KR880002277B1 - 고로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고로

제 1도는 고로노저의 측단면도.

제 2도는 제 1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도.

제 3도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 고로노저의 측단면도.

제 4도는 본 발명의 고로의 조업방법을 실시하는 것을 나타내는 노저의 일예를 나타낸 단면도.

제 5도는 제 4도의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 계략 단면도로서, 노저 냉각용 냉매 배관계통을 나타낸다.

제 6도는 냉매의 유량과 냉각 능력과의 관계를 나타낸 선도로서, 본 발명의 실시예에서의 조업추이를 함께 나타내고 있다.

제 7도는고액 경계선의 위치의 제어에 있어서, 연산 지령기에 있어서의 연산 과정을 나타낸 흐름도이다.

제 8도는 발명 고로의 조업예를 설명하는 그래프로서, 출선량, 노저 중심벽돌내 온도, 고액 경계점 추정위치, 노상측벽 벽돌온도, 통기저항지수, 슬립, 출선회수 및 연료비의 시간에 따른 변화를 나타내고 있다.

제 9도는 노저의 일부단면도로서, 벽돌을 쌓아 올린 구조와 각 벽돌의 두께 및 열전도율을 나타내고 있다.

본 발명은 고로에 관한 것으로, 더 구체적으로는 고로의 노저(爐底)의 구조에 관한 것이다.

통상 고로의 노저 탕류부(湯溜部)는 내화물로서 만들어져 있는데, 용선, 슬래그의 침식 및 고온의 온도 조건하에서 내화물은 용손(溶損)되며, 그의 두께가 감소한다. 이런 현상이 진행되었을 경우에는 노저의 저부에 걸리는 열부하가 증대하고, 통상 고로의 기밀성을 유지하기 위하여 사용되고 있는 저부의 강판(이후 저판이라 칭함)을 열적으로 변현시키거나, 더 나아가서 용손시키며, 정상적인 고로 조업을 불가능하게 한다.

또, 노저의 변형, 용손이 발생하지 않는다 하더라도, 통상 고로 구축물의 하중을 받는 기초 콘크리이트가 가열됨으로써, 그 기초 콘크리이트가 열화(劣化)되어 고로 고축물의 변형을 초래하고, 결국에는 파괴에까지 이르게 하는 등, 정상적인 고로 조업을 계속할 수 없게 한다.

전술한 현상에 대한 대책으로서, 일본국 특공소 40-10683호, 일본국 특공소 51-10801호, 일본국 특개소 51-74908호에 나타낸바와 같이, 고로의 노저 저부에 냉각 유체통로(이후 냉각관이라 칭함)를 설치하여, 노저의 저부를 강제적으로 냉각시키거나 혹은 노저부에 걸리는 열부하에 응하여 냉각 유체의 유량을 조정하거나 또는 냉각 유체를 변형시키거나 해서 냉각하는 방법을 채택하고 있었다.

이들 냉각방법에 의하면, 노저의 저부에 걸리는 열부하가 상승했을 경우에, 냉각 유체(물, 공기등)의 유량을 증대시키더라도 냉각관의 직경 또는냉각 유체 공급 설비의 능력에 따라서 냉각 유체 유량의 상한(上限)이 존재하므로, 냉각 능력에 한계가 있고, 노저의 저부는 충분히 냉각되지 않으며, 예를 들어 저판이 열적으로 변형 혹은 용손되지 않을 경우에 있어서도, 냉각관의 주위에 충전된 충전재가 본래의 목적에서 좋은 열전도성을 가지며, 단열성을 갖지 않기 때문에 기초 콘크리이트의 온도가 상승하여, 그 기초 콘크리이트를 열화시켜 고로 구축물을 변형 혹은 파괴에까지 이르게 할 위험이 있다.

한편, 노저의 저부에 걸리는 열부하가 저하했을 경우에는 열부하에 따라서 냉각 유체의 변경, 냉각 유체의 유량의 저감등을 행함으로서 냉각 능력의 저감을 행하든가 또 무냉각 상태로 하면, 고로 노내로부터의 열은 냉각관과 냉각관의 사이의 충전재의 열전도에 의하여 기초 콘크리이트에 전해지며, 기초 콘크리이트의 온도를 상승시키고, 그 콘크리이트를 열화시켜 고로 구축물을 변형 혹은 파괴에 이르게 하는 위험이 있다.

또, 종래의 제철소는, 내용적 2000㎥정도의 중형 고로를 5-6기 설치하여 조업을 행하고 있었다. 최근에 와서는 경제적으로 효율적이며 다량의 생산을 행하게 되었으므로, 4000㎥이상의 내용적을 가지며 하루에 1만톤 이상의 출선이 가능한 고로를 2 내지 3기 설치하여 조업을 행하고 있다.

이들의 효과는 대형 고로의 사용이 보편화 됨과 동시에 그의 진가를 발휘하고, 연료비로는 500kg/t-pig에서 400kg/t-pig의 수준으로 개선되었고, 안정되고 값싼 제선을 가능하도록 하고 있다.

그러나, 한편에서는, 불가피적으로 오는 고로의 개수(改修)에 당면해서는, 그의 생산량이 다량이면서도 계수에 따른 감산량이 크고, 이를 보충하는 이동로(移動爐)의 증산요구량은 종래의 2000㎥고로의 생산량에 필적하는 경우가 있고, 다른 한편 강재(鋼材) 수요의 저조에 직면하게 되면, 장기에 걸쳐서 대폭적인 감사 조업이 강요당하는 수가있다.

이와 같은 상황에 있어서, 상기한 바와 같이 초대형이며 더구나 가동기수(基數)가 2-3기로 적은 고로군(群)은 종래의 중형로 1기의 제선량에 필적하는 대폭적인 증산, 또는 감산을 요구당하게 되었다.

그런데, 고로는 일반적으로 최대 출선량에 있어서의 노저 내화물의 열부하를 대상으로 노저 냉각 능력을 계획하고, 또한 그의 아래쪽의 탄력성은 매우 작은 것으로 하는 것이 실정이다.

따라서 상기한 바와 같은 대형 고로군 특유의 큰 감산 요청에 따라 연료 소비량을 감소했을 때, 노저 냉각 능력이 지나치게 크며, 노저 상면에 있어서 용융물의 이상 응고가 발생하고, 노저 상면의 이상 융기(隆起)를 야기하고, 안정된 감산조업을 행할 수 없으므로 매우 효율이 나쁜 노의 조업과 생산처리를 강요당하고 있는 것이 현상이다.

본 발명은 상술한 종래의 고로 및 그이 조업방법에 있어서의 문제를 해결하기 위하여 이뤄진 것으로서, 본발명의 주요한 목적은, 고로의 조업조건에 대응한 고로의 노저의 최적 냉각 상황을 유지하고 고로의 기초재의 열화 방지를 도모할 수 있도록 된 고로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 노저의 냉각 능력을 노저의 열부하 변동에 따라 제어하고, 고액(固液) 경계점의 위치를조정하므로서, 노저의 보호와 고로 생산성의 탄력성을 확대할 수 있도록 된 고로를 제공하는 것이다.

본 발명의 고로는, 노저와 고로 기초의 사이에 각각 단독으로 냉각 능력을 조정 가능하게 한 상하 2층으로 된 냉각 유체통로를 설치하고, 그 2층으로 된 냉각 유체농로 사이에 단열층을 설치한 냉각장치를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 효과는 고로의 조업상, 6-10년간 걸쳐 노저의 저부에 걸리는 열부하가 여하한 정도의 것일지라도, 고로의 노저와 기초 콘크리이트의 사이에 설치한 단열층과 단열층의 상, 하에 각각 설치한 독립적으로 냉각 능력을 조정할 수 있는 2계통의 냉각관의 효과에 의하여, 고로의 노저 냉각과 기초 콘크리이트의 냉각 조정 조작이 각각 독립적으로 가능해지며, 기초 콘크리이트의 열적인 열화를지지하면서, 노저의 온도를 노저의 열부하에 따라 최적 냉각 조건으로 조정할 수 있으므로 안정된 고로 조업의 계속적인 유지를 가능하도록 하는 것이다.

이하에 본 발명의 구체적인 구조를 설명한다.

본 실시예의 구체적인 구조는 제 1도, 제 2도에 나타낸 바와 같이 철피(1)로 둘러 싸인 노저(2)의 저판(3)과 기초 콘크리이트(8)의 사이에 단열층(7)을 부설하고, 저판(3)과 단열층(7)의 사이에 다수의 냉각관(5a)를 SiC-C, MgO-C, Al₂O₃-C등의 탄소 계통의 캐스타블(castable) 또는 몰타르 등의 열전도율 4Kcal/m·hr·℃ 이상의 열전도성이 좋은 충전재(6)을 사용하여 설치하고, 기초 콘크리이트(8) 상면에 다수의 냉각관(5b)를 배치하고, 냉각관(5a)는 노저의 저부를 냉각하는 한편, 냉각관(5b)는 기초 콘크리이트(8)을 냉각하는 기능을 가지며, 냉각관(5a)와 냉각관(5b)는 단열층(7)을 사이에 두고 직교하여 배치되며, 단열층(7)에 의해 상호 열적 간섭이 방지되어 있다.

예를 들면, 냉각관(5a) 군(群)은 공칭직경 100mm의 강관 80개로 되어 있으며, 냉각관(5b)군은 공칭직경 25mm의 강관 40개로 되어 있다. 이와같이 구성한 본 실시예에 의하면 냉각관(5a), (5b)에 설치한 급수헤더(32a),(32c)(제5도참조), 배수 헤더(32b),(32d)(제5도 참조), 및 밸브(9a),(9b)(제5도 참조)를 각각의 위치에 배치 가능하게 되며 배치 설계적으로 양호하게 된다. 그리고, 이 노저 냉각방법은, 뒤에 설명하는 바와 같이 노저의 저부에 걸리는 열부하의 변동에대응하여 냉각관(5a)내를 유통하는 냉각 유체의 변경, 또는 냉각 유체 유량을 조정하고, 냉각 능력의 제어를 행한다. 이런 경우, 냉각관(5a)와 냉각관(5b)의 사이에 Ⅰ형강(4a), (4b)를 사용하더라도, Ⅰ형강(4a),(4b)에 의해 하부에 전열되는 열은 단열층(7)에서 차단되어 기초 콘크리이트(8)의 온도를 상승시키는 일은 없다.

그리고, 본 실시예는 냉각관(5b)에 냉각관(5a)과는 독립하여 냉각 유체를 유통시킴으로, 각각 단독으로 냉각 유체의 변경, 냉각 유량의 조정, 냉각 유체 온도의 조정 등을 행하며 기초 콘크리이트(8)을 독립하여 관리 온도이하로 유지할 수 있으며, 과열에 의한 기초 콘크리이트의 열화를, 냉각관(5a)의 간섭을 받는 일 없이 방지할 수 있다.

따라서 노저의 저부에 걸리는 열부하가 낮은 경우에도, 그 열부하에 따라 밸브(9a)의 개방정도를 조절하여 냉각관(5a)내의 유량을 저감하는 등의 방법으로 냉각 능력을 저하시키고, 더 나아가서 냉각 능력을 전혀 나타내고 있지 않을 때라도, 고로로부터의 전열은 단열층(7)에 의해서 기초 콘크리이트(8)의 온도를 상승시키는 일은 없으며, 냉각관(56)로 기초 콘크리이트(8)의 상면 온도를 관리치 이하로 유지 가능하며, 그 콘크리이트의 열화를 방지할 수 있다. 이런 경우, 냉각관(5b)의 냉각 효과는 단열층(7)에 의하여, 냉각관(5a)의 냉각 효과에 영향을 끼친느 일이 없다.

상기한, 단열층(7)의 재질로서는 (1) 단열층(7)의 두게를 가급적 얇게 할 것과, (2) 가급적 기존의 노저구조를 변경시키지 않을 것, 등의 이유로 해서 열전도율이 2Kcal/m·hr·℃ 이하인 단열 캐스타블, 단열 몰타르, 시멘트 몰타르, 콘크리이트, 공기 등이 유용하며, 그 중에서도 압축 강도가 높고, 값이 싼 시멘트 몰타르가 바람직하다.

또, 단열층의 두께는 단열층 재질의 열전도율에 따라서 결정되며, 예를 들면, 저판(36)이 250℃정도의 내용적 4000㎥의 고로에서, 열전도울 1Kcal/m·hr·℃의 시멘트 몰타르의 경우에는 80mm정도의 두께이면 충분히 그 효과를 발휘한다.

또, 냉각 유체 유량계(도시안됨)를 각각의 냉각관(5a)에 설치하면, 열부하에 따른 유량 조정이 용이하며, 더 나아가서는 냉각 유체의 냉각 설비를 설치하면, 유량 조정과 온도 조정으로 용이하게 노저의 저부로부터의 냉각 능력(제거되는 열량) 조정이 가능하다.

또, 이 냉각관(5b)를 흐르는 냉각 유체량은, 기초 콘크리이트(8)의 온도를 측정하고, 이를 항상 관리 범위내 즉, 보통으로는 80℃이하, 비상의 경우로서 100℃이하의 범위내에 유지하도록 밸브(9b)의 개방 정도를 조절하여 조정하는 것이 바람직하며, 기초 콘크리이트(8)의 온도가 관리 범위 이하로 되는 것이 명백할 경우에는, 냉각 유체의 공급이 과잉으로 되어 비경제적이지만, 밸브(9b)의 개방정도의 조절을 행하지 않고, 일정량으로 조정하여도 된다.

그리고, 본 실시예에 있어서는, 냉각관(5b)을 기초 콘크리이트(8) 상면에 설치했으나, 본 발명은 이것 대신으로 기초 콘크리이트(8) 상면에 설치했으나, 본 발명은 이것 대신으로 기초 콘크리이트(8)내의 점선(A)(제2도)로 나타낸 위치에 설치하여도 된다.

또, 냉각관(5a), (5b)를 평행으로 설치하여도 좋고, 이런 경우에 있어서는, 국부적으로 냉각관(5a)의 냉각 능력을 대폭적으로 조정한 경우에 생기는 국부적인 콘크리이트 온도의 상승율, 이 부분의 냉각관(5b)의 냉각능력의 조정만으로서 방지 가능하며, 효과적인 기초 콘크리이트의 냉각을 할 수 있다.

또 제 3도에 다른 실시예를 나타내었으며, 도면 중, (10)은 냉각관(11)의 단면 중간부를 2분할한 열전도울 2Kcal/m·hr·℃이하의 단열층이고, (13)은 냉각관(11) 사이에서, 냉각관(11)의 단열층(10)의 수준의 위치에 설치한 열전도율 2Kcal/m·hr·℃이하의 단열층이다. 이 냉각관(11)의 상부 냉각 유체통로(12a)를 충전재(6)내에 매설하고, 하부 냉각 유체통로(12b)는 기초 콘크리트(8)내에 매설하고, 이 양자의 냉각 유체통로(12a)(12b)의 냉각 유체의 종류의 변경, 또는 유량의 변경에 의하여 독립적인 조정이 가능토록 구성한 것으로서, 전술한 실시예와 같이 냉각 유체통로(12a)(12b)를 흐르는 냉각 유체를 각각 조정하여 노저(2)와 기초 콘크리이트(8)을 제각기 필요로 하는 냉각 능력으로 냉각하는 것이다.

본 발명자들은 상기한 바와 같이 구성된 노저구조를 갖는 고로의 조업 방법에 관해서 여러가지의 실험을 거듭한 결과, 다음과 같은 식견을 얻었다.

1. 종래의 중형 고로에 있어서는, 노의 직경이 10m, 송풍구로부터 노저 내화물 상면까지의 거리가 4-5m 정도임에 대하여, 대형 고로는 노의 직경이 13-15m, 송풍구로부터 노저 내화물까지의 거리가 6-8m정도로서 중형로의 1.5배 이상으로 되어 있는데도 불구하고, 송풍구의 앞부분의 고온의 레이스웨이(raceway)의 크기는 거의 변화가 없으며, 송풍구 앞에서부터 열이 노저 내화물에 전달되기 힘들고, 특히 노저 상면의 중앙부는 그러한 경향이 현저하다.

2. 그리고, 상기한 바와 같이, 고로 1기당의 제선 능력의 증감산량은 종래의 중형로에 비하여 크게 되어 있으며, 노저 내화물이 받는 열량의 변동폭도 크다.

3. 열부하의 대폭적인 변동에 대하여, 종래의 냉각 능력으로서는 건전한 노저의 유지는 곤란하며, 출선량 억제를 위한 노의 연료소비량을 감소시키면, 먼저 노저 내화물 중앙부의 온도가 저하하여 용해물이 응고되기 시작하여 노저 내화물의 표면에 응고물이 퇴적 성장한다.

4. 이러한 결과, 노상(爐床) 아래쪽 부분에서는 용융물이 노상 주변부의 한정된 부분에서만 유통하게 되며, 따라서 중앙부는 점점 더 온도가 저하하여 그 부착퇴적물의 성장을 조장한다. 그리고, 그 부착퇴적물이 노상 주변부의 상기한 용융물 통로에 까지 이르게 되면 출선 작업 및 슬래그 제거 작업이 매우 어려워진다.

5. 노저 내화물 상면의 부착 퇴적물의 층두께를 소정 범위로 제어하면 노저 내화물의 침식을 방지하면서 원활하고 안정된 출선 작업 및 슬래그 제거 작업을 계속할 수 있고, 노의 상태로 매우 안정된다.

본 발명의 고로를 조업하는 방법은 상기한 식견에 의거하여 이루어진 것이다.

이하에 상기 조업방법을 본 발명의 일실시예를 근거로 하여 상세히 설명한다.

제 4도, 제 5도는 노의 용적 4000m², 焰력 1만t/일, 노저 내화물층 두께 4.5m의 고로 노저에 본 발명을 실시하기 위한 설비를 설치한 단면도의 개략 평면도를 표시한 것이고, 이들 도면에 있어서, 냉각관, 기타 제1도와 동일한 부재에 대해서는 제 1도에 나타낸 부호와 같은 부호로 나타내었다.

(25a₁)-(25a₆),(25b-₁)-(25b₆)는 온도 측정소자의 열전쌍(thermocouple)이며, 열전쌍(25a₁)-(25a₃)은 노저 철판(3) 바로 위의 내화물(2a) 안에 설치하고, 이것과 650mm 떨어진 위쪽에 열전쌍(25b₁)-(25b₃)을 설치하였다. 열전쌍(25a₁)-(25a₃),(25b₁)-(25b₃)은 노상 내화물(2a)내의 각 수평 단면내에 소정 간격으로 각 9개소에 매설되고, 열전쌍(25a₄)-(25a₆),(25b₄)-(25b₆)은 노저(2)의 외주에 가깝게 소정 간격을 두고 60개소에 매설되어 있다. 열전쌍(25a₄)-(25a₆),(25b₄)-(25b₆)의 내화물(2a)내 매설조건은 각각의 구룹 사이를 100-200mm의 간격으로 매설하고 있다. (28)은 설정기(데이타 입력장치), (29)는 표시기, (30)은 연산 지령기로서, (31a), (31b),(31c)는 냉매마다의 유량 조절밸브, (9a)는 계통마다의 유량 조절밸브, (33)은 냉매 공급관이다. 고로의 조업개시와 동시에 각 열전쌍(25a₁)-(25a₆)으로부터의 측정된 온도(T₁)과, 열전쌍(25b₁)-(25b₆)에서 측정된온도(T₂)가 연산 지령기(30)에 도입된다.

한편, 연산 지령기(30)내에는, 설정기(20)을 거쳐서 열전쌍(25a₁)-(25a₆)와 (25b₁)-(25b₆)의 사이의 내화물의 열전도율(λ₁), 내화물상면(2b)와 열전쌍(25b₁)-(25b₆)의 간격(L₁)및 그 열전쌍(25b₁)-(25b₆)와 (25a₁)-(25a₆)의 간격(l₁), 고액 경계온도(Ta), 열전쌍(25b₁)-(25b₆)으로부터 소정 고액 경계선까지의 거리(L₀)(이하 소정 위치(L₀)라 칭함)을 도입 기억시키고 있다. 여기서 고액 경계란 상기한 노저 내화물 상면(2b)에 부착한 퇴적물(22)의 표면과 용융한 선철과 접하는 수평면(퇴적물이 없는 경우에는 노저 내화물 상면(2b))를 말한다.

이 측정된 온도치 및 설정치에 의하여, 연상 지령기(30)은 미리 기억하고 있는, 열전쌍(25a₁)-(25a₆)와 (25b₁)-(25b₆)와의 사이의 노저 내화물을 통과하는 부하 열랑(Q₁)의 산출식,

단, λ₁: 열전쌍 (25a₁)-(25a₆)와 (25b₁)-(25b₆)와의 사이의 내화 벽돌의 열전도율(Kcal/m·hr·℃)

l₁:열전쌍(25a₁)-(25a₆)와 (25b₁)-(25b₆)와의 사이의 깊이(m)

△T:T₂-T₁(℃)

Q:부하 열량(Kcal/㎡·hr)

과 열전쌍 (25b₁)-(25b₆)으로부터 고액 경계선까지의 거리(이하 간단히 고액 경계선 위치라 칭함) 산출식

(단, λ는 평균 열전도율(Kcal/m·hr·℃)이다.)을 계산한다. 후술하는 바와 같이 노저를 구성하는 내화물 및 퇴적물의 열전도율을 λ₁,λ₂…λ_n-1, λ_n, 두께를 l₁,l₂…l_n-1,l_n으로 하면, λ는

로 주어진다. 이 식에서 l₁/λ₁는 전열저항을 표시하고 있다.

이에 따라 합계 69개소의 고액 경계 위치를 샘플링 시간마다 계속 표시함과 동시에, 고액 경계선의 위치(L)의 설정된 소정 위치(L₀)와 차이가 있을 때에는 제 6도에서 나타낸 냉각 능력 조정 패턴을 사용하여 냉매마다의 유량 조절 밸브(31a),(31b)(31c)의 개방 정도를 제어하여 고액 경계선을 소정의 위치로 조정한다.

다음에 이 냉각 능력 조정방법에 관해서 제 6도를 근거로 하여 설명한다.

냉각 능력에 대해서는, 이미 설명한 바와 같이 증감에 걸친 조정이 요구되는데, 예를 들면 제6도의 냉각 능력 조정 패턴으로 나타낸 냉각 능력의 조정 가능 범위의 전역을 사용함에 있어서, 어떤 때는 감소하고 어떤 때에는 증가하는 것이지만 감소시의 예를 나타내면 기본적으로 다음과 같이 된다.(증가의 경우는 이와 반대의 조작을 행하면 된다.)

먼저, 수량(水量)을 서서히 A'로부터 F로 되게 함으로써 냉각 능력이 큰 A의 상태에서 냉각 능력을 B로 한다.

다음에 냉각 매체를 물→공기로 변경하여 B의 냉각 능력과 등가인 B'냉각 능력이 되도록 기체유량을 X상태로 조절한 다음 기체 유량을 서서히 X→A'→G→F의 방향으로 감소시킴으로써 E의 냉각 능력까지 떨어지게할 수 있다. 즉, 불연속 없이 A-E사이의 희망하는 냉각 능력의 임의의 상태를 만들어 내고 그 능력치를관리하는 것이 가능하다.

그렇게 하는동안 냉각장치의 크기나 냉각 능력과 같은 주변 조건의 제약(예를 들면, 기체 유량X를 달성하는데 있어서의 어려움)이 있을 경우에는, B의 상태에서 물에 기포를 혼입하여 2층으로 흐르게 하는 유체로함과 동시에, 그 유량을 G로 하여 냉각 능력을 b로 하고, 이어서 유량이 F가 되게 하여 냉각 능력을 C로 하고, 다시 기체량을 늘려서 물방울 미스트(mist)를 유체로 함과 동시에, 그 유량을 G로 하여 냉각 능력을 C로 옮기고, 이 물방울 미스트 유체를 F로 하여 냉각 능력을 D로 하고 최후에 물 공급을 단절하여 기체 유체로 하고, 그 유량을 G로 하여, 냉각 능력을 d로 하고, 다시 유량을 F로 하여 냉각 능력을 E로 할 수도 있다. 이상과 같이 생각해낸 방법을 기본으로 하여 여러가지의 조합으로 제일 하기 쉬운 주변조건에 맞도록 냉각 능력을제어하는 것이다.

제 7도는 상기한 노저의 냉각 즉 고액 경계선의 위치의 제어에 있어서 연산지령기(30)에 있어서의 연산 과정을 나타낸 흐름도이다. 연산 지령기(30)에 입력된 열전쌍(25b₁)-(25b₆)로부터의 온도(T₂)와 열전쌍(25a₁-(25a₆)로부터의 온도 (T₁)과의 차이(△T)가 연산부(30a)에서 구해진다. 이어서, 온도차(△T)에 의거하여 노저의 열부하량(Q₁) 및 열전쌍(25b₁)-(25b₆)와 부착물 상면까지의 거리 (L)이 순차적으로 연산된다.

그리고 거리(L)과 설정기(28)로부터의 목표치(L₀)와의 차이가 구하여지며, 동작 신호(△L)로서 제어지령부(30b)에 입력된다. 제어지령부(30b)에서는 신호(△L)과 유량-냉각 능력 성과에 의해서 냉각관(5a)에 공급되는 냉매의 적정한 유량이 산출되며, 그 결과는 조작량(q)로서 유량 조절밸브(31a),(31b),(31c)에 출력된다.

그리고 69개의 전체 온도 측정지점들 사이의 편차 조정은, 유량 조절밸브(9a)에 의하여 행한다.

본 발명의 실시에 있어서 연산 지령기(30)이 기억하는 각 산출식은 전술한 각 식에 한정되는 것은 아니며, 또 자동 연산 지령기를 사용한 전자동 제어에 한정하는 것도 아니고, 수동조작으로 행하더라도 인력을 요하는 것 이외에 그 효과는 변하지 않는다.

다음에, 노령(爐令) 5년을 경과한 고로에 본 발명을 사용하여, 제선량을 9000t/일로부터 7500t/일로 변경했을 때의 조업예를 제 8도에 의거하여 상세히 설명한다.

생산량, 즉 출선량 ①을 급격히 17% 만큼 감소시킬 필요가 있는 즉시에 그의 레벨까지 낮추었다.

생산량 감소에 조금 늦추어 평행적으로 노저의 저부의 온도가 급격히 저하되기 시작하였다.

여기에는, 노저 중심 벽돌내 온도 ②의 추이를 대표적으로 나타냈지만 저판에서 보다 떨어진(25b₂)의 부위의 온도(T₂)의 저하가 격심하였고, 즉 그 온도는 약 150℃에서 100℃이하로 떨어졌다. 이는 고액 경계온도 레벨이 노내에서 상승하고 있다는 것을 나타내는 것으로 즉시 노저 냉각 수량(水量)을 서서히 감소시켰다.

상기한 노저 온도의 저하의 경향은 완화 되었지만 낮은 상태 그대로 있으며, 후술하는 바와 같이 노의 조업 상태가 악화되었으므로, 제 6도의 냉각 능력 조정 패턴에 나타낸 내용 즉 냉각 수량 감소→소량 수냉에 기체 혼입→기체에 물방울 미시트 혼입→전부 기체→기체량 감소라고 하는 일련의 조치를 추이도의 ②에 덧붙여 기재한 바와 같이 순차적으로 행하였다.

이 결과, 노저부의 온도는 점차(T₁),(T₂)모두 상승을 나타내었으며 노의 조업 성적도 원래의 좋은 상태로 되었다. 그후, 온도가 지나치게 높아져 가는 경향으로 되었으므로 이번에는 노보수의 입장에서 냉각 공기량을 증대시켜 후술하는 적정량으로 조정하였으므로 안정된 생산 조업을 계속할 수 있었다.

상기한 내용을, 상기한 온도 변화의 추이로부터 고액 경계점을 구하여 나타낸[고액 경계점 추정 위치] ③을 근거로 더 상세하게 설명한다.

고로 노내의 용융물로는 선철과 슬래그의 2종이 있으며 고액 경계 온도가 각각 다르다.

먼저 선철은 Si등의 함량에 따라 그의 용융온도가 다르며 1150-1100℃의 사이에 있고, 여기서는 1140℃를 그의 대표치로 하였다.

한편 슬래그 쪽은, 그의 화학적 조성에 따라 그의 용융 온도가 대폭적 달라지지만 선철과 분리하여 충분히 흐를 수 있는 온도로 하여 1400℃를 대표치로 하였다. 그리고 각각의 고액 경계 온도를 나타낸 위치의 노 중심부에 있어서의 높이를 출선 구멍 높이를 기준으로 하여 노의 정부(頂部) 측을(+), 노저부측을(-)로 하여 나타내었다. 추정 계산은 2점 사이 온도 측정법에 의하여 후술하는 연산식으로 구한 것이다. 그리고, 열전도율은 벽돌의 치수, 벽돌 재질, 노내부착물 등에 따라 다르므로 이를 배려하였다.

본 실시예에서는 알기 쉽게 하기 위하여 노저 중심부의 것만을 대표적으로 나타냈지만, 노상 측벽 등을 포함한 다점(多點)의 선, 면에서 구하면 복잡하기는 하지만 정확도는 향상되므로 바람직하다.

추이도에서 보아 알 수 있는 바와 같이 생산량의 감소에 수반하여 고액 경계점은 노상부(爐床部)에서 순차적으로 상승하고, 심할 경우에는 노 중심에서는 1400℃점은 출선 구멍 레벨 보다 높은 위치까지 상승한다. 1140℃라인은 출선 구멍 레벨 아래 1m까지 상승한다.

본 실시예의 일련의 조작으로 그 고액 경계점은 개선되어 재차 감산전의 정상적인 레벨로 되돌아옴으로써 그 효과를 명확하게 나타내고 있는 것이다.

다른 해석 사례도 합치면 일반적으로 노저 중심부에 대해서는 1400℃로 보았을 경우, 조업상 또는 보전상과 겸하여 생각해 보면 출선 구멍 레벨(+) 0.5m~(-)3.5m의 범위내에 또, 1140℃로 보았을 경우, 출선 구멍 레벨(-) 0.5m~(-)4m에 들드록 냉각 조정하는 것이 매우 바람직하다. 이점에 관해서는, 원칙으로서 1140℃라인이 노저 내화물(2a)의 상면(2b)를 넘어서 노내측 부근에 있는것이, 라이닝 보호와 안정된 출선작업 및 슬래그 제거 작업의 면에서 바람직하다.

실제적인 조업에 있어서는 상기한 바와 같이 용선상에 슬래그가 존재함으로, 냉각 능력의 제어에는선철의 고액 경계선을 이용하지만, 선철 및 슬래그, 또는 슬래그의 고액 경계선을 이용하여도 된다.

상기한 고액 경계점 추정 위치 ③의 추정 계산을 구하는 방법은, 기본적으로는, 실시예 장치의 연산 지령기(30)에 기억시킨 노저 내화물 상면 열부하량의 산출식(1

)과 고액 경계선의 위치 산출식(2)의 동등한 것으로서 구체적으로는, 노저를 구성하는 내화물의 종류를 배려하여 행한 것으로서, 이점에 관해서는 아래에 제 9도를 근본으로 해서 설명한다. 도면중, (14)는몰타르, (15)는 1층 벽돌, (16)은 2층 벽돌, (17)은 세로로 쌓은 벽돌부, (18)는 3층 벽돌, (19)는 4층 벽돌, (20)은 5층 벽돌, (21)은 최상층 벽돌, (22)는 노저 부착물이다. 매설한 온도 측정 소자의 검출치에 의거하여 다음의 연산을 행한다. 그리고, 상기한 (1) 및 (2) 식과 동일한 기호에 관해서는 설명을 생략한다.

(T₁)과 (T₂)를 알고 있을 경우의 2층 벽돌(16)을 통과하는 열부하량(Q₁)은 하기(3)식으로 된다.

또, (3)식과 같은 (Q₁)은 노저의 최상층벽돌 상면의 온도(T₀)와 (T₂)를 알고 있다면 하기(4)식으로 구해진다.

실측할수 없는 (T₀)는 아래식에 의하여 구할 수 있다.

(3)식, (4)식과 (Ta)의 관계를 정리하면 하기(5)식으로 된다. 단, l₅는 노저부착물의 두게(m)이다.

(6)식을 전개하면 하기(7)식과 같이 l₅를 구할 수 있다.

(7)식으로 구한 l₅와 이미 알고 있는 l₂, l₃, l₄에 의하여 (L)이 하기(8)식으로 구해진다.

L=l₂+l₃+l₄+l₅……………………………………………………………………(8)

단,

다음에 노상 측벽 온도 4에 관해서 출선 구멍 아래 약 1.5m에 매설한 벽돌표면의 전체 둘레 60지점의 평균치와 추이를 그래프로 표시한 출선 감소에 따라서 노저부 온도 저하와 평행이 최초에는 저하를 나타내지만 도중에서 급격하게 상승 방향으로 반전(反轉)한다. 즉, 전술한 고액 경계위치의 상승에 조금 높게 추종한 변화를 나타내고 있다. 이런 현상은, 먼저 최초에는 생산량 감소에 의하여 노내에서 연소하는 단위 시간당의 연료 소비량이 감소되고 평균적으로 노상부의 온도가 저하하는 것이지만, 다음에 반전 반승하는 것은 노중심부의 고액 경계점이 상승하고, 즉 융체(融體)를 통과시키기 힘드는 응고층, 부착층이 점점 높아져서 생성되는 선철, 슬래그 등의 융체가 고온의 송풍구 부위에 많이 흐르도록 변화되기 때문에 측벽부의 벽돌면의 용액체에 의해서 씻어져 부착물 등이 제거되며, 이 부분의 온도가 상승하기 때문이다. 그러나 조치후는원래의 레벨로 되돌아 간다. 일반적으로 노상 측벽의 온도의 상승은 벽돌이 엷어지는, 즉 침식되는 방향을 나타낸 것이며, 노상 파괴에 까지 이어지는 설비보전상 매우 중요한 점이다.

따라서, 이런 면에서도 측벽의 온도를 이상하게 높은 값으로 유지시키지 않기 위해서도 노저의 고액 경계 온도 레벨을 적어도 상기한 범위 이상으로 상승시키지 않는 것이 매우 중요하며, 여기서도 본 발명의 효과가 현저하게 나타나고 있는 것이다.

다음에, 이 기간의 고로 조업 성적의 추이에 관해서 상기한 일련의 조치와 대응하여 나타낸다. ⑤,⑥,⑦,⑧은 모두가 고로의 조업상태, 조업성적을 나타낸 일반적으로 널리 알려진 대표적인 항목, 지수이며, 어느 항목도 높은 값을 나타내면 나쁜 상황을 나타내는 것이다. 그리고 이들 항목이, 노저 온도와 역비례적으로 또, 노중심부 고액 경계 온도위치의 고저와 비례적으로 평행이 움직인다.

즉, ⑤의 통기 저항지수는 (

(단 B_p:송풍압력(g/cm²), T_p:노정상부 압력(g/cm²), V_G:송풍구 앞에서 발생하는 보시(bosh)가스량(Nm³/분)으로 나타낸 것으로서 충전 반응탑인 고로의 조업에서는 이 통기성의 유지가 매우 중요하다.

본 실시예의 고로예에서는 이 값이 2.2-2.6의 범위내에 있을 때 조업은 양호하다. 이런 경향은 노저의 고액 경계 온도 위치에서의 것과 완전히 같다.

다음의 슬립 ⑥은 고로 장입물의 노내에서의 강하 상황(노의 정상부 장입면의 강하)을 사운딩(sounding)미터로서 검출한 것으로서, 노내의 반응이 순조로운 경우에는 일정하고 연속적인 경하 속도를 나타내지만 노내의 반응이 순조롭지 못할 경우에는 강하 속도가 변동한다. 그 슬립은 비연속적이고 급격한 속도로 장입 표면이 1m이상 강하하는 현상을 초래한다.

일반적으로 노내 반응의 원주의 균일성이 무너졌을경우, 가루가 많거나 혹은 가루가 되기 쉬운 성질의 장입 원료를 장입 했을 경우, 노 하부의 용융물의 녹아 떨어지거나 혹은 출선, 슬래그의 추출불량의 경우 등에서 전술한 슬립현상이 일어난다.

고액 경계점 레벨의 상하 변화 슬립이 완전히 대응하고 있는 점에서, 노의 하부에서의 선철 또는 슬랙의 녹어 떨어짐, 유동 추출 불량의 일련의 과정이 흡족하지 못하게 되고 슬립 경향이 일어난다.

출선회수 ⑦은 노내의 용융선철, 슬랙의 추출을 행하기 위하여 하루에 출선 구멍의 개방, 패쇄작업을 행한 회수이다. 노내 반응이 연속적으로 순조롭고 또한, 노상 부분에서의 용융물의 유동성이 좋고 유동장해가 적은 경우에는 노상에 고인 용융물이 순차적으로 추출되어 출선 구멍 내화물이 추출물에 의해 침식되는 한계치까지 연속 추출되며, 어떤 값 이상으로 되면 충전재로 구멍을 폐쇄한다.

따라서, 순조로운 경우에는, 본 실시예에 나타낸 바와 같이 9000t/일 전후의 생산 레벨에서는 출선 회수가 하루에 12-13회로 되어 있다. 그런데 본 실시예의 추이로 보아서는 고액 경계점 레벨의 상승과 동시에 비례적으로 출선 회수가 증가하여 하루에 최고 20회 까지도 달성된다. 그러나, 본 발명의 조치에 의하여 고액 경계점 레벨의 저하에 수반해서 출선 회수도 평상적인 레벨로 회복되었다. 이는 노상 부분은 고액 경계점의 위치가 상승하게 되면 용융물이 출선 구멍을 향해 흐르기 힘들게 되며, 어느 정도의 양이 출선 구멍에서 추출되고 나며나면, 노밖으로의 추출 속도가 노내에서의 출선 구멍 앞으로의 직접 속도를 웃돌기 때문에, 용융물 대신 노내 가스가 출선 구멍으로부터 방출되므로 구멍의 침식은 진행되지 않더라도 이런 경우 출선 구멍을 폐쇄하지 않을 수가 없다. 그러나 이렇게 하면 추출 부족 및 슬립을 유발하게 되므로 다른 출선 구멍을 개방하여 하루의 출선 회수를 늘리게 된다.

다음에 연료 비율 ⑧은 고로의 열효율을 나타낸 것이며, 이 값이 낮을 수록 효율은 좋고, 따라서 제선비용의 고저를 나타내는 중요한 값이다. 또 이 값은 노내의 열효율과 역비례적으로 변하는 것이며, 열효율은 노내의 원활한 반응과 비례 관계가 있다. 즉 동일 원료의 조업 조건하에서의 연료 비율의 고저는 고로의 조업 상태의 양, 불량을 판정하는 중요한 종합 지수라고도 할 수 있다.

이 추이 그래프에 나타낸 바와 같이 그 연료비율은 고액 경계점 레벨의 고저에 조금 늦게 완전한 평행 관계의 변화를 나타내고 있다. 이런 일은 본 발명의 특징인 노저 냉각 능력의 조정에 의한 고액 경계점 레벨의 관리가 효과적이며 또한 얼마나 중요한 것인가를 명확하게 나타내는 것이다.

Claims (1)

1. 기초 콘크리트(8)와, 벽돌층(15-21)을 가진 노저(2) 아래에 수평으로 배치된 2군의 냉각 유체통로(5a),(5b)와, 이 냉각 유체통로(5a),(5b)에 냉각 유체를 공급하도록 각 냉각 유체통로에 연결된 급수 헤더(32a),(32c), 배수 헤더(32b),(32d), 상기 급수 헤더로의 각기 다른 종류의 냉각 유체의 공급을 조절하는 조절밸브(31a),(31b),(31c) 및 각 냉각 유체통로로의 냉각 유체 공급을 조절하는 조절 밸브(9a),(9b)로 구성된 냉각 유체 공급장치와를 구비한 고로에 있어서, 상기 제 1군의 냉각 유체통로(5a)와 제2군의 냉각 유체통로(5b) 사이에 단열층(7)이 배치되고, 상기 냉각 유체 공급장치는 노저내의 온도를 측정하도록 노저내에 배치된 다수의 온도 검출기 열전쌍(25a₁-25a₆),(25b₁-25b₆)과, 측정된 온도에 의거하여 산출한 열부하에 따라 상기 각 조절밸브(31a), (31b), (31c), (9a), (9b)의 작동을 제어하는연산기(30)를 구비하여, 제 1군 및 제 2군의 냉각 유체통로(5a), (5b)의 냉각 능력을 각각 독립하여 조정할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 고로.

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