KR20020034292A - 장입물레벨 복귀시 중심코크스 대체를 위한 다구간장입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노 중심부에 코크스를 장입하는 중심코크스 대체용 다구간 장입방법에 관한 것으로, 코크스 다구간중 중심코크스 대체용으로 설정되는 노치의 경동각도를 낮게 설정하여 코크스가 중심으로 장입되도록 유도함으로써 중심류를 일정히 유지하여 중심온도 저하 방지에 의한 노상부 온도변동을 최소화하고 연화융착층에서의 노내 통기성을 확보하여 노내의 안정된 가스흐름으로 노황 안정에 관한 방법을 그 기술적 요지로 한다.

이러한 본 발명은 노정설비의 고장, 원료설비의 고장등으로 장입물레벨이 저하되어 중심코크스를 장입할수 없을때 효과가 있는것으로 장입물레벨 복귀시 중심온도 및 용융물온도를 일정히 유지하고 페로스의 유입을 방지하며 특히,노내장입물 공극을 일정히 유지하므로써 고로내부의 가스 흐름과 통기성을 항상 최적의 상태로 유지하여 용선품질향상은 물론 고로생산성과 장수명화에 크게 기여하게 된다.

Description

장입물레벨 복귀시 중심코크스 대체를 위한 다구간 장입방법{METHOD FOR MANY SECTION INJECTION WHEN RETURNING STOCK LEVEL EXCHANGING CENTER COKE}

본 발명은 용광로에 장입되는 코크스의 중심장입방법에 관한 것으로, 특히노정 장입설비의 고장시 또는 원료설비의 고장등으로 고로에 장입되는 장입물이 정상적으로 장입되지 못하여 장입물레벨이 저하되었을때 중심온도 및 노내통기성을 변화시키지 않고 장입물 레벨을 복귀시키는 중심코크스 대체를 위한 다구간 장입방법에 관한것이다.

일반적으로 고로조업은 노정 장입장치를 이용하여 철광석과 코크스를 1차지(코크스 -> 대립 철광석 -> 소립 철광석) 장입할때마다 일정한 각도(60℃)씩 진보하여 장입하고 6차지마다 정회전(Forward),역회전(Reverse) 하면서 테라스 1.0~1.2m 유지되도록 코크스를 장입하며 그 위에 대립 철광석(이하'페로스'라 한다) 을 장입물의 하중에 의해 혼합층이 형성되도록 코크스 테라스 선단부에 장입하고 노벽부에 스킨플로우(Skin Flow) 제어용으로 소립철광석(이하' 스모올'이라 한다)을 장입하여 원주방향별 장입물 분포가 일정히 유지되도록 한다.

이와같이, 층층히 장입된 장입물은 도 1과 같이, 풍구(14)로부터 공급되는 가스와 철광석의 화학반응에 의해 예열대(113), 환원대(114), 적하대(115)의 단계를 거치면서 철광석으로부터 용선과 슬라그가 생성되며 연화융착대 슬리트를 통해 노하부로 강하되어 일정량이 모여지면 출선구를 통해 용광로 외부로 배출되는데 4개의 출선구중 통상 2개의 출선구를 번갈아가며 연속적으로 출선한다.

이러한, 용광로 조업은 용광로 내부의 연,원료 분포상태가 안정되고 가스의 흐름이 전체적으로 양호한 조건하에서 철광석이 환원 및 용융되며 용광로 바닥부에 모여진 용선이 노외로 양호하게 배출되어야만 경제적 조업수행이 가능함과 동시에 생산성 향상과 고로수명 연장을 꾀할 수 있게 된다.

그러나 최근 용광로의 조업은 코크스의 대체연료로 무엇을 얼마만큼 경제적으로 취입하느냐에 따라 용광로의 경쟁력 지표로 삼고 있을 정도로 세계의 많은 용광로에서 경제적 조업을 위해 값비싼 연료인 코크스 대신 상대적으로 저렴한 일반탄을 분쇄하여 만든 미분탄을 용광로 풍구에 직접 취입하고 있으며 용선제조원가 절감을 위해 경쟁적으로 많은량의 미분탄을 취입하려고 노력하고 있으며, 미분탄취입비의 상승은 상대적으로 노내에 장입되는 광석비의 증가를 의미하는 것으로, 고로 내부에서의 코크스량 감소로 연화융착대에서 환원 가스의 통로를 차단할 뿐만아니라 노하부 노심(爐芯)코크스의 저하로 노열 변동을 초래하게 된다.

이와같이 고로내부의 통기저항이 증가되는 경우 용광로 내부상황(이하 '노황'이라 한다) 이 불안정해져 미분탄 취입량을 저하시켜야만 되고 상대적으로 노내에 장입되는 코크스량을 증가시켜 연화융착대에서 환원가스의 통로를 확보해주고 코크스 테라스 길이를 조정하여 노내 장입물 형상을 변경시키고 있다.

용광로 장입물이 일정레벨에서 계속 장입되어야만 일정한 분포를 유지할 수 있는데 노정장입설비의 고장,원료평량설비의 고장등으로 장입물레벨이 저하되었을 경우 노내장입물 층후가 얇아져 노내가스 속도가 빨라지기 때문에 풍구로 들어가는 바람량을 줄여 과도한 장입물레벨 저하를 방지하고 있다.

도 2 내지 도 3과 같이, 장입물레벨이 저하되면 그 당시는 노내 전체적인 장입물층후가 얇아져 중심온도 및 노내통기성이 양호해지지만 장입물레벨 복귀시점 부터는 노정에서 장입되는 장입물의 낙하에너지가 커서 노내장입물 공극(空極)을 줄이고 낙하에너지에 의한 광석의 분화때문에 노내 가스흐름을 방해하며 장입물레벨이 낮은상태에서 예열이 않된 장입물이 일시적으로 다량 장입되기 때문에 용광로의 전체적인 열 밸런스(Balance)가 흐트러지고 있다.

이를 개선하기 위한 종래의 방법으로는 노황의 불량을 감내하고 생산성유지 측면에서 조업하는 방법으로 풍구(Tuyere)에 들어가는 바람량(Blast Volume)을 줄이지 않고 노내에 장입되는 중심코크스(33)를 제외하여 코크스(21), 페로스(22), 스모올(23)을 연속적으로 장입하므로써 장입물레벨을 최단시간내에 복구하거나 다른 한가지 조업방법으로는 풍구에 들어가는 바람량을 줄여서 용광로 내에 장입되어있는 장입물 용융 속도를 느리게 하고 중심코크스(33)를 정상적으로 장입하는 방법으로 조업하여 왔다.

그러나, 상기의 장입방법은 코크스(21), 페로스(22), 스모올(23)을 연속적으로 장입하여 중심코크스(33) 장입을 제외하는 시간만큼 장입물레벨 상승을 목적으로 하기 때문에 노내 가스류는 입도 및통기성이 우수한 코크스 층으로 흘러 중심코크스량을 제외한 것 만큼 노내가스흐름도 중심부에서 주변부로 이동되어 용광로 중심온도가 저하되고 이로인해 연화융착대 정층부(頂層部)(=적하개시선)(32)가 주저앉는 결과를 초래하므로써 연화융착대 층이 두꺼워져서 통기장애를 일으키게 된다.

또한, 용광로에 채워진 장입물은 노내가스와 반응하여 서서히 승열되어져야 용선제조원가가 낮은 상태에서 정상적인 품질을 유지할 수 있는데 장입물레벨이 낮은 상태에서 승열되지 못한 장입물로 채워질 경우 용광로 상부에서 부착물의 생성 위험이 높고 그로인해서 원주방향별 장입물 분포가 흐트러지는 현상이 발생하여 방향별 용융물온도가 불균일해진다.

아울러, 주상별 용융물온도의 불균일로 인해서 장입물 용융속도가 상이해지고 용광로 상부에서 장입물 기준선(31)이 변동되기 때문에 코크스(21)와 페로스(22)의 혼합층(211)이 형성되지 않아서 연화융착층 통기장애가 증대되고 연화융착층 정층부(32)가 용융물온도가 낮은쪽으로 이동되므로써 용선제조원가 상승은 물론 주상별 용융물온도 변동에 따른 작업부하가 동반되는 현실적으로 매우 어려운 문제가 생긴다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로써, 노정이나 원료설비 이상 발생으로 장입물레벨 저하시 장입순서에서 중심코크스를 제외하고 코크스,페로스,스모올을 연속적으로 장입하면서 코크스 장입시 중심코크스 대체용으로 고로 중심에 코크스가 장입될 수 있도록 다 구간 회전 장입방법을 제공하므로써 장입물레벨 복귀시 중심류를 일정히 유지하여 중심온도 저하 방지에 의한 노상부 온도변동을 최소화하고 연화융착층에서의 노내 통기성을 확보하여 노내의 안정된 가스흐름으로 노황 안정을 유지하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기한 목적은 조업지의 경보기와 레코더로부터 장입물의 레벨저하가 검지되면 중심코크스 대체용 장입모드를 사용할 것인지와 장입물레벨은 어느 위치로 적용할 것인지를 판단하는 과정과; 상기 과정에서 중심코크스 대체용 장입모드와 장입물레벨이 설정되면 장입매트릭스의 되돌이 지점을 선택하여 코크스, 페로스, 스모올이 계속 장입될 수 있도록 하고 코크스 장입매트릭스 되돌이 지점을 별도 선택하여 코크스 스크린이 2개씩 기동되도록 선택하는 과정과; 상기 과정 후코크스 평량모드를 중심코크스 대체용으로 3개의 노치에 각각 1회전씩 설정하고, 코크스 매트릭스에 있는 회전수를 자동계산하여 총회전수에 합산해주고 선회슈트 경동각도를 상기 각 3개의 노치 설정값을 변경시키는 과정과; 상기 과정 후 중심코크스 장입량을 코크스 웨이팅호퍼 양측에 동일하게 나누어 평량되도록 장입계산하고, 코크스 연속회전 마지막 노치에 회전수를 완료하면 광석유량제어 조절변을 닫고 선회슈트가 다음 회전수가 설정된 노치까지 경동되도록 하는 과정과; 상기 과정 후 광석유량제어 조절변이 설정값 만큼 열려 선회를 하고 회전수가 총회전수와 같으면 광석유량제어 조절변이 완전히 열려서 장입을 완료하고, 전송된 중심코크스량과 설정된 값을 비교하여 편차 발생시 광석유량조절변을 식 1에 의해 자동으로 보상하도록 하는 과정을 포함하여 이루어짐에 의해 달성된다.

도 1은 일반적인 고로의 장입물 플로우도,

도 2는 종래 기술에 따른 장입물레벨 변동에 따른 노내 장입물분포 상황도,

도 3은 종래 기술에 따른 장입물레벨 변동에 따른 연화융착대 형상,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 제어 구성 블럭도 및 플로우챠트,

도 5a 및 도 5b는 본 발명과 종래 기술에 의한 낙하궤적과 각 노치별 각도 및 장입 매트릭스의 일예를 보인 예시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

21 : 코크스, 22 : 페로스,

31 : 장입기준선, 113 : 예열대,

114 : 환원대, 115 : 적하대,

211 : 혼합층.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명을 설명하기 위한 제어흐름을 보인 제어부의 구성 블럭도 및 플로우챠트이다.

상기 도 4a에 개략적으로 도시한 블럭도에서와 같이, 평량값레벨 입력부로부터 신호를 입력받아 처리하는 프로세스컴퓨터(500), 이와 교신하며 노정챠징매트릭스 입력부로부터 신호를 입력받아 처리하는 전기신호통신제어기(이하 'ECC'라 함)(510)를 구비하고, 상기 ECC(510)는 웨이팅컨트롤러(WEIGHTING CONTROLLER)(520)를 제어하여 노정PLC(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)(530) 및 원료PLC(540)의 장입량을 제어하게 된다.

또한, 상기 원료PLC(540)는 ECC(510)와 직접 연결되어 있어 계장신호통신제어기(550) 혹은 노정쟈징매트릭스로부터 변동신호가 발생되면, 상기 ECC(510)를 원료PLC(540)의 작업공정중에 위치한 중계조를 통해 배치콜(BATCH CALL)(560)하여 노정PLC(530)를 간접 제어하여 노정으로 장입되는 장입물의 양을 제어하게 된다.

제어과정은 도 4b의 도시와 같이, 조업지의 장입물레벨 저하를 확인할 수 있는 경보기와 레코드를 통해 조업자가 장입물레벨이 저하되었음을 통지해오면 이는 즉시 모티터링되고 코크스 장입량을 확인 및 계산하게 되고, 연산용 프로세스컴퓨터는 상기한 ECC, 웨이팅컨트롤러, 계장제어통신제어기, 노정PLC, 원료PLC와 연계하여 순차적인 전기제어신호를 송출하게 된다(S1).

상기 송출신호에 따라 광석이 수입완료, 충압된 후 장입기준선에 도달했는지를 체크하게 된다(S2~S4).

이때, 장입기준선 도달여부는 고로에 설치된 장입물레벨 검측장치(G)를 통해 확인 가능하다.

장입기준선에 도달하지 못했을 경우에는 피이드백되어 순자척인 전기제어신호를 다시 받아 광석수입과정을 다시 수행토록 하고, 장입기준선에 도달하게 되면 이론적인 장입량과 실제 장입량간의 차이가 있는지 여부를 판단하게 된다(S5).

판단결과, 차이가 없다면 장입을 개시하여 장입을 완료하고, 차이가 있다면 광석유량 조절변을 개도하여 편차를 보상한 후 장입을 개시하고 이어 장입을 완료함으로써 장입물의 레벨 저하를 원상태로 복귀시킬 수 있게 된다(S6~S8).

이때, 광석유량 조절변의 개도값은 하기한 식 1에 의해 결정된다.

[식 1]

(여기에서, 회전수는 선회슈트의 회전수를 말하며, 코크스유량상수는 0.01이다)

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예]

본 발명의 실시예는 도 5a 및 도 5b에서와 같이, 종래기술에 따른 낙하궤적과 노치별 각도 및 장입매트릭스에 대한 해석과 본 발명에 따른 낙하궤적과 노치별 각도 및 장입매트릭스에 대한 해석을 비교 도시하였다.

특히, 장입매트릭스의 되돌이 지점을 도 5a와 같이, 종래 '11'라인에서 도 5b와 같이 '5'라인으로 변경하였으며, 장입물은 코크스, 페로스, 스모올이 계속 장입되도록 하였고, 코크스 평량 매트릭스 되돌이 지점은 '5'라인에서 '4'라인으로 변경하여 코크스 스프린이 2개씩 기동되도록 하였다.

설명하자면, 중심코크스 대체용 장입모드(CHARGING MODE)를 사용할 것인가를 선택하고 장입물레벨은 어느 위치에서 중심코크스 대체장입방법을 적용할 것인지를 입력하는 프로세스컴퓨터의 입력값에 따라서 중심코크스 대체용 장입방법으로 절환한다.

이어, 중심코크스 대체용으로 코크스가 고로 중심부에 장입되도록 코크스 장입 모드를9,10,11노치에 각각 1회전씩 설정하고 장입 매트릭스에 있는 코크스 회전수를 계산하여 총회전수를 입력해 주므로써 회전수 에러에 의한 장입 인터로크를 없앴으며 코크스를 중심코크스 대체용으로 장입하기 위하여 선회슈트 경동각도(Tilting Angle) 9,10,11 노치의 경동각도 설정값은 13.0, 8.0, 3.0 과 같이 설정한다.

중심코크스 장입량은 코크스 웨이팅호퍼 #1,#2측에 동일하게 나누어 평량되도록 장입계산 하고 그 값을 프로세스 컴퓨터에 설정한 상태에서 장입 공정시??스가 진행중 ECC에 편집한 노정 차징 메트릭스의 배치(BATCH)가 진보되고, 이미 배출되어 노정호퍼에 장입대기 중인 광석의 장입이 완료되면 배치콜 제어부에서 중계조로 노정 차징 메트릭스에 설정되어 배치가 이동하면 위치한 배치라인에 해당되는 광석의 배출지령이 전송된다.

이때 이미 원료PLC에 의하여 배출할 중계조의 광석은 중계조 각 광석 저장조에 평량이 완료되어 대기하고 있으며, 중계조 배출조건 검색부에서 평량완료 상태의 배출조건을 검색하여 배출조건이 만족될 때 원료PLC에 의한 중계조의 각 광석 저장조에서 광석을 배출하게 되고 노정챠징 매트릭스에서 배치가 위치한 곳이 바로 배출된 광석의 종류로 메모리 되어 중계조 배출광석 메모리 전송부로부터 노정PLC와 웨이팅컨트롤러와 전기신호통신 제어기(ECC)를 통하여 프로세스 컴퓨터에 전송되고, 장입벨트에 실려 노정호퍼로 수입되게 되며, 노정호퍼에 수입된 광석은 노정호퍼 무게 검출부에서 현재 노정호퍼에 수입된 무게를 검지하여 웨이팅컨트롤러를 통하여 프로세스 컴퓨터에 전송하게 된다.

프로세스 컴퓨터에서는 배출당시의 배치번호에 의하여 중계조 배출광석 메모리 전송부로부터 배출된 광석의 종류를 보내오면 보내온 신호가 중계조에서 배출된 광석이 노정호퍼에 수입되어 장입 대기중인 광석이 중심코크스 대체용 코크스 (Charging Matrix Batch Line "2")인지를 확인하고 중심코크스 대체용 코크스일 경우에는 노치에 연속적인 회전수 (정상적인 코크스)가 종료되면 중심코크스 대체용 코크스가 설정되지 않은 노치에 장입되는것을 방지하기 위하여 광석유량조절변(Matrial Flow Gate)을 서서히 폐쇄한다.

광석유량조절변이 폐쇄신호를 받고 선회슈트가 중심코크스 대체용으로 설정된 노치에 경동이 완료되면 광석유량제어 조절변이 프로세스 컴퓨터에 설정된 값만큼 열려 코크스를 장입하고 코크스 회전수가 총회전수와 같고 노정웨이팅호퍼에서 공(Empty,"0") 신호를 받으면 광석유량제어 조절변이 완전히 열려 노정호퍼(Hopper)에 있는 미량의 장입물을 비운 후 장입이 완료된다.

장입이 완료된 후에 노정 웨이팅컨트롤러에서 각 노치별 장입된 량을 프로세스 컴퓨터에 로딩시키고 조업자가 프로세스 컴퓨터에 입력한 중심코크스 설정량과 장입완료된 중심 코크스량과 비교 연산하여 편차 발생시 [식1]에 따라서 자동으로 계산되어 다음 챠지에 적용된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 코크스를 다구간으로 장입하므로써 노정설비의 고장, 원료설비의 고장등으로 장입물레벨이 저하되어 중심코크스를 장입할수 없을때 효과가 있는것으로 장입물레벨 복귀시 중심온도 및 용융물온도를 일정히 유지하고 페로스의 유입을 방지하며 특히,노내장입물 공극을 일정히 유지하므로써 고로내부의 가스 흐름과 통기성을 항상 최적의 상태로 유지하여 용선품질향상은 물론 고로생산성과 장수명화에 크게 기여하게 된다.

Claims (1)

1. 조업지의 경보기와 레코더로부터 장입물의 레벨저하가 검지되면 중심코크스 대체용 장입모드를 사용할 것인지와 장입물레벨은 어느 위치로 적용할 것인지를 판단하는 과정과;

   상기 과정에서 중심코크스 대체용 장입모드와 장입물레벨이 설정되면 장입매트릭스의 되돌이 지점을 선택하여 코크스, 페로스, 스모올이 계속 장입될 수 있도록 하고 코크스 장입매트릭스 되돌이 지점을 별도 선택하여 코크스 스크린이 2개씩 기동되도록 선택하는 과정과;

   상기 과정 후 코크스 평량모드를 중심코크스 대체용으로 3개의 노치에 각각 1회전씩 설정하고, 코크스 매트릭스에 있는 회전수를 자동계산하여 총회전수에 합산해주고 선회슈트 경동각도를 상기 각 3개의 노치 설정값을 변경시키는 과정과;

   상기 과정 후 중심코크스 장입량을 코크스 웨이팅호퍼 양측에 동일하게 나누어 평량되도록 장입계산하고, 코크스 연속회전 마지막 노치에 회전수를 완료하면 광석유량제어 조절변을 닫고 선회슈트가 다음 회전수가 설정된 노치까지 경동되도록 하는 과정과;

   상기 과정 후 광석유량제어 조절변이 설정값 만큼 열려 선회를 하고 회전수가 총회전수와 같으면 광석유량제어 조절변이 완전히 열려서 장입을 완료하고, 전송된 중심코크스량과 설정된 값을 비교하여 편차 발생시 광석유량조절변을 식 1에 의해 자동으로 보상하도록 하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는장입물레벨 복귀시 중심코크스 대체를 위한 다구간 장입방법.

   [식 1]

   (여기에서, 회전수는 선회슈트의 회전수를 말하며, 코크스유량상수는 0.01이다)