KR20140085506A - 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기 - Google Patents
제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기 Download PDFInfo
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Abstract
이 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기는, 열간 제강 슬래그를 상기 전기로를 향하여 유입시키는 용기 본체와, 전기로측 슬래그 공급구에 접속되는 슬래그 배출부와, 상기 열간 제강 슬래그의 공급을 받는 슬래그 받이부와, 상기 슬래그 받이부를 개폐하는 덮개와, 상기 전기로로부터의 배기 가스를 배출하는 배기부와, 상기 용기 본체를 틸팅시켜 상기 열간 제강 슬래그의 상기 전기로측 슬래그 공급구에의 유입량을 조정하는 틸팅 장치를 구비한다.
Description
본 발명은, 제강 공정에서 발생하는 슬래그(제강 슬래그)를 공업적 규모로 환원하여 유가 성분을 회수함과 함께, 제강 슬래그의 성상을 각종 용도에 적합하도록 개질하는 전기로에 대하여, 제강 슬래그를 열간의 상태로 공급하는 용기에 관한 것이다. 본원은, 2012년 6월 27일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-144473호와, 2012년 6월 27일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-144557호와, 2012년 10월 25일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2012-235692호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
강의 제강 공정에서는 대량의 제강 슬래그가 발생한다. 제강 슬래그는 Fe, Mn 등의 금속 성분 및 P 등을 포함하지만, CaO을 다량으로 포함하는 것에 기인하는 팽창ㆍ붕괴성 때문에, 노반재, 골재 등에의 이용이 제한되었다. 그러나, 최근, 자원의 리사이클이 적극적으로 추진되고 있어, 제강 슬래그로부터 유가물을 회수하는 방법이 지금까지 수많이 개시되고 있다.
특허문헌 1에는, 용해로에 수납한 철강 용탕에 대하여, 철강 용제 시에 발생하는 철강 슬래그를 첨가하고, 또한, 열 및 환원재를 첨가하여, 철강 슬래그를 변성하면서, Fe, Mn 및 P를 용탕으로 이행시켜 변성 슬래그를 얻고, 이어서, 용탕 중의 Mn 및 P를 슬래그로 이행시키는 철강 슬래그의 처리 방법이 개시되고 있다. 그러나, 상기 처리 방법은, 소요의 성분 조성의 슬래그를 얻을 때까지, 수회의 배치 처리를 연속적으로 행할 필요가 있어, 작업 효율이 나쁘다.
비특허문헌 1에는, 전기로 내에, 제강 슬래그 분말, 탄재 분말 및 슬래그 개질재 분말을 중공 전극으로부터 장입하고, 환원 시험을 행한 결과가 개시되어 있다. 그러나, 비특허문헌 1의 환원 시험은, 고화하여 분쇄한 냉간의 제강 슬래그를 전기로에서 처리하는 시험이므로, 에너지 원단위가 크다.
또한, 특허문헌 2에는, 개방형 직류 전기로 중에서, 비철 정련에 의해 발생한 용융 슬래그를 탄소질 환원재로 환원하여, 금속상과 슬래그상으로 분리하고, 유가 금속을 회수하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 2의 방법은, 마찬가지로, 냉간 슬래그를 처리 대상물로 하는 전기로의 배치 처리이므로, 에너지 원단위가 크다.
이와 같이, 슬래그로부터 유가 성분을 회수하는 종래법은, 모두, 작업 효율이 나쁘거나, 또는, 에너지 원단위가 크다는 난점을 안고 있다.
Scandinavian Journal of Metallurgy 2003; 32: p.7-14
전술한 바와 같이, 제강 슬래그를 배치 처리에 의해 재활용하는 종래법은, 작업 효율이 나쁘고, 또한, 냉간의 제강 슬래그를 용융하여 자원으로서 재활용하는 종래법은 에너지 원단위가 높다는 난점을 안고 있다.
따라서, 본 발명은, 작업 효율이 양호하고, 또한, 에너지 원단위가 낮은 방법으로서, 열간 제강 슬래그를 전기로에서 연속적으로 환원 처리하기 위해서, 열간에서 유동성이 있는 제강 슬래그를, 열간의 상태로 수용하고, 또한, 전기로 내에 슬래그 포밍을 억제하면서 장입하는 것이 가능한 슬래그 공급 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 지식에 기초하여 이루어진 것이며, 그 요지는 이하와 같다.
(1) 본 발명의 제1 형태는, 열간 제강 슬래그를, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로 내의 용철 상의 용융 슬래그의 층을 향하여, 전기로측 슬래그 공급구를 통하여 유입하는 상기 전기로의 슬래그 공급 용기이며, 상벽, 하벽 및 상기 상벽과 상기 하벽 사이에 배치된 측벽을 구비하고, 상기 열간 제강 슬래그를 상기 전기로를 향하여 유입시키는 용기 본체와, 상기 용기 본체의 단부에 설치되며, 상기 전기로측 슬래그 공급구에 접속되는 슬래그 배출부와, 상기 용기 본체의 상기 측벽 또는 상기 상벽에 설치되며, 상기 열간 제강 슬래그의 공급을 받는 슬래그 받이부와, 상기 슬래그 받이부를 개폐하는 덮개와, 상기 용기 본체에 설치되며, 상기 전기로로부터의 배기 가스를 배출하는 배기부와, 상기 용기 본체를 틸팅시켜 상기 열간 제강 슬래그의 상기 전기로측 슬래그 공급구에의 유입량을 조정하는 틸팅 장치를 구비하는 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 슬래그 공급 용기에서는, 상기 측벽의 높이가 상기 슬래그 배출부를 향하여 점감하고 있는 부위를 가져도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 슬래그 공급 용기에서는, 상기 상벽 또는 상기 측벽이, 상기 용기 본체 중에 산소 또는 산소 함유 가스를 불어넣는 제1 가스 취입 노즐을 구비해도 된다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 슬래그 공급 용기에서는, 상기 상벽 또는 상기 측벽이 연소 버너를 구비해도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 슬래그 공급 용기에서는, 상기 상벽 또는 상기 측벽이 슬래그 개질제를 용융 조사하는 용융 조사 장치를 구비해도 된다.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 슬래그 공급 용기에서는, 상기 하벽이, 상기 용기 본체 중에 N2와 O2의 혼합 가스를 불어넣는 제2 가스 취입 노즐을 구비해도 된다.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 슬래그 공급 용기에서는, 상기 용기 본체 중의 상기 열간 제강 슬래그의 질량 변화량을 측정하는 칭량 장치를 구비해도 된다.
(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 슬래그 공급 용기에서는, 상기 하벽의 하부에, 상기 용기 본체의 교환을 행하기 위한 대차를 구비해도 된다.
(9) 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 슬래그 공급 용기에서는, 상기 배기부가 집진기에 연결되어도 된다.
상술한 형태에 의하면, 열간에서 유동성이 있는 제강 슬래그를, 전기로 내의 용철 상에 형성한 용융 슬래그의 층(환원 슬래그층)을 향하여, 급격한 슬로핑을 일으키지 않고 유입할 수 있다. 따라서, 전기로에 있어서의 용융ㆍ환원 처리를 연속적으로 계속할 수 있다.
도 1은 슬래그 공급 용기와 전기로의 배치를 도시하는 모식도이다.
도 2는 슬래그 공급 용기의 형태를 도시하는 모식도이다.
도 3은 슬래그 공급 용기의 다른 형태를 도시하는 모식도이다.
도 2는 슬래그 공급 용기의 형태를 도시하는 모식도이다.
도 3은 슬래그 공급 용기의 다른 형태를 도시하는 모식도이다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하는 슬래그 공급 용기의 구조에 대하여 예의 검토하였다. 그 결과, 열간에서 유동성이 있는 제강 슬래그를, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로 내의 용철 상에 형성한 용융 슬래그층(환원 슬래그층)을 향하여 유입할 때,
(a) 열간에서 유동성이 있는 제강 슬래그를, 일단, 저류ㆍ유지할 수 있는 구조와,
(b) 전기로에의 유입량을 조정할 수 있는 구조
를 구비하는 슬래그 공급 용기를 사용하면, 제강 슬래그의 전기로에의 장입 중, 급격한 슬로핑의 발생을 억제할 수 있어, 전기로에 있어서의 용융ㆍ환원 처리를 연속적으로 계속할 수 있는 것을 알 수 있었다.
이하, 상술한 지식에 기초하여 이루어진 본 발명의 실시 형태에 관한 슬래그 공급 용기를, 도면에 기초하여 상세에 대하여 설명한다.
또한, 본 발명에 관한 슬래그 공급 용기에서 전기로에 유입하는 열간 제강 슬래그는, 제강 공정에서 발생한 슬래그이면 되고, 특정한 종류 또는 조성의 제강 슬래그에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명에서 대상으로 하는, 전기로에 일반적으로는 상방으로부터 유입되는 열간 제강 슬래그(이하, 간단히 제강 슬래그라 부르는 경우가 있음)란, 열간에서 유동성이 있는 제강 슬래그이며, 슬래그 공급 용기로부터 연속적 또는 간헐적으로 전기로 내에 유입할 수 있을 만큼 충분한 유동성을 갖고 있으면 되고, 완전히 용융 상태에 있을 필요는 없다. 열간 제강 슬래그의 고상율은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 사용시, 고상율이 30％ 이하 정도이면, 전기로에 유입할 수 있는 유동성을 구비하고 있는 것을 본 발명자들은 확인하였다. 또한, 슬래그의 고상율은 시판되고 있는 소프트를 사용하여 산출할 수 있다.
먼저, 본 실시 형태에 관한 슬래그 공급 용기와, 열간 제강 슬래그를 용융ㆍ환원하는 전기로의 배치 형태에 대하여 설명한다. 도 1에, 본 실시 형태에 관한 슬래그 공급 용기와 전기로의 배치 형태를 도시한다.
제강 슬래그 환원 처리용 전기로(1)(이하, 간단히 전기로(1)라 부르는 경우가 있음)는, 고정식의 직류 전기로로, 상부 전극(2a)과 노저 전극(2b)이 연직 방향으로 쌍을 이루는 전극(2)을 구비하고 있다. 전기로(1)의 저부에는, 용철(5)이 수용되고, 용철(5) 상에는 슬래그 공급 용기(9)로부터 유입된 제강 슬래그(6')를 포함하는 용융 슬래그(6)의 층이 형성되어 있다. 용융 슬래그(6)의 층은, 용철(5)과 함께 전극(2)에 의해 가열된다.
전기로(1)의 노 천정(1c)의 좌측부에는, 열간 제강 슬래그(6')를 슬래그 공급 용기(9)로부터 유입하는 전기로측 슬래그 공급구(4)가 설치되어 있다. 전기로(1)에 외기(산소 또는 산소 함유 가스)가 침입하면, 용융 슬래그(6)의 층 표면에서 산화 반응이 일어나, 용융 슬래그(6)의 층의 (Total Fe)가 상승하여, 환원력이 저하된다.
전기로(1) 내에 외기가 침입하지 않으면, 노 내는 환원 분위기로 유지되므로, 용융 슬래그(6)의 층의 표면에서 재산화는 일어나지 않고, 용융 슬래그(6) 및 용철(5) 중의 C에 의한 FeO의 환원 반응이 진행되어, 용융 슬래그(6)의 (Total Fe)는 감소하여, 소정의 저수준으로 유지된다. 그 때문에, 전기로(1)는 외기가 침입하지 않는 밀폐형이 바람직하다.
전기로(1) 내는, 환원 반응에 의해 발생하는 CO 가스와, 투입되는 환원재(탄재)로부터 발생하는 H2를 주성분으로 하는 환원 분위기로 된다.
전기로(1)의 노 측벽(1a)에는, 노 밖에 설치한 출재통(도시 생략)으로 용융 슬래그(6)를 출재하는 출재 구멍(7)이 형성되고, 반대측의 노 측벽(1b)에는, 노 밖에 설치한 출선통(도시 생략)으로 용철(5)을 출선하는 출선 구멍(8)이, 출재 구멍(7)의 높이 위치보다도 하방에 형성되어 있다.
출재 구멍(7)과 출선 구멍(8)은, 노 측벽(1a)과 노 측벽(1b)의 용손을 방지하기 위해서, 동일한 노 측벽에 근접하여 형성하지 않는 것이 바람직하다. 출재 구멍(7)과 출선 구멍(8)은, 노 측벽(1a)과 노 측벽(1b)의 용손을 방지할 수 있는 거리만큼 이격되어 있으면 된다.
노 측벽(1a), 노 측벽(1b) 및 노 천정(1c)은 재킷 냉각 또는 살수 냉각(도시 생략)으로 냉각되고 있다.
전기로(1)는, 노 내에 탄재 등의 환원재 및 슬래그 개질재 등의 부원료를 공급하는 원료 공급 장치(도시 생략)를 구비하고 있다. 전기로(1)에서, 상기 부원료를 사용하여, 슬래그를 용융ㆍ환원ㆍ개질하여, 용철(5)을 제조할 수 있다. 상기 용융ㆍ환원에 의해 발생한 CO 및 H2를 포함하는 고온 배기 가스(이하 「전기로 배기 가스」라고 하는 경우가 있음)는, 전기로측 슬래그 공급구(4)로부터, 후술하는 슬래그 공급 용기(9)의 내부에 침입한다.
도 2에, 도 1에 도시한 슬래그 공급 용기(9)를 확대하여 도시한다.
슬래그 공급 용기(9)(도 1 및 도 2 참조)는, 상벽(11), 하벽(10), 상벽(11)과 하벽(10) 사이에 배치한 측벽[도 2에는 측벽(9b)만을 도시]에 의해 구성되며, 열간 제강 슬래그(6')를 유입시키는(수용하는) 용기 본체(90)를 갖는다.
그리고, 슬래그 공급 용기(9)는, 그 단부에 있어서, 전기로측 슬래그 공급구(4)에 연결 가능하게 설치한 슬래그 배출부(9a)를 구비하고 있다. 여기서, 슬래그 공급 용기(9)의 슬래그 배출부(9a)와 전기로측 슬래그 공급구(4)의 연결 구조는 특정한 연결 구조에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전기로측 슬래그 공급구(4)의 크기보다도, 슬래그 공급 용기(9)의 슬래그 배출부(9a)의 크기를 작게 하여, 전기로측 슬래그 공급구(4)에, 슬래그 공급 용기(9)의 슬래그 배출부(9a)가 침입 가능하게 하는 구조 등을 들 수 있다.
또한, 슬래그 공급 용기(9)의 슬래그 배출부(9a)와 전기로측 슬래그 공급구(4)의 연결 구조는, 슬래그 공급 용기(9)가 틸팅축 Z를 중심으로 틸팅해도, 연결부에 의해 기계적으로 기밀 상태를 유지하는 것이 가능한 연결 구조가 바람직하다.
또한, 슬래그 공급 용기(9)의 상벽(11)에는, 슬래그 레이들(도 3 중, 참조 부호 15) 등으로부터 제강 슬래그(6')의 공급을 받기 위한 슬래그 받이부(13a)와,이 슬래그 받이부(13a)를, 필요에 따라서 개폐하는 덮개(13b)를 구비하고 있다. 슬래그 받이부(13a)는, 제강 슬래그(6')의 공급이 없을 때는, 외기의 침입을 방지하기 위해서, 덮개(13b)로 폐색되어 있다. 또한, 슬래그 받이부(13a)는 측벽(9b)에 설치되어도 된다.
또한, 상벽(11) 또는 측벽(9b)에는, 전기로측 슬래그 공급구(4)로부터 슬래그 배출부(9a)를 거쳐 침입하는 전기로 배기 가스를 배기하기 위한 배기부(13)가 설치되어도 된다. 배기부(13)가 집진기(도시 생략)에 연결되는 경우, 배기부(13)로부터 배기되는 전기로 배기 가스를, 집진기로 유도할 수 있기 때문에, 바람직하다. 또한, 배기부(13)는 슬래그 배출부(9a)로부터 이격된 위치일수록, 슬래그 공급 용기(9) 내의 슬래그가 전기로 배기 가스에 의해 보다 보열되기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
또한, 배기부(13)는, 집진기(도시 생략)에 연결되는 경우, 슬래그 공급 용기(9)의 분위기를 부압 상태로 할 수 있기 때문에, 바람직하다. 이 상태에 있어서, 전기로(1)에서 발생한 전기로 배기 가스는, 전기로측 슬래그 공급구(4)로부터 슬래그 배출부(9a)를 거쳐 슬래그 공급 용기(9)의 내부에 침입한다(도 2 중, 화살표 참조). 그리고, 전기로 배기 가스는, 슬래그 공급 용기(9)의 내부를 배출 경로로서 통과하고, 배기부(13)로부터 배기 가스 덕트(도시 생략)를 경유하여 집진기(도시 생략)에 유입한다(도 2 중, 화살표 참조).
이와 같이, 슬래그 공급 용기(9)의 내부를 전기로 배기 가스의 배기 경로로서 이용함으로써, 제강 슬래그(6')를 슬래그 받이부(13a)로부터 슬래그 공급 용기(9)에 공급하는 경우라도, 전기로(1) 내를 환원 분위기로 유지할 수 있음과 함께, 제강 슬래그(6')의 표면에서 일어나는 산화 반응을 방지할 수 있다.
또한, 상벽(11)과 하벽(10)의 간격[측벽(9b)을 제외한 측벽의 높이]은 특별히 한정되지 않지만, 슬래그 배출부(9a)에 접근할수록 점감하고 있는 부위를 갖는 것이 바람직하다. 그 이유는, 슬래그 공급 용기(9)에 있어서, 슬래그 배출부(9a)로부터 슬래그 공급 용기(9) 내에 걸쳐 용적을 크게 할 수 있어, 설비를 콤팩트화할 수 있기 때문이다. 또한, 점감하고 있는 부위의 범위가 보다 넓을수록, 전기로측 슬래그 공급구(4)를 보다 작게 할 수 있어, 전기로(1)와의 연결을 보다 용이하게 행할 수 있다. 이 때문에, 모든 범위에 걸쳐 점감하고 있는 것이 가장 적합하다.
또한, 용기 폭도 특별히 한정되지 않지만, 마찬가지의 이유로, 측벽(9b)으로부터 슬래그 배출부(9a)를 향하여 점감하고 있는 것이 바람직하다.
슬래그 공급 용기(9)의 하벽(10)은 철피(10a)와 단열재(10b) 및 내화물 라이닝벽으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 벽 구성에 의해, 하벽(10)을 통과하는 열유속을 최소로 억제하여, 제강 슬래그(6')의 내화물 라이닝벽에의 부착을 억제할 수 있다.
한편, 상벽(11) 및 측벽(9b)은 내화물을 라이닝한 수냉벽으로 하는 것이 바람직하다. 내화물을 라이닝하면 과냉각을 억제할 수 있으므로, 내화물의 보유열을, 제강 슬래그(6')를 보열하기 위한 방사열로서 유효하게 이용할 수 있다. 측벽(9b)에 있어서 과냉각이 억제되므로, 적당량의 제강 슬래그(6')가 측벽(9b)의 표면에 부착되어 얇은 슬래그층이 형성된다. 이 슬래그층에 의해 내화물을 보호할 수 있다.
슬래그 공급 용기(9)에는, 슬래그 공급 용기(9)를, 전기로(1)의 노 측벽(1a)의 단부 근방에서, 슬래그 배출부(9a)의 하부에 설치한 틸팅축 Z를 중심으로 임의의 각도로 틸팅 가능한 틸팅 장치(도시 생략)가 배치되어 있다.
틸팅 장치는, 슬래그 공급 용기(9)를, 틸팅축 Z를 중심으로 임의의 각도로 틸팅할 수 있는 장치이면 되고, 특정한 틸팅 장치에 한정되지 않지만, 슬래그 공급 용기(9)의 저부에 승강 가능한 실린더를 설치하는 틸팅 기구가 권장된다. 슬래그 공급 용기(9)로부터 전기로(1)에의 제강 슬래그(6')의 장입량은, 대차(14)에 설치한 칭량 장치(16)에 의해 용기 본체(90) 중의 열간 제강 슬래그(6')의 질량의 변화량을 측정하면서, 그 측정값에 기초하여, 틸팅 장치에 의해 슬래그 공급 용기(9)의 틸팅각을 제어함으로써, 정확하게 조정할 수 있다. 또한, 열간 슬래그(6')의 질량의 변화는, 슬래그 공급 용기(9)의 질량을 경시적으로 측정함으로써 파악할 수 있다. 슬래그 공급 용기(9)의 질량은, 로드셀 등을 사용하여 측정하는 것을 예시할 수 있다.
또한, 슬래그 공급 용기(9)는, 틸팅각을 고정하면, 제강 슬래그(6')를, 슬래그 레이들(15)로부터 전기로(1)에 연속적으로 공급하는 슬래그 홈통으로서도 기능시킬 수 있다. 그때에는, 슬래그 공급 용기(9)의 슬래그 받이부(13a)의 덮개(13b)를 열고, 제강 슬래그(6')를 슬래그 받이부(13a)로부터 슬래그 공급 용기(9)에 공급하면서, 슬래그 공급 용기(9)의 슬래그 배출부(9a)로부터 전기로(1)에 장입한다.
슬래그 공급 용기(9)에는, 예를 들면 상벽(11) 또는 측벽(9b)에 있어서, 전기로 배기 가스에, 산소 또는 산소 함유 가스를 불어넣는 노즐(12)을 설치해도 된다. 슬래그 공급 용기(9) 내에서 전기로 배기 가스를 연소시키면, 슬래그 공급 용기(9) 내를 고온으로 유지할 수 있다. 용기 내를 고온으로 유지함으로써, 제강 슬래그(6')의 응고나, 슬래그 공급 용기(9)의 노벽에의 부착을 방지할 수 있고, 또한, 전기로(1)에의 장입에 필요한 제강 슬래그(6')의 유동성을 보다 양호하게 확보할 수 있다.
슬래그 공급 용기(9)가 충분히 승열되어 있지 않은 경우, 또는, 전기로 배기 가스의 현열 및 연소열을 이용해도, 슬래그 공급 용기(9) 내의 온도가, 제강 슬래그(6')가 슬래그 공급 용기(9)의 벽면에 부착되지 않는 온도까지 상승하지 않는 경우를 위해서, 슬래그 공급 용기(9)는, 예를 들면 상벽(11) 또는 측벽(9b)에, 슬래그 공급 용기(9) 내에 화염을 조사할 수 있는 연소 버너(12a)를 구비하고 있어도 된다.
또한, 하벽(10)의 벽면에 제강 슬래그(6')가 부착되지 않을 정도의 유동성을 확보하기 위해서, 하벽(10)에 노즐(도시 생략)을 설치해도 된다. 해당 노즐로부터, 산소 함유 가스(예를 들면, N2+O2의 혼합 가스)를 용기 내에 불어넣어 경미한 연소열을 발생시켜, 부착 슬래그층 내의 통기성을 확보하면서, 제강 슬래그(6')의 흐름을 형성하는 것이 바람직하다.
슬래그 공급 용기(9)에, 제강 슬래그(6')를 슬래그 공급 용기(9) 내에서 개질하는 슬래그 개질재를 제강 슬래그(6')에 첨가하는 경우, 슬래그 개질재를, 예를 들면 연소 버너(12a)를 통하여, 슬래그 공급 용기(9) 내에 용융 조사해도 된다.
슬래그 공급 용기(9)에 의한 제강 슬래그(6')의 전기로(1)에의 장입은 이하와 같이 하여 행한다.
전기로(1) 내에, 미리, 상당량(예를 들면 100 내지 150톤 정도)의 용철(5)을 종탕으로서 수용한다. 다음에, 전기로(1)에의 전력 공급 속도에 대하여, 환원할 수 있는 양의 열간 제강 슬래그(6')를, 슬래그 공급 용기(9)의 칭량값을 확인하면서, 연속적 또는 단속적으로 용철(5) 상의 용융 슬래그(6)의 층을 향하여 유입하여, 전기로(1) 내의 용융 슬래그(6)의 층을 계속적으로 유지한다.
본 실시 형태에 관한 슬래그 공급 용기(9)를 사용하면, 틸팅 장치를 구동하여, 틸팅축 Z를 중심으로 하여, 슬래그 공급 용기(9)의 틸팅각을 조정하여, 제강 슬래그(6')의 슬래그 레이들로부터의 수용, 및／또는, 제강 슬래그(6')의 전기로(1)에의 장입 형태를 자유자재로 선택할 수 있다.
즉, 본 실시 형태에 관한 슬래그 공급 용기(9)를 사용하면, 틸팅 장치에 의해 틸팅축 Z를 중심으로 틸팅함으로써, 슬래그 레이들(15)로부터 공급되는 제강 슬래그(6')를, 일단, 저류ㆍ유지할 수 있다. 또한, 저류ㆍ유지한 제강 슬래그(6')를, 전기로(1) 내의 용철(5) 상의 용융 슬래그(6)의 층을 향하여, 용융 슬래그(6)가 슬래그 포밍에 의해 전기로(1)로부터 오버플로우하지 않도록, 유입량을 조정하면서, 연속적 또는 간헐적으로 장입할 수 있다.
또한, 제강 슬래그(6')는, 슬래그 공급 용기(9)에서, 일단, 저류ㆍ유지하지만, 슬래그 레이들로부터의 공급량이 적어, 슬래그 공급 용기(9)에서, 일단, 저류ㆍ유지할 필요가 없는 경우에는, 전술한 바와 같이, 슬래그 공급 용기(9)를 일정한 틸팅각으로 고정하여, 슬래그 홈통으로서 사용할 수도 있다.
슬래그 공급 용기(9)를 틸팅하여, 제강 슬래그(6')를 전기로(1) 내에 장입함으로써, 슬래그 공급 용기(9) 내의 제강 슬래그(6')의 고온 표면층이 갱신되어, 슬래그 공급 용기(9) 내에 잔류하는 제강 슬래그(6')에의 착열 효율이 향상된다.
제강 슬래그(6')를 간헐적으로 전기로(1)에 장입하는 경우,
(ⅰ) 제강 슬래그(6')의 장입과 중단을 적절히 반복하면서 장입하는 형태, 또는,
(ⅱ) 소요량의 제강 슬래그(6')를, 소정의 시간 간격으로, 일괄하여 투입하는 형태를 채용할 수 있다.
제강 슬래그(6')를 전기로(1)에 장입하고 있을 때, 장입 속도가 지나치게 빠르면, 발생 가스량이 일시적으로 증가하여 슬래그 포밍 상태로 되어, 슬래그가 전기로(1)로부터 흘러넘치는(오버플로우) 등의 이상 사태로 되는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 슬래그 공급 용기(9)의 틸팅각을 작게 하여, 제강 슬래그(6')의 장입을 일시 정지한다.
제강 슬래그(6')를 장입할 때, 용융 슬래그층의 거품이 이는 상태(슬래그 포밍)가 과격해져 오버플로우 등의 이상 사태에 이르는지 여부는, 항상,
(a) 감시 카메라로 노내 상황 및 노외 상황을 감시하거나,
(b) 사운드 미터로 제강 슬래그(6')의 거동을 감시하거나,
(c) 마이크로파 조사에 의해 용융 슬래그 표면 레벨을 측정하는
등의 방법에 의해 검지하고, 임계값을 초과할 것 같은 경우, 슬래그 공급 용기(9)의 틸팅각을 제어하여, 제강 슬래그(6')의 전기로(1)에의 장입량을 조정하는 것이 바람직하다.
용융 슬래그(6)가 슬래그 포밍 상태로 되어, 전기로(1)로부터 흘러넘치는 것(오버플로우)을 예방하는 수단으로서, 슬래그 공급 용기(9)에 의한 제강 슬래그(6')의 장입량의 조정 외에, 용철(5) 상의 슬래그로서, 환원된 슬래그를 존재시킴으로써, 완충대로서의 기능을 갖게 할 수 있고, 이에 의해, 장입하는 제강 슬래그(6')의 FeO 농도를 희석 저감함과 함께, 제강 슬래그(6')와 용철(5)의 접촉 기회를 저감하는 수단도 유효하다. 그 때문에, 상기 수단을 병용해도 된다.
슬래그 공급 용기(9)는 당연히 유지 보수가 필요하다. 그 때문에, 슬래그 공급 용기(9)의 용기 본체(90)의 교환이 가능한 구조를 채용하는 것이 바람직하다. 도 3에, 용기 본체(90)의 교환이 가능한 구조로서, 하벽(10)의 하부에, 교환을 위해서 용기 본체(90)를 인출하기 위한 대차(14)를 설치한 형태를 도시한다.
즉, 슬래그 공급 용기(9)는, 대차(14)에 배치한 유압 실린더(14a)[슬래그 공급 용기(9)를 틸팅함] 및 틸팅축 Z로 연결되어 있는 지지 부재(14b 및 14c)에 의해 지지되어 있다.
슬래그 공급 용기(9)의 용기 본체(90)를 교환할 때는, 유압 실린더(14a)를 구동하여, 슬래그 공급 용기(9)를 비틸팅 상태로 하여, 슬래그 공급 용기(9)와 전기로(1)의 연결을 해제한 후, 슬래그 공급 용기(9)를 탑재한 대차(14)를 전기로(1)로부터 이격된 소정의 위치로 이동시킨다.
유지 보수가 필요한 슬래그 공급 용기(9)를, 크레인(도시 생략)을 사용하여 대차(14)로부터 끌어올려, 유지 보수를 행하는 위치로 이동시킨다. 그 후, 새로운 슬래그 공급 용기(9)를, 크레인을 사용하여 대차(14)에 탑재하고, 대차(14)를 전기로(1)와 슬래그 공급 용기(9)가 연결 가능한 위치까지 이동시킨다.
슬래그 공급 용기(9)의 용기 본체(90)를, 보다 신속하게 교환하는 경우는, 2대의 대차(14)를 사용해도 된다. 즉, 새롭게 교환하는 슬래그 공급 용기(9)의 용기 본체(90)를 탑재한 대차(A)를 소정의 위치에서 대기시키고, 유지 보수가 필요한 슬래그 공급 용기(9)의 용기 본체(90)를 탑재한 대차(B)를 다른 소정의 위치로 이동시키고, 그 후, 대차(A)를 슬래그 공급 용기(9)와 전기로(1)가 연결 가능한 위치까지 이동시킨다.
이와 같이, 2대의 대차를 사용함으로써, 슬래그 공급 용기(9)의 용기 본체(90)를 신속하게 교환할 수 있다.
실시예
다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 일 조건예이며, 본 발명은, 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.
(실시예)
전로로부터 배출된 제강 슬래그를 용융 상태(고상율 25％ 이하)로, 슬래그 공급 용기에 장입하여, 일단 저류하고, 계속해서, 슬래그 공급 용기를, 10분에 1회의 빈도로 틸팅하여, 1회 약 8톤의 제강 슬래그를, 선철이 약 130톤과, 그 위에 환원 처리된 용융 슬래그층이 약 200㎜ 존재하고 있는 직류 전기로에 장입하였다.
또한, 제강 슬래그의 장입량을 1회 : 약 8톤으로 설정한 것은, 사전의 실제 기기 시험에 의해, 금회의 조건에서, 포밍이 격렬하게 일어나지 않는 것을 확인하였기 때문이다.
제강 슬래그의 장입 속도는 평균하여 800㎏/min으로 설정하였다. 이것은, 후술하는 바와 같이, 약 30㎿의 전력을 연속하여 투입하기 위해서, 전술한 방법에 의해 구해 둔 제강 슬래그의 환원 처리에 필요한 전력 원단위로부터 산출한 것이다.
전기로 내의 온도는, 용철 온도 : 1450±5℃, 슬래그 온도 : 1550±5℃로 되도록 제어하였다. 전기로에, 대기에 통하는 개구부는 없으므로, 노 내는 환원 분위기로 유지되었다. 전기로에는, 전극으로부터, 약 30㎿의 전력을 연속하여 투입하고, 원료 투입관으로부터 탄재 분말을 5t/h의 속도로 공급하여, 용융 슬래그층을 향하여 유입하는 제강 슬래그의 환원 처리를, 슬래그 포밍을 일으키지 않고 행할 수 있었다.
이것은, 제강 슬래그를, 장입 속도 800㎏/min으로 연속적으로 장입한 경우에는, 포밍이 보다 일어나기 어려운 조건으로 되기 때문에, 용융 슬래그의 오버플로우를 일으키지 않아, 용융 슬래그의 환원 처리를 계속할 수 있는 것을 의미하고 있다. 즉, 상기의 실시예는 제강 슬래그의 연속 장입을 실증하는 실시예이기도 하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 열간에서 유동성이 있는 제강 슬래그를, 전기로 내의 용철 상에 형성한 용융 슬래그의 층(환원 슬래그층)에, 급격한 슬로핑을 일으키지 않고 장입할 수 있으므로, 전기로에 있어서의 용융ㆍ환원 처리를 연속적으로 계속할 수 있다. 따라서, 본 발명은 철강 산업에 있어서 이용 가능성이 높은 것이다.
1 : 전기로
1a, 1b : 노 측벽
1c : 노 천정
2 : 전극
2a : 상부 전극
2b : 노저 전극
4 : 전기로측 슬래그 공급구
5 : 용철
6 : 용융 슬래그
6' : 제강 슬래그
7 : 출재 구멍
8 : 출선 구멍
9 : 슬래그 공급 용기
9a : 슬래그 배출부
9b : 측벽
10 : 하벽
10a : 철피
10b : 단열재
11 : 상벽
12 : 노즐
12a : 연소 버너
13 : 배기부
13a : 슬래그 받이부
13b : 덮개
14 : 대차
14a : 유압 실린더
14b, 14c : 지지 부재
15 : 슬래그 레이들
16 : 칭량 장치
Z : 틸팅축
1a, 1b : 노 측벽
1c : 노 천정
2 : 전극
2a : 상부 전극
2b : 노저 전극
4 : 전기로측 슬래그 공급구
5 : 용철
6 : 용융 슬래그
6' : 제강 슬래그
7 : 출재 구멍
8 : 출선 구멍
9 : 슬래그 공급 용기
9a : 슬래그 배출부
9b : 측벽
10 : 하벽
10a : 철피
10b : 단열재
11 : 상벽
12 : 노즐
12a : 연소 버너
13 : 배기부
13a : 슬래그 받이부
13b : 덮개
14 : 대차
14a : 유압 실린더
14b, 14c : 지지 부재
15 : 슬래그 레이들
16 : 칭량 장치
Z : 틸팅축
Claims (9)
- 열간 제강 슬래그를, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로 내의 용철 상의 용융 슬래그의 층을 향하여, 전기로측 슬래그 공급구를 통하여 유입하는 상기 전기로의 슬래그 공급 용기이며,
상벽, 하벽 및 상기 상벽과 상기 하벽 사이에 배치된 측벽을 구비하고, 상기 열간 제강 슬래그를 상기 전기로를 향하여 유입시키는 용기 본체와,
상기 용기 본체의 단부에 설치되며, 상기 전기로측 슬래그 공급구에 접속되는 슬래그 배출부와,
상기 용기 본체의 상기 측벽 또는 상기 상벽에 설치되며, 상기 열간 제강 슬래그의 공급을 받는 슬래그 받이부와,
상기 슬래그 받이부를 개폐하는 덮개와,
상기 용기 본체에 설치되며, 상기 전기로로부터의 배기 가스를 배출하는 배기부와,
상기 용기 본체를 틸팅시켜 상기 열간 제강 슬래그의 상기 전기로측 슬래그 공급구에의 유입량을 조정하는 틸팅 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기. - 제1항에 있어서,
상기 측벽의 높이가, 상기 슬래그 배출부를 향하여 점감하고 있는 부위를 갖는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기. - 제1항에 있어서,
상기 상벽 또는 상기 측벽이, 상기 용기 본체 중에 산소 또는 산소 함유 가스를 불어넣는 제1 가스 취입 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기. - 제1항에 있어서,
상기 상벽 또는 상기 측벽이 연소 버너를 구비하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기. - 제1항에 있어서,
상기 상벽 또는 상기 측벽이 슬래그 개질제를 용융 조사하는 용융 조사 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기. - 제1항에 있어서,
상기 하벽이, 상기 용기 본체 중에 N2와 O2의 혼합 가스를 불어넣는 제2 가스 취입 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기. - 제1항에 있어서,
상기 용기 본체 중의 상기 열간 제강 슬래그의 질량 변화량을 측정하는 칭량 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기. - 제1항에 있어서,
상기 하벽의 하부에, 상기 용기 본체의 교환을 행하기 위한 대차를 구비하는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기. - 제1항에 있어서,
상기 배기부가 집진기에 연결되는 것을 특징으로 하는, 제강 슬래그 환원 처리용 전기로의 슬래그 공급 용기.
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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