KR20040005894A - 모듈형 노 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 금속 산화물 또는 철일 수 있는 예비 환원된 금속 괴체들의 자기 환원에 의해 용융 금속을 생성하기 위한 모듈형 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 전형적으로 모듈형 구조를 갖는 수직로이며, 동일한 크기 및 구조를 갖는 다수의 연결된 셀들을 포함한다. 각각의 장치는, 각각의 셀의 환원 격실 또는 용융 격실내에서의 환원 또는 용융 및 정련을 위해 괴체들을 공급하기 위한 장비에 연결된다.
Description
직접적인 자기 환원, 및 용융 및 정련 공정들은 일반적으로 철광석으로부터 강을 직접적으로 생산하거나, 통상적인 강 제조 공정들에서 사용하기 위한 고로 선철과 등가인 제품을 제조하거나, 통상적인 공정들에 의해 철을 생산하기 위한 용융 원료로서 저탄소 철을 생산하기 위해 수행된다.
고로들은 전형적으로 원통형 타워를 구성한다. 이러한 원통형 타워에 있어서, 철광석, 응집체들 또는 괴체들로 구성되는 장입물은, 코크스 및 석회석과 함께, 노의 상부를 통하여 순차적으로 장입되어, 장입 재료의 연속적인 종렬(column)을 형성한다. 노의 하부 부분에서는, 예비 가열될 수 있는 주위 공기가 장입물을 향하여 도입된다. 장입 재료들이 노상(hearth:爐床)으로부터 상승되는 고온 개스들과 접촉될 때, 상기 코크스는 이러한 개스들에 의해 예열되며, 이에 따라, 코크스가 노의 하부 부분에 도달하여 도입되는 공기와 접촉할 때, 코크스는 연소된다. 노의 이러한 위치에 있어서 유도되는 고온에 의해, 이산화탄소는 불안정하게 되며탄소와 즉각적으로 반응하여 일산화탄소를 형성한다. 이러한 반응은 제련작업의 주된 열원일 뿐만 아니라 환원성 개스(CO)를 생성한다. 이러한 환원성 개스는 노를 통하여 상승되어, 장입물이 노를 통하여 하강될 때 장입물내의 철 산화물을 예열시키고 환원시킨다.
고로의 생산 용량은, 내부 체적 또는 면적과, 주어진 생산 용량에 대한 노 설계 매개변수들의 함수로서 나타내어진다. 따라서, 용량을 증가시키기 위해서는 고로의 크기를 증가시킴으로써 설계 매개변수들을 조절하는 것이 필요하게 된다.
본 발명은 금속 산화물들을 갖는 괴체들의 자기 환원에 의해 용융 금속을 생산하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 생산은 선철과 주철을 포함하는 용융 철 및 금속 합금들의 생산을 포함한다.
도 1은 유니트 모듈형 구조를 갖는 장치에 대한 개략적인 평면도.
도 2는 본 발명의 대상을 이루는 장비에 대한 단면도.
도 3은 상부에서 개스들을 지향시키고 수집하며 장입물을 관통한 개스들의 통과를 허용하는 후드를 나타내는 상기 장비에 대한 정면도.
도 4는 장입물의 상부에 위치되는 버너들을 도시하는 본 발명에 따른 노를 나타내는 단면도.
도 5는 이차 송풍구가 제공되는 상부 및 하부 샤프트들 사이의 연결부를 나타내는 단면도.
본 발명은, 금속 산화물 괴체들의 자기 환원 또는 예비 환원된 금속의 용융 및 정련에 의해, 용융 철 및 용융 금속 합금들과 같은 용융 금속을 생산하기 위한 모듈형 장치에 관한 것이다. 동일한 크기 및 구조를 가지면서 상기 모듈형 장치를 구성하는, 다수의 연결 셀들이 제공된다. 각각의 셀은, 자기 환원 또는 용융 및 정련을 위해 괴체들을 공급하기 위한 공통의 수단에 연결된다. 각각의 환원 격실 또는 용융 격실은, 동일한 환원 조건들하에서의 괴체들의 자기 환원에 의해, 또는 환원 격실들이나 용융 격실들의 각각으로 공급되는 괴체들의 용융 및 정련에 의해, 동일한 조성의 용융 금속을 생성하도록 구조된다. 상기 괴체들은 환원제 및 용제중의 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.
상기 동일한 환원 또는 용융 및 정련 조건들은 괴체들의 온도 및 이송 속도를 포함한다.
각각의 셀은 상기 환원 격실 또는 용융 및 정련 격실 상부에 있는 동일한 예열 영역을 포함하고, 상기 괴체들은 상기 예열 영역을 통하여 투입되고 그 자신의 자기 환원 또는 용융 및 정련을 위해 각각의 상기 격실로 도입되기 전에 예열된다.
상기 예열 영역내에서 상기 자기 환원 또는 용융 및 정련에 의한 폐개스를 상기 괴체들을 통과하도록 지향시키거나 균일하게 분포시키기 위한 수단이 상기 격실과 상기 예열 영역 사이에 제공된다. 상기 예열 영역내에서 상기 괴체들을 가열시키기 위하여 상기 자기 환원 또는 용융 및 정련에 의한 가연성 폐개스를 연소시키기 위한 수단이 상기 예열 영역에 근접하여 부가적으로 제공된다.
상기 연결된 셀들은 모듈형 또는 유니트 구조를 갖는 자기 환원 장치 또는 용융 및 정련 장치를 구성한다. 따라서, 상기 장치가 모듈 부분들 또는 유니트 부분들로 분할된 상태에서, 전체 장비를 대표하는 각각의 셀은, 일대일 척도에 의한 새로운 노의 개발 및 설계를 허용하며, 또한 생산 용량의 변화에 대해 다른 원재료들의 모듈형 테스트 성능을 허용한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치는, 자기 환원형 괴체들로부터 또는 금속 장입물들로부터 선철 또는 주철 또는 특정의 다른 합금 금속을 생산할 수 있는 모듈형 셀들로 구성되는 수직로에 관한 것이다. 이러한 동일 셀들은 서로 연결되어 상부 샤프트(1)를 갖는 노를 형성하도록 설계된다. 상기 상부 샤프트(1)는, 장방형의 단면을 갖는 원통형 또는 원추형 형상을 가지며, 그 상부에서 개스 장입 장치 또는 포트들(2) 및 개스 배출 장치 또는 포트들(3)이 제공된다. 이에 따라, 개스들이 개스 세정 시스템(4)으로 반송되고 후속적으로 축열식 열교환기로 반송되어 취송 공기를 예열시키게 된다. 상부 샤프트(1)의 내부에는 노를 따라 종방향으로 연장되는 후드(5)가 제공되며(도 3 참조), 후드(5)는 동 후드와 장입물 상부 사이의 거리에 따라 내화 재료(주철 또는 강 또는 특정의 다른 합금) 또는 냉각된 패널들로 제조된다. 특정 작동에 따라, 후드는 장입물 상부에 설치되거나 또는 장입물에 의해 부분적으로 덮여질 수 있다. 상기 후드는 상부 샤프트내에서 개스 유량을 지향시키기 위해 사용되어, 동 개스 유량이 장입물의 베드(bed)를 통과하도록 하므로써, 개스들 및 장입물 사이의 열교환을 극대화하고 상부 샤프트내부로부터 개스들을 수집하여 개스 배출구(3)로 반송시킨다. 상부 샤프트(1)에는, 하나 이상의 송풍구들(6)이 제공되고; 이러한 송풍구(6)들은, 상부 샤프트에 존재하는 가연성 개스들의 이차 연소를 위해, 산소 부화된 또는 부화되지 않은, 예열된 또는 예열되지 않은, 공기를 취송한다. 이에 따라, 장입물의 처리를 위한 부가적인 열이 제공된다.
본 발명에 따른 장비는 또한 하나 이상의 횡렬을 이루는 버너들(7)(도 7 참조)을 포함할 수 있다. 이러한 버너들(7)은, 노의 각각의 측면에서 그리고 장입물의 높이보다 상부에서, 노의 측벽과 후드의 외벽 사이에서 상부 샤프트(1) 내부에 설치되어, 장입물이 세정 시스템을 통과한 후에 노를 통하여 공급되는 개스들 및 특정의 다른 연소성 개스 또는 그 혼합물과 함께 연소시킨다. 이에 따라, 부가적인 열이 장입물에 제공되어, 노의 열효율을 더욱 증가시키게 된다.
상기 노는 또한 하부 샤프트(8)를 포함하며, 하부 샤프트(8)는 장방형의 단면을 갖는 원통형 또는 원추형 형상을 갖는다. 하부 샤프트(8)는, 장입물에 코크스 또는 석탄 또는 특정의 다른 고체 연료를 공급하기 위한 공급 장치의 정위(positioning)를 위해 충분하게 되도록, 그 상부에서 상기 상부 샤프트(1)보다 큰 측면을 갖는다. 하부 샤프트(8)의 둘레를 따라, 상부 샤프트(1)의 기부(base)보다 충분히 높은 위치에서, 도 2에 도시한 바와 같은 연속적인 고체 연료 공급부(11)가 제공된다. 이러한 공급부는 밸브들(9)을 관통하여 설치된다.
상기 하부 샤프트(8)는, 산소 부화될 수 있는 예열되거나 또는 예열되지 않은 공기를 취송하기 위해 위치되는, 하나 이상의 횡렬을 이루는 일차 송풍구들(10)을 포함한다. 이러한 송풍구들은, 액체, 개스 또는 고체분말 연료들을 부분적으로 또는 전체적으로 연소되도록 분사하므로써, 장입물을 환원 및/또는 용융시키기 위해 필요한 열 에너지를 제공할 수 있다. 상부 샤프트(1) 및 하부 샤프트(8)는 일체식 내화 재료를 포함하거나 포함하지 않을 수 있고, 또한 냉각 수단을 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다. 선택적으로, 하부 샤프트(8) 및 상부 샤프트(1)를 결합시키기 위한 부분(도 5 참조)은 하나의 단일 금속편의 형태로 구성될 수 있고, 상기 단일 금속편은 이차 송풍구들(6)을 일체적으로 제공한다. 이러한 부분의 냉각은, 가열되어 노내로 복귀되는, 이차 취송에 의한 공기에 의해 제공된다. 이에 따라, 이러한 목적을 위해 사용되지 않았다면 소실될 수 밖에 없는, 에너지가 유용하게 사용될 수 있다.
용융된 금속 및 슬래그는 노의 하부에서 적당한 배출구(도시안됨)를 통하여 노 외부로 배출된다.
본 발명에 따른 장치는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 노의 전체 폭의 절반만큼 노의 전체 길이의 일부분에 일치하는 크기들을 갖는 단위 셀들로 구성될 수 있다. 각각의 셀은 전체 장치의 단위 길이에 대해 동일한 개수, 동일한 크기 및 동일한 직경의 일차 송풍구(10) 및 이차 송풍구(6)를 갖는다. 그러므로, 각각의 독립된 셀은 노를 대표하며; 그 작동 매개변수들을 실척으로 결정하기 위해, 그리고 무차원 인자들, 수치적인 시뮬레이션값들 또는 이러한 형태의 장비를 구성하기 위한 최종 치수들을 결정하기 위하여 사용되는 특정의 다른 통상적인 방법들을 적용시킬 필요성을 배제하기 위해, 시험적인 노로서 사용될 수 있다. 이러한 통상적인 방법들은 그들의 이론적인 특성들에 기인하여 전체적으로 정확하지 않을 수 있고, 그에 따라, 본 발명의 셀 개념을 사용할 때 발생되지 않는, 증가된 치수결정 위험도를 유발할 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 모듈형 셀 구조는 또한, 이러한 형태의 현존 장치들에 대해, 특정의 요구되는 용량 증가에 비례하여, 이미 현존하는 셀들에 단지 새로운 셀들을 부가하므로써 그 생산 용량을 증가시킬 수 있는 능력을 제공한다.
Claims (20)
- 금속 산화물을 갖는 괴체들의 자기 환원에 의해 용융 금속을 생산하기 위한 모듈형 장치에 있어서,동일한 크기 및 상기 모듈형 장치를 형성하는 구조를 갖는 다수의 연결 셀들을 구비하고;각각의 셀은, 연료 공급원에 연결되고, 또한 각각의 셀의 환원 격실내에서의 환원을 위해 공통 금속 산화물을 갖는 자기-환원형 괴체들을 공급하기 위한 수단에 연결되며;각각의 환원형 격실은, 동일한 용융 및 정련 조건들하에서, 각각의 상기 환원형 격실로 공급되는 상기 공통 산화물의 자기 환원에 의해 동일한 조성의 용융 금속을 생성하도록, 구조되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 동일한 용융 및 정련 조건들이 상기 괴체들의 온도 및 이송 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 1 항에 있어서,각각의 상기 셀이 상기 환원 격실 상부에 있는 동일한 예열 영역을 포함하고, 상기 괴체들은 상기 예열 영역을 통하여 투입되고 그 자신의 자기 환원을 위해각각의 상기 환원형 격실로 도입되기 전에 예열되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 예열 영역내에서 상기 자기 환원에 의한 폐개스를 상기 괴체들을 통과하도록 지향시키거나 균일하게 분포시키기 위한 수단이 상기 각각의 환원 격실과 상기 예열 영역 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 예열 영역내에서 상기 괴체들을 가열시키기 위하여 상기 자기 환원에 의한 가연성 폐개스를 연소시키기 위한 수단이 상기 예열 영역에 근접하여 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 철 산화물을 갖는 괴체들의 자기 환원에 의해 용융 철을 생산하기 위한 모듈형 장치에 있어서,동일한 크기 및 상기 모듈형 장치를 형성하는 구조를 갖는 다수의 연결 셀들을 구비하고;각각의 셀은, 각각의 셀의 환원 격실내에서의 용융 및 정련을 위하여 철 산화물 괴체들을 공급하기 위한, 공통의 수단에 연결되며;각각의 환원형 격실은, 동일한 용융 및 정련 조건들하에서, 각각의 상기 환원형 격실로 공급되는 상기 공통 철 산화물 괴체들의 자기 환원에 의해 동일한 조성의 용융 철을 생성하도록 구조되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 동일한 환원 조건들이 상기 괴체들의 온도 및 이송 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 6 항에 있어서,각각의 상기 셀이 상기 환원 격실 상부에 있는 동일한 예열 영역을 포함하고, 상기 괴체들은 상기 예열 영역을 통하여 투입되고 그 자신의 자기 환원을 위해 각각의 상기 환원형 격실로 도입되기 전에 예열되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 예열 영역내에서 상기 자기 환원에 의한 폐개스를 상기 괴체들을 통과하도록 지향시키거나 균일하게 분포시키기 위한 수단이 상기 각각의 환원 격실과 상기 예열 영역 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 예열 영역내에서 상기 철 산화물을 가열시키기 위하여 상기 직접적인용융 및 정련에 의한 가연성 폐개스를 연소시키기 위한 수단이 상기 예열 영역에 근접하여 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 괴체들을 포함하는 예비 환원된 금속의 용융 및 정련에 의해 용융 금속을 생산하기 위한 모듈형 장치에 있어서,동일한 크기 및 상기 모듈형 장치를 형성하는 구조를 갖는 다수의 연결 셀들을 구비하고;각각의 셀은, 연료 공급원에 연결되고, 또한 각각의 셀의 용융 격실내에서의 용융 및 정련을 위해 예비 환원된 금속 괴체들을 공급하기 위한 수단에 연결되며;각각의 상기 용융 격실은, 동일한 조건들하에서, 각각의 상기 환원형 격실로 공급되는 상기 예비 환원된 괴체들의 용융 및 정련에 의해 동일한 조성의 용융 금속을 생성하도록, 구조되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 용융 및 정련 조건들이 상기 괴체들의 온도 및 이송 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 11 항에 있어서,각각의 상기 셀이 상기 용융 격실 상부에 있는 동일한 예열 영역을 포함하고, 상기 괴체들은 상기 예열 영역을 통하여 투입되고 그 자신의 용융 및 정련을위해 각각의 상기 용융 격실로 도입되기 전에 예열되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 예열 영역내에서 상기 용융 및 정련에 의한 폐개스를 상기 괴체들을 통과하도록 지향시키거나 균일하게 분포시키기 위한 수단이 상기 각각의 용융 격실과 상기 예열 영역 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 예열 영역내에서 상기 괴체들을 가열시키기 위하여 상기 용융 및 정련에 의한 가연성 폐개스를 연소시키기 위한 수단이 상기 예열 영역에 근접하여 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 괴체들을 포함하는 예비 환원된 철의 용융 및 정련에 의해 용융 철을 생산하기 위한 모듈형 장치에 있어서,동일한 크기 및 상기 모듈형 장치를 형성하는 구조를 갖는 다수의 연결 셀들을 구비하고;각각의 셀은, 연료 공급원에 연결되고, 또한 각각의 셀의 용융 격실내에서의 용융 및 정련을 위해 철을 갖는 괴체들을 공급하기 위한 수단에 연결되며;각각의 상기 용융 격실은, 동일한 조건들하에서, 각각의 상기 환원형 격실로공급되는 상기 괴체들의 용융 및 정련에 의해 동일한 조성의 용융 철을 생성하도록, 구조되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 동일한 용융 및 정련 조건들이 상기 괴체의 온도 및 이송 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 16 항에 있어서,각각의 상기 셀이 상기 용융 격실 상부에 있는 동일한 예열 영역을 포함하고, 상기 괴체들은 상기 예열 영역을 통하여 투입되고 그 자신의 용융 및 정련을 위해 각각의 상기 용융 격실로 도입되기 전에 예열되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 17 항에 있어서,상기 예열 영역내에서 상기 용융 및 정련에 의한 폐개스를 상기 괴체들을 통과하도록 지향시키거나 균일하게 분포시키기 위한 수단이 상기 각각의 용융 격실과 상기 예열 영역 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
- 제 19 항에 있어서,상기 예열 영역내에서 상기 괴체들을 가열시키기 위하여 상기 용융 및 정련작업에 의한 가연성 폐개스를 연소시키기 위한 수단이 상기 예열 영역에 근접하여 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈형 장치.
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