서는 용융물로 존재하게 된다.

이러한 용융환원이 효과적으로 일어나기 위해서는 환원가스의 흐름이 원활하여야 하며, 특히 고로상부에서 최초 장입시에 중심부에 코크스가 안착되어야만 원활한 가스흐름이 확보되고 통기성이 안정되며, 중심부 가스흐름이 강화되고, 중심부 온도가 높은 가스흐름을 형성하게 된다.

상기 단계에서 제 3도의 경동각도 및 각노치별 장입위치(5-1∼5-10)설정에 의하여, 고로 장입시에 코크스(6-1)를 장입하여 코크스의 노벽부에서 부터 반경 방향으로 일정거리(노벽에서 0.40r 이상)까지의 코크스 테라스 길이를 조정하고, 대립소결광(6-2), 중심코크스(6-4), 소립소결광(6-3)의 순서로 교대로 장입하여 층을 형성하는 과정에서, 본 코크스 장입 후에 중심코크스를 장입하여 중심부에 확실한 코크스층을 쌓고 난뒤 대립광석을 장입함으로서, 중심으로의 광석유입을 완벽하게 방지하여, 고로내부의 원활한 가스흐름과 통기성을 개선하는 방법이다.

도 4, 도 5에 도시된 바와같이 고로내 장입물 장입시 코크스 테라스 길이를 4r 이상이 되는 층상장입에 있어서, 도 4와 같이 고로 노정으로부터 중심코크스(6-4)를 장입할 경우 코크스(6-1)장입, 그리고 대립소결광(6-2)를 장입한 후, 중심코크스(6-4)를 장입하면 다음에 장입되는 본 코크스층(6-1a)과 동일한 층에 중심코크스(6-4)를 장입하면 다음에 장입되는 본 코크스층(6-1a)과 동일한층에 중심코크스(6-4)가 분포되어 중심코크스 장입의 본래 효과를 전혀 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 코크스층 본래의 자리에 코코스가 위치하는 분포가 되어 오히려 중심장입으로 인한 시간 손실만 생길 뿐이다.

따라서 본 발명에 의하여 도 5 와 같이 고로 노정으로부터 중심코크스(6-4)를 장입할 경우 코크스(6-1)장입 후 곧바로 중심코크스(6-4)를 장입하면 다음에 장입되는 대립광석(6-2)과 동일한층에 중심코크스(6-4)가 분포되어 대립소결광(6-2)이 중심장입 코크스(6-4)에 막혀서 전혀 중심부로 흘러들어 올수 없게 되어 중심부 코크스층으로 확실한 가스 통로가 형성되어 중심 가스류가 안정되고, 고로 반경방향으로 원할한 가스흐름(7-2a∼7-2f)을 유지할 수 있게 된다.

여기에서 층상장입을 코크스 테라스 길이 0.40r 이상으로 한정하는 이유는, 코크스 테라스(6-5)길이가 0.40 r 이하일 경우에는 테라스 길이가 어느정도 한계까지는 짧아지면 짧아질수록, 혼합층량이 많이 형성되므로 중심코크스(6-4)를 대립광석(6-2)다음에 장입하여도 혼합층을 막아주는 효과가 있으므로 중심부의 광석유입을 막게되어 중심 코크스 장입효과를 기대할 수 있기 때문이다.

한편, 여기에서 중심온도(7-2f)를 상시 300℃ 이상으로 한정하는 이유는, 고로 반경방향으로 부위별로 균일하게 장입하여, 정상조업시 중심류(도 2의 7-2f: 300 ℃)가 이상으로 유지되면 강화되고, 중간부(도 2의 f-3,f-4,f-5 포인트: 200∼300℃) 및 벽부(도 2의 f-1,f-2,f-3 포인트:100∼150℃) 수준으로 형성하여 고로 하부로 강하하면서 안정된 영역을 유지하여 중간부 및 벽부 가스 흐름을 일정하게 해주기 위함이다. 중심온도(7-2f)가 300℃ 이하일 경우에는 가장 중심부분에 광석이 장입되거나 흘러들어가게 되어 가스가 가장 많이 흘러가는 중심부통로를 막을 뿐만 아니라, 상대적으로 노벽부 가스 흐름이 강화되어 노벽부 열부하가 증가되어 고로 수명을 단축시키는 것이다.

이하, 본 발명에 의하여 고로 장입시에 고로 장입시에 코크스를 장입하여 코크스의 노벽부에서 부터 반경 방향거리(r) 일정거리(노벽에서 0.40r이상)까지의 위치길이의 코크스 테라스를 조성하고, 그위에 광석을 장입하여 코크스와 광석의 층이 구분되는 층상장입이 주류를 이루는 고로조업 방법에 있어서, 본 코크스의 장입후에 중심코크스(6-4)를 장입하여 중심부에 확실한 코크스층을 쌓고 난뒤, 대립광석(6-2)을 장입함으로서 중심으로의 광석유입을 완벽하게 방지하며, 고로내부의 원활한 가스흐름과 통기성이 개선되어 도 6에서와 같이 동일한 중심코크스량을 장입한 상태에서 항시 중심부 온도(7-2f)가 300℃ 이상 유지 및 통기지수가 안정된 중심부 가스흐름이 강화되는 장입물 분포를 형성하는 일례를 나타내었다.

상술한 바와 같이 본 고안은 종래의 방법과 비교하여 고로 층상장입 조업에 있어서, 중심부의 가스류 안정확보와 노반경방향의 가스흐름 및 통기성을 원할하게 유지하여 생산성을 향상시키고, 고로 수명을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한 고로 미분탄 취입조업으로 인해 상대적으로 코크스량이 적어질 경우에도 중심류를 안정하게 확보하는 방법으로 노황불안정을 해소할 수 있으므로, 보다 안정된 고로미분탄 취입조업이 가능하다. 이러한 효과로 인하여 중심온도의 확보, 노벽부 온도의 저하, 통기저항 지수의 안정으로 인하여 고로 생산성 및 수명연장에 기여하는 효과가 크다.

Claims (2)

1. 고로 장입시에 코크스를 장입하여 코크스의 노벽부에서부터 반경방향거리를 소정거리까지 코크스 테라스를 조성하고, 그 위에 광석을 장입하여 코크스의 광석 층이 구분되는 층상장입이 주류를 이루는 고로조업 방법에 있어서,

   본 코크스를 장입 후에 중심 코크스를 장입하여 중심부에 코크스층을 쌓고 난뒤, 대립광석을 장입함으로서 중심으로의 광석유입을 방지하며, 고로내부의 원할한 가스흐름과 통기성 개선하는 것을 특징으로 하는 고로 층상장입에서 중심가스류를 확보할 수 있는 조업 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 중심부 장입물 표면의 중심온도가 300℃ 이상 되도록 하는 것을 특징으로 하는 고로 층상장입에서 중심가스류를 확보할 수 있는 조업 방법.