KR101561930B1 - 용광로, 철강 제조장치 및 철강 제조방법 - Google Patents

용광로, 철강 제조장치 및 철강 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노체, 주입부, 철강용 배출부 및 산소가스 및 탄소함유 물질을 철강 슬래그로 분사하기 위한 분탄-산소 건(12)을 포함하는 용광로(9)를 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 용광로(9)를 적용한 철강 제조방법, 상기 용광로(9)를 포함하는 연속적 철강 제조장치, 및 상기 연속적 철강 제조장치를 적용한 철강 제조방법을 제공한다.

Description

용광로, 철강 제조장치 및 철강 제조방법{SMELTING VESSEL, STEEL MAKING PLANT AND STEEL PRODUCTION METHOD}
본 발명은 강철-철 야금 분야에 관한 것이고, 철강 제조방법, 철분함유 물질을 포함하는 장치, 특히 철분함유 물질을 포함하는 용강의 제조에 관한 것이다.
전 세계적인 강철-철 산업의 빠른 발전과 국제사회에 의한 환경과 관련된 관심의 증가, 철광석, 폐 강철-철, 코크스 카본 등과 같은 자원의 부족, 특히 코크스 석탄 자원의 부족과 함께, 사람들은 코크스 석탄을 사용하지 않고 철강을 제조하는 방법 및 철을 제조하는 방법을 찾고 있으며, 특히 최근 소결, 철 제조, 로타리 강철을 이용한 강철 제조, 전기로를 이용한 강철 제조와 같은 강철 제조 과정에서 생산되는 철분함유 파우더를 재사용할 수 있는 방법을 찾고 있다. 전형적으로, 강철을 제조하는 방법은 방법의 공정에 따라 짧은 공정 및 긴 공정으로 구분될 수 있다. 긴 공정은 전형적으로 철광석으로부터 시작되고, 그 후, 소결(또는 응집), 코킹(coking), 고로를 이용한 철 제조, 회전로를 이용한 용강의 제조, 및 정제로를 이용한 강철의 제조로 이루어진다. 코크스 카본은 긴 공정에 필수적인 중요한 원료물질이고, 코크스 석탄 자원의 양은 한정되어 있고, 코크스 석탄은 전체 석탄 양의 5 % 내지 10 % 만을 차지하며, 공지 기술에서 경제적으로 확인될 수 있는 코크스 석탄은 1.5 % 내지 4 % 만을 차지하기 때문에, 코크스 석탄에 의존하는 긴 공정은 석탄 자원의 부족 상황에 직면하였다. 한편, 큰 규모, 높은 투자비, 차지하는 면적이 넓은 점, 생산시간이 장시간인 점, 강철 톤당 에너지 비용이 높은 점, 심각한 환경 오염의 단점들이 존재하며, 특히, 코크스 시스템을 만듦에 따른 공해는 전통적인 긴 공정에 의하여 해결될 수 없는 단점이다. 기존의 짧은 공정은 원료물질로서 폐 강철, 환원된 철(DRI, 해면철) 등을 사용하고, 이는 전기로의 용융 및 산화에 의하여 용강으로 되고, 이후 코크스 카본 없이 정제로에서 강철로 생산된다. 전형적으로 짧은 공정은 일차적으로 원료물질을 환원하는 것이 필요하고, 천연가스를 환원제로 사용하는 Midrex, HYL 방법, 석탄을 환원제를 사용하는 로타리 킬른법, 수직로 방법, 및 로타리 노상 노 방법과 같은 방법들이 주로 사용된다. 로타리 노상 노는 30 년 이상의 개발과 함께 크게 향상되어 왔으며, 주된 과정은 다음과 같다: INCO, Ltd., Canada, 1978의 INMETCO 공정; 야금공장의 폐기물 및 Zn, Ni, Cr 등과 같은 재활용 금속에 적용되는 로타리 노상 노; 1960년대 Direct Reduction Corporation, U.S.A Midrex에 의하여 개발되고, 1980년대에 철 제조를 위하여 로타리 노상 노를 적용하였으며, 용융 철 제조를 위하여 2단계 용융환원 공정을 형성하기 위하여 베리드 아크로(Buried-arc furnace)와 이중 연결된 고속용융 공정; Steel Dynamics Inc., U.S.A사에 의하여 개발된 IDP는 천연가스를 연료로 사용하는 로타리 노상 노이다. Mannesmann Demag AG, Germany에 의하여 개발된 Redsmelt 공정은 NSM Steel Strip Factory(연간 1,500,000 kg의 생산량)에 의하여 생산되는 철강 제조 전기아크로를 위한 용융철을 가열 패키징하는 것을 계획하고 있다. 로타리 노상 노에서 배출된 후, DRI는 계산된 용융철 톤당 168.85 USD의 비용으로 용융철을 얻기 위하여 900 ℃ 온도의 전기로로 첨가되며, 이는 동일 조건에서 고로 및 다른 용융 환원 수단에 의하여 생산되는 용융철보다 저렴하다. 로타리 노상 노에 의한 신규한 직접 환원 공정이고, Kobe Steel Ltd., Japan 및 Midrex Corp.에 의하여 개발된 Ikmk3 "제3세대 철-제조방법"은 1990년대 현저한 발전을 했다. 상기 공정에 따르면, 철 벌크를 생산하기 위하여 금속화된 펠렛(직접 환원된 철, DRI, 해면철)이 환원되면서 로타리 노상 노에서 조금 녹으며, 맥석 또한 동시에 녹고, 이에 따라 철의 슬래그로부터의 최초 분리가 발생된다. 상기 방법의 성공은 원료물질 수준을 DRI로 만들어 줄 것이고, 일반 고로에 의하여 전리로를 위한 훌륭한 철 물질을 제공할 것이다. 따라서, 상기 방법은 매우 현저하며, "제3세대 철-제조방법"(Itmk3)이라고 불리워 진다. 산업분야에서, 고로는 제1세대 철-제조방법으로 불리워지며, 이의 생산물은 고농도의 탄소를 함유하는 액체 용강이다. 직접 환원 공정은 제2세대 철-제조방법으로 불리워지며, 이의 생산물은 낮은 탄소 함량을 갖는 고체 철이다. 제3세대 방법의 생산물은 상기한 생산물의 중간이며, 중간량의 탄소를 함유하는 용융 유사 상태(또는 반-용융 상태)이다.
따라서, 용융-환원 공정은 비코크스 석탄 생산 용강-회전로 생산공정에서 사용되는 주된 공정이고, 공지 기술로 COREX, FINEX, AUSIRON, HISMELT, DIOS, ROMELT, CCF, AISI, CLEANMELT 등이 있다. 대부분의 용융-환원 공정들은 여전히 연구 및 개발 단계에 있으며, COREX 철-제조 공정만이 포항, 남아프리카, 인도 등에 5 개의 생산라인을 갖추고 있고, 10년 이상 생산을 하고 있다. 특히, 남아프리카의 COREX-2000 및 대한민국 포항의 FINEX의 석탄 소비량은 720 Kg에 이르고, 2007년 11월에 작동을 시작한 중국의 Baoshan Steel Group의 COREX-3000은 2008년 연료비율이 1054 Kg이었으며, 코크스 석탄이 26.25 %를 차지하였고, 여전히 코크스 석탄을 제거하지 못하고, 용융철만을 생산할 수 있다. 수년에 걸쳐 개발된 HISMELT 용융-환원 공정의 중요한 기술은 SRV 용융-환원 노이고, 800,000 톤의 공장이 호주 Cunna에 세워졌으며, 현재 시험가동중이다. SRV 용융-환원 노에 의하여 생산되는 약 4.3%의 탄소 함량을 갖는 용융철은 0.1% 미만의 탄소 함량을 필요로 하는 정제 철강 제조방법의 요구사항을 충족할 수 없고, SRV 용융-환원 노는 여전히 낮은 열전달의 문제점을 갖고 있다.
CN02116882.2는 탄소-철광석 극초단파 환원 전기로에 의하여 직접 작동되는 철강 제조방법 및 이를 위한 장치를 개시하고 있다. 이와 같은 방법은 낮은 생산성으로 인하여 대량생산이 곤란한 문제점이 있다. CN86105494는 갈탄 예비-환원된 광석에 의하여 직접 작동하는 철강 제조방법 및 압연방법을 개시하고 있으며, 상기 광석은 우선 해면철로 제조되고, 그 후, 전기로에 의하여 강철로 제조되며, 이후 강철 주형으로 압연되나, 에너지 유틸리티 및 생산성이 떨어진다. CN200610040303.1는 유도로를 사용하는 직접 철강 제조방법을 개시하고 있으며, 이 방법 또한 에너지 유틸리티 및 생산성이 낮다. CN200610040696.6은 직접 커버터에 대하여 작동하고 철광석 파우더 및 폐 무연탄의 혼합물로 작동하는 철강 제조방법을 개시하고 있고, CN200610040838.9는 전기로에 대하여 직접 작동하고, 흑피 및 폐 무연탄의 혼합물로 작동하는 철강 제조방법을 개시하고 있으며, CN87101210은 철광석으로 직접 작동하는 방법을 개시하고 있다. 이들 모두는 철광석으로부터의 환원이 없는 냉각 응집, 비코크스 석탄 및 플럭스(flux)가 근대 산업용 용광로에 도입되는 철강 제조방법과 관련되어 있다. 상기 방법들에서, 철광석은 낮은 효율로 환원되고, 높은 에너지 소비율과 낮은 생산성을 보인다. CN92113519.X는 광석으로 직접 작동하는 철강 제조방법 및 이를 위한 장치를 개시하고 있으며, 상기 방법에서 광석은 우선 환원 가스를 통하여 해면철로 환원되고, 그 후, 고온 해면철은 용융 챔버로 도입되어 대기로부터 고립된 환경에서 용융되며, 그 후, 슬래그 형성제가 유해요소를 제거하기 위하여 추가된다. 상기 방법은 높은 에너지 소비량 및 낮은 생산성의 문제가 있고, 산업화되었다는 보고가 없었다. CN86106417는 연속적 고로에 의한 강철 제조의 연속공정화에 관한 것이고, 순수 산소 및 가압 기화된 분탄가스를 연료소 사용하는 향상된 고로에 관한 것이며, 환원제를 도입함으로써 직접 강철을 제조하는 방법에 관한 것이다. 그러나, 상기 방법은 여전히 소결 및 응집 등과 같은 공정을 제거하지 못하고 있으며, 산업환되었다는 보고가 없었다. CN87104957.0는 구르브 로(groove furnace)에 의한 연속적 철강 제조방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이고, 전로(former furnace), 그루브 로, 후로(rear furnace)가 배치된다. 그러나, 사용되는 원료물질은 여전히 고로 용융철이고, 낮은 효율과 높은 비용의 문제가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용광로의 내부의 상면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예 2의 개략도이고,
도 4는 본 발명의 실시예 4의 개략도이고,
도 5는 본 발명의 실시예 5의 개략도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예의 개략도이고,
도 7은 본 발명의 실시예 6의 개략도이고,
도 8은 본 발명의 실시예 7의 개략도이고, 및
도 9는 본 발명의 요약을 설명하기 위한 개략도이다.
기존 방법들의 단점들을 극복하기 위하여, 본 발명은 기존 방법들의 강철제조에 있어서 낮은 생산성 및 높은 에너지 소비의 문제점을 극복할 수 있는 용광로, 연속적 철강 제조장치 및 철강 제조방법을 제공한다.
본 발명은 용강 및 철강 슬래그를 수용하기 위한 노체, 철분함유 물질을 노체에 주입하기 위한 주입부, 및 노체로부터 용강을 배출하기 위한 철강용 배출부를 포함하되, 폼-슬래그-보일링 존(foam-slag-boiling zone)이 용강 상부 철강 슬래그에 형성되는 용광로를 제공하며, 상기 용광로는 철강 슬래그에 산소가스 및 탄소함유 물질을 분사하여 폼-슬래그-보일링 존이 철강 슬래그 상부에 형성되도록 하는 철강 슬래그 내로 삽입된 분사부를 갖는 적어도 하나의 분탄-산소 건(coal-oxygen gun)을 더 포함하며, 상기 주입부는 상기 철분함유 물질을 폼-슬래그-보일링 존으로 주입할 수 있도록 배치된다.
상기 철강용 배출부는 바람직하게는 사이펀(siphon) 철강용 배출부이다.
분탄-산소 건의 분사부는 바람직하게는 산소가스 및 탄소함유 물질로부터의 불꽃이 철강 슬래그 내로 억제되도록 철강 슬래그 내로 삽입되도록 배치된다. 본 발명에 있어서, 연소에 의하여 생성되는 열이 효과적으로 철강 슬래그에 의하여 흡수될 수 있기 때문에, 산소가스 및 탄소함유 물질로부터 발생하는 불꽃이 철강 슬래그 내로 억제되는 것은 매우 바람직하다.
당업자에게 있어서, 분탄-산소 건은 잘 알려진 것이고, 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사하기 위한 일반적인 수단으로 이해되어야 할 것이다. 당업자들은 탄소함유 물질 및 산소가스를 도입하기 위하여 어떠한 적절한 분탄-산소 도입 수단을 사용할 수 있다. 분탄-산소 건은 예를 들어 치환이 가능하다. 바람직한 일 구체예에서, 분탄-산소 건은 슬리브(sleeve) 형태이며, 이 형태에서 내부 튜브는 탄소함유 물질 전달을 위하여 사용되고, 외부 튜브는 산소가스를 전달하기 위하여 사용된다. 대안으로, 탄소함유 물질 및 산소가스는 또한 분탄-산소 건이라고 명명할 수 있는 서로 평행인 2개의 냉각수 튜브에 의하여 전달될 수도 있다.
분탄-산소 건에 의하여 분사되는 산소가스와 탄소함유 물질의 비율은 조절될 수 있으며, 철강 슬래그 내의 탄소 농도는 바람직하게는 3 내지 12 중량%이며, 이는 산소가스와 탄소함유 물질 사이의 비율을 조절함에 의하여 적절히 유지될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, 분탄-산소 건의 분사부는 철강 슬래그의 바닥으로부터 1/3 내지 1/5의 높이에 삽입된다.
상기 용광로의 노체는 원통형인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 분탄-산소 건은 수평하방향에 대하여 α 각도를 형성하고, 분탄-산소 건의 수평 투영은 삽입점에서 노체의 내측면 법선방향에 대하여 β 각도를 형성하되, α 각도는 15˚ 내지 60˚의 범위이고, β 각도는 0˚ 내지 45˚의 범위이다. 바람직한 실시예에서, 분탄-산소 건은 탄소함유 물질 및 산소가스를 점점 감축되도록 분사하기 위하여 α 각도로 배치되며, 이는 반응의 운동 특성에 있어서 바람직하다. 더욱이, 분탄-산소 건은 철강 슬래그에 분사되어 이를 회전하게 하도록 β 각도로 배치되며, 이는 반응의 운동 특성을 더욱 향상시킨다. 배치된 분탄-산소 건의 β 각도에 따라, 철강 슬래그는 시계 방향으로 또는 반시계 방향으로 회전하거나, 또는 회전하지 않을 수 있다.
바람직하게는, 복수개의 분탄-산소 건이 배치되며, 이는 노체 주변에 균일하게 배치될 수 있고, 노체의 측벽으로부터 철강 슬래그로 삽입될 수 있다. 물론, 상기 건들은 균일하게 배치되지 않을 수도 있다. 분탄-산소 건들을 불균일하게 배치하고 상기한 β 각도로 배치하면 용강 위의 철강 슬래그가 더 잘 회전할 수 있도록 분사가 가능하여 반응의 운동 특성을 향상시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 주입부는 철분함유 물질을 분사하기 위하여 폼-슬래그-보일링 존 내부로 삽입된 분사 건을 포함한다. 대안으로, 주입부는 폼-슬래그-보일링 존 상부에 위치하는 순차형 분배기를 포함하고, 철분함유 물질을 폼-슬래그-보일링 존에 도입하기 위하여 폼-슬래그-보일링 존 방향으로 향하도록 배치된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 철강 슬래그 상부에 위치하며, 분사부를 갖고, 노체로 삽입되는 분탄가스 연소 산소 건을 더 포함한다. 산소 건은 고온 산소가스 또는 고농도의 산소를 포함하는 공기를 분사하여 용광로의 상부에 위치하는 노의 공동부(furnace cavity) 내의 석탄 가스(CO 및 H2)를 연소시키기 위하여 사용되는 것으로 이해될 수 있다. 열은 제련 슬래그로 전달되어 철분함유 물질 및 플럭스 물질의 용융을 용이하게 한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 분사 산소가스 투과성 벽돌이 용광로의 바닥부에 배치된다. 용광로의 분사 산소가스 투과성 벽돌은 용강을 탈탄화하기 위하여 연속적으로 용강에 산소를 분사하고, 이에 따라, 용강의 온도가 상승하고, 용융풀(molten pool)이 교반된다. 더욱 바람직하게는, 분사 산소가스 투과성 벽돌은 노체의 바닥부 중심에 위치한 것 및 철강용 배출부의 노 바닥부 근처에 위치한 것을 각각 포함할 수 있다.
2 내지 4 개의 분사 산소가스 투과성 벽돌이 용광로의 크기에 따라 배치될 수 있다. 당업자는 실질적 요구사항에 따라 분사 산소가스 투과성 벽돌의 수와 위치를 최적화하여 디자인/선택할 수 있다.
용광로는 용강 내부로 삽입된 적어도 하나의 불활성 가스 분사 건을 더 포함할 수 있으며, 아르곤가스 건인 것이 바람직하다. 아르곤가스 건이 노체의 측벽의 적절한 위치로부터 용강으로 삽입되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 아르곤가스 건은 치환이 가능하다.
용광로가 노체의 측벽에 위치하고, 철강 슬래그 층의 최상부에 위치하는 슬래그 배출부를 포함하는 것이 바람직하다. 철강용 배출부는 슬래그를 포함하지 않는 강철만이 배출될 수 있도록 노체의 하부에 위치한 사이펀(siphon) 철강용 배출부를 포함한다. 장치의 수리시에 사용하기 위하여 용광로의 하부에 탭홀(taphole)이 배치되는 것이 바람직하다.
용강 및 철강 슬래그를 수용하는 용광로의 하단 외측면 및 철강용 배출부를 포함하는 외측면에는 모두 수냉 노벽 구조가 적용되며, 이를 통하여 용광로의 수명이 향상되고, 심지어는 용광로의 수명이 20 년 이상으로 연장된다.
바람직하게는, 석탄 가스의 배출수단은 철강 제조과정에서 생산되는 폐가스의 재활용을 위하여 용광로의 상부에 배치된다.
또한 본 발명은 철분함유 물질을 예비환원하기 위한 예비환원장치; 주입부가 예비환원장치에 의하여 예비환원된 철분함유 물질을 용광로의 노체로 주입하기 위하여 사용되는 본 발명에 따른 용광로; 및 용광로의 철강용 배출부와 연동되고, 용광로로부터 용강을 수용하고, 상기 용강을 탈황화 및 탈인화하기 위한 용강-처리 용기를 포함하는 연속적 철강 제조장치를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 철강 제조장치는 용강-처리 용기에 의하여 처리된 용강을 정제하기 위한 정제로를 포함한다.
본 발명에 따르면, 예비환원장치는 로타리 노상 노 및/또는 부유 예비환원 노를 포함한다. 나아가, 상기 장치는 예비환원된 철분함유 물질을 예비환원장치로부터 주입부로 이송하기 위한 컨베이어를 포함할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에 따르면, 예비환원장치는 로타리 노상 노이고, 이는 스크류 불출기(screw discharging machine)를 포함한다. 컨베이어는 서로 연결된 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼(out-feeding hopper), 1차 스크류 컨베이어, 중간 적재탱크, 2차 스크류 컨베이어를 포함하고, 상기 컨베이어는 각각 스크류 불출기 및 주입부(순차형 분배기로 언급됨)와 연결된다. 바람직하게는, 플럭스를 위한 호퍼는 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼 상부에 배치된다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 예비환원장치는 로타리 노상 노이고, 이는 스크류 불출기를 포함한다. 컨베이어는 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼, 이송수단, 이송수단을 위한 트랙, 및 언로디드 호퍼(unloaded hopper)를 포함하고, 고온의 예비환원된 철분함유 물질은 스크류 불출기를 통하여 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼로 이송되며, 이에 의하여 이송수단으로 적재된다. 상기 이송수단은 트랙에 의하여 언로디드 호퍼로 이동되고, 상기 언로디드 호퍼는 순차형 분배기에 연결된다. 동일하게, 플럭스를 위한 호퍼는 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼 상부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 예비환원장치는 부유 예비환원 노이다. 컨베이어는 고온 고농축상 전달수단일 수 있고, 이는 서로 연결된 이송탱크 및 전달 파이프를 포함하고, 상기 전달 파이프는 주입부의 상부(순차형 분배기)와 연동되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, 상기 예비환원장치는 부유 예비환원 노이다. 주입부는 예비환원된 철분함유 물질을 분사하기 위하여 철강 슬래그 내부로 삽입된 분사 건이고, 상기 분사 건의 타측 말단은 부유 예비환원 노와 연결되어, 주입부와 컨베이어가 함께 조합되어 분사 건을 형성한다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 탈탄화, 탈황화 및 탈인화를 위하여 산소를 분사하는 용강-처리 용기는 산소-분사 노를 포함하고, 상기 산소-분사 노는 산소가스를 내부로 분사하기 위한 산소 건과 같은 수단을 포함한다.
산소-분사 수단으로서, 분사 산소가스 투과성 벽돌이 산소-분사 노의 하단에 배치되어, 산소를 용강으로 연속적이고 부드럽게 분사하고, 이에 의하여 용강은 안정적으로 탈탄화되고, 용강이 심각하게 끓어 분출되는 것 등을 방지함으로써 용강의 온도를 증가시킨다. 산소-분사 노의 크기에 따라, 최적 디자인을 위하여 1 내지 3 개의 분사 산소가스 투과성 벽돌이 배치 및 설치될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상부에서 삽입된 산소 건은 용강을 분사하기 위하여 산소-분사 노에 배치되고, 이에 따라 용강의 탄소 함량 및 용강 온도가 정제로의 요구를 충족시킬 수 있다.
철강용 배출부는 산소-분사 노의 측벽 하부에 배치되어, 슬래그 없이 강철을 배출시킬 수 있다. 더욱이, 슬래그를 위한 배출부는 산소-분사 노의 측벽 특정 높이에 배치되고, 용강이 특정 높이에 도달할 때, 특정 양의 철강 슬래그가 우선 배출되고, 그 후, 강철이 배출된다. 노의 수리시에 사용하기 위하여 탭홀이 산소-분사 노의 바닥부에 배치되는 것이 바람직하다. 용강을 수용하는 산소-분사 노의 외측부에는 수냉 노벽의 구조가 적용되는 것이 바람직하다.
산소-분사 노는 플럭스를 추가하기 위한 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.
분탄가스 배출수단은 산소-분사 노의 상단부에 배치되어 배출 폐가스를 재활용하는 것이 바람직하다. 용광로 상부의 분탄가스 배출수단은 산소-분사 노의 상부의 분탄가스 배출수단과 연결되어 압력평형을 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 정제로는 RH 정제로 또는 LF 정제로를 포함한다.
본 발명은
i) 용광로에서 하부층으로 용강을, 상부층으로 철강 슬래그를 포함하는 용융풀을 형성하는 단계
ii) 철강 슬래그로 삽입된 분사부를 갖는 적어도 하나의 분탄-산소 건을 사용하여 용광로 내의 철강 슬래그로 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사하되, 탄소 함유 물질 및 산소가스는 철강 슬래그에서 연소-발열 반응을 수행하고, 연소-발열 반응에 의하여 생성된 가스 및 분탄-산소 건의 분사에 의하여 형성되는 충격력이 함께 철강 슬래그에 적용되어 폼-슬래그-보일링 존을 형성하는 단계
iii) 철분함유 물질을 폼-슬래그-보일링 존에 첨가하는 단계 및
iv) 강철을 철강용 배출부로 배출하는 단계
를 포함하는 철강 제조방법을 제공한다.
상기 방법에서, 철강 슬래그로 함께 분사되는 탄소함유 물질 및 산소가스는 각각 반응하고, 생성되는 가스 및 분사된 산소가스는 철강 슬래그를 다량의 폼을 포함하는 폼 슬래그로 변화시킨다. 이는 반응 운동 특성을 크게 향상시킨다.
나아가, 탄소함유 물질 및 산소가스의 연소-발열 반응에 의하여 생성되는 열은 철강 슬래그로 흡수되어, 반응 운동 특성을 향상시키고, 이에 의하여, 공정의 반응 효율 및 에너지 효율이 향상된다. 특히, 단계 ii)는 연소-발영 반응에 의하여 형성되는 불꽃이 철강 슬래그 내에 묻히도록 한다.
분탄-산소 건에 의하여 분사되는 산소가스 및 탄소함유 물질의 비율은 조절될 수 있고, 철강 슬래그의 탄소 농도는 산소가스 및 탄소함유 물질의 비율을 조절함에 따라 유지될 수 있으며, 3-12 중량%인 것이 바람직하다.
상기 공정에 따르면, 폼-슬래그-보일링 존은 철분 함유 물질이 분포된 구역임은 당업자들에게 이해될 수 있을 것이다.
상기 공정에서, 용광로로 도입된 철분함유 물질의 용융 및 환원 반응은 철강 슬래그 및 철강 슬래그의 계면에서 완료되며, 이는 많은 양의 탄소함유 물질이 용강으로 도입되어 용강내 탄소의 증가를 유발하는 문제를 방지하고, 용강이 용융철이 되도록 한다. 이는 낮은 에너지 소비에도 불구하고 3.5 중량% 이하의 탄소 함량을 갖는 용강을 쉽게 얻을 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 공정 초기에 용융풀로 도입되는 용강의 온도는 1350 ℃ 내지 1550 ℃이다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 단계 ii)에서 탄소함유 물질 및 산소가스의 발열반응에 의하여 철강 슬래그는 1500 ℃ 내지 1650 ℃의 온도에 도달하고, 반면 철강 슬래그 하부의 용강 온도는 1500 ℃ 내지 1550 ℃에 도달한다.
바람직하게는, 단계 i)에서 용융풀 내의 용강층 두께는 500 mm에서 1000 mm 범위이고, 철강 슬래그 층의 두께는 500 mm에서 1500mm 범위이다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 단계 ii)는 철강 슬래그의 바닥으로부터 1/3 내지 1/5의 높이에 위치한 분탄-산소 건을 사용하여 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사하는 것을 포함한다. 상기 탄소함유 물질은 분탄 파우더, 코크 파우더, 천연 가스, 가연 아이스(combustible ice), 코크 오븐가스(coke oven gas), 생산된 분탄가스 등 중 하나 이상인 것이 바람직하다. 가연 아이스는 천연가스 수화물이고, 이는 특정 조건(적절한 온도, 압력, 가스 농축도, 물의 염분, pH 등) 하에서 가스 또는 휘발성 액체 및 물 사이의 상호반응에 의하여 흰색 고체 결정형으로 형성되고, 형태는 얼음과 유사하다.
당업자에게 분탄-산소 건은 잘 알려져 있으며, 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사하기 위한 일반적인 수단으로 이해될 수 있다. 당업자들은 탄소함유 물질 및 산소가스를 주입하기 위한 다른 적절한 분탄-산소 주입 수단을 사용할 수 있다. 바람직한 일 구체예에서, 분탄-산소 건은 슬리브 튜브 형태(sleeve tube-shape)이고, 이의 내측 튜브는 탄소함유 물질 전달을 위하여 사용되고, 이의 외측 튜브는 산소가스 전달을 위하여 사용된다. 대안으로, 탄소함유 물질 및 산소가스는 서로 평행한 두개의 수냉 튜브를 사용하여 전달될 수 있으며, 이 또한 분탄-산소 건으로 명명될 수 있다. 바람직하게는 분탄-산소 건에 의하여 분사되는 분탄 및 산소의 비율이 조절되어 용강에 도입되는 탄소를 줄일 수 있고, 반면 철강 슬래그 내의 특정 탄소 농도는 유지된다(바람직하게는 3-12 중량%). 용광로의 크기 및 야금을 위한 요구조건에 따라, 2-16 개의 분탄-산소 건이 노벽 주변으로 적절한 위치에 배치될 수 있고, 이는 철분함유 물질의 쾌속 용융을 위한 충분한 물리적 및 화학적 반응 운동조건 및 용융열을 제공한다. 당업자들은 실제의 요구조건에 따라 분탄-산소 건의 수 및 위치를 결정할 수 있다.
더 바람직하게는, 단계 ii)에서, 복수의 분탄-산소 건이 노벽 주위에 균일하게 배치되는 방법으로 철강 슬래그 내부로 삽입되고, 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사한다. 대안으로, 상기 분탄-산소 건은 불균일하게 노벽 주위에 배치되는 방법으로 삽입될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 단계 ii)에서, 분탄-산소 건은 철강 슬래그로 삽입되기 위하여 수평하방향에 대하여 α 각도를 형성하며 배치되고, 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사하며, 이때, α 각도는 0˚ 내지 90˚ 이고, 이 각도는 분탄-산소 연소에 의하여 생성되는 열을 효율적으로 흡수하고, 반응 운동 특성을 향상시키기 때문에 철강 슬래그에 있어 바람직하다. 본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, α 각도는 15˚ 내지 60˚이다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 단계 ii)에서, 분탄-산소 건은 주입점에서 노체의 내측면의 법선방향에 대하여 β 각도를 형성하고, 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사하며, 이때 β 각도는 0˚ 내지 45˚이다. 특히, β 각도=0인 경우, 철강 슬래그는 회전하지 않을 것이고, β 각도≠0인 경우, 철강 슬래그는 회전할 수 있다. 여기서, β 각도는 0˚ 내지 45˚인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 분탄-산소 건은 철강 슬래그가 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 철강 슬래그는 β 각도의 배치에 따라 회전할 수 있고, 이에 의하여 반응 운동 특성이 향상된다.
본 발명의 특히 바람직한 구체예에 따르면, 단계 ii)에서, 분탄-산소 건은 수평에 대하여는 α 각도로, 분탄-산소 건의 수평 투영과 주입점에서 노체의 내측면의 법선방향 사이에서는 β 각도로 하부로 기울어진 상태로 철강 슬래그 내부로 삽입되고, 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사하여 철강 슬래그가 회전하도록 하며, 이때, α 각도는 15˚ 내지 60˚의 범위이고, β 각도는 0˚ 내지 45˚이다. 분탄-산소 건이 기울어진 상태로 분사하여 폼-슬래그-보일링 존을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키는 것은 물리적 및 화학적 반응 운동을 더욱 향상시키기 때문에 매우 바람직하다.
특히, 철강 슬래그로 삽입되는 상기 방법으로 복수개의 분탄-산소 건이 균일하게 배치되고, β 각도가 상기한 바와 같이 0이 아닐 때, 철강 슬래그가 회전하고 유동하는 것은 향상된 반응 운동 특성을 위하여 매우 바람직하다.
바람직하게는, 단계 iv)에서, 철강용 배출부는 사이펀 철강용 배출부를 포함하고, 이에 의하여 용광로로부터 슬래그가 없는 강철을 얻을 수 있다.
더욱이, 상기 공정의 장점은 폼 슬래그 내 철분함유 물질의 환원 반응에서 생성되는 가스가 폼 슬래그에 적용되어 폼-슬래그-보일링 존(분배 존)을 형성하도록 하고, 및/또는 물리적 및 화학적 반응 운동 특성을 향상시킨다.
본 발명의 특히 바람직한 일 구체예에 따르면, 고온 산소가스 또는 고농도의 산소를 함유하는 공기가 분탄가스 연소 산소 건에 의하여 용광로의 철강 슬래그 층 상부의 공기상 공간에 분사되고, 고온 산소가스 또는 고농도의 산소를 함유하는 공기는 용광로에 의하여 생성되는 분탄가스(CO 또는 H2)와 연소하는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다. 연소에 의하여 형성되는 고온은 슬래그로 전달되어, 철분함유 물질 및 플럭스의 용융을 가속화시킨다. 분사 가스의 온도는 1200 ℃ 내지 1250 ℃인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 구체예에 따르면, 용융풀 내의 용강을 교반하기 위하여 용융풀 내로 불활성 가스를 분사하는 것을 더 포함한다. 불활성 가스는 질소가스 및/또는 아르곤가스를 포함하는 것이 바람직하다. 불활성 가스는 용융풀을 교반하는 효과가 있다. 아르곤가스 건은 아르곤가스를 분사하기 위하여 배치되는 것이 바람직하고, 용광로의 측벽 상에 어떠한 적절한 위치로부터 용강으로 삽입될 수 있다. 아르곤가스 건의 수는 1 내지 3 개일 수 있으며, 아르곤가스 건은 치환가능한 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 구체예에 따르면, 산소가스가 용광로의 바닥에 위치한 분사 산소가스 투과성 벽돌을 통하여 용융풀 내의 용강으로 분사되어, 용강을 탈탄화하고, 용강의 온도를 증가시키며, 용융풀 내의 용강을 교반하는 것을 더 포함한다. 분사 산소가스 투과성 벽돌의 수는 2 내지 4 개일 수 있고, 이는 용광로 바닥의 사이펀 철강용 배출부 근처, 용광로 바닥의 중앙, 또는 용광로 바닥의 다른 적절한 위치에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 철분함유 물질은 순차형 분배기를 사용하여 폼-슬래그-보일링 존(분배 존)으로 도입되거나, 분사 건에 의하여 철강 슬래그의 폼-슬래그-보일링 존으로 분사된다. 분사 건에 의하여 분사되는 철분함유 물질은 마이크로-파우더인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, 플럭스가 용광로로 도입되어 슬래그를 생산하고, 용강을 탈황화 및 탈인화할 수 있다.
플럭스는 생석회, 백운석 및 형석의 하나 이상인 것이 바람직하다.
플럭스는 직경 1 내지 3 mm의 파우더로 만들어 철분함유 물질로 도입되는 것이 바람직하고, 순차형 분배기 또는 분사 건을 통하여 용광로의 분배 존으로 도입된다.
본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, 상기 공정은 철분함유 물질이 폼-슬래그-보일링 존으로 도입되기 전에 예비환원장치를 사용하여 철분함유 물질을 예비환원하는 단계를 더 포함한다.
예비환원장치는 로타리 노상 노 및/또는 부유 예비환원 노를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 공정에서, 80-97 중량%의 예비환원금속을 포함하는 철분함유 물질은 용강 내로 용융되고, 그 후, 철강 슬래그 층의 하부에 있는 용강으로 도입된다; 3 내지 20 중량%를 차지하는 예비환원되지 않은 철분함유 물질은 액상 산화철로 용융되고, 폼 슬래그 내의 탄소에 의하여 신속하게 환원되어 용강이 형성된다. 이에 따라, 상기 공정에서 용강 내 탄소 함량은 2.0 내지 3.0 중량%와 같이 3.5 중량% 미만으로 조절될 수 있다.
더 바람직하게는, 철분함유 물질은 로타리 노상 노로 도입되기 전에 펠렛으로 형성된다. 대안으로, 철분함유 물질은 1 ㎛ 내지 40 ㎛의 크기를 갖는 마이크로-파우더로 형성되고, 그 후, 부유 예비환원 노로 도입된다. 바람직하게는, 부유 예비환원 노에 의하여 예비환원된 철분함유 물질의 온도는 400-800 ℃ 범위이다. 대안으로, 바람직하게는 로타리 노상 노에 의하여 예비환원된 철분함유 물질의 온도는 900-1200 ℃ 범위이다.
철분함유 물질은 철분함유 광석, 흑피, 철분함유 분진 및/또는 철분함유 흙의 하나 이상으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명의 공정은 용광로로부터 철강용 배출부를 통하여 산소 분사 노로 유동하는 용강에 대하여 산소 분사 노를 사용하여 산소를 분사하는 공정을 더 포함한다. 바람직하게는, 산소 분사 노는 초기에 용광로 내에 수용된 용강이 산소 분사 노로 유동하여 산소 분사 노의 용강 양이 1/3 내지 2/3에 도달하도록 용광로의 철강용 배출부와 연동된다.
초기 용강을 충전한 후, 산소가 산소-분사 노의 바닥에 위치한 분사 산소가스 투과성 벽돌에 의하여 천천히 분사될 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 구체예에 따르면, 산소가 상부 산소-분사 건에 의하여 적절히 분사되어 용강의 탄소 함량 및 온도를 더욱 조절하고, 이에 의하여 정제로에 의하여 적용되기 위한 바람직한 탄소 함량(C: 0.01 내지 0.40 중량%) 및 온도(1580 ℃ 내지 1680 ℃)를 갖는 용강을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 구체예에 따르면, 플럭스가 산소-분사 노로 도입되어 슬래그를 형성하고, 탈황화 및 탈인화를 수행하며, 나아가 노 슬래그의 알칼리도가 3.0 내지 3.5 사이에서 조절되어 LF 또는 RH 정제로에 바로 적용될 수 있는 탄소 함량이 0.01 내지 0.40 중량%인 용강을 얻는 것을 더 포함한다. 슬래그의 알칼리도를 계산하기 위하여, 이중-알칼리도 계측법(dual-alkalinity calculation method)이 생산과정에서 주로 사용되고, 이는 CaO/SiO2의 비율을 계측하는 것이다. 여기서, 플럭스는 1000 kg의 용강 당 40 kg 내지 70 kg의 양이 도입될 수 있다.
상기 공정에서, 산소-분사 노는 용강을 탈황화하고, 탈인화하기 위하여 사용되고, 탄소 함량을 더욱 조절하기 위하여 사용되며, 이에 의하여 탄소 함량이 0.01 중량% 내지 0.40 중량%인 용강을 얻을 수 있도록 한다. 이는 정제 조건을 충족하여 생산공정에서 매우 바람직하다.
용광로의 반응에서 생성되는 고온 분탄가스는 열에 의한 전기 생산을 위하여 잔여 열 오븐에서 재활용되거나, 또는 원료물질을 예비가열하기 위하여 사용되거나, 또는 로타리 노상 노의 연료가스 또는 부유 예비환원 노의 환원가스로 사용될 수 있다.
본 발명은
i) 용광로에서 하부층으로 용강을 상부층으로 철강 슬래그를 포함하는 용융풀을 형성하는 단계;
ii) 철강 슬래그로 삽입된 분사부를 갖는 용광로의 측벽에 위치한 적어도 하나의 분탄-산소 건을 사용하여 용광로의 철강 슬래그로 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사하되, 탄소함유 물질 및 산소가스는 철강 슬래그 내에서 연소-발열 반응을 수행하고, 연소-발열 반응에서 생성되는 가스 및 분탄-산소 건의 분사로 부터 형성되는 충격력은 함께 철강 슬래그에 적용되어 철강 슬래그 내에 폼-슬래그-보일링 존을 형성하는 단계;
iii) 예비환원장치에 의하여 예비환원된 철분함유 물질을 폼-슬래그-보일링 존으로 도입하는 단계; 및
iv) 철강용 배출부에서 산소-분사 노로 유동하는 용강을 탈황화 및 탈인화하여 0.01 중량% 내지 0.40 중량%의 탄소 함량을 갖는 용강을 얻는 단계를 포함하는 연속적 철강 제조방법을 제공한다.
이때, 탄소함유 물질 및 산소가스의 연소-발열 반응에 의하여 생성된 열은 철강 슬래그에 의하여 흡수되어, 반응 운동 특성을 향상시키고, 이에 따라 공정의 반응 효율 및 에너지 효율이 향상된다. 특히, 단계 ii)에서, 연소-발열 반응에 의하여 형성되는 불꽃은 철강 슬래그 내로 묻힌다.
다른 구체예에 따르면, 연속적 철강 제조방법은 단계 iv) 이후에 얻어진 탄소 함량이 0.01 내지 0.40 중량%인 용강을 정제하는 단계를 더 포함한다. 따라서, RH 정제로 또는 LF 정제로가 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 연속적 철강 제조방법의 특히 바람직한 일 구체예에 따르면, 철강 슬래그를 위한 용융풀은 용광로 내에 미리 형성될 수 있고, 슬래그 층의 두께는 500 mm 내지 1500 mm이되, 탄소함유 물질 및 산소가스는 적어도 하나의 분탄-산소 건을 사용하여 용융 슬래그의 바닥으로부터 1/3 내지 1/5의 위치에 분사된다. 동시에, 탄소함유 물질 및 산소가스는 연소-발열 반응을 수행하고, 이에 의하여 생성되는 열은 효율적으로 용융 슬래그에 의하여 흡수된다. 나아가, 분탄-산소 건에 의한 분사 유동에 의하여 형성되는 충격력, 탄소함유 물질과 산소 사이의 반응에 의하여 생성되는 가스, 및 철분함유 물질의 환원반응에 의하여 생성되는 가스는 함께 폼-슬래그-보일링 존(분배 존)을 형성한다. 로타리 노상 노 또는 부유 예비환원 노에 의하여 예비환원된 후, 고온의 탄소함유 물질 및 플럭스(부유 예비환원의 온도는 400 ℃ 내지 800 ℃, 로타리 노상 노 예비환원의 온도는 900 ℃ 내지 1200 ℃)는 폼-슬래그-보일링 존으로 도입된다. 고온 철분함유 물질(금속화는 80 내지 97 중량%)에서 환원된 부분은 신속히 용강(탄소 함유량 1.0 내지 2.0 중량%)으로 용융되고 용융 슬래그 층으로 도입된다; 그리고, 환원되지 않은 철분함유 물질의 다른 작은 부분(3 내지 20 중량%까지 차지함)은 액상 산화철로 용융되고, 철강 슬래그의 고온 탄소함유 물질에 의하여 신속히 용강으로 환원된다. 슬래그를 통하여 용강으로 도입되는 과정에서 용강은 용융 슬래그 내의 고온 탄소에 의하여 탄소가 혼합되고, 반면, 철강 슬래그의 계면에 있는 탄소는 용강으로 연속적으로 침투하여 1.0 내지 3.5 중량%의 탄소 함량을 갖는 용강을 얻는다. 용융 슬래그를 위한 열을 보상하여 철분함유 물질의 용융을 가속화하기 위하여, 2 개의 분탄가스-산소 연소 건이 철강 슬래그 상부 공간에 배치된다. 아르곤가스 건이 용강 내에 침지되어 용광로의 용융풀을 교반하고, 이에 의하여 반응 운동 조건을 향상시키고, 온도 및 조성을 균일화한다. 용광로의 바닥에 위치한 산소가스 투과성 벽돌의 분사에 의하여 분사되는 산소가스는 용융풀 내의 용강을 탈탄화하는 효과가 있고, 용강의 온도를 증가시키며, 용광로 내의 용강을 교반하고, 반응 운동 조건을 향상시키며, 용융풀의 온도 및 조성을 균일화한다. 용강은 용광로의 사이펀 배출부로부터 산소 분사 노로 연속적으로 슬래그 없이 배출되고, 적절한 양의 슬래그 형성제가 분사-산소 노로 도입되며, 이는 탈황화 및 탈인화의 효과가 있다. 용강을 탈탄화하기 위하여 산소를 분사하는 동안, 용강의 온도가 증가하여 바람직한 탄소 함량(0.01 내지 0.40 중량%) 및 온도를 갖는 용강을 얻게 되고, 이와 같은 용강은 바로 RH 또는 LF 정제로에 적용된다. 산소-분사 노의 바닥에 위치한 상기 배출 강철은 슬래그가 없는 강철의 배출이다. 용광로 및 산소-분사 노 내의 고온 분탄가스는 열에 의한 전기 생산을 위하여 잔여 열 오븐에 의하여 재활용되거나, 또는 원료물질을 예비가열하거나, 또는 로타리 노상 노를 위한 연료 물질 또는 부유 예비환원 노를 위한 환원가스로 사용될 수 있다.
달리 표시되지 않는 이상, 언급된 퍼센트는 모두 중량퍼센트(중량%)이다.
본 발명의 효과는 다음과 같다:
탄소함유 물질과 산소가스는 폼 슬래그의 형태로 철강 슬래그를 형성하기 위하여 용광로 내의 철강 슬래그로 분사된다. 탄소와 산소의 쾌속 연소반응으로부터 생성되는 열은 폼 슬래그 및 철강 슬래그 계면에 의하여 흡수되고, 열 효율을 상당히 높다. 분탄-산소 건에 의한 분사 유동으로부터 발생하는 충격력, 탄소함유 물질 및 산소 사이의 반응으로부터 생성되는 가스, 및 철분함유 물질의 환원반응으로부터 생성되는 가스는 함께 폼-슬래그-보일링 존을 형성하며, 반응 운동의 조건은 매우 우수하다.
로타리 노상 노 또는 부유 예비환원 노에 의하여 충분히 예비환원된 고온(400 ℃ 내지 1200 ℃)의 고도로 예비환원된 철분함유 물질(금속화 비율 80 내지 97 중량%)은 폼-슬래그-보일링 존에서 용강으로 신속히 용융될 수 있고, 한편, 예비환원되지 않은 용융 철분함유 물질(3 내지 20 중량%까지 차지함)의 작은 약은 용융 슬래그로 고온 탄소에 의하여 신속히 환원됨으로써, 1.0 내지 3.5 중량%의 탄소 함량을 갖는 용강을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 잔여 열의 높은 생산성 및 높은 유용성은 고로-회전로 공정, COREX 용융 환원생산 강철-회전로 공정, Hismelt-회전로 등과 같은 공지의 기술보다 우월하고, 또한, 다른 특허에 기재된 연속적 강철 제조방법 또는 원스탑(one-stop) 철강 제조방법보다 우수하다.
로타리 노상 노 또는 부유 예비환원 노에 의하여 제공되는 고온 예비환원된 철분함유 물질의 열 및 용광로의 분탄가스 연소 산소 건에 의하여 제공되는 연소열은 용융 및 환원반응에서 요구되는 열을 보상하여 철분함유 물질을 용융하는 것을 가속화하고, 그 후 생산성이 향상되도록 본 발명에서 충분히 활용된다.
본 발명에 따르면, RH 또는 LF 정제로에 직접 적용될 수 있는 0.01 내지 0.40 중량%의 탄소 함량 및 온도를 갖는 용강이 전체적인 연속적 철강 제조 공정에서 직접 얻어질 수 있다.
본 발명에 따른 소규모의 로타리 노상 노 또는 부유 예비환원 노, 용광로 및 산소-분사 노를 포함하는 연속적 철강 제조장치는 광석 또는 철분함유 물질로부터 직접 양질의 용강을 제조할 수 있다. 공지된 장시간 공정과 비교하여, 장치 및 건설에 소요되는 비용이 60 % 이상 감축되고, 차지하는 공간도 2/3 이상 절약되며, 실행계획이 충분히 단순화될 수 있고, 에너지 및 배출이 약 60 % 이상 감소되고, 연속적 생산 및 자가 조절 생산이 쉽게 이루어질 수 있으며, 노의 수명이 20 년 이상으로 연장되고, 이와 같은 모든 것들이 강철 야금 산업 분야의 공정 혁명으로 고려될 수 있다.
-실시예-
본 발명은 이하의 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명되나, 하기 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
철분함유 물질: 철강-광석 마이크로 파우더 및 접착제 등에 의하여 형성된 응집체;
탄소함유 물질: 석탄 파우더
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연속적 철강 제조장치에서, 용융풀이 용광로 내에 형성되고, 이의 하부층은 용강(41)이고, 상부층은 철강 슬래그(42)이다. 상기 장치는 용광로(9) 및 산소-분사 노(21)를 포함하고, 용광로(9) 및 산소-분사 노(21)는 용광로의 사이펀 철강용 배출부(18)에 의하여 서로 연동된다. 고온 주입 시스템은 용광로(9) 상부에 배치되고, 용광로(9)의 상부에는 분탄가스-산소 연소 건(11), 분탄-산소 건(12), 아르곤가스 건(13)이 구비되고, 용광로의 하부에는 용광로의 슬래그 배출부(14), 용광로의 바닥에 탭홀(15), 용광로의 수냉 노벽(16), 용광로의 내화물질 노벽(17), 및 용광로의 덮개(19)가 구비된다. 도면번호 18은 용광로의 사이펀 철강용 배출부이고, 도면번호 19는 용광로의 사이펀 철강용 배출부의 수냉 노벽이고, 도면번호 20은 용광로의 사이펀 철강용 배출부의 내화물질 노벽이고, 도면번호 32 및 33은 용광로 바닥의 분사 산소가스 투과성 벽돌이다. 산소-분사 노(21)에는 산소-분사 노의 산소 건(22), 산소-분사 노의 플럭스 도입수단(24), 산소-분사 노의 덮개(25), 산소-분사 노의 슬래그 배출부(26), 산소-분사 노의 철강용 배출부(27), 산소-분사 노의 바닥에 위치한 탭홀(28), 산소-분사 노의 수냉 노벽(29), 산소-분사 노의 내화물질 노벽(30), 및 산소-분사 노의 바닥에 위치한 분사 산소가스 투과성 벽돌(31)이 구비된다. 공지 기술로 알려진 추가적인 구성들은 필요에 따라 당업자들에 의하여 배치될 수 있다.
도 1의 종단면에 도시되어 있는 바와 같이, 고온 예비환원된 응집체는 로타리 노상 노(1), 특히 로타리 노상 노의 스크류 불출기(2), 및 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼(3)를 통하여 고온 이송수단(34)으로 채워지고, 이송수단의 트랙(35)에 의하여 언로디드 호퍼(36)로 이송된다. 언로디드 호퍼(36)는 순차형 분배기(8)에 의하여 용광로의 덮개(19)와 연동된다. 플럭스 호퍼(4)는 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼(3) 상부에 배치된다.
물질들은 로타리 노상 노의 스크류 불출기(2), 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼(3)(플럭스 호퍼가 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼(3)의 상부에 배치됨), 고온 이송수단(34) 및 이송수단의 트랙(35)를 통하여 로타리 노상 노(1)에 의하여 언로디드 호퍼(36)로 이송된다. 언로디드 호퍼(36)는 순차형 분배기(8)에 의하여 용광로의 덮개(19)와 연동되고, 예비환원된 응집체는 용광로의 폼-슬래그 보일링 존, 즉, 분배 존으로 도입된다.
용광로 상부의 양쪽 측벽에 위치한 2 개의 분탄가스 산소 연소 건(11)으로부터 발생하는 고온의 불꽃은 철강 슬래그의 분배 존으로 분사되고, 그 후, 예비환원된 철광석 및 플럭스를 가열한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 용광로의 측벽 상의 4 개의 분탄 산소 건(12)은 철강 슬래그 층의 수평면에 대하여 25 도의 α 각도(즉 α=25˚)를 형성한다. 한편, 상기 건들은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 용광로체의 내측면의 법선방향과 건들 사이에 15 도의 β 각도(즉, β=15˚)를 형성하면서 하방으로 철강 슬래그 내로 삽입된다. 분탄-산소 건의 분사는 슬래그 층 내에 폼-슬래그-보일링 존을 형성한다. 여기서, 분탄-산소 건은 상기한 바와 같이 β 각도로 배치되어, 폼-슬래그-보일링 존이 반시계 방향으로 회전하도록 한다. 그러나, 폼-슬래그-보일링 존이 회전하지 않거나, 또는 시계방향으로 회전할 수 있도록 건들의 β 각도가 조절되는 것 또한 고려될 수 있다. 폼-슬래그-보일링 존은 예비환원된 철분함유 물질 및 플럭스를 위한 충분한 물리적 및 화학적 반응 운동 조건 및 용융열을 제공한다. 용광로 측변의 상부에 위치한 슬래그 배출부는 강철-슬래그 층의 상부 끝단에 위치하여 연속적으로 슬래그를 배출할 수 있도록 한다. 용융풀의 아르곤가스 건(13)은 용융풀 내로 삽입되어, 이를 교반한다. 용광로의 바닥에 위치한 분사 산소가스 투과성 벽돌(32 및 33)은 용강으로 산소를 연속적으로 분사하여 용강을 탈탄화하고, 용강의 온도를 증가시키며, 용융풀을 교반한다. 용광로 외측 하부에 위치한 사이펀 철강용 배출부(18)는 슬래그가 없는 강철을 연속적으로 산소-분사 노(21)로 배출시킬 수 있도록 한다. 산소-분사 노(21) 상부의 산소 건(24)은 산소 분사를 통하여 용강을 분사하는데 사용되며, 이에 의하여 용강의 탄소 함량(0.01 내지 0.04 중량%) 및 온도가 RH 또는 LF 용광로의 요구조건을 충족시키도록 한다. 산소-분사 노의 플럭스 도입수단(24)은 생석회, 형석 등과 같은 슬래그 형성제를 산소-분사 노로 도입하여 온도는 유지한 상태에서 용강으로부터 황 및 인을 더욱 제거한다. 산소-분사 노 측벽의 하단부에 위치한 철강용 배출부(27)로부터 슬래그가 없는 강철을 배출하기 전에, 용강이 산소-분사 노 상부의 슬래그 배출부(26) 높이에 도달할 때, 특정 양의 슬래그가 배출될 수 있다.
용광로 내 용융풀의 용강 깊이는 약 700 mm 내지 약 800 mm 사이이고, 이의 온도는 약 1450 ℃ 내지 1550 ℃의 범위이다. 용융 슬래그 층의 두께는 약 800 내지 약 1000 mm 사이이고, 이의 온도는 1550 ℃ 내지 1650 ℃ 범위이다.
분탄-산소 건에 의하여 용융 슬래그에 분사되는 분탄 파우더에 포함된 황 및 인의 양은 가능한 적어야 하며, 전형적인 탄소 함량은 77 중량%를 초과하도록 유지되어야 한다. 많은 열을 발생시키고, 예비환원된 철광석 및 플럭스를 용융시키는데 사용될 수 있는 분사되는 산소가스 내 분탄 파우더의 일부 및 분탄 파우더의 일부 철강 슬래그 내의 액상 FeO와 연속적으로 환원반응을 수행하고, 이들의 다른 미량은 용융철로 도입되어 탄소가 투과된다. 분탄 파우더 및 산소가스는 철강 슬래그 층의 중앙부로 동시에 분사되어 고온 제련 슬래그 및 예비환원된 철광석, 플럭스 파우더, 탄소 파우더를 격렬하게 혼합함으로 인하여 탄소 환원 액상 산화철의 연속적인 환원반응 뿐만 아니라 예비환원된 철광석 및 플럭스의 쾌속 용융을 위한 좋은 운동 조건을 형성한다. 용융철 내 용융된 탄소는 또한 혼합된 슬래그 및 강철의 계면에서 철강 슬래그 내 FeO를 연속적으로 환원시킨다. 용융 슬래그 및 용강의 산화는 분탄-산소 건의 탄소-산소 비율을 조정함으로써 조절되어 2.0 내지 3.0 중량%의 탄소 함량, 0.020 중량% 미만의 인 함량, 및 0.05 중량% 미만의 황 함량을 갖는 용강을 얻는다. 산소-분사 노에서, 플럭스는 1000 kg 강철 당 40 내지 70 kg의 양으로 산소-분사 노로 도입되어, 슬래그를 만들고, 탈황화 및 탈인화를 수행하며, 슬래그의 염기도는 3.0-5.0의 범위로 조절된다. 용강의 탄소 함량 및 온도는 산소를 분사함에 의하여 RH 또는 LF 정제로 각각의 요구조건을 충족시키고, C 함량 0.01 to 0.40%; Si 함량 0.01% 미만; Mn 함량 0.02% 미만; S 및 P 함량 0.010% 미만; 및 용강의 온도는 1580 ℃ 내지 1680 ℃인 용강을 생산한다.
용광로 내 용융 슬래그에서 분탄 파우더의 연소 및 환원반응에 의하여 형성되는 CO의 2차 연소에 의한 열은 방사 및 열전도의 방법으로 폼-슬래그-보일링 존의 예비환원된 응집체 및 플럭스로 전달되고, 결과적으로 원료물질의 용융속도는 더욱 가속화된다.
용광로(9) 및 산소-분사 노(21)에 의하여 생성되는 폐 가스 및 잔여 열은 전기 생산을 위하여 재활용된다. 분탄가스는 원료물질의 예비가열을 위하여 및 로타리 노상 노의 원료 등으로 사용될 수 있고, CO2는 사용을 위하여 재활용된다. 철강 슬래그는 시멘트, 철강 슬래그 마이크로-파우더 등을 생산하기 위하여 사용된다.
<실시예 2>
공정은 다음을 제외하고는 실시예 1과 동일하다:
철분함유 물질: 50 %의 철광석 파우더, 및 50 %의 철분함유 야금 파우더 및 분진;
탄소함유 물질: 분탄 파우더.
철분함유 야금 파우더 및 분진의 조성: 흑피, 고로 분진, 로타리 노상 노 분진, 전기로 분진, 및 소결 응집체 분진 등.
응집체는 철광석 파우더, 철분함유 야금 분진 및 접착제 등에 의하여 형성되고, 로타리 노상 노에 의하여 예비환원된 후, 생석회 및 백운석과 같은 플럭스와 함께 용광로에 도입된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 로타리 노상 노(1)의 예비환원된 응집체는 로타리 노상 노(2)의 스크류 불출기에 의하여 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼(3)로 전달되고, 그 후, 순차형 분배기(8)에 의하여 용광로의 용융 슬래그 분배 존으로 도입되기 전, 생석회 및 백운석과 같은 플럭스와 함께 800-900 ℃ 온도의 예비환원된 응집체는 고온 1차 스크류 컨베이어(5), 중간 적재탱크(6), 및 고온 2차 스크류 컨베이어(7)에 의하여 용광로(9) 상부의 순차형 분배기(8)로 이동된다. 플럭스를 위한 호퍼(4)는 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼(3) 상부에 배치된다.
용광로 측벽 상의 분탄-산소 건(12)은 슬래그 층의 수평면에 대하여 30 도의 각도를 형성하고, 이는 도 1에서 α 각도로 표시되었고, 한편, 분탄-산소 건(12)은 주입점에서 용광로의 직경방향에 대하여 0 도의 각도(즉, β=0˚)로 슬래그 존의 중간층인 슬래그로 삽입된다.
<실시예 3>
공정은 다음을 제외하고는 실시예 1과 동일하다:
철분함유 물질: 모두가 철분함유 야금 파우더 및 분진임;
탄소함유 물질: 코그로 분탄가스, 고로 분탄가스, 천연가스, 및 생산된 분탄가스 중 하나 이상.
코크로 분탄가스, 고로 분탄가스, 천연가스, 및 생산된 분탄가스 중 하나 이상은 분탄-산소 건(12)에 의하여 분사된다. 용광로 측벽의 분탄-산소 건(12)은 도 2에 도시된 바와 같이 수평에 대하여 45 도의 각도(즉 α=45˚)로, 용광로체의 내측면 법선방향에 대해서는 30 도의 각도(즉 β=30˚)로 하방으로 기울어진 상태로 철강 슬래그의 중앙부까지 삽입된다.
<실시예 4>
공정은 다음을 제외하고는 실시예 1과 동일하다:
철분함유 물질: 철광석 마이크로 파우더;
탄소함유 물질: 분탄 파우더.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연속적 철강 제조장치에서, 로타리 노상 노(1)는 부유 예비환원 노(37)에 의하여 치환된다. 부유 예비환원 노(37)에 연결된 고온 전달수단은 이송탱크(38) 및 고온 전달 파이프(39)를 포함하고, 고온 전달 파이프(39)는 순차형 분배기(8)와 연결된다. 온도는 600 ℃ 내지 800 ℃이고, 금속화는 85 %인 예비환원된 철분함유 마이크로-파우더는 용광로(9), 즉 용광로의 폼-슬래그-보일링 존으로 도입된다.
<실시예 5>
공정은 다음을 제외하고는 실시예 1과 동일하다:
철분함유 물질: 철광석 마이크로-파우더;
탄소함유 물질: 분탄 파우더.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연속적 철강 제조장치에서, 로타리 노상 노(1)는 부유 예비환원 노(37)에 의하여 치환된다. 600 ℃ 내지 800 ℃의 온도, 및 85%의 금속화를 갖는 예비환원된 철분함유 마이크로-파우더는 철분함유 물질을 위한 마이크로-파우더 분사 건(40)에 의하여 용광로(9)의 폼-슬래그-보일링 존으로 도입된다.
<실시예 6>
철분함유 물질: 철광석 마이크로-파우더;
탄소함유 물질: 분탄 파우더.
본 실시예에서, 고온 농축상 전달수단 및 순차형 분배기가 적용된다.
도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연속적 철강 제조장치는 부유 예비환원 노와 연결되고 혼합된 철분함유 물질 및 플럭스를 수용하는 고온 스토킹 호퍼(stocking hopper)(91), 이송탱크(92), 전달 파이프(93), 수집탱크(94), 순차형 분배기(95), 용광로(96), 분탄가스 배출장치(97), 용융풀의 산소 건(98), CO-산소 연소 건(99), 탄소함유 물질을 위한 분사 건(911), 용광로의 산소 건(912), 용광로의 슬래그 배출부(913), 용광로의 사이펀 철강용 배출부(914), 용광로 바닥의 탭홀(915), 산소-분사 노(916), 산소-분사 노의 산소 건(917), 산소-분사 노의 탄소함유 물질을 위한 연소 건(918), 산소-분사 노의 플럭스-도입 시스템(919), 산소-분사 노의 철강용 배출부(920), 산소-분사 노의 슬래그 배출부(921), 산소-분사 노 바닥의 탭홀(922), 산소-분사 노의 상부에 배치된 분탄가스-배출 장치(923)를 포함하고; 및 용광로(96) 및 산소-분사 노(916)는 원통 형상이다. 용광로(96) 및 산소-분사 노(916)는 내구재 시스템, 수냉 시스템, 폐기물 처리 시스템 및 잔여 열 재활용 시스템을 포함한다. 여기서, 도 6과 도 7의 차이점은 철분함유 물질이 순차형 분배기에 의하여 분사되지만, 철분함유 물질 및 플럭스는 도 6에 도시된 분사 건을 사용해서도 철강 슬래그에 분사된다는 점이다.
400 ℃ 내지 800 ℃의 온도를 갖고 부유 예비환원 노에 의하여 생성되는 예비환원된 철광석 마이크로-파우더 및 플럭스(예를 들어, 생석회, 백운석)는 혼합된 철분함유 물질 및 플럭스를 수용하고 고온 농축상 전달수단에 의하여 부유 예비환원 노와 연결된 고온 스토킹 호퍼(91), 이송탱크(92), 전달 파이프(93) 및 수집탱크(94)에 의하여 용광로(96) 상부의 순차형 분배기(95)로 이송되고, 그 후, 분배기(95)에 의하여 용광로 내 슬래그 표면 상부의 분배 존으로 도입된다. 고온 불꽃이 2 개의 용광로 상부의 양 측벽 상의 2 개의 CO-산소 연소 건에 의하여 슬래그 표면 상의 분배 존으로 분사되고, 이에 의하여 철광석 마이크로-파우더 및 플럭스 마이크로-파우더가 가열된다. 용광로 측벽 상의 탄소함유 물질을 위한 분사 건(911)은 용광로의 산소 건 바로 상부에 배치된다. 탄소함유 물질을 위한 분사 건(911) 및 산소 건은 상하로 배치되고, 이들은 슬래그 층 수평면에 대하여 15-60 도의 각도를 형성하며, 용광로 직경 방향에 대해서는 0-45 도의 각도를 형성하고, 도 2에 도시된 바와 같이 β 각도로 슬래그 존의 슬래그로 삽입된다. 보일링 존은 분사시에 슬래그 층으로부터 형성되고, 분사 건의 각도는 보일링 존이 회전하지 않거나, 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하도록 조절될 수 있다. 보일링 존은 철광석 마이크로-파우더 및 플럭스 마이크로-파우더를 위한 충분한 물리적 및 화학적 반응 운동 조건을 제공한다. 용광로 벽 상부의 슬래그 배출부(913)는 슬래그 층의 상부 끝단에 위치하여 슬래그를 연속적으로 배출할 수 있도록 한다. 용융풀의 산소 건(98)은 용융풀 내 사이펀 철강용 배출부(914) 앞에서 용강 내로 삽입되어, 용강에 산소를 분사함으로써 용강 내 탄소 함량을 더욱 낮추고, 용강의 온도를 증가시키며, CO 가스는 용광로 내의 용융풀을 교반하는 효과가 있다. 용광로 외부 측벽의 하부에 위치한 사이펀 철강용 배출부(913) 및 사이펀 철강용 배출부(914)는 강철이 연속적으로 산소-분사 노(916)로 배출되도록 한다. 산소-분사 노(916) 상부에 위치한 산소 건(917)은 용강을 분사하여 강철의 탄소 함량(0.01-0.40%) 및 강철의 온도를 RH 또는 LF 정제로의 요구조건에 맞도록 한다. 용광로에 의하여 생성되는 CO 또는 가연 가스는 산소-분사 노의 탄소함유 물질을 위한 연소 건(918)의 효과에 의하여 연소되어, 산소-분사 노 내의 용강 온도를 유지 또는 증가시키기 위한 열을 제공한다. 산소-분사 노의 플럭스 도입 시스템(919)은 산소-분사 노에 생석회, 백운석과 같은 슬래그 형성제를 도입하고, 온도를 유지한 채로 용강으로부터 황 및 인을 더욱 제거한다. 용강이 산소-분사 노 벽 상부에 위치한 슬래그 배출부(921) 높이에 도달하면, 특정 양의 슬래그가 우선 배출되고, 그 후, 산소-분사 노 벽의 하부에 위치한 철강용 배출부(920)는 슬래그가 없는 강철을 배출하게 된다.
철광석 정제 파우더, 생석회 및 백운석은 볼밀 장치에 의하여 10-40 ㎛의 마이크로-파우더로 밀링된다. 철광석 마이크로-파우더는 부유 예비환원 노에서 600-1000 ℃의 온도로 예비환원되어 예비환원 비율이 85-97 %인 예비환원된 철광석 마이크로-파우더를 얻는다. 예비환원된 철광석 정제 파우더, 생석회, 및 백운석의 혼합 비율은 야금 공정 중 복수 물질들의 슬래그 성분을 조절함에 의하여 결정된다. 슬래그의 전형적인 염기도는 1-1.5이고; Al2O3: 13%-16%, MgO: 8-10%, FeO: 0.5% 미만, CaO: 38%-40%, SiO2: 32-34%이다.
용광로 내 슬래그 층의 두께는 약 700 mm - 1000 mm이고, 이의 온도는 약 1450 ℃ - 1550 ℃이고, 용융풀 내 용강의 깊이는 약 700 mm이다. 도입된 이후, 철광석 마이크로-파우더 및 플럭스의 혼합물은 5 내지 30 초 내에 슬래그로 용융된다.
수냉 건에 의하여 용융 슬래그로 분사되고, 이송가스로서 N2 또는 CO를 포함하는 분탄 파우더 내에 포함되는 황 및 인의 양은 가능한 낮아야 하고, 전형적인 탄소 함량은 77 중량%를 초과되도록 유지된다. 예비환원된 철광석 마이크로-파우더 및 플럭스의 용융을 위하여 사용되는 많은 양의 열을 발생시키는 분사되는 산소가스 내 분탄 파우더의 일부 및 분탄 파우더의 일부는 철강 슬래그 내에서 액상 FeO와 연속적으로 환원반응을 수행하고, 또한, 이들의 다른 미량은 용융철로 도입되어 탄소를 침투시킨다. 분탄 파우더 및 산소가스는 철강 슬래그 층의 중앙부 및 상부로 동시에 분사되어 고온 제련 슬래그 및 예비환원된 철광석 마이크로-파우더, 플럭스 마이크로-파우더, 탄소 파우더를 격렬하게 혼합하고, 이에 의하여 탄소 환원 액상 산화철의 연속적인 환원반응 뿐만 아니라, 예비환원된 철광석 마이크로-파우더 및 플럭스 마이크로-파우더의 쾌속 용융을 위한 우수한 운동 조건이 형성된다. 또한, 용융철 내의 용융된 탄소는 혼합된 슬래그 및 강철의 계면에서 환원된 제련 슬래그 내의 FeO를 연속적으로 환원시킨다. 용융 슬래그 및 용강의 산화는 산소를 제련 슬래그 및 용강에 분사함에 의하여 조절되고, 1.0 내지 3.5 중량%의 탄소 함량을 갖는 용강을 얻는다. 산소-분사 노에서, 플럭스는 1000 kg 강철 당 40 내지 70 kg의 양으로 산소-분사 노에 도입되어, 슬래그를 만들고 탈황화 및 탈인화를 수행하며, 슬래그의 염기도는 3.0-5.0의 범위로 조절된다. 산소를 분사함으로써, 용강의 탄소 함량 및 온도는 RH 또는 LF 정제로의 요구조건을 각각 충족시키며, 다음의 성분을 포함하는 용강을 생산한다: C(0.01 내지 0.40%); Si(0.05% 미만); Mn(0.30% 미만), S 및 P(0.010% 미만); 및 용강의 온도는 1580℃ 내지 1680℃의 범위.
용광로 내 용융 슬래그 중의 분탄 파우더의 연소 및 환원반응에 의하여 형성되는 CO의 2차 연소에 의하여 생성되는 열은 방사 및 열전도의 방법으로 분배 존 내의 예비환원된 철광석 마이크로-파우더 및 플럭스 마이크로-파우더로 전달되어, 결과적으로, 원료물질의 용융 속도는 더욱 가속화된다.
용광로(96) 및 산소-분사 노(916)에 의하여 생산되는 폐 가스 및 잔여 열은 전기 생산을 위하여 재활용된다. 흡수된 CO2는 철광석 마이크로-파우더 등을 예비가열 및 예비환원하기 위하여 사용되고, 그 후 CO2는 재활용된다. 철강 슬래그는 시멘트, 철강 슬래그 마이크로-파우더 등과 같은 것을 생산하기 위하여 사용된다.
<실시예 7>
공정은 다음을 제외하고는 실시예 6과 동일하다:
철분함유 물질: 80%의 철광석 마이크로-파우더, 20%의 철분함유 야금 파우더 및 분진;
탄소함유 물질: 분탄 파우더.
철분함유 물질 및 플럭스는 분사 건을 사용하여 노 내부로 분사된다.
철분함유 야금 파우더 및 분진의 조성: 흑피, 고로 분진, 회전로 분진, 전기로 분진 및 소결 응집체 분진 등.
생석회 및 백운석과 함께 철광석 마이크로-파우더, 흑피, 고로 분진, 회전로 분진, 전기로 분진 및 소결 응집체 분진은 10-40 ㎛의 마이크로-파우더로 밀링된다.
본 발명에 따른 연속적 철강 제조장치는 용광로(96), 분탄가스 배출장치 (97), 용융풀의 산소 건(98), CO-산소 연소 건(99), 철분함유 물질 및 플럭스를 위한 분사 건(910), 탄소함유 물질을 위한 분사 건(911), 용광로의 산소 건(912), 용광로의 슬래그 배출부(913), 용광로의 사이펀 철강용 배출부(914), 용광로 바닥의 탭홀(915), 산소-분사 노(916), 산소-분사 노의 산소 건(917), 산소-분사 노 내의 탄소함유 물질을 위한 연소 건(918), 산소-분사 노의 플럭스 도입 시스템(919), 산소-분사 노의 철강용 배출부(920), 산소-분사 노의 슬래그 배출부(921), 산소-분사 노 바닥의 탭홀(922), 및 분탄가스-배출장치(23)를 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 용광로(96) 및 산소-분사 노(916)는 원통형상을 갖는다. 용광로(96) 및 산소-분사 노(916)는 내구재 시스템, 수냉 시스템, 폐기물 처리 시스템 및 잔여 열 재활용 시스템을 포함한다.
<실시예 8>
공정은 다음을 제외하고는 실시예 7과 동일하다.
철분함유 물질: 10%~90%의 철광석 마이크로-파우더, 90%~10%의 철분함유 야금 파우더 및 분진;
탄소함유 물질: 천연가스, 가연 아이스, 코크 오븐 가스, 및 생산된 분탄가스 중 하나 이상.
철분함유 물질 및 플럭스는 분사 건을 이용하여 로 내부로 분사된다.
탄소함유 물질을 위한 분사 건(911)에 의하여 슬래그 층으로 분사되는 가스는 천연 가스, 가연 아이스, 코크 오븐 가스, 및 생산된 분탄가스 중 하나 이상이다.
바람직한 실시예는 도면들과 함께 상기와 같이 기술되었다. 그러나, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 수정, 보완 및 대안이 본 발명의 실시예에 따라 당업자에 의하여 이루어질 수 있으며, 복수개의 실시예가 당업자에 의하여 조합될 수 있다. 특히, 따로 표기되지 않은 한, 발명의 상세한 설명에서 발명의 특징을 나타내기 위한 도면들은 전형적인 예시이며, 이에 의하여 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 특징들의 적절한 수들은 본 발명의 기술적 동기에 기초하여 당업자들이 조절할 수 있으며, 따라서, 상기된 예들, 수정, 보완, 대안 및 이들의 조합들 모두는 청구항의 범주에 포함되며, 본 발명의 범주는 이하의 청구항 및 이의 균등 범위에 의하여 정의된다.
1. 로타리 노상 노, 2. 로타리 노상 노의 스크류 불출기, 3. 로타리 노상 노의 아웃-피딩 호퍼, 4. 플럭스를 위한 호퍼, 5. 1차 스크류 컨베이어, 6. 중간 적재탱크, 7. 2차 스크류 컨베이어, 8. 순차형 분배기, 9. 용광로, 10. 분탄가스 배출수단, 11. 분탄가스-산소 연소 건, 12. 분탄-산소 건, 13. 아르곤가스 건, 14. 용광로의 슬래그 배출부, 15. 용광로 바닥의 탭홀, 16. 용광로의 수냉 노벽, 17. 용광로의 내화물질 노벽, 18. 사이펀 철강용 배출부, 19. 철강용 배출부의 수냉 노벽, 20. 사이펀 철강용 배출부의 내화물질 노벽, 21. 산소-분사 노, 22. 산소-분사 노의 산소 건, 23. 산소-분사 노의 분탄가스-배출수단, 24. 산소-분사 노의 플럭스-도입수단, 25. 산소-분사 노의 덮개, 26. 산소-분사 노의 슬래그 배출부, 27. 산소-분사 노의 철강용 배출부, 28. 산소-분사 노의 탭홀, 29. 산소-분사 노의 수냉 노벽, 30. 산소-분사 노의 내화물질 노벽, 31. 산소-분사 노의 분사 산소가스 투과성 벽돌, 32 및 33. 용광로의 분사 산소가스 투과성 벽돌, 34. 고온 이송수단, 35. 이송수단의 트랙, 36. 언로디드 호퍼, 37. 부유 예비환원 노, 38. 이송탱크, 39. 전달 파이프, 40. 철분함유 물질을 위한 마이크로-파우더 분사 건, 41. 용강, 42. 철강 슬래그, 91. 고온 스토킹 호퍼, 92. 이송탱크, 93. 전달 파이프, 94. 수집탱크, 95 순차형 분배기, 96. 용광로, 97. 분탄가스 배출장치, 98. 용융풀을 위한 산소 건, 99. CO-산소 연소 건, 910. 분사 건, 911. 탄소함유 물질을 위한 분사 건, 912. 용광로의 산소 건, 913. 용광로의 슬래그 배출부, 914 용광로의 사이펀 철강용 배출부 , 915. 용광로 바닥의 탭홀, 916. 산소-분사 노, 917. 산소-분사 노의 산소 건, 918. 산소-분사 노의 탄소함유 물질을 위한 연소 건, 919. 산소-분사 노의 플럭스 도입 시스템, 920. 산소-분사 노의 철강용 배출부, 921. 산소-분사 노의 슬래그 배출부, 922. 산소-분사 노의 바닥에 위치한 탭홀, 923. 산소-분사 노의 분탄가스-배출 장치.

Claims (26)

  1. 철분함유 물질의 예비환원을 위한 예비환원장치;
    용강(molten steel) 및 상기 용강 상부의 철강 슬래그를 수용하기 위한 노체,
    상기 예비환원장치에 의하여 예비환원된 철분함유 물질을 상기 노체로 주입하기 위한 주입부,
    노체로부터 용강을 배출시키기 위한 철강용 배출부,
    철강 슬래그로 탄소함유 물질을 분사하기 위하여 철강 슬래그 내부로 삽입된 분사부를 구비하는 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건,
    철강 슬래그로 산소가스를 분사하기 위하여 철강 슬래그 내부로 삽입된 분사부를 구비하는 용광로의 적어도 하나의 산소 건을 포함하되, 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사함에 의하여 폼-슬래그-보일링 존(foam-slag-boiling zone)이 형성되며,
    상기 주입부는 예비환원된 철분함유 물질을 상기 폼-슬래그-보일링 존으로 주입하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 용광로; 및
    용광로의 철강용 배출부와 연동되고, 용광로로부터 용강을 받아 탈탄화, 탈황화, 및 탈인화를 수행하기 위하여 사용되는 용강-처리 용기;를 포함하고,
    상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건의 배치는 다음의 a 모드 또는 b 모드:
    a 모드: 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건은 용광로의 적어도 하나의 산소 건 바로 위에 배치되고, 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건은 상하로 배치됨
    b 모드: 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건은 슬리브 형태(sleeve form)의 분탄-산소 건으로 형성되되, 내측 튜브는 탄소함유 물질을 전달하기 위하여 사용되고, 외측 튜브는 산소가스를 전달하기 위하여 사용됨
    에 따르는 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 a 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우, 상기 용광로의 적어도 하나의 산소 건은 수평하방향에 대하여 α 각도를 형성하고, 상기 산소 건의 수평 투영은 주입점에서 노체의 내측면의 법선방향에 대하여 β 각도를 형성하되, α 각도는 15˚ 내지 60˚이고, β 각도는 0˚ 내지 45˚인 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 a 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우, 상기 용광로의 적어도 하나의 산소 건은 노체 주위로 균일하게 배치된 복수개의 산소 건들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 a 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우, 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건은 수평하방향에 대하여 α 각도를 형성하고, 상기 분사 건의 수평 투영은 주입점에서 노체의 내측면의 법선방향에 대하여 β 각도를 형성하되, α 각도는 15˚ 내지 60˚이고, β 각도는 0˚ 내지 45˚인 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 a 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우, 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건은 노체 주위로 균일하게 배치된 복수개의 분사 건들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 b 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우, 상기 분탄-산소 건은 이의 분사부가 철강 슬래그 바닥으로부터 상기 슬래그 두께의 1/5 내지 1/3의 높이에 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 b 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우, 상기 분탄-산소 건은 수평 경사 하방향(horizontal inclined downwards)에 대하여 α 각도를 형성하고, 상기 분탄-산소 건의 수평 투영은 주입점에서 노체의 내측면의 법선방향에 대하여 β 각도를 형성하되, α 각도는 15˚ 내지 60˚이고, β 각도는 0˚ 내지 45˚인 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 b 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우, 상기 분탄-산소 건은 노체 주변에 균일하게 배치된 복수의 분탄-산소 건을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 용광로는 노체 내로 삽입되고, 분사부가 철강 슬래그 상부에 위치하는 적어도 하나의 분탄가스 연소 산소 건(coal gas burning oxygen gun)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 주입부는 철분함유 물질을 분사하기 위하여 폼-슬래그-보일링 존 내부로 삽입된 스프레이 건, 철분함유 물질의 주입을 위하여 폼-슬래그 -보일링 존으로 향하는 순차형(serial type) 분배기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 예비환원장치는 로타리 노상 노(rotary hearth furnace), 부유 예비환원 노(suspension pre-reduction furnace) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 용강-처리 용기는 산소-분사 건(oxygen-blowing gun)을 포함하는 산소-분사 노를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조장치.
  15. i) 철강용 배출부를 포함하는 용광로에서 하부층은 용강 및 상부층은 철강 슬래그로 이루어지는 용융풀(molten pool)을 형성하는 단계;
    ii) 철강 슬래그 내부로 삽입된 분사부를 갖는 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건을 사용하여 용광로 내의 철강 슬래그로 탄소함유 물질을 분사하고, 철강 슬래그 내부로 삽입된 분사부를 갖는 용광로의 적어도 하나의 산소 건을 사용하여 용광로 내의 철강 슬래그로 산소가스를 분사하되, 탄소함유 물질 및 산소가스는 철강 슬래그 내에서 연소-발열 반응을 수행하고, 연소-발열 반응에 의하여 생성된 가스 및 분탄-산소 건의 분사에 의하여 형성되는 충격력이 동시에 철강 슬래그에 가해져서 철강 슬래그 내에 폼-슬래그-보일링 존을 형성하는 단계;
    iii) 철분함유 물질을 폼-슬래그-보일링 존에 도입하는 단계; 및
    iv) 철강용 배출부를 통하여 철강을 용광로로부터 배출하는 단계를 포함하고,
    상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건의 배치는 다음의 a 모드 또는 b 모드:
    a 모드: 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건은 용광로의 적어도 하나의 산소 건 바로 위에 배치되고, 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건은 상하로 배치됨
    b 모드: 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건은 슬리브 형태(sleeve form)의 분탄-산소 건으로 형성되되, 내측 튜브는 탄소함유 물질을 전달하기 위하여 사용되고, 외측 튜브는 산소가스를 전달하기 위하여 사용됨
    에 따르는 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 단계 ii)는 철강 슬래그 내의 분탄 및 산소의 연소반응으로부터 불꽃이 발생하는 것을 억제하여 반응으로부터 방출되는 열이 슬래그에 의하여 흡수되도록 하는 것으로 포함하고, 단계 iv)에서 철강용 배출부는 사이펀(siphon) 철강용 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  17. 제15항에 있어서, 용광로 내의 용강의 깊이는 500 mm 내지 1000 mm이고, 철강 슬래그의 두께는 500 mm 내지 1500 mm인 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 b 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우,
    상기 단계 ii)는 철강 슬래그의 바닥으로부터 상기 슬래그 두께의 1/3 내지 1/5의 높이에 위치하는 분탄-산소 건을 이용하여 탄소함유 물질 및 산소가스를 분사함을 포함하고, 분탄-산소 건에 의하여 분사되는 산소가스와 탄소함유 물질간의 비율은 조절될 수 있으며, 산소가스와 탄소함유 물질간의 비율은 철강 슬래그의 탄소 함량이 3 중량% 내지 12 중량%로 유지되도록 조절되는 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 b 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우,
    상기 단계 ii)는 분탄-산소 건을 수평에 대하여 α 각도로, 주입점에서 분탄-산소 건의 수평 투영과 노체 내측면의 법선방향과는 β 각도로 하방으로 기울여 철강 슬래그로 삽입하여 철강 슬래그가 회전하도록 함을 포함하되, α 각도는 15˚ 내지 60˚이고, β 각도는 0˚ 내지 45˚인 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 철분함유 물질을 폼-슬래그-보일링 존으로 도입하기 전에 예비환원장치를 이용하여 철분함유 물질을 예비환원하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 철분함유 물질 예비환원의 금속화 비율은 80 중량% 내지 97 중량%인 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 예비환원장치는 부유 예비환원 노, 로타리 노상 노 및 이들이 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나를 포함하되, 부유 예비환원 노에 의하여 예비환원된 철분함유 물질의 온도 범위는 400 ℃ 내지 800 ℃이고, 로타리 노상 노에 의하여 예비환원된 철분함유 물질의 온도 범위는 900 ℃ 내지 1200 ℃인 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  23. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 용강을 탈황화 및 탈인화하기 위하여 철강용 배출부를 통하여 용광로에서 나오는 용강에 산소-분사 노에 의하여 산소를 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  24. 제15항에 있어서, 상기 a 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우, 상기 단계 ii)는 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건을 수평에 대하여 α 각도로, 주입점에서 분사 건의 수평 투영과 노체 내측면의 법선방향과는 β 각도로 하방으로 기울여 철강 슬래그로 삽입하여 철강 슬래그가 회전하도록 함을 포함하되, α 각도는 15˚ 내지 60˚이고, β 각도는 0˚ 내지 45˚인 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  25. 제15항에 있어서, 상기 a 모드에 따라 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건이 배치되는 경우, 상기 단계 ii)는 상기 용광로의 적어도 하나의 산소 건을 수평에 대하여 α 각도로, 주입점에서 용광로의 산소 건의 수평 투영과 노체 내측면의 법선방향과는 β 각도로 하방으로 기울여 철강 슬래그로 삽입하여 철강 슬래그가 회전하도록 함을 포함하되, α 각도는 15˚ 내지 60˚이고, β 각도는 0˚ 내지 45˚인 것을 특징으로 하는 철강 제조방법.
  26. i) 철강용 배출부를 포함하는 용광로에서 하부층은 용강, 상부층은 철강 슬래그로 이루어진 용융풀을 형성하는 단계;
    ii) 철강 슬래그 내부로 삽입된 분사부를 갖는 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건을 사용하여 용광로 내의 철강 슬래그로 탄소함유 물질을 분사하고, 철강 슬래그 내부로 삽입된 분사부를 갖는 용광로의 적어도 하나의 산소 건을 사용하여 용광로 내의 철강 슬래그로 산소가스를 분사하되, 상기 탄소함유 물질 및 산소가스는 연소-발열 반응을 수행하고, 상기 연소-발열 반응에 의하여 생성된 가스 및 분탄-산소 건의 분사에 의하여 형성되는 충격력이 동시에 철강 슬래그에 적용되어 철강 슬래그 내에서 폼-슬래그-보일링 존을 형성하는 단계;
    iii) 예비환원장치에 의하여 예비환원된 철분함유 물질을 폼-슬래그-보일링 존으로 도입하는 단계; 및
    iv) 철강용 배출부로부터 배출된 용강을 탈황화 및 탈인화하여 탄소 함유량이 0.01 중량% 내지 0.40 중량%인 용강을 얻는 단계를 포함하고,
    상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건의 배치는 다음의 a 모드 또는 b 모드:
    a 모드: 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건은 용광로의 적어도 하나의 산소 건 바로 위에 배치되고, 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건은 상하로 배치됨
    b 모드: 상기 탄소함유 물질을 위한 적어도 하나의 분사 건 및 용광로의 적어도 하나의 산소 건은 슬리브 형태(sleeve form)의 분탄-산소 건으로 형성되되, 내측 튜브는 탄소함유 물질을 전달하기 위하여 사용되고, 외측 튜브는 산소가스를 전달하기 위하여 사용됨
    에 따르는 것을 특징으로 하는 연속적 철강 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101445848B (zh) * 2008-12-22 2010-08-11 莱芜钢铁集团有限公司 一种含铁物料连续炼钢工艺方法及装置
CN101598500B (zh) * 2009-06-30 2011-04-06 莱芜钢铁集团有限公司 一种连续炼钢炉无渣出钢口
CN101748234B (zh) * 2009-09-28 2011-12-28 莱芜钢铁集团有限公司 一种悬浮预还原短流程连续炼钢方法
CN102002546B (zh) * 2010-08-30 2012-07-25 莱芜钢铁集团有限公司 一种含铁物料悬浮还原装置及工艺
PL2673387T3 (pl) * 2011-02-09 2020-05-18 Tata Steel Limited Bezpośredni proces topnienia
CN103936431B (zh) * 2013-01-22 2015-08-26 宝山钢铁股份有限公司 一种熔融还原炉出铁口用捣打料
US20160208350A1 (en) * 2013-09-27 2016-07-21 Nsgi Smelting apparatus and method of using the same
US11635257B2 (en) * 2013-09-27 2023-04-25 Nsgi Steel Inc. Smelting apparatus and metallurgical processes thereof
CN104141019B (zh) * 2014-06-30 2017-02-15 大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心 含铁熔渣的改质方法及其专用设备
AT517370B1 (de) * 2015-06-29 2021-01-15 Urbangold Gmbh Vorrichtung und Anordnung zur metallurgischen Behandlung von Elektro- und/oder Elektronikschrott bzw. -komponenten sowie deren Verwendungen und Verfahren zur metallurgischen Behandlung von Elektro- und/oder Elektronikschrott bzw. -komponenten
CN105177195A (zh) * 2015-10-08 2015-12-23 宝钢发展有限公司 一种直接用粉状含铁尘泥冶炼铁水工艺
CN105296699B (zh) * 2015-10-29 2017-07-18 东北大学 一种避免预还原矿再氧化的熔融还原炼铁装置及方法
JP6427829B2 (ja) * 2016-03-31 2018-11-28 大陽日酸株式会社 冷鉄源の溶解・精錬炉、及び溶解・精錬炉の操業方法
CN106119543B (zh) * 2016-07-01 2019-03-08 北京中凯宏德科技有限公司 冶金电炉及熔炼方法
CN109266866A (zh) * 2017-08-30 2019-01-25 铜陵有色金属集团股份有限公司金冠铜业分公司 铜精矿熔池熔炼工艺
CN108660287A (zh) * 2018-07-02 2018-10-16 邯郸钢铁集团有限责任公司 一种lf炉废钢添加装置及添加方法
CN109439915B (zh) * 2018-09-17 2020-04-17 华北理工大学 一种利用高炉高温熔渣显热在线处理含锌粉尘的方法及其应用
US20220081733A1 (en) * 2019-03-22 2022-03-17 Tata Steel Nederland Technology B.V. Method of manufacturing iron in a metallurgical vessel
CN110229942B (zh) * 2019-05-09 2021-02-09 安徽工业大学 一种利用电炉除尘灰制备的铁水保温覆盖剂及制备方法
CN112344748A (zh) * 2019-08-07 2021-02-09 中国瑞林工程技术股份有限公司 利用侧吹熔炼炉进行熔炼的方法
CN110671934B (zh) * 2019-10-09 2021-12-28 西藏克瑞斯科技有限公司 多室竖炉式中频炉
BE1027793B1 (nl) * 2019-11-22 2021-06-23 Metallo Belgium Verbeterde Oven voor het Uitroken met Plasma Inductie
CN111394534B (zh) * 2020-02-21 2021-05-18 东北大学 一种连续熔融还原炼铁的方法
CN111100968B (zh) * 2020-02-24 2021-01-15 北京科技大学 一种全废钢连续炼钢系统及冶炼工艺
CN111378809A (zh) * 2020-05-06 2020-07-07 江苏必瑞驰科技有限公司 一种利用氧燃枪进行电弧炉炼钢的设备与方法
CN111961773A (zh) * 2020-08-22 2020-11-20 范佳旭 一种钢铁炼钢及提炼加工工艺
CN112048586B (zh) * 2020-08-27 2022-02-25 山东墨龙石油机械股份有限公司 适用于铁浴熔融还原中泡沫渣炉况的控制方法及装置
CN112048349B (zh) * 2020-09-09 2021-10-22 鞍钢股份有限公司 一种高炉喷吹煤粉助燃剂及制备、使用方法
CN112708713A (zh) * 2020-12-23 2021-04-27 山东墨龙石油机械股份有限公司 一种利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法及系统
CN113789420B (zh) * 2021-08-10 2022-05-31 赵晓 一种含铁粉料在还原性气氛中直接炼钢装置及使用方法
CN114657386A (zh) * 2022-03-20 2022-06-24 北京首钢国际工程技术有限公司 一种钢铁厂固体废料的处理装置及其方法
CN114959157B (zh) * 2022-04-22 2024-04-09 中国恩菲工程技术有限公司 高磷还原铁生产低磷铁水的方法及装置
CN114905045B (zh) * 2022-05-16 2024-03-29 哈尔滨工业大学 一种金属粉末制备用双熔炼炉对接装置
CN115976394B (zh) * 2022-12-15 2024-04-05 宁波吉威盛机械有限公司 一种低碳合金钢的生产工艺
CN116182558A (zh) * 2023-02-24 2023-05-30 浙江华友钴业股份有限公司 一种富氧熔池化料炉及热耗型物料熔炼方法
CN118089403A (zh) * 2024-04-26 2024-05-28 山西臻世锦节能科技有限公司 一种钢渣综合改性用还原炉及装备及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001303114A (ja) * 2000-04-27 2001-10-31 Nkk Corp 金属浴型溶融還元炉及び金属製錬設備

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU71435A1 (ko) * 1974-12-06 1976-11-11
CN86105494A (zh) 1986-08-27 1987-07-08 昆明工学院 褐煤预还原矿石直接炼钢轧材
CN86106417A (zh) 1986-11-05 1987-12-30 刘国成 高炉连续炼钢与制钢生产的连续化
CN1005275B (zh) 1987-12-26 1989-09-27 吕美竺 一种铁矿石直接炼钢的方法
JPH01205014A (ja) * 1988-02-09 1989-08-17 Nkk Corp 溶融還元法及び装置
JPH0625727A (ja) * 1992-07-06 1994-02-01 Nippon Steel Corp 鉄浴式溶融還元炉における炭素質固体の燃焼方法
CN1099418A (zh) * 1994-08-02 1995-03-01 冶金工业部钢铁研究总院 一种冷固结含碳球团熔融还原炼铁的装置及方法
NL9500264A (nl) * 1995-02-13 1996-09-02 Hoogovens Staal Bv Werkwijze voor het produceren van vloeibaar ruwijzer.
EP0905260A1 (en) * 1996-04-05 1999-03-31 Nippon Steel Corporation Smelting reduction apparatus and method of operating the same
JP3771728B2 (ja) * 1997-12-24 2006-04-26 新日本製鐵株式会社 高炉への微粉炭と還元ガスの吹き込み方法
AUPP570098A0 (en) * 1998-09-04 1998-10-01 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process
AUPQ076399A0 (en) * 1999-06-04 1999-06-24 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process and apparatus
AUPQ695000A0 (en) * 2000-04-17 2000-05-11 Technological Resources Pty Limited A direct smelting process and apparatus
AUPQ783100A0 (en) * 2000-05-30 2000-06-22 Technological Resources Pty Limited Apparatus for injecting solid particulate material into a vessel
US20060011013A1 (en) * 2004-02-23 2006-01-19 Issaak Bourovoi Process and device for direct production of steel from iron-containing materials
JP4970256B2 (ja) * 2004-07-30 2012-07-04 ポスコ 溶融ガス化炉に微粉炭材を吹込む溶鉄製造装置及びその溶鉄製造方法
CN101445848B (zh) * 2008-12-22 2010-08-11 莱芜钢铁集团有限公司 一种含铁物料连续炼钢工艺方法及装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001303114A (ja) * 2000-04-27 2001-10-31 Nkk Corp 金属浴型溶融還元炉及び金属製錬設備

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