KR20010045768A - 고로 장입물의 프로파일 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 내에 철광석 등의 원료 및 코크스 등의 연료와 같은 장입물 장입시 장입물의 프로파일(Profile)을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 그 목적은 노정호퍼의 2차 균압설비 이상으로 1차 균압밸브만을 이용하여 장입물을 장입하는 경우 노내 압력과 장입물이 저장된 노정 장입호퍼간의 차압 발생을 방지하여 장입물이 노내의 설정 노치부에 장입되도록 제어하는 고로 장입물의 프로파일 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은, 원료 PLC에 지정된 배치(Batch)를 인가하면 해당 중계조의 게이트를 개방하고, 원료 선단이 BD2에 도착하면 배압지령에 의해 배압을 완료하고 상부실밸브(USV)를 개방하며 방향 게이트(3-4)가 이동후, 원료 선단이 BD3에 도착하고 호퍼의 수입 준비가 완료된 여부를 검지하여, 원료 호퍼의 수입준비가 완료되었으면 원료 호퍼에 장입물 원료를 수입시켜 수입 완료하고, 정상 균압모드로 이행하는 단계(11-20)와; 2차 균압설비에서 고장이 발생하여 균압지연이 발생하면, 1차 균압을 선택하여 노정호퍼 균배압장치 제어수단(13-2)에 의해 상부실밸브(USV)(3-3)를 닫고 분광 덤프밸브(DDV)(4-2) 및 1차 균압밸브(PEV)(4-1)를 열어 노정호퍼를 노정압력으로 채우며, 노정호퍼(1-1)의 압력과 상관 없이 일정 시간 후에 균압 O.K 신호에 따라 하부실밸브(LSV)(3-1)를 열고 장입물 배출조절밸브(MCG)(3-2)를 정상조업 각도 보다 +1.2°보상하여 열면서 틸팅각도와 노치에 따라 장입물을 고로에 투입하여 장입 작업을 수행하는 단계(21)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고로 장입물의 프로파일 제어방법을 기술요지로 한다.

Description

고로 장입물의 프로파일 제어방법{CONTROLLING METHOD OF CHARGED MATERIAL PROFILE IN BLAST FURNACE}

본 발명은 고로 내에 철광석 등의 원료 및 코크스 등의 연료와 같은 장입물 장입시 장입물의 프로파일(Profile)을 제어하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노정호퍼의 2차 균압설비 이상으로 1차 균압밸브만을 이용하여 장입물을 장입하는 경우 노내 압력과 장입물이 저장된 노정 장입호퍼간의 차압 발생을 방지하여 초기 장입물이 노내의 초기 설정 노치부에 장입되도록 제어하는 고로 장입물의 프로파일 제어방법에 관한 것이다.

도 1 도시와 같이, 일반적으로 고로(1)에서의 용선 생산은 철광석과 코크스를 고로 상부에서 입도별로 장입하고 고로 하부의 풍구에서 1200℃의 열풍과 미분탄 및 산소를 송풍하면 노내 환원반응에 의해 용융물이 생성하고 출선구를 통하여 용융물을 배출하며 대탕도에서 용선(Pig Iron)과 슬라그로 분리하여 이루어지며, 순수한 용선만을 제강 공장으로 보내도록 한다.

이러한 고로 조업은 고로(1) 내부에 장입된 연,원료의 분포상태('프로파일'이라 함)가 안정되어야 노내 가스가 원활하게 흘러 전체적으로 양호한 조건하에서 철광석의 환원 및 용융이 이루어지고, 노내 가스의 이용율을 향상시킬 수 있어서 연료비를 절감하고 양질의 용선을 제조하여 조업을 경제적으로 수행하고 생산성 향상과 고로 수명 연장을 도모할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이 고로 조업이 이루어지려면, 조업자가 요구하는 대로 연료 및 원료의 장입이 이루어져야 하는데, 일반적인 고로의 장입물 장입 작업을 도 1과 관련하여 설명하면 다음과 같다.

노 상부의 압력(노정압)이 상시 2.50∼2.65㎏/㎠으로 걸려 있는 고로(1)에 연료 및 원료를 원활하게 공급하기 위해서는 노 내부의 압력과 잡입물을 투입하는 장입물 호퍼(1-1)의 압력을 동일하게 맞추되, 연, 원료를 장입하는 장입물 호퍼(1-1)는 노 내부의 압력 보다 높은 압력으로 설정되어야 노 내부로의 연, 원료가 원활하게 배출될 수 있다.

노내의 장입물 장입 작업은 노정호퍼(1-1)를 대기압 상태로 한후 이송 콘베어를 통해 운반된 연,원료를 받아 노정호퍼(1-1)를 노정압 이상(노정압+0.030 ㎏/㎠)으로 가압해서 고로에 장입하는데, 노정호퍼(1-1)를 일정 압력 이상으로 가압하는 것을 "균압"이라 하고, 균압된 압력을 대기압으로 낮추는 과정을 "배압"이라 한다.

원료호퍼에서 배출된 연,원료(코크스, 철광석)는 장입 콘베어로 고로 상부까지 이송되며, 장입물 방향 게이트(3-4)는 두 개의 노정호퍼(1-1) 중 원료를 받을 수 있는 조건이 구비된 쪽으로 자동으로 설정되며, 이때 배압을 위해 열려 있던 배압밸브(6-1)가 닫힘과 동시에 상부실밸브(3-3)가 개방되어 콘베어로 이송된 원료를 받게 된다. 이때 상부실밸브(3-3)를 제외한 다른 밸브들은 모두 닫혀 있는 상태이다.

다음에 원료가 노정호퍼(1-1)에 전량 입조되면 노정 평량기(1-2)는 풀(Full) 신호를 발하게 되고 열려 있던 상부실밸브(3-3)가 닫힘과 동시에 균압시퀀스가 개시된다.

균압은 고로가스를 사용한 1차 균압과 질소가스를 사용한 2차 균압으로 구분되어 이루어지는데, 1차 균압은 1차 균압밸브(4-1)가 개방되어 고로 후단의 가스청정설비로부터 반청정 가스가 대기압 상태의 노정호퍼(1-1) 압력을 2.60㎏/㎠(노정압을 2.65㎏/㎠로 설정시)까지 승압후 1차 균압밸브(PEV)(4-1)는 닫히고 2차 균압밸브(SEV)(5)가 개방되어 질소 가스에 의한 충압이 노정압+0.03㎏/㎠까지 이루어진후 2차 균압밸브(5)는 이를 유지한다.

균압 완료는 노정호퍼(1-1)의 압력이 노정압 +0.03㎏/㎠에 도달하면 완료된 것으로 인식되며, 이후 고로의 장입레벨 측정기가 장입기준선에 도달된 것을 인식하면 고로에 원료를 장입하고 이어서 배압 시퀀스에 들어가게 된다.

배압 시퀀스는 장입을 완료한 노정호퍼(1-1)의 내부압력을 대기압으로 배압하는 것으로 개방된 2차 균압밸브(5)가 닫힘과 동시에 배압밸브(6-1)가 열려 노정호퍼(1-1)의 내부 충진 압력을 전량 대기로 방출하게 되는 것이다.

그러나 고로의 균압 시퀀스중 2차 균압설비의 고장으로 인하여 장기 휴지시 1차 균압설비만으로 조업하게 되는데, 이때 고로내 장입량이 장입기준에 따라 장입슈트(3)의 틸팅(Tilting) 각도와 장입물 배출조절밸브(3-2)에 의해 일정하게 각 노치별로 장입되지 못하며, 노정호퍼의 압력이 노정압 보다 0.03 내지 0.05㎏/㎠ 낮아 장입물이 부상하여 슈트의 틸팅 각도가 최종 노치에 도달해도 노정호퍼가 공빈 신호를 수신하지 못하여 장입시간이 지체되고 이에 따라 장입물 낙하 속도가 늦어 다량의 장입물이 중심부로 유입되기 때문에 고로 내부의 장입물 프로파일이 바뀌어 균일한 가스 흐름을 방해하여 통기성이 악화되는 문제가 발생한다.

도 2는 종래의 정상 조업중인 노내 장입물의 프로파일을 나타낸 것이고, 도 3은 종래의 1차 균압에 의한 노내 프로파일을 비교하여 도시한 것으로, 정상 조업중일 때는 장입물 중심부에 코크스와 철광석의 혼합층(2-2a)을 확인할 수 있으나 1차 균압에 의한 노내 프로파일에는 혼합층이 없고 대립 소결광 장입층(2-2)이 중심부로 다량 유입되어 중심쪽으로 층상이 두껍게 된 것을 알 수 있다.

또한, 정상 조업중의 노내 프로파일(2)은 가스의 통기성이 확보되도록 일정한 층을 이루고 노심 코크스(2c)와 프로파일(2)과의 간격이 균일하여 풍구에서 선단부의 연소대(2d)가 압박을 받지 않고 가스가 프로파일(2)의 중간에 있는 가스통과공으로 원활하게 빠져나갈 수 있도록 경사를 이루고 있으나, 도 3 도시의 1차 균압에 의한 경우에는 프로파일(2) 상측 중심부가 아래로 내려오고 하부의 층후가 두꺼워서 노심 코크스(2c)와 프로파일(2) 사이의 간격이 좁고 가스가 빠져나갈 수 있는 간격이 좁아 연소대(2d)가 압박을 많이 받게 되어 통기성이 불량한 것으로 나타나고 있다.

이를 개선하기 위하여 종래에는 정상조업도 보다 못미치는 조업, 즉 풍량과 노정압을 줄여 감산 조업을 하면서 이상부의 수리 작업후 정상 조업을 재개하거나 내부 장입물중 통기성을 향상하기 위하여 연료인 코크스를 다량 사용하는 조업 방법이 모색되었다.

그러나 2차 균압밸브가 없으므로 노정호퍼(1-1)의 압력을 노정압 보다 높일 수 없어서 중심부에 장입되는 장입물을 방치하므로 노내 프로파일이 흐트러지는 현상을 해소할 수는 없으며, 통기성을 확보하기 위하여 대괴 코크스를 다량 사용하므로 연료비가 상승하여 조업 원단위가 상승하였다.

또한, 저풍량으로 조업하여 생산량이 저하하며, 정상조업도로 상승하여 복귀하기에는 일정한 시간이 필요한 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 2차 균압설비 고장으로 균압지연시 1차 균압밸브만을 사용하여 장입물 배출 조절밸브를 낙하궤적에 따른 보상 각도를 더하여 제어하여 장입물을 투입함으로써 노내 프로파일을 정상 장입시와 같이 유지할 수 있어서 정해진 노치에 장입물을 분배할 수 있는 고로 장입물 프로파일 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 고로 노정 장입 설비를 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 정상 조업중의 고로 노내 프로파일을 도시한 모식도,

도 3은 종래의 1차 균압시 고로 노내 프로파일을 나타낸 모식도,

도 4는 본 발명의 고로 노내 장입물의 프로파일을 제어하기 위한 방법을 실행하기 위한 장치의 구성을 나타낸 블럭도,

도 5는 본 발명의 고로 노내 장입물의 프로파일을 제어하기 위한 방법의 제어 플로우챠트이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1:고로 1-1:노정호퍼

1-2:노정평량기 2:노내 프로파일

2-1:코크스장입층 2-2:대괴 소결광 장입층

2-3:소괴소결광 장입층 2-2a:혼합층

3:장입슈트 3-1:하부실밸브

3-2:장입물배출조절밸브(MCG) 3-3:상부실밸브

3-4:장입물방향게이트 4-1:1차균압밸브

5:2차균압밸브 6-1:배압밸브

10:프로세스컴퓨터 11:전기신호 통신제어기

13:노정PLC 14:전기신호 통신제어기

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 원료 PLC에 지정된 배치(Batch)를 인가하면 해당 중계조의 게이트를 개방하고 추적 시스템을 작동하며, 원료 선단이 BD2에 도착하면 배압지령에 의해 배압을 완료하고 상부실밸브(USV)를 개방하며 방향 게이트가 이동하면, 원료 선단이 BD3에 도착하고 호퍼의 수입 준비가 완료된 여부를 검지하여, 원료 호퍼의 수입준비가 완료되었으면 원료 호퍼에 장입물 원료를 수입시켜 수입 완료후, 정상 균압모드로 이행하는 단계와; 2차 균압설비에서 고장이 발생하여 균압지연이 발생하면, 1차 균압을 선택하여 노정호퍼 균배압장치 제어수단에 의해 상부실밸브(USV)를 닫고 분광 덤프밸브(DDV) 및 1차 균압밸브(PEV)를 열어 노정호퍼를 노정압력으로 채우며, 노정호퍼의 압력과 상관 없이 일정 시간 후에 균압 O.K 신호에 따라 하부실밸브(LSV)를 열고 장입물 배출조절밸브(MCG)를 정상조업 각도 보다 +1.2°보상하여 열면서 틸팅각도와 노치에 따라 장입물을 고로에 투입하여 장입 작업을 수행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 고로 장입물의 프로파일 제어방법을 제공한다.

이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 고로 장입물 프로파일을 제어하기 위한 방법을 실시하기 위한 제어장치를 도시한 블럭도이고, 도 5는 본 발명의 제어방법을 도시한 플로우챠트이다.

도 4 도시의 제어장치는, 조업자가 고로의 노정 균압 설비인 2차 균압설비에 트러블이 발생하여 균압이 지연되고, 이로써 원,연료의 장입이 지연되고 장입물이 고로 중심부에 유입되는 것을 방지하기 위하여 노내 프로파일을 제어하기 위해 장입물 배출 조절밸브(Material Control Gate:M.C.G)(3-2)의 개도를 설정하는 프로세스 컴퓨터(10)가 설치되고, 이 컴퓨터(10)를 전기신호 제어용 제어기(11)에 연결시키며, 프로파일 제어용 기능선택부(12)를 통해 기능선택신호를 입력하도록 구성한다.

또한, 이 제어기(11)는 노정 PLC(13)와 신호를 송수신하도록 구성하고, 이 노정 PLC(13)는 장입호퍼 원,연료 수입신호 발생수단(13-1) 및 장입호퍼 균배압설비 제어수단(13-2)을 구비하며, 별개의 전기신호 통신제어기(14)에 이 노정 PLC(13)를 연결하고, 이 전기신호 통신제어기(14)는 장입물을 고로 내부에 장입시 장입물의 배출각도를 설정하는 장입물 배출각도 설정수단(14-1)과 장입물 배출각도 제어수단(14-2)을 구비한다.

다음에 도 5와 관련하여 본 발명의 고로 장입물 프로파일 제어방법의 제어 순서를 설명하면, 고로 장입물 장입 조업은 원료 PLC에 지정된 배치(Batch)를 인가하면 해당 중계조의 게이트를 개방하고 추적 시스템이 작동(11,12)된다.

이어서, 원료 선단이 BD2에 도착하면 배압지령에 의해 배압을 완료하고 상부실밸브(USV)를 개방하며 방향 게이트(3-4)가 이동(13-16)하면, 원료 선단이 BD3에 도착하고 호퍼의 수입 준비가 완료된 여부를 검지하여(17), 수입준비가 완료되지 않은 경우에는 장입 콘베어를 정지시킨다(18).

이때 원료 호퍼의 수입준비가 완료되었으면 원료 호퍼에 장입물 원료를 수입시켜 수입 완료(19)후, 정상 균압모드로 이행한다(20).

그런데, 고로 장입물 장입 조업중 노정호퍼(1-1)의 2차 균압밸브(5)를 포함한 균압설비에서 고장이 발생하여 균압지연이 발생하면, 조업자가 중앙 운전실 데스크에 있는 1차 균압 선택스위치를 선택하고, 기능선택부(12)를 통해 신호가 전송되어 노정호퍼 균배압장치 제어수단(13-2)에 의해 1차 균압시스템이 가동된다.

즉, 노정호퍼(1-1)에 장입물 수입이 완료되면, 상부실밸브(Upper Seal Valve:USV)(3-3)가 닫히고 분광 덤프밸브(Dust Dump Valve:DDV)(4-2)가 열리고 1차 균압밸브(PEV)(4-1)가 열려 노정압력의 고로 가스가 노정호퍼를 채우게 된다.

이때 노정호퍼(1-1)의 압력과 상관 없이 15초 후에 균압 O.K 신호에 따라 하부실밸브(Lower Seal Valve:LSV)(3-1)가 열리고 장입물 배출조절밸브(Material Control Gate:MCG)(3-2)가 정상조업 각도 보다 +1.2°보상하여 열리면서 틸팅각도와 노치에 따라 장입물을 고로에 투입하여 장입 작업을 수행하는 것이다(21).

이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

이들의 일련의 동작신호는 노정 PLC(13)에 의해 제어되며, 보정각도 설정 프로세스 컴퓨터(10)에 프로그램된 1차 균압용 제어프로그램이 전기신호 통신제어기(11)를 거쳐 노정 PLC(13)에 전송되는데, 노정 PLC(13)는 1차 균압모드로 선택된 장입호퍼 균배압장치 제어수단(13-2)과 장입호퍼 원,연료 수입신호 발생수단(13-1)을 구비하여 공빈신호를 받고 노정호퍼의 배압밸브(6-1)를 열어 배압이 완료되면 노정호퍼 상부실밸브(USV)(3-3)가 열리고 장입물 방향 게이트(Flap Gate)(3-4)가 이동한후 장입물이 노정호퍼(1-1)로 수입되어지고 수입완료 신호에 의해 상부실밸브(USV)(3-3)가 닫히고 분광덤프밸브(4-2)와 1차 균압밸브(4-1)가 열린후 15초후에 균압을 완료한다.

균압완료신호를 받은 노정 PLC(13)는 전기신호 통신제어기(14)의 장입물 배출각도 설정수단(14-1)과 장입물 배출각도 제어수단(14-2)을 통해 노정슈트(3)를 선택된 장입노치로 진행시키고, 하부실밸브(Lower Seal Valve:LSV)(3-1)를 열고, 컴퓨터(10)에 설정된 각도(+1.2°)만큼 장입물 배출조절밸브(MCG)(3-2)를 열어 고로에 장입물을 장입하게 된다.

한편, 정상적인 균압모드인 경우에는 장입물 배출 조절밸브(MCG)(3-2)를 정개도 개방후 고로에 장입물을 장입하여(22), 호퍼의 공빈 신호를 검출하면 장입물 배출 조절밸브(3-2) 및 하부실밸브(3-1)를 닫고(23,24), 장입슈트(3)를 상승시켜 대기후 작업을 완료한다(25).

상기와 같은 고로에의 장입물 장입조업은 중앙 운전실의 모니터에 모니터링되어 조업자가 감시할 수 있도록 되어 있다.

따라서, 상기와 같이 동작하는 본 발명에 의하면, 균압지연시 1차 균압밸브만을 사용하여 장입물 배출 조절밸브를 정개도 보다 +1.2°보상하여 개방후 장입물을 투입함으로써 노내 프로파일을 정상 장입시와 같이 유지할 수 있어서 철광석의 용융 및 환원이 양호하게 이루어지고 노내 가스의 이용율을 향상시킴으로써 연료비를 절감한다.

또한, 이로써 경제적 조업이 가능하므로 생산성을 향상하고 고로의 수명 연장을 도모할 수 있다.

Claims (1)

1. 원료 PLC에 지정된 배치(Batch)를 인가하면 해당 중계조의 게이트를 개방하고 추적 시스템을 작동하며, 원료 선단이 BD2에 도착하면 배압지령에 의해 배압을 완료하고 상부실밸브(USV)를 개방하며 방향 게이트(3-4)가 이동후, 원료 선단이 BD3에 도착하고 호퍼의 수입 준비가 완료된 여부를 검지하여, 원료 호퍼의 수입준비가 완료되었으면 원료 호퍼에 장입물 원료를 수입시켜 수입 완료하고, 정상 균압모드로 이행하는 단계(11-20)와;

   2차 균압설비에서 고장이 발생하여 균압지연이 발생하면, 1차 균압을 선택하여 노정호퍼 균배압장치 제어수단(13-2)에 의해 상부실밸브(USV)(3-3)를 닫고 분광 덤프밸브(DDV)(4-2) 및 1차 균압밸브(PEV)(4-1)를 열어 노정호퍼를 노정압력으로 채우며, 노정호퍼(1-1)의 압력과 상관 없이 일정 시간 후에 균압 O.K 신호에 따라 하부실밸브(LSV)(3-1)를 열고 장입물 배출조절밸브(MCG)(3-2)를 정상조업 각도 보다 +1.2°보상하여 열면서 틸팅각도와 노치에 따라 장입물을 고로에 투입하여 장입 작업을 수행하는 단계(21)를 구비하는 것을 특징으로 하는 고로 장입물의 프로파일 제어방법.