KR20070030297A - 고로에의 환원재 취입장치, 그 장치를 사용한 고로조업방법 - Google Patents

Abstract

천연가스 등을 기체 환원재로 하여 고로 송풍구로부터 취입하는 경우에 있어서도, 압력손실을 발생시킴이 없이 코크스비를 저감할 수 있고, 또한 고로 로벽의 온도상승을 억제할 수 있는 고로에의 환원재 취입장치 및 그 장치를 사용한 고로조업방법을 얻는다. 구체적으로는, 고로 송풍구(1)로부터 기체 환원재를 취입하는 장치로서, 기체 환원재를 취입하는 기체 환원재 취입용 랜스(5)를 구비하고, 상기 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)를 고로 송풍구(1)의 로내측 단부(1a) 근방에 배치하였다. 또한, 고체 환원재 취입용 랜스(7)를 구비하고, 상기 고체 환원재 취입용 랜스(7)의 선단에 위치하는 고체 환원재 취입구(7a)를 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 기체 분출구보다 송풍방향 상류측에 배치하였다. 또한, 고로 내벽면(2)으로부터 로내측으로의 돌출길이를 350∼600mm로 설정된 송풍구를 갖는 것이다.

고로, 송풍구, 코크스비, 랜스, 환원재, 환원효율, 환원재비, 조업방법

Description

고로에의 환원재 취입장치, 그 장치를 사용한 고로조업방법{APPARATUS FOR BLOWING REDUCING AGENT INTO BLAST FURNACE, AND METHOD FOR OPERATING BLAST FURNACE USING SAID APPARATUS}

본 발명은 고로(高爐)의 송풍구부(tuyere)로부터 기체 환원재(gaseous reducing agent)를 단독 또는 다른 환원재와 함께 취입하는 환원취입장치 및 그 장치를 사용한 고로조업방법에 관한 것이다.

고로조업에 있어서, 고가의 코크스(coke)의 대체로서, 저렴하고 연소성(combustibility)이 좋은 연료(미분탄(薇粉炭), 석유, 나프타(naphtha) 등)를 송풍구로부터 취입하는 것이 일반적으로 행하여지고 있고, 특히 천연가스 등의 연료가스(fuel gas)를 송풍구로부터 취입하는 것으로서 이하의 것이 알려져 있다.

(1) 미분탄을 170kg/t 이상 취입하여도, 그 연소성을 확보하여 코크스와의 치환율(replacement ratio)을 높게 유지하고, 생산량, 연료비(fuel rate)를 유지하는 것을 목적으로 한 고로조업방법으로서, 미분탄 취입위치의 바로 앞에서부터 연료가스를 취입하는 것을 특징으로 하는 고로조업방법(일본특개평4-268003호 공보 참조).

(2) 합성수지(plastics)의 다량 취입을 실현하는 것을 주 목적으로 한 고로 조업방법으로서, 송풍구부의 송풍지관(送風支管)에 설치한 보조연료 취입노즐로부터 천연가스 등의 보조연료를 취입함과 아울러, 그 보조연료 취입위치보다 송풍의 상류측에 설치된 노즐(nozzle)로부터 합성수지 입자를 취입하는 것을 특징으로 하는 고로조업방법(일본특개2000-178614호 공보 참조).

또한, 미분탄 취입조업에 관하여, 미분탄을 다량으로 취입하여도 고로 로(爐) 하부 로벽부(爐壁部)에의 열부하를 증대시키는 일 없고, 또한 미분탄 취입랜스의 용손(溶損)을 방지할 수 있는 최적 랜스위치를 결정하는 방법이 제안되어 있다.

이 랜스위치 결정방법이란, 미분탄 취입용 랜스(lance)를, 고로 송풍구에 연결설치된 열풍(熱風)취입용 블로우 파이프(blow pipe)의 벽을 관통하여 그 랜스의 선단(先端)을 그 블로우 파이프내로 돌입(突入)시키고, 상기 랜스로부터 취입된 미분탄을, 상기 블로우 파이프내를 흐르는 열풍과 함께 고로 송풍구로부터 취입하는 방법에서의 미분탄 취입용 랜스위치 결정방법으로서, 고로 송풍구와 블로우 파이프의 경계위치에서부터 상기 랜스의 선단까지의 거리(이하, 랜스위치라고 하는 경우가 있음) L(mm)이 하기 (1)식을 만족하도록 상기 랜스의 배치위치를 결정하는 것을 요지로 하는 것이다(일본특평8-134518호 공보 참조).

0.22×[PCR]+48.2≤L≤1017.3-1.33×[PCR]-14.7×[VM] ……… (1)

다만, [PCR] : 미분탄 취입량(kg/무쇠(銑鐵) t)

[VM] : 미분탄 중의 휘발분 함유율(%）

일본특개평4-268003호 공보에 개시된 고로조업방법에 있어서는, 미분탄의 취 입량을 많게 하는 것에 주안점을 두고, 연료가스는 미분탄의 열분해 촉진을 목적으로 하여 취입되는 것이다.

따라서, 본원과 같이 연료가스 등을 미분탄과 마찬가지로 환원재로서 사용하는 것과는 기본적으로 다른 것이다.

또한, 일본특개2000-178614호 공보에 기재한 것은 합성수지의 다량 취입을 실현하는 것을 주 목적으로 하고 있고, 이 목적을 달성하기 위하여 합성수지의 취입위치와 보조연료의 취입위치의 상대관계를 규정하는 것이다.

이와 같이, 일본특개평4-268003호 공보, 일본특개2000-178614호 공보에는 천연가스 등을 송풍구로부터 취입하는 기술에 관한 개시는 있지만, 천연가스 등을 미분탄 등과 동등한 환원재로서 취입하는 것을 전제로 하여, 그때의 문제점의 지적 및 그 해결수단에 대하여 언급한 것은 아니며, 이러한 문제점의 지적 및 그 해결수단을 개시한 선행기술은 없다.

본 발명은 천연가스 등을 기체 환원재로서 고로 송풍구로부터 취입하는 경우에 대하여 구체적인 문제점의 지적 및 그 해결수단을 제시한 것이다.

천연가스 등은 연소성이 높으므로, 고로 송풍구로부터 취입함에 있어서, 블로우 파이프의 도중에서 취입하면, 취입된 천연가스 등이 급격하게 연소하여 가스 체적(volume)이 증대하고, 그 결과 블로우 파이프내에서 압력손실(pressure drop)이 생긴다. 압력손실이 생기면 고로내에의 송풍량이 저하되지 않을 수 없어, 생산성의 저하 등 중대한 문제가 발생한다. 이것을 회피하기 위해서는, 송풍능력을 크게 할 필요가 있지만, 송풍능력을 크게 하는 것은 운전비용(running cost)의 증가 로 되며, 또한 압력손실의 정도에 따라서는 송풍기(ventilator)의 능력부족의 문제가 생기는 일도 있다.

또한, 천연가스 등이 블로우 파이프내에서 연소하면, 그 열은 송풍구나 블로우 파이프의 주위를 냉각하는 냉각장치(cooling system)에 의해 빼앗기게 되어, 열이 쓸모없게 된다. 또한, 냉각장치의 냉각효율의 저하로도 된다.

천연가스 등의 기체 환원재를 송풍구로부터 취입하면, 랜스로부터 취입된 도시가스(city gas)는 삽시간에 연소한다. 이 때문에, 고로내의 레이스웨이(raceway)내에서의 최고온도위치(이하, 간단히 「로내 최고온도위치」라고 함)가 미분탄만을 취입하였을 때보다 로벽(furnace wal1)측으로 시프트(shift)하여, 고로 로벽 온도가 높아져, 로벽으로부터의 열손실이 증대하는 문제가 있다.

통상, 로벽의 온도가 상승하면, 로벽의 냉각을 강화하게 되지만, 그렇게 되면 열효율이 저하한다. 도시가스 취입은 저환원재(低還元材)로 조업하기 위해 취입하는 것이지만, 고로 로벽 온도상승의 문제를 해결하지 않는 한, 저환원재비(低還元材比) 조업을 실현하는 것은 어렵다.

이 점, 일본특개평4-268003호 공보, 일본특개2000-178614호 공보에 있어서는, 천연가스 등의 기체 환원재의 취입을 실시하고 있지만, 미분탄 취입랜스 또는 합성수지 취입랜스와, 기체 환원재 취입랜스와의 상대위치를 규정할 뿐이며, 로내 최고온도위치에 대하여는 아무런 언급도 없다.

한편, 일본특개평8-134518호 공보에 있어서는, 로내 최고온도위치에 관한 고찰이 이루어져 있지만, 일본특개평8-134518호 공보에 있어서는, 미분탄 취입하는 것만에 관한 고찰에 그치고, 기체 환원재의 취입에 대하여는 어떠한 것도 언급되어 있지 않다.

이상과 같이, 기체 환원재를 송풍구로부터 취입함으로써, 로내 최고온도위치의 시프트에 의한 고로 로벽 온도상승의 문제에 대하여, 종래는 아무런 해결도 이루어져 있지 않았다.

본 발명의 해결할 과제는 천연가스 등을 기체 환원재로서 고로 송풍구로부터 취입하는 경우에 있어서도, 압력손실을 일으키는 일 없이 코크스비(coke rate)를 저감할 수 있는 고로에의 환원재 취입장치 및 그 장치를 사용한 고로조업방법을 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 기체 환원재를 송풍구로부터 취입하는 경우에, 고로 로벽의 온도상승을 억제할 수 있는 환원재 취입장치 및 고로조업방법을 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

발명의 개시

(1) 본 발명에 의한 환원재 취입장치는 고로 송풍구로부터 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 기체 환원재의 취입구가 상기 고로 송풍구의 로내측 선단부 근방에 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

한편, 고로 송풍구의 로내측 선단부 근방이란, 기체 환원재의 취입구로부터 취입되는 기체 환원재가 송풍구 또는 블로우 파이프내에서 연소하는 것에 의한 가스 체적 증대에 기인하는 압력손실이 생기는 일이 없는 위치를 말한다.

(2) 또한, 고로 송풍구로부터 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 기체 환원재를 취입하는 기체 환원재 취입용 랜스를 구비하고, 그 기체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 상기 고로 송풍구의 로내측 단부(端部) 근방에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

(3) 또한, 기체 환원재 취입위치를 고로 송풍구의 로내측 선단부로부터 로외측으로 0∼50mm의 범위내에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

(4) 또한, 상기(1)∼(3)에 기재한 것에 있어서, 고체 환원재 취입용 랜스를 구비하고, 그 고체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 기체 환원재 취입용 랜스의 송풍방향 상류측에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

(5) 또한, 상기(4)에 기재한 것에 있어서, 송풍통로내에 있어서, 고체 환원재 취입용 랜스와 기체 환원재 취입용 랜스가 교차하도록 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

(6) 또한, 상기(4) 또는 (5)에 기재한 것에 있어서, 고체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 고로 송풍구의 로내측 선단부로부터 로외측에 50mm∼200mm의 범위내에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

(7) 또한, 상기(2)∼(6)에 기재한 기체 환원재 취입용 랜스가 굴곡부 또는 만곡부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

(8) 또한, 본 발명에 의한 환원재 취입장치는 고로 송풍구로부터 적어도 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이(distance between tuyere tip and furnace wa11)가 350mm∼600mnm로 설정된 송풍구와, 그 송풍구의 로내측 선단부 근방에 설치된 기체 환원재 취입구를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

한편, 고로 송풍구의 로내측 선단부 근방이란, 기체 환원재의 취입구로부터 취입되는 기체 환원재가 송풍구 또는 블로우 파이프내에서 연소하는 것에 의한 가스 체적 증대에 기인하는 압력손실이 생기는 일이 없는 위치를 말한다.

(9) 또한, 고로 송풍구로부터 적어도 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이가 350mm∼400mm로 설정된 송풍구와, 그 송풍구의 로내측 선단부 근방에 설치된 기체 환원재 취입구를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

고로 내벽면으로부터 로내측으로의 송풍구의 돌출길이를 350mm∼400mm로 설정함으로써, 도시가스 등의 기체 환원재를 송풍구로부터 취입하는 경우에도 로내 최고온도위치가 로벽측으로 시프트하는 것을 방지하여 고로 로벽의 온도상승을 억제할 수 있음과 아울러, 송풍구 선단의 결손을 가급적 방지할 수 있다.

(10) 또한, 고로 송풍구로부터 적어도 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이가 350mm∼600mm로 설정된 송풍구와, 기체 환원재를 취입하는 기체 환원재 취입용 랜스를 구비하고, 그 기체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 상기 송풍구의 로내측 단부 근방에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

(11) 또한, 고로 송풍구로부터 적어도 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이가 350mm∼400mm로 설정된 송풍구와, 기체 환원재를 취입하는 기체 환원재 취입용 랜스를 구비하고, 그 기체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 상기 송풍구의 로내측 단부 근방에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

(12) 또한, 상기 (10) 또는 (11)의 것에 있어서, 기체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 송풍구 선단으로부터 로외측으로 0∼25mm의 범위내에 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.

(13) 또한, 본 발명에 의한 고로조업방법은 상기 (1)∼(12) 중 어느 하나에 기재한 환원재 취입장치를 이용하여, 그 기체 환원재 취입장치로부터 기체 환원재를 취입하는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 환원재 취입장치의 설명도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 사용한 시험로(試驗爐)의 설명도이다.

도 3은 실시예1에서의 비교예의 실험결과의 그래프이다.

도 4는 실시예1에서의 본 발명예의 실험결과의 그래프이다.

도 5는 실시예1에서의 압력손실변화율과 도시가스 취입위치와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 6은 실시예6에서의 먼지 포집량과 미분탄 취입위치와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 7은 실시예6에서의 압력손실과 미분탄 취입위치와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 8은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 환원재 취입장치의 설명도이다.

도 9는 본 발명의 하나의 실시형태의 검증결과를 나타내는 그래프이다.

도 10은 도시가스 취입을 하지 않은 경우의 로내 최고온도위치를 나타내는 그래프이다.

도 11은 종래 예에 있어서 도시가스 취입을 행한 경우의 로내 최고온도위치를 나타내는 그래프이다.

도 12는 송풍구의 로내로의 돌출길이(L)의 설명도이다.

도 13은 송풍구 결손의 설명도이다.

도 14는 송풍구 돌출길이(L)과 송풍구 결손길이(La, Lb)와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 15는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 기체 환원재 취입장치이다.

도 16은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 고체 환원재 취입장치이다.

(부호의 설명)

1 : 송풍구

1a : 송풍구 로내측 단부

3 : 블로우 파이프

5 : 기체 환원재 취입용 랜스

5a : 기체 환원재 취입구

7 : 고체 환원재 취입용 랜스

7a : 고체 환원재 취입구

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

(실시형태1)

도 1은 본 실시형태에 의한 고로에의 환원재 취입장치의 주요부의 설명도이다.

본 실시형태에 의한 환원재 취입장치는 고로 송풍구(1)에 접속된 블로우 파이프(3)내에, 기체 환원재로서의 도시가스를 취입하는 기체 환원재 취입용 랜스(5)와, 고체 환원재로서의 미분탄을 취입하는 고체 환원재 취입용 랜스(7)를, 양쪽이 교차하도록 설치한 것이다.

한편, 도시가스로서는, 액화천연가스를 주로, 증연용(增燃用)으로서 액화프로판가스를 가한 것으로, 발열량을 11000±100kcal/m³으로 관리된 것을 사용하였다.

기체 환원재 취입용 랜스(5)는 블로우 파이프(3)의 둘레벽으로부터 블로우 파이프(3)의 중심을 향하여 경사지게 삽입되고, 블로우 파이프(3)의 중심 근방에서 블로우 파이프(3) 축선에 평행한 방향으로 굴곡되어 있다. 그리고, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)가 송풍구 로내측 선단부(1a)로부터 로외측으로 25mm 후퇴한 위치에 배치되어 있다.

고체 환원재 취입용 랜스(7)는 기체 환원재 취입용 랜스(5)처럼 블로우 파이프의 둘레벽으로부터 블로우 파이프(3)의 중심을 향하여 경사지게 삽입되어 설치되어 있다. 그리고, 고체 환원재 취입용 랜스(7)의 선단에 위치하는 고체 환원재 취 입구(7a)는 기체 환원재 취입용 랜스(5)와의 교차위치보다 약간만 로내측으로 돌출하여 있고, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)보다도 로외측에 배치되어 있다.

기체 환원재 취입용 랜스(5)의 후단측은 도시가스를 공급하는 도시가스 공급관에 연결되어 있고, 도시가스 공급관에는 도시하지 않은 도시가스 공급 장치로부터 소정압력, 소정량의 도시가스가 공급된다.

또한, 고체 환원재 취입용 랜스(7)의 후단측은 도시하지 않은 미분탄 제조장치에 의해 제조되는 미분탄을 기류(氣流)반송하는 미분탄 기류반송관에 연결되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 환원재 취입장치에 있어서는, 기체 환원재 취입용 랜스(5)로부터 도시가스가 소정량 취입되고, 또한 고체 환원재 취입용 랜스(7)로부터 미분탄이 소정량 취입된다. 취입된 도시가스 및 미분탄은 환원재로서 코크스의 대체로서 기능한다.

그리고, 본 실시형태에 있어서는, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)가 송풍구 로내측 선단 근방, 구체적으로는, 송풍구 선단부(1a)로부터 로외측으로 25mm 후퇴한 위치에 배치되어 있으므로, 기체 환원재 취입용 랜스(5)로부터 취입된 도시가스는 블로우 파이프(3) 및 송풍구내로 연소하는 일 없이, 로내에 공급되어 로내에서 연소하여 환원성 가스로 된다.

한편, 상기 실시형태에 있어서는, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)의 위치를 송풍구 로내측 선단(1a)로부터 로외측으 로 25mm 후퇴한 위치에 배치한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)의 위치는 기체 환원재 취입용 랜스(5)로부터 취입되는 도시가스가 블로우 파이프(3)또는 송풍구(1)내에서 연소하는 것에 의한 가스 체적 증대에 기인하는 압력손실이 생기는 일이 없는 위치라면 좋다. 구체적으로는, 송풍구 로내측 선단(1a)으로부터 로외측으로 0∼50mm의 범위에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 송풍구 선단위치로부터 로외측으로 0∼25mm의 범위에 배치되는 것이 더 바람직하다.

한편, 기체 환원재 취입용 랜스의 로외측의 한계위치로서 송풍구 로내측 선단으로부터 50mm로 한 것은, 기체 환원재 취입용 랜스의 도시가스 취입위치를 송풍구 로내측 선단으로부터 서서히 로외측으로 벗어나서 압력손실변화율(압력손실변화율 = 도시가스 취입 후 압력손실/도시가스 취입 전 압력손실)을 시험적으로 조사한 결과, 송풍구 로내측 선단으로부터 50mm인 위치에서 압력손실변화율이 급격하게 상승하는 것이 판명되었기 때문이다. 상세한 내용은 이후에 설명하는 실시예에 있어서 더 상세하게 설명한다.

상기 실시형태에 있어서는, 기체 환원재 취입수단으로서 블로우 파이프(3)의 둘레벽으로부터 삽입하는 기체 환원재 취입랜스(5)를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 도 15에 도시하는 바와 같이 송풍구에 통기로를 설치하여 기체 환원재를 취입하도록 하여도 좋다.

또한, 복수종류의 고체 환원재를 취입하는 경우에는, 고체 환원재 취입용 랜스를 도 16에 도시하는 바와 같이 2중관 또는 3중관 이상의 다중관으로 하여 1개소 에서 2종류 이상의 고체 환원재(a, b)를 취입하도록 하여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 고체 환원재의 취입효율을 향상시킬 수 있다.

(실시형태2)

상기 실시형태1에 있어서는, 고체 환원재 취입용 랜스(7)의 배치에 관하여, 고체 환원재 취입구(7a)가 기체 환원재 취입구(5a)보다 로외측에 위치하고 있다고 하였지만, 그 구체적인 범위에 대하여는 나타내지 않았다.

그래서, 이 실시형태2에 있어서는, 고체 환원재 취입구(7a)의 최적의 배치에 대하여 이하 검토함과 아울러 그 구체적인 범위를 나타낸다.

고체 환원재는 기체 환원재에 비교하여 비열이 높으므로 승온(昇溫)속도가 느리다. 그 때문에, 고체 환원재 취입구는 기체 환원재 취입구보다 송풍구 선단으로부터 로외측에 배치한 쪽이 블로우 파이프내에서의 예열시간이 길어져, 고로내에서의 연소성이 향상한다.

한편, 예열시간이 짧은 경우에는, 고로내에서의 연소성이 낮아져, 환원재비가 내려가지 않음과 동시에 미연(未燃)의 고체 환원재가 코크스 충전층(充塡層)내에서 막힘을 발생시켜, 통풍성이 악화하여버리는 문제가 생긴다.

한편, 고체 환원재 취입구의 위치를 로외측으로 후퇴시켜 가면, 예열시간은 길어지지만, 어느 거리 이상 후퇴시키면 고체 환원재가 블로우 파이프 또는 송풍구내에서 연소하여 버리게 된다. 고체 환원재가 블로우 파이프 또는 송풍구내에서 연소하면, 압력손실이 생기고, 고로내에의 송풍량이 감소하여, 환원효율의 저하 등 중대한 문제가 발생한다.

이와 같이, 고체 환원재 취입구의 위치는 예열을 충분히 하기 위해서는 송풍구 로내측 선단보다 로외측으로 더 많이 후퇴시키는 것이 좋지만, 한편, 지나치게 후퇴시키면 압력손실의 문제가 생기므로, 이 밸런스를 잘 잡는 것이 중요하다.

그러나, 종래에 있어서는, 이 밸런스를 잡는 것은 대단히 어렵고, 더 중대한 문제인 고체 환원재가 블로우 파이프 또는 송풍구내에서 연소하여 압력손실이 생기는 것을 피하기 위하여, 약간 미연의 문제가 생기는 것을 허용하고, 고체 환원재 취입구는 송풍구 선단으로부터 로내측으로 50∼150mm의 범위내에 배치하고 있었다.

그래서, 본 실시형태2에 있어서는, 실시형태1에 나타낸 기체 환원재 취입구를 송풍구 선단으로부터 로외측으로 0∼50mm에 배치한다고 하는 신규한 구성을 전제로 하여, 고체 환원재 취입구의 최적위치의 범위에 대하여 검토하였다.

그 결과, 기체 환원재 취입구를 송풍구 선단으로부터 로외측으로 0∼50mm에 배치하는 것을 전제로 하면, 고체 환원재 취입구의 위치를 송풍구 선단으로부터 200mm의 범위에 배치하면, 고체 환원재의 로내에서의 연소성을 높게 유지할 수 있음과 아울러 고체 환원재의 블로우 파이프 또는 송풍구내에서의 연소에 의한 압력손실의 문제도 생기는 일이 없다는 것을 찾아냈다.

따라서, 본 실시형태2에서의 환원재 취입장치는 도 1에 도시한 기체 환원재 취입구(5a)를 송풍구 선단으로부터 로외측으로 0∼50mm의 범위에 배치함과 아울러, 고체 환원재 취입구(7a)를 송풍구 선단으로부터 로외측에 200mm의 범위에 배치한다고 하는 것이다.

또한, 더 바람직하게는 고체 환원재 취입구(7a)를 송풍구 선단으로부터 로외 측으로 75∼200mm의 범위에 배치한다고 하는 것이다.

상기 범위가 최적인 이유는 아래와 같다.

기체 환원재를 송풍구 선단 근방에서 취입하고 있으므로, 고체 환원재는 로내에 있어서 기체 환원재의 조연(助燃)효과에 의해 미연분(未燃分)이 적어진다. 즉, 고체 환원재 취입구(7a)의 위치가 송풍구 선단으로부터 로외측에 50mm 정도이라도, 송풍구 선단 근방에서 취입되는 기체 환원재의 조연효과에 의해 미연분을 다량으로 발생하는 일이 없고, 통기성(permeability) 악화의 문제가 생기지 않는 것이다.

또한, 고체 환원재 취입구(7a)의 위치가 송풍구 선단으로부터 로외측에 200mm인 경우에는, 고체 환원재의 예열이 충분히 이루어져 로내에서의 연소성은 더욱 향상하지만, 전술한 바와 같은 고체 환원재의 블로우 파이프 또는 송풍구내에서의 연소에 의한 압력손실 발생의 문제가 염려된다.

그러나, 기체 환원재를 송풍구 선단 근방에서 취입하므로, 기체 환원재 취입구(5a)의 근방에서는, 로내에서의 송풍구 근방에서의 기체 환원재의 연소 및 송풍구 선단 근방에서의 압력손실이 생기지 않을 정도의 기체 환원재의 연소에 의해, 송풍구 선단 근방에서는 열풍중의 산소가 소비되어 예열(preheating)이 충분히 이루어진 고체 환원재가 통과하여도 고체 환원재에 압력손실이 생기는 것 같은 연소가 일어나지 않는 것이다.

한편, 고체 환원재 취입구(7a)를 송풍구 선단으로부터 로외측에 200mm인 범위에 배치하였을 때의 구체적인 효과에 대하여는 이하의 실시예6에 있어서 실증한 다.

(실시형태3)

또한, 발명자는 로내 최고온도위치의 시프트에 의한 고로 로벽 온도상승의 문제를 해결하기 위하여, 도시가스의 취입을 행한 경우에 로내 최고온도위치가 어느 정도 이동하는 것인지에 대하여, 고로를 모의(模擬)한 코크스 충전형 시험연소 로를 사용하여 고찰하였다.

코크스 충전형 시험연소로(experimental combustion furnace equipped with coke packed bed)(10)은 도 2에 도시하는 바와 같이, 노내 높이 1000mm, 노내 안쪽길이 600mm의 사각형의 로이며, 로벽(10a)에 송풍구(11)를 1개 갖고 있다. 송풍구(11)에는 열풍 취입용의 블로우 파이프(13)가 접속되고, 블로우 파이프(13)에는 블로우 파이프내의 압력을 측정하는 입구측 압력계(15)가 설치되어 있다. 또한, 로의 상부에는 코크스 장입구(17)와 배기구(19)가 설치되며, 배기구에는 배기가스의 압력을 측정하는 출구측 압력계(21)가 설치되어 있다.

또한, 블로우 파이프(13)에는, 기체 환원재 취입용 랜스와 미분탄 취입용 랜스가 설치되어 있다. 코크스 충전형 시험연소로(10)에 있어서는, 기체 환원재 취입용 랜스와 미분탄 취입용 랜스의 각각의 설치위치 및 송풍구(11)는 적당히 변경 가능하게 되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 코크스 충전형 시험연소로(10)에 있어서는, 고로와 같이 송풍구(11)로부터 열풍을 취입함과 아울러 미분탄과 기체 환원재로서의 도시가스를 취입하여, 로내의 코크스를 연소시킨다.

먼저, 미분탄만의 취입을 행하여 그때의 로내 가스온도를 계측하였다. 그 결과를 도 10에 나타낸다. 도 10에 있어서는, 가로축이 송풍구 선단으로부터 로내측으로의 거리이며, 세로축이 가스조성과 가스온도를 나타내고 있다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 도시가스 취입을 행하지 않는 경우에는, 로내 최고온도위치는 송풍구 선단으로부터 약 500mm의 위치임을 알 수 있다.

다음에, 도시가스 취입을 실시한 경우에 대하여 마찬가지의 실험을 행하였다. 그 결과를 도 11에 나타낸다. 한편, 도시가스는 그 연소성이 높게 취입된 후 즉시 연소한다. 그 때문에, 도시가스 취입위치가 블로우 파이프내에 있으면 도시가스의 연소에 의한 가스 체적의 증가에 의해 압력손실이 생겨버린다. 그래서, 도시가스 취입위치는 송풍구 선단 근방으로 하였다. 한편, 여기에서 압력손실이란, 입구측 압력계(15)로 계측되는 입구측 압력과 출구측 압력계(21)로 계측되는 출구측 압력의 차이를 말한다. 한편, 실험에서 사용한 도시가스의 조성은 메탄가스 88.5체적%, 에탄가스 4.6체적%, 프로판가스 5.4체적%, 부탄가스 1.5체적%이고, 칼로리는 11800kca1/kg이다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 도시가스 취입을 행한 경우에는, 로내 최고온도위치가 송풍구 선단으로부터 약 400mm의 위치에 있음을 알 수 있다.

도 10과 도 11을 비교하면, 도시가스를 취입함으로써 로내 최고온도위치가 로외측으로 약 100mm 시프트하여 있음을 알 수 있다. 로내 최고온도위치는 도시가스의 취입위치에 의해 결정되므로, 도시가스 취입을 행한 경우에 있어서, 로내 최고온도위치를 도시가스 취입을 행하지 않은 경우와 마찬가지의 위치로 되돌리기 위 해서는 도시가스의 취입위치를 100mm 로내측으로 이동시키면 좋게 된다.

그러나, 송풍구 선단을 넘어서 도시가스 취입랜스만을 로내로 돌출시키면, 랜스가 즉시 용손하여 버린다.

이를 방지하기 위하여, 발명자는 송풍구의 로내측으로의 돌출길이를 길게 하여, 그 가운데에 랜스를 설치하면, 랜스의 용손을 방지하면서 랜스선단을 로내측으로 이동할 수 있다는 지견(知見)을 얻었다.

이상과 같이 도시가스 취입을 행한 경우에 있어서, 로내 최고온도위치가 로내측으로 시프트하는 것에 의한 고로 로벽 온도상승의 문제를 해결하기 위해서는 도시가스의 취입위치를 도시가스 취입에 의한 상기 시프트만큼인 100mm 로내측으로 이동시키면 좋게 된다.

발명자는 고찰을 더 진척시켜, 고로 로벽 온도상승 방지의 관점에서 보면, 로내 최고온도위치를 미분탄만의 취입의 경우보다 로내측으로 더 이동시키는 것이 바람직하다는 것을 알아차렸다.

다만, 로내 최고온도위치를 로내측으로 더 이동시키기 위해서는, 도시가스의 취입위치를 로내측으로 이동시킬 필요가 있고, 그 경우에는 송풍구를 로내측으로 더 돌출시키게 된다. 송풍구를 로내측으로 더 돌출시키면, 코크스나 슬래그 등의 로내물(爐內物)의 영향에 의해 송풍구가 손모(損耗)되는 것이 고려된다. 그 때문에, 무작위로 송풍구를 로내측으로 돌출시킬 수는 없다.

그래서, 발명자는 송풍구를 로내측으로 돌출시켰을 때의 영향에 대하여, 송풍구의 결손상황이 어떻게 변화할 것인가라는 관점에서 조사하기 위하여, 하기의 조업 테스트를 행하였다.

1) 테스트 방법

(1) 하기의 표 1에 나타내는 로내 돌출길이가 다른 송풍구를 표 1에 나타내는 개수로 준비하여, 고로에 설치하였다. 한편, 로내 돌출길이(L)란, 도 12에 도시하는 바와 같이 고로에 송풍구(30)를 설치한 상태에 있어서 고로 로내벽면(31)으로부터 송풍구 로내측 선단(30a)까지의 거리를 말한다.

(2) 설치하고나서 3개월 후에 송풍구를 제거하고, 도 13에 도시하는 바와 같이 송풍구 선단의 송풍구 상부결손길이(La) 및 송풍구 하부결손길이(Lb)를 측정하였다.

2) 테스트 결과

도 14는 송풍구 돌출길이(L)와 송풍구 결손길이(La, Lb)와의 관계를 나타내는 그래프이며, 가로축이 로내 돌출길이(L)를, 세로축이 송풍구 선단결손길이를 각각 나타내고 있다.

도 14에 도시하는 바와 같이, 로내 돌출길이(L)를 길게 한 경우, 송풍구 하부결손길이(Lb)는 대부분 변화가 없는 것에 대하여, 송풍구 상부결손길이(La)는 로내 돌출길이(L)가 600mm를 초과하면 급격하게 증가하는 것을 알았다.

송풍구의 로내 돌출길이(L)가 600mm를 초과하면 송풍구 상부결손이 급격하게 증가하는 이유는 아래와 같이 생각된다.

송풍구 선단의 결손은 레이스웨이부의 코크스의 선회(旋回)에 의한 마모에 의한 것과, 로내의 적하용선(滴下溶銑)) 용선에 의한 것의 2종류가 고려된다. 로내로의 돌출길이(L)가 짧은 동안은 코크스의 선회에 의한 마모가 대부분을 차지하기 때문에, 송풍구 상하부의 결손길이는 크게 바뀌지 않는다. 그러나, 돌출길이(L)가 600mm를 초과하면, 송풍구 상부가 적하용선의 영향을 받고, 용손에 의해 결손길이가 급격하게 증가한다고 생각된다.

송풍구에는, 도 12, 도 13에 도시하는 바와 같이, 그 내부에 냉각파이프(33)가 설치되어 있어, 파이프내를 냉각수가 흐르고 있다. 그 때문에, 결손이 냉각파이프(33)에 도달하면 냉각파이프(33)가 파손하여 로내에 물이 침입하게 되므로, 그 송풍구(30)는 이미 사용할 수 없다. 따라서, 결손이 냉각파이프(33)에 도달할 때까지의 기간이 송풍구의 수명이라고 생각할 수 있다.

이와 같이 생각하면, 송풍구 돌출길이(L)가 600mm를 초과하는 것은 송풍구의 수명이 현저하게 짧아짐과 동시에, 조업중에 냉각파이프(33)가 파손하여 로내에 물이 침입하는 트러블(trouble)이 발생할 위험성이 높아진다는 것을 나타내고 있다.

따라서, 송풍구 돌출길이(L)는 600mm 이하로 하는 것이 송풍구 수명과 냉각파이프 파손에 의한 로내 트러블 방지의 관점에서, 바람직하다고 말할 수 있다.

다만, 미분탄 단독으로의 취입의 경우보다, 로내 최고온도위치를 로내측으로 더 이동시켜, 로벽으로부터의 열손실(heat loss)을 더 작게 하여 저환원재비 조업을 실현하기 위해서는, 송풍구의 돌출길이(L)를 고로 내벽면(2)으로부터 로내측으로 600mm 이하인 범위에서 더 길게 하여도 좋다. 송풍구의 돌출길이(L)가 600mm 이하인 범위이면, 전술한 바와 같이 송풍구 수명이 극단적으로 짧아지는 일이 없이 실용적으로 제공할 수 있기 때문이다.

더 바람직하게는 하기의 이유로부터 350∼400mm이다.

하기의 실시형태에 있어서는, 고로 내벽면(2)으로부터 로내측으로의 돌출길이(L)가 400mm로 설정된 송풍구를 사용한 예를 나타낸다. 송풍구에서의 고로 내벽면(2)으로부터 로내측으로의 돌출길이(L)는 기체 환원재 취입용 랜스(5)를 로내측에 배치하기 위한 것이고, 반드시 400mm일 필요는 없고, 도시가스 취입에 의한 로내 최고온도위치의 시프트 분만큼 돌출길이를 길게 한 것이면 좋다. 발명자의 고찰에 따르면, 도시가스 취입에 의한 로내 최고온도위치의 시프트 분은 50∼100mm이므로, 송풍구의 돌출길이는 통상보다 50∼100mm 길게 하여, 350∼400mm의 범위이면 좋다.

도 8은 본 실시형태에 의한 고로에의 환원재 취입장치의 주요부의 설명도이다.

본 실시형태에 의한 기체 환원재 취입장치는 고로 송풍구로부터 미분탄과 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 고로 내벽면(2)으로부터 로내측으로의 돌출길이(L)가 400mm로 설정된 송풍구(1)를 구비하고, 송풍구(1)에 접속된 블로우 파이프(3)내에, 기체 환원재로서의 도시가스를 취입하는 기체 환원재 취입용 랜스(5)와, 고체 환원재로서의 미분탄을 취입하는 고체 환원재 취입용 랜스(7)를, 양쪽이 교차하도록 설치한 것이다.

송풍구에서의 고로 내벽면(2)으로부터 로내측으로의 돌출길이(L)를 400mm로 설정한 것은 통상의 송풍구에서의 고로 내벽면(2)으로부터 로내측으로의 돌출길이(L)가 약 300mm이므로, 도시가스 취입에 의한 최고온도위치의 시프트량인 100mm만큼 송풍구(1)의 로내측으로의 돌출길이를 길게 하여, 도시가스 취입위치를 100mm로내측으로 이동할 수 있게 하기 위해서이다.

기체 환원재 취입용 랜스(5)는 블로우 파이프(3)의 둘레벽으로부터 블로우 파이프(3)의 중심을 향하여 경사지게 삽입되고, 블로우 파이프(3)의 중심 근방에서 블로우 파이프(3) 축선에 평행한 방향으로 굴곡되어 있다. 그리고, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단부(5a)가 송풍구 로내측 선단부(1a)와 같은 위치에 배치되어 있다.

고체 환원재 취입용 랜스(7)는 기체 환원재 취입용 랜스(5)와 마찬가지로 블로우 파이프의 둘레벽으로부터 블로우 파이프(3)의 중심을 향하여 경사지게 삽입되어 설치되어 있다. 그리고, 고체 환원재 취입용 랜스(7)의 선단에 위치하는 고체 환원재 취입구(7a)는 기체 환원재 취입용 랜스(5)와의 교차위치보다 약간만 로내측으로 돌출하고 있고, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)보다 로외측으로 배치되어 있다.

기체 환원재 취입용 랜스(5)의 후단측은 도시가스를 공급하는 도시가스 공급관에 연결되어 있고, 도시가스 공급관에는 도시하지 않은 도시가스 공급장치로부터 소정압력, 소정량의 도시가스가 공급된다.

또한, 고체 환원재 취입용 랜스(7)의 후단측은 도시하지 않은 미분탄 제조장치에 의해 제조되는 미분탄을 기류 반송하는 미분탄 기류반송관에 연결되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 환원재 취입장치에 있어서는, 기체 환원재 취입용 랜스(5)로부터 도시가스가 소정량 취입되고, 또한 고체 환원재 취입용 랜스(7)로부터 미분탄이 소정량 취입된다. 취입된 도시가스 및 미분탄은 환원재로서 코크스의 대체로서 기능한다.

그리고, 본 실시형태3에 있어서는, 고로 내벽면(2)으로부터 로내측으로의 돌출길이(L)가 400mm로 설정된 송풍구(1)를 구비하고, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)가 송풍구 로내측 선단 근방에 배치되어 있으므로, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)가 통상보다 약 100mm 로내측에 배치되어 있게 되어, 로내 최고온도위치를 통상의 미분탄만의 취입과 같은 위치로 할 수 있다.

이와 같이 본 실시형태3에 있어서는, 고로 내벽면(2)으로부터 로내측으로의 돌출길이(L)가 통상보다 약 100mm 긴 400mm로 설정된 송풍구(1)를 사용함과 아울러 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)가 송풍구 로내측 선단 근방에 배치한 것에 의해, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)가 통상보다 약 100mm 로내측으로 배치할 수 있어, 도시가스 취입에 의한 로내 최고온도위치의 시프트를 회피할 수 있다.

상기 실시형태3에 있어서는, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)의 위치를 송풍구 로내측 선단(1a)와 같은 위치에 배치한 예를 나타냈지만, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)의 위치는 도시가스 취입에 의한 로내 최고온도위치의 시프트 분만큼 로내측으로 돌출시키는 것을 본질로 하고 있으므로, 송풍구의 로내측 돌출길이를 상기 시프트 분보다 길게 한 경우에는, 반드시 송풍구 로내측 선단(1a)과 일치시킬 필요가 없다.

다만, 기체 환원재 취입용 랜스(5)로부터 취입되는 도시가스가 블로우 파이프(3) 또는 송풍구(1)내에서 연소하는 것에 의한 가스 체적 증대에 기인하는 압력손실이 생기는 일이 없는 위치로 할 필요가 있고, 그 의미에서는 송풍구 로내측 선단(1a)으로부터 로외측으로 0∼50mm, 더욱 바람직하게는 0∼25mm의 범위에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실시형태1, 2 및 3에 있어서는, 모두 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)를 송풍구 로내측 선단 근방에 배치하였으므로, 공급되는 도시가스가 송풍구내나 블로우 파이프내에서 연소하는 일이 없고, 송풍구내나 블로우 파이프내에서 연소하였을 경우에 발생하는 가스 체적의 증대에 기인하는 압력손실의 문제가 없다. 또한, 도시가스의 연소가 로내에서 행하여지므로, 송풍구(1)나 블로우 파이프(3)의 주위를 냉각하고 있는 냉각장치에 과대한 열부하가 걸리는 일도 없고, 또한, 열손실도 적다.

또한, 상기 실시형태1, 2 및 3에 있어서는, 모두 고체 환원재 취입용 랜스(7)를, 기체 환원재 취입용 랜스(5)와 교차하여 배치하였으므로, 고체 환원재 취입용 랜스(7)로부터 분출되는 미분탄이 기체 환원재 취입용 랜스(5)로 직접 불어내는 일이 없어, 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 손모를 방지할 수 있다.

또한, 상기 실시형태1, 2 및 3에 있어서는, 모두 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단부 근방을 굴곡 또는 만곡하여, 블로우 파이프(3)의 축선에 평행한 방향으로 되도록 하고, 또한 도시가스 취출(吹出)위치가 송풍구 중심위치로 되도록 하였으므로, 도시가스를 로내에 치우치지 않게 취입할 수 있어, 안정적인 조업을 할 수 있다. 안정적인 조업을 하기 위해서는, 도시가스 취입위치는 송풍구가 원형인 경우, 송풍구의 중심축으로부터 반경이 송풍구 구경(口徑)의 6분의 1 이내로 하는 것이 바람직하다.

도시가스의 취입에 치우침이 있으면, 로내의 환원반응에 치우침이 생기고, 장입물(裝入物)의 강하이상(降下異常) 등의 조업상태의 악화를 유발하고, 결과적으로서, 환원효율이 악화한다.

한편, 기체 환원재 취입용 랜스(5)안을 통과하는 것은 기체이므로, 기체 환원재 취입용 랜스를 굴곡 또는 만곡시켜도 관의 폐쇄나 손모의 염려는 없다.

한편, 상기 실시형태1, 2 및 3에 있어서, 기체 환원재의 예로서, 도시가스를 예로 들었지만, 그 밖에도 액화천연가스(LNG), 액화석유가스(LPG), 코크스가스(COG) 등을 사용하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태1, 2 및 3에 있어서는, 고체 환원재의 예로서 미분탄을 예로 들었지만, 그 밖에, 미립화(微粒化)한 합성수지, 목재 칩(chip) 등을 사용하여도 좋다.

또한, 상기 실시형태1, 2 및 3에 있어서는, 기체 환원재와 고체 환원재의 양쪽을 취입하는 예를 나타냈지만, 기체 환원재만을 취입하는 경우이라도 마찬가지이다.

실시예1

본 발명의 효과를 확인하기 위하여, 고로를 모의한 코크스 충전형 시험연소 로를 이용하여 도시가스 취입과 압력손실과의 관계를 검증하였다.

코크스 충전형 시험연소로(10)는 도 2에 도시한 코크스 충전형 시험연소로를 이용하였다.

상기한 바와 같이 구성된 코크스 충전형 시험연소로(10)에 있어서는, 고로와 마찬가지로 송풍구(11)로부터 열풍을 취입함과 아울러 고체 환원재로서의 미분탄과 기체 환원재로서의 도시가스를 취입하여, 로내의 코크스를 연소시킨다.

본 실시예에서는, 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm인 위치에서 미분탄 및 도시가스의 취입을 행하는 경우(비교예)와, 도시가스를 송풍구 로내측 선단위치에서 취입하고 그 후방에서 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm인 위치에서 미분탄의 취입을 행하는 경우(본 발명예)의 두 가지의 경우를 행하였다. 한편, 본 실시예에서 사용한 도시가스의 조성은 메탄가스 88.5체적%, 에탄가스 4.6체적%, 프로판가스 5.4체적%, 부탄가스 1.5체적%이고, 칼로리는 11800kca/kg이다. 또한, 본 실시예에서 사용한 미분탄은 74㎛의 메쉬(mesh) 간격의 체를 통과한 미립자가 80%이고, 상표는 블랙워터탄(Blackwater炭)이다.

도 3, 도 4는 상기 두 가지의 경우의 코크스 충전형 시험연소로(10)에 의한 시험결과를 그래프화한 것이며, 도 3, 도 4는 함께 세로축이 압력손실(kPa), 가로축이 시간(min)을 나타내고 있다. 도 3이 비교예인 경우이며, 도 4가 본 발명의 실시예인 경우이다. 한편, 여기에서 압력손실이란, 입구측 압력계(15)로 계측되는 입구측 압력과 출구측 압력계(21)로 계측되는 출구측 압력의 차이를 말한다.

도 3에 도시하는 바와 같이 비교예에 있어서는, 도시가스의 취입을 시작한 시점(실험의 시작으로부터 약 40분의 시점)에서 압력손실이 약 4kPa로부터 약 6kPa로 상승하고 있다. 이는 도시가스의 취입에 의해 송풍구내로 도시가스가 연소하여, 가스 체적의 증대에 의해 유로저항이 늘어나서, 압력손실이 상승한 것이라고 생각된다.

한편, 본 발명의 실시예의 경우에는, 도시가스의 취입을 시작하여도 압력손실의 큰 변화는 없다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 기체 환원재로서의 도시가스를 취입도 압력손실이 생기지 않는 것이 검증되었다.

다음에, 도시가스 취입위치와 압력손실과의 관계를 조사하기 위하여, 도시가스의 취입위치를 송풍구 로내측 선단으로부터 서서히 로외측으로 이동시켜 압력손실변화율을 구하였다. 압력손실변화율이란, 전술한 바와 같이 도시가스 취입후 압력손실을 도시가스 취입 전 압력손실으로 나눈 것이다.

도 5는 압력손실변화율과 도시가스 취입위치와의 관계를 나타낸 그래프이며, 세로축이 압력손실변화를, 가로축이 송풍구 로내측 선단으로부터의 거리를 나타내고 있다.

도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 송풍구 로내측 선단으로부터 50mm까지는 압력손실변화율 1.0으로 거의 보합상태이며, 50mm를 초과한 지점에서 압력손실변화율이 급상승하고 있다.

이로부터, 압력손실이 생기는 없이 도시가스를 취입할 수 있는 위치로서는, 송풍구 로내측 선단으로부터 로외측에 50mm까지의 범위라고 인정된다.

한편, 압력손실의 발생을 확실하게 방지하는 것을 고려하면, 도시가스 취입위치는 송풍구 로내측 선단으로부터 로외측에 25mm까지의 범위로 하는 것이 더 바람직하다.

상기 시험로에 의한 검증결과로부터 본 발명예와 같이 하여 기체 환원재를 추입하도록 하면, 압력손실의 문제가 생기지 않는다는 것을 알았다. 그래서, 이 점이 고로의 실조업(實操業)에 주는 영향에 대한 검증을 행하였다. 검증결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에 있어서는, 미분탄만 취입하고, 도시가스의 취입 없음의 경우(이하에 있어서 「베이스(base) 조업」이라고 함)를 좌측란에, 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm인 위치에서 미분탄(PC(Pulverized Coa1): 100kg/T) 및 도시가스(50kg/T)의 취입을 행한 경우(이하에 있어서 「비교예」라고 함)를 중앙란에, 도 1에 도시한 본 발명예의 랜스를 사용하여 비교예와 같이 미분탄(PC(Pulverized Coa1): 100kg/T) 및 도시가스를 50(kg/T) 취입한 경우(도시가스를 송풍구 로내측 선단위치에서 취입하고 그 후방에서 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm의 위치에서 미분탄의 취입을 행하는 경우, 이하에 있어서 「본 발명예」라고 함)을 우측란에 각각 기재하고 있다.

표 2에서의 송풍량의 란(欄)을 보면, 베이스 조업에서는 8005(Nm³/min), 비교예에서는 7930(Nm³/min), 본 발명예에서는 7770(Nm³/min)으로 되어 있다. 이는 본 발명예의 도시가스 취입구조를 사용함으로써, 도시가스를 취입하는 경우에도 베이스 조업의 경우와 마찬가지인 송풍이 가능하다는 것을 나타내고 있다. 이는 도시가스를 취입하여도 압력손실이 생기지 않는다는 것의 효과이다.

환원재비(RAR(Reducing Agent rate))의 란을 보면, 베이스 조업에서는 환원재비가 500(kg/T)이었던 것이 본 발명예에서는 490(kg/T)로 저하하고 있어, 환원효율이 향상된다는 것을 알 수 있다. 이는 환원효율이 높은 도시가스를 환원재로서 효과적으로 이용할 수 있었다는 것을 나타내고 있다. 한펴, 비교예에서는 본 발명예와 같은 량의 도시가스를 취입하였음에도 불구하고, 환원재비는 520(kg/T)이며, 베이스 조업의 경우보다 환원재비가 높아져 있다. 이는 환원효율이 좋은 도시가스를 취입하였음에도 불구하고 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 환원재로서 효과적으로 이용할 수 없었다는 것을 나타내고 있다.

또한, 코크스비 (CR)의 란을 보면, 베이스 조업에서는 코크스비가 400(kg/T)이었던 것이 본 발명예에서는 340(kg/T)로 되어 있어, 코크스비가 60(kg/T) 저하하였다는 것을 알 수 있다. 도시가스를 50(kg/T) 취입함으로써 코크스비가 60(kg/T) 저하하고 있고, 이는 취입한 도시가스가 코크스와 효과적으로 치환(코크스 치환율: 60/50 = 1.20)되어 있다는 것을 나타내고 있다. 한편, 비교예에서는 본 발명예와 같은 량의 도시가스를 취입하였음에도 불구하고, 코크스비는 370(kg/T)이며, 베이스 조업의 경우보다 30(kg/T) 저하한 것에 지나지 않는다. 이는 환원효율이 좋은 도시가스를 취입하였음에도 불구하고 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 코크스와의 치환(코크스 치환율: 30/50 = 0.60)이 효과적으로 될 수 없었다는 것을 나타내고 있다. 결과적으로, 코크스 치환율의 란에 수치를 나타내고 있지만, 비교예에서는 0.60이었던 것에 대하여, 본 발명에서는 1.20으로 커지고 있어, 코크스의 삭감 효과가 크다는 것을 알 수 있다. 한편, 코크스 치환율은 코크스비의 삭감량을 도시가스비로 나누어서 구하였다.

또한, 표 2의 출선량(出銑量)의 란을 보면, 베이스 조업에서는 출선량이 11500(T/D)이었던 것이 본 발명예에서는 11700(T/D)로 늘어나고 있어, 환원효율이 좋은 도시가스를 취입하는 효과가 출선량에 반영되어 있다. 한편, 비교예에 있어서는 출선량이 11000(T/D)이며, 베이스 조업의 경우보다 감소하고 있다. 이는 환원효율이 좋은 도시가스를 취입하였음에도 불구하고, 그 취입하는 방법이 적절하지 않았으므로, 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 환원재를 효과적으로 이용할 수 없었기 때문이다.

이와 같이, 도시가스와 같은 환원효율이 높은 기체 환원재를 취입하여도, 그 취입하는 방법이 부적절하면, 효과적인 고로조업을 할 수 없다.

이 점, 본 발명에 따르면, 효과적인 고로조업이 실현되어, 그 효과는 절대적이다.

실시예2 (기체 환원재가 LNG)

실시예1의 도시가스를 액화천연(LNG)가스로 바꾸고, 시험로에서의 검증과 고로의 실조업에 주는 영향에 대하여, 검증을 행하였다. 한편, 시험의 조건은 도시가스를 LNG가스로 바꾼 것 이외는 실시예1과 같은 방법으로 행하였다. 한편, 본 실시예에서 사용한 LNG가스의 조성은 메탄가스: 88.8체적%, 에탄가스: 5.6체적%, 프로판가스: 3.7체적%, 부탄가스: 1.8체적%이고, 칼로리는 11800kca1/kg이다. 또한, 본 실시예에서 사용한 미분탄은 74㎛의 메쉬 간격의 체를 통과한 미립자가 80%이고, 상표는 블랙워터탄이다.

그 결과, 본 발명의 범위에서, 기체 환원재를 취입하도록 하면, 압력손실의 문제를 보이지 않는다는 것을 알았다. 또한, 고로의 실조업에 주는 영향에 대하여, 검증을 행한 효과를 표 3에 나타낸다.

표 3에 있어서는, LNG가스의 취입 없음의 경우(이하에 있어서, 「베이스 조업」이라고 함)를 좌측란에, 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm의 위치에서 미분탄 및 LNG가스(50k:g/T)의 취입을 행한 경우(이하에 있어서, 「비교예」라고 함)를 중앙란에, 도 1에 도시한 본 발명예의 랜스를 사용하여 비교예와 같이 LNG가스를 50(kg/T) 취입하는 경우(LNG가스를 송풍구 로내측 선단위치에서 취입하고 그 후방에서 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm의 위치에서 미분탄의 취입을 행한 경우, 이하에 있어서 「본 발명예」라고 함)를 우측란에 각각 기재하고 있다.

표 3에서의 송풍량의 란을 보면, 베이스 조업에서는 8005(Nm³/min), 비교예에서는 7930(Nm³/min), 본 발명예에서는 7770(Nm³/min )으로 되어 있다. 이는 본 발명예의 LNG가스 취입구조를 사용함으로써, 도시가스를 취입하는 경우에도 베이스 조업의 경우와 같은 송풍이 가능하다는 것을 나타내고 있다. 이는 LNG가스를 취입하여도 압력손실이 생기지 않는다는 것의 효과이다.

환원재비의 란을 보면, 베이스 조업에서는 환원재비가 500(kg/T)이었던 것이 본 발명예에서는 495(kg/T)로 저하하고 있어, 환원효율이 향상된다는 것을 알 수 있다. 이는 환원효율이 높은 LNG가스를 환원재로서 효과적으로 이용할 수 있었다는 것을 나타내고 있다. 한편, 비교예에서는 본 발명예와 같은 량의 LNG가스를 취입하였음에도 불구하고, 환원재비는 522(kg/T)이며, 베이스 조업의 경우보다 환원재비가 높아져 있다. 이는 환원효율이 좋은 LNG가스를 취입하였음에도 불구하고 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 환원재로서 효과적으로 이용할 수 없었다는 것을 나타내고 있다.

또한, 코크스비의 란을 보면, 베이스 조업에서는 코크스비가 400(kg/T)이었던 것이 본 발명예에서는 345(kg/T)로 되어 있어, 코크스비가 55(kg/T) 저하한다는 것을 알 수 있다. LNG가스를 50(kg/T) 취입함으로써 코크스비가 55(kg/T) 저하하고 있고, 이는 취입하는 LNG가스가 코크스와 효과적으로 치환(코크스 치환율: 55/50 = 1.1O) 되어 있는 것을 나타내고 있다. 한편, 비교예에서는 본 발명예와 같은 량의 LNG가스를 취입하였음에도 불구하고, 코크스비는 372(kg/T)이며, 베이스 조업의 경우보다 28(kg/T) 저하한 것에 지나지 않는다. 이는 환원효율이 좋은 LNG가스를 취입하였음에도 불구하고 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 코크스와의 치환(코크스 치환율: 28/50 = 0.56)을 효과적으로 할 수 없었다는 것을 나타내고 있다. 실시예1처럼 코크스 치환율은 비교예에서는 0.58이었던 것에 대해, 본 발명에서는 1.10으로 커지고 있다는 것을 알 수 있다.

또한, 표 3의 출선량의 란을 보면, 베이스 조업에서는 출선량이 11500(T/D)이었던 것이 본 발명예에서는 11600(T/D)로 늘어나고 있어, 환원효율이 좋은 LNG가스를 취입하는 효과가 출선량에 반영되어 있다. 한편, 비교예에 있어서는, 출선량이 11200(T/D)이며, 베이스 조업의 경우보다 감소하고 있다. 이는 환원효율이 좋은 LNG가스를 취입하였음에도 불구하고, 그 취입하는 방법이 적절하지 않았으므로, 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 환원재를 효과적으로 이용할 수 없었기 때문이다.

이와 같이, LNG가스와 같은 환원효율이 높은 기체 환원재를 취입하여도, 그 취입하는 방법이 부적절하면, 효과적인 고로조업을 할 수 없다.

이 점, 본 발명에 따르면, 효과적인 고로조업이 실현되어, 그 효과는 절대적이다

실시예3 (기체 환원재가 LPG)

실시예1의 도시가스를 프로판가스(LPG)로 바꾸고, 시험로에서의 검증과 고로의 실조업에 주는 영향에 대하여, 검증을 행하였다. 한편, 시험의 조건은 도시가스를 LPG가스로 바꾼 것 이외는 실시예1과 같은 방법으로 행하였다. 한편, 본 실시예에서 사용한 LPG가스의 조성은 프로판가스 = 95체적%, 부탄가스: 5체적%이고, 칼로리는 11100kca1/kg이다. 또한, 본 실시예에서 사용한 미분탄은 74㎛의 메쉬 간격의 체를 통과한 미립자가 80%이고, 상표는 블랙워터탄이다.

그 결과, 본 발명의 범위에서, 기체 환원재를 취입하도록 하면, 압력손실의 문제가 생기지 않는다는 것을 알았다. 또한, 고로의 실조업에 주는 영향에 대하여, 검증을 행한 효과를 표 4에 나타낸다.

표 4에 있어서는, LPG가스의 취입 없음의 경우(이하에 있어서, 「베이스 조업」이라고 함)을 좌측란에, 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm의 위치에서 미분탄 및 LPG가스(50kg/T)의 취입을 행한 경우(이하에 있어서, 「비교예」라고 함)를 중앙란에, 도 1에 도시한 본 발명예의 랜스를 사용하여 비교예와 같이 LPG가스를 50(kg/T) 취입한 경우(LPG가스를 송풍구 로내측 선단위치에서 취입하고 그 후방에서 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm의 위치에서 미분탄의 취입을 행한 경우, 이하에 있어서, 「본 발명예」라고 함)를 우측란에 각각 기재하고 있다.

표 4에서의 송풍량의 란을 보면, 베이스 조업에서는 8005(Nm³/min), 비교예에서는 7900(Nm³/nlin), 본 발명예에서는 7890(Nm³/mm)으로 되어 있다. 이는 본 발명예의 LPG가스 취입구조를 사용함으로써, 도시가스를 취입하는 경우에도 베이스 조업경우와 같은 송풍이 가능하다는 것을 나타내고 있다. 이는 LPG가스를 취입하여도 압력손실이 생기지 않는다는 것의 효과이다.

환원재비의 란을 보면, 베이스 조업에서는 환원재비가 500(kg/T)이었던 것이 본 발명예에서는 488(kg/T)에 저하하고 있어, 환원효율이 향상된다는 것을 알 수 있다. 이는 환원효율이 높은 LPG가스를 환원재로서 효과적으로 이용할 수 있었다는 것을 나타내고 있다. 한편, 비교예에서는, 본 발명예와 같은 량의 LPG가스를 취입하고 있음에도 불구하고, 환원재비는 517(kg/T)이며, 베이스 조업의 경우보다 환원재비가 높아져 있다. 이는 환원효율이 좋은 LPG가스를 취입하였음에도 불구하고 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 환원재로서 효과적으로 이용할 수 없었다는 것을 나타내고 있다.

또한, 코크스비의 란을 보면, 베이스 조업에서는 코크스비가 400(kg/T)이었던 것이 본 발명예에서는 338(kg/T)로 되어 있어, 코크스비가 62(kg/T) 저하하였다는 것을 알 수 있다. LPG가스를 50(kg/T) 취입함으로써 코크스비가 62(kg/T) 저하하고 있고, 이는 취입하는 LNG가스가 코크스로 효과적으로 치환(코크스 치환율: 62/50 = 1.24)되어 있다는 것을 나타내고 있다. 한편, 비교예에서는, 본 발명예와 같은 량의 LPG가스를 취입하고 있음에도 불구하고, 코크스비는 367(kg/T)이며, 베이스 조업경우보다 33(kg/T) 저하한 것에 지나지 않는다. 이는 환원효율이 좋은 LPG가스를 취입하였음에도 불구하고 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 코크스와의 치환(코크스 치환율: 33/50 = 0.66)을 효과적으로 할 수 없었다는 것을 나타내고 있다.

또한, 표 4의 출선량의 란을 보면, 베이스 조업에서는 출선량이 11500(T/D)이었던 것이 본 발명예에서는 11900(T/D)로 늘어나고 있어, 환원효율이 좋은 LPG가스를 취입하는 효과가 출선량에 반영되어 있다. 한편, 비교예에 있어서는, 출선량이 11400(T/D)이며, 베이스 조업의 경우보다 감소하고 있다. 이는 환원효율이 좋은 LPG가스를 취입하였음에도 불구하고, 그 취입하는 방법이 적절하지 않았으므로, 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 환원재를 효과적으로 이용할 수 없었기 때문이다.

이와 같이, LPG가스와 같은 환원효율이 높은 기체 환원재를 취입하여도, 그 취입하는 방법이 부적절하면, 효과적인 고로조업을 할 수 없다.

이 점, 본 발명에 따르면, 효과적인 고로조업이 실현되어, 그 효과는 절대적이다

실시예4 (기체 환원재가 COG)

실시예1의 도시가스를 코크스 가스(COG)로 바꾸고, 시험로에서의 검증과 고로의 실조업에 주는 영향에 대하여, 검증을 행하였다. 한편, 시험의 조건은 도시가스를 COG가스로 바꾼 것 이외는 실시예1과 같은 방법으로 행하였다. 한편, 본 실시예에서 사용한 COG가스의 조성은 수소: 58.5체적%, CO가스: 6.4체적%, CO2가스: 2.0체적%, 메탄가스: 27.4체적%, 에틸렌가스: 2.6체적%, N₂가스: 2체적%, 그 밖에, 칼로리는 4580kcal/Nm³이다. 또한, 본 실시예에서 사용한 미분탄은 74㎛의 메쉬 간격의 체를 통과한 미립자가 80%이고, 상표는 블랙」워터탄이다

그 결과, 본 발명의 범위에서, 기체 환원재를 취입하도록 하면, 압력손실의 문제가 생기지 않는다는 것을 알았다. 또한, 고로의 실조업에 주는 영향에 대하여, 검증을 행한 효과를 표 5에 나타낸다.

표 5에 있어서는, COG가스의 취입 없음의 경우(이하에 있어서, 「베이스 조업」이라고 함)를 좌측란에, 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm의 위치에서 미분탄 및 COG가스(50kg/T)의 취입을 행한 경우(이하에 있어서, 「비교예」라고 함)를 중앙란에, 도 1에 도시한 본 발명예의 랜스를 사용하여 비교예와 같이 COG가스를 50(kg/T) 취입하는 경우(COG가스를 송풍구 로내측 선단위치에서 취입하고 그 후방에서 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm의 위치에서 미분탄의 취입을 행한 경우, 이하에 있어서, 「본 발명예」라고 함)를 우측란에 각각 기재하고 있다.

표 5에서의 송풍량의 란을 보면, 베이스 조업에서는 8005(Nm³/min), 비교예에서는 7780(Nm³/min), 본 발명예에서는 7760(Nm³/mim)으로 되어 있다. 이는 본 발명예의 COG가스 취입구조를 사용함으로써, COG가스를 취입하는 경우에도 베이스 조업의 경우와 같은 송풍이 가능하다는 것을 나타내고 있다. 이는 COG가스를 취입해도 압력손실이 생기지 않는다는 것의 효과이다.

환원재비의 란을 보면, 베이스 조업에서는 환원재비가 500(kg/T)이었던 것이 본 발명예에서는 500(kg/T)로 변화는 없지만, 비교예에서는 같은 량의 COG가스를 취입하였음에도 불구하고, 환원재비는 529(kg/T)까지 상승하고 있다.

또한, 코크스비의 란을 보면, 베이스 조업에서는 코크스비가 400(kg/T)이었던 것이 본 발명예에서는 350(kg/T)까지 저하하고 있어, 고가의 코크스를 50(kg/T)삭감할 수 있다는 것을 알 수 있다 (코크스 치환율: 50/50 = 1.OO). 한편, 비교예에서는, 본 발명예와 같은 량의 COG가스를 취입하였음에도 불구하고, 코크스비는 379(kg/T)이며, 베이스 조업의 경우보다 21(kg/T) 저하한 것에 지나지 않는다. 이는 환원효율이 좋은 COG가스를 취입하였음에도 불구하고 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 코크스(코크스 치환율: 21/50 = 0.42)와의 치환을 효과적으로 할 수 없었다는 것을 나타내고 있다.

또한, 표 5의 출선량의 란을 보면, 베이스 조업에서는 출선량이 11300(T/D)이었던 것이 본 발명예에서는 11900(T/D)로 늘어나고 있어, 환원효율이 좋은 COG가스를 취입하는 효과가 출선량에 반영되어 있다. 한편, 비교예에 있어서는, 출선량이 11300(T/D)이며, 베이스 조업의 경우보다 감소하고 있다. 이는 환원효율이 좋은 COG가스를 취입하였음에도 불구하고, 그 취입하는 방법이 적절하지 않았으므로, 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 환원재를 효과적으로 이용할 수 없었기 때문이다.

이와 같이, COG가스와 같은 환원효율이 높은 기체 환원재를 취입하여도, 그 취입하는 방법이 부적절하면, 효과적인 고로조업을 할 수 없다.

이 점, 본 발명에 따르면, 효과적인 고로조업이 실현되어, 그 효과는 절대적이다.

실시예5 (고체 환원재가 합성수지)

실시예1의 미분탄을 합성수지(회분(灰分) 3.Omass%(db), C: 85.Omass% (daf), H: 15mass%(daf))에 대신하여, 시험로에서의 검증과 고로의 실조업에 주는 영향에 대하여, 검증을 행하였다. 한편, 시험의 조건은 미분탄을 합성수지로 바꾼 것 이외는 실시예1과 같은 방법으로 행하였다. 한편, 본 실시예에서 사용한 합성수지는 평균 입경이 6.5㎜이고, 수지의 종류는 폴리에틸렌이다.

그 결과, 본 발명의 범위에서, 기체 환원재를 취입하도록 하면, 압력손실의 문제가 생기지 않는다는 것을 알았다. 또한, 고로의 실조업에 주는 영향에 대하여, 검증을 행한 효과를 표 6에 나타낸다.

표 6에 있어서는, 도시가스의 취입 없음의 경우(이하에 있어서, 「베이스 조업」이라고 함)를 좌측란에, 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm의 위치에서 합성수지 및 도시가스(50kg/T)의 취입을 행한 경우(이하에 있어서, 「비교예」라고 함)을 중앙란에, 도 1에 도시한 본 발명예의 랜스를 사용하여 비교예와 같이 도시가스를 50(kg/T) 취입한 경우(도시가스를 송풍구 로내측 선단위치에서 취입하고 그 후방에서 송풍구 로내측 선단으로부터 200mm의 위치에서 합성수지의 취입을 행한 경우, 이하에 있어서, 「본 발명예」라고 함)를 우측란에 각각 기재하고 있다.

표 6에서의 송풍량의 란을 보면, 베이스 조업에서는 7870(Nm³/min), 비교예에서는 7950(Nm³/min), 본 발명예에서는 7800(Nm³/mim)으로 되어 있다. 이는 본 발명예의 도시가스 취입구조를 사용함으로써, 도시가스를 취입하는 경우에도 베이스 조업경우와 같은 송풍이 가능하다는 것을 나타내고 있다. 이는 도시가스를 취입해도 압력손실이 생기지 않는다는 것의 효과이다.

환원재비의 란을 보면, 베이스 조업에서는 환원재비가 503(kg/T)이었던 것이 본 발명예에서는 493(kg/T)에 저하하고 있어, 환원효율이 향상된다는 것을 알 수 있다. 이는 환원효율이 높은 도시가스를 환원재로서 효과적으로 이용할 수 있었다는 것을 나타내고 있다. 한편, 비교예에서는 본 발명예와 같은 량의 도시가스를 취입하였음에도 불구하고, 환원재비는 520(kg/T)이며, 베이스 조업의 경우보다 환원재비가 높아져 있다. 이는 환원효율이 좋은 도시가스를 취입하였음에도 불구하고 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 환원재로서 효과적으로 이용할 수 없었다는 것을 나타내고 있다.

또한, 코크스비의 란을 보면, 베이스 조업에서는 코크스비가 403(kg/T)이었던 것이 본 발명예에서는 343(kg/T)이 되어 있어, 코크스비가 60(kg/T) 저하한다는 것을 알 수 있다. 도시가스를 50(kg/T) 취입함으로써 코크스비가 60(kg/T) 저하하고 있고, 이는 취입하는 도시가스가 코크스로 효과적으로 치환(코크스 치환율: 260/50 = 1.20)되어 있다는 것을 나타내고 있다. 한편, 비교예에서는, 본 발명예와 같은 량의 도시가스를 취입하였음에도 불구하고, 코크스비는 370(kg/T)이며, 베이스 조업의 경우보다 33(kg/T) 저하한 것에 지나지 않는다. 이는 환원효율이 좋은 도시가스를 취입하였음에도 불구하고 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 코크스와의 치환(코크스 치환율: 33/50 = 0.66)을 효과적으로 할 수 없었다는 것을 나타내고 있다.

또한, 표 6의 출선량의 란을 보면, 베이스 조업에서는 출선량이 11500(T/D)이었던 것이 본 발명예에서는 11700(T/D)로 늘어나고 있어, 환원효율이 좋은 도시가스를 취입하는 효과가 출선량에 반영되어 있다. 한편, 비교예에 있어서는, 출선량이 11400(T/D)이며, 베이스 조업의 경우보다 감소하고 있다. 이는 환원효율이 좋은 도시가스를 취입하였음에도 불구하고, 그 취입하는 방법이 적절하지 않았으므로, 압력손실 상승에 의해, 송풍량의 저하나 조업의 불안정화가 조장되어 환원재를 효과적으로 이용할 수 없었기 때문이다.

이와 같이, 도시가스와 같은 환원효율이 높은 기체 환원재를 취입하여도, 그 취입하는 방법이 부적절하면, 효과적인 고로조업을 할 수 없다.

이 점, 본 발명에 따르면, 효과적인 고로조업이 실현되어, 그 효과는 절대적이다

실시예6

실시형태2의 효과를 실증하기 위하여 도 2에 도시한 코크스 충전형 시험연소 로에 의해, 도시가스 취입이 있는 경우와 없는 경우에 대하여 미분탄 취입위치에 의한 영향을 조사하는 실험을 행하였다. 한편, 도시가스 취입위치는 송풍구로내 선단으로부터 25mm로 일정하게 하였다.

도 6에 미분탄 취입위치를 송풍구일 선단에서 50mm마다 변화시킨 경우의, 미분탄 취입위치와 배기가스 중의 먼지 포집량과의 관계를 나타낸 그래프를 나타낸다. 도 6에 있어서는, 세로축이 먼지 포집량을 나타내고, 가로축이 미분탄 취입위치를 나타내고 있다.

도 6의 그래프에 도시하는 바와 같이, 배기가스 중의 먼지 포집량은 도시가스 취입 있는 경우도 없는 경우도, 미분탄의 취입위치가 송풍구 선단으로부터 로외측에 후퇴할수록 감소하고 있다. 이는 송풍구 선단으로부터의 거리가 길면 길수록, 블로우 파이프내에서의 미분탄의 예열이 충분하게 되어, 미분탄 로내에서의 연소성이 향상된다는 것을 나타내고 있다.

또한, 도시가스 취입을 행한 경우 쪽이 배기가스 중의 먼지 포집량이 감소하고 있으므로, 도시가스 로내에서의 연소열에 의한 조연효과에 의해, 미분탄의 연소성이 향상하고 있다고 생각된다.

도 6의 그래프로부터 송풍구 선단 근방에서 도시가스 취입을 행한 경우에는, 미분탄 취입위치가 송풍구 선단으로부터 50mm이라도, 배기가스 중의 먼지 포집량은 도시가스 취입이 없는 경우의 거의 최저값과 동등 정도이라는 것을 알 수 있다. 이로부터, 실시형태2에서 설명한 미분탄 취입위치가 송풍구 선단으로부터 50mm여도 통기성의 문제가 생기지 않는다는 것이 실증되었다.

도 7은 미분탄 취입위치를 송풍구 선단으로부터 50mm정도로 변화시킨 경우의, 미분탄 취입위치와 압력손실의 관계를 나타낸 그래프를 나타내고 있다. 도 7에 있어서는, 세로축이 압력손실을 나타내고, 가로축이 미분탄 취입위치를 나타내고 있다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 도시가스 취입이 없는 경우, 송풍구 선단으로부터의 거리가 150mm를 초과하면 압력손실이 급상승하는 것에 대하여, 도시가스 취입이 있는 경우, 송풍구 선단으로부터의 거리가 200mm를 초과할 때까지 압력손실의 상승이 보이지 않는다.

이는 도시가스를 취입한 경우에는, 도시가스의 연소가 로내에서의 송풍구 선단 근방부근에서 일어나고 있기 때문에, 블로우 파이프로부터 보내지는 열풍중의 산소가 송풍구 선단 근방에서 소비되고, 이 위치에서의 미분탄의 연소가 일어나기 어려워져, 압력손실이 상승하는 미분탄 취입위치가 송풍구 선단으로부터 로외측에 약 50mm 벗어난 것이라고 생각된다.

이와 같이 도 7의 그래프로부터, 송풍구 선단 근방에서 도시가스 취입을 행한 경우에는, 미분탄 취입위치가 송풍구 선단으로부터 200mm이라도, 압력손실은 도시가스 취입이 없는 경우의 거의 최저값과 동등 정도이라는 것을 알 수 있다. 이로부터, 실시형태2에서 설명한 미분탄 취입위치가 송풍구 선단으로부터 200mm이라도 압력손실의 문제가 생기지 않는다는 것이 실증되었다.

이상과 같이 기체 환원재의 취입위치를 송풍구 선단으로부터 0∼50mm의 범위로 설정한 경우에는, 고체 환원재의 취입위치는 기체 환원재 취입위치보다 로외측에서 송풍구 선단으로부터 200mm의 범위로 설정하는 것이 바람직하다는 것이 실증되었다.

또한, 도 6, 도 7에 따르면, 먼지 포집량이 더 적고 또한 압력손실도 작게 하기 위해서는 고체 환원재의 취입위치를 송풍구 선단으로부터 75∼200mm의 범위로 설정하는 것이 더 바람직하다는 것을 알 수 있다.

실시예7

본 발명의 효과를 확인하기 위하여, 전술한 도 2에 도시한 고로를 모의한 코크스 충전형 시험연소로를 사용하여, 도 8에 도시한 실시형태에 관한 로내 최고온도위치를 측정하였다. 그 결과를 도 9에 나타낸다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 로내 최고온도위치는 송풍구 선단으로부터 약 500mm의 위치에 있어, 전술한 도 10에 도시한 도시가스의 취입을 행하지 않은 경우와 마찬가지로 되었다.

이로부터, 고로 내벽면(2)으로부터 로내측으로의 돌출길이(L)가 400mm으로 설정된 송풍구(1)를 사용함과 아울러 기체 환원재 취입용 랜스(5)의 선단에 위치하는 기체 환원재 취입구(5a)가 송풍구 로내측 선단 근방에 배치함으로써, 도시가스 취입에 의한 로내 최고온도위치의 시프트를 회피할 수 있는 것이 실증되었다.

본 발명에 있어서는, 기체 환원재의 취입위치를 고로 송풍구의 로내측 선단부 근방으로 함으로써, 기체 환원재를 송풍구 및 블로우 파이프내에서 연소시키는 일 없이 로내에서 연소시킬 수 있어, 블로우 파이프내에서의 압력손실의 발생을 방지할 수 있다. 그 결과, 환원효율을 저하시키는 일 없이 기체 환원재를 효과적으로 이용할 수 있어, 코크스 치환율을 높일 수 있다. 또한, 송풍구 및 블로우 파이프 등을 냉각하는 냉각설비의 열부하를 경감하여, 열손실을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이가 350mm∼600mm로 설정된 송풍구와, 그 송풍구의 로내측 선단부 근방에 설치된 기체 환원재의 취입구를 구비함으로써, 도시가스 등의 기체 환원재를 송풍구로부터 취입하는 경우에도 로내 최고온도위치가 로벽측으로 시프트하는 것을 방지하고, 또한 로내 최고온도위치를 로내측으로 더 이동할 수 있어, 송풍구의 수명을 극단적으로 단축시키는 일 없이 고로 로벽의 온도상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 도시가스 취입에 의한 저환원재비 조업을 실현할 수 있다.

Claims (17)

1. 고로 송풍구로부터 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 기체 환원재의 취입구가 상기 고로 송풍구의 로(爐)내측 선단부 근방에 설치된 고로에의 환원재 취입장치.
2. 고로 송풍구로부터 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 기체 환원재를 취입하는 기체 환원재 취입용 랜스를 구비하고, 그 기체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 상기 고로 송풍구의 로내측 단부 근방에 배치한 고로에의 환원재 취입장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   기체 환원재 취입위치를 상기 고로 송풍구의 로내측 선단부로부터 로외측으로 0∼50mm의 범위내에 배치한 고로에의 환원재 취입장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   고체 환원재 취입용 랜스를 구비하고, 그 고체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 기체 환원재 취입용 랜스의 취입구보다 송풍방향 상류측에 배치한 고로에의 환원재 취입장치.
5. 제4항에 있어서,

   송풍통로내에 있어서, 고체 환원재 취입용 랜스와 기체 환원재 취입용 랜스가 교차하도록 배치한 고로에의 환원재 취입장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   고체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 고로 송풍구의 로내측 선단부로부터 로외측으로 200mm의 범위내에 배치한 환원재 취입장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   기체 환원재 취입용 랜스는 굴곡부 또는 만곡부를 갖고 있는 고로에의 환원재 취입장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재한 고로에의 환원재 취입장치에 있어서, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이가 350mm∼600mm로 설정된 송풍구인 고로에의 환원재 취입장치.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재한 고로에의 환원재 취입장치에 있어서, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이가 350mm∼400mm로 설정된 송풍구인 고로에의 환원재 취입장치.
10. 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 기재한 고로에의 환원재 취입장치에 있어서, 기체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 송풍구 선단으로부터 로외측으로 0∼25mm의 범위내에 배치한 고로에의 환원재 취입장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재한 고로에의 환원재 취입장치를 사용하여, 그 고로에의 환원재 취입장치로부터 적어도 기체 환원재를 취입하는 고로조업방법.
12. 고로 송풍구로부터 적어도 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이가 350mm∼600mm로 설정된 송풍구와, 상기 송풍구의 로내측 선단부 근방에 설치된 기체 환원재 취입구를 구비한 것을 특징으로 하는 고로에의 환원재 취입장치.
13. 고로 송풍구로부터 적어도 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이가 350mm∼400mm로 설정된 송풍구와, 그 송풍구의 로내측 선단부 근방에 설치된 기체 환원재 취입구를 구비한 것을 특징으로 하는 고로에의 환원재 취입장치.
14. 고로 송풍구로부터 적어도 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이가 350mm∼600mm로 설정된 송풍구와, 기 체 환원재를 취입하는 기체 환원재 취입용 랜스를 구비하고, 그 기체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 상기 송풍구의 로내측 단부 근방에 배치한 것을 특징으로 하는 고로에의 환원재 취입장치.
15. 고로 송풍구로부터 적어도 기체 환원재를 취입하는 환원재 취입장치로서, 고로 내벽면으로부터 로내측으로의 돌출길이가 350mm∼400mm로 설정된 송풍구와, 기체 환원재를 취입하는 기체 환원재 취입용 랜스를 구비하고, 그 기체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 상기 송풍구의 로내측 단부 근방에 배치한 것을 특징으로 하는 고로에의 환원재 취입장치.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서,

    기체 환원재 취입용 랜스의 취입구를 송풍구 선단으로부터 로외측으로 0∼25mm의 범위내에 배치한 것을 특징으로 하는 고로에의 환원재 취입장치.
17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재한 고로에의 환원재 취입장치를 사용하여, 그 고로에의 환원재 취입장치로부터 적어도 기체 환원재를 취입하는 고로조업방법.

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