고로 착풍(Blowing-in) 공정: 핵심 단계와 기술적 통찰

신설 또는 재내화 후 고로를 가동시키는 전 과정을 '착풍(blowing-in)'이라 합니다. 이 공정은 ① 내화물 건조, ② 고코크 착풍 부담 충전, ③ 코크 착화(점화), ④ 열풍량 점진적 증대 및 빈번한 출선으로 노저 온도 상승의 4단계로 구성되며, 부담 비율(광석/코크)을 예정 스케줄에 따라 조정해 정상 선철 품질 생산까지 이릅니다.

1. 고로 건조 (Drying)

내화 벽돌 시공 슬러리 수분과 흡수 수분을 최대한 제거해 열충격(thermal shock) 방지 및 착풍 열효율 확보가 목적입니다. 수분 잔존 시 착풍 열량 부족으로 노저 동결(선철·슬래그 응고) 위험이 있습니다.

주요 건조 방식:

• 열풍 이용(일반적): 초기 풍온 200~220°C, 저풍량 → 수일간 400°C 이상으로 승온 유지, 총 1주일 소요. 후기에는 노저 냉각 스테이브·보시 플레이트에 저압 증기 주입 병행. 블리더 조절로 열 보존, 풍압계 무시.
• 단일 고로/가스 미보유 플랜트: 코크스오븐가스나 중유로 스토브 예열 후 위 방법 적용.
• 노저 화재법(Hearth Fire): 노저에 목재·코크·석탄 화재 구축, 취구 셔터·블리더로 제어. 온도 조절 난해, 연료 보충 빈번, 시간·비용 과다. 이론상 열충격·스폴링(spalling) 우려 적으나, 관행적 착풍법 대비 우월성 미입증.
• 가스 화염 직입(구식): 탭홀 통해 가스관 삽입, 목재 화재로 착화. 위험성 커 현재 폐기. 취구 삽입 버너(가스 연소 열풍 발생)로 대체.
• 더치 오븐(Dutch Oven): 고로 외부 2~3기 오븐 연소가스+과잉 공기를 탭홀·취구로 유입. 연료(코크·석탄·목재) 수송·재처리 인력 필요, 온도 제어 어려움.

핫블라스트 스토브 건조는 가스 파이프로 미세 화염 개시 → 수일~2주간 서서히 열량 증대(신설 10~14일, 기설 36~72시간). 과거엔 목재 화재 사용.

2. 고로 충전 (Filling)

건조 완료 후 블리더·하부 실링 밸브 개방, 블로파이프 하강, 취구·냉각기 일부 탈거, 주철장 정리. 내부 냉각 후 노저 진입해 재·이물 제거, 냉각수 계통 점검(누수 플레이트 교체), 전 기계·전기·계장 체크리스트 확인 병행.

동시에 원료 빈 충전, 핫메탈 래들·슬래그 래들 준비, 가스 라인 점검, 증기 퍼지 라인 확인, 주철·슬래그 러너 정비, 송풍기 터빈 점검·예열, 보일러 수처리 가동, 변전소 활성화 등 제반 준비 수행.

착풍 부담은 통상 맨틀 하부: 코크+소량 플럭스, 맨틀 상부: 광석 비율 점진적 증가로 구성. 노저 탭홀에 목재 침목 삽입으로 가스 배출로 확보. 보시 영역에 슬래그·석회석 동시 충전으로 초기 용융 슬래그 생성·열 하향 이송 촉진, 코크 회분과 결합해 융점 낮은 슬래그 형성. 실리카 그라벨 추가로 초기 슬래그량 증대.

충전 중 광석/코크 비율 상향, 석회석/코크 비율 하향, 그라벨/코크 비율 소폭 상향 조정. 초기 선철 Si 2.5~4.5% 예상해 플럭스량 설계(과석회 슬래그 방지). 운전 안정화 후 Si 저감 시 미환원 실리카 대비 추가 플럭스 투입.

3. 착화 (Lighting)

주류: 열풍 착화 - 예열된 스토브에서 550~650°C, 저풍량 열풍 불입 시 수분 내 취구 전면 코크 착화. 단일 고로나 전로 정지 시 스토브 예열용 가스(코크스오븐가스, 천연가스) 별도 필요.

보조: 가연물 착화 - 취구 전면 가연물(토치/적열봉 착화), 자연 통풍으로 코크 착화 유도 후 미풍 불입.

가스 시스템 퍼지: 고글 밸브(goggle valve)로 고로 격리, 더스트 캐처~고글 밸브 구간 증기/불활성 가스 퍼지. 열풍량 충분해 고로 가스 안정 흐름 시 퍼지 중단, 블리더 폐쇄, 고글 밸브 개방해 주 가스망 유입. 폭발 방지 대책 필수(누출 감시).

초기 열풍 제어: 정상 풍량의 소수%만 사용하므로 일부 취구만 개방(나머지 점토볼 플러깅, 후기 개방) 또는 부싱으로 직경 축소. 풍량은 최초 24시간 내 40~50% 도달, 이후 일일 ~25% 증대.

초기 출선 관리: 탭홀 개방 유지, 발생 가스 착화 → 풍량 증가로 자착 온도 도달. 슬래그 출현(가스량 감소, 탭홀 펄싱) 시 머드건으로 마개. 이후 수시간마다 개방해 슬래그 배출(다중 탭홀 시 순차 개방).

착풍 24~28시간 후 최초 선철 출선(Si 고함량). 풍량 증대·부담 비율 정상화에 따라 Si 저감, 플럭스 비율 재조정. 선철 온도 1500°C 이상 유지로 동결 방지, 스토브 최대 풍온 비축으로 비상 열량 확보.