KR20010004067A - 고로의 노심 활성화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로의 휴지시간 후 풍구로 재송풍을 실시하게 전에 풍구를 통하여 외부의 공기공급부와 연결된 파이프를 반경방향으로 삽입, 노심 코크스 표층부를 관통시켜 노심 코크스층 내부에 공기를 공급하게 된다. 본 발명에서 이용된 파이프는 그 길이가 1500mm 이상, 지름은 40mm 이상이며, 그 선단에서 부터 30 내지 50%의 영역에 지름이 10 내지 20mm의 관통 홀이 다수 형성되어 있으며, 그 직경은 40mm 이상이 바람직하다.

Description

고로의 노심 활성화 방법{On the heat load decrease pression method depending on deadman activity blowing in the blast furnace}

본 발명은 고로의 노심 활성화 방법에 관한 것으로서, 특히 노심 코크스의 표층부를 관통시켜 그 내부에 공기를 공급하여 노심의 통기성과 통액성을 향상시킬 수 있는 고로의 노심 활성화에 관한 것이다.

최근의 고로작업에서, 철광석의 환원제로서 고가(高價)의 코크스 대신에 상대적으로 값이 싼 미분탄의 사용을 점차적으로 늘려가는 것이 일반적인 추세이며, 따라서 미분탄 취입비율이 고로의 경쟁력을 나타내는 지표로 간주되고 있다.

그러나, 고로의 미분탄 취입비를 증가시킨다는 것은 상대적으로 고로 내부의 장입물중 광석비 대 코스스비의 증가를 의미하는 것이며, 미분탄 취입비가 증가함으로서 고로 내부에서의 환원가스가 흘러가는 통로인 코크스층이 얇아지게 된다. 특히, 고로에 장입된 코크스량이 적어지면 상대적으로 코크스의 분화(粉化) 및 열화(熱化)가 촉진되어 고로 하부에 존재하는 노심 코크스의 밀도는 매우 불량하게 된다. 이로 인하여 연소대 선단영역, 즉 노심 표층부에서의 코크스 분화에 따른 퇴적량이 크게 증가한다.

도 1은 일반적인 고로의 내부를 도시한 개략적인 단면도, 도 3은 도 1 A부의 상세 단면도로서, 일반적인 고로의 작업 과정을 간단히 설명하기로 한다.

원료빈에서 절출된 광석과 소결광은 장입 벨트 컨베이어를 통하여 고로(1) 상단으로 이송된 뒤, 플랩 게이트와 실링 밸브를 거쳐 호퍼(2; hopper) 내에 저장된다. 이후, 입도(粒度)별로 장입시킬 수 있는 선회 슈트(rotation chute)를 통하여 소결광을 고로(1) 내부에 균일하게 장입시킨다. 소결광은 코크스(입도 35 내지 55mm), 대립 소결광(입도 15 내지 50mm), 소립 소결광(입도 5 내지 12)의 순서로 반경방향으로 반복 장입된다.

이와 같은 순서로 소결광을 장입한 후, 풍구(3)를 통하여 고온의 열풍을 주입하여 코크스를 연소시키면 열원 및 환원가스가 발생되고, 이 열원 및 환원가스에 의하여 철광석은 환원, 용융되고, 최종적으로 연화융착대(4) 하부에 용융물이 존재하게 된다.

고로(1) 하부에는 장입된 코크스가 주기적으로 치환되면서 형성된 노심 코크스(5)가 형성되며, 각 풍구(3)를 통하여 유입된 고온의 열풍은 연소대(6)를 거친 후 노심 코크스(5)의 코크스층을 통과하여 중심부까지 유입됨으로서 안정된 중심류 및 적정한 주변류와 노벽의 공기류를 형성한다. 이에 따라 바람직한 역 V자형 연화융착대(4)가 형성되어 고로(1) 상부로 고온의 가스가 상승하면서 장입물과의 열교환을 통하여 광석을 환원용융시키킴으로서 용선(7)을 생산하게 된다.

이와 같은 고로 조업은 고로(1) 하부의 노심 코크스층(5)의 코크스 입도가 굵고 정상적이어야만 내부의 형상(profile)이 안정되며, 이로 인하여 가스의 흐름(통액성 및 통기성)이 전체적으로 양호해짐으로서 노심 코크스(5) 중심부로 원활하게 공기가 흐르게 되어 강한 중심류가 확보된다. 한편으로, 고로(1) 하부에서는 노심 코크스(5) 사이로 적하된 융융물이 정상적으로 승온되어 고로 외부로 원활하게 배출되어야만 안정된 노황유지와 생산량을 확보할 수 있다.

그러나, 고미분탄 조업시에는 광석비 대 코크스 비를 올리면 올릴수록 노심 코크스의 입경이 작아지게 되어 노심 코크스 층으로의 공기흐름이 어렵게 된다. 특히, 노심 표층부에는 평상시에도 미분(미분)이 상당량 퇴적되어 있어 노 중심부까지 공기가 흐르기 어려워 노황 불안정의 원인이 된다.

이를 개선하기 위하여 일본특허공개 95-150209 호에 개시된 기술과 같이 통상의 코크스보다 마찰각이 큰 코크스를 고로 중심부에 장입하는 방법이 제시되고 있으나, 이러한 방법은 마찰각이 큰 코크스를 제조하여야 하므로 별도의 공정이 요구되며, 특히 마찰각이 큰 코크스를 장입함으로서 노심의 경사각이 오히려 커져 노심영역이 확대되는 문제점을 발생시킨다.

또다른 일본특허공개 95-150209 호에서는 고로 중심부에 통상의 코크스보다 입도가 작은 코크스를 장입하여 노심을 활성화시키는 방법이 제시되고 있다. 이러한 방법에서는 통상의 코크스보다 입도가 작은 코크스를 노심에 장입하기 때문에 마찰각이 작은 코크스로 인하여 노심이 축소되어 노심의 활성화를 어느 정도 기대할수는 있으나, 입도가 작은 코크스의 사용으로 인하여 노심 공극률이 작아져 오히려 노심의 통기성과 통액성이 나빠지는 문제점이 야기된다. 따라서 상술한 선행기술들은 노심의 활성화를 위한 근본적인 기술로 사용하기에는 많은 문제점을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 고로 하부의 내부 상황을 판단하는 중용한 지표인 고로 노심부의 활성화를 위하여 고미분탄 조업시 및 저품위 연료 사용시 쉽게 나타나는 노심의 불활성 현상을 외부에서 제어하는 기술을 확보함으로서 일상조업, 고미분탄 조업 및 고로 휴지시 노심부의 통기성과 통액성을 확보하여 안정된 노황을 유지함과 아울러 용선의 원활한 배출을 기대할수 있는 고로의 노심 활성화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 얻기 위한 본 발명은 고로의 휴지시간 후 풍구로 재송풍을 실시하게 전에 풍구를 통하여 외부의 공기공급부와 연결된 파이프를 반경방향으로 삽입, 노심 코크스 표층부를 관통시켜 노심 코크스층 내부에 공기를 공급하게 된다. 본 발명에서 이용된 파이프는 그 길이가 1500mm 이상, 지름은 40mm 이상이며, 그 선단에서 부터 30 내지 50%의 영역에 지름이 10 내지 20mm의 관통 홀이 다수 형성되어 있으며, 그 직경은 40mm 이상이 바람직하다.

도 1은 일반적인 고로의 내부를 도시한 개략적인 단면도.

도 2는 고로 내부에 설치된 센서 및 온도계의 위치를 나타낸 단면도.

도 3은 도 1 A부의 상세 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 노심 코크스의 활성화 방법을 도시한 부분 단면도.

도 5는 본 발명의 적용후 풍구의 유량 변화를 나타낸 그래프도.

도 6은 본 발명의 적용후 노체 하부의 온도변화를 나타낸 그래프도.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 통하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 노심 코크스의 활성화 방법을 도시한 부분 단면도로서, 본 발명의 가장 큰 특징은 드릴과 햄머기능을 갖춘 굴삭기(10)를 이용하여 노심 코크스(5) 내부에 공기를 강제적으로 주입, 공급하는 것이다.

일정기간동안의 고로작업을 실시한 후 휴지시간을 갖게 되며, 이후 풍구(3)로 재송풍을 실시하게 된다. 본 발명에 따른 노심 코크스의 활성화 단계는 풍(3)구로의 재송풍 작업을 실시하기 전에 진행된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 굴삭기(10)에 길이가 1500mm 이상의 파이프(11)를 장착한 후, 풍구(3)를 통하여 이 파이프(11)를 고로(1)의 반경방향으로 노심 코크스(5)에 삽입한다. 파이프(11)는 노심 표층부(5A)를 뚫고 노심 코크스(5) 내부에 일정 길이를 삽입되며, 이 상태에서 공기를 파이프(11)에 공급하여 노심 코크스(5)의 내부에 공기를 강제 주입한다.

여기서, 노심 코크스(5)에 공기를 주입하기 위한 파이프(11)의 규격 및 그 설정이유는 다음과 같다.

선단이 개방된 파이프(11)의 길이는 약 1,500mm 이상, 지름은 40mm 이상이며, 선단에서 부터 30 내지 50%의 영역, 즉 선단으로 부터 450mm 내지 750mm까지의 영역에 지름이 10 내지 10mm의 관통 홀을 다수 형성한다.

파이프(11)의 길이를 1,500mm 이상으로 설정한 이유는 고로(1)가 대형화되는 추세에서 파이프(11)가 연소대(5B)를 관통하여 노심 코크스(5)의 표층부(5A)의 미분 퇴적층을 관통하기 위해서는 그 길이가 1,500mm 이상이여야 하며, 만일 1,500mm 이하일 경우 노심 코크스(5)의 중심부까지 이르지 못해 노심 코크스(5) 중심부에 공기를 주입할 수 없게 된다.

노심 코크스(5)의 단면적에 비햐여 파이프(11)의 단면적을 최소한으로 확보함과 동시에 충분한 공기를 유입을 위하여 파이프(11)의 직경을 40mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

파이프(11) 총 길이의 30 내지 50%에 다수의 관통홀을 형성한 것은 총길이의 30% 미만의 영역에 형성된 관통홀에서 공기를 공급할 경우, 파이프를 통하여 공급된 공기가 중심부쪽으로만 분배되기 때문이며, 50% 이상일 경우 고로의 벽부로 공기가 분배되어 노심 코크스(5)의 활성화라는 본 발명의 목적에 부합되지 않는다.

파이프(11)의 주변에 형성된 다수의 관통홀의 직경이 10mm 이하일 경우, 공기가 파이프(11)로 부터 원활하게 배출되지 못하여 효과가 반감되며, 20mm 이상일 경우,이 관통 홀을 통하여 다량의 미분이 유입되어 파이프(11)를 밀폐시킬 우려가 있다. 여기서, 파이프의 선단을 통하여 배출된 공기는 노심 코크스(5)의 중심부까지 전달되며, 주변에 형성된 관통 홀들을 통하여 배출된 공기는 여러방향으로 배출되어 공기의 흐름량을 적절히 분산시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 적용후 풍구의 유량 변화를 나타낸 그래프도로서, 본 발명을 실시하기 전과 실시한 후의 해당 풍구에서의 열풍의 유량 변화를 나타낸다.

본 발명에 따른 노심 코크스 활성화 공정은 고로 휴풍 시간(16시간)이 종료된후 실시하며, 활성화 공정을 실시한 후 풍구에서의 열풍의 유량이 크게 증가함을 알수 있다. 고로 내로 유입되는 열풍의 유량이 많다는 것은 노심 코크스의 통기성이 증가함을 나태내며, 이는 노심 코크스이 활성화가 이루어짐을 나타낸다.

도 6은 본 발명의 적용전과 적용 후 노체 하부의 온도변화를 나타낸 그래프도로서, 도 2에 도시된 바와같은 노체 하부에 설치된 온도계(S1)를 통하여 측정한 온도변화를 나타낸다. 본 발명의 적용전(검은 원형)에 비하여 적용후(사각형)의 온도가 일정하게 유지됨으로서 고로 내부의 상황이 안정되어 있음을 알수 있다. 또한 낮은 온도로 인하여 노벽부 열부하의 심화현상을 방지하게 된다.

이상과 같은 본 발명은 노심 코크스의 표층부를 관통하여 노심부까지 공기 를 공급함으로서 열풍의 유입을 원활하게 하며, 결과적으로 노내 반경방향으로의 균일햐ㄹ 공기흐름을 유지시켜 노심을 활성화시킬수 있다. 이와 같이 노심의 불황성 및 열부화 현상을 방지함으로서 고미분탄 조업시 고로 노심부의 통기성을 확보하여 고로의 생산성 향상 및 수명 연장의 효과를 기대할수 있다.

Claims (2)

1. 고로의 휴지시간 후 풍구로 재송풍을 실시하게 전에 풍구를 통하여 외부의 공기공급부와 연결된 파이프를 반경방향으로 삽입, 노심 코크스 표층부를 관통시켜 노심 코크스층 내부에 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 고로의 노심 활성화 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 파이프는 그 길이가 1500mm 이상, 지름은 40mm 이상이며, 그 선단에서 부터 30 내지 50%의 영역에 지름이 10 내지 20mm의 관통 홀이 다수 형성되어 있으며, 그 직경은 40mm 이상인 것을 특징으로 하는 고로의 노심 활성화 방법.