KR20020044436A - 고로의 로저연와 침식방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 하부 연와 온도 상승 및 연와 침식을 방지하여 고로 수명을 연장시키고, 안정된 노황을 유지하여 정상적 조업을 행하도록 하기 위한 것으로, 고로조업시 출선시점에서, 출선구 하부의 온도가 상승하는 부위에 따라 그 부위 이하로 잔탕의 레벨을 조정하고, 머드재를 충진하여 출선구의 길이를 충분히 확보할 수 있는 고로의 로저연와 침식 방지방법에 관한 것이다.

Description

고로의 로저연와 침식방지방법 {THE METHOD OF PREVENTION ERROSION WITH BRICK AT BLAST FURNACE}

본 발명은 고로의 출선구 하부의 침식방지방법에 관한 것으로, 특히 고로내부 용융물 배출이 완료되었을 때, 머드재 충진에 의한 출선구 하부의 보호벽 형성 및 출선구 길이 연장을 통하여 노저 연와의 침식을 방지하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 고로 조업은 도 1에 도시된 바와 같이 원료빈에서 절출된 광석과 소결광을 장입 벨트 컨베이어를 통하여 고로 꼭대기로 이송한 뒤 플랩게이트(24)와 호퍼상부 실링벨브(UPPER SEAL VALVE:23)을 거쳐 호퍼(HOPPER:20)에 저장 후, 광량조절변(21)을 거쳐 선회슈트(ROTATION CHUTE:22)를 통해 입도별로 장입한다. 장입은 고로내부에 균일하게 장입되어 분포할 수 있도록 코크스 (입도:35~55mm), 대립소결광(입도:12~50mm), 소립소결광 (입도:5~12mm)의 순서로 하여 고로상부에서 안정된 가스흐름으로 통기성 및 가스 이용율을 극대화할 수 있도록 한다. 이렇게 상부에서 원료와 연료를 장입하고 하부 송풍관(12)에서 고온의 열풍을 불어주면 원료와 연료는 하부로 가라앉으면서 용융되어 용선을 형성하게 되는 것이다.

고로 내부에서는 그 상태에 따라 여러 대가 형성되는 데, 중심 하부로는 중심부 온도가 높고 중간부 및 노벽의 가스흐름이 균일하게 유지되는 연화융착대(11)가 형성된다. 고로 하부에서는 장입된 코크스가 주기적으로 치환하면서 형성된 노심 코크스(14)를 형성한다. 34개의 풍구로부터 들어온 열풍은 연소대를 거쳐 노심코크스(14)사이의 코크스 층을 통하여 고로 중심부까지 들어가 안정된 중심류 및 적정한 주변류와 노벽의 가스류를 형성하여 바람직한 역 v형 연와융착대(11)를 형성하고 고로상부로 고온의 가스가 상승하면서 장입물과의 열교환을 거쳐 광석을 환원 용융시켜 용선(13)을 생산하게 된다.

도 2는 위와 같은 노내 반응에 따른 각 구역에 대한 구분과 고로하부에 부착된 온도계를 나타낸 그림이다. 고로 상부로부터 장입되는 원료와 연료는 그 상태에 따라 괴상대(15), 융착대(11), 적하대(18)로 구분되며 출선구 하부와 고로 하부에는 각각 온도계(30,40)가 부착되어 있다.

이러한 고로조업은 고로하부, 곧 출선구 하부의 연와상태가 안정되게 유지되어 온도가 상승하지 않아야만 경제적 조업수행이 가능하며, 동시에 생산량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 장기적으로는 고로 수명을 연장시킬 수가 있는 것이다.

최근 고로는 경제적인 조업 수행을 위하여 값비싼 코크스 대신 상대적으로 저렴한 미분탄 사용비율을 증가시키고 있다. 이러한 생산량 증가는 후공정의 경제적 조업수행에 크게 기여하기 때문에 가능한 한 증산하는 조업을 수행하고 있는 것이다. 그러나 이러한 조업 증가는 고로하부 측벽부의 연와마모와 이로인한 노저측벽의 온도(30a~30g)상승을 유발하는 문제가 있다.

이와같은 고로 출선구 하부의 온도상승(30a~30g) 및 측벽연와의 침식은 고로 노내 조업 상황 불안정(이하 "노황"이라 함)을 유발시키게 된다. 이로 말미암아 온도저하 및 출선구 하부 연와 침식 마모 방지를 위해 생산량을 줄이는 한편, 미분탄 취입비율을 낮추는 조업을 하는등 비경제적 조업이 이루어질 뿐만 아니라, 결국 노수명 단축이라는 막대한 조업장애를 가져오게 된다.

특히, 고로조업의 경과에 따라 고로 화입 개시 이후 2년이 경과되는 시점에서부터 고로하부 측벽부 연와는 침식 및 마모되기 시작하고, 일일 10여회 반복되는 출선구(16)의 개공에 의한 용융물(13) 이동 및 충격에 의하여 연와의 마모 및 침식은 지속적으로 발생하게 된다.

이를 개선하기 위한 종래의 기술로는 일본에서 통상의 출선구 상부 1~2m 높이에 또다른 출선구를 설치하여 노저측벽연와 온도(30a~30g)와 노저 바닦부 온도(40a~40d)의 상승 및 저하 경향을 통하여 상,하부에 설치된 출선구를 개공하여 저선량(13)을 관리하는 방법을 제시하고 있다.

그러나, 이렇게 고로에서 상,하부로 출선구를 설치하기 위해서는 고로 설계조건이 변하여야 하고, 별도의 설비보완과 막대한 제조비용이 필요할 뿐만 아니라, 실제로 실험용 고로를 제외하고는 실조업에서 상,하로 출선구를 설치한 고로도 없다. 그리고 저선량(13)을 높게 관리할 경우에는 오히려 용선의 부력과 비중으로 인하여 출선구로 충진된 머드재가 용융물 위로 뜨게 되어 출선구 하부로의 보호벽을 형성할 수 없는 문제점이 있다.

이외에도 실조업에 있어서 여러가지 방법이 제시되고 있으나, 대부분 고로 휴지시의 조치 방법등이 제시되고 있어, 통상 조업중의 노저측벽온도(30a~30g)상승시에는 효과적인 대처방법이 되기는 어렵고, 이러한 종래의 기술로는 노저측벽온도및 출선구 하부 연와 침식을 방지하는 근본적인 대책이 되기는 어려운 문제점을 내포하고 있다.

이에, 본 발명자등은 상기에 열거된 문제점을 해결하는 동시에 근본적으로 고로하부 연와의 침식 및 마모를 방지하고, 고출선비 조업, 고미분탄 조업수행 등 경제적인 고로조업을 수행하기 위하여, 동일량의 머드재를 출선구(16)로 밀어넣으면서도 출선구 길이를 연장할 수 있도록, 노내 용율물 레벨을 조정하는 방법을 발명하게 된 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 고로 하부 연와 온도 상승 및 연와 침식을 방지하여 고로 수명을 연장시키고, 안정된 노황을 유지하여 정상적 조업을 행하도록 하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 고로의 개략단면을 표시한 설명도

도 2는 고로 하부의 각단별 노저측벽온도계 설치위치를 표시한 단면도

도 3은 노저 측벽연와 마모 위치에 따른 용융물 레벨

도 4a는 용융물 레벨과 출선구의 길이와의 관계를 나타낸 도면.

도 4b는 출선구의 길이와 노벽온도와의 관계 나타낸 도면.

※ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명※

10: 고로11: 연화융착대

12: 송풍관13: 용융물

14: 노심 코크스15: 괴상대

16: 출선구17: 머드재

18: 적하대20: 노정호퍼

21: 광량 조절변22: 장입슈트

23: 실링벨브24: 플랩게이트

30: 출선구 하부 온도계40: 노저 하부 온도계

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고로조업시 출선시점에서, 출선구 하부의 온도가 상승하는 부위에 따라 그 부위 이하로 잔탕의 레벨을 조정하고, 머드재를 충진하여 출선구의 길이를 충분히 확보할 수 있는 고로의 로저연와 침식 방지방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따라 용융물의 레벨을 조정하기 위하여 로저 하부에 온도계를 설치한 모습을 나타내는 도면이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 온도계는 설치깊이가 100mm이하가 되도록 설치하였다.

출선구 하부 연와의 침식을 방지하기 위해서는 출선구의 심도(16)를 어느정도 이상 길게 관리하여야 한다. 출선구 길이(16)가 짧으면, 노저에 고여있는 용융물 (13)이 노저벽부로 유동(流動)하게 되는 환상류의 흐름이 조장되어 노저측벽 연와의 침식을 촉진하게 되고, 출선구 길이(16)가 길면, 노저에 고여있는 용융물(13)이 노저 중앙부 노심 코크스 층사이 및 하부로 흘러 노저 노저연와 측벽부로의 용융물 흐름을 최대한 억제하게 될 뿐더러, 출선구 길이가 깊다는 것은 출선구(16)로 충진된 머드재가 출선구 상하부로 보호벽을 형성하게 되므로 용융물이 출선구로 배출될 경우에 노벽의 연와에 직접적으로 미치는 힘을 보호벽에서 상쇄시켜 줌으로 인하여 노저 측벽온도 가 안정되게 유지되고 노저연와의 침식 또한, 최대한으로 억제되는 것이다.

이러한 출선구 심도를 확보하는 수단으로는 통상적으로 출선구별로 출선 완료후, 폐쇄시점에서 충진량을 최대한으로 올리는 조업을 채택하고 있다. 일반적으로 고로조업에 있어서 출선이 완료되면, 출선구 내로 머드재(17)를 충진하여, 이 머드재가 노심코크스와 접촉하여 매트릭스를 형성하고, 이렇게 형성된 매트릭스가 로저 측벽부의 보호벽 역할을 감당하게 되는 것이다.

그러나 본 발명에서는 동일량의 머드재를 충진하고도 충분한 출선구의 심도를 확보할 수 있는 방법을 제공한다.

곧, 머드재로 출선구를 막을 경우에 출선구 하부의 노저 측벽연와가 마모된 위치에 따라서 출선구 아래에 고여 있는 용융물(13) 레벨을 조정하고, 이에 따라 동일량의 머드재를 충진하고도 출선구 심도를 충분히 확보할 수 있는 것이다.

이를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

출선구 하부의 용융물을 형성하는 용선과 슬래그는 밀도가 각각 6,600kg/㎥, 2,600kg/㎥이다. 또한 일반적으로 출선구로 충진되는 머드재는 밀도가 약 2,200kg/㎥이다.

곧, 출선구 하부의 용융물의 밀도는 출선구로 충진되는 머드재보다 높고, 이에 따라 로내로 진입된 머드재(17)는 용융물에 의하여 위로 뜨게 되어, 원래의 의도와 같이 노심 코크스(14)를 만나서 결합되어 보호벽을 형성하는 것이 어려워 진다.

따라서 출선구 하부의 용융물(13)을 최대한 낮추어야 충진된 머드재가 출선구 앞에서 보호벽을 형성하여 출선구 길이가 연장되도록 할 수 있는 것이다.

곧, 노저용융물이 높을 경우에는 출선구로 아무리 많은 머드재를 충진해도 밀도가 용융물에 비해 낮은 머드재가 용융물(13) 중으로 뜨게 되어 노심코스스(14)와 접촉을 할 수 없게 되고, 이에 따라 출선구 심도 및 보호벽을 전혀 형성할 수 없게 되는 것이다.

이와 같은 원리에 의해 본 발명의 바람직한 일실시예에서는 도 2에서와 같이 출선구 하부의 노저 측벽을 총 7단으로 구분하여 각 단에 온도계(30a~30g)를 깊이 100mm이하가 되도록 설치하였다. 각 단에 설치된 온도계에서 온도가 300℃이상 상승할 경우, 이에 따라 노저용융물의 높이를 조정하는 것이다. 곧, 노저측벽의 온도가 일정치 이상 상승할 경우 이 부위의 연와의 마모가 일정치 이상 진행된 것을 의미하므로 머드재로 인한 보호벽이 충분히 확보될 필요가 있게 되는 것이다.

도 3은 이와 같이 노저 측벽의 온도가 상승하는 부위에 따라서 용융물의 높이를 조정하는 관계를 나타낸 것이다. 그림에서 볼 수 있는 것과 같이 노저측벽 온도가 7단(30g)인 부위에서 일정치 이상 상승할 경우 용융물은 열풍관 높이 대비 50%이하로 유지하도록 하였으며, 6단(30f) 부위에서 온도상승시 40%이하를 유지하고, 5단(30e)부위에서 온도 상승시 30%이하, 4단(30d)부위에서 온도 상승시 20%이하, 1,2,3단(30a~c)부위에서 온도 상승시는 용윰물 레벨을 10%이하로 유지한 다음, 머드재를 충진하게 되는 것이다. 이와 같이 본 발명의 일실시예에서 각단 온도계의 위치에 따라 용융물 레벨을 한정하는 이유는 각단별로 설치된 온도계에서 검출된 온도상승치가 기준치 이상으로 올라갔을 경우 그 온도계가 설치된 부위의 연와의 마모가 심해졌다는 것을 의미하고, 따라서 그 단의 보호벽 형성량을 늘려야 하기 때문인 것이다. 온도계 위치까지 보호벽을 형성하기 위하여는 최소한 온도계 위치 이하로 용융물의 레벨을 낮추어야 본발명의 목적을 충분하게 달성할 수 있다.

1,2,3단(30a~c)부위에서 온도가 상승했을 경우에 용융물 레벨을 10%이하로 공통적으로 한정한 이유는, 출선구에서 거리가 먼 1,2,3단(30a~c)의 온도는 상승하기가 어려울 뿐만 아니라, 정상조업시에는 용융물을 5%이하로 관리하는 것이 현실적으로 어렵기 때문이다. 이것은 62차례의 실조업 테스트 결과를 통하여 확인한 것이다.

도 4a는 위와 같은 본 발명의 용융물 레벨을 관리한 결과 확보된 출선구의 길이에 대한 도면이고, 도 4b는 출선구의 길이에 따라 노저 측벽부의 온도 변화추이를 나타낸 것이다. 본 발명에 따라 용융물 레벨을 낮추어서 머드재를 충진할 경우 출선구의 길이를 길게 확보됨을 알 수 있으며, 출선구의 길이기 길어짐에 따라 노벽 온도는 저감됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면 출선구의 길이를 길게 확보할 수 있고, 이에 따라 동일량의 머드재를 충진하고도 노저측벽연와의 마모를 방지하여 고로수명을 연장하는 효과를 얻게 된다.

또한 본 발명에 의하면 고출선비 조업, 고미분탄 조업수행 등 경제적인 고로조업을 수행하고도 고로에 큰 무리를 주지 않아 후공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 고로의 휴풍이 완료된 후, 로내의 용융물을 배출하는 시점에서,

   출선구(16) 하부의 온도가 상승하는 부위에 따라 상기 온도가 상승하는 부위 이하로 출선되고 남는 용융물(13)의 레벨을 조정하는 단계;

   상기 출선구(16)로 머드재(17)를 충진하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 고로의 로저연와 침식 방지방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 온도의 상승은 출선구(16) 하부 외측벽에 설치한 온도계(30)의 깊이가 100mm이하에서, 온도 상승치가 300℃이상인 것을 특징으로 하는 고로의 로저연와 침식 방지방법.