KR100359121B1

KR100359121B1 - 냉철원의 아크용해설비 및 용해방법

Info

Publication number: KR100359121B1
Application number: KR1020007011757A
Authority: KR
Inventors: 미즈카미히데아키; 야마구치류지; 나카야마다카시; 아오노리오; 마키도시미치; 사토야스히로; 구보히로츠구; 다테후쿠데루오
Original assignee: 닛폰 고칸 가부시키가이샤
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2002-11-04
Also published as: KR20010106104A; US6693948B2; EP1114973A1; US20030193986A1; WO2001004559A1; US20020009118A1; EP1114973A4; US6597722B2

Abstract

용해실에의 철원의 반송공급장치를 필요로 하지 않고, 또 다음 투입의 철원의 예열도 가능하며, 종래의 배가스를 이용하여 스크랩을 예열하는 용해설비에서는 달성할 수 없는 매우 고효율의 철원의 아크용해설비를 제공한다. 당목적을 달성하기 위해 아크용해설비는 스크랩을 용해하는 용해로와, 그 한쪽측의 상부에 직결한 예열샤프트와, 용해로내에서 스크랩을 용해하는 아크전극과, 스크랩이 용해로와 예열샤프트에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 예열샤프트에 스크랩을 공급하는 버킷과, 용해로에 돌출 설치되어 출강구를 갖는 출강부와, 용해로를 출강부측에 경동시키는 경동수단을 갖는다. 출강부는 스크랩이 용해로에 공급되는 방향과 직교하는 방법에 설치되고, 또한 용해로의 예열샤프트가 설치된 부분과 출강부가 설치된 부분은 스크랩이 출강구측에 유출하지 않도록 거리만큼 이간하고 있다.

Description

냉철원의 아크용해설비 및 용해방법{FACILITY AND METHOD FOR ARC-MELTING COLD IRON SOURCE}

일본국 특개평7-180975호 공보(이하, 「선행기술 1」로 기재함)에는 아크로의 상부에 샤프트로가 접속되어 있고, 샤프트로에 1단 또는 2단 이상으로 화격자(火格子)가 개폐 가능하게 장착된 스크랩예열장치가 개시되어 있다.

일본국 특개평7-3328745호 공보(이하, 「선행기술 2」로 기재함)에는 아크로 용해실의 위덮개에 접속하는 수평방향으로 배치한 로터리드럼형의 제 1 예열실과, 제 1 예열실과 저부(底部)에서 접속하는 샤프트형의 제 2 예열실을 배치하고, 제 2 예열실내에서 용해실에서 발생하는 배가스로 냉철원을 예열한 후, 풋셔로 제 1 예열실에 냉철원을 밀어 넣는다. 그리고, 회전하는 제 1 예열실을 통해 예열된 냉철원을 용해실내에 장입(裝入)하는 방법이 개시되어 있다.

또 일본국 특공평6-46145호 공보(이하, 「선행기술 3」으로 기재함)에는 용해실에 직결하는 샤프트형 예열실을 설치하고, 용해실내와 샤프트형 예열실내에 1 히트(heat) 분의 냉철원을 용해마다에 장입하여 배가스로 샤프트형 예열실내의 냉철원을 예열하면서 용해된 냉철원에 대응하는 양을 용해실내에 자유 낙하시키고, 이렇게 해서, 용해실내와 샤프트형예열실내에 장입된 모든 냉철원을 용해하는 설비가 개시되어 있다.

이상과 같은 방법 및 장치에 의해 예열 효과가 높은 것에서는 250∼270㎾h/t의 전력원단위가 달성된다고 하고 있으나, 상기 선행기술 1∼3에는 이하의 문제점이 있다.

선행기술 1 및 선행기술 2에서는 예열된 냉철원을 아크로 용해실내로 장입하기 위해 풋셔 또는 로터리드럼이라고 한 냉철원반송용의 장치가 필요하고, 이로 인해 용해실로부터의 배가스로 예열할 때에 예열온도에 한계가 있다. 즉, 용해실에 대량의 코크스 등의 탄재(炭材)와 산소가스를 불어넣고, 대량으로 생성하는 고온의 배가스로 냉철원을 예열하면, 예열온도가 높게되어 예열효과가 향상하나, 상기의 반송용장치의 열변형이나 융착 등의 설비트러블이 발생하기 때문에, 배가스온도를 높일 수 없다.

이에 대해 선행기술 3에서는 샤프트형예열실이 용해실에 직결되어 있기 때문에, 상술한 냉철원 반송용장치를 필요로 하지 않으며, 따라서 상기의 문제점도 발생하지 않는다. 그러나 선행기술 3에서는 1 히트분의 용강(溶鋼)량을 용해할 때마다에 예열실내의 냉철원을 모두 용해하고, 예열실내에 냉철원이 남지 않은 상태에서 용강을 출강하기 때문에, 다음 히트의 맨처음에 장입되는 냉철원의 예열이 불가능하여 배가스의 유효이용이라는 점에서 충분하다고는 말할 수 없다.

본 발명은 철스크랩, 직접환원철 등의 철원을 효율 좋게 아크에 의해 용해하는 냉철원의 아크용해설비 및 용해방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 한 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 나타내는 평면도.

도 3은 도 1의 A-A’화살표시에 의한 단면도.

도 4는 도 1의 B-B’화살표시에 의한 단면도.

도 5는 본 발명의 한 실시형태에 관련되는 아크용해설비에 있어서의 용해로를 경동시킨 상태를 나타내는 단면도.

도 6은 도 1 내지 도 5에 나타내는 아크용해설비의 변형예를 나타내는 단면도.

도 7은 본 발명의 장치를 이용하여 조업(操業)했을 때에 있어서의 산소원단위와 전력원단위의 관계를 나타내는 도면.

도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 저부에 경사부를 갖는 아크용해설비를 나타내는 평면도 및 단면도.

도 9는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 나타내는 단면도이다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 경동시킨 상태를 나타내는 단면도.

도 11은 본 발명의 아크용해설비의 변형예를 나타내는 단면도.

도 12는 본 발명의 실시형태에 관련되는 산소공급장치를 구비한 아크용해설비를 나타내는 단면도.

도 13은 본 발명의 실시형태에 관련되는 산소공급장치를 구비한 아크용해설비를 나타내는 평면도.

도 14는 본 발명의 실시형태에 관련되는 산소공급장치 외에 연료공급장치를 설치한 아크용해설비의 요부를 나타내는 단면도.

도 15는 본 발명의 실시형태에 관련되는 예열샤프트 아래쪽에의 산소공급의 유무에 의한 tap-tap시간을 나타내는 도면.

도 16은 본 발명의 실시형태에 관련되는 복수단의 가스도입구를 구비한 아크용해설비의 단면도.

도 17은 본 발명의 실시형태에 관련되는 복수단의 가스도입구를 구비한 아크용해설비의 평면도.

도 18은 본 발명의 실시형태에 관련되는 1단의 가스도입구를 구비한 아크용해설비의 단면도.

도 19는 본 발명의 실시형태에 관련되는 복수단의 가스도입구를 구비한 아크용해설비에 관한 일부분을 나타내는 단면도.

도 20은 본 발명의 실시형태에 관련되는 배가스처리계 및 가스도입구를 구비한 아크용해설비의 단면도.

도 21은 본 발명의 실시형태에 관련되는 배가스처리계 및 1단의 가스도입구를 구비한 아크용해설비에 관한 다른 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 나타내는 단면도.

도 22는 본 발명의 실시형태에 관련되는 배가스처리계 및 복수의 가스도입구를 구비한 아크용해설비에 관한 다른 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 나타내는 단면도.

도 23은 본 발명의 실시형태에 관련되는 배가스처리계, 가스도입구 및 후연소실을 구비한 아크용해설비에 관한 다른 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 나타내는 단면도.

도 24는 본 발명의 실시형태의 한 예를 나타내는 아크용해설비의 종단면개략도.

도 25는 본 발명의 실시예에 관해 전련원단위에 미치는 산소 불어넣음량의 영향을 조사한 결과를 나타내는 도면.

도 26은 본 발명의 실시형태에 관련되는 다른 실시형태를 나타내는 아크용해설비의 종단면개략도.

도 27은 본 발명의 실시형태에 관련되는 다른 실시형태를 나타내는 아크용해설비의 종단면개략도.

도 28은 본 발명의 실시형태에 관련되는 전력원단위에 미치는 산소 불어넣음량의 영향을 조사한 결과를 나타내는 그 외의 도면.

도 29는 본 발명의 실시형태에 관련되는 전력원단위에 미치는 용철배합율의 영향을 조사한 결과를 나타내는 도면.

도 30은 본 발명의 실시형태에 관련되는 다른 실시형태를 나타내는 아크용해설비의 종단면개략도.

도 31은 도 30에 나타내는 아크용해설비의 평면개략도.

도 32는 본 발명의 실시형태에 관련되는 다른 실시형태(용해로와 용해방법)를 나타내는 아크용해설비의 종단면개략도.

도 33은 본 발명의 실시형태에 관련되는 다른 실시형태 중 용해로를 경동시키는 상태를 나타내는 아크용해설비의 종단면개략도.

도 34는 본 발명의 실시형태에 관련되는 다른 실시형태를 나타내는 아크용해설비의 종단면개략도이다.

본 발명은 용해실에의 냉철원 반송공급을 위한 장치를 특별히 필요로 하지 않고, 또 다음 투입 냉철원의 예열도 가능하며, 종래의 배가스를 이용하여 스크랩을 예열하는 용해설비에서는 달성할 수 없는 매우 고효율의 냉철원의 아크용해설비를 제공하는 것, 보다 구체적으로는 전력원단위 250㎾h/t 미만의 냉철원의 아크용해설비를 제공하는 것, 또한 대규모의 설비를 필요로 하지 않으며, 유해성분의 발생을 방지할 수 있는 냉철원의 용해방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이하로 이루어지는 냉철원의 아크용해설비를 제공한다. 즉,

제 1 발명은 냉철원의 아크용해설비로서 이하를 포함한다:

냉철원의 아크용해설비는,

(a) 냉철원을 용해하기 위한 용해실;

(b) 해당 용해실의 한쪽측의 상부에 직결하고, 해당 용해실에서 발생하는 배가스를 도입하여 냉철원을 예열하는 예열샤프트;

(c) 해당 용해실내에서 냉철원을 용해하기 위한 아크전극;

(d) 냉철원이 해당 용해실과 해당 예열샤프트에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 해당 예열샤프트에 냉철원을 공급하는 냉철원공급장치;

(e) 해당 용해실에 돌출 설치되고, 출강구를 갖는 출강부;와

(f) 해당 용해실을 해당 출강부측으로 경동하는 경동장치.

제 2 발명은, 상기 용해실에 돌출 설치되고, 출강구를 갖는 해당 출강부가 해당 예열샤프트내의 냉철원을 해당 용해실에 공급하는 방향과는 다른 방향으로 위치하는 제 1 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 3 발명은 상기 출강부가 냉철원의 공급방향에 대해 직교하는 방향을 향해서 설치된 제 2 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

출강부인 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.

제 4 발명은 상기 용해실을 경동할 때 냉철원이 해당 출강부에 유출하는 것을 방해하는 것을 가능하게 하기 위해 해당 용해실에 인접하여 설치한 해당 예열샤프트의 위치와 해당 용해실에 인접하여 설치한 출강부의 위치 사이에 이간부를 갖는 제 1 발명 내지 제 3 발명 중 어느 한 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 5 발명은 상기 용해실의 해당 예열샤프트가 설치된 위치와 해당 출강부가 설치된 위치 사이의 이간거리는 해당 예열샤프트로부터 해당 용해실에 걸쳐 안식각으로 넓어지는 냉철원의 수평거리보다도 긴 제 4 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 6 발명은 출강 시의 해당 용해실 경동 시, 해당 용해실내에서 이동하는 용철에 추종하여 해당 아크전극을 이동시키는 이동장치를 갖는 제 1 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 7 발명은 해당 출강부에 설치된 다른 아크전극을 추가로 갖는 제 1 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 8 발명은 상기 예열샤프트 아래쪽 위치에 있어서, 산소가스공급장치를 갖는 제 1 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 9 발명은 상기 용해실의 예열샤프트 아래쪽 위치에 있어서, 냉철원에 산소가스와 함께 연료를 공급하는 연료공급장치를 갖는 제 1 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 10 발명은 상기 용해실에 탄재를 공급하는 탄재공급장치와 해당 용해실에 산소가스를 공급하는 산소가스공급장치를 갖는 제 1 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 11 발명은 상기 용해실에서 발생한 미연소가스의 해당 예열샤프트를 통과한 후의 잔존분을 산소함유가스를 공급함으로써 후연소시키는 후연소실과, 해당 후연소실에서 배출된 배가스를 냉각하는 냉각부를 구비하고, 해당 후연소실에서 배출되는 배가스의 온도를 소정온도 이상으로 하는 장치를 갖는 제 1 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 12 발명은 해당 냉각부에서 급랭된 배가스에 흡착제를 공급하는 흡착제공급장치를 갖는 제 1 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 13 발명은 상기 용해실내의 탕면위치에서 해당 예열샤프트 상부의 냉철원의 상단위치까지의 범위에 있어서 1단 또는 복수단에 가스도입구를 설치하고, 이들 해당 가스도입구로부터 냉철원장입부분에 산소함유가스를 공급하여 해당 용해실에서 발생하는 미연소가스의 일부 또는 전부를 연소시키는 장치를 갖는 제 1 발명에 기재한 냉철원의 아크용해장치이다.

제 14 발명은 해당 용해실내의 냉철원과 용강의 경계부근의 용강 속에 산소 또는 불활성가스를 불어넣기 위한 가스공급장치를 갖는 제 1 발명에 기재한 냉철원의 아크용해설비이다.

제 15 발명은 냉철원의 아크용해방법으로서,

(1) 용해실에서 발생하는 배가스를 예열실에 도입하여 냉철원을 예열하고;

(2) 냉철원이 해당 예열샤프트와 해당 용해실에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 냉철원을 연속적 또는 단속적으로 해당 예열샤프트에 공급하면서 해당 용해실내의 냉철원을 아크전극으로 용해하며;

(3) 해당 용해실에 용강이 쌓인 시점에서 해당 용해실을 경동하고;

(4) 해당 아크전극으로 용강을 일정시간 가열하여 승온하며;

(5) 냉철원이 해당 예열샤프트와 해당 용강실에 연속해서 존재하는 상태에서 용강을 출강하는 공정을 포함한다.

제 16 발명은 상기 용해실을 경동시킴으로써 용강과 해당 용해실내의 냉철원을 완전히 분리하는 제 15 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 17 발명은 상기 용해실의 해당 예열샤프트 아래쪽 위치에 있어서, 냉철원에 산소 또는 해당 산소와 동시에 연료를 불어넣는 제 15 발명 또는 제 16 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 18 발명은 상기 용해실에 산소와 코크스 등 탄재를 불어넣는 제 15 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 19 발명은 용해 중 및 출강 시에 해당 용해실 및 해당 예열샤프트에 1 투입분의 40% 이상의 냉철원이 잔존하고 있는 제 15 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 20 발명은 예열샤프트 하부에 불어넣는 해당 산소와 해당 용해실에 불어넣는 해당 산소의 합계가 25N㎥/ton 이상인 제 17 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 21 발명은 상기 용해실내의 냉철원을 아크가열 및 코크스 등의 보조열원과 산소를 용해실내에 공급함으로써 용해하고, 용해실에서 발생한 미연소배가스의 예열샤프트를 통과한 후의 잔존분을 계외로 배출하는 일없이 산소함유가스를 공급하여 후연소시켜 배가스온도를 소정온도 이상으로 하며, 그 후 연속해서 배가스를 급랭하는 제 15 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 22 발명은 상기 용해실내의 냉철원을 아크가열 및 코크스 등의 보조열원과 산소를 용해실내에 공급함으로써 용해하고, 해당 용해실내의 탕면위치에서 해당 예열샤프트 상부의 냉철원의 상단위치까지의 범위에 있어서 1단 또는 복수단에 가스도입구를 설치하며, 이들 해당 가스도입구로부터 냉철원장입부분에 산소함유가스를 공급하여 해당 용해실에서 발생하는 미연소가스의 일부 또는 전부를 연소시키는 제 15 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 23 발명은 상기 배가스를 해당 냉각부에서 급랭 후, 배가스에 흡착제를 공급하는 제 21 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 24 발명은 상기 후연소 후의 배가스온도가 900℃ 이상인 것을 특징으로 하는 제 21 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 25 발명은 상기 용해실내의 냉철원을 아크가열 및 코크스 등의 보조연료와 산소를 용해실내에 공급함으로써 용해하고, 해당 용해실내의 탕면위치에서 해당예열샤프트상부의 냉철원의 상단위치까지의 범위에 있어서 소정위치에 1단 또는 복수단에 가스도입구를 설치하며, 이들 해당 가스도입구로부터 냉철원장입부분에 소정량의 산소함유가스를 공급하여 해당 용해실에서 발생하는 미연소가스를 연소시키고, 산소함유가스에 의해 해당 미연소가스가 연소하여 생성한 배가스의 해당 예열샤프트 출구부근에서의 온도가 소정온도이상으로 되도록 하며, 그 후 해당 배가스를 해당 예열샤프트 상부에 연결된 냉각부에서 급랭하는 제 15 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 26 발명은 상기 냉각부에서 급랭 후, 배가스에 흡착제를 공급하는 제 25 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 27 발명은 해당 예열샤프트 출구부근에서의 배가스온도가 900℃ 이상인 제 25 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 28 발명은 상기 산소함유가스의 전체 불어넣음량은 그 중의 산소농도와 유량으로부터 계산되는 공급산소량 Qin이 용해실내에 불어넣는 산소량 Q(N㎥/min)에 대해 이하의 (A)식에 나타내는 관계로 되도록 하는 청구범위 제 22항에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

0. 55Q ≤ Qin ≤ 0. 9Q ……(A)

제 29 발명은 상기 용해실내의 냉철원을 아크가열 및 코크스 등의 보조열원과 산소를 용해로내에 공급함으로써 용해하고, 그 때에 이 용해실에 공기를 도입하며, CO₂/ (CO₂+ CO)를 OD로 한 경우에 0. 3 ≤ OD ≤ 0. 7이 되도록 해당 용해실내에서 미연소가스를 연소시키는 제 15 발명에 기재한 냉철원의 아크용해방법이다.

제 30 발명은 해당 냉철원의 용해방법이 상기 제 1 발명 내지 제 7 발명에 기재한 아크용해설비를 이용하는 것이다.

제 1 실시형태에 대해 도 1에서 도 7에 의거하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 한 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 나타내는 사시도, 도 2는 그 평면도, 도 3은 도 1의 A-A’화살표시에 의한 단면도, 도 4는 도 1의 B-B’화살표시에 의한 단면도이다. 이 아크용해설비는 냉철원을 아크용해하기 위한 용해로(1)와과, 그 한쪽측(1a)의 상부에 직결하고, 위쪽으로 향해 연재하는 예열샤프트(2)와, 용해실 (1)에 설치된 출강부(3)를 구비하고 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이 예열샤프트(2)의 상단에는 배가스 흡인계에 연결하는 배기부(2a)가 설치되어 있다. 이 용해로(1) 및 예열샤프트(2)에는 냉철원으로서의 철스크랩(S)이 장입된다.

예열샤프트(2)의 위쪽에는 스크랩장입버킷(4)이 설치되어 있고, 이 버킷(4)으로부터 예열샤프트(2)내에 철스크랩(S)이 장입된다. 또 선반매달음를 방지하기 위해 예열샤프트(2)에 탄소원, 예를 들면 코크스를 장입해도 좋다. 이 경우에 이 버킷(4)으로부터의 스크랩(S)의 장입은 조업 중에 스크랩(S)이 용해실(1)과 예열샤프트(2)에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 예열샤프트(2)에 스크랩(S)을 연속적 또는 단속적으로 공급한다. 이 때의 스크랩(S)의 장입은 조업실적에 의거하여 미리 설정된 방법에 의거하여 실시해도 좋고, 예열샤프트(2)내의 스크랩(S)의 양을 검출 가능한 센서를 설치하고, 이 센서로부터의 신호에 의거하여 버킷(4)에 의한 스크랩(S)의 투입을 적당한 제어수단에 의해 제어하도록 해도 좋다.

예열샤프트(2) 측벽의 테이퍼는 2. 5∼7°의 범위인 것이 바람직하다. 이 테이퍼가 2. 5°미만에서는 선반매달음 발생을 유효하게 방지할 수 없다. 또 7°를 초과하면 예열샤프트(2)내의 스크랩(3)의 장입량이 감소하고, 예열 시에 스크랩 (3)의 체류시간을 충분히 벌을 수 없기 때문에, 충분한 예열효과를 얻을 수 없게 된다. 반대로 동일 정도의 체류시간을 벌려고 하면 예열샤프트(2)의 높이가 높게 되기 때문에, 건물지붕을 높게할 수 밖에 없다. 또한 예열샤프트(2) 상부의 단면이 좁게 되어 사용 가능한 스크랩양이 제한되어 버린다.

용해로(1)의 상부에는 개폐 가능한 로덮개(5)가 설치되어 있고, 그 로덮개 (5)를 관통하여 용해로(1)의 위쪽으로부터 그 속에 수직으로 아크전극(6)이 삽입되어 있다. 또 용해로(1)의 로저(10)의 아크전극(6)과 대향하는 위치에는 로저전극 (11)이 설치되어 있다. 그리고, 아크전극(6)에 의해 형성되는 아크(7)에 의해 스크랩(S)이 용해되어 용강(8)으로 된다. 용강(8)의 위에는 슬래그(9)가 형성되어있고, 아크(7)는 이 슬래그(9)내에 형성되는 것이 된다. 아크전극(6)은 지지부재 (13)에 지지되어 있고, 또한 경동기구(14)에 의해 경동 가능하게 되어 있다.

또 용해로(1)에는 2개의 란스(12a, 12b)가 그 선단을 용강탕면을 향해 삽입되어 있고, 란스(12a)로부터는 산소가 공급되며, 란스(12b)로부터는 보조열원으로서의 코크스가 인젝션된다.

예열샤프트(2)내의 스크랩(S)은 용해로(1)의 예열샤프트측(1a)으로부터 그 반대측(1b)에 향하는 방향에 공급되는데, 출강부(3)는 이 스크랩(S)의 공급방향에 대해 직교하는 방향을 향하도록 용해로(1)에 돌출 설치되어 있다. 그리고, 용해로(1)는 도시하지 않는 경동기구에 의해 출강부(3)측으로 경동 가능하게 되어 있다. 또 용해로(1)의 예열샤프트(2)가 설치된 부분과 출강부(3)가 설치된 부분은 거리(a)만큼 이간하여 있고, 용해로(1)가 경동되었을 때에 그 부분의 벽부에 의해 스크랩(S)이 출강부(3)측으로 유출하는 것이 저지된다. 이 경우에 도 3에 나타내는 바와 같이 거리(a)가 예열샤프트(2)에서 용해로(1)에 걸쳐 안식각으로 넓어지는 스크랩(S)의 거리보다도 긴 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 용해로(1)를 경동했을 때의 스크랩(S)의 출강부(3)측에의 유출을 완전하게 저지할 수 있다.

출강부(3)의 선단근처의 저부에는 출강구(15)가 형성되어 있고(도 4 참조), 이 출강구(15)를 개폐하기 위한 상하 운동 가능한 스토퍼(16)가 설치되어 있다. 또한 출강부(3)의 선단부 측면에는 슬래그도어(17)가 설치되어 있다.

이와 같이 구성되는 용해설비에 있어서 철스크랩을 용해하는 데에 대해서는 우선, 용해로(1)와 예열샤프트(2)에 철스크랩(S)을 장입하고, 철스크랩(S)이 용해로 (1)와 예열샤프트(2)에 연속해서 존재하는 상태로 한다.

이 상태에서 아크전극(6)에 의해 아크(7)를 형성하여 철스크랩(S)을 용해한다. 이 때에 란스(12a)로부터 산소를 공급하여 스크랩의 용해를 보조한다. 그리고, 로내에 용강이 쌓여지면 란스(12b)로부터 슬래그 속으로 보조열원으로서의 코크스를 인젝션하여 슬래그포밍조업으로 이행하고, 전극(6)의 선단을 슬래그(9)속으로 매몰시켜 아크(7)가 슬래그(9)내에 형성되도록 한다. 이 보조열원으로서의 코크스는 스크랩(S)의 용해에 기여한다.

이와 같은 스크랩용해에 의해 발생하는 배가스는 예열샤프트(2) 및 배기부 (2a)를 경유하여 배출되고, 이 배가스의 열에 의해 샤프트(2)내의 스크랩(S)이 예열된다. 용해로(1)내에서 스크랩(S)이 용해하는 데에 따라 예열샤프트(2)의 스크랩이 차례로 용해로(1)에 공급되기 때문에, 예열샤프트(2)내의 스크랩(S)의 상단위치가 저하하여 온다. 이 경우에 스크랩(S)이 용해실과 예열샤프트에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 버킷(4)으로부터 예열샤프트(2)에 스크랩(S)을 연속적 또는 단속적으로 공급한다. 이에 따라 항상 일정량 이상의 스크랩이 용해로(1) 및 예열샤프트(2)내에 존재하고 있는 상태가 유지된다. 이 때의 스크랩(S)의 장입은 상술한 바와 같이 조업실적에 의거하여 미리 설정된 방법에 의거하여 실시해도 좋고, 예열샤프트(2)내의 스크랩(S)의 양을 검출 가능한 센서를 설치하고, 이 센서로부터의 신호에 의거하여 버킷(4)에 의한 스크랩(S)의 투입을 제어하도록 해도 좋다.

스크랩(S)이 용해하여 가면 용해로(1)내에서 철원인 스크랩(S)과 용강이 공존하는 상태로 되어 있고, 용강의 온도가 낮으며, 예를 들면 1540∼1550℃로 용강의 응고온도 1530℃에 대해 약간의 과열밖에 없고, 이대로로서는 출강 시에 출강구가 막히는 등의 불형편이 발생한다. 이로 인해 본 발명에서는 출강전에 도 5에 나타내는 바와 같이 용해로(1)를 출강부(3)측으로 경동시켜서 아크가열을 계속한다. 이 경우에 출강부(3)는 용해로(1)에의 스크랩(S)의 유입방향에 대해 직교하는 방향을 향하도록 용해로(1)에 돌출 설치되어 있고, 게다가 용해로(1)의 예열샤프트 (2)가 설치된 부분과 출강부(3)가 설치된 부분은 거리(a)만큼 이간하여 있고, 그 부분의 벽부에 의해 스크랩(S)이 출강부(3)측으로 유출하는 것이 저지되기 때문에, 출강부(3)측으로 흘러 들어간 용강과 스크랩(S)의 접촉면적을 작게할 수 있다. 따라서 용강의 과열(ΔT)을 높일 수 있어 출강되는 용강의 온도가 낮다고 하는 문제를 회피할 수 있다. 이 이간거리(a)를 예열샤프트(2)로부터 용해로(1)에 걸쳐 안식각으로 넓어지는 스크랩(S)의 거리보다도 길게함으로써 스크랩(S)의 출강부(3)로의 유입을 거의 완전하게 저지할 수 있어 보다 한층 용강의 온도를 높일 수 있다.

또 용해로(1)를 경동시키면 아크전극(6)이 도 5의 파선의 위치로 되어 아크가 유효하게 공급되지 않게 되는데, 경동기구(14)로부터 아크전극(6)을 경동시킴으로써 도 5의 실선위치로 되어 아크를 용강에 대해 유효하게 공급할 수 있다.

이와 같이 아크전극(6)을 이동시키는 대신에 도 6에 나타내는 바와 같이 출강부(3)에 다른 아크전극(6')을 설치하여 용해로(1)를 경동시켰을 때에 아크전극 (6')으로부터 아크를 발생시킴으로써 아크를 유효하게 공급할 수 있다.

이상과 같이 해서 용해가 진행되어 소정량의 용강이 로내에 쌓였으면 용해로(1)를 경동하여 용강과 스크랩의 접촉면적을 작게하고, 일정시간 아크가열함으로써 용강을 과열시킨 후, 다시 한 번 용해로(1)를 경동시켜 용해로(1) 및 예열샤프트 (2)내에 스크랩(S)이 연속해서 존재하는 상태를 유지한 채 출강부(3)의 출강구(15)를 닫고 있었던 스토퍼(16)를 상승시켜 출강구(15)를 열고, 출강구(15)로부터 1 투입분의 용강을 쇳물목(ladle) 등에 출강한다.

이와 같이 해서 스크랩을 용해하는 경우에는 예열샤프트(2)내에는 풋셔나 핑거 등의 스크랩반송공급을 위한 설비를 구비하고 있지 않기 때문에, 이들이 설치되어 있는 종래의 용해설비보다도 사용하는 산소량을 늘릴 수 있어 배가스온도를 높일 수 있다. 따라서 종래의 용해설비보다도 높은 온도로 스크랩을 예열하는 것이 가능하게 된다.

또 항상 스크랩(S)이 용해로(1)와 예열샤프트(2)내에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 예열샤프트(2)에 스크랩(S)을 공급하고, 용해로(1)내에서 1 투입분 이상의 용강이 형성되어 이것을 출강하는 때에도 용해로(1) 및 예열샤프트(2)에 연속해서 스크랩이 존재하기 때문에, 배가스에 의한 스크랩 예열효율이 높다. 이 경우에 용해 중 및 출강 시에 1 투입분의 40% 이상의 스크랩을 용해로(1) 및 예열샤프트(2)에 연속해서 존재하도록 함으로써 예열효율이 매우 높은 것으로 된다.

또 효율 좋게 스크랩을 용해하는 관점으로부터 코크스 등의 보조열원을 사용하는 것이 바람직하고, 상술한 란스(12b)로부터 보조열원으로서의 코크스를 인젝션하는 동시에 란스(12a)로부터 산소를 공급함으로써 CO가스가 용해로(1)내에 생성되어 열을 발생시킬 수 있다. 이 경우에 공급하는 산소량은 25N㎥/t 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라 한층 효율 좋게 스크랩을 용해할 수 있다. 보다 바람직한 것은 40N㎥/t이다. 도 7에는 후술하는 실시형태에 있어서의 용해로에서 산소원단위를 15∼45N㎥/t로 했을 때의 전력원단위를 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이 산소원단위가 증가함에 따라 전력원단위가 감소하고, 특히 25N㎥/t 이상으로 되면 전력원단위가 200㎾h/t 이하로 매우 낮은 값으로 된다. 또한 40N㎥/t 이상으로 되면 120㎾h/t 정도 이하로 되어 보다 한층 낮은 값으로 된다.

이상과 같이 상기 실시형태에 의해 풋셔나 핑거 등의 설비가 불요하기 때문에 배가스온도를 높일 수 있고, 또한 항상 스크랩(S)이 용해로(1)와 예열샤프트(2)에 연속해서 존재하는 상태를 유지할 수 있기 때문에, 스크랩의 용해효율이 매우 높다. 또 철원인 스크랩(S)과 그것이 용해하여 생성한 용강의 접촉면적을 작게할 수 있기 때문에, 용강을 과열시킬 수 있어 출강되는 용강의 온도가 낮다고 하는 문제를 해소할 수 있다.

다음으로 제 2 실시형태에 대해 도 8에서 도 10에 의거하여 설명한다. 도 8a는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 나타내는 평면도, 도 8b는 도 8a의 X-X'의 단면도이다.

이 실시형태에서는 도 8a, 도 8b에 나타내는 바와 같이 용해실의 예열샤프트에 대응하는 부분 및 이간부에 대응하는 부분의 저부의 일부가 용해실 중 출강부 (3)가 설치된 부분(1b)의 저부를 최심(最深)위치(1d)로 하고, 그 위치로부터 로의 경동하는 방향을 향해 높게 되도록 경사한 경사부(1c)를 구성하고 있다.

도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이 용해로(1)를 경동시킴으로써 스크랩과용강(8)의 접촉면적이 도 9의 사선부(8a)로부터 도 10의 사선부(8a)로 되고, 경사부(1c)의 존재에 의해 스크랩과 용강(8)의 접촉면적이 제 1 실시형태의 경우보다도 현저하게 작게 된다. 따라서 제 1 실시형태보다 용강의 과열(ΔT)을 크게할 수 있어 출강되는 용강의 온도가 낮다고 하는 문제를 한층 유효하게 회피할 수 있다. 이와 같이 과열시킨 후 제 1 실시형태와 똑같이 다시 한 번 용해로(1)를 경동시켜 용해로(1) 및 예열샤프트(2)내에 스크랩(S)이 연속해서 존재하는 상태를 유지한채 출강부(3)의 출강구(15)를 닫고 있었던 스토퍼(16)를 상승시켜 출강구(15)를 열고, 출강구(15)로부터 1 투입분의 용강을 쇳물목 등에 출강한다.

또한 아크용해설비의 구조를 도 11에 나타내는 바와 같이 할 수도 있다. 도 11의 아크용해설비에서는 용해로(1) 측벽의 예열샤프트(2) 바로밑의 부분은 이간부 (a)의 저부를 향해 경사하는 경사부(18)로 되어 있다. 이와 같이 경사부(18)를 설치함으로써 스크랩(S)과 용강(8)의 접촉면에 있어서의 스크랩(S)의 용해에 추수하여 예열샤프트(2)로부터 이간부(a)로의 스크랩(S)의 공급을 보다 원활하게 실시할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일없이 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면 상기 실시형태에서는 용해로(1)의 예열샤프트측(1a)으로부터 그 반대측(1b)으로 향하는 스크랩의 유입방향에 대해 직교하는 방향을 향하도록 출강부(3)를 설치했는데, 이에 한하지 않고 스크랩의 유입방향 이외의 방향이면 좋다. 스크랩의 유입방향 이외이면 출강부에의 스크랩 유출방지효과를 얻을 수 있다.

또 철원으로서 스크랩을 이용하여 용강을 제조한 예에 대해서 나타냈는데,직접환원철 등의 다른 철원이어도 적용 가능하고, 용강 외에 용선(鎔銑)을 제조하는 설비에도 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다. 상기 실시형태에서는 스크랩을 용해하기 위해 아크전극을 경동한 예에 대해서 나타냈는데, 경동에 한하지 않고 다른 이동수단이어도 좋다.

또 용강과 예열스크랩을 출탕 시에 완전하게 분리하는 장치, 방법으로서 이하와 같은 실시대응도 채용할 수 있다. 즉 도 32에 나타내는 바와 같이 용해실을 끼워서 예열실의 반대측에 승온실을 설치하고, 용해실에 소정량의 용강이 쌓인 시점에서 용강실을 경동해서 용강을 승온실에 도입하여 용강과 용해실내의 냉철원을 완전하게 분리하는 방법이다. 그 위에는 도 1에 나타내는 바와 같이 승온실이 예열샤프트로부터의 냉철원의 공급방향과는 다른 방향에 설치하고, 해당 용해실에 소정량의 용강이 쌓인 시점에서 용해실을 도 33에 나타내는 바와 같이 경동해서 용강과 승온실에 도입하여 용강과 용해실내의 냉철원을 완전하게 분리하는 방법이 있다. 또한 도 34에 나타내는 바와 같이 용해실의 예열실측의 저부에 쌓아올림부를 설정하여 용해실내의 용탕면이 쌓아올림부에 도달하기 전에 용탕을 승온하여 출탕하는 방법이다.

여기서 도 32의 부호를 설명하여 둔다.

802: 용해실, 803: 예열실, 807a: 용해실아크발생용 상부전극, 807b: 승온실아크발생용 상부전극, 810a 및 810b: 산소공급용란스, 811a 및 811b: 코크스불어넣음장치

다음으로 도 33의 부호를 설명하여 둔다.

1007a 및 1007b: 아크발생용전극, 1014: 슬래그, 1014: 용강, 1022: 출강구

다음으로 도 34의 부호를 설명하여 둔다.

902c: 쌓아올림부, 903: 예열실, 905: 로벽, 906: 로덮개, 907: 로저전극, 908: 상부전극, 910: 경동장치, 912: 산소불어넣음란스, 913: 탄재불어넣음란스, 914: 버너, 915: 출탕구, 917: 공급용버킷, 918: 냉철원, 920: 용융슬래그, 921: 아크

또 제 2 실시형태에서는 경사부를 용해실의 예열샤프트에 대응하는 부분 및 이간부에 대응하는 부분의 저부의 일부에 형성하고 있는 경우에 대해서 나타냈는데, 상기 저부의 전부가 사면부이어도 좋다. 상기 실시형태에서는 철원으로서 스크랩을 이용하여 용강을 제조한 예에 대해서 나타냈는데, 철원으로서 냉선을 이용하여 용선을 제조하는 설비에도 적용 가능하다.

(제 1 실시형태)

용해로(길이: 8. 5m, 폭: 3m, 높이: 4m)와 예열샤프트(3mW × 3mD)가 직결한 도 1에서 도 5에 나타내는 바와 같은 직류아크설비의 용해로내 및 예열샤프트내에 스크랩 150톤을 장입하고, 용해로에서 28인치의 흑연전극에 의해 최대 600V, 100kA의 전원용량으로 아크를 형성하여 스크랩을 용해했다. 또 로측벽에 설치한 작업구로부터 수냉란스를 삽입하고, 그곳으로부터 6000N㎥/hr의 양으로 송산(送酸)했다. 로내에 용강이 쌓인 시점에서 80㎏/min으로 코크스를 슬래그 속으로 인젝션하여 슬래그포밍조업으로 이행하고, 흑연전극의 선단을 포밍슬래그 속으로 매몰시켰다.이 때의 전압은 400V로 설정했다. 예열샤프트내의 스크랩이 용해로내에서의 스크랩의 용해에 동반하여 하강했으면 예열샤프트 상부로부터 스크랩장입버킷에 의해 스크랩을 공급하고, 예열샤프트내의 스크랩의 높이를 일정한 높이로 유지했다.

이와 같이 용해로내 및 예열샤프트내에 연속해서 스크랩이 존재하는 상태에서 용해를 진행시키고, 용해로내에 총계로 180톤의 용강이 생성한 단계에서 용해로를 출강부측으로 15도 경동시켜 용강과 스크랩의 접촉면적을 저감시켜서 용강을 과열시키며, 다시 한 번 용해로를 경동시켜 60톤을 로내에 남기고, 1 투입분의 120톤의 용강을 출강구로부터 쇳물목에 출강했다. 출강 시의 용강의 온도는 1575℃ 이었다. 용강 속의 C농도는 0. 1% 이었다.

120톤 출강 후, 용해로를 원래대로 되돌려 송산과 코크스인젝션을 실시하면서 슬래그포밍조업을 실시해서 용해를 계속하고, 재차 용해로내의 용강량이 180톤이 되었으면 용해로를 다시 경동시켜서 용강을 과열시켜 120톤을 출강하는 것을 반복했다. 평균해서 tap-tap 약 40분간에 120톤의 용강이 얻어졌다. 산소량 33N㎥/t, 코크스원단위 26㎏/t으로 전력원단위 175㎾h/t이 얻어졌다.

출강한 120톤의 용강은 쇳물목로(爐)(LF)에 의해 1620℃로 승온하고, 연속주조에 의해 175×175㎜의 빌릿을 제조했다. LF의 전력원단위는 평균 45㎾/t이었다.

한편 같은 장치를 이용하여 스크랩을 연속해서 공급하지 않고, 1 투입씩 배치(batch) 용해한 비교예(선행기술 3과 똑같음)에 대해서도 똑같이 전력원단위를 구했다.

표 1에 이들의 결과를 나타낸다. 표 1에 나타내는 바와 같이 산소사용량이대략 같고, 연속적으로 공급한 실시예 1이 비교예보다도 약 140㎾h/t이나 전력원단위가 낮으며, LF에서의 필요한 전력원단위를 포함해도 약 125㎾h/t이나 전력원단위가 낮았다. 또 종래기술에서 나타낸 다른 프로세스의 보고예와 비교해도 전력원단위는 본 발명의 것이 50㎾h/t 이상, LF에 도달하기 전까지 필요한 전력원단위가 낮고, 본 실시예의 스크랩의 예열 효율이 매우 높은 것이 확인되었다.

(제 2 실시형태)

상기 용해로에 있어서 산소량 45N㎥/t, 코크스원단위 36㎏/t으로 한 이외는 실시예 1과 똑같은 용해를 실시했다. 그 결과도 표 1에 나타낸다. 이 때의 전력원단위는 135㎾로 매우 낮고, 평균온도가 1575℃의 용강이 tap-tap 약 37분간에 얻어졌다.

(제 3 실시형태)

용해로(길이: 8. 5m, 폭: 3m, 높이: 4m)와 예열샤프트(3mW × 3mD)가 직결한 도 8a, 도 8b, 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같은 용해로의 예열샤프트에 대응하는 부분 및 이간부에 대응하는 부분의 저면의 반이 예를 들면 15도로 경사한 경사면을 갖는 직류아크설비의 용해로와 예열샤프트를 이용하여 상기 실시예 1과 똑같은 조건으로 용해를 실시했다.

그 결과, 표 1에 나타내는 바와 같이 이 때의 출강온도는 1600℃로 실시예 1, 2보다 높은 온도를 나타냈다. 또 산소량 33N㎥/t, 코크스원단위 26㎏/t으로 전력원단위 188㎾h/t, LF의 전력원단위는 30㎾h/t이었다.

(제 4 실시형태)

상기 용해로에 있어서 산소량 45N㎥/t, 코크스원단위 36㎏/t으로 한 이외는 실시예 3과 똑같은 용해를 실시했다. 그 결과도 표 1에 나타낸다. 이 때의 전력원단위는 148㎾로 매우 낮고, 평균온도가 1600℃의 용강이 tap-tap 약 37분간에 얻어졌다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1
조 업 방 법	본발명	본발명	본발명	본발명	배치조업
산소원단위 (N㎥/t)	33	45	33	45	33
코크스원단위 (㎏/t)	26	36	26	36	26
출강온도 (℃)	1575	1575	1600	1600	1620
전력원단위 (㎾h/t)	175	135	188	148	315
LF의 원단위 (㎾h/t)	45	45	35	35	30
총계동력원단위 (㎾h/t)	220	180	223	183	345

다음으로 도 12에서 도 15를 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 12는 본 발명의 한 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 나타내는 단면도이다. 이 아크용해설비는 냉철원을 아크용해하기 위한 용해로(101)와, 그 위쪽에 직결하는 예열샤프트(102)를 구비하고 있다. 예열샤프트(102)의 상단에는 배가스흡인계에 연결하는 배기부(102a)가 설치되어 있다. 이 용해로(1) 및 예열샤프트(102)에는 냉철원으로서의 철스크랩(103)이 장입된다.

용해로(101)에는 2개의 란스(112a, 112b)가 그 선단을 용해실내의 용강면을 향해 삽입되어 있고, 란스(112a)로부터는 산소가 공급되며, 란스(112b)로부터는 보조열원으로서의 코크스가 인젝션된다. 또한 보조열원으로서는 코크스 이외의 탄재를 이용해도 좋다.

용해로(101)의 예열샤프트(102)가 직결되어 있는 측과는 다른 부분에 설치된 돌출부(101a)의 저부에는 출강구(114)가 형성되어 있고, 그 측단에는 슬래그도어 (115)가 설치되어 있다. 또한 슬래그도어(115)와 같은 둘레면에 출강구가 설치되어 있어도 좋다. 또 돌출부(101a)에는 그 위쪽으로부터 버너(113)가 삽입되어 있어 출강되는 용강의 온도를 상승시키는 것이 가능하게 되어 있다. 이 경우 버너 (113) 대신에 아크전극 등의 다른 가열수단을 설치해도 좋다.

예열샤프트(102)의 측벽은 도 12에 나타내는 바와 같이 아래쪽으로 향해 넓어지는 테이퍼를 갖고 있다. 이와 같은 테이퍼를 설치함으로써 용해로(101)내의 용강(108) 속에 고온의 스크랩을 안정적으로 공급할 수 있다. 테이퍼가 형성되어 있지 않은 경우는 스크랩(103)이 예열샤프트(102)의 벽부에 구속되어 자연스럽게 낙하하기 어렵게 되어 선반매달음을 일으키는 원인으로 된다.

용해로(101)에 있어서의 샤프트(102)의 아래쪽 위치에는 그곳에 존재하는 스크랩(103)에 산소를 공급하는 산소공급장치(116)가 배치되어 있다. 도 13에 나타내는 바와 같이 이 산소공급장치(116)는 6개 설치되어 있고, 그곳으로부터 스크랩 (103)에 산소가 공급됨으로써 스크랩(103)을 용해 절단하는 것이 가능하다. 이와 같이 하여 스크랩(103)을 용해 절단함으로써 선반매달음 상태를 한층 유효하게 방지할 수 있다.

또한 산소공급장치(116)로부터 산소를 공급하는 경우에는 O₂가스를 단독으로 공급해도 좋고, 다른 가스를 혼합해도 좋다. 또 연소 가능하면 산소화합물가스이어도 좋다.

또 도 14에 나타내는 바와 같이 오일이나 가스 등의 연료를 공급하는 연료공급장치(117)를 산소공급장치(116)와 함께 설치해도 좋다. 이와 같이 연료를 공급함으로써 스크랩(103)을 한층 용이하게 용해 절단할 수 있다.

이와 같이 구성되는 용해설비에 있어서 철스크랩을 용해하는데에 대해서는 우선, 용해로(101)와 예열샤프트(102)에 철스크랩(103)을 장입하여 철스크랩(103)이 용해로(101)와 예열샤프트(102)에 연속해서 존재하는 상태로 한다.

이 상태에서 아크전극(106)에 의해 아크(107)를 형성하여 철스크랩(103)을 용해하는 동시에, 스크랩(103)에 산소공급장치(116)로부터 산소를 공급하여 스크랩 (103)을 용해 절단한다.

또한 연료공급장치(117)를 설치하는 경우에는 산소와 함께 오일 등의 연료를 공급한다. 이와 같이 하여 스크랩(103)에 산소를 공급하는 경우에는 스크랩(103)이 고온으로 예열되어 있기 때문에, 산소에 의해 스크랩(103)이 용해되어 절단된다. 이에 따라 예를 들면 예열샤프트(102)하부에 녹아 남은 미용해부에 스크랩 (103)이 적층되었다고 해도 그것이 절단되기 때문에 선반매달음 상태가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 상술과 같이 예열샤프트(102)에 테이퍼를 형성함으로써 선반매달음은 발생하기 어렵게 되나 어느 정도의 빈도로 발생하는데, 이와 같이 예열샤프트(102) 아래쪽의 스크랩(103)을 절단하기 때문에, 미용해부에 스크랩(103)이 적층되는 것에 의한 선반매달음의 발생을 거의 완전하게 방지할 수 있다.

이 아크(107)에 의한 스크랩(103)의 용해 때에 란스(112a)에 의해 로내로 산소를 공급하여 스크랩(103)의 용해를 보조한다. 그리고 로내에 용강이 쌓여지면 란스(112b)로부터 슬래그 속으로 보조열원으로서의 코크스를 인젝션하여 슬래그포밍조업으로 이행하고, 전극(106)의 선단을 슬래그(109) 속에 매몰시켜 아크(107)가 슬래그(109)내에 형성되도록 한다. 이 보조열원으로서 인젝션된 코크스는 별도로 공급된 산소와 반응하여 CO가스가 발생되는 동시에 그 반응열은 스크랩(103)의 용해에 기여한다.

또 산소공급장치(116)로부터 공급된 산소는 철과 반응하여 FeO로 되는데, 이 FeO도 란스(112b)로부터 공급된 코크스에 의해 환원된다.

스크랩의 용해가 진행되어 소정량, 예를 들면 1 투입분 이상의 용강이 로내에 쌓이면 로를 경동하여 일정시간 승온하고, 용해로(101) 및 용해샤프트(102)내에 스크랩이 연속해서 존재하는 상태를 유지한 채 용해로(101)를 경동시켜 출강구 (114)로부터 1 투입분의 용강을 쇳물목 등에 출강한다. 출강에 대해서는 용강의 응고에 의한 출강구(114)의 막힘을 방지하기 위해 버너(113)로 용강을 가열해도 좋다.

또 상술한 바와 같이 효율 좋게 스크랩을 용해하는 관점으로부터 코크스 등의 보조열원을 사용하는 것이 바람직하고, 상술한 란스(112b)로부터 보조열원으로서의 코크스를 인젝션하는 동시에 별도의 란스(112a)로부터 산소를 공급함으로써CO가스가 생성되어 열을 발생시킬 수 있다. 이 경우에 란스(112a)와 산소공급장치 (116)로부터 공급하는 총계의 산소량은 25N㎥/t 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라 한층 효율 좋게 스크랩을 용해할 수 있다. 더욱 바람직한 것은 40N㎥/t이다.

그런데 이와 같이 항상 스크랩이 존재하고 있는 상태에서 용해를 실시하면 용강온도가 1550℃ 정도로 낮기 때문에 용강이 출강구(114)에 막힐 염려가 있는데, 출강 시에 상술과 같이 버너(113)로 용강을 가열함으로써 이와 같은 문제를 회피할 수 있다. 물론 아크전극 등의 다른 가열수단이어도 좋다.

(제 5 실시형태)

용해로(로직경; 7. 2m, 높이 4m)와 예열샤프트(5mW×3mD×7mH)가 직결하고, 도 13에 나타내는 바와 같이 용해로(1)에 있어서의 예열샤프트(102)의 아래쪽 위치에 6 개소의 산소공급장치(산소공급노즐)(116)를 설치한 직류아크설비의 용해로내 및 예열샤프트내에 스크랩 150톤을 장입하고, 용해로에서 30인치의 흑연전극에 의해 최대 750V, 130㎄의 전원용량으로 아크를 형성하여 스크랩을 용해했다. 또 로측벽에 설치한 작업구로부터 수냉란스를 삽입하고, 그곳으로부터 4000N㎥/hr의 양으로 송산했다. 로내에 용강이 쌓여진 시점에서 80㎏/min으로 코크스를 슬래그 속으로 인젝션하여 슬래그포밍조업으로 이행하고, 흑연전극의 선단을 포밍슬래그 속으로 매몰시켰다. 이 때의 전압은 550V로 설정했다. 예열샤프트내의 스크랩이 용해로내에서의 스크랩의 용해에 동반하여 하강했으면 예열샤프트 상부의 스크랩장입버킷으로부터 스크랩을 공급하고, 예열샤프트내의 스크랩의 높이를 일정한 높이로유지했다.

이 사이, 상기 산소공급장치(산소공급노즐)로부터 예열샤프트(102) 아래쪽의 스크랩에 노즐 1 개당 350∼550N㎥/hr으로 송산하여 스크랩(103)을 용단(溶斷)하고, 선반매달음 상태의 발생을 방지하여 스크랩의 용강 속에의 붕괴가 정상적을 발생하는 상태를 계속시켰다.

이와 같이 용해로내 및 예열샤프트내에 연속해서 스크랩이 존재하는 상태에서 용해를 진행시키고, 용해로내에 180톤의 용강이 생성한 단계에서 로를 경동하여 일정시간 아크가열에 의해 승온하여 60톤을 로내에 남기며, 1 투입분의 120톤의 용강을 출강구로부터 쇳물목에 출강했다. 출강 시의 용강의 온도는 1550℃이었다. 용강 속의 C농도는 0. 1% 이었다. 출강구 부근의 용강은 산소-오일버너로 가열했다.

120톤 출강 후도 용해를 계속하여 재차 용해로내의 용강량이 180톤이 되었으면 120톤 출강하는 것을 반복했다. 평균해서 tap-tap 약 40분간에 120톤의 용강이 얻어졌다. 산소공급노즐 및 수냉란스로부터의 총계의 산소량 33N㎥/t, 코크스원단위 26㎏/t으로 전력원단위 170㎾h/t이 얻어졌다.

예열샤프트 아래쪽에 배치된 산소공급노즐로부터 산소를 공급하지 않는 경우에는 예열샤프트의 아래쪽에 녹아 남은 미용해부의 위에 스크랩이 적층되어 스크랩의 전면에는 공간이 있음에도 불구하고 스크랩이 로내로 떨어지지 않고 소위 선반매달음 상태가 장시간 계속되어 용해가 정체하는 현상이 6 투입(6회 출강)에 1회 정도 발생했는데, 본 발명에 따라 예열샤프트 아래쪽에 산소공급노즐로부터 산소를공급하여 스크랩을 적극적으로 용해 절단함으로써 이와 같은 용해의 정체는 발생하지 않았다.

산소공급에 의해 스크랩의 용해 절단을 실시한 경우와 산소에 의한 용해 절단을 실시하지 않은 경우(수냉란스에서만 6000N㎥/hr의 산소를 공급한 경우)의 tap-tap시간과 그 빈도를 도 15에 나타낸다. 도 15로부터 명백한 바와 같이 샤프트 아래쪽에 산소를 공급하지 않는 경우에는 용해로내 용강 속에의 스크랩의 공급이 늦고, 그 결과 tap-tap시간이 길게 되어 있는 투입이 존재하는데, 산소에 의한 절단을 실시한 경우에는 어느 것의 투입도 대략 40분간으로 되어 있는 것이 확인되었다.

다음으로 도 16에서 도 18을 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 대해 설명한다. 도 16은 본 발명의 한 실시형태에 관련되는 아크용해설비를 나타내는 단면도이다. 이 아크용해설비는 예열샤프트(202)에 테이퍼를 설치한 경우이더라도 예열샤프트(202)가 사각형의 경우에는 그 벽면과 스크랩(203)의 마찰력이 커서 선반매달음을 반드시 유효하게 방지하는 것이 불가능하기 때문에 예열샤프트(202)의 단면형상을 원 또는 타원 또는 곡선을 포함하는 형상으로 하는 것이 바람직하다.

용해로(201)내의 탕면위치에서 예열샤프트(202)의 스크랩 상단위치까지의 범위에 있어서 용해로(201) 및 예열샤프트(202)의 측벽에는 스크랩장입부분에 산소가스, 공기 등의 산소함유가스를 공급하기 위한 복수단(도면에는 3단)의 가스도입구 (216)가 설치되어 있다. 이 가스도입구(216)로부터 도입된 산소함유가스에 의해 용해로(201)로부터 발생하는 미연소의 CO가스를 연소시킨다.

이와 같이 가스도입구(216)를 용해로(201)내의 탕면위치에서 예열샤프트 (202)의 스크랩 상단위치까지의 범위의 임의의 위치에 복수 설치함으로써 용해로 (201)에서 발생한 CO가스는 용해로(201)내의 스크랩층 및 예열샤프트(202)내의 스크랩층(202)의 임의의 복수의 위치에서 연소시킬 수 있다. 예를 들면 용해로(201)내의 스크랩층에서 전체 연소량의 1/3, 용해로(201) 바로 위의 예열샤프트(202) 하부의 스크랩층에서 1/3, 예열샤프트(202)내에 있어서의 용강탕면과 스크랩의 최상위치의 중간위치에서 나머지 1/3을 연소시킬 수 있다. 따라서 1 개소에서 발생 CO의 전체량을 연소시키지 않기 때문에 연소가스의 온도가 고온으로 되지 않고, 또 연소로 생성한 CO₂의 해리에 의해 O₂가 생성되는 일도없다. 또 소망의 위치에서 CO를 연소시키기 때문에 제어성이 좋아 확실하게 고효율로 연소시킬 수 있다.

이 가스도입구(216)는 도 17에 나타내는 바와 같이 1개의 단마다 둘레방향으로 복수(도면에서는 4개) 설치되어 있다. 그리고 이 가스도입구(216)는 용해로 (201)의 탕면에서 샤프트 상부의 냉철원 상단위치까지의 길이를 L로 한 경우에 0. 5L의 위치에서 아래쪽으로 2단 이상 형성하는 것이 바람직하다. 0. 5L로부터 위쪽에는 연소 후의 착열시간이 짧기 때문에 효과가 작으며, 또 1단에서는 역시 연소가스가 고온으로 되어 스크랩이 산화되거나, 설비에의 열부하가 크게 되는 등의 문제가 발생할 염려가 있다. 또 이 가스도입구(216)는 0. 5L의 위치에서 아래쪽으로 5단 이하인것이 바람직하며, 0. 5L의 위치에서 아래쪽으로 가스도입구를 6단 이상 설치한 경우에는 반대로 공기 등의 산소함유가스의 예열샤프트내부에의 진입거리가감소하여 예열사프트(2) 중심부에서의 연소가 늦어지고, 미연소 가스가 0. 5L보다 위쪽에서 연소하게 되어 효율이 저하한다.

본 실시형태에서는 용해로(1)내의 탕면위치에서 예열샤프트(202)의 스크랩 상단위치까지의 범위의 임의의 위치에 복수의 가스도입구(216)가 설치되어 있기 때문에. 이들 가스도입구(216)로부터 공기, 산소가스 등의 산소함유가스를 불어넣음으로써 용해로(201)에서 발생한 CO가스는 용해로(201)내의 스크랩층 및 예열샤프트 (202)내의 스크랩층(203)의 임의의 복수 위치에서 연소시킬 수 있고, 스크랩층 (203)의 1개소에서 연소시키는 경우와 같이 연소가스의 온도가 고온으로 되어 스크랩이 융착하는 일도 없으며, 연소로 생성한 CO₂의 해리에 의해 O₂가 생성되는 일도 없다. 또 소망의 위치에서 CO를 연소시키기 때문에 제어성이 좋아 확실하게 고효율로 연소시킬 수 있고, 그 열을 유효하게 스크랩의 예열에 이용할 수 있다.

이 경우에 총계의 산소함유가스 불어넣음량은 그 속의 산소농도와 유량으로부터 계산되는 산소량 Qin이 보조열원과의 반응 및 금속산화를 위해 로내에 불어넣는 산소량 Q(N㎥/min)에 대해 이하의 (A)식에 나타내는 관계로 되도록 하는 것이 바람직하다.

0. 55Q ≤ Qin ≤ 0. 9Q ……(A)

이것은 Qin이 0. 9Q를 초과하면 연소에 관여하지 않는 여잉의 산소가 존재하도록 되고, 그것에 동반하는 여잉의 N₂도 증가하며, 발생가스의 온도가 저하하여 효율이 저하하는 동시에 여잉산소에 의한 산화의 문제도 발생하고, 또 0. 55Q 미만에서는 발생 CO의 전체량을 연소시킬 수 없으며, 샤프트 상부에서 미연소의 CO가 존재하기 때문이다.

다음으로 본 발명의 다른 실시형태에 대해 도 16에서 도 19에 의거하여 설명한다.

상기 실시형태는 용해로(201)에서 발생한 CO배가스의 실질적으로 전부를 용해로(201)내의 탕면위치에서 예열샤프트(202)의 스크랩 상단위치까지의 범위의 임의의 위치에 복수단에 설치한 가스도입구(216)로부터의 산소함유가스로 연소시켰는데, 본 실시형태에 있어서는 용해로(201)의 슬래그도어(215)를 용해로(201)에 공기를 침입시키기 위한 작업문으로서 기능시켜 용해처리 중에 이 작업문(215)을 열어 용해로(201)에 공기를 침입시켜 용해로(201)내에서 미연소 CO배가스의 일부를 연소시킨다. 그리고 미연소 CO배가스의 잔부를 용해로(201)내의 탕면위치에서 예열샤프트(202)의 스크랩 상단위치까지의 범위의 임의의 위치에 설치된 가스도입구(216)로부터의 산소함유가스로 연소시킨다.

이와 같이 용해로(201)에 공기를 침입시키면 로내에서 생성한 고온의 CO가스의 일부가 침입 공기에 의해 연소하는데, 연소는 용해로(201)에서 발생하기 때문에 미용해 스크랩층내에서 국소적으로 고온으로 되는 일은 없어 스크랩의 융착은 일어나지 않는다. 또 이 연소열은 배가스가 예열샤프트(202)에 들어가기 전에 용강면에서 예열샤프트(202)의 하단위치까지의 사이에서 스크랩(203)에 착열(着熱)하여 배가스가 예열샤프트(202)에 들어갔을 때에는 국소적인 융착이 일어나지 않는 온도로 저하하고 있다. 또한 예열샤프트(202)내에서도 가스의 열이 스크랩에 착열하기때문에. 배가스온도는 높지 않아 예열샤프트(202)내에서도 스크랩의 융착은 발생하지 않는다. 그 부분의 스크랩을 효율 좋게 예열할 수 있다. 그리고 이와 같이 배가스의 열은 스크랩(203)에 확실하게 착열하여 스크랩(203)의 예열에 유효하게 이용된다.

본 실시형태에서는 CO배가스의 일부를 침입 공기에 의해 용해로(201)에서 연소시킬 때에 CO₂/ (CO₂＋ CO)를 OD로 한 경우에 OD ＜ 0. 7로 되도록 용해로(1)내에서 미연소의 CO가스를 연소시킨다. OD의 값이 0. 7 이상으로 되면 로내의 열량이 너무 크게 되어 로의 손상이나 융착이 발생되어 버린다. 보다 바람직한 것은 OD ＜ 0. 6이다.

이와 같이 본 실시형태에서는 용해로(201)내에서 미연소 CO가스의 일부를 연소시키기 때문에 종전의 실시형태와 똑같이 스크랩층(203)의 1 개소에서 연소시키는 경우와 같이 연소가스의 온도가 고온으로 되어 스크랩(203)이 융착하는 일도 없으며, 연소로 생성한 CO₂의 해리에 의해 O₂가 생성하는 일도 없다. 또 소망의 위치에서 CO를 연소시키기 때문에 제어성이 좋아 확실하게 고효율로 연소시킬 수 있고, 그 열을 유효하게 스크랩의 예열에 이용할 수 있다.

또 도 18에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에서는 종전의 실시형태와 달리 미리 용해로(201)에서 미연소 CO배가스의 일부가 연소되고 있기 때문에 가스도입구 (216)는 1단이어도 좋다. 물론 복수단이어도 상관없다. 종전의 실시형태와 똑같이 스크랩(203)의 예열 효율을 높이는 관점으로부터 가스도입구(216)는 하부에 있는 쪽이 바람직하다.

이와 같이 가스도입구(216)가 1단의 경우 및 가스도입구(216)가 복수단이어도 가스도입량이 적은 경우에는 OD의 값은 0. 3 ＜ OD 인 것이 바람직하다. 이와 같은 경우에 OD의 값이 0. 3 이하이면 예열샤프트(2)내에서의 가스의 열량이 부족하여 스크랩의 예열을 충분하게 실시할 수 없다. 더욱 바람직한 것은 0. 4 ＜ OD이다.

본 실시형태에 있어서도 종전의 실시형태와 똑같이 항상 스크랩(203)이 용해로(201)와 예열샤프트(202)에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 예열샤프트 (201)에 스크랩(203)을 공급하기 때문에 배가스에 의한 스크랩 예열효율이 높으며, 용해 중 및 출강 시에 1 투입분의 40% 이상의 스크랩을 용해로(201) 및 예열샤프트 (202)에 연속해서 존재하도록 함으로써 예열 효율이 매우 높은 것으로 된다. 또 코크스 등의 보조열원과 반응하여 CO가스를 발생시키고, 또한 슬래그포밍을 위한 금속산화에 작용하는 산소의 공급량에 대해서도 똑같이 25N㎥/t 이상인 것이 바람직하며, 보다 바람직한 것은 40N㎥/t이다.

(제 6 실시형태)

용해로(로직경; 7. 2m, 높이 4m)와 예열샤프트(5mW×3mD×7mH)가 직결한 직류아크설비의 용해로 및 예열샤프트내에 스크랩 150톤을 장입하고, 용해로에서 28인치의 흑연전극에 의해 최대 600V, 100㎄의 전원용량으로 아크를 형성하여 스크랩을 용해했다. 또 로측벽에 설치한 작업구로부터 수냉란스를 삽입하고, 그곳으로부터 6600N㎥/hr의 양으로 송산했다.

도 19에 나타내는 바와 같이 용해로(1)의 탕면상의 측벽(용해로상단으로부터 1. 5m 아래쪽) 측면에 1단(A)에 4 개소, 또한 예열샤프트(202)에 샤프트 하부 500㎜의 위치로부터 8단(B, C, D, E, F, G, H, I)에 각 4 개소, 합계 9단에 공기를 용해로(1), 예열샤프트(2)에 불어넣음노즐(가스도입구)(216)을 설치했다.

각 노즐로부터 공기를 표 2에 나타내는 바와 같이 분배하여 불어넣고, 그 때의 전력원단위와 예열샤프트 상부의 가스조성을 계측했다.

또한 로내에 용강이 쌓여진 시점에서 80㎏/min으로 코크스를 슬래그 속으로 인젝션하여 슬래그포밍조업으로 이행하고, 흑연전극의 선단을 포밍슬래그 속으로 매몰시켰다. 이 때의 전압은 400V로 설정했다. 예열샤프트내의 스크랩이 용해로내에서의 스크랩의 용해에 동반하여 하강했으면 예열샤프트 상부의 스크랩장입버킷으로부터 스크랩을 공급하고, 예열샤프트내의 스크랩의 높이를 일정한 높이로 유지했다.

이와 같이 용해로내 및 예열샤프트내에 연속해서 스크랩이 존재하는 상태에서 용해를 진행시키고, 용해로내에 180톤의 용강이 생성한 단계에서 60톤을 로내에 남기며, 1 투입분의 120톤의 용강을 출강구로부터 쇳물목에 출강했다. 출강 시의 용강의 온도는 1550℃이었다. 용강 속의 C농도는 0. 1% 이었다. 출강구 부근의 용강은 산소-오일버너로 가열했다.

120톤의 출강 후도 송산과 코크스 인젝션을 실시하면서 슬래그포밍조업을 실시해서 용해를 계속하여 재차 용해로내의 용강량이 180톤이 되었으면 120톤 출강하는 것을 반복했다. 표 2의 결과는 이 용해를 반복한 5 투입의 평균값을 나타내고 있다. 또한 표 2의 실시예 1∼9는 본 발명의 범위내이고, 비교예 1∼4는 본 발명의 범위로부터 벗어난 것이다. 비교예 1∼3은 용해로를 밀폐상태로 하고, 비교예 1, 2에서는 공기불어넣음을 1단에서 실시하며, 비교예 3에서는 공기의 불어넣음을 실시하지 않았다. 또 비교예 4는 종래의 배치조업을 실시한 것이다.

표의 결과로부터 실시예에서는 스크랩이 항상 용해로 및 예열샤프트에 존재하고, 게다가 효율 좋게 미연소의 CO가스를 연소할 수 있는 것으로부터 스크랩의 예열 효율이 높으며, 전력원단위의 저감이 가능하게 되는 것이 확인되었다. 이 중에서도 특히 공기불어넣음의 위치 및 불어넣음공기량이 바람직한 범위에 있는 실시예 1, 2, 4에 있어서는 평균해서 tap-tap 약 40분간에 120톤의 용강이 얻어지고, 산소량 33N㎥/t, 코크스원단위 26㎏/t로 전력원단위 175∼180㎾h/t가 얻어지며, 본 발명을 적용하지 않았던 비교예 1∼4에 비해 60∼120㎾h/t이나 전력원단위가 낮았다.

출강한 120톤의 용강은 쇳물목로(LF)에 의해 1620℃로 승온하고, 연속주조에 의해 175×175㎜의 빌릿을 제조했다.

	실 시 예	비 교 예
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	1	2	3	4
2차연소공기(N㎥/분)	380	380	380	381	381	380	240	480	480	380	380	0	0
공기불어넣음위치및공기불어넣음량(N㎥/분)	A	190			127			120	160	120	380
	B	190	190		127	127		120	160	120		380
	D		190		127	127	127		160	120
	F			190		127	127			120
	H			190			127
전력원단위 (㎾h/t)	175	180	220	180	195	210	230	215	225	250	240	280	300
코크스원단위(㎏/t)	26	26	26.2	26.1	26	26.3	25.8	29.2	29.1	31.9	30	26	26
Tap-Tap(min)	40.1	40.5	44.5	40.5	42	43.1	45.5	44.1	45	46.5	46.2	48.9	－
배가스조성(N₂를 제외한분)	CO(%)	0.4	0.5	2.8	0.35	0.55	2.4	32.5	0	0.1	0.4	0.4	42	－
	CO₂(%)	99.2	99	93.3	99.3	99	94.3	67.5	79	77.5	99.3	99	52.3	－
	O₂(%)	0.4	0.5	3.9	0.35	0.45	3.3	0	21	22.4	0.3	0.6	5.7	－
비 고													배치식

(제 7 실시형태)

상기 용해로에 있어서, 송산량 9500N㎥/hr, 코크스 120㎏/min, 산소량 45N㎥/t, 코크스원단위 36㎏/t로 한 이외는 실시예 1과 똑같은 용해를 실시했다. 그 때의 공기불어넣음장소와 불어넣음조건 및 결과를 표 3에 나타냈다. 또한 표 3의 실시예 10∼18은 본 발명의 범위내이고, 비교예 5∼8은 본 발명의 범위로부터 벗어난 것이다. 비교예 5∼7은 용해로를 밀폐상태로 하고, 비교예 5, 6에서는 공기불어넣음을 1단에서 실시하며, 비교예 7에서는 공기의 불어넣음을 실시하지 않았다. 또 비교예 8은 종래의 배치조업을 실시한 것이다.

표 3의 결과로부터 본 발명에서는 스크랩이 항상 용해로 및 예열샤프트에 존재하고, 게다가 효율 좋게 미연소의 CO가스를 연소할 수 있는 것으로부터 스크랩의 예열 효율이 높으며, 전력원단위의 저감이 가능하게 되는 것이 확인되었다. 이 중에서도 특히 공기불어넣음위치 및 불어넣음공기량이 바람직한 범위에 있는 실시예 10, 11, 14에 있어서는 평균해서 tap-tap 약 37분간에 120톤의 용강이 얻어지고, 산소량 45N㎥/t, 코크스 원단위 36㎏/t로 전력원단위 120㎾h/t가 얻어지며, 본 발명을 적용하지 않았던 비교예 5∼8과 비교해서 80∼150㎾h/t이나 전력원단위가 낮았다.

(제 8 실시형태)

용해로(로직경; 7. 2m, 높이 4m)와 예열샤프트(5mW×3mD×7mH)가 직결한 직류아크설비의 용해로 및 예열샤프트내에 스크랩 150톤을 장입하고, 용해로에서 28인치의 흑연전극에 의해 최대 600V, 100㎄의 전원용량으로 아크를 형성하여 스크랩을 용해했다. 또 로측벽에 설치한 작업구로부터 수냉란스를 삽입하고, 그곳으로부터 9500N㎥/hr의 양으로 송산했다.

도 18에 나타내는 바와 같이 예열샤프트(202)의 하부에 산소함유가스로서의 공기를 도입하기 위한 가스도입구(216)를 1단(4개소)에 설치하고, 또한 작업문 (215)에 의해 용해로(201)에의 침임공기량을 조절 가능하게 했다. 그리고 작업문 (215) 및 가스도입구(216)로부터 공기를 공급하여 CO를 연소시켰다. 그 때의 총계의 2차연소공기량과 각 위치에서의 OD(＝CO₂/(CO₂＋CO))의 값을 표 4에 나타낸다. 또 그 때의 전력원단위와 예열샤프트 상부의 가스조성을 측정했다.

또한 로내에 용강이 쌓여진 시점에서 120㎏/min으로 코크스를 슬래그 속으로 인젝션하여 슬래그포밍조업으로 이행하고, 흑연전극의 선단을 포밍슬래그 속으로 매몰시켰다. 이 때의 전압은 400V로 설정했다. 예열샤프트내의 스크랩이 용해로내에서의 스크랩의 용해에 동반하여 하강했으면 예열샤프트 상부의 스크랩장입버킷으로부터 스크랩을 공급하고, 예열샤프트내의 스크랩의 높이를 일정한 높이로 유지했다.

이와 같이 용해로내 및 예열샤프트내에 연속해서 스크랩이 존재하는 상태에서 용해를 진행시키고, 용해로내에 180톤의 용강이 생성한 단계에서 60톤을 로내에 남기며, 1 투입분의 120톤의 용강을 출강구로부터 쇳물목에 출강했다. 출강 시의 용강의 온도는 1550℃이었다. 용강 속의 C농도는 0. 15 이었다

출강구 부근의 용강은 산소-오일버너로 가열했다.

120톤 출강 후도 송산과 코크스인젝션을 실시하면서 슬래그포밍조업을 실시해서 용해를 계속하고, 재차 용해로내의 용강량이 180톤이 되었으면 120톤 출강하는 것을 반복했다. 표 4의 결과는 이 용해를 반복한 5 투입의 평균값을 나타내고 있다. 또한 표 4의 실시예 19는 본 발명의 범위내이고, 비교예 9는 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것이다. 비교예 9는 용해로에서의 OD가 0. 7 이상이다.

표 4의 결과로부터 실시예 19에서는 스크랩의 예열 효율이 높고, 전력원단위를 낮출 수 있는 것이 확인되었다. 이 실시예에서는 평균해서 tap-tap 약 40분간에 120톤의 용강이 얻어지고, 산소량 36N㎥/t, 코크스원단위 26㎏/t으로 전력원단위 175㎾h/t가 얻어졌다. 한편 비교예 9에서는 전력원단위는 실시예 19에 비해 낮았는데. 설비트러블 및 융착이라는 조업트러블이 다발(多發)했다.

	실시예 19	비교예 9
로내OD(＝CO₂/CO₂＋CO)	0.5	0.85
2차연소공기(N㎥/분)	190	60
전력원단위 (㎾h/t)	175	170
코크스원단위(㎏/t)	26	26
Tap-Tap(min)	40	40
배가스조성(N₂를 제외한 분)	CO(%)	0.4	0.3
	CO₂(%)	99.2	99.4
	O₂(%)	0.4	0.3
특기사항	－	로덮개의 손상큼스크랩의 융착발생

다음으로 본 발명의 도 20에서 도 21을 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태에 있어서는 용해로(301)의 슬래그도어(315)를 용해로(301)에 공기를 침입시키기 위한 작업문으로서 기능시켜서 용해처리 중에 이 작업문(315)을 열어 용해로(301)에 공기를 침입시키고, 용해로(301)내에서 미연소 CO배가스의 일부를 연소시킨다. 그리고, 미연소 CO배가스의 잔부를 용해로(301)내의 탕면위치에서 예열샤프트(2)의 스크랩 상단위치까지의 범위에 설치된 가스도입구 (316)로부터의 산소함유가스로 연소시킨다.

이와 같이 용해로(301)에 공기를 침입시키면 로내에서 생성한 고온의 CO가스의 일부가 침입 공기에 의해 연소하는데, 연소는 용해로(301)내에서 발생하기 때문에 미용해 슬래그층내에서 국소적으로 고온으로 되는 일은 없어 스크랩의 융착을 일어나지 않는다. 또 이 가스의 열은 배가스가 예열샤프트(302)에 들어가기 전에 융강면에서 예열샤프트(302)의 하단위치까지의 사이에서 스크랩(303)에 착열하고, 배가스가 예열샤프트에 들어갔을 때에는 국소적인 융착이 일어나지 않는 온도로 저하하고 있다. 또한 예열샤프트(302)내에서 가스의 열이 스크랩(303)에 착열하기 때문에, 예열샤프트(302)내 스크랩상단면 근처에서 나머지의 CO가스를 연소시킬 때에도 배가스온도는 높지 않으며, 따라서 그 부분에서도 국소적인 융착은 발생하지 않는다. 상기 실시형태에서는 기본적으로 스크랩이 존재하는 부분에서 CO가스를 연소시키기 때문에, 스크랩이 융착할 염려가 다소 있는데, 본 실시형태에서는 스크랩의 융착을 거의 완전하게 방지할 수 있다.

또 가스도입구(316)의 위치를 적당히 설정하고, 산소함유가스의 공급량을 조절하며 또한 용해로(301)에서의 연소 비율을 조절함으로써 예열샤프트(302)의 출구부근 즉 배기부(302a) 부분의 배가스온도를 소정온도 이상의 고온으로 제어할 수있기 때문에, 그 후 배가스를 급랭함으로써 다이옥신으로 대표되는 방향족 염소화합물 등의 유해물질의 발생 및 백연(白煙), 악취의 발생을 방지할 수 있다.

본 실시형태에서는 CO배가스의 일부를 침입 공기에 의해 용해로(301)에서 연소시킬 때에 CO₂/ (CO₂＋CO))를 OD로 한 경우에 OD ＜ 0. 7이 되도록 용해로(301)내에서 CO가스를 연소시킨다. OD의 값이 0. 7 이상으로 되면 잔존하는 CO량이 적기 때문에, 나머지의 CO를 예열샤프트(2)의 최상부에서 연소시켜도 배가스온도를 소정온도, 구체적으로는 상기 유해물질이 분해하는 750℃ 이상의 온도로 할 수 없다. 보다 바람직한 것은 OD ＜ 0. 6이다.

이와 같이 본 실시형태에서는 용해로(301)내에서 미연소 CO가스의 일부를 연소시키기 때문에, 스크랩층(301)의 1 개소에서 연소시키는 경우와 같이 연소가스의 온도가 고온으로 되어 스크랩(303)이 융착하는 것을 상기 실시형태보다도 확실하게 방지할 수 있고, 연소로 생성한 CO₂의 해리에 의해 O₂가 생성하는 일도 없다. 또 용해로(301)내에 공기를 침입시켜서 연소시키는 CO분과 스크랩(303)에 산소함유가스를 불어넣어 연소시키는 CO분의 비율을 제어할 수 있고, 게다가 스크랩(303)의 소망의 위치에 소망하는 양의 산소함유가스를 공급할 수 있기 때문에, 제어성이 좋아 확실하게 고효율로 연소시킬 수 있으며, 예열샤프트(302)의 출구 부근에서의 배가스온도를 소정 온도 이상으로 제어할 수 있다.

또 도 21에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에서는 종전의 실시형태와 달리 미리 용해로(301)내에서 미연소 CO배가스의 일부가 연소하고 있으므로 가스도입구(316)는 1단 이어도 좋다. 물론 복수이어도 상관없다. 종전의 실시형태와 똑같이 배기부(302a) 부분의 배가스온도를 소정의 온도 이상으로 하는 관점에서는 가스도입구(316)는 예열샤프트(302)의 상단면 근처에 있는 쪽이 바람직하다. 구체적으로는 적어도 예열샤프트(302)의 스크랩 상단면에서 그 2m 아래쪽 위치까지의 사이에 가스도입구(316)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 가스도입구(316)가 1단의 경우 및 가스도입구(316)가 복수단이어도 가스도입량이 적은 경우에는 OD의 값은 0. 3 ＜ OD 인 것이 바람직하다. 이와 같은 경우에 OD의 값이 0. 3 이하이면 예열샤프트(312)내에서의 가스의 열량이 부족하여 스크랩의 예열을 충분하게 실시할 수 없다. 보다 바람직한것은 0. 4 ＜ OD이다.

본 실시형태에 있어서도 스크랩의 용해가 진행되어 소정량의 용강이 로내에 쌓였으면 용해로(301) 및 용해샤프트(302)내에 스크랩이 연속해서 존재하는 상태를 유지한 채 용해로(301)를 경동시켜서 출강구(314)로부터 1 투입분의 용강을 쇳물목 등에 출강한다. 따라서 똑같이 종래의 용해설비보다도 높은 온도로 스크랩을 예열하는 것이 가능하게 된다.

또한 종전의 실시형태와 똑같이 항상 스크랩(303)이 용해로(301)와 예열샤프트(302)에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 예열샤프트(302)에 스크랩(303)을 공급하기 때문에, 배가스에 의한 스크랩예열효율이 높고, 용해 중 및 출강 시에 1 투입분의 50% 이상의 스크랩을 용해로(301) 및 예열샤프트(302)에 연속해서 존재하도록 함으로써 예열 효율이 매우 높은 것으로 된다.

또한 코크스 등의 보조열원과 반응하여 CO가스를 발생시키고, 또한 슬래그포밍을 위한 금속산화에 사용하는 산소의 공급량에 대해서도 똑같이 25N㎥/t 이상이 바람직하고, 보다 바람직한 것은 40N㎥/t 이다.

(제 9 실시형태)

도 22에 나타내는 바와 같이 용해로(301)의 탕면상의 측벽(용해로상단으로부터 1. 5m 아래쪽) 측면에 1단(A)에 4 개소, 또한 예열샤프트(302)에 샤프트하부 500㎜의 위치로부터 도면에 나타내는 바와 같은 간격으로 5단(B, C, D, E, F)에 각 4 개소, 합계 6단에 공기를 용해로(301), 예열샤프트(302)에 불어넣음노즐(가스도입구)(316)을 설치했다. 각 노즐로부터 공기를 표 5에 나타내는 바와 같이 분배하여 불어넣고, 그 때의 전력원단위와 예열샤프트상부에서의 배가스온도, 또한 다이옥신 등의 유해물질의 발생상황 및 그 것에 동반하는 백연, 악취의 상황을 조사했다.

또한 로내에 용강이 쌓여진 시점에서 120㎏/min으로 코크스를 슬래그 속으로 인젝션하여 슬래그포밍조업으로 이행하고, 흑연전극의 선단을 포밍슬래그 속으로매몰시켰다. 이 때의 전압은 400V로 설정했다. 예열샤프트내의 스크랩이 용해로내에서의 스크랩의 용해에 동반하여 하강했으면 예열샤프트 상부의 스크랩장입버킷으로부터 스크랩을 공급하고, 예열샤프트내의 스크랩의 높이를 일정한 높이로 유지했다.

이와 같이 용해로내 및 예열샤프트내에 연속해서 스크랩이 존재하는 상태에서 용해를 진행시키고, 용해로내에 180톤의 용강이 생성한 단계에서 60톤을 로내에 남기며, 1 투입분의 120톤의 용강을 출강구로부터 쇳물목에 출강했다. 출강 시의 용강의 온도는 1550℃이었다. 용강 속의 C농도는 0. 1% 이었다.

출강구 부근의 용강은 산소-오일버너로 가열했다.

120톤의 출강 후도 송산과 코크스인젝션을 실시하면서 슬래그포밍조업을 실시해서 용해를 계속하여 재차 용해로내의 용강량이 180톤이 되었으면 120톤 출강하는 것을 반복했다. 표 5의 결과는 이 용해를 반복한 5 투입의 평균값을 나타내고 있다. 또한 표 5의 실시예 1∼3은 본 발명의 범위내이고, 비교예 1∼3은 본 발명의 범위로부터 벗어난 것이다. 비교예 1∼3은 어느 것이나 샤프트출구에서의 배가스온도가 낮다. 비교예 3에서는 용해로를 밀폐상태로 하고, 또한 공기의 불어넣음을 실시하지 않았다.

표 5의 결과로부터 실시예에서는 샤프트출구에서의 배가스온도를 900℃ 이상으로 할 수 있으며, 따라서 다이옥신 등의 유해물질의 발생량은 거의 0으로 할 수 있어 백연, 악취 의 발생을 없앨 수 있는 것이 확인되었다. 이에 대해 샤프트출구에서의 온도가 낮은 비교예는 어느 것이나 유해물질이 많이 발생하고, 백연, 악취도 발생했다.

또 실시예에서는 스크랩이 항상 용해로 및 예열샤프트에 존재하고, 게다가 미연소의 CO가스를 2차연소시킬 수 있는 것으로부터 스크랩의 예열효율이 높으며, 전력원단위를 저감할 수 있는 것이 확인되었다. 이들 실시예에서는 평균해서 tap-tap 약 37분간에 120톤의 용강이 얻어지고, 산소량 45N㎥/t, 코크스원단위 36㎏/t로 전력원단위 140∼150㎾h/t가 얻어지며, 공기의 불어넣음을 실시하지 않았던 비교예 3과 비교해서 80㎾h/t이나 전력원단위가 낮았다.

	실 시 예	비 교 예
	1	2	3	1	2	3
2차연소공기(N㎥/분)	570	570	570	570	570	0
공기불어넣음위치및공기불어넣음량(N㎥/분)	A				285
	B	285				190
	C		285	190		190
	D				285	190
	E			190
	F	285	285	190
전력원단위 (㎾h/t)	155	170	170	130	140	240
코크스원단위(㎏/t)	36.1	36	36	36.2	35.9	36
Tap-Tap(min)	37	37.3	37.6	36.2	37	48.6
샤프트출구가스온도(℃)	955	960	925	320	395	125
백연, 악취의 정도	없음	있음
다이옥신 등 유해물질	1/500∼1/1500*	1

* 비교예를 1로 했다.

(제 10 실시형태)

도 21에 나타내는 바와 같이 예열샤프트(302)의 스크랩 상단면에서 2m 아래쪽 위치까지의 사이에 산소함유가스로서의 공기를 도입하기 위한 가스도입구(316)를 1단(4개소)에 설치하고, 또한 작업문(315)에 의해 용해로(301)에의 칩입공기량을 조절 가능하게 했다. 그리고 작업문(315) 및 가스도입구(316)로부터 공기를 공급하여 CO를 연소시켰다. 그 때의 총계의 2차연소공기량과 각 위치에서의 OD (＝CO₂/ (CO₂＋ CO))의 값을 표 6에 나타낸다. 또 그 때의 전력원단위와 예열샤프트 상부에서의 배가스온도, 또한 다이옥신 등의 유해물질의 발생상황 및 그 것에 동반하는 백연, 악취의 상황을 조사했다.

출강구 부근의 용강은 산소-오일버너로 가열했다.

120톤의 출강 후도 송산과 코크스인젝션을 실시하면서 슬래그포밍조업을 실시해서 용해를 계속하여 재차 용해로내의 용강량이 180톤이 되었으면 120톤 출강하는 것을 반복했다. 표 6의 결과는 이 용해를 반복한 5투입의 평균값을 나타내고 있다. 또한 표 6의 실시예 4는 본 발명의 범위내이고, 비교예 4∼6은 본 발명의 범위로부터 벗어난 것이다. 비교예 4는 용해로에서의 OD가 0. 7 이상이고, 비교예 5는 용해로가 밀폐상태로 또한 가스도입구로부터의 공기를 불어넣지 않았던 것이기 때문에, 어느 것이나 샤프트출구의 배가스온도가 낮있다.

표 6의 결과로부터 실시예 4에서는 샤프트출구에서의 배가스온도를 900℃ 이상으로 할 수 있으며, 따라서 다이옥신 등의 유해물질의 발생량을 거의 0으로 할 수 있어 백연, 악취의 발생을 없앨 수 있는 것이 확인되었다. 이에 대해 샤프트출구에서의 온도가 낮은 비교예 4, 5는 어느 것이나 유해물질이 많이 발생하고, 백연, 악취도 발생했다.

또 실시예에서는 스크랩이 항상 용해로 및 예열샤프트에 존재하고, 게다가 미연소의 CO가스를 2차연소시킬 수 있는 것으로부터 스크랩의 예열효율이 높으며,전력원단위를 낮출 수 있는 것이 확인되었다. 이 들의 실시예에서는 평균해서 tap-tap 약 37분간에 120톤의 용강이 얻어지고, 산소량 45N㎥/t, 코크스원단위 36㎏/t로 전력원단위 140∼150㎾h/t가 얻어지며, 공기의 불어넣음을 실시하지 않았던 비교예 5와 비교해서 80㎾h/t이나 전력원단위가 낮았다. 출강한 120톤의 용강은 쇳물목로(LF)에 의해 1620℃로 승온하고, 연속주조에 의해 175×175㎜의 빌릿을 제조했다.

	실시예	비교예
	4	4	5
2차연소공기(N㎥/min)OD(＝CO₂/(CO₂＋CO))용해로 내예열샤프트 중심부예열샤프트 출구	570	570	0

	0.6	0.8	0.4
	0.6	0.8	0.8
	1	1	1
전력원단위 (㎾h/t)	155	140	240
코크스원단위(㎏/t)	36.1	36.2	36
Tap-Tap(min)	37	36.2	48.6
샤프트출구가스온도(℃)	955	350	125
백연, 악취의 정도	없음	있음	있음
다이옥신 등 유해물질	1/500∼1/1500*	1	1
융착현상	없음	없음	없음

다음으로 본 발명의 도 23을 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 대해 설명한다. 상술의 실시형태에서는 가스도입구(416)를 용해로(401)내의 탕면위치에서 예열샤프트(402)의 스크랩 상단위치까지의 범위의 임의의 위치에 복수 설치했는데, 이들 가스도입구(416)는 반드시 설치하지 않아도 좋다. 가스도입구(416)를 설치하지 않는 경우에는 미연소의 CO가스를 후연소실(417)에서 모든 연소시키는 것으로된다. 또 용해로(401)에서 발생한 미연소가스를 후연소실(417)로 도입하는 배관을 설치하고, 미연소가스의 일부를 예열샤프트(1)를 통하지 않고, 후연소실(417)에 공급하도록 해도 좋다.

(제 11 실시형태)

용해로(로직경; 7. 2m, 높이 4m)와 예열샤프트(5mW×3mD×7mH)가 직결한 직류아크설비의 용해로내 및 예열샤프트내에 스크랩 150톤을 장입하고, 용해로에서 28인치의 흑연전극에 의해 최대 600V, 100㎄의 전원용량으로 아크를 형성하여 스크랩을 용해했다. 또 로측벽에 설치한 작업구로부터 수냉란스를 삽입하고, 그곳으로부터 9500N㎥/hr의 양으로 송산했다.

도 23에 나타내는 바와 같이 용해로(401)의 탕면상의 측벽(용해로상단으로부터 1. 5m 아래쪽) 측면에 1단(A)에 4 개소, 또한 예열샤프트(402)에 샤프트하부 500㎜의 위치로부터 도면에 나타내는 바와 같은 간격으로 4단(B, C, D, E)에 각 4 개소, 합계 5단에 공기를 용해로(401), 예열샤프트(402)에 불어넣음노즐(가스도입구)(416)을 설치하고, 또한 예열샤프트(402)의 배기부(402a)에 연결된 후연소실 (417)의 상부(F)의 위치에 노즐(가스도입구)(418)을 설치했다. 각 노즐로부터 공기를 표 7에 나타내는 바와 같이 분배하여 불어넣고, 그 때의 전력원단위와 예열샤프트상부에서의 배가스온도, 또한 다이옥신 등의 유해물질의 발생상황 및 그 것에 동반하는 백연, 악취의 상황을 조사했다.

용해에 대해서는 로내에 용강이 쌓여진 시점에서 120㎏/min으로 코크스를 슬래그 속으로 인젝션하여 슬래그포밍조업으로 이행하고, 흑연전극의 선단을 포밍슬래그 속으로 매몰시켰다. 이 때의 전압은 400V로 설정했다. 예열샤프트내의 스크랩이 용해로내에서의 스크랩의 용해에 동반하여 하강했으면 예열샤프트 상부의 스크랩장입버킷으로부터 스크랩을 공급하고, 예열샤프트내의 스크랩의 높이를 일정한 높이로 유지했다.

출강구 부근의 용강은 산소-오일버너로 가열했다.

120톤 출강 후도 송산과 코크스인젝션을 실시하면서 슬래그포밍조업을 실시해서 용해를 계속하여 재차 용해로내의 용강량이 180톤이 되었으면 120톤 출강하는 것을 반복했다. 표 7의 결과는 이 용해를 반복한 5투입의 평균값을 나타내고 있다. 또한 표 7의 실시예 1∼3은 본 발명의 범위내이고, 비교예 1∼3은 본 발명의 범위로부터 벗어난 것이다. 비교예 1∼3은 후연소를 실시하지 않은 것이고, 어느 것이나 샤프트출구에서의 배가스온도가 낮다. 비교예 3에서는 용해로를 밀폐상태로 하고, 또한 공기의 불어넣음을 실시하지 않았다.

표 7의 결과로부터 실시예에서는 후연소실(417)로부터 배출되는 배가스온도를 900℃ 이상으로 할 수 있으며, 따라서 다이옥신 등의 유해물질의 발생량은 거의 0으로 할 수 있어 백연, 악취의 발생을 없앨 수 있는 것이 확인되었다. 이에 대해샤프트출구에서의 온도가 낮은 비교예는 어느 것이나 유해물질이 많이 발생하고, 백연, 악취도 발생했다.

또 실시예에서는 스크랩이 항상 용해로 및 예열샤프트에 존재하고, 게다가 미연소의 CO가스를 2차연소시킬 수 있는 것으로부터 스크랩의 예열효율이 높으며, 전력원단위를 저감할 수 있는 것이 확인되었다. 이 들의 실시예에서는 평균해서 tap-tap 약 37분간에 120톤의 용강이 얻어지고, 산소량 45N㎥/t, 코크스원단위 36㎏/t로 전력원단위 140∼150㎾h/t가 얻어지며, 공기의 불어넣음을 실시하지 않았던 비교예 3과 비교해서 80㎾h/t이나 전력원단위가 낮았다.

	실 시 예	비 교 예
	1	2	3	1	2	3
2차연소공기(N㎥/분)	570	570	570	570	570	0
공기불어넣음위치및공기불어넣음량(N㎥/분)	A				285
	B	285				190
	C		285	190		190
	D				285	190
	E			190
	F	285	285	190
전력원단위 (㎾h/t)	155	170	170	130	140	240
코크스원단위(㎏/t)	36.1	36	36	36.2	35.9	36
Tap-Tap(min)	37	37.3	37.6	36.2	37	48.6
샤프트출구가스온도(℃)	935	940	905	320	395	125
백연, 악취의 정도	없음	있음
다이옥신 등 유해물질	1/500∼1/1500*	1

* 비교예를 1로 했다.

(제 12 실시형태)

도 24에 나타내는 직류식 아크로에 있어서, 철스크랩과 직접환원철의 DRI(탄소농도: 1. 5wt%)를 병용한 실시예를 이하에 설명한다. 아크로는 용해실이 로직경 7. 2m, 높이 4m, 예열실이 폭 3m, 길이 5m, 높이 7m이고, 로 용량이 180톤이다. 우선 용해실에 30톤의 상온의 DRI와 50톤의 상온의 철스크랩을 장입하고, 이어서 예열실에 70톤의 상온의 철스크랩을 장입하여 직경 30인치의 흑연제 상부전극을 이용하여 최대 750V, 130㎄의 전원용량에 의해 용해를 개시했다. 그리고, 용강의 생성과 함께 생석회와 형석을 첨가하여 용융슬래그를 형성하고, 이어서 산소가스불어넣음란스로부터 산소가스를 400N㎥/hr로 하고, 또 탄재불어넣음란스로부터 코크스를 50㎏/min으로 하여 용융슬래그 속으로 불어넣었다. 산소가스와 코크스의 불어넣음에 의해 용융슬래그는 포밍하여 상부전극의 선단은 용융슬래그 속으로 매몰했다. 이 때의 전압을 520∼550V로 설정했다.

이 후 DRI를 1. 8톤/분으로 용해실내에 연속 장입하여 용해를 계속했다. 또 예열실내의 철스크랩이 용해에 따라서 하강했으면 공급용버킷으로 철스크랩을 예열실에 장입하고, 예열실내의 철스크랩 높이를 일정한 높이로 유지하면서 용해를 계속했다. 그리고, 용해실내에 180톤의 용강이 생성한 시점에서 DRI의 용해실에의 장입을 정지하고, DRI를 완전하게 용해하고 나서 약 60톤의 용강을 용해실에 남기며, 1 히트분의 120톤의 용강을 쇳물목에 출강했다. 출강 시 중유(重油)버너에 의해 용강을 가열했다. 출강 시의 용강의 탄소농도는 0. 1wt%이고, 용강온도는 1560℃이었다. 출강 후 출강구에 충전모래를 충전한 후 DRI의 장입 및 산소가스와 코크스의 불어넣음을 재개하고, 재차 용강량이 180톤으로 되었으면 120톤 출강하는 것을 반복 실시했다. 출강 후의 용강은 쇳물목 정련로로 정련하여 1620℃로 승온한 후 연속주조기에 의해 주조했다. 쇳물목 정련로에서의 전력사용량은 평균해서 50㎾h/t 이었다.

그 결과 DRI의 배합비율이 70%의 조건으로 출강에서 출강까지의 시간은 평균해서 65분이 되고, 산소가스불어넣음량 33N㎥/t, 코크스불어넣음량 25㎏/t이고, 전력원단위 535㎾h/t로 용해할 수 있었다. 아크로와 쇳물목 정련로에서의 전력의 총사용량은 585㎾h/t 이었다.

또 비교를 위해 도 24에 나타내는 아크로에 있어서 용해로에 30톤의 상온의 DRI를 장입하고, 이어서 36톤의 상온의 철스크랩을 예열실에 장입해서 용해를 개시하며, 용강이 생성되었으면 철스크랩을 추가 장입하는 일없이 54톤의 직접환원철을 연속 장입하여 120톤의 용강을 얻고, 이 용강을 1600℃로 승온한 후, 출강하는 조업(비교예 1)도 실시했다. 또한 비교예 1에서의 산소가스불어넣음량 및 코크스불어넣음량은 상기의 실시예 1과 동일하며, 또 쇳물목 정련로에서의 전력원단위는 30㎾h/t 이었다. 표 8에 실시예 1 및 비교예 1에서의 조업조건 및 조업결과를 나타낸다.

	실시예 1	비교예 1
예열실에의 철스크랩 공급방법	상시충전	히트마다
산소가스불어넣음량(N㎥/t)	33	33
탄재불어넣음량(㎏/t)	25	25
출강온도(℃)	1560	1600
전력원단위(㎾h/t)	아크로	535	595
	쇳물목 정련로	50	30
	총 사용량	585	625

표 8에 나타내는 바와 같이 비교예 1에서는 아크로에 있어서의 전력원단위가 595㎾h/t이고, 또 아크로와 쇳물목 정련로에서의 전력의 총사용량이 625㎾h/t 이었다. 이와 같이 본 발명에 의한 실시예 1에서는 비교예 1에 비해 총사용량에서 40㎾h/t 정도의 전력을 삭감하는 것이 가능했었다.

(제 13 실시형태)

직류식 아크로에 있어서, 철스크랩과 냉선(탄소농도: 4. 5wt%)을 병용한 실시예 2를 이하에 설명한다. 아크로는 용해실이 로직경 7. 2m, 높이 4m, 예열실이 폭 3m, 길이 5m, 높이 7m이고, 로용량이 180톤이다.

우선 용해실에 30톤의 상온의 냉선과 50톤의 상온의 철스크랩을 장입하고, 이어서 예열실에 70톤의 상온의 철스크랩을 장입하여 직경 30인치의 흑연제 상부전극을 이용하여 최대 750V, 130㎄의 전원용량에 의해 용해를 개시했다. 그리고, 용강의 생성과 함께 생석회와 형석을 첨가하여 용융슬래그를 형성하고, 이어서 산소가스불어넣음란스로부터 산소가스를 6000N㎥/hr로 하고, 또 탄재불어넣음란스로부터 코크스를 80㎏/min으로 하여 용융슬래그 속으로 불어넣었다. 산소가스와 코크스의 불어넣음에 의해 용융슬래그는 포밍하여 상부전극의 선단은 용융슬래그 속으로 매몰했다. 이 때의 전압을 550V로 설정했다.

이 후 예열실내의 철스크랩이 용해에 따라서 하강했으면 공급용버킷으로 철스크랩을 예열실에 장입하고, 예열실내의 철스크랩 높이를 일정한 높이로 유지하면서 용해를 계속했다. 그리고, 용해실내에 180톤의 용강이 생성한 시점에서 약 60톤의 용강을 용해실에 남기며, 1 히트분의 120톤의 용강을 쇳물목에 출강했다. 출강 시 중유버너에 의해 용강을 가열했다. 출강 시의 용강의 탄소농도는 0. 1wt%이고, 용강온도는 1560℃이었다. 출강 후 출강구에 충전모래를 충전한 후, 상온의 냉선을 30톤 용해실에 직접 장입하는 동시에 산소가스와 코크스의 불어넣음을 재개하고, 재차 용강량이 180톤으로 되었으면 120톤 출강하는 것을 반복 실시했다. 출강 후의 용강은 쇳물목 정련로로 정련하여 1620℃로 승온한 후 연속주조기에 의해 주조했다. 쇳물목 정련로에서의 전력사용량은 평균해서 60㎾h/t 이었다.

그 결과, 냉선의 배합비율이 25%의 조건으로 출강에서 출강까지의 시간은 평균해서 40분이 되고, 산소가스불어넣음량 33N㎥/t, 코크스불어넣음량 16㎏/t이고, 전력원단위 195㎾h/t로 용해할 수 있었다. 아크로와 쇳물목 정련로에서의 전력의 총사용량은 255㎾h/t 이었다.

또 비교를 위해 용해실에 30톤의 상온의 냉선과 20톤의 상온의 철스크랩을 장입하고, 이어서 70톤의 상온의 철스크랩을 예열실에 장입해서 용해를 개시하며, 철스크랩을 예열실에 추가 장입하는 일없이 120톤의 용강을 얻고, 이 용강을 1590℃로 승온한 후, 출강하는 조업(비교예 2)과 냉선의 배합비율이 25%인 철스크랩과냉선의 혼합물(이하 「혼합물 A」로 기재함)을 예열실에 장입하여 용해를 개시하고, 예열실내의 혼합물 A가 용해하여 하강했으면 혼합물 A를 예열실에 장입하고, 예열실내의 혼합물 A의 높이를 일정한 높이로 유지하면서 용해를 계속하며, 그리고, 용해실내에 180톤의 용강이 생성한 시점에서 약 60톤의 용강을 용해실에 남기며, 1 히트분의 120톤의 용강을 출강하고, 이것을 반복 실시하는 조업(비교예 3)도 실시했다. 또한 비교예 2 및 비교예 3에서의 산소가스불어넣음량 및 코크스불어넣음량은 상기의 실시예 2와 동일하며, 또 쇳물목 정련로의 평균 전력원단위는 비교예 2에서는 30㎾h/t, 비교예 3에서는 60㎾h/t 이었다. 표 9에 실시예 2, 비교예 2 및 비교예 3에서의 조업조건 및 조업결과를 나타낸다.

	실시예 2	비교예 2	비교예 3
예열실에의 철스크랩 공급방법	상시충전	히트마다	상시충전
냉철원공급방법	용해실에직접공급	용해실에직접공급	예열실경유로 공급
산소가스불어넣음량(N㎥/t)	33	33	33
탄재불어넣음량(㎏/t)	16	16	16
출강온도(℃)	1560	1590	1560
출강에서 출강까지의 시간(min)	40	45	43
전력원단위(㎾h/t)	아크로	195	310	180
	쇳물목 정련로	60	30	60
	총 사용량	255	340	240
성분 벗어남 발생률(%)	0.8	0.8	3.1

표 9에 나타내는 바와 같이 비교예 2에서는 아크로에 있어서의 전력원단위가 310㎾h/t 이고, 또 아크로와 쇳물목 정련로에서의 전력의 총사용량이 340㎾h/t이며, 본 발명에 의한 실시예 2에 비교해서 전력원단위는 85㎾h/t 악화했다. 또 비교예 3은 냉선이 예열되기 때문에, 실시예 2에 비교해서 전력원단위가 15㎾h/t로 양호했으나, 출강 전의 탄소농도의 조정에 시간을 소비함으로써 출강에서 출강까지의 시간이 3분간 연장하는 동시에 출강 후의 용강의 탄소농도의 성분 벗어남의 발생률이 실시예 2에 비교해서 높고, 그 발생률은 3. 1%로 실시예 2의 약 4배이었다. 이와 같이 본 발명에 의한 실시예 2에서는 전력원단위를 저감할 수 있는 동시에 용강의 탄소농도의 성분 벗어남이 적어 안정한 조업이 가능했었다.

다음으로 도 26, 도 27을 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다.

(제 14 실시형태)

도 25, 도 26에 나타내는 직류아크로에 있어서의 실시예를 이하에 설명한다. 아크로는 용해실이 로직경 7. 2m, 높이 4m, 예열실이 폭 3m, 길이 5m, 높이 7m이고, 로용량이 180톤이다. 우선 예열실에 70톤의 상온의 철스크랩을 장입하고, 이어서 용해실에 40톤의 용선(탄소농도; 4. 5wt%)과 50톤의 상온의 철스크랩을 장입하여 직경 30인치의 흑연제 상부전극을 이용하여 최대 750V, 130㎄의 전원용량에 의해 용해를 개시했다. 또 통전직후 생석화와 형석을 첨가하는 동시에 산소불어넣음란스로부터 산소를 6000N㎥/hr, 탄재불어넣음란스로부터 코크스를 36㎏/min으로 하여 용해실내에 불어넣었다. 생석회 및 형석은 가열되어 용융슬래그로 되고, 그리고 산소와 코크스의 불어넣음에 의해 용융슬래그는 포밍하여 상부전극의 선단은 용융슬래그 속으로 매몰했다. 이 때의 전압을 550V로 설정했다. 그 후 예열실내의 철스크랩이 용해에 따라서 하강했으면 공급용버킷으로 철스크랩을 예열실에 장입하고, 예열실내의 철스크랩 높이를 일정한 높이로 유지하면서 용해를 계속하고, 그리고, 용해실내에 180톤의 용강이 생성한 시점에서 약 60톤의 용강을 용해실에 남기며, 1 히트분의 120톤의 용강을 쇳물목에 출강했다. 출강 시 중유버너에 의해 용강을 가열했다. 출강 시의 용강의 탄소농도는 0. 1wt%이고, 용강온도는 1560℃이었다.

출강 후 40톤의 용선을 용해실에 재차 장입하고, 이어서 산소와 코크스의 불어넣음을 재개하며, 재차 용강량이 180톤으로 되었으면 120톤 출강하는 것을 반복 실시했다. 출강 후의 용강은 쇳물목 정련로로 정련하여 1620℃로 승온한 후 연속주조기에 의해 주조했다. 쇳물목 정련로에서의 전력사용량은 평균해서 60㎾h/t 이었다.

그 결과, 용선배합율; 33%, 산소불어넣음량; 33N㎥/t 및 코크스불어넣음량; 12㎏/t의 조건으로 출강에서 출강까지의 평균시간이 40분, 전력원단위가 80㎾h/t로 용해할 수 있었다. 아크로와 쇳물목 정련로에서의 전력의 총사용량은 140㎾h/t 이었다.

또 비교를 위해 예열실에 70톤의 상온의 철스크랩을 장입하고, 이어서 용해실에 40톤의 용선(탄소농도; 4. 5wt%)과 10톤의 상온의 철스크랩을 장입하여 용해를 개시하며, 용강이 생성되어도 철스크랩을 추가 장입하는 일없이 용해를 계속하여 120톤의 용강을 얻고, 이 용강을 1600℃로 승온한 후, 출강하는 조업(비교예)도 실시했다. 또한 비교예에서의 산소불어넣음량 및 코크스불어넣음량은 상기의 실시예와 동일하고, 또 쇳물목 정련로에서의 전력원단위는 30㎾h/t 이었다. 표 10에실시예 및 비교예에 있어서의 조업조건 및 조업결과를 나타낸다.

	실시예	비교예
예열실에의 철스크랩 공급방법	상시충전	히트마다
산소가스불어넣음량(N㎥/t)	33	33
코크스불어넣음량(㎏/t)	12	12
출강온도(℃)	1560	1600
출강에서 출강까지의 시간(min)	40	60
전력원단위(㎾h/t)	아크로	80	240
	쇳물목 정련로	60	30
	총 사용량	140	270

표 10에 나타내는 바와 같이 비교예에서는 아크로에서의 전력원단위가 240 ㎾h/t 이고, 아크로와 쇳물목 정련로에서의 전력의 총사용량이 270㎾h/t이며, 또 출강에서 출강까지의 시간은 평균해서 60분이었다. 이와 같이 본 발명에 의한 실시예에서는 비교예에 비교해서 전력 총사용량으로 130㎾h/t의 삭감이 가능한 동시에 출강에서 출강까지의 시간을 20분 단축할 수 있었다.

도 29는 산소불어넣음량을 33N㎥/t의 일정조건으로 하여 용선배합율을 20∼45%로 변경한 실시예에서의 아크로에 있어서의 전력원단위를 나타낸다. 도 4에 나타내는 바와 같이 용선배합율의 증가와 함께 전력원단위는 삭감하고, 용선배합율을 약 50% 이상으로 하면 전력을 사용하지 않고 용선 중 탄소의 연소열만으로 아크로 조업을 실시하는 것이 가능한 것을 알았다.

다음으로 도 30, 도 31을 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다.

이하 본 발명을 도면에 의거하여 설명한다. 도 30은 본 발명의 실시형태의 한 예를 나타내는 아크용해설비의 종단면 개략도이다.

도 30에 있어서 내부를 내화물로 구축되고, 저부에 로저전극(706)을 구비한 용해실(702)의 상부에는 샤프트형의 예열실(703)과 수냉구조의 로벽(704)이 배치되며, 이 예열실(703)로 덮여지지 않는 로벽(704)의 상부 개구부는 개폐 자유로운 수냉구조의 로덮개(705)로 덮여져 있다. 이 로덮개(705)를 관통하여 용해실(702)내에 상하 이동 가능한 흑연제의 상부전극(707)이 설치되고, 아크용해설비(701)의 기부(基部)가 구성되어 있다. 로저전극(706)과 상부전극(707)은 직류전원(도시하지 않음)에 연결하여 로저전극(706)과 상부전극(707)의 사이에서 아크(719)를 발생시킨다.

예열실(703)의 위쪽에는 주행대차(724)에 매달린 바닥열기형의 공급용버킷 (715)이 설치되고, 이 공급용버킷(715)으로부터 예열실(703) 상부에 설치한 개폐 자유로운 공급구(720)를 통해 철스크랩이나 직접환원철 등의 냉철원 (716)이 예열실(703)내에 장입된다. 그리고 예열실(703)의 상단에 설치된 덕트(721)는 집진기 (도시하지 않음)에 연결하고, 용해실(702)에서 발생하는 고온의 배가스는 예열실 (703) 및 덕트(721)를 차례로 통하여 흡인되어 예열실(703)내의 냉철원(716)은 예열된다. 예열된 냉철원(716)은 용해실(702)내에서 용해되는 냉철원(716)의 양에 대응하여 용해실(702)내에 자유 낙하하고, 용해실(702)에 장입된다.

예열실(703)의 측벽은 아래쪽으로 향해 넓어지는 테이퍼를 갖고 있다. 테이퍼를 설치함으로써 예열된 냉철원(716)을 용해실(702)에 안정하게 공급할 수 있다. 테이퍼가 형성되지 않는 경우에는 냉철원(716)이 낙하하기 어렵게 되어 예열실 (703)내에서 선반매달음을 일으키는 원인이 된다. 이 테이퍼는 2. 5∼7도의 범위인 것이 바람직하다. 2. 5도 미만에서는 예열실(703)내의 선반매달음 발생을 유효하게 방지할 수 없고, 또 7도를 초과하면 예열실(703)내의 냉철원(716)의 장입량이 감소하여 냉철원(716)의 예열실(703)내의 체류시간을 충분히 길게할 수 없어 충분한 예열효과를 얻을 수 없게 된다.

로덮개(705)를 관통하여 용해실(2)내를 상하 이동 가능한 산소불어넣음란스 (708)와 탄재불어넣음란스(709)가 설치되고, 산소불어넣음란스(708)로부터는 산소가 용해실(702)내에 불어넣어지며, 탄재불어넣음란스(709)로부터는 공기나 질소 등을 반송용가스로 하여 코크스, 숯, 석탄, 목탄, 흑연 등의 탄재가 용해실(702)내에 불어넣어진다.

또 용해실(702)의 예열실(703)을 설치한 부위의 반대측에는 그 로저에 문 (722)으로 출구측을 단단히 눌러 놓아 내부에 충전모래 또는 진흙제가 충전된 출강구(713)와, 그 측벽에 문(723)으로 출구측을 단단히 눌러 놓아 내부에 충전모래나 진흙제가 충전된 출재구(出滓口)(714)가 설치되어 있다. 이 출강구(713)의 연직 위쪽에 대응하는 부위의 로덮개(705)에는 버너(710)가 부착되어 있다. 버너 (710)는 중유, 등유, 미분탄, 프로판가스, 천연가스 등의 화석연료를 공기 또는 산소 또는 산소부화공기에 의해 용해실(702)내에서 연소시킨다.

예열실(703)로부터 공급되는 냉철원(716)과 용해실(702)내에 생성되는 용강 (717)의 경계 부근의 용해실(702)의 로저에는 산소 또는 불활성가스를 용해실 (702)내에 불어넣기 위한 가스공급수단으로서 송풍구(712)가 설치되어 있다. 산소를 불어넣는 경우에는 송풍구(712)를 이중관 구조로 하여 외관에 프로판 등의 냉각가스를 흐르게 하는 구조로 하고, Ar 등의 불활성가스를 불어넣는 경우에는 송풍구(712)를 단관으로 해도, 또 직경이 1㎜ 정도의 다수의 세관을 집합시킨 것으로 해도, 또는 송풍구(712)에 대신하여 다공질의 포러스벽돌로 해도 어느 것이나 좋다.

이와 같이 구성되는 아크용해설비(701)에 있어서의 냉철원(716)의 용해방법은 다음과 같이 하여 실시된다. 우선 공급용버킷(715)으로부터 예열실(703)내에 냉철원(716)을 장입한다. 예열실(703)내에 장입된 냉철원(716)은 용해실(702)내에도 장입되고, 동시에 예열실(703)내를 충전한다. 또한 용해실(702)내에 냉철원 (716)을 균일하게 장입하기 위해 로덮개(705)를 열어 예열실(703)과 반대측의 용해실(702)내에 냉철원(716)을 장입할 수도 있다.

이어서 송풍구(712)로부터 산소 또는 불활성가스를 불어넣으면서 로저전극 (706)과 상부전극(707)의 사이에 직류전류를 급전하면서 상부전극(7)을 승강시키고, 상부전극(707)과 로저전극(706) 및 장입한 냉철원(716) 사이에서 아크(719)를 발생시킨다. 그리고 발생하는 아크열에 의해 냉철원(716)을 용해하고, 용강(717)을 생성시킨다. 용강(717)의 생성과 함께 생석회, 형석 등의 융제를 용해실(702)내에 장입하여 용융슬래그(718)를 용강(717) 위에 형성시켜, 용강(717)의 산화를 방지하는 동시에 용강(717)의 보온을 도모한다. 용융슬래그(718)의 양이 너무 많은 경우에는 조업 중이더라도 출재구(714)에서 배재(排滓)할 수 있다.

또 용해의 진행에 동반하여 예를 들면 예열실(703) 아래쪽 위치에 퇴적하는 냉철원(16)과 용강(717)의 경계 부근에 냉철원(16)이 적재되도 송풍구(712)로부터불어넣어지는 산소 또는 불활성가스에 의해 용강(717)이 교반되고, 교반된 용강 (717)에 의해 적재된 냉철원(716)이 용해하기 때문에, 냉철원(716)의 선반매달음을 미연에 방지할 수 있다.

용강(717)이 생성할 때부터 산소불어넣음란스(708) 및 탄재불어넣음란스 (709)로부터 산소 및 탄재를 용해실(702)내의 용강(717) 또는 용융슬래그(718) 속으로 불어넣는 것이 바람직하다. 용강(717) 속에 용해한 탄재 또는 용융슬래그 (718) 속에 현탁(懸濁)한 탄재는 산소와 반응하여 연소열을 발생하고, 보조열원으로서 작용하여 전력사용량을 절약한다. 동시에 반응생성물의 CO가스가 용융슬래그 (718)를 포밍시켜 아크(719)가 용융슬래그(718)에 싸여졌다. 소위 슬래그포밍조업으로 되기 때문에, 아크(719)의 착열 효율이 상승한다. 또 대량으로 발생하는 고온의 CO가스와 이 CO가스가 연소하여 생성되는 CO₂가스가 예열실(703)내의 냉철원 (716)을 효율 좋게 예열한다. 이 탄재의 불어넣음량은 산소불어넣음량에 대응하여 결정한다. 즉 불어넣는 산소의 화학등량에 동등한 정도의 탄재를 불어넣는 것으로 한다. 불어넣어지는 탄재가 산소불어넣음량에 비해 적으면 용강(717)이 과잉하게 산화하기 때문에 바람직하지 못하다. 또 송풍구(712)로부터 불어넣어지는 산소는 용강(717)과 반응하여 FeO로 되는데, 이 FeO는 불어넣어진 탄재에 의해 환원된다. 이 경우 산소불어넣음란스(708)와 송풍구(712)로부터 불어넣어지는 산소의 합계량은 용해되는 용강(717)의 1톤당 25N㎥ 이상, 바람직한 것은 40N㎥ 이상인 것이 바람직하다. 이에 따라 한층 효율 좋게 냉철원(716)을 용해할 수 있다.

용강(717)의 생성에 동반하여 예열실(3)내의 냉철원(716)은 용해실(2)내에서 용해된 양에 대응하여 용해실(702)내에 자유로이 낙하하여 감소하기 때문에, 이 감소분을 보충하기 위해 공급용버킷(715)으로부터 예열실(703)에 냉철원(716)을 장입한다. 이 냉철원(716)의 예열실(703)내에의 장입은 냉철원(716)이 예열실(703)과 용해실(702)에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 연속적 또는 단속적으로 실시한다. 그 때 예열 효율을 높이기 위해 예열실(703)과 용해실(702)에 연속해서 존재하는 냉철원(716)의 양을 1 히트분의 냉철원(716)의 40% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 해서 냉철원(716)을 용해하여 용해실(702)내에 적어도 1 히트분의 용강(717)이 쌓이면 용해실(702) 및 예열실(703)에 냉철원(716)이 연속해서 존재하는 상태를 유지한 채 용해실(702)을 경동하여 출강구(713)로부터 쇳물목 등의 용강유지용기(도시하지 않음)에 1 히트분의 용강(717)을 출강한다. 출강에 대해서는 용강온도의 저하에 동반하는 출강구(713)의 폐색 등의 트러블을 방지하기 위해 버너 (710)로 용강(717)을 가열해도 좋다.

그리고, 출강 후 필요에 따라 용강(717)을 쇳물목 정련로 등으로 승온하여 정련한 후, 연속주조기 등으로 주조한다. 용강(717)을 출강하고, 또한 용융슬래그 (718)를 배재한 후, 용해실(702)을 수평으로 되돌리고, 출강구(713) 및 출재구 (714)내에 충전모래 또는 진흙재를 충전하며, 이어서, 재차 통전하여 용해를 계속한다. 다음회의 히트는 예열된 냉철원(716)으로 용해를 개시할 수 있기 때문에, 용해 효율이 향상한다. 또한 출강 시에 수톤∼수십톤의 용강(717)을 용해실(702)내에 잔류시켜서 다음회 히트의 용해를 재개해도 좋다. 이렇게 하는 것으로 초기의 용해가 촉진되어 용해 효율이 보다 한층 향상한다.

이와 같이 하여 냉철원(716)을 가열·용해하는 것으로 용해실(702)내의 예열실(703) 아래쪽 위치에 있어서의 냉철원(716)의 선반매달음을 미연에 방지하는 것이 가능하게 되고, 고효율로 안정된 용해를 실시하는 것이 가능하게 된다. 그 결과 생산성의 향상과 전력원단위의 저감이 달성된다.

(제 15 실시형태)

도 30에 나타내는 아크용해설비에 있어서의 실시예를 이하에 설명한다. 또한 본 실시예에서는 용해실 로저에 설치한 2개의 이중관 송풍구로부터 산소를 불어넣으면서 용해한 예이다. 아크용해설비는 용해실이 로직경 7. 2m 높이 4m, 예열실이 폭 3m, 길이 5m, 높이 7m, 로용량이 180톤이다.

우선 예열실에 150톤의 상온의 철스크랩을 장입하고, 직경 30인치의 흑연제 상부전극을 이용하여 최대 750V, 130㎄의 전원용량으로 용해를 개시했다. 통전직후 생석회와 형석을 첨가하는 동시에 산소불어넣음란스로부터 4000N㎥/hr로 산소를 불어넣었다. 용해로내에 용강이 쌓여진 시점에서 탄재불어넣음란스로무터 코크스를 80㎏/min으로 하여 슬래그 속으로 불어넣어 포밍슬래그조업에 이행하고, 상부전극의 선단을 포밍한 슬래그 속으로 매몰시켰다. 이 때의 전압을 550V로 설정했다. 그리고 예열실 내의 철스크랩이 용해에 따라서 하강했으면 공급용버킷으로 철스크랩을 예열실에 장입하고, 예열실내의 철스크랩 높이를 일정한 높이로 유지하면서용해를 계속했다.

이 사이 이중관 송풍구로부터 1개의 송풍구당 40N㎥/hr, 송풍구 합계로 80N㎥/hr로 산소를 불어넣고, 냉철원의 선반매달음을 방지하여 냉철원의 용강 속으로의 붕괴가 정상적으로 발생하는 상태를 계속시켰다. 또한 이중관의 외관으로부터는 프로판가스를 불어넣어 송풍구를 냉각시켰다.

그리고 용해실내 및 예열실내에 연속해서 철스크랩이 존재하는 상태에서 용해를 진행시켜, 용해실내에 180톤의 용강이 생성한 시점에서 약 60톤의 용강을 용해실에 남기고 1 히트분의 120톤의 용강을 쇳물목에 출강했다. 출강 시, 중유버너에 의해 용강을 가열했다. 출강 시의 용강의 탄소농도는 0. 1wt%이고, 용강온도는 1550℃이었다. 출강 후 재통전하는 동시에 산소 및 코크스의 불어넣음을 재개하고, 재차 용강량이 180톤으로 되었으면 120톤 출강하는 것을 반복 실시했다.

그 결과 산소불어넣음란스 및 바닥불기 송풍구로부터의 합계의 산소불어넣음량이 33N㎥/t, 코크스불어넣음량이 26㎏/t의 조건으로 출강에서 출강까지의 평균시간을 40분으로 하고 전력원단위를 170㎾/t로 하여 용해할 수 있었다.

송풍구로부터 산소를 불어넣지 않는 경우에는 용강과 냉철원의 경계부근에 녹아 남은 용해부의 위에 철스크랩이 적층되고, 철스크랩의 전면에는 공간이 있음에도 불구하고 철스크랩이 용해실내에 떨어지지 않고 선반매달음 상태가 장시간 계속되어 용해가 정체하는 현상이 6 히트에 1회 정도 발생했는데, 본 발명에 따라 산소를 불어넣음으로써 이와 같은 용해의 정체는 발생하지 않았다.

산소를 로저로부터 불어넣은 경우와 불어넣지 않은 경우에서 출강에서 출강까지의 시간과 그 빈도의 관계를 조사한 결과 실시예 1과 똑같이 산소를 불어넣지 않은 경우에는 용강에의 철스크렙의 공급이 늦고, 그 결과 출강에서 출강까지의 시간이 길게 되는 경우가 발생했는데. 산소를 불어넣은 경우에는 대략 40분간에 출강할 수 있고, 용해시간의 연장은 발생하지 않았다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 용해실과, 그 상부에 직결하는 예열샤프트를 갖는 아크용해설비를 이용하여 스크랩 등의 철원을 용해하기 때문에, 용해실에의 철원의 반송공급을 위한 장치를 특별히 필요로 하지 않는다. 또 철원이 용해실과 예열샤프트에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 예열샤프트에 철원을 공급하면서 용해실내의 철원을 아크에 의해 용해하고, 용해실 및 예열샤프트에 철원이 존재하는 상태에서 용철을 출탕하기 때문에, 다음 투입 철원의 예열도 가능하여 매우 고효율의 철원의 용해를 실현할 수 있다. 또 철원과 그것이 용해하여 생성한 용탕의 접촉면적을 작게할 수 있기 때문에 용철을 과열시키실 수 있어 출탕되는 용철의 온도가 낮다고 하는 문제를 해소할 수 있다. 또 또한 용해실의 예열샤프트에 대응하는 부분 및 이간부에 대응하는 부분의 저부의 일부 또는 전부가 용해실 중 출탕부가 설치된 부분의 저부를 최심위치로 하여 그 위치로부터 로의 경동하는 방법에 향해 높게되도록 경사한 경사부를 구성함으로써 용해실의 저부에 경사부를 갖지 않는 경우보다도 철원과 용철의 접촉면적을 현저하게 작게할 수 있어 출탕되는 용철의 온도가 낮다고 하는 문제를 한층 유효하게 회피할 수 있다.

Claims

(a) 냉철원을 용해하기 위한 공간으로서 사용하는 용해실;

(b) 해당 용해실의 한쪽측의 상부에 직결하고, 해당 용해실에서 발생하는 배가스를 도입하여 냉철원을 예열하는 예열샤프트;

(c) 해당 용해실내에서 냉철원 용해를 위한 열을 공급하는 아크전극;

(d) 냉철원이 해당 용해실과 해당 예열샤프트에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 해당 예열샤프트에 냉철원을 공급하는 냉철원공급장치;

(e) 해당 용해실에 돌출 설치되고, 출강구를 갖는 출강부;와

(f) 해당 용해실을 해당 출강부측에 경동하는 경동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에 있어서,

해당 출강구를 갖는 해당 출강부는 해당 예열샤프트내의 냉철원을 해당 용해실에 공급하는 방향과는 다른 방향에 위치하는 출강부인 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 2 항에 있어서,

상기 출강부는 냉철원의 공급방향에 대해 직교하는 방향을 향해서 설치된 출강부인 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에서 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용해실을 경동할 때, 냉철원이 해당 출강부에 유출하는 것을 방해하는 것을 가능하게 하기 위해 해당 용해실에 인접하여 설치한 해당 예열샤프트의 위치와 해당 용해실에 인접하여 설치한 출강부의 위치의 사이에 이간부를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 4 항에 있어서,

상기 용해실의 해당 예열샤프트가 설치된 위치와 해당 출강부가 설치된 위치의 사이의 이간거리는 해당 예열샤프트로부터 해당 용해실에 걸쳐 안식각으로 넓어지는 냉철원의 수평거리보다도 긴 거리인 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에 있어서,

출강 시의 해당 용해실 경동 시, 해당 용해실내에서 이동하는 용철에 추종하여 해당 아크전극을 이동시키는 이동장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에 있어서,

해당 출강부에 설치된 다른 아크전극을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에 있어서,

상기 예열샤프트 아래쪽 위치에 있어서, 산소가스공급장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에 있어서,

상기 예열샤프트 아래쪽 위치에 있어서, 냉철원에 산소가스와 함께 연료를 공급하는 연료공급장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에 있어서,

상기 용해실에 탄재를 공급하는 탄재공급장치와 해당 용해실에 산소가스를 공급하는 산소가스공급장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에 있어서,

상기 용해실에서 발생한 미연소가스의 해당 예열샤프트를 통과한 후의 잔존분을 산소함유가스를 공급함으로써 후연소시키는 후연소실과, 해당 후연소실로부터 배출된 배가스를 냉각하는 냉각부를 구비하고, 해당 후연소실로부터 배출되는 배가스의 온도를 소정온도 이상으로 하는 장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각부에서 급랭된 배가스에 흡착제를 공급하는 흡착제공급장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에 있어서,

상기 용해실내의 탕면위치에서 해당 예열샤프트 상부의 냉철원의 상단위치까지의 범위에 있어서, 1단 또는 복수단에 가스도입구를 설치하고, 이들 해당 가스도입구로부터 냉철원장입부분에 산소함유가스를 공급하여 해당 용해실에서 발생하는 미연소가스의 일부를 연소시키는 장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항에 있어서,

상기 용해실내의 냉철원과 용강의 경계부근의 용강 속에 산소 또는 불활성가스를 불어넣기 위한 가스공급장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해설비.
제 1 항 내지 제 3 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재한 냉철원의 아크용해설비를 이용하여,

(1) 용해실에서 발생하는 배가스를 예열실에 도입하여 냉철원을 예열하고;

(2) 냉철원이 해당 예열샤프트와 해당 용해실에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 냉철원을 연속적 또는 단속적으로 해당 예열샤프트에 공급하면서 해당 용해실내의 냉철원을 아크전극으로 용해하며;

(3) 해당 용해실에 용강이 쌓인 시점에서 해당 용해실을 경동하고;

(4) 해당 아크전극으로 용강을 일정시간 가열하여 승온하며;

(5) 냉철원이 해당 예열샤프트와 해당 용해실에 연속해서 존재하는 상태에서 용강을 출강하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 15 항에 있어서,

상기 용해실을 경동시킴으로써 용강과 해당 용해실내의 냉철원을 완전히 분리하는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 15 항에 있어서,

상기 용해실의 해당 예열샤프트 아래쪽 위치에 있어서, 냉철원에 산소 또는 해당 산소와 동시에 연료를 불어넣는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 15 항에 있어서,

상기 용해실에 산소와 탄재를 불어넣는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 15 항에 있어서,

용해 중 및 출강 시에 해당 용해실 및 해당 예열샤프트에 1 투입분의 40% 이상의 냉철원이 잔존하고 있도록 제어하는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 17 항에 있어서,

해당 예열샤프트 하부에 불어넣는 해당 산소와 해당 용해실에 불어넣는 해당 산소의 합계가 25N㎥/ton 이상인 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 15 항에 있어서,

해당 용해공정은 상기 용해실내의 냉철원을 아크가열 및 보조열원과 산소를 해당 용해실내에 공급함으로써 용해하고, 해당 용해실에서 발생한 미연소배가스의 예열샤프트를 통과한 후의 잔존분을 계외로 배출하는 일없이 산소함유가스를 해당 예열샤프트에 공급하여 후연소시켜서 배가스온도를 소정온도 이상으로 하며, 그 후 연속해서 해당 배가스를 급랭하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 15 항에 있어서,

해당 용해공정은 상기 용해실내의 냉철원을 아크가열 및 보조열원과 산소를용해실내에 공급함으로써 용해하고, 해당 용해실내의 탕면위치에서 해당 예열샤프트 상부의 냉철원의 상단위치까지의 범위에 있어서 1단 또는 복수단에 가스도입구를 설치하며, 이들 해당 가스도입구로부터 냉철원장입부분에 산소함유가스를 공급하여 해당 용해실에서 발생하는 미연소가스의 일부 또는 전부를 연소시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 21 항에 있어서,

상기 배가스를 해당 냉각부에서 급랭 후, 배가스에 흡착제를 공급하는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 21 항에 있어서,

상기 후연소 후의 배가스온도는 900℃ 이상인 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 15 항에 있어서,

해당 방법은 해당 용해실내의 냉철원을 아크가열 및 보조연료와 산소를 해당 용해실내에 공급함으로써 용해하고, 해당 용해실내의 탕면위치에서 해당 예열샤프트 상부의 냉철원의 상단위치까지의 범위에 있어서 소정위치에 1단 또는 복수단에 가스도입구를 설치하며, 이들 해당 가스도입구로부터 냉철원장입부분에 소정량의 산소함유가스를 공급하여 해당 용해실에서 발생하는 미연소가스를 연소시키고, 해당 산소함유가스에 의해 해당 미연소가스가 연소하여 생성한 배가스의 해당 예열샤프트출구 부근에서의 온도가 소정온도 이상으로 되도록 하며, 그 후 해당 배가스를 해당 예열샤프트 상부에 연결된 냉각부에서 급랭하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 25 항에 있어서,

해당 방법은 상기 냉각부에서 급랭 후, 배가스에 흡착제를 공급하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 25 항에 있어서,

해당 예열샤프트 출구부근에서의 배가스온도는 900℃ 이상인 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 22 항에 있어서,

상기 산소함유가스의 전체불어넣음량은 그 중의 산소농도와 유량으로부터 계산되는 공급산소량 Qin이 용해실내에 불어넣는 산소량 Q(N㎥/min)에 대해 이하의 (A)식에 나타내는 관계로 되도록 하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.

0. 55Q ≤ Qin ≤ 0. 9Q …… (A)
제 15 항에 있어서,

상기 용해실내의 냉철원을 아크가열 및 코크스 등의 보조열원과 산소를 용해로내에 공급함으로써 용해하고, 그 때에 이 용해실에 공기를 도입하여 CO₂/ (C0₂＋ CO)를 OD로 한 경우에 0. 3 ≤ OD ≤ 0. 7로 되도록 해당 용해실내에서 미연소가스를 연소시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 4 항에 기재한 냉철원의 아크용해설비를 이용하여,

(1) 용해실에서 발생하는 배가스를 예열실에 도입하여 냉철원을 예열하고;

(2) 냉철원이 해당 예열샤프트와 해당 용해실에 연속해서 존재하는 상태를 유지하도록 냉철원을 연속적 또는 단속적으로 해당 예열샤프트에 공급하면서 해당 용해실내의 냉철원을 아크전극으로 용해하며;

(3) 해당 용해실에 용강이 쌓인 시점에서 해당 용해실을 경동하고;

(4) 해당 아크전극으로 용강을 일정시간 가열하여 승온하며;

(5) 냉철원이 해당 예열샤프트와 해당 용해실에 연속해서 존재하는 상태에서 용강을 출강하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.
제 16 항에 있어서,

상기 용해실의 해당 예열샤프트 아래쪽 위치에 있어서, 냉철원에 산소 또는 해당 산소와 동시에 연료를 불어넣는 공정을 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 냉철원의 아크용해방법.