KR100948927B1 - 용철 제조용 풍구 및 이를 이용한 가스 취입 방법 - Google Patents

용철 제조용 풍구 및 이를 이용한 가스 취입 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100948927B1
KR100948927B1 KR1020070136401A KR20070136401A KR100948927B1 KR 100948927 B1 KR100948927 B1 KR 100948927B1 KR 1020070136401 A KR1020070136401 A KR 1020070136401A KR 20070136401 A KR20070136401 A KR 20070136401A KR 100948927 B1 KR100948927 B1 KR 100948927B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sealing gas
oxygen
gas
tuyere
inlet
Prior art date
Application number
KR1020070136401A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090023002A (ko
Inventor
조일현
김도승
배진찬
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to BRPI0815742-1A priority Critical patent/BRPI0815742B1/pt
Priority to US12/674,077 priority patent/US20110101576A1/en
Priority to EP08828480.7A priority patent/EP2193212B1/en
Priority to RU2010111234/02A priority patent/RU2478121C2/ru
Priority to AU2008293166A priority patent/AU2008293166B2/en
Priority to PCT/KR2008/005097 priority patent/WO2009028909A2/en
Priority to CA2696872A priority patent/CA2696872C/en
Priority to JP2010522815A priority patent/JP5470251B2/ja
Priority to CN200880104856A priority patent/CN101790589A/zh
Publication of KR20090023002A publication Critical patent/KR20090023002A/ko
Priority to ZA2010/01047A priority patent/ZA201001047B/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100948927B1 publication Critical patent/KR100948927B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B11/00—Making pig-iron other than in blast furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/16—Tuyéres
    • C21B7/163—Blowpipe assembly
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • C21B13/002—Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/16—Tuyéres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/16—Arrangements of tuyeres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/16—Introducing a fluid jet or current into the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42—Constructional features of converters
    • C21C5/46—Details or accessories
    • C21C5/48—Bottoms or tuyéres of converters

Abstract

용철 제조용 풍구를 제공한다. 풍구는 i) 산소가 취입되도록 적용된 산소 취입구, 및 ii) 산소 취입구와 이격되어 위치하고, 산소를 둘러싸면서 실링 가스를 취입하도록 적용된 실링 가스 취입구를 포함한다.
풍구, 실링 가스, 용융가스화로, 장입물

Description

용철 제조용 풍구 및 이를 이용한 가스 취입 방법 {TUYERE FOR MANUFACTURING MOLTEN IRON AND METHOD FOR INJECTING GAS USING THE SAME}
본 발명은 용철 제조에 사용되는 풍구 및 이를 이용한 가스 취입 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융가스화로 내부의 장입물에 의해 용융되어 손상되는 것을 방지할 수 있는 풍구 및 이를 이용한 가스 취입 방법에 관한 것이다.
용철 생산을 위한 고로법은 환경 공해 등 많은 문제점을 가지고 있으므로, 고로법을 대체하는 용융환원제철법이 연구되고 있다. 용융환원제철법에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 철광석을 직접 사용하여 용철을 제조한다. 철광석과 일반탄은 용융가스화로에 장입되고, 철광석이 용융되어 용철이 제조된다.
용융가스화로의 측면에는 풍구가 설치되고, 풍구를 통하여 산소가 용융가스화로 내부로 취입된다. 용융가스화로 내부로 취입된 산소는 용융가스화로내에 형성된 촤베드를 연소시킨다. 따라서 연소열에 의해 용융가스화로에 장입된 철광석을 용융시킴으로써 용철이 제조된다.
실링 가스를 이용하여 용융되어 손상되는 것을 방지할 수 있는 풍구를 제공하고자 한다. 또한, 전술한 풍구를 이용하여 가스를 취입하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 풍구는 용철 제조에 사용한다. 풍구는 i) 산소가 취입되도록 적용된 산소 취입구, 및 ii) 산소 취입구와 이격되어 위치하고, 산소를 둘러싸면서 실링 가스를 취입하도록 적용된 실링 가스 취입구를 포함한다.
풍구는, i) 산소 취입구가 노출된 제1 선단부, 및 ii) 제1 선단부를 둘러싸고, 실링 가스 취입구가 노출된 제2 선단부를 포함할 수 있다. 제1 선단부는 오목홈 형상으로 형성될 수 있다.
실링 가스 취입구는 실링 가스를 취입시키는 복수의 노즐들을 포함할 수 있다. 복수의 노즐들은 실질적으로 동일한 간격을 가지면서 상호 이격될 수 있다.
실링 가스 취입구는, i) 실링 가스가 공급되고, 일방향으로 뻗은 실링 가스 공급관, 및 ii) 복수의 노즐들과 실링 가스 공급관을 상호 연결하는 실링 가스 헤더를 더 포함할 수 있다. 실링 가스 헤더는 링 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 풍구는, 산소 취입구와 이격되어 위치하고, 보조 연료를 취입하는 보조 연료 취입구를 더 포함하고, 산소 취입구는 실링 가스 취입구 및 보조 연료 취입구 사이에 위치할 수 있다.
복수의 노즐들 중 하나 이상의 노즐은 산소 취입구가 뻗은 방향과 예각을 이루면서 뻗어 형성될 수 있다. 예각은 5° 내지 60°일 수 있다. 노즐을 풍구의 폭 방향으로 자른 단면적은 제2 선단부에 가까워질수록 커진다.
산소 취입구를 통하여 취입되는 산소와 실링 가스 취입구를 통하여 취입되는 실링 가스가 예각을 이룰 수 있다. 예각은 5° 내지 60°일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 풍구는 산소 취입구와 이격되어 위치하고, 보조 연료를 취입하는 보조 연료 취입구를 더 포함할 수 있다. 보조 연료는 미분 탄재 또는 탄화수소 함유가스일 수 있다.
풍구는, i) 산소 취입구가 형성된 제1 선단부, 및 ii) 제1 선단부를 둘러싸고, 실링 가스 취입구가 형성된 제2 선단부를 포함할 수 있다. 따라서 풍구(20에서) 제1 선단부 및 제2 선단부는 동일 평면상에 위치할 수 있다.
실링 가스는 압축 공기, 저농도 산소 및 불활성 가스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스일 수 있다. 실링 가스가 불활성 가스를 포함하는 경우, 불활성 가스는 질소일 수 있다. 용철을 제조하는 용융가스화로의 측면에 설치되어, 실링 가스가 풍구의 선단부에서 용융가스화로 내부의 장입물 및 산소가 상호 반응하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 취입 방법은, i) 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 용융가스화로에 산소를 취입하는 단계, ii) 풍구를 통하여 용융가스화로에 실링 가스를 취입하는 단계, 및 iii) 실링 가스가 용융가스화로에 취입되면서 산소를 둘러싸는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 취입 방법은 실링 가스가 용융가스화로 내부의 장입물과 산소가 상호 반응하는 것을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 실링 가스를 취입하는 단계에서, 실링 가스는 산소와 예각을 이루면서 취입될 수 있다. 여기서, 예각은 5° 내지 60°일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 취입 방법은 풍구를 통하여 용융가스화로에 보조 연료를 취입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 보조 연료는 미분 탄재 또는 탄화수소 함유가스일 수 있다.
실링 가스를 취입하는 단계에서, 실링 가스는 압축 공기, 저농도 산소 및 불활성 가스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스일 수 있다. 실링 가스가 불활성 가스를 포함하는 경우, 불활성 가스는 질소일 수 있다.
풍구가 용융되어 손상되는 것을 방지할 수 있으므로, 풍구의 사용 수명을 크게 늘릴 수 있고, 용철 제조 공정을 안정적으로 실시할 수 있다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는 것을 이해할 수 있다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 통하여 본 발명의 실시예를 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍구(10)의 개략적인 사시도이다. 도 1에 도시한 풍구(10)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 풍구(10)의 구조를 다른 형태로 변형할 수 있다.
도 1에 도시한 풍구(10)는 용철을 제조하기 위하여 사용된다. 따라서 풍구(10)는 용융가스화로(50)(도 5에 도시, 이하 동일)의 측면에 설치되어 용융가스 화로(50)의 내부로 산소를 공급한다. 산소를 용융가스화로(50)에 취입하여 용융가스화로(50) 내부에 장입된 석탄을 연소시킴으로써 용철을 제조할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 풍구(10)의 선단부(105)는 제1 선단부(1051) 및 제2 단부(1053)을 포함한다. 제1 선단부(1051)는 오목홈 형상으로 형성된다. 따라서 풍구(10)를 용융가스화로(50)에 설치하는 경우, 제2 선단부(1053)는 제1 선단부(1051)보다 용융가스화로(50)측으로 더 돌출된다.
제2 선단부(1053)는 제1 선단부(1051)를 둘러싼다. 실링 가스 취입구(103)는 제2 선단부(1053)를 통하여 노출된다. 제2 선단부(1053)에는 복수의 노즐들(1031)이 형성된다.
한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 풍구(10)는 산소 취입구(101) 및 실링 가스 취입구(103)를 포함한다. 산소는 산소 취입구(101)를 통하여 취입된다. 여기서, 산소는 순산소뿐만 아니라 산소를 함유한 가스를 포함한다. 산소 취입구(101)는 산소 공급관(1011)을 포함하고, 산소 공급관(1011)으로부터 산소가 공급된다.
실링 가스 취입구(103)는 산소 취입구(101)와 이격되어 위치한다. 실링 가스 취입구(103)는 산소를 둘러싸면서 취입된다. 따라서 실링 가스에 의해 선단부(105)를 실링할 수 있다. 즉, 실링 가스를 이용하여 용융가스화로(50) 내부의 장입물이 선단부(105)에 접촉하여 선단부(105)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 장입물이 산소와 접촉하더라도 불활성 가스 분위기를 형성하여 장입물의 재연소 또는 산화 반응 발생을 억제할 수 있다.
실링 가스 취입구(103)는 실링 가스 공급관(1035) 및 복수의 노즐들(1031)를 포함한다. 실링 가스 공급관(1035)은 실링 가스를 공급한다. 공급된 실링 가스는 복수의 노즐들(1031)을 통하여 용융가스화로(50) 내부로 취입된다. 복수의 노즐들(1031)은 실질적으로 동일한 간격을 가지면서 상호 이격되어 배치된다. 따라서 실링 가스를 균일하게 용융가스화로(50) 내부로 취입할 수 있으므로, 실링 효율을 최적화할 수 있다.
여기서, 실링 가스는 압축 공기, 저농도 산소 또는 불활성 가스일 수 있다. 실링 가스가 저농도 산소인 경우, 산소의 농도는 30vol% 이하일 수 있다. 또한, 실링 가스는 불활성 가스 자체일 수도 있고, 불활성 가스를 포함하는 기체일 수도 있다. 불활성 가스로는 예를 들면 질소 등을 사용할 수 있다. 질소는 공기 중에 다량 존재하므로, 실제 사용하기에 가장 적합하다. 실링 가스는 산소를 둘러싸면서 산소와 용융가스화로(50) 내부의 장입물과의 반응을 억제한다. 따라서 장입물과 산소와의 반응에 의해 고열이 발생하면서 선단부(105)가 용융되어 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 풍구(10)는 선단부 냉각관들(1071, 1073) 및 몸체 냉각관들(1091, 1093)과 연결된다. 냉각수는 선단부 냉각관들(1071, 1073)을 통하여 유입 및 유출되면서 풍구(10)의 선단부(105)를 냉각시킨다. 냉각수는 냉각수 유입관(1071)을 통하여 선단부(105) 내부로 유입된다. 냉각수는 선단부(105)를 냉각시킨 후 냉각수 유출관(1073)을 통하여 외부로 배출된다.
한편, 또다른 냉각수는 냉각수 유입관(1091)을 통하여 화살표 방향을 따라 풍구(10)의 몸체 내부로 유입된다. 냉각수는 풍구(10)의 몸체를 냉각시킨 후 냉각 수 유출관(1093)을 통하여 외부로 배출된다. 풍구(10)의 냉각 구조에 대해서는 도 2를 참조하여 이하에서 좀더 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 자른 풍구(10)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 편의상 도 2에서는 도 1의 선단부 냉각관들(1071, 1073) 및 몸체 냉각관들(1091, 1093)은 생략한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 풍구(10)는 선단부 냉각 챔버(107) 및 몸체 냉각 챔버(109)를 포함한다. 선단부 냉각관들(1071, 1073)(도 1에 도시)은 선단부 냉각 챔버(107)에 연결되고, 몸체 냉각관들(1091, 1093)(도 1에 도시)은 몸체 냉각 챔버(109)에 연결된다. 냉각 챔버들을 선단부 냉각 챔버(107) 및 몸체 냉각 챔버(109)로 나누어진다. 선단부 냉각 챔버(107) 및 몸체 냉각 챔버(109)는 독립적으로 냉각되므로, 풍구(10)의 선단부(105)가 파손되어 선단부 냉각 챔버(107)가 노출되어도 풍구(10)의 몸체를 계속 냉각할 수 있다. 그 결과, 선단부 냉각 챔버(107)로 흐르는 냉각수를 차단한 후 용철 제조 공정을 계속적으로 실시할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 실링 가스 취입구(103)는 노즐(1031), 실링 가스 헤더(1033) 및 실링 가스 공급관(1035)을 포함한다. 이외에, 실링 가스 취입구(103)는 다른 부품을 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 노즐(1031)은 산소 취입구(101)가 뻗은 방향(x축 방향, 점선 도시)과 예각(θ1, θ2)을 이루면서 뻗어 형성된다. 따라서 노즐(1031) 을 통하여 분사되는 실링 가스가 산소 취입구(101)를 통해 취입되는 산소를 둘러싼다. 여기서, 예각(θ1) 또는 예각(θ2)은 5° 내지 60°일 수 있다. 예각(θ1) 또는 예각(θ2)이 5°보다 작은 경우, 산소의 취입 방향과 실링 가스의 취입 방향이 거의 평행하므로, 실링 효과를 기대할 수 없다. 반대로, 예각(θ1) 또는 예각(θ2)이 60°를 넘는 경우, 선단부(105)에 너무 가깝게 실링 가스가 분사되므로 산소가 +x축 방향으로 잘 분사될 수 없다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 노즐(1031)을 z축 방향, 즉 풍구(10)의 폭 방향으로 자른 단면적(1033s)은 제2 선단부(1053)에 가까워질수록 커진다. 따라서 실링 가스를 소정의 두께를 가진 커튼 형태로 분사할 수 있으므로, 실링 효과를 최대화할 수 있다.
실링 가스 헤더(1033)는 복수의 노즐들(1031) 및 실링 가스 공급관(1035)를 상호 연결한다. 실링 가스 헤더(1033)는 링 형상으로 형성된다. 따라서 실링 가스 헤더(1033)는 일방향으로 뻗은 실링 가스 공급관(1035)으로부터 실링 가스를 공급받아 링 형태로 분산시킨다. 링 형태로 실링 가스 헤더(1033) 내에서 분산된 실링 가스는 복수의 노즐들(1031)을 통하여 균일하게 외부로 분사될 수 있다.
도 3은 도 1의 풍구(10)의 작동 상태를 개략적으로 나타낸다. 도 3에 도시한 바와 같이, 풍구(10)는 용융가스화로(50)의 측면에 설치되어 용융가스화로(50) 내부로 산소를 취입한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 산소 취입구(101)를 통하여 산소가 취입되고, 실 링 가스는 실링 가스 취입구(103)를 통하여 산소를 둘러싸면서 취입된다. 산소는 용융가스화로(50) 내부로 취입되어 촤베드를 연소시키면서 연소대를 형성한다.
한편, 화살표로 도시한 바와 같이, 용융가스화로(50) 내부의 장입물들에 의한 역류(backflow)가 형성된다. 용융가스화로(50) 내부의 장입물들은 실링 가스에 의해 풍구(10)의 선단부(105) 및 산소에 접촉하지 못하여 재연소 또는 산화되지 않는다. 여기서, 장입물은 미연소 석탄, 슬래그 또는 용철 등이 될 수 있다.
실링 가스는 선단부(105)에서 장입물들과 산소가 상호 반응하는 것을 방지한다. 또한, 실링 가스는 장입물을 밀어내면서 장입물의 역류 특성에 의해 산소 취입구(101) 앞에 모이면서 불연소 분위기를 형성한다. 따라서 장입물이 산소 취입구(101) 앞에서 재연소되거나 산화되지 않는다.
도 3에 도시한 바와 같이, 산소와 실링 가스는 예각(θ3, θ4)을 이루면서 용융가스화로(50) 내부로 취입된다. 예각(θ3) 또는 예각(θ4)은 5° 내지 60°일 수 있다. 예각(θ3) 또는 예각(θ4)이 5°보다 작은 경우, 산소 및 실링 가스가 거의 평행을 이루면서 취입된다. 따라서 실링 효과를 기재할 수 없다. 반대로, 예각(θ3) 또는 예각(θ4)이 60°를 넘는 경우, 실링 가스로 인해 산소가 산소 취입구(101)로부터 잘 분사되지 않을 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍구(20)의 단면 구조를 개략적으로 나타낸다. 도 4의 풍구(20)의 구조는 도 2의 풍구(10)의 구조와 유사하므로, 동일한 부분에는 동일한 도면 부호를 사용하며 그 상세한 설명을 생략한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 풍구(20)는 보조 연료 취입구(201)를 더 포함한다. 보조 연료 취입구(201)는 산소 취입구(101)와 이격되어 위치하며, 보조 연료를 취입한다. 산소 취입구(101)는 보조 연료 취입구(201) 및 실링 가스 취입구(203) 사이에 위치한다. 따라서 보조 연료 취입구(201) 및 실링 가스 취입구(203)를 함께 배치하지 않음으로써 풍구(20) 내부에 이들을 함께 설치하기 위한 공간을 확보할 수 있다,
보조 연료로는 예를 들면, 미분 탄재 또는 탄화수소 함유가스 등을 사용할 수 있다. 미분 탄재는 카본을 함유하며 약 3mm 이하의 입경을 가지는 입자를 의미한다. 탄화수소 함유가스는 액화천연가스(liquid natural gas, LNG), 액화프로판가스(liquid propane gas, LPG) 또는 코크스 오븐 가스(cokes oven gas, COG) 등을 그 예로 들 수 있다. 보조 연료 취입구(201)를 통해 보조 연료를 용융가스화로(50) 내부에 취입함으로써 연료비를 절감할 수 있다.
보조 연료는 용융가스화로(50)의 내부로 취입되어 연소열을 증가시킨다. 따라서 용융가스화로(50)의 상부로부터 장입되는 석탄의 양을 줄일 수 있다. 또한, 보조 연료는 다량의 환원가스를 발생시키므로, 철광석을 잘 환원시킬 수 있다. 더욱이, 용융가스화로(50)의 상부로부터 장입되는 석탄은 용융가스화로(50)의 하부에 도달하기 전에 가스화되어 없어질 수 있으므로, 용융가스화로(50)의 하부의 상태가 용철을 제조하기에 부적합할 수 있다. 따라서 용융가스화로(50)의 하부로부터 보조 연료를 취입함으로써 용융가스화로(50)의 하부 상태를 개선할 수 있다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 풍구(20)의 선단부(205)는 제1 선단 부(2051) 및 제2 선단부(2053)를 포함한다. 산소 취입구(101)는 제1 선단부(2051)에 형성되고, 실링 가스 취입구(203)는 제2 선단부(2053)에 형성된다. 여기서, 제1 선단부(2051) 및 제2 선단부(2053)는 동일 평면(P) 상에 위치한다. 전술한 구조의 풍구(20)에서도 실링 가스로 풍구(20)의 선단부(205)를 실링할 수 있다.
도 5는 도 4의 풍구(20)를 설치한 용융가스화로(50)를 개략적으로 나타낸다.
도 5에 도시한 바와 같이, 용융가스화로(50)의 상부로부터 철광석 및 석탄이 장입되어 용융가스화로(50) 내에서 용철이 제조된 후 외부로 배출된다. 여기서, 철광석은 환원철로 장입될 수 있고, 석탄은 성형탄으로서 장입될 수 있다. 성형탄은 용융가스화로(50)에 장입되어 촤베드(도 4에 도시, 이하 동일)를 형성하고, 환원가스를 발생시켜 외부로 방출한다. 촤베드는 풍구(20)를 통하여 취입되는 산소에 의해 연소되면서 연소열을 발생시키고, 이 연소열에 의해 환원철을 용융시킴으로써 용철을 제조한다. 용융가스화로(50)로부터 배출되는 환원가스는 유동층형 환원로 또는 충전층형 환원로로 유입되어 각각 유동층형 환원로 또는 충전층형 환원로에 장입되는 철광석을 환원시킴으로써 환원철을 제조할 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 산소, 실링 가스 및 보조 연료를 풍구(20)를 통해 용융가스화로(50)의 내부에 장입한다. 따라서 용융가스화로(50) 내의 연소열을 증가시켜 용융가스화로(50)의 상부로부터 장입되는 석탄의 양을 절감할 수 있다.
이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
실험예 1
도 4에 도시한 구조를 가진 풍구를 사용하여 취입되는 실링 가스의 흐름을 시뮬레이션하였다. 산소 취입구의 직경은 34mm로 하였고, 실링 가스로는 질소를 사용하였다. 질소의 유량은 32Nm3/hr 이었으며, 취입 속도는 40m/s였다.
도 6은 시뮬레이션한 실링 가스의 흐름을 선으로 나타낸다. 도 6에는 가스의 온도에 따라 색채를 달리하여 표시한다. 적색 계열로 갈수록 가스 온도가 높으며, 청색 계열로 갈수록 가스 온도가 낮다.
도 6에 도시한 바와 같이, 노즐로부터 취입된 실링 가스는 제1 선단부측으로 흐르면서 하부에서 고온으로 분사되는 산소 주위를 감싼다. 즉, 실링 가스는 소용돌이 형태로 흐르므로, 선단부를 효율적으로 실링할 수 있다.
실험예 2
도 4에 도시한 구조를 가진 풍구를 사용하여 취입되는 실링 가스의 흐름을 시뮬레이션하였다. 질소의 유량은 37Nm3/hr 이었다. 나머지 조건들은 전술한 실험예 1과 동일하므로, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 7은 시뮬레이션한 실링 가스의 흐름을 선으로 나타낸다. 도 7에는 가스의 온도에 따라 색채를 달리하여 표시한다. 적색 계열로 갈수록 가스 온도가 높으며, 청색 계열로 갈수록 가스 온도가 낮다.
도 7에 도시한 바와 같이, 노즐로부터 취입된 실링 가스는 산소를 향해 흐르면서 하부에서 분사되는 산소의 주위를 감싼다. 따라서 선단부를 효율적으로 실링 할 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍구의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 자른 풍구의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 풍구의 작동 상태를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍구의 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 풍구를 설치한 용융가스화로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실험예 1에 따른 풍구의 시뮬레이션 사진이다.
도 7은 본 발명의 실험예 2에 따른 풍구의 시뮬레이션 사진이다.

Claims (27)

  1. 용철 제조에 사용하는 풍구로서,
    산소가 취입되도록 적용된 산소 취입구, 및
    상기 산소 취입구와 이격되어 위치하고, 상기 산소를 둘러싸면서 실링 가스를 취입하도록 적용된 실링 가스 취입구
    를 포함하는 풍구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 풍구는,
    상기 산소 취입구가 노출된 제1 선단부, 및
    상기 제1 선단부를 둘러싸고, 상기 실링 가스 취입구가 노출된 제2 선단부
    를 포함하는 풍구.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 선단부는 오목홈 형상으로 형성된 풍구.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 실링 가스 취입구는 상기 실링 가스를 취입시키는 복수의 노즐들을 포함하는 풍구.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 노즐들은 동일한 간격을 가지면서 상호 이격된 풍구.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 실링 가스 취입구는,
    상기 실링 가스가 공급되고, 일방향으로 뻗은 실링 가스 공급관, 및
    상기 복수의 노즐들과 상기 실링 가스 공급관을 상호 연결하는 실링 가스 헤더
    를 더 포함하는 풍구.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 실링 가스 헤더는 링 형상으로 형성된 풍구.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 산소 취입구와 이격되어 위치하고, 보조 연료를 취입하는 보조 연료 취입구를 더 포함하고, 상기 산소 취입구는 상기 실링 가스 취입구 및 상기 보조 연료 취입구 사이에 위치하는 풍구.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 노즐들 중 하나 이상의 노즐이 뻗은 방향이 상기 산소 취입구가 뻗은 방향과 이루는 내각은 예각인 풍구.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 예각은 5° 내지 60°인 풍구.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 노즐을 상기 풍구의 폭 방향으로 자른 단면적은 상기 제2 선단부에 가까워질수록 커지는 풍구.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 산소 취입구를 통하여 취입되는 산소가 상기 실링 가스 취입구를 통하여 취입되는 실링 가스와 이루는 내각이 예각인 풍구.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 예각은 5° 내지 60°인 풍구.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 산소 취입구와 이격되어 위치하고, 보조 연료를 취입하는 보조 연료 취 입구를 더 포함하는 풍구.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 보조 연료는 미분 탄재 또는 탄화수소 함유가스인 풍구.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 풍구는,
    상기 산소 취입구가 형성된 제1 선단부, 및
    상기 제1 선단부를 둘러싸고, 상기 실링 가스 취입구가 형성된 제2 선단부
    를 포함하고,
    상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부는 동일 평면상에 위치하는 풍구.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 실링 가스는 압축 공기, 저농도 산소 및 불활성 가스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스인 풍구.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 실링 가스가 상기 불활성 가스를 포함하는 경우, 상기 불활성 가스는 질소인 풍구.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 용철을 제조하는 용융가스화로의 측면에 설치되어, 상기 실링 가스가 상기 풍구의 선단부에서 상기 용융가스화로 내부의 장입물 및 상기 산소가 상호 반응하는 것을 방지하는 풍구.
  20. 용융가스화로에 설치된 풍구를 통하여 상기 용융가스화로에 산소를 취입하는 단계,
    상기 풍구를 통하여 상기 용융가스화로에 실링 가스를 취입하는 단계, 및
    상기 실링 가스가 상기 용융가스화로에 취입되면서 상기 산소를 둘러싸는 단계
    를 포함하는 가스 취입 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 실링 가스가 상기 용융가스화로 내부의 장입물과 상기 산소가 상호 반응하는 것을 차단하는 단계를 더 포함하는 가스 취입 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 실링 가스를 취입하는 단계에서, 상기 실링 가스가 상기 산소와 이루는 내각이 예각이 되게 상기 실링 가스를 취입하는 가스 취입 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 예각은 5° 내지 60°인 가스 취입 방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 풍구를 통하여 상기 용융가스화로에 보조 연료를 취입하는 단계를 더 포함하는 가스 취입 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 보조 연료는 미분 탄재 또는 탄화수소 함유가스인 가스 취입 방법.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 실링 가스를 취입하는 단계에서, 상기 실링 가스는 압축 공기, 저농도 산소 및 불활성 가스로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 가스인 가스 취입 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 실링 가스가 상기 불활성 가스를 포함하는 경우, 상기 불활성 가스는 질소인 가스 취입 방법.
KR1020070136401A 2007-08-29 2007-12-24 용철 제조용 풍구 및 이를 이용한 가스 취입 방법 KR100948927B1 (ko)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/674,077 US20110101576A1 (en) 2007-08-29 2008-08-29 Tuyere for Manufacturing Molten Iron and Method for Injecting Gas Using the Same
EP08828480.7A EP2193212B1 (en) 2007-08-29 2008-08-29 Tuyere for manufacturing molten iron and method for injecting gas using the same
RU2010111234/02A RU2478121C2 (ru) 2007-08-29 2008-08-29 Фурма для получения чугуна и способ вдувания газа с ее применением
AU2008293166A AU2008293166B2 (en) 2007-08-29 2008-08-29 Tuyere for manufacturing molten iron and method for injecting gas using the same
BRPI0815742-1A BRPI0815742B1 (pt) 2007-08-29 2008-08-29 Alcaraviz e método de injeção de gás
PCT/KR2008/005097 WO2009028909A2 (en) 2007-08-29 2008-08-29 Tuyere for manufacturing molten iron and method for injecting gas using the same
CA2696872A CA2696872C (en) 2007-08-29 2008-08-29 Tuyere for manufacturing molten iron and method for injecting gas using the same
JP2010522815A JP5470251B2 (ja) 2007-08-29 2008-08-29 熔鉄製造用羽口およびこれを利用したガス吹込方法
CN200880104856A CN101790589A (zh) 2007-08-29 2008-08-29 用于制造铁水的风口及使用该风口喷吹气体的方法
ZA2010/01047A ZA201001047B (en) 2007-08-29 2010-02-12 Tuyere for manufacturing molten iron and method for injecting gas using the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20070087315 2007-08-29
KR1020070087315 2007-08-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090023002A KR20090023002A (ko) 2009-03-04
KR100948927B1 true KR100948927B1 (ko) 2010-03-23

Family

ID=40692777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070136401A KR100948927B1 (ko) 2007-08-29 2007-12-24 용철 제조용 풍구 및 이를 이용한 가스 취입 방법

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20110101576A1 (ko)
EP (1) EP2193212B1 (ko)
JP (1) JP5470251B2 (ko)
KR (1) KR100948927B1 (ko)
CN (1) CN101790589A (ko)
AU (1) AU2008293166B2 (ko)
BR (1) BRPI0815742B1 (ko)
CA (1) CA2696872C (ko)
RU (1) RU2478121C2 (ko)
UA (1) UA93635C2 (ko)
WO (1) WO2009028909A2 (ko)
ZA (1) ZA201001047B (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008050599B3 (de) * 2008-10-09 2010-07-29 Uhde Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Verteilung von Primärluft in Koksöfen
KR20130072684A (ko) * 2011-12-22 2013-07-02 주식회사 포스코 풍구 조립체 및 이를 이용한 용철제조장치
IN2015DN00025A (ko) * 2012-07-13 2015-05-22 Jfe Steel Corp
JP5652575B1 (ja) * 2013-04-03 2015-01-14 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉操業方法及びランス
RU2674455C2 (ru) * 2013-04-03 2018-12-10 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ работы доменной печи
CN104697320B (zh) * 2015-02-15 2016-12-07 德清县众合保温材料厂（普通合伙） 冲天炉
JP6493744B2 (ja) * 2015-03-24 2019-04-03 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 廃棄物ガス化溶融装置及び廃棄物ガス化溶融方法
JP7396319B2 (ja) 2021-03-23 2023-12-12 Ｊｆｅスチール株式会社 気体還元材の吹込み方法
CN114807480B (zh) * 2022-05-31 2023-07-07 昌黎县兴国精密机件有限公司 喷氢风口小套装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003160805A (ja) * 2001-02-19 2003-06-06 Nippon Steel Corp 高炉羽口からの含酸素粉体吹き込み方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3397878A (en) * 1965-11-19 1968-08-20 Union Carbide Corp Under-bath tuyere
US3724830A (en) * 1969-08-15 1973-04-03 Joslyn Mfg & Supply Co Molten metal reactor vessel
BE781241A (fr) * 1971-05-28 1972-07-17 Creusot Loire Procede d'affinage des aciers allies contenant du chrome et plus specialement des aciers inoxydables
SU544680A1 (ru) * 1973-07-05 1977-01-30 Фурма дл продувки металла
AR207871A1 (es) * 1974-08-08 1976-11-08 Maximilianshuette Eisenwerk Tobera de inyeccion de gas reactivo en recipientes de fusion o de afino para metales
SU513085A1 (ru) * 1975-01-03 1976-05-05 Институт черной металлургии Фурма дл продувки металла
US3985550A (en) * 1975-01-23 1976-10-12 United States Steel Corporation Method of producing low sulfur steel
DE2633061C3 (de) * 1975-08-14 1980-02-14 Creusot-Loire, Paris Blasverfahren für öfen mit Schmelzschacht, insbesondere Hochöfen und Blasform zur Durchführung des Verfahrens
GB1564738A (en) * 1976-11-25 1980-04-10 British Steel Corp Tuyeres
JPS574137Y2 (ko) * 1979-03-30 1982-01-26
SU854991A1 (ru) * 1979-12-07 1981-08-25 Институт черной металлургии Способ подачи реагентов в фурмы доменной печи
JPS6027723B2 (ja) * 1980-09-26 1985-07-01 新日本製鐵株式会社 溶融鉄中への酸素吹込み羽口の保護方法
JPS5871343A (ja) * 1981-10-22 1983-04-28 Kobe Steel Ltd 溶融金属容器に設けるガス吹込み用ノズル
JPS58113307A (ja) * 1981-12-28 1983-07-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 銑鉄の製造方法
US4555266A (en) * 1981-10-05 1985-11-26 Korf Technologies, Inc. Method and apparatus for treating liquid metal in a vessel
JPS63171818A (ja) * 1987-01-09 1988-07-15 Nkk Corp 酸素高炉の羽口
US4754951A (en) * 1987-08-14 1988-07-05 Union Carbide Corporation Tuyere assembly and positioning method
JPH01116022A (ja) * 1987-10-29 1989-05-09 Nkk Corp 溶融炉の底吹きノズル
CA2035542C (en) * 1991-02-01 1996-02-20 David Eric Hall Tuyere injector
WO1993006251A1 (en) * 1991-09-20 1993-04-01 Ausmelt Pty. Ltd. Process for production of iron
DE4136274A1 (de) * 1991-11-04 1993-05-06 Kortec Ag, Zug, Ch Verfahren und vorrichtung zum schutz einer in einer heisswindleitung eines hochofens angeordneten einblasvorrichtung
US5263425A (en) * 1992-02-05 1993-11-23 Koenig Larry E Waste processing system door assembly
FR2702221B1 (fr) * 1993-03-03 1995-04-28 Air Liquide Procédé d'obtention de métal au haut-fourneau ou au cubilot.
JP3523716B2 (ja) * 1994-11-02 2004-04-26 Ｊｆｅスチール株式会社 スクラップ溶解法
KR970009084B1 (ko) * 1994-12-29 1997-06-05 김만제 탄소성분을 포함한 미분체 용융장치 및 이를 이용한 미분체 용융방법
JPH09272907A (ja) * 1996-04-05 1997-10-21 Nippon Steel Corp 溶融還元設備の炉体構造
JP4341131B2 (ja) * 2000-01-19 2009-10-07 Ｊｆｅスチール株式会社 微粉炭吹込みバーナー
US20030090044A1 (en) * 2001-11-14 2003-05-15 Xueping Li Method and apparatus for melting metal in a shaft furnace
US20060223967A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Conner Mark D Novel polyurea isocyanates
US7837928B2 (en) * 2007-01-16 2010-11-23 U.S. Steel Canada Inc. Apparatus and method for injection of fluid hydrocarbons into a blast furnace

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003160805A (ja) * 2001-02-19 2003-06-06 Nippon Steel Corp 高炉羽口からの含酸素粉体吹き込み方法

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0815742B1 (pt) 2019-10-08
RU2010111234A (ru) 2011-10-10
WO2009028909A2 (en) 2009-03-05
EP2193212A2 (en) 2010-06-09
AU2008293166B2 (en) 2011-09-08
CA2696872A1 (en) 2009-03-05
RU2478121C2 (ru) 2013-03-27
WO2009028909A3 (en) 2009-05-07
UA93635C2 (ru) 2011-02-25
BRPI0815742A2 (pt) 2015-02-18
CA2696872C (en) 2014-02-25
CN101790589A (zh) 2010-07-28
AU2008293166A1 (en) 2009-03-05
KR20090023002A (ko) 2009-03-04
EP2193212A4 (en) 2012-06-13
ZA201001047B (en) 2011-04-28
JP2010537153A (ja) 2010-12-02
US20110101576A1 (en) 2011-05-05
JP5470251B2 (ja) 2014-04-16
EP2193212B1 (en) 2019-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100948927B1 (ko) 용철 제조용 풍구 및 이를 이용한 가스 취입 방법
TWI481721B (zh) Blast furnace operation method
JP5087955B2 (ja) 溶融還元方法
TWI484041B (zh) Blast furnace operation method
JP5617531B2 (ja) 燃焼バーナによる低発熱量ガスの燃焼方法および高炉操業方法
KR100990042B1 (ko) 슬래그 용융 산소버너 및 이를 이용한 용융로
JP2008231294A (ja) 二段ガス化炉
JP2011106803A (ja) 燃焼バーナによる高炉ガスの燃焼方法および高炉操業方法
JP5286768B2 (ja) 溶融還元炉の粉粒物装入用バーナーランスおよび溶融還元による金属溶湯の製造方法
KR100930677B1 (ko) 풍구 조립체
JP3601799B2 (ja) 製鉄用溶解炉に用いられる燃焼バーナ
KR102639551B1 (ko) 전기로에 의한 용철의 제조 방법
KR101076828B1 (ko) 풍구 조립체
JP2004069265A (ja) 焼結鉱点火炉
KR100867054B1 (ko) 고로에의 환원재 취입장치, 그 장치를 사용한 고로조업방법
JP5392229B2 (ja) 燃焼バーナによる低発熱量ガスの燃焼方法
JP3523720B2 (ja) スクラップ溶解法
KR20200136925A (ko) 완전 연소를 통한 직접 제련 공정
JPH0894031A (ja) 廃棄物ガス化溶融炉
JPH10237514A (ja) 高炉の微粉炭吹込み用バーナー
JPH05271723A (ja) 高炉操業法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130313

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140115

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150203

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160314

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170224

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180208

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190128

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200305

Year of fee payment: 11