KR20170104582A - 고로로의 원료 장입 방법 - Google Patents

Abstract

고로 내 반응성의 개선을 도모하고, 보다 환원재비의 저감이 가능해지는 원료 장입 방법을 제공한다. 고로 장입 원료를 선회 슈트를 이용하여 1차지마다 고로 내로 장입하는 고로로의 원료 장입 방법으로서, 상기 고로 장입 원료가, 소결광, 펠릿 및, 괴상 광석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를 함유하는 광석류 원료와, 코크스를 함유하고, 상기 1차지로 장입되는 고로 장입 원료의 10질량％ 이상을 산성 펠릿으로 하고, 상기 1차지로 장입되는 코크스의 60∼75질량％를, 상기 광석류 원료와의 혼합층으로서 장입하고, 나머지 25∼40질량％의 코크스는 코크스 단독으로 장입하는, 고로로의 원료 장입 방법이다.

Description

고로로의 원료 장입 방법{METHOD FOR INTRODUCING FEED INTO BLAST FURNACE}

본 발명은, 노 내로의 원료 장입을 선회 슈트(chute)로 행하는 고로로의 원료 장입 방법에 관한 것이다.

최근, 지구 온난화 방지의 관점에서 CO₂ 삭감이 요구되고 있다. 철강업에 있어서는 CO₂ 배출량의 약 70％가 고로에 의한 것이고, 고로에 있어서의 CO₂ 배출량의 삭감이 요구된다. 고로에 있어서의 CO₂ 삭감은, 고로에서 사용하는 환원재(코크스, 미분탄, 천연 가스 등)의 삭감에 의해 가능하다.

또한, 최근에는, 철강 수요의 증대에 수반하여, 제조가 보다 용이한 산성 펠릿(성분 중의 CaO(질량％)와 SiO₂(질량％)의 비(CaO/SiO₂)가 0.5 이하인 것)의 사용량이 증대하고 있다.

그리고, 이러한 산성 펠릿은, 고로 내에 있어서의 환원성 그리고 고온에서의 용융 성상이 나쁘고, 그 이용에 의해, 고로의 환원성 그리고 통기성을 악화시키는 것이 알려져(비특허문헌 1) 있다.

따라서, 산성 펠릿의 이용시에는, 산성 펠릿의 환원성 그리고 통기성을 개선하고, 환원재 사용량의 증가를 억제하는 것이 요구된다.

여기에서, 융착대의 통기 저항을 개선하기 위해서는, 광석층에 코크스를 혼합하는 것이 유효한 것이 알려져 있고, 광석층에 코크스를 혼합하기 위한 여러 가지 방법이 보고되어 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 벨레스(bell-less)식 고로에 있어서, 광석 호퍼 중 하류측의 호퍼에 코크스를 장입하고, 컨베이어 상에서 광석의 위에 코크스를 퇴적시킨 후, 노정 벙커(furnace top bunker)로 장입하고, 광석과 코크스를 선회 슈트를 통하여 고로 내에 장입시키는 기술이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 노정의 벙커에 광석과 코크스를 따로 따로 저류하면서, 코크스와 광석을 동시에 혼합 장입함으로써, 코크스 장입용 배치(batch), 코크스의 중심 장입용 배치 및 혼합 장입용 배치의 3가지를 동시에 행하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 고로에 있어서의 원료 장입 방법으로서, 고로 조업에 있어서의 융착대 형상의 불안정성 및 중심부 부근에 있어서의 가스 이용률의 저하를 방지하고, 안정 조업과 열 효율의 향상을 도모하기 위해서, 전체 광석과 전체 코크스를 혼합한 후, 원료를 고로 내에 장입하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 4에는, 혼합 코크스에 의한 반응성 향상 효과를 향수하는 수단으로서, 고반응 코크스와 JIS 환원율이 낮은 광석을 혼합함으로써, 저반응성 광석을 고효율로 반응시켜 고로의 반응성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다.

더하여, 특허문헌 5에는, 노 내에 장입되는 전체 코크스량의 60∼75질량％에 대해서는, 광석류 원료와의 혼합층으로서 장입하는 한편, 나머지 25∼40질량％의 코크스량은 코크스 슬릿으로서 잔존시킴으로써, 광석류 원료와 코크스를 혼합층으로 하여 노 내 장입하는 경우에 우려되는 통기성의 열화를 해소하는 기술이 개시되어 있다.

일본공개특허공보 평3-211210호 일본공개특허공보 2004-107794호 일본공고특허공보 소59-010402호 일본공고특허공보 평07-076366호 국제공개공보 제2013/172044호

후지이 나루미 등：철과 강, 일반사단법인 일본 철강 협회, 1968년, 제54권, 제12호(1968), p.1241-1259

전술한 산성 펠릿은, 고로 내에 있어서의 환원성이나, 고온에서의 용융 성상이 나쁘고, 그 이용에 의해, 고로의 환원성 그리고 통기성을 악화시키는 것이 알려져 있다(상기 게재 비특허문헌 1 참조). 따라서, 산성 펠릿 이용시에는, 산성 펠릿의 환원성 그리고 통기성을 개선함과 함께, 환원재 사용량의 증가를 억제할 필요가 있다.

또한, 일반적으로 고로의 노 내는, 중심부와 주변부는 모두 가스가 흐르기 쉬운 한편, 중간부는 가스가 흐르기 어려운 경우가 많기 때문에, 고로의 반경 방향으로 가스류 분포가 존재하고 있다. 따라서, 그 가스류 분포에 따라서, 코크스 혼합률 그리고 산성 펠릿의 반경 방향에 있어서의 배치(配置)를 설계할 필요가 있다.

그러나, 특허문헌 1∼3에는, 광석층에 코크스를 혼합하는 수단이 기재되어 있을 뿐으로, 고로 반경 방향의 적합한 코크스 혼합율 분포는 명시되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 4에도, 코크스와 광석의 반응성 그리고 그 최대 입도가 기재되어 있을 뿐으로, 코크스와 광석의, 적합한 배합비와 노 구(throat) 방향의 적합한 분포는 어디에도 명시되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 5에서도, 산성 펠릿의 이용에 대해서는 아무런 고려도 되어 있지 않다.

따라서, 산성 펠릿 이용시에 있어서는, 적합한 펠릿 배치 및 노 내의 혼합 코크스 분포를 신규로 구축할 필요가 있다.

본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위하여 개발된 것으로, 전술과 같이 고로 내의 가스류 분포에 주목하여, 흐름이 적은 개소에 코크스를 다량 혼합하고, 또한 저반응성인 산성 펠릿을 효과적으로 고로 내에 장입함으로써 노 내 반응성의 개선을 도모하여, 보다 환원재비(reducing agent ratio)의 저감이 가능해지는 원료 장입 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1.　고로 장입 원료를 선회 슈트를 이용하여 1차지(charge)마다 고로 내로 장입하는 고로로의 원료 장입 방법으로서,

상기 고로 장입 원료가, 소결광, 펠릿 및, 괴상(lump) 광석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를 함유하는 광석류 원료와, 코크스를 함유하고,

상기 1차지로 장입되는 고로 장입 원료의 10질량％ 이상을 산성 펠릿으로 하고,

상기 1차지로 장입되는 코크스의 60∼75질량％를, 상기 광석류 원료와의 혼합층으로서 장입하고,

나머지 25∼40질량％의 코크스는 코크스 단독으로 장입하는, 고로로의 원료 장입 방법.

2. 상기 1에 기재된 고로로의 원료 장입 방법에 있어서,

상기 광석류 원료를 상기 1차지당 2배치(batch)로 장입하고,

1번째 배치를 노 구 무차원 반경 중 0.0∼0.8의 범위에 장입하고,

2번째 배치를 노 구 무차원 반경의 0.6∼1.0의 범위에 장입하고,

상기 혼합층으로서 장입되는 코크스의 60∼80질량％를 상기 1번째 배치로 장입하고,

상기 1차지로 장입되는 산성 펠릿의 70∼100질량％를 상기 2번째 배치로 장입하는, 고로로의 원료 장입 방법.

본 발명에 의하면, 가스 흐름이 적은 개소에 코크스를 다량 혼합하고, 또한 산성 펠릿를 장입함으로써 노 내 반응성의 향상을 도모하고, 산성 펠릿 사용시의 조업 악화를 억제함으로써 환원재비의 저감이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 의한 고로로의 원료 장입 방법의 일 실시 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 고로 내의 가스 유속 분포를 나타내는 도면이다.
도 3은 고로로의 원료 퇴적 상황을 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명은, 소결광, 펠릿 및 괴상 광석을 포함하는 광석류 원료 그리고 코크스의 고로 장입 원료를, 선회 슈트를 이용하여, 1차지마다, 고로 내로 장입하는 고로 조업에 있어서, 가스 흐름이 적은 개소에 코크스를 다량 혼합하고, 또한 산성 펠릿를 장입함으로써 노 내 반응성의 향상을 도모하고, 산성 펠릿 사용시의 조업 악화를 억제함으로써 환원재비의 저감을 도모하는 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태를, 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은, 본 발명에 의한 고로로의 원료 장입 방법의 일 실시 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

여기에, 본 발명에서는, 소결광, 펠릿, 괴광석 중 적어도 1개를 포함하는, 고로 장입 원료로서 통상 이용되는 광석류 원료 및, 코크스를 이용한 원료를, 1차지마다 선회 슈트를 사용하여 고로 내로 장입한다. 또한, 본 발명에 있어서의 1차지란, 코크스를 이용한 코크스 슬릿(코크스층)을 형성한 후, 광석류 원료를 코크스와 혼합한 혼합층을 장입하는 일련의 흐름을 1회 행하는 것을 의미한다.

도 1 중, 부호 1은, 소결광, 펠릿 및 괴상 광석 중 적어도 1개를 포함하는 광석류 원료(2)를 저장하는 광석류 원료 호퍼, 부호 3은, 코크스(4)를 저장하는 코크스 호퍼이다. 이들 광석류 원료 호퍼(1) 및 코크스 호퍼(3)로부터 소정 비율로 절출된(discharged) 광석류 원료(2) 및 코크스(4)는, 광석 컨베이어(5)에 의해 상방으로 반송되어, 리저빙 호퍼(reserving hopper; 6)에 광석류 원료(2) 및 코크스(4)가 혼합되어 고로 장입 원료(7)로서 저류된다. 이 리저빙 호퍼(6)로부터 절출된 고로 장입 원료(7)는 장입 컨베이어(8)에 의해 고로(10)의 노정에 반송되고, 리시빙 슈트(11)를 통하여, 복수의, 예를 들면 3개의 노정 벙커(12) 중 하나에 투입되어 저류된다. 또한, 도 1 중, 부호 14는 집합 호퍼, 부호 15는 벨레스식 장입 장치이다.

또한, 노정 벙커로부터의 원료 장입 순서로서는, 우선, 고로의 중심부에, 코크스 슬릿을 형성하는 경우에는, 선회 슈트(16)의 원료 장입처를 고로의 노벽 내주부로 하고, 코크스만을 장입한 노정 벙커(12)로부터 코크스만을 장입함으로써, 코크스층을 형성한다. 그 때, 고로의 중심부에, 중심 코크스층을 형성하거나 노벽 내주부에, 노벽부(노 구 무차원 반경: 1.0)로부터 중심 축부(노 구 무차원 반경: 0)를 향하여, 주변 코크스층을 형성하거나 해도 좋다.

선회 슈트(16)의 원료 장입처가 고로의 노벽부를 향하고 있는 상태에서는, 광석류 원료가 장입된 노정 벙커(12)의 유량 조정 게이트(13)를 닫고, 코크스만을 장입한 노정 벙커(12)만의 유량 조정 게이트(13)를 열고, 이 노정 벙커(12)에 저류되어 있는 코크스만을 선회 슈트(16)에 공급함으로써, 코크스 슬릿을 형성하거나, 고로의 중심부에, 중심 코크스층을 형성하거나 한다.

다음으로, 노정 벙커(12)로부터 코크스 장입과 광석류 원료 장입을 동시 절출로 행하는데, 그 때의 장입 순서는, 고로의 중심축에 가까운, 즉 노 구 무차원 반경이 0의 위치부터 상방으로 순차 이동하고, 그 후 고로의 중심축으로부터 외측으로 멀어져서, 최후에 경사 측벽의 상단(노 구 무차원 반경: 1.0)측이 장입되는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징은, 코크스나 광석류 원료를 고로에 장입하는데 있어, 그 1차지로 장입되는 고로 장입 원료의 10질량％ 이상을 산성 펠릿으로 하는 것이다. 이것은, 산성 펠릿의 사용 비율이 10질량％ 이상이 되면, 환원재비의 상승이 현저하게 되기 때문이다. 또한, 1차지로 장입되는 고로 장입 원료에 있어서의 산성 펠릿의 비율은, 고로 조업의 대폭적인 악화를 방지하는 관점에서 50질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 광석류 원료는, 소결광, 펠릿 및 괴상 광석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를 포함하여 넣으면 좋다.

그리고, 상기 1차지로 장입되는 코크스의 60∼75질량％에 대해서는, 광석류 원료와의 혼합층으로서 장입하는 한편, 나머지 25∼40질량％의 코크스는 코크스 단독으로 장입한다. 단독으로 장입된 코크스는, 고로 중에서 코크스 슬릿(코크스층)을 형성한다.

혼합층으로서 장입되는 코크스의 양을, 1차지로 장입되는 전체 코크스의 60질량％ 이상으로 함으로써, 코크스의 혼합에 의한 통기성과 환원성의 향상 효과를 얻을 수 있다. 한편, 혼합층으로서 장입되는 코크스의 양을, 1차지로 장입되는 전체 코크스의 75질량％ 이하로 함으로써, 나머지의 코크스를 광석류 원료와 혼합하지 않고 단독으로 장입하고, 코크스 슬릿으로서 잔존시킬 수 있다. 그 결과, 코크스 슬릿의 통기성을 확보할 수 있다. 그 때문에, 상기 1차지 중의 코크스량의 60∼75질량％에 대해서는, 광석류 원료와의 혼합층으로서 장입하고, 나머지 25∼40질량％의 코크스는 코크스 단독으로 장입한다.

또한, 본 발명에서는, 광석류 원료를 1차지당 2배치로 장입할 수 있다.

도 2에, 고로 내의 가스류 분포를 나타낸다. 노 구 무차원 반경이 0.4 이하인 영역 및 0.7 이상인 영역은 가스가 흐르기 쉽고, 노 구 무차원 반경이 0.4∼0.7인 영역은 가스가 흐르기 어렵기 때문에, 다른 영역과 비교하여 환원 반응의 지연이 우려되는 것을 알 수 있다.

또한, 도 3에 고로로의 원료 퇴적 상황을 나타낸다. 1번째 배치는 노 구 무차원 반경으로 0.0∼0.8의 영역에 장입되고, 2번째 배치의 광석은 노 구 무차원 반경으로 0.6 이상의 영역에 장입되어 있다. 이와 같이 2번째 배치는 대개 가스가 흐르기 쉬운 노 주변부에 장입되는 것이 바람직하다.

즉, 1번째 배치에는 혼합 코크스를 편석시키고, 2번째 배치에는 산성 펠릿을 편석시키면, 반응 지연 영역의 반응성의 개선을 할 수 있는 것이 기대되기 때문에, 광석류 원료를 1차지당 2배치로 장입하는데 있어, 1번째 배치를 노 구 무차원 반경 중 0.0∼0.8의 범위에 장입하고, 추가로 2번째 배치를 노 구 무차원 반경의 0.6∼1.0의 범위에 장입하는 것이 바람직하다. 그리고 추가로, 상기 혼합층으로서 장입되는 코크스의 60∼80질량％를 상기 1번째 배치로 장입하고, 상기 1차지로 장입되는 산성 펠릿의 70∼100질량％를 상기 2번째 배치로 장입하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 원료 장입의 1번째 배치는, 노 구 무차원 반경으로 0.0∼0.8(적어도 0.1∼0.7)의 영역에 장입되고, 2번째 배치의 광석은 노 구 무차원 반경으로 0.6 이상의 노벽(노 구 무차원 반경: 1.0)까지의 영역에 장입되어 있다.

이러한 장입 상태에서는, 2번째 배치가 대개 가스가 흐르기 쉬운 노 주변부에 장입된다. 따라서, 1번째 배치에는 혼합 코크스를 편석시킴과 함께, 2번째 배치에는 저반응성 광석을 편석시키면, 반응 지연 영역에 있어서의 반응성의 개선이 기대되는 것이다.

또한, 1번째 배치에 혼합하는 코크스량을, 상기 혼합층 중의 코크스량(1차지 중의 코크스량의 60∼75질량％를 의미함) 중에서, 다시 60∼80질량％의 비율로 하면, 보다 노 내 반응성의 향상이 도모되어, 한층 안정된 고로 조업을 행할 수 있다.

또한, 2번째 배치로 장입하는 광석류 원료에, 산성 펠릿의 합계량 중의 70∼100질량％를 포함시키고, 가스류가 적어 환원 지체가 우려되는 노 구 무차원 반경 0.0∼0.8의 영역에 장입되는 산성 펠릿의 양을 저감함으로써, 산성 펠릿에 기인하는 반응성 악화를 억제할 수 있다.

실시예

[실시예 1]

산성 펠릿를 함유하는 고로 장입 원료를, 선회 슈트를 이용하여 1차지마다 고로 내로 장입했다. 그 때, 장입하는 코크스의 일부는 광석류 원료와의 혼합층으로서 장입했다. 나머지의 코크스에 대해서는 광석류 원료와 혼합하지 않고 단독으로 장입하여, 코크스 슬릿을 형성했다. 1차지로 장입되는 고로 장입 원료 중의 산성 펠릿량, 혼합층으로서 장입되는 코크스의 양, 단독으로 장입되어 코크스 슬릿을 형성하는 코크스의 양은, 표 1에 나타내는 대로 했다(시험 No.1∼5).

사용한 광석류 원료는, Fe를 58질량％ 함유하는 것이었다. 사용한 산성 펠릿은, 철분이 65질량％ 함유되고, 또한 CaO와 SiO₂의 비 CaO/SiO₂가 0.05인 것이었다. 또한, 사용한 코크스는 카본을 88질량％ 포함하는 것이었다.

또한, 상기 시험 No.1∼5의 고로 원료 장입의 조건에 있어서의 통기성 지표와, 환원성 지표를 이하의 순서로 평가했다. 평가 결과를 표 1에 병기한다.

[통기성 지표]

통기성 지표는, 고로의 전체 압손(pressure loss)을 송풍량으로 나눈 값으로 하여 정의되고, 이하의 식으로 구할 수 있다. 상기 통기성 지표는, 단위 풍량의 바람이 유통하는데 필요로 하는 환기 저항을 나타내는 지표이다.

통기성 지표＝전체 압손(Pa)/송풍량(㎥/min)

[환원성 지표］

환원성 지표는, 고로 상부의 가스 성분 중, CO와 CO₂의 농도의 합에서 차지하는, CO₂ 농도의 백분율이고, 이하의 식에 의해 구할 수 있다.

환원성 지표＝[CO₂(체적％)/{CO₂(체적％)＋CO(체적％)}]×100

환원성 지표는, CO₂ 농도가 높을수록, CO 가스와 산화철이 반응하여 CO₂의 생성량이 증가하고 있는 것을 나타내고 있고, 광석의 CO 가스에 의한 반응성의 좋고나쁨(환원성 지표가 높은 쪽이 반응성이 양호)을 나타내고 있다.

표 1에서, 발명예와 비교예를 비교하면, 발명예의 환원성 지표는, 모두 비교예에 비해 높은 값을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.

[실시예 2］

실시예 1에 있어서의 1차지를 2배치로 장입하는 방법으로, 고로로의 원료 장입을 행했다. 1번째 배치로 장입되는 코크스량을, 혼합층 중의 혼합 코크스량 중의 50∼90질량％로 하고, 또한 2번째 배치로 장입하는 광석류 원료에, 산성 펠릿의 합계량 중의 50∼100질량％를 함유시켰다. 시험 조건(시험 No.6∼17)을 표 2에 나타낸다. 또한, 시험에 이용한 광석류 원료나, 산성 펠릿 등은, 실시예 1과 동일한 물성의 것을 이용했다.

또한, 상기 시험 No.6∼17의 고로 원료 장입의 조건에 있어서의 통기성 지표와, 환원성 지표를 실시예 1과 동일한 순서로 평가했다. 평가 결과를 표 2에 병기한다.

표 2에서, 발명예의 환원성 지표는, 모두 비교예에 비해 높은 값을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.

이상의 실시예에서, 본 발명의 방법에 의하면, 노 내 반응성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

1 : 광석류 원료 호퍼
2 : 광석류 원료
3 : 코크스 호퍼
4 : 코크스
5 : 광석 컨베이어
6 : 리저빙 호퍼
7 : 고로 장입 원료
8 : 장입 컨베이어
10 : 고로의 노정
11 : 리시빙 슈트
12 : 노정 벙커
13 : 유량 조정 게이트
14 : 집합 호퍼
15 : 벨레스식 장입 장치
16 : 선회 슈트

Claims (2)

1. 고로 장입 원료를 선회 슈트를 이용하여 1차지마다 고로 내로 장입하는 고로로의 원료 장입 방법으로서,
   상기 고로 장입 원료가, 소결광, 펠릿 및, 괴상(lump) 광석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개를 함유하는 광석류 원료와, 코크스를 함유하고,
   상기 1차지로 장입되는 고로 장입 원료의 10질량％ 이상을 산성 펠릿으로 하고,
   상기 1차지로 장입되는 코크스의 60∼75질량％를, 상기 광석류 원료와의 혼합층으로서 장입하고,
   나머지 25∼40질량％의 코크스는 코크스 단독으로 장입하는, 고로로의 원료 장입 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광석류 원료를 상기 1차지당 2배치로 장입하고,
   1번째 배치를 노 구 무차원 반경 중 0.0∼0.8의 범위에 장입하고,
   2번째 배치를 노 구 무차원 반경의 0.6∼1.0의 범위에 장입하고,
   상기 혼합층으로서 장입되는 코크스의 60∼80질량％를 상기 1번째 배치로 장입하고,
   상기 1차지로 장입되는 산성 펠릿의 70∼100질량％를 상기 2번째 배치로 장입하는, 고로로의 원료 장입 방법.

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