KR19990076960A

KR19990076960A - 환원철의 제조방법 및 장치

Info

Publication number: KR19990076960A
Application number: KR1019980705088A
Authority: KR
Inventors: 야스오 카메이; 타카조 카와구찌; 히데유키 야마오카; 요시히사 나카무라
Original assignee: 고지마 마타오; 스미토모 긴조쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1996-11-11
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 1999-10-25
Also published as: EP0896066A1; EP0896066A4; US6284017B1; KR100327848B1; CN1207139A; BR9707133A; TW357193B; CN1055729C; US6015527A; WO1998021372A1

Abstract

본 발명의 환원철 제조방법은, 산화철을 분상으로 고온 환원하는데 적당하며, 분상 산화철과 분상 고체 환원제의 혼합물을 판상으로 성형하고, 판상 성형물로서 노상에 재치하고 노상 내 온도를 1,100℃ 이상으로 유지하여 산화철을 환원하는 방법이다. 판상 성형물은 원료혼합물을 롤러 등으로 성형하는 것만으로 얻어지는 것이므로, 펠릿화 등, 괴성화하는 경우에 비하여 처리에 요하는 시간이 극히 짧다. 또, 장입슈트 등을 통하여 노상 위에 재치하기 때문에, 건조 공정이 불필요하다. 이 방법은, 본 발명의 환원철 제조장치에 의해 용이하게 실시할 수 있다. 게다가, 상기 방법으로 얻어진 환원철을 고온상태에서 견형로 또는 제련용 용해환원로에 장입하여 고열 효율로 용해하여, 양질의 용선을 제조할 수 있다.

Description

환원철의 제조방법 및 장치

최근에, 전기로에 의한 강재 제조가 유행하게 됨에 따라, 그 원료로 사용되는 철원을 철광석의 고체환원에 의해 얻는 기술이 주목받고 있다. 그 기술 중 대표적인 것으로서는 분상의 철광석과, 마찬가지로 분상의 고체 환원제를 혼합하여 괴상화물, 이른바 "펠릿(pellet)"으로 하고, 이것을 고온으로 가열함으로써 철광석 중의 산화철을 환원하여 고체상 금속철로 하는 기술이 있다(예를 들면, 미국특허 제3,443,931호 명세서, 특개평 7-238307호 공보).

상기 미국특허 제3,443,931호 명세서에 개시되어 있는 분상철 광석의 환원 프로세스는, 개략 다음 공정으로 이루어진다.

1) 석탄, 코크스 등의 분상 고체 환원제와 분상 철광석을 혼합하여, 생(生)펠릿을 만든다.

2) 이 생펠릿을 펠릿 내로부터 발생하는 가연성 휘발성분이 발화하지 않는 정도의 온도영역에서 가열하여 부착수분을 제거한다.

3) 얻어진 건조 펠릿을 고온으로 가열하여 환원하여 금속화를 진행시킨다.

4) 금속화한 펠릿을 냉각하고서 노외로 배출한다.

그러나, 상술한 미국특허 제3,443,931호 명세서에 개시되어 있는 것과 같은 종래의 환원철 제조방법(편의상, 「펠릿법」이라 적는다)에는 기본적으로 다음과 같은 문제점이 있다.

1) 괴성화한 상태에서는 괴성화물(펠릿)의 강도가 취급을 견뎌낼 수 없기 때문에 환원로에 장입하기 전에 펠릿을 건조시킬 필요가 있다. 그 때문에 기구가 복잡한 괴성화 설비에 더하여 건조 설비를 필요로 하며, 그 운전, 보수의 비용도 상당히 많게 된다. 그리고 펠릿의 건조로부터 환원종료까지의 소요시간이 길어지기 때문에, 생산효율이 떨어지므로 환원철의 제조비용을 낮게 억제하기가 곤란하다.

2) 괴성화할 때 소정 크기 외의 입자가 생성하는 것을 피할 수 없다. 그 보다 작은 크기의 것은 그 상태로 다시 혼합공정으로, 또 큰 것은 분쇄되어 혼합공정으로 되돌릴 필요가 있어 생산효율이 나쁘다.

3) 제철소 내에서 발생되는 철분 함유 더스트, 슬러지, 스케일 등도 귀중한 철원이지만, 이 제철소 배출산화물은 회수된 그대로의 형태에서는 분상 물질이 결합하여 굳은 괴상, 또는 밀스케일(mill scale)과 같이, 펠릿으로 하기에는 너무 큰 형상을 이루고 있는 것이 많다. 따라서 이들을 분상 철광석에 대신하여 단독으로 또는 분상 철광석과 혼합하여, 펠릿상으로 괴성화하는 경우 미리 소정의 입도로 미분쇄(微粉碎)할 필요가 있어, 미분쇄 설비가 없어서는 안 된다.

펠릿의 환원반응은 온도가 높을수록 빠르게 진행되기 때문에, 환원반응속도를 높여 생산성을 향상시키기 위해서는, 펠릿의 승온속도를 크게 하여 빨리 소정 온도까지 도달시키는 것이 중요하다. 상기 특개평 7-238307호 공보에 제안된 방법에는 펠릿을 노내에 장입하고서 한동안은 장입 펠릿의 표면에 산소함유 가스를 공급하여 펠릿 내로부터 발생하는 가연성 물질을 적극적으로 연소시키며, 그 연소열에 의해 펠릿의 표면온도를 빨리 환원에 적당한 온도까지 승온시키는 것을 특징으로 하고 있다.

그러나, 특개평 7-238307호 공보에 개시된 방법도 원료의 혼합, 괴성화, 건조라는 공정을 거치는 「펠릿법」의 범주에 있어 상기 펠릿법의 문제점은 대부분 해결되어 있지 않다.

환원철을 제조하는 데에는, 노상(爐床)이 수평으로 회전이동하는 가열노상(이하, "회전노상"이라 한다)을 가지는 노(爐)가 주목되며, 상기 미국특허 제3,443,931호 명세서에 개시되어 있는 프로세스에서도 이 노(이하, "회전노상로"라 한다)가 사용되고 있다.

이 회전노상로는 오래 전부터 사용되어 온 로타리킬른(rotary kiln)과는 다르며 설비비가 싼 것이 특징이지만 한편 노상이 수평으로 회전하기 때문에 원료 장입 및 제품 배출에 배려가 필요하다.

도 1은 원료의 가열에 회전노상로를 사용하는 종래의 환원철 제조과정 중 한 예의 개략도이다. 도시한 바와 같이, 분쇄기(1)로 소정 입도로 조정한 분철광석(3)과 건조기(2) 및 분쇄기(1)로 처리한 분석탄(4)에 결합제(binder)로서 벤토나이트(5)를 첨가하며, 니더(kneader)(6)에서 다시 수분(7)이나 타르(8)를 첨가하여 혼합한다. 이 혼합원료를 펠레타이저(9) 또는 쌍롤(double roll) 압축기(10)로 괴성화하여, 회전노상로(11)의 원료장입부(12)로 이송하여 노내에 장입하며, 노상(13)의 이동에 따라 1회전시키는 사이에 철광석 중의 산화철을 고온 환원하여 고체상 금속철로 한다. 얻어진 금속철은 배출부(14)로부터 인출된다. 부호 15는 배기구이다.

분상 산화철과 분상 고체 환원제는 필요에 따라 건조처리, 파쇄처리가 실시된 후, 혼련(混練, kneading) 처리되는데, 이때 필요에 따라 결합제로서 수분, 타르, 당밀, 유기계수지, 시멘트, 슬래그, 벤토나이트, 생석회, 경소(輕燒) 돌로마이트, 소석회가 첨가된다.

혼련된 원료는 데스크 펠레타이저에 의해 구상(球狀)의 펠릿으로, 또는 쌍롤 압출기에 의해 브리킷(briquette)으로 괴성화된다. 이 경우, 펠릿으로 하기 위해서는 입경이 0.1㎜ 이하인 입도의 원료가 적합하며 브리킷에는 입경이 1㎜ 이하인 입도의 것이 적합하기 때문에, 미리 소정의 입도로 미분쇄할 필요가 있다. 또, 괴성화물(상기 펠릿, 브리킷을 가리킨다)의 강도를 높이기 위해, 원료성형 후에 건조처리 또는 양생처리가 실시되는 경우도 있다.

얻어진 괴성화물은 벨트 컨베이어로 회전노상로의 상부로 보내지며, 그곳으로부터 회전노상 위에 폭넓게 분산하도록 장입슈트를 사용하여 장입되며, 레벨러에 의해 고르게 된다. 이어서, 노내를 이동하는 사이에 가열 환원되어 금속철로 된다.

그러나, 상술한 것과 같은 종래의 환원철 제조방법에는 다음과 같은 문제가 있다. 즉, 괴성화물은 회전노상로에 장입되기까지의 사이에 분화(粉化)하여, 입자의 지름이 작아 입도가 다른 괴성화물로 되는 동시에 가루를 발생하여, 그 상태에서 회전노상에 장입된다. 그 때문에, 노내에 장입된 발생분은 연소가스에 의해 비산되며, 노벽에 용융 부착하여 설비 문제의 원인이 된다. 또 회전노상에 용융 부착하거나 용융 침식하여 상면(床面)이 거칠게 되므로 설비 문제의 원인이 된다.

더욱이, 괴성화물의 입도가 다르기 때문에 소성이 고르지 못하게 되며, 92%정도의 금속화율을 가지는 환원철을 제조하기 위해서는 소성시간을 연장할 필요가 생겨 환원철 생산성이 악화된다.

이 괴성화물 분화의 악영향을 방지하기 위해 전술한 결합제를 첨가하여 효과를 얻고 있지만 분화가 완전히 방지될 리는 없다. 또, 유기계 결합제는 고가이므로 제조비를 상승시키고, 한편, 무기계 결합제는 철분 외에 슬래그를 함유하기 때문에 환원철의 품위를 저하시키는 결점이 있다.

상기와 같이, 종래의 "펠릿법"에는 많은 문제점이 있다.

한편, 종래, 용선은 주로 고로법에 의해 제조되었다. 고로법은 괴상의 철원료와 괴상의 코크스를 노상부(上部)로부터 장입하고, 노하부에 설치된 풍구(tuyere)로부터 열풍을 흡입하여 코크스를 연소시켜 고온의 환원가스를 생성하여, 철원료의 주성분인 산화철을 환원하여 용해하는 공정이다.

최근에는 샤프트 환원로에서 괴상의 철원료를 환원하여 환원철을 제조하며, 이 환원철을 고온상태에서 노상부(上部)로부터 탄재유동층형 용해로에 장입하여 환원과 용해를 하여 용선을 제조하는 방법이 개발되어 이미 실용화되어 있다.

또, 분철광석으로부터 직접 용선을 제조하는 방법으로서도 여러 가지 방법이 개발되어 있다. 예를 들면 특공평 3-60883호 공보에는 미분철광석과 미분탄소질재(微粉炭素質材)를 괴성화하고 이 괴성화물을 회전노상로에서 예비 환원하여, 1000℃ 이상의 온도에서 배출시키고, 노내에 용융금속욕을 가지는 제련로 내 욕(浴)의 표면 아래에 상기 미분탄소질재를 도입함과 동시에 이 제련로 내에서 상기 예비 환원한 괴성화물을 환원·용해하는 방법이 개발되어 있다. 또, 이때 제련로로부터 배출되는 배기가스는 회수되어 예비환원용 연료로서 회전노상로에 도입된다.

그러나, 이들 종래 기술에는 다음과 같은 결점이 있다.

우선, 고로법에서는 괴상의 철원료 및 코크스가 필요하다는 결점이 있다. 고로법에서는 석탄을 코크스로에서 건류하여 코크스화하고 체질로 분류한 후의 괴상 코크스가 사용되지만, 이 고로법에서는 코크스용 강점결탄은 자원적으로 보아 편재되어 있는 점에 더하여, 코크스로 교환시 거액의 투자부담 및 코크스로가 원인이 되어 발생하는 공해를 방지하는 것이 큰 과제로 되어 있다. 한편, 철원료에 대해서도 괴광석을 사용하는 경우를 제외하고, 분광석을 괴상화하여 펠릿 또는 소결광으로 하여 사용하지 않을 수 없다. 그러나, 괴광석의 공급이 매우 품귀한 점, 펠릿 가격이 고가인 점 때문에, 일본에서는 소결광 사용이 주류로 되어 있으며, 소결광 제조시의 공해 방지 대책이 큰 문제이다.

샤프트 환원로에 의해 용선을 제조하는 방법에서는 코크스를 필요로 하지 않지만 철원료로서 고로법의 경우와 마찬가지로 괴상의 것이 필요한 문제가 있다.

또, 특공평 3-60883호 공보에 기재된 방법은 우수한 방법이지만, 분상의 산화철과 분상의 고체 환원제를 혼합한 후, 환원로에 장입하기 전에 괴상화할 필요가 있다는 단점을 가지고 있다.

괴성화에 있어서는, 전술한 바와 같이 소정 크기 외의 입자 생성을 피할 수 없으며 작은 입자는 그 상태로 혼합공정으로, 큰 입자는 분쇄하여 혼합공정으로 돌릴 필요가 있어 효율이 나쁘다. 또, 괴성화한 상태로는 강도가 약하여, 취급을 감당하지 못하기 때문에 환원로 내로 장입하기 전에 괴성화물을 건조할 필요가 있으며, 그 때문에 괴성화 설비에 더하여 건조 설비가 필요하여 환원철 제조비용이 상승한다. 게다가, 환원 시간으로 비교하면 괴성화 및 그 건조에 요하는 시간은 상대적으로 길어 설비 전체의 효율이 저해된다.

또 제철소에서 발생하는 더스트, 슬러지, 스케일 등의 산화물을 단독 또는 철광석과 혼합하여 사용하는 경우, 이들 산화물의 회수 형태가 "분상물질이 결합하여 굳은 괴상" 또는 밀스케일과 같은 "펠릿화하기에는 너무 큰 형상"을 이루고 있는 것이 많기 때문에 미리 소정 입도로 미분쇄하여 놓을 필요가 있다. 그 때문에 미분쇄설비가 없어서는 안 되는 문제가 있다.

본 발명은 종래의 「펠릿법」을 대신하는 간략한 방법으로 저렴하게 환원철을 제조하는 방법 및 그 생산장치를 제공하는 것 및 얻어진 환원철을 사용하여 간략한 공정으로 효율 좋고 저렴하게 양질의 용선을 제조하는 방법을 제공하는 것을 과제로 하여 이루어진 것이다.

본 발명은, 분상(粉狀) 산화철, 예를 들면 분상의 철광석이나 제철소에서 발생하는 철분을 포함한 더스트, 슬러지(sludge), 스케일(scale) 등과 분상의 고체 환원제, 예를 들면 석탄, 목탄, 석유 코크스, 코크스 등을 혼합하여, 괴성화(塊成化)하지 않고, 판상으로 성형하여 가열된 노에 장입하고, 고온 환원하여 환원철을 제조하는 방법 및 그때 사용하는 장치, 그리고 이 환원철을 고온상태에서 견형로(堅型爐) 또는 제련용 용해환원로에 장입하여 용선을 제조하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 환원철 제조과정의 한 예의 개략도이다.

도 2는 성형, 장입장치의 한 예를 나타내는 종단면도이다.

도 3은 판상 성형물 형상의 한 예를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 환원철의 제조장치와 이 장치를 사용하는 환원철의 개략의 제조공정을 나타내는 도면이다.

도 5는 회전노상로의 종단면도이며, 노상의 진행방향에 대하여 수직인 면을 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명에서 사용하는 환원철 제조원료 장입장치 중 한 예의 요부 구성을 나타내는 도면이다.

도 7은 여러 대의 쌍롤압축기의 배치예를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명에서 사용하는 환원철 제조원료의 성형, 장입장치의 예에 있어서의 요부 구성을 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명에서 사용하는 환원철 제조원료의 성형, 장입장치의 다른 예의 요부구성을 나타내는 도면이다.

도 10은 종래 스크류 피더(screw feeder)에 의한 환원철의 배출방법의 설명도이다.

도 11은 본 발명에서 사용하는 환원철의 배출방법의 설명도이다.

도 12는 본 발명에서 사용하는 노상에 잔류하는 환원철분 제거방법의 한 예의 설명도이다.

도 13은 본 발명에서 사용하는 노상에 잔류하는 환원철분의 제거방법의 다른 예의 설명도이다.

도 14는 본 발명에서 사용하는 노상에 잔류하는 환원철분 및 고착물 제거방법의 한 예의 설명도이다.

도 15는 본 발명에서 사용하는 노상에 잔류하는 환원철분 제거방법의 또 다른 예의 설명도이다.

도 16은 본 발명에서 사용하는 환원철분이 노상 위에 잔류하는 것을 방지하는 방법의 한 예에 대한 설명도이다.

도 17은 견형로를 사용하는 용선 제조공정의 개략과 사용하는 설비의 예를 나타내는 도면이다.

도 18은 제련용 용해환원로를 사용하는 용선 제조공정의 개략과 사용하는 설비의 한 예를 나타내는 도면이다.

도 19는 실시예에서 사용한 고온가열환원시험로의 설명도이다.

도 20은 본 발명에서 사용하는 원료의 혼합 및 장입방법의 한 예에 대한 설명도이다.

도 21은 실시예의 결과를 나타내는 도면이며 원료수분과 금속화율의 관계를 나타내는 도면이다.

도 22는 실시예의 결과를 나타내는 도면이며 철광석 중 Al₂O₃+ SiO₂함유량과 금속화율의 관계를 나타내는 도면이다.

도 23은 실시예의 결과를 나타내는 도면이며 석탄 중의 입경 0.1∼1㎜인 것의 비율과 금속화율의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명에서는, 종래 원료의 예비환원에 필수로 생각되어 온 원료 및 연료의 괴성화공정(펠릿화 등, 괴상화하는 공정)과 건조공정을 생략하였다. 즉, 분상의 철원료와 분상의 고체 환원제를 혼합한 후, 괴성화하지 않고, 판상(板狀)으로 성형한 상태에서 1,200℃ 이상으로 가열한 노내에 장입하여 산화철을 환원하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 요지는 하기 (1)의 환원철 제조방법, (2)의 그것을 위한 장치, (3) 및 (4)의 용선 제조방법에 있다.

(1) 하기 (a)∼(d)의 공정으로 구성되는 분상 산화철로부터의 환원철의 제조방법.

(a) 분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합하여 원료혼합물을 얻는 혼합 공정,

(b) 상기 혼합물을 판상으로 형성하여 판상 성형물로 하는 공정,

(c) 상기 판상 성형물을 환원로의 노상 위에 놓는 공정,

(d) 노내로 연료와 산소함유가스를 취입(吹入)하여, 그 연료와 상기 고체 환원제로부터 발생하는 가연성 휘발성분과 산화철이 고체 환원제에 의해 환원되어 발생하는 CO가스를 연소시켜, 노내온도를 1,100℃ 이상이 되도록 유지하여, 상기 판상 성형물 중의 산화철을 환원하는 환원공정.

(2) 분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합하는 혼합기와, 혼합하여 얻은 원료혼합물을 판상으로 성형하는 성형장치와, 판상 성형물을 환원로의 노상 위에 놓는 장입장치와, 노내에 장입된 판상 성형물 중의 산화철을 환원하는 환원로를 가지며, 환원로가, 상기 혼합물의 장입구, 산화철을 가열 환원하여 얻어진 환원철의 배출구 및 노내에서 발생하는 가스의 배기구를 갖춘 노체와, 노내에 설치된 수평으로 회전이동하는 노상과, 노내에 연료와 산소함유가스를 취입하여 연료를 연소시키는 버너를 가지는 회전노상로인 상기 (1)에 기재된 방법을 실시하기 위한 환원철의 제조장치.

(3) 상기 (1)에 기재된 (a)∼(d)의 공정 후, 하기 (e)∼(g)의 공정으로 구성된 분상 산화철로부터의 용선 제조방법.

(e) 상기 환원공정(예비환원공정)에서 얻어진 환원철을 상기 환원로(예비환원로)로부터 500℃ 이상의 온도에서 배출시키는 배출공정,

(f) 상기 배출공정에서 배출된 고온상태의 환원철과, 괴립상(塊粒狀)의 탄재와 플럭스(flux)를, 노내에 탄재의 충진층을 가지며 노하부에 설치된 풍구로부터 산소함유가스를 취입하여 풍구 앞의 탄재를 연소시켜 고온의 환원가스를 발생시키는 견형로에 그 노상부(上部)로부터 장입하고, 환원과 용해를 하여, 용선과 용재를 노하부의 출선구로부터 배출시키는 환원 용해공정,

(g) 견형로의 생성가스를 회수함과 동시에 그 일부를 예비환원용 연료로 상기 예비환원로에 도입하는 가스회수공정.

(4) 상기 (1)에 기재된 (a)∼(d)의 공정 후, 하기 (e)∼(g)의 공정으로 구성된 미분 산화철로부터의 용선 제조방법.

(f) 상기 배출공정에서 배출된 고온상태의 환원철과 탄재와 플럭스를, 노내에 용융금속욕과 용융슬래그욕을 가지며, 저부(底部)로부터 교반용 가스를 용융금속욕 내로 취입하여 용융금속욕과 용융슬래그욕을 교반하며, 상부로부터 산소를 노내로 공급하는 제련용 용해환원로에 그 노상부(上部)로부터 장입하여 환원과 용해를 행하고, 용선과 용재를 노하부 출선구로부터 배출하는 환원·용해공정,

(g) 제련용 용해환원로의 생성가스를 회수하는 것과 동시에 그 일부를 예비환원용 연료로서 상기 예비환원로에 도입하는 가스회수공정,

본 발명의 환원철의 제조방법과 그를 위한 장치 및 용선의 제조방법에 대하여 이하에 상세히 설명한다.

본 발명(상기 (1)의 발명)의 환원철의 제조방법은, 산화철을 분상으로 고온 환원하는데 적합하며, 분상 산화철과 분상 고체 환원제의 혼합물을 판상으로 성형, 판상 성형물로 하여 환원로의 노상 위에 놓고, 노내로 연료와 산소함유가스를 취입하여, 그 연료와 고체 환원제로부터 발생하는 가연성 휘발성분(VM)과 산화철이 고체 환원제에 의해 환원되어 발생하는 CO가스를 연소시켜, 노내의 온도가 1,100℃ 이상으로 되도록 유지하며, 분상의 산화철을 환원하는 방법이다.

여기에서, 「분상 산화철」이란 산화철이 주성분인 분상의 철원료이며, 구체적으로는 전술한 분상의 철광석이나 제철소에서 발생하는 철분을 함유한 더스트, 슬러지, 스케일 등을 말한다. 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합물의 상태로 사용할 수 있다.

「분상 고체 환원제」란 석탄, 목탄, 석유 코크스, 코크스 등 주로 탄소를 함유하는 고체물질의 분말이다. 이들도 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

또한, 「판상 성형물」이란, 분상 산화물과 분상 고체 환원제의 혼합물을 연속된 띠모양(이를 시트(sheet)상이라 한다)으로 성형한 것이다. 장입시에 완전한 시트상을 이루고 있는 것이 바람직하지만, 금이 가 있어도 된다. 판상 성형물의 폭은 환원로의 규모에 따라 임의로 선택할 수 있다. 두께는 일반적으로 10∼20㎜가 적당하다.

본 발명에서 사용하는 환원로의 형식에 특히 제약은 없으나, 상기의 도 1에 도시된 회전노상로, 즉 수평으로 회전이동하는 가열노상(회전노상)을 가지는 환원로가 연속작업이 가능하게 되기 때문에 추천된다.

본 발명의 환원철 제조방법에서는 우선, 분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합하여 혼합물(원료혼합물)을 얻는다.

사용하는 원료에 함유되어 있는 수분 등의 조건에 따라서는 분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합할 때, 약간의 물, 결합제(벤토나이트, 석회, 유기계 결합제, 에멀젼, 기름, 계면활성제 등)의 어느 것 하나 또는 모두를 첨가해도 된다. 이에 의해, 균일하고도 신속한 혼합이 손쉽게 되며 게다가 판상 성형물로 성형하기가 용이하게 된다.

또, 환원철에 함유된 슬래그 성분의 염기도를 조정하기 위하여 석회(생석회, 석회석 등)를 첨가하여도 좋다. 이것에 의해, 환원로의 배기가스 중에 함유되는 황(S) 농도를 저하시킬 수 있다. 또, 석회석을 사용하는 경우, 석회석의 분해에 따른 흡열을 환원로 내에서의 소성시에 보충하기 때문에 제련로에서의 연료 원단위(原單位)가 상승한다.

본 발명에서는 원료혼합물을 괴성화할 필요가 없기 때문에 스케일 등은 조분쇄(粗粉碎)하는 것만으로 사용할 수 있어, 미분쇄는 불필요하다.

또, 아연(Zn) 등을 함유하는 더스트를 원료에 사용한 경우는, 제품 환원철에 Zn이 잔류하여 제품가치가 저하되는 것이 염려되지만, 본 발명의 방법에서는 노내가 고온이기 때문에 Zn과 같이 비등점이 낮은 금속은 증발하여 배기가스와 함께 노외로 배출된다. 따라서, 이들 비등점이 낮은 금속이 제품 환원철에 잔류하는 양을 저하시켜 제품 품위를 높일 수 있는 동시에 집진설비에서 포집된 더스트에 이들 저(低)비등점 금속이 농축되기 때문에, 이것을 회수하여 사용하는 것이 가능하다.

이어서, 분상 산화철과 분상 산화철의 혼합물을 판상으로 성형하여, 판상 성형물로서 환원로의 노상 위에 놓는다.

판상으로 성형하는 수단은 특별히 한정되지 않지만, 성형설비의 간이성, 성형의 용이성, 또는 성형 능률 등으로부터 롤(roll)에 의한 성형방법, 특히 후술하는 쌍롤압축기를 사용하는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.

후에 상술하는 도 2에 나타난 바와 같이 예를 들면 한 쌍의 롤(17)에 의해 원료혼합물(16)을 판상으로 성형하여 회전노상(13) 위에 놓는다.

원료혼합물을 판상으로 성형하는데 적합하며, 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 판상 성형물(18)이 노상에 접하는 면과 반대쪽 면에 종방향홈(21)을 설치하여 요철(凹凸)을 내면, 표면적(즉, 열을 받는 면적)을 증대시킬 수 있고, 성형물의 두께 증대에 따른 승온속도 저하를 억제할 수 있다. 또 이에 의해 노상 단위면적당 원료적재량이 증가하기 때문에 생산성이 향상된다.

이어서, 노내에 연료와 산소함유가스를 취입하여 그 연료와 고체 환원제에서 발생하는 가연성 휘발성분과 산화철이 고체 환원제에 의해 환원되어 발생하는 CO가스를 연소시켜, 노내온도가 1,100℃ 이상으로 되도록 유지하며, 판상 성형물 중의 산화철을 환원하여 환원철을 제조한다.

연료로서는 천연가스, 중유 등 통상 사용되는 원료를 사용한다. 후공정의 제련로(견형로, 제련용 용해환원로)에서 가연성의 가스가 배기가스로 배출되기 때문에 이것을 사용하여도 된다.

산소함유가스로서는, 공기 또는 산소농도가 공기와 동등 또는 공기조성 보다도 약간 높게 조정된 가스를 사용하는 것이 좋다.

고온환원을 하기 위한 노내온도는 1,100℃ 이상으로 한다. 1,100℃를 밑도는 온도영역에서도 환원은 진행되지만, 이와 같은 온도영역에서는 환원속도가 지연되어 공업적 생산에는 바람직하지 않다. 산화철의 환원 중에는 흡열반응에 의해 판상 성형물의 온도가 노내 온도보다 낮게 되기 때문에, 충분히 빠른 환원속도를 얻기 위해서는 노내 온도를 1,200∼1,400℃ 정도로 유지하는 것이 바람직하다.

단, 이 온도는 환원의 진행상황, 사용하는 분상의 산화철 및 고체 환원제의 성상이나 혼합비율 등에 의해 조정되어야 할 성질의 것이다. 즉, 원료의 노내 장입 후 잠시 동안은 장입물의 온도가 낮기 때문에 노내 온도를 높게 유지하여 장입물의 승온을 도모하는 방법이 환원의 촉진에는 유리하다. 또, 원료인 광석 중의 맥석이나 석탄 중의 회분의 조성에 따라서는 그 융점이 변화하기 때문에, 그에 따라 노내 온도를 제어하여, 환원진행 중에 용해하여 유출되지 않도록 유의하여야 한다. 단, 장입물 내에 적당량의 융액(融液)의 생성은 전열(傳熱), 반응촉진의 양면에서 양호한 결과를 끌어내기 때문에 적극적으로 활용할만하다.

산화철을 고온에서 환원하는데 있어서, 환원에 필요한 시간을 단축하기 위해서는 판상 성형물의 온도를 환원적정온도까지 빨리 승온하는 것이 필요하다. 이를 위해, 판상 성형물의 가열시에 판상 성형물 중의 고체 환원제로부터 발생하는 가연성 휘발성분의 발생이 거의 종료하는 때까지는 산소함유가스를 판상 성형물 표면에 공급하여 가연성 휘발성분을 그 표면에서 연소시키며, 가연성 휘발성분의 발생이 종료한 후는 노내 온도가 1,100℃ 이상으로 되도록 하기 위하여, 바람직하게는 1200∼1400℃ 이상이 되도록 가열하면 좋다.

또, 환원로에서 환원철이 노상에 고착하는 것을 방지하기 위하여, 환원로의 노상 위에 분상의 고체 환원제를 얇게 펴고, 그 위에 판상 성형물을 놓는 방법을 채용하여도 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 환원철 제조방법에 의하면, 판상 성형물은 원료혼합물을 롤 등으로 성형하는 것만으로 얻을 수 있기 때문에, 처리시간은 펠릿화 등 괴성화하는 경우에 비해 극히 짧고, 성형에 쓰이는 장치의 운전, 보수도 용이하다. 또, 펠릿은 괴성화한 상태에서는 강도가 부족하므로 건조하여 강도를 증가시킬 필요가 있지만, 이 판상 성형물의 경우는, 도 2에 도시된 바와 같이, 지지롤러 등을 개재시켜 노상 위에 놓으면 건조공정을 거치지 않아도 붕괴되는 일은 없다. 노내의 고온에 접하여 다소의 크랙이 생겨도 붕괴로 이어지는 일이 없어 환원에 지장을 초래하는 일은 없다.

본 발명(상기 (2)의 발명)의 환원철 제조장치는 상기 (1)의 발명의 방법을 실시하기 위한 장치이다.

이 장치는 미분 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합하기 위한 혼합기와, 혼합하여 얻어진 원료혼합물을 판상으로 성형하는 성형장치와, 판상 성형물을 환원로의 노상 위에 놓는 장입장치와, 노내에 장입된 판상 성형물 중의 산화철을 환원하는 회전노상로를 가지고 있다. 회전노상로는, 원료혼합물의 장입구, 산화철을 가열 환원하여 얻어진 환원철의 배출구 및 노내에서 발생하는 가스의 배기구를 갖춘 노체와, 노내에 설치된 수평으로 회전이동하는 노상과, 노내에 연료와 산소함유가스를 취입하여 연료를 연소시키는 버너를 가지고 있다.

도 4, 도 5 및 상기 도 2는, 본 발명의 환원철의 제조장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 장치 전체를 모식적으로 나타냄과 동시에 개략의 제조공정을 나타내는 도면이며, 파선으로 둘러싸인 부분이 본 발명의 장치를 나타낸다. 도 5는 회전노상로의 종단면도이며, 노상의 진행방향에 대하여 수직인 면을 나타낸다. 또 도 2는 성형, 장입장치의 한 예를 나타내는 종단면도이며, 노상의 진행방향에 대하여 평행한 면을 나타내고 있다.

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 환원철 제조방법은, 분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합하기 위한 혼합기(22)와, 도시되지 않은 성형, 장입장치(도 2에 도시된 것과 같이, 회전노상로(11)의 상방에 설치되어 있다)와, 회전노상로(11)를 가지고 있으며, 회전노상로에는, 원료혼합물의 장입구(23)(도 2 참조), 환원철의 배출구(24), 노내에서 발생하는 가스(폐가스)의 배기구(15) 및 노내에 연료와 산소함유가스를 취입하여 연료를 연소시키는 버너(25)가 설치되어 있다.

도시한 예에서는 원료를 받아들이는 호퍼(26)로부터 분상 산화철(분광석)(27)과 분상 고체 환원제(28) 외에, 결합제(29)와 더스트(30)가 혼합기(22)로 이송되어 혼합된다. 연료로서는 발전 등에 사용되는 제련로 배기가스(31)의 일부가 사용되고 있다. 산소함유가스로서는 배기구(15)로부터 배출된 가스(폐가스)를 폐가스연소장치(32)에서 연소시켜 발생하는 열에 의해 예열된 공기(33)가 쓰이고 있다. 폐가스는 열교환기(34)를 통과한 후, 제진장치(35) 및 탈류장치(36)를 경유하여 대기 중으로 방출된다. 부호 37, 38은 송풍기(blower)이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 회전노상로의 외곽(外郭)은 노체(39)이며, 그 안쪽에 수평으로 회전이동하는 노상(회전노상)(13)이 설치되어 있다. 노상(13)의 아래쪽에 레일(40)이 부착되어 있고, 고정된 차륜(41)을 구동장치(42)에 의해 구동시킴으로써 노상(13)은 일정속도로 회전한다. 또, 노내는 실링수(水)(43)에 의해 실링되어 있다. 노상(13) 위에 놓인 판상 성형물(18)은 버너(25)로부터 취입되는 연료의 연소열에 의해 환원된다.

도 2에 예시된 성형, 장입장치는, 원료혼합물(16)을 노내에 설치한 롤(17)에 의해 판상 성형물(18)로 하여, 회전노상(13)을 형성하는 대차의 진행에 맞추어 판상 성형물(18)을 노상 위에 연속적으로 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 부호 19는 노상의 복사열로부터 롤러 등을 보호하기 위한 차열판이며 부호 20은 지지롤러이다.

분상 산화철과 분상 고체 환원제의 혼합물을 회전노상로에 장입하는 데에는 여러 가지 방법 및 장치를 채용할 수 있다. 이하에 구체적으로 설명한다.

예를 들면 원료혼합물을 회전노상을 가지는 환원로 내로 장입하는 데에는, 노상의 위쪽에서, 두 개의 롤축이 노상의 이동방향과 직교하는 방향으로 설치된 쌍롤압축기로 상기 혼합물을 판상으로 성형하고, 이 쌍롤압축기로부터 배출된 성형원료를 장입슈트로 받아 노상 위에 놓는 방법을 채용하여 환원철을 제조할 수 있다.

노상의 위쪽에 설치된 쌍롤압축기로 원료혼합물을 성형하는 것은, 성형한 후 회전노상에 장입하기까지의 취급을 한층 경감시키기 위해서이다. 즉, 성형된 원료를 장입슈트로 받아 회전노상에 얹는 장입방법을 채용함으로써, 쌍롤압축기의 롤 출구로부터 장입슈트 위로 배출시켜, 슈트를 따라 노상 위에 놓는 것만으로 하여, 취급에 따르는 충격을 경미하게 할 수 있다.

두 개의 롤축이 노상의 이동방향과 직교하는 방향으로 설치된 쌍롤압축기로 원료를 성형하는 것은, 성형되어 롤배출구에서 배출되는 원료를 장입슈트를 따라 노상 폭 방향으로의 이동을 거의 일으키지 않고 장입하기 위해서이다. 이에 의해, 성형물을, 분할 등이 거의 발생되는 일이 없이 노내에 장입할 수 있다.

도 6은 이 방법에서 사용하는 환원철 제조원료 장입장치 중의 한 예에 대한 요부의 구성을 나타내는 도면이다. 이 장치는 도시한 것과 같이 회전노상(13)의 상방(이 경우는, 바로 위)에 2개의 롤(44, 45)의 롤축(46, 47)이 노상(13)의 이동방향과 직교하는 방향으로 설치된, 원료호퍼(48)로부터 공급되는 원료혼합물을 성형하기 위한 쌍롤압축기(10)와, 이 압축기(10)로부터 배출되는 시트(sheet)상 성형원료(판상 성형물(18))를 받아서 노상(13) 위에 놓는 장입슈트(49)를 가지고 있다.

쌍롤압축기(10)는 가압(加壓)롤기어(50)를 구비한 가압롤(44)과 수압(受壓)롤기어(51)를 구비한 수압롤(45)의 2개의 롤을 가지며, 수압쪽 롤축(47)은 고정되며, 가압쪽 롤축(46)은 유압실린더(52)에 의해 화살표방향 또는 그 반대방향으로 이동하여 원료를 성형하는 때의 가압력을 조절할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 가압력은, 원료의 종류, 성형 형상, 결합제의 양 등에 따라 조절되는 것이므로, 성형이 쉬운 조건이면 가압력은 없어도 된다. 또 쌍롤압축기의 두 롤축은 같은 높이에 있는 것이 보통이지만 높이가 다르게 되어 어긋난 상태로 되어도 좋다.

쌍롤압축기(10)의 바로 아래에 있는 장입슈트(49)는 도시하는 바와 같이 회전노상(13)의 이동방향으로 경사진 슈트이다. 이에 따라, 쌍롤압축기의 롤 출구로부터 배출되는 판상 성형물(18)이 받는 충격을 작게 하여 판상 성형물(18)을 노상(13) 위에 부드럽게 놓을 수 있다.

또, 이 도면에 도시된 예에서는 가압롤(44)이 노상(13)의 이동방향(즉, 하류측(下流側))에 놓여 있다. 쌍롤압축기(10)로 성형된 판상 성형물(18)은 가압롤(44)쪽에서는 수압롤(45)쪽보다 큰 압축력을 받아, 약간 가압롤(44)쪽으로 휘어져 굽은 상태에서 롤 사이로부터 배출되기 때문에, 이 방향이 성형원료가 받는 충격력이 작아 바람직하다.

상기 장치를 사용하면, 성형한 원료를 회전노상로에 장입하기까지 사이의 충격을 작게 하여 균열 등이 생기지 않고 노상 위에 놓을 수 있다.

쌍롤압축기로서, 롤길이가 짧은 쌍롤압축기를 노상의 폭 방향으로 여러 대 나란히 놓고 사용하여도 좋다.

한 대의 쌍롤압축기로 원료혼합물을 성형하도록 하면, 노상의 폭과 같은 길이의 롤을 가지는 압축기가 필요하게 되며, 롤길이 방향의 중앙부에서 가압력이 약하게 되어 성형물의 강도가 저하된다. 그러나 여러 대로 분할된 롤길이가 짧은 쌍롤압축기를 사용하면, 롤길이 방향으로 강도차가 없으며, 노상의 폭 방향 전체에 걸쳐 강하고 단단한 성형원료를 제조할 수 있다. 또 여러 대의 쌍롤압축기의 배치는, 도 7에 나타난 바와 같이, 일렬(一列)은 아니며, 노상(13)의 폭 방향에 대하여 서로 경사진 위치를 점하도록 한다. 이에 의해, 각각의 쌍롤압축기(10)의 롤 출구에서 배출되는 판상 성형물(18)을 노상 위에 간극 없이 놓을 수 있다.

또, 쌍롤압축기로서, 롤지름이 노상의 내주(內周) 쪽으로부터 외주(外周) 쪽으로 향함에 따라서 경사가 크게 되는 롤을 갖춘 쌍롤압축기를 사용하여도 좋다.

노상의 외주 쪽은 내주 쪽에 비하여 이동속도가 크기 때문에, 쌍롤압축기에서 판상으로 성형된 원료혼합물의 공급속도가 노상의 폭 방향으로 일정하면, 노상의 외주 쪽과 내주 쪽에서는 단위면적당의 원료 공급속도가 다르게 된다. 그 때문에, 특히, 노상의 내주반경과 외주반경의 차이가 큰 경우나, 노상의 회전속도가 큰 경우에는 판상 성형물을 노상 위에 놓을 때 성형물에 무리가 걸리거나 균열이 생기기 쉽게 생기거나 한다. 이와 같은 경우, 상기 경사진 롤을 구비한 쌍롤압축을 사용하면, 성형물의 공급속도를 폭 방향으로 바꿀 수 있기 때문에, 노상의 외주 쪽과 내주 쪽에 대한 단위면적당 원료공급속도를 일정하게 할 수 있게 된다.

장입슈트로서 평판 슈트가 아니라 평판 진행방향에 대하여 오목형의 만곡형상부(彎曲形狀部)가 있는 슈트를 사용하여도 된다.

이 만곡형 장입슈트는 슈트선단부 각도가 가능한 한 수평에 가까운 상태의 것이며, 슈트선단과 노상의 높이 차이를 작게 하여 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 장입슈트를 가지는 장입장치를 사용하여 성형물을 노내에 장입함으로써 성형물을 노상 놓을 때의 수직방향 충격력을 작게 하여 성형물의 균열 등을 최소한으로 제어할 수 있다.

또, 장입슈트로서 상기와 같은 장입장치에 고정된 슈트는 아니며, 탈착가능하고, 또 접속부를 지점으로 회동 가능하게 접속되며, 게다가 선단이 가열노상에 접촉되는 선단슈트를 사용해도 된다.

판상 성형물을 슈트에 따라 노상 위에 장입하는 경우, 슈트의 선단을 노상에 접촉시켜 장입하는 성형물에 걸친 수직방향 충격력을 극히 저하시키는 것이 바람직하다. 그러나 장입장치에 고정된 슈트를 사용하여, 그 선단부를 회전노상에 접촉시켜 조업을 행하면, 노상면에 원료가 부착되어 요철이 생기는 경우, 접촉된 슈트의 선단부가 노상면에 걸려, 장입슈트가 변형되는 등의 문제가 발생하는 원인으로 된다.

이와 같은 경우, 접촉부를 지지점으로 하여 회동 가능하게 접속된 선단슈트를 가지는 장입장치를 사용하여 성형물을 노내에 장입하면, 노상면에 요철이 있어도 그 요철에 대하여 슈트 선단부가 용이하게 상하운동하기 때문에 선단슈트는 그 요철에 걸리는 일없이 항상 노상에 접촉된 상태를 유지할 수 있다.

노상과 접촉하는 선단슈트는 마모되며, 마모의 진행과 동시에 선단슈트의 길이가 짧게 되어 선단슈트의 각도는 수평에 대하여 크게 되는 경향이 있다. 그러나 그 경우 선단슈트를 교환하면 되기 때문에 장입장치에 고정된 슈트에 비하여 유지가 양호하다.

원료 혼합물을 회전노상을 가지는 환원로 내에 장입하는 데에는 상기와 같이 노상의 위쪽에 2개의 롤축이 노상의 이동방향과 직교하는 방향으로 설치된 쌍롤압축기를 사용하며, 원료혼합물을 그 2개의 롤 중 어느 한 쪽 롤에 밀착시킨 얇은 필름을 개재시키고 성형하며, 얻어진 시트상 성형물(판상 성형물)을 필름과 함께 노상 위에 놓는 방법을 채용하여 환원철을 제조하여도 된다.

원료혼합물은 필름에 접착된(들러붙은) 상태로 시트상을 이루어 쌍롤압축기로부터 배출되기 때문에, 그 상태로 필름과 동시에 노상의 이동방향으로(즉, 판상 성형물 선단 부분의 노상에 대한 수평각이 작게 되도록) 만곡시켜, 가열노상 위에 놓을 수 있다.

도 8의 (a)는 이 방법을 실시하기 위한 장치 중 한 예의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.

이 장치는 도시한 바와 같이, 두 개의 롤 중 어느 한쪽 롤(이 예에서는 수압롤(45))의 표면에 밀착시켜 원료혼합물과 함께 쌍롤압축기로 통하는 필름(53)을 공급하기 위한 필름홀더(54)와, 쌍롤압축기(10)로부터 배출되는 필름(53)에 밀착된 상태의 판상 성형물(18)을 지지함과 동시에, 판상 성형물(18)을 노상(13)의 이동 방향으로 만곡시키는 시트 지지롤러(55)를 가지고 있다. 또, 이 예에서는, 시트 지지롤러(55)로 반송되어 오는 판상 성형물(18)을 노상 위로 인도하는 가이드슈트(56)가 설치되어 있다.

상기 혼합원료와 함께 쌍롤압축기를 통과하는 필름으로서는 폭이 넓고 길이가 길고 또 얇은 필름상의 것이며, 더욱이, 회전노상로 내에서 연소될 필요가 있다. 필름에 무기질 성분이 함유되면 그 성분이 환원철 제품에 함유되기 때문에, 무기질 성분이 거의 함유되지 않은 탄화수소계 또는 탄수화물계의 필름이 바람직하다. 구체적으로는 후술하는 폴리에틸렌이나 종이류가 적합하다.

이 방법 및 장치에 의하면, 원료혼합물은 얇은 필름을 개재시켜 성형되기 때문에 얻어진 성형물에 균열 등이 생기기 어렵고, 노상 위에 폭이 넓은 시트상의 성형물을 용이하게 놓을 수 있다.

원료혼합물을 회전노상을 가지는 환원로 내로 장입하는 데에는, 원료혼합물을 쌍롤압축기의 두 롤의 어느 하나의 롤에 밀착시킨 벨트를 개재시켜 성형하며, 성형된 시트상 성형물(판상 성형물)을 벨트와 함께 노상 근방까지 운반한 후, 벨트로부터 판상 성형물을 분리하여, 벨트는 쌍롤압출기로 되돌리고 판상 성형물은 노상 위에 놓는 방법을 채용하여 환원철을 제조할 수도 있다.

도 8의 (b)는 이 방법을 실시하기 위한 장치 중 한 예의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.

이 장치는 도시한 것과 같이 두 개의 롤 중 어느 한 롤(이 예에서는 수압롤(45))의 표면에 밀착되어 원료혼합물과 함께 쌍롤압축기를 통과하는 무한벨트(57)와, 쌍롤압축기(10)로부터 배출되는 벨트(57)에 밀착된 상태의 판상 성형물(18)을 지지함과 동시에 판상 성형물(18)을 노상(13)의 이동방향으로 만곡시키는 시트 지지롤러(55)와, 벨트(57)를 구동시키는 벨트캐리어롤러(belt carrier roller)(58)를 가지고 있다. 또, 이 예에서는 시트 지지롤러로 반송되어 오는 판상 성형물(18)을 노상 위로 인도하는 가이드슈트(56)가 설치되어 있다. 또 가이드슈트(56)는 판상의 것이어도 되나, 시트 유동을 양호하게 하기 위해서는 롤러슈트가 바람직하다.

상기 원료배합물과 함께 쌍롤압축기를 통과하는 벨트로서는, 폭이 넓고 길이가 긴 것이 필요하다. 또, 연속으로 사용할 수 있을 정도의 강도가 필요하다. 구체적으로, 고무벨트 등을 사용할 수 있지만 후술하는 금속제 벨트가 바람직하다.

이 장치를 사용하면, 얻어지는 성형물에 균열이 생기기가 쉽지 않으며, 노상 위에 폭이 넓은 슈트상의 성형물을 용이하게 놓을 수 있음과 동시에 성형된 원료를 시트상으로 유지하기 위한 벨트를 무한히 회전시켜 재사용할 수 있다. 또, 판상 성형물만이 가이드슈트에 의해 노상 위에 적재되기 때문에 환원철제품에 불순물이 혼입될 염려는 전혀 없다.

원료혼합물을 회전노상을 가지는 환원로 내로 장입하는 데에는 노상의 위쪽에서, 노상의 진행방향으로 이동하는 벨트로 구성된 경사슈트 위로 원료혼합물을 공급하고, 롤에 의해 벨트 위에서 압밀(壓密)하여 판상으로 성형하고, 성형된 판상 성형물을 벨트와 동시에 노상 근방까지 운반한 후, 벨트로부터 분리하여 판상의 장입슈트 위로 옮겨 놓고, 노상 위에 놓는 방법을 채용하여 환원철을 제조하여도 된다.

또 이때 판상의 장입슈트로 이송된 환상성형물의 윗면에, 노상의 진행방향으로 이동하는 벨트로 구성되는 보조이동벨트를 접촉시키고, 그 구동력에 의해 판상 성형물을 노상 위에 놓는 방법을 채용하면 판상 성형물을 보다 원활하게 노상 위에 놓을 수 있다.

도 9는 상기 방법을 실시하기 위한 장치예의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 이 장치는 원료호퍼(48)로부터 덜어내어지는 원료혼합물(16)을 압밀하여 판상으로 성형하는 롤러(59)와, 원료호퍼(48)로부터 원료혼합물(16)을 받아 노상(13)의 진행방향으로 이동시키는 경사슈트(60)와, 경사슈트(60)를 구성하는 벨트(61) 위에서 롤러(59)에 의해 압밀되며, 판상으로 성형되어 상기 벨트(61)와 함께 노상(13)의 근방까지 운반되는 판상 성형물(18)을 받는 판상의 장입슈트(62)를 가지고 있다. 압밀, 성형용 롤러(59)는 경사슈트(60)에 배치된 원료혼합물(16)을 위로부터 가압할 수 있는 위치에 있다. 원료혼합물(16)을 보다 큰 힘으로 압밀하기 위해서는 롤러(59)는 벨트(61)를 양면으로부터 협지(挾持)하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

원료호퍼(48)로부터 덜어내어지는 원료혼합물(16)은 원료공급 조정판(66)에 의해 소정 두께로 슈트(60) 위로 공급되며, 이 경사슈트(60) 위에서 롤러(59)에 의해 판상으로 성형되고, 노상(13)의 진행방향으로 운반된다.

또, 이 장치에는 노상(13)의 진행방향으로 이동하는 벨트(64)로 구성된 보조이동벨트(63)가 판상 성형물(18)의 상면에 접촉된 상태로 설치되어 있다. 이 벨트(64)와 구동력에 의해 판상 성형물(18)은 노상(13)의 이동방향으로 눌려서, 보다 원활하게 노상 위에 놓인다. 이 보조이동벨트는 상기 도 6에 도시된 장치에 설치되어 있어도 된다.

상기 압밀, 성형용 롤러, 경사슈트 및 장입슈트는 여러 개로 분할되어 있어도 된다.

분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합할 때, 분상 산화철, 분상 고체 환원제, 수분 및 필요에 따라 첨가하는 결합제의 전부를 일괄하여 300rpm 이상의 회전속도로 회전하는 고속 교반블레이드를 내장하는 믹서 내로 투입하여, 전 원료에 대한 수분의 비율이 6∼18 질량%가 되도록 혼합처리하고, 얻어진 혼합물을 판상으로 성형하여 회전노상을 가지는 환원로 내에 장입하는 방법을 채용하여 환원철을 제조하여도 된다.

즉, 분체원료의 점착성을 개선하고, 강도 높은 성형물을 제조하는데 있어서, 보다 높은 강도를 나타내기 때문에 고속교반 믹서에 의해 반죽처리(kneading)를 하는 것이다. 습윤상태에 있는 분체를 입자로 만들거나 성형하는 데 있어서는, 수분이나 액체 결합제가 분체 입자 사이를 적시고, 이에 의한 모세관력에 의해 분체 입자 사이에 응집작용이 일어나 입자 형성이나 성형이 이루어짐과 동시에, 강도가 발현된다. 따라서, 분체 입자 사이에 수분이나 점결제가 잘 들어가도록, 강한 교반력으로 반죽 처리하는 것이 효과적이다.

이 효과를 얻기 위해서는 고속교반 믹서로, 교반블레이드의 회전속도(즉, 고속 교반믹서의 회전속도)를 300rpm 이상으로 하여 교반혼합을 하는 것이 유효하다. 고속 교반믹서의 회전속도가 300rpm 이상으로 되면, 분체원료가 입자단위로 분리되어 입자사이에 수분이나 결합제가 보다 균일하게 분산되어, 강도 발현에 효과적으로 작용하는데 비하여, 회전속도가 300rpm 보다 낮으면 입자단위로 분리되지 않아 강도발현 효과가 인지되지 않기 때문이다.

또, 결합제는 첨가하지 않아도 된다. 그러나, 결합제는 전술한 바와 같이, 습윤(濕潤)상태에 있는 분체를 입자로 만들거나 성형하는 데 있어서 수분과 마찬가지로 작용하여 성형물의 강도를 높이며, 게다가, 그 작용은 수분보다도 강하기 때문에, 강도 발현에 극히 효과적이다. 또 반죽 처리를 하기 때문에 통상의 혼합기(예를 들면, 프렛밀(fret mill))를 사용하여 혼합하는 경우에 비하여 첨가량이 작게 되어, 제조비 상승을 억제하고, 결합제의 첨가에 기인한 환원철 품질저하를 억제할 수 있다. 따라서, 사용하는 원료의 종류 등을 감안하여 필요에 따라 결합제를 첨가하는 것이 유효하다. 결합제로서는 타르, 당밀, 벤토나이트 등을 사용할 수 있다. 또, 결합제의 첨가량은 사용하는 결합제의 종류에 따라 적당히 정하면 된다.

상기 고속 교반믹서 내에 분상 산화철, 분상 고체 환원제, 수분 및 필요에 따라 첨가하는 결합제의 전부를 일괄하여 투입하는 것은 단시간에 효율적으로 혼합 처리되는 원료를 얻기 위함이다.

이때 가하는 수분은, 전 원료에 대한 비율로 6∼18 질량%로 한다. 이것은 수분은 18 질량%를 초과하면 충분하기 때문에 분체입자 사이에 수분을 균일하게 분산하는 고속 교반효과가 충분히 발휘되지 않고, 반면, 수분이 6 질량% 미만이면 수분이 작기 때문에 고속 교반을 하여도 입자 사이에 균일하게 분산되지 않아, 그 개선효과가 작기 때문이다. 또, 첨가하는 수분은 액체인 물은 물론 수증기여도 된다. 물보다도 수증기가 분산성이 좋아 효과가 크다.

분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합할 때, 분상 산화철로서 Al₂O₃및 SiO₂를 합계로 4.0∼10.0 질량% 함유하는 원료를 사용하는 방법을 채용하여 환원철을 제조하여도 좋다.

Al₂O₃나 SiO₂는 점토분을 구성하는 주요성분이며, Al₂O₃나 SiO₂의 함유량이 높은 만큼, 다시 말해, 점토분이 많이 함유되어 있는 만큼 성형물의 강도를 높게 할 수 있다. 분상 산화철 중에 함유된 점토분은 결합제의 점착성분과 같이 분산성이 나쁘지 않으며, 분상 산화철을 구성하는 각 입자에 충분한 점착력을 부여할 수 있다.

즉, 이 방법에서는 종래와 같이 결합제가 가지고 있는 점착력을 활용하는 것은 아니며, 분상 산화철 중에 함유된 점토분을 활용하여 성형원료의 강도를 높이는 것이다.

Al₂O₃및 SiO₂의 함유량을 합계로 4.0∼10.0 질량%로 하는 것은 4.0 질량% 미만에서는 점토분이 너무 적어서 성형물의 강도를 높이는 효과가 작게 되며, 반면, 10 질량%를 초과하면 환원철에 점토분이 많이 함유되어 제품으로서 부적절하기 때문이다.

또, 이 방법에서, 분상 산화철과 분상 고체 환원제의 혼합물에 결합제가 첨가되어 있어도 된다. 결합제 첨가에 의해 본 발명의 방법의 효과가 저하되는 것은 아니며 어떤 악영향도 받지 않는다.

분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합할 때, 분상 산화철로서, 0.1㎜ 체를 통과한 것이 80질량% 이상인 입도의 것을 사용하며, 분상 고체 환원제로서, 수분이 6 질량% 이상이며, 입경이 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하인 것을 50 질량% 이상 함유하는 석탄을 사용하는 방법을 채용하여 환원철을 제조하여도 된다.

분상 산화철로서 입도가 작은 것을 사용하고, 고체 환원제로서 입도가 큰 석탄을 사용하는 것은 분상 산화철이 치밀질인데 대해서 석탄은 500℃까지의 가열로 휘발성분이 없게 되어 매우 다공질로 되어 있어 입경이 커도 반응성이 좋기 때문이다.

또, 석탄으로서 수분이 6 질량% 이상이며, 입경이 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하의 것을 50 질량% 이상 함유하는 것으로 한 이유는, 석탄 야적장에 방치되어 있는 석탄에는 통상 6 질량% 이상의 수분이 함유되어 있으며, 이 석탄을 건조하지 않고 파쇄할 수 있는 입도가, 0.1㎜이상 1㎜ 이하인 입경의 것이 50질량% 이상 함유되는 입도이기 때문이다. 또, 석탄 수분의 상한은 야적장에 방치되어 있는 동안 함유될 수 있는 양이며 수치적으로 특별히 한정되지는 않는다. 이 조건하의 석탄에 대하여, 분상 산화철의 입도는 -0.1㎜(0.1㎜체 통과분)가 80% 이상으로 되는 입도가 적정하다.

이 방법에 있어서는 상기와 같이 규정된 입도 조건의 석탄이라도 파쇄할 때 파쇄기에 약간 부착되어, 입경이 0.1㎜ 이하인 것의 수율이 저하되는 경우가 있다.

이 파쇄기에 석탄이 부착되는 것을 방지하기 위해서는 석탄 파쇄시에 철광석 일부를 혼합하여 분쇄하는 방법을 사용하는 것이 효과적이다. 석탄과 같이 부드러운 재질의 것은 파쇄기에 부착하기 쉬운데 대하여, 철광석 같은 단단한 재질의 것은 부착하기 쉽지 않으며, 혼합 분쇄함에 따라 부착을 억제할 수 있기 때문이다. 또, 석탄 파쇄시에 혼합하는 철광석의 입도는 「-0.1㎜가 80% 이상」일 필요는 없으며 조립(粗粒) 철광석이어도 된다.

이 방법으로 분상 산화철 및/또는 분상 고체 환원제의 입도를 조정하기 위해 사용하는 파쇄기는 특정한 종류의 것에 한정되지 않는다. 임팩트밀(impact mill), 롤러밀(roller mill), 볼밀(ball mill) 등, 어느 것을 사용하여도 좋다.

이 방법에서 분상 산화철과 분상 고체 환원제의 혼합물에 결합제가 첨가되어 있어도 된다. 결합제 첨가에 따라 본 발명의 방법의 효과가 저하되는 것은 아니며 어떤 악영향도 없다.

또, 이 방법에 의하면, 판상 성형물의 원료 입자 사이 공극, 즉 기공률(氣孔率)을 저하시킬 수 있으며, 치밀하게 충진할 수 있는 결과, 회전노상로에 장입하는 성형물의 강도를 높이며 게다가 분상 산화철의 환원성을 높일 수 있어, 그 결과, 금속화율이 높은 환원철을 제조할 수 있다.

종래, 환원철제조는 노내온도가 1,100∼1,300℃로 유지된 회전노상로의 노상 위에 괴성화물(펠릿)을 10∼20㎜의 얇은 두께로 펴고, 주로 노내벽으로부터의 복사열에 의해 900℃ 이상으로 승온하여 노상이 1회전하는 사이에 소정의 금속화물로 되도록 노상의 회전속도를 조정하면서 환원 소결하고, 배출부로부터 스크류 피더에 의해 배출하는 것에 의해 이루어지고 있다.

도 10은 종래 배광(排鑛)장치로 쓰이고 있는 스크류 피더에 의한 환원철의 배출방법의 설명도이며, (a)는 회전노상의 상면도(上面圖), (b)는 배출부 근방의 종단면도이다. 도시된 바와 같이, 원료장입부(12)로부터 회전노상(13) 위로 장입된 원료혼합물(16)은 노상(13)의 회전에 따라 1회전하는 사이에 원료 중의 산화철이 고온 환원되며, 환원철로서 제품배출구(14)로부터 스크류 피더(67)에 의해 배출된다. 배출은 환원철이 스크류 피더(67)에 도달한 후 스크류의 회전에 의해 노상(13)의 이동방향과 직교하는 방향(도면에서 흰색 화살표로 표시)으로 이동되어, 노상의 외주 쪽으로 배출됨으로써 이루어진다. 또 스크류 피더(67)의 바로 뒤에는 환원철을 축적시키기 위한 스토퍼펜스(stopper fence)(68)가 설치되어 있다. 또 도시된 예에는 노상(13)의 아래쪽에 레일(40)이 설치되어 있어, 고정된 차륜(41)을 구동시킴으로써 노상(13)은 일정속도로 회전한다. 노내는 실링수(43)로 실링되어 있다.

그러나, 스크류에 의한 환원철 이동은 몹시 느리며 노상의 외주 쪽에 도달하여 배출되기까지 꽤 많은 시간을 요하여, 그 때문에 스크류 피더의 앞에는 환원철 체류량이 많게 된다. 특히 노상 내주 쪽의 단부 부근에 있는 환원철은 내주 쪽으로부터 외주 쪽까지 긴 거리를 이동하지 않으면 안될 뿐 아니라, 외주 쪽에 도달하기까지의 사이에 노상의 다른 부분에 있는 환원철과 혼합됨으로써 더욱 체류할 수밖에 없게 되어, 매우 긴 시간 노내에 체류하게 된다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 회전노상로에서 소성하여 얻은 환원철을 빨리 노외로 배출할 필요가 있는데, 이하 서술하는 몇 가지 방법을 채용할 수 있다.

예를 들면 미분 산화철을 회전노상을 가지는 환원로에서 환원하여 얻은 환원철을, 노상의 이동방향과 직각방향으로 왕복 이동하는 압출장치에 의해 배출하는 방법을 채용하여 환원철을 제조하여도 좋다.

도 11의 (a) 및 (b)는 이 방법의 한 예에 대한 설명이며, 압출장치로서 푸셔(pusher)를 사용하는 경우이다. (a)는 개략 평면도, (b)는 (a)의 A-A 화살표 방향에서 본 도면이다. 도시한 바와 같이 압출장치로서, 회전노상로 배출부의 노상(13) 내주 쪽(노상바깥)에 노상(13)의 이동방향과 직각방향으로 왕복 이동하는 판상의 푸셔(69)가 설치되어 있다.

노상(13)의 회전에 따라 배출부로 이동되어 오는 환원철은, 푸셔(69)가 화살표방향으로 이동함에 따라 노상(13)의 외주 쪽으로부터 노상 바깥으로 압출되어 배출슈트(70)를 통하여 배출된다. 도시된 예에서는 파선으로 나타난 푸셔(69)의 이동범위에 따라 그 하류 쪽(노상의 이동방향 쪽)에 스토퍼펜스(68)가 부착되어 있고, 푸셔(69)는 이 펜스(68)를 따라 이동하기 때문에 환원철(73)은 남지 않고 확실하게 배출된다. 또, 노상의 외주부까지 이동한 푸셔(69)는 바로 꼭대기 위치로 돌아가고, 다음 배출을 위해 다시 화살표 방향으로 이동한다.

환원철을 상기와 같은 압출장치에 의해 배출하지 않고, 노상 폭 방향의 중앙을 기점으로 노상의 이동방향을 향하여 V자 모양으로 넓어지는 배출가이드 펜스를 따라 노상의 양쪽으로 배출하는 방법을 채용하여 환원철을 제조하여도 좋다.

도 11의 (c) 및 (d)는 이 방법의 한 예에 대한 설명도이다. (c)는 개략 평면도, (d)는 (c)의 B-B 화살표에 의한 도면이다. 도시한 바와 같이, 회전노상로 배출부의 노상(13) 위에, 노상(13) 폭 방향의 중앙을 기점으로 노상(13)의 이동방향(하류 쪽)으로 향하여 V자 모양으로 벌어지는 배출 가이드펜스(71)가 설치되어 있다. 이 경우는 그 벌어지는 각도는 노상(13)의 이동방향에 대하여 양쪽으로 각각 약 45°이다.

노상(13)의 회전에 따라 배출부로 이동되어 오는 환원철은 배출가이드펜스(71)에 도달되면 이 가이드펜스(71)를 따라 좌우로 나뉘어, 노상(13)의 양쪽에 설치된 배출슈트(70)로 인도된다. 도시한 예에서는 이 가이드펜스(71)의 앞쪽(상류 쪽) 이것과 평행하게 보조 가이드펜스(72)가 설치되어 있기 때문에 배출흐름이 좋아, 환원철은 체류되지 않으며 원활하게 배출된다.

배출가이드 펜스의 설치각도는 특별히 한정되지 않지만, 환원철을 노상 위에 체류시키지 않고 게다가, 빨리 노외로 배출하기 위해서는 도시한 바와 같이 노상의 이동방향에 대하여 양쪽으로 각각 약 45도의 각도로 설치하는 것이 바람직하다.

배출가이드펜스의 높이는 이 펜스에 도달한 환원철이 배출슈트로 인도되기까지의 사이에 펜스를 넘어가는 일이 없는 정도 이상의 높이이면 된다.

이 방법에 의하면 회전노상로 내에서 소성하여 얻어진 환원철을 빨리 노외로 배출할 수 있으며 그 결과 전술한 환원철의 재산화에 의한 금속화율 저하를 방지하며, 또한 재산화를 방지하기 위한 냉각장치 설치에 의한 노상 위 가열면적의 감소를 피하여 환원철의 생산률을 유지할 수 있다.

상기 종래의 환원철 제조방법에 있어서는 괴성화물(펠릿)을 회전노상로에 장입하는 때, 괴성화물이 분화하여 가루가 발생한다. 또 장입 후에도 고온 환원되는 때에 균열이 발생하여 가루가 생긴다. 이와 같이 발생된 가루는 회전노상로에서 환원되어 금속철분(환원철분)으로 되지만, 이 환원철분은 배출부에 설치되어 있는 스토퍼 펜스와 노상의 간극을 빠져나가 배출되지 않고 노상 위에 남으며, 노상의 회전에 따라 다시 원료장입부에 보내져 가열을 받는 순환을 반복하며 회전노상로 내에 체류한다.

체류한 환원철분은 한동안 철분상태로 있지만 장시간 노내에 체류하면 철분끼리 소결되어 노상 위에 「고착물」로서 부착되어, 곧 노상이 철판으로 코팅된 상태로 되며, 경우에 따라서는 열변형되어 노상면에 요철을 만든다. 노상면에 이와 같은 요철이 발생하면 원료를 소성할 때 소성이 고르지 않게 되어 환원철의 금속화율이 대폭 저하될 뿐만 아니라, 조업에 지장을 초래하여 큰 문제로 발전될지도 모른다. 게다가, 노상 연와(煉瓦)에 부착된 철은 그것에 기계적인 힘이 가해지면 연와를 박리하는 원인으로도 된다.

본 발명의 환원철 제조방법에서는 원료혼합물을 판상으로 성형한 후 환원로 내로 장입하기 때문에, 종래 괴성화물로 노내에 장입하는 경우에 비하여 가루 발생은 극히 적다. 그러나, 고온환원과정에서 균열이 발생하여, 가루가 생기는 것을 피할 수 없으며, 장기간에 걸쳐 안정한 조업을 계속하는 데에는 역시 상기 문제에 대한 대응책을 강구할 필요가 있다.

그 대책으로서 예를 들면 노상 위에 잔류하는 환원철분을 환원철의 배출부로부터 원료장입부까지의 사이에서 분사가스류에 인해 비산시켜 노상 위로부터 제거하는 방법을 채용할 수 있다. 또, 「환원철의 배출부로부터 원료장입부까지의 사이」란 환원철의 배출부로부터 노상의 이동방향을 향하여 원료장입부까지의, 원료나 그것이 환원되어 생긴 환원철이 놓여 있지 않은 노상 위의 구간이다.

도 12는 이 방법의 한 예의 설명도이다. 또 도면은 노상의 이동방향에 대하여 수직인 단면을 나타낸다. 도시한 바와 같이 가스분사노즐(74)이 위로부터 노상표면을 향하여 비스듬히 배치되어 있으며, 이 가스분사노즐(74)로부터 가스를 분사하여 잔류 환원철분(75)을 불어서 비산시켜, 노상표면을 청정하게 유지한다.

가스분사노즐의 노상 표면에 대한 각도 및 노상 표면으로부터의 높이는 특별히 한정되지 않는다. 환원철분을 불어서 비산시켜 효과적으로 노상 위로부터 제거할 수 있도록 적절하게 조정한다.

가스분사는, 노상의 이동방향과 직교하는 방향에 나란히 설치된 노즐로부터 노상의 이동방향을 향하여 하여도 되나, 도시한 바와 같이 노상(13)의 이동방향과 직교하는 방향 내지는 그에 가까운 방향에 왕복이동 가능한 가스분사노즐(74)을 사용하며, 이 노즐(74)을 도면에 화살표로 나타낸 것과 같이 왕복 이동시키면서 하는 것이 바람직하다.

가스분사노즐은 선단의 단면형상이 원형 또는 그에 가까운 경우는 한 개가 아닌, 노상의 원주방향에 여러 개를 병렬로 배치하여 사용하는 것이 바람직하다. 또, 노즐 선단의 단면형상이 편평하며 노상의 원주방향으로 벌어져 있는 노즐을 사용하여도 좋다.

분사되는 가스의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니며, 노상 연와 보호와 잔류하는 환원철분 재산화 방지의 관점에서 질소가스가 바람직하다. 또 가스의 분사압력에 대해서도 한정은 없으며, 환원철분을 효과적으로 노상 위로부터 제거할 수 있도록 적당히 조정하면 된다.

노상 위에 잔류하는 환원철분을, 환원철의 배출부로부터 원료장입부까지의 사이에서, 회전하는 블레이드를 갖춘 비로 쓸어내어 노상 위에서 제거하는 방법을 채용하여 환원철을 제조하여도 좋다. 또, 여기에서 말하는 「회전하는 블레이드를 갖춘 비」란, 노상 위의 잔류환원철분을 쓸어내는 청소기능을 가지는 것을 말하며, 블레이드 내지는 블레이드 모양의 것을 가지는 비에 한정되지 않고, 일정한 단단하고 굵은 털 모양의 것을 가지는 비(통상, "브러시"라 부르는 것) 등이어도 좋다.

회전하는 블레이드를 구비한 비로서는, 예를 들면 주위에 청소브러시가 달린 원통상 비이며, 이 원통의 축을 회전축으로 하여 정방향과 역방향으로 회전가능(즉, 회동가능)하게 구성된 것을 사용하여도 좋다. 이어서 서술하는 도 13의 확대도에 나타난 회전 블레이드비(76)가 이에 해당된다.

이와 같은 회전하는 블레이드를 구비한 비를 사용하여, 이것을 정역방향(正逆方向)으로 회전시킴과 동시에 노상의 이동방향과 직교하는 방향 내지는 그에 가까운 방향으로 왕복 이동시키면서 잔류 환원철분을 쓸어내어 노상 위로부터 제거한다.

도 13은 이 방법의 바람직한 한 예에 대한 설명도이다. 또, 도면은 노상의 이동방향에 대하여 수직인 단면을 나타낸다.

이 예에서는 회전하는 블레이드를 구비한 비로서 주위에 청소 브러시(77)가 달린 원통상의 비이며 그 원통의 축(78)을 회전축으로 하여 정역방향으로 회전가능하게 구성된 회전 블레이드비(76)(확대도 참조)를, 그 원통의 축과 직교하는 방향으로 여러 개 연결하여 고리 모양의 회전 블레이드군(群)(79)으로 한 것을 사용한다. 즉, 이 회전 블레이드군(79)을, 환원철의 배출부로부터 원료장입부까지의 사이에서, 노상(13)의 폭 방향으로 여러 대 배치하고(도시한 예에서는 2대 배치), 회전 블레이드군(79)을 구성하는 각각의 회전 블레이드비(76)를 적정 정방향 또는 역방향으로 회전시킴과 동시에 고리 모양을 이루는 회전 블레이드비군(79)의 고리 자체를 노상(13)의 이동방향과 직교하는 방향 내지는 그에 가까운 방향을 향하여 정방향 또는 역방향으로 회전시켜, 노상 위의 잔류 환원철분을 제거한다. 고리 모양 블레이드비군(79)을 노상 위에 1대 배치하고, 이것을 상기와 같이 회전시키면서 노상(13)의 이동방향과 직교하는 방향 내지는 그에 가까운 방향으로 왕복 이동시켜도 된다.

이 고리 모양 회전 블레이드군을 사용하면, 잔류하는 철분을 단시간에 효율 좋게 제거하여 노상 표면을 깨끗하게 유지할 수 있다.

회전 블레이드비의 폭(회전축 방향 길이)은 특별히 한정되는 것은 아니나, 회전노상의 폭과 같은 정도로 하는 것이 바람직하다.

회전 블레이드비의 이동속도도 특별히 한정되는 것은 아니나, 노상의 폭과 같은 정도의 폭을 가지는 회전 블레이드비로 노상면 전체를 청소하려면, 적어도 노상의 이동속도와 같은 정도 이상의 속도로 할 필요가 있다.

노상 위에 환원철분이 잔류함과 동시에 고착물이 존재하는 경우는, 환원철 배출부로부터 원료장입부까지의 사이에서, 노상의 이동방향과 교차하는 방향으로 왕복 운동할 수 있으며, 또 하단이 노상에 접촉된 스크레이퍼(scraper)로 긁어 노상 위로부터 제거하는 방법을 채용하여 환원철을 제조하는 것이 바람직하다.

도 14는 이 방법의 한 예에 대한 설명도이다. 또 도면은 노상의 이동방향에 대하여 수직인 단면을 나타낸다. 도시한 바와 같이 스크레이퍼(80)는, 그 하단이 노상면과 접촉되어 있고 노상의 이동방향과 교차하는 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 노상의 이동방향과 교차하는 방향이란, 노상의 이동방향과 직교하는 방향 내지는 그와 가까운 방향(직교하는 방향에 대하여 20°이하 또는 -20°이상의 각도를 이루는 방향)을 말한다.

이 방법에서는 상기 스크레이퍼를 노상의 이동방향과 교차하는 방향으로 왕복 운동시키면서 노상 위에 잔류하는 환원철분 및 고착물을 긁어내어 노상 위로부터 제거한다. 스크레이퍼의 이동거리를 짧게 한다는 점에서 본다면, 노상의 이동방향과 직교하는 방향으로 왕복 운동시키는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 도시한 바와 같이, 스크레이퍼 선단부에 적당한 각도를 주면, 긁는 효과가 커지며 노상 위에 부착된 고착물도 제거할 수 있다. 또 스크레이퍼의 폭은 회전노상의 폭과 같은 정도가 바람직하다.

노상 위에 잔류하는 환원철분을, 환원철의 배출부로부터 원료장입부까지의 사이에 설치된 흡인 후드를 통하여 흡인하여, 노상 위로부터 제거하는 방법을 채용하여 환원철을 제조하여도 좋다.

도 15는 이 방법 중 흡인 블로어(blower)에 의해 흡인하는 경우의 한 예에 대한 설명도이다. 또 도면은 노상의 이동방향에 대하여 수직인 단면을 나타낸다.

도시한 바와 같이 환원철의 배출부로부터 원료장입부까지 사이의 노상 위에 흡인 후드(81)(도시한 예에서는 6구획으로 분할되어 있다)가 설치되어 있으며, 분할된 각각의 흡인 후드(81)는 최종적으로 한 개의 관에 통합되며, 백필터(bag filter)(82)를 거쳐 흡인 블로어(83)에 접속되어 있다. 노상 위에 잔류하는 환원철분은 이 흡인 블로어(83)에 의해 흡인되어 백필터(82)에서 회수된다.

흡인 후드는 노상(13)의 폭 전체에 걸쳐 설치되어 있는 것이 바람직하다.

환원철의 노외로의 배출을, 전술한 압출장치나 V자 모양의 배출가이드펜스에 의하지 않고 종래의 스크류 피더에 의하는 경우, 배출부에 설치되어 있는 배광장치의 고정 스토퍼펜스의 노상 이동방향 쪽으로 하단을 노상에 접촉시킨 스크레이퍼형 게이트를 설치하여, 환원철분이 노상 위에 잔류하는 것을 방지하는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.

도 16은 이 방법의 한 예에 대한 설명도이다. 또 도면은 노상의 이동방향(도면에 화살표로 표시)에 평행한 종단면도를 나타낸다. 도시한 것과 같이, 스크류 피더(67)의 뒤쪽(하류쪽)에 설치된 환원철제품(73)을 모아 놓기 위한 고정 스토퍼펜스(68)의 노상이동방향 쪽에, 하단을 노상면에 접촉시켜 스크레이퍼형 게이트(84)를 설치하여 놓는다.

고정 스토퍼펜스(68)와 노상면 사이에는 약간의 간극이 존재하는데 이 간극은 환원철을 배출할 때의 환원철과 노상면의 마찰에 의해 서서히 확대된다. 그 때문에 환원철분(75)은 이 간극을 빠져나가 배출되지 않고 노상 위에 남으며, 노상(13)의 회전에 따라 다시 원료장입부에 보내져 가열되는 순환을 반복하며, 회전노상로에 체류한다. 그리고, 고정 스토퍼펜스(68)의 노상 이동방향 쪽에 스크레이퍼형 게이트(84)를 설치한다. 이 스크레이퍼형 게이트(84)는 위쪽으로부터 가볍게 노상(13)면에 눌러 붙으며, 노상면에 접촉하여 노상면과의 사이의 간극을 폐쇄하도록 구성되어 있기 때문에, 고정 스토퍼펜스(68)와 노상면 사이의 간극을 빠져나가도 스토퍼형 게이트(84)에 의해 통과가 저지되며, 환원철분(75)이 노상 위에 남는 것을 방지하여 노상 표면이 청정하게 유지된다.

스크레이퍼형 게이트(84)의 설치 위치는 게이트(84)를 노상(13) 위에 가볍게 눌러 붙이는데 지장이 없는 한도에서 고정 스토퍼펜스(68)의 바로 뒤쪽 즉, 도시한 바와 같이 스토퍼펜스(68)에 밀착시켜 부착하는 것이 바람직하다. 또, 이 스크레이퍼형 게이트(84)는 고정 스토퍼펜스(68)와 노상면 사이 간격이 노상의 폭 방향으로 다르게 되어 있는 경우에 대응할 수 있도록, 폭 방향으로 분할하여 놓는 것이 바람직하다.

이 방법에 의하면, 노상 위에 환원철이 잔류하는 것을 미연에 방지하여 노상을 청정하게 유지할 수가 있다.

상술한 본 발명의 환원철 제조장치를 사용하면, 상기 본 발명의 환원철 제조방법을 용이하게 실시할 수 있으며, 그 특징을 충분히 발휘할 수 있다.

본 발명(상기 (3) 및 (4)의 발명)의 용선 제조방법은 상기 (1)의 발명의 방법에서 제조한 고온의 환원철을 원료로 사용하여 용선을 제조하는 방법이다. (3)의 방법은 견형로를 사용하는 경우이며, (4)의 방법은 제련용 용해환원로를 사용하는 경우이다.

이 방법에 있어서, 원료혼합공정으로부터 환원공정까지, 즉 「발명의 개시」난에 기재한 바와 같이 (3) 및 (4)의 발명의 공정 (a)로부터 (d)까지는 전술한 (1)의 발명에 대한 것과 마찬가지이며, (1)의 발명에서 채용하는 상기 여러 가지의 실시형태에서 사용하는 방법에 대해서도, 단독으로 또는 몇 개를 조합하여 채용할 수 있다.

따라서 여기서는 공정(e)부터 공정(g)에 대하여 설명한다.

공정(e)는 환원공정((3) 및 (4)의 용선의 제조방법에서는 이것을 예비환원공정이라 한다)에서 얻은 환원철을 예비환원로로부터 500℃ 이상의 온도에서 배출하는 공정이다.

배출시의 온도를 500℃ 이상으로 하는 것은 이 온도 이상이면, 환원철이 가지는 열을 다음 공정의 용해에 유효하게 이용하여 환원철의 용해속도를 향상시킬 수 있으며, 설비를 콤팩트하게 도모할 수 있음과 동시에, 프로세스 전체로서의 에너지 효율을 향상시킬 수 있기 때문이다. 그러나, 배출시에 환원된 판상 성형물의 내부온도가 1,170℃ 이상이면 판상 성형물 내에 융액이 존재할 가능성이 있고, 배출작업에 지장을 가져올 염려가 있기 때문에, 노외로 배출하기 전에 그 내부온도가 1,170℃를 밑돌도록 가열을 정지하여 놓는 것이 바람직하다. 또, 단시간에 판상 성형물 내의 온도를 1,170℃ 보다 낮게 하는 방법으로서는 상온의 환원가스나 질소 등의 불활성가스를 그 표면에 취입하는 방법, 수냉판을 그 표면에 접촉시키는 방법 등 여러 가지 방법을 채용할 수 있다.

다음 공정(f)은 환원·용해공정이며 상기(3)의 용선제조방법에서는 견형로를 이용한다.

도 17은 (3)의 용선제조방법에 대한 공정내용의 개략과 사용하는 설비기계의 한 예를 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이 환원철(73)은 고온상태에서 회전노상로(11)에 설치된 배출구(24)로부터 연속적으로 배출되어, 다음의 견형로(85)에 의한 환원·용해공정으로 보내진다.

견형로까지의 거리가 먼 경우에는 환원철은 질소 등의 불활성가스가 봉입된 밀폐식 용기(도시되지 않음)에 받아들여져 반송되지만, 통상은 견형로는 예비환원로인 회전노상로에 인접하여 설치되기 때문에, 외기로부터 차단되며, 질소 등의 불활성가스 또는 견형로의 배기가스 등의 환원가스가 차있는 운반로 내를 버킷컨베이어(bucket conveyer) 등을 따라 견형로에 장입된다. 또, 환원철은 예비환원이 종료된 시점에서 소결되어 판상으로 되어 있기 때문에, 가볍게 조분쇄하고서 컨베이어로 운송하면 된다.

이 환원·용해 공정에서는, 고온 상태의 환원철(73)과, 괴립상의 탄재(코크스, 석회 등)(86) 및 슬래그 염기도 조정용 플럭스(87)를, 노내에 탄재의 충진층(도시되지 않음)을 가지고, 노하부에 설치된 풍구(88)로부터 산소함유가스(예를 들면, 공기(89))를 취입하여 풍구 앞의 탄재를 연소시켜 고온의 환원가스를 발생시키는 견형로(85)로 그 노의 위쪽으로부터 장입하여 환원과 용해를 하며, 용선과 용재(91)를 노하부 출선구로부터 배출한다.

이와 같이 (3)의 용선제조방법에서 사용되는 제련로는, 노내에 탄재의 충진층을 가지는 견형로이며, 고로와 마찬가지로 풍구 앞 연소대의 주위는 탄재로 둘러싸여 있기 때문에, 내화물이 고온가스에 직접 노출되어 용손되는 것을 방지할 수 있다. 게다가 상기 특공평 3-60883호 공보에 기재된 방법에서 채용하는 철욕식 제련로에서는 탕을 교반하고 있는 데에 비하여 이 견형로에서는 탕을 교반하지 않기 때문에 내화물 수명연장에 극히 효과적이다.

또, 탄재충진층이 형성되어 있기 때문에 환원분위기가 고로와 같은 정도로 강하며, 용선 중의 유황을 낮게 억제할 수가 있어 양질의 용선을 제조할 수 있음과 동시에, 슬래그 중의 FeO 농도를 고로와 동등하게 낮게 유지할 수 있기 때문에 내화물의 마모 손상 억제에 극히 유효하다.

열효율의 관점에서도 노상부(上部)로부터 탄재와 환원철을 장입하기 때문에, 고로와 마찬가지로 가스와 고체(장입물) 사이에서는 향류식(向流式) 열교환이 이루어져 높은 열효율이 확보된다. 게다가 탄재로서 코크스를 사용하는 경우, 도시된 바와 같이, 풍구(88)로부터 탄재함유물질(92)을 취입하는 것 및 풍구 위쪽의 노측벽부로부터 공기(89)를 취입하여, 노내의 CO, H₂가스를 연소시켜 그 연소열을 환원철의 용해에 이용하는 것에 의해, 코크스 사용량을 저감할 수 있다.

견형로로부터 발생하는 배(排)더스트 등은 시스템 내에서 사용하여도 된다. 도 17에 도시한 예에서는 배더스트(30) 등을 견형로(85)의 풍구(88)로부터 취입함과 동시에 회전노상로(11) 원료의 일부로 사용하고 있다. 이에 따라, 원연료(原燃料)의 사용효율이 향상됨과 동시에 더스트 등이 시스템 밖으로 배출되지 않아, 폐기할 필요가 없기 때문에 코스트 및 환경보전의 면에서 유리하다.

상기 (4)의 용선제조방법에서는 환원·용해공정에서 제련용 용해환원로를 사용한다.

도 18은 (4)의 용선제조방법에 대한 공정내용의 개략과 사용하는 설비기계의 한 예를 도시하는 도면이다. 도시한 바와 같이 환원철(73)은 고온상태에서 회전노상로(11)에 설치된 배출구(24)로부터 연속적으로 배출되며, 이어서 제련용 용해환원로에 의한 환원·용해 공정으로 보내진다.

제련용 환원용해로까지의 거리가 먼 경우에는 견형로를 사용하는 경우와 마찬가지로 밀폐식 용기에 수용되어 반송되지만, 통상은 제련용 환원용해로는 예비환원로인 회전노상로에 인접하여 설치되기 때문에 외기로부터 차단되어 질소 등의 불활성가스 또는 제련용 환원용해로의 배기가스 등의 환원가스가 차있는 반송로 내를 버킷컨베이어 등을 따라 제련용 환원 용해로에 장입된다. 또, 환원철은 예비환원이 종료된 시점에서 소결되어 판상으로 되어 있기 때문에, 가볍게 조분쇄하고 제련용 환원용해로에 장입하여도 좋다.

이 환원·용해공정에서는 고온상태의 환원철(73)과 탄재(86)와 슬래그 염기도 조정용 플럭스(87)를, 노내에 용융금속욕(95)과 용융슬래그욕(96)을 가지고, 저부로부터 교반용 가스(97)를 용융금속욕(95) 내로 취입하여 용융금속욕(95)과 용융슬래그욕(96)을 교반하고, 상부로부터 예를 들면 수냉랜스(lance)(98)에 의해 산소를 노내로 공급하는 제련용 용해환원로(94)에 그 노상부(上部)로부터 장입하여 환원과 용해를 행하며, 용선과 용재(91)를 노하부 출선구로부터 배출한다.

제련용 용해환원로 내에서는 노상부(上部)로부터 노내로 도입되는 산소에 의해 탄재를 연소시키며 게다가 환원철 중에 함유되는 미환원 산화철이 환원되어 생성하는 CO가스 및 탄재로부터 발생하는 가연성 가스의 일부를 연소시켜 발생하는 연소열로, 환원철, 탄재 중의 회분 및 플럭스를 용해함과 동시에, 상기 탄재로 환원철 중에 함유되는 미환원 산화철을 환원한다. 탄재로부터 발생하는 가연성 가스는 CO, H₂가스 등이다. 또 이때 산화철의 환원에 필요한 열도 공급되며 용융된 금속욕 중으로의 침탄에 필요한 탄소도 공급된다.

상기 탄재로서는 일반적으로 석탄이 사용되며 플럭스로서는 생석회, 돌로마이트 등이 사용된다.

이 제련용 용해환원로는 고로와 같은 충진층형의 노는 아니기 때문에, 코크스를 사용하지 않으며 코크스용 강점결탄이 불필요한 점에 더하여, 고액의 투자가 필요하며 환경 면에서도 많은 제약이 있는 코크스로가 필요하지 않다는 큰 이점이 있다.

제련용 용해환원로에서 발생하는 배더스트 등은 시스템 내에서 사용하여도 좋다. 도 18에 도시한 예에서는 배더스트(30)를 제련용 용해환원로(94)의 상부로부터 장입함과 동시에 원료의 일부로 사용하고 있다. 이에 따라 원연료의 사용효율이 향상됨과 동시에 더스트 등이 시스템의 외부로 배출되지 않아 폐기할 필요가 없게 되기 때문에 코스트 및 환경보전의 측면에서 유리하다.

공정(g)는 가스회수공정이며 견형로 또는 제련용 용해환원로의 생성가스를 회수함과 동시에 그 일부를 예비환원로용 연료로서 예비환원로에 도입한다. 즉, 도 17 또는 도 18에 도시된 바와 같이, 생성가스(배기가스(31))를 사이클론 등의 제진기(93)로 더스트 등을 제거한 후 회수한다. 또 회수한 가스는 그 상태로 다음 공정으로 보내지거나 별도로 발전용에도 사용할 수 있다.

이와 같이 (3) 또는 (4)의 용선제조방법에 의하면 예비환원로 내에서 분상 철원료의 환원을 빠르게 진행시켜 환원철을 제조할 수 있게 함과 동시에, 그 환원철을 고온상태에서 견형로 또는 제련용 용해환원로에 장입하고 고열효율로 용해하여 양질의 용선을 제조할 수 있다.

(실시예 1)

표 1∼표 3에 나타난 조성의 분상 철원료, 분상 고체 환원제로서 석탄(미분탄) 및 벤토나이트(결합제)를 준비하였다. 표 4에 분상 철원료 및 석탄의 입도구성을 나타낸다.

표 1

화 학 조 성 (질량%)

T.Fe Fe₂O₃Fe₃O₄FeO Zn C 슬래그성분 L.O.I.

철광석 A 67.5 96.3 0.0 0.2 0.006 0.0 3.5 0.4 철광석 B 66.0 0.0 82.4 8.2 0.003 0.0 9.4 0.0 제철소 더스트 31.3 38.7 0.0 5.4 1.9 30.2 23.8 0.0 밀스케일 73.8 0.0 1.9 93.2 0.005 0.0 4.9 0.0

(주)L.O.I.는 착화손실(Loss on Ignition)

표 2

화 학 성 분 (질량%)

고정탄소 휘발분 회분 전(全)탄소량

석탄 64.8 25.8 9.4 78.5

표 3

조 성 (질량%)

맥석 Fe₂O₃L.O.I.

벤토나이트 78.5 15.4 6.1

(주)L.O.I.는 착화손실(Loss on Ignition)

표 4

입도조정 후의 입도구성

철광석 A -325 메시: 90 질량% 철광석 B -325 메시: 90 질량% 제철소 더스트 -0.5㎜: 90 질량%, -0.05㎜: 30 질량% 밀스케일 -3㎜: 90 질량%, -1㎜: 50 질량% 석탄 -200 메시: 75 질량%, -325 메시: 60 질량%

이것을 표 5에 나타난 배합비율로 혼합한 후, 이 혼합원료를 상기 도 2에 도시된 성형, 장입장치에 의해 두께 15㎜, 폭 500㎜의 판상 성형물 및 폭은 이것과 같지만 그 표면에 상기 도 3에 도시된 형상의 요철을 가지는 판상 성형물로 성형하였다.

또 비교를 위해, 혼합원료의 일부는 팬(pan)형 펠레타이저로 직경 18㎜의 생펠릿으로 괴성화하고, 그 후 115℃로 가열하여 수분을 90% 이상 제거한 건조 펠릿으로 하였다.

표 5

원 료 배 합 비 율 (질량%)

철광석A 철광석B 제철소더스트 밀스케일 석탄 벤토나이트 첨가성분

혼합원료 P 71.5 - - - 19.0 1.5 8.0 혼합원료 Q - 72.0 - - 18.5 1.5 8.0 혼합원료 R 58.8 - 13.4 - 18.5 1.5 8.0 혼합원료 S - - 25.7 47.5 17.3 1.5 8.0

이들 성형물 및 펠릿에 대하여, 도 19에 도시된 소형의 고온가열 환원시험로((a)는 개략 종단면도이며, (b)는 (a)의 A-A선의 화살표 방향에서 본 단면도이다)를 사용하여 표 6에 나타난 조건에서 환원시험을 하였다. 또, 표 6의 「노내 평형온도」란 성형물 또는 펠릿 표면에의 산소함유가스의 취입을 정지한 후의 노내 공간부의 평균 가스 온도이다.

표 6

혼합원료의 혼합원료의 성형물 노상 위에 성형물 노내평균 환원 금속 종류 형태 표면의 분상 고체 표면에 온도(℃) 시간 화율 요철형성 환원제를 산소함유 (분) (%) 유무 얇게 도포 가스의 직접 취입유무

본발명예 케이스1 혼합원료P 판상 성형물 무 무 무 1300 15 92.0 케이스2 혼합원료P 판상 성형물 유 무 무 1300 15 91.7 케이스3 혼합원료P 판상 성형물 무 유 무 1300 15 92.9 케이스4 혼합원료P 판상 성형물 무 무 유 1300 12 91.6

비교예 케이스5 혼합원료P 펠릿 - 무 유 1300 10 92.0

본발명예 케이스6 혼합원료Q 판상 성형물 무 무 유 1300 11 92.2 케이스7 혼합원료R 판상 성형물 유 무 유 1300 12 92.0 케이스8 혼합원료S 판상 성형물 유 무 유 1300 11 91.9

도 19에 도시한 바와 같이, 고온가열 환원시험로(99)에는 버너가 상하 2단으로 설치되어 있고, 하단의 버너(101)는 고체 환원제로부터 가연성 휘발성분이 발생하여 있는 기간만 산소함유가스로서의 공기를 판상 성형물(18) 또는 펠릿 표면에 취입하여 가연성 휘발성분을 연소시키기 위한 것이다. 가연성 휘발성분의 발생이 종료된 시점에서 이 하단 버너(101)의 사용을 정지하였다. 한편, 버너 100은 노내온도를 소정온도로 유지하기 위한 가열용 버너이다.

또, 이 시험로는 고정식이므로 버너를 상하 2단으로 설치하였지만 회전노상로의 경우는 2단으로 할 필요가 없으며 1단이어도 된다. 즉, 회전노상에서는 판상 성형물 장입부의 하류쪽에 위치하는 가연성 휘발성분의 발생구간에 설치된 버너의 각도를 산소함유가스가 성형물의 표면에 취입되어 닿는 각도로 하여 놓아도 된다. 또 노내에 취입되는 산소함유가스는 배기가스와 열교환하여 약 500∼600℃ 정도로 예열하고 취입하는 것이 유리하다.

환원시험에서는 금속화율의 목표값을 92%로 설정하고, 이 목표값을 달성할 수 있는 환원시간을 측정하였다. 그 결과를 상기 표 6에 병기하여 나타내었다.

시험은 우선 케이스 1의 조건에서 실시하였다. 그 결과 펠릿화하지 않아도 환원시간이 약 15분에 걸치면 금속화율 92%를 달성할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이 환원시간은 통상의 천연가스를 개질하여 얻은 환원가스를 사용하는 샤프트형 직접환원방식의 환원시간이 약 8∼10시간인 것과 비교하면, 극히 짧아 바람직한 것임을 나타내고 있다.

케이스 2는 판상 성형물의 상면에 요철을 붙인 경우이며, 환원시간은 케이스 1의 경우와 거의 같지만, 노상 단위면적당 원료적재량이 약 1.9배로 되기 때문에 생산성도 약 1.9배로 향상되는 것이 확인되었다. 이는 노상 단위면적당의 원료적재량이 약 1.9배로 되어도 판상 성형물의 상면에 형성시킨 요철에 의해 수열면적이 증가한 것이나 볼록부(凸部)가 양 측면으로부터 가열됨으로써 승온속도가 향상되는 것에 의한 것도 생각된다.

케이스 3은 노상에 분상 고체 환원제를 얇게 편 위에 판상 성형물을 놓고, 고온 환원하는 것으로서, 다른 케이스에서는 약간의 환원철이 노상에 고착되는 것이 알려진 것에 대하여, 본 케이스에서는 환원철의 고착은 전무하였다.

케이스 4는 판상 성형물을 노내에 장입한 후, 석탄 중의 가연성 휘발성분의 발생이 계속되는 약 2분간만 판상 성형물의 표면에 공기를 공급하며, 석탄으로부터 발생하는 가연성 휘발성분을 판상 성형물의 표면에서도 연소시킨 경우이다. 이 결과, 환원시간은 12분으로 케이스 1의 15분보다도 3분이 단축되며, 판상 성형물로부터 발생하는 가연성 휘발성분의 연소를 판상 성형물의 표면에서도 행하면서 가열, 승온하는 방법이 유리함을 확인할 수 있었다.

케이스 5는 종래의 건조 펠릿을 사용한 경우이다. 이 경우 환원시간은 10분이며, 케이스 4의 경우에 비하여 약간 짧다. 이것은, 펠릿은 건조하고 나서 사용되는데 대해 판상 성형물은 미건조 상태로 사용되고 있기 때문이라 생각된다. 단, 펠릿을 사용한 경우는 노외에서 비교적 장시간의 건조를 요하기 때문에, 그 만큼 처리시간을 낭비하고 있어, 결코 유리하다고 할 수는 없다. 따라서, 분상원료를 판상 성형물로 하여 사용하는 본 발명의 방법은, 괴성화(펠릿화)하여 사용하는 경우와 비교하여도 손색이 없는 환원법임을 보여주는 것이라 할 수 있다.

케이스 6은 표 1에 나타난 광석 B(산화철의 형태가 마그네타이트)를 사용한 경우인데, 이때의 환원시간은 11분이며, 케이스 4(산화철의 형태가 헤마타이트인 광석 A를 사용)와 비교하면 약간 짧았다. 이것은, 마그네타이트와 헤마타이트를 금속철로 환원하는 것은 어느 것이나 흡열반응이지만, 철원자당의 반응열은 마그네타이트 쪽이 약 4,760kcal/kmol 작기 때문에 성형물 내의 온도 저하가 작으며, 그 결과 환원 반응이 촉진되는 것으로 생각된다.

케이스 7은 광석 A에 제철소 내 발생 더스트를 혼합한 철원료를 사용한 경우이며, 케이스 8은 더스트와 밀스케일을 혼합한 철원료를 사용한 경우이다. 환원시간은 각각 약 12분 및 11분이며, 철광석을 사용한 케이스 4의 경우와 거의 같은 정도였다.

또 Zn을 함유한 더스트를 사용한 케이스 7의 탈 Zn율은 92%이며, 본 발명 방법에 의한 탈 Zn 효과를 확인할 수 있었다.

케이스 8의 혼합원료 S는 약간은 조립(粗粒)이지만, 환원시간이 그다지 바뀌지 않은 것은, 혼합원료 S에서 산화철의 형태는 FeO이기 때문에, Fe₂O₃를 기초로 한 환원률은 30% 정도로 되어 금속철까지의 환원량이 적게 되는 것 및 FeO로부터 금속철까지의 철원자당 반응흡열량은 Fe₂O₃의 경우에 비교하여 약 20,590 kcal/kmol 작기 때문에, 판상 성형물 내의 온도 저하가 작고, 그 결과 환원반응이 촉진되는 것에 의한 것으로 생각된다.

(실시예 2)

표 7∼표 9에 나타난 조성과 입도구성의 분상 철광석, 분상 고체 환원제로서의 석탄(미분탄)을 표 10에 나타난 배합비율로 혼합한 것을 준비하였다.

표 7

분상철원료의 화 학 조 성 (질량%) 종류 T.Fe Fe₂O₃Fe₃O₄FeO 슬래그성분 L.O.I.

철광석 67.5 96.3 0.0 0.2 2.0 0.4

(주)L.O.I.는 착화손실(Loss on Ignition)

표 8

고체 환원제의 화 학 조 성 (질량%) 종류 고정탄소 휘발분 회분 전탄소량

석탄 64.8 25.8 9.4 78.5 코크스 88.0 0.2 11.0 88.7

표 9

입도조정 후의 입도구성

철광석 -325 메시: 90 질량% 석탄 -200 메시: 75 질량%, -325 메시: 60 질량% 코크스 10∼30㎜: 30 질량%, 30∼60 ㎜: 70 질량%

표 10

원료배합비율(질량%)

철광석 석탄 계

79.7 20.3 100.0

시험설비로서는 상기의 도 17에 나타난 소형의 용선제조 시험설비를 사용하였다. 즉, 예비환원로로서 회전노상로(11)를, 제련로로서 견형로(85)를 사용하며, 원료받이 호퍼(26), 혼합기(22), 폐열회수열교환기(34) 등으로 구성되는 설비이다.

원료받이 호퍼(26)로 받은 분상 산화철(27)(분광석), 환원제(28)(미분탄) 및 결합제(29)를 소정량만큼 각각의 호퍼로부터 덜어내어 혼합기(22)에 장입하고, 소량의 물을 첨가하여 충분히 혼합한 후, 혼합물을 회전노상로(11)에 장입하였다.

노상으로의 장입은, 상기 도 2에 나타난 성형, 장입장치에서 판상으로 성형하여 노상 위에 놓는 방법으로 하였다. 또 판상 성형물의 두께는 15㎜로 하였다.

공기는 연소용공기도 함유하며, 회전노상로의 배기가스와 열교환하여 600℃로 예열하여 사용하였다. 가연성 휘발성분의 발생이 종료한 후는 노내 공간부의 평균가스 온도를 약 1,300℃로 하였다. 또 환원철의 금속화율 목표값은 92%로 하였다.

회전노상로(11)에서 얻은 환원철은 약 1,150℃에서 노외로 배출하여 가볍게 조분쇄한 후, 견형로(85)로 노상부(上部)로부터 장입하였다. 견형로(85)의 노상부(上部)로부터는 표 8 및 표 9에 나타난 성상(性狀)의 코크스를 석회석과 함께 장입하였다. 또, 석회석은 슬래그의 염기도가 1.25로 되는 양으로 하였다.

풍구(88)로부터는, 공기(89)와 산소(90)를 취입하는 케이스에 더하여, 탄소함유물질(미분탄)(92)을 취입하여, 미분탄과 비교하여 고가인 코크스 소비량을 저감하는 케이스에 대해서도 검토하였다.

용선은 노하부에 설치된 출선구로부터 용재(슬래그)와 함께 배출하였다.

견형로(85)의 배기가스(31)는, 제진기(사이클론)(93)에서 제진한 후, 그 일부를 회전노상로(11)에서 사용하는 연료로서 버너(25)로부터 취입하고, 나머지는 다른 설비의 연료용으로 회수하였다.

시험은 표 11에 나타난 6 케이스에 대하여 실시하였다.

표 11

노 항 목 케이스1 케이스2 케이스3 케이스4 케이스5 케이스6

예비 예비환원로 노상 위에 펠릿 판상 판상 판상 판상 판상환원로 혼합물이 놓이는 형태 사용 성형물 성형물 성형물 성형물 성형물

노상 위에 분상 고체 - - 실시 - - - 환원제를 얇게 도포

판상 성형물 윗면의 요철 - - - 실시 - -

광석 (㎏/pt) 1370 1370 1370 1370 1370 1370 공기예열온도 (℃) 600 600 600 600 600 600 공기량 (N㎥/pt)1789 1743 1743 1621 1739 1764 제련로배기가스사용량(N㎥/pt) 404 404 404 404 404 241 예비환원로내 환원시간(min) 10 15 15 15 15 15 환원철금속화율 (%) 92.0 92.0 92.0 91.8 92.0 92.0 환원철배출온도 (℃) 1150 1150 1150 1150 1150 1150

노상 내 환원철 고착 약간 약간 전무 약간 약간 약간 발생 발생 발생 발생 발생

제련로 환원철장입온도 (℃) 650 650 650 650 650 650 코크스 (㎏/pt) 341 341 341 312 287 107 미분탄 (㎏/pt) 0 0 0 0 0 329 연료 (㎏/pt) 341 341 341 312 287 436 산소 (N㎥/pt) 126 129 129 116 72 265 공기 (N㎥/pt) 562 566 566 509 622 47 공기온도 (℃) 25 25 25 25 600 600 용선온도 (℃) 1500 1500 1500 1500 1500 1500 용선[C] (%) 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 용선[S] (%) 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 슬래그 (㎏/pt) 168 168 168 163 159 178 슬래그 염기도 (－) 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25

케이스 1은 종래법에 의한 경우의 원료혼합물을 펠릿화한 경우의 시험이며, 이때 회전노상로에서의 환원시간은 10분이었다.

케이스 2는 원료혼합물을 판상으로 성형한 경우인데, 괴성화(펠릿화)하지 않아도, 환원시간을 약 15분으로 하면 금속화율 92%의 환원철이 얻어지는 것을 확인하였다. 이 환원시간은, 통상의 천연가스를 개질하여 얻은 환원가스를 사용하는 샤프트로형 직접환원방식의 환원시간이 약 8∼10시간인 것과 비교하면, 극히 짧아 바람직한 것임을 나타내고 있다.

케이스 3은 노상에 미분고체 환원제를 얇게 편 위에 판상 성형물을 놓아 고온 환원한 경우이며, 다른 케이스에서는 약간의 환원철이 노상에 고착하는 것이 인지됨에 대하여, 환원철의 고착은 전무하였다.

케이스 4는 판상 성형물의 상면(上面)에 상기의 도 3에 나타난 요철을 붙인 경우이다. 금속화율과 환원시간은 케이스 2의 경우와 거의 같지만, 노상 단위면적당의 원료적재량이 약 1.9배로 되기 때문에 생산성도 약 1.9배로 향상되는 것이 확인되었다. 이것은, 노상 단위면적당 원료적재량이 약 1.9배가 되어도, 판상 성형물의 상면에 형성시킨 요철에 의해 열을 받는 면적이 증가한 점이나, 볼록부(凸部)가 양 측면으로부터 가열되어 승온속도가 향상된 점에 의한 것이라고 생각된다.

이상의 케이스 1∼4에 대하여, 송풍조건으로는 산소를 부화(富化)한 상온의 공기를 사용하여, 풍구 앞의 이론연소온도를 2,500℃로 하여 조업하며, 약 650℃의 환원철을 견형로에 장입하여, 탄소 4.6 중량%, 유황 0.02 중량%를 함유하는 양질의 용선을 제조할 수 있었다.

케이스 5는 공기를 약 600℃로 가열하여 송풍한 경우로, 산소사용량이 케이스 2와 비교하여 57N㎥/pt 저하함과 동시에, 견형로의 연소비도 저하하여, 그 효과가 확인되었다.

케이스 6은 풍구로부터 미분탄을 취입한 경우로서, 연소비는 약간 상승하지만, 코크스비는 107㎏/pt로 다른 케이스와 비교하여 약 1/3로 저하하여, 그 효과가 확인되었다.

(실시예 3)

실시예 2에서 사용한 표 7∼표 9에 표시된 조성과 입도구성의 분상 철광석, 분상 고체 환원제로서의 석탄(미분탄) 및 실시예 1에서 사용한 표 3에 나타난 벤토나이트를 표 12에 나타난 배합비율로 혼합한 것을 준비하였다.

표 12

원료배합비율(질량%)

철광석 석회 벤토나이트 계

75.7 19.3 5.0 100.0

시험설비로서는 상기 도 18에 도시한 소형의 용선제조시험설비를 사용하였다. 즉, 예비환원로로서 회전노상로(11)를, 제련로로서 제련용 용해환원로(94)를 사용하였으며, 원료받이 호퍼(26), 혼합기(22), 폐열회수예열장치(34) 등으로 구성되는 설비이다.

원료받이 호퍼(26)로 받아들여진 분상 산화철(분광석)(27), 환원제(미분탄)(28) 및 결합제(29)를 소정량만큼 각각의 호퍼로부터 덜어내어 혼합기(22)에 장입하고, 소량의 물을 첨가하여 충분히 혼합한 후, 혼합물을 회전노상로에 장입하였다.

노상에의 장입은 상기 도 2에 나타난 성형, 장입장치에서 판상으로 성형하여 노상 위에 놓는 방법으로 하였다. 또, 판상 성형물의 두께는 15㎜로 하였다.

공기는 연소용공기도 함유하며, 회전노상로의 배기가스와 열교환하여 600℃로 예열하여 사용하였다. 가연성 휘발성분 발생이 종료한 후는 노내 공간부의 평균가스온도를 약 1,300℃로 하였다. 또, 환원철 금속화율의 목표값은 92%로 하였다.

회전노상로(11)에서 얻은 환원철은 약 1,150℃에서 노외로 배출되며, 가볍게 조분쇄한 뒤, 제련용 용해환원로(94)로 노 위쪽으로부터 장입하였다. 제련용 용해환원로(94)의 노 위쪽으로부터는 탄재(86)를 플럭스(석회석)(87)와 함께 장입하였다. 또, 석회석은 슬래그 염기도가 1.25로 되는 양으로 하였다.

용선은 노하부에 설치된 출선구로부터 용재(슬래그)와 함께 배출시켰다.

제련용 용해환원로(94) 배기가스(31)의 일부는 회전노상로(11)에 쓰이는 연료로 사용하며, 나머지는 다른 설비의 연료용으로서 회수하였다.

시험은 표 13에 나타난 4 케이스에 대하여 실시하였다.

표 13

노 항 목 케이스1 케이스2 케이스3 케이스4

예비 예비환원로 노상 위에 혼합물이 펠릿 판상 판상 판상환원로 놓인 형태 사용 성형물 성형물 성형물

노상 위에 분상 고체 환원제를 얇게 - - 실시 - 도포

판상 성형물 윗면의 요철 - - - 실시

광석 (㎏/pt) 1436 1436 1436 1436 공기예열온도 (℃) 600 600 600 600 공기량 (N㎥/pt) 2145 2145 2145 2144 제련로배기가스사용량 (N㎥/pt) 538 538 538 538 예비환원로내 환원시간 (min) 10 15 15 15 환원철금속화율 (%) 92.0 92.0 92.0 91.8 환원철배출온도 (℃) 1150 1150 1150 1150 노상에의 환원철고착 약간 약간 전무 약간 발생 발생 발생

제련로 환원철장입온도 (℃) 800 800 800 800 석탄 (㎏/pt) 282 282 282 283 산소 (N㎥/pt) 282 282 282 283 용선온도 (℃) 1500 1500 1500 1500 용선[C] (%) 4.0 4.0 4.0 4.0 용선[S] (%) 0.05 0.05 0.05 0.05 슬래그 (㎏/pt) 177 177 177 177 슬래그 염기도 (－) 1.25 1.25 1.25 1.25

케이스 1은 종래법에 의한, 원료혼합물을 펠릿화한 경우의 시험이며 이때 회전노상로에 대한 회전시간은 10분이었다.

케이스 2는 원료혼합물을 판상으로 성형한 경우인데, 괴성화(펠릿화)하지 않아도 환원시간을 약 15분으로 하면 금속화율 92%의 환원철이 얻어지는 것이 확인되었다. 이 환원시간은, 통상의 천연가스를 개질하여 얻은 환원가스를 사용하는 샤프트로형 직접환원방식의 환원시간이 약 8∼10시간인 것과 비교하면 극히 짧아서 바람직한 것임을 나타낸다.

케이스 3은 노상 위에 분상 고체 환원제를 얇게 편 위에 환상성형물을 놓고 고온 환원한 경우이며, 다른 케이스에서는 약간의 환원철이 노상에 고착하는 것에 대하여 환원철의 고착은 전무하였다.

케이스 4는 판상 성형물의 상면에 상기 도 3에 도시된 요철을 붙인 경우이다. 금속화율과 환원시간은 케이스 2의 경우와 거의 같지만, 노상 단위면적당 원료적재율이 약 1.9배로 되는 것으로부터 생산성도 약 1.9배로 향상되는 것이 확인되었다. 이것은 노상 단위면적당 원료적재량이 약 1.9배로 되었어도, 판상 성형물의 상면에 형성시킨 요철에 의해 열을 받는 면적이 증가한 것이나, 볼록부가 양 측면으로부터 가열되어 승온속도가 향상된 것에 의한 점도 고려된다.

이상의 케이스 1∼케이스 4의 어느 것에서도, 약 800℃의 환원철을 제련용 용해환원로에 장입하여, 탄소 4.0 중량%, 유황 0.05 중량%를 함유하는 양질의 용선을 제조할 수 있었다.

(실시예 4)

표 14에 나타난 분철광석과 표 15에 나타난 분석탄을 사용하여, 표 16에 나타난 배합률로 배합하여 혼합한 후, 쌍롤압축기에 의해 같은 표에 나타난 치수의 판상 성형물로 성형하고, 장입슈트를 통하여 회전노상로에 장입하고, 소성하여 환원철로 하였다. 사용한 회전노상로의 설비사양과 조업조건을 표 17에 나타내었다.

표 14

분상철원료 화학조성(질량%) 입 도

종류 품목 Fe₂O₃SiO₂Al₂O₃FeO ZnO -74㎛ -44㎛

철광석 펠렛피드 MBR 97.0 1.0 0.5 0.1 0.001 81% 42%

표 15

분상 고체 환원제 화학조성(질량%) 입 도

종류 품목 C H Fe₂O₃SiO₂Al₂O₃VM -74㎛ -44㎛

석탄 우드랜드 74.3 4.4 1.0 5.9 3.1 34.2 86% 44%

(주)VM: 휘발성 성분

표 16

성형원료형상 치 수 성형 후 수분 품목 배합률 수분 (질량%) (질량%) (질량%)

판상 성형물 5m(폭)×15㎜(두께) 11 MBR 77 8 우드랜드 21 9 로드타르 2 0

표 17

회전상로의 주 사양 조업조건

유효외경: 40m 회전노상속도: 0.080rpm 유효내경: 30m 노내온도 : 1300℃ 유효폭 : 5.0m 노내연소가스: LPG 노천정에서 노상까지의 거리: 2.1m

환원철의 제조에 있어서는, 표 18의 케이스 1∼케이스 6에 나타난 방법으로 노상 위에 잔류하는 철분을 제거하고, 또는 노상 위에 환원철분의 잔류를 방지하며, 얻어진 환원철의 금속화율에 의해 본 발명의 효과를 평가하였다. 또 케이스 1은 종래예이며, 환원철을 상기 도 10에 나타난 스크류 피더에 의해 배출한 후, 노상 위에 잔류하는 환원철분을 제거하지 않고 조업한 경우이다.

표 18

환원철분 설비사양 금속화율(%) 비 고 제거장치

케이스 1 없다. - 85.6 종래예

케이스 2 가스분사노즐 노즐의 폭 : 5m 93.1 본발명예 (도 12) 노즐의 이동속도 : 20m/min

케이스 3 회전블레이드비 회전블레이드비의 폭 : 5m 91.4 본발명예 (도 13) 비의 이동속도 : 20m/min

케이스 4 왕복스크레이퍼 스크레이퍼의 폭 : 5m 90.6 본발명예 (도 14) 스크레이퍼의 이동속도: 20m/min

케이스 5 흡인후드 폭 방향으로 일렬로 설치 94.5 본발명예 (도 15) 흡인구 폭 : 5m, 길이: 0.3m

케이스 6 스크레이퍼형 노상방향으로 일렬로 설치 90.7 본발명예 게이트 (게이트폭 : 5m, 두께 : 10㎜) (도 16) 접촉압(누르는 압력) : 2kgf/㎠

상기 표 18에 각 케이스에 대한 환원철의 금속화율을 나타내었는데, 본 발명에서는 종래예와 비교하여, 환원철의 금속화율을 높게 유지할 수 있었다. 이것은, 본 발명예에는 노상 위에 잔류하는 환원철분을 환원철의 배출마다 제거한 결과, 또는 환원철분의 노상 위에 잔류하는 것을 방지한 결과, 불균일한 소성이 저감된 점에 의한 것이다.

(실시예 5)

상기 실시예 4의 표 14에 나타난 분철광석과 표 15에 나타난 분석탄을 사용하여, 마찬가지로 표 16에 나타난 배합률로 배합하여, 혼합한 후, 쌍롤압축기에 의해 같은 표에 나타난 치수의 판상 성형물로 성형하고, 장입슈트를 통하여 회전노상로에 장입하고, 소성하여 환원철로 하였다. 사용한 회전노상로의 설비사양과 조업조건은 실시예 4에 대한 것과 같다.

환원철 배출은 표 19의 케이스 1∼케이스 3에 나타난 방법으로 하여, 얻어진 환원철의 금속화율에 의해 본 발명의 효과를 평가하였다.

표 19

배출장치 설비사양 금속화율 비 고 (%)

케이스 1 스크류피더 - 85.6 종래예

케이스 2 가이드펜스 - 90.1 본발명예 (도 11 c,d)

케이스 3 푸셔 푸셔 폭 : 5m 92.1 본발명예 (도 11 a,b) 푸셔 이동속도 : 20m/min

상기의 표 19에 각 케이스에 대한 환원철의 금속화율(평균값)을 나타내었는데, 본 발명예에서는 종래예와 비교하여 금속화율을 높게 유지할 수 있었다. 이것은 본 발명예에서는 환원철이 노상 위에 체류하지 않아, 재산화를 방지할 수 있기 때문이라 생각된다.

(실시예 6)

상기 실시예 4의 표 14에 나타난 분철광석과 표 15에 나타난 분석탄을 사용하여, 마찬가지로 표 16에 나타난 배합률로 배합하여 혼합한 후, 표 20에 나타난 펠릿 또는 판상 성형물로 성형하여, 장입슈트를 통해 회전노상로에 장입하고, 소성하여 환원철로 하였다. 사용한 회전노상로의 설비사양과 조업조건은 회전노상속도를 원료장입에서 배출까지 9분으로 되도록 조정한 외에는 실시예 4의 것과 같다.

표 20

성형원료형상 치 수 품목 배합률 수분 (질량%) (질량%)

펠릿 15㎜(구경) MBR 78 8 (결합제-없음) 우드랜드 22 9

펠릿 15㎜(구경) MBR 77 8 (결합제-있음) 우드랜드 21 9 벤토나이트 2 0

판상 성형물 5m(폭)×15㎜(두께) MBR 78 8 (결합제-없음) 우드랜드 22 9

상기 도 1에 나타난 제조공정을 기준으로 하여, 직경 7.5m의 접시형 펠레타이저를 사용하여 지름 15㎜의 펠릿을 제조하고, 회전노상로에 장입하여 환원철을 제조하였다. 또, 펠릿으로 성형한 뒤의 수분은 11 질량%로 하였다.

얻어진 환원철의 금속화율을 표 21의 케이스 A 및 케이스 B의 나타내었다. 케이스 A 및 케이스 B는 혼합기로서 종래 사용되고 있는 프렛밀(fret mill)을 사용한 경우이다(모두 종래예이다).

한편, 도 20에 나타난 제조공정을 기준으로 하여, 혼합기(22)로서 회전속도를 300rpm으로 한 고속 교반믹서를 사용하여 분철광석(3), 분석탄(4) 및 수분(7)을 성형원료의 수분이 11 질량%로 일정하게 되도록 일괄 혼합 처리하여, 회전노상로(11) 원료장입부(12)의 바로 위에 설치된 쌍롤압축기(10)(확대하여 도시)에서 판상으로 성형하고, 장입슈트(102)로 회전노상(13) 위에 장입하여 환원철을 제조하였다.

얻어진 환원철의 금속화율을 표 21의 케이스 C, 케이스 D1 및 케이스 D2에 나타낸다. 케이스 C는 혼합기로서 종래 사용되고 있는 프렛밀을 사용한 경우(본 발명예), 케이스 D1, D2는 어느 것이나 고속 교반믹서를 사용한 경우(본 발명예)이며, D1은 분석탄을 그대로 사용한 경우, D2는 사전에 건조 처리한 경우이다.

이 결과에 나타난 바와 같이, 고속교반믹서를 사용한 본 발명예의 쪽이 높은 금속화율을 나타냈다. 또, 사전에 분석탄을 건조 처리한 쪽이 높은 금속화율이 얻어졌다.

또, 원료의 수분과 환원철의 금속화율의 관계를 표 21에 나타낸다. 이 결과로부터 케이스 D1에 대해서, 원료수분이 6∼18 질량%인 경우 높은 금속화율이 얻어지는 것이 판명된다.

표 21

성형기 결합제 석회수분 혼합기 금속화율 (질량%) (회전속도:rpm) (%)

케이스A 펠레타이저 없음 9 프렛밀 62 종래예 케이스B 펠레타이저 벤토나이트 9 프렛밀 69 종래예 케이스C 쌍롤 없음 9 프렛밀 89 본발명예 케이스D1 쌍롤 없음 9 고속믹서(300) 94 본발명예 케이스D2 쌍롤 없음 건조 고속믹서(300) 98 본발명예

(실시예 7)

표 22에 나타난 분철광석과 표 23에 나타난 분석탄을 사용하여, 이들을 표 24에 나타난 조건으로 환원철을 제조하고, 그때 환원철의 금속화율을 구하여 본 발명의 효과를 평가하였다.

표 22

분상철원료 화학조성(질량%) 입도

종류 품목 Fe₂O₃SiO₂Al₂O₃FeO ZnO -1㎜

철광석 펠렛피드 MBR 97.0 1.0 0.5 0.1 0.001 80% 철광석 카라쟈스 96.2 0.5 0.8 0.1 0.001 43%

표 23

분상 고체 환원제 화학조성(질량%) 입도

종류 품목 C H Fe₂O₃SiO₂Al₂O₃VM -1㎜

석탄 우드랜드 74.3 4.4 1.0 5.9 3.1 34.2 13%

(주)VM: 휘발성 성분

표 24

시험항목 분상철원료 분상 고체 환원제 비 고

분철광석의 성분 각종품목의 철광석 79% 석탄(우드랜드) 21% 종래예 (Al₂O₃+ SiO₂) (입도 d₅₀=60㎛) (입도 d₅₀=60㎛) 벤토나이트 2% 변경시험 철광석(MBR) 77% 석탄(우드랜드) 21% (입도 각 d₅₀=60㎛)

미분철광석에의 철광석(MBR) 79% 석탄(우드랜드) 21% 분석탄혼합시험 수분 9%

환원철 제조는 상기 도 1에 나타난 제조공정을 기준으로, 직경 5.0m의 쌍롤을 구비한 쌍롤압축기로 판상으로 성형하고, 이것을 장입슈트로 회전노상로에 장입하여 소성하는 것에 의해 행하였다. 사용한 회전노상의 설비사양과 조업조건은 실시예 6의 경우와 마찬가지이다.

< 분철광석의 성분(Al₂O₃+ SiO₂) 변경시험 >

Al₂O₃와 SiO₂의 합계 함유량이 다른 여러 가지 품목의 분철광석을 사용하여, 분철광석에 함유된 (Al₂O₃+ SiO₂) 성분이 금속화율에 미치는 영향을 조사하였다. 또, 비교를 위하여, 종래 사용되어온 벤토나이트(점토)를 첨가한 경우의 (Al₂O₃+ SiO₂) 성분이 금속화율에 미치는 영향도 조사하였다.

결과를 도 22에 나타내었다. 도면중의 ●표시는 (Al₂O₃+ SiO₂) 성분의 함유량이 다른 여러 종류의 분철광석을 사용한 경우이며, ○표시는 벤토나이트를 첨가하여 원료혼합물의 (Al₂O₃+ SiO₂) 성분의 함유량을 바꾼 경우이다.

이 결과로부터 분명한 것과 같이, 분철광석의 종류를 바꿈으로써 (Al₂O₃+ SiO₂) 성분의 함유량을 바꾼 경우, 그 함유량이 4 질량% 이상으로 되면 환원철의 금속화율은 급격히 상승하였다. 이에 비해, 벤토나이트(점토)를 첨가함으로써 (Al₂O₃+ SiO₂) 성분의 함유량을 바꾸는 경우에는, 벤토나이트의 첨가량에 비례하는 상승일 뿐이며, 급격한 상승은 인지되지 않았다.

< 미분철광석에 분석탄을 혼합하는 시험 >

분상 철원료로서 -0.1㎜가 80%인 입도의 미분 철광석(펠릿피드(feed) MBR)을 사용하며, 분상 고체 환원제로서 수분이 9 질량%인 석탄을 사용하며, 이 석탄을 임팩트밀 분쇄기에서 그 간극을 조정하면서 분쇄함으로써 입도를 조정하여, 0.1∼1㎜의 입경을 가지는 입자의 비율(입경 0.1∼1㎜ 비율)을 변화시키며, 석탄의 입도(입경 0.1∼1㎜ 비율)가 환원철의 금속화율에 미치는 영향을 조사하였다.

또, 임팩트밀 분쇄기의 간극 조정은 같은 조건으로 하였으며, 질량비로 석탄 100에 대하여 철광석(Carajas산) 15 중량부를 첨가하여 혼합 분쇄한 경우에 대해서도 마찬가지 조사를 하였다.

조사결과를 도 23에 나타내었다. 같은 그림에서 ●표는 석탄을 단독으로 분쇄한 경우, ○표는 석탄에 철광석을 첨가하여 분쇄한 경우이다. 어느 경우에 대해서도, 입경이 0.1∼1.0㎜인 석탄 비율이 50% 이상일 때 높은 금속화율을 나타내었다.

또, 임팩트밀의 분쇄조건이 동일하여도 철광석을 첨가하여 혼합 분쇄한 경우(○표시)는, 분쇄기에 석탄의 부착이 작아 효율 좋은 분쇄가 가능하며, 입경이 0.1∼1.0㎜인 석탄 비율을 높게 할 수 있어, 보다 높은 금속화율을 나타내었다.

(실시예 8)

실시예 4에서 사용한 조성 및 입도의 분철광석과 분석탄을 사용하며, 이것을 표 25에 나타난 치수의 펠릿 또는 판상 성형물로 성형하였다. 이 성형 원료를 사용하여, 표 26의 케이스 1∼케이스 3에 나타난 조건으로 환원철을 제조하고, 그때의 생산률을 구하여, 본 발명의 효과를 평가하였다.

사용한 회전노상의 설비사양과 조업조건은, 회전노상 속도를 제품 금속화율이 92%가 되도록 조정한 외에는 실시예 4에 대한 것과 같다. 즉, 환원철의 금속화율이 목표값(92%) 보다 낮으면 회전속도를 낮추어, 소성 시간을 연장하여 금속화율을 상승시켰다. 이 경우 생산성은 저하되었다. 역으로 금속화율이 목표값보다도 높으면 회전속도를 상승시켜, 소성시간을 단축하여 금속화율을 목표값까지 저하시켰다. 이 경우 생산성은 향상된다.

표 25

성형원료형상 치수 성형 후 수분 품목 배합률 수분 (질량%) (질량%) (질량%)

펠릿 20㎜(구경) 11 MBR 77 8 우드랜드 21 9 벤토나이트 2 0

판상 성형물 5m(폭)×15㎜(두께) 11 MBR 77 8 우드랜드 21 9 벤토나이트 2 0

표 26

원료형상 장입슈트의 형상 생산률 (t/D·㎡)

케이스1 펠릿 평판슈트 (원료를 노외에서 성형) 1.05 종래예 케이스2 판상 성형물 만곡슈트 2.08 본발명예 케이스3 판상 성형물 선단슈트 2.24 본발명예

케이스 1은 종래 실시되고 있는 방법이며, 상기 도 1에 나타난 제조공정에 의해, 직경 7.5m의 접시형 펠레타이저를 사용하여 지름 20㎜의 펠릿을 제조하고, 평판형 슈트로 회전노상로에 장입한 경우(종래예)이다. 또, 케이스 2와 케이스 3은, 쌍롤압축기를 회전노상로의 원료장입부 바로 위에 설치한 경우이며, 케이스 2는 선단부가 오목한 모양으로 만곡된 장입슈트를 사용하여 장입한 경우, 케이스 3은 경첩으로 장입장치에 접속된 선단 슈트를 사용하여 장입한 경우이다.

상기 각 케이스의 조업을 비교한 결과, 본 발명예에서는 종래예에 비하여, 노상에 장입되기까지 성형원료가 받는 충격력이 작기 때문에 분(粉) 발생량이 적고, 노내에 분이 부착됨에 따른 악영향도 적어 환원철의 생산률도 향상된다.

(실시예 9)

실시예 4에서 사용한 조성 및 입도의 분철광석과 분석탄을 사용하여, 그것을 표 27에 나타난 배합률로 배합한 후, 혼합하여, 동 표 27에 나타난 치수의 펠릿 또는 판상 성형물로 성형하였다. 이 성형원료를 사용하여, 표 28의 케이스 1∼케이스 5에 나타난 조건으로 환원철을 제조하고, 그때의 생산률을 구하여, 본 발명의 효과를 평가하였다. 사용한 회전노상의 설비사양과 조업조건은 회전노상속도를 제품 금속화율이 92%로 되도록 조정한 외에는 실시예 4에 대한 것과 같다.

표 27

성형원료 형상 치수 성형 후 수분 품목 배합률 수분 (질량%) (질량%) (질량%)

펠릿 20㎜(구경) 11 MBR 77 8 우드랜드 21 9 벤토나이트 2 0

판상 성형물 5m(폭)×15㎜(두께) 16 MBR 78 8 우드랜드 22 9

표 28

원료형상 장입슈트의 형상 필름 또는 벨트 생산률 (t/D·㎡)

케이스1 펠릿 (노외에서 성형) - 1.00 종래예 케이스2 판상 성형물 도 8의 (a) 0.1㎜ 두께의 폴리에틸렌 2.58 본발명예 케이스3 판상 성형물 도 8의 (a) 30g/㎡의 종이 2.54 본발명예 케이스4 판상 성형물 도 8의 (b) 10㎜ 두께의 고무벨트 2.23 본발명예 케이스5 판상 성형물 도 8의 (b) 1㎜ 두께의 강철 2.44 본발명예

케이스 1은 실시예 8의 경우와 마찬가지로 지름이 20㎜인 펠릿을 제조하여, 평판형 슈트로 회전노상로에 장입한 경우이다.

케이스 2와 케이스 3은 도 8의 (a)에 나타난 장입장치를 사용하여, 원료혼합물과 필름을 쌍롤압축기로 함께 압밀하여 필름 위에 압밀된 원료가 놓인 상태의 판상 성형물로 하여, 이 판상 성형물을 필름과 동시에 노상 위에 놓은 경우이다. 필름으로서, 각각 0.1㎜ 두께의 폴리에틸렌 및 30g/㎡의 종이를 사용하였다. 이 경우, 노상 위에 장입된 판상 성형물의 두께는 15㎜로 일정하게 하였다. 또, 쌍롤의 회전속도는 노상의 이동속도와 동기(synchronism)되도록 설정하였다.

케이스 4와 케이스 5는 도 8의 (b)에 나타난 장입장치를 사용하며, 원료혼합물과 벨트를 쌍롤 압출기로 함께 압밀하여 벨트 위에 압밀된 원료가 놓인 상태의 판상 성형물로 하고, 노상 근방에서 벨트와 판상 성형물을 분리하여, 판상 성형물을 노상 위에 놓은 경우이다. 케이스 4에서는 벨트로서 10㎜ 두께의 고무제 벨트를, 케이스 5에서는 벨트로서 2㎜ 두께의 강제 벨트를 사용하였다. 또, 판상 성형물의 두께 및 쌍롤의 회전속도 조정은 상기 필름을 사용한 경우와 같았다.

조업시에, 실시예 8의 경우와 같이 환원철의 금속화율이 92%로 되도록 노상의 회전속도를 조정하였다.

상기 각 케이스의 조업비교를 한 결과, 본 발명예에서는 종래예에 비하여 연료의 불균일 연소가 없고, 안정한 소성이 가능하며, 환원철의 생산률도 향상되었다. 이것은 원료혼합물을 높은 충진률로 시트상으로 노상 위에 장입할 수 있음에 의한 것이다.

(실시예 10)

실시예 4에 사용된 조성 및 입도의 분철광석과 분석탄을 사용하여, 이를 실시예 8의 표 25에 나타난 배합률로 배합한 후 혼합하고, 마찬가지로 표 25에 나타난 치수의 펠릿 또는 판상 성형물로 성형하였다. 이 성형원료를 사용하여, 표 29의 케이스 1∼케이스 4에 나타난 조건으로 환원철을 제조하고, 그때의 생산률을 구하여 본 발명의 효과를 평가하였다. 사용한 회전노상의 설비사양과 조업조건은 회전노상속도를 제품 금속화율이 92%로 되도록 조정한 외에는 실시예 4에 대한 것과 같다.

표 29

원료형상 쌍롤압축기 설치위치 가압롤 설치위치 생산률 (t/D·㎡)

케이스1 펠릿 (노외에서 성형) - 1.05 종래예 케이스2 판상 성형물 원료장입부 상부(1대) 회전노상 상류 2.08 본발명예 케이스3 판상 성형물 원료장입부 상부(1대) 회전노상 하류 2.24 본발명예 케이스4 판상 성형물 원료장입부 상부(3대병렬) 회전노상 하류 2.33 본발명예

케이스 1은 실시예 8의 경우와 같이 지름 20㎜인 펠릿을 제조하여 평판형 슈트로 회전노상로에 장입한 경우이다.

케이스 2∼케이스 4는 판상으로 성형한 경우이며, 케이스 2는 회전노상로의 원료장입부 바로 위에 설치한 폭이 5m인 한 대의 쌍롤압축기를 사용하며, 압축가압(壓縮加壓) 쪽 롤을 회전이동상(床)의 상류에 설치하고, 무가압(無加壓) 고정 롤을 회전이동상의 하류에 설치하였다. 케이스 3에서는 역으로 쌍롤압축기의 압축가압 쪽 롤을 회전이동상의 하류에 설치하고, 무가압 고정 롤을 회전이동상의 상류에 설치하였다. 또, 쌍롤압축기는 같은 것(폭 5m, 1대)을 사용하였다.

케이스 4는 폭 1.67m인 3대의 쌍롤압축기를 회전노상로의 폭 방향으로 나란하게, 쌍롤의 압축가압 쪽 롤을 회전이동상의 하류에 설치하며, 무가압 고정 롤을 회전이동상의 상류에 설치한 경우이다.

조업시, 실시예 8의 경우와 마찬가지로 환원철의 금속화율이 92%가 되도록 노상의 회전속도를 조정하였다.

상기 각 케이스의 조업비교를 한 결과, 본 발명예에서는 종래예에 비하여, 노상으로 장입되기까지 받는 충격력이 작기 때문에 분 발생량이 적고 노내에서의 분 부착에 의한 악영향도 작으며, 환원철의 생산률도 향상되었다. 특히 쌍롤압축기의 가압롤을 회전노상의 이동방향 하류쪽에 배치한 경우 및 롤길이를 짧게 한 쌍롤압축기를 여러 대 설치한 경우, 생산성 개선 효과는 크게 되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 환원철 제조방법에 의하면 판상 성형물은 원료혼합물을 롤 등으로 성형하는 것만으로 얻어지는 것이므로, 처리시간은 펠릿화 등, 괴성화하는 경우에 비하여 극히 짧고, 성형에 사용하는 장치의 운전, 보수도 용이하다. 또, 펠릿은 괴성화한 상태에서는 강도가 부족하기 때문에 건조하여 강도를 증가시킬 필요가 있지만, 이 판상 성형물의 경우는 지지롤러나 장입슈트를 통하여 노상 위에 놓으면 건조공정을 거치지 않아도 붕괴되는 일은 없다. 노내의 고온에 노출되어 약간의 크랙이 생겨도 붕괴로 이어지지 않아, 환원에 지장을 초래하는 일은 없다. 이 방법은 상술한 본 발명의 환원철 제조장치를 사용하면 용이하게 실시할 수 있다.

게다가, 상기 방법으로 얻어진 환원철을 고온상태로 견형로 또는 제련용 용해환원로에 장입하여 높은 열효율로 용해하여 양질의 용선을 제조할 수 있다.

Claims

하기 (a)∼(d)의 공정으로 구성되는 분상 산화철로부터의 환원철 제조방법.

(a) 분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합하여 원료혼합물을 얻는 혼합공정,

(b) 상기 혼합물을 판상으로 성형하는 공정,

(c) 판상 성형물을 환원로의 노상 위에 놓는 공정,

(d) 노내에 연료와 산소함유가스를 취입하고, 그 연료와 상기 고체 환원제에서 발생하는 가연성 휘발성분과 산화철이 고체 환원제에 의해 환원되어 발생하는 CO가스를 연소시켜, 노내온도를 1,100℃ 이상으로 유지하며, 상기 산화철을 환원하는 환원공정.
제1항에 있어서, 환원로가, 수평으로 회전이동하는 노상을 가지는 회전노상로인 환원철 제조방법.
제1항에 있어서, 분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합할 때, 물 또는 결합제의 1가지 이상을 단독 또는 복합으로 첨가하는 환원철 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 판상 성형물의 노상에 접하는 면과 반대쪽 면에 요철을 붙인 환원철 제조방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 판상 성형물 중의 고체 환원제로부터의 가연성 휘발성분 발생이 거의 종료하기까지는 산소함유가스를 판상 성형물 표면에 공급하여 가연성 휘발성분을 그 표면에서 연소시키며, 가연성 휘발성분의 발생이 종료한 후는 노내온도를 1,100℃ 이상으로 유지하여 산화철을 환원하는 환원철 제조방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 환원로의 노상 위에 분상 고체 환원제를 펴고, 그 위에 판상 성형물을 놓는 환원철 제조방법.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 노상의 위쪽에, 두 개의 롤축이 노상의 이동방향과 직교하는 방향으로 설치된 쌍롤압축기로 상기 혼합물을 판상으로 성형하며, 이 쌍롤압축기로부터 배출되는 판상 성형물을 장입슈트로 받아 노상 위에 놓는 환원철 제조방법.
제7항에 있어서, 쌍롤압축기와 장입슈트가, 노상의 이동방향과 직교하는 방향에서 노상의 폭 방향으로 여러 개로 분할되어 있는 환원철 제조방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 장입슈트가, 노상의 진행방향에 대하여 오목한 형태의 만곡형상부를 가지는 슈트인 환원철 제조방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 장입슈트가, 탈착가능하고 또한 접속부를 지점으로 하여 회동가능하게 접속되며, 게다가 선단이 가열노상에 접촉하는 선단슈트인 환원철 제조방법.
제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 노상의 위쪽에, 두 개의 롤축이 노상의 이동방향과 직교하는 방향으로 설치된 쌍롤압축기로, 원료혼합물을 두 개의 롤의 어느 하나의 롤에 밀착시킨 얇은 필름을 개재하여 성형하며, 성형된 판상 성형물을 필름과 함께 노상 위에 놓는 환원철 제조방법.
제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 노상의 위쪽에, 두 개의 롤축이 노상의 이동방향과 직교하는 방향으로 설치된 쌍롤압축기로, 원료혼합물을 두 개의 롤의 어느 하나에 밀착시킨 벨트를 개재하여 성형하며, 성형된 판상 성형물을 벨트와 함께 노상 근방까지 운반한 후, 벨트에서 판상 성형물을 분리하고, 벨트를 롤 압축기로 되돌려, 판상 성형물을 노상 위에 놓는 환원철 제조방법.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 원료혼합물을 노상의 진행방향으로 이동시키는 벨트로 구성되는 경사 슈트 위에 공급하고, 롤에 의해 상기 벨트 위에서 압밀하여 판상으로 성형하며, 성형된 판상 성형물을, 벨트와 함께 노상 근방까지 운반한 후, 벨트에서 분리하여 판상의 장입슈트로 이송하고, 노상 위에 놓는 환원철 제조방법.
제13항에 있어서, 판상 장입슈트로 이송된 판상 성형물의 윗면에, 노상의 진행방향으로 이동하는 벨트로 구성되는 보조이동벨트를 접촉시켜, 그 구동력에 의해 판상 성형물을 노상 위에 놓는 환원철 제조방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 분상 산화철, 분상 고체 환원제, 수분 및 필요에 따라 첨가하는 결합제 모두를 일괄하여 300rpm 이상의 회전속도로 회전하는 고속 교반블레이드를 내장한 믹서 내로 투입하고, 전 원료에 대한 수분의 비율이 6∼18 질량%로 되도록 혼합하며, 얻어진 원료혼합물을 판상으로 성형하는 환원철 제조방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 분상 산화철로서, Al₂O₃및 SiO₂를 합계로 4.0∼10.0 질량% 함유하는 원료를 사용하는 환원철 제조방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 분상 산화철로서 0.1㎜체 통과분이 80 질량% 이상인 입도의 것을 사용하며, 분상 고체 환원제로서, 수분이 6 질량% 이상이며, 입경이 0.1㎜ 이상 1㎜ 이하인 것을 50 질량% 이상 함유하는 석탄을 사용하는 환원철 제조방법.
제2항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 환원하여 얻어지는 환원철을, 노상의 이동방향과 직각방향으로 왕복하는 압출장치에 의해 배출하는 환원철 제조방법.
제2항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 환원하여 얻어지는 환원철을, 노상 폭 방향의 중앙을 기점으로 노상의 이동방향을 향하여 V자 모양으로 벌어지는 배출가이드펜스를 따라 노상의 양쪽으로 배출하는 환원철 제조방법.
제2항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 노상 위에 잔류하는 환원철분을, 환원철 배출부로부터 원료장입부까지의 사이에서, 분사가스류에 의해 불어내어 노상 위로부터 제거하는 환원철 제조방법.
제2항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 노상 위에 잔류하는 환원철분을, 환원철의 배출부로부터 원료장입부까지의 사이에서, 회전하는 블레이드를 구비한 비로 쓸어내어 노상 위로부터 제거하는 환원철 제조방법.
제2항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 노상 위에 잔류하는 환원철분 및 고착물을, 환원철의 배출부로부터 원료장입부까지의 사이에서, 노상의 이동방향과 교차하는 방향으로 왕복운동이 가능하며, 또 하단을 노상에 접촉시킨 스크레이퍼로 긁어 노상 위로부터 제거하는 환원철 제조방법.
제2항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 노상 위에 잔류하는 환원철분을, 환원철의 배출부로부터 원료장입부까지의 사이에 설치된 흡인후드를 통하여 흡인하여, 노상 위로부터 제거하는 환원철 제조방법.
제2항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 환원철의 배출부에 설치된 배광장치의 고정 스토퍼펜스의 노상이동방향 쪽에 하단이 노상에 접촉되어 설치된 스크레이퍼형 게이트에 의해 환원철분이 노상 위에 잔류하는 것을 방지하는 환원철 제조방법.
분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합하는 혼합기와, 혼합하여 얻어진 원료혼합물을 판상으로 성형하는 성형장치와, 판상 성형물을 환원로의 노상 위에 놓는 장입장치와, 노내에 장입된 판상 성형물 중의 산화철을 환원하는 환원로를 가지며, 환원로가, 상기 혼합물의 장입구, 산화철을 가열 환원하여 얻어지는 환원철의 배출구 및 노내에서 발생하는 가스의 배기구를 갖춘 노체와, 노내에 설치된 수평으로 회전이동하는 노상과, 노내에 연료와 산소함유가스를 취입하여 연료를 연소시키는 버너를 가지는 회전노상로인 제1항에 기재된 방법을 실시하기 위한 환원철 제조장치.
제25항에 있어서, 성형장치가, 노상의 위쪽에, 두 개의 롤축이 노상의 이동방향과 직교하는 방향으로 설치된 쌍롤압축기이며, 판상 성형물 장입장치가 장입슈트인 환원철 제조장치.
제26항에 있어서, 쌍롤압축기와 장입슈트가 노상의 이동방향과 직교하는 방향에서 노상의 폭 방향으로 여러 개로 분할되어 있는 환원철 제조장치.
제26항 또는 제27항에 있어서, 장입슈트가 노상의 진행방향에 대하여 오목한 만곡형상부를 가지는 슈트인 환원철 제조장치.
제26항 또는 제27항에 있어서, 장입슈트가 탈착가능하며 또한 접속부를 지지점으로 회동가능하게 접속되며, 게다가 선단이 노상에 접촉되는 선단 슈트로 이루어지는 환원철 제조장치.
제26항 또는 제27항에 있어서, 원료혼합물과 함께 두 롤 중 어느 한 롤의 표면에 필름을 공급하기 위한 필름홀더와, 쌍롤압축기에서 배출되는 필름과 성형된 판상 성형물을 지지함과 동시에 노상의 이동방향으로 보내는 판상성형물 지지롤러를 가지는 환원철 제조장치.
제25항에 있어서, 성형장치가, 회전노상의 위쪽에, 두 개의 롤축이 노상의 이동방향과 직교하는 방향으로 설치되며, 두 개의 롤 중 어느 하나의 롤의 표면이 무한벨트로 덮인 쌍롤압축기이며, 판상 성형물의 장입장치가, 상기 무한벨트와, 쌍롤압축기로부터 배출되는 벨트와 성형된 판상 성형물을 지지함과 동시에 노상의 이동방향으로 보내는 판상 성형물 지지롤러와, 벨트를 구동시키는 벨트 캐리어 롤러를 가지는 장치인 환원철 제조장치.
제31항에 있어서, 쌍롤압축기와, 무한벨트, 판상 성형물 지지롤러 및 벨트 캐리어 롤러가 노상의 이동방향과 직교하는 방향에서 노상의 폭 방향으로 여러 개로 분할되어 있는 환원철 제조장치.
제25항에 있어서, 성형장치가, 노상의 진행방향으로 이동하는 벨트로 구성되는 경사슈트 위에 공급되는 원료혼합물을 벨트 위에서 압밀하여 판상으로 성형하는 롤러이며, 판상 성형물 장입장치가, 상기 경사슈트와, 상기 벨트로부터 분리된 판상 성형물을 받아 노상 위에 놓는 장입슈트를 가지는 장치인 환원철 제조장치.
제33항에 있어서, 롤러와, 경사슈트 및 장입슈트가 여러 개로 나뉘어 있는 환원철 제조방법.
제26항, 제27항, 제33항 및 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 판상 성형물 장입장치가, 노상의 진행방향으로 이동하는 벨트로 구성되며, 장입슈트 위에서 이송되는 판상 성형물의 윗면에 접촉가능하게 설치되는 보조이동벨트를 가지는 환원철 제조장치.
하기 (a)∼(g)의 공정으로 구성되는, 분상 산화철로 용선을 제조하는 방법.

(a) 분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합하여 원료혼합물을 얻는 혼합공정,

(b) 상기 혼합물을 판상으로 성형하는 공정,

(c) 판상 성형물을 환원로의 노상 위에 놓는 공정,

(d) 노내로 연료와 산소함유가스를 취입하며, 그 연료와 상기 고체 환원제로부터 발생하는 가연성 휘발성분과 산화철이 고체 환원제에 의해 환원되어 발생하는 CO가스를 연소시켜, 노내온도를 1,100℃ 이상으로 유지하며, 상기 산화철을 환원하는 예비환원공정,

(e) 상기 예비환원공정에서 얻은 환원철을 상기 예비환원로로부터 500℃ 이상의 온도에서 배출시키는 배출공정.

(f) 상기 배출공정에서 배출한 고온상태의 환원철과, 괴립상의 탄재와 플럭스를, 노내에 탄재의 충진층을 가지며, 노하부에 설치된 풍구로부터 산소함유가스를 취입하여 풍구 앞의 탄재를 연소시켜 고온의 환원가스를 발생시키는 견형로에 그 노의 위쪽으로부터 장입하고, 환원과 용해를 행하여, 용선과 용재를 노하부 출선구로부터 배출하는 환원·용해공정,

(g) 견형로의 생성가스를 회수함과 동시에, 그 일부를 예비환원용 연료로 상기 예비환원로에 도입하는 가스회수공정.
하기 (a)∼(g)의 공정으로 구성되는, 분상 산화철로 용선을 제조하는 방법.

(a) 분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합하여 원료혼합물을 얻는 혼합공정,

(b) 상기 혼합물을 판상으로 성형하는 공정,

(c) 판상 성형물을 환원로의 노상 위에 놓는 공정,

(d) 노내에 연료와 산소함유가스를 취입하며, 그 연료와 상기 고체 환원제에서 발생하는 가연성 휘발성분과 산화철이 고체 환원제에 의해 환원되어 발생하는 CO가스를 연소시켜, 노내온도를 1,100℃ 이상으로 유지하며, 상기 산화철을 환원하는 예비환원공정,

(e) 상기 예비환원 공정에서 얻은 환원철을 상기 예비환원로에서 500℃ 이상의 온도에서 배출하는 배출공정,

(f) 상기 배출공정에서 배출한 고온상태의 환원철과 탄재와 플럭스를, 노내에 용융금속욕과 용융슬래그욕을 가지고, 저부로부터 교반용 가스를 용융금속욕 내로 취입하여 용융금속욕과 용융슬래그욕을 교반하며, 상부로부터 산소를 노내로 공급하는 제련용 용해환원로로 그 노의 위쪽으로부터 장입하고, 환원과 용해를 행하여, 용선과 용재를 노하부 출선구로부터 배출하는 환원·용해공정,

(g) 제련용 용해환원로의 생성가스를 회수함과 동시에, 그 일부를 예비환원용 연료로서 상기 예비환원로로 도입하는 가스회수공정.
제36항 또는 제37항에 있어서, 분상 산화철과 분상 고체 환원제를 혼합할 때, 수분 또는 결합제의 1종 이상을 단독 또는 복합하여 첨가하는 용선 제조방법.
제36항 또는 제37항에 있어서, 원료혼합물을 판상으로 성형하는데 있어서, 성형물의 노상에 접하는 면과 반대의 표면에 요철을 붙인 환원철 제조방법.
제36항 및 제37항에 있어서, 판상 성형물 중의 고체 환원제로부터 가연성 휘발성분의 발생이 거의 끝나기까지는 산소함유가스를 판상 성형물 표면에 공급하여 가연성 휘발성분을 그 표면에서 연소시키며, 가연성 휘발성분의 발생이 종료한 후는 노내온도가 1,100℃ 이상으로 되도록 유지하여 산화철을 환원하는 용선 제조방법.
제36항 또는 제37항에 있어서, 예비환원로의 노상 위에 분상의 고체 환원제를 펴고, 그 위에 판상 성형물을 놓는 용선 제조방법.