KR20200133382A - 고로 설비 및 고로의 조업 방법 - Google Patents

Abstract

(요약)로 내 장입물의 표면 프로파일을 정확히 그리고 신속히 파악하는 측정 수단을 갖는 고로 설비를 제공한다. 고로의 로정으로부터 로 내로 원료를 장입하는 선회 슈트와, 상기 선회 슈트를 통하여 로 내에 장입된 장입물의 표면 프로파일을 측정하는 프로파일 측정 장치와, 상기 선회 슈트의 경동각을 제어하는 경동각 제어 장치를 구비하고, 상기 프로파일 측정 장치는, 상기 로정에 설치되어 상기 로 내의 장입물 표면까지의 거리를 계측하는 전파식의 거리계 및, 당해 거리계의 검출파를 상기 고로의 둘레 방향에 주사하여 얻어지는 상기 장입물 표면까지의 거리에 관한, 상기 로 내 전역에 걸치는 거리 데이터에 기초하여 상기 장입물의 표면 프로파일을 도출함과 함께, 얻어진 표면 프로파일에 기초하여 상기 선회 중의 선회 슈트의 경동각 변경을 상기 경동각 제어 장치로 지령하는 연산기, 상기 선회 중의 선회 슈트의 선회 속도의 변경을 상기 속도 제어 장치로 지령하는 연산기 및, 상기 선회 중의 선회 슈트에 공급하는 장입물의 공급 속도의 변경을 상기 속도 제어 장치로 지령하는 연산기 중 어느 1 이상을 갖는다.

Description

고로 설비 및 고로의 조업 방법

본 발명은, 고로(blast furnace) 설비, 특히 선회 슈트(chute)를 구비한 벨레스(bell-less) 장입 장치에 의해 로 내로의 원료 장입을 행하는 고로 설비 및 고로 조업 방법에 관한 것이다. 이 광석층과 코크스층의 1조(set)를 장입하는 조작이 통상 1차지(charge)로 불리고, 1차지에서는 광석과 코크스를 각각 복수의 배치(batch)로 나누어 장입하는 것이 행해진다. 통상, 각 배치에서는 고로의 로정(blast furnace top)에 형성된 벙커 내의 원료를, 소망하는 퇴적 형상이 얻어지도록 선회 슈트의 각도를 바꾸면서 로 내에 장입한다.

일반적으로, 고로의 조업에서는, 로 정부(blast furnace top)로부터 원료인 광석(광석에 코크스의 일부가 혼합되는 경우도 있음)과 코크스를 교대로 장입하고, 로 내에 광석층과 코크스층을 교대로 퇴적한 상태로 원료를 충전한다.

고로의 조업에서는, 로 정부에서의 장입물 분포를 적정한 상태로 유지하는 것이 중요하고, 장입물 분포가 적정하지 않으면 가스류 분포의 불균일화, 가스 통기성의 저하, 환원 효율의 저하 등에 의해, 생산성의 저하나 조업의 불안정화를 초래한다. 환언하면, 가스류 분포를 적정하게 제어함으로써, 고로 조업의 안정화를 도모하는 것이 가능해진다.

이 가스류 분포를 제어하는 수단의 하나로서, 선회 슈트(분배 슈트)를 구비한 벨레스 장입 장치를 이용한 방법이 알려져 있다. 이 장입 장치에서는, 선회 슈트의 경동각(tilt angle)과 선회수를 선택하고, 로 반경 방향에서의 원료의 낙하 위치와 퇴적량을 조정하여 장입물 분포를 제어함으로써, 가스류 분포를 제어하도록 하고 있다.

이 장입물 분포의 제어에 있어서, 장입물 분포를 파악하는 것이 유리하다. 그를 위해서는, 로 내 장입물(원료 퇴적물)의 표면 프로파일을 측정할 필요가 있다. 이 로 내 장입물의 표면 프로파일을 측정하는 수법으로서, 마이크로파 등의 검출파를 로 내 장입물면을 향하여 송신하고, 로 내 장입물면에서 반사된 검출파를 수신하여 로 내 장입물면까지의 거리를 측정하고, 이 측정 거리에 기초하여 로 내 장입물면의 프로파일을 구하는 것이 행해지고 있고, 구체적인 수법으로서는, 검출파용 안테나를 형성한 계측 랜스를 로구부 측방으로부터 로 중심부를 향하여 삽입하는 방법이 주류이다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 상기와 같은 검출파에 의한 거리 측정을 이용하여, 로 내 장입물면의 프로파일을 배치마다 측정하고, 이 측정 결과에 기초하여 구한, 광석 및 코크스의 장입 분포에 기초하여 선회 슈트의 노치(notches) 또는/및 선회수를 조정하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 프로파일을 슈트의 선회 중 또는 소정 선회마다 측정하여, 슈트를 제어하는 것이 기재되어 있다.

일본공개특허공보 2017-95761호 WO2015/133005호 공보

상기한 특허문헌 1에 기재된 수법은, 원료의 장입 후에 로 내 장입물의 퇴적면을 측정하고, 그의 측정 결과에 기초함으로써 배치 간에서의 장입 분포의 변동을 수정하는 것이 가능하다. 그러나, 종래의 측정 방법에서는, 측정 자체에 시간이 걸려, 신속한 측정을 할 수 없는 것에 더하여, 원료의 장입 시에는 계측 랜스를 로체(blast furnace body)의 밖으로 퇴피시키지 않으면 안되기 때문에, 측정 빈도가 낮아진다는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 수법에서는, 선회 슈트의 경동각과 선회수를 선택함으로써, 로 반경 방향에서의 원료의 낙하 위치와 퇴적량을 조정함으로써 반경 방향에 있어서의 가스 분포를 조정하는 것은 조정 가능하다. 그러나, 로 둘레 방향에서의 가스류 분포를 조정하는 것이 요구되는 현상황에서는 개선의 여지가 남아 있었다.

특허문헌 2에 기재된 수법도 마찬가지로, 반경 방향의 조정을 행하고 있고, 로 둘레 방향에서의 가스류 분포를 조정하는 것이 요구되는 현상황에서는 개선의 여지가 남아 있었다.

또한, 어느쪽 방법이나, 장입물의 강하 속도의 영향이 고려되어 있지 않고, 이 점에서도 개선의 여지가 남아 있었다.

여기에서, 본 발명의 목적은, 우선, 로 내 장입물의 표면 프로파일을 로 둘레 방향으로 정확히 그리고 신속히 파악하는 측정 수단과, 이것을 선회 슈트의 경동각 제어나 장입물의 장입 속도 제어에 활용할 수 있는 고로 설비를 제공하는 것에 있다. 그리고, 이 고로 설비를 이용하여, 선회 슈트의 선회마다 장입물의 표면 프로파일을 측정하고, 표면 프로파일의 측정 결과에 기초하여 로 내 장입물을 적정한 분포로 유지하기 위한 방도에 대해서, 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.

1. 고로의 로정으로부터 로 내로 원료를 장입하는 선회 슈트와,

상기 선회 슈트를 통하여 로 내에 장입된 장입물의 표면 프로파일을 측정하는 프로파일 측정 장치와,

상기 선회 슈트의 경동각을 제어하는 경동각 제어 장치를 구비하고,

상기 프로파일 측정 장치는, 상기 로정에 설치되어 상기 로 내의 장입물 표면까지의 거리를 계측하는 전파식의 거리계 및, 당해 거리계의 검출파를 상기 고로의 둘레 방향에 주사하여 얻어지는 상기 장입물 표면까지의 거리에 관한, 상기 로 내 전역에 걸치는 거리 데이터에 기초하여 상기 장입물의 표면 프로파일을 도출함과 함께, 얻어진 표면 프로파일에 기초하여 상기 선회 중의 선회 슈트의 경동각 변경을 상기 경동각 제어 장치로 지령하는 연산기, 상기 선회 중의 선회 슈트의 선회 속도의 변경을 상기 속도 제어 장치로 지령하는 연산기 및, 상기 선회 중의 선회 슈트에 공급하는 장입물의 공급 속도의 변경을 상기 속도 제어 장치로 지령하는 연산기 중 어느 1 이상을 갖는 고로 설비.

2. 상기 프로파일 측정 장치는, 상기 장입물의 표면 프로파일에 기초하여 상기 장입물의 강하 속도를 상기 고로의 전둘레에 걸쳐 산출하는 연산기를 추가로 구비하는 상기 1에 기재된 고로 설비.

3. 상기 1 또는 2에 기재된 고로 설비를 이용하여, 상기 선회 슈트로부터 광석 및 코크스를 로 내로 장입하여 행하는, 고로의 조업 방법으로서,

상기 프로파일 측정 장치에 의해, 상기 장입물의 표면 프로파일을 도출하고, 당해 도출한 표면 프로파일 또는 표면 프로파일로부터 도출되는 장입물의 강하 속도의 편차 혹은 광석층 두께비의 편차가 소정값 이상인 경우는, 상기 선회 슈트를 통하여 장입되는 광석 및 코크스의 어느 적어도 한쪽의 장입 위치와, 상기 선회 슈트를 통하여 장입되는 광석 및 코크스의 어느 적어도 한쪽의 장입 속도 중 어느 1 이상을 조정하는 고로 조업 방법.

4. 상기 장입 위치의 조정은, 상기 선회 슈트의 경동각을 선회 중에 변경하고, 선회 슈트의 선회마다 상기 표면 프로파일을 조정하는 상기 3에 기재된 고로 조업 방법.

5. 상기 장입 속도의 조정은, 상기 선회 슈트를 선회 중에 행하는, 상기 3 또는 4에 기재된 고로 조업 방법.

본 발명에 의하면, 고로 내 장입물의 표면 프로파일을 로 둘레 방향으로 정확히 그리고 신속히 파악하고, 얻어진 표면 프로파일에 기초하여 선회 슈트의 경동각이나 장입물의 장입 속도를 즉각 변경할 수 있다. 그 결과, 고로 내의 가스류 분포를 적정하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 고로 조업에 있어서, 광석의 높은 환원 효율이 얻어짐과 함께, 조업의 안정화를 도모할 수 있다.

도 1은 고로 설비의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 프로파일 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 프로파일 측정 장치의 거리계의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 로 둘레 방향의 광석층 두께비를 나타내는 도면이다.
도 5는 로 둘레 방향의 광석층 두께비를 나타내는 도면이다.
도 6은 로 둘레 방향의 광석층 두께비를 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하에, 본 발명의 고로 설비를, 도 1을 참조하여 상세하게 설명한다.

즉, 본 발명의 고로 설비는, 고로 본체(1)의 로 정부에 코크스를 포함한 광석 등의 원료를 로 내에 장입하는 선회 슈트(2)와, 로 내에 열풍 및 미분탄을 취입하는 복수의 트위어(tuyeres:3)와, 선회 슈트(2)를 통하여 로 내에 장입된 장입물(4)의 표면 프로파일을 측정하는 프로파일 측정 장치(5)와, 선회 슈트(2)의 경동각을 제어하는 경동각 제어 장치(6)를 구비한다. 또한, 선회 슈트(2)의 선회 속도를 제어하는 선회 속도 제어 장치를 구비한다. 또한, 로정에 형성된 호퍼와 선회 슈트(2)와의 사이에는 장입물의 공급 속도를 제어하는 장입물 공급 속도 제어 장치를 구비한다. 장입물 공급량 제어 장치의 예로서는, 장입물의 유로에 형성된 게이트 밸브의 개도(開度)를 제어하는 기구를 들 수 있다.

도 1의 예에서는, 선회 속도 제어 장치 및 장입물 공급 속도 제어 장치의 게이트 밸브 개도의 제어부는, 상기 경동각 제어 장치(6) 내에 수용되어 있다. 또한, 본 발명의 고로 설비로서는, 경동각 제어 장치, 회전 속도 제어 장치 및 장입물 공급 속도 제어 장치의 1 이상을 구비하고 있으면 좋지만, 전체를 구비하는 것이 바람직하다.

여기에서, 프로파일 측정 장치(5)는, 고로 본체(1)의 로 정부에 설치되어 로 내의 장입물(4) 표면까지의 거리를 계측하는 전파식의 거리계(5a) 및, 당해 거리계(5a)의 검출파를 고로 본체(1)의 둘레 방향에 주사하여 얻어지는 상기 장입물(4) 표면까지의 거리에 관한, 로 내 전역에 걸치는 거리 데이터에 기초하여 장입물(4)의 표면 프로파일을 도출하는 연산기(5b)를 갖는다.

또한, 거리계(5a)는 전파식으로, 예를 들면, 도 2 및 3에 나타내는 구성의 장치를 이용할 수 있다. 즉, 거리계(5a)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 밀리미터파나 마이크로파 등의 검출파를 송수신하는 검출파 송수신기(50)와, 이 검출파 송수신기(50)에 도파관(51)을 통하여 접속된 안테나(52)와, 이 안테나(52)에 대향하여 형성된 반사 각도가 가변의 검출파 반사판(53)을 구비하고 있다. 검출파 송수신기(50)로부터 송신되어 안테나(52)로부터 방사된 검출파를, 검출파 반사판(53)에서 반사시켜 로 내 장입물 표면에 입사시키고, 로 내 장입물 표면에서 반사한 검출파를 검출파 반사판(53) 및 안테나(52)를 거쳐 검출파 송수신기(50)에서 수신함으로써, 로 내 장입물 표면까지의 거리를 측정함과 함께, 검출파 반사판(53)의 반사 각도를 조정함으로써, 검출파 방사 방향을 로 내의 둘레 방향에 주사시키는 것이다.

고로 로 정부의 로체 부분에는, 하방 또는 비스듬히 하방으로 로 내 장입물 표면(퇴적면)을 바라보는 바와 같은 위치에 창구멍(54)이 형성됨과 함께, 그의 로체 부분의 외측에는, 창구멍(54)을 덮도록 하여 소정의 내압 성능을 갖는 케이싱(55)이 부착 고정되어 있다. 그리고, 이 케이싱(55) 내부가 수납실(56)을 구성하고, 이 수납실(56)은 창구멍(54)을 통하여 로 내 공간에 개구(개구부(55A))하고 있다. 또한, 수납실(56) 내에는, 안테나(52)가 배치됨과 함께, 수납실(56)의 외측(고로 본체(1)의 외측)에 검출파 송수신기(50)가 배치되어 있다. 검출파 송수신기(50)와 안테나(52)를 접속하는 도파관(51)은, 케이싱(55)을 관통하고, 그의 선단에 안테나(52)가 지지되어 있다.

또한, 수납실(56) 내에, 안테나(52)와 대향하도록 하여 검출파 반사판(53)이 배치되어 있다. 수납실(56)의 외측(고로 본체(1)의 외측)에는 검출파 반사판(53)을 회동시키기 위한 구동 장치(57)가 배치되고, 그의 회전 구동축(58)이 케이싱(55)을 관통하고, 그의 선단에 검출파 반사판(53)이 지지되어 있다.

여기에서, 안테나(52)와, 검출파 반사판(53) 및 그의 구동 장치(57)와, 수납실(56)의 개구부(55A)의 위치 관계는, (i) 안테나(52)의 중심축선의 연장선과 구동 장치(57)의 회전 구동축(58)의 중심축선이 일치하고, (ⅱ) 검출파 반사판(53)은, 구동 장치(57)의 회전 구동축(58)에, 당해 회전 구동축(58)에 대한 각도(α)를 변경 가능하게 고정되어 직선 형상의 주사와 둘레 방향의 주사를 실현하는, 검출파 반사판(53)의 동작이 가능하고, (ⅲ) 안테나(52)와 검출파 반사판(53)은, 안테나(52)로부터 송신되고, 검출파 반사판(53)에서 반사한 검출파가 개구부(55A)를 통과하여 로 내에 인도되도록, 개구부(55A)에 대하여 배치된다는 조건을 구비하고 있다.

또한, 로 내 장입물의 불어빼냄 시에, 불어올려진(blown up) 원료가 검출파 반사판(53)에 닿아 반사면(59) 등이 파손하는 일이 없도록, 비측정 시에 있어서는, 검출파 반사판(53)은 그의 배면측(반사면(59)의 반대측)이 개구부(55A)를 향하는 바와 같은 회동 위치에 정지할 수 있도록 하고 있다.

검출파 송수신기(50)는, 주파수가 일정 범위에서 연속적으로 시간 변화하는 검출파(밀리미터파, 마이크로파 등)를 발생하고, 그 검출파의 송신 및 수신이 가능하다.

안테나(52)로서는, 파라볼라 안테나, 혼(horn) 안테나 등을 이용할 수 있다. 또한, 이들 중에서는, 렌즈 부착 혼 안테나가 지향 특성이 우수하기 때문에 특히 바람직하다.

검출파 반사판(53)은, 예를 들면, 스테인리스강 등의 금속재로 이루어지고, 형상은 한정되지 않지만, 통상은 원형이다. 검출파 반사판(53)을 구동 장치(57)의 회전 구동축(58)으로 회전시킴으로써, 안테나(52)로부터 그의 중심축 방향으로 송신되고, 검출파 반사판(53)에서 반사하는 검출파의 방사 방향을 직선 형상으로 주사시킬 수 있다. 그리고, 검출파 반사판(53)과 회전 구동축(58)의 각도(α)를 변경함으로써, 주사하는 직선의 위치를 임의로 바꿀 수 있다. 구체적으로는, 회전 구동축(58)의 회전에 의해 검출파 송신 방향에 대하여 횡방향의 직선 주사가 가능해지고, 각도(α)의 변경에 의해 검출파 송신 방향에 대하여 전후 방향의 직선 주사가 가능해진다. 이 기구를 통해, 회전 구동축(58)의 회전 각도와 검출파 반사판(53)의 각도를 동시에 조정함으로써, 검출파의 방사 방향을 고로 내의 둘레 방향에 주사할 수 있다.

수납실(56) 내의 검출파 반사판(53)과 개구부(55A)와의 사이(도시예에서는 개구부(55A)의 근방 위치)에는, 수납실(56)을 로 내 공간으로부터 차단하는 게이트 밸브(60)가 개폐 가능하게 형성되어 있다. 수납실(56)의 외측(고로 본체(1)의 외측)에 게이트 밸브(60)의 개폐 구동부(61)가 설치되고, 이 개폐 구동부(61)에 의해 게이트 밸브(60)가 슬라이딩 이동함으로써 개폐가 이루어진다. 게이트 밸브(60)는 프로파일 측정 시에 개방되고, 그 이외일 때에는 닫혀진다.

또한, 측정 시에 로 내 가스나 분진 등이 수납실(56) 내에 침입하지 않도록 함과 함께, 케이싱(55)으로부터 외부에 로 내 가스가 누설하는 것을 방지하기 위해, 케이싱(55)에는 퍼지 가스 공급용의 가스 공급관(62)이 접속되고, 이 가스 공급관(62)을 통하여 수납실(56) 내에 소정압의 퍼지 가스(통상, 질소 가스)가 공급되도록 되어 있다.

이 프로파일 측정 장치는, 검출파 송수신기(50)에서 수신하여 검출한 데이터에 기초하여 안테나(52)로부터 로 내 장입물 표면까지의 거리를 산출하고, 또한, 이 거리 데이터로부터 로 내 장입물 표면의 프로파일을 구하는 연산기(5b)를 갖고 있다.

이상과 같은 프로파일 측정 장치에서는, 검출파 송수신기(50)에서 발생한 주파수가 연속적으로 변화하는 검출파는 안테나(52)로부터 송신되고, 검출파 반사판(53)을 거쳐 로 내 장입물 표면을 향하여 방사된다. 로 내 장입물 표면에서 반사한 검출파(반사파)는, 검출파 반사판(53)을 거쳐 검출파 송수신기(50)에서 수신된다. 이러한 검출파에 의한 로 내 장입물 표면의 검출에 있어서, 구동 장치(57)에 의해 검출파 반사판(53)을 회전시켜 검출파의 반사 각도를 바꿈으로써, 도 3에 나타내는 바와 같이, 검출파 방사 방향을 직선적으로 주사할 수 있다. 이 때, 또한 검출파 반사판(53)과 회전 구동축(58)의 각도를 변경함으로써, 로 내 둘레 방향의 주사도 가능해진다.

연산기(5b)에서는, 통상, FMCW 방식(주파수 변조 연속파 방식)에 의해 안테나(52)에서 로 내 장입물 표면까지의 검출파의 왕복 시간이 구해지고, 안테나(52)에서 로 내 장입물 표면까지의 거리가 산출된다. 그리고, 상기와 같이 검출파 방사 방향을 로 반경 방향에서 주사시켜 얻어진 거리 데이터로부터 로 내 장입물 표면의 프로파일이 구해진다.

또한, 검출파의 방사 방향을 둘레 방향으로 주사시키기 위해서는, 회전 구동축(58)의 회전 각도와 검출파 반사판(53)의 각도를 조정하는 기구 대신에, 거리계(5a)의 전체를 개구부(55A)의 관통 방향의 둘레로 회전시키는 기구로 해도 좋다. 또한, 검출파를 둘레 방향으로 주사시키는 대신에, 고로 장입물 전체의 표면 형상을 구하고, 그 중에서 둘레 방향의 위치의 정보를 추출하여, 둘레 방향의 프로파일을 구해도 좋다.

상기한 바와 같이, 로 내 장입물 표면의 프로파일 측정 장치(5)의 거리계(5a)를 전파식의 거리계로 함으로써, 선회 슈트(2)의 회전 중에 장입물(4)의 표면까지의 거리를 측정할 수 있어, 장입물 분포를 정확하게 파악할 수 있다. 특히, 로의 반경 방향에 더하여 둘레 방향에 있어서도 측정할 수 있는 점에서, 로 내의 전역에 걸쳐 장입물 분포를 정확하게 파악할 수 있다. 즉, 선회 슈트의 1선회마다, 장입되는 장입물의 퇴적 상황을 측정할 수 있기 때문에, 장입물 분포의 파악은 매우 정확해진다.

또한, 프로파일 측정 장치(5)는, 장입물(4)의 표면 프로파일에 기초하여 장입물(4)의 강하 속도를 고로의 전둘레에 걸쳐 산출하는 연산기를 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이 연산 기능은 상기한 연산기(5b)에 부여하는 것도 가능하고, 도 1에는 연산기(5b)가 이 연산 기능을 겸임하는 형을 나타내고 있다.

여기에서, 장입물의 강하 속도는, 슈트(2)로부터 원료를 장입하고 있지 않은 상태에 있어서, 로 내 장입물(4)의 표면 프로파일 측정을 소정의 시간 간격으로 2회 행하고, 로 내 장입물이 강하한 거리와 상기 시간 간격을 이용함으로써 계산할 수 있다. 상기 소정의 시간 간격으로서는, 통상의 조업 시에서는 몇초 내지 몇분의 범위로 하면 양호한 데이터가 얻어진다. 일반적으로 1배치의 장입을 끝내고, 다음의 배치의 장입 개시까지의 시간은 1∼2분 정도 있고, 그 사이는 슈트(2)로부터의 원료 장입이 행해지지 않기 때문에, 그 사이에 2회의 프로파일 측정을 행하여 강하 속도를 구하면 된다.

또한, 복수회 측정된 로 내 장입물의 프로파일로부터 원료의 층 두께 분포와 광석층 두께비를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 다음과 같이 구할 수 있다. 우선, 코크스층 또는 광석층의 장입 전의 프로파일(특정의 고로 내 수평 단면 위치로부터의 수직 방향의 거리)을 측정한다. 다음으로, 상기의 방법으로 강하 속도를 구한다. 이어서, 코크스층 또는 광석층의 장입 후의 프로파일을 구한다. 측정된 원료 강하 속도와, 장입 전후의 프로파일을 측정한 시간과의 간격으로부터 구해지는, 원료 강하 거리(＝원료 강하 속도×장입 전후의 측정의 시간 간격)에 기초하여, 장입 전에 측정한 원료 표면이, 장입 후의 측정을 행했을 때에 어느 위치까지 강하했는지를 추정한다. 장입 후의 프로파일과, 상기 추정된 프로파일의 차를 취하면, 각 위치에서의 코크스층 또는 광석층의 두께 즉 층 두께 분포가 얻어진다. 이와 같이 하여, 1차지에 있어서의 코크스층과 광석층의 각각의 층 두께가 얻어지면, 프로파일 측정을 행한 각 위치에서의 광석층 두께비(＝광석층 두께/(광석층 두께＋코크스층 두께))를 구할 수 있다.

본 발명에서 둘레 방향의 장입물의 표면 프로파일이나 강하 속도를 구하는 경우, 특정의 지름 방향 위치에서의 둘레 방향의 프로파일을 구하는 것이 바람직하다. 고로 내의 지름 방향의 위치는, 일반적으로 무차원 반경으로 표현된다. 무차원 반경이란, 고로가 있는 수평 단면에 있어서, 무차원 반경＝(고로 내의 어느 위치와 고로 중심의 사이의 수평 방향 거리)/(고로 중심에서 고로의 내면까지의 수평 방향 거리)이다. 본 발명에서는, 무차원 반경이 0.5∼0.97의 사이의 지름 방향 위치에서의, 로 둘레 방향의 표면 프로파일을 구하는 것이 바람직하다. 이것은, 무차원 반경이 0.5보다도 작은 위치에서는, 둘레 방향의 편차가 문제가 되는 경우가 적고, 또한, 무차원 반경이 0.97보다도 큰 영역에서는, 고로 내벽의 영향을 받기 쉽기 때문에, 조업의 참고가 되는 데이터를 얻기 어렵기 때문이다. 지름 방향의 위치로서는, 무차원 반경으로 0.7∼0.95의 사이의 위치를 선택하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명 방법에 있어서, 도출한 표면 프로파일에 변동이 있는 경우에 대해서, 구체적으로 설명한다. 즉, 전(前) 차지의 동일 배치(batch)에 대하여 변동이 있거나, 1회째의 원료 장입 후에 측정한 프로파일과 2회째의 장입 후의 프로파일을 비교하여 원료의 균일한 강하 그리고 장입과는 상이한 변화가 보여진 경우, 3회째 이후의 장입에서 프로파일이 적정하게 되도록, 후술의 장입 위치 조정을 행한다. 여기에서, 적절한 프로파일이란, 통상의 조업에서는, 원주 방향에서의 프로파일의 편차 즉 평균값으로부터의 각 지점에서의 거리의 치우침이 작은 프로파일을 가리킨다. 장입 위치를 조정한 장입 후의 프로파일이 적정한 상태로 되돌아가 있으면 조정 후의 장입을 계속한다. 1회째의 장입 후에 측정한 프로파일로부터 재차 변화하면, 마찬가지로 장입 위치 조정을 행한다.

또한, 장입물의 강하 속도 분포는, 로의 원주상의 적어도 4점(예를 들면, 동서남북 등의 원주 등분 4개소∼트위어수에 상당하는 약 42개소)에 있어서 얻는 것이 바람직하다. 단, 동서남북만으로는, 예를 들면 북동부의 극소 영역만 강하 속도가 변화한 경우 등과 같이, 원주 방향에 있어서의 강하 속도 분포를 정확하게 평가할 수 없는 경우가 근소하게 존재한다. 따라서, 로의 둘레 방향으로 복수개(8∼42개) 설치된 트위어 위치에 상당하는 위치의 모든 강하 속도가 포함되는, 강하 속도 분포를 얻는 것이 바람직하다.

선회 슈트를 통하여 장입되는 광석과 코크스의 장입 위치의 조정은, 적어도 광석과 코크스 중 어느 하나에서 행한다. 또한, 장입 위치의 조정 방법은, 선회 슈트의 경동각을 바꾸거나, 선회 슈트의 회전 속도를 바꾸거나, 장입물의 공급 속도를 바꾸거나, 혹은 그들의 조합에 의해 행할 수 있다. 선회 슈트의 경동각을 바꾸는 경우는, 설정되어 있는 복수개의 경동각의 값으로부터 선택하는 것이 일반적이지만, 설정되어 있는 경동각의 값을 임의의 값으로 변경함으로써, 종래는 행할 수 없었던, 미리 설정되어 있는 경동각에 따르는 장입 위치의 사이에도 장입하는 것이 가능해져, 보다 상세한 장입 위치의 조정이 가능해진다.

선회 슈트의 선회 속도를 바꾸는 경우, 장입물의 공급 속도를 바꾸는 경우는, 특정 위치에 단위 시간에 장입되는 장입물의 장입 속도를 변경하는 것으로 된다. 예를 들면, 장입물의 선회 슈트로의 공급 속도를 일정하게 하여, 선회 슈트의 회전 속도를 변경하면, 선회 속도가 높은 위치에서는 투입되는 장입물의 시간당의 장입량, 즉 장입 속도(＝퇴적 속도)가 작아진다. 또한, 선회 슈트의 선회 속도를 일정하게 하여, 선회 슈트로의 장입물의 공급 속도를 작게 하면, 어느 위치에서의 장입 속도(＝퇴적 속도)는 작아진다. 물론, 선회 슈트의 회전 속도와 장입물의 공급 속도의 양자를 동시에 변경해도 좋다.

장입물의 공급 속도는, 로정에 형성된 호퍼와 선회 슈트와의 사이에 형성된, 장입물의 공급량 제어 장치를 이용하여 제어할 수 있다. 예를 들면, 개도의 조정이 가능한 밸브를 호퍼의 하부에 설치하고, 그의 개도를 제어함으로써 장입물의 공급 속도를 제어할 수 있다.

장입물이 낙하하는 위치는, 선회 슈트의 경동각이나 선회 속도, 또한 장입물의 물성이나 낙하 속도를 고려하여, 공지의 방법으로 낙하 궤적을 계산함으로써, 보다 정확하게 추정할 수 있다.

장입물의 프로파일이나 원료 강하 속도에 둘레 방향에서의 편차가 관측된 경우, 장입물의 장입 위치나, 장입 속도를 변경함으로써, 그의 편차를 해소한다. 이 때, 광석층 두께비(＝광석층 두께/(광석층 두께＋코크스층 두께))를 지표로 하여 조정을 행하는 것이 바람직하다. 고로 내에 있어서의 둘레 방향의 어느 위치, 동 지름 방향의 어느 위치에서의 원료의 강하는, 그의 위치에 있어서의 코크스의 소비 속도와 광석류의 용융 적하에 지배된다. 트위어로부터 취입되는 열풍량이나 미분탄 등의 취입 속도가 일정한 경우, 그 위치에서의 코크스 소비 속도는 일정하기 때문에, 그 위치에 존재하는 코크스가 많을수록, 강하 속도는 느려진다. 즉, 광석층 두께비가 높으면, 그 위치에서는 코크스의 양이 상대적으로 적어지기 때문에 원료의 강하 속도는 빨라지고, 광석층 두께비가 낮으면, 그 반대로 원료의 하강 속도는 느려진다.

이 관계를 이용하여, 장입물의 강하 속도가 큰 위치에서는, 강하 속도를 작게 하기 위해 코크스의 장입량을 늘리거나, 또는 광석의 장입량을 낮추는(즉, 광석층 두께비를 낮추는) 액션을 행한다. 코크스 장입량을 늘리는 액션과 광석 장입량을 낮추는 액션의 양쪽을 행해도 좋다. 강하 속도를 높이고 싶은 경우는 그 반대의 액션을 취한다. 또한, 장입물 프로파일의 분포에 있어서, 장입물 표면의 위치가 높은 경우는, 강하 속도를 높이는 액션을 취한다.

또한, 프로파일로부터 산출되는 광석층 두께비의 분포를 직접 조정할 수도 있다. 예를 들면, 1차지에 있어서의 층 두께를 일정하게 하고, 광석의 장입량을 높이거나, 또는 코크스의 장입량을 낮춤으로써, 광석층 두께비를 높이는 바와 같은 액션을 취할 수 있다. 광석의 장입량을 높이는 액션과 코크스의 장입량을 낮추는 액션의 양쪽을 취해도 좋다.

종래법에서는, 프로파일 측정 장치에 의해 얻어진 선회마다의 원료의 퇴적 상황으로부터 계산되는 광석층 두께비(＝광석층 두께/(광석층 두께＋코크스층 두께))를 조정하는 경우, 어느 범위 내로 조정할 수 밖에 없었지만, 본 발명을 이용함으로써 치밀한 제어가 가능해지기 때문에, 적정한 광석층 두께비의 조건에 맞출 수 있게 된다.

상기한 편차에 대한 액션을 취하기 위한 기준으로서는, 소정의 값을 미리 정하고, 측정값 또는 계산값과 그의 평균값과의 차가 소정의 값을 초과한 경우에 액션을 취하도록 하면 된다. 이 소정의 값으로서는, 예를 들면, 측정값 또는 산출값의 둘레 방향에서의 표준 편차로 해도 좋고, 조업상의 필요성에 따라서 표준 편차의 2배, 3배 등의 값을 소정의 값으로 해도 좋다.

선회 슈트의 경동각의 변경은, 선회 슈트의 회전 중에 행한다. 선회 슈트가 선회하고 있는 도중에 선회 슈트의 경동각 설정값을 변경함으로써, 로의 둘레 방향은 균일한 설정에서의 장입이었던 종래법에 비하여, 로의 둘레 방향에 대한 광석층 두께비의 변화를 고(高)정밀도로 조정하는 것이 가능해진다. 특히, 본 발명에서 나타내는 프로파일 측정 장치를 이용함으로써, 로의 둘레 방향에 있어서의 로 내 장입면의 정보를 얻을 수 있기 때문에, 로 둘레 방향에 있어서도 보다 치밀한 제어가 가능해져, 우수한 효과를 발휘할 수 있다. 선회 슈트의 경동각을 바꾸면, 장입물을 고로의 외주측 또는 내주측에 장입할 수 있기 때문에, 특히 둘레 방향의 프로파일 또는 강하 속도의 편차를 해소하고 싶은 위치의 외주측 또는 내주측에, 반대의 편차가 있는 경우에, 이 방법은 유효하다.

특정의 지름 방향의 위치에서, 둘레 방향의 편차를 해소하고 싶은 경우에는, 선회 슈트의 선회 속도를 변경하거나, 또는, 장입물의 공급 속도를 변경하는 방법이 유효하다. 예를 들면, 특정 위치에 장입하는 코크스의 양을 늘리고 싶은 경우, 코크스의 선회 슈트로의 공급량을 일정하게 하고, 그 위치에 코크스가 투입되는 영역에서의 선회 속도를 느리게 한다. 혹은, 선회 속도는 일정하게 하고, 코크스량을 늘리고 싶은 위치에 코크스가 닿는 타이밍에 코크스의 선회 슈트로의 공급 속도를 늘린다. 이 경우에는, 예를 들면 장입물의 운동을 해석하여, 조정하고 싶은 위치에 원료가 닿도록, 적절한 타이밍에 선회 속도나 공급 속도의 제어를 행하면 좋다.

또한, 광석층 두께비의 변동은 부정기적으로 발생하지만, 이것은, 광석, 코크스 등의 장입 원료의 입도 변동에 의해 광석층 두께비의 변동이 발생하기 때문이라고 생각되고 있다. 즉, 장입 원료의 입도를 사전에 검지할 수 있으면, 광석층 두께비 변동 억제로의 대응을 보다 신속하게 행할 수 있다. 그를 위해서는, 예를 들면 코크스나 광석의 입도를 연속적 또한 자동적으로 얻어지는 장치를 추가로 구비하는 것이 바람직하다.

실시예 1

본 발명에 따라 로 둘레 방향에 있어서의 광석층 두께비의 분포의 제어를 행한 조업예에 대해서 설명한다. 즉, 도 1에 나타낸 구조를 갖는 대형 고로에 있어서 조업 시험을 행했다. 이 조업에 있어서의 각종 조업 조건의 추이를 표 1에 나타낸다.

이 조업에서는, 선회 슈트의 선회마다 혹은 장입 중단 중에 장입물의 표면 프로파일을 로 둘레 방향에서 도출하고 있다. 본 실시예에서는 무차원 반경을 0∼1.0의 위치에서 둘레 방향의 계측을 행하여, 고로 내 전체면의 장입물 표면의 프로파일을 구했다. 얻어진 로 둘레 방향의 표면 프로파일로부터 상기한 바와 같이 강하 속도를 구하고, 추가로 광석층 두께비를 구했다. 표 1에서는, 둘레 방향으로 구해진 데이터로부터, 대표적인 데이터로서 동서남북의 4개소의 무차원 반경＝0.95의 위치에서의 광석층 두께비의 측정 결과를 나타낸다. 이와 같이 하여 구한 광석층 두께비에 변동이 발생했을 때의 사례를, 도 4에 나타낸다. 도 4에서는, 동서남북 방향에서의 무차원 반경＝0∼1의 범위에서의 측정 결과를 나타낸다.

즉, 표 1에 비교예 1로서 나타낸 사례는, 로 내 장입물의 표면 프로파일을 측정하여 광석층 두께비를 계산한 결과, 로의 둘레 상의 북측의 로벽 광석층 두께비만 높은 상태가 관찰되어, 그대로 조업을 계속한 경우이다. 이 조업은, 표 1에 나타내는 바와 같이 통기 저항 지수가 높은 값으로, 고로 내의 통기성이 나쁜 상태였다.

다음으로, 로벽측의 광석층 두께비를 저하시키기 위해, 코크스를 장입할 때의 선회 슈트의 경동각을 로벽측으로 조정(로의 중심축에 대한 경사 각도를 25°로부터 50°로 변경)하고 나서 선회 슈트를 선회시킨 결과, 도 5에 나타내는 바와 같이, 로벽측의 광석층 두께비가 전체적으로 저하했다(비교예 2). 그러나, 표 1에 나타내는 바와 같이, 통기 저항 지수는 저감했지만, 용선 온도가 저하되고, 그 결과, 코크스비와 미분탄비의 합계인 환원재비가 상승했다. 또한, 선회 슈트를 선회 속도 및 원료의 공급 속도는, 이 조업에 있어서 일정하게 했다.

여기에서, 비교예 2의 조업에 이어서 북측의 광석층 두께비만을 저하시키기 위해, 선회 슈트의 선회에 있어서 북측에 코크스를 장입하는 경우에만 선회 슈트의 경동각을 벽측으로 조정(로의 중심축에 대한 경사 각도를 25°로부터 50°로 변경)한 결과, 북측에 있어서의 로벽의 광석층 두께비만을 저하시킬 수 있었다(발명예 1). 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 광석층 두께비의 로 둘레 방향의 편차가 저감되고, 표 1에 나타내는 바와 같이, 통기 저항 지수가 비교예 1보다는 저감하고, 용선 온도도 상승했다. 그 결과, 코크스비를 저감할 수 있었다. 통기 저항 지수는 비교예 2보다는 높기는 하지만 전체적으로 바람직한 조업으로 되어 있다. 이는, 비교예 2에서는, 고로 전체에 있어서 로벽 근방의 광석층 두께비가 낮아졌기 때문에, 로벽 근방에서의 코크스가 증가하고, 가스가 로벽의 가까이를 흘러 버려 가스가 유효하게 이용되지 않게 된 결과, 통기 저항 지수는 낮기는 했지만 종합적인 조업 성적이 나빴던 것으로 생각된다.

실시예 2

다음으로, 원료의 강하 속도를 조정한 예를 나타낸다. 무차원 반경＝0.8의 위치에서, 둘레 방향의 장입물 표면의 프로파일을 측정하고, 각 위치에서의 원료 강하 속도를 구했다. 그 결과 중, 동서남북 4방향에서의 측정값과, 조업 성적을 표 2에 나타낸다. 표 2의 비교예 3에서는, 동(東) 위치에서의 강하 속도가 다른 위치에 비하여 높게 되어 있다. 이 상태에 있어서, 선회 슈트로의 코크스 공급 속도를 일정하게 하고, 코크스를 무차원 반경＝0.8의 위치에 장입하는 선회 슈트의 경동각으로 선회 중에, 동측에 코크스가 낙하하는 범위에서의 선회 슈트의 선회 속도를 20％ 감소시켜, 보다 많은 코크스가 동측에 장입되어, 동측에서의 광석층 두께비가 낮아지도록 했다. 광석 장입 시에는 광석의 공급 속도, 선회 슈트의 속도는 일정하게 했다. 이 조정을 5차지 연속으로 행했다. 그 결과, 동 위치에서의 강하 속도가 작아지고, 로 내 둘레 방향에서의 강하 속도의 편차가 감소했다. 이에 수반하여, 통기 저항이 작아지고, 용선 온도가 향상된다는 효과도 얻어졌다.

이 실시예 2에서는, 코크스를 장입할 때에 선회 슈트로의 코크스 공급 속도를 일정하게 하고, 고로 내의 특정의 방향에서 선회 슈트의 선회 속도를 저하시킴으로써, 상기 특정 방향의 코크스의 퇴적량을 늘릴 수 있었다. 한편, 선회 슈트의 선회 속도를 일정하게 하여 상기 특정의 방향으로 코크스의 낙하량이 증가하도록, 코크스의 공급 속도를 늘릴 수도 있다. 선회 슈트의 선회 속도를 일정하게 하여 특정 방향에서의 코크스 공급 속도를 늘린 경우에도, 본 실시예와 동등한 효과가 얻어졌다.

1 : 고로 본체
2 : 선회 슈트
3 : 트위어
4 : 장입물
5 : 프로파일 측정 장치
5a : 거리계
5b : 연산기
6 : 경동각 제어 장치

Claims (5)

1. 고로의 로정(blast furnace top)으로부터 로 내로 원료를 장입하는 선회 슈트(chute)와,
   상기 선회 슈트를 통하여 로 내에 장입된 장입물의 표면 프로파일을 측정하는 프로파일 측정 장치와,
   상기 선회 슈트의 경동각을 제어하는 경동각 제어 장치를 구비하고,
   상기 프로파일 측정 장치는, 상기 로정에 설치되어 상기 로 내의 장입물 표면까지의 거리를 계측하는 전파식의 거리계 및, 당해 거리계의 검출파를 상기 고로의 둘레 방향에 주사하여 얻어지는 상기 장입물 표면까지의 거리에 관한, 상기 로 내 전역에 걸치는 거리 데이터에 기초하여 상기 장입물의 표면 프로파일을 도출함과 함께, 얻어진 표면 프로파일에 기초하여 상기 선회 중의 선회 슈트의 경동각 변경을 상기 경동각 제어 장치로 지령하는 연산기, 상기 선회 중의 선회 슈트의 선회 속도의 변경을 상기 속도 제어 장치로 지령하는 연산기 및, 상기 선회 중의 선회 슈트에 공급하는 장입물의 공급 속도의 변경을 상기 속도 제어 장치로 지령하는 연산기 중 어느 1 이상을 갖는 고로 설비.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프로파일 측정 장치는, 상기 장입물의 표면 프로파일에 기초하여 상기 장입물의 강하 속도를 상기 고로의 전둘레에 걸쳐 산출하는 연산기를 추가로 구비하는 고로 설비.
3. 제1항 또는 제2항에 기재된 고로 설비를 이용하여, 상기 선회 슈트로부터 광석 및 코크스를 로 내로 장입하여 행하는, 고로의 조업 방법으로서,
   상기 프로파일 측정 장치에 의해, 상기 장입물의 표면 프로파일을 도출하고, 당해 도출한 표면 프로파일 또는 표면 프로파일로부터 도출되는 장입물의 강하 속도의 편차 혹은 광석층 두께비의 편차가 소정값 이상인 경우는, 상기 선회 슈트를 통하여 장입되는 광석 및 코크스의 어느 적어도 한쪽의 장입 위치와, 상기 선회 슈트를 통하여 장입되는 광석 및 코크스의 어느 적어도 한쪽의 장입 속도 중 어느 1 이상을 조정하는 고로 조업 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 장입 위치의 조정은, 상기 선회 슈트의 경동각을 선회 중에 변경하고, 선회 슈트의 선회마다 상기 표면 프로파일을 조정하는 고로 조업 방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 장입 속도의 조정은, 상기 선회 슈트를 선회 중에 행하는, 고로 조업 방법.
   

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