KR102151536B1

KR102151536B1 - 용융로

Info

Publication number: KR102151536B1
Application number: KR1020180086642A
Authority: KR
Inventors: 김현수; 이종열; 김선영; 최무업
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2020-09-03
Also published as: KR20200011775A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 용융로는 용선 및 슬래그가 위치하는 용융로 몸체, 상기 용융로 몸체의 측벽에 형성되며 상기 용선 및 상기 슬래그를 배출하는 출선구, 그리고 상기 출선구에 연결되는 버퍼 탱크를 포함하고, 상기 버퍼 탱크의 측벽에는 상기 용선 및 상기 슬래그를 배출하는 배출구가 형성된다.

Description

용융로{MELTING FURNACE}

본 발명은 용융로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 출선 시 차르 베드 레벨(Char bed level)을 일정하게 유지시킬 수 있는 용융로에 관한 것이다.

용융로의 내부에는 용선 및 슬래그가 체류한다. 용융로의 노저부에는 차르(Char) 및 코크(Coke)가 위치하지 않고 용선만이 채워지는 자유 공간(Free space, FS)이 형성된다. 이러한 자유 공간은 용용로의 노저 내화물의 침식을 줄여주고 슬래그 배출 및 출선을 원활하게 해준다.

그러나, 출선 시, 자유 공간의 높이 변화로 인해, 차르 베드 레벨(Char bed level)도 변동되므로, 용융로 내부의 가스 이용률이 변화되어 조업 불안정을 야기할 수 있다. 이에 대해 구체적으로 설명하면 아래와 같다.

출선하기 전에는 철원으로부터 생성되는 용선과 슬래그가 외부로 배출되지 않고, 용융로 내부에 쌓이게 되므로, 용선과 슬래그가 증가하고 자유 공간이 증가하게 된다. 자유 공간이 증가하므로, 차르(Char)는 떠오르게 되어 차르 베드 레벨(Char bed Level)이 상승하게 된다. 그러나, 출선 속도가 증가하는 경우에는 용선 및 슬래그가 외부로 배출되므로 용융로 내부의 용선 및 슬래그가 감소하고, 자유 공간이 감소하여 차르 베드 레벨이 낮아지게 된다.

이와 같이, 차르 베드 레벨이 낮아지면 장입물인 환원철(HCI)의 체류 시간이 감소하게 되므로, 환원 가스의 이용률이 저하되어 열적 손실이 증가하게 된다. 따라서, 코크스 및 연료비가 증가하게 된다.

따라서, 차르 베드 레벨을 일정하게 유지하기 위해서는 자유 공간의 높이를 일정하게 유지해야 한다. 이를 위해 용융로 내부의 용선 및 슬래그의 양을 일정하게 유지하여야 하나, 출선구 주변이 침식에 의해 확대되므로, 출선 속도가 일정하지 않아, 용선 및 슬래그의 양을 일정하게 유지하기 어렵다.

출선구는 배출되는 용선 및 슬래그의 압력에 의해 기계적으로 마모되며, 용선의 온도가 1500℃의 고온으로 열적 부하가 크기 때문에 출선구의 마모 속도는 가속화된다. 이러한 출선구의 변형을 방지하기 위해 용융로 내부의 압력을 낮출 수 있으나, 이 경우 생산성이 저하된다.

본 발명에서는 출선 시 용융로 내부의 자유 공간을 일정하게 유지시켜 차르 베드 레벨을 일정하게 유지시킴으로써 용융로의 조업을 안정하게 유지할 수 있는 용융로를 제공하고자 한다.

상기 출선구는 상기 버퍼 탱크의 하부에 연결될 수 있다.

상기 배출구는 상기 버퍼 탱크의 상측벽에 형성될 수 있다.

상기 버퍼 탱크의 상부에 위치하며 압력을 측정하는 압력 측정부를 더 포함할 수 있다.

상기 버퍼 탱크의 하부에 연결되며 산소를 투입하는 산소 투입부를 더 포함할 수 있다.

상기 버퍼 탱크의 하부에 연결되며 산화 칼슘을 투입하는 산화 칼슘 투입부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 용융로는 출선구에 연결되는 버퍼 탱크를 설치함으로써, 자유 공간을 일정하게 유지할 수 있어 용선 및 슬래그의 배출 속도를 일정하게 유지할 수 있다.

따라서, 용선 및 슬래그를 연속적으로 배출할 수 있고, 조업을 안정화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융로의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융로의 A 부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융로의 일부 확대도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융로의 개략적인 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용융로의 A 부분의 확대도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 용융로는 용융로 몸체(10), 용융로 몸체(10)의 측벽에 형성되는 출선구(20), 출선구(20)에 연결되는 버퍼 탱크(Buffer tank)(30), 그리고 버퍼 탱크(30)의 상부에 위치하며 버퍼 탱크(30)의 압력을 측정하는 압력 측정부(40)를 포함한다.

용융로 몸체(10)의 내부에는 용선(1) 및 슬래그(2)가 위치하며, 차르(Char)(3)가 채워진다. 용융로 몸체(10)의 노저부에는 차르(Char)가 위치하지 않는 자유 공간(Free space, FS)이 형성된다.

출선구(20)는 용융로 몸체(10)의 측벽으로부터 수평 방향(X)으로 연장된다. 이러한 출선구(20)는 버퍼 탱크(30)의 하부에 연결될 수 있다. 따라서, 출선구(20)는 용용로 몸체(10) 내부의 용선(1) 및 슬래그(2)를 버퍼 탱크(30)로 배출한다.

이 때, 출선구(20)와 동일한 높이에 용선(1)과 슬래그(2)의 경계면(BA)이 위치할 수 있다. 따라서, 용선(1)과 슬래그(2)가 동시에 출선구(20)를 통해 버퍼 탱크(30)로 배출된다.

버퍼 탱크(30)는 출선구(20)의 단부로부터 수직 방향(Y)으로 연장된다. 그리고, 버퍼 탱크(30)의 측벽에는 용선(1) 및 슬래그(2)를 배출하는 배출구(31)가 형성될 수 있다. 배출구(31)는 버퍼 탱크(30)의 상측벽에 형성될 수 있다.

버퍼 탱크(30)의 배출구(31)는 대기 중에 노출되어 있으므로 배출구(31)의 압력은 대기압과 동일하다. 그리고, 용융로 몸체(10) 내부의 압력(P1)은 대기압보다 높다.

따라서, 출선구(20)를 통해 배출되는 용선(1)은 빠르게 버퍼 탱크(30)를 채우고 배출구(31)에 도달하게 된다. 그리고 용선(1)은 배출구(31)를 통해 빠르게 배출된다.

출선구(20)로 배출되는 용선(1) 및 슬래그(2)의 양이 배출구(31)로 배출되는 용선(1) 및 슬래그(2)의 양보다 많을 경우 버퍼 탱크(30)에서 기체만이 존재하는 기체 공간(B)의 높이(He)가 감소하게 된다. 즉, 버퍼 탱크(30) 내부의 용선(1)의 높이(Hs)가 증가하게 되므로, 상대적으로 기체 공간(B)의 높이(He)는 감소하게 된다. 기체 공간(B)의 높이(He)가 감소하면 기체 공간(B) 내부의 압력(P2)이 증가하게 된다. 기체 공간(B) 내부의 압력(P2)은 압력 측정부(40)를 통해 확인할 수 있다.

기체 공간(B) 내부의 압력(P2)이 증가하므로, 배출구(31)로 배출되는 용선(1) 및 슬래그(2)의 속도가 증가되게 된다. 따라서, 출선구(20)에서 배출되는 용선(1) 및 슬래그(2)의 양과 배출구(31)에서 배출되는 용선(1) 및 슬래그(2)의 양이 동일하게 된다.

따라서, 용융로 몸체(10) 내부의 자유 공간(FS)의 높이를 일정하게 유지할 수 있으므로, 차르 베드 레벨(CL)도 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 용융로 몸체(10) 내부에서 생성되는 용선(1) 및 슬래그(2)의 양을 버퍼 탱크(30)에서 직접 확인 가능하므로, 저선을 정확하게 관리할 수 있다.

또한, 버퍼 탱크(30)의 내부에 체류하는 용선(1) 및 슬래그(2)에 의해 발생하는 수압(Hydrostatic pressure)을 이용하여 버퍼 탱크(30) 내부의 압력을 낮출 수 있으므로 출선구(20) 및 배출구(31)의 마모를 최소화할 수 있다.

이러한 버퍼 탱크(30)의 직경(D)은 수십 cm 이하여도 상관없다. 버퍼 탱크(30) 내부에 체류하는 용선(1) 및 슬래그(2)에 의한 수압(Hydrostatic pressure)은 버퍼 탱크(30)의 직경과는 무관하기 때문이다.

한편, 용선(1) 및 슬래그(2)는 배출구(31)의 높이까지 도달해야 배출될 수 있다. 배출구(31)의 높이까지 도달한 용선(1) 및 슬래그(2)는 수압으로 인해 출선구(20)의 압력보다 낮아지므로, 출선 속도를 낮출 수 있다. 이와 같이, 배출구(31)의 높이를 조절함으로써, 수압을 조절하여 용선(1) 및 슬래그(2)의 배출 속도를 조절할 수 있다.

또한, 버퍼 탱크(30)에 불활성 가스 주입부(도시하지 않음)를 설치함으로써, 불활성 가스를 이용하여 버퍼 탱크(30)의 압력을 조절하여 용선(1) 및 슬래그(2)의 배출 속도를 조절할 수 있다.

한편, 상기 일 실시예에서는 버퍼 탱크에 배출구만이 형성되었으나, 버퍼 탱크에 산소 투입부 및 산화 칼슘 투입부를 설치하는 다른 실시예도 가능하다.

이하에서, 도 3을 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융로에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융로의 일부 확대도이다.

도 3에 도시된 다른 실시예는 도 1 및 도 2에 도시된 일 실시예와 비교하여 산소 투입부 및 산화 칼슘 투입부만을 제외하고 실질적으로 동일한 바 반복되는 설명은 생략한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융로는 용융로 몸체(10), 용융로 몸체(10)의 측벽에 형성되는 출선구(20), 출선구(20)에 연결되는 버퍼 탱크(30), 버퍼 탱크(30)의 상부에 위치하며 버퍼 탱크(30)의 압력을 측정하는 압력 측정부(40), 버퍼 탱크(30)의 하부에 연결되며 산소(O₂)를 투입하는 산소 투입부(50), 그리고 버퍼 탱크(30)의 하부에 연결되며 산화 칼슘(CaO)을 투입하는 산화 칼슘 투입부(60)를 포함한다.

산소 투입부(50) 및 산화 칼슘 투입부(60)는 용선(1) 중의 규소(Si) 또는 황(S)의 함량이 높을 경우, 버퍼 탱크(30)에 산소 및 산화 칼슘을 투입하여 탈규소 및 탈황 공정을 진행할 수 있다.

본 개시를 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

10: 용융로 몸체 20: 출선구
30: 버퍼 탱크 40: 압력 측정부

Claims

용선 및 슬래그가 위치하는 용융로 몸체,
상기 용융로 몸체의 측벽에 형성되며 상기 용선 및 상기 슬래그를 배출하는 출선구, 그리고
상기 출선구에 연결되는 버퍼 탱크
를 포함하고,
상기 버퍼 탱크의 측벽에는 상기 용선 및 상기 슬래그를 배출하는 배출구가 형성되며,
상기 출선구는 상기 용융로 몸체의 바닥으로부터 이격되어 위치하고, 상기 출선구와 동일한 높이에 상기 용선 및 상기 슬래그의 경계면이 위치하며,
상기 버퍼 탱크의 내부에는 기체만이 존재하는 기체 공간이 형성되고, 상기 기체 공간은 외부와 차단되는 용융로.
제1항에 있어서,
상기 출선구는 상기 버퍼 탱크의 하부에 연결되는 용융로.
제1항에 있어서,
상기 배출구는 상기 버퍼 탱크의 상측벽에 형성되는 용융로.
제1항에 있어서,
상기 버퍼 탱크의 상부에 위치하며 압력을 측정하는 압력 측정부를 더 포함하는 용융로.
제2항에 있어서,
상기 버퍼 탱크의 하부에 연결되며 산소를 투입하는 산소 투입부를 더 포함하는 용융로.
제3항에 있어서,
상기 버퍼 탱크의 하부에 연결되며 산화 칼슘을 투입하는 산화 칼슘 투입부를 더 포함하는 용융로.