KR100931229B1 - 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환원로, 전기로를 복합형으로 배치하여 용강을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 철광석과 스크랩을 혼합하여 용강을 제조하는 설비에 있어서, 상기 철광석이 광석장입구를 통하여 장입되고, 상기 장입된 철광석을 하부에 연결된 메인가스도관을 통하여 공급되는 배가스에 의해 환원반응시키며, 상기 환원된 철광석을 외부로 배출하는 환원철배출기를 하부에 장착한 환원로; 상기 환원철배출기의 출구단으로부터 연장되고, 고온밀폐형 상부밸브를 갖는 환원철공급관의 하부단이 상부에 연결되고, 환원철이 배출되고, 고온밀폐형 하부밸브를 갖는 환원철배출관의 상부단이 하부에 연결되며, 내부저장된 환원철의 중량을 측정하는 로드셀을 갖추어 환원철이 일시 저장되는 저장조; 상기 환원철배출관에 장착된 환원철장입기를 통하여 외부배출되는 환원철을 적어도 2개이상의 광석도관중 어느 하나로 분배하도록 상기 환원철배출관과 광석도관사이에 구비되는 다방향 광석밸브; 상기 광석도관의 하부단이 연결되어 환원철이 장입되고, 스크랩장입구를 통하여 스크랩이 장입되며, 전기에너지를 제공하는 전극봉을 갖추며, 화력에너지를 제공하는 일반탄 및 슬래그를 형성하는 부원료를 산소와 더불어 취입하는 취입노즐을 갖추는 한편, 일반탄과 산소연소시 발생된 배가스를 상기 메인가스도관으로 배출하는 가스도관을 갖는 적어도 2개이상의 전기로;를 포함하여 구성되며, 상기 환원로의 배기구에는 장입된 철광석과 환원반응된 배가스가 배출되는 배가스관을 갖추고, 상기 배가스관에는 배가스에 포함된 미분진을 살수에 의해 포집하여 청정한 배가스만을 플래어 스택으로 배출할 수 있도록 수냉식 스크러버를 갖추어 구성함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 석탄을 사용할 수 있는 밀폐형 전기로 제강 공정에 있어서 에너지 효율을 높이며 동시에 경제적 방법으로 용강 품질을 안정화 시킬 수 있도록 전기로의 전기에너지 일부를 수소함량이 많고 저렴한 일반탄 화력에너지로 대체하고, 일반탄 연소시 발생하는 부생환원가스를 이용하여 환원로에서 환원철을 고온상태로 부가 생산하고, 주원료인 스크랩과 함께 전기로에 환원철을 장입하여 용강을 생산할 수 있는 효과가 얻어진다.

철광석, 스크랩, 환원로, 전기로, 저장조, 다방향 광석밸브, 전극봉, 취입노즐

Description

환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강장치 및 방법{A HYBRID STEELMAKING APPARATUS AND METHOD USING REDUCE FURNACE AND ELECTRIC FURNACE}

도 1은 본 발명에 따른 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강장치를 도시한 개략도,

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 ...... 환원로 101 ...... 환원철배출기

104 ...... 광석장입구 150 ...... 수냉식 스크러버

200 ...... 저장조 202,204 ... 고온밀폐형 상,하부밸브

205 ...... 로드쉘 250 ...... 다방향 광석밸브

251,252 ... 광석도관 300,300a ...... 전기로

302,302a ... 전극봉 303,303a ... 취입노즐

본 발명은 환원로, 전기로를 복합형으로 배치하여 용강을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 석탄을 사용할 수 있는 밀폐형 전기로 제강 공정에 있어서 에너지 효율을 높이며 동시에 경제적 방법으로 용강 품질을 안정화 시킬 수 있도록 전기로의 전기에너지 일부를 수소함량이 많고 저렴한 일반탄 화력에너지로 대체하고, 일반탄 연소시 발생하는 부생환원가스를 이용하여 환원로에서 환원철을 고온상태로 부가 생산하고, 주원료인 스크랩과 함께 전기로에 환원철을 장입하여 용강을 생산할 수 있는 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강장치 및 방법에 관한 것이다.

현재까지 용철을 생산하는 공정에 있어서, 에너지 효율면이나 생산력면에서 고로공정을 능가하는 제선공정은 개발되지 않고 있다. 그러나, 고로공정에서는 연료 및 환원제로 사용하는 탄소원으로서 특정 원료탄을 가공처리한 코우크스에 의존하고 있으며, 철원으로서는 일련의 괴상화 공정을 거친 소결광에 주로 의존하고 있다. 이에 따라 현행 고로공정은 코우크스 제조설비 및 소결설비 등의 원료예비처리설비가 반드시 수반되고 있는바 상기한 부대설비 구축를 위한 제비용이 필요하고, 또한, 상기 부대설비에서 발생하는 SOx, NOx, 분진과 같은 환경오염물질이 방대하므로 전세계적인 규제가 엄격해져 가고 있어 이를 극복하기 위한 막대한 처리설비 투자비용 등으로 현행 고로법의 경쟁력은 점차 저하되고 있는 상황이다.

이와 같은 관점에서 세계 각국은 이미 순철에 가까워 그만큼 에너지 사용량 과 이산화 탄소 배출량을 상기 고로밀 대비 약 1/3 수준까지 줄일 수 있는 청정한 철강원료인 스크랩(Scrap)을 주원료로 하는 미니밀을 이용한 전기로 제강법에 주목하고 있다.

그러나, 전기로에서 발생하는 배가스는 온도가 1200℃이상으로 매우 높기 때문에 주원료인 스크랩을 예열하여 장입하는데 이용하면 에너지 사용 효율을 30%이상 높일 수 있다. 더욱이 석탄을 일부 사용하는 경우에는 환원성 가스성분인 일산화탄소, 수소를 다량 함유하고 있다. 그러나, 배가스를 이용한 스크랩예열시 이에 내포하고 있는 이물질 때문에 예열시 상당량의 악취와 유독가스가 발생하여 대부분의 전기로에서는 스크랩 예열을 생략하고 있다.

한편, 전기로를 이용하는 제강공정은 주원료인 스크랩은 점차 구리와 주석과 같이 제강공정에서는 제거가 거의 불가능한 불순물의 재순환사용에 의한 누적으로 점차 저급/노폐화되고 있고, 이미 전기로 제품인 봉강이나 형강류 제품에서는 그 허용치를 초과한 수준이라, 고급고철이나, 용선, 냉선, 핫단광(Hot Briquetted Iron: HBI)같이 고순도이나 값비싼 철근을 수입하여 희석사용할 수 밖에 없는 상황이다. 또한 값비싼 전기를 주연료로 사용하고 있기 때문에 용강 제조원가도 높아지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 전기를 주연료로 사용하는 전기로에서 전기에너지 일부를 수소함량이 많고 저렴한 일반탄 화력에너지로 대체하여 전기로의 에너지 사용효율을 효과적으로 높일 수 있는 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 또다른 목적은 전기로에서 발생되는 배가스를 종래의 스크랩예열 대신에서 환원로에서 환원철을 자가생산하는데 이용하여 제강설비의 에너지효율성을 높이고, 온실효과의 주범인 이산환탄소의 배출량을 줄여 대기환경오염을 방지하는 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 또다른 목적은, 환원로에서 자가 생산되는 고온 상태의 고순도의 처녀철원인 환원철과 더불어 스크랩을 전기로에 장입하여 저렴하고 안정적으로 우수한 품질의 용강을 제조할 수 있는 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 또다른 목적은, 연속형 조업식인 환원로 1개에 배치형 조업식인 전기로를 복수개로 병렬 연결하며, 배기시설이 장착된 밀폐형 환원철 저장조를 매개로 서로 다른 압력차 및 조업형태를 갖는 연속형 조업식 환원로와 배치형 전기로사이를 연결함으로서 환원로에서 연속적 생산되는 환원철을 배치(batch)형으로 조업하는 전기로에 연속적으로 공급하여 작업생산성을 향상시키고, 서로 다른 설비의 조업형태차이를 극복할 수 있는 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강장치를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은,

철광석과 스크랩을 혼합하여 용강을 제조하는 설비에 있어서,

상기 철광석이 광석장입구를 통하여 장입되고, 상기 장입된 철광석을 하부에 연결된 메인가스도관을 통하여 공급되는 배가스에 의해 환원반응시키며, 상기 환원된 철광석을 외부로 배출하는 환원철배출기를 하부에 장착한 환원로;

상기 환원철배출기의 출구단으로부터 연장되고, 고온밀폐형 상부밸브를 갖는 환원철공급관의 하부단이 상부에 연결되고, 환원철이 배출되고, 고온밀폐형 하부밸브를 갖는 환원철 배출관의 상부단이 하부에 연결되며, 내부저장된 환원철의 중량을 측정하는 로드셀을 갖추어 환원철이 일시 저장되는 저장조;

상기 환원철배출관에 장착된 환원철장입기를 통하여 외부배출되는 환원철을 적어도 2개이상의 광석도관중 어느 하나로 분배하도록 상기 환원철배출관과 광석도관사이에 구비되는 다방향 광석밸브 ;

상기 광석도관의 하부단이 연결되어 환원철이 장입되고, 스크랩장입구를 통하여 스크랩이 장입되며, 전기에너지를 제공하는 전극봉을 갖추며, 화력에너지를 제공하는 일반탄 및 슬래그를 형성하는 부원료를 산소와 더불어 취입하는 취입노즐을 갖추는 한편, 일반탄과 산소연소시 발생된 배가스를 상기 메인가스도관으로 배출하는 가스도관을 갖는 적어도 2개이상의 전기로;를 포함하며,
상기 환원로의 배기구에는 장입된 철광석과 환원반응된 배가스가 배출되는 배가스관을 갖추고, 상기 배가스관에는 배가스에 포함된 미분진을 살수에 의해 포집하여 청정한 배가스만을 플래어 스택으로 배출할 수 있도록 수냉식 스크러버를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 환원로와 전기로를 이용하는 복합형 제강장치를 마련함에 의한다.

또한, 본 발명은,

철광석과 스크랩을 혼합하여 용강을 제조하는 방법에 있어서,

상기 철광석을 환원로내로 장입하고, 상기 환원로내에 장입된 철광석을 로하부로 공급되는 배가스에 의해 수직이동상태에서 환원반응시키는 단계;

상기 환원로의 환원철배출기에 의해 외부로 배출되는 환원철을 저장조내에 장입하는 단계;

상기 저장조에 장입된 환원철의 중량을 로드쉘에 의해서 측정하는 단계;

상기 로드쉘에서 중량이 측정된 환원철을 상기 환원철배출관과 광석도관사이에 구비되는 다방향 광석밸브에 의해서 적어도 2개이상의 광석도관중 어느 하나의 도관으로 선택하여 분배하는 단계;

상기 광석도관을 통하여 환원철이 전기로에 장입되고, 상부커버의 스크랩장입구를 통하여 스크랩이 전기로에 장입되는 단계;

상기 전기로에 설치된 전극봉의 전기에너지와 상기 전기로에 설치된 취입노즐을 통하여 산소 및 부원룡화 더불어 장입되는 일반탄의 화력에너지에 의해서 상기 전기로에 장입된 환원철과 스크랩을 용해하는 단계;

상기 전기로에서 발생된 배가스를 전기로의 가스도관에 연결된 메인 가스도관을 통하여 상기 환원로내로 공급하는 단계;

상기 전기로내에서 제조된 용강을 슬래그와 더불어 외부로 배출하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강방법을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강장치를 도시한 개략도로서, 도시한 바와같이, 본 발명의 장치(1000)는 주원료인 스크랩과 환원된 철광석을 혼합하여 용강을 직접 제조할 수 있도록 고온의 배가스인 환원가스에 의해서 철광석을 환원하여 고온의 환원철을 제조하는 환원로(100)와, 스크랩이 장입되는 복수개의 전기로(300)(300a)와, 이들 사이의 조업차이를 극복하도록 설치되는 저장조(200)등으로 구성된다.

즉, 상기 환원로(100)는 광석장입구(104)를 통하여 외부로부터 펠렛형이나 괴광석인 철광석이 장입되고, 내부로 장입된 철광석을 하부로부터 공급되는 배가스에 의해 환원시키고, 하부단에는 배가스와 철광석의 접촉에 의해서 환원된 환원철을 외부로 배출하도록 스크류타입의 환원철배출기(101)를 구비한다.

이러한 환원로(100)는 로체 하부외부면에 상기 전기로(300)(300a)에서 발생되어 외부로 배출되는 고온의 배가스를 공급받을 수 있도록 메인가스도관(301)이 연결구성된다.

그리고, 상기 환원로(100)의 배기구(105)에는 장입된 철광석과 환원반응된 배가스가 배출되는 배가스관(151)을 갖추고, 상기 배가스관(151)에는 배가스에 포 함된 미분진을 살수에 의해 포집하여 청정한 배가스만을 플래어 스택(Flare Stack)(FS)으로 배출할 수 있도록 수냉식 스크러버(150)를 갖추어 구성한다.

또한, 내부압이 높게 형성되는 조업조건에서 환원철을 제조하는 연속형 조업식 환원로(100)와 내부압이 낮게 형성되는 배치형 전기로(300)(300a)사이의 조업차이를 극복하도록 이들 사이에 배치되는 저장조(200)는 상기 환원로(100)내에서 환원된 환원철을 외부배출하는 환원철배출기(101)의 출구단으로부터 직하부로 일정걸이 연장되는 환원철공급관(201)의 하부단이 상부면에 연결되고, 상기 환원철공급관(201)에는 환원철의 공급흐름을 제어할 수 있도록 개폐작동되는 고온밀폐형 상부밸브(202)를 길이중간에 장착한다.

그리고, 상기 저장조(200)의 하부에는 내부저장된 환원철을 자중에 의해서 하부로 배출하는 환원철배출관(203)의 상부단이 연결되고, 상기 환원철배출관(203)의 길이중간에는 이를 통하여 배출되는 환원철의 배출흐름을 제어할 수 있도록 개폐작동되는 고온밀폐형 하부밸브(204) 및 자중에 의해서 관내로 낙하된 환원철을 후공정으로 공급하는 환원철 장입기(206)를 갖추는 한편, 상기 저장조(200)에는 내부에 저장되는 환원철의 중량을 수시로 측정하는 로드쉘(205)을 갖추어 구성한다.

여기서, 상기 저장조(200)의 상부면에는 길이중간에 장착된 배기밸브(211)의 개방작동시 상기 저장조(200)내 고압의 배가스를 외부로 배출하는 배가스관(210)의 일단이 연결되고, 상기 배가스관(210)의 타단은 배가스에 포함된 분진을 제거하고, 청정한 배가스만을 스택(FS)으로 배출하는 수냉식 스크러버(150)에 연결된다.

또한, 상기 환원철배출관(203)과 광석도관(251)(252)사이에 구비되는 다방향 광석밸브(250)는 상기 환원철배출관(203)에 설치된 환원철장입기(206)를 통하여 배출되는 환원철을 적어도 2개이상의 광석도관(251)(252)중 어느 하나로 분배하도록 상기 환원철배출관(203)의 출구단과 상기 광석도관(251)(252)의 입구단이 서로 연결되는 지점에 장착되어 상기 광석도관(251)(252)에 연결된 각각의 전기로(300) 조업조건에 따라 광석흐름을 선택적으로 제어하는 밸브부재이다.

한편, 상기 광석도관(251)(252)의 설치갯수에 맞추어 적어도 2개이상 배치(batch)식으로 구비되는 전기로(300)(300a)는 상부에 상기 광석도관(251)(252)중 어느 하나의 하부단이 연결되고, 스크랩이 장입되는 스크랩장입구를 갖추며, 로체내부에는 장입된 환원철과 스크랩을 용해하도록 전기에너지를 제공하는 전극봉(302)이 장착된다.

그리고, 상기 전기로(300)(300a)의 로체중간부에는 상기 전극봉(301)(301a)의 전기에너지와 더불어 화력에너지를 열원으로서 내부장입된 환원철과 스크랩을 용해하도록 주연료인 일반탄 및 슬래그를 형성하기 위한 부연료인 석회석, 백운석을 산소와 더불어 상기 전기로(300)(300a)내로 취입하는 취입노즐(303)(303a)을 장 착한다.

또한, 상기 전기로(300)(300a)의 각 상부에는 일반탄과 산소연소시 발생된 배가스를 상기 환원로(100)에 연결된 메인가스도관(301)으로 배출하고, 배출되는 배가스의 흐름을 상기 전기로(300)(300a)의 조업조건에 따라 제어하는 개폐밸브(305)(305a)를 길이중간에 장착한 가스도관(304)(304a)을 연결구성한다.

본 발명의 작용에 대해서 설명한다.

상술한 바와같이 펠렛형 철광석과 괴광석과 같은 주원료를 장입하여 환원된 고온의 환원철을 연속하여 생산하는 하나의 환원로(100)와, 전기에너지와 화력에너지를 이용하여 환원철과 스크랩을 용해하는 적어도 2개이상의 배치식 전기로(300)(300a) 및 서로 다른 조업조건을 극복하도록 이들사이를 연결하는 저장조(200)를 갖추어 용강을 제조하고자 하는 경우, 먼저 8 내지 50mm의 입도크기를 갖는 주원료인 펠렛형 철광석과 괴광석은 장입구(104)를 통하여 환원로(100)내로 장입되고, 장입된 철광석은 로체하부에 연결되는 메인가스도관(301)으로부터 공급되는 상기 전기로(300)(300a)의 고온 배가스와 반응하면서 환원되어 환원철로 전환된다.

그리고, 상기 환원로(100)내에서 장입된 철광석과 반응된 배가스는 배기구(105)의 배가스관(151)을 통하여 배기되는 도중 수냉식 스크러버(150)을 통과하면서 분진이 제거된 다음 청정한 가스만 플레어스택(FS)을 통하여 외부로 배출된다.

또한, 상기 환원로(100)내에서 환원된 환원철은 그 하부에 설치된 환원철배출기(101)의 스크류작동에 의해서 그 출구단에 장착된 환원철공급관(201)을 통하여 저장조(200)의 내부공간에 일시 저장된다. 이때, 상기 환원철공급관(201)에 장착된 고온밀폐형 상부밸브(202)를 개방하기 직전에 질소가스를 저장조(200)내에 미리 취입하여 저장조(200)내에 압력을 환원로(100)내부압력과 동일하게 한 다음, 상기 상부밸브(202)를 개방한다.

그리고, 상기 환원철배출관(203)에 장착된 고온밀폐형 하부밸브(204)는 닫힘상태를 유지하여 상기 저장조(200)의 내부는 고압상태에서 환원철을 제조하는 환원로(100)의 내부압과 동일한 고압상태이다.

이러한 상태에서, 상기 저장조(200)의 내부공간에 채워진 환원철은 로드쉘(205)에 의해서 중량이 측정되고, 상기 저장조(200)내로 사전에 설정된 중량만큼 채워지면, 상기 고온밀폐형 하부밸브(204)의 닫힘상태를 그대로 유지하면서 개방되었던 상부밸브(202)를 닫힘작동시킴과 동시에 상기 저장조(200)로부터 연장된 배가스관(210)의 배기밸브(211)를 개방하여 상기 저장조(200)내의 배가스를 수냉식 스크러버(150)측으로 배출하여 배가스에 포함된 분진을 제거한 다음 청정한 가스만을 외부로 배출한다. 이에 따라, 상기 저장조(200)내부공간의 압력은 저장조(200)내의 환원철을 전기로(300)(300a)내로 장입할 수 있을 정도의 대기압상태로 낮추어 지게 된다.

연속하여, 상기 저장조(200)내의 압력이 대기압상태로 낮아지면, 상기 고온밀폐형 상부밸브(202)의 닫힘상태를 유지하고, 개방되었던 배기밸브(211)를 닫힘상태로 전환함과 동시에 상기 환원철배출관(203)의 고온밀폐형 하부밸브(412)를 닫힘에서 열림상태로 전환작동시킨다.

여기서, 상기 환원철배출관(203)의 출구단과 복수개 전기로(300)(300a)마다 연결된 광석도관(251)(252)의 입구단사이에 장착된 다방향 광석밸브(250)는 작업자의 조작에 의해서 배치식으로 적어도 2개이상 구비되는 전기로(300)(300a)중 어느 하나로 환원철을 공급하도록 조작완료된 상태이다.

이에 따라, 상기 저장조(200)로부터 환원철배출관(203)내로 낙하되는 환원철은 환원철장입기에 의해서 정량씩 적출되어 선택된 전기로(300)(300a)내에 장입된다.

그리고, 상기 전기로(300)(300a)내로 환원철과 더불어 장입된 스크랩은 상기 전기로(300)(300a)에 설치된 전극봉의 전기에너지와 더불어 상기 전기로(300)(300a)에 설치된 취입노즐(303)(303a)을 통하여 산소 및 부원료와 더불어 장입되는 일반탄의 화력에너지에 의해서 용해되어 용강을 제조하고, 상기 전기로(300)(300a)내에서 제조된 용강은 슬래그와 더불어 외부로 배출한다.

한편, 상기 전기로(300)(300a)내에서 일반탄과 산소연소시 발생되는 고온의 배가스는 상기 전기로(300)(300a)마다 설치되는 가스도관(304)(304a)이 분기되는 메인가스도관(301)을 통하여 상기 환원로(100)내로 공급한다. 이에 따라, 상기 환원로(100)내로 장입된 철광석은 고온의 배가스와 반응하면서 환원철로 전환되는 것이다.

이러한 제강공정에서 상기 환원로(100)의 조업온도는 700~1000℃, 상기 전기로(300)(300a)의 조업온도는 1500~1700℃로 유지하면서 운전하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전기로(300)(300a)내로 장입되는 스크랩 사용량은 전체 철강원료의 70%이상으로 사용하는 것이 바람직하고, 스크랩과 환원철이 혼합되는 비율은 생산되는 용강중의 구리와 주석함량의 상한 규제치(생산강종에 따라 다르나 구리는 대개 0.3%와 주석은 대개 0.03%)이하로 유지할수 있도록 하는 범위에서 관리하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 환원로(100)내에 장입된 철광석이 체류하는 시간은 상기 조업조건에서 철광석의 환원률이 70%이상 얻어지는 시간으로 유지하는 것이 바람직하다.

<실시예>

일반탄 및 부원료를 산소와 함께 전기로(300)(300a)에 취입 했을 때, 일반탄 1톤당 1700 Nm³의 환원용 배가스가 발생하였고, 환원용 배가스의 조성은 CO:65%, H₂:25%, CO₂:5% , H₂O:2% 였다. 이러한 조성의 배가스로 실험한 결과 평균직경 20mm의 철광석 펠렛을 800℃와 1000Nm³의 원단위(철광석 톤당 환원용 배가스 사용량)로 80%환원 시키는데는 80분정도의 반응시간이 필요하였다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 석탄을 일부 사용하는 전기로 공정에서 부생되는 환원가스가 함유된 배가스를 환원철 자가생산에 이용함으로써 스크랩예열 경우에 비해 에너지 사용효율을 훨씬 높일 수 있으며 배가스로 인한 공해문제도 없고, 환원로에서 부가 생산되는 환원철(고순도의 처녀철원)을 전기로에 공급하여 저렴하게 전기로 용강의 품질을 안정화 또는 향상 시킬 수 있다.

또한, 고온으로 생산되는 환원철 장입으로 종래의 고급고철이나 냉선, HBI등의 상온 장입에 비해 에너지 저감 효과가 크고, 또한 고가의 고급고철이나 냉선, HBI등의 수입대체 효과가 크다.

그리고, 스크랩과 철광석 원료를 병행 사용함으로써 철원료 수급의 융통성을 확보 할 수 있고, 향후 중소밀(Mill)형 철강공정을 구축하는데 있어서 대외적인 경쟁력을 확보 할 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (9)

1. 철광석과 스크랩을 혼합하여 용강을 제조하는 설비에 있어서,

   상기 철광석이 광석장입구를 통하여 장입되고, 상기 장입된 철광석을 하부에 연결된 메인가스도관을 통하여 공급되는 배가스에 의해 환원반응시키며, 상기 환원된 철광석을 외부로 배출하는 환원철배출기를 하부에 장착한 환원로;

   상기 환원철배출기의 출구단으로부터 연장되고, 고온밀폐형 상부밸브를 갖는 환원철공급관의 하부단이 상부에 연결되고, 환원철이 배출되고, 고온밀폐형 하부밸브를 갖는 환원철 배출관의 상부단이 하부에 연결되며, 내부저장된 환원철의 중량을 측정하는 로드셀을 갖추어 환원철이 일시 저장되는 저장조;

   상기 환원철배출관에 장착된 환원철장입기를 통하여 외부배출되는 환원철을 적어도 2개이상의 광석도관중 어느 하나로 분배하도록 상기 환원철배출관과 광석도관사이에 구비되는 다방향 광석밸브 ;

   상기 광석도관의 하부단이 연결되어 환원철이 장입되고, 스크랩장입구를 통하여 스크랩이 장입되며, 전기에너지를 제공하는 전극봉을 갖추며, 화력에너지를 제공하는 일반탄 및 슬래그를 형성하는 부원료를 산소와 더불어 취입하는 취입노즐을 갖추는 한편, 일반탄과 산소연소시 발생된 배가스를 상기 메인가스도관으로 배출하는 가스도관을 갖는 적어도 2개이상의 전기로;를 포함하며,

   상기 환원로의 배기구에는 장입된 철광석과 환원반응된 배가스가 배출되는 배가스관을 갖추고, 상기 배가스관에는 배가스에 포함된 미분진을 살수에 의해 포집하여 청정한 배가스만을 플래어 스택으로 배출할 수 있도록 수냉식 스크러버를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 환원로와 전기로를 이용하는 복합형 제강장치.
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3. 제 1항에 있어서,

   상기 저장조의 상부면에는 배기밸브의 개방작동시 상기 저장조내 고압의 배가스를 외부로 배출하는 배가스관의 일단이 연결되고, 상기 배가스관의 타단은 배가스에 포함된 분진을 제거하고, 청정한 배가스만을 스택으로 배출하는 수냉식 스크러버에 연결됨을 특징으로 하는 환원로와 전기로를 이용하는 복합형 제강장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 전기로의 각 상부에는 일반탄과 산소연소시 발생된 배가스를 상기 환원로에 연결된 메인가스도관으로 배출하고, 배출되는 배가스의 흐름을 상기 전기로의 조업조건에 따라 제어하는 개폐밸브를 길이중간에 장착한 가스도관을 연결구성함을 특징으로 하는 환원로와 전기로를 이용하는 복합형 제강장치.
5. 철광석과 스크랩을 혼합하여 용강을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 철광석을 환원로내로 장입하고, 상기 환원로내에 장입된 철광석을 로하부로 공급되는 배가스에 의해 수직이동상태로 환원반응시키는 단계;

   상기 환원로의 환원철배출기에 의해 외부로 배출되는 환원철을 저장조내에 장입하는 단계;

   상기 저장조에 장입된 환원철의 중량을 로드쉘에 의해서 측정하는 단계;

   상기 로드쉘에서 중량이 측정된 환원철을 상기 환원철배출관과 광석도관사이에 구비되는 다방향 광석밸브에 의해서 적어도 2개이상의 광석도관중 어느 하나의 도관으로 선택하여 분배하는 단계;

   상기 광석도관을 통하여 환원철이 전기로에 장입되고, 상부커버의 스크랩장입구를 통하여 스크랩이 전기로에 장입되는 단계;

   상기 전기로에 설치된 전극봉의 전기에너지와 상기 전기로에 설치된 취입노즐을 통하여 산소 및 부원료와 더불어 장입되는 일반탄의 화력에너지에 의해서 상기 전기로에 장입된 환원철과 스크랩을 용해하는 단계;

   상기 전기로에서 발생된 배가스를 전기로의 가스도관에 연결된 메인 가스도관을 통하여 상기 환원로내로 공급하는 단계;

   상기 전기로내에서 제조된 용강을 슬래그와 더불어 외부로 배출하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 전기로의 조업온도는 1500~1700℃, 상기 환원로의 조업온도는 700~1000℃로 유지함을 특징으로 하는 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 전기로내로 장입되는 스크랩 사용량은 전체 철강원료의 70%이상으로 사용함을 특징으로 하는 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강방법.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 전기로내에서 스크랩과 환원철이 혼합되는 비율은 생산되는 용강중의 구리와 주석함량을 0.3%와 0.03%이하로 유지되도록 관리함을 특징으로 하는 환원로와 전기로를 이용한 복합형 제강방법.
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