KR20130013653A - 고로의 송풍 에너지 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 내부로 공급되는 각 풍구의 송풍 에너지를 11000 ~ 13000kg·m/sec로 제어하여 고로 내에서 가스류 분배 효율을 최대화함으로써, 고로의 생산성, 고로의 수명 연장 및 용선의 품질을 향상시키고, 고로 내의 전체 통기성을 고르게 유지시킨다.

Description

고로의 송풍 에너지 제어 방법{Method for controlling blow energy of blast furnace}

본 발명은 고로의 송풍 에너지 제어 방법에 관한 것으로, 가스류 분배를 원활하게 송풍 에너지를 제어하는 고로의 송풍 에너지 제어 방법에 관한 발명이다.

일반적으로 고로는 연료인 코크스와 철광석을 반복 장입하면서 풍구를 통해 열풍을 불어넣어 장입된 철광석을 녹여 용선을 생산하는 설비이다.

고로는 풍구를 통해 미분탄 뿐 아니라 열풍이 고로 내부로 공급되고, 가스의 흐름이 제어된다.

관련 선행 기술로는 국내 특허출원 제2007-0047608호가 있다.

본 발명의 목적은 가스류 분배 효율을 최대화하여 고로의 생산성을 향상시키는 고로의 송풍 에너지 제어 방법을 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은 고로 내부로 공급되는 송풍 에너지를 통해 고로 내에 장입된 코크스가 풍구단에 위치될 때의 입경 감소량을 계산하고, 입경 감소량이 고로 내에서 가스류 분배를 원활하게 하는 범위 내가 되게 송풍 에너지를 제어하는 고로의 송풍 에너지 제어 방법을 제공함으로써 해결된다.

본 발명에 따른 상기 입경 감소량은 수학식

로 계산된다.

(여기서 X는 송풍 에너지(ton·m/sec)이고, Y는 풍구단에서의 코크스 입경 감소량(mm)이다.)

본 발명에 따른 고로의 송풍 에너지 제어 방법은 5000m³ 이상의 내용적을 가지는 대형 고로에서 각 풍구의 송풍 에너지를 11000 ~ 13000kg·m/sec로 제어하는 것

본 발명에 따른 고로의 송풍 에너지 제어 방법은 고로 내에서 가스류 분배 효율을 최대화하여 고로의 생산성, 고로의 수명 연장 및 용선의 품질을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 고로의 송풍 에너지 제어 방법은 고로 내의 전체 통기성을 고르게 유지시켜 고로 조업 시 통기성 악화로 인한 사고 발생을 방지하고, 안정적인 고로 조업이 이루어지게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고로의 송풍 에너지 제어 방법을 도시한 블록도
도 2는 본 발명에 따른 고로의 송풍 에너지 제어 방법에서 송풍 에너지량에 따른 코크스 입경 감소량을 나타낸 그래프

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 고로의 송풍 에너지 제어 방법은 송풍 에너지를 통해 고로 내에 장입된 코크스가 풍구단에 위치될 때의 입경 감소량을 계산하고, 입경 감소량에 따라 각 풍구의 송풍 에너지를 제어한다.

본 발명에 따른 고로의 송풍 에너지 제어 방법은 각 풍구로 유입되는 송풍 에너지로 고로 내에 장입된 코크스가 풍구단에 위치될 때의 입경 감소량을 계산하는 입경 감소량 예측 단계(100);

상기 입경 감소량 예측 단계(100) 후 고로 내부로 공급되는 각 풍구의 송풍 에너지를 제어하여 코크스의 입경 감소량을 기설정된 범위 내로 조절하는 송풍 에너지 제어 단계(200)를 포함하여 송풍 에너지를 제어한다.

상기 송풍 에너지는 고로의 풍구 내로 공급되는 열풍의 에너지 총량으로 송풍 에너지가 증가하면 고로내의 가스류의 분배가 선형적으로 노심을 향해 증가하지만, NSC 실험 및 고로 내에서 풍구단 연소대 크기를 측정한 데이터를 검토한 결과 임계점이 존재하면 임계점 이상으로 송풍 에너지가 초과하면 가스류 분배가 악화되는 현상이 나타난다.

참고로, 고로의 열풍로는 크게 축열실, 연소실, 혼냉실로 구성되며, 연소-대기-송풍을 교대로 반복하여 열풍을 얻기 때문에 고로 1기당 복수의 열풍로가 사용된다.

열풍로는 연소실에서 연소용 가스(BFG, COG)와 공기를 연소시켜 약 1250℃로 상승시킨 후 축열실의 내부에 배치된 체커(미도시)에 열을 축적하고 있다가 축열과정이 완료된 후 송풍관으로 유입되는 냉풍을 축열된 체커를 통해 연소실 측으로 공급함에 따라 냉풍이 체커의 열을 빼앗아 열풍으로 변화되고, 열풍이 연소실을 거치고 열풍관을 통해 혼냉실을 거쳐 고로로 공급되는 것이다.

또, 고로 내로 장입된 코크스는 고로 내에서 화학반응과 장입물간의 마찰에 의한 물리적인 원인에 의해 그 크기가 작아지고 강도가 저하된다. 이 같은 고로내 코크스의 분화(粉化)현상과 열화(劣化)현상은 전술한 통기, 통액성에 직접적인 영향을 미치게 되며, 안정적인 조업과 원활한 생산에 지장을 초래하게 된다.

이와 같은 이유로 고로내 코크스의 크기 즉, 코크스 입경의 변화는 고로조업에서 중요한 인자로서 작용하며, 이로 인해 조업변화에 따른 코크스의 입경변화를 측정하거나 예측하는 것이 매우 중요한 것이다.

상기 입경 감소량 예측 단계(100)는 하기의 수학식 1에 의해 고로의 풍구단에서의 코크스의 입경 감소량을 예측한다.

하기 수학식1은 5000m³ 이상의 내용적을 가지는 대형 고로에서 적용될 수 있으며, 5250m³ 내용적을 가지는 대형 고로에 적용되는 것이 바람직하다.

[수학식 1]

X : 송풍 에너지(ton·m/sec)

Y : 풍구단에서의 코크스 입경 감소량(mm)

상기 수학식1은 5250m³ 내용적을 가지는 대형 고로의 조업 시 풍구단에서 고로 내의 코크스를 채취하여 최초 장입 시 코크스 입경과 비교하여 과정을 반복하여 2차 함수 수식으로 도출한 것이다.

상기 입경 감소량 예측 단계(100)는 고로 내부로 공급되는 송풍 에너지의 량으로 코크스의 입경 감소량을 예측한다.

도 2는 상기 수학식 1의 2차 함수 그래프인 것으로, 송풍 에너지의 증가에 따라 풍구단에서의 코크스 입경 감소량의 변화를 확인할 수 있다.

도 2를 참고하면, 풍구단에서의 코크스 입경 감소량(Y)는 송풍 에너지의 증가에 따라 점차 감소되다가 다시 증가하는 것을 확인할 수 있다.

코크스의 입경 감소량이 크면 풍구단에서 통기성이 악화되어 가스류 분배가 고르지 못하게 되므로, 코크스의 입경 감소량을 0초과 32.5mm 이하 기설정 범위로 조절하는 것이 바람직하다. 실질적으로 코크스 입경 감소량은 31mm이하로 조절하기 힘들기 때문에 초과 31mm 초과 32.5mm 이하 기설정 범위로 조절한다.

상기 송풍 에너지 제어 단계(200)는 풍구단에서의 코크스 입경 감소량을 32.5mm이하로 조절하기 위해 각 풍구의 송풍 에너지를 11000 ~ 13000kg·m/sec로 제어하는 것이 바람직하며, 이는 도 2를 참고하면 확인할 수 있다.

또한, 상기 송풍 에너지(WE)는 하기의 수학식2에 의해 계산되는 것이다.

[수학식 2]

WE : 송풍 에너지(kg·m/sec)

VB : 풍량(Nm³/min)

O₂ : 산소부화량(Nm³/min)

U_OT : 풍구전 유속(m/sec)

W_H2O : 조습량(g/Nm³)

TU : 풍구수

9.8 : 중력 가속도(m/sec²)

Ek(운동 에너지) = 1/2 mv²활용

1.288 = 0.21*32/22.4 + 0.79*28/22.4 (열풍 부피 → 질량 변환)

1.43 = 32/22.4 (산소부화 부피 → 질량 변환)

송풍 질량 = 열풍 텀(term) + 산소부화 텀(term) + 조습 텀(term)

단위비교 : kg·m/sec * (m/sec)²/m/sec²

고로 내로 공급되는 송풍 에너지는 상기 수학식 2에서 확인되는 바와 같이 풍구전 유속에 영향을 가장 많이 받으므로, 풍구전 유속을 조절하여 제어될 수 있다.

풍구전 유속은 풍구를 통해 고로 내부로 유입되기 직전의 열풍의 유속을 말하는 것이다.

또, 상기 풍구전 유속은 고로 내로 열풍을 공급하는 열풍관의 직경을 조절하여 제어 가능하므로, 열풍관의 관로 개폐량을 조절하여 제어될 수 있는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 고로의 송풍 에너지 제어 방법은 상기한 바와 같이 고로 내부로 공급되는 송풍 에너지를 제어하여 고로 내에서 코크스의 입경 감소량을 조절함으로써 고로 내의 통기성을 확보하고, 고로 전체에 걸쳐 고른 통기성을 가지도록 한다.

본 발명에 따른 고로의 송풍 에너지 제어 방법은 고로 내에서 가스류 분배 효율을 최대화하여 고로의 생산성, 고로의 수명 연장 및 용선의 품질을 향상시킨다.

본 발명에 따른 고로의 송풍 에너지 제어 방법은 고로 내의 전체 통기성을 고르게 유지시켜 고로 조업 시 통기성 악화로 인한 사고 발생을 방지하고, 안정적인 고로 조업이 이루어지게 한다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

100 : 입경 감소량 예측 단계 200 : 송풍 에너지 제어 단계

Claims (3)

1. 고로 내부로 공급되는 송풍 에너지로 고로 내에 장입된 코크스가 풍구단에 위치될 때의 입경 감소량을 계산하고, 입경 감소량이 고로 내에서 가스류 분배를 원활하게 하는 범위 내가 되게 송풍 에너지를 제어하는 고로의 송풍 에너지 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 입경 감소량은 수학식
   

   

   로 계산되는 것을 특징으로 하는 고로의 송풍 에너지 제어 방법.
   (여기서 X는 송풍 에너지(ton·m/sec)이고, Y는 풍구단에서의 코크스 입경 감소량(mm)이다.)
3. 청구항 1에 있어서,
   5000m³ 이상의 내용적을 가지는 대형 고로에서 각 풍구의 송풍 에너지를 11000 ~ 13000kg·m/sec로 제어하는 것을 특징으로 하는 고로의 송풍 에너지 제어 방법.

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