KR19990082433A - 예열 철계 스크랩 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

여러 가지 사이즈와 형상을 가진 철계 스크랩편을 융착을 피하면서 효율적으로 예열하기 위하여, 철계 스크랩을 용융하는 용융로의 전단계에서, 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로를 평행으로 설치하고, 쌍방예열로로부터 예열된 스크랩을 용융로에 장입한다. 샤프트로형 예열로와 용융로사이에 댐퍼를 설치하고, 용융로 로부터의 배가스가 샤프트로형 예열로에 직접 유입되는 것을 방지하면서 로타리킬른형 예열로에 유입시킨다. 로타리킬른형 예열로를 통과한 배가스를 샤프트로형 예열로에 바람직하게는 위로부터 유입케하고 아랫쪽으로 배출한다. 로타리킬른형 예열로 및/ 또는 샤프트로형 예열로에는 배가스중의 가연성분을 연소시키기 위한 공기 또는 산소가스포트를 설치한다.

Description

예열 철계 스크랩 제조방법 및 장치 (IRON-BASE SCRAP PREHEATING APPARATUS AND METHOD)

철강이 전기로나 전로에서 정련될 때, 철계 스크랩(iron scrap)은 로내에 장입되기 전에 철계 스크랩을 철원(resource)으로서 사전에 예열한다. 이 예열공정에서, 다량의 열에너지가 소요된다. 따라서, 작업비라는 관점에서 본다면, 철계 스크랩의 예열은 비용을 줄이는데 큰 잇점을 가져다 주는 것이 아닐뿐더러, 예열장치를 공급해야 한다는 점을 생각한다면, 설비비의 증가원인이 되는 문제가 있다.

최근, 철원의 재순환이라는 관점에서 철 스크랩의 순환은 매우 중요한 것으로 인식되고 있다. 재순환 철계 스크랩을 효율적으로 유도하고, 또한, 철계 스크랩을 효과적으로 이용하여 실제 이용상, 철원으로서, 또한 에너지절감이라는 차원에서 생각할 때, 정련에 소요되는 총에너지량이 가능한 한 절감되고 아울러 생산비가 절감될 수 있도록 예열하기 위한 예열기술을 개발할 필요성이 대두되어 왔다.

종래, 철계 스크랩을 용해하는 기술분야에서는, 1994년 일본철강협회에서 발간되어 27-28차 시라이시 기념강연시 소개된 "보통강용 전기로 전략"을 보면 철계 스크랩이 용해되면 상당량의 전력소비를 필요로 하므로써 작업비가 증가된다. 이 보고서에 따르면, 장치비는 배가스량이 많을수록 증가되고, 철계 스크랩이 용융철로 정련되므로, 후공정을 필요로 한다.

미국특허 제 4852858호에는 콘테이너에 적합한 샤프트형 재료를 금속정련로의 상부에 배열할 때의 정련로에서 배출되는 배기가스에 의한 예열재료의 방법이 개시되어 있는데, 이 기술에 의하면, 예열조건을 일정하게 제어하는 것이 어렵다. 따라서, 정련조건은 그 변동이 매우 심하다는 것이다. 그 결과 제품의 품질을 안정화시키기가 어렵다. 일본특허공보 6-46145 호에는 또 다른 샤프트로형 예열로(shaft type preheating furnace)가 개시되어 있다. 이 샤프트로형 예열로에 따르면, 열효과가 높다하더라도, 로의 저부는 고온가스로 노출되어 있으므로, 따라서, 철계 스크랩편은 서로 엉켜 융착된다. 그러므로, 서로 녹아 붙은 철계 스크랩편을 산소절단으로 잘라 떼어낼 필요가 있다. 또한, 다음 내용이 소개되어 있다.

즉, 수냉그래이트(water-cooled grates)가 설치되면, 장입비는 수냉그래이트가 작동되는 공간을 확보하기 위해 낮아진다는 것이다. 따라서, 열효율이 나빠지는 것이다.

철계 스크랩의 예열용으로 사용되는 로타리킬른이 일본 특허공개공보 6-228662호에 개시되어 있는데, 로타리킬른이 항상 회전되어 철계 스크랩을 요동시키므로 철계 스크랩편이 여기에서는 서로 녹아 붙는 것이 어렵다는 내용이 들어있다. 그러나, 철계 스크랩의 장입비가 낮으면, 열효율이 나빠진다. 통상, 유기재료를 포함하지 않는 철계 스크랩은 위 철계 스크랩예열용 로타리킬른으로 예열가능하다. 따라서, 철계 스크랩의 사전분류처리가 필요하다. 그러나 그 결과 생산비가 증가된다.

로타리킬른이 언제나 회전되므로 인해 철계 스크랩은 그 안에서 요동가능하고, 가스를 비교적 높은 온도로 로타리킬른안으로 유입시키더라도 철계 스크랩편의 융착(fusion)을 방지할 수가 있다.

CO, H₂와 같은 가연성성분을 가진 배기가스를 살펴보면, 공기나 산소를 유입시켜서 잠열을 현열(sensible heat)로 바꾸어주면 가연성성분은 타버릴 수 있게 된다. 그러나, 로내의 철계 스크랩의 장입비가 낮으므로, 열교환효율(heat exchanging ratio)은 많아야 30∼40% 밖에 안될 정도로 낮다. 이 낮은 열교환율은 큰 문제를 야기한다. 게다가 많은 량의 거칠고, 더우기 큰 철계 스크랩편이 로타리킬른형예열로(ratary kiln type preheating furnace)에 장입되면 예열로의 내부연와가 손상될 위험성이 높다.

한편, 샤프트로형 예열로가 사용되면, 높은 열교환효율을 얻을 수가 있는데, 그 이유는 철계 스크랩이 예열로에 장입되고 열교환이 철계 스크랩과 배기가스사이에서 유도되기 때문이다. 그러나, 가스온도의 저하로, 열교환효율도 나빠진다. 따라서, 열교환효율은 실제로는 잘해야 70%정도이다. 철계 스크랩의 작은 편(piece)이 로저부에서 800℃이상의 고온가스에 노출되면, 철계 스크랩은 서로 엉키거나 더스트로 채워지는 철계 스크랩의 편들사이에 형성되는 공간이 형성된다. 그 결과 압력손실이 늘어난다. 예컨데, 철계 스크랩의 융착을 방지하기위해, 수냉그래이트를 설치하고, 철계 스크랩편을 그레이트편위로 놓고 예열하면, 그래이트가 작업되는 작업공간을 확보하기 위해 로내의 철계 스크랩의 용융비(fusing ratio)는 감소된다. 그리고 열교환효율도 낮아지게 된다.

이러한 문제들을 풀기위해, 일본특허공개공보 7-180975 호에는 예컨데 철계 스크랩편의 크기가 작으면 예열될 때 서로 융착되므로, 이를 방지하기 위하여 예열없이 전용장입포트로 부터 아크로속으로 장입하면 융착의 발생은 방지된다는 내용이 개시되어 있다.

그러나, 이 예는 철계 스크랩부분이 예열없이 로내로 장입된다는데 문제가 있다.

본 발명은 재회수이용을 위한 예열 철계 스크랩의 예열장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 예열장치에서 철계 스크랩(鐵系scrap)을 예열하기 위한 방법을 제공함에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 철계 스크랩이 로타리킬른에서 예열되는 형태의 예열로와 샤프트로형의 예열로 (shaft furnace type preheating furnace)로 예열되는 철계 스크랩의 예열을 위한 예열장치에 관한 것이다.

이들 로는 용융로의 전단계에서 서로 평행하게 정렬배치되고, 다음 예열된 철계 스크랩은 용융로속으로 장입되며, 아크가열 또는 상부송풍산소가열(top-blowing oxygen)되므로써 철계 스크랩이 로에서 용해될 수 있게 한다. 또한, 본 발명은 예열장치에서 철계 스크랩을 예열하기 위한 방법에 관한 것이기도 하다.

도 1 은 본 발명상의 철계 스크랩 예열장치를 일실시예로 나타낸 개략설명도이다.

도 2 는 본 발명상의 철계 스크랩예열장치의 다른 일실시예로서의 개략설명도이다.

도 3 은 본 발명상의 로에서 배가스의 제 2 차 연소율과 로타리킬른형 로에서의 배가스의 연소율과의 사이의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 4 는 본 발명상의 실시예상의 예열온도와 비교예에서의 온도를 나타낸 그래프이다.

(본 발명을 수행하기 위한 최량의 형태)

본 발명상의 특징과 한정이유를 다음에 상세히 설명한다. 본 발명에 따라, 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로가 있고, 이들은 상호 용융로의 전단계 (front stage)에서 상호 평행하게 설치된다. 전술한 바와 같이, 철계 큰 사이즈의 스크랩편을 로타리킬른형 예열로에 장입되면, 로내의 연와는 손상되기 쉽다. 그러나, 샤프트로형 예열로에는 철계 스크랩편을 사이즈가 큰 것으로 장입하더라도 통풍성이 좋고 서로 엉켜붙기 어려워진다. 반대로, 사이즈가 작은 철계 스크랩편을 샤프트로형 예열로에 장입하게 되면, 통기성이 나빠지고 철계 스크랩편 서로간의 융착이 일어나기 쉬워진다. 그러나, 그 대신 로타리킬른형 예열로에서는 로내부 연와의 파손가능성은 적어지고 또한 항상 로타리킬른형 예열로에서 요동을 받게되어 융착없이 골고루 예열된다.

따라서, 본 발명상 전술한 바와 같이 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로를 서로 평행하게 배열시켜두면 용융로의 전단계에서 철계 스크랩사이즈와 형태와 같은 특성에 따라 가장 적합한 예열로를 선택할 수가 있으므로 예열용 로를 어느 한쪽만을 사용함에 따라 발생되는 문제를 회피할 수가 있는 것이다.

용융로로부터 배출된 배가스와 관련하여, 샤프트로형 예열로와 용융로사이에 댐퍼(damper)를 설치하면 용융로로부터 나온 배가스는 직접 샤프트로형 예열로속으로 직접 유입되거나 로타리킬른형 예열로속으로 직접 유입됨을 방지할 수가 있다. 고온의 용융로로부터 나온 배가스가 샤프트로형 예열로속으로 직접 유입되면, 샤프트로형 예열로의 저부에 있는 철계 스크랩은 전술한 바와 같이 800℃이상의 온도로 까지 가열되고 그렇게 되면 이들 스크랩편끼리 융착되는 일이 쉽게 생기게 된다. 이러한 이유로, 배가스를 직접 샤프트로속으로 흘러들어감을 방지하기 위하여 댐퍼를 설치하는 것이다. 그 반면, 로타리킬른형 예열로에서는, 항상 회전하기 때문에 철계 스크랩편이 서로 융착될 가능성은 없다. 또한, 이 로에서는, 열교환율이 잘해야 30∼40%정도로 낮다는 단점이 있어, 고온의 배가스를 직접 로타리킬른형 예열로에 유입시켜 이를 보상할 수 있으므로, 철계 스크랩을 고온으로 까지 예열할 수가 있다.

배가스가 로타리킬른형 예열로를 통과하면, 다음 샤프트로형 예열로속으로 들어가게 된다. 배가스온도가 낮으므로 전술한 바와 같은 이유로 철계 스크랩이 로타리킬른형 예열로에서 예열될 때, 샤프트로형 예열로속으로 유입된다해도, 철계 스크랩의 융착문제는 거의 없다. 샤프트로형 예열로의 열교환율이 높기 때문에, 배가스온도가 설령 낮더라도, 샤프트로형 예열로내에 있는 철계 스크랩은 충분히 높은 고온으로 가열가능하다.

샤프트로형 예열로속으로 배가스를 유입시키는 방법에 관하여 보면, 배가스를 샤프트로형 예열로의 로저부로 유입시키고, 로정상부로 부터 배출시키는 것이 통상적인 방법이다. 그러나, 배가스가 샤프트로형 예열로의 상부로부터 유입하고 하부에서 배출되게 해도, 잇점이 있는데, 그 이유는 로저부에 있는 철계 스크랩이 극히 높은 온도로 가열되지 않아서 철계 스크랩과 더스트가 뒤엉켜 융착될 때 생기는 압력손실의 증가가 이에 따라 적극적으로 방지되기 때문이다.

다시말해, 배가스가 로저부로 들어가서 로 위로 배출되는 역흐름(counter flow)의 경우에는, 로저부에 있는 철계 스크랩은 극히 높은 온도로 가열되고 철계 스크랩의 융착가능성은 높아진다. 더우기, 배가스중의 더스트는 배가스가 예열로에서 더스트가 충전층내의 가스유입부인 로저부에 쌓여 퇴적되려는 경향이 있다.

따라서, 압력손실이 증가된다. 그 반면, 배가스가 샤프트로형 예열로의 상부로부터 유입되면, 고온의 배가스는 저온의 철계 스크랩과 접촉하게 되어 열교환이 동반되는 흐름조건하에 이루어진다. 따라서, 철계 스크랩은 극히 높은 온도로 가열되지 않게 되고, 또한 철계 스크랩이 최대온도로 가열되는 위치와 더스트가 축적되는 위치는 서로 다르게 된다.

따라서, 철계 스크랩과 더스트덩어리가 융착됨에 따른 압력손실의 증가는 적극적으로 방지가능하다.

공기유입포트가 로타리킬른형 예열로에 구비되거나 또는 샤프트로형 예열로에 구비되면, 다음과 같은 잇점이 있다. 철계 스크랩이 단지 배가스가 가진 현열에 의해서만 충분히 높은 고온으로 예열될 수 없는 경우라도 공기 또는 산소가스가 공기유입구로 부터 유입될 수 있으므로, CO, H₂와 같은 가연성 성분이 배가스에 함유되어 연소가능하게 된다. 이와 같은 방법으로 배가스가 가진 잠열이 현열로 전환되어, 배가스가 가진 가연성성분이 효과적으로 이용가능하게 되는 것이다. 특히, 로타리킬른형 예열로에서는, 철계 스크랩을 서로 융착없이 1,200℃의 온도까지 예열할 수 있다. 따라서, 상술한 수단은 효과적이다.

예열로에서 유입된 제 2 차 연소에 대하여 다음과 같이 추가설명한다.

CO, H₂와 같은 가연성가스가 용융로로부터 배출되는 배가스에 다량 함유되면, 가연성가스의 전부 또는 일부는 예열로에서 연소된다. 전술한 바에 따라, 배가스가 가진 현응열 뿐아니라 잠열 또한 철계 스크랩을 예열하는데 효과적이다. 산소가스나 공기가 유입되는 유입위치를 연소공간이 확보되는 로타리킬른의 가스유입위치에 가깝게 근접시키는 것이 바람직하다.

다단계연소의 경우, 샤프트로형 예열로는 효과적이다.

다량의 가스를 연소시킬 것인가를 결정할 때 다음 사항을 고려하는 것이 좋다. 즉,

로타리킬른의 연와표면의 온도와 표피의 온도는 허락되는 범위내에서 유지한다.

예를들면, 연와표면온도≤1300℃, 표피온도≤300℃ 로 하는 것이다.

예열후에는, 스크랩은 산화에 의해 융착되거나 용융되지 않는다.

예를들면, 로타리킬른의 출구에서의 철계 스크랩의 온도는≤1200℃, 샤프트로의 출구에서의 철계 스크랩온도는 ≤800℃로 하는 것이다.

연소가 끝난 다음 배가스량은 가스배출용량을 초과하지 않는다. 상기 연소제한으로 인한 완전연소를 유도할 수 없는 경우에는, 공기, 산소가스를 연소가스가 로타리킬른을 통과한 후 다시 유입하면, 잠열을 보다 효과적으로 이용할 수 있게 된다.

제 3 도에는 배가스의 제 2 차 연소를 설명하기 위한 그래프가 나타나 있다. 이 그래프에서, 수평축은 용융로에서의 제 2 차 연소율을 나타낸다. 그리고 수직축은 로타리킬른에서의 연소율을 나타낸다. 이 경우 (로내 제 2 차 연소율) = (배가스중의 CO₂농도)/ (배가스중의 CO + CO₂농도), 또한, (로타리킬른에서의 연소율) = (로타리킬른에서 연소된 CO 가스량) / (로타리킬른속으로 유입된 배가스중의 CO 가스량), 또한, 로타리킬른내의 이론적인 배가스연소온도가 1,800℃를 넘는 온도(완전연소시)를 로타리킬른에서의 연소한계점으로 정의하면, 그래프상 굵은선이 결정된다. 본 발명자들의 지식으로부터 다음 사항을 알게 되었다. 즉, 가장 적합한 로내에서의 제 2 차 연소율의 적정지역은 약 10∼60% 이다. 이에 따르면, 로타리킬른내의 연소율을 50%∼100%로 끌어올릴 수 있다. 이 역에서는, 본 발명이 충분히 높은 효과를 제공해 줄 수 있다. 다시말해, 본 발명상의 바람직한 배가스연소율은 그래프상에서 사선친 부분역이다.

첨부도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명상의 철계 스크랩예열장치는 도 1, 도 2 에 일례로 나와 있다. 도 1 은 일 실시예로서 푸셔형 이송기구(pusher type delivery mechanism) 11 가 샤프트로형 예열로 3 에 구비되어 있음을 나타내고 있는데, 여기에서 로저부에 있는 철계 스크랩을 푸셔형 이송기구가 밀어내어 용융로 1 속으로 장입함을 알 수 있다. 도 2 는 그래이트개폐형 이송기구 12 가 샤프트로형 예열로 3 에 구비되어 있음을 나타내는데, 여기에 철계 스크랩이 모여지고, 그래이트개폐형 이송기구(grate opening and closing type delivery mechanism) 12 상에서 예열되며, 이는 계속적으로 철계 스크랩을 용융로 1 속으로 장입하도록 개폐된다. 이 예에서는, 다수의 그래이트개폐형 이송기구 12 사이에서 공간이 형성된다.

사이즈 300mm 이하, 샤프트로형 예열로 3 속으로 장입하기에 부적합한 슈레더스크랩편 5a 를 로타리킬른형 예열로 2 속으로 상부로부터 장입하고, 또한 사이즈 300mm 이하, 장입후 통기성을 확보할 수 있는 스크랩편을 샤프트로형 예열로 3 속으로 상부로부터 장입한다. 용융로 1 로의 스크랩이송율(이송속도)는 다음과 같이 결정하였다.

(로타리킬른형 예열로) : (샤프트로형 예열로) = 4 : 6

철계 스크랩은 로타리킬른형 예열로로부터 계속적으로 용융로에 장입된다. 샤프트로형 예열로 3 로 부터, 철계 스크랩은 용융로 속으로 뱃치묶음단위로 또는 연속적으로 장입된다.

본 발명에서는, 철계 스크랩을 분류하여 장입하는데, 예를들면 스크랩A와 스크랩B 로 나누는 것이다. 스크랩A는 로타리킬른형 예열로에 적합하고, 스크랩A편은 얇은 편으로 구성하며, 그 평균사이즈는 300mm 를 넘지않고 두께도 3mm 이하이며, 또는 스크랩A편은 작은 둥그런 구상편으로 구성하기도 한다. 스크랩A의 특정예로서는 슈레더스크랩, 부스러기철, 깡통스크랩 등을 들 수 있다. 이 스크랩A 를 샤프트로형 예열로속에 장입하여 채워넣으면, 공동(void)점유율은 낮아지고, 로내통기성도 나빠진다. 스크랩A편이 얇고, 산화되고 가열되면, 스크랩편 A 는 서로 녹아 융착되려한다. 그러나, 로타리킬른형 예열로에서는, 스크랩A편이 항상 요동하므로, 스크랩A편의 융착발생은 피할 수 있다.

스크랩B는 샤프트로형 예열로에 적합하다. 이 스크랩B편은 비교적 두껍고 사이즈는 평균 300mm 이상이다. 스크랩B의 예로서는, 크럽스크랩(crop scrap), 대형스크랩, 압착스크랩 등을 들 수 있다. 이들 스크랩B편이 로타리킬른에 장입되면, 로타리킬른의 내부측 내화물이 파손되는 문제가 생기게 된다. 그러나, 샤프트로형 예열로에 장입하면 로내통기성과 철계 스크랩의 융착등에도 문제가 없다.

댐퍼 6 는 샤프트로형 예열로 3 의 하부에 위치되는 경사부(oblique portion) 샤프트로형 예열로 3 에서의 스크랩편 5b 이 제 1 도에 도시된 푸셔형의 이송기구 11 에 의해 이송되거나, 또는 제 2 도에 도시된 그래이트형 개폐이송기구 12 에 의해 이송되거나 할 때만, 댐퍼 6 는 열린다. 다른 경우에는, 댐퍼 6 는 닫혀있는 상태로 있다. 용융로 1 에서의 배가스 9 는 로타리킬른형 예열로 2 속으로 유입되고, 슈레더스크랩 5a 은 로타리킬른형 예열로 2 가 회전하는 동안 배가스 9 에 의해 예열된다. 이 경우, 필요한 공기가 유입되면, 그리고 CO 또는 H₂를 함유한 배가스 9 가 연소되고, 그동안 목표온도 1,200℃가 유지되며 그렇더라도 슈레더스크랩 5a 는 서로 융착되지 않는다.

로타리킬른형 예열로 2 에서 나온 배가스 9 는 배가스도관 7 을 거쳐 샤프트로형 예열로 3 로 보내어진다. 그리고 상부로부터 샤프트로형 예열로 3 속으로 유입된다. 그 후, 배가스 9 는 배출포트(discharge port) 8 로부터 배출된다.

이와같이 하여, 샤프트로형 예열로에서의 철계 스크랩 5b 은 배가스 9 에 의해 균일히 에열된다.

샤프트로형 예열로 3 가 철계 스크랩 5b으로 차 있으므로, 예열온도를 800℃이상 되지 않도록 제어하므로써 철계 스크랩이 서로 융착되지 않도록 할 필요가 있다. 이에 따라, 장입되는 스크랩 5b 의 층의 높이는 조정되고, 또는 로타리킬른형 예열로 2 속으로 유입되는 공기 또는 산소가스량이 조정되게 하므로써 예열온도는 800℃ 넘지 않도록 조절할 필요가 있다. 그 반대로, 배가스온도가 지나치게 낮으면, 공기나 산소가스 또한 샤프트로형 예열로 3 속으로 유입시키고, 배가스 9 에 포함되어 있는 CO 또는 H₂도 연소시켜서 예열온도를 올릴 수 있다.

상술한 일련의 조작에 따라, 샤프트로형 예열로에 부적절한 슈레더스크랩으로부터 로타리킬른형 예열로에 부적절한 대형스크랩에 이르기까지를 융착임계온도까지 효율적으로 예열할 수가 있다.

다음, 본 발명의 실시예를 설명한다.

전술한 바와 같이, 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로는 양쪽 모두 장점과 단점을 갖고 있으므로, 본 발명은 장점은 이를 이용하고 단점은 줄여 효율적으로 철계 스크랩을 예열하기 위한 예열장치를 제공하는 데 목적이 있다. 다시말해, 본 발명은 철계 스크랩편의 융착을 피하여 여러 사이즈와 형태를 가진 스크랩편의 효율적인 예열을 위한 예열장치를 공급하고저 하는 것이다.

또한, 본 발명은 예열로에서 효율적으로 철계 스크랩을 예열하기 위한 방법을 제공하는 데에도 목적이 있다.

본 발명이 용융로(melting furnace)에서 용융되게 하기 전에 제공하고저 하는 철계 스크랩 예열장치는 다음과 같은 특징을 갖는다. 즉, 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로는 용융로 전단계에서 서로 평행배열한다; 철계 스크랩을 이 두가지 예열로에 의하여 예열된 것을 용융로에 장입한다 ; 샤프트예열로와 용융로사이에 댐퍼(damper)를 설치하여 배가스가 용융로에서 나가도록 하므로써 샤프트로형 예열로에 직접 투입하는 것을 방지한다. 즉, 용융로로 부터의 배가스를 로타리킬른형 예열로에 유입시키고, 또한 로타리킬른형 예열로를 통과한 배가스를 샤프트로형 예열로에 유입시키는 것이다. 로타리킬른형 예열로를 통과한 배가스가 샤프트로형 예열로의 상부로부터 샤프트로형 예열로속으로 유입되도록 하고 하부에서 배출되도록 하는 배열을 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 로타리킬른형 예열로 및/ 또는 샤프트로형 예열로에서의 배가스에 함유되어 있는 가연성 성분을 연소시키기 위한 공기 또는 산소가스유입포트(air or oxygen gas introducing port)를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 샤프트로형 예열로에서 푸셔형 이송매카니즘(pusher type delivery mechanism) 또는 그래이트 개폐형 이송매카니즘(grate opening and closing type delivery mechanism)을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 용융로에서 용해되기 전에 철계 스크랩 예열방법을 제공하는데 있어 다음의 특징을 갖는다. 즉, 철계 스크랩을 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로 양쪽에서 예열하는 것이다 ; 또한, 이렇게 해서 예열된 철계 스크랩을 용융로속으로 장입한다; 용융로로부터 나온 배가스는 직접 샤프트로형 예열로에 유입됨을 방지한다 ; 용융로로부터 보내진 배가스는 로타리킬른형 예열로속으로 유입한다 ; 그리고 로타리킬른형 예열로를 통과한 배가스는 샤프트로형 예열로속으로 유입한다. 이 로타리킬른형 예열로를 통과한 배가스를 샤프트로형 예열로의 상부로부터 샤프트로형 예열로에 유입시키고 하부로 배출시키는 것이 바람직하다. 또한, 공기나 산소가스를 로타리킬른형 예열로 및 / 또는 샤프트로형 예열로속으로 유입시켜서 배가스속의 가연성성분이 연소되어 배가스의 잠열로부터 현열(sensible heat)로 전환함이 바람직하다.

배가스량이 4,000Nm3/hr. 배가스온도가 1,000℃, 배가스성분이 CO : 60용적%, CO₂: 30용적%, N₂: 10용적% 의 용융로에서 총량 20t/h 의 스크랩을 용융할 때, 예열효율 30% 의 로타리킬른형 예열로와 예열효율 50% 의 샤프트로형 예열로를 이용하여 다음 각 조건으로 스크랩을 예열하였다.

실시예 1

로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로를 평행으로 배치하고 용융로에서 생긴 배가스를 로타리킬른형 예열로를 통해서 통과시킨 후에 샤프트로형 예열로속으로 유입하였다. 이에 따라 철계 스크랩이 예열되었다. 철계 스크랩으로서는 철계 스크랩 A 을 연속적으로 로타리킬른형 예열로에 장입시켜 10t/h 으로 예열하였고, 철계 스크랩B 는 연속적으로 샤프트로형 예열로속으로 10t/h 으로 예열하였다. 이 경우 스크랩 A, B 는 서로 독립적으로 각각의 예열로에 장입하였다. 그 결과, 스크랩예열온도는 스크랩A가 393℃, 스크랩B가 447℃로, 아래의 비교예 1, 2 에 비하여 현저히 향상되었다.

실시예 2

이 실시예에서, 스크랩을 다음과 같이 예열하였다. 로타리킬른형로에서, 20%CO 를 함유한 배가스를 공기 또는 산소가스를 흡입시켜 연소하였다. 이 실시예의 다른 조건은 실시예 1 과 같았다. 그 결과, 스크랩예열온도는 더욱 올라갔는데, 다시 말하면, 스크랩A 는 645℃로 예열되고 스크랩B는 717℃로 예열되었다.

비교예 1

로타리킬른형 예열로만을 사용하고, 스크랩 A 를 20t/h로 로타리킬른형 예열로에 장입하였다. 그리고, 동일조건하에 배가스로 예열하였다. 스크랩 예열온도는 모두 였다.

비교예 2

샤프트로형 예열로만을 사용하고, 스크랩B 20t/h 로 샤프트로형 예열로에 장입하였으며, 동일조건으로 배가스에 의해 예열하였다. 스크랩 예열온도는 모두 329℃ 였다.

상기 실시예에 관해서 본다면, 용융로에서의 연소율과 로타리킬른에서의 연소율사이의 관계가 도시되어 있고 실시예 및 비교예의 스크랩예열온도의 결과는 제 4 도에 도시되어 있다. 제 4 도에서 보는 바와 같이, 실시예 2 에서, 스크랩온도는 높았고, 예열은 로타리킬른에서의 연소율이 20%였음에도 효과적으로 달성되었다.

실시예 1 에서도, 배가스가 로타리킬른에서 연소안된 실시예 1 에서도 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로가 서로 평행으로 배열한 실시예에서의 효율은 단지 하나의 예열로만으로 수행한 예열시의 비교예상의 효율보다도 현저히 양호하였다.

본 발명에 따라, 샤프트로형 예열로와 로타리킬른형 예열로는 서로 평행하게 정렬되므로, 각각의 예열로는 철계 스크랩으로 각기 별도로 장입된다. 또한, 본 발명상의 장치는 공기 또는 산소가스유입포트를 구비하므로 각 예열로에서의 배가스연소율을 제어가능하고, 따라서, 여러 가지 형태 사이즈를 가진 철계 스크랩을 융착없이도 매우 효율적으로 예열작업을 수행할 수 있게 된다.

Claims (11)

1. 철계 스크랩원료를 용융로에서 용융하기전에 철계 스크랩원료를 예열하도록 한 철계 스크랩예열장치는,이 용융로에 의해 생기는 유입배가스로 철계 스크랩을 예열하는 예열장치와 ; 용융로 전단계에서 서로 평행히 배열한 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로에서, 배가스가 용융로로부터 배출되어 먼저 로타리킬른형 예열로에 들어가고, 다음 이 로타리킬른형 예열로로부터 샤프트로형 예열로로 배가스가 유입되도록 하며, 철계 스크랩은 양 예열로에 각각 장입되고 예열되어 다음 용융로속으로 장입되도록 예열에 사용되는 배가스를 처리하기 위한 배가스처리장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 철계 스크랩예열장치
2. 제 1 항에 있어서, 상기 샤프트로형 예열로와 용융로사이에 댐퍼를 설치하여, 용융로로부터 배출된 배가스가 샤프트로형 예열로속으로 직접 유입됨을 방지하도록 한 철계 스크랩예열장치
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 로타리킬른형 예열로를 통해 통과된 배가스는 샤프트로형 예열로의 상부로부터 유입되고, 하부로부터 배출되도록 한 철계 스크랩예열장치
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 샤프트로형 예열로는 푸셔형 이송기구를 포함구성하도록 한 철계 스크랩예열장치
5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 샤프트로형 예열로는 그래이트개폐형 이송기구(grate opening and closing type delivery mechanism)를 가지도록 한 철계 스크랩예열장치
6. 철계 스크랩원료를 용융로에서 용융하기 전에 철계 스크랩원료를 예열하도록 한 철계 스크랩예열장치는, 이 용융로에 의해 생기는 유입배가스로 철계 스크랩을 예열하는 예열장치와 ; 용융로 전단계에서 서로 평행히 배열한 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로에서, 배가스가 용융로로부터 배출되어 먼저 로타리킬른형 예열로에 들어가고, 다음 이 로타리킬른형 예열로로부터 샤프트로형 예열로로 배가스가 유입되도록 하며, 적어도 하나이상의 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로는 배가스속에 함유되는 가연성성분을 연소시키기 위한 공기 또는 산소유입구를 구비하므로써 각 예열로에서의 연소율이 제어되도록 한 배가스처리장치로 구성되는 철계 스크랩예열장치
7. 철계 스크랩이 용융로에서 용융되기 전에 예열되도록 한 철계 스크랩예열방법은, 용융로의 전단계에서 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로의 쌍방으로 평행하게 배열한 장치에 의해 철계 스크랩을 예열하여 용융로에 장입하고, 이 용융로로부터 배가스가 샤프트로형 예열로에 직접 유입되는 것을 방지하여 배가스를 로타리킬른형 예열로에 유입하고, 로타리킬른형 예열로를 통과한 배가스를 샤프트로형 예열로에 유입하도록 한 것을 특징으로 하는 철계 스크랩의 예열방법
8. 제 7 항에 있어서, 상기 로타리킬른형 예열로를 통과한 배가스는 샤프트로형 예열로의 상부로부터 유입되고 하부로부터 배출되도록 한 철계 스크랩의 예열방법
9. 제 7 항 또는 제 8 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공기 또는 산소가스는 로타리킬른형 예열로와 샤프트로형 예열로중 하나이상의 로에 유입되므로써 그 속에 함유된 가연성성분이 연소되며 이 때 각 예열로에서의 연소율이 제어되도록 한 철계 스크랩의 예열방법.
10. 제 7 항 내지 제 9 항중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 철계 스크랩편은 300mm 이하의 평균사이즈를 갖는 것이, 로타리킬른형 예열로속으로 장입되며, 또한 스크랩편은 그 평균직경이 300mm이상의 것이, 샤프트로형 예열로로 장입되어 예열을 수행하도록 한 철계 스크랩의 예열방법
11. 제 7 항 내지 제 10 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 로타리킬른형 예열로에서의 예열온도는 1,200℃이하로 하고, 샤프트로형 예열로에서의 예열온도는 800℃이하로 하도록 한 철계 스크랩의 예열방법