KR20110098147A

KR20110098147A - 고로 장입물 레벨 편차 방지방법 및 장치

Info

Publication number: KR20110098147A
Application number: KR1020100017611A
Authority: KR
Inventors: 양정승; 금교진; 양성운
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-01
Also published as: KR101121923B1

Abstract

본 발명은 고로 장입물 레벨 편차 방지방법에 관한 것으로, 고로의 상부에 설치된 제1 장입호퍼(11a)를 통해 고로(1)에 코크스와 철광석을 순차적으로 장입하는 단계와, 상기 코크스와 철광석의 누적 장입량이 장입 기준선 보다 설정치 이상 또는 이하이면 제2 장입호퍼(11b)를 통해 고로(1)에 장입물을 장입하도록 알람을 설정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 고로 장입물의 누적 장입량이 장입 기준선 보다 설정치 이상 또는 이하일 경우 알람을 설정하여 운전자가 장입호퍼를 변경하거나, 장입이 다른 장입호퍼로 자동전환되도록 하므로 누적 장입량의 레벨 편차가 해소되어 원주 방향 균일한 통기성을 확보되는 이점이 있다.

Description

고로 장입물 레벨 편차 방지방법 및 장치{Method for preventing level deviation of blast furnace burden, and apparatus}

본 발명은 고로 장입물 레벨 편차 방지방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원주 방향 균일한 통기성을 확보하는 고로 장입물 레벨 편차 방지방법 및 장치에 관한 것이다.

고로에 철광석을 장입하고, 코크스를 태워 철광석 중의 산소를 제거하고 용해시켜 선철로 만드는 공정을 제선공정이라 한다.

고로는 내화벽도로 축조한 직립 형태의 반응로로서, 상부로부터 철광석, 코크스, 석회석 등의 원료와 부원료를 장입하고, 열풍에 의한 코크스의 연소로 생성된 CO가스로 철광석을 가열, 환원시켜 노저부에서 용융상태의 선철을 생산하는 일종의 연속식 반응로이다.

고로 조업에서 CO가스가 철광석을 환원할 수 있도록 원주 방향 통기성을 확보하는 것이 중요하며, 통기성은 철광석과 코크스로 이루어진 고체층의 공극율에 의해 주로 결정된다.

본 발명의 목적은 장입호퍼 편측위치에 의한 장입물 레벨 편차 해소로 원주 방향 균일한 통기성을 확보하도록 한 고로 장입물 레벨 편차 방지방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 고로의 상부에 설치된 제1 장입호퍼를 통해 고로에 코크스와 철광석을 순차적으로 장입하는 단계와, 상기 코크스와 철광석의 누적 장입량이 장입 기준선 보다 설정치 이상 또는 이하이면 제2 장입호퍼를 통해 고로에 장입물을 장입하도록 알람을 설정하는 단계를 포함한다.

상기 코크스와 철광석은 코크스, 대립 철광석, 중심 코크스, 소립 철광석 순으로 장입된다.

상기 누적 장입량은 고로 상부에서 장입물까지의 거리인 스톡레벨로 측정한다.

상기 대립 철광석에 너트 코크스가 포함된다.

상기 설정치는 2m 이다.

고로 조업시 고로내 코크스와 철광석의 누적 장입량을 입력하는 입력부, 상기 입력부로 입력된 누적 장입량을 장입 기준선과 비교하여 누적 장입량이 장입 기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하인지를 측정하는 비교부, 상기 비교부로부터 측정된 누적 장입량이 장입 기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하라고 판단될 때 알람을 출력하는 출력부를 포함한다.

제1 장입호퍼를 통해 고로내에 투입되는 코크스와 철광석의 누적 장입량을 입력하는 입력부, 상기 입력부로 입력된 누적 장입량을 장입 기준선과 비교하여 누적 장입량이 장입 기준선기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하인지를 측정하는 비교부,상기 비교부로부터 측정된 누적 장입량이 장입 기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하라고 판단될 때 코크스와 철광석이 제2 장입호퍼를 통해 고로내에 투입되도록 장입위치를 자동전환하는 제어부를 포함한다.

본 발명은 고로 장입물의 누적 장입량이 장입 기준선 보다 설정치 이상 또는 이하일 경우 알람을 설정하여 운전자가 장입호퍼를 변경하거나, 장입이 다른 장입호퍼로 자동전환되도록 하므로 고로내 장입물의 균일 장입이 가능하다.

이는 장입물별 부피가 상이한 조건과, 조업에 따라 장입물의 부피가 증가하기도 하고 감소하기도 하는 조건에서도 누적 장입량의 레벨 편차를 방지한다. 따라서 원주 방향 균일한 통기성을 확보되므로 노황과 조업이 안정되고 선철의 회수율도 높아져 생산성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 장입호퍼에서 180°방향으로 장입물을 고로에 장입하는 모습을 보인 구성도.
도 2는 장입호퍼에서 0°방향으로 장입물을 고로에 장입하는 모습을 보인 구성도.
도 3은 도 1과 도 2의 장입결과 누적 장입량의 레벨 편차가 발생한 모습을 보인 구성도.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고로 장입물 레벨 편차 방지장치를 보인 블럭도.

이하 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 고로 장입물 레벨 편차 방지방법은 고로(1)의 상부에 설치된 제1 장입호퍼(11a)를 통해 고로(1)에 코크스와 철광석을 순차적으로 장입하되, 장입된 코크스와 철광석의 누적 장입량이 장입 기준선 보다 설정치 이상 또는 이하이면 제2 장입호퍼(11b)를 통해 고로(1)에 코크스와 철광석을 장입하도록 알람을 설정한다.

고로 장입시 원료장입장치(BLT, Bell-less Top)(10)의 장입호퍼(11a,11b)는 각각 0°, 180°에 위치하며, 장입물은 원료 콘트롤밸브(MCG,Material Control Valve)(13), 고로 노정 하부 실밸브(LSV,Lower Seal Valve)(13), 분배기(DR,Distribution Rocker)(15), 수직 슈트(VC,Vertical Chute)(19), 선회 슈트(DC,Distribution Chute)(21)를 통해 고로내에 장입된다. 장입물(m)은 코크스와 철광석을 의미한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 장입물(m)은 원료장입장치에 의해 철광석과 코크스가 층상으로 적층되도록 장입된다. 그런데, 원료장입장치(10)의 장입호퍼(11a,11b)는 편측에 위치하며, 장입물(m)은 낙하하면서 자연스럽게 도 2에 도시된 바와 같이, 장입호퍼(11) 반대쪽 방향으로 운동에너지를 얻어 장입 중인 장입호퍼방향의 반대방향으로 낙하하게 된다. 도 1과 도 2에서 화살표 방향은 장입물 운동에너지 방향을 나타낸 것이다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 누적 장입량의 레벨 편차가 발생된다. 누적 장입량 편차가 발생되면 고로내의 통기성이 불균일해진다.

고로내의 통기성이 불균일해지면 가스분포의 불균일과 송풍압력의 이상 변동을 발생하여 어느 부분의 장입물 하강은 빠르게 되고 다른 부분은 지체되는 장입물의 불균일 하강이 발생한다. 이러한 현상이 심해지면 장입물의 일시적인 급강하 또는 장입물의 강하가 정체되는 행잉(hanging)을 유발하고 풍구가 파손되는 원인이 되기도 한다.

고로 조업시 장입물이 장입되는 속도와 장입물이 강하하는 속도가 균일해야 원주 방향 통기성이 확보되고 생산성이 증대된다. 원주 방향 통기성 확보를 위해 장입물을 원주 방향으로 균일하게 분포시킬 것이 요구된다.

원료장입장치를 통한 장입물의 장입은 운전자의 임의 장입호퍼 변경에 의해 조절하기도 하나 이 경우에도 장입 부피편차가 발생한다. 이는 장입물별 부피가 상이하고 조업 조건에 따라 부피가 증가하기도 하고 감소하기도 하기 때문이다.

코크스와 철광석은 코크스, 대립 철광석, 중심 코크스, 소립 철광석 순으로 장입된다. 대립 철광석과 코크스는 층상으로 적층되도록 장입되며, 중심 코크스는 고로 내부 반경방향으로 균일하게 장입되어 통기성 및 가스 이용율이 우수한 연화융착대를 만든다.

여기서, 코크스는 연료로서 열원과 환원제로서의 역할뿐 아니라 노내의 통기성을 좋게 하는 역할을 한다. 대립 철광석은 선철을 생산하는 원료로서 입도가 작을수록 피환원성이 좋으나 너무 작으면 고로내의 통기성을 해치므로 10~30mm인 것을 장입한다. 그리고, 소립 철광석은 CO가스 이용율을 높여 생산성을 향상시키기 위해 장입된다.

대립 철광석에 너트 코크스가 포함될 수 있다. 너트 코크스는 소립 코크스를 재사용한 것으로 코크스보다 입자가 작으며, 철광석의 공급사정이나 성분의 안정화를 위해 포함될 수 있다.

너트 코크스는 CO가스 이용율을 높여 생산성을 향상시키나 통기성을 악화시킬 수 있다. 이는 광석의 입도가 작을수록 반응면적이 증가하여 환원에는 유리하나 과도하게 작으면 환원가스의 통기성을 저해하여 오히려 환원이 지체되는 원인이 되기 때문이다.

코크스의 밀도는 0.5g/㎤이고, 대립 철광석의 밀도는 1.8g/㎤이고, 중심코크스의 밀도는 0.5g/㎤이고, 소립 철광석의 밀도는 1.8g/㎤이다. 그리고, 너트 코크스는 5g/㎤이다. 이와 같이 상이한 밀도로 인하여 고로내 장입시 원료장입장치(10)의 선회 슈트(21)의 경동각을 조정하면서 선회시키더라도 장입물(m)을 원주 방향으로 균일하게 분포시키는 것이 불가능하다.

더욱이, 생산성 향상을 위해 너트 코크스가 포함되는 경우 조업에 따라 부피가 증가하기도 하고 감소하기도 하므로 경동각 선회나 장입 횟수로만 장입물을 원주 방향으로 균일하게 분포시키는 것이 불가능하다.

따라서, 제1 장입호퍼(11a)로 고로에 장입시 장입된 코크스와 철광석의 누적 장입량이 장입 기준선보다 설정치 이상이면 제2 장입호퍼(11b)를 통해 고로에 코크스와 철광석을 장입하도록 알람을 설정한다.

물론, 제2 장입호퍼(11b)를 통해 고로에 코크스와 철광석을 장입시 코크스와 철광석의 누적 장입량이 장입 기준선보다 설정치 이상이 되면 다시 제1 장입호퍼(11a)를 통해 고로(1)에 코크스와 철광석을 장입하도록 알람이 설정된다. 이와 같이, 누적 장입량 확인을 통해 제1 장입호퍼(11a), 제2 장입호퍼(11b)를 번갈아가며 코크스와 철광석을 장입하면 장입물을 원주 방향으로 균일하게 분포시킬 수 있다.

누적 장입량은 고로 상부에서 장입물까지의 거리인 스톡레벨(Stock level)로 측정한다. 스톡레벨은 누적 장입량이 많은 곳과 적은 곳에 따른 CO가스 유동의 언벨런스를 이용하여 측정한다.

설정치는 2m이다. 누적 장입량이 장입 기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하로 측정되는 경우 장입물 레벨 편차가 발생된 것으로 판단한다. 이는 누적 장입량이 상기 설정치 범위에서는 상승가스의 원주방향 통기성 저하가 없어 안정적인 조업이 가능하기 때문이다. 하지만 상기 설정치를 벗어나면 통기성 불균일이 심해져 안정적인 조업이 어렵게 된다.

본 발명의 고로 장입물 레벨 편차 방지장치는 고로 조업시 고로(1)내 코크스와 철광석의 누적 장입량을 입력하는 입력부(31), 상기 입력부(31)로 입력된 누적 장입량을 장입 기준선과 비교하여 누적 장입량이 장입 기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하인지를 측정하는 비교부(32), 상기 비교부(32)로부터 측정된 누적 장입량이 장입 기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하라고 판단될 때 알람을 출력하는 출력부(34)를 포함할 수 있다.

누적 장입량은 고로 상부에서 장입물까지의 거리인 스톡레벨로 측정하며, 비교부(32)는 저장부(33)에 저장된 장입 기준선 값을 제공받아 스톡레벨로 측정한 누적 장입량과 비교한다.

다른 실시예로 본 발명은 제1 장입호퍼(11a)를 통해 고로(1)내에 투입되는 코크스와 철광석의 누적 장입량을 입력하는 입력부(41), 상기 입력부(42)로 입력된 누적 장입량을 장입 기준선과 비교하여 누적 장입량이 장입 기준선기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하인지를 측정하는 비교부(42), 상기 비교부(42)로부터 측정된 누적 장입량이 장입 기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하라고 판단될 때 코크스와 철광석이 제2 장입호퍼(11b)를 통해 고로(1)내에 투입되도록 장입위치를 자동전환하는 제어부(44)를 포함할 수 있다.

다른 실시예의 경우도 누적 장입량은 고로 상부에서 장입물까지의 거리인 스톡레벨로 측정하며, 비교부(42)는 저장부(43)에 저장된 장입 기준선 값을 제공받아 스톡레벨로 측정한 누적 장입량과 비교한다.

이하, 본 발명의 작용을 설명한다.

고로 장입시 원료장입장치(BLT, Bell-less Top)(10)의 제1 장입호퍼(11a)를 통해 고로(1)내에 코크스, 대립 철광석(너트 코크스 포함), 중심 코크스, 소립 철광석 순으로 장입한다.

장입 중 고로 장입물의 누적 장입량이 스톡레벨로 측정결과 장입 기준선 보다 2m 이상 또는 2m 이하가 되면 이를 알리는 신호로 출력부(34)는 알람을 울린다. 그러면 운전자는 제2 장입호퍼(11b)를 통해 장입물(m)이 고로(1)내에 장입되도록 콘트롤밸브(13)를 조절한다.

또한, 제2 장입호퍼(11b)를 통해 장입물(m)이 고로(1)내 장입되는 중에도 누적 장입량이 스톡레벨로 측정한 결과 장입 기준선 보다 2m 이상 또는 2m 이하가 되어 출력부가 알람을 울리면 운전자는 다시 제1 장입호퍼를 통해 장입물(m)이 고로(1)내에 장입되도록 콘트롤밸브(13)를 조절한다.

또한, 자동전환되는 경우에는 장입 중 고로 장입물의 누적 장입량이 스톡레벨로 측정결과 장입 기준선 보다 2m 이상 또는 2m 이하가 되면 제어부(44)가 제1 장입호퍼(11a)는 닫히고 제2 장입호퍼(11b)가 열리도록 콘트롤밸브(13)를 제어한다.

이와 같이 조절되면 장입물별 부피가 상이한 조건과, 조업에 따라 장입물의 부피가 증가하기도 하고 감소하기도 하는 조건에서도 누적 장입량의 레벨 편차가 방지된다. 따라서, 상승가스의 원주방향 통기성이 확보되고 안정적인 고로조업이 가능하다.

본 실시예의 경우 제1 장입호퍼(11a)와 제2 장입호퍼(11b)를 순차적으로 사용하는 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일뿐 장입호퍼(11a,11b)의 사용 순서는 장입물의 종류에 따라 변동가능하다.

1:고로 10:원료장입장치
11a:제1 장입호퍼 11b:제2 장입호퍼
13:원료 콘트롤밸브 15:고로 노정 하부 실밸브
17:분배기 19:수직 슈트
21:선회 슈트 m:장입물
31,41:입력부 32,42:비교부
33,43:저장부 34,44:제어부

Claims

고로의 상부에 설치된 제1 장입호퍼를 통해 고로에 코크스와 철광석을 순차적으로 장입하는 단계와,
상기 코크스와 철광석의 누적 장입량이 장입 기준선 보다 설정치 이상 또는 이하이면 제2 장입호퍼를 통해 고로에 장입물을 장입하도록 알람을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 장입물 레벨 편차 방지방법.
청구항 1에 있어서,
상기 코크스와 철광석은
코크스, 대립 철광석, 중심 코크스, 소립 철광석 순으로 장입되는 것을 특징으로 하는 고로 장입물 레벨 편차 방지방법.
청구항 1에 있어서,
상기 누적 장입량은 고로 상부에서 장입물까지의 거리인 스톡레벨로 측정하는 것을 특징으로 하는 고로 장입물 레벨 편차 방지방법.
청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서,
상기 대립 철광석에 너트 코크스가 포함되는 것을 특징으로 하는 고로 장입물 레벨 편차 방지방법.
청구항 4에 있어서,
상기 설정치는 2m인 것을 특징으로 하는 고로 장입물 레벨 편차 방지방법.
고로 조업시 고로내 코크스와 철광석의 누적 장입량을 입력하는 입력부,
상기 입력부로 입력된 누적 장입량을 장입 기준선과 비교하여 누적 장입량이 장입 기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하인지를 측정하는 비교부,
상기 비교부로부터 측정된 누적 장입량이 장입 기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하라고 판단될 때 알람을 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 장입물 레벨 편차 방지장치.
제1 장입호퍼를 통해 고로내에 투입되는 코크스와 철광석의 누적 장입량을 입력하는 입력부,
상기 입력부로 입력된 누적 장입량을 장입 기준선과 비교하여 누적 장입량이 장입 기준선기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하인지를 측정하는 비교부,
상기 비교부로부터 측정된 누적 장입량이 장입 기준선보다 2m 이상 또는 2m 이하라고 판단될 때 코크스와 철광석이 제2 장입호퍼를 통해 고로내에 투입되도록 장입위치를 자동전환하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 장입물 레벨 편차 방지장치.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 누적 장입량은 고로 상부에서 장입물까지의 거리인 스톡레벨로 측정하는 것을 특징으로 하는 고로 장입물 레벨 편차 방지장치.