KR960006322B1 - 용광로의 조업방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용광로의 조업방법

제 1 도는 본 발명의 조업시에 사용된 용광로의 예시도.

제 2 도는 본 발명의 환상관에서 풍구에 이르는 부분에 대한 횡단면도.

제 3 도는 열풍제어밸브 개도와 열풍용적률 사이의 관계를 도시하는 그래프.

제 4 도는 본 발명의 열풍제어밸브의 위치결정을 예시하는 평면도.

제 5 도는 열풍제어밸브의 개도상태를 예시하는 평면도.

제 6 도는 본 발명의 용광로의 조업추이를 도시하는 그래프.

제 7 도는 본 발명의 용광로의 조업추이를 도시하는 그래프.

제 8 도는 노상셸의 온도가 상승할 때 용광로의 노상셸의 온도분포를 도시하는 도면.

제 9 도는 본 발명의 용광로 조업하에서의 용선의 Si%를 도시하는 그래프.

제10도는 종래의 용광로 조업하에서의 용선의 Si%를 도시하는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 용광로 2 : 분기관

3 : 풍구 4 : 열풍제어밸브

5 : 노벽 6, 13 : 스캡

7 : 온도센서

본 발명은 제철 용광로 조업방법, 특히 풍구를 통해 송풍된 열풍 용적의 제어에 의한 용광로 조업방법에 관한 것이다.

용광로는 고온 열풍을 도입하도록 하부에 30-40개의 풍구가 갖추어져 있다. 고온 열풍은 열풍 환상관으로부터 풍구를 통해 용광로로 송풍된다. 열풍은 900-1300℃의 온도 및 7-50g/Nm³수분을 갖고 있다.

Nm³은 표준상태의 가스용적을 말한다. 철광석 원료는 그 내부에서 균일한 층을 형성하도록 벨(bells) 및 가동아머(armors)를 통해 용광로로 장입된다. 철광석은 용광로에서 환원, 연화, 용융되어 노상에 용선을 형성한다. 이 용선은 탭구멍을 통해 하루에 10-20회 배출된다.

그러나, 상술한 용광로 조업하에서, 용광로의 원주방향으로의 불균일한 가스 흐름으로 노벽의 일부에 스캡(scab)이 생긴다. 스캡은 풍구로부터 송풍된 가스 흐름의균일성을 저하시키며, 시간에 따라 성장하여 결국 조업시에 벽에서 떨어져 나가 풍구를 손상시킨다.

용광로의 노벽에 형성된 스캡으로 조업이 곤란하기 때문에, 조업시에 스캡을 제거할 수 있는 방법이 개발되기를 기대해 왔다.

스캡제거를 위한 종래의 방법은 가동 아머를 이용하여 노의 장입물의 분포를 변화시키는 것이다. 장입물의 변화된 분포는 주변 가스흐름을 발생시켜서, 스캡의 환원 및 용융을 향상시키는 것으로 기대된다. 이러한 분포변화가 스캡제거에 불충분하기 때문에, 용광로는 조업정지시키고, 풍구직경을 확대하여 풍구를 통한 열풍의 흐름속도를 감소시킴으로써 노의 원주방향의 가스흐름을 유발시킨다. 그러나, 이러한 방법은 풍구직경을 변화시키기 위해, 용광로가 조업정지 되어야 하기 때문에 실용적이지 못하다.

열전쌍은 고온금속이 노상에 형성되어 있는 용광로의 노바닥 및 노상셸(hearth shell)에 묻혀져 있으며, 온도 제어를 한다. 간혹, 노상의 환상 주변부에 용선흐름이 비정상적으로 증가하면 노바닥 또는 노상셸의 특정부위의 온도가 증가된다. 이와 같은 경우에 대처하기 위해서, 노바닥으로 액체철이 방출되게 하는 노바닥 또는 노상셸의 온도상승을 방지하도록 냉각을 강화하거나 또는 TiO₂장입량을 증가시킨다. 그렇지만, 노바닥의 냉각은 온도상승 저지 효과가 그다지 크지 않다. 노바닥의 냉각을 강화하거나 또는 TiO₂장입량을 증가시키는 것은 유효한 방법이긴 하나, 순간적 효과는 충분하지 않다. 또한, 그런 경우 슬래그의 TiO₂함유량 증가로 조업조건을 악화시킨다. 온도냉각 및 TiO₂장입량 증가를 병행 이용하더라도, 노바닥 및 노상셸의 일부에서의 온도 상승에 반응할 수 없으며, 신속효과는 그다지 양호하지 못하다. 따라서, 병행이용은 노의 조업에 역효과를 줄지도 모른다.

본 발명의 목적은 용광로 조업시에 풍구의 손상 및 노바닥 및 노상셸의 비정상적 침식(마멸)을 방지하는데 있다.

상기 목적을 달성하도록, 본 발명은 ;

(a) 용광로 상부로부터 철광적 및 코크스를 장입하는 단계 ;

(b) 용광로의 하부에 위치하는 풍구를 통해 용광로로 열풍을 송풍하는 단계 ;

(c) 용광로의 노벽을 따라 원주방향으로 다수의 온도감지 수단을 제공하는 단계 ;

(d) 각 풍구를 통해 용광로로 송풍된 열풍용적을 제어하는 제어밸브를 각 풍구에 제공하는 단계 ;

(e) 온도감지 수단으로 측정된 온도에 의하여 노벽에 형성된 스캡위치를 검출하는 단계 ; 및

(f) 스캡위치 아래의 풍구로부터 용광로로 송풍된 열풍용적을 제어하여, 노벽에 형성된 스캡을 제거하는 단계로 구성된 용광로 조업방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 ;

(a) 용광로의 상부로부터 철광석 및 코크스를 장입하는 단계 ;

(b) 용광로의 하부에 위치하는 풍구를 통해 용광로로 열풍을 송풍하는 단계 ;

(c) 용광로의 노바닥 및 노상셸을 따라 원주방향으로 다수의 온도감지 수단을 제공하는 단계 ;

(d) 풍구를 통해 용광로로 송풍된 열풍의 용적을 제어하기 위해 각각의 풍구에 제어밸브를 제공하는 단계 ;

(e) 온도감지 수단으로 측정된 온도에 의하여 노바닥 또는 노상셸의 침식위치를 검출하는 단계 ; 및

(f) 노바닥 또는 노상셸의 부식위치 위쪽의 풍구로부터 용광로로 송풍된 열풍의 용적을 감소시켜서, 용광로의 노바닥 또는 노상셸의 온도를 감소시키고 노바닥 또는 노상셸의 부식을 방지하는 단계로 구성되는 용광로 조업방법을 제공한다.

본 발명은 도면과 관련하여 상세하게 기술되어 있다. 제 1 도는 본 발명의 조업시에 사용된 용광로를 예시한다. 소결광석 및 펠릿과 같은 코크스 및 철광석이 용광로의 상부에서 장입되어 장입원료(12)를 형성한다. 열풍은 환상관(9)으로부터 분기관(2)을 거쳐서 풍구(3)를 통해 용광로(1)로 송풍된다. 열풍은 800-1300℃의 온도 및 7-50g/Nm³의 수분을 갖고 있다. 원료로서 코크스 및 철광석이 벨 및 가동아머를 통해 장입되어 용광로 내부에 균일한 층을 형성한다. 철광석은 용광로에서 환원, 연화, 용융되어, 노상(20)의 용선(26)및 슬래그(28)로 변환된다. 생성된 용선(26)은 1일당 10-20회의 속도로 탭구멍(l0)을 통해 배출된다.

온도센서(7)가 노벽의 여러 높이에 설치되어 있다. 온도센서(7a)는 샤프트의 상부에, 온도센서(7b)는 샤프트의 하부에, 온도센서(7c)는 보시의 냉각 스테이브(stave)에 위치하고 있다. 센서는 예를들어 샤프트를 따라 용광로의 주변부의 8개 지점에 위치되어 있다. 냉각 스테이브위치의 센서는 예를들면 30개 지점에 용광로의 원주방향으로 위치해 있다. 이들 센서(7)에 의해 측정된 온도는 연속적으로 컴퓨터 제어장치(8)에 기록되며, 측정된 온도에 의해, 컴퓨터 제어장치(8)는 노벽(5)에 형성된 스캡의 위치 및 시기를 검출한다.

스캡(6)이 샤프트(14)의 상부에 형성되어 있을때, 스캡 가까이에 위치하는 온도센서(7a)가 이상현상을 검출한다. 구체적으로, 온도센서(7a)로 측정된 온도는 정상조업 조건으로서 컴퓨터 제어장치(8)에 기록된 온도와 비교되며, 컴퓨터 제어장치(8)는 스캡의 존재를 확인, 판정한다. 스캡이 부착되어 있을때, 측정된 온도는 정상조업 온도준위보다도 감소된다. 따라서, 컴퓨터 제어장치(8)가 소정온도 보다 낮은 온도를 검출할때, 저온을 나타내었던 센서가 제공된 노벽의 스캡 존재를 검출 확인한다.

온도센서(7a)에 의해 스캡(6)의 형성을 검출함과 동시에, 컴퓨터 제어창치(8)는 스캡(6)의 위치아래의 풍구(3)를 통해 송풍된 열풍의 용적을 제어한다. 상기 제어는 대응하는 열풍분기관(2)에 설치된 열풍제어밸브(4)를 사용하여 행해진다.

제 2 도는 환상관에서 풍구에 이르는 부분을 도시한 횡단면도이다. 열풍제어밸브(4)는 환상관(9)과 펜스톡(11) 사이의 열풍분기관(2)에 설치되어 있다. 풍구(3)를 통해 송풍된 열풍용적은 열풍제어밸브를 지나는 압력차에 의해 측정된다. 열풍제어밸브(4)의 개도(오프닝)는 측정된 열풍용적에 따라 제어시스템에 의해 제어된다. 각 풍구의 열풍용적은 열풍제어밸브 입구앞의 압력과 열풍주관의 열풍압력 사이의 압력차에 의해 계산될 수 있다. 제어밸브(4)의 몸체는 세라믹, 탄화규소로 되어 있으며, 1300℃의 열풍온도 및 5kg/cm²G의 열풍압력까지 사용가능하다. 제 3 도는 열풍제어밸브(4)의 열풍용적율과 개도사이의 관계를 도시하는 그래프이다. 열풍용적율은 상대 열풍용적을 밸브의 100% 개도시의 열풍용적으로 나누어 얻어진 값이다.

제 4 도는 제 1 도의 1-1 부분의 평면도이다. 스캡(6)의 형성위치에 대응하는 제2 도에 도시된 풍구(3a,3b,3c)에서, 열풍용적은 각각 열풍분기관(2a,2b 및 2c)에 위치한 열풍제어밸브(4a,4b,4c)에 의해 감소된다. 용광로의 중앙부에서의 가스흐름은 열풍용적을 감소시킴으로써 국부적으로 주변 가스흐름으로 변화된다. 이 가스는 노벽의 스캡과 접촉하여 그것을 환원, 용융하여 제거시킨다. 센서로 측정된 온도와 소정온도를 비교하여, 측정온도가 소정온도준위를 초과한다면, 센서가까이에 형성된 스캡이 제거된 것으로 판정된다. 스캡(6)이 제거된 후에, 열풍용적은 원래의 상태로 되돌아가고, 용광로의 정상조업이 유지된다.

스캡이 형성될 때, 풍구를 통해 송풍된 열풍용적을 정상레벨의 약 80%로 감소시키는 것이 바람직하다. 정상레벨의 80%를 초과하는 열풍용적인때는 불량한 주변가스 흐름이 발생되며, 작은 스캡제거효과만이 얻어진다. 스캡영역 아래의 풍구중 적어도 인접하는 2개의 풍구를 통해 송풍된 열풍을 정상 조업레벨의 80%이하로 감소시키는 것이 더욱 더 바람직하다.

스캡(13)이 샤프트(14)의 하부에 형성될 때, 샤프트(14)의 상부의 스캡(6)을 처리할 때와 같이 스캡(13)을 제거하도록, 각각 열풍제어밸브(4a,4b 및 4c)를 제어함으로써 대응하는 풍구(3a,3b 및 3ｃ)에서 열풍용적을 감소시키는 것이 가능하다. 그러나, 그와 같은 경우에는 스캡(13)을 제거하는데 다소 긴 시간이 걸린다.

제어밸브의 개도 효과에 대한 전형적인 경향은 하기에 설명되어 있다. 이 예는 샤프트(14)의 저부의 온도가 낮은 위치에 대응하는 세 풍구를 통해 송풍된 열풍용적이 감소되는 경우이다.

[표 1]

캡캅(13)이 샤프트(14)의 하부에 형성될 때, 스캡의 위치 아래쪽에 위치하는 모든 풍구중 적어도 두 풍구를 통해 송풍되는 열풍용적을 감소시키는 것이 더욱 더 바람직하다. 구체적으로는, 두 풍구에서의 열풍용적이 감소될 때, 풍구의 배열상태는 차례로 "완전개방된"풍구, "부분적으로 개방된"풍구, "완전개방된"풍구, "부분적으로 개방된", 및 "완전개방된"풍구로 되어 있다. "부분적으로 개방된"풍구의 양측부에, "완전개방된"풍구가 있다. "부분적으로 개방된"풍구를 통해 송풍된 열풍은 인접하는"완전개방된"풍구를 통해 송풍된 열풍의 도웅을 받아 용광로의 주변부 또는 용광로의 노벽을 따라 용이하게 흐른다. "부분적으로 개방된"풍구를 통해 송풍된 열풍용적은"완전개방된"풍구를 통해 송풍된 열풍용적의 80% 이하인 것이 바람직하다. 세 풍구를 통해 송풍된 열풍용적이 감소되어야 한다면, 풍구의 배열상태는 차례로 "완전개방된"풍구, "부분적으로 개방된"풍구, "완전개방된"풍구, "부분적으로 개방된"풍구, "완전개방된"풍구, "부분적으로 개방된", 및 "완전개방된 풍구"의 순서로 한다.

열풍용적을 노벽온도가 감소하는 위치 아래의 적어도 두 풍구를 통해 감소시키는 이유는, 단 한개의 풍구를 통한 열풍용적 감소로서는 특히 샤프트의 하부에서 스캡을 제거시키는데 긴 시간이 걸리기 때문이다. 적어도 두 풍구를 통해 송풍된 열풍용적 감소로, 스캡이 일반적으로 제거되기 어려운 샤프트의 하부의 스캡의 경우에도 스캡 제거에 요구되는 부위에 바람직한 국부적인 주변 가스흐름이 용이하게 형성될 수 있다.

제 5 도는 밸브의 개도를 도시하는 열풍분기관에 제공된 열풍제어밸브를 예시하는 평면도이다. 도면에서 기호(N)는 노의 북측, 기호(E)는 동측, 기호(S)는 남측, 기호(W)는 서측을 나타낸다. 스캡(13)이 제 1 도에 도시된 용광로의 샤프트(l4)의 하부에 형성되었을 때, 스캡위치 아래의 각 제어밸브(4d,4e 및 4f)의 개도는 제 5 도에 도시된 바와 같이 제어하였다. 제어밸브(4d 및 4f)의 개도는 "부분적으로 개방된", ● 상태, 4e의 개도는 "완전개방된", ○ 상태이다. 제 6 도는 제 5 도에 도시된 제어밸브(4d 및 4e)의 개도조절하에서 시간에 따른 센서(7b)의 온도변화를 도시하는 그래프이다. 제어밸브(4e)는 완전히 개방된 상태로 되어 있다. 연속적으로 11일간 제어밸브 개도조절하에서 조업을 행했다. 온도센서(7b)에 의해 측정된 1일 온도평균값을 그래프상에 나타내었다. 스캡이 시작된 지점에서, 센서(7b)의 온도는 100-200℃로 감소되었다. 이러한 현상에 응하여, 제어밸브(4d 및 4f)의 개도는 순차적으로 70%, 60%, 50%로 감소하였고, 50%의 개도로 유지하였다. 밸브(4d 및 4f)의 개도제어 개시로부터 5일 후에,500℃ 이상의 온도가 검지되었다. 경험상, 1일 평균온도가 400℃에 이를 때, 온도센서 위치의 스캡이 제거된 것으로 판정된다는 것을 알 수 있다.

제어밸브 개도 효과의 전형적인 경향은 하기에 나타나 있다. 이러한 예는 용광로의 노벽온도가 저하된 위치에 대응하는 지점에 교대로 배치된 두 풍구를 통해 송풍된 열풍용적이 감소되는 경우이다.

[표 2]

용광로의 노바닥(24) 또는 노상셸(22)의 온도가 증가되었을 때, 노바닥(24) 또는 노상셸(22)의 위쪽의 열풍제어밸브 개도를 줄여 열풍용적을 감소시킴으로써 이들 부위의 온도를 감소시킬 수 있다. 열풍제어밸브개도가 일풍용적을 감소시키도록 줄었을 때, 노상셸 가까이에 떨어지는 용선과 같은 용융물의 용적이 작아지고, 노상셸 가까이의 용선의 흐름속도가 강소하여, 노상셸상의 열부하 감소로 측벽의 온도가 감소되여,측벽의 벽돌의 손상이 억제된다.

노바닥 또는 노상셸의 침식 위치 결정은 센서로 측정된 온도와 소정온도를 비교함으로써 행해진다. 측정온도가 소정온도를 초과하면, 컴퓨터 제어시스템은 센서 구역의 노바닥 또는 노상셸이 부식되었다고 판정한다. 일단 증가된 온도가 소정 레벨 이하보다 낮게 되면, 컴퓨터 제어시스템은 센서 구역의 노바닥 또는 노상셸의 침식이 억제되었다고 판정한다.

제7도는 노상셸 온도가 증가될 때, 열풍제어밸브 개도 조절시의 조업 조건변화를 도시하는 그래프이다.노상셸의 온도가 150℃를 초과한 후 다음날에, 온도 증가지점 위쪽의 위치에 있는 열풍제어밸브의 개도는줄어들었다. 제8도는 온도가 상승할 때 원주방향을 따라 노상셸의 온도분포를 도시한다. 제8도는 남동방향(SE)의 노상셸의 온도가 증가되었음을 나타낸다. 노상셸의 온도가 210℃를 초과하였으나,150℃ 이하로다시 감소되기 시작했다. 온도 감소와 함께, 열풍제어밸브의 개도는 확대되었고, 결국 완전히 개방된 상태로 되었다.

본 발명의 조업에 따라, 노상셸 온도 감소는 약 7일 정도 걸린다. 이와 반대로, 노바닥의 강화된 냉각 및TiO₂장입량 증가를 이용하는 종래의 방법은 15일 정도 걸렸다. 따라서, 본 발명의 방법은 냉각기간을 현저하게 단축시킨다. 조업시에, TiO₂장입량은 5kg/ton-pig로 유지되었고,1일당 배출된 선철양을 용광로의 유효용적으로 나눔으로써 얻어진 값인 제조성(생산성)은 정상례벨인 약 2.00으로 유지되었다. 용선의 Si함량은 0.3%로 안정하였다 제9도는 노상셸의 온도상승이 열풍제어밸브의 개도를 줄임으로써 억제되는 경우는 용선의 Si%를 도시하는 그래프이다. 제10도는 노바닥 냉각 강화 및 TiO₂장입량 증가가 이용된 용광로의 종래 조업하에서 용선의 Si%를 도시하는 그래프이다. 용선의 평균 Si%를 비교하여 볼때, 종래의 조업하에서는 제어레벨 0.3%를 훨씬 초과한 0.47%를 제공하며, 본 발명의 방법에 의해서는 제어레벨에 매우근접한 0.32%를 준다.

Claims (9)

1. (a) 용광로 상부로부터 철광석 및 코크스를 장입하는 단계:

   (b) 용광로의 하부에 배치된 풍구를 통해 열풍을 용광로내로 송풍하는 단계 ,

   (c) 용광로의 노벽을 따라 원주방향으로 복수개의 온도감지 수단을 제공하며, 상기 복수개의 온도감지 수단을 용광로의 샤프토 또는 보시에 설치하는 단계;

   (d) 각 풍구를 통해 용광로내로 송풍되는 열풍의 용적을 제어하기 위한 제어밸브를 제공하며, 상기 제어밸브는 세라믹재료로 제조된 나비밸브이고 상기 제어밸브를 열풍분기관에 설치하는 단계;

   (e) 온도감지 수단에 의해 측정된 온도에 기초하여 노벽에 형성된 스캡의 위치를 검출하는 단계; 및

   (f) 스캡위치 아래의 풍구로부터 용광로로 송풍된 열풍의 용적을 제어하여 노벽에 형성된 스캡을 제거하는 단계로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 용광로의 조업방법.
2. 제1항에 있어서, 스캡의 위치를 검출하는 단계는, 측정된 온도를 소정온토와 비교하여, 측정된 온도가 소정온도보다 낮을때에는 스캡이 감지수단 가까운 노벽에 형성되었다고 판정하며, 또한 측정된 온도가 소정온도보다 높을때에는 스캡이 감지수만 가까운 노벽에서 제거되었다고 판정하는 것을 포함하는 용광로의 조업방법.
3. 제1항에 있어서, 열풍용적 제어단계는 노벽에 형성된 스캡위치 아래의 풍구를 동해 송풍된 열풍용적을 감소시키는 것을 포함하는 용광로의 조업방법.
4. 제3항에 있어서, 열풍용적 제어단계는 풍구를 통해 송풍된 열풍용적을 정상레벨의 80% 이하로 감소시키는 것을 포함하는 용광로의 조업방법.
5. 제1항에 있어서, 열풍용적 제어단계는 노벽에 형성된 스캡위치 아래의 풍구중 적어도 두개의 인접하는 뭉구를 통해 송풍된 열풍용적을 정상레벨의 80% 이하로 감소시키는 것을 포함하는 용광로의 조업방법.
6. 제1항에 있어서, 열풍용적 제어단계는 노벽에 형성된 스캡위치 아래에 교대로 배일된 적어도 두 풍구를 통해 송풍된 열풍용적을 정상레벨의 80% 이하로 감소시키는 것을 포함하는 용광로의 조업방법.
7. 제1항에 있어서, 열풍용적 제어단계는 노벽에 형성된 스캡위치 아래의 풍구를 통해 송풍된 열풍용적을 순차적으로 변화시키는 것을 포함하는 용광로의 조업방법.
8. (a) 용광로의 상부로부터 철광석 및 코크스를 장입하는 단계;

   (b) 용광로의 하부에 배치된 풍구를 통해 열풍을 용광로로 송풍하는 단계;

   (c) 용광로의 노바닥 및 노상셸을 따라 원주방향으로 다수의 온도감지 수단을 제공하는 단계;

   (d) 제어밸브를 제공하여 풍구를 통해 각 풍구로부더 용광로로 송풍되는 열풍의 용적을 제어하는 단계;

   (e) 온도감지 수단으로 측정된 온도에 의하여, 노바닥 또는 노상셸의 침식위치를 검출하는 단계; 및

   (f) 노바닥 또는 노상셸의 침식위치 위쪽의 풍구로부터 용광로로 송풍되는 열풍용적을 감소시켜서, 용광로의 노바닥 또는 노상셸의 온도를 감소시키고 노바닥 또는 노상셸의 침식을 방지하는 단계로 구성되는 용광로의 조업방법.
9. 제8항에 있어서, 침식위치 검출단계는, 측정된 온도를 소정온도와 비교하여, 측정된 온도가 소정온도보다 높을때는, 침식현상이 감지수단 가까운 노바닥 또는 노상셸에 발생되었다고 판정하고, 한편 측정원 온도가 소정온도보다 낮을때는, 침식현상이 감지수단 가까운 노바닥 또는 노상셸에서 저지되었다고 판정하는것을 포함하는 용광로의 조업방법.