고로 대수리용 살라만더 탭핑 최적화 방안

고로 대수리용 살라만더 탭핑

살라만더는 고로 탭홀 아래 로바닥과 허스에 존재하는 모든 액체 및 고체 물질을 말합니다. 살라만더에는 액체 선철과 슬래그, 고체 선철·슬래그·코크스/탄소 혼합물이 포함됩니다. 정상 운전 시 고로 바닥과 허스에는 '데드맨'과 살라만더가 공존합니다.

고로 재내화 시 로바닥과 허스의 모든 구성물을 완전히 비워야 합니다. 부분 재내화나 탭홀 수리 시에도 이들 구성물 제거가 바람직한데, 이는 부분 수리 시 안전한 작업 조건을 제공하고 순환 냉각·가열에 의한 허스 내화물 손상을 방지하기 때문입니다. 로바닥과 허스 구성물 전체 제거는 일반적으로 살라만더 탭핑으로 수행하며, 액체 선철이 예상되는 최저 레벨에서 실시하는 것이 원칙입니다.

살라만더 탭핑의 의의와 과제

살라만더 탭핑은 풍하 후 로 허스에서 마지막 액체 선철을 배출하는 최종 탭핑입니다. 드물게 발생하는 작업이므로 대부분의 제철소에서 철저한 준비가 필요한 전문 작업입니다.

고체화된 살라만더는 제거가 어렵고, 특히 티타늄 함유 시 더욱 곤란합니다. 대량의 고체 살라만더는 고로 대수리의 임계 경로를 수일에서 수주 지연시킬 수 있습니다. 고체 살라만더 제거에는 산소 랜싱이나 폭약이 동원되며, 이는 보건·안전 상 위험을 초래합니다.

액체 살라만더 탭핑은 일반적으로 풍하 직후 수행합니다. 살라만더 탭핑 시 수율을 극대화하여 로에 잔류하는 고체물 양을 최소화하는 것이 중요합니다. 성공적인 살라만더 탭핑은 대수리팀에 청결한 허스를 제공하여 지연을 최소화할 뿐 아니라 내화물 해체 작업 시 안전한 작업 조건을 조성하고 팀 사기를 북돋웁니다.

성공적인 살라만더 탭핑을 위한 허스 내용물 완전 제거에는 온도와 유동성을 높이기 위한 사전 준비·모니터링 활동과 검증된 드릴링·랜싱 기법이 병행되어야 합니다.

일반적인 고로 구조와 주탕장 배치상 살라만더 탭홀은 주탕장 바닥 바로 아래, 배관·케이블 등으로 접근이 어려운 위험 구역에 위치하는 경우가 많습니다. 이는 드릴링·랜싱 작업자에게 탈출로 부족 등으로 위험한 환경이 됩니다.

안전과 환경 중시 추세가 살라만더 탭핑 공정 개선을 견인합니다. 최대 액체 선철 배출이 주목표이나, (i) 살라만더 탭홀 위치, (ii) 환경 측면, (iii) 최대 액체 살라만더 선철 탭핑 등도 중요합니다.

최적 탭홀 위치 결정

과거에는 고로 허스 내부 정보와 마모선 위치 데이터 부족으로 살라만더 정확한 위치를 알기 어려웠습니다. 열전대 데이터 없이는 드릴링·랜싱 최적 위치를 결정하기 어려워 숙련자의 경험에 의존했고, 여러 구멍을 뚫고 랜싱한 후에야 살라만더를 맞히는 경우가 많았습니다.

최신 고로는 밀집된 열전대 그리드, 마모선 위치 열계산 기술로 살라만더 위치를 정확히 예측할 수 있게 되었습니다. 열전대 그리드 밀도 향상으로 계산 정밀도가 높아졌습니다. 이제 살라만더 예상 위치를 추측이 아닌 '드릴이 마모선을 관통하는 지점'을 아는 것으로 대체할 수 있게 되었으며, 이는 살라만더 탭핑 주변 설비 엔지니어링 개선에도 기여합니다.

과거 즉흥적 살라만더 탭핑은 다량의 불티와 짙은 연기 구름을 발생시켰습니다. 환경 중시 추세에 따라 이러한 검은 연기는 점점 더 배제되고 있습니다. 마모선 위치 정밀 추정이 살라만더 탭핑 상세 엔지니어링과 탭홀 집진 설비 도입을 가능하게 했습니다. 임시 후드와 덕트를 기존 집진 시스템에 연결하여 살라만더 탭핑이 일반 탭핑 이상으로 오염되지 않게 함으로써 시야를 가리는 거대한 붉은 연기 구름을 없앴습니다.

과거에는 풍하 후 고로 풍압을 완전히 끊은 상태에서 살라만더를 탭핑하여 살라만더 자체 페로스태틱 압력만으로 배출시켰습니다. 탭홀을 액체까지 완전히 관통하지 않고 마지막 부분을 랜싱으로 열면 탭홀 직경이 불명확해지고 주입이 느려질 수 있습니다. 풍하 종료와 살라만더 탭핑 시작 사이 대기 시간 동안 허스 냉각 시스템 영향으로 살라만더 온도가 낮아져 주입 지연이 발생하기도 합니다. 현재는 일부 풍압을 유지하여 추가 구동력으로 더 많은 액체를 배출하는 것이 일반적입니다.

성공적 살라만더 탭핑의 선결 조건

성공적 살라만더 탭핑의 선결 조건: (i) 액체/고체 살라만더 최대 비율, (ii) 저점도/고온 액체, (iii) 정확한 탭핑 각도·고도 설정, (iv) 양호한 풍하 결과, (v) 실제 탭핑 활동의 효율적 실행.

준비는 대수리 풍하 3~6개월 전부터 시작되며 실제 탭핑 활동과 공정 조정을 포함합니다. 공정 조정은 최적 살라만더 탭핑을 위한 유리한 조건을 조성해야 합니다. 주요 목표는 기존 고체 살라만더 용해/액화 및 유동성 증대로 원활한 유출을 도모하는 것입니다. 액체 유동성은 온도와 함께 증가하며 탭핑 중 확인 가능합니다. 용선 실리콘 함량 모니터링으로 허스 열 상태를 간접 파악할 수 있습니다. 바닥과 허스 내화물이 액체에 직접 노출되어야 효과적입니다.

허스 열 상태는 열전대 주요 판독값 분석으로도 모니터링 가능합니다. 살라만더 액화는 기본적으로 허스 열 상태를 높이는 것으로, 이에 기여하는 모든 활동을 포함하며 열전대 판독값 상승은 허스 열 상태 증가를 반영합니다. 액화 공정은 국부적 용선 유동과 온도 모두에 의해 결정되나 유동이 더 중요합니다. 따라서 허스 내 용선 유동 영향에 초점을 맞춰야 하며, 이는 통상적 고로 운전 관행은 아닙니다.

살라만더 액화는 캠페인 연장을 위한 허스 보호와 정반대입니다. 대표적 액화 방법론: (i) 바닥·측벽 냉각 저감, (ii) 고로 생산성 증대, (iii) 교대 탭홀 탭핑 엄격 이행, (iv) 용선 실리콘 레벨 상향, (v) 대형 코크스 투입, (vi) 부담에서 TiO₂ 제거.

탭홀 수 결정

성공적 살라만더 탭핑에 필요한 탭홀 수는 허스 직경에 따라 결정됩니다. 경험칙: 허스 직경 9m 미만 → 1개, 9~12m → 2개, 12m 초과 → 3개.

다중 탭핑 위치와 각도·고도 설정

각 살라만더 탭핑 위치에 다중 각도와 고도를 설정합니다. 일반적으로 다중 위치는 성공 확률 제고와 배수 개선으로 수율을 높입니다. 적정 탭핑 위치 수는 비용과 위험의 균형으로 결정되며, 사전 조건 평가가 다중 위치를 불필요하게 만들 수도 있습니다. 원주 방향 탭핑 위치는 접근 조건, 러너 레이아웃, 래들/샌드 베드 위치로 결정됩니다.

보통 다중 위치를 선호하는데, 두 위치에서 두 팀이 동시에 드릴링을 시작하여 시간을 단축할 수 있습니다. 한 위치에서 수율이 제로인 반면 다른 위치에서 대량 배출되는 경우가 흔한데, 이는 내부 장애물/장벽으로 인한 국부적 유출 방해 때문일 수 있습니다. 다중 위치는 저수율/제로 수율 위험을 낮춥니다.

탭핑 각도·고도 설정은 이론적 계산과 현장 실무적 제약의 타협입니다. 배관·케이블 등 구조물이 접근 조건을 제한하고, 래들 트랙 고도가 이론적 최적 고도 선택을 제약할 수 있습니다.

일반적으로 원주 방향 각 탭핑 위치별로 최소 3세트의 증가하는 각도·고도 조합을 설정합니다. 시작점 간 수직 거리는 보통 300mm입니다.

실행 관리

전체 살라만더 탭핑 공정은 보통 24시간 내 완료합니다. 지연 방지를 위해 '고-스톱' 기준을 적용합니다. 예: 구멍당 드릴링·랜싱에 최대 4시간 할당(성공 여부 무관). 이는 전문 숙련 팀을 필요로 합니다. 구멍 간 수직 거리는 약 300mm로 유지하여 구멍이 합쳐지지 않게 합니다(액체 유출로 '성공' 구멍 직경이 확대되므로). 전형적 드릴 구멍 직경은 약 80mm이나 탭핑 중 200mm 이상으로 확대될 수 있습니다. 최소 간격 유지는 구멍 무결성 확보에 필수적입니다. 탭핑 길이는 보통 3m로 제한하여 막힘을 방지합니다(3m 초과 시 막힘 우려).

드릴링 공법

드릴링 장비는 다양하나 기본적으로 두 유형: (i) 모노레일 장착형, (ii) 러너 수동형. 일반적으로 각도·고도 설정 유연성 극대화와 비용 최소화를 위해 수동형이 선호됩니다. 수동 장비로는 록 드릴, 코어 드릴 등이 있으며, 정렬이 용이하고 정밀도가 높은 코어 드릴 타입이 선호됩니다. 드릴 장비의 동력·제어 장치는 안전을 위해 러너 외부에 위치시킵니다. 드릴 유닛은 쉘에 '후크' 또는 용접으로 고정되고 러너에 의해 지지되는 소형 레일에 장착됩니다.

살라만더 탭핑 활동: (i) 플레이트 제거, (ii) 램밍 설치, (iii) 램밍 건조, (iv) 드릴링 장비 설치, (v) 살라만더 드릴링, (vi) 산소 랜싱, (vii) 살라만더 탭핑.

살라만더 탭핑 활동은 대수리 임계 경로에 있으며 보통 24시간 내 실행되어야 합니다. 소요 시간은 원주 방향 위치 수와 연관된 작업반 수에 의해 결정됩니다. 반복 드릴링과 산소 랜싱이 필요할 수 있습니다.

위 활동 전형적 소요 시간은 12시간으로 제한됩니다. 풍하 전 예비 드릴링을 수행하기도 하나 대수리 중 탭핑 가속에 기여하지 못하는 경우가 많습니다. 러너/쉘 인터페이스 램밍 설치와 건조는 적절한 설계 적용과 풍하 전 관련 작업 수행으로 생략 가능합니다.

살라만더 탭핑은 고로 대수리 중 중요한 활동입니다. 풍하 전 고수율 액체 배출과 저중량 고체 잔류로 성공적인 살라만더 탭핑이 이루어지면 장기 지연 방지와 내화물 해체 시 보건·안전 조건 개선에 기여합니다. 따라서 가용한 모든 기술과 경험을 조사·활용하는 것이 중요합니다. 그림 1은 포항제철소 2고로 하부 살라만더 탭핑 모습입니다.

그림 2 포항제철소 2고로 하부 살라만더 탭핑