KR100449666B1 - 코렉스 공정을 이용한 용선제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코렉스 공정에 의하여 용선을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 환원로에 공급되는 환원가스의 공급조건을 적절히 제어하므로써 환원로내의 장입물 강하를 안정되게 하고 광석의 환원율을 상승 시킬 뿐만 아니라 광석의 분화를 방지할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 철광석을 환원가스에 환원시켜 환원철을 제조하는 환원로 및 상기 환원철을 공급받아 용선을 제조하고 배출되는 가스를 철광석의 환원가스로 이용하기 위하여 상기 환원로에 공급하도록 구성되는 용융로를 포함하는 코렉스 설비를 이용하여 용선을 제조하는 방법에 있어서,

상기 환원가스가 공급되는 지점과 장입층의 최상부와의 사이의 위치에서 총환원가스량의 30-40부피%의 환원가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 코렉스 공정을 이용한 용선제조방법을 그 요지로 한다.

Description

코렉스 공정을 이용한 용선제조방법{Method For Manufacturing Molten Pig Iron By COREX Process}

본 발명은 코렉스 공정에 의하여 용선을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 환원로에 환원가스를 균일하게 공급하므로서 환원로 조업을 안정적이고 최적의 상태를 유지할 수 있는 코렉스 공정을 이용하여 용선을 제조하는 방법에 관한 것이다.

코렉스 공정에서는 철광석을 환원가스에 환원시켜 환원철을 제조하는 환원로 및 상기 환원철을 공급받아 용선을 제조하고 배출되는 가스를 철광석의 환원가스로 이용하기 위하여 상기 환원로에 공급하도록 구성되는 용융로를 포함하는 코렉스 설비를 이용하여 용선을 제조한다.

도 1에 나타난 바와 같이, 용융로에서 생성된 800℃정도의 환원가스를 환원로 버스틀(Bustle) 환상관을 통하여 환원로에 통입되고 환원로에 장입된 광석을 90% 환원시킨다.

환원로에 장입된 광석을 환원시키는 과정 중에 가장 큰 장애는 환원로 조업 불안이며 이의 주요요인은 환원로내에서의 철광석의 환원특성에 기인한다.

환원로내의 철광석은 주로 약 600℃~1000℃에 환원이 일어나는데, 특히, 환원로 광석장입층의 최상부에서 1m 하부 지점온도가 700℃이하로 되는 경우가 발생하게 된다.

상기와 같은 경우가 발생하게 되면, 광석의 저온 분화가 급격히 상승되어 환원로 내의 더스트가 축적되어 환원가스의 흐름이 원활하지 못하게 되고, 도 2에 나타난 바와 같이, 환원가스가 한쪽으로 편류되므로서 환원로내의 통기성 불량이 광석의 슬립(Slip) 및 드롭(Drop)발생을 연속적으로 유도하여 환원로 광석 장입층의 최상부에서 수직1m 하부 온도가 700℃ 이상으로 상승하지 못하고 600℃ 이하로 까지 저하된다.

상기와 같이, 장입층의 최상부에서 수직1m 하부 온도가700℃ 미만으로 저하되는 경우에는 환원로에서 승온되지 못한 광석을 용융로에 장입하므로서 용융로의 노열저하를 가져오고 환원로의 온도를 상승시키기 위하여 환원로내의 광석 장입량을 감소 시키므로서 생산량 감소에 직접적인 영향을 주고 원가상승의 주요 요인이 된다.

본 발명자들은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 환원로에 공급되는 환원가스의 공급조건을 적절히 제어하므로써 환원로내의 장입물 강하를 안정되게 하고 광석의 환원율을 상승 시킬 뿐만 아니라 광석의 분화를 방지할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 통상적인 코렉스(COREX) 공정을 나타내는 공정도

도 2는 통상적인 코렉스공정에 있어서 환원로의 내부도

도 3은 본 발명에 부합되는 용선제조장치의 환원로의 단면도

도 4는 도 3에 나타나 있는 용선제조장치의 가스냉각장치의 확대도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20 . . . 환원로 21 . . . 환상관 22 . . . 환원가스공급관 23 . . . 보조환원가스공급관 30 . . . 가스냉각장치 31 . . . 냉각가스공급라인 32 . . . 질소가스공급라인 311 . . . 냉각가스자동차단변 312 . . . 냉가각스유량조절변 313 . . . 냉각가스수동차단변 321 . . . 질소가스자동차단변 322 . . . 질소가스바이패스변

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 철광석을 환원가스에 환원시켜 환원철을 제조하는 환원로 및 상기 환원철을 공급받아 용선을 제조하고 배출되는 가스를 철광석의 환원가스로 이용하기 위하여 상기 환원로에 공급하도록 구성되는 용융로를 포함하는 코렉스 설비를 이용하여 용선을 제조하는 방법에 있어서,

상기 환원가스가 공급되는 지점과 장입층의 최상단과의 사이의 위치에서 총환원가스의 일부를 공급하는 것을 특징으로 하는 코렉스 공정을 이용한 용선제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

통상적으로 코렉스 설비는 철광석을 환원가스에 의해 환원시켜 환원철을 제조하는 환원로 및 상기 환원철을 공급받아 용선을 제조하고 배출되는 가스를 철광석의 환원가스로 이용하기 위하여 상기 환원로에 공급하도록 구성되는 용융로를 포함하여 구성된다.

상기 환원로에는 환상관이 구비되어 있고, 이 환상관에는 환원가스공급관이 연결되어 있다.

용융로에서 공급되는 환원가스는 상기 환원가스공급관 및 상기 환상관을 통해 환원로에 공급된다.

본 발명에 따라 용선을 제조하기 위해서는 본 발명이 보다 적절히 적용돨 수 있는 환원로의 일례를 나타내는 도 3에 나타난 바와 같이 상기 환원가스가 공급되는 지점즉, 환상관(21)이 구비되어 있는 지점과 장입층의 최상부와의 사이의 위치에 일부의 환원가스를 환원로(20)내로 공급하는 보조환원가스공급관(23)을 구비시키는 것이 필요하다.

상기 보조환원가스공급관(23)은 상기 환상관(21)에 환원가스를 공급하는 환원가스공급관(22)에 가스소통관계로 연결되어 있다.

상기 보조환원가스공급관(23)은 환원로내의 장입층의 최상단과 최하단사이의 거리를L이라고 할 때, 장입층의 최상단에서부터 0.91L 내지 0.94L까지 영역의 온도가 700℃ 이상이 되도록 환원가스를 공급하기 위함이다.

상기 보조환원가스공급관(23)은 장입층의 최상단에서부터 0.8L 내지 0.77L까지 영역에 환원가스를 공급하도록 위치시킨다.

상기 보조환원가스공급관(23)은 환원로로 공급하는 기존의 환원가스공급관(22) 0˚방향에서 가스라인을 인출하여90˚방향에서 장입층의 최상단에서부터 0.8L 내지 0.77L까지 영역에 환원가스를 공급하고, 또한, 기존의 환원가스공급관(22) 180˚방향에서 가스라인을 인출하여270˚방향에서 장입층의 최상단에서부터 0.8L 내지 0.77L까지의 영역에 환원가스를 공급하도록 구성되는 것이다.

상기 보조환원가스공급관(23)에는 가스냉각장치(30)을 구비시키는 것이 바람직하다.

상기 가스냉각장치(30)는 장입층의 최상단에서부터 0.8L 내지 0.77L까지의 영역의 온도가 855-865℃ 정도 유지되도록 상기 환원가스를 보조환원가스공급관(23)를 통해 냉각가스를 공급하기 위함이다.

상기 가스냉각장치(30)는 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 보조환원가스공급관(22)에 냉각가스를 공급하는 냉각가스공급라인(31) 및 이 냉각가스공급라인(31)에 연결되어 있는 질소가스공급라인(32)을 포함하고, 상기 냉각가스공급라인(31)에는 냉각가스자동차단변(311), 냉각가스유량조절변(312), 및 냉각가스수동차단변(313)이 구비되어 있고, 그리고 상기 질소가스공급라인(32)에는 질소가스자동차단변(321) 및 질소가스바이패스변(322)이 구비되어 있다.

상기 환원가스를 보조환원가스공급관(23)을 통해 공급하는 과정중에 장입층의 최상단에서부터 0.8L 내지 0.77L까지 영역의 온도가 855 - 865℃이상으로 상승하는 경우 냉각가스를 통입하여 관리하고자 하는 온도 까지 낮추며 냉각가스가 필요치 않을경우 가스냉각장치(30)의 냉각가스유량조절변(311)을 보호하기 위하여 질소 가스를 통입 퍼지(Purge)하여 소량 취입하도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따라 용선을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

환원로에 통입하는 환원 가스 온도는 780℃~800℃정도이며, 환원로에 공급되어 광석을 승온 시키며 환원로 광석 장입층의 최상단에서부터 0.91L 내지 0.94L까지 영역의 온도가 700℃ 미만으로 저하되는 경우가 발생하게 되는데, 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여 보조환원가스공급관을 통하여 환원가스를 공급하여 그 영역의 온도가 700℃ 이상이 되도록 해주는 것이다.

본 발명에서는 상기 보조환원가스공급관을 통해 공급되는 환원가스의 공급량은

총환원가스량의 30-40부피%정도로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 상기 보조환원가스공급관을 통해 환원가스를 공급하므로써 장입층의 최상단에서부터 0.8L 내지 0.77L까지 영역의 온도가 865℃ 이상이 되는 경우에는 냉각장치를 통하여 냉각가스를 공급하여 그 영역의 온도가 855 - 865℃가 되도록 해준다.

이하, 장입층의 높이가 17.5m 인 환원로를 사용하여 환원하는 경우에 근거하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

상기한 크기의 환원로를 사용하여 환원하는 경우에는 장입층의 최상단으로부터 수직 1m 하부 지점온도 700℃이상, 수직 2m 하부 지점 온도820℃이상, 환원로 광석 장입층의 최상부에서 수직 3m 하부 지점 온도 850℃이상 되어야만 환원로 조업의 최적화를 이룰 수 있다.

본 발명에서는 환원가스공급관 및 환상관을 통해 환원가스를 공급함과 동시에 보조환원가스공급관으로부터도 환원가스의 일부를 공급하므로써, 종래의 환원가스공급관 및 환상관만을 통해 공급하는 경우보다 본 발명에 의하면, 환원로 광석 장입층의 최상부 수직 1m하부온도를 700℃ 이상 빠르게 승온 시키고 광석의 환원 저온분화를 방지시켜 더스트 발생을 억제하고 환원로내의 가스 흐름을 원활히 하여 광석의 슬립 및 드롭을 방지할 수 있게 된다.

이는 생산량을 증가시킬수 있는 조건이 되며 생산량 증가에 따른 원가절감 효과를 가져올수 있다.

또한, 보조환원가스공급관을 통해 환원로에 새로이 환원가스를 통입하는 과정중에 환원로 4m수직온도가 865℃이상 상승할수 있는데 온도상승을 방지하기 위하여 65℃ 냉각가스를 통입하여 환원로 4m수직온도가 865℃이하로 관리한다.

환원로 4m수직온도가 865℃이상 되면은 광석과 광석사이에 더스트가 녹아 광석끼리 서로달라 붙어 포도송이 처럼되면서 환원로 내의 가스흐름이 편류가 발생 광석의 슬립 및 드롭을 발생시킬 우려가 있어 이를 방지코져 865℃ 이하로 관리하는 것이 바람직하다.

냉각가스(Cooling Gas)를 통입하는 과정중에 냉각가스수동차단변(313)은 상시 개방되어있고 냉각가스유량조절변(312)을 제어(Control)하여 환원로 수직 4m온도를관리한다.

이에 환원로 수직온도가 관리범위 안에 올 경우나 낮은 경우에는 냉각가스 유량조절변(312)과 냉각가스자동차단변(311)을 차단(Close)하여 냉각가스 통입을 차단한다.

이때 환원로의 고온(850℃)의 열이 냉각가스공급라인(31)쪽으로 역류하여 냉각가스 유량조절변(312)을 열화 시킬 수 있으므로 이를 방지코져 질소가스 자동차단변(321)을 열어 질소가스를 소량 취입한다.(압력 10Kg/㎠)

상기와 같은 제어를 온도에 따라 반복 수행하여 환원로 수직4m지점이 860℃ 전후가 되도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 환원로의 수직최고온도 지점에 바로 환원가스를 통입하므로서 광석의 승온 및 초기단계에서 열 충격에 의한 광석열분화와 환원 초기에 의한 환원분화를 최대한 짧게 하고 광석의 스립 및 드롭발생을 방지하여 광석의 환원율 증가와 광석분화율 방지로 생산량 증가 및 연료비를 저하 시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 철광석을 환원가스에 환원시켜 환원철을 제조하는 환원로 및 상기 환원철을 공급받아 용선을 제조하고 배출되는 가스를 철광석의 환원가스로 이용하기 위하여 상기 환원로에 공급하도록 구성되는 용융로를 포함하는 코렉스 설비를 이용하여 용선을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 환원가스가 공급되는 지점과 장입층의 최상단과의 사이의 위치에서 총환원가스의 일부를 공급하는 것을 특징으로 하는 코렉스 공정을 이용한 용선제조방법
2. 제1항에 있어서, 총환원가스량의 30 - 40부피%의 환원가스가 장입층의 최상단에서부터 0.8 내지 0.77L(L: 환원로내의 장입층의 최상단과 최하단사이의 거리)까지의 영역에 공급되는 것을 특징으로 하는 코렉스 공정을 이용한 용선제조방법
3. 제2항에 있어서, 상기 30 - 40부피%의 환원가스가 장입층의 최상단에서부터 0.91내지 0.94L(L: 환원로내의 장입층의 최상단과 최하단사이의 거리)까지의 영역의 온도가 700℃ 이상이 되도록 공급되는 것을 특징으로 하는 코렉스 공정을 이용한 용선제조방법
4. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 장입층의 최상단에서부터 0.8 내지 0.77L(L: 환원로내의 장입층의 최상단과 최하단사이의 거리)까지의 영역의 온도가855-865℃ 정도 유지되도록 상기 환원가스가 공급되는 지점과 장입층의 최상단과의 사이의 위치에서 공급되는 환원가스에 냉각각스를 함유시키는 것을 특징으로 하는 코렉스 공정을 이용한 용선제조방법