KR100339261B1

KR100339261B1 - 야금로의 구조 및 그 야금로의 하부조 교환방법, 그 야금로의 조업방법 및 그 야금로에 사용되는 플랜지의 시일장치

Info

Publication number: KR100339261B1
Application number: KR1020007003164A
Authority: KR
Inventors: 야마나카미츠히로; 와타나베마사유키; 세키구치다케시; 다구치노리히코; 이와사키가츠히로; 이소자키신이치; 가와카미마사히로; 사와다데루토시; 기무라아키시
Original assignee: 야마오카 요지로; 닛폰 고칸 가부시키가이샤
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2002-06-03
Also published as: WO1999020966A1; CN1276862A; CA2307090A1; AU9462998A; AU751764B2; KR20010024276A; CA2307090C

Abstract

본 발명은 야금로의 구조 및 그 야금로에 의한 조업방법에 관한 것으로서,

야금로는 로체철피, 해당 로체철피의 내측에 설치된 라이닝벽돌로 이루어지는 바닥부벽, 해당 로체철피의 내측에 설치된 금속제 수냉패널로 이루어지는 측벽을 갖고, 수냉패널과 수냉패널의 사이에 금속제의 구획재가 설치되어 있으며, 로본체는 상부조와 하부조로 이루어지고 상부조와 하부조로 분리 가능하며, 상부조와 하부조의 사이에는 시일장치가 있고, 종탕으로서의 용선은 받침접시로부터 도입로를 경유하여 출선구로 도입되며, 잔용탕은 확대된 바닥불기노즐구로부터 배출되는 것을 특징으로 한다.

Description

야금로의 구조 및 그 야금로의 하부조 교환방법, 그 야금로의 조업방법 및 그 야금로에 사용되는 플랜지의 시일장치{STRUCTURE OF METALLURGICAL FURNACE, EXCHANGING METHOD USING THE SAME METALLURGICAL FURNACE, OPERATING METHOD USING THE SAME METALLURGICAL FURNACE AND SEAL DEVICE OF FLANGE USED AT THE METALLURGICAL FURNACE}

전로, 전기로, 용융환원로 등의 각종 야금로의 로벽내면은 일반적으로 내화물로 구축된다. 그러나 이 내화물의 로벽은 용강 등의 용융금속에 침지해 있는 부분에서는 비교적 손상이 적지만, 용융슬래그와 접촉하는 부분이나 고온가스에 드러내어지는 부분에서는 손상이 심하여 단기간에 교환할 필요가 생긴다. 그 때문에 로체의 내용성 향상대책으로서, 용융금속에 침지되지 않는 부분을 내부에 냉각수를 통과시키는 금속제의 수냉패널로서 구축하는 것이 제안되고 있다.

예를 들면 일본국 특허공개공보 92-316983호는 이하와 같은 야금로의 로벽구조를 개시하고 있다.

(A) 로내측의 내화벽이 내화물라이닝과 수냉패널에 의하여 형성되는 것.

(B) 수냉패널과 이것에 인접하는 내화물라이닝의 사이에 구획재를 개재시키는 것.

(C) 수냉패널과 로체철피의 사이에 부정형 내화물층을 설치하는 것.

(D) 구획재는 수냉패널과 로체철피(爐體鐵皮)의 사이에 흘려 넣어지는 부정형 내화물의 형틀이 되는 것.

(E) 수냉패널이 라이닝벽돌의 과열을 방지하므로 로체의 내용성이 향상되는 것.

일본국 특허공개공보 92-316984호에는 이하에 나타내어지는 야금로에 있어서의 수냉패널의 부착구조가 개시되어 있다.

(a) 수냉패널은 정련로의 내벽에 부분적으로 부착되는 것.

(b) 수냉패널과 로체철피의 사이에 내화물이 충전되는 것.

(c) 수냉패널과 로체철피의 사이의 상하면, 측면의 전부 또는 일부가 박판으로 덮이는 것.

(d) 수냉패널로부터 누수해도 누수가 금속욕에 침입하지 않는 것.

일본국 특허공개공보 94-50669호는 용융금속을 수납하고 정련을 실시하는 용융금속정련용기를 개시하고 있다. 정련중 용융금속에 침지하는 범위의 내화벽에 내화물이 라이닝된다. 이 내화벽상단윗쪽의 내화벽의 일부 또는 전부가 냉각기구를 내장하는 냉각구조체에 의해 구성된다.

이상 서술한 바와 같은 종래의 수냉패널은 수냉패널의 하부에 설치된 급수구, 수냉패널의 상부에 설치된 배수구, 급수구와 배수구의 사이의 복수의 수평방향의 수로와 수평방향의 수로를 잇는 전환부로 구성되어 있었다. 냉각수는 급수구로부터 들어가서 수평방향의 수로를 180도 전환하여 상승하고, 그리고 수냉패널의 상부에 설치된 배수구로부터 배출되고 있었다. 종래의 수냉패널의 냉각수의 수로는 180도의 전환부를 갖기 때문에 냉각수의 압력손실이 증대하고 냉각수순환용 펌프의압력상승이 필요하게 되어서 설비비 및 운전비가 비싸진다는 문제점이 발생하고 있었다.

일본국 특허공개공보 92-316983호 및 일본국 특허공개공보 92-316984호는 로벽의 일부에 1개의 수냉패널을 설치하는 경우에 대해서는 개시하고 있다. 로둘레 전체에 수냉패널을 설치하는 경우 다수의 수냉패널을 나열하여 배치할 필요가 있지만, 그러나 상기 2가지의 공보는 수냉패널을 나열하여 배치하는 것에 대해서는 전혀 기재하고 있지 않다.

또 용융상태의 선철을 연속하여 유지하고 제조하는 고정식 철의 스크랩용해로나 철광석의 용융환원로에서는 로내에 유지되는 선철이나 슬래그의 온도가 고로의 그들과 비교하여 높고, 또한 반응속도를 촉진시키기 위해 선철과 슬래그를 강(强)교반하는 조업이기 때문에 라이닝한 벽돌의 손모가 심하여 로수명은 수주간에서 수개월의 단기간으로 된다. 그 때문에 이들 로체에 있어서는 조업의 안정성이나 내화물비용의 향상을 위해 조업중에 보다 정밀도 좋게 벽돌의 잔존두께를 파악하는 것이 극히 중요하게 된다.

이와 같은 고정식 철의 스크랩용해로나 철광석의 용융환원로에서 라이닝된 벽돌의 잔존두께를 열전쌍, 동축케이블 혹은 방사성 물질에 의한 방법으로 측정하면 이하의 문제점이 발생한다.

열전쌍에 의한 방법에서는 1개의 열전쌍에 의해 잔존두께를 추정할 수 있는 범위는 한정되어 로 전체에서는 다수의 열전쌍이 필요하게 된다. 또 열전쌍과 벽돌의 접촉상태에 의해 열전쌍에서 검출되는 온도에 변화가 생겨서 충분한 측정정밀도가 얻어지지 않는다.

동축케이블에 의한 방법에서는 정밀도 좋게 잔존두께를 측정할 수 있으나 동축케이블을 묻어 넣은 위치만의 정보이어서 로 전체에서는 열전쌍에 비하여 더욱 많은 동축케이블이 필요하게 된다.

방사성 물질에 의한 방법에서는 방사성 물질의 유무에 의해 측정하므로 로 전체에서는 다수의 방사성 물질을 묻어 넣을 필요가 있다. 또한 방사성 물질의 취급에는 안전위생상의 제약이 많아서 실용적이지는 않다.

이와 같이 고정식 철의 스크랩용해로나 철광석의 용융환원로에 종래의 벽돌잔존두께를 추정하는 방법을 이용하여 로 전체에서 정밀도 좋게 벽돌의 잔존두께를 측정하고자 하면 측정기기의 비용이나 측정기기의 로에 대한 설치비용 등으로 극히 큰 비용상승이 되어 경제적이지 않다.

또한 철의 용융환원제련에 있어서는 전로형 용융환원로와 거치형 용융환원로의 2가지의 형식의 제련로가 제안되고 있다. 예를 들면 일본국 특허공개공보 89-198414호에는 로체 중앙부가 트러니언베어링으로 지지된 전로형 용융환원로가, 또 일본국 특허공개공보 92-80311호에는 로바닥부에 출탕(出湯)구멍을 설치한 샤프트상의 거치형 용융환원로가 개시되어 있다.

철의 용융환원제련은 연속방식의 제련으로, 전로형 용융환원로와 같은 경동형 제련로를 이용할 필연성은 없으나, 항상 고온의 용선과 고온의 용융슬래그를 유지하기 때문에 로체 바닥부의 하부조내화물의 손모가 심하고, 그 결과 하부조철피의 열변형 등에 의한 손상이 심해진다. 그 때문에 용융환원로로서는 제강용 전로와 같이 하부조의 교환이 가능한 경동형 제련로가 유리하게 된다.

그러나 종래의 하부조의 교환 가능한 경동형 제련로에서는 로각(爐殼)이 대형이 되면 트러니언축 등의 경동용 지지부의 지지중량이 증대하고, 지지부의 기계적 강도확보를 위해 설비가 대형화하여 설비비의 증대를 초래한다. 또한 대형화에 의해 로주변의 다른 부속기계의 배치가 곤란하게 된다.

또 거치형 제련로는 로각의 대형화에 동반하는 설비비의 증대는 경동형 제련로에 비하여 경미하지만 종래의 거치형 제련로에서는 일본국 특허공개공보 92-80311호에 나타내어지는 바와 같이 바닥불기노즐의 부착부 등의 로바닥의 일부는 교환할 수 있지만 하부조 전체의 교환은 할 수 없다. 이 상황하에서의 로의 라이닝벽돌의 보수에는 손모벽돌의 파손, 손모벽돌의 반출, 새로운 벽돌의 반입 등으로 다대한 시간이 걸리기 때문에 현실적이지는 않다.

다음으로 용융환원로의 조업개시를 위해 종탕(種湯)을 장입하는 방법에는 스크랩이나 거푸집에 부은 선철·동 등의 냉철원(冷鐵源)을 용융환원로내에서 산소제트에 의해 용해하고 이것을 종탕으로 하는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 내화물에 대한 침식성이 현저한 FeO를 생성하기 때문에 용융환원로 라이닝내화물을 손상할 우려가 있다.

이 때문에 경동식 로체의 경우와 똑같이 고정식 로체의 로정에 개구부를 설치하여 주탕(注湯)하는 방법이 생각된다. 그러나 로내는 수냉패널이 전체 둘레에 설치되어 있어서 주탕시에 수냉패널의 손상이 걱정된다. 또 용융환원로는 0. 2MPa 이상의 고압으로 조업되는 설비이기 때문에, 개구부를 설치한 경우 그 부분의 시일성을 유지할 필요가 있으며, 용선장입후 그 응고를 방지하기 위해 수시간 이내에 개구부를 폐색하고, 기밀확인후 조업을 개시하는 것은 매우 곤란하다.

철욕(鐵浴)을 갖는 철광석의 용융환원방법은 석탄이나 코크스 등 탄재의 산소에 의한 연소열로 철욕상에 장입한 철광석과 생석회 등 프럭스를 용융하고, 이 용융한 철광석을 탄재에 의해 환원하여 생성하는 용선 및 용융슬래그를 연속적 또는 간헐적으로 로외로 배출하는 방법이다. 이 방법에서는 로내의 반응을 촉진시키기 위해 로바닥으로부터 교반용 가스를 취입하고, 또 철욕을 항상 로내에 확보할 필요가 있으며, 배출시도 소정량의 철욕을 로내에 잔류시키고 있다. 그 때문에 일반적으로 로측벽에 출탕구를 설치하고 출탕구로부터 아래쪽에 소정량의 용선을 잔류시켜서 조업을 실시하고 있다.

용융환원로로서는 제강용 전로와 같이 회전 가능한 경동식 로체와 고로와 같은 고정식 로체가 이용되고 있으며, 워크벽돌이 손모하여 로수명이 다한 경우 경동식 로체이면 로체를 경동하고 로내에 잔류하는 용선 및 용융슬래그로 이루어지는 잔용탕(殘溶湯)을 로구 또는 측벽의 출탕구로부터 배출 가능하나, 고정식 로체에서는 고로와 똑같이 방랭하여 잔용탕을 응고시킨 후 파쇄·절단하여 로외로 배출하지 않으면 안된다. 그 때문에 긴 방랭기간을 필요로 하며 로둘레가 연장하여 가동률이 저감하고, 또 배출작업을 위한 설비, 요원에 의해 제조비용상승의 원인으로 되고 있었다.

이 문제를 해결하는 수단으로서, 예를 들면 일본국 특허공개공보 90-66110호 및 일본국 특허공개공보 91-253508호에 개시된 로바닥의 출탕구로부터 잔용탕을 배출하는 방법이 있다.

일본국 특허공개공보 90-66110호에는 개폐게이트로 개폐하는 출탕구를 로바닥에 설치하고, 로내를 오르내리는 윗쪽불기산소랜스를 통하여 출탕구내에 채움모래를 공급해서 출탕구의 개폐를 실시하는 출탕구폐색장치가 개시되어 있으며, 또 일본국 특허공개공보 91-253508호에는 로바닥에 설치한 출탕구의 출구에 슬라이딩노즐을 설치하는 동시에, 이 출탕구에 연결하여 내부에 출탕용 유로를 설치한 벽돌체를 로내에 세워 설치하고, 출탕구입구를 로밑바닥의 윗쪽에 위치시켜서 소정량의 용선을 로내에 잔류시키는 것이 가능한 출탕구구조가 개시되어 있다.

일본국 특허공개공보 90-66110호에서는 로바닥으로부터 출탕할 수 있으므로 로수명이 되었을 때에는 로내의 잔용탕을 출탕구로부터 배출할 수 있으나, 통상의 출탕시에 로내에 소정량의 철욕을 잔류시켜서 출탕구를 폐색하는 것은 극히 곤란하다. 왜냐하면 슬라이딩노즐의 내화물은 기껏 10회정도의 내용성밖에 없기 때문이다. 또 출탕구내로의 채움모래의 공급이 가능하지 않다는 문제도 있다.

일본국 특허공개공보 91-253508호에서는 출탕구내로의 채움모래의 공급은 가능하지만 로내에 세워 설치하는 벽돌체를 설치하고 있기 때문에 소정량의 철욕이 반드시 잔류한다. 또 세워 설치하는 벽돌체를 파손시키면 잔용탕의 배출이 가능하게 되나 이 경우에는 세워 설치하는 벽돌체를 용이하게 파손시킬 수 있는 재질 및 구조로 할 필요가 있으며, 반대로 벽돌체의 손모에 의해 통상조업중의 소정량의 철욕확보가 달성되지 않을 우려가 높다.

이와 같이 고정식 로체의 로바닥에 출탕구를 설치해도 통상조업중에는 소정량의 철욕을 안정되게 잔류시키고, 또 로수명시에는 잔용탕을 용이하게 배출시킨다는 2가지의 기능을 갖게 하는 것은 매우 곤란하다.

본 발명은 야금로의 구조 및 그 야금로에 의한 조업방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 예를 나타내는 수냉패널의 종단면개요도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시형태의 다른 예를 나타내는 수냉패널의 종단면개요도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시형태의 다른 예를 나타내는 수냉패널의 종단면개요도.

도 4는 본 발명의 제 1 실시형태의 다른 예를 나타내는 수냉패널의 종단면개요도.

도 5는 본 발명의 제 1 실시형태의 다른 예를 나타내는 수냉패널의 종단면개요도.

도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에 의거하는 수냉패널을 설치한 용융환원로의 단면개요도.

도 7은 종래의 수냉패널의 수로의 구조를 나타내는 종단면개요도.

도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 의거하는 수냉패널을 설치한 용융환원로의 단면개요도.

도 9는 도 8의 수냉패널부를 로내측에서 본 개요도.

도 10은 도 8의 수냉패널부의 종단면개요도.

도 11은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 수냉패널을 갖는 야금로에 있어서 수냉패널을 떼기 직전의 상태를 나타내는 종단면도.

도 12는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 수냉패널을 갖는 야금로에 있어서 수냉패널을 뗀 상태를 나타내는 종단면도.

도 13은 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 수냉패널을 갖는 야금로에 있어서 새롭게 수냉패널을 설치하는 상태를 나타내는 종단면도.

도 14는 본 발명의 제 3 실시형태의 한 예를 나타내는 고정식 로체의 측단면개략도.

도 15는 본 발명의 제 3 실시형태의 제 1 실시예에 있어서의 로체 측벽부의 벽돌쌓기구조를 나타내는 평단면개략도.

도 16은 본 발명의 제 3 실시형태의 제 2 실시예에 있어서의 로체 측벽부의 벽돌쌓기구조를 나타내는 평단면개략도.

도 17은 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 거치형 제련로의 실시형태예를 나타내는 평면개략도.

도 18은 도 17에 있어서의 X-X면의 종단면개략도이며, 상부조와 하부조가 연결된 상태를 나타내는 도면.

도 19는 도 17에 있어서의 X-X면의 종단면개략도이며, 하부조를 뗀 상태를 나타내는 도면.

도 20은 도 17에 있어서의 Y-Y면의 종단면개략도.

도 21은 도 17에 있어서의 Z-Z면의 종단면개략도

도 22는 본 발명의 제 5 실시형태의 한 실시형태를 나타내는 단면도.

도 23은 본 발명의 제 5 실시형태에 있어서 플랜지가 변형했을 때의 상태를 나타내는 설명도.

도 24는 본 발명의 제 5 실시형태에 있어서 윗쪽플랜지가 변형했을 때의 변형수정부재의 교환을 나타내는 설명도.

도 25는 본 발명의 제 6 실시형태의 한 예를 나타내는 용융환원로의 설명도.

도 26은 도 25의 A-A선을 따르는 용선도입로의 구조를 나타내는 단면도.

도 27은 본 발명의 제 6 실시형태의 출선구의 구조를 나타내는 사시도.

도 28은 본 발명의 제 6 실시형태의 출선구의 스포올링방지구조의 한 실시형태를 나타내는 사시도.

도 29는 본 발명의 제 6 실시형태의 출선구의 스포올링방지구조의 다른 실시형태를 나타내는 사시도.

도 30은 본 발명의 제 7 실시형태의 한 예를 나타내는 고정식 로체의 측단면개략도.

도 31은 도 30의 바닥불기노즐부의 확대도.

도 32는 본 발명의 제 7 실시형태의 실시예에 있어서의 바닥불기노즐온도, 바닥불기노즐길이의 감소량 및 취입산소의 배압의 측정값을 시계열적으로 나타내는 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 104, 104a, 104b, 209, 619: 수냉패널

2: 수로 3: 급수구

4: 배수구

5, 101, 201, 550, 601: 용융환원로

6, 102, 202, 602: 로체철피 7, 103: 라이닝벽돌

8, 105, 208, 618: 윗쪽불기랜스 9, 106, 206, 520, 606: 용선

10, 107, 207, 607: 용융슬래그 108: 구획재

109, 109a, 109b: 부정형 내화물층 110: 볼트

111, 311: 너트 112: 급수배관

113: 배수배관 114: 주입구멍

115: 주입구멍마개 116: 공구

203: 최내주벽돌 204: 검출용 벽돌

204a: MgO-Cr₂O₃질벽돌 204b: SrO-흑연질벽돌

204c: SrO-Cr₂O₃질벽돌 204d: ZrO₂질벽돌

204e: ZrO₂-Cr₂O₃질벽돌 205, 604: 영구벽돌

210: 가스불기송풍구 211: 가스공급관

212, 540: 출선구 213, 324, 620: 덕트

214, 621: 원료투입구 215, 622: 지지대

216, 623: 기초 217, 624: 머드제

301: 제련로 302: 로본체

303: 상부조 304: 하부조

305: 지지기반 306: 지지대

307: 잭 308: 이동식 코터

309: 유압실린더 310: 앵커볼트

312: 중간가대 313: 지지아암

314: 대차 315: 레일

316, 317: 플랜지 318: 피트

319: 앵커볼트설치용 피트 320: 잭설치용 피트

321: 윗쪽불기산소랜스 322: 출탕구멍

323: 바닥불기송풍구 325: 핀

326: 기초 401: 하면플랜지

402: 상면플랜지 403: 팽창형 시일

404: 누름부재 405: 시일면부재

406: 체결볼트용 구멍 407: 시일팽창용 가스경로

408: 퍼지가스도입경로 409: 시일

410: 차폐판 411: 볼트

412: 플랜지냉각용 냉각수수로 510: 주조남비

530: 받침접시 541: 슬리브

542: 시트 543: 내화물제 파이프재

544: 세트벽돌 560: 용선도입로

561: 상자체 562: 내화물파이프

563: 모래 603: 워크벽돌

605: 출탕구 608, 608a, 608b: 바닥불기노즐

609: 내관 610: 슬리브벽돌

611: 누름쇠 612: 가스공급관

612a: 교반용 가스공급관 612b:산소함유가스공급관

613, 614: 밸브 615: 검출센서

616: 검출장치 617: 광파이버

본 발명은 설비비 및 운전비 모두 저감하는 것이 가능한 야금로 및 야금로에 의한 조업방법을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위해 첫번째로 본 발명은 로체철피와, 해당 로체철피의 내측에 설치된 라이닝벽돌로 이루어지는 바닥부벽과, 해당 로체철피의 내측에 설치된 금속제 수냉패널로 이루어지는 측벽으로 이루어지는 야금로를 제공한다.

해당 금속제 수냉패널은 냉각수를 통과시키는 소용돌이형 구조를 갖는 수로를 갖는 것이 바람직하다.

두번째로 본 발명은 금속제 수냉패널과, 해당 금속제 수냉패널내에 설치된 냉각수를 통과시키는 소용돌이형 구조를 갖는 수로로 이루어지는 야금로의 측벽에 설치되는 수냉패널을 제공한다.

세번째로 본 발명은 로체철피와, 해당 로체철피의 내측에 설치된 수냉패널로 이루어지는 로벽과, 수냉패널과 수냉패널의 사이에 설치되어 로체철피에 부착된 금속제의 구획재와, 해당 수냉패널, 구획재와 로체철피로 둘러싸여진 부분에 설치된 부정형 내화물층으로 이루어지는 야금로를 제공한다.

해당 구획재는 로체철피측으로부터 로내를 향하여 그 단면이 좁아지는 쐐기형을 갖는 것이 바람직하다.

네번째로 본 발명은 철을 함유하는 용융금속과 슬래그를 유지하고 제조하기위한 로체와, 로체의 외곽을 형성하는 철피와, 용융금속 및 슬래그와 접촉하는 로체의 내주부에 배치되는 MgO, Al₂O₃, 흑연, SiC 또는 SiO₂를 주성분으로 하는 내주벽돌과, 상기 내주벽돌의 외측에 용융금속 및 슬래그로 용출해도 조업상 문제가 없고, 또한 검출이 용이한 물질을 검출용 물질로서 10wt％ 이상 함유하는 검출용 벽돌로 이루어지는 야금로를 제공한다.

상기 검출용 물질은 Cr계 산화물, Sr계 산화물, Zr계 산화물로 이루어지는 군 중에서 선택된 적어도 1개의 물질인 것이 바람직하다. 상기 검출용 벽돌은 적어도 30㎜의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

다섯번째로 본 발명은 상부조와 하부조로 이루어지고 상부조와 하부조로 분리 가능한 로본체와, 상기 로본체의 아래쪽에 상기 하부조에 연결하여 설치되고, 또한 상부조와 하부조가 연결되는 경우에는 로본체 전체를 지지하는 지지기반과, 상기 지지기반을 승강시켜서 상부조와 하부조를 분리, 밀착시키는 승강수단과, 상기 승강수단으로 상승한 지지기반의 연직방향의 위치를 조정하고 유지하는 위치조정수단과, 상기 위치조정수단에 의해 연직방향의 위치가 조정된 지지기반을 고정하는 고정기구와, 상기 승강수단에 의해 로본체를 둘로 분리하는 경우에 상부조를 공중의 소정 위치에서 지지하는 상부조지지수단으로 이루어지는 야금로를 제공한다.

여섯번째로 본 발명은 상부조와 하부조로 분리 가능한 로본체와 로본체의 아래쪽에 하부조에 연결하여 설치된 지지기반을 제공하는 공정과, 상기 지지기반으로 로본체를 지지하면서 상부조와 하부조의 연결을 해제하는 공정과, 연결이 해제된지지기반을 하강시키는 공정과, 상기의 지지기반을 하강시키는 공정에 있어서 상부조지지수단으로 상부조를 공중의 소정 위치에서 지지시키고 상부조와 하부조를 분리하는 공정과, 분리된 하부조를 상부조 바로 아래로부터 이동시키는 공정과, 지지기반과 연결한 새로운 하부조를 상부조 바로 아래에 배비하는 공정과, 지지기반을 상승시켜서 상부조와 새로운 하부조를 밀착시키고 연결하는 공정으로 이루어지는 상부조와 하부조를 갖는 야금로에서의 하부조교환방법을 제공한다.

일곱번째로 본 발명은 한쌍의 플랜지와, 상기 한쌍의 플랜지의 적어도 한쪽의 시일면에 부착된 시일면부재와, 상기 시일면부재와 이것에 대향하는 플랜지의 시일면 또는 시일면부재의 사이에, 양자간을 기밀하게 유지하기 위해 플랜지의 직경방향으로 줄지어 설치된 적어도 2개의 시일부재로 이루어지는 야금로에 사용되는 플랜지의 시일장치를 제공한다:

상기 시일부재가 튜브시일인 것이 바람직하다.

본 시일장치는 플랜지부에 설치되어 있지만 이것에 한정되지 않고 시일용 부재 용접용 부에 설치해도 좋다.

여덟번째로 본 발명은 로체와, 상기 로체의 하부에 설치된 출선구(出銑口)와, 미리 제조한 용선을 주조남비로부터 받는 받침접시와, 용선을 야금로내에 종탕으로서 장입하기 위해 상기 받침접시로부터 출선구로 용선을 도입하는 용선도입로로 이루어지는 야금로를 제공한다.

아홉번째로 본 발명은 로바닥에 설치된 적어도 1개 이상의 바닥불기노즐로부터 교반용 가스를 철욕에 취입하는 공정과, 로측벽에 설치된 출탕구로부터 용탕을배출하는 공정과, 상기 바닥불기노즐의 적어도 1개로부터 교반용 가스를 산소함유가스로 전환하여 취입하고, 바닥불기노즐주위의 내화물을 용융하여 구멍직경을 확대하며, 확대한 구멍으로부터 로내의 잔용탕을 배출하는 공정으로 이루어지는 야금로의 조업방법을 제공한다.

상기의 교반용 가스는 로바닥근처의 측벽노즐로부터 철욕에 취입해도 좋다. 상기의 교반용 가스는 적어도 1개 이상의 바닥불기노즐과 측벽노즐의 양쪽으로부터 취입해도 좋다.

상기의 야금로의 조업방법은 또한 상기 바닥불기노즐의 잔존길이를 검출센서에 의해 검출하는 공정을 가져도 좋다.

제 1 실시형태

제 1 실시형태에 의한 수냉패널의 수로구조는 야금로측벽에 설치되고 내부의 수로에 냉각수를 통과시키는 금속제 수냉패널의 수로구조이며, 상기 수로가 소용돌이형인 것을 특징으로 하는 것이다.

수냉패널의 급수구로부터 배출구에 이르기까지의 수로의 압력손실은 (1)식으로 나타내어진다.

△P＝[(ζ＋λ×L/D)×γ×V²]/(2×g×10000) …(1)

단 (1)식에 있어서 △P는 수로의 압력손실(㎏f/㎠), ζ는 수로의 전환부의 손실계수(－), λ는 수로의 직선부의 마찰계수(－), L은 수로의 직선부의 총길이(m), D는 수로의 상당직경(m), γ는 냉각수비중량(㎏f/㎥), V는 냉각수의 유속(m/sec), g는 중력가속도(m/sec²)이다.

여기에서 수로의 전환부의 손실계수(ζ)란 각 전환부의 손실계수(ζi)의 총합이며, 그리고 180도의 전환부의 손실계수(ζ₁)는 1곳당 2. 42, 또 90도의 전환부의 손실계수(ζ₂)는 1곳당 0. 965이며, 180도의 전환부에 있어서의 압력손실의 쪽이 90도의 전환부에 비하여 약 2. 5배 커진다. 또 전환부가 증가하면 수로의 압력손실(△P)은 전환부에서의 압력손실에 크게 좌우되게 된다.

제 1 실시형태에서는 수냉패널의 수로구조를 수냉패널의 외주측으로부터 중심측을 향하는 소용돌이형으로 하므로, 수로의 전환부의 개수는 증가하지만 전환부의 대부분이 손실계수가 작은 90도의 전환부로 되어 180도의 전환부가 감소하고, 또한 수로의 직선부의 총길이(L)는 바뀌지 않으므로 전체적으로는 수로의 압력손실(△P)이 저감한다.

제 1 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 1∼도 5는 제 1 실시형태의 예를 나타내는 수냉패널의 종단면개요도이다.

도면에 있어서 금속제의 수냉패널(1)은 폭이 W, 높이가 H이며, 도 1에서부터 도 5에 나타내는 수냉패널(1)은 동일 사이즈를 예시한 것이고, 또 수냉패널(1)은 열전도성이 양호한 동제 주물로 하는 것이 바람직하다. 수냉패널(1)에는 급수구(3)와 배수구(4)가 설치되고, 또 수냉패널(1)의 내부에는 수로(2)가 소용돌이형으로 설치되며, 급수구(3)로부터 공급되는 냉각수는 수로(2)를 통과하여 배출구(4)로부터 배출된다. 또한 수로(2)의 폭(d)은 일정값으로 되어 있다.

도 1에 나타내는 수냉패널(1)은 수냉패널(1)의 중심측에 급수구(3)와 배수구(4)가 설치된 것으로, 냉각수는 수냉패널(1)의 중심측으로부터 외주측으로 수로(2)를 소용돌이상으로 흐르고, 그리고 외주측에서 반전한 후에 외주측으로부터 중심측으로 수로(2)를 소용돌이상으로 되돌아간다. 이 수냉패널(1)의 전환부는 2곳의 180도 전환부와 14곳의 90도 전환부로 구성된다.

도 2에 나타내는 수냉패널(1)은 외주측하부에 급수구(3)와 배출구(4)가 나열하여 설치된 것으로, 냉각수는 외주측으로부터 중심측으로 흐르고, 그리고 중심측에서 반전한 후에 중심측으로부터 외주측으로 되돌아간다. 이 수냉패널(1)의 전환부는 2곳의 180도 전환부와 16곳의 90도 전환부로 구성된다.

도 3에 나타내는 수냉패널(1)은 외주측하부에 급수구(3)가, 중심측에 배출구(4)가 설치된 것으로, 냉각수는 수냉패널(1)의 외주측으로부터 중심측으로 소용돌이상으로 흐른다. 이 수냉패널(1)의 전환부는 1곳의 180도 전환부와 17곳의 90도 전환부로 구성된다.

도 4에 나타내는 수냉패널(1)은 외주측하부에 급수구(3)가, 외주측상부에 배출구(4)가 설치된 것으로, 냉각수는 수냉패널(1)의 외주측으로부터 중심측으로 소용돌이상으로 흐르고, 그리고 중심측에서 반전한 후에 중심측으로부터 외주측으로 소용돌이상으로 되돌아간다. 이 수냉패널(1)의 전환부는 2곳의 180도 전환부와 15곳의 90도 전환부로 구성된다.

도 5에 나타내는 수냉패널(1)은 외주측하부의 양단에 급수구(3)와 배출구(4)가 설치된 것으로, 전환부는 2곳의 180도 전환부와 15곳의 90도 전환부로 구성된다.

이들의 수냉패널(1)에 있어서 급수구(3)와 배출구(4)를 반대로 하여 냉각수를 반대방향으로 흐르게 해도 좋고, 또 수냉패널(1)의 중심점을 축으로 180도 회전시킨 것이나 경면대칭으로 한 것이어도 좋다. 그리고 수로(2)의 압력손실을 낮게 억제하기 때문에 180도 전환부는 1개의 수냉패널(1)에서 2곳 이내로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 실시형태에서는 수로(2)가 소용돌이형이므로 수냉패널(1)의 폭(W)과 높이(H)를 모두 수로의 폭(d)의 정수배의 길이로 할 필요가 있는데, 수냉패널(1)을 부착하는 야금로치수와 설치범위로부터 미리 최적인 수냉패널(1)의 폭(W)과 높이(H)를 결정하여 두면 좋다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에 의거하는 수냉패널(1)을 철광석의 용융환원로에 설치했을 때의 단면개요도이며, 도면에 있어서 로체철피(6)의 내면을 라이닝벽돌(7)과 수냉패널(1)로 구축된 용융환원로(5)는 내부에 용선(9)과용융슬래그(10)를 갖고, 윗쪽불기랜스(8)로부터 산소가 취입되어서 철광석을 환원하고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이 수냉패널(1)은 용선(9)과 직접 접촉하지 않도록 용융슬래그(10)가 존재하는 위치의 로주 전체에 걸쳐서 나열하여 설치되어 있다. 또 수냉패널(1)은 볼트(도시하지 않음)로 로체철피(6)에 부착되어 있다.

이와 같이 본 발명의 제 1 실시형태에서는 수냉패널(1)의 수로(2)가 소용돌이형이므로 수로(2)의 압력손실(△P)은 낮게 억제되어 설비비 및 운전비 모두 저감할 수 있었다. 또 고온의 용융슬래그(10)와 접촉하는 부위를 수냉패널(1)로 한 것으로 용융환원로(5)의 내용성을 대폭으로 연장할 수 있었다.

또한 야금로로서는 용융환원로(5)에 한정되지 않고 전기로나 전로이어도 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 수냉패널(1)을 설치할 수 있고, 또한 수로(2)의 구조는 상기에 한정되는 것이 아니라 소용돌이형이면 어떠한 것이어도 좋다.

도 1에 나타내는 수냉패널을 도 6에 나타내는 용융환원로에 설치한 실시예를 설명한다. 수냉패널은 동제 주물로 하고 1개의 수냉패널의 치수는 폭(W)이 1050㎜, 높이(H)가 1200㎜, 두께가 90㎜이다. 수로의 치수는 폭(d)이 54㎜로 깊이가 40㎜의 직사각형단면이고, 직선부의 총길이(L)는 12. 69m, 상당직경(D)은 0. 0456m로 된다. 냉각수의 수로내 유속(V)은 7m/sec이고 유량은 54㎥이다. 또 압력손실을 비교하기 위해 도 7에 나타내는 종래의 수로구조의 수냉패널을 이용하여 동일 조건으로 냉각수를 흐르게 했다. 또한 종래형의 수냉패널은 11곳의 180도 전환부로 구성된다.

180도 전환부의 손실계수(ζ₁)를 1곳당 2. 42, 또 90도 전환부의 손실계수(ζ₂)를 1곳당 0. 965로 하고, 또한 수로의 직선부의 마찰계수(λ); 0. 02386, 냉각수비중량(γ); 1000㎏f/㎥, 중력가속도(g); 9. 8m/sec²를 (1)식에 대입하여 압력손실(△P)을 산출했다. 본 발명에 의한 수냉패널에서의 산출식을 (2)식에, 그리고 종래의 수냉패널에서의 산출식을 (3)식에서 나타낸다.

△P＝[(2. 42 × 2 ＋ 0. 965 × 14 ＋ 0. 02386 × 12. 69 / 0. 0456) × 1000 × 7²] / (2 × 9. 8 × 10000)

＝6. 24(㎏f/㎠) …(2)

△P＝[(2. 42 × 11 ＋ 0. 02386 × 12. 69 / 0. 0456) × 1000 × 7²] / (2 × 9. 8 × 10000)

＝8. 31(㎏f/㎠) …(3)

이와 같이 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 수냉패널에서는 압력손실(△P)이 6. 24㎏f/㎠로 되고, 종래형의 수냉패널에서는 압력손실(△P)이 8. 31㎏f/㎠로 된다.

이것에 의해 냉각수순환용 펌프의 동력을 1개의 수냉패널당에서 7kW 삭감할 수 있었다. 또 수냉패널의 내용성은 본 발명품과 종래품에서 우위차는 볼 수 없었다.

본 발명의 제 1 실시형태에서는 각종 야금로의 로벽에 부착하는 수냉패널의수로의 구조를 소용돌이형으로 하므로 수로의 압력손실을 저감하는 것이 가능하게 되고, 그 결과 설비비 및 운전비 모두 저감할 수 있다.

제 2 실시형태

야금로에 있어서의 수냉패널의 부착구조는 야금로로벽에 복수의 수냉패널을 나열하여 설치할 때에 수냉패널과 수냉패널의 사이에 금속제의 구획재를 로체철피에 부착하여 설치하는 동시에, 수냉패널과 구획재와 로체철피로 둘러싸여지는 범위에 부정형 내화물층을 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.

또 구획재의 단면은 로체철피측으로부터 로내를 향하여 좁아지는 쐐기형인 것이 바람직하다.

각 수냉패널은 로체철피에 부착한 금속제의 구획재에 의해 격리되고, 또 수냉패널과 로체철피의 사이에 충전되는 부정형 내화물층도 구획재로 분리되므로, 다른 수냉패널 및 다른 수냉패널과 로체철피의 사이에 설치한 부정형 내화물층을 모두 손상하는 일 없이 목적으로 하는 수냉패널만의 교환이 가능하게 된다. 또 구획재는 금속제이므로 교환작업에 의해 파손되는 일이 없다.

그리고 구획재를 그 단면이 로체철피측으로부터 로내를 향하여 좁아지는 쐐기형으로 하는 것으로, 부정형 내화물층의 꺼냄이 용이해져서 수냉패널의 교환작업이 신속하게 실시된다.

본 발명을 도면에 의거하여 설명한다. 도 8은 본 발명에 의거하여 수냉패널을 설치한 철광석의 용융환원로의 조업상태를 나타내는 단면개요도, 도 9는 도 8의 수냉패널부를 로내측에서 본 개요도, 도 10은 도 8의 수냉패널부의 종단면개요도이다.

이들의 도면에 있어서 로체철피(102)의 내면을 라이닝벽돌(103)과 동제의 수냉패널(104)로 구축된 용융환원로(101)는 내부에 용선(106)과 용융슬래그(107)를 갖고 윗쪽불기랜스(105)로부터 산소가 취입되어서 철광석을 환원하고 있다.

수냉패널(104)은 용선(106)과 직접 접촉하지 않도록 용융슬래그(107)가 존재하는 위치의 로주 전체에 걸쳐서 나열하여 설치되고, 그리고 수냉패널(104)의 배치는 세로방향으로 4단으로서 각 단마다 수냉패널(104)의 폭(W)의 반씩 어긋난 소위 갈짓자배치로 되어 있다.

수냉패널(104)은 용접 등에 의해 로체철피(102)의 내면에 부착된 금속제의 구획재(108)로 주위가 둘러싸여진 위치에 로체철피(102)를 관통하는 볼트(110, 110)와 너트(111, 111)로 고정되어 있다. 그리고 수냉패널(104)과 구획재(108)와 로체철피(102)로 둘러싸여지는 범위에는 부정형 내화물이 충전된 부정형 내화물층(109)이 형성되어 있다. 수냉패널(104)은 로체철피(102)를 관통하는 급수배관(112)과 배수배관(113)을 통해 내부에 냉각수가 통과하여 냉각된다. 부정형 내화물층(109)은 주입구멍마개(115)를 뗀 주입구멍(114)으로부터 부정형 내화물이 흘러 넣어져서 형성된다. 이와 같이 부착되는 것으로, 수냉패널(104)은 상하의 수냉패널(104a, 104b)과 격리되고, 또 부정형 내화물층(109)도 상하의 부정형 내화물층(109a, 109b)과 분리된다.

구획재(108)는 강이나 스테인레스강제로 하고, 그 단면형상을 로체철피(102)측으로부터 로내를 향하여 좁아지는 쐐기형으로 하고 있다. 도 10에서는 2장의 평평한 강판을 조합하여 쐐기형으로 하고 있으나, 1장의 평평한 강판을 접어 구부린 것이나 쐐기형의 강편(鋼片)으로 해도 좋다. 구획재(108)의 로체철피(2)로부터 돌출길이(L)는 수냉패널(104)의 로체철피(102)측의 면의 위치를 초과하는 길이로 하여 부정형 내화물층(109)이 상하좌우로 다른 부정형 내화물층(109)과 연결하는 것을 방지한다. 그러나 돌출길이(L)는 수냉패널(104)의 로내측의 면을 초과하는 길이는 필요없고 수냉패널(104)의 로내측의 면 이내로 억제하면 좋다. 또한 구획재(108)를 용접에 의해 로체철피(102)와 부착할 필요는 없고 다른 부착방법, 예를 들면 볼트 등이어도 좋다.

라이닝벽돌(103)과 수냉패널(104)의 경계에도 구획재(108)를 설치하는데, 이 구획재(108)는 수냉패널(104)측의 면에만 경사를 붙이고 라이닝벽돌(103)과 접하는 면은 평면으로 하여 라이닝벽돌(103)을 지지한다.

다음으로 수냉패널(104)의 교환방법을 도 11∼도 13에 따라서 설명한다. 도 11은 수냉패널(104)을 떼기 직전의 상태를 나타내는 도면이고, 도 11에 나타내는 바와 같이 우선 급수배관(112) 및 배수배관(113)을 로체철피(102)의 외측에서 절단하는 동시에 너트(111, 111) 및 주입구멍마개(115, 115)를 떼고, 이어서 에어해머 등에 부착한 공구(116)를 주입구멍(114)으로부터 삽입하여 부정형 내화물층(109)을 부수고 깎아낸다. 그 후 수냉패널(104)을 로내측으로 뗀다.

도 12는 수냉패널(104)을 뗀 후의 상태를 나타내는 도면이고, 도 12에 나타내는 바와 같이 부정형 내화물층(109)을 구획재(108)나 로체철피(102)로부터 제거하여 부정형 내화물층(109)의 잔류량을 가능한 한 적게 한다. 잔류량이 많으면 다음 회의 부정형 내화물층(109)이 취약하게 되어 사정이 나쁘다.

도 13은 새롭게 수냉패널(104)을 설치하는 상태를 나타내는 도면이고, 도 13에 나타내는 바와 같이 로내측으로부터 볼트(110, 110) 및 급수배관(112), 배수배관(113)을 로체철피(102)에 관통시켜서 수냉패널(104)을 부착한다. 이어서 너트(111, 111)로 수냉패널(104)을 고정시키고, 주입구멍(114)로부터 부정형 내화물을 흘러 넣어서 부정형 내화물층(109)을 형성한다. 그 후 주입구멍마개(115, 115)를 부착하는 동시에 급수배관(112) 및 배수배관(113)을 연결하여 교환작업을 종료한다.

이와 같이 하여 수냉패널(104)의 교환작업을 실시하는 것으로, 다른 수냉패널(104a, 104b)이나 다른 부정형 내화물층(109a, 109b)에 손상을 주는 일 없이 목적으로 하는 수냉패널(104)만의 교환이 가능하게 된다.

또한 상기 설명에서는 용융환원로(101)에 수냉패널(104)을 설치한 경우이지만 전기로나 전로에서도 상기에 설명한 방법으로 본 발명을 적용할 수 있고, 또 수냉패널(104)의 배치는 갈짓자배치로 하고 있으나 갈짓자배치에 한정되지 않고 다른 배치, 예를 들면 직사각형이어도 본 발명은 지장없이 실시할 수 있다. 또한 수냉패널(104)의 형상이나 수냉패널(104)과 로체철피(102)의 부착방법 등은 상기의 설명에 한정되는 것이 아니라 기능이 동일하면 본 발명의 적용에 방해가 되지 않는 것은 말할 것도 없다.

본 발명에서는 수냉패널과 수냉패널의 사이에 로체철피에 부착된 금속제의 구획재를 설치하므로, 수냉패널의 교환시에 다른 수냉패널이나 다른 부정형 내화물층을 손상하는 일 없이 목적으로 하는 수냉패널만의 교환이 가능하게 되고, 그 결과 단시간이고 또한 싼 값으로 보수가 가능하게 된다.

제 3 실시형태

본 제 3 실시형태에 의한 로체의 벽돌쌓기구조는 철을 함유하는 용융금속을 연속하여 유지하고 제조하는 고정식 로체의 벽돌쌓기구조이고, 용융금속 및 슬래그와 접촉하는 최내주에 배치하는 벽돌을 MgO, Al₂O₃, 흑연, SiC, 또는 SiO₂를 주성분으로 하는 벽돌의 1종류 혹은 2종류 이상으로 하고 그 외측에 용융금속 및 슬래그로 용출해도 조업상 문제가 없으며, 또한 검출이 용이한 물질을 검출용 물질로서 10wt％ 이상 함유하는 벽돌을 배치하는 것을 특징으로 하는 것이다.

검출용 물질은 Cr계 산화물, Sr계 산화물, Zr계 산화물의 물질로 이루어지는 군 중의 1개, 또는 2개 이상의 물질로 하는 것이 바람직하다. 검출용 물질을 함유하는 벽돌은 30㎜ 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 또 로체의 벽돌쌓기구조는 최내주에 배치하는 벽돌을 1층쌓기로 하고, 검출용 물질을 함유하는 벽돌을 1층쌓기로 하여 검출용 물질을 함유하는 벽돌과 로체철피의 사이에 1층의 벽돌을 배치한 3층의 벽돌쌓기구조로 하는 것이 바람직하다.

본 제 3 실시형태에서는 철을 함유하는 용융금속을 연속하여 유지하고 제조하는 로체로서 고정식 로체를 이용하고 있다. 고정식 로체를 이용하는 것으로, 전로와 같은 경동식 로체에 비하여 설비비를 낮게 억제할 수 있어 제조비용의 고정비경감에 기여한다. 또한 슬래그와 접하는 로벽부 및 그 윗쪽의 로벽부를 내화물보다 내용성이 높은 금속제 수냉패널로 할 수 있어 내화물비용의 저감에 기여한다.

그리고 로체를 적어도 2층 이상의 벽돌쌓기구조로 하고, 로체내에서 유지되는 용융금속 및 용융슬래그와 접촉하는 최내주에 배치하는 벽돌(이하 「최내주벽돌」이라 적는다)로 하며, 일반적으로 철을 함유하는 용융금속을 유지할 때에 이용되는 MgO, Al₂O₃, 흑연, SiC, 또는 SiO₂를 주성분으로 하는 벽돌로 한다. 최내주벽돌은 로체의 부위에 따라, 예를 들면 MgO를 주성분으로 하는 벽돌과, SiC를 주성분으로 하는 벽돌로 나누어 까는 것이 가능하다. 그리고 그 외측, 즉 로체철피측에 검출용 물질로서 용융금속 및 슬래그로 용출해도 조업상 문제가 없고, 또한 검출이 용이한 물질을 함유하는 벽돌(이하 「검출용 벽돌」이라 적는다)을 배치한다. 또한 본 발명에 있어서의 검출이 용이한 물질이란 철을 함유하는 금속을 제조하는 원료에 불순물로서 거의 함유되어 있지 않고, 또한 최내주벽돌에도 거의 함유되어 있지 않는 물질이다.

이 벽돌쌓기구조의 로체를 이용하여 조업하면 최내주벽돌이 용융금속 또는 용융슬래그에 의해 손모되고 얼마 안 있어 그 외측의 검출용 벽돌이 노출된다. 노출된 검출용 벽돌은 최내주벽돌과 똑같이 용융금속 또는 용융슬래그에 의해 손모되어 검출용 물질이 용융금속 속이나 용융슬래그 속에 용출한다. 용융금속 또는 용융슬래그로부터 샘플을 채취하여 용융금속 또는 용융슬래그의 검출용 물질의 함유량을 조사하면 최내주벽돌이 용융금속 및 용융슬래그를 유지하는 기간에는 검출되지 않는 검출용 물질이 검출용 벽돌의 노출·손모에 의해 검출되게 된다. 이와 같이 용융금속 속 또는 용융슬래그 속에 검출용 물질이 검출된 시점에서 로체내의 어느 쪽인가에서 최내주벽돌이 손모되어 없어진 것을 파악할 수 있다.

검출용 벽돌의 검출용 물질의 함유량을 10wt％ 이상, 바람직하게는 20wt％ 이상으로 한다. 통상 철을 함유하는 금속 및 이 금속을 제조할 때에 발생하는 슬래그의 분석한계는 10^-3wt％이기 때문에 검출용 물질이 분석한계값 이상으로 용융금속 속 또는 용융슬래그 속에 용출하지 않으면 검출할 수 없다. 검출용 벽돌이 10wt％ 이상 검출용 물질을 함유하는 것으로, 검출용 벽돌의 손모량이 적은 시기에 검출용 물질의 검출이 가능하게 되어 쇳물이 새는 등의 사고를 미연에 방지할 수 있다. 검출용 물질을 20wt％ 이상 함유하면 한층 검출이 용이하게 된다.

그리고 검출용 물질로서 Cr계 산화물, Sr계 산화물, Zr계 산화물로 하는 것이 바람직하다. Cr₂O₃, SrO, ZrO₂등의 이들 산화물은 철을 함유하는 용융금속 및 용융슬래그로 용출해도 전허 조업상의 문제가 없고, 그리고 철을 함유하는 용융금속을 제조하는 원료에는 불순물로서 거의 함유되어 있지 않으며, 또 상기의 최내주벽돌에도 거의 함유되어 있지 않고, 따라서 이들의 원소를 용융금속 속 또는 용융슬래그 속에서 검출함으로써 확실히 최내주벽돌이 손모되어 검출용 벽돌이 노출된 것을 파악할 수 있다.

또한 이들의 산화물은 철을 함유하는 용융금속의 처리온도인 1200℃∼1800℃의 온도보다 훨씬 높은 용점을 갖는 안정화합물로서, Cr₂O₃및 ZrO₂는 이미 벽돌재료로 사용되고 있고, 또한 SrO는 MgO, CaO 및 BaO와 대략 똑같은 거동을 하는 알칼리토류금속의 산화물이며, BaO와 같은 독성이 없고 또한 싼 값이다. 이들 산화물의 어느 쪽을 벽돌 속에 10wt％ 이상 함유시켜도 벽돌의 내용손성(耐溶損性)은 높으며, 본 발명에서 이용하는 최내주벽돌과 비교해도 손색없는 내용손성을 가져서 검출용 물질로서 최적이다.

검출용 벽돌은 30㎜ 이상의 두께로 배치하는 것이 바람직하다. 검출용 벽돌이 노출되어도 검출용 벽돌의 내용손성은 최내주벽돌에 비하여 극단으로 악화되는 것은 아니고, 따라서 로체의 내용성이 극단으로 저하되는 일은 없지만 상기와 같이 분석한계가 10^-3wt％이기 때문에 어느 정도의 범위에서 검출용 벽돌이 노출되지 않으면 검출용 물질을 검출할 수 없다. 그 사이의 검출용 벽돌의 손모의 여유값으로서 30㎜ 이상, 바람직하게는 50㎜ 이상의 두께로 검출용 벽돌을 배치한다.

또 최내주벽돌 및 검출용 벽돌을 각각 1층쌓기로 하고, 그리고 검출용 벽돌과 로체철피의 사이에 또한 1층의 벽돌을 배치한 3층의 벽돌쌓기구조로 하는 것이 바람직하다. 최내주벽돌 및 검출용 벽돌을 각각 1층쌓기로 하고 있으므로, 손모에 의해 이들 벽돌의 두께가 얇아져도 박리·탈락하는 일이 없고, 이들 벽돌이 갖는 본래의 내용성을 발휘하므로 로체의 수명이 극단으로 짧아지는 일이 없다. 또한 본 발명에 있어서의 철을 함유하는 금속이란 선철, 강, 철합금 및 합금철이다.

본 제 3 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 14는 본 발명의 실시형태의 한 예를 나타내는 철광석의 용융환원용 고정식 로체의 측단면의 개략도이다.

도면에 있어서 외곽을 로체철피(202)로 하고, 이 로체철피(202)내의 하부에내측으로부터 로체철피(202)를 향하여 최내주벽돌(203), 검출용 벽돌(204) 및 영구벽돌(205)의 순으로 3층의 벽돌쌓기구조로 된 용융환원로(201)가 지지대(215)로 기초(216)에 고정되어 있다. 이 3층의 벽돌쌓기구조의 부위에서 용선(206) 및 용융슬래그(207)를 유지한다. 그리고 용융환원로(201)의 측벽으로 되는 로체철피(202)의 상부에는 집진기(도시하지 않음)나 예비환원로(도시하지 않음)와 연결하는 덕트(213)와 로내에 원료를 공급하기 위한 원료투입구(214)가 설치되어 있다. 또한 상부덮개의 로체철피(202)를 관통하여 윗쪽불기랜스(208)가 상하이동 가능하게 설치되어 있어 로내에 산소를 취입할 수 있다.

용융환원로(201)의 로바닥에는 불활성 가스나 용융환원로(201)의 배기가스 등을 교반용 가스로서 용선(206) 속에 취입하는 가스불기송풍구(210)가 가스공급관(211)과 연결하여 설치되고, 또 측벽의 3층의 벽돌쌓기구조의 위치에는 머드제(217)로 충전된 출선구(212)가 설치되어 있다. 또한 용융환원로(201)의 측벽의 3층의 벽돌쌓기구조의 윗쪽에는 동 및 동합금 등으로 이루어지는 금속제 수냉패널(209)이 로체철피(202)의 내주에 부착되어 있다. 금속제 수냉패널(209)은 용융슬래그(207)에 대한 내용성이 높아 내화물의 대체로서 이용되고 있다.

용선(206) 및 용융슬래그(207)과 접하는 최내주벽돌(203)은 MgO, Al₂O₃, 흑연, SiC 또는 SiO₂를 주성분으로 하는 벽돌로 한다. 구체적으로는 MgO－돌로마이트질벽돌, MgO－흑연질벽돌, Al₂O₃－흑연질벽돌, 고(高)Al₂O₃질벽돌, Al₂O₃－SiC－흑연질벽돌, 흑연질벽돌, SiC질벽돌, 납석질벽돌, 점토질벽돌 및 규석벽돌 등으로부터사용목적에 합치하는 재질을 적당히 선택하여 이용한다. 그 때에 이들 벽돌의 복수 종류를 설치장소에 따라 나누어 깔아서 설치해도, 또 1개의 종류를 전면에 설치해도 어느 쪽이어도 좋다. 철광석의 용융환원로(201)로서는 내용성으로부터 판단하여 Al₂O₃－SiC－C질벽돌이나 MgO－흑연질벽돌 등이 바람직하다.

검출용 벽돌(204)은 용선(206) 및 용융슬래그(207)로 용출해도 조업상 문제가 없고, 또한 최내주벽돌(203)에도 또 용선(206)의 제조용 원료에도 거의 함유되지 않는 물질을 검출용 물질로 하고 10wt％ 이상 함유한 벽돌로 한다. 또한 최내주벽돌(203) 및 제조용 원료가 거의 함유되지 않는다는 의미는 불순물로서 미량 함유해도 좋다는 것이다. 최내주벽돌(203) 및 제조용 원료가 불순물로서 미량 함유하고 있어도 검출용 벽돌(204)의 용손(溶損)에 의해 분석값에 차가 나타나서 검출용 벽돌(204)의 손모를 파악할 수 있기 때문이다.

이 검출용 물질로서는 Cr계 산화물, Sr계 산화물 및 Zr계 산화물을 이용하는 것이 바람직하다. 이들의 산화물을 포함하는 벽돌로서는 구체적으로는 MgO－Cr₂O₃질벽돌, SrO－Cr₂O₃질벽돌, SrO－흑연질벽돌, ZrO₂－SiO₂벽돌, ZrO₂－Cr₂O₃질벽돌 등을 이용한다. 이들 Cr계 산화물, Sr계 산화물, Zr계 산화물을 함유하는 벽돌을 로내에서 구분하여 설치하면 최내주벽돌(203)의 손모부위에 의해 검출되는 검출물질이 다르기 때문에 최내주벽돌(203)의 손모부위를 파악할 수 있다.

영구벽돌(205)은 용선(206)이나 용융슬래그(207)와 직접 접촉하는 일이 없으므로 최내주벽돌(203)에 비교하여 내용손성이 악화하는 재질로 해도 좋다. 구체적으로는 MgO질벽돌이나 점토질벽돌 등을 이용하여 벽돌을 새로 깔 때는 재사용한다.

이 용융환원로(201)에 철광석, 석탄, 생석회 및 돌로마이트질생석회를 원료투입구(214)로부터 공급하고, 그리고 윗쪽불기랜스(208)로부터 산소를 취입하며, 가스불기송풍구(210)로부터 질소 등의 불활성 가스를 취입해서 철광석을 용융환원하고 용선(206)을 제조한다. 용선(206)이 소정량 확보되고, 또한 금속제 수냉패널(209)에 달하기 이전에 출선구(212)를 개구하여 용선(206) 및 용융슬래그(207)를 용선유지용기(도시하지 않음)에 배출한다. 배출후 다시 출선구(212)에 머드제(217)를 충전하여 배출을 정지하고 조업을 계속한다.

그리고 배출한 용선(206) 및 용융슬래그(207)로부터 분석용 샘플을 채취하고 용선(206) 속 또는 용융슬래그(207) 속의 검출용 물질을 분석한다. 분석방법은 화학분석, 또는 형광X선분석이나 ICP 등의 기기분석으로 실시한다. 용선(206) 속 또는 용융슬래그(207) 속에 검출용 물질이 검출된다면 용융환원로(201)내의 어느 쪽인가에서 최내주벽돌(203)이 손모되어 없어져서 검출용 벽돌(204)이 노출된 것을 알 수 있다. 검출용 물질이 검출되었다면 용융환원로(201)의 조업을 종료하고 벽돌을 새로 까는 작업을 실시한다.

이와 같이 하는 것으로 특별한 센서를 이용하는 일 없이 최내주벽돌(203)이 손모하여 없어진 것을 확실하게 파악할 수 있다. 또 최내주벽돌(203)의 어떤 부분이 손모되어도 그 손모를 검지할 수 있다.

또한 상기 설명은 고정식 로체로서 철광석의 용융환원로(201)에 대하여 설명했는데 고정식 로체는 용융환원로(201)에 한정되는 것이 아니라, 산소를 취입하여 철스크랩을 연속적으로 용해하는 철의 스크랩용해로나, 산소를 취입하여 Ni광석이나 Cr광석을 코크스로 환원해서 용융상태의 Fe－Ni합금 및 Fe－Cr합금을 제조하는 제련로에도 똑같이 적용할 수 있다. 또한 Fe－Cr합금을 제조할 때는 검출용 물질로서 Cr계 산화물을 이용할 수는 없으므로, Sr계 산화물 또는 Zr계 산화물을 이용하는 것으로 한다. 또 3층의 벽돌쌓기구조로 설명했는데 최내주벽돌(203)과 검출용 벽돌(204)의 2층의 벽돌쌓기구조로 해도, 또한 3층 이상의 벽돌쌓기구조로 해도 본 발명의 실시에 아무런 지장이 되지 않는다.

(실시예 1)

도 14에 나타내는 용융환원로(201)에 있어서 최내주벽돌(203)을 MgO－흑연질벽돌로서 900㎜의 두께로 설치하고, 검출용 벽돌(204)로서 두께가 150㎜의 MgO－Cr₂O₃질벽돌(204a), SrO－흑연질벽돌(204b) 및 SrO－Cr₂O₃질벽돌(204c)을 로의 원주방향으로 3등분하여 나누어 깔았다. 그 외측에 두께가 150㎜의 MgO질벽돌을 영구벽돌(205)로서 설치했다. 로체철피(202)의 직경은 10m이다. 도 15에 이 벽돌쌓기구조의 로체의 측벽부의 평단면개략도를 나타낸다.

그리고 윗쪽불기랜스(208)로부터의 산소공급량을 75000N㎥/Hr, 철광석공급량을 190ton/Hr, 석탄공급량을 100ton/Hr, 생석회공급량을 4ton/Hr, 돌로마이트질생석회의 공급량을 4ton/Hr로 하여 철광석의 용융환원을 실시했다. 그 결과 용선(206)은 125ton/Hr로 제조되고, 2시간마다 출선구(212)로부터 생성되는용선(206) 및 용융슬래그(207)를 용선유지용기내에 배출했다. 배출된 용선(206) 및 용융슬래그(207)의 Cr함유량 및 Sr함유량의 분석을 ICP분석에 의해 실시하면서 조업을 계속했다.

조업개시로부터 70일후에 용선(206) 속의 Cr함유량이 상승하여 0. 02wt％로 되었기 때문에 조업을 정지했다. 또한 용선(206) 속 및 용융슬래그(207) 속의 Sr함유량에는 변화를 볼 수 없었다. 이어서 로를 해체하여 로내의 손모상황을 관찰했다. 벽돌의 손모상황을 관찰한 결과를 도 15에 파선으로 나타낸다.

도 15의 파선으로 나타내는 바와 같이 측벽부의 최내주벽돌(203)이 없어져서 MgO－Cr₂O₃질벽돌(204a)이 20㎡정도 노출해 있고 그 손모량은 20㎜였다. 그러나 다른 부위에서는 최내주벽돌(203)이 잔존하여 있고 SrO－흑연질벽돌(204b) 및 SrO－Cr₂O₃질벽돌(204c)은 아직 건전했다.

(실시예 2)

도 14에 나타내는 용융환원로(201)에 있어서 최내주벽돌(203)을 MgO－흑연질벽돌로서 900㎜의 두께로 설치하고, 검출용 벽돌(204)로서 두께가 150㎜의 ZrO₂질벽돌(204d) 및 ZrO₂－Cr₂O₃질벽돌(204e)을 로의 원주방향으로 2등분하여 나누어 깔았다. 그 외측에 두께가 150㎜의 MgO질벽돌을 영구벽돌(205)로서 설치했다. 로체철피(202)의 직경은 10m이다. 도 16에 이 벽돌쌓기구조의 로체의 측벽부의 평단면개략도를 나타낸다.

그리고 윗쪽불기랜스(208)로부터의 산소공급량을 75000N㎥/Hr, 철광석공급량을 190ton/Hr, 석탄공급량을 100ton/Hr, 생석회공급량을 4ton/Hr, 돌로마이트질생석회의 공급량을 4ton/Hr로 하여 철광석의 용융환원을 실시했다. 그 결과 용선(206)은 125ton/Hr로 제조되고, 2시간마다 출선구(212)로부터 생성한 용선(206) 및 용융슬래그(207)를 용선유지용기내에 배출했다. 배출된 용선(206) 및 용융슬래그(207)의 Zr함유량 및 Cr함유량의 분석을 ICP분석에 의해 실시하면서 조업을 계속했다.

조업개시로부터 70일후에 용융슬래그(207) 속의 Zr함유량이 상승하여 ZrO₂로 환산해서 0. 02wt％로 되었기 때문에 조업을 정지했다. 또한 용선(206) 속 및 용융슬래그(207) 속의 Cr함유량에는 변화를 볼 수 없었다. 이어서 로를 해체하여 로내의 손모상황을 관찰했다. 벽돌의 손모상황을 관찰한 결과를 도 16에 파선으로 나타낸다.

도 16의 파선으로 나타내는 바와 같이 측벽부의 최내주벽돌(203)이 없어져서 ZrO₂질벽돌(204d)이 10㎡정도 노출해 있고 그 손모량은 15㎜였다. 그러나 다른 부위에서는 최내주벽돌(203)이 잔존하여 있고 ZrO₂－Cr₂O₃질벽돌(204e)은 아직 건전했다.

본 제 3 실시형태에 따르면 철을 함유하는 용융금속을 연속하여 유지하고 제조하는 고정식 로체에 있어서 특별한 센서를 이용하는 일 없이 싼 값으로, 그리고 정확 또한 용이하게 로내 전체에 라이닝한 벽돌의 손모상황을 파악할 수 있어 공업상의 효과는 극히 높다.

제 4 실시형태

제 4 실시형태에 의한 하부조의 교환 가능한 거치형 제련로는 적어도 상부조와 하부조로 분리 가능한 로본체와, 상기 로본체의 아래쪽에 상기 하부조와 연결하여 설치되고 또한 상부조와 하부조가 연결되는 조업중에는 로본체 전체를 지지하는 지지기반과, 상기 지지기반을 승강시켜서 상부조와 하부조를 분리, 밀착시키는 승강수단과, 상기 승간수단으로 상승한 지지기반의 연직방향의 위치를 조정하여 유지하는 위치조정수단과, 상기 위치조정수단에 의해 연직방향의 위치를 조정된 지지기반을 고정하는 고정기구와, 상기 승강수단에 의해 로본체가 2개로 분리되었을 때에는 상부조를 공중의 소정 위치에서 지지하는 상부조지지수단을 구비한 것이다.

또 제 4 실시형태에 의한 거치형 제련로에서의 하부조교환방법은 적어도 상부조와 하부조로 분리 가능한 로본체와, 로본체의 아래쪽에 하부조와 연결하여 설치된 지지기반을 구비하고, 상부조와 하부조가 연결되는 조업중에는 상기 지지기반으로 로본체 전체를 지지하는 거치형 제련로에 있어서의 하부조교환방법으로써, 상기 지지기반으로 로본체를 지지하면서 상부조와 하부조의 연결을 해제하고, 이어서 지지기반을 하강시키며, 이 하강중에 상부조를 상부조지지수단으로 공중의 소정 위치에서 지지시켜서 상부조와 하부조를 분리하고, 분리된 하부조를 상부조 바로 아래로부터 이동시키며, 그 후 지지기반과 연결한 새로운 하부조를 상부조 바로 아래에 배비하고, 지지기반을 상승시켜서 상부조와 새로운 하부조를 밀착시켜서 연결하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 제 4 실시형태에서는 로본체를 적어도 상부조와 하부조의 2개로 분리 가능하게 하고, 상부조와 하부조가 연결되는 제련시에는 하부조의 아래쪽에 설치한 지지기반에서 상부조 및 하부조로 이루어지는 로본체의 중량과, 로본체내의 원재료 및 반응생성물의 중량을 지지하는 거치형의 제련로로서 기능하므로, 경동형 제련로에 비하여 기계적 강도상 유리하게 되어 대형로에 있어서도 설비비의 증대를 억제할 수 있다.

또 하부조를 교환하는 경우에는 상부조와 하부조의 연결을 해제한 후에 상부조를 하부조의 교환에 지장이 없는 공간의 소정 위치에서 상부조지지수단으로 지지한 후 하부조만을 하강시켜서 상부조와 따로 뗄 수 있으므로 상부조에 방해되는 일 없이 하부조의 교환을 용이하게 실시할 수 있다. 그리고 상부조지지수단에 작용하는 하중은 상부조측의 중량뿐이므로 상부조지지수단의 기계적 강도를 경동형 제련로의 지지장치에 비하여 현격히 저감할 수 있어 설비비의 증대를 억제할 수 있다.

본 제 4 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 17은 본 발명에 의한 거치형 제련로의 실시형태예를 나타내는 평면개략도, 도 18 및 도 19, 도 17에 있어서의 X-X면의 종단면개략도이며, 도 18은 상부조와 하부조가 연결된 상태를, 또 도 19는 하부조를 뗀 상태를 나타내는 도면, 도 20은 도 17에 있어서의 Y-Y면의 종단면개략도, 도 21은 도 17에 있어서의 Z-Z면의 종단면개략도이다.

도면에 있어서 로본체(302)는 내벽을 내화물로 구축된 상부조(303)와 하부조(304)로 구성되고, 상부조(303)와 하부조(304)는 상부조(303)의 하단에 설치한 플랜지(316)와, 하부조(304)의 상단에 설치한 플랜지(317)로 분리 가능하게 연결되어 있다. 로본체(302)의 아래쪽에는 지지기반(305)이 설치되고 하부조(304)와지지기반(305)은 지지기반(305)에 설치한 지지대(306)를 통하여 볼트(도시하지 않음) 등에 의해 분리 가능하게 연결되어 있다.

지지기반(305)의 아래에는 기초(326)에 고정된 유압실린더(309)에 의해 지지기반(305)과 기초(326)의 간격에 삽입 가능한 이동식 코터(308)가 합계 8곳에 설치되어 있다. 본 실시형태에서는 지지기반(305)의 연직방향의 위치를 조정하여 유지하는 위치조정수단으로서 이 이동식 코터(308)를 채용하고 있다. 이동식 코터(308)는 단면이 쐐기형이고, 이동식 코터(308)의 지지기반(305)과 기초(326)의 간격으로의 삽입깊이를 조정하는 것으로, 지지기반(305)의 연직방향, 즉 중간가대(312)와 지지아암(313)의 사이의 위치의 조정이 가능하게 된다(중간가대(312) 및 지지아암(313)의 상세 설명은 후술한다).

그리고 지지기반(305)은 기초(326)에 묻어 넣은 앵커볼트(310)와 너트(311)에 의해 기초(326)와 고정되어 있다. 본 실시형태에서는 이동식 코터(308)에 의해 연직방향의 위치를 조정된 지지기반(305)을 고정하는 고정기구로서 이 앵커볼트(310)를 이용하고 있으며, 합계 6곳에 설치한 앵커볼트(310)는 앵커볼트설치용 피트(319)내에 설치되고, 그리고 핀(325)으로 앵커볼트(310)의 중앙부에서 접어 구부러짐 가능하게 하여 지지기반(305)의 이동시의 장해물로 되지 않도록 하고 있다.

지지기반(305)의 아래의 4각에 대응하는 기초(326)에는 잭설치용 피트(320)가 설치되고 잭설치용 피트(320)내에는 잭(307)이 설치되어 있다. 그리고 잭(307)의 신축에 의해 지지기반(305)은 상부조(303)와 하부조(304) 혹은 하부조(304)를지지한 상태에서 승강한다. 본 실시형태에서는 이 잭(307)을 지지기반(305)을 승강시켜서 상부조(303)와 하부조(304)를 분리, 밀착시키는 승강수단으로서 채용했다. 또한 잭(307)은 잭설치용 피트(320)내에 수축하여 지지기반(305)의 이동시의 장해물로 되지 않도록 하고 있다.

로본체(302)의 아래쪽에는 피트(318)가 설치되고 피트(318)내를 대차(314)가 레일(315)상을 이동 가능하게 되어 있다. 대차(314)는 하부조(304)를 지지한 상태의 지지기반(305)을 적재하여 이동할 수 있다. 본 실시형태에서는 하부조(304)를 상부조(303) 바로 아래로부터 이송하는 이송수단으로서 이 대차(314)를 채용했다.

상부조(303)의 양 측면에는 지지아암(313)이 설치되고, 또 기초(326)에 고정된 중간가대(312)가 지지아암(303)의 연직방향 아래쪽 바로 아래에 설치되어 있다. 잭(307)에 의해 로본체(302)를 하강시킨 경우에는 잭(307)의 하강도중에 지지아암(313)이 중간가대(312)로 지지되고 그 이후 상부조(303)는 하강하지 않으므로 대차(314)에 적재된 하부조(304)는 상부조(303)에 방해되는 일 없이 이동할 수 있다. 본 실시형태에서는 이 중간가대(312)를 상부조(303)를 공중의 소정 위치에서 지지하는 상부조지지수단으로서 채용했다.

그리고 상부조(303)에는 상부조(303)의 상부판을 관통하는 윗쪽불기산소랜스(321)와, 배기가스유로 및 원재료공급구로 되는 덕트(324)가 설치되는 동시에, 하부조(304)에는 출탕구멍(322)과 바닥불기송풍구(323)가 설치되어 제련로(301)가 구성된다. 또한 이 제련로(301)는 용융환원제련용의 것이며, 상부조(303)의 승강시에도 덕트(324)를 통과하는 배기가스를 시일하기 위해 덕트(324)의 상부에 신축 자유로운 덕트(도시하지 않음)를 설치하고 있다.

이와 같은 구성의 제련로(301)에 있어서의 하부조(304)의 교환방법을 이하에 설명한다. 우선 앵커볼트(310)로 고정된 지지기반(305)의 바로 아래에 대차(314)를 배비한다. 이어서 플랜지(316)와 플랜지(317)의 연결을 해제하는 동시에 너트(311) 및 앵커볼트(310)를 뗀 후 잭(307)을 상승시켜서 지지기반(305)의 하면과 접촉시킨다. 잭(307)과 지지기반(305)의 하면과의 접촉후도 다시 잭(307)을 상승시켜서 상부조(303), 하부조(304) 및 지지기반(305)을 잭(307)으로 지지하고 지지기반(305)과 이동식 코터(308)의 사이에 간격을 형성한다. 이 상태에서 이동식 코터(308)를 지지기반(305)과 기초(326)의 간격으로부터 뽑아낸다. 이동식 코터(308)의 뽑아냄 후 잭(307)으로 상부조(303), 하부조(304) 및 지지기반(305)을 서서히 하강시킨다. 이 하강 도중에 지지아암(313)은 중간가대(312)로 지지되고 상부조(303)는 하강을 정지하지만, 잭(307)은 다시 하강을 계속하여 대차(314)상에 하부조(304)를 지지한 상태의 지지기반(305)을 적재시킨다. 하부조(304) 및 지지기반(305)을 적재한 대차(314)는 상부조(303) 바로 아래로부터 하부조교환위치(도시하지 않음)로 이동하고, 하부조교환위치에 있어서 크레인(도시하지 않음) 등으로 정비완료의 하부조(304)를 부착한 지지기반(305)을 새롭게 대차(314)에 적재한다. 또한 사용완료의 하부조(304)를 지지기반(305)으로부터 떼어서 정비완료의 하부조(304)와 교환해도 좋다.

이어서 대차(314)를 이동시켜서 정비완료의 하부조(304)를 상부조(303)의 바로 아래에 배비한다. 그리고 잭(307)으로 정비완료의 하부조(304)를 지지한 상태의 지지기반(305)을 상승시키고 하부조(304)의 플랜지(317)를 상부조(303)의 플랜지(316)와 접착시킨다. 그리고 플랜지(316)와 플랜지(317)를 연결후 다시 잭(307)을 상승시켜서 상부조(303)가 하부조(304)에 의해 밀어올려지는 위치까지 상승시킨 후 잭(307)을 정지시킨다. 이 상태에서 이동코터(308)를 지지기반(305)과 기초(326)의 간격에 삽입한 후 잭(307)을 하강시켜서 지지기반(305)을 이동식 코터(308)의 위에 놓는다. 이동식 코터(308)에 의한 지지기반(305)의 연직방향의 위치조정은 중간가대(312)에 로본체(302)의 하중이 걸리지 않도록 하기 위해 중간가대(312)와 지지아암(313)이 10㎜정도의 간격을 형성하는 위치를 목표로 하여 조정하면 좋다.

이어서 앵커볼트(310)와 너트(311)로 지지기반(305)을 고정하고 하부조(304)의 교환을 종료한다. 하부조(304)의 부착완료후에는 중간가대(312)와 지지아암(313)이 접촉해 있는 것도 있지만 제련로(301)내에서 제련을 개시하면 상부조(303) 및 하부조(304)가 모두 열팽창하여 중간가대(312)와 지지아암(313)은 떨어져서 지지기반(305)이 전체의 중량을 지탱하게 된다.

이와 같이 본 발명의 제련로(301)에서는 거치형이어도 하부조(304)의 교환이 가능하고, 특히 용융환원로와 같이 하부조(304)의 교환을 필요로 하는 제련로에 있어서도 설비비의 증대를 초래하는 일 없이 싼값의 제련로로서 적용할 수 있다.

또한 상기 설명에서는 로본체(302)가 2개로 분할되는 형식의 제련로(301)로 설명했는데, 상부조(303)가 다시 2 이상으로 분할되는 형식이어도, 또 상부조(303)의 내벽에 내화물이 구축되어 있지 않아도 본 발명의 적용에 아무런 지장이 되지않는다. 또 상부조(303)와 하부조(304)를 분리, 밀착시키는 승강수단, 지지기반(305)의 연직방향의 위치를 조정하여 유지하는 위치조정수단, 지지기반(305)을 고정하는 고정기구, 상부조(303)를 지지하는 상부조지지수단 및 하부조(304)를 지지한 상태의 지지기반(305)을 이송하는 이송수단은 상기에 한정되는 것이 아니라 각각의 기능을 갖는 관용의 것이어도 본 발명을 실시할 수 있는 것은 말할 것도 없다.

본 발명의 제련로는 거치형이고 또한 로바닥부의 하부조를 교환할 수 있으므로, 하부조의 교환이 가능한 경동형 제련로에 비교하여 대폭으로 설비비를 저감할 수 있다. 또 종래의 거치형 제련로에서는 하부조의 교환이 가능하지 않아 하부조의 손상이 제련로의 수명을 결정하고 있으며, 그 때 제련로 전체를 개수할 필요가 있었으나 본 발명에 의해 하부조만의 교환으로 제련로를 개수할 수 있어 그 효과는 다대하다.

제 5 실시형태

본 제 5 실시형태의 야금로에 사용되는 플랜지의 시일장치는 한쌍의 플랜지와, 상기 한쌍의 플랜지의 적어도 한쪽의 시일면에 부착된 시일면부재와, 상기 시일면부재와 이것에 대향하는 플랜지의 시일면 또는 시일면부재의 사이에 양자간을 기밀하게 유지하기 위해 플랜지의 직경방향으로 줄지어 설치된 적어도 2개의 시일부재로 이루어진다.

상기 시일부재는 튜브시일인 것이 바람직하고, 튜브시일은 시일팽창용 가스를 도입하기 위한 가스경로를 갖는다. 또한 해당 시일장치는 시일부재를 시일면의소정 위치에 고정하는 누름부재와 한쌍의 플랜지의 사이에 형성된 공간내에 퍼지가스를 도입하는 가스경로를 갖는다.

도 22는 본 제 5 실시형태의 시일장치의 한 실시형태를 나타내고, 예를 들면 로내압 2[㎏f/㎠]의 로체용 대구경플랜지의 시일예를 나타낸다. 이 장치는 하면플랜지(401)(예를 들면 외부직경치수, ø12000㎜)와 상면플랜지(402)의 사이를 시일하는 것으로, 상면플랜지(402)의 시일면에는 시일면부재(405)(예를 들면 단면치수 300×30㎜)가 부착되어 있다. 이 시일면부재(405)는 볼트(411, 411)에 의해 상면플랜지에 교환 가능하게 부착되고, 또 시일면부재의 이면과 상면플랜지의 사이에는 패킹이 끼워 넣어지고 시일면부재와 상면플랜지의 기밀성을 유지하고 있다. 상면플랜지의 시일면, 즉 시일면부재(405)와 하면플랜지(401)의 시일면의 사이에는 로내측 및 로외측에 각각 팽창형 시일(403, 403)(예를 들면 단면치수 40×40㎜)이 간격을 설치하고 끼워 넣어져 있다. 팽창형 시일(403, 403)은 내부에 가스를 도입 가능한 튜브형상을 이루고 하면플랜지(401)내에 형성한 시일팽창용 가스경로(407, 407)와 각각 접속되어 있다. 이들 가스경로는 도시하지 않는 가스(통상은 공기)공급원과 접속되어 팽창형 시일에 평창용 공기를 공급하고, 그 공급압을 조절하여 양 시일면의 기밀성을 유지하도록 되어 있다. 이들 팽창형 시일의 양측에는 각각 누름부재(404, 404)(예를 들면 단면치수 40×40㎜)가 하면플랜지에 고정되어 설치되고 팽창형 시일의 횡변위를 구속하도록 되어 있다. 또한 하면플랜지에는 퍼지가스도입경로(408)가 형성되고, 그 기단은 도시하지 않는 불활성 가스(통상은 질소가스)공급원과 접속되며, 그 선단은 팽창형 시일간의 누름부재를 통과하여 상기 팽창형 시일(403, 403)과 상하시일면의 사이의 공간에 개구해 있다. 그리고 이 틈에 퍼지용 질소가스를 도입하도록 되어 있다. 하면플랜지의 로내측에는 상기한 시일구조를 둘러싸도록 차폐판(410)이 부착되고 이것에 의해 로내의 열로부터 시일구조를 보호하도록 되어 있다. 또 상하플랜지(401, 402)에는 플랜지냉각용의 냉각수수로(412)가 형성되어 있다. 또한 406은 체결볼트(예를 들면 M80×72개)용의 구멍이다.

이 장치에서는 누름부재(404)의 상면과 시일면부재(405)를 맞추고 하면플랜지(401)와 상면플랜지(402)를 체결볼트로 체결한 후 2개의 NBR제 팽창형 시일(403)에 압력 3[㎏f/㎠]의 팽창용 공기를 2곳의 시일팽창용 가스경로(407)로부터 보내고 팽창형 시일을 팽창시켜서 시일면부재(405)에 눌러 붙임으로써 시일된다. 또 하면플랜지(401)에 고정된 누름부재의 닿는 면도 팽창형 시일(403)의 팽창력에 의해 시일된다. 그리고 2개의 팽창형 시일(403)의 중간부에 2곳의 퍼지가스도입경로(408)로부터 압력 2. 5[㎏f/㎠]의 질소가스를 도입하고, 만일의 경우 로내측의 팽창측 시일(403)의 시일을 유지할 수 없게 된 경우에도 로내의 CO 등의 유독가스는 밖으로 나가지 않고 퍼지가스(질소가스)가 로내에 들어올 뿐이어서 로외의 안전성은 유지된다. 또 로내가 고온분위기의 경우에도 차폐판(410)에 의해 팽창형 시일(403)로의 직접의 방사열을 차폐할 수 있고, 냉각용 수로(412)에 의해 팽창형 시일(403) 주위의 쇠온도를 내리는 것으로 팽창형 시일(403)의 온도를 내열온도(예를 들면 80℃) 이하로 유지할 수 있다.

이 구조에서는 도 23과 같이 하면플랜지(401)와 상면플랜지(402)의 간격이10㎜정도 이하라면 팽창형 시일(403)의 팽창력으로 시일은 가능하지만, 플랜지의 체결, 개방을 반복하는 중에 플랜지가 변형하여 그 간격이 10㎜를 초과하는 경우에는 상면플랜지(402)와 시일면부재(405)의 사이에 시일(409)을 삽입하거나, 도 24와 같이 플랜지의 변형에 맞는 다른 시일면부재(405)와 교환하면 시일성은 유지할 수 있다. 또 플랜지의 체결, 개방작업 등으로 시일의 닿는 면에 손상을 입은 경우에도 시일면부재(405)만을 교환하면 된다.

이상과 같이 본 발명에 따르면 플랜지의 시일면을 교환할 수 있도록 함으로써 플랜지의 보수를 용이하게 하고, 또 플랜지의 변형에 대한 교정을 가능하게 하여 시일성의 유지를 용이하게 실시할 수 있다. 또 플랜지의 시일부재에 팽창형 시일을 복수 사용함으써 시일성이 향상하고, 또한 퍼지가스를 시일부재간에 도입함으로써 예를 들면 기밀성이 저하해도 가스샘에 의한 위험을 방지하여 안전성이 향상하는 등 현저한 효과를 발휘한다.

제 6 실시형태

본 제 6 실시형태의 야금로는 로체와, 상기 로체의 하부에 설치된 출선구와, 미리 제조한 용선을 주조남비로부터 받는 받침접시와, 용선을 야금로내에 종탕으로서 장입하기 위해 상기 받침접시로부터 출선구에 용선을 도입하는 용선도입로로 이루어진다.

상기의 야금로는 용선이 도입되었을 때의 스포올링을 방지하기 위해 추가로 상기 출선구의 내측에 단열성 슬리브를 갖는 것이 바람직하다. 단열성 슬리브는 샤모트계 벽돌에 의한 파이프와 샤모트계 캐스터블에 의해 성형된 파이프로 이루어지는 군으로부터 선택된 1개이다.

또 상기의 야금로는 추가로 출선구의 내측에 배치된 스포올링방지용의 단열성 파이버 또는 시트와, 이 파이버 또는 시트의 내측에 배치된 내화물제 파이프부재를 갖는 것이 바람직하다. 상기 단열성 파이버 또는 시트는 암면계, 글라스계 및 다공질계의 재질로 이루어지는 군으로부터 선택된 1개이다. 상기 내화물제 파이프는 Al₂O₃, MgO－C, Al₂O₃－SiC－C의 소성내화물 및 프리캐스트캐스터로부터 선택된 1개이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명 종탕장입장치의 한 실시형태를 설명한다. 이 장치는 주조남비(510)로부터 미리 제조한 용선(520)을 받는 받침접치(530)와, 출선구(540)를 구비한 용융환원로(550)와, 상기 받침접시(530)로부터 용융환원로의 출선구(540)로 용선을 도입하는 용선도입로(560)를 구비하고, 받침접시의 용선을 용융환원로의 출선구로부터 종탕으로서 장입하도록 한 용융환원로로의 종탕장입장치이다. 여기에서 용선은 제철소에 있어서 이미 고로가 존재하는 경우 제조공정에서 생산된 용선을 종탕으로서 이용할 수 있다. 또 제강공정에서 전기로가 존재하는 경우 제강공정에서 선철을 용해하여 생산된 용선을 종탕으로서 이용할 수 있다. 혹은 스크랩을 용해하고 탄소를 가하여 생산된 용선을 종탕으로서 이용할 수 있다.

받침접시내의 용선을 출선구에 인도하는 용선도입로(560)는 도 26에 나타내는 바와 같이 상자체(561)내에 선철이 통과하는 내화물파이프(562)를 배치하고 상자체와 내화물파이프의 사이에 모래(563)를 충전하고 있다. 내화물파이프는 종탕도입시에만 내용성이 있으면 되므로 SK34재와 같이 싼값의 재료를 사용할 수 있다.

본 발명에서는 출선구내화물의 축조구조는 도 27에 나타내는 바와 같이 외형이 직사각형으로 내측직경이 원형단면의 세트벽돌(544)이다.

그런데 용융환원로의 출선구내화물의 축조구조는 기본적으로는 고로와 똑같은 구조이다. 용융환원로의 로내에서는 용선이나 슬래그가 유동하고 있기 때문에, 고로에서 보여지는 바와 같이 출선구내화물의 두께를 초과하여 머드가 출선구전부에 퇴적되지 않는다. 따라서 고로에서의 조업과 같이 출선구의 심도를 회복시키는 조작은 불가능하다. 출선구의 수명은 용융환원로 로체 수명의 결정요인으로 되기 때문에 용선장입시에 스포올링에 의해 출선구내화물이 손상되지 않는 배려가 필요하다.

이 경우 용선받아들임시의 출선구내화물의 스포올링을 방지하기 위해 출선구내화물을 가스버너 등에 의해 예열하여 두는 방법도 있지만 용선장입후에 가동준비를 위해 필요한 시간과 그 사이의 온도저하를 예상하여 장입시의 종탕온도는 1400℃ 이상이 필요하기 때문에 예열만으로 내화물의 스포올링을 방지하는 것은 어렵다. 이 때문에 도 28의 실시형태에 나타내는 바와 같이 용선장입시에는 그 손상을 방지하기 위해 세트벽돌의 내측에 상기 슬리브내에 스포올링방지용 단열성 슬리브(541)를 설치하는 것이 바람직하다. 슬리브(541)는 예를 들면 샤모트계 벽돌에 의한 파이프 또는 샤모트계 캐스터블에 의해 성형한 파이프 등으로 구성되어 있다.

또 도 29에 나타내는 본 발명의 실시형태에서는 출선구의 용선삽입시의 손상을 방지하기 위해 이 세트벽돌(544)의 내측에 스포올링방지용의 단열성 파이버 또는 시트(542)를 배치하고, 또한 이 파이버 또는 시트의 내측에 내화물제 파이프부재(543)를 배치하고 있다. 단열성의 파이버나 시트(542)는 예를 들면 암면계, 글라스계, 다공질계의 재질로 구성되어 있다. 내화물제 파이프부재(543)는 예를 들면 Al₂O₃, MgO－C, Al₂O₃－SiC－C의 소성내화물 및 프리캐스트캐스터로 구성되어 있다. 이들을 배치함으로써 출선구의 내부직경은 50∼100㎜정도로 된다.

이상과 같이 본 제 6 실시형태에서는 용융환원로의 출선구의 종탕용의 장입구부로서 이용하고 있으므로 기계적인 시일이 불필요하게 된다. 즉 용융환원로는 0. 2MPa 이상의 고압으로 조업되는 설비이기 때문에, 종탕의 장입구부를 별도 설치한 경우 그 부분의 시일성을 유지할 필요가 있다. 본 발명과 같이 출선구를 종탕용의 용선의 장입구에 사용하면 장입후는 통상의 조업과 똑같이 머드건으로 폐색을 실시하면 조업을 개시 가능하여 기계적인 시일장치는 불필요하다. 또 출선구의 단열성이 향상하여 출선구내화물을 보호하면서 종탕을 받아들일 수 있도록 되어 있다.

(실시예)

도시하는 종탕장입장치에 있어서,

[받침접시]

높이: 2000㎜, 용선량: 40ton, x4잔

[용선도입로(내화물파이프부재)]

받침접시측의 높이: 1150㎜, 내화물파이프부재의 길이: 13m, 내화물파이프의 재질: SK34

[출선구]

높이: 800㎜

[스포올링방지용 단열성 슬리브]

샤모트계 벽돌에 의한 파이프

[스포올링방지용의 단열성 파이버]

암면계 재질

[내화물제 파이프]

Al₂O₃의 소성내화물

이상의 조건하에서 용선을 종탕으로서 출선구로부터 도입하였는데, 용선삽입시에 출선구의 손상은 관찰되지 않았다. 또 용선삽입후 머드건으로 폐색을 실시하여 단시간에 조업을 개시할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명에 따르면 출선구를 종탕의 삽입구로서 이용하고 있으므로 출선구를 폐색후 신속하게 조업을 개시할 수 있다. 또 출선구내화물의 스포올링을 방지하는 구조로 했으므로 출선구의 로내화물을 손상하는 일이 없는 현저한 효과를 발휘한다.

제 7 실시형태

야금로의 조업방법은 로바닥에 설치된 적어도 1개 이상의 바닥불기노즐로부터 교반용 가스를 철욕에 취입하는 공정과, 로측벽에 설치된 출탕구로부터 용탕을 배출하는 공정과, 상기 바닥불기노즐의 적어도 1개로부터 교반용 가스를 산소함유가스로 전환하여 취입하고, 바닥불기노즐주위의 내화물을 용융하여 구멍직경을 확대하고, 확대한 구멍으로부터 로내의 잔용탕을 배출하는 공정으로 이루어진다.

상기의 야금로의 조업방법은 추가로 상기 바닥불기노즐의 잔존길이를 검출센서에 의해 검출하는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 바닥불기노즐로부터 취입하는 가스는 상기 검출센서가 검출하는 바닥불기노즐의 잔존길이가 기준길이가 된 시점에서 교반용 가스로부터 산소함유가스로 전환된다.

본 제 7 실시형태에서는 철욕을 잔류시킨 조업을 실시하는 로체로서 고정식 로체를 이용한다. 고정식 로체를 이용하는 것으로, 전로와 같은 경동식 로체에 비하여 설비비를 낮게 억제할 수 있어 제조비용의 고정비경감에 기여한다. 또 고정식 로체를 이용하는 것으로, 슬래그와 접하는 로벽위치에 내화물을 대신하여 금속제의 수냉패널을 설치할 수 있어 로체 내화물비용의 저감에 기여한다.

그리고 이 고정식 로체의 측벽에 출탕구를 설치하고 출탕구로부터 연속적 또는 간헐적으로 로내에서 생성하는 선철이나 용융슬래그를 배출하는 것으로, 출탕구로부터 아래쪽에 소정량의 철욕을 항상 확보할 수 있다. 또 로바닥에 설치한 바닥불기노즐로부터 교반용 가스를 취입하고 철욕을 교반하는 것으로, 로내의 반응, 예를 들면 환원반응 등을 촉진시킬 수 있다.

이 고정식 로체에 라이닝한 벽돌의 손모 또는 바닥불기노즐의 손모 등에 의해 로수명이 되었을 때는 적어도 1개의 바닥불기노즐의 취입가스를 교반용 가스로부터 산소함유가스로 전환하여 산소함유가스를 로내에 취입한다. 그러면 산소함유가스 속의 산소와 철욕이 반응하여 FeO를 생성하는 동시에 발열한다. 이 발열과 FeO에 의해 바닥불기노즐 및 바닥불기노즐주위의 내화물이 용융하고 바닥불기노즐을 설치하고 있었던 위치를 중심축으로 하여 확대된 구멍이 로내측으로부터 로외측을 향하여 형성된다. 이윽고 확대된 구멍은 로바닥을 관통하고 로내의 잔용탕이 확대된 구멍을 통과하여 로외로 배출된다.

또 조업중에 검출센서에 의해 바닥불기노즐의 잔존길이를 검출하고 있으면 바닥불기노즐의 잔존길이가 수명으로부터 결정되는 기준길이가 된 시기에 잔용탕의 배출이 가능해지고 로체 내화물을 극한까지 사용할 수 있어 로체 내화물의 비용이 한층 저감한다.

또한 본 발명에 있어서의 철욕이란 용선, 용강 및 용융철합금의 용탕이고, 또 교반용 가스란 질소나 Ar 등의 불활성 가스나 이 고정식 로체로부터 발생하는 배기가스이며, 또한 산소함유가스란 공기, 산소 및 공기와 산소의 혼합가스이다.

본 발명을 도면에 의거하여 설명한다. 도 30은 본 발명의 실시형태의 한 예를 나타내는 철광석의 용융환원용 고정식 로체의 측단면의 개략도, 도 31은 도 30의 바닥불기노즐부의 확대도이다.

이들의 도면에 있어서 외곽을 로체철피(602)로 하고 이 로체철피(602)내의 하부에 내측으로부터 워크벽돌(603) 및 영구벽돌(604)의 순으로 2층의 벽돌쌓기구조로 된 용융환원로(601)가 지지대(622)로 기초(623)에 고정되어 있다. 이 2층의 벽돌쌓기구조의 부위에서 용선(606) 및 용융슬래그(607)를 유지한다.

용융환원로(601)의 측벽으로 되는 로체철피(602)의 상부에는 집진기(도시하지 않음)나 예비환원로(도시하지 않음)와 연결하는 덕트(620)와, 로내에 원료를 공급하기 위한 원료투입구(621)가 설치되어 있다. 또 상부덮개의 로체철피(602)를 관통하여 윗쪽불기랜스(618)가 상하이동 가능하게 설치되어 있어 로내에 산소를 취입할 수 있다.

용융환원로(601)의 로바닥에는 질소나 Ar 등의 불활성 가스 또는 용융환원로(601)의 배기가스를 교반용 가스로서 용선(606) 속에 취입하는 복수개의 바닥불기노즐(608, 608a, 608b)이 설치되어 있다. 바닥불기노즐(608)의 설치수는 용융환원로(601)의 내용적에도 따르지만 1기의 용융환원로(601)에서 6∼20개정도로 한다. 바닥불기노즐(608, 608a, 608b)은 내부직경이 10∼30㎜ø의 스테인레스강관제로 하고, 그 주위를 슬리브벽돌(610)이 둘러싸서 스테인레스강관제의 바닥불기노즐(608, 608a, 608b)의 용선(606)에 의한 용손을 방지하고 있다.

바닥불기노즐(608, 608a, 608b)의 로바닥에 대한 부착방법은 예를 들면 바닥불기노즐(608, 608a, 608b) 및 슬리브벽돌(610)을 누름쇠(611)와 일체적으로 구축하고, 그리고 로외로부터 워크벽돌(603)내에 끼워 맞추어 누름쇠(611)를 용접 또는 볼트 등으로 로체철피(602)에 부착할 수 있다. 그리고 바닥불기노즐(608, 608a, 608b)은 가스공급관(612)과 연결되어 교반용 가스가 취입된다. 또한 본 실시형태에서는 교반용 가스로서 질소를 이용한 예를 나타내고 있다.

본 실시형태에서는 로바닥중심에 설치한 바닥불기노즐(608)에 연결하는 가스공급관(612)을 교반용 가스공급관(612a)과, 산소함유가스공급관(612b)으로 분리하고, 교반용 가스공급관(612a)에 설치한 밸브(613) 및 산소함유가스공급관(612b)에 설치한 밸브(614)로 바닥불기노즐(608)로부터 취입하는 가스를 교반용 가스와 산소함유가스로 전환할 수 있는 구조로 하고 있다.

또 이 바닥불기노즐(608)내에는 스테인레스강관제의 내관(609)이 설치되고, 이 내관(609)의 선단은 로내면에까지 이르며, 그리고 내관(609)내에는 광파이버(617)가 몰타르(도시하지 않음)와 함께 끼워 넣어져 있다. 광파이버(617)의 로외측의 선단은 검출장치(616)에 접속되어 있고, 이렇게 하여 검출장치(616)와 광파이버(617)로 바닥불기노즐(608)의 잔존길이를 검출하는 검출센서(615)를 구성하고 있다. 이 검출센서(615)에 의한 바닥불기노즐(608)의 잔존길이는 이하와 같이 하여 측정한다. 또한 검출장치(616)는 광펄스의 발신 및 수신과 신호처리연산기능을 구비한 장치이다.

검출장치(616)로부터 발신된 광펄스는 광파이버(617)를 통과하고, 그리고 광파이버의 로내측선단에서 반사하여 검출장치(616)로 되돌아간다. 검출장치(616)는 광펄스의 발신으로부터 수신까지의 시간을 측정하고, 이 시간으로부터 광파이버(617)의 로내측선단까지의 거리를 산출한다. 바닥불기노즐(608)의 손모에 따라서 광파이버(617)도 손모하므로 광파이버(617)의 선단까지의 거리와 바닥불기노즐(608)의 로내측선단까지의 거리가 일치하고, 이렇게 하여 바닥불기노즐(608)의 잔존길이가 측정된다.

로측벽의 2층의 벽돌쌓기구조의 위치에는 머드제(624)로 충전된 출탕구(605)가 설치되고, 또 용융환원로(601)의 측벽의 벽돌쌓기구조의 윗쪽에는 동 및 동합금등으로 이루어지는 금속제 수냉패널(619)이 로체철피(602)의 내주에 부착되어 있다. 금속제 수냉패널(619)은 용융슬래그(607)에 대한 내용성이 내화물보다도 높아서 내화물의 대체로서 이용되고 있다.

이 구성의 용융환원로(601)에 철광석, 석탄, 생석회 및 돌로마이트질생석회를 원료투입구(621)로부터 공급하고, 그리고 윗쪽불기랜스(618)로부터 산소를 취입하고 바닥불기노즐(608, 608a, 608b)로부터 질소를 취입하여 철광석을 용융환원하고 용선(606)을 제조한다. 용선(606)이 소정량 확보되고, 또한 금속제 수냉패널(619)위치에 달하기 이전에 출탕구(605)를 개구하여 용선(606) 및 용융슬래그(607)를 용선유지용기(도시하지 않음)에 배출한다. 배출후 다시 출탕구(605)에 머드제(624)를 충전하여 배출을 정지하고 조업을 계속한다.

조업중 검출센서(615)에 의한 바닥불기노즐(608)의 잔존길이가 기준길이가 된 경우, 또는 눈으로 보아 관찰 또는 열전쌍 등에 의한 워크벽돌(603)의 잔존두께가 기준의 두께가 된 경우 바닥불기노즐(608)로부터 취입하는 가스를 산소함유가스로 전환한다. 그 때 다른 바닥불기노즐(608, 608a, 608b)로부터의 교반용 가스의 취입은 필요가 없어 정지해도 좋다. 산소함유가스는 공기, 산소 및 공기와 산소의 혼합가스 중에서 적당히 선택한다.

또한 워크벽돌(603)의 잔존두께의 기준은 40∼80㎜정도로 하고, 또 바닥불기노즐(608)의 잔존길이의 기준은 워크벽돌(603)에 끼워 맞추는 부분의 길이가 40∼80㎜로 되는 잔존길이로 한다. 단 워크벽돌(603) 및 바닥불기노즐(608)의 손모속도는 로의 사용목적에 따라 다르므로 잔존길이 및 잔존두께의 기준값도 상기에한정되는 것이 아니라 그 로의 사용목적에 따른 최적인 값을 결정하면 된다.

바닥불기노즐(608)로부터 산소함유가스를 취입하면 용선(606)이 산화하여 발열하는 동시에 FeO가 생성한다. 이 발열에 의해 최초로 스테인레스강관제의 바닥불기노즐(608)이 용융하고, 이어서 바닥불기노즐(608)주위의 슬리브벽돌(610)이 상기의 FeO와 산화열에 의해 용융하여 바닥불기노즐(608)의 선단에 확대한 오목부가 형성된다. 계속해서 산소함유가스를 취입하는 것으로, 오목부는 로내측으로부터 로체철피(602)측으로 점차 진행하여 슬리브벽돌(610)내에 로내측으로부터 로체철피(602)측에 이르는 확대한 구멍이 형성된다. 도 31에서는 이 확대한 구멍을 슬리브벽돌(610) 중에 파선으로, 또 확대한 구멍의 내부직경을 D로 나타낸다. 그리고 확대한 구멍이 누름쇠(611)의 위치에 도달하면 누름쇠(611)는 용융하고, 로내의 용선(606) 및 용융슬래그(607)가 미리 로바닥에 배치한 용선유지용기(도시하지 않음)내에 낙하·유출하여 배출된다. 또한 광파이버(617) 및 가스공급관(612)의 일부는 동시에 용손한다.

내부직경이 10∼30㎜ø의 바닥불기노즐(608)로부터 취입하는 산소함유가스는 100∼1000N㎥/Hr로 하는 것이 바람직하다. 100N㎥/Hr미만에서는 용융속도가 늦어서 배출까지 시간이 너무 걸리고, 또 1000N㎥/Hr를 초과하면 취입가스에 의한 냉각효과가 생겨서 슬리브벽돌(610)의 용융이 늦어서 똑같이 배출까지 시간이 너무 걸리기 때문이다.

이들의 조건에서는 확대한 구멍의 내부직경(D)은 100∼200㎜ø가 되고 로내에 남는 용선(606)은 신속하게, 예를 들면 500톤정도이면 수분간에 배출된다. 또확대한 구멍의 내부직경(D)이 100∼200㎜ø이므로 통상의 바닥불기노즐(608)의 교환작업과 똑같은 작업으로 용이하게 복구가 가능하다. 또한 통상의 바닥불기노즐(608)의 교환작업이란 누름쇠(611)를 로체철피(602)와 따로 떼어 바닥불기노즐(608)을 슬리브벽돌(610)과 함께 뽑아내고 새롭게 슬리브벽돌(610) 및 누름쇠(611)와 일체적 구축한 바닥불기노즐(608)을 워크벽돌(603)에 끼워 맞추어 교환하는 작업이다. 따라서 구멍의 내부직경(D)은 200㎜ø 이상으로 할 필요는 없고, 예를 들면 400㎜ø까지 확대하면 복구작업에 시간이 너무 걸려서 바람직하지 않다.

이와 같이 바닥불기노즐(608)을 이용하여 로내의 용선(606) 및 용융슬래그(607)를 배출하는 것으로 특별한 장치를 이용하는 일 없이 싼값으로, 또한 확실하게 잔용탕을 배출할 수 있다.

또한 상기 설명은 고정식 로체로서 철광석의 용융환원로(601)에 대하여 설명했지만 고정식 로체는 용융환원로(601)에 한정되는 것이 아니라, 산소를 취입하여 철스크랩을 연속적으로 용해하는 철의 스크랩용해로나 산소를 취입하여 Ni광석이나 Cr광석을 코크스로 환원하여 용융상태의 Fe－Ni합금 및 Fe－Cr합금을 제조하는 제련로에도 똑같이 적용할 수 있다. 또 산소함유가스를 취입하는 바닥불기노즐의 수나 그 위치는 상기에 한정되는 것이 아니라 복수개의 바닥불기노즐로부터 산소함유가스를 취입해도 좋다. 검출센서(615)도 상기에 한정되는 것이 아니라 슬리브벽돌(610)내에 광파이버(617)를 묻어 넣는 구조로 해도 좋고, 광파이버(617)를 대신하여 동축케이블내지는 절연된 2개의 전기적 도통성을 갖는 선을 이용해서전자기펄스를 흐르게 하여 측정하는 방법이어도 좋다. 또한 바닥불기노즐(608)을 스테인레스강관제 대신에 내화물제로 해도 본 발명의 적용에 아무런 지장이 되지 않는다.

(실시예)

도 30에 나타내는 용융환원로(601)에 있어서의 실시예를 이하에 설명한다. 직경이 10m의 로체철피의 내면에 MgO－흑연질벽돌의 워크벽돌을 900㎜의 두께로, 그 외측에 150㎜두께의 MgO질벽돌을 영구벽돌로서 설치했다. 바닥불기노즐은 외부직경이 29㎜ø, 내부직경이 25㎜ø의 스테인레스강관제이다. 직경 0. 2㎜ø의 광파이버를 외부직경 17㎜ø, 내부직경 12㎜ø의 스테인레스강관제의 내관에 몰타르와 함께 끼워 넣게 하였다. 바닥불기노즐의 총수는 10개이고, 그 중 산소함유가스를 취입하는 바닥불기노즐은 로중심의 1개이다.

그리고 바닥불기노즐로부터의 질소공급량의 총량을 8000∼12000N㎥/Hr, 윗쪽불기랜스로부터의 산소공급량을 75000N㎥/Hr, 철광석공급을 190ton/Hr, 석탄공급량을 100ton/Hr, 생석회공급량을 4ton/Hr, 돌로마이트질생석회의 공급량을 4ton/Hr로 하여 철광석의 용융환원을 실시했다. 그 결과 용선은 125ton/Hr로 제조되고, 2시간마다 출탕구로부터 생성된 용선 및 용융슬래그를 용선유지용기내에 배출하면서 조업을 계속했다.

조업개시로부터 75일후에 바닥불기노즐의 워크벽돌에 끼워 맞추는 길이가 검출센서에 의한 검출값으로 50㎜로 되었기 때문에 조업을 정지하고 바닥불기노즐로부터 산소를 300N㎥/Hr로 취입했다. 산소취입후 33분경과시 용선의 배출이 개시되고 극히 균일한 스트레이트류로 배출했다. 용선은 약 3분간에 전량을 배출하고 용선유지용기내에 용선 520톤을 배출했다. 용선의 배출후 용융슬래그의 배출이 개시되었으나, 용융슬래그의 배출과 함께 출탕속도가 저하하여 최종적으로는 확대한 구멍이 슬래그와 손모한 벽돌파편으로 막혀서 배출이 정지되었다.

도 32는 워크벽돌과 영구벽돌의 경계부근의 슬리브벽돌외주부에 묻어 넣은 열전쌍에 의한 바닥불기노즐온도의 측정값, 검출센서에 의한 바닥불기노즐길이의 감소량 및 취입산소의 배압을 산소취입개시로부터 시계열적으로 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 32에 나타내는 바와 같이 바닥불기노즐의 온도는 400∼600℃이고 온도적으로 전혀 문제가 없는 값이었다. 배압은 취입시간과 함께 서서히 저하하고 출탕시에는 4㎏/㎠까지 저하했다. 산소취입개시시 바닥불기노즐의 로내측선단으로부터 누름쇠까지의 거리는 약 100㎝이었는데 검출센서에 의한 바닥불기노즐길이의 감소량도 약 100㎝로 되어 검출센서가 정밀도 좋게 측정하고 있음을 확인할 수 있었다.

로내의 냉각후 로의 내외 및 배출용으로 확대한 구멍을 관찰한 결과 로내에는 탄재를 주로 하는 잔류물이 3∼4톤 남을 뿐이고, 배출상황은 극히 양호하였다. 또 배출구멍은 직경이 100∼150㎜ø로까지 확대하고 있었지만 슬리브벽돌내에 진정되어 있었다. 그리고 로바닥주변설비의 손모는 전혀 없음을 확인했다.

본 발명에서는 고정식 로체에 있어서 교반용 가스를 취입하는 바닥불기노즐로부터 산소함유가스를 취입하고 바닥불기노즐이 설치된 구멍을 확대하여 잔용탕을배출하므로 싼값으로, 또한 확실하게 잔용탕을 배출할 수 있고, 그 결과 로체 가동률을 대폭으로 향상하고, 또한 로내잔류물의 배출작업에 요하는 비용을 대폭으로 저감할 수 있어서 공업적 효과는 특별하다.

Claims

상부조와 하부조로 이루어지고, 상부조와 하부조로 분리 가능한 로본체와;

해당 하부조는 로체철피와 그 내측에 라이닝벽돌로 이루어지는 바닥부벽을 갖고, 해당 라이닝벽돌은 용융금속에 접촉하며,

해당 상부조는 로체철피와 그 내측에 설치된 금속제 수냉패널로 이루어지는 측벽을 갖고, 해당 금속제 수냉패널은 용융슬래그가 존재하는 장소에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용융금속과 용융슬래그를 수용하는 야금로.
제 1 항에 있어서,

해당 금속제 수냉패널이 냉각수를 통과시키는 소용돌이형 구조의 수로를 갖는 것을 특징으로 하는 야금로
냉각수를 통과시키는 소용돌이형 구조를 갖는 수로를 내부에 갖는 금속제 수냉패널이 측벽에 설치된 것을 특징으로 하는 야금로.
로체철피와,

해당 로체철피의 내측에 설치된 수냉패널로 이루어지는 로벽과,

수냉패널과 수냉패널의 사이에 설치되어 로체철피에 부착되고, 로체철피측으로부터 로내를 향하여 그 단면이 좁아지는 쐐기형을 갖는 금속제의 구획재와,

해당 수냉패널, 구획재와 로체철피로 둘러싸여진 부분에 설치된 부정형 내화물층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 야금로.
삭제
철을 함유하는 용융금속과 슬래그를 유지하고 제조하기 위한 로체와,

로체의 외곽을 형성하는 철피와,

용융금속 및 슬래그와 접촉하는 로체의 내주부에 배치되는 MgO, Al₂O₃, 흑연, SiC 또는 SiO₂를 주성분으로 하는 내주벽돌과,

상기 내주벽돌의 외측에 용융금속 및 슬래그로 용출해도 조업상 문제가 없고, 또한 검출이 용이한 물질을 검출용 물질로서 10wt％ 이상 함유하는 검출용 벽돌로 이루어지는 것을 특징으로 하는 야금로.
제 6 항에 있어서,

상기 검출용 물질이 Cr계 산화물, Sr계 산화물, Zr계 산화물로 이루어지는 군 중에서 선택된 적어도 1개의 물질인 것을 특징으로 하는 야금로.
제 6 항에 있어서,

상기 검출용 벽돌이 적어도 30㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 야금로.
제 6 항에 있어서,

검출용 벽돌과 철피의 사이에 배치된 1층쌓기의 벽돌을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 야금로.
상부조와 하부조로 이루어지고 상부조와 하부조로 분리 가능한 로본체와,

상기 로본체의 아래쪽에 상기 하부조에 연결하여 설치되고, 또한 상부조와 하부조가 연결되는 경우에는 로본체 전체를 지지하는 지지기반과,

상기 지지기반을 승강시켜서 상부조와 하부조를 분리, 밀착시키는 승강수단과,

상기 승강수단으로 상승한 지지기반의 연직방향의 위치를 조정하고 유지하는 위치조정수단과,

상기 위치조정수단에 의해 연직방향의 위치가 조정된 지지기반을 고정하는 고정기구와,

상기 승강수단에 의해 로본체를 2개로 분리하는 경우에 상부조를 공중의 소정 위치에서 지지하는 상부조지지수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 야금로.
상부조와 하부조로 분리 가능한 로본체와 로본체의 아래쪽에 하부조에 연결하여 설치된 지지기반을 제공하는 공정과,

상기 지지기반으로 로본체를 지지하면서 상부조와 하부조의 연결을 해제하는 공정과,

연결이 해제된 지지기반을 하강시키는 공정과,

상기의 지지기반을 하강시키는 공정에 있어서 상부조지지수단으로 상부조를 공중의 소정 위치에서 지지시키고 상부조와 하부조를 분리하는 공정과,

분리된 하부조를 상부조 바로 아래로부터 이동시키는 공정과,

지지기반과 연결한 새로운 하부조를 상부조 바로 아래에 배비하는 공정과,

지지기반을 상승시켜서 상부조와 새로운 하부조를 밀착시키고 연결하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상부조와 하부조를 갖는 야금로에서의 하부조교환방법.
한쌍의 플랜지와,

상기 한쌍의 플랜지의 적어도 한쪽의 시일면에 부착된 시일면부재와,

상기 시일면부재와 이것에 대향하는 플랜지의 시일면 또는 시일면부재의 사이에, 양자간을 기밀하게 유지하기 위해 플랜지의 직경방향으로 줄지어 설치된 적어도 2개의 시일부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 야금로에 사용되는 플랜지의 시일장치.
제 12 항에 있어서,

상기 시일부재가 튜브시일인 것을 특징으로 하는 시일장치.
제 13 항에 있어서,

상기 튜브시일은 시일팽창용 가스를 도입하기 위한 가스경로를 갖는 것을 특징으로 하는 시일장치.
제 12 항에 있어서,

시일부재를 시일면의 소정 위치에 고정하는 누름부재와 한쌍의 플랜지의 사이에 형성된 공간내에 퍼지가스를 도입하는 가스경로를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 시일장치.
로체와,

상기 로체의 하부에 설치된 출선구와,

미리 제조한 용선을 주조남비로부터 받는 받침접시와,

용선을 야금로내에 종탕으로서 장입하기 위해 상기 받침접시로부터 출선구로 용선을 도입하는 용선도입로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 야금로.
제 16 항에 있어서,

용선이 도입되었을 때의 스포올링을 방지하기 위해 상기 출선구의 내측에 단열성 슬리브를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 야금로.
제 17 항에 있어서,

단열성 슬리브가 샤모트계 벽돌에 의한 파이프와 샤모트계 캐스터블에 의해 성형된 파이프로 이루어지는 군으로부터 선택된 1개인 것을 특징으로 하는 야금로.
제 16 항에 있어서,

출선구의 내측에 배치된 스포올링방지용의 단열성 파이버 또는 시트와, 이 파이버 또는 시트의 내측에 배치된 내화물제 파이프부재를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 야금로.
제 19 항에 있어서,

상기 단열성 파이버 또는 시트가 암면계, 글라스계 및 다공질계의 재질로 이루어지는 군으로부터 선택된 1개인 것을 특징으로 하는 야금로.
제 19 항에 있어서,

상기 내화물제 파이프가 Al₂O₃, MgO－C, Al₂O₃－SiC－C의 소성내화물 및 프리캐스트캐스터로부터 선택된 1개인 것을 특징으로 하는 야금로.
로바닥에 설치된 적어도 1개 이상의 바닥불기노즐로부터 교반용 가스를 철욕에 취입하는 공정과,

로측벽에 설치된 출탕구로부터 용탕을 배출하는 공정과,

상기 바닥불기노즐의 적어도 1개로부터 교반용 가스를 산소함유가스로 전환하여 취입하고, 바닥불기노즐주위의 내화물을 용융하여 구멍직경을 확대하며, 확대한 구멍으로부터 로내의 잔용탕을 배출하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 야금로의 조업방법.
제 22 항에 있어서,

상기 바닥불기노즐의 잔존길이를 검출센서에 의해 검출하는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 야금로의 조업방법.
제 22 항에 있어서,

상기 검출센서가 검출하는 바닥불기노즐의 잔존길이가 기준길이가 된 시점에서 바닥불기노즐로부터 취입하는 가스가 교반용 가스로부터 산소함유가스로 전환되는 것을 특징으로 하는 야금로의 조업방법.
제 22 항에 있어서,

상기 교반용 가스를 철욕에 취입하는 공정이 적어도 1개 이상의 바닥불기노즐과 로바닥근처의 측벽노즐로부터 교반용 가스를 철욕에 취입하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 야금로의 조업방법.