KR100252708B1

KR100252708B1 - 용융금속을 생산하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100252708B1
Application number: KR1019930013012A
Authority: KR
Inventors: 하랄트베르거; 요하네스슈타인스; 클라우스클린트보르트
Original assignee: 뵈스트-알핀 인두스트리안라겐바우 게엠베하; 바하 유르겐; 카체테 테크놀로지 게엠베하
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1993-07-12
Publication date: 2000-04-15
Also published as: CA2100602A1; DE59304026D1; US5366538A; KR940002364A; ATA146392A; EP0579591B1; TW283169B; AT402939B; ATE143701T1; EP0579591A1

Abstract

야금용기에서 용융금속을 생산하기 위한 방법에서, 용융금속을 생산할때 발생하는 여과성 분진은 대기에 나쁜영향을 미침이 없고 많은 비용이 사용됨이 없이 물질을 장입시키기 위하여 처리된다.

이것은 여과성 분진이 천연가스 혹은 주로 천연가스를 함유하는 혼합가스로 구성된 기상의 운반용 매체와 함께 밀폐된 시스템인 야금용기로 장입되고, 상기 운반용 매체에 의해서 환원된다.

Description

용융금속을 생산하기 위한 방법 및 장치

제1도는 여과성 분진이 전기 아아크로로 장입되는 과정을 개략적으로 도시한 단면도.

제2도는 여과성 분진을 제강용 전로로 장입시키는 과정을 제1도에 예시된 과정과 유사하게 개략적으로 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1' : 금속 야금용기 3 : 폐가스도관

4 : 건식 여과수단 7 : 분진포집 사일로

8 : 가압취정용기 9,9' : 분진 전송도관

11 : 전극 13 : 가스 주입도관

본 발명은 금속을 용해시키는 공정 특히 강을 용해시키는 공정에서 발생하는 여과성 분진을 처리함으로서 전기아아크로 또는 전로와 같은 야금용기에서 용융 금속 특히, 용융강을 생산하는 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

선철과 같은 강을 전기아아크로 또는 전로에서 용해시킬때, 상당한 양의 여과성 분진(약 조강 1톤당 15kg)이 생성되며, 이러한 분진이 처리에는 상당한 문제점을 수반한다. 한편으로는 펌핑용량이 점점 더 제한되며 다른 한편으로는 상기 여과성 분진을 적절한 브리케트(briquet) 형태로 만들기 위한 장비 및 설비의 관점뿐만 아니라 에너지의 관점에서도 상당한 비용이 요구된다.

원광석 혹은 산화물과는 반대로, 여과성 분진은 가열상태하에서 산화되기 쉬운 상당한 양의 금속성 분진을 포함한다. 이러한 금속성 분진은 여과성 분진에 미세하게 분포되어 심각한 폭발 반응을 유발시킨다.

본 발명이 속하는 분야에서는 강을 용해시킬 때 발생하는 여과성 분진을 불활성 가스와 함께 중공형 전극을 통해서 제강용 전기 아아크로에 장입시키는 것이 공지되어 있다. 그러나, 이렇게 처리하면 여과성 분진을 강으로 처리하는 것이 불가능하고 이러한 여과성 분진이 일부 변화되지 않고 전기 아아크로를 벗어나서 여과성 분진에 의한 환경 문제를 종래와 거의 유사하게 내포하는 것으로 알려졌다.

본 발명은 이러한 단점 및 문제점을 해결하고자 하는 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 환경에 악영향을 미침이 없이, 금속을 용해시킬때 발생하는 여과성 분진 특히, 강을 용해시킬때 발생하는 여과상 분진을 유용한 금속으로 이용할 수 있게 하는 서두에 정의한 용융강의 생산 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 여과성 분진이 천연가스 혹은 주로 기상의 탄화수소를 포함하는 혼합가스로 구성된 기상의 운송매체와 함께 야금용기로 전송됨으로써 달성되며, 여기에서, 상기 여과성 분진은 밀폐된 시스템내의 야금용기에 장입되고 운반체 가스의 도움으로 환원되어 용해된다.

본 발명에 따른 방법의 특별한 효과는 여과성 분진을 밀폐된 시스템에 장입시키기 때문에 즉 나쁜 공기가 취입되지 못하기 때문에 폭발같은 반응이 안전하게 방지된다는 것이다. 본 발명에 따른 방법의 다른 잇점은 여과성 분진중 산화성분은 순수 환원가스인 천연가스에 의해서 금속 야금용기 내부의 진입위치에 도달한 직후 매우 짧은 시간 내에 환원된다.

이에 비해, 불활성 가스와 함께 석탄-분진 혼합물을 취입시킬때, 먼저 CO 성분이 환원성 가스로서 석탄으로부터 생성되고, 이것을 위해서, 야금용 기내에 예를 들면, 전기로의 고온구역내에 취정된 여과성 분진이 머무르는 시간은 충분하지 않다. 이러한 이유때문에, 여과성 분진은 공지된 방법에 의해서는 환원되지 않고 어떠한 물리적 화학적 변화없이 다시 배출된다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 여과성 분진은 운반체 가스와 함께 전기 아아크로의 탄소전극의 중앙에 관통하여 형성된 통로를 통해서 상기 전기아아크로 내부로 장입된다. 천연가스가 전극의 팁을 벗어날때, 천연가스가 C와 H₂로 분해되기 때문에 발생하는 냉각효과는 전극팁의 소모를 줄일 수 있도록 배출구에서 발생된다. 전기아아크로내의 천연가스로부터 형성된 CO와 H₂는 야금학적 용기내에 존재하는 나쁜공기와 함께 연소되고 따라서, 상기 천연가스에 의해서 부가적인 열이 유입된다.

적절하게는, 여과성 분진은 용융금속위에 유동되는 슬래그로 유입된다. 이러한 공정에서, 열때문에 CH₄는 C와 H 성분으로 분해되고, 처음에 이들은 상기 슬래그로 유입된다. C와 H는 슬래그중에 용되어 있는 용융산화물의 산소(O)와 결합되고 CO와 H₂O는 기상으로서 벗어나며, 슬래그에 거품이 일게 한다.

독일연방공화국 특허공개공보 제2132666호에는 환원성 가스와 함께 전기 아아크로의 연소용 컬럼을 통해 광석 혹은 금속성 산화물을 장입시킴으로서, 광석으로부터 금속 특히 강을 회수하거나 산화망간으로부터 망간을 회수하거나 또는 망간 광석에서 망간화철을 회수하는 것이 소개되어 있으나, 여과성 분진이 잠재적으로 가지고 있는 폭발의 위험때문에 여전히 문제점을 내포하고 있다.

다른 양호한 실시예는 여과성 분진을 적어도 하나의 침지 노즐을 통해서 기상의 운반용 매체와 함께 아르곤 야금용기로 유입하는 것을 특징으로 한다. 상기 침지 노즐을 사용할 때, 천연가스는 환원가스로 작용하고 동시에, 상기 노즐의 냉각매체로 작용한다.

바람직하게는, 기상의 운반용 매체는 필수적으로 천연가스 또는 질소 및/또는 아그곤 뿐만 아니라 다른 기상의 탄화수소로 구성되며, 상기 혼합가스중 약 80%는 천연가스로 구성된다.

본 발명에 따른 방법에 의해서, 여과성 분진을 야금용기에 20 내지 2000kg/min 정도 장입시키는 것이 필수적이다.

바람직하게는, 기상매체는 약 20bar 정도의 압력하에서 설정되고 적절하게는 정상상태에서 세제곱미터당 30kg의 여과성 분진가지 장입된다.

본 발명에 따른 방법은 용융 금속의 제조중에 형성된 여과성 금속 분진으로부터 금속 야금용기에서 용융 금속을 생산하기 위한 방법으로서, 환원성 운반가스로 이루어진 기상의 운반용 매체를 제공하는 단계와, 밀폐 시스템내의 상기 여과성 금속 분진을 상기 환원성 운반용 매체에 의해 상기 금속 야금용기로 운반하는 단계와, 상기 금속 야금용기내의 여과성 금속 분진을 상기 환원성 운반가스에 의해 금속으로 환원하는 단계, 및 상기 여과성 금속 분진으로부터 생성된 상기 금속을 용융하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 방법은 용융 금속의 제조중에 형성된 여과성 금속 분진으로부터, 내부를 통과하는 길이방향이 중심 통로를 갖춘 하나 이상의 전극을 갖는 금속 야금용기에서 용융 금속을 생산하기 위한 방법으로서, 용융 금속의 제조중에 상기 금속 야금용기에 형성된 금속 분진을 상기 금속 야금용기에 연결된 폐가스 도관을 경유하여 분진 포집 사일로를 포함한 건식 여과수단으로 통과시키는 단계와, 상기 분진 포집 사일로로부터 도관을 통해 수집된 여과성 분진을 가압 취정용기로 통과시키는 단계와, 상기 가압 취정용기로부터의 여과성 분진을 환원성 운반가스중에 부유시킨 상태로 상기 금속 야금용기내의 하나 이상의 전극을 위한 길이방향의 중심통로로 통과시키는 단계와, 상기 금속 야금용기내의 여과성 분진을 상기 환원성 운반가스에 의해 환원시키는 단계, 및 상기 여과성 분진으로부터 생성된 금속을 금속 야금용기내에서 용융시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치는 용융 금속의 제조중에 형성된 여과성 금속 분진으로부터 금속 야금용기에서 용융 금속을 생산하기 위한 장치로서, 전극을 가지며 용융금속을 제조하기 위한 금속 야금용기와, 분진 포집사일로 및 폐가스도관을 경유해서 상기 야금용기와 연결되는 건식여과수단과, 가압취정용기 및 상기 분진포집 사일로로부터 상기 가압취정용기로 여과성 분진을 공급하는 도관과, 상기 여과성 분진을 상기 금속 야금용기로 이송시키기 위한 분진 전송도관과, 상기 분진 전송도관에 연결된 기상의 탄화수소 주입도관, 및 상기 분진 전송도관에 연결된 길이방향이 중심통로를 갖는 하나 이상의 전극 및 상기 분진 전송도관에 연결된 하나 이상의 잠입형 노즐을 포함하며, 상기 금속 야금용기는 상기 건식 여과수단, 상기 가압 취정용기, 상기 분진 전송도관 및 상기 전극과 밀폐 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

다음에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명한다.

제강용 전기아아크로(1)로부터, 상기 전기아아크로 내부(2)에서 생성된 폐가스는 폐가스 도관(3)을 경유해서 포집설비중 건식 여과수단(4)으로 유입된다. 상기 건식 여과수단에 포집된 분진은 질소에 의한 유압방식으로 중간 전송수단(5)을 경유해서 도관(6)을 통해 분진포집 사일로(7)로 전송된다. 상기 여과성 분진은 상기 분진 포집사일로(7)에서 약 20bar 정도의 압력하에서 질소와 함께 상기 사일로 아래에 설치된 가압취정용기(8)로 떨어진다.

상기 취정용기로부터, 상기 여과성 분진은 분진전송도관(9)을 경유해서, 전기아아크로의 덮개(10)를 관통하고 길이방향의 중심통로(12)를 각각 가지는 중공형 전극형상으로 되어 있는 탄소전극(11) 중 적어도 하나의 전극으로 공급된다. 천연 가스는 주입도관(13)을 통해 공급되어서 상기 가압취정용기(8)로부터 상기 여과성 분진을 상기 중공형 전극(11)을 통해서 상기 전기아아크로(1) 내부로 장입시키기 위한 기상의 전송매체로 작용한다.

상기 분진 전송도관(9) 내의 천연가스 압력은 20bar 정도까지 된다. Nm³당 CH₄는 30kg의 분진을 전송시키며 이에 상응하여서 천연가스는 선철 1톤당 1Nm³정도가 소모된다. 바람직하게는 전극(11)을 관통하는 분진은 분당 20 내지 200kg 정도의 양이 일정하게 취정되지만 근본적으로 요구되는 이러한 취정속도는 발생되는 분진의 양과 전기아아크로의 크기에 따라서 정해진다. 도관의 횡단면 및 통로(12)의 횡단면은 장입되어지는 분진양의 함수로 작용한다.

중공형 전극을 사용할때의 본 발명의 잇점은 천연가스가 전기 아아크로 내부에서 C 또는 CO 그리고 H₂로 분해되어 순수 환원성 가스로 작용하므로, 용융금속(19) 위에 떠있는 포말형 슬래그(20)로 유입되는 상기 여과성 분진중의 산화물 성분이 전기 아아크로 내부에서 즉시 환원된다는 점이다.

부가적인 잇점은 천연가스가 전극 팁에서 배출될대, 냉각효과를 나타내며, 상기 전기아아크로내에 존재하는 나쁜 공기와 함께 C 또는 CO 그리고 H₂가 연소됨으로써 부가적인 에너지가 공급된다는 것이다.

제1도에 도시된 장치와 같이, 전기아아크로(1)는 종래의 바닥 플러싱노즐(14) 뿐만 아니라 적어도 하나의 잠입형 노즐(15)을 가지며, 상기 잡임형 노즐을 통해서 여과성 분진은 분진 전송도관(9')을 경유해서 천연가스와 함께 용융욕으로 주입될 수도 있다.

게다가, 하나 또는 여러 가스와 산소를 재연소시키는 버너랜스(16)가 CO를 재연소시키기 위하여 전기아아크로(1)의 상부에 설치되며 상기 버너에는 밸브실(V)로부터 O₂, CH₄, N₂및 공기가 공급되며, 이러한 가스의 조성은 필요한 작동조건에 따라서 조정될 수 있다.

제2도에 예시된 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 바닥노즐(17,18)이 설치된 제강용 전로(1')가 야금용기로서 작용한다. 여과성 분진은 상기의 방법 즉, 운반체 가스로서 작용하는 천연가스와 함께 혹은 천연가스와 질소 및/또는 아르곤으로 구성된 혼합가스와 함께 하나 이상의 상기 바닥노즐(18)을 통해서 용융욕(19)으로 장입된다. 이러한 경우에, 상기 천연가스는 중간 환원성 가스로서 작용하고 동시에, 냉각매체로서 작용한다.

본 발명에 따른 방법의 잇점은 다음과 같다.

- 여과성 분진이 외부세계와 완전히 단절된 시스템으로 전송된다. 즉, 재생성되기 위하여 여과기(4)에서 분리하여서 용융금속으로 장입된다.

- 여과성 산화분진이 전기아아크로내에서 감소되고 생산량은 개선된다.

- 투자비와 에너지는 브리궤팅하는 공정과 비교하여서 절감된다.

- 용융물을 수집하기 위한 임시수단은 작고 소형이며 작은 공간과 작은 투자비가 요구된다.

- 천연가스가 중공형 팁에서 벗어날때 작용하는 냉각효과는 최대소모량아 작아져서 전극의 소모가 작아진다.

- 금속 야금용기(1,1')내에 존재하는 나쁜공기와 함께 전기아아크로내에 존재하는 천연가스가 연소됨으로써 추가의 에너지가 얻어진다.

본 발명에 따른 방법 및 장치에 의해서, 제철설비에서 발생하는 어떠한 여과성 분진뿐만 아니라 부가적으로 설치된 다른 야금용기 예를 들면, 제강공정에 사용되는 야금용기에서 발생하는 여과성 분진도 효과적으로 이용 가능하다.

Claims

용융 금속의 제조중에 형성된 여과성 금속 분진으로부터 금속 야금용기에서 용융 금속을 생산하기 위한 방법으로서,

환원성 운반가스로 이루어진 기상의 운반용 매체를 제공하는 단계와,

밀폐 시스템내의 상기 여과성 금속 분진을 상기 환원성 운반용 매체에 의해 상기 금속 야금용기로 운반하는 단계와,

상기 금속 야금용기내의 여과성 금속 분진을 상기 환원성 운반가스에 의해 금속으로 환원하는 단계, 및

상기 여과성 금속 분진으로부터 생성된 상기 금속을 용융하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 야금용기에서 용융 금속을 생산하기 위한 방법.
용융 금속의 제조중에 형성된 여과성 금속 분진으로부터, 내부를 통과하는 길이방향의 중심 통로를 갖춘 하나 이상의 전극을 갖는 금속 야금용기에서 용융 금속을 생산하기 위한 방법으로서,

용융 금속의 제조중에 상기 금속 야금용기에 형성된 금속 분진을 상기 금속 야금용기에 연결된 폐가스 도관을 경유하여 분진 포집 사일로를 포함한 건식 여과수단으로 통과시키는 단계와,

상기 분진 포집 사일로로부터 도관을 통해 수집된 여과성 분진을 가압 취정용기로 통과시키는 단계와,

상기 가압 취정용기로부터의 여과성 분진을 환원성 운반가스중에 부유시킨 상태로 상기 금속 야금용기내의 하나 이상의 전극을 위한 길이방향의 중심통로로 통과시키는 단계와,

상기 금속 야금용기내의 여과성 분진을 상기 환원성 운반가스에 의해 환원시키는 단계, 및

상기 여과성 분진으로부터 생성된 금속을 금속 야금용기내에서 용융시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 야금용기에서 용융 금속을 생산하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 기상의 운반용 매체는 천연가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기상의 운반용 매체는 주로 기상의 탄화수소를 함유하는 혼합가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 길이방향의 중심통로 내부에는 흑연전극이 제공되어 전기 아아크를 형성하며, 상기 여과성 분진은 상기 운반가스의 도움으로 길이방향의 중심통로를 통해 상기 전기 아아크 내측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 용융 금속상에는 포말화된 슬래그가 부상되어 있으며 상기 여과성 분진은 상기 포말화된 슬래그 내측으로 취입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속 야금용기내에는 하나 이상의 잠입형 노즐이 제공되어 있으며, 상기 여과성 분진은 상기 기상의 운반매체의 도움으로 잠입형 노즐을 통해 금속 야금용기 내측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기상의 운반매체는 천연가스 및 질소 또는 아르곤중 하나 이상으로 주로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기상이 운반매체는 기상의 탄화수소 및 질소 또는 아르곤중 하나 이상으로 주로 형성된 혼합가스로 이루어진 것으로 특징으로 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 혼합가스는 80% 이하의 천연가스로 이루어진 것으로 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 여과성 분진은 분당 20 내지 200kg 범위의 양으로 금속 야금용기 내측으로 유입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기상의 운반용 매체는 약 20바아의 압력으로 설정되는 것으로 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기상의 운반용 매체는 정상상태에서 세제곱 미터당 30kg 이하의 양으로 공급되는 것으로 특징으로 하는 방법.
용융 금속의 제조중에 형성된 여과성 금속 분진으로부터 금속 야금용기에서 용융 금속을 생산하기 위한 장치로서,

전극을 가지며 용융금속을 제공하기 위한 금속 야금용기(1,1')와,

분진 포집사일로(7) 및 폐가스도관(3)을 경유해서 상기 야금용기(1,1')와 연결되는 건식 여과수단(4)과,

가압취정용기(8) 및 상기 분진포집 사일로(7)로부터 상기 가압취정용기(8)로 여과성 분진을 공급하는 도관과,

상기 여과성 분진을 상기 금속 야금용기(1,1')로 이송시키기 위한 분진 전송도관(9,9')과,

상기 분진 전송도관(9,9')에 연결된 기상의 탄화수소 주입도관(13), 및

상기 분진 전송도관(9,9')에 연결된 길이방향의 중심통로(12)를 갖는 하나 이상의 전극(11) 및 상기 분진 전송도관(9,9')에 연결된 하나 이상의 노즐(15,18)를 포함하며,

상기 금속 야금용기(1,1')는 상기 건식 여과수단(4), 상기 가압 취정용기(8), 상기 분진 전송도관(9,9') 및 상기 전극(11)과 밀폐 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 야금용기에서 용융 금속을 생산하기 위한 장치.
제14항에 있어서, 상기 주입도관을 통과하는 기상의 탄화수소는 천연가스인 것을 특징으로 하는 장치.