KR20070040790A

KR20070040790A - 야금 프로세스를 수행하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20070040790A
Application number: KR20077000813A
Authority: KR
Inventors: 레오나드 레이필
Original assignee: 아이론 마운트 코포레이션
Priority date: 2004-06-12
Filing date: 2005-06-12
Publication date: 2007-04-17
Also published as: EA200700016A3; US20120144955A1; BRPI0512009A; NO20070210L; EP1765971A2; WO2005123896A3; MXPA06014556A; CA2570299A1; JP2008505253A; US20110030842A1; US7998242B2; EA200700016A2; AU2005255021A1; US20050274224A1; US7931732B2; US7674315B2; US20100122607A1; EP1765971A4; WO2005123896A2

Abstract

야금 프로세스는 성분 인클로저를 제공하는 단계 및 성분 인클로저에서 제1 재료의 다수의 그래뉼을 위치시키는 단계를 포함한다. 제1 재료는 야금 프로세스에서 제1 성분을 함유한다. 야금 프로세스용 성분이 첨가되는 챔버를 갖는 야금 프로세스 노가 제공되며, 성분 인클로저 및 제1 재료가 챔버에 첨가된다. 상기 챔버는 이와 같은 첨가 이전에 가열될 수 있을지라도, 성분 인클로저 및 제1 재료를 챔버로 첨가한 이후에 가열된다. 하나의 형태에서, 그래뉼은 흑피를 함유하고, 야금 프로세스 노는 고로이다.

야금 프로세스, 성분 인클로저, 그래뉼, 챔버, 흑피.

Description

야금 프로세스를 수행하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CARRYING OUT A METALLURGICAL PROCESS}

본 특허 출원은 본원에 모두 참조되어 있는 발명자의 이전의 미국 가출원 번호60/578,956(2004년 6월 12일자로 출원됨), 60/604,364(2004년 8월 24일자로 출원됨), 60/628,599(2004년 11월 17일자로 출원됨), 60/633,614(2004년 12월 6일자로 출원됨)에서 발견된 개념에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 철이 풍부한 흑피를 염기성 철 및/또는 강철 프로세스 스트림으로 다시 재-도입함으로써 유용한 경제적이고 환경적인 이점이 달성될 수 있는 방법 장치 및 기술을 설명한다. 흑피(본질적으로 산화 철)는 일반적으로 표준 생성 절차의 일반적으로 거의 활용되지 않지만 매우 유용한 부산물이다. 본 출원에서, 흑피(또는 다른 폐기물을 포함하는 다른 재료)를 종래의 고로(BF) 또는 금속을 제조 또는 제련하거나 합금을 제조하고 혼합하는 것과 같은 다른 야금 프로세스 내로 도입하는 시스템 및 방법에 대한 세부사항이 제공된다. 상술된 시스템 및 방법은 또한 유용한 화학적인 요소 및 야금 프로세스 열의 소스로서 가연성 물질을 함유하는 폐기물의 활용에 적합하다.

철 또는 강철의 프로세싱에 의해 산화 철의 작은 입자 및 다른 소위 "미립자(fine)"와 스크랩(scrap)으로 이루어진 막대한 양의 폐기물이 발생된다 - 미립자 는 더 크거나 더 작은 크기의 산화물이 풍부한 모래-형 그레인(grain) 및 브리틀 피스(brittle piece)로 대표된다. 이와 같은 재료를 경제적으로 리사이클링하기 위한 어려운 시도에 많은 기술이 적용되었다. 일반적으로 이러한 회수 및 리사이클링 방법은 폐기물을 비교적 적은 크기로 분쇄하는 것, 제1철 재료를 그라운드 코크스와 같은 플럭스 및 탄소-함유 환원제를 포함할 수 있는 다양한 화학제와 혼합하는 것, 물 및 시멘트와 같은 바인딩 화합물을 첨가하는 것, 혼합물을 펠릿화(pelletizing)하는 것, 소위 펠릿을 에이징하고 건조하는 것, 및 소위 핫 단광법(hot briquetting)으로 공지되어 있는 특정 프로세스에서, 펠릿을 고온에 노출시켜 산화물로 변환하는 것을 필요로한다. 이와 같은 절차에 대한 주 이유는 (고로 및 용해와 강철 제조를 위한 다른 장치에서 수행되는 것과 같은) 다운-스트림 리사이클링 동작 동안 재료가 겪게 되어, 미세한 재료가 견고하고 기계적으로 내성이 있는 펠릿 또는 유사한 형태로 변환되지 않는 경우 매우 심각한 분진(dust) 문제를 발생시키는 고속 가스 흐름 때문이다.

흑피의 주요 특징은 흑피가 산화 철에서 작은 입자의 "미립자"로 주로 이루어진다는 것이다. 노 안으로 단순히 드롭될 때, 이러한 "미립자"는 종종 시스템으로부터 고속으로 배출되고 고로에 스며드는 고속 에어 블라스트(air blast)를 동반한다. 배출되지 않는 이러한 미립자의 일부는 노를 통해 위쪽을 향하는 블라스트 가스의 통로를 심각하게 클로깅(clogging)하고 방해하므로, 이의 효율이 감소된다. 이러한 문제로 인해, 제한된 양의 흑피를 리사이클링하는데 다양한 매우 고가이고 에너지를-소비하는 프로세스가 새롭게 사용되어야 한다. 단광법은, 예를 들어, 흑 피 플러스 바인더를 고로 환경에 비교적 매우 적합한 거의 비스킷-크기의 덩어리로 압축시킨다. 그러나, 본원에 설명된 시스템 및 방법에 비하여 비효율적이고 고가이라는 것 이외에, 흑피에서의 철의 회수를 위한 이와 같은 프로세싱은 전형적으로 비교적 클린 스케일로만 행해진다. 전세계적으로 수십 년에 걸쳐 축적되었던 유성이고 지방을 많이 지닌 흑피는 바인더들이 이와 같은 재료와 함께 양호하게 동작하지 않기 때문에, 이와 같은 방법에 매우-적합하지는 않다.

이러한 기술 및 비용 문제로 인하여, 수억 톤의 흑피가 미국에서만 축적되었다. 흑피를 매립지 또는 "덤프"에 위치시키는 단순한 비용은 현재 톤당 17 내지 35 달러에 이를 수 있다. 다른 야금 폐기물 미립자가 유사한 문제를 제공한다. 게시된 방법은 바인더 및 소결 프로세스를 사용하지 않는 경제적인 미립자 리사이클 방법을 제공하므로써 처분 비용을 제거하고, 분진 처분을 피하며, 유성 미립자에서의 기화된 탄화수소로부터의 오염을 피하며, 야금 미립자와 함께 탄소-함유 미립자를 사용하여 산화물 환원과 같은 바람직한 화학 반응을 위한 컴포넌트 및 프로세스 에너지(BTUs)에 기여하도록 할 수 있다.

본원에 게시된 개념은 또한 이상적으로는 철 미립자만의 리사이클링에 적합한 것으로 간주되지만, 이에 국한되지 않는다. 이전의 리사이클링 방법과 대조적으로, 본원에 설명된 기술은 클린하거나 유성의/지방을 많이 지닌 미립자, 뿐만 아니라, 이의 조합에 적용 가능하다. 게시된 벌크 캡슐화 비용이 낮아질 것이라고 간주되며, 준비 프로세스가 간소하고, 빠르며 스케일러블하다라고 간주된다. 게시된 원리는 캡슐, 크기(예를 들어, 캡슐당 100 이하의 파운드로부터 몇 톤까지의 개별적인 로드를 축적하는 직경 6 인치 내지 몇 피트) 및 의사-구, "샌드백", 긴 실린더, 및 소시지를 포함하지만 이에 국한되지 않은 다양한 형상과 같은 컨테이너의 광범위한 인클로저에 경제적으로 적용 가능하다라고 여겨진다. 상이한 형상이 진주의 스트랜드(strand) 또는 바나나 송이처럼 함께 결합되고 묶여질 수도 있다. 그러므로, 고로 운영자는 예를 들어, 고로 차지(charge) 및 멜트(melt) 내에서 흑피를 함유하는 캡슐의 분포를 제어하는 방법 및 수단의 사용에 있어서 바람직한 유연성을 가지게 된다.

인클로저의 2개의 기본적인 형태(소모성 및 재사용 가능)가 본원에 개시된다

소모성 컨테이너

소모성 컨테이너는 철 미립자 (및 고로에서와 같은, 야금 프로세스에서 첨가되는 것이 바람직한 코크스 미립자와 같은 다른 수반 카고)를 둘러싼다. 소모성 컨테이너는 고로의 차지 내의 재료의 나머지에 첨가되고 저속으로 내려간다(차지 멜트 내의 다른 재료로서 또는 소모된다). 노의 온도는 깊이에 따라 증가하며, 컨테이너는 최종적으로 자신이 디스어셈블되는 영역 또는 철 미립자나 다른 재료를 깊이 또는 실제로 고로 내의 블라스트에 의해 날리지 않는 액체 금속 내로 릴리스하는 멜트로 내려간다. 소모성 컨테이너는 액체의 레벨 도달하기 전, 그러나, 고온의 고로에 충분한 시간 동안 노출되어, 철 미립자 및/또는 다른 재료가 부드러워지고 함께 약간 바인딩되는 시간을 가져서, 미립자가 블라스트에 의해 날리지 않도록 한 이후에, 멜트되고, 파열되거나, 페일되도록 디자인될 수 있다.

재사용 가능한 컨테이너

다른 형태는 철 미립자(및/또는 다른 재료)를 둘러싸는 재사용 가능한 컨테이너를 사용하는 것과 관련되며, 여기서 재사용 가능한 컨테이너는 핫 액체 금속 내로 하강되고, 컨테이너 내부의 재료는 핫 액체 금속의 표면 아래로 주입된다. 재사용 가능한 컨테이너의 사용이 주로 (도1-9를 참조하여) 먼저 논의되지만, 소모성 컨테이너의 사용은 주로 도10 내지 19를 참조하여 이후에 논의될 것이다. 그러나, 논의는 (혼합되는 도면의 일부에 따라) 다소 혼합된다.

본 발명의 동작의 현저한 물리적인 특징 및 메커니즘은 첨부 도면에 도시되어 있다. 본 명세서의 다음 부분에서, 적절한 재료, 캡슐화 컴포넌트의 어떤 관련된 비용 파라미터, 및 어떤 물리적인 변수 및 프로세스 변수가 논의된다.

다른 특징 중에서, 제어된 열적 디스어셈블리 특징, 열 전달 제어 특징, 벤팅 특징, 가용성 클로저 특징, 프로세스 내로의 서브-표면 주입 특징, 및 액체 금속 시일의 사용 특징을 가지는 컨테이너화 디자인을 통하여 흑피 및 다른 미립자(및 다른 폐기물)를 리사이클링하는 신규한 방법 및 장치가 본원에 게시되어 있다. 본 발명은 다음의 단계 또는 요소 중 일부 또는 모두를 사용할 수 있다.

필요하다면 미립자의 크기 스펙트럼을 조정하는 것;

다른 화학제, 물질 또는 (석탄, 코크스, 폴리머 또는 엘라스토머와 같은) 탄소-함유 물질과 같은 폐기물을 미립자와 혼합하는 것;

컨테이너 부피를 형성하는 것;

미립자 및 수반 화학제(및/또는 재료)를 컨테이너 체적 내에 배치시키고 클로저를 설치하는 것;

컨테이너 벽 내에서 컨테이너를 가두는 패스너(fastener)를 포함하도록 컨테이너를 제조하는 것;

컨테이너 벽의 페일러 온도보다 낮은 온도에서 열적으로 페일하는 패스너 재료를 사용하는 것;

컨테이너 벽 재료의 페일러 온도와 동일하거나 상기 온도보다 더 높은 온도에서 열적으로 페일하는 웰드(weld) 또는 클림프(crimp)와 같은 패스너 기술을 사용하는 것;

컨테이너 벽 재료의 페일러 온도와 거의 동일한 온도에서 열적으로 페일하는 웰드 또는 클림프와 같은 패스너 기술을 사용하는 것;

영역이 소정의 온도 상황에 도달할 때, 오픈되거나 멜트("퓨징")되는 (클로저일 수 있는) 적어도 하나의 영역을 포함하도록 컨테이너를 제조하는 것;

외부 환경으로의 적어도 하나의 가스 침투성 영역 오프닝을 가지도록 컨테이너를 배열하는 것;

분진이 가스 침투성 영역을 통하여 새어나오지 않도록 고온 직조 패브릭을 배열하는 것;

분진이 가스 침투성 영역을 통하여 새어나오지 않도록 고온 비직조 펠트를 배열하는 것;

고로의 최상부 영역에 로딩된 컨테이너를 전달하도록 배열하는 것;

고로 내로 컨테이너를 도입하도록 배열하는 것;

노에 들어가는 컨테이너의 측방향 분포를 변화시키도록 배열하는 것;

침강 고로 버든에 임베딩할 때 컨테이너의 수직 분포를 제어하도록 배열하는 것;

가스 침투 가능하고 외부 환경으로의 열-전도 채널 오프닝을 가지도록 컨테이너를 배열하는 것:

필요하다면 열 및 가스로 컨테이너화된 미립자를 사전처리하는 것(예를 들어, 건조);

건조 및 전처리를 위해 폐기물 열 활용을 사용하도록 컨테이너를 위치시키는 것;

컨테이너가 클로저의 열적으로 작동되는 오프닝 시에 기존의 핫 재료에 가깝거나, 상기 핫 재료에 부분적으로 또는 전체적으로 서브머징(submerging)되도록 배열함으로써 분진 처분 및/또는 컨텐트 재-산화를 피하도록 컨테이너를 위치시키는 것;

컨테이너가 오프닝 시에 위치되는 오픈-최하부 인젝터 벨(open-bottom injector bell)을 배열하는 것;

핫 액체 금속 내로 확장하여 컨테이너가 도1에 도시된 바와 같이 열적으로 작동되는 오프닝을 통하여 자신의 컨텐트를 비울 때, 외부 환경으로 새어나오는 재료에 대한 시일에 영향을 주도록 컨테이너 내부와 인젝터 벨의 최하부를 배열하는 것;

히트 싱크의 도입으로 인하여 인젝터 벨과 접촉하는 액체 금속이 냉각되지 않도록 하기 위하여 인젝터 벨의 일부가 사전가열될 액체 금속 아래로 서브머징되도록 배열하는 것;

고온 분진 필터 패브릭의 블랭킷(blanket) 하에서의 열로의 노출에 의한 컨테이너화 전에 미립자의 층(플러스 환원에 필요할 수 있는 바와 같은 화학제)를 전처리하는 이동하는 베드 노(bed furnace)를 사용하고 나서, 재료를 컨테이너 내료 로딩하는 것;

상술된 노 처리 단계에서 버너 블라스트의 영향을 최소화하기 위하여 패브릭 분진 필터에 인접한 공기역학적 베인(aerodynamic vane) 및 계란판-형 흐름 차폐물과 같은 경계 층 흐름 효과를 사용하는 것; 및/또는

출구 멜팅의 제어를 위한 열적 오프닝 온도 및/또는 상이한 흐름 특징을 지닌 다중 노즐 드레인(또는 다른 특징)을 컨테이너에 설치

본 발명의 다른 특징 및 양상은 도면 및 명세서에 포함된 설명에서 명백해질 것이다.

보호되어야 하는 주요 문제를 용이하게 이해하도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예가 첨부 도면에서 설명되는데, 이러한 실시예가 다음의 설명과 함께 고려될 때, 보호될 주요 문제, 이의 구성과 동작, 및 이의 많은 이점이 용이하게 이해되고 인식되어야 한다.

도1은 야금 프로세스에서 액체의 표면 아래에 재료를 주입하기 위하여 액체 금속으로부터 액체 시일 및 재사용 가능한 컨테이너를 사용하는 본 발명의 하나의 형태를 도시한 도면.

도2는 도1의 본 발명의 형태에 대한 액체 금속의 하나의 소스를 도시한 도면.

도3은 야금 프로세스에 금속을 첨가하기 위하여 소모성 컨테이너를 사용하는 본 발명의 하나의 형태를 도시한 도면.

도4는 본 발명의 하나의 형태에서 사용되는 고로를 도시한 도면.

도5는 가용성 오프닝/클로저를 갖는 재사용 가능한 컨테이너를 사용하는 본 발명의 또다른 형태를 도시한 도면.

도5A는 도5의 가용성 오프닝/클로저의 대안적인 형태를 도시한 도면.

도6은 도1의 재사용 가능한 컨테이너의 대안적인 형태를 도시한 도면.

도7은 본 발명의 재사용 가능한 컨테이너 및 재사용 가능한 컨테이너와 함께 사용되는 소모성 컨테이너의 대안적인 형태를 도시한 도면.

도8은 도1에 도시된 프로세스의 확장된 형태를 도시한 도면.

도9는 선택적인 엘리베이터 스타일 피드와 함께 사용되는 본 발명의 재사용 가능한 컨테이너의 대안적인 형태를 도시한 도면.

도10A는 가요성이 있는 소모성 컨테이너의 하나의 형태를 도시한 도면.

10B는 선택적인 마멸 내성 코팅을 갖는 도10A의 가요성이 있는 소모성 컨테이너를 도시한 도면.

도10C는 제2 컨테이너에서 오염된 재료를 둘러싸는 클린 재료를 분리시키는 도10A의 컨테이너 내의 제2의 가요성이 있는 소모성 컨테이너를 도시한 도면.

도10D는 도10C의 소모성 컨테이너 내의 선택적인 절연 층을 도시한 도면.

도11은 가요성 컨테이너 내측에 재료를 로딩하는 하나의 방법을 도시한 도면.

도12는 고로 버든(blast furnace burden) 내에 소모성 컨테이너를 분포시키는 하나의 방법을 도시한 도면.

도13은 고로 버든 내의 소모성 컨테이너의 하나의 분포를 도시한 도면.

도14는 벤트된 오프닝을 갖는 소모성 컨테이너의 하나의 형태를 도시한 도면

도14A는 라인 14A-14A를 따라 취해진 도14의 컨테이너의 일부의 단면도.

도14B는 도14의 컨테이너의 대안적인 단면도.

도14C는 도14의 컨테이너의 대안적인 단면도.

도15는 소모성 컨테이너의 하나의 형태를 둘러싸는 선택적인 보호 장치를 도시한 도면.

도16은 소시지-링크 구성으로 이루어진 소모성 컨테이너의 다른 형태를 도시한 도면.

도17은 파형 재료로 이루어진 소모성 컨테이너를 도시한 도면.

도18은 벤트된 인벨롭 형태의 소모성 컨테이너의 하나의 형태를 도시한 도면.

도18A는 라인 18A-18A를 따라 취해진 도18의 컨테이너의 단면도.

도19는 자석을 사용하여 재사용 가능하거나 소모성 컨테이너를 충전하는 방법을 도시한 도면.

도19A는 도19에 도시된 장치의 대안적인 형태를 도시한 도면.

도1을 참조하면, 흑피를 리사이클링하는 간소화된 방법 및 장치가 도시되어 있다. 열적으로 작동되는 오프닝/클로저(106)는 개방 레이들 또는 유사한 멜트 컨테이너(104)에 적용된다. 하나의 형태에서, 오프닝/클로저(106)는 일정 시간 기간 동안 매우 높은 온도로의 노출 이후에, 멜트되도록 디자인되는 가용성 링크(103)를 가진 컨테이너(104)에 부착되는 고체 금속 배리어 또는 도어(108)를 포함한다.

하나의 사용 형태에서, 멜트 컨테이너(104)는 재사용 가능한 주입 벨(102)과 함게 사용된다. 멜트 컨테이너(104)는 멜트 컨테이너(104)를 주입 벨(102)에 커플링시키는 커플링(105)을 사용하여 주입 벨(102) 내에 서스펜딩될 수 있다. 멜트 컨테이너(104) 및 주입 벨(102)의 이러한 커플링은 온도가 멜트(111)와 같은 금속 멜트의 레벨 아래의 주입 레벨에 가깝게 상승할 때, 가스의 트랩핑(trapping)이 주입 벨(102)에서 발생하도록 한다. 이것은 예를 들어, 가스 침투성 오프닝(107)이 열적으로 작동되는 오프닝/클로저(106) 위에서 멜트 컨테이너(104)에 포함된다면 주입을 도울 수 있다. 부가적인 가스가 수냉 파이핑을 통하여 이 스테이지에서 부가될 수 있다. 하강 부재(도시되지 않음)는 또한 이것이 멜트(111)에 들어갈 때, 부가적인 다운스트림 및 안정화 력을 주입 벨에 가할 수 있다.

주입 벨은 자신의 하부 페리미터 부근에 위치되는 히터(101)와 같은 국부적인 열원을 가지고 있을 수 있다. 이러한 열원(10)은 탄화 실리콘 로드 어셈블리(silicon carbide rod assembly)와 같이 전기적으로 구동되며, 필요하다면 내화 성 재료에 의해 멜트(111)와의 직접적인 접촉으로부터 보호될 수 있다. 가스-구동되는 열원이 또한 사용될 수 있다. 이러한 국부적인 열의 목적은 멜트(111)로부터 인젝터 벨의 하부 영역 상으로의 금속의 프리즈-아웃(freeze-out)을 최소화하고 주입되는 재료의 국부적인 냉각 작용을 보상하는 것이다.

사용 시에, (금속 미립자 및/또는 (폐기 부산물, 플라스틱 또는 탄소 함유 재료와 같은) 다른 재료와 같은) 주입 재료(109)가 멜트 컨테이너(104)에 첨가된다. (금속과 같은) 적절한 재료로 이루어진 도어가 멜트 컨테이너(104)의 최하부에 위치되고, 멜트 컨테이너의 최하부를 시일링하여 주입 재료(109)가 멜트(111)과 같은 액체 금속 내료 도입되는 열적으로 작동되는 오프닝/클로저(106)를 형성하도록 (용해된 금속 또는 웰드와 같은) 가용성 링크(103)로 시일링될 수 있다.

멜트 컨테이너(104)는 링(112)과 같은 주입 벨(102)에 커플링되는 지지부에 부착되는 체인(도시되지 않음)으로 하강되는 것과 같이, 토페도 카(torpedo car)(도2의 202 참조) 또는 핫 멜트 카와 같은 멜트(111) 쪽으로 커플링(105)하여 하강함으로써 주입 벨(102)에 커플링된다. 주입 벨(102)이 하강될 때, 멜트로부터의 열은 가스 침투성 오프닝(107)을 통해 가스를 배출함으로써 주입 재료(109)가 가열되고 다소 건조되도록 할 수 있다. 멜트 컨테이너(104)는 또한 멜트(111)에 들어가기 시작하여, 오프닝/클로저(106)가 오픈될 때 주입 재료가 에어로 흐르지 않도록 하는 액체 금속 시일(110)을 형성한다. 컨테이너(104)가 하강될 때, 열은 열적으로 작동되는 오프닝/클로저(106)를 작동시키는 임계온도에 도달하여, 오프닝/클로저(106)가 오픈되도록 할 때까지 지속적으로 높아진다. 주입 벨(102) 내의 증 진된 가스 압력은 가스 침투성 오프닝(107)을 통해 흐르고, 주입 재료(109)를 주입 재료(109)에 대한 압력을 생성하여 주입 재료를 멜트(111) 내로 푸시함으로써 멜트 컨테이너(104) 외부로 그리고 멜트(111) 내로 더 깊이 배출하는 것을 돕는다.

도2는 고로(도4 참조)로부터 탭핑(tapping)되는 용철(또는 멜트(111))을 운반하는 토페도 카(202)의 용융된 컨텐트 내로 파일을 주입하는데 사용될 수 있는 일괄처리 시스템(batch system)(200)의 특징 중 일부를 도시한다. 유사한 절차가 오픈 레이들(도시되지 않음)에도 사용될 수 있다. 본원에 논의된 다양한 재사용 가능한 멜트 컨테이너 및 주입 벨은 이 방식으로 사용될 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 주입 재료(109)는 열적으로 작동되는 오프닝/클로저(106)로 변환되는 오프닝(204)을 통하여 멜트 컨테이너(104)로 첨가될 수 있다. 도시된 바와 같이, 주입 재료(109)를 멜트 컨테이너(104)의 원래 최상부 내로 첨가하고 나서, 멜트 컨테이너를 회전시켜서, 멜트 컨테이너의 원래 최상부가 멜트(111)에 처음으로 들어가는 부분인 최하부가 되도록 하는 것이 가장 용이하다. 멜트 컨테이너 및 주입 벨(102)은 도1에 대하여 논의된 것과 유사할 수 있고, 프로세스는 또한 이전에 논의된 것과 매우 유사하다. 어떤 애플리케이션에서, 토페도 카에 이미 포함된 기존의 멜트에 대한 냉각 작용을 보상하는데 있어서 컨테이너에 포함되는 것으로서 도시되는 탄소의 연소가 중요하다는 점에 유의하라.

소모성 컨테이너 시스템

도3은 멜트 컨테이너(104)가 사용 중에 거의 소모되는(또는 멜트 내로 멜트되는) 애플리케이션에 특히 이용 가능한 기본적인 멜트 컨테이너(104)의 특성 및 동작 요소를 도시한 것이다. 예를 들어, 이와 같은 소모성 멜트 컨테이너는 수프 캔과 같은 주석 캔으로부터 또는 주석 또는 콘크리트 파이프(304)로부터 또는 새롭거나 사용된 55 갤런 강철 드럼(302)으로부터 제조된다. (7.85의 밀도를 가진) 고체 Fe 미립자가 55 갤런 드럼에 위치되면, 상기 드럼은 약 1630 Kg 또는 1.6 롱톤의 미립자를 유지할 것이다. 적절한 경우에, 철 미립자는 보이드(void) 및 철 미립자와 상이한 밀도를 가진 다른 재료와 혼합될 수 있다. 예를 들어, (철 미립자 및 다른 재료 또는 보이드를 함유하는) 주입 재료가 약 5의 밀도를 가진다면, 드럼은 약 1.0 롱톤을 유지할 것이다. 조기 페일러를 최소화하고 강철의 제조에 유용할 수 있는 탄소 함유 재료와 같은 다른 재료를 포함하도록 충전된 드럼의 중량을 감소시키기 위하여 다른 재료가 첨가될 수 있다. 석탄, 석탄 미립자 및 코크스 분진 또는 탄소-함유 재료를 생성하는 다른 BTU와 같은 재료, 또는 (역청 또는 타르와 같은) 다른 열 생성, 산화물 환원, 함유된 화학 원소의 회수, 또는 이와 같은 재료의 처분을 목표로 한 재료가 첨가될 수 있다. 예를 들어, 폴리머 또는 엘라스토머가 매립지에서 폐기될 수 있는 폐기물을 사용하면서 주입 재료를 탄소 로딩하기 위하여 첨가될 수 있다. 많은 플라스틱이 석유 생성물이기 때문에, 어떠한 플라스틱 및/또는 고무를 첨가하면 에너지가 멜트(111)에 순수하게 긍정적으로 기여하게 된다. 이와 같은 소모성 컨테이너는 건조 재료로 유사하게 구성된 컨테이너를 충전하도록 디자인되는 상업적으로 이용 가능한 장비를 사용하여 기계적으로 로딩될 수 있다.

도4는 멜트 컨테이너(104)가 전형적인 고로(400) 내로 도입될 수 있는 장소를 도시한다. 가능한 주입 포인트의 일부가 도면에서 X, Y 및 Z로 라벨링된다. 예 를 들어, 멜트 컨테이너(104)는 전형적인 고로(400)의 X로 라벨링된 로딩 메커니즘 내로 철광석 또는 다른 재료와 함께 도입될 수 있다. 이 방법은 소모성 멜트 컨테이너와 가장 양호하게 사용되며, 여기서 주입 벨이 회수 가능하거나 필요하지 않을 수 있다. 다른 형태에서, 멜트 컨테이너(104)는 고로(400)로부터 폐열을 벤트하는 덕트워크(402)(Y 참조) 내로 도입될 수 있다. 다른 형태에서, 멜트 컨테이너(104)는 도2와 함께 논의된 바와 같이 토페도 카(202)(Z 참조) 내로 도입될 수 있다. 이 형태는 회수 가능한 주입 벨 또는 회수 가능한 컨테이너에 가장 양호하게 사용될 것이다.

서브시스템 및 특징

도5 및 5A는 강화된 열 전달, 가스 벤팅, 재사용 가능한 컴포넌트의 부식 보호, 등과 같이 상술된 바와 같은 환경에서 사용할 수 있는 다양한 서브시스템의 어떤 선택적인 특징 및 구조적인 요소를 도시한 것이다. 여기서 논의된 많은 원소 및 기능은 멜트 컨테이너(104) 및/또는 주입 벨(102)과 관련될 수 있다. 명백하게도, 많은 이러한 디자인 요소는 컨테이너 및 이의 관련 액세서리가 전체적으로 소모성으로 간주되는지(예를 들어, 고로 내에 드롭됨) 또는 예를 들어, 토페도 카 또는 다른 액체 금속 시일 프로세스에서 부분적으로 재사용 가능한 것으로 간주되는지의 여부에 따라서 개별적으로 또는 서로 조합하여 사용될 수 있다. 벤트된 최상부(502)는 가스가 벤트될 수 있는 벤트 오프닝(504)을 포함할 수 있다. 애플리케이션 및 벤트 오프닝(504)의 크기에 따라서, 강화된 섬유 유리 클로쓰나 와이어 또는 섬유 유리 메시 스크린과 같은 분진 필터 커버(506)가 사용되어, 주입 재료(109)가 벤트 오프닝(504)을 통해 멜트 컨테이너(104)로부터 새어나오지 않도록 할 수 있다.

높은 열 전도도를 가진 합금 또는 세라믹과 같은 적절한 재료로 제조된 세라믹 또는 금속 인클로저(또는 케이지)와 같은 재사용 가능한 프로텍터(508)가 열을 멜트 컨테이너(104)에 전도하면서 액체 금속 시일 프로세스에서 타겟팅된 주입 깊이에 도달하기 전에 멜트 컨테이너(104)를 보호하는데 사용될 수 있다. 열적 절연 재료(510)는 인슐레이터로서 동작하고 시간에 걸쳐 멜트 컨테이너(104)에 전달된 열의 양을 제어하도록 멜트 컨테이너(104)를 둘러쌀 수 있다. 멜트 컨테이너(104)가 소모성인 경우, 열적 절연 재료(510)는 멜트 컨테이너(104)가 멜트(111) 또는 고로에서 소모되는 깊이를 제어하는데 사용될 수 있다. 재사용 가능하고/하거나 교체 가능한 방식성 침몰 가능한 칼라(anticorrosion submersible collar)(512)는 멜트(111)의 용해된 금속과 접촉하는 재사용 가능한 프로텍터(508)의 최하부를 를 보호하는데 사용될 수 있다.

재사용 가능한 열적으로 작동되는 최하부 오프닝/클로저(106)가 제공될 수 있다. 하나의 형태에서, 재사용 가능한 열적으로 작동되는 최상부 오프닝/클로저(106)는 칼라(512), 프로텍터(508) 및/또는 멜트 컨테이너(104) 중 적어도 하나에 커플링되는 재사용 가능한 최하부 도어(108)를 포함한다. 가용성 링크 최하부 클램프 또는 소모성 인서트와 같은 가용성 클로저 시스템(514) (또는 다른 가용성 클로저)가 칼라(512), 프로텍터(508) 및/또는 멜트 컨테이너(104)에 재사용 가능한 최하부 도어(108)를 커플링하는데 사용될 수 있다. 하나의 형태에서, 가용성 클로 저 시스템(514)은 비가용성 커플링(도시되지 않음)과 함께 사용될 수 있다. 사용 시에, 멜트 컨테이너(104)가 멜트(111) 내로 하강될 때, 가용성 클로저 시스템(514)은 가열되고 멜트되기 시작함으로써, 최하부 오프닝/클로저(106)를 작동시켜, 개방되도록 한다. 비-가용성 커플링은 재사용 가능한 최하부 도어(108) 및 재사용 가능한 칼라 또는 재사용 가능한 프로텍터(508)와 같은 또다른 재사용 가능한 컴포넌트 간에 링크되어, 재사용 가능한 컴포넌트가 더 효율적으로 회수될 수 있도록 한다. 다른 형태에서, 적절한 온도로 가열될 때 멜트되고 버닝되는 소모성 최하부 오프닝/클로저(106)가 사용된다. 예를 들어, 소모성 최하부 오프닝/클로저(106)는 철로 구성되거나, 1535℃의 철 멜팅 포인트에 비하여 1370℃를 초과하는 온도에 도달할 수 있는 넥스텔 패브릭과 같은 높은 멜팅 온도를 갖는 적절한 패브릭으로부터 형성될 수 있다. 이와 같은 패브릭은 또한 본 출원은 다른 부분에서 논의된 바와 같이, 분진 필터로서 사용될 수 있다. 하나의 형태에서, 오픈 금속 그레이트 또는 메시(open metal grate or mesh)는 넥스텔 패브릭의 최하부를 커버하여 부가적인 강도를 제공할 수 있고, 주입 재료의 중량으로 인한 패브릭의 조기 저하의 방지에 도움을 준다.

가용성 클로저 시스템(514)은 재사용 가능한 최하부 도어(108)를 재사용 가능한 프로텍터(508) 또는 재사용 가능한 칼라(512)에 커플링하여, 가용성 클로저 시스템(514)이 멜트 컨테이너(104)를 멜트하여 멜트(111) 내로 릴리스할 때까지, 멜트 컨테이너(104)가 구조의 나머지에 의해 지지되도록 함으로써 두 가지 기능을 수행할 수 있다. 다른 형태에서, (전자기 커플링과 같은) 자기 커플링이 사용되어, 자기 필드가 감소되어(또는 제거되어) 멜트 컨테이너(104)가 멜트(111) 내로 릴리스될 때까지 멜트 컨테이너(104)를 지지하도록 한다.

가용성 클로저 시스템(514) 또는 자기 지지 중 어느 쪽이든, 특정 범위의 주입 온도, 멜트(111)의 표면 이상의 특정 높이 범위, 또는 멜트(111)의 표면 아래의 특정 깊이 범위에서 오프닝/클로저(106)를 멜트 오프닝하도록(또는 멜트 컨테이너(114)를 릴리스하도록)디자인될 수 있다.

하나의 형태에서, 최하부 오프닝/클로저(106)는 고로로부터의 복사열이 열을 주입 재료(109)로 전달할 수 있는 표면적을 증가시키기 위하여 멜트 컨테이너(114) 내에서 내부로 확장하는 가열 튜브(520)를 포함할 수 있다.

도6은 최상부-충전될 수 있는 (주입 재료 또는 철 "미립자"을 유지하기 위한 멜트 컨테이너(114)와 유사한) 재사용 가능한 컨테이너(614)를 갖는 재사용 가능한 인젝터 벨(602)의 하나의 형태를 도시한 것이다. 재사용 가능한 컨테이너(614)는 재사용 가능한 인젝터 벨(602)을 갖는 하나의 개별 유닛으로 통합되거나, 임의의 적절한 방식으로 주입 벨(602)에 커플링될 수 있다. 재사용 가능한 인젝터 벨(602)은 주입 재료(109)가 인젝터 벨(602)의 최상부에서, 그리고, 재사용 가능한 컨테이너(614)의 오픈 최상부 내로 삽입될 때 제거되는 제거 가능한 최상부(630)를 포함한다. 제거 가능한 최상부(630)는 본체(634) 및 최상부(630) 중 적어도 하나를 통하여 쓰레드되는 아이볼트(eyebolt)(636)와 같은 커플러를 사용하여 주입 벨(602)의 본체(634)에 커플링된다. 아이볼트(636)는 또한 주입 벨(602)을 조정하고 상승시키거나 하강시키는데 사용될 수 있다. 인젝터 벨(602)은 주입 벨(602)의 일체부 로서 형성되거나 임의의 적절한 방식으로 주입 벨(602)에 커플링될 수 있는 부식 및 기계적인 차폐물을 포함할 수 있다.

하나의 형태에서, 재사용 가능한 컨테이너(614)는 천공된 플랜지 또는 웹(638)으로 주입 벨(602)에 커플링된다. 웹(638)은 일련의 열적 채널, 또는 오프닝을 통하여 가스가 침투 가능하고, 본체(602) 및 최상부(630) 부분에서 가스들 간의 유체 접속을 제공한다. 열 전도 실린더(642)와 같은 부가적인 열적 채널이 재사용 가능한 컨테이너(614)를 통하여 제공되어, 주입 재료(109)로의 부가적으로 열을 전도하도록 한다. 하나의 형태에서, 실린더(642)는 웨빙(webbing)에 의해 지지되고, 가스 침투성이 있을 수 있다. 주입 재료(109)가 재사용 가능한 컨테이너(614) 밖으로 떨어지거나 분출되지 않도록 하는데 적합한 장소마다 분진 필터(646)가 제공된다. 도시된 형태에서, 분진 필터는 클램프(648)로 재사용 가능한 컨테이너(614)의 최상부에 커플링된다. 그러나, 열 전도 실린더(642)가 상대적으로 큰 오프닝을 가지면, 분진 필터는 열 전도 실린더(642) 주위에 배치될 수 있다. 소모성 또는 재사용 가능한 오프닝/클로저 중 하나가 사용될 수 있다. 도시된 형태에서, 단지 분진 필터 및 가용성 클로저(또는 소모성 오프닝/클로저)만이 전형적으로 각각의 사용 이후에 교체될 필요가 있다.

도7은 특정 성능 목표 또는 능력을 달성하기 위하여 다양한 조합으로 사용될 수 있는 다수의 컨테이너 디자인 중 일부를 나타낸다. 예를 들어, 소모성 멜트 컨테이너(704)는 고온 클로쓰(765)와 같은 가요성 재료 또는 색(sack)과 같이 기본적으로 묶여 있고 백(bag)(768) 내에 형성되는 스크린-재료로 형성될 수 있다. 지지 되는 중량에 대한 부가적인 강도를 제공하고 조기 페일러를 방지하기 위하여 고온 클로쓰를 둘러싸는데 금속 스크린 또는 와이어 그리드와 같은 강화 금속(766)이 사용될 수 있다. 소모성 백(768)은 특정 군의 강철에 커스텀 케미스트리(custom chemistry)를 제공하기 위하여 철 미립자 이외에, 분쇄된 코르크 또는 다른 재료를 제공함으로써 사전혼합될 수 있는 주입 재료(109)로 충전된다. 백은 자신(768)이 일정 온도에 도달할 때까지 컨텐트의 릴리스를 지연시키거나 릴리스 프로파일 대 주위 온도를 맞추는데 사용될 수 있는 보호성 열적 절연을 포함할 수 있다. 이와 같은 열적 절연 재료는 또한 백(768)의 강도를 위해 사용될 (열에 노출될 때 저하되는) 저렴한 재료가 사용되도록 하여, 저렴한 재료가 너무 빨리 임계 온도에 도달하는 경우에 조기 페일러를 방지하도록 할 수 있다. 하나의 형태에서, 소모성 백(768)은 (104)와 같은 소모성 컨테이너 또는 주입 벨(702)을 충전하는데 사용될 수 있다. 다른 예와 마찬가지로, 주입 벨(702)은 가용성 링크(103) 또는 가용성 클램프를 사용하는 오프닝/클로저 시스템(706)을 포함할 수 있다. (여기서 또는 다른 예에서 사용되는) 이와 같은 가용성 링크 또는 가용성 클램프는 주입 벨(702) 컨텐트의 릴리스를 지연시키기 위하여 릴리스 프로파일 대 주위 온도를 맞출 수 있는 보호성 열적 절연을 포함할 수 있다.

일부 애플리케이션에서, 소모성 컨테이너(704) 내에서 주입 재료(709)에 열적으로 도통되는 열의 양을 증가시키기 위하여 고로 및 명백하게는, 멜트(111)로부터의 핫 에어와 접촉하는 큰 표면적을 갖도록 디자인되는 소모성 컨테이너(704)를 사용하는 것이 유용할 수 있다. 일부 경우에, 증가된 표면적의 소모성 컨테이너는 거의 별과 같은 단면을 갖는다. 이와 같은 소모성 컨테이너(704)는 주입 벨(702), 부식 보호 및 기계적인 차폐용의 재사용 가능한 침몰 가능한 칼라(712), 및 가스 침투성 패브릭 분진 커버(746)와 같은 다른 예에서 논의된 다양한 옵션들과 함께 사용될 수 있다.

도8은 서브-표면 주입 및 액체 금속 시일을 사용하여 액체 금속 풀(liquid metal pool) 내로 주입되는 인젝터 벨 컨테이너 로드의 연속 프로세서의 개요를 도시한 것이다. 이 프로세스는 본 출원에 설명된 다양한 예의 소모성 컨테이너 및 주입 벨에 적응될 수 있다. 주입 벨(102) 및 멜트 컨테이너(104)가 액체 금속 멜트(111)와 접촉할 때, 멜트(111)의 표면 아래의 멜트 컨테이너(104) 및 인젝터 벨(102)의 부분은 주입 재료로부터 회수되는 금속을 획득하기 위하여 지속적으로 탭핑되는 실링 메커니즘으로서 동작한다. 이러한 실링 메커니즘은 주입 재료가 멜트(111) 표면 아래로 도입되도록 하고, 임의의 미립자가 날리지 않도록 한다. 케미스트리는 일괄적으로 조정될 수 있다. 이는 표준 고속 화학 분석 도구와 결합될 때 폐루프 생성 시스템을 구현하는데 사용될 수 있다.

도9는 벨 "침니(chimney)" 또는 덕트(982)에서 고유한 사전-가열의 부가된 이점을 가진 일련의 멜트 컨테이너(102)에 도움이 되는 하나의 인젝터 벨(104) 구조를 사용하는 배열을 도시한다. 다른 형태와 마찬가지로, 이것은 전체적으로 또는 부분적으로 소모된 멜트 컨테이너(902) 화합물을 사용할 수 있다. 다른 형태와 달리, 이것은 다수의 멜트 컨테이너(902)가 (와이어(도시되지 않음)에 대한 루프(984)를 하부 컨테이너(902)에 연결함으로써) 순차적으로 하강되는 긴 덕트(982) 또는 엘리베이터를 갖는 긴 주입 벨(904)을 사용한다. 하나의 멜트 컨테이너(902)가 멜트(911)에 들어갈 때, 적어도 하나의 다른 멜트 컨테이너(902)는 자신이 덕트(982) 내의 이전 멜트 컨테이너(902)를 따르기 때문에 덕트(982)에서 사전 가열을 받게 된다. 이로 인해 주입 재료의 사전-가열 및 고속 주입 시퀀스가 가능해지는데, 이것은 주입 재료(909)의 건조 및 사전 가열이 가능하기 때문에 유용할 수 있다. 사전 가열 또는 실제 주입 중에 온도가 상승함에 따라 컨테이너에서의 탄소-함유 재료의 연소가 스케일 산화물의 고속 환원에 기여한다는 점에 유의하라. 일부 상황 하에서, 건조 및 사전 가열은 필요하지 않을 수 있고, 상기 배열은 속도를 위해서만 사용될 수 있다. 이와 같은 경우에, 멜트 컨테이너가 덕트에서 내려가는 동안 멜트 컨테이너(902)를 냉각시키기 위하여 수냉 메커니즘(도시되지 않음)이 사용될 수 있다. 바람직하다면 주입 벨(904)의 최상부에 분진 필터가 제공될 수 있다. 하나의 형태에서, 열 전달 용의 증가된 표면적을 갖는 멜트 컨테이너(902)가 사용될 수 있다. 하나의 형태에서, 분쇄된 흑피 및 유사한 재료의 샤프한 각도 그레인 특징에 의해 표시된 높은 내부 마찰을 이용하는 빵-조각 컨테이너 기하구조가 실용적일 수 있다. 즉, 멜트 컨테이너는 빵 조각과 같이 (특히, 다른 두 가지와 비교할 때) 비교적 얇은 한 치수를 가질 수 있다. 하나의 형태에서, 빵-조각의 플랫 표면은 열 전달을 강화하기 위하여 주름지고, 크로스-부재로 강화될 수 있다. 이러한 플랫 멜트 컨테이너(902)는 다소 약하게 구성되고, 소모성이며, 세라믹 및/또는 고온 합금의 재사용 가능한 프페임(984) 내로 끼워맞춤될 수 있다.

고로 프로세싱

본원(상기 및 하기)에 설명된 다양한 소모성 컨테이너는 임의의 편리한 방법 또는 액세스 포인트를 사용하여 고로(또는 다른 야금 프로세스) 내로 도입될 수 있다. 이와 같은 주입을 위한 루트 중 하나의 형태는 노 스택(furnace stack)에서 프로세싱을 위해 준비된 철광석을 로딩하는데 사용되는 고로의 최상부에서의 "벨"(도4의 엔트리 포인트(X) 참조)과 관련되는 동일한 기계적인 액세스 및 로딩 메커니즘을 통한 것이다. 흑피로 충전된 캡슐을 포함한 멜트 컨테이너는 광석과 함께 고로 내로 단순히 드롭된다. 도1 및 다른 도면에 표시된 바와 같이, 다른 주입 프로세스가 또한 가능하다.

도4는 전형적인 고로를 도시한다. 고로가 동작하는 방법에 대해 더 철저한 설명은 Inpat Inland, Inc의 John A. Rickette에 의한 명칭이 "How a Blast Furnace Works"인 논문에서 현재 입수 가능하다. 이것은 http://www.steel.org/learning/howmade/blast_furnace.htm에서 미국 철 및 강철 연구소 강철 연구를 통하여 무료로 입수 가능하다. 이 문서의 텍스트는 본원에 참조되어 있고, 우리는 다음의 설명에서 공정하게 사용하는 정보에 대해 Mr. Ricketts를 신뢰한다. 전형적인 고로는 원료가 노로부터의 열에 노출될 때 프로세싱되는 챔버를 형성하는 대형 내화성 벽돌로 정렬된 스택을 갖는다. 철광석, 코크스 및 석회암과 같은 강철 제조용 원료 성분은 노의 최상부의 수용 호퍼로 레일 상에서 이동하는 스킵 카 내에 배치된다. 원료 성분은 전형적으로 금속 컴포넌트(광석, 펠릿 또는 소결물), 코크스 및 플럭스(석회암)을 함유하는 차지가 축적될 때까지 수용된다. 차지의 충전 순서는 고로 내부의 가스 흐름 및 화학적인 반응을 제어 하기 위하여 신중하게 관리된다. 상기 성분은 전형적으로 가스로 시일링되고 원료 성분을 노 챔버의 주변에 고르게 분포시키는 2단의 원뿔형 벨을 통하여 고로의 챔버 내로 차징된다. 벨 대신에, 일부의 노는 각도를 변화시켜 노 내의 정확한 재료 배치시에 더 유연성이 있도록 할 수 있는 회전 슈트(rotating chute) 상으로 원료를 배출하는 2 또는 3개의 에어락형 홉퍼(airlock type hopper)를 갖는다.

사전가열된 에어가 고로의 최하부 내로 들어가서 최상부로 올라간다. 원료가 액체 슬래그 및 용철이 되어 규칙적인 간격으로 드레인되는(따라서, 최상부 상의 원료가 하강되도록 하는) 노의 최하부로 하강하는데 6 내지 8시간이 걸릴 수 있다.

산화 철은 철광석, 펠릿 또는 소결물의 형태로 고로 내로 도입된다. 철광석은 전형적으로 범위가 0.5에서부터 1.5인치까지인 피스의 크기가 된다. 스택에서 하강할 때, 철광석, 펠릿 및 소결물은 용철이 되고, 불순물은 액체 슬래그 부분이 된다. 코르크는 전형적으로 석탄을 파우더로 분쇄 및 그라인딩(grinding)하고 나서, 이를 오븐에 차징함으로써 생성된다. 상이한 크기의 코르크는 1인치에서 4인치까지의 크기 범위와 같은 상이한 크기의 피스를 스크리닝함으로써 분리된다. 석회암이 분쇄에 의해 준비되고 나서, 0.5인치에서부터 1.5인치까지의 크기 범위와 같은, 상이한 크기 피스를 스크리닝함으로써 크기에 따라 분리된다. 석회암은 블순물을 제거하는 슬래그가 되는 고로 플럭스로서 사용된다. 그 후, 상이한 크기의 성분 재료가 스택의 최하부로부터 핫 에어 흐름을 차단하지 않도록 하기 위하여, 그리고, 야금 프로세스를 위한 (재료 및 재료 크기의) 적절한 퍼센티지로 노 최상부 내로 차징된다.

철광석, 펠릿 및 소결물은 산화 철 내의 산소가 일련의 화학 반응에 의해 제거될 때 감소된다. 이러한 반응의 다음과 같이 발생한다:

1) 3Fe2O3 + CO = CO2 + 2Fe3O4은 850°F에서 시작한다.

2) Fe3O4 + CO = CO2 + 3FeO는 1100°F에서 시작한다.

3) FeO + CO = CO2 + Fe 또는 FeO + C = CO + Fe는 1300°F에서 시작한다.

산화 철은 이러한 반응을 겪고 있을 때, 부드러워지고, 멜트 및 용철이 코르크를 통해 스택의 최하부로 똑똑 떨어진다. 코르크는 또한 노의 최하부로 하강하고, 노의 최하부로부터의 핫 블라스트에 의해 버닝되어 열을 발생시키고, 철광석을 환원시키는데 사용되는 일산화탄소로 환원된다.

C + O2 = CO2 + 열

CO2 + C =2CO

석회암은 스택에서 하강하여, 약 1600°F에서 다음의 반응을 겪는다.

CaCO3 - CaO + CO2

형성된 CaO는 철로부터 황을 제거하는데 사용된다.

FeS + CaO + C = CaS + FeO + + CO

CaS는 철광석, 펠릿, 소결물 또는 코르크와 함께 도입될 수 있는 이산화규소(siO2), 알루미나(Al2O3), 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO)와 같은 임의의 나머지 불순물을 또한 함유하는 슬래그의 일부가 된다. 액체 슬래그는 코르크 베드를 통하여 노의 최하부로 똑똑 떨어지고, 용철의 최상부에 플로팅된다.

본원에 게시된 컨테이너화되는 프로세스의 하나의 기본적인 형태에서, 철 스 케일은 저비용 소모성 캡슐 내로 로딩되고 나서, 이들을 차지 내에 포함시키거나 이들을 전형적인 차지로부터 개별적으로 챔버 내의 버든의 나머지에 첨가함으로써 고로 또는 다른 야금 프로세스 내로 직접 첨가된다. 단순한 신뢰 가능한 기구, 재료 및 열적 디자인을 사용하면, 캡슐은 임의의 미립자가 에어 블라스트에 의해 날리지 않도록 하기 위하여 스택에서의 고체 물질의 최상부 상당히 아래의 고로 스택 내의 제어된 깊이에서 디스어셈블되도록 디자인될 수 있다.

도10A를 참조하면, 클린 스케일(1110)은 필요한 경우, 입자로 분쇄되고, 바람직한 경우, 주입 재료를 구성하기 위하여 탄소-함유 화합물(또는 다른 첨가제)과 같은 다른 물질의 입자와 혼합된다. 깨긋한 스케일(1110)(순수 또는 결과적인 혼합물)은 바람직하게는 가스 침투성이 있는 강한 고온 패브릭(1112)에서 랩핑(wrapping)된다. 랩핑 프로세스는 적절한 양의 스케일(1110)을 (도11e에 도시된 바와 같은) 충분한 크기의 패브릭(1112)의 미리 절단된 시트 상에 증착하고, 패브릭의 코너 플러스 적절한 마진을 함께 픽업하고 가져가서, 최종적으로 그래뉼의 주입 재료를 캡슐화하는 멜트 컨테이너 또는 타이트하게 밀폐된 "백-형" 캡슐(1120)을 형성하도록 초과 재료를 함께 트위스팅하는 것만큼 단순할 수 있다. 백의 트위스팅된 "넥(neck)"은 매듭지어지고, 고온 로프를 사용하여 묶이고, 클램핑되거나 언트위팅 및/또는 오프닝에 대해 고착되거나 고정되는 것을 포함하는 임의의 적절한 방식으로 밀폐될 수 있다. 로딩 및 랩핑 단계는 자동이거나 반-자동일 수 있고, 최소량의 동력-보조되는 인간의 노동을 사용하도록 디자인된다.

이 예에서, 캡슐(1120)은 자신이 루프, 링, 부착 포인트, 핸들, 또는 다른 핸들링 보조기구(1122)를 포함할 수 있는 하나의 매우 강한 클로저에 의해 심리스(seamless)이다. 이후에 논의되는 바와 같이, 어떤 고온 패브릭을 꿰메는 것이 캡슐(1120)에서 약한 포인트를 발생시킬 수 있고 비용을 또한 증가시키기 때문에 임의의 시임(seam)을 피하는 것이 바람직하다. 고온 패브릭을 사용하는 많은 다른 랩핑 기술이 가능한데, 캡슐(1120)이 함께 작동되는 (소시지 링크와 유사한) 2개의 트위스팅된 엔드를 가지도록 예를 들어, 플랫 직조 패브릭보다는 오히려 관모양이 사용될 수 있다.

하나의 형태에서, 캡슐(1120)은 윈도우 스크린과 유사한 저렴한 철 또는 강철 스크리닝과 같이, 고온에 견딜 수 있는 재료로 제조되는 가요성 메시 시트의 형태로 패브릭(1112)으로 구성될 수 있다. 더 굵거나 더 미세한 메시가 또한 사용될 수 있지만, 메시는 바람직하게는 과도한 양의 흑피 입자(1110)가 외부로 떨어지지 않도록 하기 위하여 충분히 미세하여야 한다. 하나의 형태에서, 미세한 흑피 입자가 캡슐(1120) 외부로 누설되지 않도록 하기 위하여 더 적은 침투성 이중 벽, 삼중 벽, 또는 다른 다중 벽을 생성하는데 하나 이상의 메시 층이 사용될 수 있다. 흑피 미립자의 누설을 감소시키기 위하여, 캡슐(1120)은 예를 들어,( 금속 스크리닝 재료와 같은) 더 굵은 메시의 층들 간에 샌드위칭된 비직조 섬유 유리 스트랜드일 수 있는 섬유질 필터-형 매트 재료(도시되지 않음)로 형성될 수 있다. 이와 같은 재료는 미세하게 직조된 패브릭보다 더 저가일 수 있다. 하나의 형태에서, 메시 강철 및 섬유질-형 매트 재료가 함께 사용될 수 있다. 이것은 섬유지 필터-형 재료가 충분한 강도로 이루어지지 않고, 메시 강철이 충분히 미세하지 않는 상황에서 유용하 다. 다른 형태에서, 스트랩핑, 웨빙 또는 다른 재료가 캡슐(1120)을 강화하는데 사용될 수 있다. 패브릭을 밀폐하기 위하여 가용성 접착 조인트가 사용될 수 있고, 캡슐(1120)에서 재료를 릴리스하기 위하여 용해된 금속의 특정 깊이에서 녹도록 접착제가 선택될 수 있다.

캡슐(1120) 벽은 또한 유리 입자 또는 노에서 캡슐(1120)의 다운스트림 트래버스 아래에 부분적으로 용해되는 다른 물질과 같은 재료를 포함할 수 있다. 이와 같은 재료는 캡슐이 하부로 내려앉을 때 겪게 되는 상승 온도로 인하여 캡슐이 지속적으로 무결성을 잃을 때에도 흑피의 릴리스를 늦추는 접착성의 "끈적한" 반-용해된 층에서 함유된 흑피의 외부 층을 커버할 수 있다.

도10B를 참조하면, 선택적인 가스 침투성 마멸-방지 및/또는 강화 층(1114)에 의해 커버되는 캡슐의 단면이 도시되어 있다. 실제로 필요하다면 - 관련된 특정 고로 디자인을 인지하는 간단한 경험에 의해 결정될 문제 - 이 층은 오픈-직조된 섬유유리 네트 또는 스크린, 몇 개의 섬유유리 스트랩이나 로프 또는 굵은 윈도우 스크린과 유사한 소프트 철 스크리닝, 또는 심지어 실리콘 코팅과 같은 코팅의 형태를 취할 수 있다. 이러한 추가 보호는 벨로부터 스택 내의 재료의 차지의 최상부로의 자유-낙하 드롭이 유난히 커서, 큰 순시 버스팅 력을 발생시키는 고로에서 사용되는 비교적 대형 캡슐에서 필요할 수 있다.

고로의 벨의 구성에 의해 용이하게 축적되는 경우, 자유 낙하 거리를 감소시키기 위하여 간단한 기계적인 슬라이드(도13의 3100 참조)가 사용될 수 있다. 다른 형태에서, 이와 같은 슬라이드는 가스 흐름에 대한 방해를 최소화하기 위하여 캡슐 이 슬라이딩할 수 있는 다수의 이격되어 떨어진 레일로 이루어질 수 있다. 주입 시에, (흑피 로드의 히드 싱크와 양호하게 열 접촉하고 있는) 패브릭의 온도는 거의 주위 온도가 될 것이다. 주위 온도에서, 패브릭 섬유의 특정 강도는 강철보다 거의 3배 더 강하다. 또한, 이하에 더 논의되는 바와 같이, 효율적인 패브릭 강도를 다소 감소시킬 수 있는 파이버-온-파이버 마멸(fiber-on-fiber abrasion)을 완화시키기 위해 매우 간단하고 저가의 표면 처리가 사용될 수 있는다.

도10C를 참조하면, 유성 탄화수소 및 지방을 지니는 흑피(1116)가 처리될 수 있는 하나의 방법이 도시되어 있다. 상술된 처분 문제 이외에도, 이와 같은 오염된 물질(1116)을 고로 내로 주입하는 것에 대한 기본적인 문제는 보호되지 않은 탄화수소가 (600-800F에서) 고로의 상부에서 고속으로 휘발하고, 노의 최상부를 통해 블라스트 가스와 함께 고속으로 빠져나가게 된다는 것이다. 이것은 플랜트의 다운스트림 가스-핸들링 및 클리닝 시스템을 심각하게 오염시킬 수 있다.

하나의 형태에서, 유성의 또는 오염된 흑피의 부피는 패브릭(1112)에서 캡슐화되고, 클린 스케일(1110)을 함유하는 주위 백(또는 캡슐)(1118)에서 더 둘러싸인다. 이러한 배열은 클린 스케일(1110)을 철 소스와 열 차폐물 및 탄화수소가 뜨거워져서 포대기형 패브릭 인클로저(nested fabric enclosure)를 통해 새어나오기 전에 결합된 캡슐이 고로 내의 상당히 깊은 레벨로 침몰하도록 하는 유성 스케일(1116)에 대한 인슐레이터로서 사용한다. 이와 같은 더 깊은 릴리스 깊이에서, 탄화수소가 고로 차지의 최상부에 도달하여 다운스트림 문제를 발생시키기 전에 새어나오는 탄화수소를 분해하여 소각시킬 만큼 온도는 충분히 뜨거워질 수 있고, 충분히 길다. 클린 스케일(1110)로 오염된 흑피(1116)를 둘러싸는 이 기술은 본원에 게시된 임의의 컨테이너 디자인 및 임의의 재료와 함께 사용될 수 있다.

이러한 탄화수소의 연소는 또한 전체의 고로 프로세스의 열 평형을 개선시키는데 기여할 수 있다. 유성 스케일이 너무 얕은 깊이에서 가열되는 경우에, (도10D에 도시된) 랩핑된 열적 절연 층(1119)과 같은 열적 제어 랩(wrap)이 사용될 수 있다. 중요하게도, 이 절연 층(1119)(이의 침투성은 필요한 경우 펀칭된 슬릿 또는 홀에 의해 증가될 수 있음)은 스택의 베이스 부근이 매우 고온에 도달하기 전에 자신의 목적을 달성하여, 절연이 장기간 및 매우 고온에 견딜 필요가 없으므로, 비용이 저렴해진다. 절연 층(1119)은 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 특정한 상황의 경우에, 더 저렴하고 통상적인 절연 재료 이외에, HYTEX 1000 텍스타일, 에어로젤, 및 3M의 넥스텔 440과 같은 고온 패브릭이 적절한 애플리케이션에서 사용될 수 있다.

캡슐화 재료 및 비용 고려사항

이상적으로는 기존의 고로에서 사용하는데 적합한 컨테이너 디자인 및 재료 조합에 대한 특히 간단한 방법인 것으로 여겨지는 것이 도18에 도시되어 있을지라도(그리고, 이하에 더 상세히 논의될지라도), 다음의 설명은 일반적인 방법의 융통성(versatility)을 증명하고 비-금속 재료 및 다른 구조가 또한 필요한 경우 사용될 수 있다는 것을 강조한다는 점에 유의하여야 한다.

일부 재료의 예

광범위한 고온 내성 세라믹 섬유 및 유리 섬유가 상술된 목적을 위해 패브릭 벽 캡슐 및 다른 액세서리 아이템을 제조하는데 이용 가능하다. 세라믹 섬유는 유리 섬유보다 실질적으로 더 고가이지만 어떤 상황에서 더 유용할 수 있다. 그러나, 일반적으로, 유리 섬유 또는 금속 메시로 이루어진 패브릭, 매트, 펠트, 로프, 스트랩, 절연, 매트 등이 사용될 수 있다. 이러한 카테고리 내에서 많은 매력적인 옵션이 존재한다. 다양한 등가 형태의 개선된 세라믹 재료가 더 높은 성능을 위해 사용될 수 있다.

유리 섬유는 가장 통상적으로 직조되는 소위 "E" 유리 또는 "S-2" 유리이다. 주위 온도에서 재료 둘 다는 강철보다 약 3배의 단위 질량당 신장 강도를 나타낸다. 다른 훨씬 더 높은 성능 및 일반적으로 더 고가의 유리 섬유 조성이 또한 특정 상황에서 캡슐화 용도에 이용될 수 있다. 이들은 주로 고로 벨 주입을 위한 캡슐의 본 상황에서 더 설명될 필요가 없다.

소위 "E 유리"로 이루어진 패브릭 등은 심각한 강도 손실 없이 며칠 동안 700-800°F에서 서비스 가능하지만, S-2 유리는 1200-1400°F에서 서비스 가능하다. 종종 이러한 유리는 스트랜드 간 마찰로 인한 개별적인 스트랜드 파손을 감소시키기 위하여 패브릭으로 직조될 때 매우 얇은 윤활막으로 코딩된다. 상기 코팅은 긴 노출 시간에 걸쳐 상기 패브릭을 점진적으로 벗어나고, 상이한 코팅은 다소 퓨거티브(fugitive)하다. 예를 들어, 아크릴 코팅은 800F에서 10일 동안까지 양호하다라고 간주된다. 테플론이 또한 사용될 수 있다.

매우 편리한 관행은 단지 실리콘으로 베어 "오프-더-룸" 패브릭(bare "off-the-loom" fabric)을 스프레잉(spraying)하는 것이며, 마멸 바지 표면을 제공하는 데 도움을 줄 수 있다. 이것은 10일 동안 650F을 초과하는 온도로의 노출 이후에 성능을 양호하게 한다(50% 강도 유지보다 더 양호함).

고로 스택에서 캡슐의 역할을 할 때, 패브릭 또는 매팅(matting)이 대형 히트-싱크(캡슐 내의 대량의 흑피)와 친밀하게 접촉하고 있고, 히트 싱크가 임의의 온도 상승을 늦출 것이기 때문에, 이것이 임의의 온도 저하를 완화하는데 도움을 줄 수 있다라는 점에 유의하여야 한다.

여하튼 간에, 본 출원에서, 캡슐이 스택 내로 침몰될 때 받게 되는 힘 및 주입의 기계적인 충격을 견디기에 충분히 강한 재료만이 필요로된다. 일정 시간 기간(아마도 7시간 또는 그 이하) 동안, 캡슐은 자신이 붕괴되어 자신의 콘텐트가 스택 내로 릴리스되도록 할 만큼 스택 내의 온도가 충분히 높은 레벨로 하강한다. 릴리스 깊이는 바람직하게는, 본질적으로 캡슐 컨텐트(존재하는 경우 철을 지니는 입자 또는 분해되지 않은 탄화수소)의 아무 것도 고로 스택의 최상부 외부로 새어나올 수 없도록(또는 양이 최소화됨) 할 만큼 충분히 깊다.

스택을 통해 하강하면서, 캡슐은 인접한 본체(또는 캡슐), 광석의 피스, 및 다른 고체로부터 외부 힘을 받게 될 것이다. 스택에서, 패브릭은 캡슐 컨텐트에 의해 어느 정도로 지지되므로, 캡슐 패브릭에 대해 순수한 지지되지 않은 로딩이 다소 적다는 것이 예상된다. 실제로, 업계에서 소형 강철 볼이 지지되지 않은 패브릭에 대해 가압되는 소위 뮬런 버스트 테스트(Mullen Burst Test)가 사용된다. 본원에서 관심이 있는 온도 및 노출 시간에서, 관심이 있는 패브릭의 관통 및 버스트 내성은 수백 PSI를 초과한다. 고려될 필요가 있는 고로 환경의 제2 양상은 마멸 또 는 에어 블라스트에 의해 스택을 통해 위쪽으로 운반되는 입자의 "샌드 블라스팅"으로 인한 패브릭의 부식 가능성이다. 패킹은 이러한 입자의 평균 자유 행로가 매우 짧아야 하므로, 이들의 충격 속도가 낮게 되어야 한다. 더구나, 흐름 필드에서의 유체역학적 차폐 효과는 또한 유용할 수 있다. 다소 두꺼운 패브릭 또는 매트(또는 캡슐 벽을 포함하는 다른 재료)는 이들이 특정 상황에서 중요하다면 이와 같은 문제의 모두는 아니지만, 대부분을 해결한다라고 예상될 수 있다.

설명적인 디자인

많은 다른 섬유 및 재료 옵션이 존재할지라도, Creensborough,NC의 BGF Corporation에 의해 제조된 스톡 섬유유리 패브릭 #7628에 대한 사양 및 특성이 사용될 수 있다.

패브릭

중량: 제곱 야드당 6oz

롤 폭: 50 인치

롤 길이: 3000 야드

오프 더 룸(코팅되지 않음): 야드 당 $1.50

50" x 50" 제곱 시트당 재료 비용: $2.08

캡슐

(도10a에 따른) 단일 벽 캡슐 가정 치수:

구 형상(근사치): 반경 R = 30cm(12인치)

부피: 4/3x3.14x30^3=113000cm3

표면적:4x3.14x30^2=13000cm2=1752in2

24" 직경 구를 완전히 둘러싸는데 충분한 50"x50" 패브릭 시트(2500in2)

("트위스트" 클로저에 필요한 소수의 부가적인 패브릭 양 무시)

캡슐(~2.0의 밀도를 가정함) 226Kg 당 스케일의 중량: 500lbs

톤당 네 개의 캡슐: $8.32

캡슐화 재료 비용에 대한 결정

도10A 디자인-재료만- 스케일의 톤당 아마도 약 $10

도10C 디자인-재료만-톤당 아마도 약 $16

도10b 및 10d에 도시된 특징은 이러한 비용에 추가될 것이다(아마도 25%)

비용은 구 지름의 역함수로서 변화한다(표변/체적 비는 1/R로서 진행한다).

도10A 디자인(30 인치 직경)에 대한 재료 비용은 ~$6.60/톤일 것이다

도10C 디자인(18 인치 직경)에 대한 재료 비용은 ~$11.00/톤일 것이다

충전 메커니즘

도11은 캡슐(1120)을 충전하고 흑피(1110)를 캡슐화하기 위한 많은 가능한 준비 대안 중 단지 하나를 개략적으로 설명하고자 하는 것이다. 하나의 형태에서, 표준 기계 디자인 관행이 충전된 캡슐(1120)을 생성하는데 사용될 수 있다. 고속 통조림 식품 제조 및 다른 핸들링 분야에서의 광범위한 경험 및 매우 발전된 기술로부터 도출되는 기술 및 메커니즘이 특히 관련된다. (낮은 수준의 기술을 연상시키는 설명이 되는) 도11에서, 우리는 적절하게 구성된 디프레션(depression)(1130)에서 라이너(liner)로서 사전-위치되는 사전-절단된 패브릭(1112)(또는 매트, 스크 린 또는 다른 적절한 재료) 시트의 최상부에 제어된 양의 흑피(1110)를 쌓았다. 패브릭(1112)은 단순한 플랫 시트이거나, 부착 포인트 또는 핸들로 미리-제조될 수 있다. 충전과 통합되는 절단 동작과 함께 패브릭의 큰 연속적인 롤을 사용하는 다른 기술이 또한 가능하다. 스케일은 (예를 들어, 자철광인 경우) 자기적으로 분리되거나, (예를 들어, 자기 방법이 적용 불가능한 경우) 기계적으로 스크리닝되고 디프레션(1130) 내로 덤핑되기 전에 분쇄될 수 있다.

24일마다 100톤의 스케일을 처리하고, 각 캡슐이 500 파운드의 스케일을 축적하고자 하는 경우, 도10A에 도시된 유형의 캡슐(20)에서 4000 피스의 패브릭이 소모될 것이다. 이들은 임의의 적절한 방식에 의해 효율적이고 경제적으로 충전되어야 한다.

적절한 디프레션(130)(머핀 팬과 다소 유사)이 배열된 대형 플랫 표면(1132)은 캡슐(1120)을 충전하기 위한 한 가지 간단한 방법의 근간을 형성한다. 도11에 도시된 바와 같이, 디프레션(1130)은 그 내에 섬유 시트(1112)를 배치하고 자신들의 코너를 훅킹하거나 그렇치 않다면 적절하게 섬유를 홀딩함으로써 사전 정렬된다. 그리고 나서, 분쇄되고 체로된(curshed and sieved) 스케일(1110)은 간단히 표면(1132)으로 덤프되고 가공된 플라우(plow) 또는 압축된 에어 "블레이드"(도시되지 않음)에 의해 디프레션(1130) 아래로 스윕/푸쉬된다. 여전히-노출된 섬유 마진을 탈착시키면, 최상부를 트위스팅하고 이들을 묶는 것은 기계에 의해 자동으로 또는 수동으로 행해질 수 있다. 예를 들어, 120개의 디프레션(1130)이 사용되고 2명의 사람이 각각 분당 하나의 캡슐(1120)을 타이-오프하면, 제조율은 시간당 120 개 또는 8시간 시프트당 약 960개 캡슐이다. 이와 같은 시스템의 자본 비용은 매우 작고 이 방법은 명백하게 임의적으로 스케일가능하다.

고로 로딩 및 캡슐 카고 분포 제어

캡슐 주입 방법 및 장치에 관한 부가적인 문제는 각종 도면과 그 내의 첨부 텍스트에서 발견될 수 있다.

(특수하게 준비된 스킵 카 또는 그 상에 설치된 액세서리, 뿐만 아니라, 그라운드 레벨로부터 벨 영역까지 캡슐(120)을 이동시키는 다른 핸들링 방법을 이용하는) 표준 광석 로딩 루트는 전형적인 고로(도4에서 화살표 x로 도시된 바와 같이)의 최상부에서 널리 공지된 벨 메커니즘을 통해서 흑피 캡슐을 전달할 수 있다. 그러나, 다른 루트는 또한 최상부 콘을 통해서 또는 업테이크 벽을 통해서 또는 핫-메탈 카에서와 같이 도4에 도시된 바와 같이 이용 가능하다. 전형적으로, X로 표시된 경로는 단일 용도 캡슐에 사용되며, Y 화살표로 표시된 루트는 사전처리(가령 흑피 건조 및 환원)를 위하여 폐열을 사용하는 이점이 있을 수 있고, 캡슐은 회수되어 재사용될 수 있다. Z로 표시된 경로는 특히 재사용 가능한 캡슐에 유용하다.

이것은 본 발명의 개시내용을 이용하는 한 가지 일반적인 방법이라는 것이 확실하지만, 광석 경로의 기계적 디자인은 사용될 수 있는 캡슐의 크기를 제한할 수 있다. 이 제한을 피하기 위하여, 도4의 주입 경로가 다음과 같이 설명되어 있다.(1) ("Y"로 라벨된 화살표로 표시)노의 최상부로부터 핫 가스를 배출하는 4개의 대형(최대 6개의 풋 직경) "업테이크" 중 하나 이상의 벽을 통해서 진행 또는 (2) (도4의 "X"로 라벨된 화살표로 표시)의 "최상부 콘"의 벽을 관통하는 개구를 통한 주입. 적절한 캡된 개구는 전형적으로 서비스 동안 액세스를 위하여 많은 고로에 이미 존재한다. 주입된 캡슐의 랜딩 사이트를 분배하기 위하여, 노 내부의 가스 흐름을 방해하지 않는 슬라이드를 구성하는 개방 레일 또는 그리드 구조가 사용될 수 있다. 이들은 캡슐을 더 균일하게 분포시키기 위하여 고도와 방위에서 기계적으로 이동할 수 있다. 또 다른 대안은 원하는 랜딩 장소 위에 놓일 때 캡슐의 기계적으로 트리거된 릴리스와 결합되는 이동하는 와이어 케이블 또는 유사한 메커니즘을 이용하여 캡슐들을 "클로즈 라인" 배열에 부착시키는 것이다.

상기 기술들 모두가 사용가능하지만, 공기압 주입이 또한 사용될 수 있다. 도12를 참조하면, 캡슐(1120)은 관(1210)(이의 말단은 노 내부(1230)로 개방된다)으로 로딩되고 나서 캡슐 뒤 압력에서 급작스런 증가에 의해 주입된다. 이와 같은 "가스 캐논" 관의 다수의 어레이들(1220)이 사용될 수 있다. 이들은 노 주변 내부에서 이동하는 부품을 갖지 않도록 하고 노 가스 흐름을 크게 방해하지 않도록 디자인된다. 이들은 상이한 방위각과 고도로 조준될 수 있다. 대안적으로, 슬루어블(slewable)(기본적으로 이동가능한 좌, 우, 위 및/또는 아래) 시스템이 사용될 수 있다. 조준점은 전체 샷에 걸쳐서 전달된 가스 임펄스를 변화시킴으로써 가변될 수 있다. 전체 주입 시스템은 특정 조준점과 시퀀스를 지닌 캡슐을 전달하도록 컴퓨터 제어되고 프로그램되어 이 캡슐(1120)의 소정 3차원 분포를 근사화한다(도13 참조). 각종 캡슐(1120)을 실링하기 위한 재료는 버든 내 특정 깊이에서 멜트 또는 페일하도록 선택될 수 있고 상이한 페일러 깊이(failure depth)를 갖는 다양한 캡슐(1120)의 특정 혼합은 페일링된 캡슐 깊이의 분포를 제어하도록 신중하게 제어되 어 내부 재료 모두가 동일한 깊이로 버든으로 릴리스되지 않도록 한다.

이 시스템은 촬상 장치를 이용하여 "폐루프"되어 최근에 이미 랜딩된 캡슐의 위치 좌표 상에 연속 데이터를 제공하여 다음 캡슐에 사용되는 파이어링 파라미터를 조정한다. 이는 고로 버든의 최상부에서 광석 드롭(ore drop) 및 유사한 불균일한 슬럼프와 랜덤 효과를 받아들임으로써 초래되는 변화에도 불구하고 고로 운영자가 캡슐의 최적 패턴을 유지하게 한다. 중요하게도, 이 공기압 주입 방법은 설치와 유지하는데 있어서 매우 신뢰성 있고 비용이 덜 들게 할 수 있다. 핫 고로 내부의 고도의 숙련공을 필요로 하지 않고 이 관을 통한 각각 새로운 캡슐 샷이 어떤 과다 미립자를 제거하는 경향이 있기 때문에 각 주입에 의해 자체-클린된다.

일부 애플리케이션에서, 핫 에어 흐름의 방해를 최소화하기 위하여 고로 내 성분의 베드의 나머지의 총 부피와 비교하여 캡슐의 총 부피만큼 퍼센티지를 제한하는 것이 바람직하다. 하나의 형태에서, 캡슐의 응집 부피를 고로 내 베드의 부피의 50%보다 작게 또는 이보다 더 작게, 가령 40%, 35%, 30%, 25%, 23%, 20%, 18%, 15%, 13%, 11%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2% 또는 1%보다 작게 제한하는 것이 바람직하다. 블라스트 에어로의 캡슐(및 그 내에 포함된 재료)의 크기와 침투성에 따라서, 이 퍼센티지는 캡슐은 캡슐의 조성물에 따라서 가변할 수 있다.

하나의 형태에서, 높은 템프 섬유 캡슐은 상이한 온도로 디스어셈블되고 열적으로 저하가능한 패스너, 접착제, 스티팅 등에 의해 형성되는 릴리스 심(release seams)으로 제조될 수 있다. 이들은 캡슐이 점점 더 증가하는 온도로 자신의 경로 하방향을 따라서 부분적인 로드를 릴리스하도록 한다. 금속 및/또는 고온 플라스틱 시트는 섬유 및/또는 절연재와 결합되어 캡슐을 생성하여 분산된 릴리스 프로파일 대 온도를 제공한다. 금속 및 플라스틱 요소는 천공되어, 가스가 캡슐 컨텐트(capsule content)로 들어가고 나가도록 한다.

캡슐 컨텐트에 대한 의견

상술된 구성 방법 또는 이를 추종하는 방법을 이용함으로써 생성된 캡슐 또는 서브 캡슐(도10c 및 도10d에 도시된 바와 같음)의 컨텐트는 다른 캡슐 컨텐트와 달리 처리시 상이한 포인트에서 릴리스하는 것이 바람직한 다른 재료들(또는 탄소 함유 화학제 또는 플럭스와 같은 완전히 다른 물질을 함유)과 혼합되는 흑피로 이루어질 수 있다.

흑피가 소결될 필요가 없기 때문에(캡슐화되기 때문에), 수분을 지닌 스케일을 이용하는 문제는 본원에 서술된 방법에 의해 상이하고 에너지 효율적인 방식으로 접근될 수 있다. 높은 수분량을 지닌 스케일은 주변 대기압 열 및 중력 배수 프로세스가 수분을 감소시키기 위하여 충분한 시간에 걸쳐서(및 비용 부가된 에너지 입력없이) 작동될 수 있는 조건하에서 몇 인치 두께의 비교적 얇은 층으로 확산될 수 있다. 그 후, 스케일은 캡슐화되어 고로에 로딩된다. 유성/지방이 존재하면, 이들은 수반 증발을 느리게 할 수 있다. 다른 한편으로, 이들 물질은 열적 BTU(에너지 또는 열)를 고로 에너지 입력에 가하도록 하는데 유용할 수 있는데, 그 이유는 캡슐이 자신의 연소량을 노 스택에 깊게 릴리스하기 때문인데, 이 노 스택에서 이들 물질이 업테이크 밖으로 탈출하기 전에 소모시킨다.

이 설명의 주 초점은 철-제조이지만, 여기서 서술된 방법은 또한 많은 위험 한 폐기물 또는 이외 다른 폐기물에 적용될 수 있으며, 이들 폐기물의 분해 부산물은 고로 또는 유사한 프로세서의 깊은 곳에서 발견되는 온도에서 (이와 같이) 존재할 수 없다. 이는 고로 또는 유사 용도-건설된 설비에서 해가 없는 것으로 간주될 수 있는 (높은 운전과 연료 비용을 수반하는 플라즈마 토치 또는 특수한 소각로 등에 의해) 비용이 드는 처리를 필요로 할 수 있는 캡슐화된 폐기물을 의미한다.

예를 들어, 타이어, 플라스틱 또는 이외 다른 폐기물은 서술된 방식으로 이들을 캡슐화하여 고로에 부가함으로써 잘게 썰려지며, 조각으로 절단되고 처분될 수 있다. 이 방식으로 각종 재료를 처분하면 열적 BTU를 최소 오염으로 고로 에너지에 부가할 수 있는 이점이 있다. 하나의 형태에서, 이와 같은 재료는 캡슐의 코어(여기서 유성의 스케일(1116)은 도10b 또는 도10c에서 발견된다)에 배치되고 나서 캡슐 내부의 클린 흑피에 의해 둘러 싸이고 도10d에서 발견된 절연층을 포함하여 캡슐이 고로 내 깊은 곳에 있을 때까지 조각으로 절단된 재료에 대한 고온의 영향을 지연시킨다. 그러나, 이는 또한 폐기물이 클린 흑피를 캡슐에 부가함이 없이 처분될 수 있다라고 간주된다. 또 다른 형태에서, 폐기물(또는 플라스틱과 같은 탄소 함유 재료) 및 흑피는 동일한 캡슐 내에서 모두 혼합될 수 있는데, 이는 흑피 층과 외부 컨테이너에 의해 또한 캡슐화될 수 있다. 부가적인 절연층은 도10d에 도시된 바와 유사하게 사용될 수 있다.

제1철 벽 캡슐

상술된 소모성 흑피 캡슐을 만들기 위한 메시와 천공된 고온 내성 재료를 이용하는 것 이외에도, 희망하는 경제 또는 다른 특성을 갖는 다라고 여겨지는 부가 적인 대안적인 디자인은 다음과 같다. 많은 사전 서술된 개념 및 대안들은 필요에 따라서 다음 디자인에 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

도14, 14A, 14B, 및 14C를 참조하면, 수프 캔, 대형 식품 캔, 또는 페인트 캔과 유사한 강철 또는 시트 철(예를 들어) "캔"은 흑피 재포착 또는 다른 폐기물 처리 목적을 위한 소모성 캡슐(2100)로서 유용할 수 있다. 하나의 형태에서, 캔-형 캡슐(2100)에는 흑피 재포착 또는 다른 폐기물 처리 목적으로 더욱 유용할 수 있는 다양한 특징들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 캡슐(2100)은 천공된 시트(2105)로부터 또는 스크린 또는 직조된 금속 재료(천공(2101) 참조)로부터 만들어 질 수 있다. 가용성 조인트(2102)(상술된 바와 유사)는 노의 적절한 깊이에서 열적으로 트리거되는 디스어셈블리를 발생시킬 수 있다.

부가적인 재료는 필터(2103)처럼 작용하도록 캡슐 벽 또는 인접한 벽의 내,외부의 부분으로서 제공되어 철 미립자(2109)(및/또는 다른 재료)가 천공된 시트를 통해서 페일링하는 것을 방지한다. 하나의 형태에서, 필터는 직조된 섬유일 수 있다. 또 다른 형태에서, 필터는 매트-형 또는 비직조된 재료일 수 있다. 이들 형태들 중 하나의 형태에서, 필터는 유리, 세라믹, 강철 울, 고온 물질 또는 임의의 다른 적절한 재료와 같은 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 게다가(또는 대신에), 벽 재료는 도금될 수 있거나 노 조건에 노출 동안 탄화 또는 다른 약한 영향을 발생시킬 수 있는 외인성 물질들의 확산 영향을 적어도 일시적으로 방지할 수 있는 베이스 벽 재료에 도포되는 다른 적절한 코팅을 가질 수 있다. 도17 및 도18에 도시된 금속 울은 유사하게 처리될 수 있다.

도15를 참조하면, 캡슐(2100)은 손쉽게 소모될 수 있는 패딩 재료(2107)로 둘러싸여 현재 표면(가령 고로에 용융 철의 베드)에 충격을 가하는 캡슐(2100)의 충격을 완화시킨다. 하나의 형태에서, 패딩 재료(2107)는 주름진 종이 랩 또는 심지어 간단한 플라스틱 시트 랩으로부터 제조되어 노로 로딩하기 전과 그 동안에 충격 보호 및 분진 감금한다. 또 다른 형태에서, 패딩 재료(2107)는 밸룬과 유사할 수 있고 기본적으로 에어 볼륨을 둘러싸는 구조일 수 있다.

도16을 참조하면, 시트 재료(2202)로부터 제조된 캡슐(220)이 도시된다. 하나의 형태에서, 시트 재료(2202)는 널리 공지된 "TetraPak" 유체 컨테이너와 유사하다. 시트 재료는 상대적으로 얇은 금속 포일로 만들어지고 필요한 경우 보강될 수 있다. 하나의 형태에서, 캡슐의 양단부 상의 2개의 상대적으로 단단한 클램핑 바(2204)의 직교성은 노 "버든"으로부터 외부 압력에 대해서 내부 볼륨의 보존을 보장하도록 한다. 이들 캡슐은 "트레인" 또는 링크(모두 결합된 트레인 카 또는 모두 결합되는 소시지 링크)로 제조되어, 정렬된 일련의 캡슐(220)이 한 동작으로 주입되도록 한다. 가용성 조인트(2206)(도1에 도시된 것과 유사)는 또한 캡슐(220)을 위하여 제공될 수 있는데, 이는 노에서 적절한 깊이로 트레인을 분리시키고 캡슐이 열적으로 트리거된 디스어셈블리를 또한 발생시킬 수 있다.

도17을 참조하면, 주름진 파이프(2302)로부터 제조된 캡슐 (2300) 디자인으로서 도시된다. 하나의 형태에서, 캡슐(2300)은 엔드-벤트(2306)에서 필터(2304)로서 작용하는 스테인레스 강철 울(또는 다른 울-형 재료)과 같은 금속을 포함한다. 주름진 파이프 엔드는 엔드 클로저 클램프(이는 주름진 파이프(2302)와 직교하여 위치될 수 있다)와 같은 클로저(310)를 이용하여 밀폐될 수 있다. 이 주름이 캡슐(2300)을 강화시킨다. 도시된 바와 같이, 천공(2308)은 또한 주름 홈에 제공되고, 이들은 가스-침투성 필터 재료(2304)와 함께 사용될 수 있다. 카고에서 가열 반응에 의해 발생된 가스 압력이 본래 캡슐 벽에서 사전 형성된(그러나 초기에 밀폐된) 슬릿 천공을 확대시킨다는 것을 주목하여야 한다. 이 구조는 노 내의 다양한 바람직한 깊이에서 디스어셈블리 온도를 규정하도록 디자인된 가용성 조인트를 포함할 수 있다.

도18 및 도18A를 참조하면, 캡슐(2400)에 대해서 특히 값싸고 구성이 용이한 디자인이 된다라고 간주된 것이 도시된다. 벽 재료는 인벨롭 또는 테트라팩을 형성하는 얇은 시트 강철 또는 철과 같은 고온 포일(2402)이다. 하나의 형태에서, 적절한 크기의 시트는 간단히 절반으로 접혀지며, 3개의 오픈 에지중 2개의 에지는 스테이플되며, 리벳되며, 크림프되며, 스폿 용접되는 등등이거나 그렇치 않다면 클로저(2407)가 제공된다. 오픈 에지는 필요에 따라서 혼합된 스케일, 플럭스, 탄소 함유 재료 등과 같은 컨텐트(2109)를 로딩하는데 사용된다. 그 후, 클로저 프로세스가 종료된다. 하나의 형태에서, 필터링된 포트(2404)가 포함되고 필터 재료(2406)는 상술된 바와 같은 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 클로저 포인트들 간의 갭들(2408)은 가스 벤트와 입구로서 작용한다는 점에 유의하라.

자기 로더

패키징된 식품 산업에 사용되는 캡슐과 같은 많은 널리 공지된 로딩 메커니즘이 캡슐을 로딩하는데 이용가능하지만, 제1철의 캡슐 컨텐트 오픈닝은 이동 부품 등 상의 마모 부족과 같은 잠재적인 이점을 갖는 부가적인 옵션이다. 도19를 참조하면, 흑피와 같은 재료(2520)을 캡슐(2508)로 로딩하는 계측 및 로딩 시스템(2500)을 위한 자기-제어되는 게이팅 시스템과 같은 게이팅 시스템을 설명한다. 전자기(2502a, 2502b, 및 2502c)와 같은 자석 또는 이동가능한 강한 영구 자석은 도시된 바와 같이 중력 구동된 충전 관(2504)을 따라서 위치된다. 대안적으로, 자기 동작되는 밸브는 게이팅 시스템 또는 이외 다른 자기 작동된 시스템에 사용될 수 있다. 그러나, 자기 게이팅 시스템은 제1 철의 재료에 사용될 때 유용한데, 그 이유는 게이팅 시스템상의 철 미립자로 인한 마모를 방지하고 철 미립자가 이동 부품을 재밍하는 것을 방지한다. 게이팅 시스템은 계측 및 로딩 시스템(2500)의 나머지에 더욱 근접하게 또는 더욱 멀리 자계를 이동시키는 이동가능한 자석 시스템을 포함하는 제어 메커니즘을 이용할 수 있다. 전자석이 사용되는 경우, 제어 메커니즘은 전기 회로의 이용을 통해서 전자석에 공급되는 전력을 제어하는 것을 포함할 수 있다.

전자석(2502a, 2502b, 및 2502c)은 도시된 순서(좌에서 우로)로 에너지를 공급받아 캡슐(2508)을 충전한다(도19에서 x는 밀폐된 게이트를 표시하고, o는 오픈 게이트를 표시한다는 점에 유의하라). 예를 들어, 재료(2520)는 저장고(2522)에 포함되고 캡슐(2508)을 충전시키는 순서는 좌에서 우로 도시된다. 첫 번째 자석(2502a)은 에너지를 공급받지 않음으로 재료(2520)가 제1 컴파트먼트(2532) 내에 있도록 하며, 자석(2402b)은 에너지를 공급받아 재료(2520)가 제2 컴파트먼트(2534)에 있도록 하고, 자석(2402c)은 또한 에너지를 공급받아 재료(2520)가 로 딩 슈트(2536)에 있는 것을 방지한다. 두 번째, 자석(2502a)은 에너지를 공급받아 재료가 저장고(2522)로부터 제1 컴파트먼트(2532)에 있는 것을 방지하며, 자석(2505b)이 에너지를 공급받지 않아 재료(2520)가 제2 컴파트먼트(2534)에 있도록 하고 자석(2505c)이 에너지를 공급받아 부가적인 재료(2520)가 로딩 슈트(2536)로 있는 것을 방지한다. 세 번째, 자석(2502a)은 에너지를 공급받아 부가적인 재료(2520)가 저장고(2522)로부터 제1 컴파트먼트(2532)에 있도록 하며, 자석(2505b)이 에너지를 공급받아 재료(2520)가 제2 컴파트먼트(2534)에 있도록 하는 것을 방지하고 자석(2505c)이 에너지를 공급받지 않아 재료(2520)가 로딩 슈트(2536) 및 이 로딩 슈트 아래의 캡슐(2508)에 있도록 한다. 네 번째, 이 프로세스는 반복된다. 대안적인 형태에서, 영구 자석이 사용될 수 있고 자석 "오프" 조건을 달성하도록 기계적으로 이동될 수 있다. 매우 작은 흐름 방해가 이와 같은 그래뉼러 물질의 고 내부 마찰 등으로 인해 흑피와 같은 재료의 하향 이동을 중단시키는데 필요로 되기 때문에, 이 기술은 마모나 재밍에 노출되는 이동 부품 없이 연마재의 효율적이고 간단한 계측 및 취급을 위하여 제공된다. 도19A는 탄소 및/또는 플럭스와 같은 다른 재료 또는 다른 화학제를 캡슐에 첨가시키는 포트(2600)를 포함하는 대안적인 형태를 도시한다.

캡슐을 노 버든에 부가하는 대안적인 방법

캡슐을 고로에 도입시키는 일부 대안적인 방법은 핫 업스트리밍 고로 가스의 탈출을 차단하도록 에어락 장치를 포함할 수 있는 다수의 탑 오브 스택 주입 메커니즘을 포함한다. 서술된 많은 캡슐은 자기 로더 기술을 이용하여 취급될 수 있는 데, 그 이유는 많은 컨테이너가 강자기 재료로 만들어지거나 이를 포함할 수 있기 때문이다. 게다가, 섬유로 형성된 캡슐은 충분한 량의 강자기 재료를 포함하여, 이들 재교가 이와 같은 방식으로 취급되도록 한다. 소모성 캡슐은 이미 명백한 바와 같이 상대적으로 작거나 큰 크기로 제조될 수 있다. 예를 들어, 5 내지 20 파운드 페이로드를 갖는 크기는 식품 캔 산업에 사용되는 것과 유사한 얇은 시트 철 또는 강철로부터 제조될 수 있다. 다른 캡슐은 더욱 두꺼운 재료를 필요로 하고 수백 파운드의 페이로드를 가질 수 있다. 어쨌든, 이들을 취급하기 위하여 적절한 자기력을 발생시킬 수 있다.

드롭된 캡슐이 슬라이드될 수 있는 가스 흐름을 최소 방해하는 이동가능한 아머(armor)의 아날로그(즉, 오픈 레일)은 또한 공기압 인젝터 대신 사용되어 버든의 최상부 상에 캡슐을 분포시킨다. 유사하게, 오픈 그리드된 가이드 표면은 캡슐을 프레시 고로 버든 상으로 완만하게 슬라이드시키도록 사용되고 또 다른 방법은 캡슐을 노로 운반시키기 위하여 행잉 버킷(hanging bucket)/이동 케이블(최소 케이블 카)을 사용한다.

상기 설명 및 첨부 도면에 설명된 요지는 단지 예시하기 위한 것이지 제한하고자 하는 것이 아니다. 특정 실시예가 도시되고 설명되었지만, 이는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 보호 범위는 이하의 청구범위에서만 정해진다.

Claims

고로(blast furnace)에서 실행되는 야금 프로세스에 있어서,

고로내 용철 이에 버든을 제공하는 단계로서, 상기 버든은 철, 코크스 및 플럭스를 포함하는, 제공 단계;

성분 인클로저를 제공하는 단계;

제1 재료를 상기 성분 인클로저에 배치하는 단계로서, 상기 제1 재료는 상기 관로에서 야금 프로세스를 실행하기 위한 제1 성분을 포함하는, 배치 단계;

상기 성분 인클로저와 상기 제1 재료를 상기 버든에 첨가하는 단계;

상기 성분 인클로저와 상기 제1 재료가 상기 챔버에 첨가된 후 상기 버든을 가열하는 단계,

일정 시간 기간 동안 열을 가열함으로써 상기 성분 인클로저를 오픈닝하는 단계;

상기 제1 재료를 상기 용철에 노출시키는 단계;

를 포함하는 야금 프로세스.
제1항에 있어서, 상기 제1 인클로저는 고로에서 야금 프로세스를 실행하기 위한 제2 성분을 포함하는 야금 프로세스.
제2항에 있어서, 상기 제2 성분은 금속을 포함하는 야금 프로세스.
제3항에 있어서, 상기 제2 성분은 철을 포함하는 야금 프로세스.
제2항에 있어서, 상기 제2 성분은 연료를 포함하는 야금 프로세스.
제5항에 있어서, 상기 연료는 섬유인 야금 프로세스.
제5항에 있어서, 상기 연료는 폴리머인 야금 프로세스.
제1항에 있어서, 상기 인클로저는 벤트를 포함하는 야금 프로세스.
제8항에 있어서, 상기 제1 재료는 특정 물질을 포함하고, 상기 인클로저는 특정 물질이 상기 벤트를 통해서 쉽게 새어나오는 것을 방지하도록 적응되는 필터 장벽을 포함하는 야금 프로세스.
제1항에 있어서, 상기 인클로저의 제2 부분의 페일러 전 상승된 온도로 노출 후 페일(fail)하도록 적응되는 상기 인클로저의 제1 부분을 제공하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제10항에 있어서, 제1 시간 기간 동안 상승된 온도로 상기 인클로저의 상기 제1 부분을 노출시킴으로써 상기 인클로저를 오픈닝하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제11항에 있어서, 상기 용철에 상기 제1 재료를 노출시키기 전 상기 버든에 상기 제1 재료를 노출시키는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제12항에 있어서, 상기 인클로저를 오픈닝하는 단계는 상기 제1 재료가 페일할 때 상기 인클로저가 소정 깊이에 도달하도록 상기 인클로저를 사전 선택하는 단계를 포함하는 야금 프로세스.
제1항에 있어서, 공기압 주입 시스템을 제공하는 단계를 더 포함하는데, 상기 버든의 최상부에 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 것은 상기 공기압 주입 시스템으로부터 상기 버든 상으로 상기 제1 성분 인클로저의 세트의 적어도 일부를 슈팅하는 단계를 포함하는 야금 프로세스.
제14항에 있어서, 상기 버든의 최상부 상의 상기 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계는 한 슈팅으로부터 또 다른 슈팅까지 상기 공기압 주입 시스템을 통해서 가스 블라스트의 특성을 가변시키는 단계를 포함하는 야금 프로세스.
제14항에 있어서, 상기 공기압 주입 시스템은 이동 가능한 관을 포함하고, 상기 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계는 자신의 고도 및 방위각을 조정함으로써 상기 이동가능한 관을 조준하는 단계, 가스의 적절한 펄스 블라스트를 결정하는 단계 및 상기 조준된 이동가능한 관을 통해서 적어도 하나의 성분 인클로저를 슈팅하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제14항에 있어서, 상기 공기압 주입 시스템은 슬루어블 관을 포함하고 상기 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계는 상기 이동가능한 관을 조준하는 단계, 가스의 적절한 펄스 블라스트를 결정하는 단계, 및 상기 조준된 이동가능한 관을 통해서 적어도 하나의 성분 인클로저를 슈팅하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
고로에서 실행되는 야금 프로세스로서,

고로 내의 용철 위에 버든을 제공하는 단계로서, 상기 버든은 철, 코크스 및 플러그를 포함하는, 제공 단계;

상기 블라스트 노의 야금 프로세스를 실행하기 위한 적어도 하나의 성분을 포함하는 다수의 성분 인클로저를 제공하는 단계;

제1 성분 인클로저의 세트의 소망 분포를 사전 결정하는 단계;

사전 결정된 소망 분포를 고려하면서 상기 버든의 최상부 상에 상기 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계;

상기 버든에 열을 가하는 단계;

시간 기간동안 열의 인가함으로써 적어도 하나의 성분 인클로저를 오픈닝하는 단계; 및

상기 용철에 상기 인클로저의 컨텐트를 노출시키는 단계;

를 포함하는 야금 프로세스.
제18항에 있어서,

상기 사전-결정된 소망 분포를 고려하면서 상기 제1 성분 인클로저의 세트를 상기 버든의 최상부 상에 분포시킨 후 부가적인 철, 코크스 및 플럭스를 상기 버든에 첨가하는 단계; 및

상기 사전-결정된 소망 분포를 고려하면서 상기 부가적인 철, 코크스 및 플럭스의 최상부상에 제2 성분의 세트를 첨가하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제18항에 있어서, 상기 인클로저의 제2 부분의 페일러 전 상승된 온도로 노출후 페일에 적응되는 상기 인클로저의 제1 부분을 제공하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제18항에 있어서, 제1 시간 기간 동안 상승된 온도로 상기 인클로저의 제1 부분을 노출시킴으로써 상기 인클로저를 오픈닝하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제21항에 있어서, 상기 용철용철 제1 재료를 노출시키기 전 버든에 상기 제1 재료를 노출시키는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제22항에 있어서, 상기 인클로저를 오픈닝하는 단계는 상기 제1 재료가 페일될 때 상기 인클로저가 상기 버든의 소정 깊이에 도달하도록 상기 인클로저를 사전 선택하는 단계를 포함하는 야금 프로세스.
제18항에 있어서, 공기압 주입 시스템을 제공하는 단계를 더 포함하는데, 상기 버든의 최상부 상에 상기 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계는 상기 공기압 주입 시스템으로부터 상기 제1 성분 인클로저의 세트의 적어도 일부를 상기 버든으로 슈팅하는 단계를 포함하는 야금 프로세스.
제24항에 있어서, 상기 버든의 최상부 상에 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계는 한 슈팅으로부터 또 다른 슈팅으로 상기 공기압 주입 시스템을 통해서 가스의 블라스트 특성을 가변시키는 단계를 포함하는 야금 프로세스.
제24항에 있어서, 상기 공기압 주입 시스템은 이동가능한 관을 포함하고, 상기 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계는 자신의 고도 및 방위각을 조정함으로써 상기 이동가능한 관을 조준하는 단계, 가스의 적절한 펄스 블라스트를 결 정하는 단계 및 상기 조준된 이동가능한 관을 통해서 적어도 하나의 성분 인클로저를 슈팅하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제24항에 있어서, 상기 공기압 주입 시스템은 슬루어블 관을 포함하고 상기 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계는 상기 이동가능한 관을 조준하는 단계, 가스의 적절한 펄스 블라스트를 결정하는 단계, 및 상기 조준된 이동가능한 관을 통해서 적어도 하나의 성분 인클로저를 슈팅하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
야금 프로세스로서,

성분 인클로저를 제공하는 단계;

상기 성분 인클로저에 제1 재료의 다수의 입자를 배치하는 단계로서, 상기 제1 재료는 야금 프로세스에서 제1 성분을 포함하는, 배치 단계;

상기 성분 인클로저에서 상기 제1 재료의 다수의 그래뉼을 둘러싸는 단계;

상기 야금 프로세스를 위한 성분이 첨가되는 야금 프로세스 챔버를 제공하는 단계;

상기 성분 인클로저 및 상기 제1 재료를 상기 챔버에 첨가하는 단계;

상기 성분 인클로저 및 상기 제1 재료가 상기 챔버에 첨가된 후 상기 챔버를 가열하는 단계;

시간 기간동안 열을 가함으로써 상기 인클로저를 오픈닝하는 단계; 및

상기 챔버에 상기 재료를 노출시키는 단계;

를 포함하는 야금 프로세스.
제28항에 있어서, 플럭스를 상기 챔버에 첨가하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
상기 제1 재료는 금속 성분을 포함하는 야금 프로세스.
제30항에 있어서, 상기 제1 재료는 흑피를 포함하는 야금 프로세스.
제30항에 있어서, 상기 제1 재료는 철 미립자를 포함하는 야금 프로세스.
제30항에 있어서, 상기 금속 성분은 오염된 금속 입자를 포함하는 야금 프로세스.
제33항에 있어서, 상기 오염된 금속 입자는 일반적으로, 상대적으로 오염되지 않은 금속 입자에 의해 둘러싸이는 야금 프로세스.
제34항에 있어서, 상기 야금 프로세스 챔버는 고로의 내부의 일부를 포함하며, 상기 프로세스는:

제1 철 소스를 상기 챔버에 부가하는 단계;

제1 탄소 소스를 상기 챔버에 부가하는 단계;

플럭스를 상기 챔버에 부가하는 단계를 포함하는데,

상기 인클로저는 야금 프로세스에서 제2 성분을 포함하는 야금 프로세스.
제35항에 있어서, 상기 성분 인클로저 내의 제1 재료는 제1 철 소스, 제2 철 소스, 상기 제1 탄소 소스, 상기 제2 탄소 소스 및 상기 플럭스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 야금 프로세스.
제36항에 있어서, 상기 제2 철 소스는 흑피를 포함하며, 상기 제1 탄소 소스는 상기 탄소 소스가 상기 노에 의해 소모될 때 순 에너지 증가를 상기 노에 제공하는 야금 프로세스.
제36항에 있어서, 상기 제2 탄소 소스는 코크스 미립자, 숯 미립자, 석탄 미립자, 엘라스토머, 및 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 야금 프로세스.
제38항에 있어서, 상기 엘라스토머 및/또는 폴리머는 폐 타이어, 스크랩 플라스틱, 및 폐 플라스틱으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 야금 프로세스.
제35항에 있어서, 상기 제2 성분은 상기 야금 공정에서 유용한 성분인 야금 프로세스.
제40항에 있어서, 상기 제2 성분은 금속을 포함하는 야금 프로세스.
제40항에 있어서, 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 둘 다는 철을 포함하는 야금 프로세스.
제40항에 있어서, 상기 제2 성분은 연료 소스를 포함하는 야금 프로세스.
제43항에 있어서, 상기 제2 성분은 폴리머를 포함하는 야금 프로세스.
제35항에 있어서, 상기 제2 성분은 폐 슬래그의 성분인 폐 성분인 야금 프로세스.
제28항에 있어서, 상기 인클로저는 벤트를 포함하는 야금 프로세스.
제8항에 있어서, 상기 인클로저는 상기 입자가 상기 벤트를 통해서 쉽게 새어나오는 것을 방지하도록 적응되는 필터 배리어를 더 포함하는 야금 프로세스.
제28항에 있어서, 상기 인클로저의 제2 부분의 페일러 전 상승된 온도로 노 출된 후 페일하도록 적응되는 상기 인클로저의 제1 부분을 제공하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제48항에 있어서, 제1 시간 기간 동안 상승된 온도로 상기 인클로저의 제1 부분을 노출시킴으로써 상기 인클로저를 오픈닝하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제49항에 있어서, 상기 프로세스 챔버에서 상기 성분들의 나머지에 상기 제1 재료를 노출시키는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제50항에 있어서, 상기 인클로저를 오픈닝하는 단계는 상기 인클로저가 상기 제1 재료가 페일될 때 상기 프로세스 실에서 상기 성분의 나머지에서 소정 깊이에 도달하도록 상기 인클로저를 사전-선택하는 단계를 포함하는 야금 프로세스.
제28항에 있어서, 공기압 주입 시스템을 제공하는 단계 및 상기 공기압 주입 시스템으롭터 상기 제1 성분 인클로저의 세트의 적어도 일부를 상기 버든 상으로 슈팅함으로써 상기 프로세스 챔버로 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제52항에 있어서, 상기 버든의 최상부 상의 상기 제1 성분 인클로저의 세트 를 분포시키는 단계는 한 슈팅으로부터 또 다른 슈팅까지 상기 공기압 주입 시스템을 통해서 가스 블라스트의 특성을 가변시키는 단계를 포함하는 야금 프로세스.
제52항에 있어서, 상기 공기압 주입 시스템은 이동가능한 관을 포함하고, 상기 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계는 자신의 고도 및 방위각을 조정함으로써 상기 이동가능한 관을 조준하는 단계, 가스의 적절한 펄스 블라스트를 결정하는 단계 및 상기 조준된 이동가능한 관을 통해서 적어도 하나의 성분 인클로저를 슈팅하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
제52항에 있어서, 상기 공기압 주입 시스템은 슬루어블 관을 포함하고 상기 제1 성분 인클로저의 세트를 분포시키는 단계는 상기 이동가능한 관을 조준하는 단계, 가스의 적절한 펄스 블라스트를 결정하는 단계, 및 상기 조준된 이동가능한 관을 통해서 적어도 하나의 성분 인클로저를 슈팅하는 단계를 더 포함하는 야금 프로세스.
야금 프로세스에서 사용되는 원료 성분으로서, 상기 원료 성분은 인클로저와 상기 인클로저 내의 재료의 다수의 입자를 포함하는데, 상기 입자는 야금 프로세스 내의 제1 성분을 포함하는 원료 성분.
제56항에 있어서, 상기 제1 인클로저는 상기 야금 프로세스에서 제2 성분을 포함하는 원료 성분.
제57항에 있어서, 상기 제2 성분은 금속을 포함하는 원료 성분.
제58항에 있어서, 상기 제2 성분은 철을 포함하는 원료 성분.
제57항에 있어서, 상기 제2 성분은 연료를 포함하는 원료 성분.
제60항에 있어서, 상기 연료는 패브릭인 원료 성분.
제61항에 있어서, 상기 연료는 폴리머인 원료 성분.
제56항에 있어서, 상기 인클로저는 벤트를 포함하는 원료 성분.
제63항에 있어서,상기 인클로저는 상기 벤트를 통해서 입자 물질이 쉽게 새어나오는 것을 방지하도록 적응되는 필터 장벽을 포함하는 원료 성분.
제56항에 있어서, 상기 인클로저의 제2 부분의 페일러 전 상승된 온도로 노출된 후 페일하도록 적응되는 상기 인클로저의 제1 부분을 제공하는 단계를 더 포함하는 원료 성분.
제65항에 있어서, 상기 인클로저의 제1 부분은 제1 시간 기간 동안 상승된 온도로 노출된 후 페일하도록 적응되는 원료 성분.
제59항에 있어서, 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분 둘 다는 철을 포함하는 원료 성분.
제56항에 있어서, 상기 재료의 입자는 금속 성분을 포함하는 원료 성분.
제68항에 있어서, 상기 재료의 입자는 흑피를 포함하는 원료 성분.
제68항에 있어서,상기 금속 입자는 철 미립자를 포함하는 원료 성분.
제68항에 있어서, 상기 금속 성분은 오염된 금속 입자를 포함하는 원료 성분.
제71항에 있어서, 상기 오염된 금속 입자는 일반적으로, 상대적으로 오염되지 않은 금속 입자로 둘러싸이는 원료 성분.
제72항에 있어서, 일반적으로 상기 오염된 금속 입자를 둘러싸고 일반적으로 상기 오염된 금속 입자와 상기 오염되지 않은 금속 입자를 분리하는 서브인클로저를 더 포함하는 원료 성분.
제56항에 있어서, 상기 인클로저는 가스 침투성인 원료 성분.
제73항에 있어서, 상기 인클로저 및 상기 서브인클로저 둘 다는 가스 침투성인 원료 성분.
제72항에 있어서, 상기 오염된 금속 입자를 둘러싸는 절연 재료를 더 포함하는 원료 성분.
제76항에 있어서, 상기 절연 재료는 상기 오염된 금속 입자 및 상기 오염되지 않은 금속 입자 사이에 놓이는 원료 성분.
제56항에 있어서, 일반적으로 상기 재료의 입자에 의해 둘러싸이는 폐 부산물을 함유하는 서브인클로저를 더 포함하는 원료 성분.
제56항에 있어서, 상기 인클로저에 위치되는 상기 제1 성분과 다른 야금 프로세스에서 제3 성분을 더 포함하는 원료 성분.
제79항에 있어서, 상기 제1 및 제3 성분은 제1 철 소스, 제2 철 소스, 상기 제1 탄소 소스, 상기 제2 탄소 소스 및 상기 플럭스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 원료 성분.
제80항에 있어서, 상기 제2 철 소스는 흑피를 포함하며, 상기 제1 탄소 소스는 상기 탄소 소스가 상기 노에 의해 소모될 때 순 에너지 증가를 상기 노에 제공하는 원료 성분.
제80항에 있어서, 상기 제2 탄소 소스는 코크스 미립자, 숯 미립자, 석탄 미립자, 엘라스토머, 및 폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 원료 성분.
제82항에 있어서, 상기 엘라스토머 및/또는 폴리머는 폐 타이어, 스크랩 플라스틱, 및 폐 플라스틱으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 원료 성분.
제79항에 있어서, 상기 제1 인클로저는 상기 야금 프로세스에서 제2 성분을 포함하는 원료 성분.
철 소스로 컨테이너를 충전시키는 장치에 있어서,

철 소스를 함유하도록 적응되는 충전 저장고;

상기 컨테이너 내의 오픈닝 내에서 맞춰지도록 적응되는 로딩 슈트를 상기 저장고의 최상부 아래에 위치되는 로딩 슈트를 공급받는 중력;

상기 충전 저장고 또는 상기 로딩 슈트에 근접한 영역에서 자계를 발생시킬 수 있는 적어도 하나의 자석을 이용하는 게이팅 시스템으로서, 상기 자계는 상기 중력 공급을 중단시키기 위하여 상기 철 소스의 적어도 일부를 끌도록 하는데 충분히 강한, 게이팅 시스템; 및

상기 자계의 발생을 제어하기 위한 제어 메커니즘을 포함하는 충전 장치.
제85항에 있어서, 상기 제어 메커니즘은 상기 로딩 슈트의 상기 충전 저장고를 향하여 이동되고 이로부터 떨어질 수 있는 이동가능한 자석을 포함하는 충전 장치.
제85항에 있어서, 상기 제어 메커니즘은 전자석용 전기 회로를 포함하는 충전 장.