KR20210113670A - 개공 비트 및 그것을 이용한 출선구의 개공 방법 - Google Patents

Abstract

고로의 노 바닥부를 효율적으로 승온함으로써, 비교적 단시간에 장시간 휴풍으로부터의 기동이나 노냉 사고로부터의 기동을 가능하게 하는 노 바닥부 승온용의 버너 랜스 설치용의 출선구의 개공 작업을 간이화할 수 있는 개공 비트 및 그것을 이용한 출선구의 개공 방법을 제안한다. 고로의 노 바닥의 출선구를 개공하기 위해 이용하는 개공 비트(1)로서, 개공 비트의 노내 굴착면(1a)의 배면(1b, 1c)에 칩(2)을 갖고, 칩은 칩의 가장 외측의 단이 개공 비트의 가장 외측의 단보다 내측에 위치한다.

Description

개공 비트 및 그것을 이용한 출선구의 개공 방법

본 발명은 고로의 출선구 등을 개공하기 위한 개공 비트로서, 특히, 휴풍 기동시 등에 이용하는 버너 랜스를 출선구에 설치하기 위한 구멍을 뚫기 위해 이용하는 개공 비트 및 그것을 이용한 출선구의 개공 방법에 관한 것이다.

고로는 트위어부로부터 취입한 고온 공기 및 산소와 코크스 및 미분탄의 반응에 의해서 생성된 고온 환원 가스에 의해서, 철광석의 승온, 환원, 용해를 실행하고 트위어 하부에 설치한 출선구로부터 선철과 슬래그를 생산하는 설비이다. 고로의 통상 조업시에 있어서는 노내의 반응열과 트위어로부터의 열 공급이 밸런스되어 있기 때문에, 고로의 안정적인 조업이 가능하다. 그러나, 고로의 조업 트러블이나 설비 트러블, 생산 조정에 기인하여, 고로에의 송풍을 멈출 필요가 발생하는 경우가 있다. 또, 고로의 노후화에 수반하는 보수 공사로 인해, 고로를 장시간 휴풍시키는 것이 필요하게 되는 경우도 있다. 휴풍 중, 노체·노 바닥으로부터의 발열, 트위어로부터의 공기의 흡입 등에 의해, 노내의 장입물과 용융물의 온도(이하, 노열이라고 함)가 저하한다.

노열이 저하하면, 슬래그의 점성이 증대하며, 트위어 레벨 이하에 설치된 출선구로부터의 용선 찌꺼기의 배출이 곤란하게 된다. 그러한 상태에서 송풍하면, 트위어 앞에서 발생한 고온 가스에 의해서 생성되는 용선과 슬래그에 의해, 노 하부의 용선 찌꺼기(용선 또는 용융 슬래그 또는 그들 혼합물)의 액면 레벨이 상승한다. 트위어 상부로부터 공급되는 용선 찌꺼기에 의해, 노 바닥에 체류하고 있던 용선 찌꺼기가 승온되고, 서서히 적절한 노열 레벨까지 회복하면 문제없다. 그러나, 노열이 회복되지 않고 용선 찌꺼기의 액면 레벨이 트위어 레벨에 도달하고, 트위어를 폐색해 버리면, 노내로의 열 공급 수단이 끊겨 노냉 사고에 이르며, 다대한 경제적 손실을 초래해 버린다.

노냉 사고에 이른 경우, 고로에의 열 공급 수단인 트위어부로부터 송풍해도, 생성된 용융물로 인해 재차 트위어부가 폐색되어 버리는 문제가 발생한다. 노냉 사고로부터의 회복 방법으로서, 종래는 이하와 같은 방법을 취하고 있었다. 즉, 우선, 휴풍 중에 출선구 위의 1-2개의 트위어 이외를 내화물 등에 의해 폐색시키고, 출선구와 폐색되어 있지 않은 트위어부터 산소를 취입한다. 이것에 의해, 출선구와 트위어 사이의 반 용융물을 출선구에서 배출한 후, 노내에 생긴 공간에 코크스를 충전하고 나서 송풍을 개시한다. 그리고, 출선구와 트위어 사이를 흐르는 고온 가스에 의한 노 바닥의 승온과, 송풍에 수반하여 생성되는 용선 찌꺼기의 원활한 배출의 사이클을 확립한 후, 인접부의 트위어를 개공하고, 서서히 개공 트위어 갯수를 늘려 통상의 조업까지 회복시키는 방법을 취해 왔다. 그러나, 이 공정은 길며 1-2개월을 요한다. 또, 산소의 취입 등은 인력으로 실행하기 때문에, 안전상의 리스크도 높은 작업으로 되어 있다.

휴풍으로부터의 기동은 노열이 저하하고 있기 때문에, 상술한 노냉 사고에 이르는 리스크가 높은 상태이다. 노냉 사고를 일으키지 않고 휴풍 등으로부터의 기동을 실행하기 위해, 종래는 노내의 코크스비를 올려 휴풍에 들어가고, 송풍 후에 즉시 미분탄을 취입하지 않고, 미분탄의 취입을 개시할 수 있을 때까지의 승온(열 보상)을 실행하고 있었다. 이 방법을 이용하는 경우, 용선 찌꺼기의 안정적인 배출을 확인한 후, 장입 코크스비를 저감시키기 때문에, 고로를 휴풍하면 미분탄에 비해 가격이 비싼 코크스의 사용 비율이 오르므로 용선 1t당 제조 원가가 비싸지는 문제가 있었다.

다른 방법으로서, 고로의 노 바닥에 마련된 출선구에 버너를 설치하여 연료를 연소시키고, 노 바닥을 효율적으로 승온하고, 장시간 휴풍으로부터 단시간내에 기동시킬 수 있는 고로의 송풍 개시 방법과 노 바닥 승온용 버너가 제안되어 있다(특허문헌 1). 또, 고로내의 용선을 외부에 배출하기 위해, 출선구에 구멍을 뚫기 위한 개공 비트가 제안되어 있다(특허문헌 2, 특허문헌 3).

특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 제2016-30833호 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2006-307258호 특허문헌 3: 일본국 실용신안공개공보 평성5-14140호

상술한 특허문헌 2 및 특허문헌 3에 개시된 바와 같은 개공 비트를 사용하는 통상 조업시의 개공에 있어서는 개공 비트 선단은 노내로부터 유출되는 용선의 고온에 의해 녹는다. 또, 노 내압이 가해져 있기 때문에, 개공 비트를 외측으로 압출하고자 하는 힘이 가해지기 때문에 개공 비트의 인발에 수고를 취하는 일은 적다. 그러나, 노 바닥을 승온하기 위한 버너나 노 바닥을 승온하기 위한 지연성 가스를 취입하는 기능을 갖는 랜스(이하, 버너 랜스로 총칭함)를 설치하는 출선구를 개공하는 타이밍은 휴풍 중이다. 휴풍 중은 노내 온도가 낮고, 유출물이 나오는 경우도 용선이 아닌 슬래그가 많아지기 때문에, 개공 비트를 용해하는 열량이 부족하다. 그 때문에, 특허문헌 2나 특허문헌 3에 개시된 바와 같은 개공 비트를 이용하여 버너 랜스 설치용의 출선구를 개공하는 경우, 출선구의 관통 후에 출선구와 개공 비트의 간극에 코크스가 들어가 저항으로 되는 문제가 있었다. 그 때문에, 개공 비트의 되돌림이 불가능하게 되는 문제나, 코크스와 함께 노내의 슬래그를 중심으로 한 용융물이 출선 구멍내에 잠입함으로써, 개공 비트의 되돌림을 불가능으로 하는 상황이 빈발하는 문제가 있었다.

개공 비트를 되돌릴 수 없게 된 경우, 지금까지는 개공 비트를 더욱 밀어넣고, 노내의 고온인 코크스 충전층에 삽입하고, 개공 비트를 용해한 후 로드를 되돌리고 있었다. 이 경우, 용융물이 출선 구멍내를 메우고 있을 가능성이 있기 때문에, 재차 개공을 실시하지 않으면 안 되어, 개공 작업에 시간이 걸리고 있었다. 또한, 개공 비트를 노 밖으로 되돌리는 것을 시도했을 때에 로드에서 분리되어 버린 경우에는 산소를 사용하여 용해시킬 필요가 있다. 이 경우, 산소 세정의 작업과 재개공의 수순이 가해지기 때문에, 더욱 작업 시간이 길어지는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 트위어 높이보다 낮은 위치의 고로 노 바닥부를 효율적으로 승온함으로써, 비교적 단시간에 장시간 휴풍으로부터의 기동이나 노냉 사고로부터의 기동을 가능하게 하는 노 바닥부 승온용의 버너 랜스 설치용의 출선구의 개공 작업을 간이화할 수 있는 개공 비트 및 그것을 이용한 출선구의 개공 방법을 제안하는 것에 있다.

종래 기술이 안고 있는 전술한 과제를 해결하고, 상기의 목적을 실현하기 위해 예의 연구한 결과, 발명자들은 이하에 기술하는 신규의 개공 비트를 개발하기에 이르렀다. 즉, 본 발명은 고로의 노 바닥의 출선구를 개공하기 위해 이용하는 개공 비트로서, 상기 개공 비트의 노내 굴착면의 배면에 칩을 갖고, 상기 칩은 상기 칩의 가장 외측의 단이 상기 개공 비트의 가장 외측의 단보다 내측에 위치하는 개공 비트이다.

또한, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 관한 개공 비트에 있어서는

(1) 노 바닥 승온용의 버너 랜스를 설치하기 위한 구멍을 출선구에 개공하기 위해 이용하는 것이 더욱 바람직한 해결 수단으로 되는 것으로 생각된다.

또, 본 발명은 고로의 노 바닥의 출선구에 노 바닥 승온용의 버너 랜스를 설치하기 위한 구멍을 개공하는 방법으로서, 상술한 개공 비트를 구비하는 개공기를 이용하여 출선구를 개공하는 출선구의 개공 방법이다.

본 발명의 개공 비트에 따르면, 노내 굴착면의 배면에 칩을 부착하고 있기 때문에, 개공시에 역류한 용융물이 개공 비트의 노 외측에 유입된 경우라도, 개공 비트를 노 밖으로 되돌릴 때, 배면에 마련한 칩에 의해 개공 비트의 노 외측에 유입된 용융물을 굴착할 수 있기 때문에, 개공 비트를 노 밖으로 배출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 개공 비트의 일예의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.

이하, 본 발명의 개공 비트에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 개공 비트의 일예의 구성을 설명하기 위한 모식도이다. 도 1에 나타내는 예에 있어서, 개공 비트(1)는 노 내측의 굴착면(1a)에 칩(2)을 부착하는 동시에, 굴착면(1a)의 배면(1b, 1c)에도 칩(2)을 부착하고 있다. 이 칩(2)은 굴착하는 대상의 물질보다 단단한 재료로 만들어져 있으며, 굴착하는 대상의 물질과 접촉함으로써, 대상물을 절삭한다. 그 재료로서는 일반적으로 초경 합금이 이용되며, 초경 칩 혹은 칼날체 등의 명칭으로 불리는 경우도 있다. 칩(2)의 부착은 용접 등의 방법으로 실시할 수 있다. 또한, '3'은 개공 비트(1)를 지지하기 위한 개공 로드이다.

여기서, 개공 비트(1)의 굴착면의 배면은 칩(2)이 부착되어 있는 면(1a, 1b, 1c) 중, 최대 직경을 갖는 부착면의 위치보다 개공 로드(3)에 가까운 면(1b, 1c)을 가리킨다. 즉, 굴착면의 배면은 개공 비트의 노 외측에 용융물이 유입된 경우에, 개공 비트를 되돌릴 때에 그 용융물과 접촉하는 면이다. 또, 배면에 부착되는 칩은 개공 비트를 되돌리는 경우에, 개공 비트의 노 외측에 유입된 용융물이나 그 고화체와 접촉하는 위치에 부착하는 것이 바람직하다. 혹은 개공 비트를 전진시킬 때에 굴착 대상물에 접촉하지 않는 위치에 칩을 부착하는 것이 바람직하다고도 할 수 있다.

일반적으로 출선구의 개공에 이용되는 개공 비트는 개공 비트를 전진시킬 때에 굴착 대상물을 절삭할 수 있도록, 개공 비트의 전면, 즉 개공 비트를 전진시킬 때에 굴착 대상물을 접촉하는 위치에 칩을 부착하고 있다(예를 들면, 특허문헌 2, 3 참조). 그러나, 노 바닥부 승온용의 버너 랜스를 설치할 필요가 있는 경우에는 개공과 함께 노내 용융물이 역류해 올 가능성이 높은 것을 발명자들은 지견하였다. 즉, 개공 비트의 전진시에 굴착할 수 있는 기능만으로는 불충분이며, 개공 비트의 배면(1b, 1c)에도 칩(2)를 부착하는 것이 유효한 것을 찾아내었다.

특허문헌 3에 있어서는 본 발명의 칩에 상당하는 경질 칼날체가 개공 비트의 전면 뿐만 아니라, 개공 비트의 최대 직경을 갖는 부착면의 위치보다 개공 로드에 가까운 배면에, 경질 칼날체의 가장 외측의 단이 개공 비트의 가장 외측의 단보다 외측이 되도록 부착되어 있다. 그러나, 특허문헌 3의 경질 칼날체는 블로 홀의 폐색을 억제하기 위해, 블로 홀의 앞부를 덮도록 설치되어 있는 것으로서, 비트를 되돌릴 때에 개공 비트의 노 외측에 유입된 용융물을 굴착하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 칩과는 기능이 다르다. 또, 특허문헌 3에 있어서는 더욱 로드에 가까운 직경 방향 내측의 위치, 즉 상기 칩의 가장 외측의 단이 상기 개공 비트의 가장 외측의 단보다 내측의 위치에는 칩이 부착되어 있지 않다. 즉, 본 발명에서 필요하게 되는 비트를 되돌릴 때에 개공 비트의 노 외측에 유입된 용융물을 굴착하는 기능을 실현시키기 위해서는 특허문헌 3의 개공 비트로는 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 상기 칩의 가장 외측의 단이 상기 개공 비트의 가장 외측의 단보다 내측의 위치에 칩을 부착하는 것이 유효하다. 더욱 구체적으로는 직경 방향에서, 로드의 외주 위치와, 개공 비트의 가장 외측의 위치의 중점보다 내측의 위치에 칩의 가장 내측의 점이 위치하도록 설치된 칩을 갖는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 개공 비트(1)는 설비 트러블·조업 트러블·설비 보수 등으로 장시간의 휴풍을 실시하고, 노열이 저하하고 있는 고로의 기동 직전에 출선구로부터 지연성 가스와 유체 연료 또는 불활성 가스 혹은 지연성 가스만을 취입하고 노내의 용융물과 장입물을 승온하는 방법에 있어서, 출선구를 개공하고 버너 랜스를 설치하고 취입을 개시하는 과정의 개공 작업의 시간 단축에 기여할 수 있다.

즉, 휴풍에 들어갈 때에 충분히 용융물을 노 밖으로 배출할 수 없던 경우나, 휴풍 중의 트위어부 등으로부터의 공기 흡입에 의해, 휴풍 중에 용융물이 생성되어 버려 노 바닥부의 용융물 레벨이 상승하고 있을 때에는 개공시에 용융물이 출선구내로 역류한다. 이러한 때에는 일단 역류를 멈추고 재차 개공해도 마찬가지로 용융물이 출선구내로 역류하기 때문에, 버너 랜스의 설치가 불가능한 상태가 된다. 이러한 때에는 개공 비트를 되돌려 출선구를 일단 폐색하고, 재차 개공 심도보다 얕게 개공하고, 물 혹은 공기 또는 그 양쪽을 취입함으로써, 일시적으로 구멍의 안쪽을 냉각하면서 용융물의 역류를 방지하고, 출선구 심도까지 개공하는 것이 가능하게 된다.

노내로부터 용융물의 역류가 관찰된 경우, 그대로 개공을 진행하면 역류한 용융물이 개공 비트의 노 외측에 유입되고, 개공 비트를 노 밖으로 되돌릴 수 없게 되는 경우가 있다. 종래의 방법에서는 개공 비트를 더욱 밀어 넣고, 노내의 코크스 충전층에 삽입하고, 개공 비트를 용해한 후 개공 로드를 되돌린다. 이 경우, 재차 개공을 실시하지 않으면 안되며, 개공 작업에 시간이 걸려 버린다. 또한, 개공 비트를 노 밖으로 되돌릴 때에 개공 로드로부터 분리되어 버린 경우에는 산소를 사용하여 용해시킬 필요가 있다. 이 경우, 산소 세정의 작업과 재개공의 수순에 부가하여, 산소 세정을 실시한 것에 의해 출선구멍 폐색재가 용손되고, 개공 심도가 불명확하게 되기 때문에, 상술한 작업을 실시하는 것이 곤란하게 되는 경우도 있다.

도 1에 나타내는 본 발명의 개공 비트(1)에 의하면, 칩(2)이 노 내측의 굴착면(1a) 및 노 외측의 배면(1b, 1c)의 양쪽에 부착되어 있기 때문에, 칩(2)의 회전과 타격에 의해 출선구 폐색재나 코크스·슬래그를 깎음으로써 노내 방향 및 노외 방향의 양쪽을 향해 개공이나 굴착을 실행할 수 있다. 따라서, 노내로부터 용융물이 역류해 오는 상황하에서도 역류해 오는 용융물을 냉각하면서 버너 랜스를 설치하기 위한 구멍을 개공하고, 개공 비트를 되돌리는 것이 가능하게 된다. 배면에 칩을 부착한 개공 비트를 되돌릴 때에, 어느 정도의 부하가 비트나 로드에 가해지는지는 종래 알려져 있지 않았다. 발명자들은 용융물이 역류해 오는 상황에서 고화된 용융물을 굴착하는 것이 가능한지 어떤지를 다양한 조건으로 조사한 결과, 되돌릴 때의 굴착에 요하는 비트나 로드에의 부하는 노내 방향으로의 개공시에 비해 과대하게 되는 일 없이, 통상의 되돌림 속도로 문제없이 굴착할 수 있는 것을 찾아내었다. 굴착시의 부하가 큰 경우에는 로드에 가해지는 부하를 로드셀 등으로 감시하면서, 부하가 큰 경우에는 되돌림 속도를 내리는 것에 의해서, 비트나 로드의 파손을 방지하면서 되돌리는 것이 가능하다.

실시예

다음에, 본 발명의 실시예에 대해 설명하겠지만, 실시예에서의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 하나의 조건예이며, 본 발명은 이 하나의 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 이탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한, 각종 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

통상, 휴풍의 기동시에 버너 랜스를 설치하기 위해 출선구의 개공을 실시하였다. 개공에는 도 1에 나타내는 형상으로서 최대 직경이 φ70㎜의 개공 비트와 φ110㎜의 개공 비트의 2종류의 개공 비트를 이용하였다. φ70㎜의 개공 비트에서의 관통 확인 후, 노내로부터 개공 로드의 되돌림이 불가능하게 되었기 때문에, 개공 비트에 역방향의 타격과 회전을 부여한 결과, 개공 비트가 건전한 상태인 채로 되돌릴 수 있었다. 또, 출선구 내부의 확인으로부터, 개공 비트를 인발할 수 없게 된 부근에 슬래그의 응고물이 확인되었다. 지금까지는 개공 비트가 개공 로드로부터 취해질 때까지 역타를 계속해서 치고 있거나, 산소에 의한 용해를 선택하고 있던 상황이었지만, 본 발명의 개공 비트에 의하면, 손상없이 개공 비트를 되돌릴 수 있는 것을 확인할 수 있었다. φ110㎜의 개공 비트를 이용한 경우에도 마찬가지의 케이스에서 개공과 비트의 되돌림을 실행할 수 있었다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명에 관한 개공 비트에 의하면, 출선구내로 용융물이 역류한 경우라도, 손상없이 개공 비트를 되돌릴 수 있다. 그 때문에, 개공 대상으로서, 그러한 상황이 발생하는 것이 생각되는 고로 이외의 다양한 수직형 용해로에 있어서도 본 발명의 개공 비트를 이용할 수 있다.

1; 개공 비트 1a; 굴착면
1b, 1c; 배면 2; 칩
3; 개공 로드

Claims (3)

1. 고로의 노 바닥의 출선구를 개공하기 위해 이용하는 개공 비트로서, 상기 개공 비트의 노내 굴착면의 배면에 칩을 갖고, 상기 칩은 상기 칩의 가장 외측의 단이 상기 개공 비트의 가장 외측의 단보다 내측에 위치하는 개공 비트.
2. 제 1 항에 있어서,
   고로의 노 바닥의 출선구를 개공하기 위해 이용하는 개공 비트로서, 노 바닥 승온용의 버너 랜스를 설치하기 위한 구멍을 출선구에 개공하기 위해 이용하는 개공 비트.
3. 고로의 노 바닥의 출선구에 노 바닥 승온용의 버너 랜스를 설치하기 위한 구멍을 개공하는 방법으로서, 제 2 항에 기재된 개공 비트를 구비하는 개공기를 이용하여 출선구를 개공하는 출선구의 개공 방법.

Images