KR101359115B1 - 일관제철시스템 및 일관제철방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일관제철시스템 및 일관제철방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원료처리과정 및 제철공정에서 발생하는 환경오염물질의 발생량을 현저히 감소시킬 뿐만 아니라, 에너지 사용량을 감소함으로써 환경친화적인 일관제철시스템 및 일관제철방법에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 일관제철시스템은, 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치; 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치; 및 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치, 상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치, 및 상기 제강장치에서 제조된 용강을 주조하여 압연할 때, 상기 주조 단계와 압연단계가 직결된 연속 압연 장치를 포함할 수 있다.

Description

일관제철시스템 및 일관제철방법{INTEGRATED IRON AND STEELMAKING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 일관제철시스템 및 일관제철방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원료처리과정 및 제철공정에서 발생하는 환경오염물질의 발생량을 현저히 감소시킬 뿐만 아니라, 에너지 사용량을 감소함으로써 환경친화적인 일관제철시스템 및 일관제철방법에 관한 것이다.

통상적으로, 용강은 고로에서 제조된 용선을 주 원료로 사용하여 전로에서 정련하여 제조되고 있다.

현재 용선생산에 있어서 에너지 효율면이나 생산성 측면에서 고로공정을 능가하는 제선공정은 개발되지 않았으나, 이와 같은 고로공정에서는 연료 및 환원제로 사용하는 탄소원으로서 특정 원료탄을 가공처리한 코크스에 의존하여야 하고, 철원으로서는 일련의 괴상화 공정을 거친 소결광에 주로 의존하고 있다.

즉, 현재의 고로공정은 코크스 제조설비 및 소결설비 등의 원료예비처리설비를 반드시 수반하고, 이는 결국 고로설비이외에 추가적인 부대설비의 구축이 필수적으로 필요하여 설비를 위한 막대한 비용소요를 가져오게 된다.

또한, 상기와 같은 원료예비처리설비에서는 SOx, NOx 또는 분진과 같은 환경오염물질이 상당히 발생되기 때문에, 이의 정화처리를 위한 별도의 설비가 필요하고, 특히 현재 세계적으로 환경오염에 대한 규제가 엄격해져 가고 있어 이를 극복하기 위한 막대한 처리설비 투자비용 등으로 현재의 고로공정을 통한 용선의 생산에서는 그 경쟁력은 저하되고 있는 실정이다.

한편, 상기와 같은 고로공정에서 발생되는 문제를 해결하기 위하여 많은 다른 공정의 연구 및 개발이 있었는데, 현재 개발되고 있는 제선공정중 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하며, 철원으로서는 전세계 광석생산량의 80% 이상을 점유하고 있는 분철광석을 직접 사용할 수 있도록 하여 용선을 제조하는 석탄계 용융환원공정이 우수한 생산공정으로 알려져 있다.

그러나, 아직까지는 상기 공정을 구현하는 1기의 단위 설비에 의해 공급될 수 있는 용선의 양이 1기의 대형 고로, 예를 들면 연산 300만톤 이상, 바람직하게는 연산 400만톤 이상의 용선을 생산할 수 있는 고로에 비할 경우 충분하지 못하다는 단점이 있으며, 그에 따라 고로와 동일량의 용선을 생산하기 위해서는 용융 환원 설비를 다수 설치하여야 하며, 그에 따라 제철소 부지가 부족해 진다는 문제가 있을 수 있다.

또한, 주조와 압연이 별도로 분리된 통상의 제철공정에서는 연속주조(간단히 '연주')공장과 압연공장을 별도로 마련해야 하므로 이역시, 다량이 부지가 필요하게 된다는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 주조와 압연을 분리할 경우에는 일단 주조된 주편을 냉각시킨 후 재가열하여 압연하는 소위 CCR(Cold charge rolling)의 비율이 증가하게 되고, 그에 따른 재가열에 따른 에너지 비용이 증가한다는 문제점도 가지고 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 용선 제조 설비인 용융환원공정에서 공급되는 선철의 경로를 다양하게 하고, 그로부터 공급되는 선철을 에너지 효율좋게 처리함으로써 환경친화적인 일관제철시스템 및 일관제철방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 또하나의 측면에 따르면, 상술한 일관제철시스템 및 일관제철방법으로부터 제조된 용강을 하나의 공정에서 주조와 압연을 수행함으로써 강판을 얻는 일관제철시스템 및 일관제철방법이 제공된다.

본 발명의 또하나의 측면에 따르면 연산 300만톤 이상, 바람직하게는 400만톤 이상의 생산능력을 가지는 생산성이 우수한 일관제철시스템 및 일관제철방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 한가지 측면은, 기존의 주조 및 압연공정에 비하여 콤팩트한 구성을 가지는 주조 및 압연 공정을 가지는 일관제철 시스템 및 이를 이용한 일관제철방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 충분히 판단할 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따른 일관제철시스템은, 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치; 상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치; 및 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치, 상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치, 및 상기 제강장치에서 제조된 용강을 주조하여 압연할 때, 상기 주조 단계와 압연단계가 직결된 연속 압연 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 또한가지 일측면에 따른 일관제철시스템은, 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치; 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치; 및 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치, 상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치, 및 상기 제강장치에서 제조된 용강을 주조하여 압연할 때, 상기 주조 단계와 압연단계가 직결된 연속 압연 장치를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제강장치는 전로 또는 전기로를 포함하며, 상기 전로 또는 전기로와 제2괴상화장치는 괴상화환원철이 이동가능한 괴상화환원철 이송관을 통해 괴상화환원철 소통관계로 연결되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일측면에 따른 일관제철시스템에 포함된 상기 연속 압연 장치는, 주편을 생산하는 연주기 설비; 상기 연주기 설비 후단에 배치된 절단기; 상기 절단기 후단에 배치된 압연기; 및 압연기 후단에 배치된 냉각 장치;를 포함하며, 상기 연주기 설비는 30~150㎜의 두께의 주편을 4.5~15mpm 의 주조 속도로 생산하고, 상기 연주기 설비에서 생산되는 주편의 주조 속도에 따라서, 상기 주편을 절단하여 슬래브를 압연기로 제공하여 배치 압연과, 연주기에서 생산된 주편을 바로 압연기로 압연하는 연연속 압연을 선택적으로 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 연속 압연 장치는 한세트의 압연기열만으로 조압연과 마무리압연을 동시에 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 절단기와 압연기 사이에는 통과하는 주편을 소정 거리 이송시키는 공간부가 위치하는 것이 유리하다.

이때, 상기 공간부에는 이송되는 주편을 보온하도록 주편의 일면 이상을 덮는 열커버가 배치되는 것이 효과적이다.

또한, 상기 열커버는 측면이 개방되도록 구성되며, 개방되는 측면을 통하여 절단기에 의해 절단된 절단 주편을 밀어내는 푸셔와 상기 공간부의 측면에는 절단된 주편을 수용하도록 배치된 파일러를 포함하며, 상기 파일러는 상기 푸셔에 의해서 밀린 절단 주편을 적층하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또한가지 측면에 따른 일관제철방법은 제1유동환원로설비에서, 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계; 제1괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및 용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계, 상기 제선단계에서 제조된 용선을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계 및 상기 제강단계에서 제조된 용강을 주조하고 압연하는 압연과정으로서 주조단계와 압연단계가 직결된 연속 압연 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또한가지 측면에 따른 일관제철방법은 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서, 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계; 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및 용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계, 상기 제선단계에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계 및 상기 제강단계에서 제조된 용강을 주조하고 압연하는 압연과정으로서 주조단계와 압연단계가 직결된 연속 압연 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 일관제철방법에 포함되는 제강단계는, 전로에서 용강 제조시 전로의 저부에서 연료 및 산소(O₂)를 공급하고, 그리고 전로의 상부에서 가열된 산소 함유 가스를 공급하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연속 압연 단계는, 주편을 생산하는 연속 주조 단계; 상기 연속 주조 단계에서 생산된 주편을 압연하는 압연 단계;를 포함하며, 상기 연속 주조 단계에서 생산되는 주편의 연주 속도에 따라서, 상기 압연 단계 전에 주편을 절단하는 절단 단계가 수행되는 배치 압연과 상기 연속 주조 단계의 주편을 연속적으로 압연하는 연연속 압연을 선택적으로 수행하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 압연 단계 이전에 연속 주조 단계에서 생산된 주편을 소정 거리를 이송시키는 이송 단계를 포함하는 것이 효과적이다.

이때, 상기 이송 단계에는 1250~1300℃의 주편이 공급되며, 상기 이송 단계에서 주편은 1000℃이상의 온도를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이송 단계에서는 주편의 온도하락을 저지하도록 보열이 함께 수행되는 것이 유리하다.

또한, 상기 압연 단계에는 1000~1200℃ 사이의 주편이 공급되며, 상기 압연 단계에서 주편은 850℃ 이상의 온도를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이송 단계와 압연 단계 사이에 통과하는 주편의 온도를 승온시키는 가열 단계가 수행되는 것이 효과적이다.

또한, 압연 중단 사유 발생 시, 상기 이송 단계를 통과하는 주편을 절단 후 주편 이동 라인에서 빼내며, 압연 중단 동안 공급되는 주편을 주편 이동 라인에서 빼내는 주편 처리 단계를 포함하며, 상기 주편 처리 단계에서 상기 이송 단계의 주편을 절단하는 동안에, 상기 연주단계에서 이송단계로 공급되는 주편을 절단하는 절단 처리 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일측면에 따르면, 원료환경에 유연하게 대처할 수 있을 뿐만 아니라 환경오염을 현저히 저감할 수 있는 일관제철시스템 및 이를 이용한 일관제철방법을 제공할 수 있다.

또한, 기존의 고로를 포함하는 일관제철시스템 또는 일관제철방법에 비할 경우에도 손색없는 생산성을 갖춘 일관제철시스템 및 이를 이용한 일관제철방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 한가지 측면에 따르면, 기존의 주조 및 압연공정에 비하여 콤팩트한 구성을 가지는 주조 및 압연 공정을 가지는 일관제철 시스템 및 이를 이용한 일관제철방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 도다른 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 또다른 일구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 4은 본 발명의 또다른 한가지 구현례에 따른 일관체절시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 한가지 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 7는 본 발명의 연속 압연 장치(30)의 압연 중단 사유 시 처리를 보이는 도면으로, 도 7a 및 도 7b는 연속 압연 장치(30)의 측면 개략도이며, 도 7c는 연속 압연 장치(30)의 평면 개략도이다.
도 8a, b는 본 발명의 공간부에서 파일러 및 푸셔의 동작을 도시한 동작도이며, 도 8c는 파일러 및 푸셔와 함께 열커버가 동작하는 모습을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 연속 압연 공정의 순서도이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명에서 의미하는 일관제철이라 함은 철광석을 원료로 하여 용선을 제조하고 상기 용선으로부터 강판을 제조하는 과정을 모두 포함하는 제철법을 의미하는 것으로서, 상기 일관제철시스템은 용선을 제조하는 제선단계와 용강을 제조하는 제강단계 그리고 연연속 또는 배치 방식으로 용강을 주조하고 동일한 라인에서 강판을 압연하는 연속 압연 단계로 나누어 설명할 수 있다.

제선단계는 분철광석을 환원하여 용선을 제조하는 용융환원설비(용융로)에 의하여 수행된다. 상기 용융로는 분철광석을 유동환원시킨 후 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하고, 상기 괴상화환원철을 용융로에서 환원시킴으로써 용선을 제조한다. 그런데, 상술한 바와 같이 용융로에서 생산가능한 용선의 양이 고로에 비하여 충분하지 못하기 때문에 용융로에서 생산된 용선만 이용할 경우에는 여러기의 설비를 설치하여야 하므로 생산성이 나쁠 뿐만 아니라, 제철소 부지확보가 어렵다는 부차적인 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 용융로는 이러한 단점을 극복하기 위하여 분철광석을 유동환원시킨 후 괴상화하는 과정을 1개 또는 그 이상 추가로 가진다. 즉, 만일 상기 괴상화하는 과정이 2이상일 경우에는, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서 추가적인 괴상화 과정에 의해 제조된 괴상화환원철은 용융로에서 용융되고 이과정에서 추가적인 환원이 일어나서 용선으로 제조되는 것이 아니라, 후속하는 제강단계에서 환원되는 과정을 겪으며, 그 결과 용강으로 제조되게 된다.

따라서, 본 발명은 분철광석을 환원시켜 제조된 환원분철광석을 괴상화하여 괴상화환원철을 제조한 다음, 이 괴상화환원철의 일부 또는 전부를 용융하여 제조된 용선 및 나머지 괴상화환원철을 전로에서 주원료로 사용하여 용강을 제조하는 일관제철시스템 및 이를 이용한 일관제철방법에 관한 것이다.

본 발명의 일관제철시스템의 한가지 예를 도 1에 도시하였다.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일관제철시스템(1)은 제선장치(10)와 제강장치(20)(도면에서는 바람직한 한가지 예로서 전로를 들고 있음. 이하 전로 위주로 설명함) 그리고 연속 압연 장치(30)를 포함한다.

제선장치(10)는 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 환원분철광석제조장치(11); 이 환원분철광석제조장치에서 환원된 분철광석을 괴상화하는 괴상화장치(13); 및 이 괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로(12)를 포함한다.

상기 환원분철광석제조장치(11)는 제1유동환원로설비(111)를 포함하고, 상기 제1유동환원로설비(111)는 하나 이상의 유동환원로를 포함한다.

상기 제1유동환원로설비(111)는 분광석을 가스에 의해 유동시키면서 환원하는 설비이다. 분광석은 상기 유동화설비를 이루는 일련의 유동화로 내에서 단계적으로 환원과정을 겪게 된다. 즉, 유동화로는 투입된 분광석이 환원가스에 의해 단계적으로 환원되는 곳으로서, 그 개수에는 제한이 없으나, 충분한 환원을 위하여 2개 또는 그 이상이 포함되는 것이 바람직하며 3개 이상이 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 바와 같이 제1유동환원로설비(111)는 이후, 제1괴상화장치(13)를 통하여 용융로(용융환원설비)(12)로 괴상화환원철을 공급하기 위한 것인데, 용융로(12)에서 추가적인 환원이 이루어지게 되므로 유동환원로(1111, 1112, 1113, 1114)는 3개이면 충분하고 4개이면 보다 바람직하다.

그러나, 앞에서도 언급하였듯이 제1유동환원로설비(111)의 유동환원로의 개수를 반드시 제한할 필요는 없다.

도 1에서는 상기 제1유동환원로설비(111)는 4개의 유동환원로(1111,1112,1113,1114)를 포함하는 형태를 나타내고 있다.

상기 유동환원로(1111,1112,1113,1114) 내에는 통상의 유동환원로에서와 같이 가스를 분산시키는 가스분산판(도시되어 있지 않음)이 구비될 수 있다.

상기 제1괴상화장치(13)는 상기 제1유동환원로설비(111)에서 환원된 환원분철광석을 공급받아 괴상화시키도록 구성되는 장치이다.

상기 제1괴상화장치(13)에는 환원분철광석을 저장하고 제1괴상화장치(13)로 공급하는 제1호퍼(131)가 구비되어 있고, 이 제1호퍼(131)는 제1환원철공급관(132)을 통해 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 환원분철광석소통관계로 연결되어 있다.

상기 용융로(12)는 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하도록 구성된다.

상기 용융로(12)는 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 가스공급관(121)을 통해 가스 소통관계로 연결되어 있고, 제1유동환원로설비(111)의 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)은 가스공급관(도시되어 있지 않음)을 통하여 가스 소통관계로 연결되어 있다.

상기 가스공급관(121)을 통해 최종유동환원로(1111)에 공급된 환원가스는 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)을 차례로 거쳐 최초유동환원로(1114)에 공급된다.

한편, 분철광석은 최초유동환원로(1114)에 먼저 공급되고, 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 차례로 거쳐 최종유동환원로(1111)에 공급되며, 이렇게 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 거치면서 분철광석은 환원가스에 의해 환원되게 된다.

이때, 배가스의 보다 효율적인 이용을 통해서는 후술하는 바와 같이 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 최종유동환원로(1111)가 제1순환관(1115)에 의해 가스 소통관계로 연결됨으로써 최초유동환원로에서 발생되는 배가스가 최종유동환원로로 공급되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 바람직한 한가지 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 최초유동환원로(1114)는 제1순환관(1115)을 통해 가스소통관계로 연결될 수 있다.

상기 제1순환관(1115)에는 이산화탄소 제거장치(118)가 추가로 구비될 수 있으며, 이 이산화탄소 제거장치(118)에는 배가스를 배출하기 위한 배가스배출관(1181)이 구비될 수 있다.

또한, 상기 이산화탄소 제거장치(118)와 최종유동환원로(1111)사이의 상기 제1순환관(1115)에는 순환가스를 승온시키기 위한 가열기(도시되어 있지 않음)가 추가로 구비될 수 있다.

상기와 같이 제1순환관(1115)에 이산화탄소 제거장치(118)를 구비함으로써 최초유동환원로(111)에서 배출된 배가스는 이산화탄소가 제거된 후 상기 최종유동환원로(1111)에 공급되어 환원가스로 재활용된다. 또한, 필요에 따라 상기와 같이 가열기를 구비함으로써 순환가스의 온도를 제어할 수 있다.

상술한 제선단계 이후의 제강단계는 전로 또는 전기로 등의 정련설비를 포함하는 제강장치에 의해 수행될 수 있다.

전로는 산소 또는 산소 함유 가스를 로내에 공급하여 용선 중 탄소를 연소시켜 탄소가 포화 수준으로 용해된 용선을 용강으로 전환시키는 장치로서, 탄소 또는 기타의 산화성분이 산소에 의해 연소되는 연소열에 의해 용강의 승온작업도 동시에 이루어지는 장치이다. 상기, 전로는 상술한 제선단계에서 공급되는 용선을 전량 사용할 수도 있으며, 스크랩 또는 괴상화환원철을 추가로 장입하여 사용할 수도 있다.

전로에는 여러가지가 있으나, 본 발명에서는 모두 사용가능하다. 즉, 상취,저취 또는 상하취 복합취련 등과 같은 취련 방식의 차이, 기타 각 철강사의 설계 방식에 따른 상이한 형식에 상관 없이 모두 본 발명에서 사용가능하다.

다만, 제선단계에서 공급되는 주원료가 고온의 용선 뿐만 아니라, 괴상화환원철도 포함하고 있으므로, 보다 열효율이 높은 방식을 사용하는 것이 보다 바람직하며, 본 발명의 바람직한 구현례에서는 제강장치는 이하와 같은 방식의 전로를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

다만, 후술하는 본 발명의 바람직한 한가지 구현례에서 상기 전로(20)는 제선장치(10)에서 제조된 용선 및 제2괴상화장치(14)에서 괴상화된 괴상화환원철을 주원료로 하여 용강을 제조하도록 구성될 수 있으며, 또한, 다른 한가지 바람직한 구현에 따르면 용선외 스크랩을 다량 장입하여 용강을 제조할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해서, 전로(20)의 상부와 하부에는 각각 랜스(21)와 노즐(22)이 구비된다. 전로의 하부에 구비된 노즐로는 산소가 취입되어 용강을 정련하는 역할을 수행한다. 이때, 산소와 함께 열원으로 작용가능한 연료가 취입될 수 있다. 상기 연료로는 석탄이나 가연성 가스 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다. 또한, 상기 연료는 산소와 함께 취입될 수도 있으나, 별도의 노즐로 질소 등과 같은 캐리어 가스에 의해 이송되어 취입될 수도 있다. 전로의 하부에는 상기 연료 이외에도 생석회 등과 같이 슬래그의 염기도 제어가 가능하며 탈탄반응의 핵으로 작용할 수도 있는 분말이 산소와 함께 또는 별도의 캐리어 가스에 의해 취입될 수 있다.

또한, 상기 랜스(21)는 산소를 포함하는 가스, 바람직하게는 공기를 로내로 분사할 수 있다. 로내로 분사된 산소 함유 가스는 용강의 탈탄 반응에 의해 생성된 일산화탄소를 2차연소(post combustion) 시킴으로써 용강으로 추가적으로 열을 공급하는 역할을 한다. 이때, 상기 산소 함유 가스의 열효율을 더욱 높이기 위하여 산소 함유 가스의 공급경로에 가열수단이 추가될 수 있으며, 상기 가열수단으로는 통상 사용되는 것이라면 어떠한 것이라도 가능하나, 보다 바람직하게는 전로에서 배출되는 폐가스의 열을 열교환하는 열교환기 타입의 가열장치(211)가 사용될 수 있다.

상기 전로(20)와 제2괴상화장치(14)는 괴상화환원철이 이동가능한 괴상화환원철 이송관(23)을 통해 괴상화환원철 소통관계로 연결될 수 있다. 이렇게 상기 전로(20)와 제2괴상화장치(14)가 괴상화환원철 이송관(23)을 통해 괴상화환원철 소통관계로 연결됨으로써 환원된 괴상화환원철의 산화를 막을 수 있다. 상기 괴상화환원철 이송관(23)에는 질소 가스 분위기를 유지할 수 있다. 전로는 상술한 바와 같이 저부에서 노즐(22)를 통하여 산소를 취입하는 방식을 가질 수도 있으나, 상술한 랜스(21) 또는 별도의 랜스(도시하지는 않았음)을 통하여 산소 취입하여 용강을 정련할 수도 있음은 이미 앞에서 밝혀둔 바이다.

도 1에서 볼 수 있듯이, 강의 흐름방향으로 볼 때 상술한 제강장치(30)의 후방에는 용강을 주조하고 주조된 주편을 동일한 라인에서 압연하여 강판을 얻는 연속 압연 장치(30)가 후속될 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하기 위하여, 도 7a 및 도 7b 에는 연속 압연 장치(30)의 측면 개략도를, 도 7c 에는 연속 압연 장치(30)의 평면 개략도를 도시하였다.

도 1에 나타내었듯 본 발명의 연속 압연 장치(30)은 제강장치에서 제조된 용강으로 주편을 생성하는 연주기 설비(301); 상기 연주기 설비(301)의 후단에 배치되며 주편을 절단하는 절단기(310); 절단기(310) 후단에 위치하며, 주편을 압연기(360)로 이송시키도록 롤러(321)가 배치된 공간부(320) 및 공간부(320)의 후단에 위치한 압연기(360)를 포함한다. 통상의 압연은 주조된 주편(슬래브 포함)을 별도의 압연 라인을 통하여 압연하는 것이 일반적이나, 본 발명의 연속 압연은 주조와 압연을 연속적으로 실시하기 위하여 주조 단계와 압연 단계가 직결되어 주편이 동일한 라인내에서 주조되고 압연되는 형태의 압연을 의미한다. 또한, 본 발명에서 연연속 압연이라 함은 상기 연속 압연 중, 주편을 절단하지 않은 상태에서 연속적으로 압연까지 완료하는 형태의 압연(물론 압연이 완료되거나 압연도중 강판을 보관 또는 다른 이유로 적당한 길이로 절단하는 것까지 배제하는 것은 아니다)을 의미하며, 배치 압연이라 함은 주조후 주편을 적당한 길이의 슬래브로 절단하고 압연하는 것을 의미한다. 배치 압연의 경우에도 주편이 연주기 설비와 압연 설비가 연결된 라인을 벗어나지 않는다는 의미에서 본 발명에서는 연속 압연이라 칭한다.

상기 공간부(320)에는 공간부(320)를 통과하는 주편의 온도 하락을 막을 수 있도록 통과하는 주편을 인접 공간을 외부와 차단하는 열커버(325), 주편의 온도 하락을 보상하도록 주편을 가열하는 가열기(340)가 배치되며, 공간부(320)의 측면에는 푸셔(335) 및 파일러(330)가 배치된다.

압연기(360)로 주편이 공급되기 전에 주편 표면의 스케일을 제거하기 위한 디스케일러(350)를 포함하며, 압연기(360)를 통과하여 최종 두께로 압연된 주편은 목표 재질 확보를 위한 냉각 장치(370)를 통과하며, 냉각장치(370)를 통과한 후 필요에 따라, 연연속 압연이거나 배치 압연의 경우라도 주편의 양이 많았을 경우에는 스트립을 절단할 수 있도록 냉각 장치(370) 후단에는 고속 절단기(380)가 배치되며, 고속 절단기(380)에서 절단된 스트립은 권취기(390)에서 권취된다.

고속 절단기(380)는 연연속 압연 또는 배치 압연의 경우라도 주편의 양이 많아서 분할하여 권취할 필요가 있는 경우에 사용된다. 이때, 목표하는 중량이 달성되면 고속 절단기(380)가 동작하여 스트립을 절단하며, 이렇게 절단된 스트립은 권취기(390)에서 권취된다. 디스케일러(350), 압연기(360), 냉각 장치(370), 고속 절단기(380) 및 권취기(390)에 대하여는 종래에 널리 알려져 있는 구성을 사용할 수 있으므로, 본 발명에서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.

본 발명에서 연주기 설비(301)는 30~150㎜의 주편을 4.5~15mpm(meter per minute)의 속도로 제공할 수 있으며, 연주기 설비(301)의 출측에서 주편의 온도는 1250~1300℃이다. 연주기 설비(301)는 80~100㎜의 주편을 1250~1300℃의 온도로 제공할 수도 있다.

본 발명에서 연주기 설비(301)에서 위 조건으로 제공되는 주편은 절단기(310)를 통과하여 공간부(320)로 유입된다. 다만, 후술하는 바와 같이 연연속 압연을 실시할 경우에는 상기 절단기(310)는 동작하지 않는다. 공간부(320)에는 열커버(325)가 배치되어 통과하는 주편의 온도 저감을 방지하나, 주편의 이송 속도에 따른 공간부(320)에서의 온도 하락이 충분히 적어서 주편이 1000 ~ 1100℃ 이상의 온도를 유지할 수 있다면 열커버(325)는 빠질 수도 있다. 이는 후방에 가열기(340)가 있더라도 가열량은 제한되므로, 1000 ~ 1100℃ 이상의 온도를 유지하지 못하는 경우에 후에 열간 압연을 수행하기 어렵기 때문이다.

열커버(325)는 통과하는 주편의 일면을 덮는 방식으로 구현될 수 있으며, 이에 대하여는 도 7b 및 9에서 다시 살펴보도록 한다.

공간부(320)는 압연이 수행되는 경우에 주편을 공급하는 공간이 되므로, 하나의 코일을 만들게 되는 15~30t 사이의 주편이 위치할 수 있는 길이로 구현된다. 이는 일반적으로 20 ~ 30m 의 길이에 해당한다. 이렇게 공간부(320)가 하나의 코일을 만들게 되는 주편을 수용할 수 있음으로써, 배치 압연과 연연속 압연을 선택적으로 수행하는데 유리하다. 즉, 연연속 압연이 곤란한 경우에 공간부(320)를 채운 주편을 절단기(310)로 절단하여 배치 압연을 수행하게 되는데, 이렇게 절단되는 주편이 하나의 코일을 권취할 수 있는 무게이기 때문에, 후에 마무리 압연까지 마친 제품이 하나의 코일로 권취되어 낭비가 없게 된다. 뿐만 아니라, 코일분의 주편이 미리 절단된 상태로 압연기(360)에 공급될 수 있기 때문에, 연주기 설비(301)과 압연기(360)의 처리량의 불일치에 따른 문제점을 해소할 수 있다.

공간부(320)에는 가열기(340)가 배치되며, 공간부(320)를 통과하면서 떨어진 주편의 온도를 상승시킨다. 가열기(340)는 1000 ~ 1100℃ 이상의 온도로 제공되는 주편을 압연 가능한 온도로 상승시킨다. 가열기(340)는 연주 속도에 의해서 압연 속도가 제한되는 연연속인 경우에만 작동되고, 연주 속도와 무관하게 압연할 수 있는 배치 압연에서는 동작되지 않을 수 있다. 상술한 공간부(320)의 길이는 가열기(340)가 배치되는 공간을 포함한 길이를 의미하며, 상기 가열기(340)는 사고 처리시 주편의 제거를 위하여 측면이 개방된 수평 방식(transverse type)의 가열기인 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에서는 연주기 설비(301)에서 생성된 주편은 절단기(310)를 통과하며, 주편의 생산속도로 연연속 압연하여 압연기(360)에서 주조 속도로 압연될 때, 주편의 온도 하락으로 인하여 주편 온도가 압연 가능한 온도(850℃ 이상)보다 떨어지지 않는다면 연연속 압연하며, 주편 온도가 압연 가능한 온도보다 떨어진다면, 절단기(310)를 통하여 주편을 절단하여 슬래브를 만들며, 이렇게 절단기(310)를 통하여 절단된 주편, 즉 슬래브(S)를 압연기(360)로 보내서 배치 압연을 수행한다.

연연속 또는 배치 압연을 판단함에 있어서는 공간부(320)로 인한 주편의 온도 하락과 그를 보상하는 가열기(340)의 가열량을 고려하여 결정할 수 있다. 가열기(340)는 인덕션 히터로 구비되어 비접촉 가열하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 압연기(360)는 한세트의 압연기열만으로 조압연과 마무리압연을 동시에 수행할 수 있으며, 이러한 경우에 설비의 구성이 간편해질 수 있다. 한세트의 압연기열에서 조압연과 마무리압연을 모두 수행할 경우에 압연기는 4~8 스탠드가 연결되어 구성될 수 있다.

압연기(360)에서는 주편의 온도가 떨어지는 경우에 압하량 및 제품의 품질에 영향을 줄 수 있으므로 850℃ 이상의 주편 온도가 확보되야 한다. 따라서, 압연기(360)로 제공되는 주편은 1000~1200℃의 온도를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 압연기(360)에서 트러블이 발생(도 7b 참고)하는 경우 부정기 롤교체가 있는 경우에 공간부(320)의 주편을 절단하여 주편 이동 라인으로부터 빼내는 푸셔(335) 및 파일러(330)를 포함한다.

연주기 설비(301)의 경우에, 부어진 용강을 모두 주편으로 만들어야만 하며, 중단에 주조를 중단할 수 없다. 하지만, 주조 도중에 압연이 중단되는 경우에 압연으로 인하여 전체 주편이 이동되지 못하며, 그에 의해서 주조가 중단되게 된다.

이렇게 주조가 중단되는 것을 막기 위하여 본 발명에서는 배치 압연 수행중인 경우에는 공간부(320)에 위치되는 절단된 주편, 즉 슬래브(S)를 공간부(320)의 측면에 배치된 파일러(330)로 빼내서, 연주기 설비(301)의 용강이 모두 소진될 때까지 주조를 계속할 수 있도록 한다. 이와 같이, 슬래브(S)를 공간부(320)의 측면의 파일러(330)로 빼내는 경우에, 파일러(330)에 모인 슬래브(S)는 슬래브(S)를 처리하는 다른 공정, 예를 들면 전기로에서 활용될 수 있다. 상술한 작업은 상기 공간부(320)가 하나의 주편이 위치할 수 있는 길이를 가지고, 가열기(340)가 측면이 개방된 형태를 가질 때, 타설비와의 간섭 없이 더욱 용이하게 이루어질 수 있다.

한편, 주조 속도가 충분히 고속이어서 연연속 압연이 가능하여 절단기(310)의 사용 없이 연연속 압연을 수행하는 중 압연 중단 사유가 발생하는 경우에는, 절단기(310)를 동작시켜 공간부(320)의 주편을 절단한다. 이때,열커버(325)는 주편을 둘러싸던 위치에서 상부로 이동된다(도 7b 참고).

열커버(325)가 상승한 후에, 공간부(320)의 압연기(360) 측 단부의 절단 작업부(345)에서 작업자가 주편을 절단하거나 추가의 절단기(345)를 통하여 공간부(320)의 압연기(360)측 단부를 절단하여 공간부(320)의 주편을 슬래브(S)로 만든다. 이는 압연기(360)의 트러블의 경우에 압연기(360) 내부의 주편을 제거하는 것이 곤란하기 때문에, 압연기(360)에 들어가지 않은 주편을 절단하기 위함이다.

이렇게 절단된 주편, 즉 슬래브(S)는 공간부(320)의 일측에 배치된 푸셔(335)에 의해서 주편의 진행방향에 수직 방향으로 밀어지며, 밀어진 슬래브(S)는 파일러(330)로 이동된다. 이때, 가열기(340)는 공간부(320)에 배치되므로,푸셔(335)에 의해서 슬래브(S)가 빠져나가는데 유리하도록 상/하 분리가 가능하여 측면이 개방된 트랜스버스 타입(transverse type)인 것이 바람직하다. 하지만, 측면이 개방될 수 있다면, 다른 방식의 가열기(340)가 사용될 수도 있다.

연속 압연 장치(30)에서 연주기 설비(301)는 압연 중단 사유와 무관하게 지속적으로 주편을 생산하므로, 공간부(320)에서 주편을 처리하는 동안에도 연주기 설비(301)로부터 주편이 지속적으로 공급된다. 따라서, 최초 절단 후 공간부(320)로 유입되는 주편은 작은 사이즈의 조각이 되도록 절단기(310)로 절단하여 별도의 위치로 제거함으로써, 공간부(320)의 주편을 절단하고 주편 이동 라인으로부터 슬래브를 처리하는 동안에 주편의 추가 유입을 막는다.

도 8a, b 에는 본 발명의 공간부(320)에서 파일러(330) 및 푸셔(335)의 동작이 도시되어 있으며, 도 8c 는 파일러(330) 및 푸셔(335)와 함께 열커버(325)가 동적하는 모습이 도시되어 있다.

도 8a, b 에서 보이듯이, 공간부(320)의 양단부를 절단기(310)와 추가의 절단부 혹은 절단 작업부(345)를 통하여 절단하고 열커버(325)가 들어 올려진 후, 공간부(320)의 일 측면에 배치되어 있는 푸셔(335)는 공간부(320)에 슬래브(S)를 파일러(330)로 밀어낸다.

이때, 주행용 롤러(321) 외에 슬래브(S)를 측면으로 밀어내는데 활용되는 롤러(322)가 슬래브(S)를 지지하게 할 수 있으며, 이러한 구조에 대하여는 대한민국 특허공개번호 제2003-0075615호, 제2004-0011713호에 자세히 개시되어 있으므로, 이에 대한 상세 구조는 설명을 생략한다.

또한, 공간부(320)의 슬래브(S)를 푸셔(335)로 밀어내어 파일러(330)로 적치시켜 공간부(320)가 비워지면, 절단기(310)를 통하여 작은 사이즈로 절단하여 공간부(320)로 유입되지 않던 주편을 다시 공간부(320)로 유입시키며, 주편이 공간부(320)를 채우면, 다시 절단기(310)를 동작시켜, 공간부(320) 길이로 주편을 절단하여 슬래브(S)를 만들며, 좀 전의 푸셔(335)로 밀어내며 파일러(330)로 적치한다.

도 8c 에는 열커버(325)가 배치된 상태에서 열커버(325) 전체를 들어내는 것이 아니라, 푸셔(335)와 절단된 슬래브(S)가 빠져나갈 수 있도록 열커버(325)의 측면만이 개방 가능한 구조가 도시되어 있다.

도 8c 에서 보이듯이, 열커버(325)는 고정된 상면(326)과 측면 고정부(328)와 측면 유동부(327)를 포함하여 구성되며, 구동부(329)가 구동됨으로써, 측면 유동부(327)가 구동부(329)에 의해서 상승하며, 이렇게 측면 유동부(327)가 상승함으로써 개방된 공간으로, 공간부(320)의 슬래브(S)는 푸셔(335)에 의해 파일러(330)로 이동될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일구현례에 따른 연속 압연 장치(30)은 연주기 설비(301)의 주조 속도가 빠르거나 느리더라도 하나의 시스템에서 처리가 가능하다. 또한, 공간부(320)를 구비하고 있으며, 이 공간부(320)가 20~30m 길이를 가짐으로써, 배치 압연의 경우에 압연기(360)에서 하나의 코일에 해당되는 양을 처리할 수 있다.

또한, 본 발명의 일구현례에 따른 연속 압연 장치(30)는 연연속 압연인 경우에도 압연 트러블이 발생하더라도, 연주기 설비(301)에서 주조를 중단할 필요가 없을 뿐만 아니라, 압연 트러블 처리 도중에는 슬래브(S)를 적치한 후 다른 공정에서 활용함으로써, 압연 트러블 처리 동안에 연주기 설비(301)에서 생산되는 주편을 쉽게 활용할 수 있다.

본 발명의 일관제철시스템의 다른 예가 도 2 및 도 3에 나타나 있다.

도 2에 도시된 일관제철시스템(2)은 제선장치의 제1유동환원로설비(111)가 3개의 유동환원로(1111,1112,1113)를 포함하고 있다는 것을 제외하고는 도 1에 도시된 일관제철시스템(1)와 실질적으로 동일하다.

도 3에 도시된 일관제철시스템(2)은 제강장치로서 전로(20)이 아닌 전기로(20-1)이 사용되었다는 것을 제외하고는 도 1에 도시된 일관제철시스템(1)과 실질적으로 동일하다. 또한, 도 3에 도시된 일관제철시스템(2)에 기재된 용융환원로의 개수를 도 2와 동일하게 변경할 수도 있음은 이미 상술한 바이다.

본 발명의 일관제철시스템의 또한가지 일례를 도 4에 나타내었다.

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 또한가지 구현례에 따른 일관제철시스템(1)은 상술한 도 1과 비교할 때, 환원분철광석제조장치(11)이 유동환원로 설비를 2기 포함하고, 그에 따른 각 유동환원로설비(111,112) 사이의 소통관계 등을 더 정의하는 것에 주된 차이가 있다. 특히, 제강장치(20)와 연속 압연 장치(30)은 상술한 다른 구현례의 그것과 실질적으로 동일하므로 본 구현례에서는 제선장치(10)에 대해서만 설명하며, 본 구현례에서 설명을 생략한 부분은 상술한 제1 구현례와 모순되지 않는한 상기 제1 구현례에 기재된 부분과 실질적으로 동일하게 해석될 수 있다는 점에 유의할 필요가 있다.

즉, 제선장치(10)는 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 환원분철광석제조장치(11); 이 환원분철광석제조장치에서 환원된 분철광석을 괴상화하는 괴상화장치(13,14); 및 이 괴상화장치(13,14)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로(12)를 포함한다.

상기 환원분철광석제조장치(11)는 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)를 포함하고, 상기 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)는 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함한다.

상기 제1(111) 및 제2유동환원로설비(112)는 분광석을 가스에 의해 유동시키면서 환원하는 설비이다. 분광석은 상기 유동화설비를 이루는 일련의 유동화로 내에서 단계적으로 환원과정을 겪게 된다. 즉, 유동화로는 투입된 분광석이 환원가스에 의해 단계적으로 환원되는 곳으로서, 그 개수에는 제한이 없으나, 충분한 환원을 위하여 2개 또는 그 이상이 포함되는 것이 바람직하며 3개 이상이 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 바와 같이 제1유동환원로설비(111)는 이후, 제1괴상화장치(13)를 통하여 용융로(용융환원설비)(12)로 괴상화환원철을 공급하기 위한 것인데, 용융로(12)에서 추가적인 환원이 이루어지게 되므로 유동환원로(1111, 1112, 1113, 1114)는 3개이면 충분하고 4개이면 보다 바람직하다.

제2유동환원로설비(112)는, 제2괴상화장치(14)를 통하여 괴상화환원철을 제조한 후 용융로(12)에서의 추가적인 용융환원없이 바로 전로(20)에 투입하는 것이므로 상기 제2유동환원로설비(112)에 포함된 유동환원로(1121, 1122, 1123, 1124)는 보다 충분한 환원을 위하여 4개 배치되는 것이 보다 바람직하다.

그러나, 앞에서도 언급하였듯이 각 유동환원로설비(111,112)의 유동환원로의 개수를 반드시 제한할 필요는 없다.

도 4에서는 상기 제1유동환원로설비(111)는 4개의 유동환원로(1111,1112,1113,1114)를 포함하고, 상기 제2유동환원로설비(112)는 4개의 유동환원로(1121,1122,1123,1124)를 포함하는 형태를 나타내고 있다.

상기 유동환원로(1111,1112,1113,1114) 및 유동환원로(1121,1122,1123,1124)내에는 통상의 유동환원로에서와 같이 가스를 분산시키는 가스분산판(도시되어 있지 않음)이 구비될 수 있다.

상기 괴상화장치(13,14)는 상기 제1유동환원로설비(111)에서 환원된 환원분철광석을 공급받아 괴상화시키도록 구성되는 제1괴상화장치(13) 및 상기 제2유동환원로설비(112)에서 환원된 환원분철광석을 공급받아 괴상화시키도록 구성되는 제2괴상화장치(14)를 포함한다.

상기 제1괴상화장치(13)에는 환원분철광석을 저장하고 제1괴상화장치(13)로 공급하는 제1호퍼(131)가 구비되어 있고, 이 제1호퍼(131)는 제1환원철공급관(132)을 통해 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 환원분철광석소통관계로 연결되어 있다.

또한, 제2괴상화장치(14)에는 환원분철광석을 저장하고 제2괴상화장치(14)로 공급하는 제2호퍼(141)가 구비되어 있고, 이 제2호퍼(141)는 제2환원철공급관(142)을 통해 상기 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)와 환원분철광석 소통관계로 연결되어 있다.

상기 용융로(12)는 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하도록 구성된다.

상기 용융로(12)는 상기 환원분철광석제조장치(10)의 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 가스공급관(121)을 통해 가스 소통관계로 연결되어 있고, 제1유동환원로설비(111)의 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)은 가스공급관(도시되어 있지 않음)을 통하여 가스 소통관계로 연결되어 있다.

상기 가스공급관(121)을 통해 최종유동환원로(1111)에 공급된 환원가스는 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)을 차례로 거쳐 최초유동환원로(1114)에 공급된다.

한편, 분철광석은 최초유동환원로(1114)에 먼저 공급되고, 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 차례로 거쳐 최종유동환원로(1111)에 공급되며, 이렇게 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 거치면서 분철광석은 환원가스에 의해 환원되게 된다.

제2유동환원로설비(112)의 각 유동환원로(1121,1122,1123,1124)에서도 이하에서 설명하는 바와 같이 제1유동환원로설비(111)의 각 유동환원로와 동일한 방식으로 분철광석의 환원이 일어날 수 있다.

즉, 상기 제2유동환원로설비(112)의 유동환원로들(1121,1122,1123,1124)은 가스공급관(도시되어 있지 않음)을 통하여 가스 소통관계로 연결되어 있다.

환원가스는 먼저 최종유동환원로(1121)에 공급되고, 유동환원로들(1121,1122,1123,1124)을 차례로 거쳐 최초유동환원로(1124)에 공급된다.

한편, 분철광석은 최초유동환원로(1124)에 먼저 공급되고, 유동환원로들(1124,1123,1122,1121)을 차례로 거쳐 최종유동환원로(1121)에 공급되며, 이렇게 유동환원로들(1124,1123,1122,1121)을 거치면서 분철광석은 환원가스에 의해 환원되게 된다.

제2유동환원로설비(112)의 환원가스 역시 용융로에서 직접 공급되거나 또는 별도의 환원가스 공급라인에 의해 공급될 수 있다. 다만, 환원가스의 효율적인 이용을 가능하게 하는 보다 바람직한 구현에서는, 상기 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)는 환원가스 연결관(1116) 을 통해 가스 소통관계로 상기 제2유동환원로설비(112)의 유동환원로에 연결되어 있다. 이를 통하여 제1유동환원로설비(111)의 배가스가 제2유동환원로설비(112)로 공급될 수 있다.

상기 환원가스 연결관은 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1111)를 연결함으로써 제1유동환원로 설비(111)의 배가스가 제2유동환원로설비(112)로 공급될 수 있도록 한다. 이때, 배가스의 보다 효율적인 이용을 통해서는 후술하는 바와 같이 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112) 중 적어도 하나의 설비의 최초유동환원로(1114,1124)와 상기 적어도 하나의 설비의 최종유동환원로(1111,1121)가 순환관(1115,1125)에 의해 가스 소통관계로 연결됨으로써 상기 적어도 하나의 설비의 최초유동환원로에서 발생되는 배가스가 다른 하나의 설비의 최종유동환원로로 공급되는 것이 바람직하다. 만일 제1유동환원로설비(111) 또는 제2유동환원로설비(112)가 순환관(1115,1125)을 가진다면 상기 환원가스 연결관(1116)은 상기 순환관(1115,1125)에 연결됨으로써 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)를 가스 소통관계로 연결할 수 있다. 다만, 상기 환원가스 연결관(1116)은 순환관(1115,1125)이 존재하더라도 상기 순환관에 연결되지 않고, 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)를 직접 연결할 수도 있으며, 일부의 순환관에만 연결될 수도 있는 것이다.

즉, 본 발명의 바람직한 한가지 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 최초유동환원로(1114)는 제1순환관(1115)을 통해 가스소통관계로 연결될 수 있다.

상기 제1순환관(1115)에는 이산화탄소 제거장치(118)가 추가로 구비될 수 있으며, 이 이산화탄소 제거장치(118)에는 배가스를 배출하기 위한 배가스배출관(1181)이 구비될 수 있다.

또한, 상기 이산화탄소 제거장치(118)와 최종유동환원로(1111)사이의 상기 제1순환관(1115)에는 순환가스를 승온시키기 위한 가열기(도시되어 있지 않음)가 추가로 구비될 수 있다.

상기와 같이 제1순환관(1115)에 이산화탄소 제거장치(118)를 구비함으로써 최초유동환원로(111)에서 배출된 배가스는 이산화탄소가 제거된 후 상기 최종유동환원로(1111) 또는 제2유동환원로설비(112)에 공급되어 환원가스로 재활용된다. 또한, 필요에 따라 상기와 같이 가열기를 구비함으로써 순환가스의 온도를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)와 최초유동환원로(1124)는 제2순환관(1125)을 통해 가스소통관계로 연결될 수 있다.

상기 제2순환관(1125)에는 이산화탄소 제거장치(116)가 구비될 수 있고, 이 이산화탄소 제거장치(116)에는 배가스를 배출하기 위한 배가스배출관(1161)이 구비될 수 있다.

또한, 상기 이산화탄소 제거장치(116)와 최종유동환원로(1121)사이의 상기 제2순환관(1125)에는 순환가스를 승온시키기 위한 가열기(117)가 구비될 수 있다.

상기와 같이 제2순환관(1125)에 이산화탄소 제거장치(116)를 구비함으로써 제2유동환원로설비에서 배출된 배가스는 이산화탄소가 제거된 후 상기 최종유동환원로에 공급되어 환원가스로 재활용된다. 또한, 상기와 같이 가열기(117)를 구비함으로써 순환가스의 온도를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 또한가지 바람직한 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)와 제2유동환원로설비(112)를 연결하는 환원가스 연결관, 즉 배가스 경로에 제진장치, 바람직하게는 습식제진장치(도시하지는 않았음)를 설치함으로써 배가스의 먼지나, 황, 기타 불순물을 제거(제진)할 수 있도록 하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 일관제철시스템의 다른 예가 도 5 및 도 6에 나타나 있다.

도 5에 도시된 일관제철시스템(2)은 제선장치의 제1유동환원로설비(111)가 3개의 유동환원로(1111,1112,1113)를 포함하고 있다는 것을 제외하고는 도 4에 도시된 일관제철시스템(1)와 실질적으로 동일하다.

도 6에 도시된 일관제철시스템(2)은 제강장치로서 전로(20)이 아닌 전기로(20-1)이 사용되었다는 것을 제외하고는 도 4에 도시된 일관제철시스템(1)과 실질적으로 동일하다. 또한, 도 6에 도시된 일관제철시스템(2)에 기재된 용융환원로의 개수를 도 5와 동일하게 변경할 수도 있음은 이미 상술한 바이다.

상술한 본 발명에서 유동환원로, 괴상화장치 및 용융로 각각의 자체 구조는 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이나 가능하다.

여기서 사용된 용어 '제1' 및 '제2'는 순서를 의미하는 것은 아니며, 단순히, 부재들을 구분하기 위하여 사용된 것이다.

또한, 여기서 사용된 '최초' 및 '최종'이라는 용어는 분철광석의 이동방향을 기준으로 정해진 것이며, 예를 들면, 분철광석이 가정 먼저 공급되는 유동환원로를 최초유동환원로라고 하고, 마지막으로 공급되는 유동환원로를 최종유동환원로라고 한 것이다.

또한, 본 발명의 제강단계에서 용선을 용강으로 전환하는 장치로서 전로를 예시하여 설명하였으나, 전기로를 사용할 수도 있음에 유의할 필요가 있다. 또한, 상술한 제강단계에서는 전로 공정 이후에, 추가적인 2차 정련(secondary refining) 과정이 더 포함될 수 있다. 2차 정련 과정은 전로 또는 전기로에서 배출된 용강의 성분을 최종 제품에 적합하도록 제어하며, 용강의 온도를 주조하기에 적합하도록 제어하는 공정을 의미하는 것으로서, 버블링 설비, 진공정련설비, 용강승온 설비 등 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 2차 정련 과정이라면 어떠한 과정이라도 더 포함될 수 있으므로 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 상기 제강단계에서는 전로에 후속하여 2차정련 설비가 더 포함될 수 있다.

뿐만 아니라, 제강단계에서는 전로와 용융로 사이에서 용융로에서 제조된 용선을 탈황 또는 탈린 처리하기 위하여 탈황 장치, 탈린 장치 및 탈황탈린 장치 중 1 이상을 더 포함하여 탈황 및/또는 탈린 처리된 용선을 전로 또는 전기로에 투입할 수도 있다. 기타, 철강 분야에서 소위 1차 정련이라 불리는 전로 또는 전기로 공정 전에 수행될 수 있는 예비처리 공정이라면 모두 본 발명에서 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제강 장치는 전로 또는 전기로 뿐만 아니라, 그 전 또는 후에 배치될 수 있는 용선예비처리(Hot metal pretreatment) 장치와 2차 정련 장치를 모두 포함할 수 있는 시스템적인 개념임에 유의할 수도 있다. 물론, 이들 장치는 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일관제철방법의 한가지 구현례를 설명한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 제1유동환원로설비 (111)를 갖는 환원분철광석제조장치(11), 제1괴상화장치(13) 및 용융로(12)를 포함하는 제선장치(10); 및 전로(20)를 포함하는 제강장치(1); 그리고 연속 압연 장치(30)을 이용하여 강판을 제조한다.

본 발명의 한가지 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)에서 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조한다.

즉, 분철광석 등을 유동환원로에 장입하고, 장입된 분철광석 등을 가스공급관으로 유입되는 환원가스에 의해 가스유동층을 형성하면서 환원시켜 환원분철광석을 제조한다. 장입되는 분철광석은 충분히 넓은 비표면적을 가져서 환원이 용이하고 또한 유동화 가스에 의해 유동이 되도록 그 입도가 너무 크지 않은 것이 바람직하다. 본 발명에서는 12mm 이하인 것이 바람직하며, 10mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 8mm 이하인 것이 가장 바람직하다.

상기 제1유동환원로설비(111)에서 분철광석 환원은 환원율이 50~80% 가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이는 후술하는 바와 같이 본 발명의 바람직한 구현례에서, 용융로(12)로부터 배출되는 환원가스를 사용하여 분철광석을 환원시키는데, 용융로(12)에서 배출되는 환원가스(소위 'FOG'라고도 함)는 먼지나 황 함량이 높아 분철광석의 환원율이 높아지면 내부에서 고착(sticking)현상이 발생하는 문제점이 있으며, 용융로에서 추가환원이 이루어질 수 있기 때문이다.

상기와 같이 상기 제1유동환원로설비(111)에서 환원된 분철광석을 상기 제1괴상화장치(13)에 공급하여 괴상화함으로써 괴상화환원철을 제조한다. 상기 괴상화장치(13)에 의해 괴상화환원철을 제조하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 이미 공지된 방법으로서 예를 들면, 대한민국 특허공개공보 제10-2005-0068319, 제10-2003-0085795호에 기재된 장치를 이용하여 괴상화환원철을 제조하는 방법을 들 수 있으며, 그 밖에도 본 발명의 기술분야의 다양한 기술을 이용할 수 있다.

이후, 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융로(12)에 공급하여 용융하여 용선을 제조한다.

상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철은 500~800℃의 고온상태로 용융로 또는 제강장치에 장입하는 것이 바람직하다. 용융로(12)에는 상기 괴상화환원철을 환원시키기 위한 환원제를 같이 장입하여 용융된 환원철을 추가로 환원할 수 있다. 환원제로서는 탄소계 환원제를 사용할 수 있으며, 그 중에서도 성형탄이나 괴탄 또는 코크스 등과 같은 석탄계 환원제를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기와 같이 상기 용융로(12)에서 제조된 용선을 상기 전로(20)에 공급하여 용강을 제조한다. 본 발명의 한가지 구현례에 따르면 상기 용선과 더불어 상기 제2괴상화장치(14)에서 괴상화된 괴상화환원철을 상기 전로(20)에 공급할 수도 있으며, 또는 이와 함께 또는 별도로 스크랩을 전로에 장입하여 용강을 제조한다. 또한, 반드시 제1유동환원로설비(111)에서 제조된 괴상화환원철이 모두 용융로로 투입될 필요는 없고 일부는 바로 제강장치로 투입될 수도 있음에 유의할 필요가 있다. 용선은 전로(20)에 공급하기 전에 탈황, 탈린, 또는 동시 탈황탈린 공정 중 1개 이상의 공정을 경유할 수도 있으며, 그 밖의 예비처리공정을 경유할 수도 있다.

상기 제1유동환원로설비(111)에서는 배출된 배가스를 환원가스로 순환시킬 수 있다. 이때, 순환되는 배가스는 이산화탄소 제거장치(118)에 의해 이산화탄소를 제거하는 단계 및 가열기(도시하지 않았음)에 의해 온도를 조절하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 거친 후 상기 제1유동환원로설비(111)에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 전로(20)에서 용강 제조 시 전로(20)의 저부에서 연료 및 산소(O₂)를 공급하여 용강을 가열하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 생석회와 같은 물질의 입자를 같이 취입하여 슬래그의 염기도 제어 및 탈탄반응의 핵으로 작용할 수 있도록 할 수도 있다.

또한, 상기 전로(20)에서 용강 제조 시 전로(20)의 상부에서 산소를 포함하는 가스, 바람직하게는 공기를 로내로 분사하여 노내의 일산화탄소를 2차연소하는 것이 보다 효율적인 열이용을 위하여 바람직하다. 또한, 상기 산소 함유 가스의 열효율을 더욱 높이기 위해서, 상기 산소 함유 가스는 가열하여 분사하는 것이 보다 바람직하다. 이를 위한 보다 바람직한 방법으로서 전로에서 배출되는 폐가스의 열을 열교환하여 상기 산소 함유 가스를 가열하는 것을 들 수 있다.

상술한 제강단계에서는 전로 공정 이후에, 추가적인 2차 정련(secondary refining) 과정이 더 포함될 수 있다. 2차 정련 과정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 2차 정련 과정이라면 어떠한 과정이라도 더 포함될 수 있으므로 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 상기 제강단계에서는 전로에 후속하여 2차 정련 과정이 더 포함될 수 있다. 뿐만 아니라, 전로공정에 선행하여 용선예비처리과정이 더 포함 될 수도 있다.

상기 제강단계에 후속하여 연속 압연 단계가 후속할 수 있다. 본 발명의 연속 압연 단계를 보다 상세히 설명하기 위하여 도 9에 본 발명의 연속 압연 단계의 순서도를 도시하였다. 즉, 연속 압연 장치(30)의 연주기 설비(301)에 용강이 공급되면, 사용자는 용강의 강종을 입력하거나, 강종의 주조 속도를 입력한다(S100). 입력 강종 혹은 입력 주조 속도 및 가열 장치(340)에서의 가열량을 고려하여 압연기(360)에서 주편의 온도 하락을 예상한다(S110).

그 후에, 압연기(360)에서 예상되는 주편의 온도가 열간 압연이 가능한 온도, 즉 목표 온도보다 큰지를 비교하며(S120), 예상되는 주편의 온도가 목표 온도보다 큰 경우에는 절단기(310)를 동작시키지 않고, 연주기 설비(301)에서 생산된 주편이 공간부(320)를 통과한 후 압연기(360)로 바로 공급되도록 한다. 이때, 공간부(320)에서는 열커버(325)로 보온을 하며, 상기 예상 단계(S110)에서 고려된 가열량으로 가열기(340)로 동작시키며, 연연속 압연을 수행한다(S130).

이러한 단계는 강종에 따른 주조 속도를 입력하는 방식으로 수행될 수도 있지만, 작업자가 강종에 따라서 연연속 압연과 배치 압연을 선택하여 수행시킬 수 도 있다.

연연속 압연 도중에 비정상적으로 압연 중단 사유, 예를 들면, 압연 트러블 혹은 비정기 롤교체가 발생하는 경우(S140)에, 공간부(320)의 주편의 양단을 절단하며, 이때 공간부(320)의 주편 처리 시 유입되는 주편의 유입분은 절단기(310)로 작은 사이즈로 절단하여 공간부(320)로 유입되는 주편이 없도록 한다(S150).

이렇게 공간부(320)의 길이로 잘린 슬래브(S)는 푸셔(335)를 통하여 파일러(330)로 이동되며(S160), 공간부(320)의 빈 공간으로 다시 연주기 설비(301)로부터의 주편을 유입시키며, 공간부(320)를 주편으로 채운다(S170).

공간부(320)가 주편으로 채워지면, 압연 중단 사유가 종료되었는지를 판단하며(S180), 중단 사유가 종료된 경우에는 절단기(310)를 동작시키지 않고 바로 압연기(360)로 주편을 공급하여 연연속 압연을 재개한다(S130).

만일, 압연 중단 사유가 종료되지 않은 경우에는 공간부(320)에 채워진 주편을 절단기(310)를 통하여 절단하며(이때 압연기(360)측 단부는 절단할 필요가 없음; S190), 그 후 공간부(320)의 슬래브(S)를 파일러(330)로 다시 이동시키는 단계(S160)가 반복된다.

한편, 압연기(360)에서 예상되는 주편의 온도가 열간 압연이 가능한 온도, 즉 목표 온도보다 큰지를 비교하였을 때(S120), 목표 온도 이하로 예상되는 경우에 배치 압연이 수행된다. 배치 압연은 절단기(310)를 통하여 주편을 공간부(320)의 길이로 잘라 슬래브(S)를 만들고, 슬래브(S)를 주조 속도보다 빠르게 압연하는 것이다.

이러한 배치 압연에서도 압연 중단 사유가 발생하는 경우(S210), 공간부(320)의 길이로 잘라진 슬래브(S)는 압연기(360)로 공급되지 않고, 공간부(320)의 측면에 배치된 파일러(330)로 제공되며, 빈 공간부(320)는 다시 주편으로 채워진다(S220).

이렇게 채워진 주편은 압연 중단 사유 종류 여부(S230)에 따라서, 압연 중단 사유가 종료된 경우에는 다시 배치 압연을 수행하며(S200), 종료되지 않은 경우에는 잘라진 주편을 파일러(330)로 이동시켜서 연주기 설비(301)가 주편을 지속적으로 생산할 수 있도록 한다.

위와 같은 본 발명의 연속 압연 단계는, 강종의 주조속도에 따라서 연연속 압연과 배치 압연을 선택적으로 수행할 수 있다. 예를 들어 고탄소강과 같이 주조속도가 느려서 연연속 압연이 곤란한 경우에는 동일한 시스템으로 배치 압연을 수행하며, 고속 주조가 가능한 강종은 연연속 압연을 수행할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 압연기의 트러블 혹은 비정기 롤교체와 같은 압연 중단 사유가 발생하더라도 연주기 설비의 주편 생산을 멈출 필요가 없으며, 또한, 계속적으로 생산되는 주편으로 슬래브를 생성하여, 압연 중단이 발생하더라도 주편의 활용이 극대화되도록 한다.

또한, 본 발명에서는 공간부(320)가 하나의 코일을 생산할 수 있는 20~30m 의 길이를 가지므로, 종래의 특허문헌 1과 같이 버퍼를 위하여 시스템이 200~300m의 길이를 가지는 터널 가열로를 필요치 않아 시스템의 전체 길이가 혁신적으로 줄어들게 된다. 또, 공간부(320)에 열커버(325)를 구비하여, 이를 통과하는 주편의 온도하락을 방지할 수 있으며, 필요에 따라서 가열기(340)로 재가열하는 것도 가능하다.

이하, 본 발명의 일관제철방법의 또다른 한가지 구현례를 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)를 갖는 환원분철광석제조장치(11), 제1괴상화장치(13), 제2괴상화장치(14) 및 용융로(12)를 포함하는 제선장치(10)를 이용하여 용선을 제조하는 것을 요지로 하는 것 이외에는 상술한 구현례와 실질적으로 동일하다. 따라서, 제강단계와 연연속 압연 단계는 상술한 구현례와 모순이 없는 범위내에서는 실질적으로 동일하다.

즉, 본 발명에서는 상기 제1유동환원로설비(111) 및 상기 제2유동환원로설비(112)에서 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조한다.

즉, 분철광석 등을 유동환원로에 장입하고, 장입된 분철광석 등을 가스공급관으로 유입되는 환원가스에 의해 가스유동층을 형성하면서 환원시켜 환원분철광석을 제조한다. 장입되는 분철광석은 충분히 넓은 비표면적을 가져서 환원이 용이하고 또한 유동화 가스에 의해 유동이 되도록 그 입도가 너무 크지 않은 것이 바람직하다. 본 발명에서는 12mm 이하인 것이 바람직하며, 10mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 8mm 이하인 것이 가장 바람직하다.

상기 제1유동환원로설비(111)에서 분철광석 환원은 환원율이 50~80% 가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이는 후술하는 바와 같이 본 발명의 바람직한 구현례에서, 용융로(12)로부터 배출되는 환원가스를 사용하여 분철광석을 환원시키는데, 용융로(12)에서 배출되는 환원가스(소위 'FOG'라고도 함)는 먼지나 황 함량이 높아 분철광석의 환원율이 높아지면 내부에서 고착(sticking)현상이 발생하는 문제점이 있으며, 용융로에서 추가환원이 이루어질 수 있기 때문이다. 또한, 상기 제2유동환원로설비에서 분철광석 환원은 환원율이 80~ 95% 가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 바람직한 또한가지 구현례에서, 제2유동환원로설비(112)에서 사용되는 환원가스로 상기 제1유동환원로설비(111)의 배가스를 이용하는데, 이때에는 먼지나 황이 정화되기 때문에 상술한 문제의 위험성이 감소할 수 있기 때문이다.

상기와 같이 상기 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)에서 환원된 분철광석을 각각 상기 제1괴상화장치(13) 및 상기 제2괴상화장치(14)에 공급하여 괴상화함으로써 괴상화환원철을 제조한다. 상기 괴상화장치(13,14)에 의해 괴상화환원철을 제조하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 이미 공지된 방법으로서 예를 들면, 대한민국 특허공개공보 제10-2005-0068319, 제10-2003-0085795호에 기재된 장치를 이용하여 괴상화환원철을 제조하는 방법을 들 수 있으며, 그 밖에도 본 발명의 기술분야의 다양한 기술을 이용할 수 있다.

이후, 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융로(12)에 공급하여 용융하여 용선을 제조한다.

상기 상기 제1괴상화장치(13) 및 상기 제2괴상화장치(14)에서 괴상화된 괴상화환원철은 500~800℃의 고온상태로 용융로 또는 제강장치에 장입하는 것이 바람직하다. 용융로(12)에는 상기 괴상화환원철을 환원시키기 위한 환원제를 같이 장입하여 용융된 환원철을 추가로 환원할 수 있다. 환원제로서는 탄소계 환원제를 사용할 수 있으며, 그 중에서도 성형탄이나 괴탄 또는 코크스 등과 같은 석탄계 환원제를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

상기와 같이 상기 용융로(12)에서 제조된 용선과 상기 제2괴상화장치(14)에서 괴상화된 괴상화환원철을 상기 전로(20)에 공급하여 용강을 제조한다. 용선은 전로(20)에 공급하기 전에 탈황, 탈린, 또는 동시 탈황탈린 공정 중 1개 이상의 공정을 경유할 수도 있으며, 그 밖의 예비처리공정을 경유할 수도 있다.

효율적인 전로작업을 위해서는 상기 전로에 공급되는 용선과 괴상화환원철은 40~80중량%의 용선 및 20~60중량%의 괴상화환원철의 장입비로 장입되는 것이 바람직하다. 이후의 제강과정 및 연속 압연 과정은 상술한 구현례와 동일할 수 있다.ㅁ

도 4에서는 용선이 제1유동환원로설비(111)에서 제조된 환원분철광석을 괴상화한 것을 사용하여 제조되었지만, 제2유동환원로설비(112)에서 제조된 환원분철광석을 괴상화한 것을 사용하여 제조될 수 있음은 당연하다 할 것이다. 뿐만 아니라, 반드시 제1유동환원로설비(111)에서 제조된 괴상화환원철이 모두 용융로로 투입될 필요는 없고 일부는 바로 제강장치로 투입될 수도 있으며, 이는 제2유동환원로설비(112)에서 제조된 괴상화환원철이 모두 제강장치로 바로 투입될 필요가 없이 용융로로 투입될 수 있음과도 마찬가지이다. 유동환원로설비(111,112) 중 하나에 장애가 있을 경우에는 나머지 하나에서 제조된 괴상화철의 일부 또는 전부를 용융로로 보내어 공정을 진행할 수도 있다.

상기 일관제철방법에서 상기 제1유동환원로설비(111)에서 배출되는 배가스는 환원가스 연결관(1116)을 통해 제2유동환원로설비(112)에 공급하여 환원가스로 사용하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112) 중 적어도 하나의 설비 에서는 배출된 배가스를 환원가스로 순환시킬 수 있다. 이때, 순환되는 배가스는 이산화탄소 제거장치(116,118)에 의해 이산화탄소를 제거하는 단계 및 가열기(117, 제1유동환원로설비쪽의 가열기는 도시하지 않았음)에 의해 온도를 조절하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 거친 후 상기 적어도 하나의 유동환원로설비(111,112) 또는 다른 하나의 설비(112,111)에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.

1,2: 일관제철시스템 10: 제선장치
11: 환원분철광석제조장치 111: 제1유동환원로설비
112: 제2유동환원로설비
1111,1112,1113,1114,1121,1122,1123,1124: 유동환원로
1115: 제1순환관 1125: 제2순환관
116,118: 이산화탄소 제거장치
1161,1181: 배가스배출관 117: 가열기
12: 용융로 121: 가스공급관
13: 제1괴상화장치 131: 제1호퍼
132: 제1환원철공급관 14: 제2괴상화장치
141: 제2호퍼 142: 제2환원철공급관
20: 전로 20-1: 전기로
21: 랜스 211:가열장치
22: 노즐 23: 괴상화환원철 이송관
301: 연주기 설비 310: 절단기
320: 공간부 321: (주행용) 롤러
322: 롤러 325: 열커버
326: 열커버의 상면 327: 열커버의 측면 유동부
328: 열커버의 측면 고정부 329: 구동부
330: 파일러 335: 푸셔
340: 가열기 345: 절단 작업부
350: 디스케일러 360: 압연기
370: 냉각장치 380: 고속 절단기
390: 권취기

Claims (39)

1. 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치;
   상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치; 및
   상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치,
   상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치, 및
   상기 제강장치에서 제조된 용강을 주조하여 압연할 때, 상기 주조 단계와 압연단계가 직결된 연속 압연 장치를 포함하고,
   상기 연속 압연 장치는,
   주편을 생산하는 연주기 설비;
   상기 연주기 설비 후단에 배치된 절단기;
   상기 절단기 후단에 배치된 압연기; 및
   압연기 후단에 배치된 냉각 장치;를 포함하며,
   상기 연주기 설비는 30~150mm의 두께의 주편을 4.5~15mpm 의 주조 속도로 생산하고, 상기 연주기 설비에서 생산되는 주편의 주조 속도에 따라서, 상기 주편을 절단하여 슬래브를 압연기로 제공하여 배치 압연과, 연주기에서 생산된 주편을 바로 압연기로 압연하는 일관제철시스템.
   
2. 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치;
   상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치; 및
   상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치,
   상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치, 및
   상기 제강장치에서 제조된 용강을 주조하여 압연할 때, 상기 주조 단계와 압연단계가 직결된 연속 압연 장치를 포함하고,
   상기 연속 압연 장치는,
   주편을 생산하는 연주기 설비,
   상기 연주기 설비 후단에 배치된 절단기;
   상기 절단기 후단에 배치된 압연기; 및
   압연기 후단에 배치된 냉각 장치;를 포함하며,
   상기 연주기 설비는 30~150mm의 두께의 주편을 4.5~15mpm 의 주조 속도로 생산하고, 상기 연주기 설비에서 생산되는 주편의 주조 속도에 따라서, 상기 주편을 절단하여 슬래브를 압연기로 제공하여 배치 압연과, 연주기에서 생산된 주편을 바로 압연기로 압연하는 일관제철시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비의 최종유동환원로와 용융로는 가스공급관을 통해 가스소통관계로 연결되고, 상기 제1유동환원로설비의 최초유동환원로와 상기 제2유동환원로설비의 최종유동환원로는 환원가스 연결관을 통해 가스소통관계로 연결되는 일관제철시스템.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비 중 적어도 하나의 설비는 순환관을 포함하고 상기 적어도 하나의 설비의 최초유동환원로는 상기 순환관을 통하여 상기 적어도 하나의 설비의 최종유동환원로에 가스소통관계로 연결되는 일관제철시스템.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비의 최종유동환원로와 용융로는 가스공급관을 통해 가스소통관계로 연결되고, 상기 제1유동환원로설비의 유동환원로와 상기 제2유동환원로설비의 유동환원로는 환원가스 연결관을 통해 가스소통관계로 연결되며, 상기 환원가스 연결관은 적어도 하나의 설비의 순환관에 연결되는 일관제철시스템.
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비의 유동환원로는 3개 또는 4개로 이루어지고, 상기 제2유동환원로설비의 유동환원로는 4개로 이루어지는 일관제철시스템.
   
7. 제4항에 있어서, 상기 순환관 중 적어도 하나에는 이산화탄소 제거장치 및 가열기 중 하나 이상이 구비되어 있는 일관제철시스템.
   
8. 제5항에 있어서, 상기 순환관 중 적어도 하나에는 이산화탄소 제거장치 및 가열기 중 하나 이상이 구비되어 있는 일관제철시스템.
   
9. 제2항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비의 배가스가 환원가스 연결관을 통하여 제2유동환원로설비로 공급되는 일관제철시스템.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 환원가스 연결관에는 습식제진장치가 추가로 구비되는 일관제철시스템.
    
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제강장치는 전로 또는 전기로를 포함하며, 상기 전로 또는 전기로와 제2괴상화장치는 괴상화환원철이 이동가능한 괴상화환원철 이송관을 통해 괴상화환원철 소통관계로 연결되어 있는 일관제철시스템.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 전로의 저부에는 연료 및 산소(O₂)를 공급할 수 있도록 구성되는 노즐이 구비되고 상기 전로의 상부에는 산소 함유 가스를 공급하는 랜스가 구비되어 있는 일관제철시스템.
    
13. 제12항에 있어서, 상기 산소 함유 가스는 가열된 공기인 일관제철시스템.
    
14. 삭제
15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 한세트의 압연기열만으로 조압연과 마무리압연을 동시에 수행하는 일관제철시스템.
    
16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절단기와 압연기 사이에는 통과하는 주편을 소정 거리 이송시키는 공간부가 위치하는 일관제철시스템.
    
17. 제16항에 있어서, 상기 공간부에는 이송되는 주편을 보온하도록 주편의 일면 이상을 덮는 열커버가 배치되는 일관제철시스템.
    
18. 제17항에 있어서, 상기 열커버는 측면이 개방되도록 구성되며, 개방되는 측면을 통하여 절단기에 의해 절단된 절단 주편을 밀어내는 푸셔와 상기 공간부의 측면에는 절단된 주편을 수용하도록 배치된 파일러를 포함하며, 상기 파일러는 상기 푸셔에 의해서 밀린 절단 주편을 적층하는 일관제철시스템.
    
19. 제1유동환원로설비에서, 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계;
    제1괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및
    용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계,
    상기 제선단계에서 제조된 용선을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계 및
    상기 제강단계에서 제조된 용강을 주조하고 압연하는 압연과정으로서 주조단계와 압연단계가 직결된 연속 압연 단계를 포함하고,
    상기 연속 압연 단계는,
    주편을 생산하는 연속 주조 단계;
    상기 연속 주조 단계에서 생산된 주편을 압연하는 압연 단계;를 포함하며,
    상기 연속 주조 단계에서 생산되는 주편의 연주 속도에 따라서, 상기 압연 단계 전에 주편을 절단하는 절단 단계가 수행되는 배치 압연과 상기 연속 주조 단계의 주편을 연속적으로 압연하는 연연속 압연을 선택적으로 수행하는 일관제철방법.
    
20. 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서, 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계;
    제1괴상화장치 및 제2괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및
    용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계,
    상기 제선단계에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계 및
    상기 제강단계에서 제조된 용강을 주조하고 압연하는 압연과정으로서 주조단계와 압연단계가 직결된 연속 압연 단계를 포함하고,
    상기 연속 압연 단계는,
    주편을 생산하는 연속 주조 단계;
    상기 연속 주조 단계에서 생산된 주편을 압연하는 압연 단계;를 포함하며,
    상기 연속 주조 단계에서 생산되는 주편의 연주 속도에 따라서, 상기 압연 단계 전에 주편을 절단하는 절단 단계가 수행되는 배치 압연과 상기 연속 주조 단계의 주편을 연속적으로 압연하는 연연속 압연을 선택적으로 수행하는 일관제철방법.
    
21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비에서 분철광석 환원은 환원율이 50~80% 가 되도록 행하고, 그리고 상기 제2유동환원로설비에서 분철광석 환원은 환원율이 80~95% 가 되도록 행하는 일관제철방법.
    
22. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 제강단계에 공급되는 용선과 괴상화환원철은 40~80중량%의 용선 및 20~60중량%의 괴상화환원철의 장입비로 장입되는 일관제철방법.
    
23. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 제강단계는 전로 또는 전기로에 의해 수행되는 일관제철방법.
    
24. 제20항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비에서 배출되는 배가스를 제2유동환원로설비에 공급하여 환원가스로 사용하는 일관제철방법.
    
25. 제24항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비에서 배출되는 배가스를 제진하는 단계를 더 포함하는 일관제철방법.
    
26. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비 중 적어도 하나의 설비에서 배출되는 배가스를 환원가스로 순환시키고, 이 순환되는 가스를 이산화탄소 제거장치에 의해 제거하는 단계 및 가열기에 의해 온도를 조절하는 단계 중 하나의 단계에 의하여 처리한 다음, 상기 적어도 하나의 설비 또는 다른 하나의 설비 공급하는 일관제철방법.
    
27. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 괴상화환원철은 500~800℃의 고온상태로 용융로 또는 제강단계에 장입되는 일관제철방법.
    
28. 제20항에 있어서, 제1유동환원로설비에 장애가 있을 경우 제2유동환원로설비에서 제조된 괴상화환원철 중 일부 또는 전부를 용융로에 공급하여 용선을 제조하는 일관제철방법.
    
29. 제19항 또는 제20항에 있어서, 전로에서 용강 제조시 전로의 저부에서 연료 및 산소(O₂)를 공급하고, 그리고 전로의 상부에서 가열된 산소 함유 가스를 공급하는 일관제철방법.
    
30. 제29항에 있어서, 상기 산소 함유 가스는 가열된 공기인 일관제철방법.
    
31. 삭제
32. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 압연 단계 이전에 연속 주조 단계에서 생산된 주편을 소정 거리를 이송시키는 이송 단계를 포함하는 일관제철방법.
    
33. 제32항에 있어서, 상기 이송 단계의 주편의 무게는 15~30t 인 일관제철방법.
    
34. 제33항에 있어서, 상기 이송 단계에는 1250~1300℃의 주편이 공급되며, 상기 이송 단계에서 주편은 1000℃이상의 온도를 유지하는 일관제철방법.
    
35. 제34항에 있어서, 상기 이송 단계에서는 주편의 온도하락을 저지하도록 보열이 함께 수행되는 일관제철방법.
    
36. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 압연 단계에는 1000~1200℃ 사이의 주편이 공급되며, 상기 압연 단계에서 주편은 850℃ 이상의 온도를 유지하는 일관제철방법.
    
37. 제32항에 있어서, 상기 이송 단계와 압연 단계 사이에 통과하는 주편의 온도를 승온시키는 가열 단계가 수행되는 일관제철방법.
    
38. 제37항에 있어서, 상기 가열 단계는 상기 연속 주조 단계의 주편을 연속적으로 압연하는 연연속 압연이 수행되는 경우에만 수행되는 일관제철방법.
    
39. 제32항에 있어서, 압연 중단 사유 발생 시, 상기 이송 단계를 통과하는 주편을 절단 후 주편 이동 라인에서 빼내며, 압연 중단 동안 공급되는 주편을 주편 이동 라인에서 빼내는 주편 처리 단계를 포함하며, 상기 주편 처리 단계에서 상기 이송 단계의 주편을 절단하는 동안에, 상기 연주단계에서 이송단계로 공급되는 주편을 절단하는 절단 처리 단계를 더 포함하는 일관제철방법.

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