KR101203524B1

KR101203524B1 - 직접 제련 공장

Info

Publication number: KR101203524B1
Application number: KR1020067020612A
Authority: KR
Inventors: 필립 제임스 이온스; 마크 헤이튼
Original assignee: 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드.
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2012-11-21
Also published as: EP1725688A1; EP1725688A4; JP4939395B2; KR20060135863A; BRPI0508821A; US8156709B2; WO2005090613A1; CA2558967A1; US20080202061A1; JP2007529622A

Abstract

제련 용기(11)를 포함하는 직접 제련 유닛을 구축하고 설치하는 방법이 제공된다. 상기 용기는 세 개의 모듈들(11A, 11B, 11C)로 부지에서 벗어나서 예비제조된(prefabricated) 후, 설치 위치로 옮겨지고, 거기서 그것들은 크레인에 의해 들어 올려져서 다른 것의 위에 순차적으로 적층되고 용접에 의해 서로 결합되어 단일의 용기를 형성한다. 용기 모듈은 상기 모듈들의 원주벽 부분의 바깥에서 입수구 및 출수구 연결기(62)에 연결되는 수냉각 패널로 내부가 라이닝되도록 예비제조된다. 용기 접근 탑은 함께 모여 탑을 감싸는 모듈로 만들어지고, 냉각 패널의 입수구 및 출수구 연결기(62)에 연결되는 물 공급 및 회수 파이프를 구비한다.

접근 탑, 직접 제련 용기, 수냉각 패널

Description

직접 제련 공장{DIRECT SMELTING PLANT}

본 발명은 광석, 부분적으로 환원된 광석 및 금속 함유 폐류와 같은 금속 공급 물질로부터 순수한 또는 합금 형태의 용융 금속을 생산하기 위한 직접 제련 공장에 관한 것이다.

알려진 직접 제련 방법은, 기본적으로 용융 금속층을 반응 매질로 의존하는데, 일반적으로 하이스멜트 방법이라고 불리며, 본원 출원인의 국제 특허 공개 WO 96/31627 (국제 특허출원 PCT/AU96/00197)에 설명되어 있다. 상기 국제 출원에 설명된 하이스멜트 방법은:

(a) 용기에 용융 금속 및 슬래그의 용탕을 형성하는 단계;

(b) 상기 용탕으로

(i) 금속 공급 물질, 전형적으로 금속 산화물 및

(ii) 금속 산화물의 환원제 및 에너지원으로서 작용하는 고체 탄소 물질, 전형적으로 석탄을 주입하는 단계; 및

(c) 금속층에서 금속 공급 물질을 금속으로 제련하는 단계를 포함한다.

여기서 "제련"이라는 용어는 금속 산화물을 환원하여 액체 금속을 생성하는 화학 반응이 일어나는 열 공정을 의미하는 것으로 이해된다.

하이스멜트 방법은 또한, 용탕으로부터 배출되는 CO 및 H₂ 와 같은 반응 가스를 용탕 위의 공간에서 산소 함유 가스와 함께 후연소하는 단계 및 후연소에 의해 생성된 열을 용탕에 전달하여 금속 공급 물질을 제련하기 위해 필요한 열 에너지에 기여하는 단계를 포함한다.

하이스멜트 방법은 또한 용탕의 공칭 정지 표면(nominal quiescent surface) 위에 전이 구역을 형성하는 단계를 포함하는데, 거기에는 상당한 양의 상승 후 하강하는 용융 금속 및/또는 슬래그의 방울(droplets) 또는 튐(splashes) 또는 흐름(streams)이 있고, 그것들이 상기 용탕 위에서 반응 가스를 후연소함으로써 생성된 열 에너지를 용탕에 전달하는 효과적인 매체를 제공한다.

하이스멜트 방법에서, 금속 공급 물질과 고체 탄소 물질은, 수직에 대해 기울어져서 제련 용기의 측벽을 통과해 아래쪽 안쪽으로 뻗어나가 고체 물질을 용기 바닥의 금속 층으로 운반하기 위해 용기의 하부 구역으로 들어가는 다수의 랜스/송풍구를 통해 금속층 속으로 주입된다. 용기의 상부에서 반응 가스의 후연소를 촉진하기 위해서, 열풍-산소 강화될 수도 있다-을 아래쪽으로 뻗은 열풍 주입 랜스를 통해 용기의 상부 구역으로 주입한다. 용기 내의 반응 가스의 후연소로 인한 배기가스는 배기 가스관을 통해 용기의 상부로부터 배출된다.

하이스멜트 방법은 단일의 콤팩트한 용기에서 직접 제련에 의해 다량의 용융 금속이 생산되는 것을 가능하게 한다. 그러나, 이것을 달성하기 위해서, 뜨거운 가스를 용기로 및 용기로부터 운반하고, 금속 공급 물질을 용기로 운반하며, 용융 금속 제품 및 슬래그를 용기로부터 멀리 운반하는 것이 모두 상대적으로 한정된 영역에서 일어날 것이 필요하다.

이것은 공장에 여러 가지 주된 부속품을 설치할 것을 필요로 한다. 예를 들어, 일반적으로 가스 가열 스토브와 가열된 주입 가스를 용기에 공급하기 위한 관들; 광석을 예열하는 장치를 포함할 수 있는, 광석 및 석탄을 용기에 공급하기 위한 고체 공급 설비; 배기가스 세정 및 탈증기(demisting) 장치와 같은 배기가스 처리 장치 및 배기가스관; 및 용융 금속 및 슬래그 배출 및 출하(handling) 설비가 있다. 이러한 모든 구성요소들은 오랜 기간 이상 연장될 수 있는 제련 공정 내내 연속적으로 작동해야만 하고, 제련 공정 중간에 설비의 유지 및 제거를 위해 용기 및 부속품에의 접근이 제공될 것이 필요하다.

상기 설명된 유형의 직접 제련 공장을 세우는데 존재하는 주된 문제점은 단일의 장소 범위에 서로 다른 생산자로부터 공급된 여러 가지 종류의 주된 설비들을 설치하는 것이 필요하다는 점에 있다. 본 발명은 주된 공장 부품들, 즉 직접 제련 용기를 포함하는 제철 유닛 중 하나를 부지 밖에서 예비제조하고 설치하는 것을 용이하게 한다. 이 유닛은 또한 용기를 둘러쌀 수 있는 용기 접근탑을 포함할 수 있다.

본 발명은 직접 제련 용기를 포함하는 제련 유닛을 조립한 후 직접 제련 공장 위치에 설치하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 직접 제련 용기를 위한 미리 정해진 공장의 위치로부터 떨어져서, 한데 모아 용기를 형성할 기초 모듈과 하나 이상의 추가적인 용기 모듈을 예비제조하며(prefabricated), 각 모듈은 강철판으로 형성된 원주형 용기 벽부분을 포함하는 단계, 예비제조된 용기 모듈을 미리 정해진 위치로 이동시키는 단계 및 기초 모듈과 하나 이상의 추가적인 용기 모듈을 차례로 다른 것의 위에 쌓고 모듈의 연속적인 원주벽 부분 사이에서 하나 이상의 원주방향 용접에 의해 그것들을 함께 결합하여 단일한 직접 제련 용기를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 용접은 공장 부지에서 연결될 모듈들이 각각의 위에 쌓인 후에 만들어지는 연속적인 수평의 용접일 수 있다.

추가의 모듈은 중간 모듈 및 상부 모듈을 포함할 수 있고, 상기 중간 모듈은 기초 모듈 상에 적층되고, 기초 모듈의 상부에 연결되며, 상기 상부 모듈은 중간 모듈의 상부에 적층되고 연결된다.

상기 기초 모듈은 노(hearth) 및 용융 금속을 배출하기 위한 전로(forehearth)를 포함할 수 있다. 상기 노 및 전로는 제련 공장 위치에 설치 후에 내화 벽돌로 라이닝될 수 있다.

중간 용기 모듈은, 용융 슬래그를 배출하기 위한 탭 홀을 구비하는 대체적으로 원통형인 배럴 부분을 포함할 수 있다.

상부 용기 모듈에는 배기 가스를 위한 출구가 마련된다.

추가적인 모듈 중 적어도 하나에는 상기 모듈의 원주벽 부분의 외부 상의 입수구(water inlet) 및 출수구 연결기에 연결되는 수냉각 패널로 내부가 라이닝 되도록 예비제조될 수 있다.

중간 모듈 및 상부 모듈은 모두 상기 모듈들의 원주벽 부분의 외부 상의 입수구 및 출수구 연결기에 연결되는 수냉각 패널로 예비제조될 수 있다.

기초 모듈은 또한 수냉각 패널로 부분적으로 라이닝될 수 있다.

상기 방법은 또한 상기 미리 결정된 위치로부터 떨어져서, 함께 모아서 용기 접근 탑을 형성할 복수 개의 탑(tower) 모듈을 예비제조하는 단계, 상기 예비제조된 탑 모듈을 미리 결정된 위치로 옮기는 단계 및 그것들을 차례로 다른 것의 상부에 적층하고 함께 연결하여 탑을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 탑 모듈은 탑이 용기와 탑의 설치 완료시에 용기 둘레로 뻗어나가도록 형성될 수 있다.

적어도 한 쌍의 탑 모듈이 한 쌍의 용기 모듈 사이의 연결부분과 같은 높이에서 함께 연결될 수 있다.

탑 모듈의 적어도 일부는, 그 둘레로 탑 모듈이 뻗어나갈 용기 모듈이 설치되기 전에 설치될 수 있고, 후자의 용기 모듈은 설치된 탑 모듈의 안쪽에 아래쪽으로 적층될 수 있다.

탑 구조물은 물 공급 및 회수 파이프를 구비할 수 있고, 그 구성 및 설치 방법은 상기 물 공급 및 회수 파이프를 수 냉각 패널의 입수구 및 출수구 연결기에 연결하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명을 더 충분히 설명하기 위해서, 첨부된 도면을 참고하여 일 특정 실시예가 더욱 자세히 설명될 것이다.

도 1은 직접 환원 용기의 개략적인 사시도이다.

도 2는 직접 환원 용기의 입면도이다.

도 3은 용기의 평면도이다.

도 4는 용기의 기초 모듈의 입면도이다.

도 5는 기초 모듈의 부분적인 입면도이다.

도 6은 중간 용기 모듈의 입면도이다.

도 7은 상부 용기 모듈의 입면도이다.

도 8은 용기의 주된 원통형 배럴 부분을 라이닝하는 냉각 패널의 구성을 도시한다.

도 9는 도 8에 도시된 냉각 패널의 전개도이다.

도 10은 상기 용기에 끼워지는 냉각 패널의 전개도이다.

도 11은 용기의 원통형 배럴 부분에 끼워지는 냉각 패널 중의 하나의 입면도이다.

도 12는 도 11에 도시된 패널의 평면도이다.

도 13은 도 11의 13-13 선을 따라 자른 단면도이다.

도 14는 도 11에 도시된 냉각 패널의 정면도이다.

도 15는 냉각 패널의 상세도이다.

도 16 및 17은 냉각 패널과 용기 쉘의 연결부의 상세도이다.

도 18은 용기 접근 탑의 하부, 중심 및 상부 모듈을 도시한다.

도 19는 제련 용기를 둘러싸는 조립된 탑의 입면도이다.

도 20은 용기의 모듈 구성요소들과 배기 가스관 및 처리 시스템을 도시한다.

도 21은 배기 가스 챔버 모듈과 배기 가스관 모듈을 배럴 모듈과 접근 탑 모듈에 설치한 것을 도시한다.

도면들은 국제 특허 공개 WO 96/31627호에 설명된 것과 같은 하이스멜트 공정에 의해 작동되기에 적당한 직접 제련 용기(11)를 보여준다. 용기(11)는 내화벽돌로 라이닝된 노(12); 상기 노로부터 위쪽으로 뻗어나가는 대체적으로 원통형의 배럴을 형성하는 측벽(14); 배기 가스를 위한 출구(17)가 구비된 배기 가스 챔버(20)로 이어지는 상부 배럴 부분(15) 및 지붕(16); 용융 금속을 지속적으로 배출하기 위한 전로(18); 및 용융 슬래그를 배출하기 위한 탭 홀을 가진다.

용기(11)는 용기의 상부 구역으로 열풍을 운반하기 위한 아래쪽으로 뻗어나가는 가스 주입 랜스(21)와, 철광석, 고체 탄소 물질 및 산소 결핍 운반 가스에 혼입된(entrained) 플럭스를 용기의 하부로 주입하기 위해 측벽을 통해 아래쪽 안쪽으로 뻗어나가는 여덟 개의 고체 주입 랜스(미도시)가 설치되도록 설계된다.

가스 주입 랜스(21)는 환원 용기(11)의 주변의 공장 위치에 위치한 열풍 공급 스테이션으로부터 뻗어나오는 열풍 운반관을 통한 산소 강화(oxygen enriched) 열풍 흐름을 수용한다.

배기 가스 출구(17)는, 환원 용기(11)로부터 약간 거리를 둔 공장 위치에 자리 잡은 처리 스테이션까지 배기 가스를 운반하는 배기 가스관(24)에 연결된다.

용융 금속(Hot metal)은 전로(18)를 통해 용기(11)로부터 지속적으로 배출되고, 적당한 론더(launders)를 통해 레이들로 흐르는데, 레이들에 의해 용융 금속이 탈황(desulphurization) 및 주물 스테이션으로 옮겨진다.

용기(11)로부터 지속적으로 배출되는 슬래그는 슬래그 론더를 통해 용기의 뒤에 위치한 슬래그 핏(pit)으로 흐른다.

용기는 부지로부터 벗어난 위치에서 세 개의 모듈(11A, 11B, 11C)로 예비제조되고, 직접 제련 공장 위치로 옮겨진 다음, 크레인에 의해 들어 올려져서, 서로의 위에 순차적으로 적층되고 용접에 의해 서로 결합하여 단일의 용기를 형성한다. 모듈(11A)은 강철판 쉘로서 만들어진 기초 모듈인데, 하부 바닥(32)에 의해 폐쇄된 용기용 원통형 하부 배럴(31)을 포함한다. 전로(18)용 외부 강철판 쉘은 배럴(31)의 하부로부터 바깥쪽으로 방사상으로 돌출한다. 배럴(31)은 전체 모듈(11A)이 크레인에 의해 들어 올려져서 제 위치에 적층될 수 있도록 하는, 원주를 따라 이격된 리프팅 트러니언(lifting trunions)(35)이 구비된 원통형 원주벽(34)을 가진다. 배럴(31)의 하부 및 전로 쉘(33)은 순차로 내화 벽돌로 라이닝되어 용기 노 및 전로를 형성한다. 배럴(31)의 하부에는 용기 내의 벽돌 작업 및 뒤 이은 유지보수를 위한 접근을 가능하게 하는 접근문(36)이 마련된다. 공장 위치에 설치될 때, 용기 모 듈(11A)은 미리 형성된 콘크리트 기초 패드(미도시) 상에 놓인다. 부하 지탱 부재(load bearing members)들이 기초 패드와 모듈(11A)의 바닥의 밑면 사이에 놓인다. 상기 부하 지탱 부재는 공기가 기초 패드와 모듈(11A)의 밑면 사이로 흐를 수 있도록 이격된다. 이 공기의 흐름은 용기의 냉각을 도와준다.

중간 용기 모듈(11B)은 용기의 상부 배럴(37)을 형성하는 원통형 강철판 부분으로 구성된다. 이 배럴은 원통형의 원주벽(38)을 갖는데, 그 위에 원주를 따라 이격되고 위쪽 바깥쪽으로 기울어진 8개의 튜브형 소켓(39)이 장착되어 고체 주입 랜스를 장착하도록 한다.

기초 모듈(11A)의 배럴(31)의 원통형 벽은 중간 모듈(11B)의 배럴(37)의 원통형 벽의 지름과 같은 지름을 갖는다. 기초 모듈의 원통형 벽의 상부 가장자리(rim)와 중간 모듈(11B)의 원통형 벽의 하부 가장자리는 모서리가 깎여서, 두 개의 모듈이 서로 끼워질 때, V 형 홈이 형성되어, 결합될 두 벽 부분의 둘레로 연속적인 수평의 완전한 침투 용접(continuous horizontal full penetration weld)에 의해 두 개의 모듈이 결합될 수 있도록 한다.

용기 모듈(11B)의 원주벽(38)의 상부는 그것의 둘레 벽의 하부의 지름보다 작은 지름의 상부 가장자리(42)를 가지는 위쪽 안쪽으로 기울어진 지붕 부분(40)으로서 형성된다. 상부 용기 모듈(11C)은 중간 모듈(11B)의 원주벽의 상부 가장자리의 지름과 같은 지름의 원통형 원주벽(44)을 포함하고, 이 두 모듈들의 각 마주하는 가장자리들은 두 모듈이 함께 합쳐질 때, 연결될 벽을 둘러 수평으로 이어지는 연속적인 원주방향 용접을 수용하는 V 형 홈을 형성하도록 가장자리가 깎인다. 상부 모듈(11C)은 용기의 상부에 배기 가스 챔버(20)를 형성하고, 배기 가스관(24)에 연결되기 위한 플랜지 튜브형 스피곳(flanged tubular spigot) 형태의 배기 가스 출구(17)를 포함한다. 배기 가스 챔버(20)의 상부 말단은 용기로의 열풍 주입 랜스를 수용하는 개구가 구비된 원형 뚜껑(43)으로 닫힌다.

중간 용기 모듈(11B)과 상부 용기 모듈(11C)의 원주벽은 내부가 수냉각 패널(51, 52, 53, 54, 55)로 라이닝된다.

냉각 패널들은 기초 모듈(11A)의 원통형 배럴 부분의 상부와 중간 모듈(11B)의 원통형 배럴 부분(37)을 라이닝하는 48개의 패널 세트, 중간 모듈(11B)의 좁아지는(tapering) 지붕 부분(40)을 라이닝하는 16개의 패널 세트, 및 상부 모듈(11C)의 배기 가스 챔버(50)를 형성하는 부분을 라이닝하는 11개의 패널(55), 4개의 패널(53), 20개의 패널(54)로 구성된다.

패널(51)의 구성과 그것들이 중간 모듈(11B)의 원통형 배럴(37)에 장착되는 방법은 도 11 내지 17에 도시되었다. 도 8 내지 10에서 볼 수 있다시피, 이 패널들은 용기의 원주를 따라 이격된 궁형 패널들의 6개의 수직으로 이격된 단들로 배치되고, 각 단에는 8개의 개별적인 패널(51)이 있다. 전형적인 패널(51)은 지그재그 형의 내측 및 외측 부분을 형성하도록 구부러진 냉각제 흐름 튜브(56)로 구성된다. 냉각제 입구 및 출구 튜브형 연결기(62)는 적당한 위치에서, 전형적으로 각 패널의 한 끝에서 내측 패널 부분으로부터 뻗어나간다. 패널(51)들은 모듈(11A, 11B)의 원통형 배럴 부분(37)의 만곡과 들어맞는 곡률의 긴 궁형이다.

네 개의 장착핀(63)의 세트가 패널로부터 바깥쪽 측면으로 돌출하도록 외측 패널 부분(58)의 지그재그형 튜브층에 연결기 스트랩(64)으로 연결된다. 각 연결기 스트랩(64)은 그 끝부분이 내측 패널 부분의 인접한 튜브 구획에 고정되고, 도 15에 명확히 도시된 방식으로 그 끝부분들 사이로 외측 패널 부분의 튜브 구획을 가로질러 바깥으로 뻗어나간다. 연결기 스트랩(64)은 대략 V-형이고, 외측 패널 부분의 튜브 구획 둘레에 잘 맞게 V-형으로 굽은 뿌리를 갖는다. 핀들(63)은 V-형의 뿌리로부터 바깥쪽으로 뻗어나가도록 상기 연결기 스트랩에 용접된다. 연결 스트랩은 패널들에 걸쳐서 분포된 여러 위치에서 이격된 관계로 튜브 구획을 고정함으로써 패널을 팽팽히 죄는 역할을 하고, 결과적으로 강하지만 융통성 있는(flexible) 패널 구성이 된다.

장착 핀(63)은 용기 벽의 개구(65)와 상기 개구(65)를 둘러싸고 쉘로부터 바깥쪽으로 돌출하는 튜브형 돌출부(66)를 통해 뻗어나간다. 핀(63)의 끝부분들은 튜브형 돌출부(66)의 바깥쪽 끝을 넘어 돌출하고, 환형 금속 디스크(67)를 핀과 돌출부에 용접함으로써 개구(65)를 밀봉하는 방식으로 쉘의 바깥에서 연결부를 형성하여 상기 돌출부들의 끝부분에 부착된다.

유사한 방식으로, 패널용 입구 및 출구 연결기(62)는 용기 벽의 개구(68)와 상기 개구를 둘러싸는 튜브형 돌출부(69)를 통해 튜브 너머로 바깥쪽으로 돌출하여 용기로부터 바깥으로 돌출하고, 연결부는 연결기(62)와 돌출부(69) 사이에 환형 디스크(71)를 용접함으로써 만들어진다. 이런 식으로, 각 패널(51)은 네 개의 핀(63)과 냉각제 연결기(62)를 통해 쉘의 외부의 각 연결부에서 용기 벽에 장착된다. 핀과 냉각제 연결기들은 튜브형 돌출부 튜브(66, 69) 안에서 간격을 갖도록 끼워지 고(clearance fit), 패널은 열 팽창 및 수축 운동 또는 용기 내의 물질과의 접촉 또는 압력에 의한 움직임을 수용할 수 있도록 움직임이 자유롭다.

핀(63)과 각 패널에 대한 냉각제 입구 및 출구 연결기(62) 각각은 서로에 대해 평행한 관계로 패널로부터 측면 바깥쪽으로 돌출하도록 방향을 잡고, 용기의 방사상으로 패널을 통해 측면으로 뻗어나가는 중앙면에 평행하도록 방향을 잡아서, 패널 몸체를 용기의 원통형 배럴의 안쪽 또는 바깥쪽으로 움직임으로써 패널이 삽입 및 제거될 수 있다.

원주를 따라 이격된 패널(51) 사이의 간격(53)은, 제거할 패널이 핀(63)과 연결기(62)의 방향을 따라 용기(11)의 안쪽으로 끌어 당겨질 때, 제거할 패널의 바깥 모서리를 끌어서 인접한 패널의 안쪽 모서리를 제거할 수 있도록 하기에 충분해야 한다. 필요한 간격의 크기는 궁형 패널의 길이에 따르고, 따라서 배럴 구역(37)의 원주를 따라 뻗어나가는 패널의 수에 따른다. 도시된 실시예에서는, 패널(51)의 6 개의 각 단에 원주를 따라 이격된 8개의 패널이 있다. 이것은 패널 사이에 최소한의 간격을 허용하고 그 간격에서의 내화 물질의 충분한 냉각을 보장한다는 것이 발견되었다. 일반적으로 만족스러운 냉각을 위해, 각 단을 적어도 6개의 원주를 따라 이격된 패널들로 나누는 것이 필요하다.

내화 리테이너(retainer) 핀(70)은 패널로부터 안쪽으로 돌출하도록 패널(51)의 냉각 튜브에 맞대기 용접되고, 패널에 분무되는 내화 물질을 위한 앵커(anchors)로서 작용한다. 상기 핀(70)은 각 튜브로부터 바깥쪽으로 방사상으로 배열된 이 핀들의 그룹으로 배열될 수 있고, 패널 전체를 통해 튜브를 따라 일정한 간격으로 배열될 수 있다.

용기의 원통형으로 굽은 부분에 설치되는 패널(53, 54)은 상기 설명된 패널(51)들과 같은 방식으로 형성되고 장착되지만, 이 패널들의 일부(54)는 배기 가스 출구(17) 둘레에 맞도록 도 10에 도시된 방식으로 형성된다.

용기의 좁아지는 부분에 설치되는 패널들(52, 55)은 도 10에 도시된 전개도에서 보이는 방식으로 대략 원뿔형으로 구부러져 있다. 이러한 형태의 차이를 제외하면, 이 패널들도 또한 패널(51)들과 같은 방식으로 형성되고 쉘에 장착되며, 그 각각이 패널의 마주하는 끝부분에서 한 쌍의 입구/출구 냉각제 연결기와 패널로부터 측면 바깥쪽으로 돌출하는 장착 핀으로 고정된다. 상기 핀과 연결기들은 쉘의 개구를 통해 뻗어나가며, 쉘로부터 측면 바깥쪽으로 돌출하는 튜브에 연결되어 쉘의 바깥쪽에서 연결부를 형성하고, 상기 연결부는 개구를 밀봉하며 패널의 움직임에 약간의 자유를 허용하면서도 패널에 대한 단단한 장착을 제공한다.

도 18 및 19는 세 개의 모듈(73A, 73B, 73C)로 만들어진 용기 접근탑(73)을 보여준다. 이 탑은 최종 설치시 그것이 용기(11) 둘레로 뻗어나가 거의 용기를 둘러쌀 수 있도록 구성된다. 탑 모듈(73A)은 용기의 기초 모듈(11A)을 수용하는 중앙 공터(opening)(75)를 구비하는 강철 골조(74)로 구성되는 기초 모듈이다. 모듈(73B)은 용기의 중간 및 상부 모듈(11B, 11C)의 둘레에 맞는 대략 U형 형태의 골조(76)로 구성되는 중앙 탑 모듈이다. 상부 탑 모듈(73C)은 중앙 탑 모듈(73B)의 상부에 아래로 설치되고, 용기의 상부의 꼭대기 너머로 뻗어나가도록 설계되어 열풍관 및 열풍 랜스(21)에 대한 접근을 가능하게 한다.

탑 모듈(73A, 73B)들은 함께 모아져서 용기의 기초 모듈(11A) 및 중간 모듈(11B) 사이의 연결부분과 같은 높이에서 용접에 의해 연결되도록 설계된다. 이 두 탑 모듈은 패널 입수구 및 출수구 연결기(62)에 개별적으로 연결되기 위한 수직의 공급 및 회수 파이프(82)와 U형 공급 및 회수 매니폴드(81)를 포함하는 물 공급 및 회수 파이프를 구비하고, 상기 연결되는 부분은 공급 및 회수 파이프에 대한 탄력있는 호스 연결에 의해 만들어진다.

용기 모듈(11A, 11B, 11C)과 탑 모듈(73A, 73B, 73C)은 부지에서 벗어난 위치에서 제작되고 제련소용 제철 유닛의 부분으로서 설치되기 위해 공장으로 옮겨질 수 있다. 일반적으로 상기 용기는 적당한 고중량 기중(heavy duty lifting) 및 용접 설비로 중금속 구조물(heavy metal fabrications) 전문의 공장에서 예비제작된다.

제작 후에, 개별적인 용기와 탑 모듈들을 설치를 위해 직접 제련 공장 위치로 운반한다. 여러 가지 탑과 용기 모듈이 순차적으로 제 위치로 들어 올려지는 순서는 변할 수 있다. 전형적으로 탑의 기초 모듈(73A)은 제1 단계로 설치된다. 용기의 기초 모듈은 그 다음 들어 올려지고 탑의 기초 모듈 내로 내려질 수 있다. 이와 달리, 중앙 탑 부분(73B)이 연속적인 용기 모듈(11A, 11B, 11C)을 설치하기 전에 제 위치로 들어 올려지고 탑 모듈(73A)에 연결될 수 있다. 상부 탑 모듈(73C)은 조립시에 마지막 단계로 설치된다.

용기 모듈(11A, 11B, 11C) 및 탑 모듈(73A, 73B, 73C)에 추가로, 배기 가스관과 처리 스테이션이 도 20에 도시된 바와 같은 일련의 모듈(80A, 80B, 80C, 80D, 80E)로 부지에서 벗어난 위치에서 구축될 수 있다.

모듈(80A)은 용기 모듈(11C)의 배기 가스관 출구로부터 거의 수평으로(또는 수평축에 대해 0도 내지 15도의 각도, 바람직하게 수평축에 대해 5도 내지 15도 정도 약간 기울어져서) 뻗어나가는 배기 가스관이다. 상기 모듈(80A)은 용기 모듈(11C)의 배기 가스 출구에 연결되기 위해 수직면에 방향을 잡은 제1출구(90)를 가진다. 상기 모듈(80A)은, 거의 수직으로 방향 잡은 모듈에 연결될 수 있도록 실질적인 수평면에 배치된 제2출구(92)를 가진다.

용기 모듈(11C)과 모듈(80A)은 설치 전에 함께 연결될 수 있어서, 그것들이 하나의 모듈로서 위치할 수 있다. 즉, 모듈(11C)은 미리 그것의 배기 가스 출구에 부착된 모듈(80A)과 함께 모듈(11B) 상에 설치될 수 있다.

모듈(80B)은 수직으로 방향을 잡아 설치되는 관의 수직 부분이다. 그것은 모듈(80A)의 제2 출구(92)와 연결되는 제1 출구(94)를 가진다. 상기 모듈(80B)은 또한 모듈(80D)의 출구(98)와 연결되는 제2 출구(96)를 가진다.

모듈(80C)은 대체적으로 원통형인 습식 세정기로, 모듈(80D)의 출구(100)와 연결되도록 수평면에 위치하는 출구(102)를 구비한다.

모듈(80D)은 대체적으로 뒤집어 진 U-형이고, 수평면에 위치하는 출구(98)를 가지며, 그것은 모듈(80B)의 제2 출구(96)와 연결된다. 상기 모듈(80D)은 또한 수평면에 위치하는 출구(100)를 가지며, 그것은 모듈(80C)의 출구(102)와 연결된다.

모듈(80E)은 습식 세정기(모듈(80C))로부터 가스를 수용하고 상기 습식 세정기에서 제공된 온도 이하로 배기 가스의 온도를 더 낮추는 역할을 하는 가스 냉각기인데, 이것은 배기 가스의 수분 함량을 낮추는 것을 돕는다. 관(미도시)이 습식 세정기(모듈(80C))를 배기 가스 냉각기(모듈(80E))에 연결한다.

도 21은 용기 모듈(11B)의 원주형 이음매(42) 상에 단일 유닛으로서 설치된 모듈들(11C, 8OA)을 도시한다. 탑 모듈(73A)은 상기 모듈들(11C, 8OA)을 설치하기 전에 먼저 모듈들(11A, 11B) 위에 설치되었다. 접근 탑 모듈(73A)은 바닥재(음영으로 표시)(106)에 의해 마련되는 상부 평면이 모듈(11B) 상의 원주형 이음매(42)의 높이와 거의 같도록 설치된다. 바닥재(106)의 구멍(104)은 모듈(11C)이 모듈(11B) 상의 원주형 이음매(42)에 연결되도록 한다. 난간(108)이 상기 구멍(104)을 둘러싸고, 다른 난간(110)이 바닥재(106)를 둘러싼다.

도시된 설비는 오직 예로써 발전된 것이다. 이 설비의 물리적인 구성은 함께 모이는 여러 가지 모듈들의 정확한 순서가 그러하듯이 상당히 변할 수 있다. 그러한 변형이 본 발명의 청구항의 범위 내에서 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본 발명에 의해 제련소의 주된 부품들, 즉 직접 제련 용기를 포함하는 제철 유닛을 부지 밖에서 예비제조한 후 설치하는 것을 용이하게 되며, 상기 설비들의 교환 또는 유지를 위한 접근을 가능하게 하는 설비가 제공된다.

Claims

직접 제련 공장 위치에 직접 제련 용기를 포함하는 제련 유닛을 구축하고 설치하는 방법으로서, 상기 방법은

직접 제련 용기를 위한 공장 부지로 미리 정해진 위치로부터 떨어진 위치에서, 함께 모아 용기를 형성할 기초 모듈, 중간 모듈 및 상부 모듈을 예비제작하는 단계로서 각 모듈은 강철판으로 형성된 원통형 용기벽 부분을 포함하는 단계,

예비제작된 모듈을 미리 정해진 위치로 이동시키는 단계, 및

상기 중간 모듈은 기초 모듈 상에 적층되고 기초 모듈의 상부에 연결되며, 상기 상부 모듈은 상기 중간 모듈의 상부에 적층되고 연결되는 것에 의해, 순차적으로 기초 모듈, 중간 모듈 및 상부 모듈을 다른 것의 상부에 적층하고 각 모듈들을 모듈의 연속적인 원통형 벽 부분 사이의 하나 이상의 수평으로 이어지는 연속적인 원주방향 용접들에 의해 서로 연결하여 단일의 직접 제련 용기를 형성하는 단계를 포함하고,

또한 상기 방법은 상기 미리 정해진 공장 위치로부터 떨어진 위치에서, 함께 모아서 용기 접근 탑을 형성할 복수의 탑 모듈들을 예비제조하는 단계로서 여기서 상기 용기 접근 탑은 탑과 용기의 설치 완료 후 탑이 용기의 둘레로 뻗어나가도록 형성되는 것인 단계, 상기 예비제조된 탑 모듈들을 미리 정해진 위치로 이동시키는 단계 및 그것들을 순차로 다른 것의 상부에 적층하고 서로 연결시켜서 용기 접근 탑을 형성하는 단계를 더 포함하되,

여기서, 상기 용기의 기초 모듈 및 중간 모듈, 그리고 이 두 모듈의 둘레에 설치되는 탑 모듈들은 상기 용기의 상부 모듈을 설치하기 전에 설치되는 것인 방법.
제1항에 있어서, 상기 용기의 상부 모듈을 설치한 후에 하나의 탑 모듈을 상기 상부 모듈에 인접하게 설치하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 용기의 상부 모듈과 배기 가스관 부분이 단일 유닛으로서 설치되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 콘크리트 기초 패드가 기초 모듈을 수용할 미리 결정된 위치에 미리 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 일련의 부하 지탱 부재가 기초 모듈의 외부 바닥면과 상기 콘크리트 기초 패드의 상부면 사이에 위치하여, 공기가 상기 기초 모듈과 기초 패드 사이로 흐를 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기초 모듈은 노 및 용융 금속을 배출하기 위한 전로를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 노와 전로는 제련 공장 위치에 설치된 후에 내화 벽돌로 라이닝되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 중간 용기 모듈은 용융 슬래그를 배출하기 위한 탭 홀을 구비하는 원통형인 배럴 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 상부 용기 모듈에는 배기 가스 출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 용기의 중간 모듈 및 상부 모듈 중 적어도 하나의 모듈은 그 모듈의 원주벽 부분의 바깥에서 입수구 및 출수구 연결기에 연결된 수냉각 패널로 내부가 라이닝되도록 예비제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 용기의 중간 모듈 및 상부 모듈은 모두, 이 모듈들의 원주벽 부분의 바깥에서 입수구 및 출수구 연결기에 연결된 수냉각 패널로 내부가 라이닝되도록 예비제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기초 모듈은 또한 기초 모듈들의 원주벽 부분의 바깥에서 입수구 및 출수구 연결기에 각각 연결되는 수냉각 패널로 내부의 일부가 라이닝되도록 예비제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
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제1항에 있어서, 한 쌍의 탑 모듈이 한 쌍의 용기 모듈 사이의 연결부와 같은 높이에서 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 탑 모듈들 중의 일부는, 그 둘레로 탑 모듈들이 뻗어나가는 용기 모듈들이 설치되기 전에 설치되고, 용기의 중간 모듈과 상부 모듈 중 적어도 하나의 모듈은 상기 설치된 탑 모듈들의 내부에 아래 방향으로 적층되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 배기 가스관 및 처리 장치를 형성할 배기 가스관 모듈들 및 처리 모듈들을 예비제조하는 단계, 상기 배기 가스관 및 처리 모듈들을 공장 위치로 이동시키는 단계 및 용기의 상부 모듈의 출구 및 배기 가스관 및 처리 장치 사이에 연속적인 기밀 연결부(gas tight connection)를 마련하도록 상기 배기 가스관 및 처리 모듈들을 설치하는 단계를 더 포함하는 방법.
제17항에 있어서, 배기 가스관 모듈 및 처리 모듈들 중 적어도 하나의 모듈은, 수직으로 방향을 잡고 배기 가스관의 수직인 부분을 수용하도록 배치된 출구를 가지는 습식 세정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서, 상부 모듈의 상기 출구는 수직면에 배치되고, 수평축에 대해 0도 내지 15도의 각도로 배치된 배기 가스관 모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 상부 모듈은 설치 전에 상기 배기 가스관 모듈에 연결되어, 두 모듈들이 중간 모듈 상에 하나의 모듈로서 설치되는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항에 있어서, 상기 배기 가스관 모듈은, 상기 상부 모듈로부터 떨어지고(remote), 수직으로 위쪽으로 뻗어나가는 추가의 배기 가스관 모듈을 수용하도록 배치된 출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제20항에 있어서, 상기 배기 가스관은, 뒤집어진 U-형으로 구성되고 상기 뒤집어진 U-형의 양 끝단에 수직으로 뻗는 배기 가스관 모듈과 연결되는 출구를 가지는 배기 가스관 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항에 있어서, 상기 수직으로 뻗는 배기 가스관 모듈의 출구 중 하나는 습식 세정기의 출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.