KR20050092114A - 금속철의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소질 환원제와 산화철을 포함하는 혼합물을 이동 노상형 환원 용로의 노상 상에 공급하고 가열하여 산화철을 환원 용융시킨 후, 수득되는 금속철을 냉각한 다음 상기 노 밖으로 배출시켜 회수하는 금속철의 제조방법으로서, 노상 표면에 금속철 분말이 압입되거나 또는 노상이 슬래그의 침윤·침식을 받았더라도 용이하게 제거·수복할 수 있도록 하여 노상의 가동률 및 유지보수성을 높이는 동시에 장기 연속 조업에 적합한 금속철의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 원료 괴상물의 공급에 앞서 미리 이동 노상 상에 분립상 노상 재료를 층상으로 깔아서 갱신가능한 갱신 노상을 형성해 두고, 조업 중에 열화된 상기 갱신 노상의 일부 또는 전부를 제거하고 새로운 상기 노상 재료를 공급하여 갱신 노상 재료를 신생시키고, 상기 신생된 노상 표면을 균일화한 후, 상기 혼합물을 공급하여 금속철을 제조한다.

Description

금속철의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING METALLIC IRON}

본 발명은 금속철의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 석탄 등의 탄소질 환원제와 철광석 등의 산화철을 포함하는 혼합물을 이동 노상(爐床)형 환원 용융로의 이동 노상 상에 공급하고 가열하여 산화철을 환원 용융시킨 후, 수득된 금속철을 냉각하여 금속철을 제조할 때, 노상의 손상을 가급적 억제하거나 또는 손상된 노상 표면부를 조업 공정에서 수복시키면서 안정적으로 연속 조업할 수 있도록 개선된 금속철의 제조방법에 관한 것이다.

환원철의 제조방법으로서는, 철광석 등의 산화철과 석탄 등의 탄소질 환원제의 혼합물을 회전로 또는 스트레이트 그레이트(straight grate) 등의 이동 노상형 환원로의 노상 상에 장입하고, 노 내를 이동하는 사이에 노 내의 복사열에 의해 가열하여 탄소질 환원제로 산화철을 환원시킴으로써 수득된 환원철을, 스크류 기구 등 임의의 배출 수단에 의해 노상 위로부터 노 밖으로 배출시키는 방법이 알려져 있다.

그러나, 혼합물이 펠렛상 등으로 형성된 괴상물인 경우 이러한 괴상물을 노상에 장입할 때, 낙하 충격 등에 의해 괴상물로부터 발생하는 분말이 노상 상에 퇴적된다. 그리고, 퇴적 분말은 괴상물과 함께 가열, 환원되어 퇴적 분말은 분말상의 환원철이 되고 괴상물은 입상의 환원철이 된다. 입상의 환원철은 배출 스크류에 의해 노 밖으로 배출되는데 반하여, 분말상의 환원철은 배출 스크류에 의해 노상 표면에 압입된다. 그 때문에, 연속 조업을 수행하면 노상 표면에 압입되는 환원철 분말의 양이 증대하는 동시에, 배출 스크류의 압하력에 의해 환원철 분말이 서로 결합하여 노상 표면에 판상 환원철을 형성한다는 문제가 생기고 있었다. 이동 노상형 환원로의 경우, 가열·환원 구획은 고온이지만 원료 장입 구획 및 배출 구획은 비교적 저온이기 때문에, 노상 표면에 형성된 판상 환원철은 이러한 온도차에 의해 균열이나 휨이 발생하기 쉽다. 그리고, 상기 판상 환원철이 배출 스크류에 걸리면 조업 정지와 같은 문제의 원인이 되고 있었다.

본 발명자들은 이러한 문제를 해결하는 기술을 이미 제안하였다(일본 특허 제3075721호). 이 기술은 괴상물에 수반하여 노 내에 노상 형성 재료를 장입하고, 노상 표면 상에 괴상물로부터 발생하는 분말을 퇴적시켜 노상 상에 산화철층을 형성시키는 동시에, 간헐적 또는 연속적으로 배출 장치를 노 천장 방향으로 이동시켜 배출 장치와 이동 노상 표면에 형성되는 산화철층과의 간극을 조정하면서 조업함으로써, 배출 장치에 의해 분말상의 환원철이 노상 표면에 압입되는 것을 억제하여 노상에서의 판상 환원철 형성을 방지하는 동시에, 적층된 환원철 분말을 정기적으로 스크래핑(scraping)함으로써 연속 조업을 가능하게 하고 있다. 이것은, 노상의 표면에 형성되는 판상 환원철을 스크래핑하여 노상의 표면을 정기적으로 갱신·보수함으로써 연속 조업을 가능하게 하는 것이지만, 노상 자체를 스크래핑하는 것은 아니다.

또한, 금속철의 제조방법으로서, 산화철과 환원제의 혼합물을 회전 노상 노 등의 이동 노상형 환원 용융로에 장입하고, 노 내를 이동하는 사이에 노 내의 복사열에 의해 가열하여 환원제로 산화철을 환원시키고, 계속해서 침탄·용융·응집·슬래그 분리를 수행한 후, 냉각 고화하여 입상의 고체 금속철을 노 밖으로 취출하는 제조방법이 알려져 있다. 예컨대, 본 발명자들은 일본 특허공개 제2000-144224호에서 회전 노상 노의 노상 표면에 산화철, 탄소 및 실리카 화합물로 이루어진 유리질 노상층을 형성함으로써 용융철에 의한 노상의 손상을 방지하는 기술을 제안하였다. 그러나, 조업을 계속하면 상기 유리질층은 슬래그 침윤·침식에 의해 열화되기 때문에, 연속적이고 안정된 조업을 수행하기 위해서는 개선의 여지가 남겨져 있다.

본 발명은 상기와 같은 사정에 착안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 노상 표면에 금속철 분말이 압입되거나 또는 노상이 슬래그 침윤·침식을 받았더라도 용이하게 제거·수복할 수 있도록 하여 노상의 가동률 및 유지보수성을 높이는 동시에 장기 연속 조업에 적합한 금속철의 제조방법을 제공하는 것이다.

발명의 개시

상기 과제를 해결할 수 있었던 본 발명에 따른 금속철의 제조방법은, 탄소질 환원제와 산화철을 포함하는 혼합물을 이동 노상형 환원 용융로의 이동 노상 상에 공급하고 가열하여 산화철을 환원 용융시킨 후, 수득되는 금속철을 냉각한 다음 상기 노 밖으로 배출시켜 회수하는 금속철의 제조방법으로서, 상기 혼합물의 공급에 앞서 미리 상기 이동 노상 상에 분립상(粉粒狀) 노상 재료를 층상으로 깔아서 갱신가능한 갱신 노상을 형성해 두고, 조업 중에 열화된 상기 갱신 노상의 일부 또는 전부를 제거하고 새로운 상기 노상 재료를 공급하여 갱신 노상을 신생시키고, 상기 신생된 노상 표면을 균일화한 후, 상기 혼합물을 공급하여 금속철을 제조하는 것을 요지로 하는 금속철의 제조방법이다.

또한, 본 발명은 탄소질 환원제와 산화철을 포함하는 혼합물을 이동 노상형 환원 용융로의 노상 상에 공급하고 가열하여 산화철을 환원 용융시킨 후, 수득되는 금속철을 냉각한 다음 상기 노 밖으로 배출시켜 회수하는 금속철의 제조방법으로서, 상기 혼합물의 공급에 앞서 미리 상기 노상 상에 노상 재료를 층상으로 깔아서 갱신가능한 갱신 노상을 형성해 두고, 조업 중에 열화된 상기 갱신 노상의 표면에 상기 노상 재료를 공급함으로써 상기 노상 표면을 신생시키고, 상기 신생된 노상 표면을 균일화한 후, 상기 혼합물을 공급하여 금속철을 제조하는 것을 요지로 하는 금속철의 제조방법이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 원형 이동 노상형 환원 용융로를 예시하는 개략적인 설명도이다.

도 2는 도 1에서의 이동 노상 회전 방향으로 전개하여 도시한 단면 설명도이다.

도 3은 갱신 노상의 초기 형성 상태의 개략적인 설명도이다.

도 4는 원료 균일화 수단의 일례를 도시하는 개략적인 설명도이다.

도 5는 갱신 노상의 열화를 도시하는 개략적인 설명도이다.

도 6은 본 발명의 일례를 도시하는 개략도이다.

도 7은 본 발명의 일례를 도시하는 개략도이다.

도 8은 본 발명의 일례를 도시하는 개략도이다.

도 9는 갱신 노상 표면 상태의 개략적인 설명도이다.

도 10은 갱신 노상 균일화 수단을 설치하지 않은 경우를 도시하는 개략적인 설명도이다.

본 발명자들은 이동 노상 상에 노상 재료를 층상으로 깔아서 갱신가능한 갱신 노상을 형성해 두고, 상기 갱신 노상 상에 분위기 조정제 및 원료 혼합물을 장입하여 환원 용융을 수행하고, 조업 중에 열화된 상기 갱신 노상의 일부 또는 전부를 제거하고(또는 제거하지 않고) 새로운 노상 재료를 공급하여 갱신 노상을 신생시킨 후, 원료 혼합물을 공급하여 산화철의 환원 용융을 수행함으로써, 갱신 노상 표면에 금속철 분말이 압입되거나 또는 갱신 노상이 슬래그에 의한 침윤·침식을 받았더라도 상기 열화된 갱신 노상을 용이하게 제거·수복할 수 있어 노상의 가동률·유지보수성을 종래보다도 높일 수 있음을 발견하였다. 그러나, 노상 재료를 공급하여 갱신 노상을 신생시키더라도, 슬래그가 갱신 노상의 일부분에 집중되거나, 공급한 원료 혼합물의 가열이 불균일해지는 경우가 있어, 장기 안정 조업이라는 관점에서는 개선의 여지가 있었다.

이에, 본 발명자들은 상기 원인을 조사한 결과, 갱신 노상 열화부를 제거했을 때 갱신 노상 표면에 오목부가 생기거나, 슬래그 등이 제거되지 않은 경우에 갱신 노상 표면에 볼록부가 생기거나 하면, 상기 요철에 기인하여, 공급한 원료 혼합물의 가열이 불균일해지거나 금속철 또는 슬래그의 비대화 또는 용융화를 조장하함으로써, 조업 저해의 요인이 됨을 밝혀내었다. 그리고, 이들 문제를 해결하는 수단에 대하여 예의 연구를 거듭한 결과, 갱신 노상을 신생시켜 상기 갱신 노상 표면을 균일화한 다음 원료 혼합물을 장입하는 방법을 채용하면 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명에 이르렀다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조로 하면서 상세히 설명하지만, 이들은 대표적인 예로서, 본 발명은 도시된 예에 한정되지 않는다.

도 1 및 도 2는 이동 노상 환원 용융로(회전로)의 일례를 도시하는 개략적인 설명도로, 도넛 형상의 회전 이동 노상을 갖는 돔(dome)형 구조를 갖고 있고, 도 1은 개략 평면도이며, 도 2는 이해를 돕기 위해 도 1에서의 회전 이동 노상의 회전 이동 방향으로 전개(도 1의 A-A 부분에서 절단)하여 도시한 개략적인 단면 설명도이고, 도면에서 1은 이동 노상이며, 2는 상기 이동 노상을 덮는 노 본체이고, 이동 노상(1)은 도시하지 않은 구동 장치에 의해 원하는 속도로 구동가능하도록 구성되어 있다.

또한, 본 발명에서는 원료 혼합물로서 탄소질 환원제와 산화철을 포함하는 괴상물(이하, "원료 괴상물"이라 함)을 사용한 예를 설명하지만, 본 발명에서는 괴상물에 한정하지 않고 분말체를 사용할 수도 있다. 또한, 괴상물로서는 펠렛상, 브리켓상 등 다양한 형태가 예시된다.

도 2에 도시한 노 본체(2)는 바람직한 예를 나타낸 것으로, 노 본체(2) 내부는 칸막이 벽(K₁ 내지 K₃)으로 환원 구획(Z₁)으로부터 냉각 구획(Z₄)까지 칸막이되어 있고, 노상 이동 방향 상류측에는 이동 노상(1)을 향하여 원료 괴상물 장입 수단(4), 분위기 조정제 장입 수단(7), 갱신 노상 균일화 수단(12), 노상 재료 장입 수단(5) 및 원료 균일화 수단(8)이 배치되는 동시에, 이동 방향 최하류측(회전 구조이기 때문에, 실제로는 노상 재료 장입 수단(5)의 바로 상류측도 됨)에는 배출 장치(6)가 설치되어 있다.

또한, 노 본체(2)의 벽면 적소에는 복수의 연소 버너(3)를 설치하여, 상기 연소 버너(3)의 연소열 및 그 복사열을 이동 노상(1) 상의 원료 괴상물에 전함으로써, 상기 원료 괴상물의 가열 환원이 수행된다.

이 환원 용융로를 가동할 때는, 이동 노상(1)을 소정의 속도로 회전시켜 놓고, 상기 이동 노상(1) 상에 원료 괴상물을 원료 괴상물 장입 수단(4)으로부터 적당한 두께가 되도록 공급해 나간다. 노상(1) 상에 장입된 원료 괴상물은 환원·용융 구획(Z₁ 내지 Z₁)을 이동하는 과정에서 연소 버너(3)에 의한 연소열 및 복사열을 받아, 원료 괴상물 중의 산화철과 탄소질 환원제의 반응으로 생성되는 일산화탄소에 의해 산화철이 환원되고, 거의 완전히 환원되어 생성된 환원철은 추가로 탄소-풍부 분위기하에서 가열됨으로써 침탄 용융되고, 부생하는 슬래그와 분리되면서 응집되어 입상의 용융 금속철이 된 후, 냉각 구획(Z₄)에서 임의의 냉각 수단(C)으로 냉각 고화되어, 그 하류측에 설치된 배출 장치(6)에 의해 순차적으로 배출된다. 이 때, 부생된 슬래그도 동시에 배출되지만, 이들은 호퍼(H)를 거친 후, 임의의 분리 수단(체, 자성 분리장치 등)에 의해 입상의 금속철과 슬래그의 분리가 수행되어, 최종적으로 철분 순도가 95% 정도 이상, 보다 바람직하게는 98% 정도 이상이고 슬래그 성분 함량이 매우 적은 입상의 금속철로서 얻을 수 있다.

본 발명에서는, 이러한 이동 노상형 환원 용융로를 이용하여 고순도의 금속철을 제조할 때, 특히 이동 노상(1)을 구성하는 노상의 보호에 주안을 두는 발명이므로, 이하, 노상의 보수, 갱신 방법을 주체로 하여 설명한다. 그러나, 본 발명이 적용되는 이동 노상형 환원 용융로의 구성은 물론 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같은 형상·구조의 것에 한정되지 않고, 구성 요소로서 이동형의 노상을 포함하는 것이라면, 예컨대 스트레이트 그레이트형과 같은 다른 모든 구조의 이동 노상형 환원 용융로에도 유효하게 활용할 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 철원으로서 철광석 등의 산화철을 함유하고, 또한 상기 산화철의 환원제로서 작용하는 석탄 등의 탄소질 환원제를 함유하는 원료 괴상물을 이동 노상형 환원 용융로의 노상 상에 공급하고 가열하여 산화철을 환원 용융시킨 후, 수득되는 금속철을 냉각한 다음 노 밖으로 배출시키는 금속철의 제조설비에 있어서, 이들 가열·환원·침탄·용융에 의해 금속철 제조가 연속적으로 수행될 때의 지지층이 되는 이동 노상(1)을 보호하는 동시에, 노상 재료로 형성한 갱신 노상 표면을 갱신함으로써, 안정된 조업을 가능하게 한 것이다.

그리고, 본 발명의 기본 개념은 원료 괴상물의 공급에 앞서 미리 이동 노상 상에 분립상 노상 재료(이하, 간단히 노상 재료라고 하는 경우도 있음)를 층상으로 깔아서 갱신가능한 갱신 노상을 형성해 두고, 조업 중에 열화된 상기 갱신 노상의 일부 또는 전부를 제거하고 새로운 상기 노상 재료를 공급하여 갱신 노상을 신생시키고, 상기 신생된 노상 표면을 균일화한 후, 상기 혼합물을 공급하여 금속철을 제조하는 것에 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 도시하는 개략적인 단면 설명도이다. 조업 개시시에는 원료 괴상물의 공급에 앞서 미리 이동 노상형 환원 용융로의 이동 노상(1) 상에 노상 재료를 층상으로 깔아서 갱신가능한 갱신 노상(9)을 형성해 둔다. 노상 재료의 장입 방법에 관해서는 특별히 한정되지 않지만, 이동 노상(1) 상에 균일한 두께가 되도록 까는 것이 바람직하기 때문에, 이동 노상(1)을 일정한 속도로 이동시키면서 노상 재료 장입 수단(5)으로부터 일정량으로 상기 이동 노상(1) 상에 공급하는 것이 권장된다. 또한, 노상 재료를 상기 이동 노상(1) 상에 장입한 후, 상기 장입한 노상 재료를 갱신 노상 균일화 수단(12)에 의해 균일화하면서 소정의 갱신 노상층의 두께가 될 때까지 노상을 회전시키는 것이 바람직하다. 이 때, 갱신 노상 표면을 갱신 노상 균일화 수단(12)으로 균일화하면서 압밀화함으로써, 적절한 강도와 평활성을 갖는 갱신 노상을 형성할 수 있다. 이러한 갱신 노상은 형성 직후에는 분립 층이지만, 환원 용융시에 상기 갱신 노상의 일부 또는 전부가 배출 장치(6)로 제거될 수 있을 정도로 결합되어 고화된다.

또한, 갱신 노상의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 용융 슬래그가 갱신 노상을 침윤시켜 상기 이동 노상(1)에 도달하여 상기 이동 노상(1)을 구성하는 내화물을 손상시키는 것을 억제하기 위해서는, 갱신 노상의 두께를 바람직하게 5mm 이상, 보다 바람직하게는 10mm 이상으로 하는 것이 권장된다.

갱신 노상을 소정의 두께로 형성한 후, 원료 괴상물 장입 수단(4)으로부터 원료 괴상물(G)을 상기 갱신 노상 상에 공급해 나간다. 상기 원료 괴상물(G)은 상기 갱신 노상의 이동 방향과 교차하는 방향으로 균일한 두께가 되도록 원료 균일화 수단(8)에 의해 조정된다. 원료 균일화 수단(8)이란, 공급한 원료 괴상물의 겹침 등을 해소하여 상기 원료 괴상물을 노상 폭 방향으로 균일하게, 게다가 노상 진행 방향으로 연속적으로, 또한 친밀하게 배치할 수 있는 수단이며, 공지된 균일화기를 이용할 수도 있다. 예컨대, 도 4에 도시한 바와 같이 노상 상의 원료 괴상물(G)을 회전하는 나선 날개(23; 23R, 23L)에 의해 노상의 폭 방향으로 이동시킬 수도 있다. 구체적인 원료 균일화 수단의 구성은 일본 특허출원 제1999-243407호를 참조한다.

원료 괴상물은, 도 2로 설명한 바와 같이, 환원 용융로의 구획(Z₁ 내지 Z₃)을 이동하는 과정에서 버너로부터의 열 및 복사열에 의해 상기 괴상물 중의 산화철이 고체 환원되어 환원철이 된 후, 추가로 가열·침탄되고 저융점화되어 용융되는 동시에, 상기 용융철은 부생하는 슬래그와 분리되면서 서로 부착되어 응집·성장함으로써 비교적 큰 입상의 금속철 Fe가 되고, 부생 슬래그 Sg도 응집하여 양자는 분리된다. 그리고, 냉각 구획(Z₄)에서 이들을 냉각하여 응고된 입상의 금속철 Fe와 슬래그 Sg를 배출 장치(6)에 의해 노 밖으로 배출시킨다.

상기 조업을 반복함으로써 금속철을 연속적으로 제조할 수 있지만, 조업 경과에 따라 갱신 노상은 슬래그 및 용융철에 침윤되어 열화(갱신 노상 열화부(9a))되므로 안정된 금속철의 제조를 계속할 수 없게 된다. 갱신 노상의 열화 사례를 도 5에 도시하였다. 예컨대, 환원 용융 과정에서 부생된 용융 슬래그의 일부는 갱신 노상 내에 침윤되지만, 갱신 노상에 침윤된 슬래그 양이 증가하면, 상기 갱신 노상의 침식 범위가 넓어지는 동시에, 상기 갱신 노상이 저융점화되어 연화되거나, 상기 갱신 노상이 변질 팽창되어 갱신 노상이 평활성을 잃으므로, 안정된 금속철의 제조를 계속할 수 없게 된다. 특히 용융 슬래그의 침윤·침식이 진행하면 이동 노상(1)을 손상시키는 경우가 있고, 이 경우 조업을 정지시켜 이동 노상(1)의 내화물을 보수하지 않을 수 없게 된다.

그런데, 배출 장치(6)로 입상 금속철 Fe 및 슬래그 Sg를 배출시킬 때, 상기 배출 장치의 조작에 의해 금속철 Fe 및 슬래그 Sg가 압입되는 경우가 있다. 특히 전술한 바와 같은 연화된 노상에 압입되기 쉽다. 갱신 노상 내에 슬래그 Sg가 압입된 채로 다시 환원 용융 구획으로 이동하면, 고온에 노출된 상기 슬래그 Sg가 용융되어 갱신 노상을 더욱 침윤시키게 된다. 또한, 갱신 노상 내에 금속철 Fe가 압입된 채로 다시 환원 용융 구획으로 이동하면, 고온에 노출된 상기 금속 Fe가 용융됨으로써, 압입되어 있는 다른 금속철 또는 갱신 노상 상에서 생성된 금속 Fe와 합체되어 비대화되는 경우가 있다. 이러한 비대화가 진행하면, 냉각 구획의 냉각 능력으로는 완전히 냉각 고화되지 않고 용융철인 채로 배출 장치(6)에 도달하여, 노 밖으로 배출시킬 수 없게 되는 경우가 있다. 한편, 배출 수단에도 좌우되지만, 용융 과정에서 충분히 응집·성장하지 않은 미세한 금속철 Fe 및 슬래그 Sg는 갱신 노상 내에 압입되기 쉽다.

이와 같이 갱신 노상에 압입되어 있는 금속 Fe 및 슬래그 Sg(예컨대, 일부가 상기 갱신 노상 표면 상에 돌출되고 잔부가 압입되어 있는 금속 Fe 및 슬래그 Sg)가 배출 장치(6)로 제거되면 노상 표면에 오목 부분이 생길 수 있다. 또한, 변질 팽창된 갱신 노상이 배출 장치(6)에 걸려 상기 갱신 노상의 일부가 박리됨으로써 상기 갱신 노상 표면에 요철이 생길 수 있다. 특히 상기와 같이 비대화된 금속 Fe가 제거되면, 갱신 노상 표면에 큰 오목 부분을 형성하는 경우가 있다. 또한, 갱신 노상에 압입된 금속 Fe 및 슬래그 Sg가 배출되지 않은 경우에는, 갱신 노상 표면에 볼록부를 형성하는 원인이 된다(도 5 참조).

그런데, 입상 금속 Fe의 배출 또는 갱신 노상의 스크래핑과 같은 배출 조작에 의해 배출 장치(6)의 선단 부분(피배출물과의 접촉 부분)은 조업 시간이 경과함에 따라 마모나 결손 등이 생겨 손상되어 가지만, 상기 선단 부분이 손상되면 갱신 노상의 스크래핑이 불균일해져 버려 상기 스크래핑 후의 갱신 노상 표면에 요철이 형성되기 쉽다. 또한, 선단 부분이 손상되어 있으면, 갱신 노상 상에 존재하고 있는 입상 금속 Fe 및 슬래그 Sg를 배출시킬 수 없어 갱신 노상 내에 금속 Fe 및 슬래그 Sg의 일부를 압입해 버리므로, 상기 갱신 노상 표면에 볼록부를 생기게 하는 경우가 있다.

갱신 노상 표면에 요철이 생기면, 상기 요철에 기인하여, 공급한 원료 괴상물의 가열이 불균일해지거나 금속철 또는 슬래그가 오목부에 축적되어 금속철의 비대화, 나아가서는 용융화를 조장하는 원인이 된다. 한편, 이와 같이 갱신 노상 표면에 요철이 생기면, 원료 균일화 수단(8)으로는 원료 괴상물의 두께를 균일하게 할 수 없다(도 10). 이러한 조업에서는 금속철의 제조 효율이 저하된다.

본 발명에서의 갱신 노상의 갱신은 상기와 같이 열화된 갱신 노상의 기능을 회복시켜 안정된 금속철의 제조를 계속할 수 있도록 하는 것으로, 도 6 내지 도 9에 갱신 방법의 사례를 도시하였다.

도 6에서는, 배출 장치의 선단 부분을 갱신 노상 열화부(9a)의 표면 근방에 위치시켜 상기 갱신 노상 열화부(9a) 상의 금속철 Fe(도면에서 15) 및 슬래그 Sg를 노 밖으로 배출시키고 있다(이 경우, 갱신 노상 열화부(9a)는 스크래핑되어 있지 않다). 그러나, 갱신 노상 열화부(9a) 내에 압입되어 있는 금속 Fe가 상기 열화부 표면 상의 금속 Fe와 합체되어 이루어진 비대화물(16)이 배출 장치(6)의 블레이드 선단부에 걸려 제거되는 경우가 있다. 또한, 상기와 같이 변질 팽창된 갱신 노상이 배출 장치(6)에 의해 제거되어 갱신 노상 표면으로부터 박리되는 경우가 있다. 이와 같이 비대화물이 제거되거나 박리가 발생하면, 갱신 노상 표면에 오목부(16a)가 형성된다. 또한, 일부가 상기 갱신 노상 열화부(9a) 표면 상에 돌출되어 있는 슬래그 Sg(17)를 상기 배출 장치(6)로 완전히 상기 갱신 노상 열화부(9a) 내에 압입하지 않으면, 상기 갱신 노상 열화부(9a) 표면에 볼록부(17a)가 형성된다. 특히 상기와 같이 배출 장치(6)의 블레이드 선단 부분이 손상되면, 열화부 표면에 요철이 형성되기 쉽다.

금속 Fe 및 슬래그 Sg가 배출 장치(6)로 배출된 후, 상기 갱신 노상 열화부(9a)에는 노상 재료 장입 수단(5)으로부터 노상 재료를 공급하여 갱신 노상 열화부(9a)를 재생시킨다. 이 때, 갱신 노상 열화부 상에 적층되는 새로운 갱신 노상의 층 두께는 특별히 한정되지 않고, 노상의 열화 정도에 따라 노상 재료의 공급량을 변경할 수 있고, 예컨대 2mm 이상의 두께가 되도록 노상 재료(Hm)를 공급할 수도 있다. 또한, 예컨대 노상의 열화 정도에 따라서는, 오목부(16a)에만 노상 재료 장입 수단(5)으로부터 노상 재료(Hm)를 공급할 수도 있다. 단, 이 경우는 정밀한 제어가 필요하게 되는 동시에, 노상 재료(Hm)를 공급하는 것만으로는 오목부를 완전히 평활하게 하기 어렵다.

또한, 상기와 같이 갱신 노상 표면에 노상 재료 장입 수단(5)으로부터 노상 재료(Hm)를 공급(연속적 또는 간헐적)하더라도, 신생된 갱신 노상 표면에는 요철(오목부(16b), 볼록부(17b))이 잔존한 채로 있다.

그래서, 본 발명에서는, 갱신 노상의 신생 후 원료 괴상물의 공급에 앞서, 갱신 노상 균일화 수단(12)에 의해 상기 갱신 노상 표면을 균일화한다(16c, 17 c).

구체적인 갱신 노상 균일화 수단(12)의 작용에 대하여 도 9를 참조로 하면서 설명한다. 도 9(A) 및 (B)에서 20은 동일한 부분을 나타내고, (A)는 균일화 전을 나타내는 도면이며, (B)는 균일화 후를 나타내는 도면이다.

갱신 노상 균일화 수단(12)은 갱신 노상 표면을 균일화하는 효과를 갖는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대 교차 방향으로 설치된 일련의 판상물일 수도 있고, 또는 배출 장치(6)와 동일한 것을 사용할 수도 있다. 구체적인 구성은 USP 6,251,161호에 개시되어 있는 내용을 참조한다. 한편, 본 발명에서는 갱신 노상 균일화 수단(12)으로서 상기 USP 6,251,161호에 개시되어 있는 배출 장치를 이용한 경우이다. 이 장치에서는 공급된 노상 재료를 갱신 노상 이동 방향과 교차하는 방향으로 이동시켜 갱신 노상 상의 오목부를 보충하고 있다.

도 9(A) 중의 요철은 상기한 신생된 갱신 노상 표면에 잔존한 요철(16b, 17b)이다. 갱신 노상 균일화 수단(12)의 블레이드 선단 부분을 상기 노상 재료(Hm)의 임의의 깊이에 위치시킴으로써, 상기 블레이드 단부 부분보다도 상측에 존재하는 상기 노상 재료(Hm)는 상기 블레이드 선단부(12b)의 부분에서 차단되어 잉여 노상 재료(Hm)로서 상기 갱신 노상 균일화 수단(12) 근방에서 쌓이기 때문에, 상기 오목부(16b)가 상기 블레이드 선단부(12b) 근방으로 이동해 왔을 때, 상기 잉여 노상 재료(Hm)로 상기 오목부가 메워진다(16c). 한편, 볼록부(17b)는 상기 블레이드 선단 부분보다도 하측으로 압입되기(17b) 때문에, 상기 갱신 노상 균일화 수단(12)에 의해 갱신 노상 표면을 평활하게 할 수 있다(B). 이 경우, 상기 신생된 갱신 노상 표면은 분립상의 노상 재료이기 때문에, 상기 표면을 균일화할 뿐이라면 상기 갱신 노상 균일화 수단(12)의 블레이드 선단부를 유연성이 있는 재료로 할 수도 있고, 또는 상기 블레이드 선단부의 폭(12a)을 좁히거나 상기 블레이드 선단 부분의 깊이 위치를 얕게 조정할 수도 있다. 또한, 상기 갱신 노상 표면의 분립상 노상 재료를 압밀화하기 위해서는, 갱신 노상 균일화 수단(12)의 블레이드 선단부의 도입측 부분의 경사각을 90° 이상으로 할 수도 있고, 또는 상기 블레이드 선단부의 폭(12a)을 넓히거나 상기 블레이드 선단 부분의 깊이 위치를 깊게 조정할 수도 있다. 또한, 상기 USP 6,251,161호에 개시되어 있는 배출 장치를 갱신 노상 균일화 수단(12)으로서 이용하면, 갱신 노상 표면의 균일화시에 상기 갱신 노상을 압밀화할 수 있기 때문에 바람직하다.

갱신 노상 표면을 압밀화하지 않은 경우, 원료 괴상물(G)을 상기 갱신 노상 상에 공급했을 때 상기 원료 괴상물(G)의 무게에 의해 상기 갱신 노상이 압밀화되어 가라앉은 부분이 생김으로써 갱신 노상 표면의 평활성을 잃게 되는 경우가 있기 때문에, 상기와 같이 갱신 노상 균일화 수단(12)으로 상기 갱신 노상을 압밀화하는 것이 바람직하다.

또한, 갱신 노상 균일화 수단(12)의 선단 부분과 신생된 갱신 노상과의 간격을 조정함으로써 상기 갱신 노상의 두께를 조정할 수 있다.

한편, 도 6의 구성의 경우, 배출 장치(6)의 블레이드 선단 부분은 갱신 노상 열화부(9a)보다 약간 위에 위치해 있기 때문에, 새롭게 장입한 노상 재료에 의해 갱신 노상 열화부 상에 새로운 갱신 노상의 층을 형성하여 갱신 노상의 기능을 회복시킨다. 이와 같이 조업 중에 열화된 상기 갱신 노상의 표면에 노상 재료를 공급하여 조업을 계속하면, 상기 갱신 노상 자체의 두께가 증가하기 때문에, 이에 따라서 배출 장치(6)나 갱신 노상 균일화 수단(12) 등을 상승시켜 각각의 선단 부분 위치를 조절할 수 있다. 또한, 갱신 노상의 두께가 일정한 높이에 달한 시점에서, 또는 미리 결정된 일정한 시간이 경과한 시점에서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 배출 장치(6)를 강하시켜 갱신 노상의 일부 또는 전부를 제거할 수 있다.

갱신 노상 열화부의 일부를 제거하면서 금속철을 연속적으로 조업하는 예를 도 7을 참조로 하면서 설명한다.

도시한 예에서는, 원료 괴상물의 공급에 앞서 미리 상기 이동 노상(1) 상에 분립상 노상 재료를 상기와 같이 층상으로 깔아서 갱신가능한 갱신 노상을 형성해 두고, 조업 중에 열화된 상기 갱신 노상의 일부를 제거하고 새로운 상기 노상 재료를 공급하여 갱신 노상을 신생시키고, 상기 신생된 노상 표면을 균일화한 후, 상기 원료 혼합물을 공급하여 금속철을 제조한다. 따라서, 배출 장치(6)의 블레이드 선단 부분을 상기 갱신 노상 열화부의 임의의 위치에 설정하여 금속철 Fe(15)와 함께 갱신 노상 열화부의 일부(배출 장치의 블레이드 선단 부분보다도 상측)를 배출시킨다. 또한, 상기 배출에 수반하여, 상기 블레이드 선단 부분보다도 상측에 존재하는 슬래그(17)나 금속철(도시하지 않음) 등도 상기 갱신 노상 열화부와 함께 제거된다.

이 경우도 상기 도 6의 경우와 마찬가지로 볼록부(17a) 및 오목부(16a)가 갱신 노상 열화부에 형성되지만, 갱신 노상 균일화 수단(12)에 의해 신생된 갱신 노상 표면을 균일화할 수 있다(구체적인 갱신 노상 균일화 수단(12)의 작용은 상기 도 6 및 도 9와 동일하다).

갱신 노상 열화부의 전부를 제거하면서 금속철을 연속적으로 조업하는 예를 도 8을 참조로 하면서 설명한다.

도시한 예에서는, 원료 괴상물의 공급에 앞서 미리 상기 이동 노상(1) 상에 분립상 노상 재료를 상기와 같이 층상으로 깔아서 갱신가능한 갱신 노상을 형성해 두고, 조업 중에 열화된 상기 갱신 노상의 전부를 제거하고 새로운 노상 재료를 공급하여 갱신 노상을 신생시키고, 상기 신생된 노상 표면을 균일화한 후, 상기 원료 혼합물을 공급하여 금속철을 제조한다. 따라서, 배출 장치(6)의 블레이드 선단 부분을 상기 갱신 노상 열화부보다도 아래의 임의의 위치에 설정하여 금속철 Fe(15)와 함께 갱신 노상 열화부가 제거된다. 또한, 상기 제거에 수반하여, 상기 갱신 노상 열화부에 존재하는 슬래그(17)나 금속철(도시하지 않음) 등도 동시에 제거된다.

이 경우, 열화되지 않은 새로운 갱신 노상 면을 출현시킴으로써, 갱신 노상의 기능을 회복시켜 안정된 금속철의 제조를 계속할 수 있다.

한편, 용융 슬래그의 갱신 노상으로의 침윤 정도는 다르기 때문에, 배출 장치의 블레이드 위치에 따라서는 새롭게 출현시킨 상기 갱신 노상 표면에 상기 도 6의 경우와 마찬가지로 볼록부(17a) 및 오목부(16a)가 갱신 노상 열화부에 형성되는 경우가 있지만, 갱신 노상 균일화 수단(12)에 의해 신생된 갱신 노상 표면을 균일화할 수 있다(구체적인 갱신 노상 균일화 수단(12)의 작용은 상기 도 6 및 도 9와 동일하다). 또한, 배출 장치의 블레이드 위치를 깊게 하면, 상기 출현시킨 갱신 노상 표면에는 금속철 Fe(16) 및 슬래그 Sg(17)에 기인한 요철이 생기지 않는 경우도 있다. 그러나, 노 내가 고온으로 유지되어 있기 때문에, 노상 재료(Hm)를 상기 노상 상에 공급할 때, 노 내 가스의 불어올림 등에 의해 노상 재료(Hm)가 균일하게 노상 상에 공급되지 않고 상기 신생된 갱신 노상 표면에 요철이 생기는 경우가 있다. 따라서, 이러한 경우에는 상기와 같이 갱신 노상 균일화 수단(12)에 의해 상기 신생된 갱신 노상 표면을 균일화하는 것이 바람직하다.

또한, 열화부의 제거량과 노상 재료(Hm)의 공급량에 따라서는 갱신 노상의 두께가 감소하는 경우가 있기 때문에, 갱신 노상의 두께가 일정치에 달한 단계에서 노상 재료의 장입량을 증가시켜 소정의 갱신 노상의 두께로 복귀시킬 수 있다.

본 발명에서는 배출 장치(6)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않고, 임의의 제거 수단(도시하지 않음)을 이용할 수 있다. 예컨대, 스크레이퍼 방식 또는 스크류 방식과 같은 것을 사용할 수 있다.

또한, 배출 장치(6), 갱신 노상 균일화 수단(12), 원료 균일화 수단(8) 등의 승강 방법은 특별히 한정되지 않고, 잭, 유압 또는 공압 실린더 등에 의해 제어할 수 있다.

본 발명에서는, 구체적인 갱신 노상의 열화 정도 또는 조업 조건에 따라 갱신 노상 열화부(9a)를 제거할 수 있다. 예컨대, 상기 도 6 내지 9에 예시하는 구성을 적절히 조합하여 조업할 수도 있다. 또한, 예컨대 도 6에 도시한 바와 같이 갱신 노상 열화부(9a)를 제거하지 않고 상기 갱신 노상 열화부(9a)에 노상 재료를 공급하여 조업을 계속하고, 갱신 노상이 일정한 높이에 달한 시점에서, 또는 일정한 시간이 경과한 시점에서, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 갱신 노상의 일부 또는 전부를 배출 장치(6)로 제거할 수 있다.

또한, 배출 장치(6)로 갱신 노상을 순차적으로 제거하면서 조업하는 경우(도 7 및 도 8) 갱신 노상의 높이가 저하되는 경우가 있지만, 이 경우도 갱신 노상의 높이가 소정의 위치까지 저하된 시점에서 노상 재료 공급량을 증가시켜 갱신 노상의 높이를 초기 설정치까지 회복시킬 수도 있다. 또한, 갱신 노상 열화부를 제거할 때 새롭게 노상 재료를 장입하여 소정의 갱신 노상의 두께로 복귀시킬 수도 있다.

물론, 배출 장치(6)의 블레이드 선단부를 이동 노상(1) 근방에 설정하여 갱신 노상을 매회 거의 전량 제거하는 동시에, 노상 재료 장입 수단(5)으로부터 노상 재료를 공급하여 갱신 노상을 형성하고, 갱신 노상 균일화 수단(12)에 의해 상기 갱신 노상 표면을 균일화한(바람직하게는 이 때에 압밀화한) 다음 원료 괴상물(G)을 공급할 수도 있지만, 이 경우 노상 재료의 소비량이 증가하기 때문에 조업 비용이 높아진다.

물론, 갱신 노상을 균일화하여 상기 목적을 달성할 수 있다면, 예시한 방법에 한정되지 않는다.

노상 재료로서는 분말상의 탄소 물질을 사용할 수 있다. 탄소 물질로서는 석탄(무연탄, 역청탄, 아역청탄, 갈탄 등), 개질탄, 페트로코크스(petrocoke), 코크스 브리즈(coke breeze) 등이 예시된다.

또한, 상기와 같이 갱신 노상은 노 내에서 고온에 노출되고, 또한 용융 슬래그의 침윤·침식을 받게 되기 때문에, 노상 재료로서는 용융 슬래그에 대한 내식성을 갖는 고융점 물질을 사용할 수도 있다. 이러한 노상 재료로서는 알루미나 또는 마그네시아를 함유하는 산화물, 또는 탄화규소를 포함하는 것이 예시되지만, 이러한 성질을 갖는 것이면 그 밖의 물질을 사용할 수도 있다. 본 발명에서는 이러한 노상 재료를 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 이러한 내식성이 우수한 고융점 물질을 포함하는 노상 재료로 갱신 노상을 형성하면, 용융 슬래그의 침식에 의한 갱신 노상의 열화를 늦출 수 있고, 노상 재료의 소비량을 저감시킬 수 있으며, 또한 그 결과로서 설비의 가동률을 높일 수 있다.

또한, 상기 노상 재료가 내식성을 갖는 고융점 물질과 탄소 물질을 함유하는 노상 재료이면, 침탄 용융시에 상기 탄소질 물질이 연소되어 소실되는 동시에, 갱신 노상이 적절한 강도로 소결되어 다공질 구조가 된다. 이러한 다공 구조이면, 갱신 노상의 변질 팽창을 억제할 수 있기 때문에, 상기 변질 팽창 부분이 배출 장치에 의해 제거되어 형성되는 비교적 큰 오목 부분의 형성을 방지할 수 있다. 또한, 갱신 노상이 다공질 구조이면, 배출 장치(6)에서의 배출이 용이해지고 배출 장치(6)의 블레이드 선단 부분의 손상을 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 특히 탄소 물질로 석탄을 사용하면, 석탄 중의 회분이 노상 재료(고융점 물질) 끼리를 결합시키는 바인더로서의 효과를 발휘하기 때문에, 원료 괴상물 장입 또는 제품 금속철 및 슬래그 Sg의 배출 동작에 대하여 갱신 노상이 적절한 강도를 발휘하게 되기 때문에 더욱 바람직하다. 한편, 석탄에 함유되는 회분의 바인더 효과를 주로 기대하는 경우에는, 하기 탄소 물질의 배합 비율에 한정되지 않고 원하는 바인더 효과를 발휘할 수 있는 배합 비율을 선정할 수 있다.

고융점 물질과 탄소 물질을 배합하는 경우에는 그 배합 비율은 특별히 한정되지 않지만, 탄소 물질의 양이 적은 경우, 갱신 노상을 충분히 다공화할 수 없어 용융 슬래그의 침윤에 따른 변질 팽창 억제 효과 및 갱신 노상 열화부(9a)의 제거 용이성이 저하된다. 한편, 탄소 물질의 양이 지나치게 많으면, 갱신 노상은 소정의 강도를 발휘할 수 없어 원료 괴상물(G)의 무게로 오목 부분이 생기거나 용융 슬래그가 침투하기 쉬어진다. 또한, 상기 탄소 물질은 노 내에서 연소되어 소실되기 때문에 노상 재료를 연속적으로 공급해야 하므로 고비용이 되어 바람직하지 못하다. 고융점 물질:탄소 물질의 비율은 20:80 내지 80:20인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70:30 내지 30:70인 것이 권장된다.

또한, 본 발명에서는, 금속철 Fe(15) 중의 황의 양을 저감시키기 위해, 석탄석 또는 돌로마이트와 같은 Ca0원 또는 Mg0원이 되는 물질을 노상 재료에 혼합시킬 수도 있고, 또는 원료 괴상물(G)의 표면에 바를 수도 있다.

본 발명에서는, 노상 재료가 소결 촉진제를 함유하고 있을 수도 있다. 소결 촉진제를 노상 재료에 배합해 두면, 상기 고융점 물질 끼리를 결합시키는 바인더로서의 상기 효과를 발휘하기 때문에 바람직하다. 소결 촉진제로서는 카올린 등의 실리카 화합물이 예시되지만, 바인더로서의 효과를 발휘하는 것이면 그 밖의 물질을 사용할 수도 있다.

소결 촉진제의 배합 비율은 바인더 효과를 발휘할 수 있는 한 특별히 한정되지 않고, 통상 3 내지 15% 정도이다. 소결 촉진제로서 예시한 실리카 화합물은 용융 슬래그에 대한 내식성이 낮기 때문에 노상 재료에 다량으로 배합하는 것은 바람직하지 못하다.

노상 재료에 함유되는 상기 고융점 물질, 탄소 물질 및 소결 촉진제의 입도는 특별히 한정되지 않지만, 용융 슬래그의 침윤을 억제하는 동시에, 원료 괴상물 장입 또는 제품 금속철 및 슬래그의 배출 동작에 견딜 수 있는 강도와 갱신 노상 열화부의 제거 용이성을 적절히 균형잡기 위해, 바람직하게는 평균 4mm 이하의 입도, 보다 바람직하게는 평균 2mm 이하의 입도인 것이 권장된다.

도 6 내지 9에 도시한 바와 같이, 원료 괴상물(G)의 공급에 앞서 갱신 노상(9) 상에 미리 분말상 탄소 물질을 함유하는 분위기 조정제(10)를 층상으로 깐 다음 그 위에 원료 괴상물(G)을 공급할 수도 있다. 분위기 조정제(10)를 분위기 조정제 장입 수단(7)으로부터 공급해 둠으로써, CO₂ 또는 H₂O를 함유하는 산화성의 버너 연소 가스가 원료 괴상물(G) 근방의 환원 분위기를 저해하는 것을 억제하면서, 원료 괴상물(G)의 환원·침탄·용융을 효율적으로 진행시킬 수 있는 동시에, 용융 슬래그 중에 잔존하는 FeO 양이 저감되기 때문에 갱신 노상의 침윤·침식을 억제할 수 있다. 더구나, 상기 분위기 조정제는 원료 괴상물(G) 근방의 환원 분위기를 높인 후 노 내에서 연소되기 때문에 연료로서의 작용을 가지므로, 천연 가스 등의 버너 연료 소비량을 저감시킬 수 있다. 또한, 상기 분위기 조정제는 용융 슬래그의 갱신 노상 침윤을 억제하는 동시에, 금속철 Fe 및 슬래그 Sg의 갱신 노상으로부터의 이탈을 쉽게 하므로, 노 밖으로의 배출을 보다 원활하게 할 수 있다.

이러한 분위기 조정제로서는, 석탄(무연탄, 역청탄, 아역청탄, 갈탄 등) 분말, 개질탄 분말, 페트로코크스 분말, 코크스 브리즈 등이 예시된다. 또한, 분위기 조정제의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 원료 괴상물 근방의 환원 분위기를 높이거나 또는 금속철 및 슬래그의 배출을 원활하게 하는 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 극히 얇게 깔아 놓는 것만으로 좋고, 통상적으로는 1 내지 10mm 정도이어도 충분히 목적을 달성할 수 있다. 또한, 분위기 조정제는 노 내에서 연소 소모되어 가기 때문에, 연속적으로 공급하는 것이 바람직하다.

분위기 조정제의 평균 입도는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 5mm 이하, 보다 바람직하게는 2mm 이하인 것이 권장된다.

또한, 본 발명에서는, 금속철 Fe(15) 중의 황의 양을 저감시키기 위해, 석회석 또는 돌로마이트와 같은 Ca0원 또는 Mg0원이 되는 물질을 분위기 조정제에 혼합시킬 수도 있다.

상기 분위기 조정제에 상기 노상 재료를 적량 배합함으로써 갱신 노상의 열화부의 기능을 회복시키는 효과를 갖게 하는 것도 간편한 방법으로서 권장된다. 분위기 조정제에 배합된 노상 재료는 노상의 회전에 의해 배출 장치(6)까지 이동하여 배출 장치에 의해 갱신 노상 열화부 표층에 압입됨으로써 갱신 노상의 기능을 회복시킨다. 분위기 조정제에 배합하는 노상 재료의 배합 비율은 특별히 한정되지 않지만, 통상적으로는 30 내지 70%인 것이 바람직하다. 노상 재료의 배합 비율이 지나치게 적으면 갱신 노상 열화부의 회복 효과가 감소하게 되고, 또한 노상 재료의 배합 비율이 지나치게 많으면 분위기 조정 효과가 감소하게 된다. 상기 분위기 조정제에 노상 재료를 배합하는 것은 반드시 항상 필요한 것은 아니고, 갱신 노상의 열화부의 기능을 회복시킬 때에만 수행할 수 있다. 또한, 이 방법에 따르면, 노상 재료와 분위기 조정제의 공급 장치를 공통으로 할 수 있기 때문에, 설비 비용·설치 공간을 저감시킬 수 있으므로 바람직하다.

원료 괴상물의 공급에 앞서 갱신 노상(9) 상에 미리 분말상 탄소 물질을 함유하는 분위기 조정제를 분위기 조정제 장입 수단으로부터 공급할 수도 있다. 공급 위치는 특별히 한정되지 않고, 원료 괴상물 공급과 동시에 또는 그 전에 다른 위치로부터 공급할 수 있다. 배출 장치(6)의 블레이드 하단이 알루미나 또는 마그네시아 등 마모성이 높은 고융점 물질을 함유하는 노상 재료로 형성되는 갱신 노상 표면과 항상 접촉하기 때문에 블레이드의 마모가 현저하지만, 분위기 조정제를 공급하여 상기 분위기 조정제층을 두껍게 형성해 두면, 환원 용융 후의 배출시에도 상기 분위기 조정제의 일부가 잔존해 있기 때문에(박층), 배출 장치(6)의 블레이드 단부 부분을 상기 분위기 조정제층에 접촉시키면, 갱신 노상을 직접 제거하는 경우에 비해 블레이드의 수명을 높일 수 있어 설비의 가동률을 높일 수 있다. 물론, 분위기 조정제를 두껍게 형성할 수 있다면, 도시한 바와 같이 분위기 조정제 장입 수단(7)으로부터의 공급일 수도 있지만, 노상의 이동 속도에 따라서는 1회의 공급으로 상기 효과를 얻는 양의 분위기 조정제를 공급할 수 없는 경우가 있기 때문에, 2회로 나누어 공급하는 것이 바람직하다. 또한, 2회로 나누어 공급하는 경우, 1회째와 2회째의 분위기 조정제의 조성은 서로 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 2회로 나누어 공급하는 경우의 분위기 조정제의 공급 위치도 특별히 한정되지 않고, 원료 괴상물과 동시에, 또는 그 전후에 다른 위치로부터 공급할 수도 있다.

한편, 슬래그의 침윤 정도가 높아져 갱신 노상의 열화가 진행하면, 비대 금속철이 냉각 구획에서 완전히 냉각 고화되지 않고 용융철인 채로 배출 장치에 도달한다. 이 경우, 상기 비대 금속철을 배출 장치에 의해 노 밖으로 배출시키기 어려워져 조업을 계속할 수 없게 되는 경우가 있다. 이 경우, 갱신 노상 표면에 냉매를 공급함으로써 상기 용융철을 고화시킬 수 있다면, 상기 용융철을 배출시킬 수 있게 되어 조업을 계속할 수 있게 된다. 본 발명에서 냉매로서는 액체·기체 등에 한정하지 않고, 알루미나, 마그네시아 등의 고융점 물질을 사용할 수도 있다. 예컨대, 알루미나, 마그네시아 등의 고융점 물질을 함유하는 노상 재료를 상기 용융철부에 공급함으로써 상기 용융철을 냉각 고화할 수도 있다. 또한, 물 분사 장치를 설치하여 상기 용융철부에 공급함으로써 상기 용융철을 냉각 고화할 수도 있다.

전술한 갱신 노상의 열화부 제거시, 갱신 노상의 성상에 따라서는 제거가 용하지 않은 경우가 있지만, 갱신 노상을 연화시킴으로써 제거를 원활하게 수행할 수 있다. 갱신 노상을 연화시키는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 버너 연소량을 증가시켜 노내 온도를 높임으로써 갱신 노상 온도를 높여 연화시키거나, 또는 갱신 노상을 직접 가열하는 전용의 버너를 설치하여 갱신 노상의 온도를 높여 연화시킬 수도 있다. 이 때의 갱신 노상의 온도는 특별히 한정되지 않고, 갱신 노상의 성상에 따라 적절히 설정할 수 있지만, 용융 슬래그의 침윤이 진행한 갱신 노상의 열화부에서는 1300 내지 1550℃가 바람직하고, 1450 내지 1550℃ 정도가 보다 바람직하다.

또한, 그 밖의 방법으로서, 갱신 노상의 융점을 저하시키는 효과를 갖는 첨가제 등을 갱신 노상에 공급함으로써 연화시킬 수도 있다. 이러한 첨가제로서는 산화칼슘, 산화나트륨, 탄산나트륨, 불화칼슘 등이 예시된다.

이동 노상과 갱신 노상의 사이에, 또는 상기 갱신 노상과 그 위에 적층되는 갱신 노상의 사이에, 분말상 탄소 물질 등의 탄재를 층상으로 깔아 탄재층을 형성해 두고, 배출 장치의 블레이드부를 임의의 위치의 상기 탄재층까지 강하시켜 제거할 수도 있다. 상기 탄재층은 분말상을 유지하고 있기 때문에, 이 층을 경계로 하여 갱신 노상을 용이하게 제거할 수 있다.

상기 본 발명에 따르면, 노상의 가동률을 비약적으로 높일 수 있어 금속철의 장기 안정 제조를 달성할 수 있다.

상기 설명에서는 원료 혼합물로서 펠렛상으로 형성된 원료 괴상물을 이용하여 설명하였지만, 원료 혼합물로서 분말체를 이용하는 경우에도 상기 발명의 효과를 달성할 수 있다.

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 상세히 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니고, 전·후기의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 변경 실시하는 것은 모두 본 발명의 기술 범위에 포함된다.

실시예 1

철광석 및 석탄을 함유하는 괴상물(직경 약 16mm)을 도 1에 도시한 이동 노상형 환원 용융로에 장입하여 금속철을 제조한다. 노내 분위기 온도를 약 1350℃로 제어하여 금속화율이 약 90% 이상이 될 때까지 고체 환원시킨 후, 용융 구획(분위기 온도 1450℃)에서 용융을 수행하고, 생성된 금속철과 부생 슬래그를 약1000℃까지 냉각하여 응고시킨 후, 배출 장치에 의해 노 밖으로 배출시킨다(원료 장입으로부터 배출까지 약 12분임). 수득된 입상 금속철(직경 약 10mm)은 높은 철 품위(철분 약 97%, 탄소 약 3%)를 갖는다.

또한, 상기 괴상물의 장입에 앞서 미리 노상 상에 노상 재료를 노상 재료 장입 수단(5)을 통해 층상으로 15mm의 두께로 깔아 갱신 노상을 형성한 후, 갱신 노상 균일화 수단(12)에 의해 노상 폭 방향으로 갱신 노상 표면의 높이가 균일해지도록 균일화하면서 상기 노상 재료를 압밀화한다. 그 후, 상기 갱신 노상 상에 분위기 조정제(재질: 석탄)를 깐 다음 상기 분위기 조정제층 상에 상기 괴상물을 공급하여 조업을 수행한다. 환원 용융 후, 냉각·고화한 다음 금속철 등을 최하류측에 설치한 배출 장치로 회수하지만, 조업 개시로부터 24시간 경과 후, 상기 배출 장치의 블레이드(하단부)는 갱신 노상 표면으로부터 2mm에 위치시켜 금속철과 함께 갱신 노상 열화부의 일부를 배출시킨다. 배출 후, 노상 재료 장입 수단(5)으로부터 새로운 노상 재료를 공급하여 층상으로 3mm의 두께로 깔아 갱신 노상을 신생시킨 후, 갱신 노상 균일화 수단(12)의 블레이드 선단부를 상기 배출 장치의 블레이드와 동일한 높이에 위치시켜 상기 갱신 노상 표면을 균일화하면서 압밀화하여, 압밀화 후의 갱신 노상의 두께가 15mm가 되도록 한다. 상기 노상 갱신 조작을 1일 1회 실시하면, 소정 기간(예컨대 조업 개시로부터 3주간) 안정적으로 연속 조업할 수 있다. 또한, 조업 기간 동안, 갱신 노상 표면에 요철은 생기지 않는다.

비교예

갱신 노상 균일화 수단(12)에 의해 갱신 노상 표면을 균일화하지 않은 것 이외에는 상기 실시예와 동일하게 하여 금속철을 제조하고, 조업 상태를 조사한다. 갱신 노상 표면에는 요철이 생기고, 갱신 노상이 슬래그 침윤·침식을 받기 쉬워, 상기 실시예 1의 경우보다도 금속철의 제조 효율이 낮고, 또한 유지보수성도 낮기 때문에 갱신 노상의 보수를 빈번히 수행해야 한다.

Claims (22)

1. 탄소질 환원제와 산화철을 포함하는 혼합물을 이동 노상형 환원 용융로의 이동 노상 상에 공급하고 가열하여 산화철을 환원 용융시킨 후, 수득되는 금속철을 냉각한 다음 상기 노 밖으로 배출시켜 회수하는 금속철의 제조방법으로서,

   상기 혼합물의 공급에 앞서 미리 상기 이동 노상 상에 분립상 노상 재료를 층상으로 깔아서 갱신가능한 갱신 노상을 형성해 두고, 조업 중에 열화된 상기 갱신 노상의 일부 또는 전부를 제거하고 새로운 상기 노상 재료를 공급하여 갱신 노상을 신생시키고, 상기 신생된 노상 표면을 균일화한 후, 상기 혼합물을 공급하여 금속철을 제조하는 것을 포함하는 금속철의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열화가 갱신 노상의 고화를 포함하는 제조방법.
3. 탄소질 환원제와 산화철을 포함하는 혼합물을 이동 노상형 환원 용융로의 노상 상에 공급하고 가열하여 산화철을 환원 용융시킨 후, 수득되는 금속철을 냉각한 다음 상기 노 밖으로 배출시켜 회수하는 금속철의 제조방법으로서,

   상기 혼합물의 공급에 앞서 미리 상기 노상 상에 노상 재료를 층상으로 깔아서 갱신가능한 갱신 노상을 형성해 두고, 조업 중에 열화된 상기 갱신 노상의 표면에 상기 노상 재료를 공급함으로써 상기 노상 표면을 신생시키고, 상기 신생된 노상 표면을 균일화한 후, 상기 혼합물을 공급하여 금속철을 제조하는 것을 포함하는 금속철의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 열화된 갱신 노상의 표면에 형성된 오목 부분을 상기 노상 재료로 충전하도록 상기 노상 재료를 공급하는 제조방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 균일화는, 공급된 노상 재료를 이동 노상의 이동 방향과 교차하는 방향으로 이동시키는 것을 포함하는 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 이동에 수반하여, 배출하고 남은 금속철 및/또는 슬래그를 상기 이동 방향으로 배출시키는 제조방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 갱신 노상의 두께를 조정하는 제조방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 갱신 노상을 균일화한 후 상기 혼합물을 공급하기 전에, 상기 노상 재료를 추가로 보급하여 갱신을 완료하는 제조방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 노상 재료가 탄소 물질을 포함하는 제조방법.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노상 재료가 생성 슬래그에 대해 내식성을 갖는 고융점 물질을 포함하는 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 고융점 물질이 알루미나 및/또는 마그네시아를 함유하는 산화물, 또는 탄화규소를 포함하는 제조방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 노상 재료가 탄소질 물질을 추가로 포함하는 제조방법.
13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노상 재료가 CaO원 또는 MgO원이 되는 물질을 추가로 포함하는 제조방법.
14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노상 재료가 소결 촉진제를 추가로 포함하는 제조방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 냉각은, 냉매를 공급하거나 또는 상기 노상 재료를 공급하여 수행하는 제조방법.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 열화된 갱신 노상의 제거시에는 상기 갱신 노상을 연화시킨 후 제거하는 제조방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 갱신이 완료된 갱신 노상 상에, 상기 혼합물의 공급 전에 분말상 탄소질 물질을 함유하는 분위기 조정제를 층상으로 깐 다음 상기 혼합물을 공급하는 제조방법.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 분위기 조정제가 CaO원 또는 MgO원이 되는 물질을 포함하는 제조방법.
19. 제 17 항에 있어서,

    상기 분위기 조정제 중에 상기 노상 재료를 배합해 두는 제조방법.
20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 분위기 조정제를 2회 이상으로 나누어 공급하는 제조방법.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

    이동 노상과 갱신 노상의 사이에, 또는 상기 갱신 노상이 복수층 형성되었을 때의 각 층에, 분말상 탄소질 물질을 함유하는 층이 존재하는 제조방법.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

    노상 표면의 균일화시에 상기 노상 재료를 압밀화하는 제조방법.