KR20230109743A - 고로의 원료 장입 방법 - Google Patents

Abstract

순 경동 장입 및 역 경동 장입의 각각에 적합한 노정 벙커 내의 원료 입도 분포를 실현하고, 이로써, 경동 방식에 상관없이, 고로의 중심부 근방의 가스 유량을 증가시켜, 통기성 및 환원 효율의 추가적인 향상을 도모하는 것이 가능한 고로의 원료 장입 방법을 제공한다. 노정 벙커의 원료 저류부 내에, 소정의 형상이 되는 구조체를 배치하고, 장입 공정에서의 경동 방식에 따라, 저류 공정에서의 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치를 결정한다.

Description

고로의 원료 장입 방법

본 발명은 고로 (高爐) 의 원료 장입 방법에 관한 것이다.

고로에서는, 통상적으로 도 1 에 나타내는 바와 같이, 소결광, 펠릿, 괴상 광석 등의 광석류 원료와 코크스를 상부로부터 교대로 층상으로 장입하여 광석층 및 코크스층을 형성하고, 우구 끝으로부터 상방을 향하여 고온의 환원성 가스를 흘려 선철을 얻는다는 조업이 실시된다. 또한, 이하, 광석류 원료와 코크스를 총칭하여 원료라고도 한다. 도면 중, 부호 1 이 고로, 2 가 우구, 3 이 광석층, 4 가 코크스층, 5 가 융착층이다.

이와 같은 고로의 조업에서는, 고로 내의 가스의 흐름이, 광석류 원료의 환원 효율이나 고로 밖으로의 방산 열량에 영향을 미친다. 일반적으로, 광석류 원료의 환원 효율을 향상시키고, 또한 고로 밖으로의 방산 열량을 저감시키기 위해서는, 고로의 중심부 근방에, 보다 많은 가스를 흘리는 것이 바람직하다고 여겨지고 있다.

이 이유로서, 주로 이하의 두가지 이유를 들 수 있다.

(1) 고로의 노벽 근방의 가스 유량이 증가하면, 고로 밖으로의 방산 열량이 증가하여 에너지 효율이 저하된다.

(2) 고로 하부에서는, 고로 내에 장입된 광석류 원료가, 환원 가스에 의해 승온 및 환원되어, 융착대가 형성된다. 융착대는, 광석류 원료의 입자끼리가 서로 융착된 암반상의 구조가 되는 융착층과, 코크스가 단체로 존재하는 코크스 슬릿이 교대로 존재하는 영역이다. 융착층은, 상기 서술한 바와 같이 광석류 원료의 입자끼리가 서로 융착된 암반상의 구조가 되기 때문에, 층 내의 공극률은 매우 낮다. 한편, 코크스 슬릿의 공극률은 융착층보다 높다. 그 때문에 융착대에서는 연직 방향 하방으로부터 흘러오는 가스가 코크스 슬릿을 선택적으로 흐른다. 여기서, 고로의 중심부 근방을 흐르는 가스량이 증가하면, 융착대의 높이 영역이 확장된다. 그 결과, 융착대에 있어서의 코크스 슬릿수가 증가하여, 가스의 통기성이 향상된다.

고로의 중심부 근방의 가스 유량을 증가시키기 위해서는, 고로의 반경 방향에 있어서, 중심부 근방에 대입경 원료를 배치하고, 노벽 근방에 소입경 원료를 배치하는 것이 유효하다.

이것은, 대입경의 입자의 충전층과, 소입경의 입자의 충전층을 비교하면, 전자쪽이 충전된 입자의 합계의 비표면적이 작아지는, 즉, 당해 충전층 중을 흐르는 가스와 입자의 마찰이 저감되어, 가스 유량이 증가하기 때문이다.

그 때문에, 고로 내에 형성되는 광석층 및 코크스층에 대하여, 입도 분포, 나아가서는 층두께 등을 제어하여 고로의 중심부 근방의 가스 유량을 증가시키고자 하는 기술이, 여러 가지 제안되어 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는,

「선회 슈트를 구비하고, 노정에 벙커를 병렬로 배치한 벨리스형 장입 장치를 사용한 고로의 원료 장입 방법으로서,

고로에 장입하는 원료를 일시 저류하고, 그 하방에 형성한 선회 슈트로 불출하는 노정 벙커를 통해, 그 원료를 노 내에 장입할 때에 있어서,

상기 노정 벙커 내에 자유롭게 경동할 수 있는 가동판을 형성하고, 그 노정 벙커에 장입되는 원료를 그 가동판에 충돌시키고, 선회 슈트의 선단을 고로 내의 주변으로부터 중심 방향을 향하여 경동시키는 경우에는, 원료의 낙하 방향이, 그 노정 벙커의 배출구의 방향이 되도록, 가동판을 조작하고, 노정 벙커 내에 장입되는 원료의 낙하 위치를, 그 원료의 배출구의 직상부로 하여, 노정 벙커 내에는, 원료의 퇴적 특성보다 세립 (細粒) 이 배출구 근처에 모이고, 그곳으로부터 떨어진 위치에 조립 (粗粒) 이 모이도록 하고,

선회 슈트의 선단을 고로 내의 중심으로부터 주변 방향을 향하여 경동시키는 경우에는, 원료의 낙하 방향이, 그 노정 벙커의 배출구의 반대 방향이 되도록, 가동판을 조작하고, 노정 벙커 내에 장입되는 원료의 낙하 위치를 배출구로부터 떨어진 측벽으로 하고, 조립의 원료가, 배출구 근처에 모이고, 세립이 그 배출구로부터 떨어진 곳에 모이도록 하고,

고로의 중심부에 조립을 퇴적시키는 것을 특징으로 하는 노정 벙커 및 벨리스형 장입 장치를 사용한 고로의 원료 장입 방법.」

이 제안되어 있다.

일본 특허공보 제4591520호

그런데, 도 2 에 나타내는 바와 같은 벨리스식 고로에서는, 고로에 장입하는 원료를 일시적으로 저류하는 노정 벙커가, 고로의 노정 부분에 배치 형성된다. 그리고, 유량 조정 게이트를 열어 노정 벙커로부터 배출되는 원료를, 집합 호퍼나 선회 슈트를 통해, 고로 내에 장입한다. 이 때, 선회 슈트의 반경 방향의 선단 위치를 변경 (이하, 경동이라고도 한다) 하여, 고로의 반경 방향에 있어서의 원료의 낙하 위치를 조정하는 경우가 있다.

또한, 도면 중, 부호 6 이 노정 벙커, 7 이 유량 조정 게이트, 8 이 집합 호퍼, 9 가 선회 슈트이다.

즉, 선회 슈트는, 고로에 대한 원료 장입시, 고로의 축심을 회전축으로 하여, 고로의 둘레 방향으로 일정한 속도로 선회하면서, 일정한 간격으로 경동을 실시한다. 경동 방식은 크게 두가지로 나누어지고, 고로의 노벽 근방으로부터 고로의 중심부로 경동시키는 경우를 순 경동 장입으로, 고로의 중심부로부터 고로의 노벽 근방으로 경동시키는 경우를 역 경동 장입으로 부른다.

이 중, 역 경동 장입은, 원료를 고로 내에 장입·퇴적시킨 후, 원료가 고로의 중심부로 흘러드는 것을 억제하는 효과가 있다. 그 때문에, 역 경동 장입은, 순 경동 장입과 비교하여, 원료 퇴적 형상이 안정화되기 쉬워, 고로 내의 원료 입도 분포 등을 제어하는 데에 유리해진다.

전술한 바와 같이, 고로의 중심부 근방의 가스 유량을 증가시킨다는 관점에서는, 고로의 반경 방향에 있어서, 중심부 근방에 대입경 원료를 배치하고, 고로의 노벽 근방에 소입경 원료를 배치하는 것이 유효하다. 본 명세서에서는, 고로의 노정부로부터 장입되는 코크스, 광석 (괴성화된 광석을 포함한다), 및 석회석 등의 부원료를 총칭하여 원료라고 부른다. 이들 원료의 모두에 대하여, 고로의 중심부에 대입경인 것을 배치하는 것이 가장 바람직하지만, 그 중의 코크스, 광석, 및 코크스와 광석의 혼합물 중 어느 1 종 이상에 대해 중심부에 대입경인 것을 배치해도 유효하다. 노정 벙커에는, 통상적으로 1 배치당의 원료가 저류된다. 그 때문에, 역 경동 장입을 실시하는 경우에는, 노정 벙커로부터의 원료 배출 초기에, 대입경 원료가, 다수 배출되는 노정 벙커 내의 원료 입도 분포로 하는 것이 바람직하다.

이 점, 특허문헌 1 의 기술은, 노정 벙커 내에 형성한 자유롭게 경동할 수 있는 가동판 (이하, 편석 제어판이라고도 한다) 을 사용하여, 노정 벙커 내에 저류되는 원료를 의도적으로 편석시킨다. 이로써, 경동 방식에 따라, 바람직한 노정 벙커 내의 원료 입도 분포를 실현하고자 하는 것이다.

그러나, 특허문헌 1 의 기술에서는, 역 경동 장입에 적합한 노정 벙커 내의 원료 입도 분포를 충분히는 실현할 수 없다. 즉, 노정 벙커로부터의 원료 배출 중기 ∼ 말기에 배출되는 원료에, 대입경 원료가 일정수 혼재하고, 결과적으로, 고로의 노벽 근방에 대입경 원료가 일정수 혼재하는 경우가 있었다.

본 발명은, 상기의 현상황을 감안하여 개발된 것으로서, 순 경동 장입 및 역 경동 장입의 각각에 적합한 노정 벙커 내의 원료 입도 분포를 실현하고, 이로써, 경동 방식에 상관없이, 고로의 중심부 근방의 가스 유량을 증가시켜, 통기성 및 환원 효율의 추가적인 향상을 도모하는 것이 가능한 고로의 원료 장입 방법을, 제공하는 것을 목적으로 한다.

그런데, 발명자들은, 상기의 목적을 달성할 수 있도록, 예의 검토를 거듭하였다.

먼저, 발명자들은, 특허문헌 1 의 기술에 있어서, 역 경동 장입에 적합한 노정 벙커 내의 원료 입도 분포가 충분히 실현되지 않는 경우가 있는 이유를 조사하였다.

일반적으로, 노정 벙커로부터 배출되는 원료를 수용하는 집합 호퍼를 컴팩트화하는 관점 및 벙커 내의 입도 편석을 강화하는 관점에서, 노정 벙커의 원료 배출구는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 수평면 (연직 방향으로의 투영면) 에 있어서, 원료 저류부의 중심으로부터 고로의 축심측으로 편심하여, 배치된다. 또한, 도 3 은, 연직 방향 상방에서 보았을 때의, 노정 벙커의 각 부의 배치를 나타내는 모식도이다. 도면 중, 6-1 은 원료 저류부, 6-2 는 원료 배출구이다.

여기서, 편심 방향은, 수평면에 있어서, 원료 저류부의 중심으로부터 원료 배출구의 중심을 향하는 방향으로 하고, 연직 방향 상방에서 보았을 경우에, 편심 방향에서 시계 방향으로 90°회전한 방향을 제 1 방향, 180°회전한 방향을 편심 반대 방향, 270°회전한 방향을 제 2 방향이라고 부른다. 또한, 노정 벙커의 원료 배출구는, 수평면 (연직 방향으로의 투영면) 에 있어서, 원료 저류부의 중심으로부터 고로의 축심측으로 편심되어 배치된다. 그 때문에, 노정 벙커를 고로 정부에 배치 형성한 상태에서는, 통상적으로 편심 방향은, 원료 저류부의 중심으로부터 고로의 축심을 향하는 방향 (이하, 고로 축심 방향이라고도 한다) 과 동일한 방향이 된다.

특허문헌 1 의 기술로 역 경동 장입을 실시하는 경우, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 원료의 낙하 방향이, 수평면에 있어서, 노정 벙커의 원료 배출구의 반대측, 요컨대 편심 반대 방향측의 벽부 (이하, 편심 반대측 벽부라고도 한다) 근방이 되도록, 편석 제어판을 조작한다. 그 때문에, 노정 벙커 내의 원료 퇴적층의 형상은, 원료 퇴적면이, 편심 방향을 향하여 (편심 반대측 벽부로부터 편심 방향측의 벽부 (이하, 편심측 벽부라고도 한다) 를 향하여) 연직 방향 하방으로 경사지는 것이 된다. 도면 중, 6-3 은 편석 제어판이다.

이 경우의 노정 벙커 내의 원료 입도 분포, 및 노정 벙커로부터의 원료 배출시의 원료 배출 순서 (노정 벙커 내의 원료 저류 위치마다의 배출 시간) 를, 이산 요소법으로 불리는 수치 시뮬레이션에 의해 계산한 결과, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 대입경 원료의 반수 초과가, 원료 배출구 근방, 요컨대, 원료 배출 초기에 배출되는 영역에 모인다. 그러나, 대입경 원료의 나머지의 대부분이, 노정 벙커의 편심 방향에 직각인 방향인 제 1 방향 및 제 2 방향측의 벽부 (이하, 제 1 벽부 및 제 2 벽부라고도 한다) 의 근방, 요컨대 원료 배출 중기 ∼ 말기에 배출되는 영역에 위치하는 것을 알 수 있었다. 즉, 이것이 원인으로, 역 경동 장입을 실시하면, 고로의 노벽 근방에도 대입경 원료가 일정수 혼재하게 되는 것을 알 수 있었다.

이 점을 근거로 하여, 발명자들이 더욱 검토한 결과,

· 노정 벙커에 장입되는 원료의 낙하 위치를, 편심 반대측 벽부 근방뿐만 아니라, 제 1 벽부 및 제 2 벽부 근방에도 분산시키고,

· 이로써, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 노정 벙커 내의 원료 퇴적층의 형상을, 편심 반대측 벽부로부터뿐만 아니라, 제 1 벽부 및 제 2 벽부로부터도, 원료 배출구를 향하여 연직 방향 하방으로 경사시키는, 바꾸어 말하면, 원료 퇴적층의 형상을 대략 유발형으로 하는 것이 유효한 것을 지견하였다.

그리고, 이로써, 보다 조밀하게 원료 배출구 근방에 대입경 원료를 모을 수 있는 것을 지견하였다.

또한, 발명자들은 상기의 이유에 대하여, 이하와 같이 생각하고 있다.

즉, 대입경 원료는, 소입경 원료에 비하여, 퇴적면을 구르기 쉬운 경향이 있다. 그 때문에, 노정 벙커에 장입되는 원료의 낙하 위치를, 편심 반대측 벽부 근방뿐만 아니라, 제 1 벽부 및 제 2 벽부 근방에도 분산시킴으로써, 제 1 벽부 및 제 2 벽부로부터 원료 배출구를 향하여 연직 방향 하방으로 경사지는 원료 퇴적층이 형성된다. 그리고, 점차 장입되는 대입경 원료가 이 퇴적면을 구르는 한편, 소입경 원료는 낙하 위치에서 퇴적됨으로써, 보다 조밀하게 원료 배출구 근방에 대입경 원료를 모을 수 있다.

그리고, 발명자들은, 상기의 지견을 기초로, 노정 벙커에 장입되는 원료의 낙하 위치를, 편심 반대측 벽부 근방뿐만 아니라, 제 1 벽부 및 제 2 벽부 근방에도 분산시키는 방법에 대해 검토한 결과,

· 노정 벙커의 원료 저류부의 내부에, 원료 충돌면을 갖는 구조체를 배치하고,

· 원료 충돌면의 형상을 편심 반대 방향, 그리고, 편심 반대 방향과 연직 방향에 직각인 제 1 방향 및 제 2 방향에 있어서 각각, 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사시키는 것이 유효한 것을 지견하였다.

또, 발명자들은, 더욱 검토를 거듭하여 도 8 에 나타내는 바와 같이,

· 원료 충돌면의 형상을, 편심 반대 방향, 그리고, 편심 반대 방향과 연직 방향에 직각인 제 1 방향 및 제 2 방향에 더하여, 또한 편심 방향에도, 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사시킴과 함께,

· 고로 내에 원료를 장입할 때의 경동 방식에 따라 (노정 벙커의 원료 저류부의 내부에 배치한) 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치를 결정함으로써, 순 경동 장입 및 역 경동 장입을 실시하는 경우의 각각에 적합한, 노정 벙커 내의 원료 입도 분포를 실현할 수 있는 것을 지견하였다. 또한, 도면 중, 6-4 는 구조체, 6-5 가 원료 충돌면이다.

본 발명은, 상기의 지견에 기초하여, 더욱 검토를 더해 완성된 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 고로의 원료 장입 방법으로서,

상기 고로는, 노정부에 노정 벙커를 갖고,

상기 노정 벙커 중의 적어도 하나는,

원료 저류부와,

상기 원료 저류부에, 상기 원료 저류부의 상방으로부터 원료를 장입하는, 원료 장입구와

상기 원료 저류부의 내부에 배치되고, 또한, 상기 원료 장입구로부터 장입된 원료가 충돌하는 원료 충돌면을 갖는, 구조체와,

상기 원료 저류부 내의 원료를, 상기 원료 저류부의 하방으로 배출하는, 원료 배출구를 구비하고,

상기 원료 배출구가, 수평면에 있어서, 상기 원료 저류부의 중심으로부터 편심되어 배치되어 있고,

또, 상기 구조체의 원료 충돌면이, 적어도, 편심 방향, 편심 반대 방향, 그리고, 그 편심 방향과 연직 방향에 직각인 제 1 방향 및 제 2 방향에 있어서 각각, 상기 구조체의 정부로부터 상기 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사져 있고,

또한, 상기 고로의 원료 장입 방법은,

상기 노정 벙커의 상기 원료 장입구로부터 상기 원료 저류부에 원료를 장입하고, 그 원료를, 상기 구조체에 충돌시킨 후, 그 원료를, 상기 원료 저류부에 저류하는, 저류 공정과,

상기 원료 저류부 내에 저류한 원료를 상기 원료 배출구로부터 배출하고, 배출한 원료를, 상기 고로의 선회 슈트를 통해 상기 고로 내에 장입하는, 장입 공정을 구비하고,

상기 장입 공정에서의 경동 방식에 따라, 상기 저류 공정에서의 상기 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치를 결정하는, 고로의 원료 장입 방법.

여기서, 편심 방향은, 수평면에 있어서, 원료 저류부의 중심으로부터 원료 배출구가 편심되어 있는 방향이다. 또, 편심 반대 방향은, 동 수평면에 있어서, 편심 방향과 반대 방향이다.

2. 상기 편심 방향 및 상기 편심 반대 방향에 있어서의, 상기 구조체의 정부와 상기 원료 충돌면의 단부를 연결하는 선분의 수평 방향으로부터의 경사 각도 α 및 α' 가 각각 25 ∼ 45°인, 상기 1 에 기재된 고로의 원료 장입 방법.

3. 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향에 있어서의, 상기 구조체의 정부와 상기 원료 충돌면의 단부를 연결하는 선분의 수평 방향으로부터의 경사 각도 β 및 γ 가 각각 25 ∼ 45°인, 상기 1 또는 2 에 기재된 고로의 원료 장입 방법.

4. 상기 구조체의 정부가, 수평면에 있어서, 원료 저류부의 중심으로부터의 무차원 거리 (r/R) 로 0 ∼ 0.6 의 범위에 위치하는, 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 고로의 원료 장입 방법.

여기서, 무차원 거리 (r/R) 란, 수평면에 있어서의, 원료 저류부의 중심으로부터의 거리 (r) 를, 원료 저류부의 내반경 (R) 으로 나눈 값이다.

본 발명에 의하면, 순 경동 장입 및 역 경동 장입을 실시하는 경우의 각각에 적합한, 노정 벙커 내의 원료 입도 분포를 실현할 수 있다.

그 결과, 고로의 조업시에, 경동 방식에 상관없이, 고로의 중심부 근방의 가스 유량을 증가시켜, 통기성 및 환원 효율의 추가적인 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

이에 더하여, 본 발명은, 엄밀한 제어를 실시할 필요나 그것을 위한 복잡한 구조체 등을 필요로 하지 않기 때문에, 조업성이나 메인터넌스성의 면에서도 우수하다.

도 1 은, 고로 내의 가스 흐름을 나타내는 모식도이다.
도 2 는, 고로에 대한 원료 장입 요령을 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 연직 방향 상방에서 보았을 때의, 노정 벙커의 각 부의 배치를 나타내는 모식도이다.
도 4 는, 편석 제어판을 설치한 노정 벙커 내에 (역 경동 장입을 상정하여) 원료를 장입할 때의, 노정 벙커 내의 원료 퇴적 상황을 나타내는 모식도이다. (a) 는 편심 방향에서 보았을 때의 모식도이고, (b) 는 화살표도이다.
도 5 는, 편석 제어판을 설치한 노정 벙커 내에 (역 경동 장입을 상정하여) 원료를 장입할 때의, 노정 벙커 내의 원료 입도 분포, 및 노정 벙커로부터의 원료 배출시의 원료 배출 순서 (노정 벙커 내의 원료 저류 위치마다의 배출 시간) 의 수치 시뮬레이션 결과이다.
도 6 은, 역 경동 장입을 실시하는 경우에 바람직한 노정 벙커 내의 원료 퇴적 상황을 나타내는 모식도이다. (a) 는 편심 방향에서 보았을 때의 모식도이고, (b) 는 화살표도이다.
도 7 은, 순 경동 장입을 실시하는 경우에 바람직한 노정 벙커 내의 원료 퇴적 상황을 나타내는 모식도이다. (a) 는 편심 방향에서 보았을 때의 모식도이고, (b) 는 화살표도이다.
도 8 은, 본 발명의 일 실시형태에 따르는 고로의 원료 장입 방법에 의해, 노정 벙커 내에 원료를 저류하는 요령의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 9 는, 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부까지의 형상 (외주 형상) 의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 10 은, 노정 벙커의 내부에 설치하는 구조체의 예를 나타내는 모식도이다.
도 11 은, 구조체의 정부가 위치하는 바람직한 영역을 나타내는 모식도이다.
도 12 는, 조건 1 및 2 에 대하여, 역 경동 장입을 실시하는 것을 상정하여 노정 벙커 내에 원료를 장입할 때의, 노정 벙커 내의 원료 입도 분포, 및 노정 벙커로부터의 원료 배출시의 원료 배출 순서 (노정 벙커 내의 원료 저류 위치마다의 배출 시간) 의 수치 시뮬레이션 결과이다.
도 13 은, 모형 실험에 사용한 장치의 개략도이다.
도 14 는, 모형 실험에 의하여 얻어진 원료의 입도 분포 (순 경동 장입) 를 나타내는 모식도이다.
도 15 는, 모형 실험에 의하여 얻어진 원료의 입도 분포 (역 경동 장입) 를 나타내는 모식도이다.
도 16 은, 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치를 조절하는 요령을 나타내는 모식도이다.

본 발명을, 이하의 실시형태에 기초하여 설명한다.

본 발명의 일 실시형태에 관련된 고로의 원료 장입 방법은, 노정부에, 노정 벙커를 1 개 이상 배치 형성한 고로에서 실시하는 것으로,

노정 벙커의 원료 장입구로부터 원료를 장입하고, 원료를, 소정 형상의 구조체에 충돌시킨 후, 원료를, 노정 벙커의 원료 저류부에 저류하는, 저류 공정과,

노정 벙커의 원료 저류부에 저류한 원료를 배출하고, 배출한 원료를, 고로의 선회 슈트를 통해 고로 내에 장입하는, 장입 공정을 구비한다.

여기서, 노정 벙커는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 고로의 노정부에 배치 형성되고, 고로에 장입하는 원료를 일시적으로 저류하는 것이다. 고로의 노정부에 배치 형성되는 노정 벙커의 수는 특별히 한정되는 것은 아니고, 원료 종류의 수나 노정 벙커에 요구되는 용적에 의해 적절히 설정하면 되는데, 통상적으로 2 ∼ 4 개이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 고로의 원료 장입 방법에서 사용하는 노정 벙커, 그리고, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 고로의 원료 장입 방법의 저류 공정 및 장입 공정에 대해 설명한다.

[노정 벙커]

본 발명의 일 실시형태에 관련된 고로의 원료 장입 방법에서는, 이 노정 벙커의 적어도 1 개에, 도 8 에 나타내는 바와 같은,

원료 저류부와,

그 원료 저류부에, 그 원료 저류부의 상방으로부터 원료를 장입하는, 원료 장입구 (도시 생략) 와,

그 원료 저류부의 내부에 배치되고, 또한, 그 원료 장입구로부터 장입된 원료가 충돌하는 원료 충돌면을 갖는, 구조체와,

그 원료 저류부 내의 원료를, 그 원료 저류부의 하방으로 배출하는, 원료 배출구를 구비하는 노정 벙커를 사용한다. 바람직하게는, 고로의 노정부에 배치 형성되는 노정 벙커의 전부에, 상기의 노정 벙커를 사용한다.

또한, 상방, 하방, 상부 및 하부라는 용어는, 특별히 언급이 없는 한, 연직 방향의 상방, 하방, 상부 및 하부를 의미하는 것으로 한다.

여기서, 원료 장입구는, 원료 저류부의 상부에 배치된다. 원료 장입구의 수평면에 있어서의 위치는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 일반적으로는, 원료 저류부의 중심 위치로부터 고로의 축심측 (원료 배출구와 동일한 방향) 에 위치하고 있다.

그리고, 원료 장입구로부터 장입된 원료는, 원료 저류부의 내부에 배치된 구조체의 원료 충돌면에 충돌한 후, 원료 저류부에 낙하하여, 원료 저류부 내에 일시적으로 저류된다. 또한, 원료 저류부 내에 일시적으로 저류되는 원료는, 통상적으로 1 배치분이다. 또, 원료 저류부는, 원통상, 원뿔대통상 또는 이들을 조합한 형상 등이 되는 몸통부와, 하방을 향하여 직경이 작아지는 축경부를 갖는다.

또한, 노정 벙커의 최대 직경 (외경) 은, 통상적으로 4000 ∼ 5000 ㎜ 정도이고, 또, 노정 벙커의 높이는 9000 ∼ 13000 ㎜ 정도이다.

이어서, 고로의 조업에 맞춰, 유량 조정 게이트가 개방되고, 원료 저류부의 축경부의 하단의 원료 배출구로부터, 원료의 자중에 의해, 원료가 점차 배출되고, 집합 호퍼 및 선회 슈트를 통해, 고로 내에 원료가 장입된다.

원료 배출구는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 수평면에 있어서, 원료 저류부의 중심으로부터 편심되어 있고, 통상적으로 수평 방향에 있어서의 원료 저류부와 원료 배출구의 중심간 거리 (편심량) : A 는, 원료 저류부의 내반경 : R 의 0.60 ∼ 0.70 배이다. 또한, 원료 배출구의 내반경 : B 는, 통상적으로 원료 저류부의 내반경 : R 의 0.10 ∼ 0.30 배이다. 또한, 원료 저류부의 중심 위치 및 내경은, 후술하는 구조체의 정부의 설치 높이 위치를 기준으로 한다. 또, 원료 배출구의 중심 위치 및 내경은, 원료 저류부의 하단과 접속하는 높이 위치를 기준으로 한다. 이 이후에도 동일하다.

또한, 도 3 에서는, 원료 저류부의 수평 단면을 원형으로 한 예로 설명했지만, 이 이외의 형상인 경우, 원료 저류부의 중심은, 최대의 면적이 되는 수평 단면의 무게 중심으로 한다. 이 경우, 편심 방향은, 당해 수평 단면 (최대의 면적이 되는 수평 단면) 에 있어서의 원료 배출구의 중심과 원료 저류부의 중심을 연결하는 원료 저류부의 중심으로부터 원료 배출구의 중심을 향하는 방향이고, R 은, 당해 수평 단면의 편심 방향에서의 원료 저류부의 길이의 1/2 로 한다.

그리고, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 고로의 원료 장입 방법에서는, 상기 구조체의 원료 충돌면의 형상이 매우 중요해진다.

구체적으로는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 원료 충돌면의 형상을, 적어도, 편심 방향, 편심 반대 방향, 편심 방향과 연직 방향에 직각인 제 1 방향 및 제 2 방향에 있어서 각각, 구조체 (원료 충돌면) 의 정부로부터 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사시키는 것이 중요해진다.

즉, 상기 서술한 바와 같이, 역 경동 장입을 실시하는 경우, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 노정 벙커에 장입되는 원료의 낙하 위치를, 편심 반대측 벽부 근방뿐만 아니라, 제 1 벽부 및 제 2 벽부 근방에도 분산시킨다. 이로써, 노정 벙커 내의 원료 퇴적층의 형상을, 편심 반대측 벽부로부터뿐만 아니라, 제 1 벽부 및 제 2 벽부로부터도, 원료 배출구를 향하여 연직 방향 하방으로 경사시키는, 바꾸어 말하면, 원료 퇴적층의 형상을 대략 유발형으로 하는 것이 중요해진다. 이로써, 보다 조밀하게 원료 배출구 근방에 대입경 원료를 모을 수 있다. 그 때문에, 상기 구조체의 원료 충돌면의 형상 (연직 단면의 외주 형상) 을, 편심 반대 방향뿐만 아니라, 제 1 방향 및 제 2 방향에 있어서 각각, 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사시키는 것이 중요해진다.

또, 순 경동 장입을 실시하는 경우에는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 노정 벙커에 장입되는 원료의 낙하 위치를 편심측 벽부 근방 (요컨대, 원료 배출구 근방) 뿐만 아니라, 제 1 벽부 및 제 2 벽부 근방에도 분산시킨다. 이로써, 노정 벙커 내의 원료 퇴적층의 형상을, 편심측 벽부로부터뿐만 아니라, 제 1 벽부 및 제 2 벽부로부터도, 편심 반대측 벽부를 향하여 연직 방향 하방으로 경사시키는 것이 중요하다. 이로써, 원료 배출구로부터 떨어진 위치에 대입경 원료가 모아진다. 즉, 노정 벙커로부터의 배출 말기에 대입경 원료가 배출된다. 그 때문에, 상기 구조체의 원료 충돌면의 형상 (연직 단면의 외주 형상) 을, 편심 방향에 있어서도, 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사시키는 것이 중요해진다.

여기서, 편심 방향 및 편심 반대 방향에 있어서, 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사진다는 것은, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 구조체의 정부를 지나는 위치의 구조체의 연직 단면을 제 1 방향에서 보았을 때에, 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사져 있는 것을 의미한다. 동일하게, 제 1 방향 및 제 2 방향에 있어서 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사진다는 것은, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 구조체의 정부를 지나는 위치의 구조체 연직 단면을 편심 방향에서 보았을 때에, 구조체의 정부로부터 제 1 방향 및 제 2 방향의 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사져 있는 것을 의미한다. 또는, 구조체의 제 1 방향 및 제 2 방향을 따른 단면에 있어서, 원료 충돌면의 가장 높은 위치로부터 단부를 향하여 하방으로 경사져 있는 것을 의미한다.

또한, 원료 충돌면은, 구조체의 상면 (상방에서 보았을 때의 구조체의 영역) 이다. 그 때문에, 구조체의 정부는, 원료 충돌면의 연직 방향에서 가장 높은 위치가 된다. 여기서, 원료 충돌면에 가장 높은 위치가 복수 존재하는 경우에는, 가장 높은 위치 중에서, 편심 방향에 있어서 원료 배출구로부터 가장 먼 거리에 있는 점을 정부로 한다. 또, 구조체를 고정시키기 위한 부재 등도 원료 충돌면으로부터는 제외하는 것으로 한다. 또한, 원료 충돌면은, 연속한 하나의 면으로 구성되어 있어도 되고, 복수의 면으로 구성되어 있어도 된다.

또, 편심 방향 및 편심 반대 방향에 있어서의, 구조체의 정부와 원료 충돌면의 단부를 연결하는 선분의 수평 방향으로부터의 경사 각도 α 및 α' 는 각각 25 ∼ 45°로 하는 것이 바람직하다. α 및 α' 는 각각, 보다 바람직하게는 40 ∼ 43°이다.

또한, 제 1 방향 및 제 2 방향에 있어서의, 구조체의 정부와 원료 충돌면의 단부를 연결하는 선분의 수평 방향으로부터의 경사 각도 β 및 γ 는 각각 25 ∼ 45°로 하는 것이 바람직하다. β 및 γ 는 각각, 보다 바람직하게는 40 ∼ 43°이다.

동일하게, 제 1 방향에서, 편심 반대 방향을 통과하고, 제 2 방향까지의 사이의 방향 (편심 방향에서 시계 방향으로 90° ∼ 270°의 사이의 방향) 에 있어서의 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부까지의 형상도, 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사시키는 것이 바람직하다. 이들 방향에 있어서의 구조체의 정부와 원료 충돌면의 단부를 연결하는 직선의 수평 방향으로부터의 바람직한 경사 각도도, 상기의 경사 각도 α , α' , β 및 γ 와 동일하다.

또한, 구조체의 각 연직 단면에 있어서의 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부까지의 형상 (외주 형상) 은, 방향에 상관없이, 일정한 기울기로 할 필요는 없고, 기울기가 다양하게 변화되도록 형상, 예를 들어, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 원호상이나 경사가 단계적으로 변화되는 형상이어도 된다.

이에 더하여, 제 1 방향으로부터, 편심 방향을 통과하고, 제 2 방향까지의 사이의 방향 (편심 방향에서 시계 방향으로 0 ∼ 90°, 270° ∼ 360°의 사이의 방향, 단, 제 1 방향 및 제 2 방향은 제외한다) 에 있어서의 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부까지의 형상은 특별히 한정되지 않는다.

예를 들어, 편심 반대 방향이나 제 1 방향 및 제 2 방향과 마찬가지로, 구조체의 정부로부터 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사시켜도 된다. 이 경우, 구조체의 형상은, 예를 들어, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 원뿔형이나 사원뿔형, 타원뿔형, 원뿔대의 상부에 원뿔을 접합시킨 형상 (형상 1), 반할로 한 원뿔과 반할로 한 타원뿔을 절단면끼리로 접합시킨 형상 (형상 2), 원료 충돌면이 구면상이 되는 돔형, 사각뿔, 육각뿔, 팔각뿔 등의 다면체형, 이들 형상을 임의의 위치에서 연직 방향으로 절단한 형상 등이 된다. 또한, 구조체의 내부는 중공이어도 되고, 바닥면이나 측면과 같은 원료 충돌면 이외의 면에는, 부재가 배치되어 있지 않아도 된다. 또, 상기한 형상에는, 원료 충돌면의 영역이 변하지 않으면, 바닥면 등에 부재를 형성하는 것에 의해, 형상이 변화된 것도 포함되는 것으로 한다.

이에 더하여, 상기의 구조체의 길이 (구조체를 제 1 방향에서 보았을 때의 수평 방향에 있어서의 원료 충돌면의 단부 사이의 거리) (a) 는, 원료 저류부의 내반경 : R 의 0.4 ∼ 0.8 배로 하는 것이 바람직하다 (도 8 참조, 후술하는 구조체의 폭 및 높이도 동일). 상기의 구조체의 폭 (구조체를 편심 방향에서 보았을 때의 수평 방향에 있어서의 원료 충돌면의 단부 사이의 거리) (b) 은, 원료 저류부의 내반경 : R 의 0.4 ∼ 0.8 배로 하는 것이 바람직하다. 상기의 구조체의 높이 (h) (원료 충돌면의 하단에서 정부까지의 거리) 는, 구조체의 길이 : a 의 0.47 ∼ 1.0 배로 하는 것이 바람직하다.

또한, 구조체의 형상은, 제 1 방향과 제 2 방향에서 대칭이어도 되고, 비대칭이어도 된다.

또한 상기의 구조체의 수평 방향에 있어서의 설치 위치에 대해서는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 구조체의 정부가, 원료 저류부의 중심으로부터의 무차원 거리 (r/R) 로 0 ∼ 0.6 의 범위에 위치하는 것이 바람직하다.

여기서, 무차원 거리 (r/R) 란, 수평면 (연직 방향으로의 투영면) 에 있어서의, 원료 저류부의 중심으로부터의 거리 (r) 를, 원료 저류부의 내반경 (R) 으로 나눈 값이다.

이에 더하여, 상기의 구조체의 연직 방향에 있어서의 설치 위치에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구조체의 정부에 있어서의 무차원 높이 (h'/H) 를 0.75 ∼ 0.85 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 무차원 높이 (h'/H) 란, 연직 방향에 있어서의, 노정 벙커의 하단 (원료 배출구의 높이 위치) 으로부터 구조체의 정부까지의 거리 (높이) : h' 를, 노정 벙커의 높이 : H 로 나눈 값이다.

또, 상기의 구조체는, 편심 방향에서 보았을 때에 원료 저류부의 중심을 통과하는 연직선을 기준으로 좌우 대칭이 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 단, 구조체의 정부로부터 제 1 방향 및 제 2 방향의 단부를 향하여 하방으로 경사져 있으면, 좌우 대칭이 되지 않아도 된다.

이에 더하여, 상기의 구조체의 재질에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 일반적인 강재 등을 사용하면 된다. 또, 구조체의 설치 방법에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 노정 벙커의 내벽에 금구나 용접 등에 의해 빔 부재를 고정시키고, 이 빔 부재에 금구나 용접 등에 의해, 상기의 구조체를 고정시키면 된다. 또한 상기의 구조체는, 그 위치를 변경하기 위한 위치 조정 기구나, 설치 각도를 변경하기 위한 설치 각도 조정 기구를 갖고 있어도 된다.

[저류 공정]

본 발명의 일 실시형태에 관련된 고로의 원료 장입 방법의 저류 공정은, 노정 벙커의 원료 장입구로부터 원료 저류부에 원료를 장입하고, 원료를, 구조체에 충돌시킨 후, 원료를, 원료 저류부에 저류하는 공정이다.

그리고, 본 공정에서는, 후술하는 장입 공정에서 채용하는 경동 방식에 따라, 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치를 결정 (설정) 하는 것이 중요하다.

상기 서술한 바와 같이, 경동 방식에 의해, 바람직한 노정 벙커 내의 원료 입도 분포는 상이하다. 예를 들어, 역 경동 장입의 경우, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 노정 벙커 내의 원료 퇴적층의 형상을, 편심 반대측 벽부로부터뿐만 아니라, 제 1 벽부 및 제 2 벽부로부터도, 원료 배출구를 향하여 연직 방향 하방으로 경사시키는, 바꾸어 말하면, 원료 퇴적층의 형상을 대략 유발형으로 하는 (원료 배출구 근방에 대입경 원료를 모으는) 것이 중요하다. 그 때문에, 역 경동 장입의 경우에는, 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치를 구조체의 정부보다 편심 반대 방향측으로 한다.

한편, 순 경동 장입의 경우, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 노정 벙커 내의 원료 퇴적층의 형상을, 편심측 벽부로부터뿐만 아니라, 제 1 벽부 및 제 2 벽부로부터도, 편심 반대측 벽부를 향하여 연직 방향 하방으로 경사시키는 것이 중요하다. 그 때문에, 순 경동 장입의 경우에는, 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치를 구조체의 정부보다 편심 방향측으로 한다.

여기서, 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치는, 구조체에 있어서의 원료 충돌 범위의 편심 반대 방향에서의 대표 위치를 기준으로 하여, 편심 반대 방향측인지 편심 방향측인지를 판단한다.

즉, 연직 방향 상방에서 보았을 때의 구조체 (원료 충돌면) 에 있어서의 원료의 각 입자의 충돌 위치 (범위) 를, 구조체의 정부를 원점으로 하여, 가로축 (X 축) 을 편심 반대 방향에 있어서의 구조체의 정부로부터의 거리, 세로축 (Y 축) 을 제 1 방향에 있어서의 구조체의 정부로부터의 거리 (편심 반대 방향 및 제 1 방향으로의 거리를 정의 값, 편심 방향 및 제 2 방향으로의 거리를 부의 값) 로 하여 플롯한다. 그리고, 편심 반대 방향의 무게 중심 위치, 즉, 각 입자의 충돌 위치의 플롯에 있어서의 편심 반대 방향 (X 좌표) 의 평균값을, 구조체에 있어서의 원료 충돌 범위의 편심 반대 방향에서의 대표 위치 (이하, 간단히 편심 반대 방향에서의 대표 위치라고도 한다) 로 한다. 동일하게, 제 1 방향의 무게 중심 위치, 즉, 각 입자의 충돌 위치의 플롯에 있어서의 제 1 방향 (Y 좌표) 의 평균값을, 구조체에 있어서의 원료 충돌 범위의 제 1 방향에서의 대표 위치 (이하, 간단히 제 1 방향에서의 대표 위치라고도 한다) 로 한다.

예를 들어, 편심 반대 방향에서의 충돌 대표 위치가 정의 값 (0 초과) 이면, 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치는 구조체의 정부보다 편심 반대 방향측이고, 편심 반대 방향에서의 충돌 대표 위치가 부의 값 (0 미만) 이면, 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치는 구조체의 정부보다 편심 방향측이다.

또한, 역 경동 장입의 경우에는, 편심 반대 방향에서의 충돌 대표 위치를, a₁/4 ∼ a₁/2 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 여기서, a₁ 은, 구조체의 정부와 편심 반대 방향에 있어서의 원료 충돌면의 단부 사이의 거리 (구조체를 제 1 방향에서 보았을 때의 구조체의 정부와 편심 반대 방향에 있어서의 원료 충돌면의 단부 사이의 거리, 도 8 참조) 이다.

또, 순 경동 장입의 경우에는, 편심 반대 방향에서의 충돌 대표 위치를, -a₂/2 ∼ -a₂/4 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 여기서, a₂ 는, 구조체의 정부와 편심 방향에 있어서의 원료 충돌면의 단부 사이의 거리 (구조체를 제 1 방향에서 보았을 때의 구조체의 정부와 편심 방향에 있어서의 원료 충돌면의 단부 사이의 거리, 도 8 참조) 이다.

또한, 구조체에 있어서의 원료의 제 1 방향에서의 충돌 범위는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구조체에 있어서의 원료 충돌 범위의 제 1 방향에서의 대표 위치 (이하, 제 1 방향에서의 충돌 대표 위치라고도 한다) 를, -b/10 ∼ b/10 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 제 1 방향에서의 충돌 대표 위치가 0 이다.

또, 원료 장입구로부터 낙하하는 원료의 입자 (개수) 중, 80 ％ 이상, 바람직하게는 90 ％ 이상이 구조체 (원료 충돌면) 에 충돌하도록 (즉, 구조체로의 원료 충돌 비율 (= [구조체 (원료 충돌면) 에 충돌하는 원료의 개수]/[노정 벙커 내에 장입하는 원료의 개수] × 100) 을 80 ％ 이상, 바람직하게는 90 ％ 이상이 되도록), 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치를 조절한다. 구조체로의 원료 충돌 비율은 100 ％ 여도 된다.

또한, 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치나 원료 충돌 각도는, 예를 들어, 도 16 에 나타내는 바와 같은, 리시빙 호퍼로부터 노정 벙커의 원료 장입구로의 원료 유통로 내에, 가동식 제어판 (17) 을 형성하고, 그 위치나 각도를 변경함으로써, 조절할 수 있다. 또한, 도 16 에서는, 가동식 제어판 (17) 의 원료 충돌면을 수평면에 대해 직각으로 고정시키고, 가동식 제어판 (17) 을 노정 벙커 (6) 의 편심 방향과 편심 반대 방향으로 이동시키는 예를 나타내고 있지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 또한 가동식 제어판 (17) 의 원료 충돌면의 각도를 변경할 수 있도록 하여, 그 위치나 각도를 변경함으로써, 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치나 충돌 각도를 보다 상세하게 조절할 수 있다.

[장입 공정]

상기의 저류 공정에 있어서, 노정 벙커의 원료 저류부 내에 저류한 원료를 원료 배출구로부터 배출하고, 배출한 원료를, 고로의 선회 슈트를 통해, 역 경동 장입 또는 순 경동 장입에 의해, 고로 내에 장입한다.

즉, 역 경동 장입을 실시하는 경우에는, 역 경동 장입에 적합한 원료 입도 분포로 한 노정 벙커로부터 원료를 배출하고, 배출한 원료를, 고로 내에 장입한다.

한편, 순 경동 장입을 실시하는 경우에는, 순 경동 장입에 적합한 원료 입도 분포로 한 노정 벙커로부터 원료를 배출하고, 배출한 원료를, 고로 내에 장입한다.

그 결과, 순 경동 장입 및 역 경동 장입 중 어느 것을 실시하는 경우에도, 고로의 중심부 근방의 가스 유량이 증가하여, 통기성 및 환원 효율이 향상된다.

상기 이외의 조건에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 통상적인 방법에 따르면 된다.

실시예

이하의 조건 1 및 조건 2 에 의해, 노정 벙커를 모델링하고, 각각의 노정 벙커의 내부에 원료를 장입했을 때의 노정 벙커 내의 원료 입도 분포, 및 노정 벙커로부터의 원료 배출시의 원료 배출 순서 (노정 벙커 내의 원료 저류 위치마다의 배출 시간) 를, 이산 요소법에 의해 계산하였다.

· 조건 1 (발명예)

[노정 벙커 내에 설치한 구조체의 형상]

경사 각도 : α = 42°, α' = 42°, β = 42°, γ = 42°

폭 : a = R × 0.5, 길이 : b = R × 0.5, 높이 : h = a × 0.5

[노정 벙커 내의 구조체의 설치 위치]

구조체의 정부의 위치 : 원료 저류부의 중심 위치로부터 편심 방향으로 r/R = 0.53 의 위치

구조체의 정부의 설치 높이 : h'/H = 0.82

[노정 벙커 내의 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치]

· 순 경동 장입의 경우

편심 방향측

(편심 반대 방향의 충돌 대표 위치 : -a₂/4, 제 1 방향의 충돌 대표 위치 : 0,

원료 충돌 비율 : 100 ％)

· 역 경동 장입의 경우

편심 반대 방향측

(편심 반대 방향의 충돌 대표 위치 : a₁/2, 제 1 방향의 충돌 대표 위치 : 0,

원료 충돌 비율 : 100 ％)

· 조건 2 (비교예)

[노정 벙커 내에 설치한 구조체의 형상]

판상 (특허문헌 1 에서 말하는 편석 제어판)

경사 각도 :

· 순 경동 장입의 경우 α = 80°, β = 0°, γ = 0°

· 역 경동 장입의 경우 α = 155° (α' = 25°), β = 0°, γ = 0°

폭 : R × 0.31, 길이 : R × 1.0, 두께 : 160 ㎜

[노정 벙커 내의 구조체의 설치 위치]

편석 제어판의 중심 위치 : 원료 저류부의 중심 위치로부터 편심 방향으로 r/R = 0.37 의 위치

편석 제어판의 중심 위치의 설치 높이 : h'/H = 0.42

[노정 벙커 내의 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치]

편석 제어판의 대략 중심 위치, 원료 충돌 비율 : 100 ％

(순 경동 장입 및 역 경동 장입 모두 동일)

또, 조건 1 및 2 의 구조체 모두, 편심 방향에서 보았을 때에 원료 저류부의 중심을 통과하는 연직선을 기준으로 좌우 대칭이 되도록 배치하였다.

또한 노정 벙커의 원료 저류부나 원료 장입구, 원료 배출구의 형상에 대해서는, 실제 기기에 맞춰 조건 1 및 2 모두 동일한 조건 (R = 2350 ㎜, H = 12000 ㎜, 원료 저류부와 원료 배출구의 중심간 거리 (편심량) : A = R × 0.64, 원료 배출구의 내반경 : B = R × 0.35) 으로 모델링하였다.

또, 원료 장입 조건도, 조건 1 및 2 에서 동일하게 하였다. 구체적으로는, 여기서 말하는 원료는 광석을 가리키고, 원료 장입량은 1 배치분 상당량으로 한다. 또, 실제의 원료에서의 입도 분포로부터 입도를 대입자·중입자·소입자의 3 종류로 대표시켜, 실제의 원료에 맞춰, 대입자·중입자·소입자의 입경비를 3.8 : 2.0 : 1.0 으로 하였다. 또한 대입자·중입자·소입자는 각각 동일한 질량으로 포함되어 있다고 하였다. 이 때, 코크스는, 조건 1 및 2 에서 각각 동일한 벙커를 사용하고, 장입 조건도 동일하게 하였다.

역 경동 장입을 실시했을 때의 평가 결과를 대표하여 도 12 에 나타낸다.

도 12 에 나타낸 바와 같이, 조건 1 (발명예) 에서는, 역 경동 장입에 적합한 노정 벙커 내의 원료 입도 분포를 실현할 수 있었다. 즉, 역 경동 장입의 경우, 원료 배출구 근방에 대입자를 모아, 노정 벙커로부터의 배출 초기에 많은 대입자를 배출할 수 있다. 또, 순 경동 장입에 적합한 노정 벙커 내의 원료 입도 분포도 실현될 수 있었다. 즉, 순 경동 장입의 경우, 원료 배출구로부터 떨어진 위치에 대입자를 모아, 노정 벙커로부터의 배출 말기에 많은 대입자를 배출할 수 있다.

한편, 조건 2 (비교예) 에서는, 역 경동 장입의 경우에 원료 배출구 근방에 대입자를 충분히 모을 수 없어, 역 경동 장입에 적합한 노정 벙커 내의 원료 입도 분포를 실현할 수 없었다.

또한, 조건 1 (발명예) 의 조건을 베이스로, 구조체의 형상을 α = 25 ∼ 45°, β = 25 ∼ 45°, γ = 25 ∼ 45°의 범위에서 다양하게 변화시켰을 경우에도, 조건 1 (발명예) 과 거의 동일한 결과가 얻어졌다. 또, 구조체의 정부의 위치를 r/R = 0 ∼ 0.6 의 범위에서 다양하게 변화시켰을 경우에도, 조건 1 (발명예) 과 거의 동일한 결과가 얻어졌다. 또한, 구조체의 형상으로서, 상기한 사원뿔형이나 타원뿔형 등의 다른 형상으로 한 경우에도, 조건 1 (발명예) 과 거의 동일한 결과가 얻어졌다.

또, 상기의 수치 시뮬레이션에 의한 노정 벙커 내의 입도 분포의 정밀도를 확인하기 위해서, 모형 실험을 실시하였다.

즉, 도 13 에 나타내는 바와 같은, 조건 1 (발명예) 및 조건 2 (비교예) 에 대응하는 실제 기기 1/17.8 사이즈의 노정 벙커 모형을 각각 제작하였다. 도면 중, 부호 10 은 장입 벨트 컨베이어, 11 은 노정 벙커 모형, 12 는 집합 호퍼 모형, 13 은 샘플링 박스, 14 는 롤러 컨베이어, 15 는 샘플링 박스용 벨트 컨베이어, 16 은 편석 제어판 모형 또는 구조체 모형이다.

그리고, 장입 벨트 컨베이어로부터 원료 (여기에서는 광석) 를, 노정 벙커 모형 내에 장입하였다. 또한, 원료의 장입 위치 (편석 제어판 모형 및 구조체 모형에 있어서의 원료 충돌 위치) 는, 장입 벨트 컨베이어의 위치를 변경함으로써, 조절하였다. 장입 후, 노정 벙커 모형 하단에 접속한 배출구의 밸브를 열어, 배출구로부터 원료를 배출하였다. 그리고, 배출된 원료를, 복수의 샘플링 박스에서 포집하였다. 그 때, 샘플링 박스를 샘플링 박스용 벨트 컨베이어에 의해, 점차, 수평 방향으로 이동시켜, 배출되는 원료를, 배출 개시부터 배출 종료까지의 일정 간격으로 시계열로 분별하였다. 이어서, 각 샘플링 박스에 포집된 원료를 체질하고, 각 샘플링 박스에서 포집된 원료의 평균 입경을 산출하여, 노정 벙커 모형에 장입하기 전의 모든 원료의 평균 입경으로 나눔으로써, 무차원화 배출 시간마다의 원료의 무차원화 입경을 산출하였다. 결과를, 도 14 및 도 15 에 나타낸다.

도 14 및 도 15 로부터, 당해 모형 실험에서도, 상기의 수치 시뮬레이션 결과를 뒷받침하는 데이터가 얻어졌다.

즉, 조건 1 (발명예) 에서는, 순 경동 장입의 경우, 노정 벙커로부터의 배출 말기에 많은 대입자를 배출할 수 있었다. 또, 역 경동 장입의 경우, 노정 벙커로부터의 배출 초기에 많은 대입자를 배출할 수 있었다.

한편, 조건 2 (비교예) 에서는, 역 경동 장입의 경우, 조건 1 (발명예) 에 비하여, 노정 벙커로부터의 배출 초기에 많은 대입자를 배출할 수 없었다.

1 : 고로
2 : 우구
3 : 광석층
4 : 코크스층
5 : 융착층
6 : 노정 벙커
6-1 : 원료 저류부
6-2 : 원료 배출구
6-3 : 편석 제어판
6-4 : 구조체
6-5 : 원료 충돌면
6-6 : 분산 조정판
7 : 유량 조정 게이트
8 : 집합 호퍼
9 : 선회 슈트
10 : 장입 벨트 컨베이어
11 : 노정 벙커 모형
12 : 집합 호퍼 모형
13 : 샘플링 박스
14 : 롤러 컨베이어
15 : 샘플링 박스용 벨트 컨베이어
16 : 편석 제어판 모형 또는 구조체 모형
17 : 가동식 제어판

Claims (4)

1. 고로의 원료 장입 방법으로서,
   상기 고로는, 노정부에 노정 벙커를 갖고,
   상기 노정 벙커 중의 적어도 하나는,
   원료 저류부와,
   상기 원료 저류부에, 상기 원료 저류부의 상방으로부터 원료를 장입하는, 원료 장입구와,
   상기 원료 저류부의 내부에 배치되고, 또한, 상기 원료 장입구로부터 장입된 원료가 충돌하는 원료 충돌면을 갖는, 구조체와,
   상기 원료 저류부 내의 원료를, 상기 원료 저류부의 하방으로 배출하는, 원료 배출구를 구비하고,
   상기 원료 배출구가, 수평면에 있어서, 상기 원료 저류부의 중심으로부터 편심되어 배치되어 있고,
   또, 상기 구조체의 원료 충돌면이, 적어도, 편심 방향, 편심 반대 방향, 그리고, 그 편심 방향과 연직 방향에 직각인 제 1 방향 및 제 2 방향에 있어서 각각, 상기 구조체의 정부로부터 상기 원료 충돌면의 단부를 향하여 하방으로 경사져 있고,
   또한, 상기 고로의 원료 장입 방법은,
   상기 노정 벙커의 상기 원료 장입구로부터 상기 원료 저류부에 원료를 장입하고, 그 원료를, 상기 구조체에 충돌시킨 후, 그 원료를, 상기 원료 저류부에 저류하는, 저류 공정과,
   상기 원료 저류부 내에 저류한 원료를 상기 원료 배출구로부터 배출하고, 배출한 원료를, 상기 고로의 선회 슈트를 통해 상기 고로 내에 장입하는, 장입 공정을 구비하고,
   상기 장입 공정에서의 경동 방식에 따라, 상기 저류 공정에서의 상기 구조체에 있어서의 원료 충돌 위치를 결정하는, 고로의 원료 장입 방법.
   여기서, 편심 방향은, 수평면에 있어서, 원료 저류부의 중심으로부터 원료 배출구가 편심되어 있는 방향이다. 또, 편심 반대 방향은, 동 수평면에 있어서, 편심 방향과 반대 방향이다.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 편심 방향 및 상기 편심 반대 방향에 있어서의, 상기 구조체의 정부와 상기 원료 충돌면의 단부를 연결하는 선분의 수평 방향으로부터의 경사 각도 α 및 α' 가 각각 25 ∼ 45°인, 고로의 원료 장입 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향에 있어서의, 상기 구조체의 정부와 상기 원료 충돌면의 단부를 연결하는 선분의 수평 방향으로부터의 경사 각도 β 및 γ 가 각각 25 ∼ 45°인, 고로의 원료 장입 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 구조체의 정부가, 수평면에 있어서, 원료 저류부의 중심으로부터의 무차원 거리 (r/R) 로 0 ∼ 0.6 의 범위에 위치하는, 고로의 원료 장입 방법.
   여기서, 무차원 거리 (r/R) 란, 수평면에 있어서의, 원료 저류부의 중심으로부터의 거리 (r) 를, 원료 저류부의 내반경 (R) 으로 나눈 값이다.
   

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