KR20080027766A

KR20080027766A - 연속식 강철 생산 및 장치

Info

Publication number: KR20080027766A
Application number: KR1020077028331A
Authority: KR
Inventors: 켄트 디. 피즐리; 죄르그 제이. 피터; 데이빗 쥐.씨. 로버트슨; 브라이언 쥐. 토마스; 리펑 장
Original assignee: 더 큐레이터스 오브 더 유니버시티 오브 미주리; 더 보드 오브 트러스티즈 오브 더 유니버시티 오브 일리노이
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2006-05-05
Publication date: 2008-03-28
Also published as: WO2007032785A3; EP1888795A4; US7618582B2; WO2007032785A2; JP2008540832A; EP1888795A2; US20060272447A1

Abstract

예컨대 연속주조기 시스템의 턴디쉬(turndish), 및 관련 장치로 강철을 연속적으로 운반하기 위해, 용융, 산화, 환원, 및 정련을 위한 다중의 특징적인 반응 용기를 통하여 강철을 연속적으로 정련하는 방법.

정련, 용해로, 산화기, 환원기, 피니셔

Description

연속식 강철 생산 및 장치{CONTINUOUS STEEL PRODUCTION AND APPARATUS}

정부관련 진술

본 발명은 협력계약서 제 DE FC36-03ID14279호 하에 미국 에너지국(Department of Energy)의 정부지원으로 수행되었다. 미국정부는 본 발명의 확정된 권리를 보유한다.

기술분야

본 발명은 용융, 정련, 및 예컨대, 연속주조기(continuous caster)의 턴디쉬(trundish)로 강철을 운송하는 것을 통합적 및 연속적으로 수행하여 강철을 연속적으로 생산하는 방법에 관한 것이다.

강철의 연속식 생산에 대한 다양한 방법이 1860년대 이래로 계속 제안되어 왔다. 본 명세서에서 "연속식"이라는 표현은 뜨거운 금속 또는 스크랩(scrap)을 반-연속식으로 장입하고, 레이들(ladle)을 향해 강철을 주기적으로 출강(tapping)하면서 슬래그(slag)를 제거하는 방법을 설명하는데 이용된다. 레이들로 강철을 연속적으로 출강하는 동안 다양한 용기를 연속적으로 이용하지만, 어떤 면에서는, 용융, 정련, 또는 운송 공정에 있어서 어느 정도의 중단이 있는 방법을 설명하는데 이용되어 왔다. 그리고, 강철 흐름의 중지 없이 연속적으로 용융에서 유래한 강철 을 정련을 통해 이동시켜 연속주조기에서 조형(molding)하는 완전히 연속적인 방법을 설명하는데 이용되어왔다.

연속 제강법(continous steelmaking process)은 종래의 제강법에 필적하지 못했기 때문에 산업상으로는 일반적으로 받아들여지지 않았다. 순산소전로(basic oxygen furnaces)(BOFs), 전기 아크로(electric arc furnaces)(EAFs), 레이들 야금로(ladle metallurgy furnaces)(LMFs), 및 기타 2차 처리 장치에 있어서의 빈번한 향상이 지금까지 제안되어왔던 신규의 및 위험한 연속 제강법의 상업화보다 더 적합하다고 인지되어온 생산률 및 품질의 유연성을 제공했고, 벌써 몇몇 방법은 광범위하게 시험되고 있다.

특정 관점에서 비-평형 CSTRs 또는 PFRs과 유사한 방법은 종래의 회분식 공정보다 제어하기 힘들고, 실질적으로 낮은 멜트숍(meltshop) 비용을 보장하는데 실패했다. 이러한 방법들 대부분은 장치를 연속적으로 이용하고, 회분식 공정에서 실시되는 바와 같이 레이들로 강철을 출강시키는 동안에 하나의 주요 정련 단계(예, 탈황)를 수행하도록 고안되어왔다. 대부분의 회분식 반응기의 이용은 완전히 연속식이 아닌 공정 및 연속주조기를 도입하기 위해 강철을 완전하게 제조하지 않는 공정의 실질적으로 임의의 유리한 효과를 거의 100% 제거하는 것이다.

대다수의 연속 제강법은 평로(OHF) 방법의 번성기 직후 및 BOF가 발전 및 성장한 시기 동안인 1960년대에 소개되었다. LMFs의 소개를 통하여 BOF 및 EAF 제강법이 최적화 및 개선됨에 따라 1960년대 후에는 많은 신규의 연속 제강법이 쇠퇴하였다. 오늘날, BOF, EAF, 및 LMF는 단지 한계적인 미래의 개선이 가능한, 최적화된 것에 가까운 성숙한 기술이다. 따라서, 신규의, 혁신적인 방법으로써만이 멜트숍 비용에 있어서의 두드러진 하락이 가능하게 되었다.

미국 특허 제6,155,333호에는 연속적으로 스크랩을 장입하고, 용융, 탈탄(decarburization), 탈인(dephosphorization) 동안에 근접-평형의 정상 상태 조건에서 연속적으로 작동하는 스크랩-기반 방법이 기술되어있다.

신규의 기술에 대한 투자의 위험을 상쇄하기 위하여, 신규의 제강법은 멜트숍 비용을 유의적으로 삭감시킬 수 있는 잠재력을 지녀야 하며, 신뢰할 수 있어야 한다. 따라서, 충분한 신뢰도와 함께 유의적으로 낮은 비용으로 고품질의 철강을 생산하고 상업화에 적용하기에 이로운, 완전한 연속식 방법에 대한 요구가 존재한다.

발명의 개요

따라서, 요컨대, 본 발명은 열원(heat source), 철-함유 물질을 연속적으로 수취하는 용해로(melting furnace) 유입구, 철-함유 물질을 용융금속(molten metal)으로 용융하고, 상기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩(holding) 목적의 용융 용기(melting vessel), 및 용해로 유입구의 연속적인 철-함유 물질의 수취와 동시에 용융 용기로부터 융용된 금속을 연속적으로 배출하는 용해로의 배출구를 포함하는, 철-함유 물질을 용융금속으로 용융시키는 용해로; 화학적 산화 환경을 보유하고, 용해로 배출구로부터 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 산화기 유입구, 산화기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 산화 용기(oxidizing vessel), 및 용해로 배출구로부터 배출된 용융금속에 대한 산화기 유입구의 연속적인 용융금속의 수취와 동시에 산화기로부터 융용금속을 연속적으로 배출하기 위한 산화기 배출구를 포함하는, 용융금속에서 산화성 원소를 산화시키기 위한 산화기(oxidizer); 및 화학적 환원 환경을 보유하고, 산화기 배출구에서 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 환원기 유입구, 환원기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 환원 용기, 및 산화기 배출구로부터 배출된 용융금속에 대한 환원기 유입구의 연속적인 수취와 동시에 환원기로부터 용융금속을 연속적으로 배출하기 위한 환원기 배출구를 포함하는, 용융금속을 탈산 및 탈황하기 위한 환원기(reducer)를 포함하는 강철의 연속식 정련을 위한 장치에 관한 것이다.

또 다른 양태에 있어서, 본 발명은, 열원, 철-함유 물질을 연속적으로 수취하는 용해로 유입구, 철-함유 물질을 용융금속으로 용융하고, 상기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 용융 용기, 및 용해로 배출구를 포함하는 용해로에 철-함유 물질을 연속적으로 공급하고 철-함유 물질을 용해로에서 용융금속으로 용융시키는 단계; 용해로 유입구의 철-함유 물질의 연속적인 수취와 동시에 용융 용기 배출구를 통해 연속적으로 용융금속을 배출하는 단계; 화학적 산화 환경을 보유하고, 용해로 배출구를 통해 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 산화기 유입구, 산화기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 산화 용기, 및 산화기 배출구를 포함하는, 용융금속 내 산화성 원소를 산화시키기 위한 산화기에 용융 용기 배출구를 통해 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하는 단계; 산화 용기에서 용융금속 내 산화성 원소를 산화시키는 단계; 용해로 배출구를 통해 배출된 용융금속에 대한 산화기 유입구의 연속적인 수취와 동시에 산화 용기 배출구를 통해 연속적으로 용융금속을 배출하는 단계; 화학적 환원 환경을 보유하고, 산화기 배출구를 통해 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 환원기 유입구, 환원기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 환원 용기, 및 환원기 배출구를 포함하는, 용융금속을 탈산 및 탈황하기 위한 환원기에 산화 용기 배출구에서 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하는 단계; 및 산화기 배출구를 통해 배출된 용융금속에 대한 환원기 유입구의 연속적인 수취와 동시에 환원 용기 배출구를 통해 용융금속을 연속적으로 배출하는 단계를 포함하는, 강철의 연속식 정련 방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 특정은 하기의 내용에서 일부분 명백해질 것이고 일부분 지적될 것이다.

도 1은 본 발명의 제강 장치의 투시도;

도 2는 상기 장치의 용해로 부분(component)의 투시도;

도 2A는 2A - 2A 선을 따라 취한 단면도;

도 3은 상기 장치의 산화기 부분의 투시도;

도 3A는 3A - 3A 선을 따라 취한 단면도;

도 4는 상기 장치의 환원기 부분의 투시도;

도 4A는 4A - 4A 선을 따라 취한 단면도;

도 5는 상기 장치의 피니셔(finisher) 부분의 투시도;

도 5A는 5A - 5A 선을 따라 취한 단면도; 및

도 6은 상기 장치의 턴디쉬 부분의 투시도이다.

바람직한 구체예의 상세한 설명

본 발명은 근접-평형 CSTR의 제강법과의 결합을 기초로 한다. 일련의 근접-평형 CSTR을 이용하여 가능한 화학적 전환의 개선과 동반하는 스크랩 또는 다른 저순도의 철-기반 물질을 이용한 필요한 화학적 전환의 감축은 경제적인 연속 공정을 가능하게 한다. 연속주조기를 공급하는 턴디쉬 공정은 근접-평형 CSTR와 유사한 3개 용기로부터 안정하고 신뢰할 정도로 일정한 철강의 연속적인 공급을 개선시킨다.

본 발명의 장치 및 방법은 EAF, LMF, 및 연속주조기를 사용하는 제강 공정을 대체하도록 고안되었다. 이 방법은 약 30t/hr에서 약 220t/hr 사이로 생산속도를 실질적으로 다양하게 할 수 있다. 이 방법은 철강 생산의 중단은 없고 8 내지 12시간에 속하는 예정된 주단위의 정비를 위한 중단시간만 있도록 1주 또는 보다 긴 시간 동안 작동될 수 있다.

도 1을 살펴보면, 장치는 내부적으로 연결된 5개의 용기를 포함하는데, 이에는 차례로 용해로(20), 산화기(30), 환원기(50), 피니셔(70), 및 턴디쉬(90)가 포함된다. 스크랩은 개량된 Consteel^® AC EAF인, 용해로에 연속적으로 장입되어 용융된다. 스크램은 Consteel^® 컨베이어에서 예비가열된다. 일 구체예에서, 본원에서 그 전부가 참고인용된 미국특허 제6,450,804호에 기술된 바와 같이 노장입물(furnace charge)이 노로 이송된다. 용해로에서는, 용융은 전기적 에너지 및 C 및 O의 화합으로 CO가 형성되는 반응, Al의 알루미나로의 산화반응, 및 기타 산화반응과 같은 발열반응 유래의 화학적 에너지를 수단으로 하여 달성된다. 거품성의 슬래그(slag)가 유지되는 동안 용해로(20)에서는 우선 탈탄 및 탈인이 수행된다. 산화기(30)에서는 추가적인 탈탄 및 탈인이 수행된다. 원한다면, 목표 탄소 농도에 따라, 산화기 내에서 근접-평형 조건이 단지 부분적인 탈산(deoxidation)을 가능하게 한다. 환원기(50)에서는, 용융금속이 연속적으로 탈산, 탈황, 및 경우에 따라 합금된다. 피니셔에서는 용융금속이 최종적인 트리밍(trimming), 추가 탈황, 개재물 선광(inclusion flotation), 및 균질화(homogenization)를 거치게 된다. 용융금속은 연속적으로 피니셔(70)로부터 턴디쉬(90)로 흘러들어가며, 턴디쉬는 연속적으로 연속주조기에 용융금속을 공급한다. 피니셔 유래의 배출물은 경우에 따라 턴디쉬 및 연속주조기를 포함하지 않는 강철 주조 공정에 적합할 수 있다. 산화 조건은 용해로 및 산화기에서 유지되고; 환원 조건은 환원기 및 피니셔에서 유지된다.

유사 근접-평형 조건을 보유한 일련의 산화기(30) 및 환원기(50) 반응기는 최적의 정련 및 유체 흐름(체류시간 분포) 및 조성(농도를 포함한 화학적 조성)에 있어서의 변이를 최소화한다. 이는 공정의 신뢰성 및 융통성에 기여한다. 본 방법의 연속적 정련 및 근접-평형, 정상-상태 공정은 정련을 증대시킨다. 또한 이는 EAF-LMF 방법에 비하여 합금 소비 및 용제(flux) 소비를 감소시킨다. 예를 들어, 노의 출강 동안 당시 경험되는 바와 같이, 슬래그의 산화가 용기 내에서 슬래그의 환원과 함께 지연되지는 않을 것으로 예상된다.

용해로와 관련하여, 바람직한 구체예에서 용해로는 본 명세서에서 그 전부가 참고인용된 제6,155,333호의 도 10 및 도 11에 묘사된 EAF의 개량된 형태이다. 도 2 및 2A에서 나타낸 바와 같이, 용해로(20)는 편신노저출강(EBT)용 노저 출강(bottom tap) 유닛(29)을 구비하는데, 이 유닛은 나타낸 바와 같이 노 용기의 최저점(28)과 동일한 높이가 되도록 위치된 용해로 배출구(25)를 포함한다. 본 도면에서는 모든 유닛을 빈 공간으로 나타냈지만, 약 2 내지 약 4ft 사이의 높이로 일정하게 물질이 충전되어있다. 이러한 특징은 정상-상태의 작업 동안 캐리오버(carry-over) 슬래그를 제거 또는 실질적으로 제거하며, 노 용기를 기울이지 않고도 용해로의 내용물을 완전히 산화기로 배출시킬 수 있게 한다. 용융물질을 용해로 밖으로 흐르게 하는 것은 용해로 배출구(25)를 통해 이루어지며, 본원에서는 슈라우드(shroud) 및 측구(side port)를 보유한 것으로 나타냈다. 바람직하게는 유압식 피스톤(23)을 보유한 슬라이드 게이트(24)에 의해, 흐름이 조절된다. 또한 전극(27) 및 EBT 정비 도어(door)(26)가 존재한다. 용해로 용기의 내경은 약 10 내지 약 15ft 사이이다. 바람직한 구체예 중 하나에서, 용해로 용기의 일정한 물질 충전 높이는 약 2.3ft이고, 내경은 약 13.8ft 이다.

스크랩 및 용제는 컨베이어 시스템(나타내지 않음)과 연결된 용해로 유입구(22)를 통해 EAF로 연속적으로 장입된다. 직접환원철(DRI) 또는 기타 스크랩 물질이 또한 스크랩에 추가하여 또는 스크랩 대신에 이용될 수 있거나, 또는 EAF 로를 이용하여 실시되는 경우 뜨거운 금속의 부분적인 장입을 이용할 수 있다. 몇몇 응용(그러나 모든 응용은 아닌)에 있어서 용해로에 대한 장입물의 탄소 함량은 0.5% 미만, 바람직하게는 약 0.3% 미만이다. 바람직하게는, 스크랩 및 용제는 전기 적 에너지의 요구를 최소함으로써 요구되는 용기의 크기를 감축시키도록 예비가열된다. 용융금속은 배출구(25)를 통해 노저(bottom)로부터 연속적으로 출강된다. 연속적으로 장입 및 출강함으로써, 일정하게 채워진 노를 수단으로 100% 파워-온 조건에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 바람직한 구체예 중 하나에서는 일정한 55t의 리퀴드힐(liquid heel)이 존재한다. 하부 전극이 필요없도록 전원은 바람직하게는 AC이다.

도 3 및 도 3A에 나타난 산화기(30)에서는 추가적인 탈산 및 탈인이 수행된다. 산화기의 내경은 약 4 내지 약 6ft 사이이고; 바람직한 구체예에서는 4.9ft이며, 용량은 27t이다. 강철은 산화기 유입구(32) 및 연결된 유입구 슈트(chute)(31)로 진입하는데, 바람직한 구체예에서 유입구 슈트는 너비 1.3ft × 길이 4ft이다. 슈트(31)와 연결된 입구(45)는 강철조(steel bath) 내에 소용돌이를 생성시키고, 단락(short-circuiting)의 위험을 최소화, 즉 용기의 내용물과 함께 정련 및 균질화를 위하여 용기 내에서 충분한 체류시간을 갖지 않은 채 산화기 유입구 시스템에서 산화기 배출구(36)로 직접 물질이 통과하도록, 산화 용기의 오프-센터(off-center)에 위치한다. 강철조의 깊이는 약 4 내지 약 7ft이며; 바람직한 구체예에서는 약 5.4ft이다. 강철조의 상부에는 약 3 내지 약 5ft의 여유 공간이 존재하며; 바람직하게는 3.7ft의 여유공간이 존재한다. 강철조는 용기의 바닥에 플러그(44)(본원에는 3개중 하나만 나타냄)를 통해 아르곤을 주입함으로써 교반된다. 바람직한 구체예는 3개의 플러그를 이용하여 하나의 플러그가 고장난다고 하더라도 일정하고 균일한 교반을 확보한다. 플러그는 다공질이며, 탈기작용을 촉진하고 기 체/강철 계면의 증대뿐만 아니라 개재물의 부유선광(flotation)을 촉진하는 작은 기포를 생성한다.

산화기(30)는 배출구 슈트(나타내지 않음)와 연결된 산화기 배출구(36)를 보유하는데, 바람직한 구체예에서, 배출구는 너비 1.3ft × 길이 5.5ft 이다. 이와 동반하는 슬라이드 게이트(42) 및 유압식 피스톤(43)도 존재한다. 배출구(36)는 단락 및 슬래그 캐리오버의 위험을 줄이기 위하여 산화 용기의 바닥 가까이에서 강철을 제거하도록 위치된다. 만약, 산화기 배출구(36)가 용기의 바닥에 존재한다면, 이보다 낮은 높이가 요구된다. 필요한 경우, 정비를 위해 용기를 비우기 위해서, 비상 슬라이드 게이트(40)가 존재한다. 또는 강철은 크레인으로 용기를 이동시켜 기울임으로써 산화기 유입구 슈트(31)를 통해 부어질 수 있다. 후크(hook)(41) 및 주축(35) 및 유사한 형태의 여타 용기를 이러한 목적으로 이용한다. 산화기는 다리(leg)(42)에 의해 지지된다.

산화기 유입구 슈트(31) 내에 유입되는 강철의 스트림은 상부 표면 상에 밖으로 흐르는 슬래그를 조성한다. 소비된 슬래그는 산화기 유입구에서 연속적으로 제거되는데, 예를 들어, 이러한 외부로 향하는 흐름에 의해 산화기 유입구 슈트를 통하여 제거되며, 경우에 따라, 레이크(rake) 또는 오제(auger) 메카니즘(나타내지 않음)과 같은 것에 의해 기계적으로 보조된다. 이로써, 슬래그는 연속적으로 오버플로우(overflow)되고 산화기 유입구 슈트(31) 아래의 슬래그 폿(slag pot)으로 이송된다. 이는 산화기 배출구와 연결된 에이프런(apron)(37)과 유사한, 유입구(31)와 연결된 것으로 나타낸 에이프런에 의해 슬래그 폿으로 향하게된다. 오프가 스(off-gas)는 주 용기 상에 놓여있는 제거 가능 루프(roof) 내에 덕트(33)를 통해 탈기된다. 덕트(33)는 탈기 동안에 대기 중의 공기를 흡입하는 것을 최소화하기 위해 산화기의 상부 립(lip)을 감싸는 림(rim)(34)과 연결되어있다. 루프 내에는 관찰 및 정비를 위한 액세스(access)를 제공하는 도어(38)가 존재한다. 원한다면, 합금 원소 및 용제는 상부 표면의 중심 위에 위치한 합금 슈트(39)를 통해 운반된다.

이후, 강철은 도 4 및 4A에 도시한 환원기(50)에서 탈산, 탈황, 및 합금된다. 강철은 환원기 유입구(51)를 통해 환원 용기로 진입하는데, 환원기 유입구는 산화기 유입구와 유사하게도 소용돌이를 촉진하고 균질화를 증대시키기 위해 오프-센터에 위치한 유입구 슈트(52)와 연결되어 있다. 예를 들어, 슬래그는 환원기 유입구 슈트(52)를 통해 환원기 유입구에서 배출된다. 환원 용기는 상부 내경이 약 5 내지 약 8ft이고, 하부 내경이 약 0.5 내지 약 3ft 이며, 작동 깊이가 강철의 약 5 내지 약 9ft이며, 강철 수위(level) 상부에 약 3 내지 약 5ft의 여유 공간을 보유한 원뿔형이다. 바람직한 구체예에서, 상부 내경은 약 6.6ft이고, 하부 내경은 약 1.3ft이며, 작업 깊이는 약 7.2 ft, 여유 공간은 3.7ft이며, 강철조의 표면적은 약 34ft²인데, 이는 산화기 상부 표면적의 거의 2배이다. 강철은 용기의 바닥에 다공성 플러그(67)를 통한 아르곤에 의하여 교반된다. 원뿔형은 상당히 교반된 강철의 분획을 증대시키고, 레이들 용기에 비하여 슬래그/금속 계면에서의 용기 내 강철의 비율을 증대시킨다. 이러한 형태는 강철로 입력되는 에너지, 반응속도, 황 제거, 온도 균일화, 화학적 균질화, 및 생산속도를 최대화한다. 환원기 배출구(54)는 나 타낸 바와 같이 측구를 가진 슈라우드를 보유한다. 검사 및 정비를 위한 액세스는 도어(57 및 57')을 통해 가능하다. 이의 작업을 위해 슬라이드 게이트(64) 및 유압식 피스톤(63)이 존재한다. 환원기는 다리(66)에 의해 지지된다. 산화기와 마찬가지로 환원기 유입구 슈트(52) 및 연결된 에이프런(53)을 통한 연속적인 슬래그 제거 단계도 존재한다. 합금 원소 및 용제의 주입을 위한 슈트(59), 및 정비 및 관찰을 위한 도어(58)도 존재한다. 바람직하게는 오프가스의 배기 동안에 주변 대기 유래의 공기의 유입을 최소화하기 위해 림(62)에 의하여 측면 주변이 용기 루프 조인트(joint)로 완전하게 덮여있는 오프-가스 시스템(61)도 존재한다.

산화기(30), 환원기(50), 및 피니셔(70)는 각각 바람직한 구체예에서 두께가 16in인 용기 벽을 보유하는데, 이 용기벽에는 강철 쉘(steel shell)의 구조적 지지체 이외에도 수지-결합 마그네시아 내화성 라이닝(lining)과 같은 9in 두께의 내화성 라이닝, 2.5in의 백-업(back-up) 라이닝, 및 2.5in 두께의 단열벽돌을 위치시키는 것이 가능하다. 용기의 나머지 부분은 수지-결합 마그네시아로 라이닝된다. 산화 용기 및 환원 용기는 각각 용기 내 슬래그의 수위에서 마그네시아-그래파이트 내화물로 라이닝된 슬래그 라인을 보유한다. 이러한 것들은 투과에 저항하는 다공성이 낮은 물질이다. 일정한 온도 및 화학적 환경이 각각의 용기 내에 존재하므로, 열순환, 침식, 및 부식과 관련된 내화물의 손실은 레이들 방법에 비하여 축소된다. 또한, 빈번한 강제 출강 스트림 및 산소를 이용한 레이들의 청소가 없으므로 침식 및 부식이 줄어든다.

최종 합금/트리밍(alloying/trimming)은 도 5 및 5A에 나타낸 피니셔(70)에 서 달성되고, 다소의 추가적인 탈황도 일어난다. 피니셔(70)는 산화기(30)와 유사하다. 피니셔는 유입구 슈트(72)와 연결된 피니셔 유입구(71), 및 슬라이드 게이트(74) 및 연결된 유압식 피스톤(75)을 보유한 피니셔 배출구(73)를 보유한다. 예를 들어, 슬래그는 피니셔 유입구 슈트(72)를 통해 피니셔 유입구에서 방출된다. 슈트(72)와 연결된 입구(86)는 산화 용기 및 환원 용기와 마찬가지로 중심에서 벗어나 있다. 바람직하게는 오프 가스의 배기 동안에 주위 대기로부터 공기의 유입이 최소화되도록 림(80)에 의해 측면 주위에 용기 루프 조인트를 완전히 덮고 있는 환원기의 오프가스-시스템과 유사한 피니셔 용기(76) 상의 오프-가스 시스템(79)이 존재한다. 강철은 노저 출강 구멍을 통하여 배출구(73)로 출강되는데, 이는 그레이드 체인지(grade change) 동안에 피니셔의 완전한 공동화를 가능하게 한다. 주축(81)이 이송에 이용될 수 있다. 도어(77)는 관측 및 정비 액세스를 허락한다. 슈트(78)는 합금 및 용제의 첨가를 위한 것이다. 다공질 플러그(85)(예컨대 3개의 플러그 중 하나)는 교반을 위한 아르곤의 주입을 가능하게 한다.

정상적인 작업 동안에, 피니셔 내에 강철조의 수위는, 낮은 유속, 예컨대 7scfm에서 계속적인 아르곤 기포생성과 함께, 일정하게 유지된다. 이는 청결도, 및 화학물질 및 온도의 균질성을 최대화한다. 다른 시스템에 비하여 짧은 체류시간 때문에, 정련 동안에 강철의 보조 가열은 연속식 제강법의 정상 작업 동안에는 요구되지 않는다. 예를 들어, 전체 시스템(노의 도입부에서 턴디쉬의 출구까지) 내에 구획에 대한 평균 체류시간은 대략 생산속도(유속)이 150t/hr라면 1시간 정도이다. 만약, 가열을 요구하는 예기치 않은 지연이 발생할 경우, 비-접촉식 트윈 플라즈마 토치 또는 이와 유사한 것이 루프 도어를 통한 액세스가 이용될 수 있다.

3개의 용기 각각과 연결된 슬래그 폿 및 작업 플랫폼(96, 도1)이 존재한다. 각각의 슬래그 폿은 유입구 슈트 및 이전 용기의 배출구 슈트에서 유래한 슬래그를 수집한다.

용해로의 작동은 도어 밖으로 슬래그를 제거하면서 일정한 거품성 슬래그를 유지하기 위해 컨베이어 상에 연속적인 스크랩의 적재, 탄소 및 산소의 연속적인 주입, 및 용제의 연속적인 주입을 포함한다. 강철은 연속적으로 산화기로 출강된다. 강철이 용해로(20)를 벗어난 후에는, 본원에서는 델타 턴디쉬로 나타낸 턴디쉬(90)로 진입하기 전에, 3개의 정련 부분(30, 50, 및 70)을 통해 단계적으로 이동한다. 턴디쉬(90)는 유입구(91), 턴디쉬 용기(92) 및 몰드(3)를 포함하며, 여기에서 반-완성된 강철 빌릿(billet)(94)이 배출된다. 각각의 정련 용기에서 강철의 처리는 모든 용기에 주기적인 용제의 첨가, 및 적어도 피니셔에 대한 합금 원소의 주기적 첨가, 및 경우에 따라 환원기 및 산화기에 합금원소의 주기적인 첨가를 포함한다. 예를 들어, 첨가는 매 2 내지 3분마다 이루어질 수 있다. 슬래그 폿으로 슬래그를 연속적으로 제거한다. 바람직한 구체예에서, 슬래그 폿은 대략 6t의 슬래그를 홀딩하며, 이는 대략 매 8시간마다 교체된다.

턴디쉬(90)에 관하여, 이는 피니셔로부터 강철을 계속 수취하므로, 레이들의 교환이 없다. 따라서, 유리하게도, 레이들 교환이 없기 때문에, 유의적인 온도 변동이 없으며, 용융 금속 수위의 유의적인 변동도 없다. 이는 난류 및 재산화를 감소시키며, 주강(cast steel)의 청정도를 개선시킨다. 주기적인 또는 연속적인 온도 및 화학적 측정이 이루어지고, 이로써 시정 조치(corrective action)를 위한 충분한 시간을 확보할 수 있다.

5개의 각 용기는 근접-평형 반응에 기인하는 열역학적 버퍼(buffer)로 작용하고, 일련의 반응기는 각 용기에서의 구분된 정련 및 합금화를 통한 변이를 상쇄할 기회를 제공한다.

개시 단계 동안에, 산화기, 환원기, 피니셔, 및 턴디쉬가, 예컨대 천연가스 버너에 의해 예열된다. 스크랩 한 버켓(bucket)을 용해로로 직접 장입하여 스크랩이 컨베이어에 의해 용해로로 이송되기 전에 그 자리에서 리퀴드힐을 보유한다. 용해로에서 액체의 수위가 작업 높이에 도달하면, 스크랩 공급을 일시적으로 중단하고, 후속의 용기가 강철의 고형화 없이 충전될 수 있도록 강철을 초가열시킨다. 용해로 출구의 슬라이드 게이트는 용해로 내의 강철이 초가열된 후에 개방되고, 강철은 산화기로 흘러들어간다. 산화기가 충전된 후, 필요하다면, 강철의 흐름은 원하는 강철 및 슬래그의 화학성분이 산화기 내에서 도달될 때까지 멈춘다. 이후, 산화기 배출구가 개방되어 환원기를 충전하고 연속식으로 작업이 시작된다. 일단 환원기가 충전되면, 필요할 경우, 원하는 슬래그 및 강철의 화학이 환원기 내에 도달될 때까지 강철의 흐름을 다시 중지시킨다. 이후, 환원기 배출구가 개방되고 턴디쉬에 대한 출구가 개방되어 전체 시스템의 연속 공정이 시작된다. 개시 절차 동안에 환원기, 피니셔, 및/또는 턴디쉬 내의 온도는 트윈 플라즈마 토치와 같은 기구로 조절될 수 있다.

도 1과 관련하여, 개시 단계 이후의 정상적인 작동 동안에, 철-함유 물질이 연속적으로 용해로(20)로 공급되고, 용해로에서 용융금속으로 용융된다. 용해로 유입구(24)는 연속적으로 철-함유 물질을 수취한다. 용해로 유입구의 연속적인 철-함유 물질의 수취와 동시에, 용융금속은 연속적으로 용융 용기 배출구(23)를 통하여 배출된다. 용융금속은 용융 용기 배출구(23)를 통하여 배출되어 용융금속의 추가적인 정련을 위해 산화기(30)로 진입한다. 산화기는 화학적인 산화 환경을 보유하며, 용해로 배출구(23)을 통하여 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 산화기 유입구(31)를 보유한다. 용해로 배출구(23)를 통하여 배출된 용융금속에 대한 산화기 유입구의 연속적인 수취와 동시에, 용융금속은 산화기 배출구(32)를 통하여 연속적으로 배출된다. 용융금속은 산화 용기 배출구에서 배출되어, 화학적 환원 환경을 보유한 환원기(40)로 진입한다. 환원기 유입구(41)는 산화기 배출구(32)를 통하여 배출된 용융금속을 연속적으로 수취한다. 산화기 배출구(32)를 통하여 배출된 용융금속에 대한 환원기 유입구의 연속적인 수취와 동시에, 용융금속은 환원기 배출구(42)를 통하여 연속적으로 배출된다. 용융금속은 환원기 배출구(42)를 통하여 배출되어 피니셔 유입구(51)를 통해 피니셔(50)로 진입한다. 환원기 배출구(42)를 통해 배출된 용융금속에 대한 환원기 유입구의 연속적인 수취와 동시에 용융금속은 피니셔 배출구(52)를 통해 연속적으로 배출된다.

시스템의 중지는 스크랩 컨베이어를 정지시킴으로써 시작된다. 강철이 후속의 용기로 계속 흐르는 동안 용해로 내의 강철 수위가 감소된다. 용해로 내용물의 배출이 완료된 후에, 산화기의 강철 수위는 출구 채널이 공동화될 때까지 감소된다. 산화기는 산화기 입구 출탕통(launder)을 통해 환원기로 강철을 완전히 유출시 키기 위해 산화기 측면의 주축에서 용기를 잡는 오버헤드 크레인에 의해 들려지고, 회전되며, 기울여지게 된다. 동일한 절차가 환원기에서 반복된다. 피니셔는 공동화가 완료될 때까지 턴디쉬로 노저 출강되며, 턴디쉬는 공동화가 완료될 때까지 주형으로 노저 출강된다.

컨베이어의 수리, 전극의 첨가, 에이프런의 청소, 분사 또는 이와 유사한 것과 같은 용해로 부품의 정비는, 용해로를 기울이지 않고도 용해로의 유출이 완료될 수 있기 때문에, 공정 중에 수행될 수 있다. 스크랩을 장입하지 않고도 예컨대 30분 이하의 시간 동안 강철은 산화기로 계속 이송되고, 정련 용기에서 가공되며, 주조될 수 있다. 이러한 노의 지연 시간 동안, 하부 용기에서의 강철의 흐름이 감소되어 정비를 완료하기 위한 보다 많은 완충시간, 예컨대 1시간 이하의 시간을 제공할 수 있다. 다중 스트랜드 주조기(multiple strand caster)가 이용될 경우에는, 필요하다면 선택된 스트랜드가 일시적으로 막히게 되어 생산 속도의 추가적인 감소를 제공할 수 있다.

산화기, 환원기, 또는 피니셔의 정비는 다른 용기의 유속을 감소시킴으로써 수행될 수 있다. 문제되는 용기 내의 철강의 흐름은 정비가 수행되는, 예컨대 15분 이하의 시간 동안 중지될 수 있다. 예를 들어, 정련 용기 중 하나에서 슬래그 라인은 강철 수위가 낮아질 동안에 분사될 수 있다. 각각의 산화기, 환원기, 및 피니셔는 종래의 작업에 있어서의 레이들 카(ladle car)와 유사한 차량 위에 놓여있다. 만약 보다 긴 시간의 지체가 예상된다면, 상기 유닛은 측면으로 이동할 수 있고 예열된 예비 용기로 대체될 수 있다. 상류 용기를 통한 유동은 문제되는 용기의 교체 동안에 일시적으로 중지된다. 이러한 유형의 대체는 한번에 한 용기에 대한 정비를 수행함으로써 연속식 방법의 내구성을 증가시키는데 또한 유용할 수 있다.

그레이드 체인지를 위해서, 그레이드 체인지 동안에 감소되어야할 필요가 있는 합금을 위해 환원기 내에서의 합금 단계가 중지되는 반면, 피니셔 내의 합금 첨가는 증가되는데, 이는 피니셔 내의 리딩(leading) 그레이드의 요구되는 조성을 유지하면서 환원기 내에 합금 농도를 희석시킨다. 용해로 내의 초가열이 증대되어 흐름의 중지에 관련된 열 손실을 보충한다. 용해로, 산화기, 및 환원기 내의 강철 온도가 증가되고, 환원기 내에 요구되는 합금의 농도가 새로운 그레이드의 수위까지 감소된 후에, 상기 3개의 용기를 통한 흐름은 일시적으로 정지되며, 그레이드 사이에 휴지기(break)를 제공한다. 환원기로 진입하는 강철의 흐름이 없으므로, 환원기 내의 강철은 레이들 처리와 유사한 회분식 방법으로 합금되어, 신규의 그레이드를 제조한다. 환원기 내의 강철은 이 기간 동안 유출되는데, 이는 리딩 그레이드의 종결을 나타낸다. 일단 환원기의 유출이 이루어지면, 노, 산화기, 및 환원기는 연속식 작업 동안 신규의 그레이드에 요구되는 용제 및 합금 첨가 속도와 함께 재개방되고, 이로써 피니셔는 신규의 그레이드로 충전된다. 이후, 피니셔는 충전 후에 재개방되고, 턴디쉬 내의 강철은 감소되어 종래의 주조 작업과 유사한 혼합 물질의 양을 최소화한다. 피니셔 및 턴디쉬가 신규의 그레이드로 완전히 재충전된 후에, 흐름은 정상적인 정상상태에서 재개된다. 만약 정상상태의 조건이 신규의 그레이드와 함께 재구축되기 이전에 필요한 초가열 이하로 강철의 온도가 내려간다면, 강철은 환원기, 피니셔, 턴디쉬 내에서, 예컨대 비접촉식 트윈 플라즈마 토치를 이용하 여 가열될 수 있다.

그레이드 사이에 점진적인 변화를 주는 것도 선택적으로 가능하다. 현재 단일 슬래브(slab)에서 헤드-투-테일(head-to-tail) 그레이드 편차는 문제가 될 수 있다. 이러한 편차는 점진적으로 합금의 첨가를 증가 또는 감소시키면서, 몇몇의 슬래브에 대한 그레이드 체인지를 전개함으로써 조절될 수 있을 것이다. 이러한 신규의 절차는 수율의 손실을 감소시킬 수 있다. 이외에도, 다운그레이드된 혼합 물질의 양을 최소화하도록 그레이드 체인지가 조절 및 계획될 수 있다.

다양한 그레이드를 위한 주조기에 대하여, 본 발명의 연속식 제강법에 있어서의 체인지 그레이드 능력은 두드러진 유리한 효과이다. 예를 들어 175t을 주조할 수 있는 주조기에서는, 가열은 현재, 각 175t의 1회분에 있어서의 각각의 그레이드를 주조하는데 제한된다. 단지 100t의 특정 그레이드가 바람직하다고 하더라도, 주조기는 175t의 그레이드를 만들어야한다. 그리고, 만약 200t의 특정 그레이드를 원한다면, 주조기는 2회분, 또는 350t을 만들어야 한다. 연속식 제강법은 이러한 한계가 문제되지 않는다. 100t, 200t의 양 및 기타 양이 본 발명의 방법에 의해 효율성, 융통성, 및 비용 절감을 수득하면서 만들어질 수 있다.

실시예 1

공정 모델 프로그램 Metsim(metsim.com 참조)을 이용하여 Si-탈산 강철의 완전한 연속식 생산 동안에 정상-상태 작업 조건을 위한 시뮬레이션을 계산했으며, 결과는 표 1에 나타냈다. Metsim의 자유에너지 최소화기(Free Energy Minimizer)(FEM)는 FactSage(factsage.com을 참조)를 기반으로 조정했다.

시뮬레이션은 165 t/hr의 생산속도를 기초로 했다. 표 1에 열거한 바와 같이, 각 용기의 강철 및 슬래그의 질량 및 조성은 유입되는 강철 스트림과 합금, 용제, 및 공기의 반응 결과이다. 이러한 반응의 연장 및 강철 및 슬래그의 조성은 각 용기 내의 물질이동(mass transfer) 및 열역학적 조건에 좌우된다. 물질이동 속도상수(k)는 아르곤, 용기 형상, 강철의 온도, 및 압력의 함수인 특정 강철 운송 속도를 이용하여 계산된다. 각각의 용기 내에 열역학적 조건은 신속한 반응 및 불순물의 제거를 제공한다. 예를 들어, 금속조에 보다 적은 산화철이 공급될 경우, 탈황 속도가 증가한다. 산화된 캐리오버 슬래그, 레이들 내 산화된 스컬(scull), 이전의 가열에서 유래한 슬래그, 및 레이들 청소에서 유래한 산화철이 포함되는 산화철 공급원은 용기의 공동화, 청소 및 재충전이 감소되고 EAF 캐리오버 슬래그가 환원기로 유입될 것이므로 최소화될 것이다.

시뮬레이션 동안 첨가, 화학 반응, 및 주변환경으로의 열 손실의 효과를 기초로 강철의 온도를 계산했다. 열 손실은 정련 용기의 열적 모델을 기초로 하였다. 당해 시뮬레이션의 결과는 강철만이 정상-상태 작업 동안에 EAF 내에서 가열될 필요가 있다는 것을 나타냈다. EAF 내 강철의 온도는 열적 시뮬레이션을 기초로 2908℉가 되도록 설정했다. 이러한 온도의 강철이 산화기로 유입되었고, 환원기로 진입하기 이전에 산화기에서 강철을 2865℉로 냉각했으며, 여기서 추가적으로 29℉만큼 냉각했다. 피니셔에서 턴디쉬로 흐르는 강철의 온도는 2822℉였다. 일반적으로, 짧은 가공 시간, 근접-평형 조건에 기인한 용제 및 합금의 효율적인 이용, 정상-상태 온도 이하인 레이들로의 출강의 제거, 3개의 레이들에 비하여 2개의 정련 용기 내에서의 내화재의 좁은 표면적, 및 신규의 정련 용기의 추가적인 단열 때문에 EAF 내에서의 가열이 충분했다.

현대의 콘스틸(Consteel) 작업을 기초로 하여, EFA 내에서 시간 당 172t의 스크랩의 용융 및 가열을 위해서는 320kWh/t의 전력 및 3000scfm의 산소 주입속도가 요구된다고 측정했다. EAF에서 산화기로의 강철 흐름은 EAF 내 95% 금속 수율로 추정되는 164t/h가 되는 것으로 측정하였다. 액체 EAF 슬래그의 FeO 농도는 14%였고, 정상-상태의 노 작동에 때문에 철강의 탄소 함량(0.08%)과 함께 근접 평형상태였다. EAF 내의 철강의 탄소 농도는 추가적인 탈탄이 산화기 내에서 가능하기 때문에 당해 제강 EAF-LMF 제강 루트에 비하여 증가될 수 있다.

강철 1t 당 적철광(hematite) 4 lb를 첨가했기 때문에, 산화기 내의 탄소 및 인의 농도는 0.08% C에서 0.04% C 및 0.010% P에서 0.004% P로 감소하였다. 환원기에서는 상기 두 원소의 농도는 철합금(ferroalloy)이 탄소 및 인을 함유하므로 0.06% C 및 0.008% P로 증가하였다. 정련 환경은 강철이 산화기에서 환원기로 흐를 때 산화 환경에서 환원 환경으로 변화된다. 강철의 교반 및 합금 및 용제의 첨가는 환원기 내에서 0.050%S에서 0.015%S로 강철의 탈황을 유발하였다. 피니셔에서는 0.015% S에서 0.008%S로 추가적인 탈황이 달성되었다. 환원기 및 피니셔 내에서 정련되는 동안 약간의 알루미늄의 복원이 계산되었다.

실시예 2

연속식 제강 공정의 시뮬레이션을 추가적인 5개의 Metsim 모델을 실시하는 동안 개량하였다. 이러한 실시 후의 최종 탄소, 인, 및 황의 농도를 표 2에 요약하였다. 표 2에서 시뮬레이션 1의 값은 상기 문단서 논의한 바와 같은 결과를 나타냈고 이들은 다른 시뮬레이션의 기준으로서 이용했다.

시뮬레이션 2에 있어서, 용제 첨가량 또는 물질이동 속도상수의 값을 변화시키지 않고, 생산 속도(스크랩 및 합금 첨가 속도)를 110t/hr에서 220t/hr로 변화시켰다. 시뮬레이션 1에 비하여 시뮬레이션 2 동안에, 탄소, 인, 및 황의 농도는 증가되었으나; Si-탈산 강철의 레이들 정련 후에 평균적인 값 내에 존재하였다. 추가적인 시뮬레이션은 용제 첨가의 비례적인 증가 및 아르곤 교반의 증대가 이러한 농도를 시뮬레이션 1과 유사한 값으로 감소시키는 것을 가능하게 했다는 것을 나타낼 것으로 예상하였다. 시뮬레이션 2의 결과는 연속식 제강법의 작업 중에 생산속도를 연속적으로 변화시킬 수 있다는 것을 나타냈다.

스크랩 내에 검출되지 않은 초기 불순물 농도의 효과를 시뮬레이션 3 동안 계산하였다. 시뮬레이션 1의 다른 선택적인 조건을 변화시키지 않고 산화기로 유입되는 강철의 인 및 황의 농도는 0.010% P에서 0.030%P 및 0.050% S에서 0.100% S로 증가시켰다. 최종 황 및 인 농도는 증가되었다. 그러나, 이들은 Si-탈산 강철의 레이들 정련 후에는 다시 보통의 값 이내에 있었다. 이러한 결과는 최종 강철의 화학이 스크랩 내에 미검출 P 및 S가 증가한 후에도 전형적인 강철의 규격 내에 여전히 속한다는 것을 나타냈다. 일단 불순물의 증가가 검출되면, 아르곤 유속 및 용제의 첨가와 같은 시정 조치가 최종 P 및 S를 시뮬레이션 1과 유사한 값까지 감소시킨다.

시뮬레이션 4 동안에 환원기 내의 다공질 플러그의 고장을 조사했다. 오프-센터 유입구 스트림 때문에 용기 내에 조성되는 소용돌이가 물질이동 속도 상수 0.05min^-1(아르곤 교반 중에는 0.45min^-1까지 내려간다)를 수득하게 하는 것으로 예상했다. 시뮬레이션은 시뮬레이션 1의 기타 선택적인 조건을 변화시키기 않고 계산했다. 최종 황 농도는 0.018%로 증가했는데, 이는 Si-탈산 강철의 레이들 정련 후의 일반적인 값이다. 이러한 결과는 다공질 플러그의 고장이 그레이드 규격에 벗어나는 최종 강철의 화학을 필연적으로 유발하지 않는다는 것을 나타냈다.

환원기 내의 다공질 플러그의 2가지 지정 조치를 시뮬레이션 5 및 6에서 조사했다. 시뮬레이션 5에서는, 산화 슬래그를 환원 슬래그로 대체하고 산화기에 SiMn 및 FeSi 합금을 첨가함으로써 산화기의 작동을 개량하였다. 기타 다른 작업 조건은 시뮬레이션 4와 동일했다. 시뮬레이션 5의 최종 황 농도는 시뮬레이션 1의 최종 황 농도보다 낮았는데, 이는 약간의 황이 3개의 모든 정련 용기 내에서 강철로부터 제거되었기 때문이다. 탄소 및 인은 산화기에서 제거되지 않았기 때문에, 최종 탄소 및 인 농도는 증가되었다. 현저하게는, 시뮬레이션 5(0.10% C, 0.019% P, 0.018% S) 동안에 산화기 내 강철의 화학은 Si-탈산 강철의 레이들 정련 후에 최종 강철 조성과 유사했다. 이러한 결과는 3개의 정련 용기 중 단 1개에서의 강철 처리로 당해 레이들 처리와 유사한 정련을 달성할 수 있다는 것을 나타냈다.

시뮬레이션 6은 피니셔 용기 내에 물질이동 속도상수를 올리면서, 피니셔 내에서 기체 유속 및 용제의 첨가를 증가시킨 것을 제외하고는 시뮬레이션 4와 유사했다. 이러한 변화는 최종 황의 농도를 0.018% S(시뮬레이션 4)에서 0.011% S로 감소시킨 반면에, 최종 탄소 및 인의 농도는 시뮬레이션 1 이후 만큼 낮았다. 피니셔 내에서 아르곤 유속의 증가는 증가된 난류 및 슬래그 포획에 기인한 최종 산물에서의 내재물(inclusion)을 증가시킬 가능성을 갖는다. 다른 시정 조치가 또한 가능할 것이다. 예를 들어, 멜트숍 직원은 다공질 플러그가 고장난 후에 플라이(fly) 상의 환원기를 교체할 것을 선택할 수도 있다.

본 발명 또는 바람직한 구체예(들)의 원소를 소개할 때에, "한", "그" 및 "상기"라는 표현은 일 이상의 원소가 존재한다는 것을 의미하려는 의도이다. 예를 들어, 상기 설명 및 하기의 청구의 범위에서 "한" 인터커넥트(interconnect)라 언급한 것은 일 1 이상의 그러한 인터커넥트가 존재한다는 것을 의미한다. "포함하는", "포함되는" 및 "보유한"이라는 용어는 포괄적으로 의도되었고, 열거된 원소 이외에도 추가적인 원소가 있을 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 범주에서 벗어남이 없이 상기 설명에 있어서 다양한 변화가 이루어질 수 있으나, 상기 설명 및 첨부된 도면에 포함된 모든 사항은 예시적인 것으로 해석되어야 하지 제한적인 의미로 해석되어서는 않되는 것으로 의도하였다. 본 발명의 범주는 청구의 범위에 의해 한정되며, 상기 구체예에 대한 변형이 본 발명의 범주에서 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.

Claims

열원(heat source), 철-함유 물질을 연속적으로 수취하는 용해로(melting furnace) 유입구, 철-함유 물질을 용융금속(molten metal)으로 용융하고, 상기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩(holding) 목적의 용융 용기(melting vessel), 및 용해로 유입구의 연속적인 철-함유 물질의 수취와 동시에 용융 용기로부터 융용된 금속을 연속적으로 배출하는 용해로의 배출구를 포함하는, 철-함유 물질을 용융금속으로 용융시키는 용해로;

화학적 산화 환경을 보유하고, 용해로 배출구로부터 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 산화기 유입구, 산화기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 산화 용기(oxidizing vessel), 및 용해로 배출구로부터 배출된 용융금속에 대한 산화기 유입구의 연속적인 용융금속의 수취와 동시에 산화기로부터 융용금속을 연속적으로 배출하기 위한 산화기 배출구를 포함하는, 용융금속에서 산화성 원소를 산화시키기 위한 산화기(oxidizer); 및

화학적 환원 환경을 보유하고, 산화기 배출구에서 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 환원기 유입구, 환원기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 환원 용기, 및 산화기 배출구로부터 배출된 용융금속에 대한 환원기 유입구의 연속적인 수취와 동시에 환원기로부터 용융금속을 연속적으로 배출하기 위한 환원기 배출구를 포함하는, 용융금속을 탈산 및 탈황하기 위한 환원기(reducer)를 포함하는 강철의 연속식 정련을 위한 장치.
제1항에 있어서, 상기 용해로가 전기 아크로(electric arc furnace)인 것이 특징인 장치.
제1항에 있어서, 상기 환원기 배출구로부터 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하는 피니셔(finisher) 유입구, 합금 단계 동안에 용융금속을 홀딩하기 위한 피니셔 유입구와 연결된 피니셔 용기, 및 환원기 배출구 유래의 용융금속에 대한 피니셔 유입구의 연속적인 수취와 동시에 피니셔로부터 용융금속을 연속적으로 배출하기 위한 피니셔 배출구를 포함하는, 원소를 합금하고 용융금속을 정련하기 위한 피니셔를 추가적으로 포함하는 것이 특징인 장치.
제3항에 있어서, 상기 용해로가 전기 아크로인 것이 특징인 장치.
제4항에 있어서, 상기 환원 용기가 환원 용기의 최상부 모서리의 직경이 더 크고 환원 용기의 최하부 모서리의 직경이 더 작은 원뿔 형상을 보유하는 것이 특징인 장치.
제5항에 있어서, 상기 산화 용기 및 피니셔 용기가 원통형인 것이 특징인 장치.
열원, 철-함유 물질을 연속적으로 수취하는 용해로 유입구, 철-함유 물질을 용융금속으로 용융하고, 상기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 용융 용기, 및 용해로 배출구를 포함하는 용해로에 철-함유 물질을 연속적으로 공급하고 철-함유 물질을 용해로에서 용융금속으로 용융시키는 단계;

용해로 유입구의 철-함유 물질의 연속적인 수취와 동시에 용융 용기 배출구를 통해 연속적으로 용융금속을 배출하는 단계;

화학적 산화 환경을 보유하고, 용해로 배출구를 통해 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 산화기 유입구, 산화기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 산화 용기, 및 산화기 배출구를 포함하는, 용융금속 내 산화성 원소를 산화시키기 위한 산화기에 용융 용기 배출구를 통해 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하는 단계;

산화 용기에서 용융금속 내 산화성 원소를 산화시키는 단계;

용해로 배출구를 통해 배출된 용융금속에 대한 산화기 유입구의 연속적인 수취와 동시에 산화 용기 배출구를 통해 연속적으로 용융금속을 배출하는 단계;

화학적 환원 환경을 보유하고, 산화기 배출구를 통해 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 환원기 유입구, 환원기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 환원 용기, 및 환원기 배출구를 포함하는, 용융금속을 탈산 및 탈황하기 위한 환원기에 산화 용기 배출구에서 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하는 단계; 및

산화기 배출구를 통해 배출된 용융금속에 대한 환원기 유입구의 연속적인 수 취와 동시에 환원 용기 배출구를 통해 용융금속을 연속적으로 배출하는 단계를 포함하는, 강철의 연속식 정련 방법.
제7항에 있어서, 상기 환원기 배출구로부터 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하는 피니셔 유입구, 피니셔 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 피니셔 용기, 및 피니셔 배출구를 포함하는, 용융금속의 합금 및 정련을 위한 피니셔에 환원 용기 배출구를 통해 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하는 단계; 및

환원기 배출구 유래의 용융금속에 대한 피니셔 유입구의 연속적인 수취와 동시에 피니셔 배출구를 통해 용융금속을 연속적으로 배출하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제8항에 있어서, 상기 용해로가 전기 아크로인 것이 특징인 방법.
제8항에 있어서, 상기 환원 용기가 환원 용기의 최상부 모서리의 직경이 더 크고 환원 용기의 최하부 모서리의 직경이 더 작은 원뿔 형상을 보유하는 것이 특징인 방법.
제9항에 있어서, 상기 환원 용기가 환원 용기의 최상부 모서리의 직경이 더 크고 환원 용기의 최하부 모서리의 직경이 더 작은 원뿔 형상을 보유하는 것이 특징인 방법.
제11항에 있어서, 상기 산화 용기 및 피니셔 용기가 각각 원통형인 것이 특징인 방법.
제9항에 있어서, 용해로에 용제(flux)를 공급하는 단계, 산화기에 용제를 공급하는 단계, 및 환원기에 용제를 공급하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제13항에 있어서, 피니셔에 합금 원소를 공급하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제13항에 있어서, 환원기 및 피니셔로 합금 원소를 공급하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제13항에 있어서, 산화기 유입구에서 산화 용기로부터 슬래그(slag)를 연속적으로 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제13항에 있어서, 환원기 유입구에서 환원 용기로부터 슬래그를 연속적으로 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제13항에 있어서, 피니셔 유입구에서 피니셔 용기로부터 슬래그를 연속적으로 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제13항에 있어서, 산화기 유입구에서 산화 용기로부터 슬래그를 연속적으로 제거하고, 환원기 유입구에서 환원 용기로부터 슬래그를 연속적으로 제거하며, 피니셔 유입구에서 피니셔 용기로부터 슬래그를 연속적으로 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
열원, 철-함유 물질을 연속적으로 수취하기 위한 용해로 유입구, 철-함유 물질을 용융금속으로 용융하고, 상기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 용융 용기, 및 용해로 배출구를 포함하는 전기 아크 용해로(electric arc melting furnace)에 산소 함량이 약 0.5% 이하인 철-함유 물질 및 용제를 연속적으로 공급하고 상기 철-함유 물질을 상기 용해로에서 용융금속으로 용융시키는 단계;

용해로 유입구의 철-함유 물질의 연속적인 수취와 동시에 용융 용기 배출구를 통해 연속적으로 용융금속을 배출하는 단계;

화학적 산화 환경을 보유하고, 용해로 배출구로부터 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 산화기 유입구, 산화기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 산화 용기, 및 산화기 배출구를 포함하는, 용융금속 내 산화성 원소를 산화시키기 위한 산화기로 용융 용기 배출구를 통해 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하 는 단계;

산화 용기에서 용융금속 내 산화성 원소를 산화시키는 단계;

용해로 배출구를 통해 배출된 용융금속에 대한 산화기 유입구의 연속적인 수취와 동시에 산화 용기 배출구를 통해 연속적으로 용융금속을 배출하는 단계;

화학적 환원 환경을 보유하고, 산화기 배출구에서 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하기 위한 환원기 유입구, 환원기 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 환원 용기, 및 환원기 배출구를 포함하는, 용융금속을 탈산 및 탈황하기 위한 환원기로 산화 용기 배출구에서 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하는 단계;

산화기 배출구를 통해 배출된 용융금속에 대한 환원기 유입구의 연속적인 수취와 동시에 환원 용기 배출구를 통해 용융금속을 연속적으로 배출하는 단계;

상기 환원기 배출구로부터 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하는 피니셔 유입구, 피니셔 유입구와 연결된 용융금속 홀딩 목적의 피니셔 용기, 및 피니셔 배출구를 포함하는, 용융금속을 합금하기 위한 피니셔에 상기 환원 용기 배출구를 통해 배출된 용융금속을 연속적으로 수취하는 단계;

상기 환원기 배출구 유래의 용융금속에 대한 피니셔 유입구의 연속적인 수취와 동시에 피니셔 배출구를 통해 용융금속을 연속적으로 배출하는 단계;

전기 아크 용해로, 산화기, 환원기, 및 피니셔에 용제를 공급하고, 피니셔에 합금 원소를 공급하는 단계; 및

산화기 유입구에서 산화 용기로부터 슬래그를 연속적으로 제거하고, 환원기 유입구에서 환원 용기로부터 슬래그를 연속적으로 제거하며, 피니셔 유입구에서 피 니셔 용기로부터 슬래그를 연속적으로 제거하는 단계를 포함하는, 강철의 연속식 정련 방법.
제20항에 있어서, 피니셔 배출구로부터 용융금속을 연속적으로 배출하는 단계가 연속주조기의 턴디쉬(turndish)로 상기 용융금속을 연속적으로 배출하는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.