KR101675711B1 - 고로 조업 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 미분탄비가 150 ㎏/t-p 이상인 조업시라 하더라도, 생산성의 향상 및 배출 CO₂ 의 저감을 가능하게 하는 고로 조업 방법을 제안하는 것.
(해결 수단) 고로 내에, 랜스를 개재하여 송풍 우구로부터 취입되는 미분탄의 그 취입량을 150 ㎏/t-p 이상으로 실시하는 고로의 조업 방법에 있어서, 노정으로부터 장입되는 괴코크스가, JIS-K 2151 에 규정된 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 87 ％ 이하, 우구로부터 취입되는 입경 74 ㎛ 이하의 미분탄의 중량 비율이 60 mass％ 이하이고, 이 미분탄의 평균 휘발분이 25 mass％ 이하, 그리고, 우구로부터 취입되는 송풍의 온도가 1100 ℃ 이하인 조건하에서 조업되고 있을 때, 상기 노 내에, 랜스를 개재하여 미분탄을 취입함과 동시에 산소를 취입하고, 또한 그 때, 미분탄 취입용 반송 가스로서, 산소 농도가 60 vol.％ ∼ 97 vol.％ 인 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.

Description

고로 조업 방법{BLAST FURNACE OPERATION METHOD}

본 발명은, 고로의 송풍 우구 (羽口) 로부터 노 내로 미분탄을 취입하여 조업하는 고로의 조업 방법에 관한 것이다.

최근, 탄산 가스 배출량의 증가에 따른 지구의 온난화가 문제가 되고 있어, 배출 CO₂ 의 억제는 제철업에 있어서도 중요한 과제이다. 최근의 고로는, 노정부 (爐頂部) 로부터 장입 (裝入) 되는 괴코크스와 우구로부터 취입하는 미분탄을 환원재로서 사용하고 있다. 배출 CO₂ 의 억제에는, 사전 처리에 의해 생기는 탄산 가스 배출량의 차이로부터, 노정으로부터 장입되는 괴코크스보다 우구를 통해서 노 내로 취입되는 미분탄을 사용하는 쪽이 배출 CO₂ 의 억제로 이어지기 쉽다고 생각되고 있다.

일반적으로, 우구로부터의 미분탄의 취입에 대하여, 특허문헌 1 에서는, 휘발분이 25 mass％ 이하인 미분탄을, 미분탄비로 하여 선철 1 톤당 150 ㎏/t 이상의 비율로 취입한다고 되어 있다. 그리고, 이 경우에는, 미분탄의 연소 효율의 저하를 방지하기 위해, 랜스로부터 미분탄과 함께 70 vol.％ 이상의 산소를 공급함으로써, 연소 효율의 향상을 도모하는 것으로 되어 있다. 또, 이 특허문헌 1 에서는, 랜스가 단관인 경우에는, 산소와 미분탄의 혼합물을 랜스로부터 취입하고, 한편, 랜스가 2 중관인 경우에는, 내관으로부터는 미분탄을 취입하고, 내관과 외관 사이로부터는 산소를 취입하는 방법을 제안하고 있다.

특허문헌 2 에서는, 감산 조업 (출선비 (出銑比) 1.8 이하) 시에, 미분탄비를 150 ㎏/t-p 이상으로 함으로써 연소 효율이 저하되는 경우, 휘발분이 28 mass％ 이상인 고휘발분 미분탄을 사용함과 함께, 고체 열용량과 가스 열용량의 비로 나타내어지는 열류비를 0.8 이하로 제어하는 방법을 제안하고 있다.

일본 공개특허공보 2003-286511호 일본 공개특허공보 2011-127176호

우구로부터 노 내로 취입되는 미분탄의 역할은, 열원이나 환원재원을 제공하는 것이다. 그 미분탄의 연소성은, 미연분 (미연 차아 (char)) 의 영향을 받는 것이 알려져 있다. 즉, 고로 내에서는, C ＋ CO₂ ＝ 2CO 로 나타내어지는 솔루션 로스 반응이 일어나고 있고, 그 반응량은 조업에 따라서도 변화하는데, 약 80 ∼ 100 kg-C/t-p 로 되어 있다. 이 반응에서 소비되는 C 원으로는, 노정으로부터 노 내로 장입되고 있는 괴코크스나 소결광 내에 포함되어 있는 코크스분(粉)이나 미분탄의 미연분을 생각할 수 있다. 이 경우, 이들 C 원은, 비표면적 (입경) 의 차이에 따라 상기 미분탄의 미연분쪽이 우선적으로 소비되는 것으로 생각되고 있다.

따라서, 우구로부터 취입되는 미분탄의 연소성이 저하된 경우에는, 노 내로 취입되는 미연분의 양이 증가하고, 이것이 상기 솔루션 로스 반응을 일으켜 우선적으로 소비되는 그 결과, 본래 소비되어야 할 분말 코크스가 소비되지 않고 노 내에 체류한다. 이 노 내에 체류하는 분말 코크스는, 이것이 증가하면, 고로 내에서의 공극률이나 평균 입경의 저하로 이어지고, 그 결과로서 노 내의 통기성의 악화를 초래하기에 이른다. 그런데, 코크스의 노 내의 발생 분말량은, 코크스의 냉간 강도 (JIS. K. 2151 : 드럼 강도) 의 영향이 큰 것이 알려져 있다. 따라서, 고로 내의 통기성의 평가는, 우구로부터 취입되는 미분탄의 연소성뿐만 아니라, 노정으로부터 장입되는 괴코크스의 성상도 동시에 고려하는 것이 중요해진다.

그런데, 상기 특허문헌 1 에 개시된 기술은, 우구로부터 취입되는 미분탄으로서, 휘발분이 25 mass％ 이하인 것을 사용하여 미분탄비 : 150 ㎏/t-p 이상인 조건, 즉, 미분탄의 연소 효율이 저하되는 조건하에서의 조업을 실시할 때에는, 랜스로부터의 미분탄을 취입과 동시에 산소를 공급하고, 특히 미분탄 취입용 반송 가스 중의 산소 농도를 70 vol.％ 이상으로 함으로써 연소 효율을 향상시켜, 노 내의 통기성의 개선을 도모하고 있다. 그러나, 원래 연소 효율이라는 것은, 동일 휘발분 (25 mass％ 이하) 의 미분탄이라 하더라도, 그 입도나 송풍의 온도에 따라서는, 반송 가스 중의 산소 농도를 70 vol.％ 이상으로 해도 연소 효율을 완전히 상승시킬 수 없거나, 반대로 반송 가스의 산소 농도를 70 vol.％ 이상으로 하지 않아도 연소 효율을 높게 유지할 수 있거나 하는 경우도 있는 것을 알 수 있었다.

또, 고로 내의 통기성에 관해서는, 미분탄의 연소 효율이 다소 저하되어도, 노정 장입 괴코크스의 강도가 크면, 이 통기성에 대한 악영향은 작은 것도 알 수 있었다. 따라서, 상기 특허문헌 1 에서는, 취입용 미분탄이나 노정 장입용 괴코크스의 성상, 송풍 조건에 따라서는 효과를 발휘할 수 없는 경우가 있고, 반대로 효과가 과잉이 되기 때문에 비용이 높아진다는 문제가 있다.

또, 최근, 배출 CO₂ 의 추가적인 저감이 요구되고 있는 것으로부터, 예를 들어, 미분탄비를 170 ㎏/t-p 이상으로 하는 것도 요망되고 있다. 그러나, 미분탄비가 170 ㎏/t-p 이상인 고미분탄비 조업은, 상기 특허문헌 1 에도 기재되어 있는 바와 같이, 2 중관 랜스의 내관으로부터 미분탄을 취입하고, 내관과 외관 사이로부터 산소를 취입했다고 해도, 연소 온도가 포화되어 연소 효율이 높아지지 않는다. 게다가, 블로 파이프 내에 꽂히는 취입 랜스는 1000 ∼ 1200 ℃ 의 열풍에 노출되기 때문에, 상기 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 단관 랜스를 사용하여 고농도의 산소와 미분탄의 혼합물을 공급하는 것은, 안전면에서도 현실적이지는 않다.

다음으로, 상기 특허문헌 2 에서는, 감산 조업시에 미분탄비를 150 ㎏/t-p 이상으로 함으로써 연소 효율이 저하되는 경우에, 휘발분이 28 mass％ 이상인 고휘발분의 미분탄을 사용함과 함께, 고체 열용량과 가스 열용량의 비로 나타내어지는 열류비를 0.8 이하로 제어함으로써, 미분탄의 효율적인 연소를 도모하고 있다. 그러나, 이 경우, 열류비를 낮추기 위해, 산소 부화율 : 2.0 vol.％ 이하, 바람직하게는 1.5 vol.％ 로 낮추고 있지만, 그것은, 미분탄의 연소 효율의 저하를 의미하게 되는 점에서, 송풍 조건 (송풍 온도), 미분탄 성상 (입도) 에 따라서는, 휘발분을 28 mass％ 이상으로 설정해도 연소 효율의 개선으로 이어지지 않는 경우도 있다.

본 발명은, 종래 기술이 안고 있는 상기 서술한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것이다. 즉, 본 발명은, 미분탄비를 150 ㎏/t-p 이상으로 하여 조업할 때라 하더라도, 그 미분탄의 연소 온도를 상승시킴으로써, 생산성의 향상 및 배출 CO₂ 의 저감을 가능하게 하는 고로 조업 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 개발한 본 발명은, 고로 내에, 랜스를 개재하여 송풍 우구로부터 취입되는 미분탄의 그 취입량을 150 ㎏/t-p 이상으로 실시하는 고로의 조업 방법에 있어서,

a. 노정으로부터 장입되는 괴코크스는, JIS-K 2151 에 규정된 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 87 ％ 이하,

b. 우구로부터 취입되는 미분탄은, 입경 74 ㎛ 이하의 중량 비율이 60 mass％ 이하이고, 이 미분탄의 평균 휘발분이 25 mass％ 이하,

c. 우구로부터 취입되는 송풍의 온도는, 1100 ℃ 이하,

라는 3 개의 조건 a. b. c. 중 2 개 이상의 조건하에서 조업되고 있을 때, 상기 노 내에, 랜스를 개재하여 미분탄을 취입함과 동시에 산소를 취입하고, 또한 그 때, 그 미분탄의 취입용 반송 가스로서, 산소 농도가 60 vol.％ ∼ 97 vol.％ 인 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법이다.

또한, 본 발명의 고로 조업 방법에 있어서는,

(1) 상기 괴코크스의 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 85 ％ 이하일 때에는, 상기 반송 가스로는, 산소 농도가 70 vol.％ ∼ 97 vol.％ 인 가스를 사용하는 것,

(2) 상기 괴코크스의 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 83 ％ 이하일 때에는, 상기 반송 가스로는, 산소 농도가 80 vol.％ ∼ 97 vol.％ 인 반송 가스를 사용하는 것,

(3) 상기 괴코크스의 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 는, 78 ％ 이상인 것,

(4) 입경이 74 ㎛ 이하인 미분탄의 중량 비율은, 30 mass％ 이상인 것,

(5) 상기 송풍 온도는 900 ℃ 이상으로 하는 것,

(6) 상기 미분탄의 취입량은, 300 ㎏/t-p 이하인 것,

일 때가, 보다 바람직한 해결 수단이 된다.

본 발명에 관련된 고로 조업 방법에 의하면, 미분탄의 연소 효율이 저하되는 조건하일 때, 노정 장입 괴코크스의 강도를 고려하면서, 고로 내에 있어서의 통기성을 종합적으로 판단하여, 우구로부터 취입하는 미분탄의 연소 효율의 향상을 도모하고 있기 때문에, 생산성의 향상 및 배출 CO₂ 의 저감을 효율적으로 달성할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 우구로부터 취입되는 미분탄의 양, 성상 (입도, 휘발분량) 및 송풍 온도 등으로부터, 미분탄의 연소 효율을 판정하고, 통기성에 대해서는 미분탄의 연소 효율과 사용하는 괴코크스의 강도로부터 종합적으로 판단함으로써, 미분탄의 연소 효율을 최적인 범위로 설정하는 것이 가능해진다. 그 결과, 미분탄의 연소 효율을 항상 효율적으로 유지하는 것이 가능해지고, 나아가서는 노 내에 있어서의 통기성을 안정시켜, 결과적으로 생산성의 향상과 배출 CO₂ 의 저감을 달성하는 것이 가능해진다.

도 1 은 본 발명 방법이 적용되는 고로의 개략도이다.

도 1 은, 본 발명에 관련된 고로 조업 방법이 적용되는 고로의 개요를 나타내는 도면이다. 도시되어 있는 바와 같이, 고로 (1) 의 우구 (3) 후방에는, 열풍을 송풍하기 위한 블로 파이프 (송풍관) (2) 가 접속되고, 이 블로 파이프 (2) 에는 노 내를 지향하는 방향으로 랜스 (4) 가 꽂혀 있다. 상기 우구 (3) 의 열풍 송풍 방향의 전방에는, 코크스 퇴적층이기도 한 레이스웨이 (5) 라고 불리는 연소 공간이 존재하는 것으로 생각되며, 주로, 이 연소 공간에 있어서, 철광석의 환원이 행해진다. 도면에서는, 블로 파이프 (2) 에 랜스 (4) 가 1 개만 꽂혀 있지만, 노 둘레를 따라 배치되어 있는 복수의 블로 파이프 (2) 각각에 랜스 (4) 가 꽂혀 있는 것이 보통이다. 또, 그 블로 파이프 1 개당 랜스의 수도 1 개에 한정되는 것이 아니라, 2 개 이상을 배치 형성해도 된다. 이 랜스의 구조로는, 단관 랜스, 다중관 랜스나 복수의 취입관을 묶은 관다발형 랜스 중 어느 것이어도 된다.

일반적으로, 블로 파이프 (2) 내에 꽂은 랜스 (4) 로부터 취입되는 미분탄은, 우구 (3) 를 거쳐, 고로 내의 상기 레이스웨이 (5) 내에 이르고, 여기에서 노정으로부터 장입된 괴코크스와 함께, 이것들에 포함되는 휘발분과 고정 탄소가 연소되어 승온에 기여한다. 그리고, 다 연소되지 않고 남은, 차아라고 불리는 탄소와 회분의 응집물은, 레이스웨이 (5) 로부터 미연 차아로서 레이스웨이 밖으로 배출된다. 이 차아는, 고정 탄소를 주성분으로 하고 있으며, 연소 반응과 함께 탄소 용해 반응이라고 불리는 반응도 생긴다.

또, 랜스 (4) 로부터 블로 파이프 (2) 및 우구 (3) 에 취입되는 미분탄은, 휘발분이 많은 쪽이 착화 연소가 촉진되고, 연소량이 증가함으로써, 미분탄의 승온 속도와 최고 온도가 상승하는 것 외에, 그 미분탄의 분산성과 온도의 상승에 수반되는 차아의 반응 속도도 높아진다. 즉, 휘발분의 기화 팽창에 수반하여 미분탄이 넓게 분산됨과 함께, 휘발분의 연소가 촉진되고, 이 때의 연소열에 의해 미분탄이 더욱 급속히 가열되어 승온된다. 이로써, 예를 들어, 미분탄은 노벽에 가까운 위치에서 효율적으로 연소되게 된다. 또, JIS-K 2151 로 정하는 괴코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅)〔％〕에 대해서는, 괴코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅)〔％〕가 클수록 노 내의 코크스분의 비율이 적고, 예를 들어 노심부로의 코크스분의 퇴적량이 작아질 것으로 생각된다.

이하, 노 내용적 5000 ㎥ 의 고로에서, 노정 장입 괴코크스의 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅)〔％〕, 미분탄량, 미분탄 성상 (입도, 휘발분), 송풍 온도를 변경하여, 통기성을 평가하는 조업 시험을 실시하여, 본 발명으로서 적당한 고로 조업 조건에 대하여 검토하였으므로, 그 결과를 설명한다.

이 조업 시험에서는, 출선량은 10000 t/d 로 일정해지도록 송풍량을 제어하고, 이 때의 통기성을 각 조건마다 비교하였다. 또한, 그 통기성의 값은, 노정부의 압력과 송풍 압력의 압력차 및 송풍량으로부터 얻은 것이다.

또, 이 조업 시험에서는, 송풍 습분을 조정하여 우구끝 온도가 일정한 범위에 들어가도록 조업하고, 용선 온도는, 각 수준 1500 ℃ ± 10 ℃ 의 범위 내에 들어갔다. 하기의 표 1 에 나타내는 바와 같이, 시험 조건 1 로서, 코크스비 340 ㎏/t-p, 미분탄비 150 ㎏/t-p, 송풍 온도 1100 ℃, 코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 87 ％, 미분탄 휘발분 25 mass％, 입경 74 ㎛ 이하의 미분탄의 입도 60 mass％ 의 조건에서 조업을 실시하였다. 이 때의 통기성을 1.0 으로 하고, 이하에, 각 조업 조건을 변경했을 때의 통기성을 상대 비교하였다. 통기성은 수치가 클수록 통기성이 악화되지만, 통기성 지수 : 1.05 정도까지는 안정 조업상의 허용 범위였다. 또한, 이들 시험 조업에서는 모두 우구당 1 개의 단관 랜스를 사용하였다.

또, 이 조업 시험에서는, 주로, 시험 조건 1 을 기준으로 하여, 송풍 온도나 미분탄의 휘발분, 미분탄의 입도에 대하여 비교 검토하였다. 그 결과, 시험 조건 2 의 경우, 시험 조건 1 에 대해, 각 항목 (상기 송풍 온도 등) 을 모두 연소 효율이 향상되는 방향으로 조작한 결과, 코크스비, 통기성 모두 개선되었다. 또한, 연소 효율이 향상되는 방향이란, 송풍 온도를 높게, 미분탄의 휘발분을 크게, 미분탄의 입도를 크게 하는 것을 의미한다. 시험 조건 3 에서는, 시험 조건 1 에 대해, 미분탄비만을 +10 ㎏/t-p 로 한 결과, 통기성이 조금 악화되었지만, 안정 조업상의 허용 범위에 들어갔다. 시험 조건 4 ∼ 6 에서는, 시험 조건 3 에 대해, 미분탄의 휘발분, 미분탄의 입도 및 송풍 온도를 각 1 항목만 연소 효율이 저하되는 방향, 즉, 송풍 온도를 낮게, 미분탄의 휘발분을 작게, 미분탄의 입도가 작아지도록 조작하였다. 그 결과, 시험 조건 4 ∼ 6 에서는, 통기성이 다소 악화되기는 하였지만, 안정 조업상의 허용 범위에 들어갔다.

시험 조건 7 ∼ 9 에서는, 시험 조건 3 에 대해, 괴코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 88 ％ 라고 하는 조건하에서, 미분탄의 휘발분, 미분탄의 입도, 송풍 온도 중 2 항목을 조합하여 연소 효율이 저하되는 방향으로 조정하였다. 그 결과, 그 시험 조건 7 ∼ 9 에서는, 통기성은 약간 악화되었지만, 안정 조업상의 허용 범위에 들어갔다. 이것은 코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 를 높인 영향이라고 생각된다. 즉, 괴코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 를 높였기 때문에, 노 내의 분말 코크스의 퇴적이 억제되어, 통기성을 그다지 저해하지 않고 끝난 것이라고 생각된다. 시험 조건 10 ∼ 12 에서는, 시험 조건 3 에 대해, 코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 85.5 ％ 로 저하되었지만, 추가로 미분탄의 휘발분, 미분탄의 입도, 송풍 온도 중 2 항목을 조합하여 연소 효율이 저하되는 방향으로 조정하였다. 그 결과, 통기성이 대폭 악화되고, 코크스비를 증가시켰지만, 안정 조업이 곤란한 상황이 되었다. 이것은, 전술한 바와 같이, 코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 저하되었기 때문에, 분말 코크스의 노 내 퇴적이 악화되었기 때문이라고 생각된다.

다음으로, 이하의 표 2, 표 3 에 나타내는 조업 시험에서는, 모두 2 중관 랜스를 사용하여 2 중관 랜스의 내관으로부터는 미분탄을 취입하고, 내관과 외관 사이로부터는 산소를 취입하였다. 그 때, 미분탄은 질소 등의 반송 가스와 함께 2 중관 랜스의 내관으로부터 반송하였다. 또한, 2 중관 랜스에 있어서의 취입 패턴은, 상기와 반대여도 된다. 또, 2 중관 랜스 대신에 단관을 묶은 관다발형 랜스여도 되고, 이 경우에는, 예를 들어 2 개의 단관 중 어느 일방으로부터 미분탄을 취입하고, 타방으로부터 산소를 취입하도록 하면 된다. 어느 경우도 취입되는 미분탄 바로 근처로 산소를 취입하는 것이 바람직하다. 또, 2 중관 랜스 대신에 단관 랜스를 사용하는 경우에는, 미분탄과 산소 (와 반송 가스) 를 혼합하여 반송하도록 해도 된다.

하기 표 2, 표 3 에 나타내는 바와 같이, 시험 13 은, 표 1 의 시험 조건 10 을 기준으로 하여 랜스로부터 미분탄과 동시에 산소 (반송 가스) 를 취입하는 고로 조업 방법이다. 즉, 2 중관 랜스의 내관으로부터 반송 가스와 함께 미분탄을 취입하고, 또한 2 중관 랜스의 내관과 외관 사이로부터 산소를 포함하는 반송 가스 (N₂ ＋ O₂) 를 취입하였다. 그 결과에 의하면, 2 중관 랜스, 요컨대 산소와 미분탄을 취입하기 위한 반송 가스 중의 산소 농도를 50 vol.％ 로 한 것만으로는, 통기성의 개선 효과는 불충분하였다. 시험 조건 14 ∼ 16 은, 표 1 의 시험 조건 10 ∼ 12 에 대해, 2 중관 랜스로부터의 반송 가스 중의 산소 농도를 60 vol.％ 로 한 것으로, 통기성의 개선 효과가 확인되어, 안정 조업이 가능해졌다. 또, 시험 조건 17 ∼ 19 는, 시험 조건 10 ∼ 12 에 대해 2 중관 랜스로부터의 미분탄 반송용 반송 가스 중의 산소 농도를 70 vol.％ 로 한 것으로, 시험 조건 14 ∼ 16 에 비해 더 나은 통기성 개선 효과가 확인되어, 시험 조건 1 과 비교해도 통기성의 개선이 확인되었다. 또한, 시험 20 은, 시험 조건 1 에 대해, 랜스로부터 미분탄과 함께 산소를 취입하는 고로 조업을 적용한 것으로, 상기와 마찬가지로, 2 중관 랜스의 내측관으로부터 반송 가스와 함께 미분탄을 취입하고, 내관과 외관 사이로부터 산소 (반송 가스) 를 취입하였다. 표 2 에 나타내는 결과로부터 분명한 바와 같이, 미분탄의 연소 효율을 향상시킴으로써, 미분탄비가 개선되어, 양호한 통기성 조건하에서 코크스비를 대폭 저하시키는 것이 가능하였다. 시험 조건 21 ∼ 23 에서는, 시험 조건 14 ∼ 16 에 대해, 코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 를 85.5 ％ 에서 84.5 ％ 로 저하시켰다. 그 결과, 시험 조건 14 ∼ 16 과 마찬가지로, 상기 반송 가스 중의 산소 농도를 60 vol.％ 로 설정했기 때문에, 통기성이 악화되었다.

또한, 표 3 에 나타내는 바와 같이, 시험 조건 24 ∼ 26 에서는, 시험 조건 21 ∼ 23 에 대해, 상기 반송 가스 중의 산소 농도를 70.vol.％ 로 설정한 것에 의해, 통기성이 개선되었다. 즉, 코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 를 84.5 ％ 로 저하시킨 조건하에서도, 반송 가스의 산소 농도를 크게 함으로써, 미분탄의 연소성을 개선시킬 수 있어, 안정 조업이 가능하게 된 것을 의미하고 있었다.

그리고, 시험 조건 27 ∼ 29 에서는, 시험 조건 24 ∼ 26 에 대해, 코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 를 84.5 ％ 에서 82.5 ％ 로 저하시켰다. 이 예 (시험 조건 27 ∼ 29) 에서는, 시험 조건 24 ∼ 26 과 마찬가지로, 2 중관 랜스로부터 미분탄용 반송 가스 중의 산소 농도를 70 vol.％ 로 하였기 때문에, 통기성이 대폭 악화되었다. 이에 대해, 시험 조건 30 ∼ 32 에서는, 시험 조건 27 ∼ 29 에 비해, 반송 가스의 산소 농도를 80 vol.％ 로 높인 것에 의해, 통기성이 개선되었다. 이와 같이, 코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 를 82.5 ％ 로 저하시킨 조건하에서도, 랜스 내에 있어서의 미분탄의 반송 가스의 산소 농도를 높임으로써, 미분탄의 연소성은 개선되어, 안정적인 고로 조업을 실시하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 고로 조업 방법에서는, 노정으로부터 장입하는 괴코크스의 코크스 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 낮고 (≤ 87 ％), 또한 랜스로부터 취입하는 미분탄의 입도, 휘발분 (-74 μM ≤ 60 mass％, 휘발분 ≥ 25 mass％) 이 낮고, 그리고 송풍 온도 (≤ 1100 ℃) 가 낮기 때문에 연소 효율이 저하되는 조업 조건하라 하더라도, 본 발명 방법을 적용하면, 미분탄의 연소 효율을 개선시키는 것이 가능해지고, 나아가서는 생산성의 향상이나 배출 CO₂ 의 저감이 가능해진다. 또, 고로 조업 조건이 일정하면, 이와 같은 고로 조업을 실시함으로써, 조업의 자유도가 향상되는 것이 확인되었다.

또한, 본 발명에 있어서는, 또한 하기의 조건으로 하는 것이 바람직하다. 먼저, 미분탄의 평균 휘발분은, 5 mass％ 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 미분탄의 평균 휘발분이 5 mass％ 미만에서는, 석탄이 딱딱하여 분쇄가 곤란하여 비용이 높아지기 때문이다.

노정으로부터 장입되는 상기 괴코크스의 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 는, 78 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 그 괴코크스의 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 78 ％ 미만에서는, 석탄이 충분히 수축되어 있지 않기 때문에, 미건류의 코크스가 되어, 코크스로를 손상시키는 원인이 되기 때문이다.

입경 74 ㎛ 이하의 미분탄의 중량 비율은, 30 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 입경 74 ㎛ 이하의 미분탄의 중량 비율이 30 ％ 미만에서는, 미분탄의 승온이 늦고, 착화되기 어려워지기 때문에, 연소성이 급격하게 저하되기 때문이다.

송풍 온도는, 900 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 열풍로의 벽돌은 900 ∼ 1200 ℃ 에서 서로 맞물리도록 설계되어 있기 때문에, 송풍 온도가 900 ℃ 미만에서는, 열풍로의 벽돌의 손모가 발생하기 때문이다.

선철 1 t 당 미분탄의 취입량은 300 ㎏/t-p 이하로 한다. 그 이유는, 미분탄의 취입량이 300 ㎏/t-p 를 초과하면, 연소성의 대폭적인 저하에 의한 코크스의 치환율의 저하를 초래함과 함께, 조업적으로도 우구끝 온도 (이론 연소 온도) 를 유지하기 위해, 산소 농도나 송풍 온도를 대폭 증가 혹은 송풍 습도의 대폭적인 저하 등, 설비 능력적으로도 조정이 곤란해지기 때문이다. 이 미분탄 취입량의 보다 바람직한 상한값은 250 ㎏/t-p 이하이다.

1 은 고로, 2 는 블로 파이프, 3 은 우구, 4 는 랜스, 5 는 레이스웨이

Claims (7)

1. 고로 내에, 랜스를 개재하여 송풍 우구로부터 취입되는 미분탄의 그 취입량을 150 ㎏/t-p 이상, 300 ㎏/t-p 이하로 실시하는 고로의 조업 방법에 있어서,
   a. 노정으로부터 장입되는 괴코크스는, JIS-K 2151 에 규정된 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 85% 를 초과, 87 ％ 이하,
   b. 우구로부터 취입되는 미분탄은, 입경 74 ㎛ 이하의 중량 비율이 30 mass％ 이상, 60 mass％ 이하이고, 이 미분탄의 평균 휘발분이 25 mass％ 이하,
   c. 우구로부터 취입되는 송풍의 온도는, 900 ℃ 이상, 1100 ℃ 이하,
   라는 3 개의 조건 a. b. c. 중 a. 를 포함한 2 개 이상의 조건하에서 조업되고 있을 때, 상기 노 내에, 랜스를 개재하여 미분탄을 취입함과 동시에 산소를 취입하고, 또한 그 때, 그 미분탄의 취입용 반송 가스로서, 산소 농도가 60 vol.％ ∼ 97 vol.％ 인 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
2. 고로 내에, 랜스를 개재하여 송풍 우구로부터 취입되는 미분탄의 그 취입량을 150 ㎏/t-p 이상, 300 ㎏/t-p 이하로 실시하는 고로의 조업 방법에 있어서,
   a. 노정으로부터 장입되는 괴코크스는, JIS-K 2151 에 규정된 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 83% 를 초과, 85 ％ 이하,
   b. 우구로부터 취입되는 미분탄은, 입경 74 ㎛ 이하의 중량 비율이 30 mass％ 이상, 60 mass％ 이하이고, 이 미분탄의 평균 휘발분이 25 mass％ 이하,
   c. 우구로부터 취입되는 송풍의 온도는, 900 ℃ 이상, 1100 ℃ 이하,
   라는 3 개의 조건 a. b. c. 중 a. 를 포함한 2 개 이상의 조건하에서 조업되고 있을 때, 상기 노 내에, 랜스를 개재하여 미분탄을 취입함과 동시에 산소를 취입하고, 또한 그 때, 그 미분탄의 취입용 반송 가스로서, 산소 농도가 70 vol.％ ∼ 97 vol.％ 인 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
3. 고로 내에, 랜스를 개재하여 송풍 우구로부터 취입되는 미분탄의 그 취입량을 150 ㎏/t-p 이상, 300 ㎏/t-p 이하로 실시하는 고로의 조업 방법에 있어서,
   a. 노정으로부터 장입되는 괴코크스는, JIS-K 2151 에 규정된 강도 (DI¹⁵⁰ ₁₅) 가 78 % 이상, 83 ％ 이하,
   b. 우구로부터 취입되는 미분탄은, 입경 74 ㎛ 이하의 중량 비율이 30 mass％ 이상, 60 mass％ 이하이고, 이 미분탄의 평균 휘발분이 25 mass％ 이하,
   c. 우구로부터 취입되는 송풍의 온도는, 900 ℃ 이상, 1100 ℃ 이하,
   라는 3 개의 조건 a. b. c. 중 a. 를 포함한 2 개 이상의 조건하에서 조업되고 있을 때, 상기 노 내에, 랜스를 개재하여 미분탄을 취입함과 동시에 산소를 취입하고, 또한 그 때, 그 미분탄의 취입용 반송 가스로서, 산소 농도가 80 vol.％ ∼ 97 vol.％ 인 반송 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
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