KR19980703298A - 수직로의 조업방법 - Google Patents

Abstract

환원을 필요로 하는 금속화율이 낮은 철원을 장입한 로와 전혀 용융가 필요없는 금속화율이 높은 철원, 고체연료를 가진 노의 장입을 구성한 이동로의 조업방법은 철원을 환원하고 용융하기 위해 송풍구를 통하여 노내부로 600℃까지 높은 온도에서 보통 산소함유 가스를 송풍한다. ηCO의 최적조건인 값은 철원의 금속화율을 평균 금속화율과 최저조건인 ηCO 값을 가진 노로부터 효율적인 가스를 조절하게 되는 이동로에서 결정되어진다. 가스 조절은 장입의 높이 규정, 코우크스상의 높이와 다양한 단계의 송풍구 사용, 반지름 분할장입을 사용하므로써 이루어진다. 이와같이 철원은 저연료비로 효율적으로 환원되고 용융될 수 있다.

Description

수직로의 조업방법

미환원 광으로부터 선철을 제조하는데 있어 다양한 방법이 지금까지 개발되었고, 현재는 고로법이 주류를 이루고 있다. 이 고로 방법에 따라서 로 상부로부터 장입된 연료는 그 원료가 낙하하는 동안 아래에서 위로 흐르는 높은 온도의 가스에 의해 충분히 예열되어지고, 산화철은 적어도 60%까지 일산화탄소(CO)에 의해 간접 환원된다.

고로법에서 간접적인 환원비를 구하기 위해 배기공간이 송풍구 앞쪽에 장착되어 있으며,의 환원가스가 생산된다. 상술한 고온 가스로 작용하는 연소 가스의 온도를 높이기 위해서는 송풍 온도가 적어도 1000℃이상으로 설정되어야 한다.

철 함유 분진과 주 재료인 철 스크랩등은 용융로에서 철원으로 사용된다. 그렇지만 송풍구 영역에서 환원가스를 생산하는데 대한 필요성은 낮다. 따라서, 변화하는 재료 용융 철원을 가열하기 위한 열원을 확보하기 위한 수단으로 송풍구 앞에서 코우크스의 연소를 이용하는 것이 효율적이다.

예를들면 큐우폴라 방법의 경우, 철 스크랩, 주조 스크랩, 선철 등을 철원으로 주로 직접 용융하지만, 원료와 연료를 일반적으로 혼합하여 장입하므로 환원작용은 필요하지 않고 철원의 용융은 일반적으로 ηCO(가스 이용비) = 40~50%의 조건에서 행해진다. 그러한 가스 혼합을 이루기 위해 큐우폴라 방법은 입자 크기가 100~150mm를 가진 주조 코우크스를 사용하여 코우크스의 연소 후 용융 손실 반응을 방지하였다. 주조에 사용되고 있는 큰 직경의 코우크스는 비싸지만 이것은 연료비를 절감하기 위해 작은 입자 직경을 가지는 코우크스 보다 효율적이라 믿고 있다. 그렇지만, 이 경우는 흡열반응으로써 용융 손실반응비가 더욱 커지게 되고 코우크스의 가스 이용비인 ηCO가 떨어지게 되며 또한 용융 칼로리도 떨어져 안정한 조업을 실행하기란 어렵다. 한편, 용융될 때까지 환원작용이 요구되고 주 원료로서 철 스크랩과 자기환원광괴를 사용하는 수직로의 조업은 많지 않다. 고로와는 달리 레이스웨이(raceway)는 수직로에 배치되지 않아 조업은 600℃보다 낮은 송풍온도에서 수행되어진다.

곡셀 등(Goksel et al)(Transactions of the American foundrymen's Society, Vol. 85, AFS Des Plaines, III, (1977), pp. 327 - 332)의 송풍온도를 450℃로 한 큐우폴라에서 함유된 탄소 펠렛을 5wt% 이용하여 행한 시험 보고에 의하면 상온 송풍 큐우폴라 또는 함유된 탄소 펠렛의 다중 배합시의 수직로 조업에 있어서는 종래 예와는 타당하지 않다.

일본공개특허공보 제1-501401호 공보에서는, 2차 송풍구를 가진 고로와 고로보다 큰 직경을 가진 노상과 1차 송풍구로 구성된 용선제조장치를 나타내고 있다. 이 로에서는 노정부에서 철원을 장입하고, 연료는 고로와 노상의 결합부에 존재하는 연료베드상에서 직접 가열하는 구조로 되어 있다. 종래 고로 내부는 연료가 존재하지 않은 광석층으로 구성되어 있는 것으로부터 고체연료에 따른 용융손실반응은 진행되지 않으며, 배가스 조성은의 값이 높고 효율의 양호한 조업이 기대된다. 이 로에 대해서는 주 원료로써 자기환원성광괴가 노상부에 있어서 코우크스상 내의 코우크스와 접융반응하고 흡열반응인 용융환원을 생성시킨다. 그러나 2차 송풍구부에서는 아래 1식의 형태인 발열반응을 생성시키기 때문에 이 열이 광석의 예열, 가열, 또는 선철과 철원을 용융시킨다고 고려하고 있다.

연료는 고로의 로 상부로부터 장입되지 않고 단지 광석만이 장입되며, 코우크스상 내부의 코우크스는 연속조업이 장시간 동안 진행되었을 때 조업의 진행과 함께 용선의 침탄으로 소비되고 있어 바람직하지 않다. 또한, Fe - C - 0 평행상태도에서 알려진 바와 같이 ηco≥30%의 산화도의 높은 가스 조성으로써 1000℃이상의 분위기하에서는 탄소를 함유한 자기환원성광괴로 존재하므로 FeO에서 Fe의 가스 환원은 진행이 곤란하다. 그 때문에 로 하부에 있어서 용융환원이 불가능하게 되고 코우크스상 내의 코우크스 소비량의 증대, 노열의 저하, 또는 융액량 증대에 따른 로의 압력증가로 통기불량을 초래할 가능성이 있다. 물론 광석은 고온대에서 융착·용융할 때에 노 벽과 접융하여 쉘빙이라 불리는 부착물이 생성된다.

상기에 기술된 문제에 부가적으로 로의 형상이 곤란하기 때문에 스케일 업시에는 노체 냉각의 면에서 문제되고 있는 대형화는 곤란하다.

한편, 고로와 로상의 결합부로부터 연료를 첨가할 때 첨가 위치와 1차 송풍구의 상관 관계에 대해서는, 일본공개특허공보에 구체적으로 명기되지 않았다. 그러나 1차 송풍구는 연료첨가 위치 중간에 설치되어 있다.

노상평균 직경 D≥1.00mm로에 있어서는, 이 형태로 연료첨가 위치 중간에 1차 송풍구가 존재할 경우 1차 송풍구 영역에서 연소한 코우크스의 보충은 직상인 장입물에 의해서 행해진다. 따라서 이 경우에는 노상 쪽에서 강하한 광석이 연소한 코우크스를 대신하고 첨가한 연료가 코우크스로 강하하는 것을 고려해 볼 때 조업 중단의 가능성이 크다.

본 발명은 철원으로써 불순물 함유량이 적은 환원철과 철 스크랩 또는 철 함유 분진을 사용하므로써 고체연료의 특성과 상관없이 연료비와 낮은 재료에서 높은 열 효율로 선철을 연속적으로 용융 가능한 수직로의 원료 장입방법과 수직로 조업 방법에 관한 것이다.

도 1a는 반응기구와 장입기구의 일례를 나타낸 단면도이다

도 1b는 노중심부의 장입부를 나타낸 단면도이다.

도 1c는 노주변부의 장입부를 나타낸 단면도이다.

도 2a는 큰 금속화율의 장입방법을 나타낸 단면도이다

도 2b는 적은 금속화율의 장입방법을 나타낸 단면도이다.

도 2c는 노중심과 주변부에서 상기 도 2(a)의 관계에 대한 그림이다.

도 3는 철원의 환원 및 용융이 별 문제 없이 수행될 수 있는 철원의 용융과 환원에서 ηCO 수준과 철원의 주요 금속화율의 관계를 나타낸 그림이다.

도 4a는 코우크스 입자가 노내의 가스흐름 속도(0.35Nm/s)에 따라 변했을 때 코우크스상의 높이와 ηCO사이의 관계를 나타낸 그림이다.

도 4b는 코우크스 입자크기에서 가스흐름 속도에 따른 코우크스상의 높이와 ηCO 사이의 관계를 나타낸 그림이다.

도 4c는 노내의 가스흐름 속도가 변했을 때 코우크스상의 높이와 ηCO사이의 관계를 나타낸 그림이다.

도 5는 스토크 레벨과 ηCO사이의 관계를 나타낸 그림이다.

도 6a는 분진을 함유한 철(자기환원성광괴)이 코우크스와 혼합되었을 때 노온도와 ηCO관계를 나타낸 그림이다.

도 6b는 혼합된 코우크스의 존재여부에 따라 노 온도와 환원 정도의 관계를 나타낸 그림이다.

도 7a - b는 전형적인 장입방법의 일례를 나타낸다.

도 8은 조업 데이타의 일례를 나타낸 그림이다.

도 9는 조업 데이터의 다른 일례를 나타낸 그림이다.

종래의 기술인 철원을 사용한 용융로 조업에서는 고가인 큰 직경을 가진 코우크스의 사용을 피할 수 없었다. 그에 반하여 일본공개특허공보 제 1-501401호의 보고에서는 복잡한 노체 구조를 가진 용융로를 고안하고, 소립 코우크스 사용 및 자기환원성광괴의 다량 사용하에서 높은 연소효율 ηco를 성취하고 연료비 저감을 지향한 기술을 제안하였다. 그렇지만 노내에서 쉘빙이 발생하기 쉬운 문제와 노내 하부의 코우크스 상의 손상의 문제등 장기 안정조업에 지장이 되는 문제가 남아 있다. 더구나, 스케일 업에 있어서 설비적인 문제가 남아 있다.

이러한 형태에서 자기환원성광괴와 철 스크랩을 용융하는 종래의 기술에서는 소립 고체연료의 다량 사용을 전제로 할 경우 저연료비를 지향하는 장기 안정 조업은 어려울 것으로 생각되어 진다.

본 발명에 있어서 해결해야할 기술적 문제는 주물 코우크스보다도 소립도의 고체연료를 사용할 경우에 고체연료의 연소효율 ηco를 저하시키는 일 없이 쉘빙을 회피하여 효율이 양호한 조업을 지향한다.

분진괴성광, 자기환원성광괴(탄소함유 괴광석), 낮은 금속화율을 가진 환원철(환원철 분말 포함)등과 같은 환원작용으로써 요구되지 않은 이러한 철원으로부터 선택된 철원을 장입한 조업방법으로, 이러한 것은 단지 철 스크랩, 주형 선철, 환원스크랩, HBI, DRI등과 수직로에서 고체연료와 같이 용융기능으로 요구되며, 보통 온도에서 한 온도까지의 온도는 산소를 함유한 가스를 송풍하므로써 철원에 대한 용융와 환원에 필요한 온도로 수직로의 벽에서 제공된 송풍구로부터 600℃보다 높지 않으며, 본 발명은 작은 입자크기를 가지는 고체연료를 사용할 수 있고 철원의 종류에 따라 노 내부 열효율과 반응의 지표로써의 조절, 그리고, 저 연료비로 철원을 효율적으로 환원하고 용융한다. 본 발명에 따른 수직로의 조업 방법은 적어도 여러 철원으로부터 한 철원이 장입되고 분진괴성광, 자기환원성광괴(탄소함유광괴)가 필요하며, 낮은 금속화율(환원철 분말 포함)을 가지는 환원철등 이러한 것은 단지 HBI(열 브리케트 환원철), DRI(직접환원에 의해 생산된 환원), 철 스크랩, 주형 선철, 환원철과 같은 용융작용으로써 요구되며, 수직로에서 고체연료의 주요 요지는 아래와 같다.

노 내부에서 가스 이용비 ηCO의 조절 방법으로써 본 발명은 다음과 같은 방법을 채용한다:

수직로 내부에서 고체연료와 철원의 장입 구성에 대한 장입 높이(스토크 레벨)를 조정하고; 고체연료의 입자 크기에 따라 송풍구 위치와 송풍구 직경, 송풍량, 코우크스상의 높이 중 적어도 한가지를 조정하고; 노의 일정 높이에서 두 개 이상의 송풍구를 제공하고, 철원의 평균 금속화율에 따라 일정 높이에 설치된 각 송풍구에 따른 송풍비율을 조정한다.

장입방법에서 두가지 장입 그리고 한 사이클에 구성된 많은 장입방법은 철원/고체연료의 중량비, 철원의 종류, 고체연료의 입자크기가 각 사이클의 장입방법에 따라 변하되며, 같은 장입은 위에 기술되어진 철원의 환원/용융에 대해 가장 적당한 ηCO값이 조절될 때까지 사이클이 되풀이 된다.

철원과 고체연료가 노의 성부로부터 노내에 장입되었을 때 높은 금속화율을 가진 철원은 고체연료와 혼합되어 수직로의 노중심부에 장입되며, 한편 낮은 금속화율을 가진 철원이 고체연료와 혼합되고 수직로의 노 주변부로 장입된다. 이 경우에 수직로의 아래 부분에 코우크스상의 높이는 코우크스로 구성된 고체연료의 입자 크기에 따라 미리 높이를 조절하고, 송풍구로부터 송풍조건에 따라 수직로에 장입된다.

수직로의 노 주변부로 장입된 고체연료의 입자크기는 60mm 이하로 제한되어 있고, 노중심부로 장입되기 위한 고체연료의 입자크기는 적어도 60mm정도이다. 또한 고체연료와 철원이 혼합되고, 수직로의 노중심부로 장입되었을 때 철원에 함유된 Fe에 대한 고체연료에 함유된 탄소의 중량비는 0.01~0.05로 제한되어 있다.

더욱더, 철원 장입구성에 대한 장입높이와 노중심부와 관련하여 수직로의 노주변부로 장입된 고체연료는 철원의 평균 금속화율에 따라 변화된다.

우선, 본 발명에 따른 조업의 방법과 기구에 대해 설명하였다.

본 발명의 반응 기구는 도 1a - 1c에 도시되어 있다. 도 1b와 1c는 도 1a에 도시된 장입 기구의 상부를 도시하였다.

장입기구는 버키트(1), 벨(2), 이동 가능한 아머(3), 장입 가이드(4)로 구성되며, 배출가스 파이프(6)은 노상(5)는 상부에 위치해 있고 송풍구(7)는 저부에 위치해 있다.

장입은 중심부(9)와 주변부(8)로 나누어 장입될 수 있다. 게다가, 코우크스상(10)은 높이를 조정하기 위해 저부에 형성될 수 있다.

반응기구는 적어도 높이에 따라 2단계의 송풍구를 가지며, 반지름 방향에서 나누어진 장입의 장입기구에 대한 능력은 노 상부에서 제공된다. 송풍은 보통 온도에서 송풍되거나 600℃보다 높지 않은 온도에서 열송풍되며, 송풍구의 직경은 부유한 산소를 고려하여 레이스웨이를 발생시키지 않도록 설치되어 있다. 제 2의 송풍구의 발생 위치는 장입된 원재료에 따라 변화된다.

주로 철 스크랩, 선철, 주철 스크랩, HBI, 환원철 DRI와 같은 높은 금속화율을 갖는 철원과 분진괴성광, 자기환원성광괴, 산화된 환원철강괴, 광괴분말등과 같은 낮은 금속화율을 가진 원료의 연료는 주로 코우크스, 매연없는 석탄과 같은 고체연료이다.

보통 장입방법은 코우크스상 층을 형성하기 위해 코우크스를 장입한 후 충분하게 또는 층상형태이거나 혼합형태로써 원료를 장입하고, 또다른 장입 방법으로는 장입방법으로써 기용된 반지름 방향에서 분리되게 장입한다.

장입을 나타내고 있는 도 2a는 철원의 중심부(16a)에서 용융된 철원의 종류, 분진 종류의 코우크스 플러스는 주변부(17a), 코우크스상(10)은 중심부(16)에 있는 13a와 주변부 14a로 구성되어 있다. 장입을 나타내고 있는 도 2b는 코우크스, 철원, 분진이 중심부(16)에 구성되며, 분진종류인 코우크스 플러스는 주변부(17b)에 위치해 있고 코우크스상(10)은 중심부(16)에 있는 13a와 주변부 14a에 구성되어 있다. 이 도에서 산소와 같은 가스들은 첫 번째 송풍구(11)와 두 번째 송풍구(12)로부터 제공되며 노내에 형성된 가스유동(15)으로 원료는 환원, 용융된다.

도 2c는 노내에서 가스이용비율인 ηCO와 도 2a에서 나타낸 주변부와 중심부에서 첫 번째 송풍구로부터 거리를 나타내고 있다.

또다른 장입방법은 높은 반응 효율을 갖는 조업을 위한 직접적인 방법과 미세한 과립모양의 철원의 많은 양을 사용하기 위한 직접적인 방법으로 크게 분리될 수 있다. 상기 전자의 방법은 장입된 원재료 각각의 금속화율의 중량수단에 의해 얻어진 평균 금속화율에 따른 장입 원료와 중심부쪽에 높은 금속화율을 가진 원료, 그리고 높은 반응 효율을 가진 반응을 성취하기 위해 미세한 과립코우크스로 혼합되는 동안 주변부에서 낮은 금속화율을 갖는 원재료를 장입한 것 등으로 나누어진다. 이 방법이 도 2a와 2b에 기술되어져 있다. 상기 후자의 방법은 미세한 과립 고체연료와 함께 미세 과립(-5mm)철원으로 혼합되는 주변부의 혼합물과 안정화된 가스 흐름 조건에서 미세과립 철원의 많은 양의 사용을 달성하기 위해 중심부에서 큰 입자크기를 가진 철원이 장입된다.

반응로의 조업은 코우크스상과 스토크 레벨을 조정하므로써, 사용된 연료와 원재료의 종류에 따라서 두 번째 송풍구의 돌출부 변화와 분리된 장입방법을 이용하므로써 조절될 수 있다. 조업에 있어 코우크스상의 낙관적인 높이는 주로 철원의 환원 또는 철원의 직접적인 용융와 코우크스상의 상부 끝은 목표 ηCO에 알맞는 위치에 설치되어 있는 것에 의존하여 변한다. 그런데 코우크스의 연소반응과 코우크스 베드내부에서 연소가 진행된 후 용융 손실반응에 대한 반응속도는 고체연료의 입자 크기, 가스 유동 속도, 송풍 온도에 의해서 조절된다.

스토크 레벨 위치는 원료에 대한 온도 상승속도와 관련되어 있고, 특히 고체 연료에 대한 용융 손실반응속도에 영향을 미친다. 그러기 때문에 스토크 레벨 위치는 반응효율이 낮게 되지 않은 조절수단으로써 사용되어진다. 반지름방향에서 분리된 장입방법으로써 반응기구의 내부는 금속화율이 높은부분과 낮은 부분으로 분리된다. 상기의 전자는 주로 직접적인 용융와 가스이용비인 ηCO의 상부제한을 목표로 하는 조업에 사용되어진다. 상기 후자는 주로 직접적인 환원작용에 있다. 가장 높은 효율을 가진 조업은 탄소함량과 원 재료의 주 금속화율에 따라서 환원에 필요한 이용비율을 조절하므로써 얻어질 수 있다. 두 번째 송풍구는 금속화율이 높고, 용융가 중요하며 두 번의 송풍을 목표로 하는 두 번째의 연소비율에 대한 상부한계의 부분에 대해 효율적으로 사용되어 진다. 용융가 중요한 부분이 반지름 방향에서 분리된 장입방법내의 중심부쪽에 근접하여 설치되었다면 가장 높은 효과는 노의 주변과 중심부 사이의 경계 위치인 두 번째 송풍구에 돌출부를 설치하므로써 얻어질 수 있다.

다음은 가스이용비 ηCO조절에 의한 방법이다. 본 발명에 따라 ηCO를 조절하기 위한 방법의 예로 다음과 같은 단계로 구성된다. 본 발명의 로에서 ηCO의 조절흐름의 요지가 설명되어 졌다. ηCO의 현 조절은 ①~⑤로 요약되어졌다.

① 평균 금속화율( M.Fe/T.Fe)은 성분과 장입된 철원의 혼합량으로부터 결정되어 진다.

더욱 효율적인 조업을 의도되어졌을때 반지름방향에서 분리된 장입이 적용될 경우 실행하고, 평균 금속화율은 비교적으로 중심부와 주변부로 장입된 철원에서 계산되어진다.

② 조업에 대한 적당한 ηCO수준의 범위는 장입된 철원의 주로 금속화율과 식(1), (도 3)에 따른 철원의 탄소함량으로부터 요구되어진다.

분리된 장입방법의 경우 적당한ηCO는 비교적으로 중심부와 주변부에서 결정되어 진다.

1.5 × C% ≤ ηCO - 0.7 × (mean M.Fe/T.Fe) ≤ 3.0 × 'C% ------(1)

여기서:

C: 철원에 함유된 탄소 함량, 0% ≤ C% ≤ 20%,

ηCO: 가스이용비율(%),

(mean M.Fe/T.Fe): 철원에 함유된 금속성의 철(M.Fe)/ 철원 모든 철(T.Fe), 평균 금속화율: 철원의 몇가지 종류에 대해 중량수단으로써 얻어진 금속화율

③ 노내부의 가스 흐름속도의 수단은 용융로의 조업조건에 의해 결정되어지고, 첫 번째 송풍구로부터 코우크스상의 높이는 도 4 에서 나타낸 데이터로부터 사용된 고체연료의 입자크기에 따라 결정되어진다.

분리된 장입방법의 경우 적당한 코우크스상의 높이는 중심부와 주변부에서 결정되어진다.

④ 스토크 레벨과 관련하여, 목표 ηCO에 일치한 스토크 레벨(첫 번째 송풍구로부터 장입표면의 높이) H(m)은 식 (3), ( 도 5)에 요약되어 설정되어졌다.

대략적인 표현(3)은 최소 평방의 방법으로써 대략적인 선이며 약간의 범위의 변화는 철원의 종류와 금속화율에 의존한다. 그렇지만, 스토크 레벨 H(m)는 목표 ηCO를 기본으로 설정된다.

H = -0.02775ηCO + 1.755 -------------------------(3)

분리된 장입방법의 경우에 있어서 스토크 레벨은 우선적으로 중심부와 주변부에 의해서 결정되어진다.

⑤ 연료비에 관해서는, 연료비(kg/t) 표준은 노의 특징으로써 노상 열방출(kcal/hr)을 첨가하고, 목표 테핑 양(t/d)과 철원 종류를 포함한 조업조건, 질 등이 기술된 목표ηCO로 결정되어지기고 하고, 열-재료 균형으로부터 결정되어질 수 있다. 결국, 조업은 두 번째 송풍량과 스토크 레벨의 적절한 조정으로 목표 ηCO수준을 유지하기 위한 방법내에서 실행할 수 있다.

분리된 장입방법의 경우, 그 연료비는 결정되어 연료가중심부와 주변부로 장입된다. 노내부 ηCO가 철원이 환원되고 용융되었을 때 철원에 함유된 철의 평균 금속화율에 따라 억제되고 적용되야만 하는 이유가 설명되어질 것이다.

환원 작용은 철 스크랩, 선철, 주철스크랩, HBI, 환원철 DRI등과 같은 적어도 90%의 높은 금속화율을 가진 철원의 용융작업에서는 필요하지 않다. 그렇기 때문에 높은 ηCO를 가진 조건이 저연료비 조업을 이루기 위해서 우선적이어야 하며, ηCO≥80%값이 조업의 목표이다.

분진괴성광, 자기환원성광괴, 특히 산화된 환원철, 환원철 분말등과 같은 낮은 금속화율을 갖는 철원이 환원되고 용융되어지며, 한편으로는 고체 철의 많은 양을 생산하고, 선철의 질을 개선하며 조업의 안정화를 위한 고체철의 용융는 고체-가스의 반응으로써 환원을 일으키는데 선호적이다. 이 목적을 성취하기 위해 ηCO≤대략, 30% 의 가스조건, 예를들면, 철에 대한 순수 뷔스타이트(FeO)를 환원시키기 위해서는 열역학 조건으로써 적어도 1000℃의 온도영역이 필요하다.

그러한 조건에서 요구된 철원은 소결, 펠렛, 송풍로에 장입된 괴광석등은 0%의 금속화율을 갖는 뷔스타이트(FeO)이다.

이것은 본 발명에 사용된 탄소함유 자기환원성광괴 또는 탄소함유 분진괴광석과 같은 탄소함유괴광석의 경우, ηCO 대략, 30%조건은 괴광석 내부 탄소의 존재로 괴광석 내에 성립될 수 있고, 괴광석 외부의 가스분위기는 ηCO 대략, 30%의 조건 아래에서 환원철의 진행에 대한 환원반응과 FeO로부터 철의 환원은 평행이론의 원리에 따라 진행되지 않는다는 것이 확립되어졌다.

탄소를 12% 함유하고 있는 자기환원성광괴와 철 스크랩의 50%에 대한 50%의 조업은 ηCO가 약 50%인 노정부에 대한 가스조건 아래에서 부드럽게 진행되며, 이것은 노내부의 적절한 환원진행을 암시한다.

상기에 기술된 것처럼 높은ηCO는 철원의 환원과정이 중요한 경우에서 처럼 사용된 낮은 금속화율을 가진 분진의 많은 양의 조건에서는 기대할 수 없지만, 철원의 용융를 위해 직접적으로 철 스크랩이 용융작용으로 되는 경우, 또는 높은 금속화율을 가진 철원에 대해 많은 양을 사용하는 조업의 경우, 낮은 금속화율을 가진 분진에 대해 적은 양을 사용하는 조업등은 높은 ηCO 조업이 이루어질 수 있다.

다른 표현으로 이것은 M.Fe/T.Fe의 비율과 철원의 종류에 따라 환원반응에서 문제가 발생되지 않는 영역에서는 ηCO수준을 조절하고 다루기가 편리해질 것이다.

다음은 ηCO를 조절하기 위한 방법이 기술되어 졌다.

ηCO의 조절에 대한 방법으로써 장입에 대해 위치를 장입시 높게 조절하기 위한 과정①, 코우크스 베드의 높이를 조절하기 위한 과정②, 다양한 단계 송풍구 사용을 위한 과정③, 반지름방향에서 장입의 분리과정④ 등의 본 발명과정이 진행된다.

하기에, 이러한 기술들이 연속적으로 설명되어질 것이다.

첫째, 수직로 내부에 고체연료와 철원의 구성으로 장입에 대한 장입 높이의 변화는 ηCO 조절을 설명하는데 효율적이다.

스토크 레벨에 관해서는 스토크 레벨의 가장 낮은 단계 송풍구로부터(H) 로직경 (D) 높이의 H/D비율은 일반적으로 철 스크랩, 주철 스트랩 용융에 대한 큐우폴라 조업에서 4~5정도로 설정되어 있다. 수직로에 관해서 송풍로 코우크스와 같은 적은 직경 코우크스를 사용하고 분진환원과 같은 환원작용이 필요하지만 스토크 레벨에 대한 조사 결과 발견되지 않았다. 그렇기 때문에 스토크 레벨 변화시험은 사용된 철 스크랩의 많은 양인 조건 아래에서 실행되어지고, 소모가스ηCO 의 관계가 도 5에 도시한 것 처럼 분류되어졌다.

D = 1.4m의 심부 직경을 가진 수직로를 사용한 실험의 결과, H/D는 H/D = 2.0의 작은 비율로 설정되고 ηCO 70%에 대한 높은 소모가스ηCO가 유지되는데 소모가스높은 위치로부터 진행된 고체연료의 온도상승은 스토크 레벨을 상승시킴으로 저하시킬 수 있다.

왜냐하면, 스토크 레벨이 상승되었을 때 가스로부터 원 재료와 연료까지의 열전도는 우수하게 되며, 예열과 높은 위치로부터 진행된 고체연료의 온도상승과 식 (4)의 용융손실반응은 노 상부에서 설명되어진다. 결과적으로 탄소의 소비량은 커지고 ηCO는 떨어진다.

C + CO₂= 2CO --------------- (4)

위에 기술된 것처럼, 스토크 레벨의 변화는 노 내부의 원료와 연료의 온도상승의 조절의 역할과 소모가스 ηCO에 대한 조절 수단으로써 작용한다.

다음은, 수직로의 저부에서 코우크스상 높이 변화, 송풍량과 송풍구 직경의변화, 송풍구의 돌출된 위치의 변화등은 ηCO조절을 설명하는데 효율적이다.

도 4a-4c는 송풍구로부터 코우크스상 높이를 조사하므로써 오프 라인 시뮬레이터에 대한 실험 결과와 코우크스 입자 크기, 송풍량을 변화시킬 때 ηCO의 변동을 보여주고 있다.

도 4a - 4c, 송풍구로부터 송풍된 분위기내의 부유한 산소와 산소는 코우크스와 함께 타서 CO₂를 형성하고 아래식 (5)에 따라 O₂가 사라지는 영역에서 완전 연소에 도달한다.

C + O₂= CO₂---------------- (4)

가스 온도는 이 영역에서 가장 높고, 이 영역위에서는 흡열반응이 진행되므로써 식 (5)에 대한 용융손실반응이 일어나 ηCO와 가스온도는 떨어진다.

코우크스 입자크기가 작을 때 식 (5)에 대한 연소속도는 빠르다. 그렇기 때문에 가장 높은 가스 온도(O₂= 0, ηCO = 100%)를 가진 영역은 송풍구에 가깝다.

송풍량이 증가하면 가스 유동속도는 상승하고, 송풍구에서 불어낸 노내부 산소의 유동속도 또한 증가하여 송풍구에 근접해 있는 탄소와의 접촉시간을 더욱 단축한다. 결론적으로 식 (5)에 대한 연소반응은 노내의 상부로 확대된다. 그렇기 때문에 유동속도가 같은 코우크스 입자크기에서 연소가 증가하면 노내의 ηCO는 도 4a - c에 도시된 것 처럼 유동속도가 낮을 때 보다도 대체적으로 높게 된다. 첫 번째 송풍구가 송풍구의 직경 또는 노내로 돌출되면 송풍 산소와 탄소의 접촉이 단축되는 것에 일치하여 송풍구 유동속도 상승을 단축하고, 노내부 유동속도의 상승에 유사한 영향을 제공한다. 이 방법에서 수직로의 저부에서 코우크스 베드 높이의 변화, 송풍량과 송풍구 직경의 변화, 송풍구 돌출 위치는 노내의 ηCO 조절에 대한 효율적인 수단이 된다.

다음은, 반지름 방향에서 장입에 대해 분리된 장입 방법의 이유는 작은 직경 고체연료를 사용했을 때 조차 수직로의 낮은 연소효율 없이 ηCO조절에 대해 효율적인 수단이며, 수직방향에서 수직로에 대해 이동 영역의 벽쪽에 있는 많은 단계 송풍구들의 다수의 배치는 ηCO조절에 대해 더욱 효율적임을 설명할 것이다.

반응식(5)에 따라 첫 번째 송풍구에서 고체연료를 연소시키면 식 (4)에 표현된 용융손실반응에 의해서 CO가스를 형성한다. 다른면에 있어서 아래로부터 상승한 CO가스는 첫 번째 송풍구위에 위치해 있는 두 번째 송풍구에서 식 (2)의 반응에 의해 연소한다. 철원은 연료비를 감소시키고 높은 ηCO를 달성하기 위해 흡열반응을 이용하므로써 예열되어 진다. 실험에 따라서 15% 보다 많은 ηCO 개선은 두 번째 송풍량/첫 번째 송풍량 = 1/4의 조건 아래에서 도달될 수 있고, 많은 단계 송풍구를 사용하므로써 상부단계 송풍은 노내 ηCO조절에 대한 수단이 될 수 있다.

그렇지만, 용융손실반응은 두 번째 송풍구에서 발생하는 식 (4)에 의해서 표현되었고, 이것이 가능한한 많은 용융손실반응의 비율을 감소시키는 반지름방향에서 분리된 장입방법을 이용한 장입이며 작은 입자 고체연료를 사용했을 때 수직로의 낮은 가스이용 비율(ηCO)없이 노 조업을 할 수 있다.

이 장입 방법은 노 중심부와 주변부에 다른 철원과 고체연료의 장입량을 만드는 것중의 하나이다. 이 방법의 경우 노의 중심부에서 철원과 고체연료의 중량비는 증가하고 노 주변부의 철원과 고체연료의 중량비는 감소함에 따라 주변부에 대해서 작은 입자 고체연료의 많은 양이 장입된다. 가스 유동은 노주변부에서 사용된 큰 송풍저항을 가진 미세한 입자 코우크스 때문에 중심부로 흐르고, 노 주변부에 대한 용융손실반응의 속도는 온도가 노상에 뿌려진 물에 의해 냉각되는 영향으로 노 중심부보다 낮기 때문에 저지된다. 가스 양은 코우크스의 장입량이 적기 때문에 노 중심부에서 많고, 식(4)에 대한 용융손실반응은 층상 장입방법 또는 보통 혼합 장입방법 보다 더욱 저지된다. 이 방법에서 반지름방향에서 장입에 대한 분리된 장입방법은 작은 직경 고체연료를 사용했을 때 수직로의 낮은 연소효율 없이 ηCO조절에 대해 효율적인 수단이다.

다음은, 반지름방향에서 분리된 장입방법을 이용한 철원에 대해 환원과 용융 방법은 사실, 저연료비로 조업을 안정화하는데 효율적이며 효율적인 조업을 이끌기 위한 조업방법과 철원의 종류와 그들의 입자 크기에 상관없이 효율적으로 조업을 할 수 있음을 설명하고 있다.

반지름방향에서 분리된 장입방법에 관해서는 철원의 종류에 의존하는 적절한 조업 방법이다. 효율적인 조업이 가능한 분리된 장입방법은 첫째, 철원으로 M.Fe/T.Fe에 의존하고, 두 번째, 철원의 입자크기에 의존하는 장입방법이다.

첫째, 철원에 대해 금속화율에 의존한 분리된 장입방법은 안정한 조업에 기여하며 효율적인 조업을 제공할 수 있다.

환원/용융로써 사용된 철원이 몇 종류의 철원이었을 때는 M.Fe/T.Fe 비율에 따라서 분류가능하며, 선철, 철 스크랩, 주철 스크랩, 환원철, HBI, DRI등과 같은 높은 금속화율을 갖은 철원은 노 중심부로 장입되고 낮은 금속화율을 갖는 철원(분진괴성광, 자기환원성광괴, 부분적으로 산화된 환원철등)은 노 주변부로 장입된다. 이것은 노중심부에서 용융작용과 노주변부의 환원작용을 제공하는 방법이다. 노중심부의 높은 금속화율을 가진 철원과 노주변부의 낮은 금속화율을 가진 철원은 저연료비 조업을 이루고, 중심부 가스유동을 안전하게 하기 위한 것과 노중심부에서 코우크스 상의 높이를 쉽게 조절한다.

이 조업이 완성되었을 때 두 번째 송풍구는 노벽 보다 노내부에서 더욱더 송풍구 돌출의 원심 끝 구조를 가지며, 이것은 노중심부와 주변부 사이의 경계에서 두 번째 송풍구의 원심끝의 위치를 배치하는데 이상적이다. 가스유동이 중심부로 흐를 때 노주변부로 장입된 철원의 환원작용은 중요하며, 우선적으로 노주변부에 고체연료는 작은 입자연료로 구성되고 노중심부의 고체연료는 큰 입자연료로 구성된다.

두 번째 송풍구가 노의 중심부와 주변부사이의 경계에 설치된 이유는 주변부에 존재한 고체연료의 연소로써 사용된 두 번째 송풍을 막기위한 것이며, 두 번째 송풍은 식 (2)에 의해서 표현된 CO가스 연소를 지배한다. 노 중심부가 주로 용융작용을 지배할 때, 노 중심부에서 ηCO 90%의 조업의 가장 효율적이며 노 중심부에서 고체연료는 가장 낮은 연료비에서 탈탄에 대한 함유량이 감소될 수 있다. 그렇기 때문에 코우크스상의 높이에 대해 격렬한 변화는 코우크스상에서 입자크기를 유지하기 위한 코우크스 때문에 더욱 저지될 수 있고, 안정된 가스의 저연료비 조업과 액체 투수성이 수행될 수 있다.

이 조업에서 적당한 2차 송풍량은 코우크스상의 높이에 의존한다. 상기에 기술된 것처럼, 코우크스상의 높이 변화는 코우크스 입자크기와 노내부의 가스 유동 속도에 의존하지만 코우크스상의 상부 끝이 낙관적인 위치(ηCO 90%)에 설정되면 두 번째 송풍은 불필요하게 된다. 코우크스 상의 상부 가장자리 위치의 ηCO가 90%보다 적을 때 ηCO 90%는 두 번째 송풍에 의해서 설정 가능하며 이상적인 조업이 노 중심부에서 행해질 수 있다.

노 중심부에서 코우크스에 의해 효율적인 조업은 도 4a - c에 도시된 것 처럼 미세한 입자 코우크스를 사용했을 때 ηCO의 변화 없이 송풍양을 조절하므로써 또는 큰 직경 코우크스를 사용했을 때 보다 낮은 수준으로 코우크스 상의 높이를 설정하므로써 예기될 수 있다.

철원이 코우크스 상의 상부 끝 위치에서 용융되었을 때 철 스크랩의 용융조업에서 코우크스 상의 높이에 대한 낙관적인 위치는 우선적으로 가스 온도가 가장 높은 수준에 도달되는 위치, 즉 대략적으로 O₂에서 ηCO =100%의 위치에 설정된다.

1/4의 두 번째 송풍량/첫번째 송풍량인 수직로의 시조업에서 15% 보다 많은 ηCO 개선은 상기에 기술된 송풍에 의해서 성취될 수 있고, 이 실험결과가 상당한 것으로 간주되어질 때, 이것은 만약 ηCO 80%의 조업이 완성되었다면 코우크스상의 적어도 코우크스상의 상부 끝 위치에서 ηCO 65% 만족한 높이로 코우크스 베드를 설정하는데 좋게 된다. 낮은 금속화율을 갖은 철원이 주변부에 장입되고, 다른 한편으로는 환원이 코우크스 상의 상부 끝 영역 보다 높은 위치에서 이루어 져야만 한다. 이것은 낮게 제한된 위치로써 O₂에 의해 ηCO = 100%의 위치를 설정하므로써 코우크스상의 상부 끝 영역에서 ηCO를 조절하고, M.Fe/T.Fe의 철원종류에 따라서 높은 영역에서 코우크스상의 높이를 설정하는데 필요하다.

코우크스상의 높이는 조업을 시작하기 전 이미 결정된 영역에 미리 설정되어야 한다. 코우크스상의 높이는 노 내부 코우크스 소모량에 대응하여 코우크스의 양을 노내의 상부로 장입하므로 조업이 진행되는 동안 유지될 수 있다.

코우크스 상의 상부 끝 영역에서 ηCO 65%의 조업은 노내부의 1Nm/s의 가스 유동속도에서 80mm의 큰 직경 코우크스를 사용하므로써 예측할 수 있는 코우크스 상의 적당한 높이는 도 4a - 4c에 도시된 것 처럼 가장 낮은 단계 송풍구로부터 60~90cm의 높이이다.

코우크스 상의 상부 끝 영역에서 ηCO 30%의 조업이 예측될 때 코우크스상의 적정 높이는 가장 낮은 단계 송풍구로부터 30mm 송풍로 코우크스에서 거리는 120cm 보다 높고, 80mm 큰 코우크스에서는 130mm보다 높게 되어 있다.

다음은, 노주변부에 낮은 금속화율을 가진 철원을 장입할 때 고체연료와 철원을 혼합하여 장입하는 방법의 효율적인 이유가 아래에 설명되어질 것이다.

만약 높은 ηCO를 가진 조업이 이루어진 다면, 낮은 연료비에서 조업이 가능하다.

ηCO 30%의 조건에서 낮은 금속화율을 가진 철원을 환원시키는 것에 대한 실험을 통해, 이것은 철원이 코우크스와 혼합되지 않고 철원내의 뷔스타이트로부터 철로 환원반응이 진행되지 않을 때, 높은 온도 영역에서 조업에 관하여 용융/환원의 반대 현상이 일어나고 코우크스가 혼합되지 않을 때 발견되어진다. 반대로 오프라인 시뮬레이터의 조사 결과는 적어도 20% 감소의 개선 효과로 도 6b에서 증명한 것 처럼 코우크스와 혼합되지 않은 철원인 경우와 비교하여 혼합물의 장입과 코우크스와 같이 철원을 혼합하므로써 낮은 금속화율을 갖는 경우에 이루어질 수 있다.

상기에서 증명된 사실인 낮은 금속화율을 갖는 철원의 장입에 대한 조업에서 장입방법은 고체연료와 철원의 혼합이 고체연료가 혼합되지 않은 조업방법 보다 철원에 대해 환원효과가 크며 결과적으로 용융시간에 대한 슬래그 용융양이 감소될 수 있고 쉘빙을 피할 수 있다.

낮은 금속화율을 갖는 철원의 환원을 촉진시키기 위한 방법으로써 노 주변부로 장입하고 용융 전 철원의 환원정도를 개선시키며, 이것은 철 함유 분진내에 탄소 첨가와 탄소 함량의 증가에 효율적이다. 첨가되기 위한 탄소의 상한은 강도의 제한으로부터 약 20%이다.

도 3은 유연하게 실행될 수 있는 철원의 환원/용융에서 ηCO수준과 철원의 평균 금속화율 사이의 관계에 대한 실험결과의 예를 도시하였다. 비록 ηCO수준이 철함유 분진에 첨가된 탄소함량에 의존하여 약간의 변화가 있더라도 조업가능한 ηCO수준은 장입된 철원의 주요 금속화율로부터 판단될 수 있다.

코우크스는 일반적으로 고체연료로써 사용되지만 무연탄과 같은 목탄재료들이 사용될 수 있다.

다음은, 도 7a - (d)는 분진괴성광, 자기환원성광괴(HBI, DRI), 철스크랩, 주철 스크랩, 선철, 광석, 펠렛, 환원철 분말 등의 장입에 대한 장입방법을 도시하고 있다. 도 7a - b의 방법들은 높은 금속화율을 갖는 즉, 선철, 철 스크랩과 괴환원철과, 노중심 영역내에 탈탄과 코우크스 상의 보충을 위한 큰 입자 코우크스등이 철원으로 장입되고, 낮은 금속화율을 갖는 철원(분진괴성광, 자기환원성광괴, 부분적으로 산화된 철, 펠렛)이 노주변 영역에서 작은 직경 코우크스와 혼합하여 장입된다. 그들은 낮은 연소비에서 높은 연소효율을 가지는 조업을 예측하면 가장 효율적이다. 부수적으로, 부분적으로 산화된 괴환원광석은 도 7c에 도시된 것 처럼 노중심 영역으로 장입될 수 있다.

-5mm의 입자크기를 가진 환원철 분말의 많은 양의 경우는 노 상부로부터 장입되고, 조업은 어떤 범위의 노내부의 반응효율을 희생하면서 철생산비율을 개선하기 위해 도입되었다. 예를들면, 이것은 환원철 분말과 미세한 입자 고체연료를 혼합하고 노 주변부에 혼합물의 장입과 노중심부에 큰 입자를 가진 분진괴성광, 자기환원성광괴와 같은 금속화율을 가진 철원의 장입이 가능하게 될지도 모른다. 이 경우에 환원이 필요한 고체연료는 노중심부에 장입되어야 하며, 그곳에서는 비록 노내부의 환원비율이 어떤 정도보다 못할 경우일지라도 사용될 수 있는 미세한 입자 철원의 많은 양의 이익을 얻을 수 있다.

이 방법에서 다양한 기능을 가진 조업은 반지름방향의 분리된 장입방법을 이용하므로써 철원의 종류와 특성에 따라서 수행될 수 있다.

다음은, 원료의 장입영역에 따라 스토크 라인의 변화와 수직로의 반지름방향에 장입된 연료의 효과에 대한 설명이 주어질 것이다.

예를들면, 철 스크랩, 선철, 주철 스크랩등 환원이 필요하지 않을 때는 ηCO값을 우선적으로 가능한 만큼 높게한다. 적어도ηCO 70%가 목표일 때 적당한 스토크 레벨은 H/D 2.0 이다. 분진괴성광, 자기환원성광괴 그리고 환원에 필요한 환원철등이 환원되고 용융될 때, 이것은 낮은 ηCO를 필요로 한다. 만약, ηCO = 50%가 이 경우에 있어서 목표로 하였다면 스토크 레벨은 H/D = 약 2.4로 설정될지도 모른다. 이 방법에서 스토크 레벨의 적절한 수준은 장입된 철원의 종류에 따라서 반지름방향에 존재한다.

다음은, 코우크스 상의 높이를 유지하기 위한 제어방법이 기술되어졌다.

코우크스 상의 높이를 제어하기 위한 어려움은 다음 아래와 같다. 첫째, 코우크스 상은 노의 저중심 영역에 존재한다. 적당한 코우크스 비율 없이는 미환원된 FeO는 코우크스 상에서 발생하는 비정상적 소모인 코우크스 상의 소모와 노의 저부에서 환원되고 용융된다. 그러한 코우크스의 비정상 소모가 노의 저중심 영역에서 발생하고, 문제가 철원의 용융에서 발생할 때 슬래그의 응고 때문에 가능한한 조업을 중지해야 한다.

그렇기 때문에, 높은 금속화율을 갖는 즉, 주형선철, 철, 스크랩등이 상기에 기술된 것처럼 주로 노중심영역으로 장입되면 조업시 노중심 영역에서 용융/환원이 어렵게 발생하고 노중심에서 코우크스 상에 대한 비정상적 소모가 저지된다.

코우크스에 대한 용융 손실반응을 가능한 감소시키기 위해서는 노중심 영역으로 장입된 고체연료는 노주변 영역으로 장입된 고체연료와 구별되어야 하고, 큰 직경의 코우크스가 사용되어야 한다. 결론적으로, 노중심영역에서 코우크스 상의 비정상적 소모는 저지될 수 있으며, 노 저영역에서 높은 가스 이용비 ηCO를 가진 조업이 수행될 수 있다.

상부단계 송풍구의 설치 위치는 코우크스 입자 크기, 송풍양 등의 다양한 규모에 따라서 적당하게 선택되며, 기본적으로 65% ηCO 90%의 두 번째 송풍구 영역에서 ηCO수준은 하나의 기준이 된다.

코우크스 상의 상부 끝 위치는 장입된 철원의 종류에 따라서 변하며, 철원의 장입영역에서 환원작용은 필요하지 않고, 상부 끝 위치는 코우크스 연소를 가능한 만큼 감소시키기 위해 두 번째 송풍구 아래서 제어된다. 환원작용이 필요한 철원의 장입영역에서, 다른 한편으로, 코우크스 상의 상부 끝(가장자리) 위치는 우선적으로 두 번째 송풍구 위에 존재한다. 왜냐하면, 코우크스 상의 상부 끝 위치에서 ηCO은 철원에 대한 M.Fe/T.Fe의 비율에 따라 제어되어야만 하기 때문이다.

코우크스 상 높이를 제어 또는 조정하기 위한 간단한 방법은 육안으로 두 번째 송풍구에 대해 관찰하고 노내부의 압력손실 값에 의해 판단한다. 두 번째 송풍구 영역에서 관찰은, 적어도 용융영역이 두 번째 송풍구 아래 또는 위 인지 여부를 판단할 수 있다. 코우크스 상의 상부 끝 위치는 첫 번째 송풍구와 두 번째 송풍구 사이에서 압력손실의 차이를 감지함에 따라 결정될 수 있다. 조업의 일례에 따라, 첫 번째 송풍구와 두 번째 송풍구 사이에서 압력손실의 차이는 코우크스 상의 상부 끝 영역이 두 번째 송풍구 아래에 존재할 때 상당한 감지가 가능하다. 왜냐하면, 용융영역이 존재하면 압력손실 값이 증가하기 때문이다.

코우크스 상의 높이는 철선 또는 노의 상부로부터 삽입된 수직탐침기의 노저부 반응을 측정하므로써 정확한 측정이 가능하다. 수직탐침기의 경우는 노내부의 온도가 극렬하게 상승하는 영역과 코우크스 상의 상부 끝 영역에 대응한 적어도 1,200℃인 영역에 사용되며 철선의 경우에 있어서는 강하하는 속도가 코우크스 상의 상부 가장자리에 일치하는 영역에서 사용된다.

다음은, 노주변부내에 고체연료를 혼합하므로써 낮은 금속화율을 가진 철원의 장입과 노주변부로 장입되기 위한 코우크스로써 작은 입자 코우크스의 사용, 반지름 방향에서 철원/고체연료 비율을 변화시키면서 행해진 장입방법은 쉘빙을 피하기 위해 효율적인데 그 이유는 다음과 같이 설명될 수 있다.

일반적으로 철 함유 분진의 많은 양이 사용될 때 부착물은 노벽에 형성하기 쉽다. 예를 들면, 환원반응이 느리게 일어나고, 결과적으로 슬래그가 함유된 FeO의 많은 양이 형성된다. 슬래그는 흡열반응으로써 용융/환원에 의해 냉각되고 노벽에 부착된다.

다른 경우는 FeO를 함유한 많은 양이 노의 저부에서 범람 상태로 유입되고, 적치되어 노벽에 고착한다. 아직 다른 경우에 있어서도 미환원된 FeO가 상승되는 높은 온도 가스, 커플에 의해 노의 상부에서 용융되며, 또는 노벽에 고착되고 철원의 부근에서 용융한다. 이러한 모든 경우에 있어서 슬래그 용융물의 많은 양이 노벽에서 발생하고, 노벽에 고착하여 쉘빙이라고 하는 부착물로 변한다.

이러한 쉘빙을 피하기 위해서는 노주변 영역에서 용융물 형성량의 감소, 철원 부근에서 가능한한 많은 접촉을 저지하는 것이 필요하다.

노주변영역에서 용융물형성양을 감소시키기 위해서는 철원의 환원정도를 개선해야 하는데 이것은 혼합장입을 위해 고체연료와 함께 노주변영역에 장입하는 것이 철원을 혼합하는데 효과적이다. 이때 고체연료의 입자크기는 우선적으로 작아야 한다. 왜냐하면, 만약 코우크스에 대해 같은 중량으로 장입되고, 장입된 입자의 크기가 유사한 입자 크기를 가진 고체연료 보다 크면 철원에 대한 상호 접촉을 충분히 피할 수 있다. 부수적으로, 작은 입자 고체연료라는 말이 여기서 사용된 의미는, 예를 들면, 송풍로에 대한 코우크스(단지, 60mm의 입자 크기)와 약 30mm의 입자 크기를 가진 송풍로에 대한 작은 괴광석을 뜻한다.

이것은 노중심 영역으로 장입된 고체연료의 무게 보다 노 주변부로 장입된 고체연료의 큰 무게를 장입하는데 효율적이다. 이러한 목적을 이루기 위해, 철원/고체연료의 중량비가 노중심 영역과 노 주변 영역으로 분리되고 높은 금속화율을 가진 철원이 중심부로 장입된 코우크스의 무게를 감소시키기 위해서 노 중심 영역으로 장입된다. 그리고 노 주변부로 장입된 코우크스의 양은 가능한 만큼 증가시킨다.

노 주변부로 장입되기 위한 고체연료의 비율은 분진괴성광, 자기환원성광괴, 환원철 등과 같은 철원의 금속화율에 의존하여 약간씩 변한다. 탄소를 12%함유한 자기환원성광괴의 75%인 경우 15%의 환원철과 10%의 철 스크랩이 사용되는데 이것은 쉘빙은 고체연료를 환원하는데 필요하지 않은 철 스크랩 보다 다른 철원의 비율 조건에서 피할 수 있다. 즉, (자기환원성광괴 + 환원철)/고체연료는 5이다.

이 조건이 (장입된 철원의 금속 M.Fe 무게)/고체연료 1.24의 경우와 일치한다.

낮은 금속화율을 가진 철원이 사용될 때 노 주변부로 장입된 고체연료의 양은 더욱 증가되어야 한다. 높은 금속화율을 가진 철원이 사용될 때는 반대로 노주변부로 장입되는 고체연료를 감소될 수 있다.

다음은, 작은 입자 고체연료, 환원철, 자기환원성광괴, 분진괴성광등과 같은 낮은 금속화율을 갖는 철원인 경우 고체연료는 노 주변부로 장입되고, 철 스크랩, 주철 스크랩, 선철등과 같은 높은 금속화율을 갖는 철원인 경우 고체연료는 노중심부로 장입된다. 노중심부로 장입된 고체연료에 함유된 탄소의 중량비와 철원에 함유된 Fe의 중량비 설정이 0.01 ≤ C/Fe ≤ 0.05 에서 효과적임이 다음과 같이 설명된다.

노 중심부로 장입된 철원은 탄소를 함유한 철스크랩 이외에 철원인 철 스크랩, 주철 스크랩, 선철 등이다. 그렇기 때문에, 탈탄에 필요한 탄소 양은 단지 철 스크랩에서 보충받고, 게다가, 고체연료는 코우크스 상의 연소에 의해 부분적으로 소모된 양과 일치하여 그 양이 보충된다. 노내부 철 스크랩의 탈탄의 양은 철 스크랩의 2~4wt%이다. 실험결과는 노 중심 영역에서 코우크스 상의 소모량은 약 10kg/t으로 나타났다. 코우크스의 최고 장입량은 철 스크랩이 사용되어질 때 노 중심 영역에서 장입되기 위한 철원으로써 필요하다. 이 경우에 있어서, C/Fe = 0.02~0.04는 탈탄을 위해 필요하며, 코우크스 상의 소모시 0.03 ≤ C/Fe ≤ 0.05로 계산 되어진다. 주철 또는 선철이 노 중심영역으로 장입되기 위해 철원으로 장입될 때 코우크스의 장입량은 최소가 된다. 단, 철 스크랩은 장입되지 않는다. 이 경우에 있어서, 탈탄을 위한 코우크스는 불필요 하고, 고체연료가 노 중심영역의 코우크스상에서 소모되는 양과 일치하여 C/Fe = 0.01의 비율로 장입될 수 있다. 그렇기 때문에, 고체연료와 철원의 장입비율은 0.01 ≤ C/Fe ≤ 0.05로 노 중심부로 장입된 고체연료에 함유된 C와 Fe의 중량비를 설정하므로써 결정될 수 있다.

장입방법에 관해서는 벨타입 장입기구에 아머를 사용하므로써 수행되어지는 예열장입 즉, 예를들면, 각 장입에 대한 철원/고체연료의 중량비 변화, 노 중심부의 첫 번째 장입과 노 주변부의 두 번째 장입이 확립되어졌다. 노상부 개방형장입 기구는 큐우폴라 사용과 같은 용융로에서 관찰되었고, 이것은 도 1a - c에 도시된 장입기구로써 노중심부 장입시 분리하여 장입되기 위한 효율적인 방법이다.

철원의 금속화율에 무관한 쉘빙을 피하기 위한 방법으로는 노벽 부근에 고체 연료를 장입하고 장입방법이 약간 복잡할지라도 도 7(d)에 나타낸 것처럼 노 부변부에서 장입이 이루어질 때 내부쪽에 혼합물로써 철원과 고체연료를 장입하는 방법이다. 더욱 구체적으로, 장입 사이클이 세 번의 장입으로 구성되면 고체연료는 첫 번째 장입시는 노 주변부 벽 부근에 장입되고, 철 스크랩과 고체연료의 혼합물은 두 번째 장입시 노 중심부로 장입되며, 세 번째 장입때는 고체연료와 철원이 장입된다. 이 방법은 미리 결정된 장입시 가능하다.

본 발명에 있어서 노 중심부와 노 주변부사이의 경계 위치는 철원의 금속화율, 코우크스의 입자 크기, 철 함유 분진 사용의 비율에 의존하는 노의 반지름 방향으로 이동한다.

각 영역으로 장입되기 위한 철원과 고체연료의 양은 한차례에 결정되고, 노 중심부와 노 주변부사이의 경계위치인 ri는 식 (6)에 따라서 결정될 수 있다.

여기서,

ri : 중심부와 주변부에 대한 무차원 경계의 반경 (-).

wm^c: 노중심부로 장입된 철원의 무게 ( kg/charge).

Wc^c: 노 중심부로 장입된 고체연료의 무게 ( kg/charge).

Wm^(p): 노 주변부로 장입된 철원의 무게 ( kg/charge).

Wc^(p): 노 주변부로 장입된 고체연료의 무게 ( kg/charge).

ρm^c: 노 중심부로 장입된 철원의 체적밀도 ( kg/m³).

ρc^c: 노 중심부로 장입된 고체연료의 체적밀도 ( kg/m³).

ρm^(p): 노 주변부로 장입된 철원의 체적밀도 ( kg/m³).

ρc^(p): 노 주변부로 장입된 고체연료의 체적밀도 ( kg/m³).

그런데, 이 ri는 무차원 반경에 의해서 표현되고, 노 중심부와 노 주변부의 장입속도가 느리고, 일정할 때 경계위치는 나타난다.

다양한 방법이 ri값에 의해 표현된 경계위치 적용에 대한 장입방법으로써 가능하게 될지도 모른다. 벨타입 장입기구가 사용될 때 미리 결정된 경계는 아머를 사용하고, 비록, 혼합층이 부분적으로 형성되더라도 각 장입에 대해 노중심부와 노주변부에서 장입 조업을 변경하고 되풀이 하므로써 설정 가능하다.

아래에는, 본 발명의 특징이 일례를 위한 참고로부터 더욱 구체적으로 설명되어질 것이다.

아래 실시예는 심부 직경이 1.4m, 첫 번째 송풍구 수가 6개, 두 번째 송풍구 수가 6개로 이동 가능한 층타입 2단계 송풍구 구조와 스토크 레벨의 상부한계 위치가 첫 번째 송풍구 5.0m 위에 존재하는 노탑개방형 수직로를 사용하였다. 장입기구는 노의 반지름 방향에서 장입위치가 분리된 형이다.

그런데, 가스성분이 고갈된 노상부는 아래의 식에 의해 정의 되어진다.

조업 용적중 송풍 습도는 분위기 습도로써 15g/Nm³로 설정되었고, 노상부로 장입된 장입된 석회석의 원 단위는 목표로써 슬래그 염기도 = 1.0으로 설정되었다.

장입되기 위한 철원은 탄소를 함유한 자기환원성광괴( 40mm × 20mm × 30mm의 입자 크기, 3mm보다 크지않은 크기를 가진 환원철 분말에서 코우크스 분말, 송풍로의 두 번째 회분 혼합에 의해 생산됨), 주요 성분으로 용광로의 두 번째 회분을 혼합함으로써 얻어진 분진괴성광, 철 제분기 내의 분진, 혼합물의 괴, 상업적으로 이용 가능한 철 스크랩, 3mm~5mm이상의 입자를 가지는 환원철 분말등이다.

고로에서 약 30mm의 입자크기의 작은 괴 코우크스는 노 주변부의 고체연료로써 사용되고, 약 80mm의 입자크기인 코우크스는 노 중심부에서 탈탄을 보충하기 위해 사용된다.

표 1은 조사 결과에 대해 상세하게 나타내었다.

실시예 1a 와 실시예 1b 그리고 비교예 1은 자기환원성광괴 (T.Fe = 59.5%, M.Fe/T.Fe = 0.19, C 4%) : 분진괴성광 (T.Fe = 50.81%, M.Fe/T.Fe = 0.057) : 차강판 스크랩 철 (T.Fe = 90%, M.Fe/T.Fe = 0.99) : 환원철 광괴 (T.Fe = 87%, M.Fe/T.Fe = 0.80)의 중량비를 50 : 10 : 30 : 10으로 한 조업을 나타낸다. 장입된 환원철의 주 금속화율은 56%이다. 실시예 1a와 1b는 자기환원성 광괴, 분진 괴성광, 환원철 괴, 작은 입자 코우크스로 혼합되어 주변부로 장입되며, 차 강판 스크랩 철, 탈탄을 위한 큰 괴 코우크스는 중심부로 장입된다. 비교예 1에서는 상기에 기술된 철원과 고체연료가 완전히 혼합되고 장입된다. 그렇지만, 노내부의 가스 이용비는 ηCO = 20%의 낮은 수준이며 용금온도는 낮게 설정되어 있고 슬래그 소모가 어렵다. 반대로, 분리된 장입방법을 이용한 실시예 1a와 1b에서는 노내부의 가스 이용비 ηCO가 높고, 용금온도가 약 1500℃로 상승하며 안정한 조업이 가능하다.

실시예 1a와 1b 비교하면 중심부로 장입된 큰 괴 코우크스는 부분적으로 작은 입자 코우크스로 대치되고, 높은 효율을 가진 조업은 가스 연소온도가 가장 높게 되는 즉, 낮은 단계 송풍구로부터 40cm인 위치 정도에서 코우크스 상의 높이를 변화시켜 주므로써 실행될 수 있다.

실시예 2와 비교예 2는 20wt%의 분진괴성광과 80 wt%의 차 강판 스크랩 철을 사용하여 환원/용융 시험을 한 일례를 보여주고 있다. 여기에서 원료는 비교 2에서 완전히 혼합되고 장입되었으며, 스토크 레벨은 실시예 2에서 다루었다. 실시예 2b~2(d)에서는 20%의 분진괴성광과 작은 입자 코우크스가 혼합 괴고 주변부로 장입되었으며, 80%의 차 강판 철 스크랩과 탈탄을 위한 큰 입자 코우크스는 노 중심부로 장입되었다. 큰 입자 코우크스가 실시예 2b, 2c의 조업에서 작은 입자로 대치될 때 낮은 단계의 송풍구가 노내로 20cm 돌출하고 송풍구의 직경이 50mm에서 40mm로 변하였다. 실시예 2(d)는 송풍이 노내부에서 0.8m/sec로 가스 유동속도를 상승시키기 위해 증가된 경우를 나타내었다. 비교예와 비교하면, 작은 입자의 많은 양이 본 발명의 일례에 사용되어 조업이 더욱 효율적으로 실행될 수 있었다. 이러한 일례는 스토크 레벨의 변화, 송풍구 구조, 노내의 가스 유동속도의 최대한 활용으로 인한 효과를 나타내었다.

실시예 3과 비교예 3은 자기환원성광괴 ( C 12%) : 분진괴성광( C 4%) : 차강판 스크랩 철 : 환원 철 분말(T.Fe = 87%, M.Fe/T.Fe = 0.80)이 50 : 10 : 30 : 10으로 장입된 조업을 나타내었다. 자기환원성광괴, 분진괴성광, 환원철 분말, 작은 입자 코우크스가 혼합되어 노 주변부로 장입되고, 차 강판 철 스크랩과 큰 괴코우크스는 탈탄을 위해 노 중심부로 장입되었다. 철원 장입에 대한 주 금속화율은 56%이며, 철원에 대한 주 금속화율은 29.6%와 일치하여 노 주변부로 장입되었다.

비교예 3은 보통 조업 상태에서 스토크 레벨 즉, 첫 번째 송풍구의 4.2mm 위에 설치된 경우를 나타낸다. 실시예 3a는 스토크 레벨이 식 (1)과 도 3을 참고로 ηCO=55% 달성을 위해 3.2m에 설치된 경우를 나타내었고, 실시예 3b는 스토크 레벨이 식(1)과 도 3을 참고로 각 중심부와 주변부 쪽의 금속화율에 따라서 변화되어진 경우를 나타내었으며, 실시예 3c는 첫 번째 송풍온도가 200℃로 뜨겁고, 산소 부화가 0%인 경우를 나타내었다. 실시예 3(d)는 550℃ 열송풍의 1단계 송풍을 나타내었고, 실시예 3(e)는 송풍조건이 변하고 자기환원성광괴로써 사용된 탄소를 20% 함유한 철원을 나타내었으며, 실시예 3(f)는 장입된 철원이 변했을 때 식 (1)과, 도 3을 참고로 변화된 ηCO의 경우를 나타내었다. 비교예와 비교하여, 조업이 이러한 실시예에 의해서 더욱 만족스럽게 실행될 수 있으며, 이것은 반지름 방향에서 철원에 따른 스토크 레벨 조절과 송풍온도 변화에 의해서 명료하게 나타났다.

실시예 4와 비교예 4는 80wt%의 차 강판스크랩 철과 중심부에 장입된 큰괴 코우크스와 주변부에 장입된 작은 입자 코우크스의 경우를 나타내었다. 비교예는 4.2m로 설치된 스토크 레벨의 경우를 나타내었고, 실시예는 스토크 레벨을 변화시키므로써 이루어진 높은 효율성을 가진 조업의 경우를 나타내었다.

실시예 5와 비교예 5는 80wt%의 차강판 스크랩 철, 중심부로 장입된 큰괴 코우크스와 주변부로 장입된 20wt%의 분진광괴, 작은 입자 코우크스를 나타내었다. 스토크 레벨은 비교 5에 4.2m로 설치되었고, 높은 효율성 조업의 성취는 일례 5에서 스토크 레벨을 변화시키므로써 이루어질 수 있다.

실시예 6b는 중심부로 장입된 큰 광괴와 100wt%의 차 강판 스크랩 철, 주변부로 장입되는 작은입자 코우크스의 경우를 나타내었다. 실시예 6b 전, 철원과 코우크스가 보통 큐우폴라 조업과 유사한 조업으로써 완전히 혼합이 이루어져 장입되었다. 그리고 조업은 통상 조업에 있어 4.2m로 스토크 레벨과 첫 번째 송풍구 위 약 1m 높이에 코우크스 상을 설치하므로써 수행되어졌다.(비교예 6) 이와 반대로, 완전한 혼합물이 장입되고, 조업은 송풍구 위 60cm 높이 코우크스 상을 설치하고, 노 내부의 가스 유동속도는 0,7m/s(실시예 6a)를 유지하는 것을 고려하여 코우크스상의 상부 가장자리 위치에서 ηCO = 80~90%달성하기 위한 스토크 레벨을 설치하므로써 수행되어졌다. 비교예 6에서는 조업이 단지 약 20% ηCO의 낮은 수준에서 이루어질 수 있는데 코우크스 비율이 상당히 상승되어져야만 한다. 실시예 6a의 경우에 있어서는 조업이 사용된 작은 입자 코우크스의 많은 양을 통하여 ηCO에서 이루어질 수 있다. 이것은 스토크 레벨의 효율성 뿐만 아니라 코우크스 상의 조절이 확실히 이루어질 때 가능하다. 실시예 6bA에서, ηCO(90%)가 높을수록 반지름방향에서 분리된 장입으로써 성취될 수 있고, 이것은 가장 높은 효율을 가진 조업이 수행될 수 있다 (도 8을 보라).

실시예 7은 철 스크랩이 사용되지 않고 미세한 입자 환원철 분말을 사용한 경우를 나타내었다.

노내부에서 가스투과성을 구하기 위해 7%의 탄소를 함유한 탄소함유 분진괴성광의 50%와 3~5의 이 입자크기를 가진 환원철 분말의 50%를 철원으로 장입하였고, 탄소함유 분진괴가 미세한 입자 코우크스와 혼합되어 노중심부로 장입되었으며, 환원철분말이 30mm의 입자크기를 가진 미세입자 코우크스와 혼합되어 노주변부로 장입되었다. 탄소함유 분진괴광과 환원철 분말은 60%의 금속화율을 가진다. ηCO=50%의 목표를 가진 조업을 달성하기 위해 코우크스 상은 첫 번째 송풍구 위 1,0m위치에 설치되고, 스토크 레벨은 첫 번째 송풍구 위 3.0m위치에 설치되었다.

실시예 7이 시작되기전 탄소함유 분진괴광석과 환원철 분말은 완전하게 혼합되어졌고 조업은 실시예 7인 스토크 레벨과 코우크스 상의 이동 없이 이행되었다. 비교예 7에서는 노의 내부압이 2500mmAq를 초과하여 조업의 연속이 어렵다. 내부압이 약 1800mmAq로 이동한 일례 7에서는 ηCO = 대략, 50%의 처음 목표값에서 조업은 안정되게 이루어졌다 (도 9를 보라).

본 발명에서는 주 원료로써 철 스크랩과 철 함유 분진을 사용한 선철 제조방법에서 새로운 원료를 이용한 조업방법과 높은 효율성을 가진 조업방법이 제안되었으며 이 방법의 개발로 연속조업이 이루어졌고 연속효율이 높게되어 작은 입자크기를 가진 비용 절감위한 고체연료가 사용 가능하였다. 따라서, 저연료 비용과 높은 생산성을 가진 조업이 가능하게 되었다.

[표 1]

A: 반지름방향에서 분리된 장입 B:혼합된 장입

[표 1]

A: 반지름방향에서 분리된 장입 B:혼합된 장입

[표 1]

A: 반지름방향에서 분리된 장입 B:혼합된 장입

[표 1]

A: 반지름방향에서 분리된 장입 B:혼합된 장입

Claims (15)

1. 분진괴성광, 자기환원성광괴(탄소함유 괴광석), 낮은 금속화율(환원철 분말 포함)을 가지는 환원철 등으로 이루어지는 환원이 불필요한 철원 및 HBI(열 브리케트 환원철), DRI(직접 환원에 의해 생산된 환원철), 철 스크랩, 주조 선철, 반환 스크랩 등 중에서 선택되는 적어도 하나의 철원으로 이루어지는 단지 용융만이 필요한 것들 및 고체 연료를 수직로에 장입하고, 상기 수직로의 벽면에 제공되는 송풍구로부터 상온 내지 600℃ 이하 온도인 산소 함유 가스를 송풍함으로써 상기 철원을 환원 및 용융하는 수직로 조업 방법에 있어서,

   상기 철원이, 상기 수직로 배기 가스의 ηCO 값을 상기 철원의 평균 금속화율(평균 금속Fe/전체Fe)에 따른 환원 및 용융을 위한 최적 ηCO로 제어함으로써 환원 및 용융되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 ηCO는, 상기 철원의 평규 금속화율에 따라 환원 및 용융을 위한 최적 ηCO를 계산하고, 상기 수직로내의 상기 철원 및 상기 고체 연료로 이루어지는 장입의 장입 높이를 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 ηCO는, 상기 철원의 평균 금속화율 및 상기 철원내의 중량퍼센트로의 C 함량을 변수로 식 (1)에 따라 최적 ηCO를 계산하고, 상기 수직로내의 상기 철원 및 상기 고체 연료로 이루어지는 장입의 장입 높이를 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.

   1.5×C% ≤ ηCO-0.7×(평균 M.Fe/T.Fe) ≤ 3.0×C% --------- (1)

   여기서 :

   C : 철원에서 탄소의 함량이고 0% ≤ C% ≤ 20%,

   ηCO: 가스 이용비율(%),

   (평균 M.Fe/T.Fe) ; 평균 금속화율(%),

   금속화율 : 철원에서 철원/모든 철에서 금속을 함유한 철,

   평균 금속화율 : 철원의 몇 종류 중량 평균에 의해서 얻어진 금속화율.
4. 분진괴성광, 자기환원성광괴(탄소함유 괴광석), 낮은 금속화율(환원철 분말 포함)을 가지는 환원철 등으로 이루어지는 환원이 불필요한 철원 및 HBI(열 브리케트 환원철), DRI(직접 환원에 의해 생산된 환원철), 철 스크랩, 주조 선철, 반환 스크랩 등 중에서 선택되는 적어도 하나의 철원으로 이루어지는 단지 용융만이 필요한 것들 및 고체 연료를 수직로에 장입하고, 상기 수직로의 벽면에 제공되는 송풍구로부터 상온 내지 600℃ 이하 온도인 산소 함유 가스를 송풍함으로써 상기 철원을 환원 및 용융하는 수직로의 조업 방법에 있어서,

   최적 ηCO가 상기 철원의 평균 금속화율에 따라 계산되고, 상기 ηCO는 코우크스 상의 높이, 송풍량, 송풍 직경 및 송풍구 돌출 위치 중 적어도 하나를 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 최적 ηCO는 상기 철원의 평균 금속화율 및 상기 식(1)에 따라 계산되고, 상기 ηCO는, 코우크스 상의 높이, 송풍량, 송풍구 직경 및 송풍구 돌출 위치 중 적어도 하나를 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
6. 제 4 항에 있어서, 코우크스 상의 높이, 송풍량, 송풍구 직경 및 송풍구 돌출 위치 중 적어도 하나는 상기 고체 연료의 입자 크기에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
7. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 적어도 2 단 송풍구가 노 높이 방향으로 제공되고, 노 높이 방향으로 배치되는 상기 송풍구 각각의 송풍비는 상기 고체 연료의 입자 크기 및 상기 철원의 평균 금속화율에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
8. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 철원 및 고체 연료가 수직로로 장입되는 경우, 적어도 두 번의 장입이 하나의 사이클을 구성하고, 같은 장입이 각 사이클내의 각 장입에 대한 상기 철원/상기 고체 연료의 중량비, 상기 철원의 종류, 상기 고체 연료의 종류 및 상기 고체 연료의 입자 크기 중 적어도 하나를 조절함으로써 사이클 단위에서 반복되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
9. 분진괴성광, 자기환원성광괴(탄소함유 괴광석), 낮은 금속화율(환원철 분말 포함)을 가지는 환원철 등으로 이루어지는 환원이 불필요한 철원 및 HBI(열 브리케트 환원철), DRI(직접 환원에 의해 생산된 환원철), 철 스크랩, 주조 선철, 반환 스크랩 등 중에서 선택되는 적어도 하나의 철원으로 이루어지는 단지 용융만이 필요한 것들 및 고체 연료를 수직로에 장입하고, 상기 수직로의 벽면에 제공되는 송풍구로부터 상온 내지 600℃ 이하 온도인 산소 함유 가스를 송풍함으로써 상기 철원을 환원 및 용융하는 수직로 조업 방법에 있어서,

   고금속화율을 가지는 철원 및 상기 고체 연료가 혼합되어 얻어진 혼합물이 상기 수직로의 노 중앙부내로 장입되고, 저금속화율을 가지는 철원 및 상기 고체 연료가 혼합되어 얻어진 혼합물이 상기 수직로의 노 주변부로 장입되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
10. 제 9 항에 있어서, 고금속화율을 가지는 철원 및 상기 고체 연료가 혼합되어 얻어진 혼합물이 상기 수직로의 노 중앙부내로 장입되고, 저금속화율을 가지는 철원 및 상기 고체 연료가 혼합되어 얻어진 혼합물이 상기 수직로의 노 주변부로 장입되는 경우, 상기 최적 ηCO는 상기 철원의 평균 금속화율에 따라 계산되고, 상기 ηCO는 상기 수직로내의 상기 철원 및 상기 고체 연료로 이루어지는 장입의 장입 높이를 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 최적 ηCO가 상기 철원의 평균 금속화율에 따라 계산되는 경우, 상기 식(1)이 적용되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
12. 제 2 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 수직로의 저부에서의 상기 코우크스상은 코우크스로 이루어지는 상기 고체 연료의 입자 크기에 따라 및 상기 송풍구로부터의 송풍 조건에 따라 소정 높이까지 조절되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
13. 제 9 항에 있어서, 상기 철원 및 상기 고체 연료가 혼합되고 상기 수직로의 노 주변부로 장입되는 경우, 상기 고체 연료의 입자 크기가 60mm 이하인 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
14. 제 9 항에 있어서, 상기 철원 및 고체 연료와 혼합되어 상기 수직로의 노 중앙부로 장입되는 상기 장입내에 함유되는 상기 고체 연료내의 C함량 및 상기 철원내의 Fe 함량 중량비는 0.01 내지 0.05인 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.
15. 제 9 항에 있어서, 상기 수직로내의 장입되는 상기 철원 및 고체 연료로 이루어지는 장입의 노 중앙부에 대한 노 주변부의 높이는 상기 철원의 평균 금속화율에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 수직로 조업방법.