KR0132982B1 - 중력낙하 공급장치 및, 이에 사용되는 합금첨가물 이송방법 - Google Patents

Abstract

송풍매개체에서의 비말동반과 장입물로의 운반을 위해 일반적으로 용선로의 풍구에 합금첨가물을 중력낙하 공급함으로써 수직축로의 작동실에서의 상기 장입물에 합금첨가물 및 장입원료를 공급하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 요융금속에서 장입된 첨가물의 재생도를 향상시키고 공급원료의 2차적 취급 및 처리나 공기공급 장치 없이 입자화된 원료의 활용을 가능하게 한다.

Description

중력낙하 공급장치 및, 이에 사용되는 합금첨가물 이송방법

제1도는 압력밀봉의 호퍼 및 공급장치의 단면을 도시한 정면도.

제2도는 제1도의 호퍼 및 공급장치에 대한 평면도.

제3도는 제1도의 공급기에 있어서 플로우(Plow)를 도시한 확대평면도.

제4도는 용선로의 단면을 도시하고 공급장치에 대하여 변형 실시예를 나타낸 개략도.

제5도는 제1도의 호퍼 및 공급장치에 대한 하부면의 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

22 : 송풍 27 : 공기공급장치

28 : 공급기 30, 32, 34 : 도관

38 : 저장부 42 : 밀봉판

66 : 이격거리 78 : 플로우(Plow)

124 : 조절장치

본 발명은 용광로 및 용선로를 위한 첨가물 공급방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 강한 비말동반현상(Powered entrainment)을 방지하고, 공기주입장치등과 같은 이송수단이 불필요한 중력 낙하공급 방식을 활용하는 송풍구 정착식 수직축로용 중력낙하 공급장치 및 이에 사용되는 합금첨가물 이송방법에 관한 것이다.

상기 첨가물 공급장치는 용광로 및 용선로와 같은 수직축로내에 다양한 원료의 직접 장입 및 이용을 가능하게 하고, 상기 다양한 원료가 일반적으로 상부 장입 적재물과 함께 직접 주입되지 않는 것을 사용할 수 있도록 하여 준다.

상기한 양 형태의 노(furnace)에 있어서, 원료 또는 장입물은 일반적으로 노의 상부를 통하여 장입된다. 용광로에 있어서, 철광석 또는 철함유 장입물은 철의 형태 또는 산화철의 형태중 어떤 것으로도 구성될 수 있으며, 고온의 환원성 분위기하에서 환원처리된다.

용광로가 상부를 가압하지 않고서도 운용되는 것으로 알려져 있지만, 현대의 용광로 가동에 있어서는 첨가물 장입기간동안 내부 노압력을 일정하게 유지하기 위해 공급호퍼 장치에 이중 벨 시스템(a dual-bell system)을 갖춘 가압식 용광로를 이용한다.

수직축로내의 화학적 및 열역학적 반응은 코크스, 철함유물 및 석회석을 포함한 장입물 내에서 원료의 조합을 필요로 한다.

코크스는 이와같은 장입물에 있어서 범용적 첨가물이다.

이는 연소 및 반응열 제공을 위하여 노내에 취입시킨 송풍공기의 산소와 함께 반응하고, 상기 송풍공기는 산소 및 기타 가스가 풍부한 것일 수 있다.

코크스 연소물은 일산화탄소(CO)를 포함하고, 이는 특히 노의 상부지역내에서 철산화물을 순수철(elemental iron)로 환원처리한다. 송풍구대에서 탄소연소 기간동안 함유된 열가스는 노의 상부에 까지 닫힌 장입물을 예열하고, 최소한 부분적으로 다른 원료들을 건조시키고, 예비환원(prereduce)시킨다. 또한 코크스 장입은 노반응중 기계적 기능을 가지는데, 이는 분쇄되지 않은 채, 상부에 중첩된 장입물의 무게를 일정하게 유지시킬 수 있으며, 노상부(hearth)의 장입물을 통하여 가스가 흘러 들어갈 수 있도록 공극을 유지한다.

철광석 및 기타 철함유 장입물은 산화순철이 아니라, 이와는 무관하거나 또는 맥석(gangue)의 구성요소를 지닌 물질을 함유한 광물이다. 따라서, 보통 석회석의 형태인 생석회는 상기 장입물에 첨가되어 용융철을 용제화처리(flux)하고 슬래그를 형성한다.

또한 이 슬래그는 코크스의 연소로 부터 발생하는 재(ash), 유황 및 잔존물 또는 부산물을 제거하는데 돕는 역활을 한다.

석회석 첨가물은 하소(calcine), 용융 및 상기 석회석 추가물의 온도 상승에 대하여 결정할 수 있을 만한 코크스양을 필요로 하며 이는 근본적으로 흡열반응이다.

용선로는 원래 수직하고, 원통형이며, 축형의 노로서 일반적으로 철강 외피부(Shell)를 갖추고, 용광로와 그 외관이 다소 유사하나, 조업상에 있어서 반드시 그렇지 않다.

상기 용선로는 다양한 유형의 주철을 생산하기 위해 주조장에서 이용하는데 가장 널리 보급된 노로서, 반 일괄처리(semi-batch) 조업 또는 연속형 조업으로서 운용될 수 있다.

용선로의 장입물은 용광로의 원료와는 다르며, 철광석보다는 오히려 강스크랩(Scrap), 철스크랩 및 선철을 이용한다. 또한, 용선로는 슬래그 및 용융금속을 위한 출선구 및 출선탕도를 갖추고 있지만, 일반적으로 용광로 같이 가압식 공급호퍼장치를 갖추고 작동하지는 않는다.

이와같은 모든 물리적 특징은 상기 노들의 유사성에 대한 흔적을 지니고 있다.

용선로 송풍장치는 용광로의 것과 상이하지 않으며, 코크스를 위한 연소공기를 송풍구를 통해 노내에 취입시킨다.

송풍공기는 상기 송풍구를 통하여 대기압 이상의 약 10-80oz/in2의 범위 정도로 저압하에 용선로 실에 취입된다. 상기 코크스는 연소하고 금속 장입물은 용융된다.

출선된 용융금속(as-tapped molten metal)에 있어서 탄소의 조절은 일반적으로 노내에 장입한 코크스양과 장입된 철 및 강 스크랩에 있는 탄소의 함수이다.

용선로에 장입하는 원료의 처리에 있어서, 원료 첨가물은 빈번히 입도선별(Screen)되거나 기타 수단에 의해 일정크기를 가져서, 보다 균일한 원료성분으로 제공되고, 소형 첨가물의 도입을 방지함으로서, 용융대의 외부에서 급속히 산화되거나, 백하우스(bag house)내에 포집되기 위해 가스상태의 배기방출로 비말동반하 될 수 있다.

특수한 예로서, 코크스는 직경이 약 1 3/4인치보다 작은 원료가 장입된 노에 첨가를 최소로 하도록 입도선별될 수 있다.

입도선별된 폐기물은 매각자에게 재판매하기에 앞서 일시적인 저장을 위해 방치하게 되지만, 일반적으로 상기 폐기물이 상대적으로 지닌 소형의 크기로 인해 용선로내에서는 이용되지 않는다.

금속야금용 코크스는 고가의 일회용품이고 입도선별된 원료의 손실은 10% 또는 20% 정도까지 높아질 수 있다.

더욱이, 입도선별된 코크스 폐기물은 외부 적재장으로부터 가져온 수분에 민감할 수 있고, 입자화 조건 및 수분함유량인 양자는 노작동에 있어 결정 요소로서 간주된다.

용선로 로의 수분의 도입은 열손실의 결과를 발생하고, 이는 물을 증기화시키는데 열을 필요로 하여 결과적으로 더 많은 코크스를 추가할 것이 요구되고, 노에 대해 비말동반된 유황과 재를 발생하게 된다. 따라서, 건조한 코크스 첨가물이 일반적으로 노의 조작자에 있어 보다 쉽게 하고, 일관적인 결과를 발생하여, 결과적으로 더욱 바람직스럽게 됨이 명백하다.

역사적으로, 용선로 조작자는 입도선별된 코크스 폐기물에 대하여 보조적 이용을 찾아야 했거나, 또는 상기 폐기물을 위한 2차 매각자를 찾아야 했다. 일예로서, 금속야금용 코크스는 톤당 180달러의 비용이 소요될 수 있지만, 입자화된 폐기물은 톤당 약 25달러 정도에 재 판매될 수 있으므로, 상기 코크스는 손실원료비, 처리비, 저장비, 재생비 및 대체비의 결과를 발생한다. 따라서, 노 조작자는 이와같이 입도선별되어 폐기된 물질을 이용하기 위한 방법 및 장치를 찾는데에 지속적으로 노력해 왔다. 이러한 폐기물의 첨가물 이용에 있어 알려진 것중 하나는 제강소의 소결공장에서 소결광(iron sinter)의 생산에 있으며, 용광로로 장입하기에 적합한 원료를 생산하기 위해 폐기된 철, 생석회, 코크스 미세입자를 사용한다. 불행하게도, 이는 비용이 많이 드는 조업이고, 물리적으로는 노에 장입할 수 없으나 모든 화학적 가치를 지닌 원료를 소모하는데 이용되었다. 이러한 대부분의 소결공장들은 운영하고 유지하는데에 곤란을 겪고 있어 버려진 채로 있으며, 이러한 공장으로부터 배기공기를 처리하는 비용은 그 조업으로부터 얻는 이익에 비해 부적합할 수 있다.

코크스 및 석탄을 이용하는 데에 인출된 다양한 방법들을 나타낸 것이 미국특허 4,030,894호에 기재된 석탄 오일 혼합액(slurry) 방법이다. 기타 방법들은 미세하게 분말화시킨 코크스 및 석탄 첨가물을 이용하는 것으로서, 열송풍가스 내에서 비말동반을 위해 운반가스의 흐름에 취입될 수 있다. 그러나, 상기의 어떠한 방법도 코크스 및 석탄의 크기를 100메쉬와 비슷하거나 그 이하로 분쇄할 것을 필요로 한다. 더구나, 상기 원료는 노에 취입되기 앞서 반드시 건조되어져야 하고, 그 수분 함유량은 주의깊게 조절되어져야 하는 한편, 그렇지 않을 경우 수분자체라도 조절되어야 한다.

상기 원료는 대체로 2차적인 냉각 공기, 가스운반체에 의해 노송풍구를 통해 취입된다. 그 밖에, 소결 조업에 있어서, 노로 취입되기 전에 첨가물의 2차 처리 및 과정이 있게 된다.

노 작동에 있어 상기 원료의 이용에 대한 또다른 방해요소는 그 취입을 조절할 수 있는 조작자의 숙련성과 열 및 질량 평형, 온도변화, 그리고 슬래그 및 용융금속의 합성화학변화에 대한 결과로서 일어나는 영향이다.

결과적으로, 현재 수용된 조업인지에 대한 추가 비용 및 방해요소로 인해 노 첨가물로서 상기 2차 원료를 이용하는데에는 어려움이 있었던 것이다.

본 발명은 제2의 조업의 이용, 또는 보조의 공기 이송장치가 없이 송풍구를 통하여 수직축노에 다양한 원료첨가물을 취입하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

다양하게 입도선별(Screen)되고 수분을 함유한 원료는 송풍매개체에 있어서 비말동반을 허용하도록 기결정된 속도로 송풍구로 중력낙하로 장입될 수 있고, 이는 제2의 공기 또는 압축공기 이송장치를 이용하는 것을 필요로 하지 않는다. 주철제조를 위한 용선로로의 코크스 첨가물에 대한 특별한 실시예에 있어서, 첨가물을 만들기 전에 코크스를 입도선별하거나 건조하는 것은 불필요하며, 따라서, 이용 가능한 탄소원을 사용하는 동안 건조, 분쇄 또는 혼합과 같은 제2의 조업을 회피할 수 있다.

원료의 손실은 감소되고 출선구에서의 전체 탄소 재생도는 거의 2.0% 또는 그 이상으로 발견되어지며, 따라서 용융철내에서 요구한 종말점(end point)의 탄소수준을 얻기 위해 과도한 래들(ladle) 첨가물을 피하게 된다.

본 장치는 밀봉된 공급호퍼장치를 이용하고, 대기압 이상의 압력하에 적동하며, 송풍구 높이에서 노에 대한 송풍매개체에 있어서 비말동반을 하도록 조절된 속도하에 송풍구로 원료를 전송하기 위한 중력낙하의 공급파이프를 이용한다.

송풍구 높이에서 취입된 코크스로부터 탄소재생도는 출선된 금속내에서 85%에 달하는 것으로 발견된다.

이는 장입물에 있어서 상부 장입 탄소의 정상적 탄소 재생도인 50%에 비해 상당히 크다.

더구나, 송풍구에서 페로실리콘(ferrosilicon)의 첨가물은 온도 또는 금속화학의 견지에서 노의 작동에 나쁜 영향없이 송풍구 라인에서 장입물에 장입된 실리콘을 위해 용융철에 있어서 100%에 가까운 실리콘 재생도를 나타낸다.

원료첨가를 위한 상기의 장입속도는 첨가된 원료, 밀도, 직경 또는 상대적 메쉬크기, 및 요구하는 화학적 종말점 등에 달려 있다. 첨가된 성분의 최대크기는 송풍구 내경의 약 1/3크기 정도가 바람직스럽다.

이하, 첨부한 도면에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

수직축로, 특히 용선로(cupolar)로 코크스, 페로실리콘, 페로망간, 알루미늄, 실리콘 금속, 실리콘 카바이드, 규사 및 기타 원료투입을 도입하는 호퍼 및 공급장치는 본 발명의 기재에 있어서 이용될 것이다.

기본적인 필요조건으로는 상기 원료가 용광로 송풍구의 내경보다 작은, 즉, 바람직하게는, 상기 송풍구가 막힐 가능성을 배제하기 위해 상기 송풍구 내경의 1/3보다 작은 크기로 취입될 것이 요구된다.

제4도에 환상관(bustle pipe)(12)을 갖춘 수직축로, 특히 용선로(cupolar)(10)의 기본윤곽선도가 도시되어 있다.

상기 용선로(10)는 그 상부(14)가 불연속적으로 도시되어 있지만, 근본적으로 개방되어 있고, 상기 상부(14)에 근접한 편측벽(16)에 원료적재 개구부(미도시함)를 갖출 수 있다. 상기 용선로(10)는 상기 상부(14)로부터 하단부(15)에 이르기까지 서로 다른 직경으로 테이퍼진 원통형과 유사하다. 용융된 슬래그 및 철을 저장하기 위한 공간부 또는 노상부(爐床部) 또는 용융부(18)가 마련되어 있다.

상기 철은 상기 용융부(18)로 부터 출선구(20)를 통하여 출선된다.

제4도에 도시한 송풍구(22)는 하방이송 파이프(24) 및 상기 환상관(12)에 연결되어 있고, 용융부 또는 공간부(18)의 내부로 상기 편측벽(16)을 통하여 연장되어 있다.

이와같은 구성에 있어서, 대기압보다 높고 빠른 유속을 가진 송풍가스는 상기 환상관(12)으로부터 장입물내의 코크스의 연소를 위해 상기 용융부(18)까지 전달된다.

코크스의 연소는 열을 발생하고, 장입물내의 슬래그 형성용 석회석에 의해 상기 철로부터 용제화처리된 가스상태의 물질 및 재를 결과적으로 산출하게 한다. 또한 코크스는 용융한 금속의 유지를 위해 탄소를 공급한다. 본 설비의 상술 목적하에 오직 2개만 상기 송풍구(22)가 도시되어 있지만, 일반적으로 용광로 또는 용선로(10)의 상기 용융부(18) 둘레에는 다수개의 상기 풍구(22)가 형성되어 있다.

제4도에서 도시한 구성에 있어서, 첨가물 공급장치(25)는 원료장입물을 수용하기 위해 상기 송풍구(22) 및 상기 환상관(12)의 위쪽에 위치한 공급기(28)를 갖추고, 도관(30)(32)(34)을 통하여 상기 송풍구(22)로, 그리고, 상기 용융부 및 장입물로의 송풍매개체의 비말동반(entrainment)을 위해 송풍구 통로(37)로 전달하도록 된 장치이다.

도시한 바와같이, 장입물에 원료를 임의의 기계식, 압축공기식 또는 수압식으로 이송하기 위해 상기 공급기(28), 상기 도관(30)(32)(34) 또는 상기 송풍구(22)에 대하여 어떠한 외부 결합장치도 없다.

상기 공급장치(25)의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 공급기(28)는 제1도에 도시한 바와같이 이송저장부(38)의 내부에 위치한다.

상기 저장부(38)의 저장실(39)은 밀봉판(42)을 갖춘채 상기 저장부의 상부(41)에 상부 주입구(40)를 구성하고, 상기 밀봉판(42)은 상기 주입구(40)를 밀폐시키며, 외에 접하지 않도록 밀봉시키는 역할을 한다. 테이퍼형 또

원뿔형의 주입통(funnel)(44)은 공급낙하장치 또는 기타 장치(미도시함)로부터 상기 공구기(28)에 원료를 전달할 목적으로 상기 주입구(40)로부터 상기 공급기(28)까지 연장되어 있다.

제5도에서 도시한 저장부 하부면(48)에 있는 방출구(46)는 상기 저장실(39)로부터 상기 송풍구(22)까지 원료를 이송하기 위해 상기 도관(30)과 결합되어 있다.

제1도 및 2도에서 도시한 상기 공급기(28)는 저장실(39)내에서 회전하도록 위치되어 있다. 상기 공급기(28)는 작동실(29), 외부벽(50), 상부 원형테(52) 및 하부원형테(54)를 갖춘 일반적인 원통형 쉘(Shell) 구조이다. 공급조절장치(56)는 저장부의 상기 하부 원형테(54) 주변에 위치하고 작동할 수 있는 스커트(Skirt)(58)를 갖추고 있다. 상기 스커트(58)는 상방부(60)를 갖추고, 상기 상방부(60)는 상기 저장부의 외부벽(50)에 안착된 고리형상을 가질 것이다. 플랜지(flange)(62)는 상기 상방부(60) 및 외부벽(50)으로부터 방사상의 외측방향으로 연장되고, 다수개의 볼트 체결용 구멍이 형성되어 있다.

플레이트(palte)(64)는 일반적으로 원형의 편평한 판구조이고, 상기 저장소 원통 또는 상기 작동실(29)의 단면적에 비해 큰 직경을 가지며, 상기 저장실(39)내의 상기 하부 원형테(54)의 하방측으로 분리된 채 장착되어 있다.

제2의 스커트(Skirt)(68)는 제2의 플랜지(70)를 갖춘 원통형이고, 상기 제2의 플랜지(70)는 그 상부 가장자리(72)로부터 방사상으로 연장되어 있다. 제1도에 있어서, 상기 제2의 스커트(68)는 상기 작동실(29)로부터 상기 저장실(39) 및 방출구(46)에 이르는 원료의 방출속도를 변경시키기 위해, 플레이트 상부면(76)과 제2의 스커트의 하단부(74) 사이의 이격거리(66)를 변경시키며, 상기 공급기(28)의 외부벽(50)을 따라 활주할 수 있다.

제2도에 있어서, 상기 공급조절 장치(56)의 플로우(plow)(78)는 상기 저장실(39)내에서 상기 저장부(38)에 안착되어 있고, 상기 이격거리(66)를 지나 상기 공급기 작동실(29)로 연장되어 있다.

상기 플로우(78)는 제3도에서 확대하여 도시된 바와같이, 약 3/4인치의 두께를 가진 열간압연판과 같은 강성부재일 수 있다. 상기 플로우(78)는 전반적으로 사각형의 형상으로 도시되어 있고, 상기 사각형의 2개의 대응측면(82)(84)에 대해 예각을 형성한 제1의 장착 가장자리부(80)를 갖추고 있다.

플로우 안내 가장자리부(86)는 평행한 상기 측면(82)으로부터 연장되어 있는 테이퍼면(88)을 따라 둥글게 돌출되어 있는 형상이다. 제2도의 장치에 있어서, 두개의 상기 플로우(78)가 상기 공급조절장치(56)의 내부에 위치하고 작동하도록 도시되어 있지만, 상기 플로우(78)의 갯수 및 위치는 조작자가 원하는 공급속도를 조절할 수 있도록 가변적이다.

이러한 공급속도는 상기 용선로(10)의 작동속도, 특수한 첨가물 및 상기 공급기(28)의 회전속도에 따라 달라질 수 있다.

상부 베어링 지지부(90)는 중심구멍(92)을 갖춘 채, 상기 저장실(39)로 가로질러 연장되어 있고, 제1도에서 도시한 상기 저장부에 고착되어 있다. 구동축(94)은 모터(96), 스프라킷(98) 및 구동체인(100)과 같은 구동용 수단과 결합되어 있고, 상기 저장부의 하부벽(48)에 있는 통로(102)를 통하여 연장되어 있다. 구동축 제1단부(104)는 회전가능한 베어링부(106)의 내부에, 그리고, 구동축 제2단부(108)는 상기 지지부(90)의 중심구멍(92)에 안착되어 있다. 교반막대(110)는 상기 작동실(29)내부에서 상기 구동축(94)으로부터 방사상으로 연장되어 있고, 제6도에서 도시한 바와같이, 상기 저장실(29)의 상부 및 하부 양쪽에 위치하고 있다.

상기 플레이트(64)상에 장착되어 대형 직경 단부(114)를 가진 원뿔형 부재(112)는 상기 작동실(29)의 내부로 연장되고, 상기 구동축(94)은 상기 원뿔형 부재(112)의 중심을 관통하고 있다. 제2도에 있어서, 지지대(116)는 상기 작동실(29)을 정반대로 가로질러 연장되어 있고, 이러한 구성으로, 양 지지대(116)는 서로 직각방향을 도시되어 있다.

작동상에 있어서, 상기 공급기(28)는 상기 상부 주입구(40)를 통하여 첨가물이 채워지면, 상기 구동축(94)에 결합된 구동수단인 모터(96) 스프로켓(98) 구동체인(100)에 의해 밀봉된 저장부(38) 내부에서 회전된다. 상기 제2가장자리부(68)는 원하고자 하는 상기 이격거리(66)를 제공하기 위해서, 상기 플레이트(64)의 상부면(76) 위쪽으로 예정된 거리만큼 상승한다. 상기 이격거리(66)는, 공급속도를 지정하는데에 이용된 특별한 조건이 한정되지 않는 한, 원료의 밀도, 직경 및 크기, 상기 용선로(10)로의 원하고자 하는 공급속도, 또는 사용자의 기타 인자에 따라 달라진다.

상기 작동실(29) 내부의 원료는 상기 공급기(28)의 회전 및 상기 고정 플로우(78)의 접촉에 의해 상기 이격거리(66)를 지나 이송된다. 상기 플로우(78)는 상기 공급기(28)와 동일한 회전속도상에서 상기 이격거리(66)를 통하여 공급속도를 가감하기 위해 방사상으로 내측 또는 외측으로 조정될 수 있는 것으로 알려져 있다. 상기 원료가 상기 공급기(28)로부터 상기 작동실(39)의 상기 하부벽(48)으로 이송된후, 상기 송풍구 통로(37)로 이송되고, 상기 용융부(18) 및 장입물로 송풍공기내에서 비말동반하기 위해 밸브(120)가 개방시 상기 방출구(46)를 통하여 상기 도관(30)(32)(34)에 이송된다.

첨가물의 정확한 위치는 상기 용선로(10)의 내부에서 지속적으로 통풍이 되는 한 변경될 수 있고, 적어도 보다 크거나 밀도가 높은 원료의 일부가 용융 및 산화되거나 그렇지 않으면, 용융물 내에서 없어지기 전에 장입물과 접촉하는 것으로 관찰된다.

현재 어떠한 특수장치도 주철원료내에서 알려진 연속적인 화학적 관계를 위해 첨가물의 상호반응에 기인한 장치는 없다.

상기한 바와같이, 원료는 상기 공급기(28)에 이송되고, 상기 저장실(39)은 상기 용융부(18)와 상대적으로 동일한 압력하에 작동하도록 상기 밀봉판(42)에 의해 밀봉되어 있다.

상기 저장실(39)과 상기 용융부(18)간의 평형압은 원료가 상기 작동실(29)에 장입하는 동안 상기 밸브(120)를 폐쇄하고, 상기 밸브(120)가 개방하기 이전에 상기 밀봉판(42)을 밀폐함으로서 얻어진다. 용융부에서의 용선로압은 보통 대기압 이상의 80인치(inches) 수압에 지나지 않지만, 상기 저장실(39) 및 상기 용융부(18)간의 압력의 평형은 상기 용선로(10)로부터의 배압을 억제하지 않은 채, 원료가 상기 도관(30)(32)(34)을 통하여 자유롭게 이송하도록 허용하고, 상기 원료를 중력에 의하여 공급하는 것을 방지해 줄 것이다. 상기 저장실 밀봉부에서의 잠압 누출은 외부의 여압장치, 즉 대기압 이상의 압력을 지닌 공기 공급장치(27)에 결합된 파이프 및 밸브장치(26)를 통하여 보상될 수 있다.

한 실시예로서, 단일한 상기 송풍구(22)에 있어서 공급장치의 단순한 작동기간 동안, 입도선별(screen)되고 입자화된 코크스의 형태에 있어서의 탄소는 상기 첨가원료로서 이용되고, 상기 입도선별된 코크스는 상기 용선로(10)의 상부에 첨가된 코크스로부터 발생된 것이며, 그 크기는 1 3/4인치에 미치지 못한다. 이와같이 입자화된 코크스 첨가물은 외부 적재장소로 부터 비교적 많은 수분은 함유하고 있고, 상기 수분은 일반적으로 용광로의 작동에 있어서 유해한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

현재까지의 실험에 의하면 다음과 같은 결과를 보여주는 바, 즉 상기 송풍구(22)에 첨가된 탄소(코크스)에 있어서의 이론적 탄소의 재생도는 상기 용선로 상부를 통한 일반적인 탄소 첨가물에 있어서의 일반적 탄소 재생도, 약 50%에 비해 80% 이상이였다.

이러한 재생도는 출선구에서 용융철의 높은 탄소함유량을 제공하고, 상기 용융철에서의 요구 탄소 수준을 유지하기 위해 래들(ladle) 또는 보온조정로(holding vessel)내에서 외부로부터의 탄소 첨가를 피하게 하거나 감소시킨다. 더구나, 정상적으로 거부된 원료를 이용하는 것은 고가로 구입된 금속야금용 코크스의 손실을 방지하는 한편, 현재 장입물에 대하여 상부에 우선적으로 장입된 대형화 크기의 원료와 함께 진행된 것에 비해 높은 재생도를 얻는다.

페로실리콘으로 한 유사실험에서는 다음과 같이 나타난 바, 즉, 상기 송풍구(22)를 통하여 첨가한 페로실리콘으로부터의 실리콘 재생도(recovery)는 상기한 바와같이 출선된 용융금속내에서 실리콘의 재생도(recovery)인 95%정도를 제공한다.

기타 다른 합금첨가물이 페로마그네슘, 마그네슘, 알루미늄 및 실리콘 금속과 같은 기타 합금 및 첨가구성물과 함께 상기 용선로(10)에 제공될 수 있고, 또한, 이러한 첨가물은 탈황화같이 용선로의 인자를 좋게 향상시키는 한편, 이와같은 인자의 획득에 대한 수준에 있어서 그 특별한 예는 현재 효과적이지 않다. 상기한 바와같이, 현재까지의 실험은 용선로의 조업이나 출선된 용융철의 온도에 나쁜 영향을 준적이 없고, 금속화학에 좋은 영향을 준다.

어떠한 독립적인 용선로에 있어서도 정확한 화학적 및 열역학적 평형은 조작자에게 있어 주의사항이다. 그러나, 상기 용선로 상부(14) 대신에 송풍구(22)에서의 용융금속에 합금첨가물을 제공하는 능력은 현재 이용할 수 있는 원료를 활용화하고, 기타의 폐기 가능하거나 한정화된 가치를 지닌 원료에의 접근을 제공하여 화학적인 첨가의 재생도를 향상시키는 것으로 나타난다. 상기 송풍구에서 탄소의 합금첨가물로서의 사용하에 잠재적인 대표적 물질로 인지된 실예는 분쇄된 차량용 타이어이다. 또한 상기 용융부에 실리카 샌드의 첨가는 현재 금속용 실리콘의 잠재적 공급원으로서 고려된다.

현재까지 사용되어온 원료첨가물의 정확한 크기는 상기한 바와같지만, 도관을 통한 이송을 위해 첨가물의 바람직한 크기는 상기 송풍구 통로(37)인 이송관의 내경에 비해 1/3 또는 이보다 작은 입자크기를 가지는 것으로 간주된다. 일예로서, 6인치 직경 송풍구에 있어서는, 원료의 크기가 직경 2인치 보다는 틀림없이 작을 것으로 요구된다. 더구나, 수직축로에 있어서의 적정 공급속도는 송풍공기의 체적속도에 의해 결정되며, 과도한 공급속도는 상기 송풍구(22)를 통한 자유로운 흐름을 막을 가능성에 비추어서 바람직한 인자는 아닐 것이다. 또한 과도한 양의 냉각장입물을 노에 첨가할 가능성과 용융금속의 화학성 및 온도에 큰 변화를 일으킬 가능성이 있는 진행은 회피되어야 할 것이다.

상기 공급조절장치(56)의 대체가능한 실시예에 있어서, 간헐적인 장입은 제4도에서 도시한 2중 밸브구조를 사용함으로서 제공될 수 있다.

제4도에 있어서, 제1의 밸브(120)는 연속적인 상기 도관(30)(32)(34)에 위치하고, 제2의 밸브(122)는 상기의 도관(30) 및 (32) 사이에 위치하여 작동될 수 있다. 참고조건으로서, 상기 제1의 밸브(120)는 상기 제2의 밸브(122)가 개방할 때 폐쇄된다.

상기 제1의 밸브(120)가 폐쇄되면서, 원료는 상기 제2의 밸브(122)를 개방함에 의해서, 상기 공급기(28)로부터 전달되고, 이는 상기 공급기(28) 및 도관(30)으로부터 제1 및 제2밸브의 사이에 있는 상기 도관(32)으로 원료를 유동하게 한다.

그후, 상기 제2의 밸브는 폐쇄되고, 상기 제1의 밸브는 개방되어 상기 도관(32)으로부터 상기 도관(34), 송풍구통로(37) 및 노장입물에 원료운반을 마련한다. 상기 밸브들(120)(122)의 개방 및 폐쇄속도는 상기 공급기(28) 및 도관(30)으로부터 각각의 상기 도관(32) 및 (34)로의 원료유동 속도에 달려 있어서, 이러한 기능을 위해 빠른 응답속도를 지닌 밸브가 이용될 수 있는 것으로 알려져 있다.

상기 밸브(120)(122)는 컴퓨터 조절장치와 같은 조절장치(124)에 결합될 수 있고, 상기 조절장치(124)는 라인 감지기(130)(132)로부터 감지된 신호 수용부를 포함하며, 상기 라인 감지기(130)(132)는 라인(134) 및 (136)에 의해 상기 조절장치(124)와 각각 결합되어 있는데, 이는 상기 도관(30)(32)(34)중 어느 도관내에 원료가 있는지를 알려주기 위한 것이고, 안전감지기(미도시함)는 당업계에서 알려진 바와같이 상기 밸브(120)(122)의 폐쇄 및 개방위치를 지시한다.

상기 밸브(120) 및 (122)는 각각 라인 (126) 및 (128)에 상기 조절장치(124)에 결합된 것으로 도시되어 있다. 상기 밸브(120) 및 (122)는 송풍구(22)로 거의 지속적인 유동을 제공하도록 빠르게 작동할 수 있는 것으로 알려져 있다. 도면상에 있어서 오직 하나의 저장부(38) 및 공급기(28) 장치가 도시되어 있지만, 유사한 공급장치가 다양한 원료 공급작동을 제공하기 위해 각각의 송풍구(22)에 결합되거나, 단일의 공급기(28) 및 저장실(38)이 한개 이상의 송풍구에 결합될 수 있음은 명백하다.

Claims (20)

1. 하우징; 수직축로에 장입하기 위한 원료들을 보유하고 이송하며, 상기 수직축로가 장입물용 용융부와 정련금속용 저장부를 지닌 작동실과 대기압이상의 압력을 가지고, 상기 정련부 및 용융부(18)에 연소공기를 이송하기 위한 적어도 1개의 송풍구(22)를 갖추며, 상기 하우징내에서 장착되고 동작하는 보유 및 이송수단과, 상기 용융부내에서 상기 장입물 및 첨가물의 재생도와 온도를 향상시키기 위해 상기 원료를 비말동반으로 송풍구(22)에 조절된 유량 이송속도하에서 이송하고, 상기 수직축로의 작동실 및 장입물에 전달하도록 상기 송풍구(22) 및 상기 보유 및 이송수단을 결합시키는 수단을 구비하며, 상기 수직축로에 합금첨가물 및 장입물을 이송하기 위한 장치에 있어서, 상기 보유수단은 외부벽(50), 상부 원형테(52), 하부 원형테(54) 및 상기 하부원형테(54)에서의 제1주변부를 갖추고, 상기 저장실(39) 내에서 회전가능하며 일정한 체적을 형성한 공급기(28)와 상기 저장실(39)내에서 상기 하부 원형테(54) 밑에 위치하고 상기 하부 원형테(54) 및 상기 제1주변부의 방사상 외측으로 연장한 제2주변부에 근접하여 상부면(76)을 갖춘 하부 플레이트(64)와 하단부(74)를 갖추고, 상기 제1주변부를 둘러싸며, 상기 플레이트 상부면(76)으로 향하여 수직으로 연장하고, 상기 하단부(74)와 상기 플레이트 상부면(76)과의 사이에서 이격거리(66)를 형성하기 위해 상기 공급기(28)의 외부 표면을 따라 수직으로 활주가능한 스커트(a skirt)(58)와 전반적으로 사각형이 연장된 형태를 갖추고, 상기 사각형 형태의 최소한의 크기 보다 작은 벽두께를 가지며, 선단부(86)를 가지고, 상기 선단부(86)는 경사지며, 상기 선단부(86)를 향하여 상기 사각형 길이를 따라 테이퍼진 최소한 1개의 플로우(78)를 포함하고, 상기 하단부(74)와 상기 플레이트 상부면(76)이 서로 연관되어 그 사이에서 개구부를 형성하며, 상기 공급기(28)가 회전하는 동안 상기 하우징으로 상기 첨가물의 방출을 도모하기 위해 상기 테이퍼진 길이부분이 상기 저장실(39) 및 상기 이격거리(66)내부로 연장하고, 상기 하우징, 전달수단, 이송수단 및 상기 용융부에 미리 지정된 속도하에서 상기 첨가물 공급속도의 다양화를 위해 상기 스커트(58)가 상기 이격거리(66)를 조정하도록 상기 공급기(28)의 외부표면을 따라 수직으로 활주가능하도록 구성됨을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수직축로는 상부(14), 용융부(18)와, 가스이송수단을 갖는 용선로이고, 상기 합금 및 용융첨가물은 용융부(18)로 이송되며, 상기 상부(14)로부터 장입물이 유입되며, 상기 하우징은 저장실(39), 주입구(40) 및 방출구(46)를 형성하고, 상기 주입구(40)는 밀봉수단에 의해서 밀봉되며, 상기 보유수단은 상기 저장실(39)내에 위치되어 수직축로 장입용 상기 합금 및 기타 첨가물을 보유하고, 상기 이송수단은 상기 보유수단에서 상기 저장실(39)로 상기 보유수단으로부터의 지정된 배출속도하에서 상기 첨가물을 이송하는 한편, 상기 방출구(46)와 상기 이송수단의 개구부 사이를 연결하고, 용융부(18)에서 장입물로 이송되는 가스와 함께 비말동반하도록 가스이동수단으로 중력낙하에 의해 상기 원료를 공급하는 원료전달 수단을 추가 포함함을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 하우징이 상기 밀봉수단의 밀봉판(42)에 의해서 대기로 부터 밀봉되도록 작동함을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 용융부(18)는 그 내부에서 대기압보다 큰 압력을 가지고, 상기 이송 및 전달수단을 통하여 상기 첨가물의 역방출을 방지하기 위해서 상기 압력은 상기 하우징의 저장실(39)에 전달되며, 상기 밀봉수단에 의해서 상기 저장실(39)내에 일정하게 유지되도록 함을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 첨가물은 상기 수직축로에서 방출되기에 앞서 대체로 요구되는 첨가 농도하에서 상기 정련 금속을 제공하기 위해 상기 전달 및 이송수단에 미리 결정된 속도로 공급됨을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 정련금속은 철이고, 상기 첨가물은 탄소이며, 이는 수직축로의 장입물로서 이용 불가능하여 사전에 거부된 원료로부터 선택된 건조되지 않은 코크스 첨가물로서 상기 수직축로의 용융부(18)에 제공됨을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 코크스 첨가물은 입도선별 크기인 1 3/4인치보다 작은 건조되지 않은 코크스로부터 상기 수직축로의 용융부(18)에 제공됨을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 첨가물은 탄소이며, 1 3/4인치보다 작은 크기의 분쇄된 차량타이어로서 상기 수직축로의 용융부(18)에 제공됨을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
9. 제5항에 있어서, 상기 수직축로에 제공되는 상기 첨가물은 석탄, 코크스, 실리콘, 실리콘 카바이드, 페로실리콘, 실리콘 샌드, 마그네슘 및 알루미늄 중에서 선택된 것이고, 1 3/4인치보다 작은 입도선별 크기로서 상기 수직축로의 용융부(18)에 제공됨을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 첨가물이 상기 이송수단을 통하여 상기 가스 흐름 및 방해받지 않는 유동상태에 있어서 비말동반을 제공하도록 일정속도하에서 상기 이송수단에 제공됨을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 이송수단이 송풍구(22)임을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 첨가물이 상기 하우징 및 상기 전달수단으로부터 중력 낙하공급에 의하여 상기 이송수단 및 용융부(18)에 전달됨을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 전달수단은 상기 하우징 방출구(46)와 상기 이송수단을 연결하는 파이프이고, 상기 하우징은 상기 공급기(28)로부터 상기 저장실(39)로 향한 상기 첨가물의 이송속도에 의해 결정된 속도하에서 상기 파이프를 통하여 상기 이송수단으로 중력낙하 공급하도록 상기 이송수단 위쪽으로 일정 높이만큼 위치됨을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
14. 수직축로가 장입물용 용융부(18) 및 정련금속용 저장부를 가진 작동실을 갖추고, 상기 작동실이 대기압 이상의 압력을 지니며, 상기 정련부 및 용융부(18)로 연소송풍 매개체를 전달하기 위한 최소한 1개의 송풍구(22)를 갖추고, 합금첨가물을 보유한 수단으로부터 수직축로까지 상기 합금추가물 및 장입물을 이송하기 위한 방법에 있어서, a. 상기 송풍구(22) 위의 수직 높이에서 이송저장부(38)로 이루어진 합금첨가물을 보유하기 위한 상기 수단을 위치시키는 단계와 b. 상기 보유 수단과 상기 송풍구(22)를 도관(30)(32)(34)등으로 이루어지는 전달 수단으로서 연결하는 단계와 c. 상기 보유수단의 저장실(39)을 밀봉판(42)으로서 밀봉하는 단계와 d. 상기 보유수단의 저장실(39)과 상기 작동실에 있어서 그 압력이 거의 동등하게 평형을 이루도록 하는 단계와 e. 상기 송풍매개체내에서 비말동반하도록 도관(30)(32)(34)을 통하여 상기 송풍구(22)에 지정된 속도로 중력낙하에 의해 유입시키고, 상기 송풍구(22)에 근접한 상기 용융부(18) 및 장입물에 이송함으로서, 수직축로내의 상기 정련금속에서 상기 첨가합금물의 재생속도를 향상시키고, 필요한 화학적 특성의 한계치를 얻기 위하여 상기 정련금속에 요구되는 외부첨가물을 감소시키기 위한 상기 합금추가물을 운반하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 수직로에 합금첨가물 장입물을 이송하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 송풍구(22)로 공급되는 합금첨가물이 상기 송풍구(22) 내경의 1/3보다 작은 직경을 가지도록 크기를 형성하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 수직축로에 합금첨가물 및 장입물을 이송하는 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 보유 수단내에서 회전가능하고, 조정가능한 공급수단에 의해 상기 보유 및 전달 수단에 지정된 속도로 상기 합금첨가물을 운반하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 수직축로에 합금첨가물 및 장입물을 이송하는 방법.
17. 제1항에 있어서, 상기 보유수단내에서 위치하고 작동하며, 상기 합금추가물을 수용하고, 미리 결정된 속도로 상기 보유수단에 상기 합금추가물을 운반하는 공급수단의 공급기(28)를 추가 포함함을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 공급수단이 상기 공급수단에 결합되고 상기 보유 수단내에서 상기 공급수단을 회전시키는 구동수단으로서의 모터(96)를 갖춤을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치
19. 제17항에 있어서, 상기 결합 수단이 상기 보유 수단과 상기 송풍구(22) 사이에 합금첨가물의 전달을 위한 최소한 1개의 도관을 갖추고, 상기 결합수단이 상기 결합수단을 통하여 원료의 흐름을 조절하는 조절수단의 공급조절장치(56)를 추가 포함하며, 상기 조절수단은 상기 보유 수단과 상기 송풍구(22) 사이에서 합금첨가물의 흐름을 조절하기 위해 상기 도관내에 최소한 1개가 위치하고 작동하는 밸브를 갖춤을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 조절수단이 제1의 밸브(120), 제2의 밸브(122), 최소한 1개의 감지용 수단(130)(132), 및 조절기(124)와 상기 제1의 밸브(120)와 상기 조절기(124)를 연결한 제1라인(126)과 상기 제2의 밸브(122)와 상기 조절기(124)를 연결한 제2라인(128)과 상기 감지용 수단(130)(132)과 상기 조절기(124)를 연결하고, 상기 감지용 수단이 상기 제1 및 제2밸브(120)(122)의 임의의 작동위치 및 상기 도관(30)(32)(34)내에서의 원료 수준을 감지하고, 상기 조절기(124)에 상기 감지신호를 전달하게 한 제3라인(134)(136)을 포함하고, 상기 조절기(124)는 상기 감지신호에 반응하여 상기 보유수단으로부터 상기 송풍구(22)까지 상기 도관(30)(32)(34)내에 합금물의 흐름속도를 조절하기 위해 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 상기 제1 및 제2 밸브(120)(122)를 조절하도록 구성됨을 특징으로 하는 중력낙하 공급장치.