KR20010019721A - 펠레트 광석을 사용하여 용선조업시 통기성 향상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로에서 펠레트 광석을 사용하여 용선작업을 할 때 고로 내의 공기 흐름을 확보하여 통기성을 개선시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 컴퓨터에 설정된 평량값에 따라 평량을 개시하여 중괴 코크스(24)를 제8 웨잉 호퍼(52)에 저장하는 1단계와; 광석량에 따라 펠레트 광석(25)의 비율을 입력하면 사용량이 자동 계산되어 설정된 평량값에 따라 평량을 개시하여 선별기(51)에서 선별된 펠레트 광석을 제8 웨잉 호퍼(52)의 중괴 코크스(24) 상부에 저장하는 2단계와; 노정 PLC로부터 장입준비 신호를 받은 원료 PLC가 대립광석 서지 호퍼(33)를 배출시키고, 배출 완료되면 각 웨잉 호퍼(52)의 배출을 대립광석 서지 호퍼(33)에 설정하며, 그 중에서 제8 웨잉 호퍼(52)의 장입물이 대립광석 서지 호퍼(33) 하부에 저장되도록 최우선 배출하는 3단계와; 노정 PLC로부터 장입개시 신호를 받은 원료 PLC가 대립광석 서지 호퍼(33)의 장입물을 컨베어(20)에 우선 배출하는 4단계와; 중괴 코크스(24)와 펠레트 광석(25) 혼합량에 따라 제어 밸브(17)의 보정각도를 조정하여 마지막 노치 전단 2노치 회전수를 통상 다른 노치의 회전수보다 줄여서 테라스 선단 중간부에 일정한 홈을 형성시키고, 대립광석 장입시에는 낙하에너지에 의한 코크스 붕괴 내지는 코크스와 대립광석의 혼합을 방지하기 위하여 첫노치 회전수를 줄이는 5단계로 구성된다.

본 발명에 의하면, 고로 조업에서 현재의 고출선비와 고미분탄비를 일정하게 유지하면서 펠레트 광석(25)이 중심부로 유입되는 것이 억제되기 때문에 펠레트 광석(25) 사용량을 증대시키더라도 괴상대(15)와 연화융착대(11)에서의 통기 저항이 최소화되어 노황 안정을 통한 생산성 향상은 물론, 고로(10)의 수명 연장을 꾀할 수 있는 획기적인 효과가 있는 것이다.

Description

펠레트 광석을 사용하여 용선조업시 통기성 향상방법 {Permeability Enhancing Method in Iron Melting Work using Pellet}

본 발명은 고로에서 펠레트 광석을 사용하여 용선작업을 할 때 고로 내의 공기 흐름을 확보하여 통기성을 개선시키는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 고로 조업은 고로 내부의 연료 및 원료 분포상태(Profile ; 이하 "프로파일"이라 한다)가 안정되어야 가스의 흐름(이하 "통기성"이라 한다)이 전체적으로 양호한 조건하에서 철광석이 환원 및 용융되어 경제적 조업수행이 가능함과 동시에 생산성 향상과 고로의 수명 연장을 꾀할 수 있게 된다. 그리고 상기 프로파일은 연료 및 원료가 고로 내로 장입될 때 장입 상태 및 순서 등에 의하여 결정되며, 상기 장입 작업은 연료인 코크스의 선별 및 평량, 원료인 소결광의 선별 및 평량에 의하여 결정된다.

도 1은 종래의 일반적인 평량 및 장입과정의 개략도이다.

먼저 고로(10)의 연료인 코크스(21)가 코크스 저장조(40)에서 선별기(41)로 투입되어 입자 크기에 따라 분류된 후 컨베어(20)를 통해 코크스 웨잉 호퍼(31, 32)에 투입된다. 한편 용선(13)의 원료인 소결광은 광석 저장조(50)에서 선별기(51)로 투입되어 역시 입자 크기에 따라 분류된 후 각각 컨베어(20)를 통해 대립광석(22)은 대립광석 서지 호퍼(33, 34)에, 소립광석(23)은 소립광석 웨잉 호퍼(35)에 투입된다. 이때 통상 상기 코크스 웨잉 호퍼(31, 32)에 저장된 연료를 각각 1뱃치(Batch)라 하고, 1뱃치와 1뱃치를 고로(10)에 투입할 연료를 1차지(Charge)라 한다.

그 후 고로(10)에서 필요로 하는 연료 및 원료의 양을 기초로 하여 평량값이 계산되면 코크스(21), 대립광석(22) 및 소립광석(23)은 컨베어(20)에 의하여 장입 호퍼(18)에 수입된다. 그리고 대기상태를 유지하다가 고로(10) 내부의 환원반응을 통해 장입물이 강하되어 장입 기준선(14)에 도달하면 제어 밸브(17)가 개방되면서 코크스(21), 대립광석(22) 및 소립광석(23)의 순서로 연속 장입된다.

이때 장입물은 선회 슈트(16)에 의하여 로벽을 기준으로 중심방향으로 11단계로 구분된 노치(Notch) 단위로 미리 정해진 위치에 뿌려지는데, 선회 슈트(16)의 선회 회전수와 노치의 이동은 고로(10) 내부의 노황과 장입되어 있는 연료, 원료의 특성에 따라 달라진다. 예를 들어 코크스(21)의 경우에는 제1노치부에서 3회전하면서 연료를 뿌린 후 계속해서 제5노치까지 선회하면서 장입을 하고, 대립광석(22)은 고로(10) 내부 반경방향으로 균일하게 장입하여 통기성 및 가스 이용율이 우수한 연화융착대(11)를 구성토록 장입하며, 노벽 측에는 환원성 및 통기성이 우수한 소립광석(23)을 안착시켜 노벽부 불활성대 생성을 방지하면서 노벽 보호를 할 수 있도록 고로(10) 상부에서 교대로 장입하여 층을 형성하도록 장입하는 것이다.

그러나 최근에는 고로의 경제적 조업을 위하여 연료의 면에서 값비싼 코크스 대신 상대적으로 저렴한 일반탄을 분쇄하여 만든 미분탄의 사용 비율을 점차적으로 늘려가면서 추세이고, 원료의 면에서 주원료인 철광석 대신 상대적으로 생산성이 좋고 연료비 저감에 유리한 펠레트 광석(정형화된 유리 구슬 형태를 가진 용광로 원료)의 사용이 증가하고 있다. 그런데 원료 페러스(ferrous) 계통 절출시 펠레트 광석은 원료 적재 선단부가 아닌 중간부 이후로 적재되어 노내에 장입할 경우 코크스 마지막 제2노치와 겹치지 않고 분포되기 때문에 상대적으로 충격에 대한 반발력이 큰 펠레트 광석이 통기성 확보가 최우선적으로 선행되어야 할 노중심부, 중간부로 유입되고 있다.

즉 고로(10)의 괴상대(15)에서 펠레트는 구형이므로 잘 구르는 성질이 있어서 중심부로 유입되므로 반경 방향별 광석비의 편차를 발생시키고, 환원 분화 영역이 존재하는 온도가 서로 상이하기 때문에 통기 장애를 일으키고 있으며, 뿐만 아니라 펠레트는 900℃ 부근에서 일산화탄소(CO) 가스에 의해 스웰링(Swelling; 팽창하여 체적이 급증했다가 분화하는 것) 현상이 발생하기 때문에 중심부에 다량 유입시 연화융착대(11)의 형상이 찌그러지고 수축률의 차이로 압력 손실이 발생하여 노내 통기성 및 통액성에 많은 지장을 초래하게 된다.

상기와 같이 고로(10) 내부의 통기성이 악화되는 경우, 고로(10) 노황의 불안정이 야기되고, 결국 생산량 저하 및 각종 조업 불안정이 일어나며, 경우에 따라서는 대형 사고를 초래할 수도 있으므로 펠레트의 중심부 유입을 방지하기 위하여 조업에 있어서 많은 노력을 하고 있다.

이를 위하여 종래에는 고로(10)의 프로파일 중간부를 활성화 즉, 연화융착대(11)의 중간부에 펠레트 광석의 분광 및 유입 방지를 위하여 기존의 부원료 제1피더(Feeder) 대신에 제1소결스크린(Screen) 과정을 통한 입도 8∼16㎜의 펠레트는 대립소결광에 포함시켜 장입시키고, 입도 8㎜이하의 펠레트는 소립소결광에 포함시켜 장입시키도록 하고 있다.

그러나 상기의 스크린된 대립의 펠레트 광석이 원료 페러스 계통 매트릭스(Matrix) 프로그램 구성상 첫번째 뱃치(Batch) 중간부 이후에 배출되도록 되어 있어, 중계조 페러스 서지호퍼 및 노정호퍼에 입조될 경우 호퍼 중간부에 쌓여 있어서, 그대로 노내로 장입되면 안식각이 크고 경사각이 작아서 구형인 펠레트는 상대적으로 잘 굴러가고 또한 반발력도 강하여 노내 중간부에 다량 유입되므로 장입물 경사각이 작아지고 고로(10) 조업에서 지향하는 대립광석(22)과 코크스(21)의 혼합층 형성이 억제되어 노내 연화융착대(11) 중간부 악화로 노내 프로파일이 불안정하게 되고, 통기성 약화 등 조업 불안정 요인이 되어, 생산량 저하 및 고로 수명 저하를 초래하는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 상대적으로 경사각이 큰 중괴 코크스와 펠레트 광석을 동일한 서지호퍼에 입조하여 수송벨트 선단부에 배출되도록 하고, 코크스 장입모드에서 마지막 노치 전단의 2노치의 회전수를 줄여서 약간의 홈을 만들어줌으로써, 원료가 자동혼합되면서 펠레트의 중심부 유입을 억제하고, 철광석층의 격자간 공극을 형성하여 통기성을 확보로 노황안정을 도모할 수 있는 펠레트 광석을 사용하여 용선할 때 통기성을 향상시키는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래의 평량 및 장입과정 개략도,

도 2는 본 발명의 평량 및 장입과정 개략도,

도 3은 본 발명의 컨베어상에 배출 상태도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 장입 모드 설정표,

도 5는 장입 분포 상태도,

도 6은 본 발명의 장치부의 블럭도,

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 광량 유량 조절밸브 각도 설정표,

도 8은 본 발명의 플로차트

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞

10 : 고로(高爐) 11 : 연화융착대

12 : 풍구 13 : 용선

14 : 장입 기준선 15 : 괴상대

16 : 선회 슈트(Rotation Chute) 17 : 제어 밸브(Material Control Valve)

18 : 장입 호퍼(Charging Hopper)

20 : 컨베어(Belt Conveyor)

21 : 코크스(Coke) 22 : 대립광석(Ore Large)

23 : 소립광석(Ore Small) 24 : 중괴 코크스(Nut Coke, Lump Coke)

25 : 펠레트(Pellet) 광석

31, 32 : 코크스 웨잉 호퍼(Coke Weighing Hopper)

33, 34 : 대립광석 서지 호퍼(Ore Large Surge Hopper)

35 : 소립광석 웨잉 호퍼(Ore Small Weighing Hopper)

40 : 코크스 저장조 41 : 선별기(Screen)

50 : 광석 저장조 51 : 선별기

52 : 웨잉 호퍼(Weighing Hopper) 60 : 광석 저장조

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도 8의 플로챠트에 도시된 바와 같이,컴퓨터에 설정된 평량값에 따라 평량을 개시하여 중괴 코크스(24)를 제8 웨잉 호퍼(52)에 저장하는 1단계와; 광석량에 따라 펠레트 광석(25)의 비율을 입력하면 사용량이 자동 계산되어 설정된 평량값에 따라 평량을 개시하여 선별기(51)에서 선별된 펠레트 광석을 제8 웨잉 호퍼(52)의 중괴 코크스(24) 상부에 저장하는 2단계와; 노정 PLC로부터 장입준비 신호를 받은 원료 PLC가 대립광석 서지 호퍼(33)를 배출시키고, 배출 완료되면 각 웨잉 호퍼(52)의 배출을 대립광석 서지 호퍼(33)에 설정하며, 그 중에서 제8 웨잉 호퍼(52)의 장입물이 대립광석 서지 호퍼(33) 하부에 저장되도록 최우선 배출하는 3단계와; 노정 PLC로부터 장입개시 신호를 받은 원료 PLC가 대립광석 서지 호퍼(33)의 장입물을 컨베어(20)에 우선 배출하는 4단계와; 중괴 코크스(24)와 펠레트 광석(25) 혼합량에 따라 제어 밸브(17)의 보정각도를 조정하여 마지막 노치 전단 2노치 회전수를 통상 다른 노치의 회전수보다 줄여서 테라스 선단 중간부에 일정한 홈을 형성시키고, 대립광석 장입시에는 낙하에너지에 의한 코크스 붕괴 내지는 코크스와 대립광석의 혼합을 방지하기 위하여 첫노치 회전수를 줄이는 5단계로 구성된다.

한편, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명이 구현되는 장치에는 조업자가 고로(10)의 조업 특성을 고려하여 혼합 장입되는 중괴 코크스(24)와 펠레트 광석(25) 양을 입력하면 차지당 비율에 의해 사용량을 결정하여 평량값을 설정하는 프로세스 컴퓨터가 설치되고, 전기신호의 제어를 위해서 전기신호의 통신 제어기가 연결되며, 이에 중괴 코크스(24) 및 펠레트 광석(25) 양을 제어하기 위한 평량제어기가 연결되고, 원료저장조 개폐를 제어하는 원료 PLC와 고로(10)의 장입을 제어하는 노정 PLC가 상호 통신관계를 가질 수 있도록 설치되며, 상기 프로세스 컴퓨터에 장입제어 기능 선택용 기능선택기가 설치된다.

이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 동작을 설명한다.

본 발명에 의한 통기성 향상을 위한 평량 및 장입작업 전체 과정은 도 2에 도시된 바와 같으며, 동작 플로우는 도 8의 플로챠트에 도시된 바와 같다.

먼저 통상 장입하는 총 장입 광석량(Ore Base)에 따른 펠레트 광석(25) 사용비율이 결정되면 컴퓨터에 의하여 펠레트 광석(25) 사용량이 자동으로 설정된다. 이때, 장입량의 누적치를 출력장치에 의하여 출력 및 관리할 수 있다.

그 후 혼합 장입을 위하여 선별기(41)에서 선별된 중괴 코크스(24)를 설정된 평량값에 따라 평량을 개시한다. 이때 선별하지 않은 중괴 코크스(24) 중에서 선별기(41)를 통해 입도가 큰 것만을 선별하는데, 이는 고로(10) 내부에서 기밀이 유지된 철광석 층에서의 중괴 코크스(24) 혼합으로 각 코크스의 격자간 공극을 크게 하여 기공을 다수 확보함으로써 통기성 확보 역할을 할 수 있도록 하기 위한 것이다. 실무적으로는 입도 최소의 입도기준 35㎜이상을 선별하여 구분한다.

총 광석량에 따라 펠레트 사용비를 컴퓨터에 입력하면 사용량이 자동 계산되어져 선별기(51)에서 선별된 펠레트 광석(25)을 설정된 평량값에 따라 평량을 개시하여 제8 웨잉 호퍼(52)의 기 평량된 중괴코크스 상부에 저장한다.

그 후 노정 PLC의 장입준비신호가 원료 PLC에서 감지되면 상기 장입물을 최우선으로 배출하여 대립광석 서지 호퍼(33) 하부에 저장되도록 하고, 노정 PLC의 장입개시신호가 원료 PLC에서 감지되면 대립광석 서지 호퍼(33)에 저장되어 있는 광석을 우선 배출하여 컨베어(20)에 의해 장입 호퍼(18)에 장입한다. 이때 컨베어(20)에 배출된 혼합물의 운반상태는 도 3의 배출상태도에 도시된 바와 같이 최선단에 중괴 코크스(24), 그 다음에 펠레트 광석(25)가 운반되고, 최후에 대립광석(22)가 운반된다.

여기서 펠레트 광석(25)을 중괴 코크스(24)와 혼합해서 장입하는 이유는 펠레트 광석(25)의 외형적인 형상으로 인해 잘 굴러가고 반발성이 크므로 코크스 웨잉 호퍼(31, 32)에서 컨베어(20)로 배출될 때나 대립광석 서지 호퍼(33)에서 컨베어(20)으로 배출될 때 벨트와 충돌하면서 튀어나가거나 비산되는 현상이 발생하기 때문에 비교적 입도가 우수하고 안식각이 큰 중괴 코크스(24)를 먼저 대립광석 서지 호퍼(33)에 평량하고 그 위에 펠레트 광석(25)을 평량하여 배출함으로써 구름성과 반발성의 억제작용을 자동적으로 도모하려는 것이다.

이와 같이 컨베어(20)에 의하여 운반된 혼합 장입물은 대립광석 적재물의 최선단부에 배출되도록 노정부의 제1 또는 제2 장입 호퍼(18) 중 어느 특정한 호퍼에 투입되어 최하단부에 저장된 후 최초 배출이 진행되어 고로 내부의 장입시 중간부에 뿌려져 철광석층의 코크스 혼합층을 만들어 통기성을 개선하게 된다.

따라서 장입할 때는 중괴 코크스(24)와 펠레트 광석(25) 혼합량에 따라 제어 밸브(17)의 보정각도를 조정하여야 하는데, 각도 보상은 노내부 장입 각도 설정에 의해 장입물 연료, 원료 배출량을 제어를 위한 것이며, 실시예에 의하면 혼합 장입량에 따른 각도를 제어 밸브(17)에서 자동보정할 때 도 8의 도표에 표시된 값을 중괴 코크스(24)와 펠레트 광석(25)의 합계인 10 ton에서 20ton까지의 혼합량에 따라 보정각도가 보정각 0.5도에서 3.3도까지의 자동 보정되도록 한다.

상기와 같이 중괴 코크스(24)와 펠레트 광석(25)의 혼합량에 따라 제어 밸브(17)를 자동조정하는 이유는 대립광석(22)과 중괴 코크스(24) 간의 입도와 비중 차이로 인하여 장입 호퍼(18)에서의 배출속도가 상이하므로 제어 밸브(17)를 중괴 코크스(24)와 펠레트 광석(25)의 혼합량만큼 추가로 개방하여 중괴 코크스(24) 배출 종료시 펠레트 광석(25)도 배출이 완료될 수 있도록 함으로써 중괴 코크스(24)와 펠레트 광석(25)의 배출 잔량의 차이로 인해 펠레트 광석(25)이 중심부로 유입되는 현상을 억제하기 위한 것이다.

또한 선회 슈트(16)의 노치별 회전수도 제어되는데, 실시예에 의하면 도 4에 도시된 장입모드 설정표에 표시된 바와 같이 선회 슈트(16)의 회전수가 코크스(24)의 경우는 제3 및 제4 노치에서 종래의 3회전에서 2회전으로 변경 설정되었고, 대립광석(22)의 경우에는 제4 노치에서 종래와 달리 2회전으로 설정되었으며, 기타는 종래와 동일한 제어를 하게 된다. 상기와 같이 제어를 하는 것은 중괴 코크스(24) 및 펠레트 광석(25)의 중심부 유입을 차단하기 위하여 일반적인 장입 방법을 변형한 것이며, 코크스 테라스는 일정하게 형성되도록 하면서 마지막 노치 전단 2노치 회전수를 통상 다른 노치의 회전수보다 줄여서 테라스 선단 중간부에 일정한 홈을 형성시키고, 대립광석 장입시에는 낙하에너지에 의한 코크스 붕괴 내지는 코크스와 대립광석의 혼합을 방지하기 위하여 첫노치 회전수를 줄이게 된 것이다.

따라서 상기와 같은 본 발명에 의하면, 고로 조업에서 현재의 고출선비와 고미분탄비를 일정하게 유지하면서도 도 5의 장입분포도에 도시된 바와 같이 종래의 방법에 비하여 펠레트 광석(25)이 중심부로 유입되는 것이 억제되기 때문에 펠레트 광석(25) 사용량을 증대시키더라도 괴상대(15)와 연화융착대(11)에서의 통기 저항이 최소화되어 노황 안정을 통한 생산성 향상은 물론, 고로(10)의 수명 연장을 꾀할 수 있는 획기적인 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 고로(10)에서 펠레트 광석을 사용하여 용선 조업을 할 때 통기성을 향상시키는 방법에 있어서, 컴퓨터에 설정된 평량값에 따라 평량을 개시하여 중괴 코크스(24)를 제8 웨잉 호퍼(52)에 저장하는 1단계와; 광석량에 따라 펠레트 광석(25)의 비율을 입력하면 사용량이 자동 계산되어 설정된 평량값에 따라 평량을 개시하여 선별기(51)에서 선별된 펠레트 광석을 제8 웨잉 호퍼(52)의 중괴 코크스(24) 상부에 저장하는 2단계와; 노정 PLC로부터 장입준비 신호를 받은 원료 PLC가 대립광석 서지 호퍼(33)를 배출시키고, 배출 완료되면 각 웨잉 호퍼(52)의 배출을 대립광석 서지 호퍼(33)에 설정하며, 그 중에서 제8 웨잉 호퍼(52)의 장입물이 대립광석 서지 호퍼(33) 하부에 저장되도록 최우선 배출하는 3단계와; 노정 PLC로부터 장입개시 신호를 받은 원료 PLC가 대립광석 서지 호퍼(33)의 장입물을 컨베어(20)에 우선 배출하는 4단계와; 중괴 코크스(24)와 펠레트 광석(25) 혼합량에 따라 제어 밸브(17)의 보정각도를 조정하여 마지막 노치 전단 2노치 회전수를 통상 다른 노치의 회전수보다 줄여서 테라스 선단 중간부에 일정한 홈을 형성시키고, 대립광석 장입시에는 낙하에너지에 의한 코크스 붕괴 내지는 코크스와 대립광석의 혼합을 방지하기 위하여 첫노치 회전수를 줄이는 5단계로 구성됨을 특징으로 하는 펠레트 광석을 사용하여 용선조업시 통기성 향상방법