KR102083535B1 - 고로 조업 방법 및 고로 조업 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고로의 내부에 고로 장입물을 마련하는 과정, 상온에서 액체 및 고체 중 적어도 어느 한 상태로 존재하고, 고로의 내부 조업 분위기에서 열과 산소를 발생 가능한 산소 함유 물질을 준비하는 과정, 고로의 내부에 열풍을 불어넣으며 용선을 제조하는 과정, 고로의 내부에 산소 함유 물질을 취입하는 과정을 포함하는 고로 조업 방법과, 이에 구현하도록 마련된 고로 조업 장치로서, 풍구와 노심 사이에 형성되는 치밀 충전층을 안정적으로 제거할 수 있는 고로 조업 방법 및 고로 조업 장치가 제시된다.

Description

고로 조업 방법 및 고로 조업 장치{Operating method and apparatus for blast furnace}

본 발명은 고로 조업 방법 및 고로 조업 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고로 조업 중에 풍구와 노심 사이에 형성된 치밀 충전층을 안정적으로 제거할 수 있는 고로 조업 방법 및 고로 조업 장치에 관한 것이다.

일반적으로 고로를 이용한 용선 제조 공정(이하, '고로 조업'이라고 함)의 효율을 높이기 위해서는 고로의 내부에서 일산화탄소 가스('환원제'나 '환원 가스'라고도 함)를 원활하게 상승시켜야 한다. 일산화탄소 가스를 고로의 하부에서 상부까지 원활하게 이동시키기 위해서는 고로 조업 시 고로의 노심과 적하대의 상태를 건전하게 유지해야 한다.

열풍의 취입 방향을 기준으로 하여, 고로의 풍구 전방에는 고온 고속의 열풍에 의해 코크스가 유동화되어 공극률이 높아지거나 공동이 형성되는 소정의 영역이 존재하는데 이를 연소대라 한다. 노심과 적하대의 상태가 건전하면, 연소대에서 생성되거나 연소대를 통과한 고로 가스가 적하대를 통과하여 고로의 반경방향과 높이방향으로 고르게 분산될 수 있어 편류가 발생하지 않는다. 하지만 노심과 적하대가 오염되면 고로 가스가 고로의 반경방향으로 노심까지 침투해 들어가지 못함에 따라 노심의 온도가 저하되어 노심의 불활성화가 진행된다. 또한, 이러한 상황은 고로 가스의 이용률을 저하시킬뿐만 아니라, 용선의 흐름을 고로 내부의 벽측으로 치우치게 하여 고로 노벽을 급속 마모시키고, 고로 노벽 온도를 갑자기 상승시킨다.

노심과 적하대의 오염의 원인 중 하나인 다량의 코크스 미분에 의한 공극률 감소를 해소하기 위해, 종래에는 노심과 풍구 사이에 다량의 미연소 코크스의 미분이 쌓여 형성된 치밀 충전층('버드네스트'라고도 함)을 폭약으로 폭파시키거나, 또는, 발사체나 캡슐에 액체 산소 또는 질산칼륨과 설탕의 혼합물 등을 충전한 후 치밀 충전층에 충돌시켜 폭파시키는 방식으로 치밀 충전층을 제거하였다.

하지만 치밀 충전층은 하나의 고체 덩어리가 아니라, 적하대를 이루는 대립 코크스들 간의 공극에 축적된 무수한 코크스의 미분이기 때문에, 치밀 충전층의 폭파 시에 대립 코스트가 같이 폭파되어 미분이 더 발생할 수 있고, 노심과 적하대의 오염이 악화될 수 있다. 또한, 폭파 시 노심측의 미분이 풍구측으로 이동하면 열풍의 송풍에너지에 의해 제어되는 연소대 심도를 유지하기 어렵고, 연소대 심도가 축소되면서 고로 내부의 벽측에 연소대에서 생성된 고온의 고로 가스가 모여 고로의 노벽 온도를 갑자기 상승시킬 수 있다.

한편, 적하대나 치밀 충전층에 비하면 발사체나 캡슐의 크기가 매우 작기 때문에 발사체나 캡슐에 충전된 액체 산소를 고로 내부에서 기화시켜 미분 코크스에 반응시키는 것은 효과면에서 실용적이지 못하다. 또한, 발사체나 캡슐의 크기를 키우거나 개수를 증가시키는 것은 고로의 구조와 노심의 안정화 측면에서 현실적으로 어렵다. 또한, 액체 산소의 기화는 흡열 반응이므로 노심 온도 제어에 좋지 않다.

JP 03735184 B2 KR 10-1203651 B1

본 발명은 풍구와 노심 사이의 치밀 충전층을 안정적으로 제거할 수 있는 고로 조업 방법 및 고로 조업 장치를 제공한다.

본 발명은 고로의 노심과 적하대의 통기성을 개선할 수 있는 고로 조업 방법 및 고로 조업 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 고로 조업 방법은, 고로의 내부에 고로 장입물을 마련하는 과정; 상온에서 액체 및 고체 중 적어도 어느 한 상태로 존재하고, 상기 고로의 내부의 조업 분위기에서 열과 산소를 발생 가능한 산소 함유 물질을 준비하는 과정; 상기 고로의 내부에 열풍을 불어넣으며 용선을 제조하는 과정; 및 상기 고로의 내부에 상기 산소 함유 물질을 취입하는 과정;을 포함한다.

상기 고로의 하부에 형성된 풍구를 통하여 상기 고로의 내부에 열풍을 불어넣으며 용선을 제조할 수 있고, 상기 풍구를 통하여 열풍을 불어넣는 중의 적어도 어느 한 시점에 상기 풍구를 통하여 상기 산소 함유 물질을 취입할 수 있다.

상기 고로의 내부에 상기 산소 함유 물질을 취입하여 상기 풍구와 상기 고로의 노심 사이에 형성되는 치밀 충전층을 제거할 수 있다.

상기 산소 함유 물질을 취입하는 과정 이후에, 상기 고로의 내부의 고온 및 염기성 분위기를 이용하여 상기 산소 함유 물질을 촉매분해 반응시키며 상기 고로의 내부에서 열과 산소를 발생시키는 과정; 상기 촉매분해 반응에서 발생하는 산소를 이용하여 상기 고로의 풍구와 노심 사이에 형성된 치밀 충전층 중에 미분 상태로 포함된 탄소를 연소시켜 제거하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 촉매분해 반응에서 발생하는 열과 상기 탄소의 연소 반응에서 발생하는 열을 이용하여 상기 고로의 풍구와 노심 사이에 형성된 치밀 충전층 중에 미분 상태로 포함된 회분 슬래그를 용융시켜 제거하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 산소 함유 물질은 고온 또는 염기성 분위기에서 분해되어 산소 분자를 생성할 수 있는 산소와 수소의 화합물을 포함할 수 있다.

상기 산소 함유 물질은 순수 과산화수소 액체를 포함하거나, 순수 과산화수소 액체를 용매에 혼합한 혼합물인 과산화수소 용액을 포함할 수 있다.

상기 산소 함유 물질을 고로의 내부에 취입할 때, 캐리어 가스와 상기 열풍 중 적어도 하나를 이용하여 상기 산소 함유 물질의 취입 속도를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 고로 조업 장치는, 고로 본체; 상기 고로 본체의 하부를 관통하여 형성되는 풍구; 상기 풍구를 통하여 상기 고로 본체의 하부에 연통하는 열풍 공급부; 상기 고로 본체의 내부 조업 분위기에서 열과 산소를 발생할 수 있고 액체와 고체 중 적어도 어느 한 상태인 산소 함유 물질을 분사할 수 있도록, 상기 열풍 공급부를 관통하여 상기 풍구까지 연장 형성되는 제거부;를 포함한다.

상기 열풍 공급부를 관통하여 상기 풍구까지 연장되는 연료 취입기;를 더 포함할 수 있고, 상기 제거부는 상기 연료 취입기의 내부를 관통하여 상기 풍구까지 연장될 수 있다.

상기 제거부는, 일측이 상기 열풍 공급부를 관통하여 연장되는 분사관; 하부가 상기 분사관의 타측에 연결되고, 내부에 상기 산소 함유 물질이 저장되는 저장용기; 및 상기 저장용기가 적재되는 대차; 상기 저장용기의 상부에 연결되는 가압 가스 공급관;를 포함할 수 있다.

상기 제거부는 상기 분사관에 연결되는 캐리어 가스 공급관;을 더 포함할 수 있다.

상기 분사관은, 일단이 상기 열풍 공급부를 관통하여 연장되는 제1 분사관; 일단이 상기 제1 분사관의 타단을 관통하여 전후진 가능하게 장착되고, 적어도 일부가 상기 제1 분사관에 중첩되며, 타단이 상기 저장용기의 하부에 연결되는 제2 분사관;을 포함하고, 상기 캐리어 가스 공급관은 제2 분사관의 일단의 개구 후방에 위치하도록 상기 제1 분사관을 관통하여 장착될 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 산소 함유 물질인 과산화수소 용액을 이용하여 고로 조업 중에 고로의 풍구와 노심 사이에 형성되는 치밀 충전층인 버드네스트를 안정적으로 제거할 수 있다. 따라서, 고로의 노심과 적하대의 통기성을 개선할 수 있다.

예컨대 고로 조업을 수행하는 중에 풍구를 통하여 고로의 하부에 과산화수소 용액을 취입하여 버드네스트에 과산화수소 액체 또는 용액을 공급한 후 버드네스트 부근에서 과산화수소 액체 또는 용액의 촉매분해 반응을 유도하여 열과 산소 기체와 물을 생성할 수 있고, 미분 코크스 중의 탄소에 산소 기체와 물을 반응시켜 탄소를 일산화탄소 기체로 연소하여 제거할 수 있고, 연소에 의한 열과 과산화수소의 분해 열을 이용하여 미분 코크스 중의 회분에 기인한 슬래그를 용융시켜 제거할 수 있다.

이때, 과산화수소는 상온에서 액체로 존재하므로 고로 내부로 취입이 용이하고, 고로 내부의 고온 염기성 분위기에서 촉매분해 반응에 의하여 산소와 물로 분해되며 열을 방출하기 때문에 산소 기체와 물을 공급하면서, 동시에 열을 공급할 수가 있다. 또한, 과산화수소를 열과 산소의 공급원으로 하는 것은 예컨대 종래와 같이 산소를 기체 상태로 직접 취입하거나 액체 산소를 캡슐에 주입한 후 발사하는 것에 비하여 적하대의 온도 손실과 물리적 충격을 방지할 수 있고, 보다 많은 양의 산소를 충분히 공급할 수 있어서, 미연소 미분 코크스의 제거에 특히 효과적이다.

따라서, 고로 조업 시 버드네스트에 의하여 노심이 불활성화되는 것을 방지할 수 있고, 고로 가스의 이용률을 향상시킬 수 있어 생산량 감소를 막을 수 있다. 또한, 노심과 적하대의 상태를 건전하게 유지할 수 있기 때문에 열풍의 송풍압력을 종래보다 낮출 수 있고, 송풍량 저하를 막을 수 있고, 연소대 심도 제어가 용이하고, 노황을 안정적으로 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고로 조업 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고로 조업 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제거부를 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

이하에서는 용선의 제조를 위한 여러 공정들 중 고로를 이용한 용선 제조 공정을 기준으로 실시 예를 설명한다. 그러나 본 발명은 처리물 용기 내부에 각종 처리물을 장입한 후 가스를 불어넣으며 다양한 방식으로 처리하는 공정에도 다양하게 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고로 조업 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고로 조업 방법은, 고로의 내부에 고로 장입물을 마련하는 과정, 상온에서 액체 및 고체 중 적어도 어느 한 상태로 존재하고 고로의 내부의 조업 분위기에서 열과 산소를 발생 가능한 산소 함유 물질을 준비하는 과정, 고로의 내부에 열풍을 불어넣으며 용선을 제조하는 과정, 및 고로의 내부에 상기 산소 함유 물질을 취입하는 과정을 포함한다.

이때, 고로 장입물을 마련하는 과정과 산소 함유 물질을 준비하는 과정은 그 순서를 특별히 한정하지 않는다. 실시 예에서 이들 두 과정은 함께 수행될 수도 있고, 임의의 순서로 순차 수행될 수도 있다.

이하에서, 실시 예의 이해를 돕기 위하여, 도 2 내지 도 3에 도시된 고로 조업 장치의 구조를 참조하여 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 고로 조업 방법을 상세하게 설명한다.

우선, 고로 예컨대 고로 본체(11)의 내부에 고로 장입물을 마련(S100)한다. 먼저, 고로 장입물로서 철광석, 소결광 및 코크스를 준비한다. 다음으로, 고로 본체(11)의 상부에 마련된 노정을 통하여, 고로 본체(11)의 내부에 고로 장입물을 장입한다.

이때, 고로 장입물은 입도에 따라 소립광과 대립광으로 구분될 수 있고, 고로 본체(11)의 내부에 고로 장입물을 장입할 때, 고로 본체(11)의 내부의 중심부에 대립 코크스를 주로 장입하고, 주변부에 소립 소결광과 소립 철광석을 주로 장입하며, 중간부에 대립 소결광과 대립 철광석을 주로 장입할 수 있다. 물론, 장입 방식은 다양할 수 있다.

이후, 상온에서 액체 및 고체 중 적어도 어느 한 상태로 존재하고, 고로 본체(11)의 내부의 조업 분위기에서 열과 산소를 발생 가능한 산소 함유 물질을 준비한다(S200).

이하, 상온에서 액체 상태로 존재하면서 고로 본체(11)의 내부의 조업 분위기에서 열과 산소를 발생 가능한 산소 함유 물질을 기준으로 실시 예를 설명한다.

산소 함유 물질은 고온 분위기 또는 염기성 분위기 또는 고온의 염기성의 분위기에서 다양한 방식으로 분해되어 열과 산소 기체를 생성할 수 있는 산소와 수소의 화합물을 포함할 수 있다. 이를테면 상술한 조건을 만족하는 산소와 수소의 화합물은 여러 종류가 있을 수 있고, 실시 예에서는 그중 하나로서 상온에서 액체 상태인 과산화수소를 예시한다. 즉, 산소 함유 물질을 과산화수소를 포함할 수 있다.

물론, 산소 함유 물질은 산소와 수소의 화합물이 아니더라도 고온 염기성 분위기에서 각종 방식으로 반응하며 열과 산소 기체를 생성할 수 있는 액체 상태의 각종 화합물을 더 포함할 수도 있다.

과산화수소는 상온에서 액체 상태이며, 고온 염기성 분위기에서 촉매작용에 의해 활발하게 열과 산소를 생성할 수 있다. 따라서, 풍구(12)를 통하여 적하대(2) 중의 치밀 충전층(5)까지 과산화수소를 넓은 면적으로 직접 분사할 수 있고, 또한, 치밀 충전층(5)내의 미분 코크스 중의 탄소를 과산화수소의 촉매분해 반응에 의해 생성된 산소와 물에 반응시켜 일산화탄소 가스로 연소시킬 수 있고, 또한, 미분 코크스 중의 회분에서 기인한 미분 슬래그를 미분 코크스의 연소열과 과산화수소의 반응열로 가열하여 용융시킬 수 있다.

즉, 과산화수소를 고로 본체(11)의 내부로 취입하여 열과 산소 공급원으로 사용함에 따라, 예컨대 종래와 같이 치밀 충전층(5)을 직간접적으로 가압 폭파시켜 제거하는 것이 아니라, 치밀 충전층(5)을 직접적으로 연소 및 용융시켜 제거할 수 있다. 이에, 고로 조업 시에 고로 본체(11)의 내부 충격과 고로 가스 흐름에 대한 간섭을 최소화하면서 노심(1)과 적하대(2)의 통기성을 더욱 효과적으로 개선할 수 있다.

산소 함유 물질(L)은 순수 과산화수소 액체를 포함하거나, 순수 과산화수소 액체를 용매에 혼합한 혼합물인 과산화수소 용액을 포함할 수 있다. 순수 과산화수소 액체는 과산화수소의 몰농도가 100%인 액체일 수 있고, 과산화수소 용액은 용액 중의 과산화수소의 몰농도가 50% 이상 100% 미만인 용액일 수 있다. 이때, 용액 중에 존재하는 용매로 물을 사용할 수 있다. 용매로 물을 사용할 경우 과산화수소 용액을 과산화수소 수용액이라 지칭할 수도 있다.

상술한 몰농도의 수치 범위로 준비되는 1 내지 수㎏의 순수 과산화수소 액체 또는 과산화수소 용액 또는 과산화수소 수용액을 고로 본체(11)의 내부에 취입하면 충분한 양의 산소 분자를 적하대(2) 중의 치밀 충전층(4)에 공급할 수 있다.

반면, 몰농도가 50% 미만인 과산화수소 용액이나 수용액을 사용하면 치밀 충전층(4)에 충분한 양의 산소를 신속히 공급하기가 어렵다. 여기서, 상기 몰농도와 취입량에 대한 수치 범위는 고로 조업을 위한 각종 조업 조건 예컨대 고로 본체 크기, 고로 장입물 장입량, 고로 조업 온도, 치밀 충전층 형성 범위, 치밀 충전층의 미분 코크스 평균 입도, 고로 본체 내의 고로 가스 흐름분포 등을 고려하여 정한 값일 수 있다.

산소 함유 물질은 상온에서 액체 상태로 존재한다. 이때, 산소 함유 물질은 순수 과산화수소 액체만으로 이루어지거나, 과산화수소 용액만으로 이루어지거나, 과산화수소 수용액만으로 이루어질 수 있다. 산소 함유 물질은 다른 물질에 예컨대 후술하는 고로 취입물에 혼합되어 준비되는 것이 아니며, 산소 함유 물질 그 자체가 준비되는 것이다.

특히, 실시 예에 따르면, 산소 함유 물질은 예컨대 고로 조업 시 풍구(12)를 통하여 고로 본체(11)의 내부에 취입되는 미분탄 등 연료 물질을 포함한 고로 취입물에 혼합되어 준비되는 것이 아니다. 실시 예에 따른 산소 함유 물질은 순수 과산화수소 액체, 과산화수소 용액 또는 과산화수소 수용액만으로 준비된다.

한편, 본 발명의 변형 예에서는 상온에서 고체나 고체와 액체가 공존하는 상태로 존재하면서 고로 본체(11)의 내부의 조업 분위기에서 열과 산소 기체를 발생할 수 있는 산소 함유 물질을 준비하고, 이후 과정에서 이를 사용할 수 있다. 이러한 경우에는, 상온에서 액체 및 고체 중 적어도 어느 한 상태로 존재하고, 고로 본체(11)의 내부의 조업 분위기에서 열과 산소를 발생 가능한 산소 함유 물질을 준비하는 과정은, 산소 함유 물질이 상온에서 고체나 고체와 액체가 공존하는 상태로 존재할 때, 상온에서 고체나 고체와 액체가 공존하는 상태로 존재하면서 고로 본체(11)의 내부의 조업 분위기에서 열과 산소 기체를 발생할 수 있는 산소 함유 물질을 준비하는 과정, 다양한 용매에 고체 또는 고체와 액체의 공존 상태인 산소 함유 물질을 녹이거나 혼합하여 산소 함유 물질을 포함한 용액으로 만드는 과정을 포함할 수 있다.

이후, 고로 본체(11)의 하부에 형성된 풍구(12)를 통해, 고로 본체(11)의 내부에 열풍을 불어넣으며 용선을 제조한다(S300). 열풍에 의하여 풍구(12)의 전방에는 연소대(4)가 형성되고, 열풍은 연소대(4)를 통과하여 노심(1)까지 도달하며, 고로 본체(11)의 반경 방향과 높이 방향으로 고르게 분산될 수 있다. 다음으로, 열풍을 이용하여 고로 본체(11)의 하부에서 코크스를 연소시켜 고온의 일산화탄소 기체를 생성하고, 일산화탄소 기체를 고로 본체(11)의 하부에서 상부까지 상승시키면서 철광석과 소결광에 접촉시켜 철광석과 소결광 중의 철 성분을 환원 및 용융시킨다. 이때, 고로 본체(11)의 내부에는 융착대(3)가 형성되는데, 이 융착대(3)에서 철광석과 소결광 중의 철 성분과, 철 성분을 제외한 고로 장입물로부터 기인하는 각종 슬래그가 용융된 후, 고로 본체(11)의 하부로 흘러 내리며 고로 본체(11)의 내부 바닥에서 용선(M)과 용융 슬래그(S)의 층을 형성한다. 용선(M)은 출구(15)를 통하여 예컨대 대탕도(미도시)로 배출될 수 있다.

고로 조업의 효율이 좋기 위해서는 고로 본체(11) 내의 노심(1)과 적하대(2)의 상태가 건전해야 한다. 이때, 노심(1)과 적하대(2)의 상태가 건전하다는 것은 노심(1)과 적하대(2)를 이루는 각 고로 장입물의 충진층에 많은 공극이 확보됨에 의해, 용선과 용융 슬래그 등 고로 용융물의 흐름이 원활하고, 열풍의 흐름이 원활하고, 일산화탄소 가스 등 고로 가스의 흐름이 원활한 것을 의미한다.

반면, 노심(1)과 적하대(2)가 건전하지 않은 상태를 오염이라 하는데, 이의 원인으로는 다량의 미분 코크스에 의한 공극률 감소, 코크스 입경의 감소, 고로 용융물의 점도 상승에 의한 체류량 증가 등이 있다.

고로 본체(11)의 내에 열풍을 불어넣으며 용선을 제조하는 중에 다량의 미분 코크스가 연소대(4)의 전방이나 연소대(4)와 노심(1) 사이에서 적하대(2)의 공극에 지속적으로 축적되면서 노심(1)과 적하대(2)를 오염시킨다.

이에, 적하대(2) 내에 소정 형상의 치밀 충전층(5)이 생성되거나, 적하대(2)와 노심(1) 사이에 소정 형상의 치밀 충전층(5)이 생성된다. 치밀 충전층(5)은 열풍과 고로 가스가 노심(1)측으로 침투하는 것을 방해하는 역할을 한다.

고로 조업 시 노심(1)은 고로 용융물과 열풍 및 고로 가스가 통과하는 구역으로 노심 활성화 정도는 노심(1)에 쌓이는 미분량에 의해 결정된다. 노심(1)이 활성화 되기 위해 노심에 3㎜ 입도의 미분으로 이루어진 치밀 충전층(5)이 생성되지 않는 것이 중요하며, 치밀 충전층(5)이 생성되더라도 가능한 풍구(12)에서 가장 먼곳에 치밀 충진층(5)이 생성되는 것이 열풍과 고로 가스와 고로 용융물의 유로 확보에 유리하다.

그러나 현실적으로 치밀 충전층(5)의 생성을 억제하는 것은 쉽지 않고, 따라서, 치밀 충전층(5)이 생성되면 이를 신속히 제거하는 방안이 필요하다. 종래에는 치밀 충전층(5)을 하나의 벽체로 판단하여 폭파 제거해왔으나, 각종 샘플링 기법이 발달함에 따라, 최근까지의 풍구(12)를 통한 고로 본체(11)의 내부의 샘플링 결과에 의하면, 노황이 냉입수준으로 빠지는 경우를 제외하고 치밀 충전층(5)이 하나의 딱딱한 벽체로 생성되는 경우는 없음을 알게 되었다. 또한, 대부분의 경우 적하대(2)의 공극에 미분 코크스나 응고된 용선이나 슬래그가 분말 상태로 축적되어 치밀 충전층(5)이 생성됨을 알게 되었다.

최근까지의 샘플링 결과를 종합하면, 일반적으로 풍구(12)에서 풍구(12)의 전방의 4m 까지의 샘플링 구간 중, 풍구(12)로부터 약 1 내지 1.5m 전방까지 구간에는 고로 가스나 열풍 등의 통과를 막는 3㎜ 이하 입도의 미분이 거의 없고, 노황에 따라서 풍구(12)의 전방 1 내지 2m 구간에 3㎜ 이하 입도의 미분이 약 20 내지 30% 정도 쌓인다. 이 구간이 치밀 충전층(5)이 된다.

열풍의 진행 방향을 기준으로, 풍구(12)의 전방 온도는 1700 내지 2000℃ 정도이나, 치밀 충전층(5)을 지난 후 온도는 1250 내지 1450℃ 또는 1300 내지 1500℃ 정도의 낮은 온도를 보인다. 특히, 노심(1)의 불활성화가 판단되는 시점에서, 해당 구간은 대개 1200 내지 1300℃ 정도의 온도를 보인다. 해당 구간에 쌓인 미분은 일반적으로 슬래그 분말, 응고된 용선 및 70 내지 80% 연소된 코크스의 미연소 미분으로 구성된다. 이때, 치밀 충전층(5)의 상술한 온도 범위에서는 고염기성의 슬래그와 용선 일부가 용융되어 흘러내리지 못하고 미분의 형태로 잔류된다. 한편, 치밀 충전층(5)의 미연소 미분 코크스는 휘발분이 거의 또는 완전히 제거된 상태이며 예컨대 풍구(12)를 통하여 고로 본체(11)의 내부에 연료로서 투입되는 미분탄과는 그 성질이 서로 다르다.

치밀 충전층(5)의 미연소 미분 코크스('미분 코크스'라고 함)와 고염기성의 슬래그 분말은 열풍과 고로 가스와 고로 용융물의 흐름을 방해하고, 고로 본체(11)의 하부에 풍압 상승 등의 노황 불안정화를 야기한다.

치밀 충전층(5)에 존재하는 3㎜ 이하 입도의 미분은 예컨대 탄소 함량이 약 40% 이하인 미연소된 미분 코크스로 이루어지며, 치밀 충전층(5)은 대략 높이 0.7m 정도에 길이 1m 정도로 형성된다.

이러한 치밀 충전층(5)은 미분 코크스 중의 탄소를 연소시켜 제거함과 함께, 미연소된 미분 코크스의 연소열로 미분 코크스 중의 회분에 기인하는 슬래그 분말과 낮은 온도에 의하여 치밀 충전층(5) 부근에서 냉각된 용선을 용융시켜 제거하여 노심(1)을 활성화 시키는 본 발명의 실시 예에 따른 치밀 충전층(5)의 제거 방식이 상당히 효과적임을 알 수 있다.

즉, 치밀 충전층(5)은 실시 예와 같이 미연소 미분 코크스를 연소 및 용융시켜 제거하는 것이 좋고, 이 방식 외에는 치밀 충전층(5)을 제거하는 것이 어렵다. 예컨대 가압 폭파 방식으로 치밀 충전층(5)을 제거하는 것은 매우 어렵다. 오히려, 폭파 시 추가적으로 3㎜ 이하 입도의 미분 코크스가 더 발생하여 치밀 충전층(5)에 더욱 축적될 가능성이 있으며, 또한, 폭파에 의해 노심(1) 깊은 곳에 있던 3㎜ 이하 입도의 미분 코크스가 연소대(4) 근처로 이동하여 쌓이면, 이를 열풍의 송풍 에너지에 의해 제거하는 것이 쉽지 않고, 따라서, 노심 불활성화가 조장될 가능성이 있다.

또한, 광석이나 산소 성분을 포함한 저융점 플럭스를 치밀 충전층(5)에 취입하여 제거하는 방식의 경우에도 치밀 충전층(5)의 제거가 불가능하다. 이를테면 저융점 플럭스의 비열이 높은 관계로 오히려 치밀 충전층(5)의 주변 온도를 떨어뜨려서 슬래그 등의 용융물을 응고시켜, 노황을 악화시킬 가능성이 있다.

이에, 본 발명의 실시 예에서는 다량의 과산화수소를 액체나 용액 상태로 치밀 충전층(5)에 직접 취입하는 방식으로 치밀 충전층(5)에 산소를 공급할 수 있고, 산소를 이용하여 미연소 미분 코크스의 탄소를 연소시켜 제거할 수 있고, 물을 이용하여 미연소 미분 코크스의 탄소로부터 일산화탄소와 수소를 생성할 수 있고, 연소 열과 과산화수소의 분해열로 코크스 중 회분에 의해 생성된 슬래그와 응고된 용선을 용융시켜 원활하게 배출 제거할 수 있다. 즉, 치밀 충전층(5)의 제거제로 과산화수소를 사용할 수 있다.

한편, 치밀 충전층(5) 중 3㎜ 이하 입도의 미분 코크스를 제거하여 노심(1)과 적하대(2)를 활성화 하기 위해서는 형성된 크기가 대략 높이 0.7m에 길이 1m 정도 되는 치밀 충전층(5)의 전면에 충분히 산소를 공급해야 하는데 이를 산소 기체만으로 충당하기 위해서는 상당량의 산소 기체 주입량이 필요하다.

따라서, 본 발명의 실시 예와 같이 산소 공급원으로서 액체인 과산화수소를 사용하는 것이 치밀 충전층(5)으로의 산소 기체 대량 공급에 가장 효율적이고, 그 다음으로 고체 상태의 산소 함유 물질을 직접 또는 용매에 녹여 취입하는 것이 효율적이다.

이후, 풍구(12)를 통하여 열풍을 불어넣는 중의 적어도 어느 한 시점에서 풍구(12)를 통하여 고로 본체(11)의 내부에 산소 함유 물질(L)을 취입한다(S400). 이때, 제거부(20)를 이용하여 순수 과산화수소 액체, 과산화수소 용액 또는 과산화수소 수용액만을 열풍과 함께 풍구(12)를 통하여 고로 본체(11) 내에 직접 취입한다.

이때, 캐리어 가스와 열풍 중 적어도 하나를 이용하여, 산소 함유 물질의 취입 속도와 취입량을 제어한다. 예컨대 산소 함유 물질의 취입 중에, 풍구(12)를 통하여 고로 본체(11)의 내부로 공급되는 열풍의 공급량 및 속도를 조절하거나, 제거부(20)에서 풍구(12)의 내부를 통하여 고로 본체(11)의 내부에 산소 함유 물질을 취입할 때, 캐리어 가스로 산소 함유 물질을 기송하며 산소 함유 물질의 취입 속도와 취입량을 제어할 수 있다.

한편, 산소 함유 물질의 취입은 풍구(12)를 통하여 고로 본체(11)의 내부에 고로 취입물이 취입되지 않는 어느 한 시점일 수 있다. 예컨대 고로 조업 중에 풍구(12)를 통하여 고로 본체(11)의 내부에 열풍과 함께 미분탄 등의 연료 물질을 포함한 각종 고로 취입물을 취입하는데, 산소 함유 물질의 취입 이전 또는 직전에 고로 취입물의 취입을 일시 정지한 후, 고로 본체(11)의 내부에 산소 함유 물질(L)을 소정 시간동안 소정량 취입하고, 산소 함유 물질(L)의 취입을 완료하면, 고로 취입물의 취입을 재개할 수 있다. 고로 취입물의 취입과 산소 함유 물질의 취입은 고로 조업을 수행하는 중에 번갈아 가며 반복하여 수행될 수 있고, 이때, 열풍의 취입은 고로 취입물의 취입 및 산소 함유 물질의 취입과는 독립적으로 지속적으로 수행될 수 있다.

상기의 과정은 이를테면 산소 함유 물질을 고로 취입물에 혼합한 후 그 혼합물을 취입하는 방식이 아니라, 산소 함유 물질만을 취입하는 방식이다. 따라서, 산소 함유 물질을 원하는 취입량으로 치밀 충전층(5)에 공급할 수 있고, 또한, 산소 함유 물질이 연소대(4)를 지나면서 고로 취입물과 반응하여 불필요하게 소모되는 것을 원천 방지할 수 있다.

상기와 같이 고로 본체(11)의 내부에 산소 함유 물질을 취입하면서, 고로 본체(11)의 내부에서 산소 함유 물질을 이용하여, 풍구(12)와 고로 본체(11) 내의 노심(1) 사이에 형성된 치밀 충전층(5)을 제거한다. 그 과정을 아래에서 자세하게 설명한다.

이후, 고로 본체(11)의 내부의 고온 및 염기성 분위기를 이용하여 산소 함유 물질(L)을 촉매분해 반응시키며, 고로 본체(11)의 내부에 열과 산소를 발생시킨다. 즉, 산소 함유 물질을 치밀 충전층(5)에 도달시키고, 치밀 충전층(5)에 다량 존재하는 미연소 미분 코크스 등의 염기성 물질('알카리류'라고도 함)에 노출시켜 과산화수소 촉매분해 반응을 유도한다. 이 반응은 매우 급격히 일어나며, 또한, 발열반응으로서 과산화수소 1gmole당 45kcal의 열을 발생시킨다.

이후, 상술한 촉매분해 반응에서 발생하는 산소를 이용하여 고로의 풍구(12)와 노심(1) 사이에 형성된 치밀 충전층(5) 중에 미분 상태로 포함된 탄소를 연소시켜 제거한다. 즉, 과산화수소 촉매분해 반응에 의해 과산화수소로부터 산소 기체와 물이 생성되는데, 그 중 산소 기체를 미분 코크스 중의 탄소에 반응시켜 일산화탄소 가스를 생성한다. 이에, 미분 코크스 중의 탄소가 일산화탄소 기체가 되며 치밀 충전층(5)에서 빠져나가 제거된다. 이때, 산소 기체 1gmole당 21kcal 열이 발생한다. 또한, 과산화수소 촉매분해 반응 시 생성된 물을 미분 코크스의 탄소와 반응시켜 일산화탄소와 수소 기체를 생성할 수 있다. 결국, 과산화수소 촉매분해 반응 시 생성된 산소 기체와 물을 모두 이용하여 미연소 미분 코크스의 탄소 성분을 제거할 수 있다. 이와 같은 작용으로 과산화수소 1gmole을 취입하여 2gmole의 탄소 성분을 소비할 수 있다. 즉, 치밀 충전층(5)의 미분을 신속하게 제거할 수 있다.

이후, 상술한 촉매분해 반응에서 발생하는 열과 치밀 충전층(5) 중의 탄소의 연소 반응에서 발생하는 열을 이용하여 고로의 풍구(12)와 노심(1) 사이에 형성된 치밀 충전층(5) 중에 미분 상태로 포함된 회분 슬래그를 용융시켜 제거한다.

이때, 실시 예에서는 농도 100%의 순수 과산화수소 액체나 농도 50% 이상의 과산화 수소 용액을 사용하기 때문에 과산화수소 촉매분해 반응 시 그 반응열이 충분하고, 또한, 산소의 공급과 물의 공급도 충분하므로 이에 따른 열의 발생도 상당하다. 따라서, 노심(1)에 다량의 열을 투입할 수 있고, 적하대(2)나 노심(1)에 쌓인 슬래그 분말과 용선의 응고분을 용해하여 용선과 슬래그 유동성을 개선할 수 있고, 적하대(2)와 노심(1)의 공극을 확보하여 그 상태를 건전하게 유지할 수 있다.

한편, 상술한 실시 예와 동일한 효과를 보기 위해 실시 예와 동일한 양 예컨대 1㎏의 산소 기체를 액체 상태로 취입하는 것은 실질적으로 어렵다. 예컨대 산소 기체를 캡슐 내에 액화시킨 후 투입하는 방식으로는 한계가 있다.

반면, 본 발명의 실시 예에서는 상온에서 액체이며 촉매분해 반응에 의해 많은 양의 산소를 생성할 수 있는 과산화수소를 이용하므로 쉽게 치밀 충전층(5)까지 다량의 산소와 많은 열을 공급하여, 치밀 충전층(5) 중에 축적된 다량의 미분 코크스의 탄소 성분과 미분의 고체 슬래그를 원활하게 연소 및 용융 제거할 수 있다.

이에, 노심(1)과 적하대(2)의 공극을 확보하여 열풍과 고로 가스가 원활하게 흐를 수 있는 통로를 형성함에 따라, 노심(1)과 적하대(2)의 통기 통액성을 개선할 수 있고, 노심(1)과 적하대(2)의 불활성화를 방지할 수 있고, 고로 조업 시 노황을 개선시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 수행되는 고로 조업 방법은 아래의 고로 조업 장치를 이용하여 구현할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고로 조업 장치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고로 조업 장치에 구비된 제거부를 설명하기 위한 개략도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고로 조업 장치는, 고로 본체(11), 고로 본체(11)의 하부를 관통하여 형성되는 풍구(12), 풍구를 통하여 고로 본체의 하부에 연통하는 열풍 공급부(13, 14), 고로 본체(11)의 내부 조업 분위기에서 열과 산소를 발생할 수 있고 액체와 고체 중 적어도 어느 하나의 상태인 산소 함유 물질을 분사할 수 있도록, 열풍 공급부를 관통하여 풍구(12)까지 연장 형성되는 제거부(20)를 포함한다.

고로 본체(11)는 상부의 노정에 장입구가 구비되고 내부에 공간을 가지는 원통형의 형상으로 형성된 철피, 철피 내측에 구축된 내화물부를 구비할 수 있다. 고로 본체(11)는 내부에 고로 장입물 예컨대 철광석과 소결광과 코크스를 장입한 후 열풍을 불어넣어 코크스를 연소시키면서 코크스의 연소에 의해 발생하는 일산화탄소 가스를 환원제로 이용하여 철광석과 소결광의 철 성분을 환원 및 용융시켜 용선을 제조할 수 있도록 마련된 고온 고압의 반응기이다.

풍구(12)는 고로 본체(11)를 중심으로 방사상으로 이격된 복수의 위치에서 고로 본체(11)의 하부를 관통하여 방사상으로 형성될 수 있다. 풍구(12)는 열풍 공급부(13, 14)와 연결될 수 있다. 열풍 공급부(13, 14)는 풍구(12)를 통하여 열풍을 고로 본체(11)의 내부에 불어넣을 수 있다.

열풍 공급부(13, 14)는 고로 본체(11)의 외측에서 고로 본체(11)의 하부를 둘러 감아 링 형상으로 형성될 수 있고, 풍구(12)에 연결될 수 있으며, 풍구(12)를 통하여 고로 본체(11)의 하부에 연통할 수 있다.

열풍 공급부(13, 14)는 고로 본체(11)의 외측에서 둘레를 감싸는 환상관(14) 및 환상관(14)에서 각 풍구(12)로 각각 분기되는 송풍지관(13)을 포함할 수 있다. 환상관(14)은 열풍로(미도시)에 연결되어 열풍을 공급받을 수 있다. 열풍은 송풍지관(13)을 거쳐 복수의 풍구(12)를 통과하여 고로 본체(11)의 내부로 골고루 유입될 수 있다.

고로 조업 장치는, 고로 본체(11)의 바닥에 모이는 용선을 출선할 수 있도록 풍구(12)의 하측에 이격되어 고로 본체(11)의 내부에 연통하는 복수개의 출구(15), 고로 본체(11)의 철피에 전달되는 응력을 측정하거나 고로 본체(11)의 내부로 전류를 인가하여 되돌아오는 전류를 측정하는 등의 방식으로, 고로 본체(11)의 내부에 수용된 용선의 높이를 측정하는 탕면높이 측정기(16), 복수개 구비되고, 열풍 공급부의 송풍지관(13)을 각각 관통하여 장착되며, 풍구(12)까지 연장되는 연료 취입기(17)을 더 포함할 수 있다.

여기서, 연료 취입기(17)는 미분탄 취입 랜스를 포함할 수 있다. 실시 예에서 연료 취입기(17)의 하부가 송풍지관(13)의 하부를 수평으로 관통하여 장착되는 것으로 예시하나, 연료 취입기(17)의 장착 구조는 아래와 같이 다양할 수 있다.

예컨대 연료 취입기(17)는 하부가 경사지게 연장되어, 풍구(12)에 가까운 송풍지관(13)의 일측 외주면의 상면을 관통하여 고로 본체(11)의 외측에서 중심을 향하도록 하향 경사지게 장착될 수도 있다. 연료 취입기(17)는 연료 공급기(미도시)에 연결되어 연료로서 예컨대 미분탄을 공급받을 수 있다. 연료 취입기(17)는 송풍지관(13)을 통하여 풍구(12)의 내부에 고로 본체(11)측으로 미분탄을 분사하여 취입할 수 있고, 이를 통하여, 연소대(4)의 온도 제어가 되어 고로 조업 안정화와 연료 절감을 할 수 있다.

한편, 고로 본체(11), 풍구(12), 열풍 공급부(13, 14), 출구(15), 탕면높이 측정기(16), 연료 취입기(17)를 통칭하여 고로 설비(10)라 하고, 고로 설비(10)와 구분하여 제거부(20)를 다른 명칭으로 버드네스트 제거용 과산화수소 취입 설비라 할 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 제거부(20)는 복수개의 송풍지관(13)에 각각 마련되거나, 복수개의 송풍지관(13) 중 일부에 선택적으로 마련될 수 있다. 또한, 제거부(20)는 고로 본체(11)를 중심으로 방사상으로 배치될 수 있다.

제거부(20)는 산소 함유 물질을 분사할 수 있도록 열풍 공급부를 관통하여 풍구(12)까지 연장되어 형성될 수 있는데, 더욱 상세하게는, 연료 취입기(17)의 내부를 관통하여 풍구(12)까지 연장될 수 있다. 이때, 산소 함유 물질을 앞서 설명한 대로 상온에서 액체 및 고체 중 적어도 한 상태로 존재하고, 고로 본체(11)의 내부 조업 분위기에서 열과 산소를 발생 가능한 산소 함유 물질일 수 있다.

제거부(20)는 고로 본체(11)의 내부로 다량의 산소 함유 물질을 연속 취입하는 역할을 한다. 이를 위하여, 제거부(20)는, 일측이 열풍 공급부를 관통하여 연장되는 분사관, 하부가 분사관의 타측에 연결되고, 내부에 산소 함유 물질이 저장되는 저장용기(23), 저장용기(23)가 적재되며, 고로 본체(11)에 대하여 전후진 가능하게 설치된 대차(25), 저장용기(23)의 상부에 연결되는 가압 가스 공급관(26), 분사관에 연결되는 캐리어 가스 공급관(27)을 포함할 수 있다.

분사관은 일단이 열풍 공급부를 관통하여 연장되는 제1 분사관(21), 일단이 제1 분사관(21)의 타단을 관통하여 전후진 가능하게 장착되고, 적어도 일부가 제1 분사관(21)에 중첩되며, 타단이 저장용기(23)의 하부에 연결되는 제2 분사관(22)을 포함할 수 있다.

제1 분사관(21)은 연료 취입기(17)의 하부의 연장 방향으로 연장되어 형성되며, 송풍지관(13)의 하부를 관통하여 장착되는데, 일단이 연료 취입기(17)의 내부를 관통하여 장착되고, 풍구(12)를 향해 연료 취입기(17)의 내부를 따라 연장되며, 일단의 개구가 풍구(12)의 내부에 위치한 연료 취입기(17)의 풍구(12)측 단부 개구에서 고로 본체(11)의 내부를 항해 개방될 수 있다.

제1 분사관(21)이 연료 취입기(17)의 내부에 위치하기 때문에, 송풍지관(13)을 지나는 열풍에 직접 노출되지 않아서, 열적 물리적으로 보호될 수 있다. 또한, 제1 분사관(21)이 상대적으로 대구경의 송풍지관(13)의 내부에서 개방되는 것이 아니라, 상대적으로 소구경인 연료 취입기(17)의 단부 개구 내에서 우선 개방되기 때문에, 산소 함유 물질의 분사 시 산소 함유 물질의 분사면적이 급격히 증가하는 대신에 단계적으로 증가하여 최종적으로 풍구 면적에 도달함에 따라, 산소 함유 물질이 단계적으로 확산됨에 의해 분사 압력이 급격히 강하되는 것을 방지할 수 있다.

제1 분사관(21)은 타단이 연료 취입기(17)의 외부에 위치할 수 있다. 제1 분사관(21)의 타단에는 제2 분사관(21)의 일단이 관통하여 슬라이드 가능하게 장착될 수 있다. 제2 분사관(21)은 일단이 전후진하며 제1 분사관(21)의 내부에서 그 위치가 조절될 수 있다.

제1 분사관(21)은 타단에 제1 분사관 밸브(28a)가 장착될 수 있고, 제1 분사관 밸브(28a)는 예컨대 볼 밸브 등의 구조로 마련됨에 따라, 제2 분사관(22)의 일단이 제1 분사관 밸브(28a)를 통과하여 제1 분사관(21)의 일단의 개구까지 진입할 수가 있다. 제1 분사관(21)은 강체관을 포함할 수 있고, 제2 분사관(22)은 예컨대 고무 호스 등과 같은 연성관을 포함할 수 있다.

제1 분사관 밸브(28a)의 상류측 예컨대 제1 분사관 밸브(28a)를 중심으로 고로 본체(11)의 반대측에서 제1 분사관(21)의 타단에는 캐리어 가스 공급관(27)이 장착될 수 있다. 즉, 캐리어 가스 공급관(27)은 제2 분사관(22)의 일단의 개구 후방에 위치하도록, 일단이 제1 분사관(21)을 관통하여 장착될 수 있다. 타단은 캐리어 가스 공급기(미도시)에 연결되어 캐리어 가스를 공급받을 수 있다. 캐리어 가스 공급관(27)의 일단에는 캐리어 가스 공급 밸브(28d)가 장착될 수 있다.

캐리어 가스 공급관(27)을 이용하여 제1 분사관(21)의 내부에 캐리어 가스를 주입할 수 있고, 주입된 캐리어 가스는 제2 분사관(22)에서 제1 분사관(21)의 내부로 분사되는 산소 함유 물질을 고로 본체(11)측으로 가압 이동시킬 수 있다. 캐리어 가스는 아르곤 가스 등의 불활성 가스 또는 공기를 포함할 수 있다. 이에 의하여, 예컨대 산소 함유 물질을 소량 주입하는 경우에도, 캐리어 가스를 이용하여 산소 함유 물질을 고로 본체(11) 내에 원하는 취입 속도로 취입시킬 수 있다. 즉, 캐리어 가스는 산소 함유 물질을 밀어 내어 고로 본체(11)의 내부에 윈하는 취입 속도로 취입시킬 수 있다.

저장용기(23)는 내부에 산소 함유 물질을 담을 수 있는 소정 크기와 형상의 압력 용기로서, 내부에 담긴 산소 함유 물질을 소정의 압력으로 제2 분사관(22)에 주입시킬 수 있다. 저장용기(23)는 상부 일측에 충전구(23a)가 구비될 수 있고, 충전구(23a)에 충전 밸브(23d)가 장착되며, 충전구(23a)를 통해 저장용기(23)의 내부에 산소 함유 물질을 충전시킬 수 있다.

또한, 저장용기(23)는 상부 타측에 압력계(23b) 및 벤트 밸브(23c)가 구비될 수 있다. 압력계(23b)를 이용하여 산소 함유 물질의 배출을 위한 가압 가스가 저장용기(23)에 적정한 압력으로 충전되고 있는지 확인할 수 있고, 벤트 밸브(23c)를 이용하여 저장용기(23)의 내부에서 가압 가스를 배가하며 압력을 조절할 수 있다.

충전구(23a)와 벤트 밸브(23c)를 이용하여 저장용기(23)에 산소 함유 물질을 여러 번 충전시킬 수 있고, 필요에 따라 고로 본체(11)의 내부에 산소 함유 물질을 여러 번 취입할 수 있다.

저장용기(23)의 상부 중앙에는 가압 가스 공급관(26)이 장착될 수 있다. 가압 가스 공급관(26)은 저장용기(23)의 내부에 가압 가스를 공급하면서 가압 가스의 압력을 이용하여 저장용기(23)의 하부에 연결된 제2 분사관(22)으로 산소 함유 물질을 원활하게 유입시킬 수 있다. 가압 가스는 고압의 공기를 포함할 수 있다.

가압 가스 공급관(26)은 저장용기(23)측 단부에 가압 조절 밸브(28c)가 장착될 수 있고, 그 반대측 단부에 퀵조인트(26a)가 설치된다. 가압 가스 공급관(26)은 퀵조인트(26a)를 중심으로, 서로 탈착 가능하게 결합된 분리형 관을 가지는 구조일 수 있다. 퀵 조인트(26a)를 중심으로 가압 가스 조절 밸브(28c)의 반대측에서 가압 가스 공급관(26)에 가압 차단 밸브(28b)가 장착될 수 있고, 이 밸브는 분리형 관이 서로 분리될 때, 가압 가스를 차단하는 역할을 한다. 가압 가스 공급관(26)는 가압 가스 공급기(미도시)에 연결되고, 이로부터 가압 가스를 공급받을 수 있다.

저장용기(23)는 하부에 지그(24)가 마련되고, 지그(24)를 통하여 대차(25)에 원활하게 적재될 수 있다. 대차(25)는 고로 본체(11)에 대하여 전후진 가능하도록 설치되며, 대차(25)의 전후진에 의하여 제2 분사관(22)이 제1 분사관(21)의 내부에서 전후진하며 슬라이드될 수 있다. 한편, 제1 분사관(21)의 전후진을 위한 별도의 구동부(미도시)가 더 구비될 수도 있고, 이 구동부를 이용하여, 연료 취입기(17)의 내부에서 제1 분사관(21)을 전후진으로 슬라이드시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 형성되는 제거부(20)에 의하여 산소 함유 물질을 액체 또는 용액의 상태로 고로 본체(11)의 내부로 분사하여 그 상태를 유지시키며 일정한 속도로 치밀 충전층(5)에 도달시킬 수 있다. 이때, 노심(1)의 상태에 따라 산소 함유 물질의 양을 조절하면, 캐리어 가스의 사용여부와 사용량과 그 압력을 조절하여 산소 함유 물질의 취입 속도를 유지시킬 수 있다. 이에, 노심(1)의 상태에 따라 산소 함유 물질의 취입량을 변화시키더라도 취입 속도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 산소 함유 물질을 소량 취입하더라도, 산소 함유 물질이 열풍에 의해 흩어지지 않고 치밀 충전층(5)에 안정적으로 도달시킬 수 있다. 또한, 제1 분사관(21)에 대한 제2 분사관(22)의 위치를 조절하여 캐리어 가스의 사용 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때, 제2 분사관(22)의 일단의 개구를 제1 분사관(21)의 일단의 개구 위치까지 이동시키거나, 제2 분사관(22)의 일단의 개구를 제1 분사관(21)의 내부에 위치시키는 등의 방식으로 연료 취입기(17) 내에서의 산소 함유 물질의 최초 분사 면적을 다양하게 선택할 수 있다. 이에, 산소 함유 물질의 양에 따라 효과적으로 분사 면적을 결정할 수 있다.

본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이고, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 개시된 구성과 방식은 서로 결합하거나 교차하여 다양한 형태로 변형될 것이고, 이 같은 변형 예들도 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 즉, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

11: 고로 본체 12: 풍구
17: 연료 취입기 20: 제거부

Claims (13)

1. 고로의 내부에 고로 장입물을 마련하는 과정;
   상기 고로의 내부의 조업 분위기에서 분해되어 열과 산소를 발생 가능한 산소 함유 물질을 준비하는 과정;
   상기 고로의 내부에 열풍을 불어넣으며 용선을 제조하는 과정;
   상기 고로의 내부에 상기 산소 함유 물질을 취입하는 과정;을 포함하고,
   상기 산소 함유 물질을 취입하는 과정은,
   상기 산소 함유 물질 그 자체를 액체, 용액 또는 수용액인 상태로 고로의 내부에 직접 분사하며, 그 분사면적을 단계적으로 증가시키는 과정을 포함하는 고로 조업 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 고로의 하부에 형성된 풍구를 통하여 상기 고로의 내부에 열풍을 불어넣으며 용선을 제조하고,
   상기 풍구를 통하여 열풍을 불어넣는 중의 적어도 어느 한 시점에 상기 풍구를 통하여 상기 산소 함유 물질을 취입하는 고로 조업 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 고로의 내부에 상기 산소 함유 물질을 취입하여 상기 풍구와 상기 고로의 노심 사이에 형성되는 치밀 충전층을 제거하는 고로 조업 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 산소 함유 물질을 취입하는 과정 이후에,
   상기 고로의 내부의 고온 및 염기성 분위기를 이용하여 상기 산소 함유 물질을 촉매분해 반응시키며 상기 고로의 내부에서 열과 산소를 발생시키는 과정;
   상기 촉매분해 반응에서 발생하는 산소를 이용하여 상기 고로의 풍구와 노심 사이에 형성된 치밀 충전층 중에 미분 상태로 포함된 탄소를 연소시켜 제거하는 과정;을 포함하는 고로 조업 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 촉매분해 반응에서 발생하는 열과 상기 탄소의 연소 반응에서 발생하는 열을 이용하여 상기 고로의 풍구와 노심 사이에 형성된 치밀 충전층 중에 미분 상태로 포함된 회분 슬래그를 용융시켜 제거하는 과정;을 포함하는 고로 조업 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 산소 함유 물질은 고온 또는 염기성 분위기에서 분해되어 산소 분자를 생성할 수 있는 산소와 수소의 화합물을 포함하는 고로 조업 방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 산소 함유 물질은 순수 과산화수소 액체를 포함하거나, 순수 과산화수소 액체를 용매에 혼합한 혼합물인 과산화수소 용액을 포함하는 고로 조업 방법.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 산소 함유 물질을 상기 고로의 내부에 취입할 때,
   캐리어 가스와 상기 열풍 중 적어도 하나를 이용하여 상기 산소 함유 물질의 취입 속도를 제어하는 고로 조업 방법.
9. 고로 본체;
   상기 고로 본체의 하부를 관통하여 형성되는 풍구;
   상기 풍구를 통하여 상기 고로 본체의 하부에 연통하는 열풍 공급부; 및
   상기 고로 본체의 내부 조업 분위기에서 분해되어 열과 산소를 발생할 수 있는 산소 함유 물질 그 자체를 액체, 용액 또는 수용액 상태로 상기 고로 본체의 내부에 직접 분사할 수 있도록, 상기 열풍 공급부를 관통하는 제거부;를 포함하고,
   상기 열풍 공급부를 관통하여 상기 풍구까지 연장되며, 상기 풍구보다 상대적으로 소구경인 연료 취입기;를 더 포함하고,
   상기 제거부는 상기 연료 취입기의 내부에 위치하는 고로 조업 장치.
10. 삭제
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제거부는,
    일측이 상기 연료 취입기를 관통하여 연장되는 분사관;
    하부가 상기 분사관의 타측에 연결되고, 내부에 상기 산소 함유 물질이 저장되는 저장용기;
    상기 저장용기가 적재되는 대차;
    상기 저장용기의 상부에 연결되는 가압 가스 공급관;를 포함하는 고로 조업 장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제거부는,
    상기 분사관에 연결되는 캐리어 가스 공급관;을 포함하는 고로 조업 장치.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 분사관은,
    일단이 상기 연료 취입기를 관통하여 연장되는 제1 분사관;
    일단이 상기 제1 분사관의 타단을 관통하여 전후진 가능하게 장착되고, 적어도 일부가 상기 제1 분사관에 중첩되며, 타단이 상기 저장용기의 하부에 연결되는 제2 분사관;을 포함하고,
    상기 캐리어 가스 공급관은 제2 분사관의 일단의 개구 후방에 위치하도록 상기 제1 분사관을 관통하여 장착되는 고로 조업 장치.

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