KR20140084185A - 분체 취입 랜스 및 그 분체 취입 랜스를 사용한 용융철의 정련 방법 - Google Patents

Abstract

원형 궤도를 따라 간격을 두고 배열되고, 반응 용기에 수용된 철욕 중으로 산소 가스를 취입하는 복수의 분출 개구를 갖는 정련용 산소 가스 취입 노즐과, 상기 원형 궤도의 중심축과 동축이 되는 축심을 갖고, 그 정련용 산소 가스 취입 노즐의 내측에서 화염을 형성함과 함께, 그 화염에 의해 착열된 분체를 상기 철욕 중으로 취입하는 분출 개구를 갖는 버너 노즐을 구비한 분체 취입 랜스에 있어서, 상기 정련용 산소 가스 취입 노즐의 분출 개구와 상기 버너 노즐의 분출 개구의 위치 관계를 나타내는 지표 A 가 A = 1.7(R - r - d/2)/L + tan (θ - 12 °) - 0.0524 > 0 이 되도록 한다. 여기서, R : 상기 원형 궤도의 반경 (㎜), r : 버너 노즐의 분출 개구의 반경 (㎜), d : 정련용 산소 노즐의 분출 개구의 직경 (㎜), θ : 정련용 산소 가스 취입 노즐의 축심의 경각 (°), L : 랜스 높이 (㎜) 이다. 이로써 용철에 대한 착열 효율을 향상시킨다.

Description

분체 취입 랜스 및 그 분체 취입 랜스를 사용한 용융철의 정련 방법{POWDER INJECTION LANCE AND METHOD OF REFINING MOLTEN IRON USING SAID POWDER INJECTION LANCE}

본 발명은, 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스와, 그 분체 취입 랜스를 사용한 용융철의 정련 방법 및 용융 환원 방법에 관한 것이다.

환경 보호의 관점에서, 철강 제조 공정에 있어서의 CO₂ 배출량의 억제가 급무가 되어지고 있다. CO₂ 배출량을 삭감하기 위해서, 제강 공정에 있어서는, 철원으로서 철스크랩 등의 냉철원의 사용량을 증가시켜 용선 (溶銑) 의 배합률을 저하시키는 등의 대응이 검토되고 또한 실시되고 있다. 냉철원의 사용량을 증가시키는 이유로는, 철강 제품의 제조시에, 고로 (高爐) 에서의 용선 (용융철) 의 제조에서는, 철광석을 환원하고 또한 용융하기 위한 다대한 에너지를 필요로 하는 것과 동시에 다량의 CO₂ 를 배출하는 데에 대해, 냉철원은 용해열만을 필요로 하는 것에 지나지 않고, 이 냉철원을 제강 공정에서 많이 이용하면 할수록 에너지 사용량 및 CO₂ 발생량을 보다 억제할 수 있는 점에 있다. 용융철이란, 철원을 용해한 것을 의미하고, 예를 들어, 고로에서 제조된 용선, 전기로에서 철스크랩을 용해한 용강, 용선으로부터 탈탄 정련 처리가 이루어진 용강도 폭넓게 의미한다.

고로와 전로의 조합으로 이루어지는 철강 제조 공정에서는, 냉철원의 용해용 열원은, 용선이 갖는 현열, 용선 중의 탄소 및 규소의 연소열이 주체이다. 이 때문에, 이 철강 제조 공정에서는, 본래 다량의 냉철원을 용해할 수 없다. 또한, 용선에 대해 예비 탈인 처리가 실시되게 되어, 이 처리 공정의 추가에 수반하여 용선의 온도가 저하된다. 나아가서는, 용선 중의 탄소 및 규소가 예비 탈인 처리로 산화되어, 그들 농도가 감소하는 것은, 냉철원을 용해시키는 것에 대해 불리한 요인이 된다. 또한, 용선의 예비 탈인 처리란, 전로에서 탈탄 정련 처리를 실시하기 전에 용선 단계에서 미리 탈인 처리를 실시하여 용선 중의 인을 어느 정도 제거하는 공정이다. 또, 제철소에 있어서의 철강 제조 공정에서는, 용선에 한정되지 않고, 예를 들어, 용선에 대해 탈탄 처리된 후의 용강에 대해서도 탈인 처리 등의 산화 정련 처리가 실시된다.

그래서, 예비 탈인 처리나 전로에서의 탈탄 정련 처리, 및 반응 용기에 있어서의 산화 정련 처리에 있어서, 용선 및 용강 등의 용융철의 열여유를 높이는 다수의 방법이 제안되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 예비 탈인 처리 중의 생성 슬래그 중에 탄소원을 첨가함과 함께, 슬래그 중에 산소원을 취입하여, 이 탄소원을 연소시키고, 이 연소에 의한 연소열을 용선에 착열 (着熱) 시키는 방법이 제안되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는, 전로 내에서 발생하는 일산화탄소 (CO) 와 랜스에 의해 취입한 산소를 용탕의 욕면 상에서 연소 (이른바 2 차 연소) 시키고, 그 연소열을 용철에 착열시키는 방법이 개시되어 있다.

한편, 용선의 탈인 처리에 있어서는, 그 때에 발생하는 슬래그로부터의 불소의 용출이 문제가 되고 있으며, 형석 등의 불소화원을 사용하지 않고 효율적으로 탈인 처리를 실시하는 것이 요망되고 있다.

그것을 위한 수단으로서, 특허문헌 3 에는, 상저취 (上底吹) 전로에 있어서, 상취 (上吹) 랜스로부터 CaO 와 Al₂O₃ 의 혼합 분말을 용선에 분사함과 함께, 노저 (爐底) 로부터 교반용 가스를 취입하여 용선을 교반하면서 탈인 처리를 실시하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 4 에는, 탈인 등의 야금 반응 특성을 개선하기 위해서, 플럭스의 재화성 (滓化性) 을 높이는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은, 산소 가스 외에 천연 가스 등의 연료 가스와 생석회 등의 플럭스를 상취 랜스로부터 공급하고, 플럭스를 연료 가스의 연소 화염 중을 경유시킴으로써, 용융 상태에서 용선에 공급하는 것을 가능하게 하고 있다.

또한, 특허문헌 5 및 6 에는, 야금 반응의 효율 향상을 목적으로 하여, 슬래그의 재화를 촉진시키기 위해서, 상취 랜스에 버너 기능을 부여하고, 그 버너의 중심 구멍으로부터 탈인제를 분출시켜 가열, 첨가하는 방법이 각각 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평9-20913호 일본 공개특허공보 소60-67610호 일본 공개특허공보 2000-345226호 일본 공개특허공보 평11-080825호 일본 공개특허공보 2005-336586호 일본 공개특허공보 2007-92158호

그러나, 상기 종래 기술에는 다음의 문제점이 있다. 특허문헌 1 에서는, 생성 슬래그 중에 탄소원을 첨가함으로써, 용선 온도는 상승하지만, 탄소원에 함유되는 황의 혼입을 초래하여 강 중의 황 농도가 높아진다. 또, 탄소원의 연소 시간을 확보하기 위해서 정련 시간이 길어져, 제조 비용이 상승한다는 문제가 있다. 또한, 탄소원을 연소시키는 점에서, CO₂ 의 발생량이 자연히 증가한다는 문제도 있다.

그런데, 용선 등의 용융철은 전로로의 반송 등을 위해, 토페도카나 취과 (取鍋) 등의 전로와 비교하여 프리보드가 작은 반응 용기에 수용될 수 있다. 일반적으로, 전로에서는 탈탄 처리가 실시되는 것을 전제로 하여, 탈탄 처리에 의해 발생하는 스플래쉬 등의 영향을 고려하여 프리보드가 비교적 크고, 2.0 ∼ 5.0 m 이다. 한편, 전술한 반응 용기는 프리보드가 0.8 ∼ 2.2 m 이다. 실제의 제철소에 있어서의 조업에서는, 용융철에 대해 프리보드가 비교적 작은 반응 용기에서도 탈인 처리 등의 산화 정련 처리가 실시된다. 특허문헌 1 에는 이와 같은 경우의 반응 용기와 상취 랜스의 위치적인 관계에 대해서는 특별히 고려되어 있지 않다.

상기 특허문헌 2 에 개시된 방법에서는, 전로 내에서 발생하는 CO 와 랜스에 의해 취입한 산소가 용선의 욕면 상에서 연소되기 때문에, 노체 내화물의 손모가 격렬하다.

특허문헌 3 에 개시된 방법에서는, 첨가하는 Al₂O₃ 에 의해 CaO 의 융점이 저하되어, CaO 의 재화를 촉진시킬 수 있지만, 슬래그 중의 Al₂O₃ 농도가 높아지기 때문에, 노체 내화물의 손모를 초래하여, 오히려 비용이 높아지는 것이 염려됨과 함께, 탈인 속도가 저하된다.

특허문헌 4 에서는, 상취 랜스를 사용하여 전로에서 산화 정련 처리를 실시할 때에는, 취련 도중에 상취 랜스 높이가 변동하는 경우가 있다. 상취 랜스 높이가 변동하는 경우에는, 화염 길이와 랜스 높이가 크게 상이해진다. 이에 따라, 분말상 정련제에 효과적으로 착열되지 않는 것으로 생각된다.

또한, 특허문헌 4 에서는, 상취 랜스를 사용한 전로에서의 취련에 관한 것이며, 프리보드가 비교적 작은 반응 용기에서의 취련에 관한 것은 아니다. 용융철의 산화 정련 처리, 예를 들어, 탈인 처리에 있어서, 반응 용기는 전로와 비교하여 프리보드가 작음으로써, 특허문헌 4 에서는 분말상 정련제에 버너 화염에 의한 열이 효과적으로 착열되지 않는 것으로 생각된다. 또, 랜스 높이 내에서 연소가 완료되지 않고, 미연의 연료 가스가 용융철의 욕면에 도달하여, 연소 가스의 분해 반응이 일어나는 것이 예측된다. 이 분해 반응은 흡열 반응이며, 분말상 정련제에 대한 착열의 관점에서 생각하면, 통상적으로 탈인 처리 등의 산화 정련 처리에는 매우 불리한 요인이 된다.

또한, 특허문헌 4, 5, 6 에 개시된 방법에서는, 4 중관 혹은 5 중관 구조로 이루어지는 상취 랜스가 사용되고, 탈인제 등을 산소 가스로 반송하고 있기 때문에, 순철 등을 함유하는 반응성의 분체를 취입할 수 없다. 또, 취입량, 프로판의 유량이 낮아, 용선 배합률을 저감시키는 데에 충분한 효과를 기대할 수 없다.

그래서, 본 발명의 목적은, 상기 서술한 바와 같은 문제 없이 버너의 연소열을 용철에 효율적으로 부여 (착열) 하여, 용선 배합률을 유리하게 저감시킬 수 있는 분체 취입 랜스, 그 취입 랜스를 사용한 용융철의 정련 방법 및 금속 용탕의 용융 환원 방법을 제안하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 버너 기능을 갖는 분체 취입 랜스 (상취 랜스) 를 사용하여, 이 분체 취입 랜스 (상취 랜스) 의 하단에 버너 화염을 형성시키고, 분체 취입 랜스 (상취 랜스) 를 통해 분말상 정련제를 이 화염으로 가열하면서 전로 내의 냉철원이 첨가된 용융철에 분사하여, 예비 탈인 처리나 탈탄 정련 등의 산화 정련 처리를 용선에 실시함에 있어서, 분말상 정련제를 효율적으로 가열하여, 용선 중의 냉철원의 배합 비율을 안정적으로 높일 수 있는 용융철의 정련 방법을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 목적은, 버너 기능을 갖는 분체 취입 랜스 (상취 랜스) 를 사용하여, 이 분체 취입 랜스 (상취 랜스) 의 하단에 버너 화염을 형성시키고, 분체 취입 랜스 (상취 랜스) 를 통해 분말상 정련제를 이 화염으로 가열하면서, 프리보드가 비교적 작은 반응 용기 내의 용융철에 분사하여, 탈인 처리 등의 산화 정련 처리를 용융철에 실시함에 있어서, 분말상 정련제를 효율적으로 가열하여, 반응 용기 내의 용융철의 열여유를 높일 수 있는 용융철의 정련 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 원형 궤도를 따라 간격을 두고 배열되고, 반응 용기에 수용된 철욕 중으로 산소 가스를 취입하는 복수의 분출 개구를 갖는 정련용 산소 가스 취입 노즐과, 상기 원형 궤도의 중심축과 동축이 되는 축심을 갖고, 그 정련용 산소 가스 취입 노즐의 내측에서 화염을 형성함과 함께, 그 화염에 의해 착열된 분체를 상기 철욕 중으로 취입하는 분출 개구를 갖는 버너 노즐을 구비한 분체 취입 랜스에 있어서, 상기 정련용 산소 가스 취입 노즐과 상기 버너 노즐의 위치 관계를 나타내는 지표 A 가 하기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스.

A = 1.7(R - r - d/2)/L + tan(θ - 12 °) - 0.0524 > 0

R : 정련용 산소 가스 취입 노즐의 피치 써클의 반경 (㎜)

r : 버너 노즐의 개구 반경 (㎜)

d : 정련용 산소 노즐의 직경 (㎜)

θ : 정련용 산소 가스 취입 노즐의 축심과 원형 궤적의 중심축이 이루는 각도 (경각)( °)

L : 랜스 높이 (㎜)

(2) (1) 에 기재한 분체 취입 랜스가 탈인 취련 또는 탈탄 취련에 사용하는 정련용 상취 랜스인 것을 특징으로 하는 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스.

(3) (1) 또는 (2) 에 기재한 분체 취입 랜스를 사용하여 반응 용기에 수용된 용철의 정련을 실시하는 방법에 있어서,

상기 버너 노즐의 연료로서, 프로판 가스, C 가스 등의 기체 연료, 중유 등의 액체 연료 및 플라스틱 등의 고체 연료 중 1 종 또는 2 종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 용철의 정련 방법.

(4) 상기 철욕형 정련로 내에 금속 산화물, 산화물계 광석의 분체 또는 입체를 장입 (裝入), 용융 환원하여 금속 용탕을 얻는 용융 환원 방법에 있어서, (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재한 분체 취입 랜스의 버너 노즐을 통해, 금속 산화물 및 산화물계 광석 중 어느 1 종 또는 2 종 이상의 분립상의 부원료를 취입하는 것을 특징으로 하는 금속 용탕의 용융 환원 방법.

(5) 분말상 정련제 공급 유로와, 연료 가스 공급 유로와, 연료 가스의 연소용 산화성 가스 공급 유로와, 정련용 산화성 가스 공급 유로를 따로따로 갖는 상취 랜스를 사용하여, 상기 연료 가스 공급 유로로부터 연료 가스를 공급하고, 또한 상기 연소용 산화성 가스 공급 유로로부터 연소용 산화성 가스를 공급하여, 전로에 수용되는 용융철의 욕면을 향해 상기 상취 랜스의 노즐 전면에 화염을 형성하고,

상기 분말상 정련제 공급 유로로부터 분말상 정련제를 공급하고, 그 분말상 정련제를 상기 화염으로 가열하면서, 용융철의 욕면을 향해 분사하면서, 상기 정련용 산화성 가스 공급 유로로부터 용융철의 욕면을 향해 정련용 산화성 가스를 공급하는 용융철의 정련 방법으로서,

상기 전로의 프리보드가 2.0 ∼ 5.0 m 인 경우에, 상기 상취 랜스로서 상기 (1) 에 기재된 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스를 사용하여,

연료 가스와 연소용 산화성 가스의 유량비를 하기의 (1) 식을 만족시키면서 상기 화염을 형성하는 것을 특징으로 하는 용융철의 정련 방법.

0.4 ≤ (G/F)/(G/F)_st ≤ 1.0 … (1)

단, (1) 식에 있어서, G : 연소용 산화성 가스 공급 속도 (N㎥/분),

F : 연료 가스 공급 속도 (N㎥/분),

(G/F)_st : 연료 가스와, 그 연료 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성 가스의 화학 양론 계수의 비이다.

(6) 상기 연소용 산화성 가스의 토출 유속 V_G 가 하기의 (2) 식을 만족하도록 상기 연소용 산화성 가스 공급 속도 G 를 조정하는 것을 특징으로 하는 상기 (5) 에 기재된 용융철의 정련 방법.

0.2 ≤ V_G/C ≤ 1.0 … (2)

단, (2) 식에 있어서, V_G : 연소용 산화성 가스의 토출 유속 (Nm/초), C : 음속 (Nm/초) 이다.

(7) 상기 분말상 정련제는, 산화철과 석회계 매용제와 가연성 물질 중 적어도 1 종류를 함유하고 있고, 그 분말상 정련제를 불활성 가스와 함께 용융철의 욕면을 향해 공급하여, 냉철원이 첨가된 용융철에 대해 산화 정련 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 상기 (5) 또는 상기 (6) 에 기재된 용융철의 정련 방법.

(8) 상기 용융철이 용선이고, 상기 산화 정련 처리가 용선의 예비 탈인 처리인 것을 특징으로 하는 상기 (7) 에 기재된 용융철의 정련 방법.

(9) 분말상 정련제 공급 유로와, 연료 가스 공급 유로와, 연료 가스의 연소용 산화성 가스 공급 유로와, 정련용 산화성 가스 공급 유로를 따로따로 갖는 상취 랜스를 사용하여, 상기 연료 가스 공급 유로로부터 연료 가스를 공급하고, 또한 상기 연소용 산화성 가스 공급 유로로부터 연소용 산화성 가스를 공급하여, 반응 용기에 수용되는 용융철의 욕면을 향해 상기 상취 랜스의 노즐 전면에 화염을 형성하고,

산화철과 석회계 매용제와 가연성 물질 중 적어도 1 종류를 함유하는 분말상 정련제를, 불활성 가스와 함께 상기 분말상 정련제 공급 유로로부터 용융철의 욕면을 향해 공급하고, 그 분말상 정련제를 상기 화염으로 가열하면서, 용융철의 욕면을 향해 분사하면서, 상기 정련용 산화성 가스 공급 유로로부터 용융철의 욕면을 향해 정련용 산화성 가스를 공급하는 용융철의 정련 방법으로서,

상기 반응 용기의 프리보드가 0.5 ∼ 2.0 m 인 경우에, 상기 상취 랜스로서 상기 (1) 에 기재된 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스를 사용하여, 연료 가스와 연소용 산화성 가스의 유량비를 하기의 (3) 식을 만족하도록 조정하면서 상기 화염을 형성하는 것을 특징으로 하는 용융철의 정련 방법.

1.0 ≤ (G/F)/(G/F)_st ≤ 5.0 … (3)

단, (3) 식에 있어서, G : 연소용 산화성 가스 공급 속도 (N㎥/분), F : 연료 가스 공급 속도 (N㎥/분),

(G/F)_st : 연료 가스와, 그 연료 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성 가스의 화학 양론 계수의 비이다.

(10) 연소용 산화성 가스 토출 유속이 하기의 (4) 식을 만족하도록, 상기 연소용 산화성 가스 공급 속도 G 를 조정하는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 에 기재된 용융철의 정련 방법.

1.0 ≤ V_G/C ≤ 3.0 … (4)

단, (4) 식에 있어서, V_G : 연소용 산화성 가스의 토출 유속 (Nm/초), C : 음속 (Nm/초) 이다.

(11) 상기 용융철이 용선이고, 상기 정련용 산화성 가스를 공급하여 실시하는 용융철의 정련은 용선의 탈인 처리인 것을 특징으로 하는 상기 (9) 또는 상기 (10) 에 기재된 용융철의 정련 방법.

본 발명에 관련된 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스에 의하면, 정련용 산소 가스 취입 노즐과 버너 노즐의 위치 관계를 나타내는 지표 A 를 A = 1.7(R - r - d/2)/L + tan(θ - 12 °) - 0.0524 > 0 으로 했기 때문에, 취입에 관련된 정련용 산소 가스와 버너에 의해 형성되는 화염의 간섭이 작아져, 버너 화염의 온도가 고위로 유지되기 때문에, 분체가 효율적으로 가열되고, 그 결과로서 용철에 있어서의 착열 효율의 향상을 도모할 수 있다.

또, 상기의 구성으로 이루어지는 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스에 의하면, 용철에 대한 착열 효율이 개선되기 때문에, 탈인 취련 또는 탈탄 취련에 사용하는 정련용 상취 랜스로서 사용함으로써, 스크랩을 대량으로 사용할 수 있어, 용선 배합률의 대폭적인 저감이 가능해진다. 또, 착열 효율의 개선에 의해 탄재의 사용량을 삭감하는 것이 가능하여, CO₂ 의 배출량의 삭감을 도모할 수 있다.

또, 본 발명에 관련된 분체 취입 랜스에 의하면, 버너 노즐의 연료로서, 프로판 가스, C 가스 등의 기체 연료, 중유 등의 액체 연료 및 플라스틱 등의 고체 연료 중 1 종 또는 2 종 이상을 사용함으로써 철욕형 정련로에 수용된 용철의 정련을 실시할 수 있다.

또한, 상기의 구성으로 이루어지는 본 발명의 분체 취입 랜스에 의하면, 그 분체 취입 랜스의 버너 노즐을 통해 금속 산화물 및 산화물계 광석 중 어느 1 종 또는 2 종 이상의 분립상의 부원료를 취입함으로써, 금속 용탕의 용융 환원을 실시할 수도 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 그 선단 하방에 버너 화염을 형성하기 위한 상취 랜스의 연료 가스 공급 유로로부터 공급되는 연료 가스와, 연소용 산화성 가스 공급 유로로부터 공급되는 연소용 산화성 가스의 유량비를, 연료 가스와, 그 연료 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성 가스의 화학 양론 계수의 비에 대해 소정의 범위가 되도록 제어하므로, 상취 랜스 높이 L (m) 과 화염 길이 l (m) 의 비 (l/L) 가 0.8 이상 1.2 이하가 되도록 설정하는 것이 가능해진다. 그 결과, 이 화염의 열을 상취 랜스로부터 공급되는 분말상 정련제에 효과적으로 전달시킬 수 있기 때문에, 가열된 분말상 정련제에 의해, 용융철의 열여유가 향상된다. 그 결과, 예를 들어 전로에 있어서의 용융철의 산화 정련 처리에 있어서, 철스크랩 등의 냉철원의 배합 비율을 대폭 증대시키는 것이 가능해진다. 또, 반응 용기 내의 용융철에 대한 착열 효율을 안정적으로 높게 유지하기 위한 가탄용 (加炭用) 의 탄재를 삭감할 수 있어, CO₂ 의 배출량의 저감이라는 효과도 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따르는 분체 취입 랜스를 전로형 정련 설비에 설치한 상태를 나타낸 도이다.
도 2(a) (b) 는 본 발명의 제 1 실시형태에 따르는 분체 취입 랜스의 구체적 구조를 모식적으로 나타낸 도이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따르는 분체 온도와 A 치의 관계를 나타낸 도이다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태를 실시할 때에 사용하는 전로 설비를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시형태를 실시할 때에 사용하는 상취 랜스의 개략 확대 종단면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태를 실시할 때의 프로판 가스와 연소용 산소 가스의 유량비와, 화염 길이 지수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은 본 발명의 제 2 실시형태를 실시할 때의 랜스 높이 L 에 대한 화염 길이 l 의 값 (l/L) 과, 화염 길이 l 과 랜스 높이 L 이 동등한 경우 (l/L = 1) 를 기준으로 한 착열량에 대한 각 값 (l/L) 에 있어서의 착열량의 값 (착열 지수) 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8 은 본 발명의 제 3 실시형태를 실시할 때에 사용하는 정련 설비를 나타내는 개략 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 제 3 실시형태를 실시할 때에 사용하는 상취 랜스의 개략 확대 종단면도이다.
도 10 은 본 발명의 제 3 실시형태를 실시할 때의 프로판 가스와 연소용 산소 가스의 유량비와, 화염 길이 지수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11 은 본 발명의 제 3 실시형태를 실시할 때의 랜스 높이 L 에 대한 화염 길이 l 의 값 (l/L) 과, 화염 길이 l 과 랜스 높이 L 이 동등한 경우 (l/L = 1) 를 기준으로 한 착열량에 대한 각 값 (l/L) 에 있어서의 착열량의 값 (착열 지수) 의 관계를 나타내는 그래프이다.

(실시형태 1)

이하, 본 발명을 도면을 사용하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따르는 분체 취입 랜스를 전로형 정련 설비에 설치한 상태를 나타낸 도이고, 도 2(a) (b) 는 본 발명에 따르는 분체 취입 랜스의 선단 부분의 단면을 확대하여 나타낸 도이다. 또한, 본 발명의 실시형태 1 에 있어서 반응 용기란 예를 들어 철욕형 정련로가 포함된다.

도에 있어서의 부호 1 은 노체이다. 노체 (1) 는, 그 노체 (1) 의 골격을 이루는 철피 (1a) 와, 이 철피 (1a) 의 내측에 시공된 내화물층 (1b) 으로 구성되어 있다.

또, 부호 2 는, 노체 (1) 의 저부에 형성되고, 정련시에 Ar 가스와 같은 불활성 가스를 취입하여 철욕을 교반하기 위한 저취 우구 (羽口), 3 은 노체 (1) 내에 수용된 용철, 4 는 용철 상에 부유하는 슬래그, 5 는 선단을 아래로 향해 기립 자세를 가지고 배치된 분체 취입 랜스 (상취 랜스) 이다.

분체 취입 랜스 (5) 의 상단에는, 정련용 산소 가스를 공급하는 송급관 (6), 연소용 산소 가스를 공급하는 송급관 (7), 연료 가스를 공급하는 송급관 (8), 분체를 공급하는 송급관 (9) 이 각각 연결되어 있다.

또한, 부호 10 은 상취 랜스 (5) 로부터 취입되는 분체, 11 은 연료의 연소에 의해 형성된 화염, 12 는 분체 (10) 와 함께 취입되는 정련용 산소 가스이다.

분체 취입 랜스 (5) 는, 그 구체적 구조를 도 2(a) (b) 에 나타낸 바와 같이, 랜스 본체 (5a) 와, 이 랜스 본체 (5a) 의 선단부에 일체 연결하는 노즐부 (5b) 로 구성되어 있다.

랜스 본체 (5a) 는, 냉각수 순환로 m 을 갖는 외관 (5a₁) 과, 그 외관 (5a₁) 의 내측에 정련용 산소 가스의 취입 경로를 형성하도록 동심 배치된 내관 (5a₂) 으로 이루어진다.

또, 노즐부 (5b) 에는, 노체 (1) 에 수용된 철욕 중으로 산소 가스를 취입하는 정련용 산소 가스 취입 노즐 (5b₁) 과, 버너 노즐 (5b₂) 이 형성되어 있고, 분체 (10) 는, 내관 (5a₂) 의 최내측에 형성되는 통로를 통해 불활성 가스 등의 반송 가스와 함께 취입된다.

랜스 본체 (5a) 의 내관 (5a₂) 의 내측에는, 연소용 산화성 가스를 공급하는 경로와 연료를 공급하는 경로를 형성하기 위한 관체 (5a₃, 5a₄) 를 적절히 동심에 배치해 둘 수 있다. 이 경우, 최내측에 위치하는 관체 (5a₄) 가 분체의 송급 경로를 형성한다.

상기의 정련용 산소 가스 취입 노즐 (5b₁) 은, 원형 궤도 K (도 2(b) 참조) 에 따라 간격을 두고 배열되고, 정련용 산소 가스의 취입 경로에 연결되는 복수의 분출 개구 e 를 구비하고 있다.

또, 버너 노즐 (5b₂) 은, 원형 궤도 K 의 중심축 K₁ 과 동축이 되는 축심 J 를 갖고, 정련용 산소 가스 취입 노즐 (5b₁) 의 분출 개구 e 의 직경 방향의 내측에서 화염 (11) 을 형성함과 함께, 그 화염 (11) 에 의해 착열된 분체 (10) 를 철욕 중으로 취입하는 분출 개구 f 를 구비하고 있다.

상기 원형 궤도 K 는 가상선으로 표시되는 것으로서, 분출 개구 e 의 축심이 원형 궤도 K 상에 있는 경우에, 그 원형 궤도 K 를 분출 개구 e 의 피치 써클이라고 부르는 것으로 한다.

여기에, 정련용 산소 가스 취입 노즐 (5b₁) 의 분출 개구 e 에 있어서의 피치 써클의 반경을 R (㎜), 버너 노즐 (5b₂) 의 분출 개구 f 의 반경을 r (㎜), 정련용 산소 노즐 (5b₁) 의 분출 개구 e 의 직경을 d (㎜), 정련용 산소 가스 취입 노즐 (5b₁) 의 분출 개구 e 의 축심 d₁ 과, 원형 궤적의 중심축 K₁ 이 이루는 각도 (경각) 를 θ (°), 랜스 높이 (철욕 욕면으로부터 랜스의 노즐 선단에 이를 때까지의 높이) 를 L 로 했을 경우에, 정련용 산소 가스 취입 노즐 (5a) 과 버너 노즐 (5b) 은, 그 위치 관계를 나타내는 지표를 A 로 하면, A = 1.7(R - r - d/2)/L + tan(θ - 12 °) - 0.0524 > 0 의 조건을 만족하도록 되어 있다.

이하, 상기의 구성으로 이루어지는 분체 취입 랜스에 대해, 정련용 산소 가스 취입 노즐 (5b₁) 과 버너 노즐 (5b₂) 의 위치 관계를 A = 1.7(R - r - d/2)/L + tan(θ - 12 °) - 0.0524 > 0 으로 하는 것에 이른 경위에 대해 설명한다.

먼저, 발명자들은 랜스를 통해 금속 산화물이나 산화물계의 분체를 취입함에 있어서, 용철과 접촉하기 전에 미리 취입에 관련된 분체를 가열하는 것이 용선 배합률을 저하시키는 데에 효과적이지 않을까 생각하여, 분체의 가열, 첨가 방법에 대한 검토를 진행시켰다.

그리고, 분체의 가열 상황을 조사하기 위해, 내경 1 m, 높이 3 m 의 종형 관상로를 사용하고,

이 종형 관상로의 상부에, 중심부로부터 분체를 공급할 수 있는 버너 기능이 부여된 표 1 에 나타내는 바와 같은 조건으로 이루어지는 여러 가지 상이한 상취 랜스를 사용하여 분체 (사이즈 : ≤ 75 ㎜ 가 되는 석회를 사용) 의 취입 실험을 실시하여, 취입에 관련된 분체의 온도를 방사 온도계를 사용하여 측정하였다.

그 결과를 도 3 에 나타낸다. 도 3 에 나타내는 결과로부터, 분체 취입 랜스에 대해, 정련용 산소 가스 취입 노즐 (5b₁) 과 버너 노즐 (5b₂) 의 위치 관계를, A = 1.7(R - r - d/2)/L + tan(θ - 12 °) - 0.0524 > 0 으로 함으로써, 분체의 온도가 현저하게 상승하는 것의 지견을 얻기에 이른 것이다.

상기의 조건은 버너 가스의 분류와 정련용 산소 가스의 분류의 확산의 궤적으로부터 산출한 것이며, 과잉으로 정련용 산소 가스가 버너 화염과 접촉 (간섭) 하면 버너 화염의 온도가 저하된다는 생각에 기초하는 것이며, 이로써, 정련용 산소 가스와 버너 화염의 간섭이 작아져, 버너 화염의 온도가 고위로 유지되는 결과, 분체가 효율적으로 가열된다.

본 발명에 의하면, 상취의 정련용 산소 가스를 취입하면서, 탈인 정련 (취련) 혹은 탈탄 정련을 실시함에 있어서, 부원료인 분체를 버너의 화염에 의해 효율적으로 가열하면서 용철에 공급하는 것이 가능해져, 종래와 비교하여 대량의 스크랩을 용해하는 것이 가능해진다.

그리고, 그 결과로, 탈인, 탈탄 정련에 드는 용제 비용의 삭감이 가능해져, 자원 절약, 에너지 절약이 달성된다. 또, 전로 조업의 안정화를 도모할 수 있으므로, 공업상 유익한 효과가 초래된다.

또한, A 치는 정련용 산소 가스의 2 차 연소에 의한 내화물의 용손 (溶損) 방지의 관점에서, 상한치로는 0.20 으로 하는 것이 좋다.

또, 랜스 높이 L 은, 전로 조업에 있어서는 2000 ∼ 5000 ㎜ 정도로 설정된다. 프리보드가 0.5 ∼ 2 m 의 반응 용기에 있어서는 500 ∼ 2000 ㎜ 로 설정된다.

본 발명에 따르는 분체 취입 랜스를 사용하여 처리하는 용철로는, 고로 등의 용선 제조 설비로 제조된 용철 (탈인 공정에서 사용되는 용철), 탈인 공정을 거친 탈인 용철이 바람직하다.

용철의 정련에 있어서는, 버너 노즐의 연료로서, 프로판 가스, C 가스 등의 기체 연료, 중유 등의 액체 연료 및 플라스틱 등의 고체 연료 중 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다.

또, 철욕형 정련로 내에 금속 산화물, 산화물계 광석의 분체 또는 입체를 장입하고, 용융 환원하여 금속 용탕을 얻음에 있어서는, 산화물을 환원하기 위한 탄재 및 환원열을 보상하기 위한 탄재를 별도로 첨가할 필요가 있다. 여기서, 금속 산화물, 산화물계 광석은 철광석, 소결 분말, 크롬 광석, 망간 광석, 제철 더스트 등을 말한다.

실시예 1

상취 랜스로서, 상기에 기술한 도 2 에 나타낸 바와 같은 구조가 되는 랜스를 사용하여, 용량이 2.5 t 이 되는 상기에 기술한 도 1 에 나타낸 바와 같은 상저취 전로로 표 2 에 나타내는 성분 조성이 되는 용선을 철스크랩과 함께 장입하고, 표 3 의 조건하에서 탈인 취련을 실시하였다.

그리고, 그 후, 출선, 배재 (排滓) 하고, 또한 동일한 상저취 전로에 탈인 처리한 용선을 철스크랩과 함께 장입하여 표 3 의 조건하에서 탈탄 취련을 실시하여, 상취 랜스의 A 치의 용선 배합률에 미치는 영향에 대한 조사를 실시하였다. 그 결과를 표 4 에 나타낸다.

또한, 탈인 취련에서는, 노 내에 철스크랩을 장입한 후, 온도가 1350 ℃ 가 되는 용철을 장입하고, 상취 랜스로부터 취련 산소 가스를 공급하며, 동시에 생석회 분말, 연소 산소 가스, 프로판 가스를 용철면을 향해 분사하면서 저취 우구로부터 아르곤 가스를 교반 가스로서 용철 중에 취입하였다.

또, 이 취련에서는, 철스크랩의 장입량은, 탈인 처리 종료 온도가 1400 ℃ 가 되도록 조정하고, 생석회는 노 내 슬래그의 염기도 (mass％CaO/mass％SiO₂) 가 2.5 가 되도록 첨가량을 조정하였다.

탈탄 취련에서는, 노 내에 철스크랩을 장입한 후, 온도가 1350 ℃ 가 되는 용철 (탈인한 용철) 을 장입하고, 상취 랜스로부터 취련 산소 가스를 공급하며, 동시에 생석회 분말, 연소 산소 가스, 프로판 가스를 용철면을 향해 분사하면서 저취 우구로부터 아르곤 가스를 교반 가스로서 용철 중에 취입하였다.

철스크랩의 장입량은, 탈탄 처리 종료 온도가 1680 ℃, 탄소 농도가 0.05 mass％ 가 되도록 조정하였다. 생석회는 노 내 슬래그의 염기도 (mass％CaO/mass％SiO₂) 가 3.5 가 되도록 첨가량을 조정하였다.

표 4 로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따르는 버너 기능을 구비한 취입 랜스를 사용하여 탈인, 탈탄 취련을 실시했을 경우에 있어서는, 철스크랩 배합비를 높이는 것이 가능하여, 용선 배합률을 대폭 저감시킬 수 있는 것이 확인되었다.

또, 본 발명에 따르는 취입 랜스를 사용하여 금속 용탕의 용융 환원을 실시하기 위해 2.5 t 의 용선을 전로에 장입하고, 정련용 산소 가스량 : 7.5 N㎥/min, 저취 질소 가스량 : 0.25 N㎥/min 의 조건으로 코크스를 적절히 공급하면서 취련을 개시하였다.

그리고, 용선 온도가 1600 ℃ 가 될 때까지 승열시키고, 용선 온도가 1600 ℃ 에 달한 시점에서 상취 랜스로부터 크롬 광석 분말의 공급을 개시하여, 용융 환원 취련을 실시하였다. 또한, 이 용융 환원 취련에 있어서는, 용융 환원 취련의 개시와 함께 상취 랜스로부터 버너의 프로판 가스와 산소 가스의 공급도 개시하였다.

프로판 가스와 산소 가스의 유량은 각각 0.2 N㎥/min, 1.0 N㎥/min 으로 하고, 용융 환원 취련 중은 적절히 용선 온도를 측정하여, 용융 환원에 적합한 용선 온도 1600 ℃ 가 되도록 크롬 광석 분말의 공급 속도를 변화시켜 취련을 실시하였다.

소정 시간 (약 30 분간) 을 지나고 나서, 크롬 광석 분말, 프로판 가스, 산소 가스의 공급을 정지시키고, 또한 상취의 산소 가스의 공급만을 실시하는 취련을 3 분 실시하였다.

상기의 용융 환원 취련에 있어서, 크롬 광석의 사용량 지수와 A 치의 관계에 대해 조사한 결과를, 비교예 (비교예 3, 4, 취련 조건은 적합예 4, 적합예 5 와 동일) 의 결과와 함께 표 5 에 나타낸다. 또한, 표 중의 크롬 광석의 사용량 지수는, 적합예 5 의 지수를 1.00 으로서 비교하여 표시한 것이다.

표 5 로부터 분명한 바와 같이, A 치가 0 이하가 되는 비교예 3, 비교예 4 에서는, 용융 환원 취련에서의 크롬 광석의 사용량 지수가 작아지는 것이 확인되었다.

(실시형태 2)

본 발명의 실시형태 2 는, 전로에 수용된 용선에 대해 상취 랜스로부터 정련용 산화성 가스를 공급하여 실시하는 산화 정련 처리를 대상으로 하고 있다. 이 산화 정련 처리로는, 현재 용선의 예비 탈인 처리 및 용선의 탈탄 정련 처리가 실시되고 있고, 본 발명은 어느 쪽의 산화 정련 처리에도 적용할 수 있다. 본 발명을 용선의 탈탄 정련에 적용하는 경우에, 예비 탈인 처리가 실시된 용선에 대해 본 발명을 실시해도, 예비 탈인 처리가 실시되어 있지 않은 용선에 대해 본 발명을 실시해도 어느 쪽이어도 상관없다. 본 발명을 예비 탈인 처리에 적용하고, 이 예비 탈인 처리에 의해 정련된 용선을 전로에서 탈탄 정련할 때에도 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명에 있어서 사용하는 용선 (용융철) 은, 고로에서 제조된 용선 (용융철) 이고, 이 용선 (용융철) 을 용선 래들, 토페도카 등의 용선 반송 용기에서 수선 (受銑) 하여, 예비 탈인 처리 및 탈탄 정련을 실시하는 전로에 반송한다. 이하, 전로에 있어서의 용선의 예비 탈인 처리를 예로서, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 4 는 본 발명을 실시할 때에 사용하는 전로 설비를 나타내는 개략 단면도이다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 전로 설비 (101) 는, 노 본체 (102) 와, 이 노 본체 (102) 의 내부에 삽입되어, 상하 방향으로 이동 가능한 상취 랜스 (103) 를 가지고 있다. 이 노 본체 (102) 는, 그 외각이 철피 (104) 로 구성되어 있다. 이 철피 (104) 의 내측에 내화물 (105) 이 형성되어 있다. 노 본체 (102) 의 상부에는, 탈인 처리 종료 후의 용선 (126) 을 출탕하기 위한 출탕구 (106) 가 형성되고, 또, 노 본체 (102) 의 노저부에는, 교반용 가스 (128) 를 취입하기 위한 복수의 저취 우구 (107) 가 형성되어 있다. 이 저취 우구 (107) 는, 가스 도입관 (108) 과 접속되어 있다. 전로는, 용선 래들 또는 토페도카 등의 용선 반송 용기에 비해, 프리보드가 커, 용선을 강교반하는 것이 가능하고, 이로써, 냉철원의 용해 능력이 높을뿐만 아니라, 적은 석회계 매용제의 사용량으로 신속히 탈인 처리를 실시할 수 있다.

상취 랜스 (103) 에는, 분말상 정련제 공급관 (109) 과, 연료 가스 공급관 (110) 과, 연소용 산화성 가스 공급관 (111) 과, 정련용 산화성 가스 공급관 (112) 과, 상취 랜스 (103) 를 냉각시키기 위한 냉각수를 공급 및 배출하기 위한 냉각수 급수관 및 배수관 (도시 생략) 이 접속되어 있다. 분말상 정련제 공급관 (109) 에는, 질소 가스, Ar 가스 등의 불활성 가스와 함께, 산화철, 석회계 매용제, 가연성 물질 중 적어도 1 종을 함유하는 분말상 정련제 (129) 가 공급된다. 연료 가스 공급관 (110) 에는, 프로판 가스, 액화 천연 가스, 코크스로 가스 등의 가스 연료가 공급된다. 연소용 산화성 가스 공급관 (111) 에는, 공급되는 연료 가스를 연소하기 위한 산소 가스나 공기 등의 연소용 산화성 가스가 공급된다. 연소용 산화성 가스로는, 일반적으로 산소 가스가 사용된다. 정련용 산화성 가스 공급관 (112) 에는, 산소 가스 등의 정련용 산화성 가스가 공급된다. 정련용 산화성 가스로는, 산소 가스 (공업용 순산소), 산소 부화 공기, 산소 가스와 희가스의 혼합 가스가 사용되지만, 일반적으로는 산소 가스가 사용된다. 도 4 에서는 연소용 산화성 가스 및 정련용 산화성 가스로서 산소 가스를 공급하고 있다.

연료 가스 대신에, 중유, 등유 등의 탄화수소계의 액체 연료를 사용할 수도 있지만, 상취 랜스 (103) 의 유로 출구의 노즐 등으로 막힘을 일으킬 우려가 있으므로, 본 실시형태에서는 연료 가스 (기체 연료) 를 사용하는 것이 바람직하다. 기체 연료를 사용하면, 노즐 등의 막힘을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 공급 속도의 조정이 용이하고, 착화되기 쉽기 때문에 실화를 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.

상취 랜스 (103) 에 접속되어 있지 않은 측의 분말상 정련제 공급관 (109) 의 타단은, 분말상 정련제 (129) 를 수용한 디스펜서 (113) 에 접속되어 있다. 또, 디스펜서 (113) 는, 분말상 정련제 반송용 가스 공급관 (109A) 에 접속되어 있다. 분말상 정련제 반송용 가스 공급관 (109A) 을 통해 디스펜서 (113) 에 공급된 불활성 가스가 디스펜서 (113) 에 수용된 분말상 정련제 (129) 의 반송용 가스로서 기능하고, 디스펜서 (113) 에 수용된 분말상 정련제 (129) 는 분말상 정련제 공급관 (109) 을 통해 상취 랜스 (103) 에 공급되어, 상취 랜스 (103) 의 선단으로부터 용선 (126) 을 향해 분사할 수 있게 되어 있다. 도 4 에서는 분말상 정련제 (129) 의 반송용 가스로서 질소 가스가 상취 랜스 (103) 에 공급되고 있다.

도 5 는 본 발명에 관련된 상취 랜스의 개략 단면도이다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 상취 랜스 (103) 는, 원통상의 랜스 본체 (114) 와, 이 랜스 본체 (114) 의 하단에 용접 등에 의해 접속된 구리 주물제의 랜스 칩 (115) 을 가지고 있다. 이 랜스 본체 (114) 는, 최내관 (120), 구분관 (121), 내관 (122), 중관 (123), 외관 (124), 최외관 (125) 의 동심원 형상의 6 종의 강관, 즉 6 중관으로 구성되어 있다.

분말상 정련제 공급관 (109) 은 최내관 (120) 에 연통하고, 분말상 정련제 (129) 가 반송용 가스와 함께 최내관 (120) 의 내부를 통과한다. 연료 가스 공급관 (110) 은 구분관 (121) 에 연통하고, 프로판 가스 등의 연료 가스가 최내관 (120) 과 구분관 (121) 의 간극을 통과한다. 연소용 산화성 가스 공급관 (111) 은 내관 (122) 에 연통하고, 연료 연소용 산화성 가스가 구분관 (121) 과 내관 (122) 의 간극을 통과한다. 정련용 산화성 가스 공급관 (112) 은 중관 (123) 에 연통하고, 정련용 산화성 가스가 내관 (122) 과 중관 (123) 의 간극을 통과한다. 냉각수 급수관 및 배수관은 각각 외관 (124) 또는 최외관 (125) 중 어느 일방에 연통하고 있고, 냉각수가 중관 (123) 과 외관 (124) 의 간극 및 외관 (124) 과 최외관 (125) 의 간극을 통과한다. 냉각수가 중관 (123) 과 외관 (124) 의 간극 및 외관 (124) 과 최외관 (125) 의 간극을 통과하는 것으로 했지만, 어느 쪽을 급수 유로로 해도 상관없다. 냉각수는 랜스 칩 (115) 의 위치에서 반전하도록 구성되어 있다.

최내관 (120) 의 내부는, 랜스 칩 (115) 의 거의 축심 위치에 배치된 중심 구멍 (116) 과 연통하고, 최내관 (120) 과 구분관 (121) 의 간극은, 중심 구멍 (116) 의 주위에 원환상의 노즐 또는 동심원 상의 복수개의 노즐 구멍으로서 개구하는 연료 가스 분사 구멍 (117) 과 연통하고, 구분관 (121) 과 내관 (122) 의 간극은, 연료 가스 분사 구멍 (117) 의 주위에 원환상의 노즐 또는 동심원 상의 복수개의 노즐 구멍으로서 개구하는 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (118) 과 연통하고, 그리고 내관 (122) 과 중관 (123) 의 간극은, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (118) 의 주변에 복수개 설치된 주위 구멍 (119) 과 연통하고 있다. 중심 구멍 (116) 은, 분말상 정련제 (129) 를 반송용 가스와 함께 분사하기 위한 노즐, 연료 가스 분사 구멍 (117) 은, 연료 가스를 분사하기 위한 노즐, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (118) 은, 연료 가스를 연소하는 산화성 가스를 분사하기 위한 노즐, 주위 구멍 (119) 은, 정련용 산화성 가스를 분사하기 위한 노즐이다. 즉, 최내관 (120) 의 내부가 분말상 정련제 공급 유로 (131) 가 되고, 최내관 (120) 과 구분관 (121) 의 간극이 연료 가스 공급 유로 (132) 가 되고, 구분관 (121) 과 내관 (122) 의 간극이 연소용 산화성 가스 공급 유로 (133) 가 되고, 내관 (122) 과 중관 (123) 의 간극이 정련용 산화성 가스 공급 유로 (134) 가 되고 있다. 중관 (123) 과 외관 (124) 의 간극 및 외관 (124) 과 최외관 (125) 의 간극은, 냉각수의 급수 유로 또는 배수 유로가 되고 있다. 즉, 상취 랜스 (103) 는, 분말상 정련제 공급 유로 (131) 와, 연료 가스 공급 유로 (132) 와, 연소용 산화성 가스 공급 유로 (133) 와, 정련용 산화성 가스 공급 유로 (134) 를 따로따로 가지고 있고, 또한 냉각수의 급수 유로 및 배수 유로를 가지고 있다.

중심 구멍 (116) 은 스트레이트 형상의 노즐이고, 주위 구멍 (119) 은 그 단면이 축소하는 부분과 확대하는 부분의 2 개의 원추체로 구성되는 라발 노즐의 형상을 취하고 있지만, 중심 구멍 (116) 도 라발 노즐 형상으로 해도 상관없다. 연료 가스 분사 구멍 (117) 및 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (118) 은 원환의 슬릿상으로 개구하는 스트레이트형의 노즐, 또는 단면이 원형의 스트레이트 형상의 노즐이다. 라발 노즐에 있어서, 축소하는 부분과 확대하는 부분의 2 개의 원추체의 경계인 가장 단면이 좁은 위치를 스로트라고 부르고 있다.

이 구성의 전로 설비 (101) 를 사용하여 냉철원의 배합 비율을 높이기 위해서, 본 발명에 관련된 탈인 처리를 이하에 나타내는 바와 같이 하여 용선 (126) 에 대해 실시한다.

먼저, 노 본체 (102) 의 내부에 냉철원을 장입한다. 사용하는 냉철원으로는, 제철소에서 발생하는 주편 (鑄片) 및 강판의 크롭 조각이나 시중 조각 등의 철스크랩, 자력 선별에 의해 슬래그로부터 회수한 지금, 나아가서는 냉선, 환원철 등을 사용할 수 있다. 냉철원의 배합 비율은, 장입하는 전체 철원에 대해 5 질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하다 (냉철원의 배합 비율 (질량％) = 냉철원 배합량 × 100/(용선 배합량 + 냉철원 배합량)). 냉철원의 배합 비율이 5 질량％ 미만에서는 생산성 향상의 효과가 적을 뿐만 아니라, CO₂ 발생량의 삭감 효과가 적기 때문이다. 냉철원의 배합 비율의 상한은 특별히 정할 필요는 없고, 예비 탈인 처리 후의 용선 온도가 목표 범위를 유지할 수 있는 상한까지 첨가할 수 있다. 냉철원의 장입 완료에 전후하여, 교반용 가스 (128) 의 저취 우구 (107) 로부터의 취입을 개시한다.

냉철원을 노 본체 (102) 로의 장입 후, 용선 (126) 을 노 본체 (102) 에 장입한다. 사용하는 용선 (126) 으로는 어떠한 조성이어도 처리할 수 있고, 예비 탈인 처리 전에 탈황 처리나 탈규 처리가 실시되어 있어도 된다. 덧붙여서, 예비 탈인 처리 전의 용선 (126) 의 주된 화학 성분은, 탄소 : 3.8 ∼ 5.0 질량％, 규소 : 0.3 질량％ 이하, 인 : 0.08 ∼ 0.2 질량％, 황 : 0.05 질량％ 이하 정도이다. 단, 예비 탈인 처리시에 노 본체 내에서 생성되는 슬래그 (127) 의 양이 많아지면 탈인 효율이 저하되므로, 노 내에서의 슬래그 발생량을 줄여 탈인 효율을 높이기 위해서, 예비 탈인 처리 전에 용선 중의 규소를 미리 제거 (「용선의 탈규 처리」 라고 한다) 하여, 용선 중의 규소 농도를 0.20 질량％ 이하, 바람직하게는 0.10 질량％ 이하까지 미리 저감시켜 두는 것이 바람직하다. 또, 용선 온도는 1200 ∼ 1400 ℃ 의 범위이면 문제없이 탈인 처리할 수 있다. 탈규 처리를 실시한 경우에는, 탈규 처리시에 생성한 슬래그를 탈인 처리 전까지 배재한다.

이어서, 디스펜서 (113) 에 불활성 가스를 공급하고, 분말상 정련제 (129) 를 상취 랜스 (103) 의 중심 구멍 (116) 으로부터 불활성 가스와 함께 용선 (126) 의 욕면을 향해 분사한다. 이 분말상 정련제 (129) 의 분사에 전후하여, 상취 랜스 (103) 의 연료 가스 분사 구멍 (117) 으로부터 연료 가스를 분사시킴과 함께 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (118) 으로부터 산소 가스 등의 산화성 가스를 분사시켜, 용선 (126) 의 욕면을 향해 상취 랜스 (103) 의 노즐 전면의 하방에 화염을 형성한다.

상취 랜스 (103) 의 선단에 화염을 발생시킴에 있어서, 상취 랜스 높이 L 과 화염 길이 l 의 비 (l/L) 가 0.8 이상 1.2 이하가 되도록, 하기의 (1) 식을 만족하는 범위에서 상취 랜스 (103) 에 공급하는 연료 가스 공급량과 연소용 산화성 가스 공급량을 조정하고, 즉, 연료 가스와 연소용 산화성 가스의 유량비를 조정하여 화염을 발생시켜, 연료 가스를 전로의 프리보드 내에서 완전 연소시킨다.

0.4 ≤ (G/F)/(G/F)_st ≤ 1.0 … (1)

G : 상취 랜스의 연소용 산화성 가스 공급 속도 (N㎥/분)

F : 상취 랜스의 연료 가스 공급 속도 (N㎥/분)

(G/F)_st : 연료 가스와, 그 연료 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성 가스의 화학 양론 계수의 비.

여기서, 상취 랜스 높이 L 이란, 정지시의 용선 (126) 의 욕면으로부터 연직 방향에 따른 상취 랜스의 노즐 전면의 선단까지의 거리이다. 본 발명에 있어서의 상취 랜스 높이 L 의 상정치는 2.0 ∼ 5.0 m 의 범위이다. 용선 (126) 이 장입되는 전로에 있어서의 프리보드의 값이 대체로 2.0 ∼ 5.0 m 의 범위가 되기 때문이다. 또한, 프리보드란, 정지시의 용선 (126) 의 욕면으로부터 전로 등의 정련 용기의 장입구까지의 높이 (거리) 이다.

(G/F)/(G/F)_st 의 값이 0.4 를 밑돌거나 또는 1.0 을 초과하면, 노 본체 (102) 내의 용선 (126) 의 욕면에 도달하기 전에 연료 가스가 모두 불타버리거나, 미연의 연료가 잔존하여 분말상 정련제 (129) 에 대한 착열 효율이 나빠진다. (G/F)/(G/F)_st 의 값이 0.4 이상 1.0 이하이면, 분말상 정련제 (129) 가 상취 랜스 (3) 의 선단으로부터 용선 (126) 의 욕면에 도착할 때까지의 거리인 상취 랜스 높이 L 에 대한, 그 사이에서 형성되는 화염 길이 l 의 값 (l/L) 이 0.8 이상 1.2 이하가 되도록 설정하는 것이 가능해진다. 상취 랜스 높이 L 과 화염 길이 l 의 비 (l/L) 가 1 에 가깝고, 화염 길이 l 이 상취 랜스 높이 L 에 대해 0.8 이상 1.2 이하의 범위이면, 상취 랜스로부터의 염에 의해, 화염에 소비되는 연료가 분말상 정련제 (129) 를 착열시키는 목적에 비추어 효율적으로 소비되었다고 할 수 있고, 또한 후술하는 실험 2 에 의해서도 확인되지만, 상취 랜스로부터의 염에 의해 분말상 정련제 (129) 가 효과적으로 착열되어, 착열 효율이 양호하다고 할 수 있다.

상기의 (1) 식에 더하여, 연소용 산화성 가스의 토출 유속 V_G (Nm/초) 를 하기의 (2) 식을 만족하는 범위로 유지하는 것이 바람직하다.

0.2 ≤ V_G/C ≤ 1.0 … (2)

V_G : 연소용 산화성 가스의 토출 유속 (Nm/초)

C : 음속 (Nm/초)

V_G/C 의 값이 0.2 를 밑돌면, 연료 가스와 연소용 산화성 가스의 혼합 상태가 나빠져, 용선 (126) 의 욕면과 상취 랜스 (103) 의 선단 사이의 공간 내에서 연료 가스가 완전 연소되기 어렵다. 또, V_G/C 의 값이 1.0 을 초과하면, 연료 가스가 용선 (126) 의 욕면에 도달하기 전에 모두 불타기 쉽고, 분말상 정련제 (129) 에 대한 착열 효율이 나빠진다. 그 결과, 용선 (용융철) 에 대한 착열 효율도 나빠져, 철스크랩 등의 냉철원의 배합 비율을 높이기 어렵게 된다.

상기의 (1) 식을 만족하는 조건으로, 연료 가스 및 연소용 산화성 가스를 공급함으로써, 연료 가스 분사 구멍 (117) 으로부터 공급되는 연료와, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (118) 으로부터 공급되는 연소용 산화성 가스는, 상취 랜스 (103) 의 반경 방향의 전방위에서 근접하고 있으므로, 각각 서로 간섭하여 분위기 온도가 높은 경우도 있어서, 점화 장치가 없어도 연소 한계 범위 내에 가스 농도가 도달한 시점에서 연소하여, 상취 랜스 (103) 의 하방에 화염이 형성된다.

상기의 (1) 식을 만족하는 바와 같이, 연료 가스 및 연소용 산화성 가스를 공급하고, 또한 연소용 산화성 가스의 공급량을 조정함으로써, 랜스 높이에 맞춘 화염 길이를 형성하는 것이 가능한지를 실험하였다.

<실험 1>

도 4 에 나타내는 전로 설비 (101) 를 사용하여, 연소용 산화성 가스 공급량을 변화시켰을 경우의 화염 길이를 조사하였다. 전로 설비 (101) 의 노 본체 (102) 는, 350 톤의 용융철을 수용할 수 있다. 노 본체 (2) 에 300 톤의 용융철을 수용하였다. 상취 랜스 높이 L 이 2.0 ∼ 5.0 m 의 범위가 되는 위치에 상취 랜스 (103) 를 배치하였다. 동일한 치수를 갖는 랜스 본체 (114) 를 복수 준비하고, 각각 설계 변경이 이루어진 복수의 랜스 칩 (115) 을 준비하였다. 연료 가스나 연료 가스 연소용 산화성 가스의 기체를 공급하여 상취 랜스 (103) 의 하단부에 화염을 형성하였다.

복수의 랜스 칩 (115) 은, 중심 구멍이 내경 55 ㎜ 이고, 연료 가스 분사 구멍이 원환상 슬릿의 간극이 6.5 ㎜ 이며, 주위 구멍은 스로트 직경이 50 ㎜ 의 5 구멍 라발 노즐로 랜스 중심축에 대해 15 °의 각도로 배치되어 있다. 한편으로, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (118) 에 대해, 복수의 랜스 칩 (115) 의 각각은 설계 변경이 이루어지고 있다. 이 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (118) 은 원환상 슬릿의 간극이고, 복수의 랜스 칩 (115) 은, 이 간극의 폭이 16.4 ㎜ ∼ 25.4 ㎜ 의 범위 중에서 각각 상이한 임의의 치수를 갖는다.

이 복수의 랜스 칩 (115) 과, 복수의 랜스 본체 (114) 를 각각 용접하여, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (118) 의 간극이 상이한 복수의 상취 랜스 (103) 를 준비하였다. 이와 같이 하여, 화염의 형성에 있어서, 연소용 산화성 가스의 동일 유량 (㎥/초) 에 있어서도, 연소용 산화성 가스의 분출 속도 (토출 속도 (Nm/초)) 를 변경시키는 것이 가능해졌다.

연료 가스로는 프로판 가스 (발열량 : 100.5 MJ/N㎥) 를 사용하고, 프로판 가스의 공급 유량 (공급 속도) F 는 12 N㎥/분으로 하였다. 연료 가스 연소용 산화성 가스 및 정련용 산화성 가스로는, 산소 가스를 사용하였다. 연료 가스 연소용 산화성 가스의 공급 유량 (공급 속도) G 는 0 N㎥/분 ∼ 75 N㎥/분, 정련용 산화성 가스의 공급 유량은 485 N㎥/분 ∼ 560 N㎥/분으로 하고, 노 본체 (2) 에 취입한 전체 산소의 공급 유량은 560 N㎥/분으로 일정하게 하였다. 프로판 가스와, 이 프로판 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성과 가스의 화학 양론 계수의 비의 값 (G/F)_st 는 5.0 이 되었다.

또, 복수의 상취 랜스 (103) 중, 적절히 1 개의 상취 랜스 (103) 를 선택하고, 선택한 상취 랜스 (103) 로부터 연료 가스와 연소용 산화성 가스를 취입하여, 안정적인 화염을 형성시킨 후, 각 조건에 있어서의 화염 길이를 육안으로 측정하였다. 상취 랜스 높이 L 이 2.5 m 인 측정 결과를 도 6 에 나타낸다. 도 6 중의 종축의 「화염 길이 지수」 는, 육안으로 측정했을 경우에 있어서의 상취 랜스 (103) 의 선단부로부터 형성된 화염의 선단까지의 화염의 길이 l 과, 화학 양론비에서의 화염 길이 l_st 의 비의 값인 「l/l_st」 를 의미한다. 도 6 중의 횡축의 「(G/F)/(G/F)_st」 는, (G/F)_st 에 대한 프로판 가스와 연소용 산화성 가스의 유량비이다.

도 6 에 나타내는 바와 같이, 연소용 산화성 가스의 공급량을 변화시킴으로써, 화염 길이가 변화하는 것을 알 수 있었다. 즉, 연소용 산화성 가스의 공급량을 조정함으로써, 상취 랜스 높이 L 에 맞춘 적정한 화염 길이 l 을 형성하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

다음으로, 상기의 실험 1 에 있어서의 이론 연소비 「(G/F)/(G/F)_st = 1」 의 조건에 있어서, 상취 랜스 높이 L 을 변경하여, 용선에 대한 착열 거동을 조사하였다 (실험 2).

<실험 2>

이론 연소비가 1 인 경우에는, 이론 연소비 「(G/F)/(G/F)_st = 1」 로 한 것 이외에는 실험 1 과 동일한 조건으로, 연료 가스나 연료 가스 연소용 산화성 가스의 기체를 공급하여 상취 랜스 (103) 의 하단부에 화염을 형성하였다. 분말상 정련제에 착열시켰다. 상취 랜스 높이 L 이 변경되어 있는 각 조건에 있어서의 용융철에 대한 착열량은 용융철의 온도 상승으로부터 산출하였다.

랜스 높이 L 에 대한 화염 길이 l 의 값 (l/L) 과, 화염 길이 l 과 랜스 높이 L 이 동등한 경우 (l/L = 1) 를 기준으로 한 착열량에 대한, 각 값 (l/L) 에 있어서의 착열량의 값 (착열 지수) 의 관계를 도 7 에 나타낸다. 화염에 의한 착열된 분말상 정련제에 의한 용선에 대한 착열이 착열 지수 0.8 을 초과하면 일단, 효율이 양호한 착열이 달성되었다고 상정하지만, 도 7 에 의하면, 그러한 (l/L) 의 값은 0.8 ∼ 1.2 의 범위가 되었던 것이 확인된다.

중심 구멍 (116) 으로부터 불활성 가스와 함께 분사되는 분말상 정련제 (129) 는, 형성되는 화염의 열을 받아 가열 또는 가열·용융되고, 가열되거나 또는 용융된 상태로 용선 (126) 의 욕면에 분사된다. 이로써, 용선 (126) 에 분말상 정련제 (129) 의 열이 착열하여, 용선 (126) 의 온도가 상승하고, 첨가한 냉철원의 용해가 촉진된다. 분말상 정련제 (129) 는, 산화철과 석회계 매용제와 가연성 물질 중 적어도 1 종 이상을 함유하는 것이 바람직하다.

또, 그 때에, 상취 랜스 (103) 의 주위 구멍 (119) 으로부터 산소 가스 등의 정련용 산화성 가스를 용선 (126) 의 욕면을 향해 분사한다. 용선 (126) 의 탈인 반응은, 용선 중의 인이 산화성 가스 또는 산화철과 반응하여 인산화물 (P₂O₅) 을 형성하고, 이 인산화물이 석회계 매용제의 재화에 의해 형성되는 슬래그 (127) 에 흡수됨으로써 진행된다. 또한, 석회계 매용제의 재화가 촉진될수록 탈인 속도가 빨라진다. 따라서, 분말상 정련제 (129) 로는, 생석회 (CaO), 석회석 (CaCO₃), 소석회 (Ca(OH)₂) 등의 석회계 매용제를 사용하는 것이 바람직하다. 생석회에 형석 (CaF₂) 또는 알루미나 (Al₂O₃) 등을 재화 촉진제로서 혼합한 것을 석회계 매용제로서 사용할 수도 있다. 또, 용선 (126) 의 탈탄 취련 공정에서 생성되는 전로 슬래그 (CaO-SiO₂ 계 슬래그) 를 석회계 매용제의 전부 또는 일부로서 사용할 수도 있다.

분말상 정련제 (129) 로서 용선 (126) 의 욕면에 분사된 석회계 매용제는 즉시 재화하여 슬래그 (127) 를 형성하고, 또, 공급된 정련용 산화성 가스와 용선 중의 인이 반응하여 인산화물이 형성된다. 교반용 가스 (128) 에 의해 용선 (126) 과 슬래그 (127) 가 강교반되는 것도 더불어, 형성된 인산화물이 재화한 슬래그 (127) 에 신속히 흡수되어, 용선 (126) 의 탈인 반응이 신속하게 진행된다. 석회계 매용제를 분말상 정련제 (129) 로서 사용하지 않는 경우에는, 석회계 매용제를 노상 호퍼로부터 별도로 위에 놓고 투입한다.

분말상 정련제 (129) 로서 철광석이나 밀 스케일 등의 산화철을 사용한 경우에는, 산화철은 산소원으로서 기능하고, 용강 중의 인과 반응하여 탈인 반응이 진행된다. 또, 산화철이 석회계 매용제와 반응하여 석회계 매용제의 표면에 FeO-CaO 의 화합물이 형성되고, 석회계 매용제의 재화가 촉진되어 탈인 반응이 촉진된다. 산화철로서 고로 더스트나 전로 더스트 등의 가연성 물질을 함유하는 것을 사용한 경우에는, 가연성 물질이 화염에 의해 연소하고, 상기에 더하여 가연성 물질의 연소열이 용선 (126) 의 가열에 기여한다.

또, 분말상 정련제 (129) 로서, 알루미늄회 (灰) (Al 의 지금이나 스크랩을 용해로에서 용해시켰을 때에, Al 과 공기 중의 산소가 반응하여 생성한 금속 Al 을 30 ∼ 50 질량％ 함유하는 Al 산화물) 나 코크스 등의 가연성 물질을 사용한 경우에는, 가연성 물질이 화염에 의해 연소하고, 연료의 연소열에 더하여 가연성 물질의 연소열이 용선 (126) 의 가열에 기여한다. 분말상 정련제 (129) 로서, 석회계 매용제, 산화철 및 가연성 물질을 혼합한 것을 사용하는 경우에는 각각의 효과를 병행하여 얻을 수 있다.

상취 랜스 (103) 로부터의 화염에 의해 가열되어 있거나 또는 가열됨으로써 용융되어 있는 분말상 정련제 (129) 의 열이 용선 (126) 에 전달된다. 나아가서는, 용선 (126) 의 상방에 존재하는 상취 랜스 선단의 화염의 연소열이 용선 (126) 에 전달된다. 이들 용선 (126) 에 전달하는 열에 더하여 용선 (126) 이 격렬하게 교반되는 것도 더불어, 용선 중의 냉철원의 용해가 촉진된다. 장입한 냉철원의 용해가 탈인 처리를 실시하고 있는 동안에 종료한다.

그 후, 용선 (126) 의 인 농도가 목적으로 하는 값이나 그 이하가 되면, 상취 랜스 (103) 로부터 용선 (126) 으로의 모든 공급을 정지시켜 탈인 처리를 종료한다. 탈인 처리 후, 노 본체 (102) 를 경동시켜 예비 탈인 처리가 실시된 용선 (126) 을 출탕구 (106) 를 통해 취과, 전로 장입 래들 등의 용선 유지 용기에 출탕하고, 출탕한 용선 (126) 을 다음 공정의 설비에 반송한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상취 랜스 선단 하방에 버너 화염을 형성하기 위한 연료 가스와 산소 가스의 공급량을 적정하게 조절함으로써, 여러 가지 랜스 높이에 대응한 화염 길이로 제어하는 것이 가능해진다. 그 결과, 상취 랜스 (103) 를 통해 노 본체 (102) 내에 공급되는 분말상 정련제 (129) 를 용선 (126) 의 욕면에 도달할 때까지의 동안 연속적으로 안정적으로 가열하는 것이 실현되어, 분말상 정련제 (129) 의 열은 용선 (126) 에 확실하게 착열되므로, 용선 (126) 의 열여유가 향상되어, 전로 설비 (101) 에 있어서의 용선 (126) 의 산화 정련 처리에 있어서, 철스크랩 등의 냉철원의 배합 비율을 대폭 증대시키는 것이 실현된다.

실시예 2

전술한 실험 1, 2 와 동일한 치수를 갖는 전로 설비 (101) 및 상취 랜스 (103) 를 사용하여, 전로 설비 (101) 에 용선과 철스크랩을 장입하고, 랜스 높이를 2.5 m 로 하여 상취 랜스 (103) 를 노 본체 (102) 에 삽입하여, 탈인 취련 (용선의 예비 탈인 처리) 을 실시하였다. 상취 랜스 (103) 에는, 전술한 실험과 동일하게, 연료로는 프로판 가스를 공급하고, 또한 연소용 산화성 가스 및 정련용 산화성 가스로서 산소 가스를 공급하였다. 상취 랜스 (103) 는, 중심 구멍은 내경 55 ㎜ 이고, 연료 가스 분사 구멍은 원환상 슬릿의 간극이 6.5 ㎜ 이며, 연소용 산화성 가스 분사 구멍은 원환상 슬릿의 간극이 16.4 ∼ 25.4 ㎜ 이고, 주위 구멍은 스로트 직경이 50 ㎜ 인 5 구멍 라발 노즐로 랜스 중심축에 대해 15 °의 각도로 배치되어 있는 것이다. 원환상 슬릿의 간극을 변화시킴으로써, 동일 공급 속도에 있어서도 토출 유속을 변화시킬 수 있다. 탈인 취련시, 상취 랜스 높이 L 과 화염 길이 l 의 비 (l/L) 가 0.8 이상 1.2 이하가 되도록, 연료 가스 공급 유로로부터 공급되는 프로판 가스와의 공급 속도 (N㎥/분) 와, 연소용 산화성 가스 공급 유로로부터 공급되는 연소용 산화성 가스의 공급 속도 (N㎥/분) 의 유량비 (G/F) 를, 연료 가스와, 그 연료 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성 가스의 화학 양론 계수의 비 (G/F)_st 에 대해 0.4 ∼ 1.0 의 범위 내가 되도록 연소용 산화성 가스를 공급하였다 (본 발명예 21 ∼ 25). 비교를 위해서, (G/F)/(G/F)_st 의 값을 0.4 ∼ 1.0 의 범위 외가 되도록 연소용 산화성 가스의 공급량을 완전 연소에 필요로 하는 양의 40 ％ 를 밑돌거나, 또는 100 ％ 를 상회하는 조건에서의 조업도 실시하였다 (비교예 21, 22). 또, 본 발명예 22 ∼ 23 에서는 연소용 산화성 가스의 토출 유속 V_G (Nm/초) 를 조정하여, V_G/C 를 0.2 ∼ 1.0 의 범위 내가 되도록 연료 가스 연소용 산화성 가스가 공급되고 있다. 한편, 본 발명예 24 ∼ 25 에서는 V_G/C 는 0.2 ∼ 1.0 의 범위 외가 되었다. 여기서, C 는 음속 (Nm/초) 이고, 1350 ℃ 의 용선의 주위에서는 대체로 1150 m/초가 된다.

철스크랩을 탈인 처리 후에 용해 잔사가 없도록 노 본체 (202) 에 장입한 후, 온도가 1350 ℃ 인 300 톤의 용선을 장입한다. 이어서, 상취 랜스 (203) 로부터 생석회와 철광석과 제강 더스트의 혼합 분말, 연료 가스, 연소용 산화성 가스, 정련용 산화성 가스를 용선면을 향해 분사하면서, 저취 우구 (7) 로부터 아르곤 가스를 교반용 가스로서 용선 중에 취입하였다.

철스크랩의 장입량은, 예비 탈인 처리 종료 온도가 1400 ℃ 가 되도록 조정하였다. 생석회는 노 내 슬래그의 염기도 (질량％CaO/질량％SiO₂) 가 2.5 가 되도록 첨가량을 조정하였다.

예비 탈인 처리에서 사용한 용선의 조성을 표 6 에 나타낸다.

사용한 제강 더스트의 조성을 표 7 에 나타낸다.

예비 탈인 처리에 있어서의 분말상 정련제 취입량, 상취 랜스에 대한 각종 가스 유량 및 저취 가스 유량, 화염 길이는, 표 8 에 나타내는 바와 같이 설정하였다. 연료 가스 연소용 산화성 가스의 공급량을 조정하여, (G/F)/(G/F)_st 의 값 및 V_G/C 의 값은 표 8 에 나타내는 값이 되었다.

이상에서 나타낸 조업 조건과 조업 방법에 의한 예비 탈인 처리 결과를 표 9 에 나타낸다. 철스크랩 배합률을 여러 가지 변화시켜, 장입한 철스크랩이 탈인 처리 후에 용해 잔사가 없는 상한의 철스크랩 배합 비율을 나타내고 있다.

표 9 로부터 분명한 바와 같이, 본 발명예 21 ∼ 25 와 비교예 21, 22 에서 취련 시간과 철스크랩의 배합비를 비교하면, 본 발명의 방법에 따르면 용선의 예비 탈인 처리에 필요로 하는 취련 시간이 8 분으로 동일한 경우에도, 철스크랩의 배합비를 높인 조업이 가능하게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이 점에서, 본 발명에 의하면, 고능률로 용선의 예비 탈인 처리를 실시하는 것이 가능하다.

또, V_G/C 의 값이 0.2 이상 1.0 이하를 만족하는 본 발명예 21 ∼ 23 에서는, 만족하지 않는 본 발명예 4, 5 에 비해, 철스크랩의 배합비를 높인 조업이 가능하게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이 점에서, V_G/C 의 값이 0.2 이상 1.0 이하인 것이 고능률로 용선의 예비 탈인 처리를 실시하는 것이 가능하다.

(실시형태 3)

본 발명은, 토페도카나 용선 래들, 전기로 등의 프리보드가 작은 반응 용기에 수용된 용융철에 대해 상취 랜스로부터 정련용 산화성 가스를 공급하여 실시하는 산화 정련 처리를 대상으로 하고 있다. 이 산화 정련 처리로는, 현재 용선 및 용강의 탈인 처리 및 용선의 탈탄 정련 처리 등이 실시되고 있으며, 본 발명은 어느 산화 정련 처리에도 적용할 수 있다. 본 발명을 용선의 탈탄 정련에 적용하는 경우에, 탈인 처리가 실시된 용선에 대해 본 발명을 실시해도, 탈인 처리가 실시되어 있지 않은 용선에 대해 본 발명을 실시해도 어느 쪽이어도 상관없다. 본 발명을 용선의 탈인 처리에 적용하여, 이 탈인 처리에 의해 정련된 용선을 반응 용기에서 탈탄 정련할 때에도 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명은, 반응 용기에서 산화 정련 처리를 용융철에 실시하는 용융철의 정련 방법에 관한 것이지만, 이하의 실시형태에서는 용융철의 예로서, 고로에서 제조된 용선을 대표로 하고, 이 용선의 반응 용기 내에서의 탈인 처리를 예로서, 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 8 은 본 발명을 실시할 때에 사용하는 정련 설비를 나타내는 개략 단면도이다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 정련 설비 (201) 는, 반응 용기 (202) 와, 이 반응 용기 (202) 의 내부에 삽입되어, 상하 방향으로 이동 가능한 상취 랜스 (203) 를 가지고 있다. 이 반응 용기 (202) 의 내측에는 내화물이 형성되어 있다. 상취 랜스 (203) 에는, 분말상 정련제 공급관 (204) 과, 연료 가스 공급관 (205) 과, 연소용 산화성 가스 공급관 (206) 과, 정련용 산화성 가스 공급관 (207) 과, 상취 랜스 (208) 를 냉각시키기 위한 냉각수를 공급 및 배출하기 위한 냉각수 급수관 및 배수관 (도시 생략) 이 접속되어 있다. 분말상 정련제 공급관 (204) 에는, 질소 가스, Ar 가스 등의 불활성 가스와 함께, 산화철, 석회계 매용제, 가연성 물질 중 적어도 1 종을 함유하는 분말상 정련제 (228) 가 공급된다. 연료 가스 공급관 (205) 에는, 프로판 가스, 액화 천연 가스, 코크스로 가스 등의 가스 연료가 공급된다. 연소용 산화성 가스 공급관 (6) 에는, 공급되는 연료 가스를 연소하기 위한 산소 가스나 공기 등의 연소용 산화성 가스가 공급된다. 연소용 산화성 가스로는, 일반적으로 산소 가스가 사용된다. 정련용 산화성 가스 공급관 (7) 에는, 산소 가스 등의 정련용 산화성 가스가 공급된다. 정련용 산화성 가스로는, 산소 가스 (공업용 순산소), 산소 부화 공기, 산소 가스와 희가스의 혼합 가스가 사용되지만, 일반적으로는 산소 가스가 사용된다. 도 8 에서는 연소용 산화성 가스 및 정련용 산화성 가스로서 산소 가스를 공급하고 있다.

연료 가스 대신에, 중유, 등유 등의 탄화수소계의 액체 연료를 사용할 수도 있지만, 상취 랜스 (203) 의 유로 출구의 노즐 등으로 막힘을 일으킬 우려가 있으므로, 본 실시형태에서는 연료 가스 (기체 연료) 를 사용하는 것이 바람직하다. 기체 연료를 사용하면, 노즐 등의 막힘을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 공급 속도의 조정이 용이하고, 착화되기 쉽기 때문에 실화를 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.

상취 랜스 (203) 에 접속되어 있지 않은 쪽의 분말상 정련제 공급관 (204) 의 타단은, 분말상 정련제 (228) 를 수용한 디스펜서 (213) 에 접속되어 있다. 또, 디스펜서 (213) 는, 분말상 정련제 반송용 가스 공급관 (204A) 에 접속되어 있다. 분말상 정련제 반송용 가스 공급관 (204A) 을 통해 디스펜서 (213) 에 공급된 불활성 가스가 디스펜서 (213) 에 수용된 분말상 정련제 (228) 의 반송용 가스로서 기능하고, 디스펜서 (213) 에 수용된 분말상 정련제 (228) 는 분말상 정련제 공급관 (204) 을 통해 상취 랜스 (203) 에 공급되어, 상취 랜스 (203) 의 선단으로부터 용선 (226) 을 향해 분사할 수 있도록 되어 있다. 도 8 에서는 분말상 정련제 (228) 의 반송용 가스로서 질소 가스가 상취 랜스 (203) 에 공급되고 있다.

도 9 는 본 발명에 관련된 상취 랜스의 개략 단면도이다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 상취 랜스 (203) 는, 원통상의 랜스 본체 (214) 와, 이 랜스 본체 (214) 의 하단에 용접 등에 의해 접속된 구리 주물제의 랜스 칩 (215) 을 가지고 있다. 이 랜스 본체 (214) 는, 최내관 (220), 구분관 (221), 내관 (222), 중관 (223), 외관 (224), 최외관 (225) 의 동심원 형상의 6 종의 강관, 즉 6 중관으로 구성되어 있다.

분말상 정련제 공급관 (204) 은 최내관 (220) 에 연통하고, 분말상 정련제 (228) 가 반송용 가스와 함께 최내관 (220) 의 내부를 통과한다. 연료 가스 공급관 (205) 은 구분관 (221) 에 연통하고, 프로판 가스 등의 연료 가스가 최내관 (220) 과 구분관 (221) 의 간극을 통과한다. 연소용 산화성 가스 공급관 (206) 은 내관 (222) 에 연통하고, 연료 연소용 산화성 가스가 구분관 (221) 과 내관 (222) 의 간극을 통과한다. 정련용 산화성 가스 공급관 (207) 은 중관 (223) 에 연통하고, 정련용 산화성 가스가 내관 (222) 과 중관 (223) 의 간극을 통과한다. 냉각수 급수관 및 배수관은 각각 외관 (224) 또는 최외관 (225) 중 어느 일방에 연통하고 있고, 냉각수가 중관 (223) 과 외관 (224) 의 간극 및 외관 (224) 과 최외관 (225) 의 간극을 통과한다. 냉각수가 중관 (223) 과 외관 (224) 의 간극 및 외관 (224) 과 최외관 (225) 의 간극을 통과하는 것으로 했지만, 어느 쪽을 급수 유로로 해도 상관없다. 냉각수는 랜스 칩 (215) 의 위치에서 반전하도록 구성되어 있다.

최내관 (220) 의 내부는, 랜스 칩 (215) 의 거의 축심 위치에 배치된 중심 구멍 (216) 과 연통하고, 최내관 (220) 과 구분관 (221) 의 간극은, 중심 구멍 (216) 의 주위에 원환상의 노즐 또는 동심원 상의 복수개의 노즐 구멍으로서 개구하는 연료 가스 분사 구멍 (217) 과 연통하고, 구분관 (221) 과 내관 (222) 의 간극은, 연료 가스 분사 구멍 (217) 의 주위에 원환상의 노즐 또는 동심원 상의 복수개의 노즐 구멍으로서 개구하는 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (218) 과 연통하고, 그리고, 내관 (222) 과 중관 (223) 의 간극은, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (218) 의 주변에 복수개 설치된 주위 구멍 (219) 과 연통하고 있다. 중심 구멍 (216) 은, 분말상 정련제 (228) 를 반송용 가스와 함께 분사하기 위한 노즐, 연료 가스 분사 구멍 (217) 은, 연료 가스를 분사하기 위한 노즐, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (218) 은, 연료 가스를 연소하는 산화성 가스를 분사하기 위한 노즐, 주위 구멍 (219) 은, 정련용 산화성 가스를 분사하기 위한 노즐이다. 즉, 최내관 (220) 의 내부가 분말상 정련제 공급 유로 (231) 가 되고, 최내관 (220) 과 구분관 (221) 의 간극이 연료 가스 공급 유로 (232) 가 되고, 구분관 (221) 과 내관 (222) 의 간극이 연소용 산화성 가스 공급 유로 (233) 가 되고, 내관 (222) 과 중관 (223) 의 간극이 정련용 산화성 가스 공급 유로 (234) 가 되고 있다. 중관 (223) 과 외관 (224) 의 간극 및 외관 (24) 과 최외관 (25) 의 간극은, 냉각수의 급수 유로 또는 배수 유로가 되고 있다. 바꾸어 말하면, 상취 랜스 (203) 는, 분말상 정련제 공급 유로 (231) 와, 연료 가스 공급 유로 (232) 와, 연소용 산화성 가스 공급 유로 (233) 와, 정련용 산화성 가스 공급 유로 (234) 를 따로따로 가지고 있고, 또한 냉각수의 급수 유로 및 배수 유로를 가지고 있다.

중심 구멍 (216) 은 스트레이트 형상의 노즐이고, 주위 구멍 (219) 은 그 단면이 축소하는 부분과 확대하는 부분의 2 개의 원추체로 구성되는 라발 노즐의 형상을 취하고 있지만, 중심 구멍 (216) 도 라발 노즐 형상으로 해도 상관없다. 연료 가스 분사 구멍 (217) 및 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (218) 은 원환의 슬릿상으로 개구하는 스트레이트형의 노즐, 또는 단면이 원형의 스트레이트 형상의 노즐이다. 라발 노즐에 있어서, 축소하는 부분과 확대하는 부분의 2 개의 원추체의 경계인 가장 단면이 좁은 위치를 스로트라고 부르고 있다.

이 구성의 정련 설비 (201) 를 사용하여, 용선의 배합 비율을 낮추고, 냉철원의 배합 비율을 높이기 위해서, 즉, 용선 (용융철) 의 열여유를 높이기 위해서, 본 발명에 관련된 탈인 처리를 이하에 나타내는 바와 같이 하여 용선 (226) 에 대해 실시한다.

먼저, 반응 용기 (202) 의 내부에 냉철원을 장입한다. 사용하는 냉철원으로는, 제철소에서 발생하는 주편 및 강판의 크롭 조각이나 시중 조각 등의 철스크랩, 자력 선별에 의해 슬래그로부터 회수한 지금, 나아가서는 냉선, 환원철 등을 사용할 수 있다. 냉철원의 배합 비율은, 장입하는 전체 철원에 대해 5 질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하다 (냉철원의 배합 비율 (질량％) = 냉철원 배합량 × 100/(용선 배합량 + 냉철원 배합량)). 냉철원의 배합 비율이 5 질량％ 미만에서는, 생산성 향상의 효과가 적을 뿐만 아니라, CO₂ 발생량의 삭감 효과가 적기 때문이다. 냉철원의 배합 비율의 상한은 특별히 정할 필요는 없고, 탈인 처리 후의 용선 온도가 목표 범위를 유지할 수 있는 상한까지 첨가할 수 있다.

냉철원을 반응 용기 (202) 로의 장입 후, 용선 (226) 을 반응 용기 (202) 에 장입한다. 사용하는 용선 (226) 으로는 어떠한 조성이어도 처리할 수 있다. 예비 탈인 처리 전에 탈황 처리나 탈규 처리가 실시되어 있어도 된다. 덧붙여서, 예비 탈인 처리 전의 용선 (226) 의 주된 화학 성분은, 탄소 : 3.8 ∼ 5.0 질량％, 규소 : 0.3 질량％ 이하, 인 : 0.08 ∼ 0.2 질량％, 황 : 0.05 질량％ 이하 정도이다. 단, 예비 탈인 처리시에 반응 용기 (202) 내에서 생성되는 슬래그 (227) 의 양이 많아지면 탈인 효율이 저하되므로, 노 내에서의 슬래그 발생량을 줄여 탈인 효율을 높이기 위해, 전로에서 탈탄 정련하기 전의 예비 탈인 처리 전에 용선 중의 규소를 미리 제거 (「용선의 탈규 처리」 라고 한다) 하여, 용선 중의 규소 농도를 0.20 질량％ 이하, 바람직하게는 0.10 질량％ 이하까지 미리 저감시켜 두는 것이 바람직하다. 또, 용선 온도는 1200 ∼ 1400 ℃ 의 범위이면 문제없이 탈인 처리할 수 있다. 탈규 처리를 실시한 경우에는, 탈규 처리시에 생성된 슬래그를 탈인 처리 전까지 배재한다.

이어서, 디스펜서 (213) 에 불활성 가스를 공급하고, 분말상 정련제 (228) 를 상취 랜스 (203) 의 중심 구멍 (216) 으로부터 불활성 가스와 함께 용선 (226) 의 욕면을 향해 분사한다. 이 분말상 정련제 (228) 의 분사에 전후하여, 상취 랜스 (203) 의 연료 가스 분사 구멍 (217) 으로부터 연료 가스를 분사시킴과 함께 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (218) 으로부터 산소 가스 등의 산화성 가스를 분사시켜, 용선 (226) 의 욕면을 향해 상취 랜스 (203) 의 노즐 전면의 하방에 화염을 형성한다.

상취 랜스 (203) 의 선단에 화염을 발생시킴에 있어서, 상취 랜스 높이 L 과 화염 길이 l 의 비 (l/L) 가 0.8 이상 1.2 이하가 되도록, 하기의 (3) 식을 만족하는 범위에서 상취 랜스 (203) 에 공급하는 연료 가스 공급량과 연소용 산화성 가스 공급량을 조정하여, 즉, 연료 가스와 연소용 산화성 가스의 유량비와, 음속에 대한 연소용 산화성 가스 토출 유속을 소정의 범위가 되도록 조정하여 화염을 발생시켜, 연료 가스를 반응 용기의 프리보드 내에서 완전 연소시킨다.

1.0 ≤ (G/F)/(G/F)_st ≤ 5.0 … (3)

G : 상취 랜스의 연소용 산화성 가스 공급 속도 (N㎥/분)

F : 상취 랜스의 연료 가스 공급 속도 (N㎥/분)

(G/F)_st : 연료 가스와, 그 연료 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성 가스의 화학 양론 계수의 비.

여기서, 상취 랜스 높이 L 이란, 정지시의 용선 (226) 의 욕면으로부터 연직 방향에 따른 상취 랜스의 노즐 전면의 선단까지의 거리이다. 본 발명에 있어서의 상취 랜스 높이 L 의 상정치는 0.5 ∼ 2.0 m 의 범위이다. 용선 (226) 이 장입되는 정련 용기에 있어서의 프리보드의 값이 대체로 0.5 ∼ 2.0 m 의 범위가 되기 때문이다. 또한, 프리보드란, 정지시의 용선 (226) 의 욕면으로부터 반응 용기의 장입구까지의 높이 (거리) 이다.

(G/F)/(G/F)_st 의 값이 1.0 을 밑돌거나 또는 5.0 을 초과하면, 반응 용기 (202) 내의 용선 (226) 의 욕면에 도달하기 전에 연료 가스가 모두 불타버리거나, 또는 미연의 연료가 잔존하여, 분말상 정련제 (228) 에 대한 착열 효율이 나빠진다. (G/F)/(G/F)_st 의 값이 1.0 이상 5.0 이하이면, 분말상 정련제 (228) 가 상취 랜스 (203) 의 선단으로부터 용선 (226) 의 욕면에 도착할 때까지의 거리인 상취 랜스 높이 L 에 대한, 그 사이에서 형성되는 화염 길이 l 의 값 (l/L) 이 0.8 이상 1.2 이하가 되도록 설정하는 것이 가능해진다. 상취 랜스 높이 L 과 화염 길이 l 의 비 (l/L) 가 1 에 가깝고, 화염 길이 l 이 상취 랜스 높이 L 에 대해 0.8 이상 1.2 이하의 범위이면, 상취 랜스로부터의 염에 의해, 화염에 소비되는 연료가 분말상 정련제 (228) 를 착열시키는 목적에 비추어 효율적으로 소비되었다고 할 수 있고, 또한 후술하는 실험 2 에 의해서도 확인되지만, 상취 랜스로부터의 염에 의해 분말상 정련제 (228) 가 효과적으로 착열되어, 착열 효율이 양호하다고 할 수 있다.

상기의 (3) 식에 더하여, 연소용 산화성 가스 토출 유속이 하기의 (4) 식을 만족하는 범위에서, 연소용 산화성 가스 공급 속도 G 를 조정하여 화염을 발생시키는 것이 바람직하다.

1.0 ≤ V_G/C ≤ 3.0 … (4)

V_G : 연소용 산화성 가스의 토출 유속 (Nm/초)

C : 음속 (Nm/초)

V_G/C 의 값이 1.0 을 밑돌면, 연료 가스와 연소용 산화성 가스의 혼합 상태가 나빠져, 프리보드가 작은 반응 용기여도, 용선 (용융철) (226) 의 욕면과 상취 랜스 (203) 의 선단의 사이의 공간 내에서 연료 가스가 완전 연소되기 어렵다. 또, V_G/C 의 값이 3.0 을 초과하면, 연료 가스가 용선 (226) 의 욕면에 도달하기 전에 모두 불타기 쉬워, 분말상 정련제 (228) 에 대한 착열 효율이 나빠진다. 그 결과, 용선 (용융철) 에 대한 착열 효율도 나빠져, 열여유를 향상시키는 것이 어렵다. 나아가서는, 용선 (226) (용융철) 에 철스크랩 등의 냉철원을 첨가하는 경우에는, 그 냉철원의 배합 비율을 높게 하기 어려워진다.

상기의 (3) 식 및 (4) 식을 만족하는 조건으로, 연료 가스 및 연소용 산화성 가스를 공급함으로써, 연료 가스 분사 구멍 (217) 으로부터 공급되는 연료와, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (218) 으로부터 공급되는 연소용 산화성 가스는, 상취 랜스 (203) 의 반경 방향의 전방위에서 근접하고 있으므로, 각각 서로 간섭하여 분위기 온도가 높은 경우도 있어, 점화 장치가 없어도 연소 한계 범위 내에 가스 농도가 달한 시점에서 연소되어, 상취 랜스 (203) 의 하방에 화염이 형성되고, 나아가서는, 용철 (용융철) 로의 추가적인 착열 효율의 향상도 기대할 수 있다.

다음으로, 상기의 (3) 식 및 (4) 식을 만족하도록, 연료 가스 및 연소용 산화성 가스를 공급하고, 또한 연소용 산화성 가스의 공급량을 조정함으로써, 랜스 높이 L 에 맞춘 화염 길이 l 을 형성하는 것이 가능한 것을 다음의 실험에 의해 확인하였다.

<실험 3>

도 8 에 나타내는 정련 설비 (1) 와 동일한 반응 용기 설비를 사용하여, 연소용 산화성 가스 공급량 (N㎥/분) 및 연소용 산화성 가스의 분출 속도 (토출 속도 (Nm/초)) 를 변화시켰을 경우의 화염 길이를 조사하였다. 정련 설비 (201) 의 반응 용기 (202) 는, 200 톤의 용융철을 수용할 수 있다. 상취 랜스 높이 L 이 0.5 ∼ 2.0 m 의 범위가 되는 위치에 상취 랜스 (203) 를 배치하였다. 동일한 치수를 갖는 랜스 본체 (214) 를 복수 준비하고, 각각 설계 변경이 이루어진 복수의 랜스 칩 (215) 을 준비하였다.

복수의 랜스 칩 (215) 은, 중심 구멍이 내경 11.5 ㎜ 이고, 연료 가스 분사 구멍이 원환상 슬릿의 간극이 1 ㎜ 이고, 주위 구멍은 스로트 직경이 4.3 ㎜ 의 3 구멍 라발 노즐로 랜스 중심축에 대해 15 °의 각도, 요컨대 랜스 중심축과 동등한 각도로 배치되어 있다는 점에서 각각 공통되고 있다. 한편, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (218) 에 대해, 복수의 랜스 칩 (215) 의 각각은 설계 변경이 이루어지고 있다. 이 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (218) 은 원환상 슬릿의 간극이고, 복수의 랜스 칩 (215) 은, 이 간극의 폭이 0.5 ㎜ ∼ 1.5 ㎜ 의 범위 중에서 각각 상이한 임의의 치수를 갖는다.

이 복수의 랜스 칩 (215) 과 복수의 랜스 본체 (214) 를 각각 용접하여, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (218) 의 간극이 상이한 복수의 상취 랜스 (203) 를 준비하였다. 이와 같이 하여, 화염의 형성시에, 연소용 산화성 가스의 동일 유량 (N㎥/초) 에 있어서도, 연소용 산화성 가스의 분출 속도 (토출 속도 (Nm/초)) 를 변경시키는 것이 가능해졌다.

복수의 상취 랜스 (203) 중, 적절히 1 개의 상취 랜스 (203) 를 선택하고, 선택한 상취 랜스 (203) 로부터 연료 가스나 연료 가스 연소용 산화성 가스의 기체를 공급하여 상취 랜스 (203) 의 하단부에 화염을 형성하였다. 분말상 정련제는 상취 랜스 (203) 의 중심의 원형 스트레이트형의 중심 구멍으로부터, 연료 가스는 원환상 (링상) 의 연료 가스 분사 구멍으로부터, 연료 가스의 연소용 산화성 가스는 원환상 (링상) 의 연소용 산화성 가스 분사 구멍으로부터, 정련용 산화성 가스는 동심원 상에 배치한 복수개의 라발 노즐형의 주위 구멍으로부터 반응 용기 (2) 내에 공급하였다. 이와 같이 하여, 복수회 화염을 형성하였다.

연료 가스로는, 프로판 가스 (발열량 : 100.5 MJ/N㎥) 를 사용하고, 프로판 가스의 공급 유량 (공급 속도) F 는 1.0 N㎥/분으로 하였다. 연료 가스 연소용 산화성 가스 및 정련용 산화성 가스로는, 산소 가스를 사용하였다. 연료 가스 연소용 산화성 가스의 공급 유량 (공급 속도) G 는 5 N㎥/분 ∼ 8.8 N㎥/분, 정련용 산화성 가스의 공급 유량은 46.2 N㎥/분 ∼ 50 N㎥/분으로 하고, 반응 용기 (2) 에 취입한 전체 산소의 공급 유량은 55 N㎥/분으로 일정하게 하였다. 프로판 가스와, 이 프로판 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성 가스의 화학 양론치의 비의 값 (G/F)_st 는 5.0 이 되었다. 또, 연소용 산화성 가스의 토출 유속을 음속 이상으로 하였다.

상취 랜스 (203) 로부터 연료 가스와 연소용 산화성 가스를 취입하여, 안정적인 화염을 형성시킨 후, 각 조건에 있어서의 화염 길이를 육안으로 측정하였다. 측정 결과를 도 10 에 나타낸다. 도 10 중의 횡축의 「(G/F)/(G/F)_st」 는, (G/F)_st 에 대한 프로판 가스와 연소용 산화성 가스의 유량비이다. 도 10 중의 종축의 「화염 길이 지수」 는, l 과 화학 양론비에서의 화염 길이 l_st 의 비 「l/l_st」 를 의미한다. (G/F)_st 에 있어서의 프로판 가스의 공급 유량 (공급 속도) F 는 1.0 N㎥/분이고, 연료 가스 연소용 산화성 가스의 공급 유량 (공급 속도) G 는 5.0 N㎥/분이었다. 이 경우의 화염 길이는 1.2 m 였다.

도 10 에 나타내는 바와 같이, 연소용 산화성 가스의 공급량을 변화시키고, 또한 연소용 산화성 가스의 토출 유속을 음속 이상으로 함으로써, 연료 가스와 연소용 산화성 가스가 완전 연소하는 이론 연소시의 화염의 길이에 대한 화염 길이의 값이 변화하는 것을 알 수 있었다. 결과적으로, (G/F)_st 시의 화염 길이 l 이 0.9 m 이고, 상취 랜스 높이 L 이 0.8 m 이기 때문에, 연소용 산화성 가스의 공급량을 조정함으로써, 랜스 높이에 맞춘 적정한 화염 길이를 형성하는 것이 가능하다고 할 수 있다.

다음으로, 상기의 실험 3 에 있어서의 이론 연소비 「(G/F)/(G/F)_st = 1」 의 조건에 있어서, 상취 랜스 높이 L 을 변경하여, 용선에 대한 착열 거동을 조사하였다 (실험 4).

<실험 4>

이론 연소비가 1 인 경우에는, 이론 연소비 「(G/F)/(G/F)_st = 1」 로 한 것 이외에는 실험 3 과 동일한 조건으로, 연료 가스나 연료 가스 연소용 산화성 가스의 기체를 공급하여 상취 랜스 (203) 의 하단부에 화염을 형성하였다. (G/F)/(G/F)_st = 1 의 경우에는 l = 0.9 m 가 된다. 분말상 정련제에 착열시켰다. 상취 랜스 높이 L 이 변경되어 있는 각 조건에 있어서의 용선에 대한 착열량은, 용철의 온도 상승으로부터 산출하였다. 랜스 높이 L 에 대한 화염 길이 l 의 값 (l/L) 과, 화염 길이 l 과 랜스 높이 L 이 동등한 경우 (l/L = 1) 를 기준으로 한 착열량에 대한 각 값 (l/L) 에 있어서의 착열량의 값 (착열 지수) 의 관계를 도 4 에 나타낸다. 화염에 의한 착열된 분말상 정련제에 의한 용선에 대한 착열이 착열 지수 0.8 을 초과하면 일단, 효율이 양호한 착열이 달성되었다고 상정하지만, 도 4 에 의하면, 그러한 (l/L) 의 값은 0.8 ∼ 1.2 의 범위로 된 것이 확인된다.

중심 구멍 (216) 으로부터 불활성 가스와 함께 분사되는 분말상 정련제 (228) 는, 형성되는 화염의 열을 받아 가열 또는 가열·용융되고, 가열되거나 또는 용융된 상태로 용선 (226) 의 욕면에 분사된다. 이로써, 용선 (226) 에 분말상 정련제 (228) 의 열이 착열하여, 용선 (226) 의 온도가 상승하고, 첨가한 냉철원의 용해가 촉진된다.

또, 그 때에, 상취 랜스 (203) 의 주위 구멍 (219) 으로부터 산소 가스 등의 정련용 산화성 가스를 용선 (226) 의 욕면을 향해 분사한다. 용선 (226) 의 탈인 반응은, 용선 중의 인이 산화성 가스 또는 산화철과 반응하여 인산화물 (P₂O₅) 을 형성하고, 이 인산화물이 석회계 매용제의 재화에 의해 형성되는 슬래그 (227) 에 흡수됨으로써 진행된다. 또한, 석회계 매용제의 재화가 촉진될수록 탈인 속도가 빨라진다. 따라서, 분말상 정련제 (228) 로는, 생석회 (CaO), 석회석 (CaCO₃), 소석회 (Ca(OH)₂) 등의 석회계 매용제를 사용하는 것이 바람직하다. 생석회에 형석 (CaF₂) 또는 알루미나 (Al₂O₃) 를 재화 촉진제로서 혼합한 것을 석회계 매용제로서 사용할 수도 있다. 또, 용선 (226) 의 탈탄 취련 공정에서 생성되는 전로 슬래그 (CaO-SiO₂ 계 슬래그) 를 석회계 매용제의 전부 또는 일부로서 사용할 수도 있다.

분말상 정련제 (228) 로서 용선 (226) 의 욕면에 분사된 석회계 매용제는 즉시 재화되어 슬래그 (227) 를 형성하고, 또 공급된 정련용 산화성 가스와 용선 중의 인이 반응하여 인산화물이 형성된다. 형성한 인산화물이 재화된 슬래그 (227) 에 신속히 흡수되어, 용선 (226) 의 탈인 반응이 신속하게 진행된다. 석회계 매용제를 분말상 정련제 (228) 로서 사용하지 않는 경우에는, 석회계 매용제를 호퍼 등으로부터 별도로 위에 놓고 투입한다.

분말상 정련제 (228) 로서 철광석이나 밀 스케일 등의 산화철을 사용한 경우에는, 산화철은 산소원으로서 기능하고, 용강 중의 인과 반응하여 탈인 반응이 진행된다. 또, 산화철이 석회계 매용제와 반응하여 석회계 매용제의 표면에 FeO-CaO 의 화합물이 형성되고, 석회계 매용제의 재화가 촉진되어, 탈인 반응이 촉진된다. 산화철로서 고로 더스트나 전로 더스트 등의 가연성 물질을 함유하는 것을 사용한 경우에는, 가연성 물질이 화염에 의해 연소되고, 상기에 더하여 가연성 물질의 연소열이 용선 (226) 의 가열에 기여한다.

또, 분말상 정련제 (228) 로서, 알루미늄회 (Al 의 지금이나 스크랩을 용해로에서 용해시켰을 때에 Al 과 공기 중의 산소가 반응하여 생성한 금속 Al 을 30 ∼ 50 질량％ 함유하는 Al 산화물) 나 코크스 등의 가연성 물질을 사용한 경우에는, 가연성 물질이 화염에 의해 연소되고, 연료의 연소열에 더하여 가연성 물질의 연소열이 용선 (226) 의 가열에 기여한다. 분말상 정련제 (228) 로서, 석회계 매용제, 산화철 및 가연성 물질을 혼합한 것을 사용하는 경우에는 각각의 효과를 병행하여 얻을 수 있다.

상취 랜스 (203) 로부터의 화염에 의해 가열되어 있거나 또는 가열됨으로써 용융되어 있는 분말상 정련제 (228) 의 열이 용선 (226) 에 전달된다. 나아가서는, 용선 (226) 의 상방에 존재하는 상취 랜스 선단의 화염의 연소열이 용선 (226) 에 전달된다. 이들 용선 (226) 에 전달되는 열에 더하여 용선 (226) 이 격렬하게 교반되는 것도 더불어, 용선 중의 냉철원의 용해가 촉진된다. 장입한 냉철원의 용해가 탈인 처리를 실시하고 있는 동안에 종료한다.

그 후, 용선 (226) 의 인 농도가 목적으로 하는 값이거나 그것 이하가 되면, 상취 랜스 (203) 로부터 용선 (226) 으로의 모든 공급을 정지시켜 탈인 처리를 종료한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상취 랜스 선단 하방에 버너 화염을 형성하기 위한 연료 가스의, 연료 가스 분사 구멍 (212) 에 있어서의 단위 단면적당 투입 열량을 제어하고, 또한 산소 가스의 공급량을 적정하게 제어함으로써, 여러 가지 랜스 높이에 따라, 랜스 높이 이하의 화염 길이로 제어하는 것이 가능해진다. 그 결과, 상취 랜스 (203) 를 통해 반응 용기 (202) 내에 공급되는 분말상 정련제 (228) 를 용선 (226) 의 욕면에 도달할 때까지의 동안 연속적으로 안정적으로 가열하는 것이 실현되어, 분말상 정련제 (228) 의 열은 용선 (226) 에 확실하게 착열되므로, 용선 (226) 의 열여유가 향상된다. 정련 설비 (201) 에 있어서의 용융철로서 용선 (226) 을 사용하고, 이 용선 (226) 에 대한 산화 정련 처리에 있어서, 철스크랩 등의 냉철원의 배합 비율을 대폭 증대시키는 것이 실현된다.

본 발명은, 반응 용기에 있어서의 용융철의 산화 정련에 관한 것이며, 예를 들어, 용선 (226) 을 전로에서 탈탄 처리하여 용강을 얻고, 그 용강을 다른 반응 용기로 옮기고, 그 다른 반응 용기에서 용강을 산화 정련하는 것에도 적용하는 것이 가능하다. 본 발명에 의해, 용선 및 용강 등의 용융철의 열여유가 향상된다.

실시예 3

전술한 실험 3, 4 와 동일한 치수를 갖는 정련 설비 (201), 및 전술한 실험과 동일하게 복수의 상취 랜스 (203) 를 사용하여, 정련 설비 (201) 에 용선 (226) 과 철스크랩을 장입하고, 랜스 높이를 조정하여 상취 랜스 (203) 를 반응 용기 (202) 에 삽입하여, 복수회의 탈인 취련 (용선의 예비 탈인 처리) 을 실시하였다.

상취 랜스 (203) 에는, 전술한 실험과 동일한 조건으로, 연료로는 프로판 가스를 공급하고, 또한 연소용 산화성 가스 및 정련용 산화성 가스로서 산소 가스를 공급하였다. 탈인 취련시, 상취 랜스 높이 L 과 화염 길이 l 의 비 (l/L) 가 0.8 이상 1.2 이하가 되도록 연소용 산화성 가스의 공급량을 조정하였다. (1) 연료 가스 공급 유로로부터 공급되는 프로판 가스와의 공급 속도 (N㎥/분) 와, 연소용 산화성 가스 공급 유로로부터 공급되는 연소용 산화성 가스와의 공급 속도 (N㎥/분) 의 유량비 (G/F) 를, 연료 가스와, 그 연료 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성 가스의 화학 양론 계수의 비 (G/F)_st 에 대해 1.0 ∼ 5.0 의 범위 내가 되도록 연소용 산화성 가스를 공급하고, 또한 (2) 음속에 대한 연소용 산화성 가스의 토출 유속 (m/초) (V_G/C) 의 값을 1.0 ∼ 3.0 의 범위 내가 되도록, 연료 가스 분사 구멍의 슬릿의 간극이 상이한 복수의 상취 랜스 (203) 중, 연소용 산화성 가스 분사 구멍 (18) 의 간극에 대해 원하는 치수를 갖는 상취 랜스 (203) 를 적절히 사용하여, 연소용 산화성 가스의 토출 속도 (Nm/초) 를 조정하였다 (본 발명예 31 ∼ 35). 또, (V_G/C) 의 값을 1.0 ∼ 3.0 의 범위 외가 되는 상취 랜스 (3) 를 적절히 사용하여, 연소용 산화성 가스의 토출 속도 (Nm/초) 를 조정하는 것을 제외하고, 본 발명예 1 의 조건과 동일하게 조업을 실시하였다 (본 발명예 36, 37).

본 발명예 31 ∼ 37 과의 비교를 위해서, (G/F)/(G/F)_st 의 값을 1.0 ∼ 5.0 의 범위 외가 되도록 연소용 산화성 가스의 공급량을 완전 연소에 필요로 하는 양으로 한 조건에서의 조업도 실시하였다 (비교예 31, 32). 여기서, C 는 음속 (Nm/초) 이고, 1350 ℃ 의 용선의 주위에서는 대체로 1150 m/초가 된다.

철스크랩을 탈인 처리 후에 용해 잔사가 없도록 반응 용기 (202) 에 장입한 후, 온도가 1350 ℃ 인 200 톤의 용선을 장입한다. 이어서, 상취 랜스 (203) 로부터 생석회와 철광석과 제강 더스트의 혼합 분말, 연료 가스, 연소용 산화성 가스, 정련용 산화성 가스를 용선면을 향해 분사하였다.

철스크랩의 장입량은, 예비 탈인 처리 종료 온도가 1400 ℃ 가 되도록 조정하였다. 생석회는 노 내 슬래그의 염기도 (질량％CaO/질량％SiO₂) 가 2.5 가 되도록 첨가량을 조정하였다.

탈인 처리에서 사용한 용선의 조성을 표 10 에 나타낸다.

사용한 제강 더스트의 조성을 표 11 에 나타낸다.

탈인 처리에 있어서의 분말상 정련제 취입량, 상취 랜스에 대한 각종 가스 유량, 상취 랜스 높이, 화염 길이 l 은, 표 12 에 나타내는 바와 같이 설정하였다. 연료 가스 연소용 산화성 가스의 공급량을 조정하여, (G/F)/(G/F)_st 의 값, 및 V_G/C 의 값은 표 12 에 나타내는 값이 되었다.

이상으로 나타낸 조업 조건과 조업 방법에 의한 탈인 처리 결과를 표 13 에 나타낸다. 철스크랩 배합률을 여러 가지 변화시켜, 장입한 철스크랩이 탈인 처리 후에 용해 잔사가 없는 상한의 철스크랩 배합 비율을 나타내고 있다.

표 13 으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명예 31 ∼ 37 과 비교예 31, 32 에서 취련 시간과 철스크랩의 배합비를 비교하면, 본 발명의 방법에 따르면 용선의 예비 탈인 처리에 필요로 하는 취련 시간이 8 분으로 동일한 경우에도, 용선 중의 철스크랩 배합비를 높인 조업이 가능하게 되어 있는 것을 알 수 있다. 또, V_G/C 의 값이 1.0 이상 3.0 이하를 만족하는 본 발명예 31 ∼ 35 에서는, 만족하지 않는 본 발명예 6, 7 에 비해 철스크랩의 배합비를 높인 조업이 가능하게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이 점에서, V_G/C 의 값이 1.0 이상 3.0 이하인 것이 고능률로 용선의 예비 탈인 처리를 실시하는 것이 가능하다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 버너의 연소열을 분체를 통해 용융철에 효율적으로 전달할 수 있기 때문에, 용융철에 있어서의 착열 효율의 개선이 가능하고, 전로 등의 반응 용기에서 탈인 정련, 탈탄 정련을 실시함에 있어서 스크랩의 대량 사용에 의해 용선 배합률을 대폭 저감시킬 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 착열 효율의 개선에 의해, 탄재의 사용량을 삭감하는 것이 가능하여, CO₂ 의 배출량을 저감시킬 수 있다.

1 노체
1a 철피
1b 내화물층
2 저취 우구
3 용철
4 슬래그
5 분체 취입 랜스
5a 랜스 본체
5a₁ 외관
5a₂ 내관
5a₃ 관체
5a₄ 관체
5b 노즐부
5b₁ 정련용 산소 취입 노즐
5b₂ 버너 노즐
6 정련용 산소 가스를 공급하는 송급관
7 연소용 산소 가스를 공급하는 송급관
8 연료 가스를 공급하는 송급관
9 분체를 공급하는 송급관
10 분체
11 화염
12 정련용 산소 가스
e 분출 개구
f 분출 개구
101 전로 설비
102 노 본체
103 상취 랜스
104 철피
105 내화물
106 출탕구
107 저취 우구
108 가스 도입관
109 분말상 정련제 공급관
109A 정련제 반송용 가스 공급관
110 연료 가스 공급관
111 연소용 산화성 가스 공급관
112 정련용 산화성 가스 공급관
113 디스펜서
114 랜스 본체
115 랜스 칩
116 중심 구멍
117 연료 가스 분사 구멍
118 연소용 산화성 가스 분사 구멍
19 주위 구멍
120 최내관
121 구분관
122 내관
123 중관
124 외관
125 최외관
126 용선
127 슬래그
128 교반용 가스
129 분말상 정련제
131 분말상 정련제 공급 유로
132 연료 가스 공급 유로
133 연소용 산화성 가스 공급 유로
134 정련용 산화성 가스 공급 유로
201 정련 설비
202 반응 용기
203 상취 랜스
204 분말상 정련제 공급관
204A 정련제 반송용 가스 공급관
205 연료 가스 공급관
206 연소용 산화성 가스 공급관
207 정련용 산화성 가스 공급관
213 디스펜서
214 랜스 본체
215 랜스 칩
216 중심 구멍
217 연료 가스 분사 구멍
218 연소용 산화성 가스 분사 구멍
219 주위 구멍
220 최내관
221 구분관
222 내관
223 중관
224 외관
225 최외관
226 용선
227 슬래그
228 분말상 정련제
231 분말상 정련제 공급 유로
232 연료 가스 공급 유로
233 연소용 산화성 가스 공급 유로
234 정련용 산화성 가스 공급 유로

Claims (11)

1. 원형 궤도를 따라 간격을 두고 배열되고, 반응 용기에 수용된 철욕 중으로 산소 가스를 취입하는 복수의 분출 개구를 갖는 정련용 산소 가스 취입 노즐과, 상기 원형 궤도의 중심축과 동축이 되는 축심을 갖고, 그 정련용 산소 가스 취입 노즐의 내측에서 화염을 형성함과 함께, 그 화염에 의해 착열된 분체를 상기 철욕 중으로 취입하는 분출 개구를 갖는 버너 노즐을 구비한 분체 취입 랜스에 있어서,
   상기 정련용 산소 가스 취입 노즐의 분출 개구와 상기 버너 노즐의 분출 개구의 위치 관계를 나타내는 지표 A 가 하기의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스.
   A = 1.7(R - r - d/2)/L + tan (θ - 12 °) - 0.0524 > 0
   R : 정련용 산소 가스 취입 노즐의 분출 개구의 피치 써클의 반경 (㎜)
   r : 버너 노즐의 분출 개구의 반경 (㎜)
   d : 정련용 산소 노즐의 분출 개구의 직경 (㎜)
   θ : 정련용 산소 가스 취입 노즐의 축심과 원형 궤적의 중심축이 이루는 각도 (경각) (°)
   L : 랜스 높이 (㎜)
2. 제 1 항에 기재한 분체 취입 랜스가 탈인 정련 또는 탈탄 정련에 사용하는 정련용 상취 랜스인 것을 특징으로 하는 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재한 분체 취입 랜스를 사용하여 반응 용기에 수용된 용철의 정련을 실시하는 방법에 있어서,
   상기 버너 노즐의 연료로서, 프로판 가스, C 가스 등의 기체 연료, 중유 등의 액체 연료 및 플라스틱 등의 고체 연료 중 1 종 또는 2 종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 용철의 정련 방법.
4. 상기 반응 용기 내에 금속 산화물, 산화물계 광석의 분체 또는 입체를 장입, 용융 환원하여 금속 용탕을 얻는 용융 환원 방법에 있어서,
   제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재한 분체 취입 랜스의 버너 노즐을 통해, 금속 산화물 및 산화물계 광석 중 어느 1 종 또는 2 종 이상의 분립상의 부원료를 취입하는 것을 특징으로 하는 금속 용탕의 용융 환원 방법.
5. 분말상 정련제 공급 유로와, 연료 가스 공급 유로와, 연료 가스의 연소용 산화성 가스 공급 유로와, 정련용 산화성 가스 공급 유로를 따로따로 갖는 상취 랜스를 사용하여, 상기 연료 가스 공급 유로로부터 연료 가스를 공급하고, 또한 상기 연소용 산화성 가스 공급 유로로부터 연소용 산화성 가스를 공급하여, 전로에 수용되는 용융철의 욕면을 향해 상기 상취 랜스의 노즐 전면에 화염을 형성하고,
   상기 분말상 정련제 공급 유로로부터 분말상 정련제를 공급하고, 그 분말상 정련제를 상기 화염으로 가열하면서, 용융철의 욕면을 향해 분사하면서, 상기 정련용 산화성 가스 공급 유로로부터 용융철의 욕면을 향해 정련용 산화성 가스를 공급하는 용융철의 정련 방법으로서,
   상기 전로의 프리보드가 2.0 ∼ 5.0 m 인 경우에, 상기 상취 랜스로서 제 1 항에 기재된 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스를 사용하여,
   연료 가스와 연소용 산화성 가스의 유량비를 하기의 (1) 식을 만족시키면서 상기 화염을 형성하는 것을 특징으로 하는 용융철의 정련 방법;
   0.4 ≤ (G/F)/(G/F)_st ≤ 1.0 … (1)
   단, (1) 식에 있어서, G : 연소용 산화성 가스 공급 속도 (N㎥/분),
   F : 연료 가스 공급 속도 (N㎥/분),
   (G/F)_st : 연료 가스와, 그 연료 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성 가스의 화학 양론 계수의 비이다.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 연소용 산화성 가스의 토출 유속 V_G 가 하기의 (2) 식을 만족하도록 상기 연소용 산화성 가스 공급 속도 G 를 조정하는 것을 특징으로 하는 용융철의 정련 방법;
   0.2 ≤ V_G/C ≤ 1.0 … (2)
   단, (2) 식에 있어서, V_G : 연소용 산화성 가스의 토출 유속 (Nm/초),
   C : 음속 (Nm/초) 이다.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 분말상 정련제는, 산화철과 석회계 매용제와 가연성 물질 중 적어도 1 종류를 함유하고 있고, 그 분말상 정련제를 불활성 가스와 함께 용융철의 욕면을 향해 공급하여, 냉철원이 첨가된 용융철에 대해 산화 정련 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 용융철의 정련 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 용융철이 용선이고, 상기 산화 정련 처리가 용선의 예비 탈인 처리인 것을 특징으로 하는 용융철의 정련 방법.
9. 분말상 정련제 공급 유로와, 연료 가스 공급 유로와, 연료 가스의 연소용 산화성 가스 공급 유로와, 정련용 산화성 가스 공급 유로를 따로따로 갖는 상취 랜스를 사용하여, 상기 연료 가스 공급 유로로부터 연료 가스를 공급하고, 또한 상기 연소용 산화성 가스 공급 유로로부터 연소용 산화성 가스를 공급하여, 반응 용기에 수용되는 용융철의 욕면을 향해 상기 상취 랜스의 노즐 전면에 화염을 형성하고,
   산화철과 석회계 매용제와 가연성 물질 중 적어도 1 종류를 함유하는 분말상 정련제를, 불활성 가스와 함께 상기 분말상 정련제 공급 유로로부터 용융철의 욕면을 향해 공급하고, 그 분말상 정련제를 상기 화염으로 가열하면서, 용융철의 욕면을 향해 분사하면서, 상기 정련용 산화성 가스 공급 유로로부터 용융철의 욕면을 향해 정련용 산화성 가스를 공급하는 용융철의 정련 방법으로서,
   상기 반응 용기의 프리보드가 0.5 ∼ 2.0 m 인 경우에, 상기 상취 랜스로서 제 1 항에 기재된 버너 기능을 부여한 분체 취입 랜스를 사용하여,
   연료 가스와 연소용 산화성 가스의 유량비를 하기의 (3) 식을 만족하도록 조정하면서 상기 화염을 형성하는 것을 특징으로 하는 용융철의 정련 방법;
   1.0 ≤ (G/F)/(G/F)_st ≤ 5.0 … (3)
   단, (3) 식에 있어서, G : 연소용 산화성 가스 공급 속도 (N㎥/분),
   F : 연료 가스 공급 속도 (N㎥/분),
   (G/F)_st : 연료 가스와, 그 연료 가스를 완전 연소하기 위해서 필요한 연소용 산화성 가스의 화학 양론 계수의 비이다.
10. 제 9 항에 있어서,
    연소용 산화성 가스 토출 유속이 하기의 (4) 식을 만족하도록, 상기 연소용 산화성 가스 공급 속도 G 를 조정하는 것을 특징으로 하는 용융철의 정련 방법;
    1.0 ≤ V_G/C ≤ 3.0 … (4)
    단, (4) 식에 있어서, V_G : 연소용 산화성 가스의 토출 유속 (Nm/초),
    C : 음속 (Nm/초) 이다.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 용융철이 용선이고, 상기 정련용 산화성 가스를 공급하여 실시하는 용융철의 정련은 용선의 탈인 처리인 것을 특징으로 하는 용융철의 정련 방법.

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