KR20230132835A - 영상 장치를 구비하는 전기로를 사용한 용철의 제조방법 - Google Patents

Abstract

용철의 승온 효율을 높여 제조 비용을 저감한다. 예열실과, 용해실과, 상기 예열실을 제 1 및 제 2 예열실로 구획 가능한 냉철원 지지기와, 압출기와, 상기 제 2 예열실 내를 관찰 가능한 영상 장치를 구비하는 전기로를 사용하고, 용해 공정과, 승온 공정과, 예열 공정과, 출강 공정을 갖고, 상기 승온 공정에 있어서, 상기 영상 장치로부터 얻어진, 상기 냉철원 지지기를 폐쇄한 후의 상기 제 2 예열실 내의 시각 정보에 기초하여, 상기 용철의 승온을 개시하는, 용철의 제조 방법.

Description

영상 장치를 구비하는 전기로를 사용한 용철의 제조 방법

본 발명은, 영상 장치를 구비하는 전기로를 사용하여, 냉철원으로부터 용철을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 예열실의 냉철원을 용해실로부터 분리하여 예열실 하부의 모습을 관찰함으로써, 냉철원을 용해실로 확실하게 공급한 후에 효율적으로 용철을 얻을 수 있는, 용철의 제조 방법에 관한 것이다.

전기로를 사용한 용철의 제조에서는, 철계 스크랩 등의 냉철원을 아크열로 용해하여 용철을 얻으므로, 아크열을 생성하기 위해서 전력을 다량으로 소비하는 문제가 있다. 종래, 전기로에서의 전력 소비를 억제하기 위해서, (1) 용해되기 전의 냉철원을, 후단의 공정에서 냉철원을 용해 중에 발생한 고온의 배기 가스를 이용하여 예열하는 방법 ; (2) 보조 열원으로서 코크스 등의 탄재를 용해실 중에 취입하는 방법 ; 등의 방법이 채용되고 있다.

상기 서술한 (1) 의 구체적인 방법으로는, 용해실의 상부에 냉철원을 예열하는 예열실을 연속 형성하여, 앞의 공정에 있어서 용해실에서 발생한 고온의 배기 가스를, 냉철원이 충전된 예열실 내에 통과시킴으로써 냉철원을 예열시키는 방법이 알려져 있다. 이와 같이, 예열된 냉철원을 용해시킴으로써, 용해 효율을 향상시켜 전력 소비를 억제하는 것이 기대된다.

또, 상기 서술한 (2) 의 구체적인 방법에서는, 탄재 취입에 의한 산화철의 환원과 탄재의 연소에 의해 CO 가스가 발생하고, 이 CO 가스에 의해 용융 슬래그가 발포되는, 이른바「슬래그 포밍」이 촉진되는 것이 알려져 있다. 이 슬래그 포밍에 의해 아크의 복사열이 경감되고, 냉철원의 용해 효율을 향상시켜 전력 소비를 억제하는 것이 기대된다.

상기 서술한 (1) 및 (2) 방법을 이용한 전기로로서, 예를 들어, 특허문헌 1 에 개시되는 복합 아크 용해로, 특허문헌 2 에 개시되는 아크 용해 설비를 들 수 있다.

특허문헌 1 에 의하면, 복합 아크 용해로는, 용해실과, 이 용해실 내에서 발생하는 고온의 배기 가스를 유인할 수 있는 샤프트형 예열실로 이루어지는 점에 특징이 있다. 그리고, 특허문헌 1 의 복합 아크 용해로에서는, 예열실 내에 충전된 철계 스크랩을 효율적으로 예열하기 위해서, 예열실 내에 있어서의 철계 스크랩의 외관 부피 밀도를 적정 범위로 조정하고 있다. 특허문헌 1 의 도면에는, 예열실의 상부에 형성한 개폐 가능한 공급구가 개시되어 있고, 그 공급구를 통하여 공급되어, 예열실에서 예열된 철계 스크랩은, 용해실에서 용해되는 속도에 따라, 용해실 내로 순차적으로 연속적 또는 간헐적으로 이동하고 있다.

또, 특허문헌 2 는, 종래 기술로서, 스크랩을 푸셔 (압출기) 에 의해 아크로에 연속적으로 공급하는 기술 ; 핑거 (냉철원 지지기) 로 불리는 스토퍼를 개방함으로써 스크랩을 아크로에 공급하는 기술 ; 을 각각 소개하면서도, 특허문헌 2 의 기술에서는, 오히려 푸셔나 핑거 등의 스크랩 반송 공급 설비를 구비하지 않음으로써, 배기 가스 온도를 높여 스크랩을 예열하고 있다. 그리고, 특허문헌 2 에서도, 용해로 내에서 스크랩이 용해됨으로써, 예열 샤프트의 스크랩이 용해로에 공급되고 있다.

일본 공개특허공보 2012-180560호 일본 공개특허공보 평10-292990호

여기서, 용철의 제조에 있어서는, 냉철원을 용해하여 용해실 내에 설계상 소정의 용철량이 모인 단계에서, 용철을 미리 설정된 온도까지 더욱 승온시키고 나서 출강하는 것이 통상이다. 이 승온은, 얻어진 용철을 전기로의 외부로 반송한 후의, 예를 들어, 성분 조정, 주조와 같은 다음 공정에서 필요한 용철의 온도를 확보하기 위한 공정이고, 승온 온도는, 그 다음 공정까지의 용철의 반송시의 온도 저하를 고려하여 설정된다. 그러나, 본 발명자들이 검토한 결과, 특허문헌 1, 2 의 기술은 모두, 예열실의 다음 차지의 철계 스크랩을 용해실로부터 완전하게 분리하는 것에 대하여 전혀 검토하고 있지 않기 때문에, 이 승온 중에 비교적 저온의 철계 스크랩이 용철 내에 들어가 승온 효율을 저하시켜 버리는 문제가 명확해졌다. 이와 같이, 다음 차지의 철계 스크랩의 일부가 용철에 잠긴 상태에서는, 용철의 온도가 저하되어, 승온기의 연장을 초래하여 쓸데 없는 에너지 손실이 발생하기 때문에, 전력 소비를 양호하게 저감시킬 수 없다.

또, 용철과 접촉한 철계 스크랩의 일부에 열이 전해져, 예열실 내 하부의 철계 스크랩이 국소적으로 용해됨으로써, 예열실 내의 철계 스크랩이 붕락되어 용해실 내로 처지는 문제도 발생하였다. 이 때 철계 스크랩이 전극까지 밀려들어, 전극 파손을 야기하는 심각한 사태도 확인되었다.

한편, 전기로 조업에서는, 강종에 따라 요구되는 용철의 성분 조성 (예를 들어, Cu, Cr, P 의 양 등) 이 다양하기 때문에, 냉철원을 복수종 조합하여 배합을 조정하고 있다. 그러나, 특허문헌 1, 2 의 기술에서는, 공급하는 냉철원의 종류를 다음 차지에서 변경시키는 경우, 현재 용해되어 있는 차지용과 다음 차지용에서 철계 스크랩을 양호하게 구분할 수 없고, 따라서, 다음 차지용의 철계 스크랩까지 일부 용해하여, 용철의 성분이나 제조량을 엄밀하게 제어하는 것이 곤란하였다.

이상의 검토로부터, 본 발명자들은, 용철 제조에 있어서 승온 효율을 높이고 전력 소비를 저감시키기 위해, 더욱 바람직하게는, 제조하는 용철의 성분을 엄밀하게 제어하기 위해서, 용철의 승온시에 있어서 예열실 내의 냉철원과 용해실 내의 용철을 정확하게 분리하는 조업이 필요하다는 지견에 이르렀다.

상기 지견에 기초하여, 본 발명자들은 먼저, 예열실의 1 구획 내에 냉철원을 유지하는 것이 가능한 냉철원 지지기를 형성하고, 용철의 승온 중에는, 예열실 내의 냉철원을 용해실로부터 분리해 두는 것에 주목하였다.

그러나, 상기 수법에 의해서도, 여전히 승온 효율이 현저하게 개선되지 않는 경우가 있었다. 이 점에 대해 본 발명자들이 더욱 검토한 결과, 냉철원 지지기에 의해 예열실 내의 냉철원을 용해실로부터 분리한 경우라도, 냉철원 지지기의 하방 (예열실의 하부) 에 용해실로 공급되지 않았던 냉철원이 잔존하는 경우가 있어, 이 잔존하는 냉철원이 승온 중인 용철 중에 의도하지 않게 혼입되는 사태가 확인되었다. 따라서, 용철의 승온 효율을 확실하게 높이려면, 용철의 승온 중에, 냉철원 지지기에 의해 냉철원을 용해실로부터 분리한 후에, 냉철원 지지기의 하방에도 냉철원이 잔존하지 않는 것을 확실하게 하는 것이 더욱 필요하다는 지견에 이르렀다.

본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 용철의 승온 효율을 높여 제조 비용을 저감시킬 수 있는, 전기로에 의한 용철의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 바람직하게는 또한, 얻어지는 용철의 성분을 양호하게 제어하는 것도 목적으로 한다.

본 발명자들이 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, (1) 예열실을 냉철원의 도입측 (통상은 연직 방향 상방) 및 용해실측 (통상은 연직 방향 하방) 의 2 개로 구획 가능한 냉철원 지지기를, 예열실에 형성함으로써, 예열실 내의 냉철원을 승온 중인 용해실로부터 양호하게 분리할 수 있는 것 ; (2) 예열실에 압출기를 형성함으로써, 예열실의 하방에 위치하는 냉철원을 용해실로 양호하게 공급할 수 있는 것 ; (3) 예열실의 하방을 관찰 가능한 영상 장치를 추가로 형성함으로써, 승온 중인 용철 내에 의도하지 않게 혼입될 수 있는 냉철원의 존재 유무를 확인할 수 있고, 만일 이와 같은 냉철원의 존재가 확인된 경우에는, 용철의 승온에 앞서 대처할 수 있으므로, 예열실 내의 냉철원을 승온 중인 용해실로부터 정확하게 분리할 수 있는 것 ; 을 새롭게 알아냈다. 그리고, 이와 같이, 냉철원의 의도하지 않은 혼입을 방지하여 용철을 승온함으로써, 승온 효율을 높여, 제조상의 전력 원단위를 효과적으로 저감시킬 수 있는 것도 알아냈다.

본 발명은, 상기의 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 이하를 요지로 한다.

1. 냉철원을 예열하는 예열실과 그 예열된 냉철원을 용해하여 용철로 하는 용해실을 구비하는 전기로를 사용하는, 용철의 제조 방법으로서,

상기 전기로는, 상기 냉철원의 도입측의 제 1 예열실 및 상기 용해실측의 제 2 예열실에 상기 예열실을 구획하여 개폐 가능한 냉철원 지지기와, 상기 제 2 예열실로부터 상기 용해실측으로 진퇴 가능한 압출기와, 상기 제 2 예열실 내를 관찰 가능한 영상 장치를 추가로 구비하고,

상기 냉철원 지지기를 개방한 상태에서, 상기 예열실에 공급되어 예열된 냉철원을 상기 압출기에 의해 상기 용해실에 공급하고, 상기 용해실에 공급된 냉철원을 아크열에 의해 용해하여 용철을 얻는 용해 공정과,

상기 냉철원 지지기를 폐쇄하고 (요컨대, 상기 제 1 예열실을 상기 용해실로부터 차단한 상태에서), 상기 제 1 예열실에 새로운 냉철원 (다음 차지용 냉철원) 을 도입함과 함께, 상기 용해실 내의 상기 용철을 승온시키는 용철의 승온 공정과,

상기 제 1 예열실 내의 상기 새로운 냉철원을, 상기 승온 공정의 여열에 의해 예열하는 예열 공정과,

상기 승온된 용철을 상기 전기로의 외부로 도출하는 출강 공정을 갖고,

상기 승온 공정에 있어서, 상기 영상 장치로부터 얻어진, 상기 냉철원 지지기를 폐쇄한 후의 상기 제 2 예열실 내의 시각 정보에 기초하여, 상기 용철의 승온을 개시하는, 용철의 제조 방법.

2. 추가로, 상기 출강 공정의 종료 후에, 상기 냉철원 지지기를 개방하여 상기 예열된 새로운 냉철원을 상기 제 1 예열실로부터 상기 제 2 예열실로 공급하는 준비 공정을 갖고,

상기 준비 공정의 후에, 상기 용해 공정, 승온 공정, 예열 공정 및 출강 공정을 순서대로 실시하는, 상기 1 에 기재된 용철의 제조 방법.

3. 상기 준비 공정에 있어서, 상기 압출기의 상기 용해실측 선단을 상기 제 2 예열실과 상기 용해실의 경계에 위치시킨 상태에서, 상기 냉철원 지지기를 개방하는, 상기 2 에 기재된 용철의 제조 방법.

4. 상기 승온 공정에 있어서, 상기 영상 장치에 의해, 상기 냉철원 지지기를 폐쇄한 후의 상기 제 2 예열실 내에 상기 냉철원이 잔존하고 있지 않은 것을 확인한 후에, 상기 용철의 승온을 개시하는, 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 용철의 제조 방법.

5. 상기 승온 공정에 있어서, 상기 영상 장치에 의해, 상기 냉철원 지지기를 폐쇄한 후의 상기 제 2 예열실 내에 상기 냉철원이 잔존하고 있는 것을 확인한 경우에,

상기 압출기에 의해 상기 잔존하는 냉철원을 상기 용해실에 공급하고, 상기 제 2 예열실 내에 상기 냉철원이 잔존하고 있지 않은 것을 확인한 후에, 상기 용철의 승온을 개시하는, 상기 1 ∼ 3 중 어느 하나에 기재된 용철의 제조 방법.

6. 상기 용해 공정에 있어서, 상기 영상 장치에 의해, 소정량의 상기 냉철원이 상기 용해실에 공급된 것을 확인한 후에, 상기 승온 공정을 실시하는, 상기 1 ∼ 5 중 어느 하나에 기재된 용철의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 용철의 승온 효율을 향상시켜 높은 에너지 이용 효율로 용철을 제조할 수 있어, 제조 비용의 저감이 가능해진다. 또, 본 발명에 의하면, 바람직하게는 또한, 얻어지는 용철 성분의 정확한 제어도 가능해진다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에서 사용하는, 영상 장치를 구비한 전기로의 종단면도이다.
도 2a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 준비 공정을 설명하는 개념도이다.
도 2b 는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 용해 공정을 설명하는 개념도이다.
도 2c 는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 승온 공정을 설명하는 개념도이다.
도 2d 는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 출강 공정을 설명하는 개념도이다.

다음으로, 본 발명의 실시형태에 대하여, 구체적으로 설명한다.

이하의 실시형태는, 본 발명의 바람직한 일례를 나타내는 것으로, 이들의 예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.

(용철의 제조 방법)

본 발명의 용철의 제조 방법은, 소정의 구조를 갖는 전기로를 사용하는 방법으로서, 예열실에 있어서 예열된 냉철원을 압출기로 용해실에 공급하고, 용해실에 있어서 아크열로 용해하여 용철을 얻는 용해 공정과, 냉철원 지지기를 폐쇄한 상태에서 용철을 승온시키는 승온 공정과, 승온 공정의 여열에 의해 냉철원을 예열하는 예열 공정과, 승온된 용철을 전기로 외부로 도출하는 출강 공정을 갖고, 연속 조업이 가능하다. 또, 본 발명의 용철의 제조 방법은, 임의로, 출강 후에 냉철원 지지기를 개방하고, 예열된 냉철원을 제 1 예열실로부터 상기 제 2 예열실로 공급하는 준비 공정을 추가로 갖고, 임의로 그 밖의 공정을 더 가질 수 있다. 그리고, 본 발명의 승온 공정에서는, 제 2 예열실 내를 관찰하기 위한 영상 장치로부터 얻어진 시각 정보에 기초하여, 용철의 승온을 개시한다.

제 2 예열실 내의 시각 정보에 기초하여, 용철의 승온 환경을 적절히 또한 적시에 제어함으로써, 용철의 승온 중에 의도하지 않은 냉철원의 혼입을 방지할 수 있어, 용철의 승온 효율을 효과적으로 높일 수 있다.

[전기로]

이하, 본 발명이 바람직하게 사용할 수 있는 전기로에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 서술한다.

전기로 (1) 는, 냉철원 (15) 을 아크 (18) 로부터의 열에 의해 용해하여 용철 (16) 을 얻는 용해실 (2) 과, 냉철원 (15) 을 예열하고, 예열된 냉철원 (15) 을 압출기 (10) 로 용해실 (2) 에 공급하기 위해, 용해실 (2) 에 연통된 샤프트형의 예열실 (3) 과, 임의의 위치에 설치된 영상 장치 (30) 를 구비한다. 예열실 (3) 의 연직 방향 임의의 위치에는 개폐 가능한 냉철원 지지기 (11) 가 형성되어 있다. 냉철원 지지기 (11) 는, 예를 들어, 전기로 (1) 의 단면 방향 또는 수평 방향으로 개폐 가능하다. 이 냉철원 지지기 (11) 를 개방함으로써 예열실 (3) 이 1 개의 공간을 가질 수 있고, 반대로, 이 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄함으로써 예열실 (3) 이 냉철원의 도입측 (연직 방향 상부) 으로 구획된 제 1 예열실 (3a) 과, 용해실측 (연직 방향 하부) 으로 구획된 제 2 예열실 (3b) 의 2 개의 공간을 가질 수 있다. 압출기 (10) 는 통상적으로 이 제 2 예열실 (3b) 에 형성되고, 일방의 선단이 그 제 2 예열실 (3b) 과 이것에 인접하는 용해실 (2) 사이의 임의의 위치까지 진퇴하여 이동 가능하다. 영상 장치 (30) 에 의해, 제 2 예열실 (3b) 내의 모습을 적시, 필요에 따라서는 상시 확인할 수 있다.

원료가 되는 냉철원 (15) 은, 예를 들어 스크랩 두는 곳에 종류별로 임시 배치되고, 그 중에서 제조해야 할 용철의 강종에 따른 적절한 종류와 질량 비율로 배합된다. 배합된 냉철원 (15) 은, 바닥 개방형의 공급용 버킷 (14) 에 장입되어, 주행 대차 (23) 를 통하여 냉철원 공급구 (19) 의 상방의 원하는 위치까지 운반된다. 다음으로, 냉철원 공급구 (19) 를 개방하여, 냉철원 (15) 을 상방으로부터 예열실 (3) 로 공급한다. 이 때, 예열실 (3) 의 대략 중단에 구비된 개폐 가능한 냉철원 지지기 (핑거) (11) 는 개방된 상태이므로, 공급된 냉철원 (15) 은, 냉철원 지지기 (11) 의 상부를 차지할 수 있는 제 1 예열실 (3a), 및 냉철원 지지기 (11) 의 하부를 차지할 수 있는 제 2 예열실 (3b) 에 걸쳐 충전된다.

냉철원 (15) 의 공급은, 1 차지용의 양의 냉철원 (15) 을 복수 회로 나누어 공급용 버킷 (14) 에 장입하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 냉철원 (15) 의 1 차지용의 양이 설계상 130 톤이고, 이것을 13 회로 나누어 공급용 버킷 (14) 으로부터 공급하는 경우, 10 톤 × 13 회 = 합계 130 톤으로, 1 회당 10 톤씩 공급하게 된다.

냉철원 (15) 으로는, 통상적으로 제철소에서 발생하는 자소 부스러기, 시중에서 발생하는 스크랩, 용선을 굳힌 선철 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 냉철원 (15) 에는, 유기 물질 (예를 들어, 플라스틱, 고무, 바이오매스) 이 혼입되어 있어도 된다.

한편, 용융 슬래그 (17) 를 생성시키기 위한 조재재 (造滓材) 로는 생석회나 석회석을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 조재재로서, 경소 돌로마이트, 또는 제강 등에서 발생하는 리사이클 슬래그를 사용해도 된다. 용해실 (2) 상부에 형성된 부원료 슈트 (도시 생략) 로부터 조재재를 공급할 수 있다.

예열실 (3) (제 1 예열실 (3a) 및 제 2 예열실 (3b)) 에 있어서, 충전된 냉철원 (15) 이 임의의 방법으로 예열된다. 예를 들어, 먼저 용해실 (2) 에서 발생한 고열의 배기 가스를 제 1 예열실 (3a) 및 제 2 예열실 (3b) 로 통과시킴으로써 냉철원 (15) 을 예열하면, 제조 효율을 높일 수 있으므로 바람직하다. 이 경우, 예열실 (3) 의 상측부에 배기 덕트 (20) 를 형성하고, 이 덕트 (20) 를 흡인 블로어 (도시 생략) 에 접속해도 된다. 이 흡인 블로어에 의한 흡인에 의해, 용해실 (2) 에서 발생한 고온의 배기 가스를 예열실 (3) 에 유입하여 통과시키고, 예열실 (3) 내를 상승시킨 후에 덕트 (20) 로부터 배기할 수 있다. 덕트 (20) 의 도중에는 집진기 (도시 생략) 를 형성해도 된다.

예열에 바람직하게 이용할 수 있는 고온의 배기 가스는, 후술하는, 주된 열원으로서의 아크 가열부, 보조 열원으로서의 탄재, 버너 (9) 등에 의한 용해·승온에 의해 발생하고, CO, CO₂, 미반응의 O₂, 및 개구부 등으로부터 유입되는 외기 등을 포함할 수 있다.

제 2 예열실 (3b) 에는, 그 제 2 예열실 (3b) 내에 존재하는 예열된 냉철원 (15) 을, 예열실 (3) 에 연결된 용해실 (2) 내로 압출 공급하기 위한 압출기 (10) (푸셔) 가 형성되어 있다. 이 압출기 (10) 는, 용해실 (2) 의 측벽을 관통하여, 아크 (18) 에 의해 발생하는 아크 가열부 (본 실시형태에서는 용해실의 대략 중심) 를 향하는 방향을 따라 진퇴 가능하게 형성할 수 있고, 이에 따라 예열된 냉철원 (15) 을 제 2 예열실 (3b) 로부터 용해실 (2) 의 아크 가열부로 압출할 수 있다. 압출기 (10) 는 구동 장치 (도시 생략) 에 의해 구동시켜도 된다.

또한, 용해실 (2) 과 예열실 (3) (제 2 예열실 (3b)) 의 경계는, 예열실 (3) 의 측벽 중, 용해실 (2) 을 구성하는 노 덮개 (5) 와 접속되는 부분을 출발하여 연직 방향 하방으로 연장되는 상상 상의 면으로 한다.

용해실 (2) 은, 노벽 (4) 및 노 덮개 (5) 로 구획되어 있고, 노벽 (4) 은 수랭 구조로 하는 것이 바람직하고, 노 덮개 (5) 는 개폐 가능한 수랭 구조로 하는 것이 바람직하다. 용해실 (2) 의 수평 방향 대략 중앙부에, 노 덮개 (5) 를 관통하여 상방으로부터 복수 개의 전극 (6) 을 삽입하고, 이들 전극 (6) 사이에서 아크 (18) 를 발생시킴으로써, 냉철원 (15) 을 용해하는 주된 열원으로서의 아크 가열부를 구성할 수 있다. 통상적으로 전극 (6) 은 흑연을 주체로 하여 구성되고, 상하 이동 가능하다.

전기로 (1) 의 타입으로는 직류식과 교류식이 있지만, 본 실시형태에 예시하는 전기로 (1) 는 교류식이고, 상기 서술한 전극 (6) 을 갖는다. 한편, 전기로 (1) 가 직류식인 경우에는, 노 바닥과 용해실 상부의 각각에 전극을 형성하고, 그 전극 사이에서 아크를 날려 냉철원을 용해시켜도 된다. 본 발명은 직류식 전기로에 의한 용철의 제조에도 적용 가능하다.

용해실 (2) 에는, 노 덮개 (5) 를 관통하여 상방으로부터 산소 취입 랜스 (7) 및 탄재 취입 랜스 (8) 를 삽입해도 된다. 탄재 취입 랜스 (8) 는, 공기나 질소 등의 반송용 가스를 통하여, 보조 열원으로서의, 코크스, 차, 석탄, 목탄, 흑연 등의 1 종 이상으로 이루어지는 탄재를 용융 슬래그 (17) 에 취입할 수 있다. 또한, 산소 취입 랜스 (7) 는, 산소 (순산소나, 예를 들어, 순산소와 공기가 혼합된 산소 함유 가스) 를 분사 공급하여, 이 산소에 의해 용융 슬래그 (17) 를 밀어내어 용철 (16) 에 산소를 직접 취입할 수 있다. 산소가 취입된 용철 (16) 은, 원하는 탄소량으로까지 탈탄된다.

산소 및 탄재의 첨가 방법으로는, 랜스에 의한 취입 이외에, 용해실 (2) 의 상방으로부터 욕 (용철 (16) 또는 용융 슬래그 (17)) 중으로 인젝션하는 방법, 노 바닥에 전용의 노즐을 형성하여 바닥 취입 인젝션하는 방법 등을 채용해도 된다. 또한, 산소 및 탄재의 취입 랜스 (7, 8) 는, 용철 (16) 및 용융 슬래그 (17) 에 각각 침지시켜도 되는데, 도 2 에 나타내는 실시형태와 같이 용철 (16) 및 용융 슬래그 (17) 에 침지시키지 않고, 용철 (16) 및 용융 슬래그 (17) 의 탕면 (계면) 레벨의 변동에 따라서 계면 상방에서 추종하는 방식으로 해도 된다. 또한, 노벽 (4) 에 산소 취입 랜스 (7) 를 설치하고, 노벽 (4) 으로부터 산소를 취입하는 방식이어도 된다.

용해실 (2) 에는 또한, 노 덮개 (5) 를 관통하여 상방으로부터, 및/또는, 노벽 (4) 을 관통하여 기울어진 상방으로부터 버너 (9) 를 삽입해도 된다. 이 버너 (9) 는, 중유, 등유, 미분탄, 프로판 가스, 천연 가스 등의 화석 연료를 지연 가스 (산소, 공기 또는 산소 부화 공기) 에 의해 연소시키는 조연 버너의 역할을 한다. 용철 (16) 을 출강할 때에는, 미용해의 냉철원 (15) 이 용철 (16) 내에 남아 있지 않은 상태로 할 필요가 있다. 여기서, 전극 주변의 냉철원은 비교적 빠르게 용해되지만, 전극으로부터 떨어진 장소, 소위 콜드 스폿에 있는 냉철원은 용해가 비교적 느려, 용해실 내에서의 냉철원의 용해 속도가 불균일해지는 경우가 있다. 이와 같은 경우에, 예를 들어, 승온 공정에 있어서, 버너 (9) 를 사용하여 미용해된 냉철원 (15) 의 용해를 효율적으로 도울 수 있다. 버너 (9) 는 후술하는 출탕구 (12) 의 바로 위 근방의 위치, 바꾸어 말하면 콜드 스폿이 발생하기 쉬운 위치에 배치하는 것이 바람직하다.

용해실 (2) 에는 추가로, 예열실 (3) 과는 반대측의 노 바닥에 출탕구 (12) 를, 그 출탕구 (12) 의 상방의 노벽 (4) 에 출재구 (出滓口) (13) 를, 각각 형성해도 된다. 출강 공정 이외의 공정 중에는, 출재구 (13) 는 출재용 도어 (22) 에 의해 폐색되어 있다. 또한, 출강 공정 이외의 공정 중에는, 출탕구 (12) 는 내부에 충전되는 충전사나 머드제와, 이들을 노외측에서 가압하는 출탕용 도어 (21) 로 폐색되어 있다. 얻어진 용철 (16) 은, 출탕용 도어 (21) 를 개방하여 출탕구 (12) 로부터 출강할 수 있다. 또한, 용철 (16) 의 제조와 함께 발생한 용융 슬래그 (17) 는, 출재용 도어 (22) 를 개방하여 출재구 (13) 로부터 배재 (排滓) 할 수 있다.

영상 장치 (30) 에 의해, 제 2 예열실 내를 관찰 가능하다. 영상 장치 (30) 는, 특별히 한정되지 않고, 관찰 대상을 촬상 가능한 장치이면 되고, 통상은 렌즈 및 카메라를 구비한다. 영상 장치 (30) 의 선단에 설치한 렌즈 (도시 생략) 의 주위에, 임의의 유속의 냉각용 기체를 흘리는 것이 바람직하다. 영상 장치 (30) 를 적절히 냉각시킴으로써, 전기로 내의 고온에도 견딜 수 있도록 할 수 있고, 슬래그나 용강이 비산되어 온 경우에 시야가 좁아지는 것을 방지할 수 있다. 냉각용 기체로는, 공기 그리고 질소 등의 불활성 가스를 들 수 있다.

영상 장치 (30) 는, 제 2 예열실 (3b) 내의 모습을 양호하게 파악하는 관점에서, 제 2 예열실 (3b) 을 구성하는 측벽에 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 예열실 (3) 의 측벽에 대해서도, 수랭 또는 공냉 등의 냉각을 실시하는 것이 바람직하다. 설치 방법은 특별히 한정되지 않지만, 영상 장치 (30) 를 제 2 예열실 (3b) 의 측벽에 설치하는 경우, 영상 장치 (30) 를, 그 측벽에 뚫은 구멍 (도시 생략) 을 통하여 장착하면, 렌즈를 제 2 예열실 (3b) 내에 위치시키면서 카메라를 전기로 (1) 의 외부에 위치시킬 수 있어, 선명한 영상 시야와 간편한 작업성을 양립시킬 수 있으므로 바람직하다. 영상 장치 (30) 에서 도입한 영상은, 일반적으로는 케이블 (도시 생략) 을 통하여, 오퍼레이터가 조작하는 조작실의 모니터나 기록 장치 (모두, 도시 생략) 에 연결한다.

나아가서는, 도시하지 않지만, 영상 장치를 이용하여, 제 1 예열실 (3a) 내의 모습도 파악하는 것이 바람직하다. 제 1 예열실 (3a) 내의 모습을 시각적으로 확인할 수 있으면, 예를 들어, 예열실에 충전된 냉철원 (15) 의 높이를 확인하면서, 그 높이를 일정 범위로 유지하도록 냉철원을 공급할 수 있으므로, 냉철원의 예열을 더욱 효율적으로 실시할 수 있다. 제 1 예열실 (3a) 내의 모습을 관찰하려면, 예를 들어, 추가의 영상 장치를, 제 1 예열실 (3a) 을 구성하는 측벽에 설치할 수 있다.

[용해 공정]

본 발명의 용해 공정에서는, 도 2b 를 참조하여, 냉철원 지지기 (11) 를 개방한 상태에서, 예열실 (3) 에서 예열된 냉철원 (15) 을 압출기 (10) 에 의해 용해실 (2) 에 공급하고, 용해실 (2) 에 공급된 냉철원 (15) 을 아크열에 의해 용해하여 용철 (16) 을 얻는다. 압출기 (10) 를 도 2 의 화살표 방향으로 반복하여 진퇴시킴으로써, 제 2 예열실 (3b) 내에 충전된 냉철원 (15) 을 순차적으로 압출한다. 이에 수반하여 예열실 (3) 내에 충전되어 있는 냉철원 (15) 이 순차적으로 강하하므로, 그에 따라, 공급용 버킷 (14) 으로부터 예열실 (3) 내에 새로운 냉철원 (15) 을 공급하는 것을 반복하여 실시한다. 이로써, 1 차지용의 양의 냉철원을 용해할 수 있다.

여기서, 용해에 의해 용해실에서 발생한 고온의 배기 가스를, 예를 들어, 전기로에 대해 상기 서술한 수법에 의해 예열실 (3) 로 유입시키고, 예열실 (3) 에 충전되어 있는 냉철원 (15) 을 효율적으로 예열해 두는 것이, 제조 효율의 관점에서 바람직하다. 본 실시형태의 경우, 예열실 (2) 에 유입되는 배기 가스의 온도는 1000 ∼ 1500 ℃ 정도이다.

용해 공정에 있어서의 용융 슬래그 (17) 에는, 산소의 취입에서 기인하여 생성된 산화철 (FeO) 이 포함되는 경우가 있다. 따라서, 상기 서술한 수법에 따라, 용융 슬래그 (17) 에 탄재를 취입하여 FeO 를 환원하는 것이 바람직하다. 또한, 취입한 탄재의 연소에 의해 CO 가스가 발생하여 용융 슬래그 (17) 가 발포되는, 소위「슬래그 포밍」상태로 하는 것이 바람직하다. 슬래그 포밍에 의해 아크 (18) 의 복사열이 경감되어, 냉철원 (15) 의 용해 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 보다 높은 용해 효율로 용해 시간이 단축됨으로써, 슬래그 포밍 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 시간을 연장할 수 있어, 에너지 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

용해 공정에서는, 영상 장치 (30) 에 의해, 1 차지용의 소정량의 냉철원 (15) 이 용해실 (2) 에 공급된 것을 시각으로 확인한 후에, 다음 승온 공정으로 이행함과 동시에 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 1 차지용의 소정량의 냉철원 (15) 이 용해실 (2) 에 공급된 것을 영상 장치 (30) 로 확인함으로써, 이어지는 용철 (16) 의 승온 중에 의도하지 않은 냉철원 (15) 의 용철로의 혼입을 보다 방지하여, 다음 승온 공정을 보다 고효율로 실시할 수 있다.

또한, 전기로 (1) 에 있어서의, 어느 차지용의 조업 개시시 (요컨대 냉철원 (15) 의 초회 공급시) 에는, 용해실 (2) 내에 냉철원 (15) 을 균일하게 공급하기 위해서, 노 덮개 (5) 를 개방한 상태에서, 예열실 (3) 과는 반대측의 용해실 (2) 의 공간 내 (도 2 에 있어서의 전극 (6) 보다 지면 우측) 에 냉철원 (15) 및 필요에 따라 탄재를 미리 공급해도 된다. 혹은, 냉철원 (15) 의 공급시에, 용선도 용해실 (2) 에 공급해도 된다. 용선은, 공급용 레이들 (도시 생략) 또는 용해실 (2) 에 통하는 용선통 (도시 생략) 에 의해 용해실 (2) 에 공급할 수 있다.

[승온 공정]

본 발명의 승온 공정에서는, 도 2c 를 참조하여, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄하고 제 1 예열실 (3a) 을 용해실 (2) 로부터 차단한 상태에서, 이전의 용해 공정에서 얻어진 용철 (16) 을 원하는 온도까지 더욱 승온시킨다. 승온 공정 후에 출강되어, 성분 조정 및 주조 등의 전기로 외에서의 다음 공정까지 반송된 용철 (16) 은, 그 다음 공정에서 필요로 되는 원하는 고온 상태를 유지하고 있을 필요가 있다. 따라서, 승온 공정에 있어서, 출강 공정 후의 전기로 외에서의 다음 공정으로의 이행시의 온도 저하를 가미한 설계상 정해진 온도까지 용철 (16) 을 승온해 둘 필요가 있다. 소정의 온도까지 용철 (16) 을 승온하지 않으면, 출강할 수 없다. 또한, 승온 공정에서는, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄하여 제 1 예열실 (3a) 을 용해실 (2) 로부터 차단한 상태에서, 제 1 예열실 (3a) 내에 다음 차지용의 새로운 냉철원 (15) 을 도입한다. 이 승온 공정에 있어서는, 영상 장치 (30) 로부터 얻어진, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄한 후의 제 2 예열실 (3b) 내의 시각 정보에 기초하여, 용철 (16) 의 승온을 개시하는 것이 중요하다. 예를 들어, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄한 후의 제 2 예열실 (3b) 내에, 용해실 (2) 내에 공급되지 않고 남은 냉철원 (15) 이 존재하고 있는 경우, 이 상태에서 승온을 실시해 버리면, 승온 중인 비교적 고온의 용철 (16) 중에, 비교적 저온의 냉철원 (15) 이 원하지 않게 혼입되어 용철 (16) 의 온도를 저하시켜 버린다. 이것은, 전력 소비가 큰 승온 공정의 효율을 저하시켜, 제조 비용의 증대로 이어진다. 따라서, 제 2 예열실 (3b) 내의 모습을 시각적으로 확인하고 나서, 승온 공정을 개시할 필요가 있다.

종래 기술에서는, 제 2 예열실 (3b) 의 모습을 시각적으로 확인할 수 없었기 때문에, 승온의 타이밍은 오퍼레이터의 경험에 의해 이루어지고 있었다. 그러나, 본 발명에서는, 승온 효율을 방해하는 요인이 존재하지 않는 것을 시각 정보로 확인하고 나서 승온의 타이밍을 결정할 수 있으므로, 승온 효율, 나아가서는 제조 효율을 현격히 향상시킬 수 있다.

상기 서술한 관점에서, 승온 공정에 있어서는, 영상 장치 (30) 에 의해, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄한 후의 제 2 예열실 (3b) 내에 냉철원 (15) 이 잔존하고 있지 않은 것을 시각적으로 확인한 후에, 용철 (16) 의 승온을 개시하는 것이 바람직하다. 영상 장치 (30) 에 의해 냉철원 (15) 이 잔존하고 있지 않은 것을 확인할 수 있었던 경우에는, 그대로 승온을 개시하면 된다.

한편, 영상 장치 (30) 에 의해, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄한 후의 제 2 예열실 (3b) 내에 냉철원 (15) 이 잔존하고 있는 것을 확인한 경우에는, 압출기 (10) 에 의해 이 잔존하는 냉철원 (15) 이 용해실 (2) 로 강제적으로 공급된 후에, 제 2 예열실 (3b) 내에 냉철원 (15) 이 잔존하고 있지 않은 것을 확인한 후에, 용철 (16) 의 승온을 개시하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 제 2 예열실 (3b) 내에 냉철원 (15) 이 확실하게 존재하지 않는 상태에서 용철 (16) 의 승온을 실시함으로써, 승온 중인 용철 (16) 의 온도를 낮추지 않고 승온 효율을 더욱 높일 수 있다.

용해 공정과 마찬가지로, 승온 공정에 있어서도, 슬래그 포밍 상태를 안정적으로 유지하여, 에너지 효율을 더욱 향상시키는 것이 바람직하다. 종래 기술에서는, 승온 공정 중인 용해실 (2) 내에 예열실 (3) 내로부터 냉철원 (15) 이 밀려들어, 슬래그 포밍이 침정화되는 사태, 또한 이로써 아크 (18) 가 불안정해져 승온 효율이 저하되는 사태가 있었다. 한편, 본 실시형태에서는, 승온 공정 중인 제 1 예열실 (3a) 내의 냉철원 (15) 은, 냉철원 지지기 (11) 에 의해 용해실 (2) 로부터 물리적으로 완전히 차단되어 있고, 또한, 제 2 예열실 (3b) 내가 승온을 개시하기에 바람직한 상태인 것을 시각적으로 확인할 수 있기 때문에, 승온 공정 중인 냉철원 (15) 의 밀려듦을 확실하게 억지하여, 슬래그 포밍 및 아크 (18) 를 안정적으로 유지하는 것, 나아가서는, 승온 효율을 높일 수 있다.

여기서, 승온 공정에서는, 다음 차지용 냉철원 (15) 을 제 1 예열실 (3a) 에 공급한다. 승온 공정에서는, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄하여 제 1 예열실 (3a) 을 용해실 (2) 로부터 차단한 상태이고, 또한, 제 2 예열실 내의 모습을 시각적으로 확인할 수 있기 때문에, 예를 들어, 현차지용 냉철원 (15) 이 제 2 예열실 (3b) 에 잔존하고 있어도, 이것과 제 1 예열실 (3a) 내의 다음 차지용 냉철원 (15) 을 정확하게 분리할 수 있다. 종래 기술에서는, 냉철원 지지기 (11) 를 구비하지 않거나, 또는 제 2 예열실 (3b) 의 모습을 시각적으로 확인할 수 없었기 때문에, 현차지용과 다음 차지용의 냉철원 (15) 의 분리는 오퍼레이터의 경험에 의해 이루어지고 있었다. 그러나, 본 발명에서는, 냉철원 지지기 (11) 와, 영상 장치 (30) 와, 또한 잔존하는 냉철원 (15) 을 용해실 (2) 로 강제적으로 공급할 수 있는 압출기 (10) 를 구비하고 있으므로, 현차지용 냉철원 (15) 을 다음 차지용 냉철원 (15) 에 혼입시키지 않고, 정확하게 나누어 취급할 수 있다. 이것은, 특히, 다음 차지에 있어서 현차지와는 상이한 성분 또는 특성의 용철 (16) 을 제조하는 장면에서, 매우 유용하다.

[예열 공정]

본 발명의 예열 공정에서는, 제 1 예열실 (3a) 내의 새로운 냉철원 (다음 차지용 냉철원) (15) 을, 승온 공정으로부터의 여열에 의해 예열한다. 따라서, 예열 공정은 승온 공정과 거의 동시에 진행된다. 예열은, 승온 중에 발생한 고온의 배기 가스 등의 여열을, 예를 들어, 전기로에 대해 상기 서술한 수법에 의해 제 1 예열실 (3a) 에 유입시켜 실시할 수 있다. 승온 공정에서는, 용해실 (2) 을, 예를 들어, 1600 ℃ 정도나 되는 고온 상태로 하기 때문에, 제 1 예열실 (3a) 내에 충전되어 있는 다음 차지용 냉철원 (15) 을 효율적으로 예열하여, 다음 차지에 있어서의 용해 효율을 높일 수 있다. 예열 공정에 있어서, 제 1 예열실 (3a) 에 유입되는 배기 가스의 온도는 1000 ∼ 1600 ℃ 정도이다.

설정된 온도까지 용철 (16) 이 승온되면, 다음의 출강 공정으로 이동한다.

[출강 공정]

본 발명의 출강 공정에서는, 도 2d 를 참조하여, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄한 상태에서, 승온된 용철 (16) 을 전기로 (1) 의 외부로 도출한다. 이와 같이 하여, 1 차지분의 용철 (16) 을 얻을 수 있다. 구체적인 출강의 수법은, 전기로에 대해 상기 서술한 수법에 따르면 된다.

또한, 출강 공정에서는, 제 1 예열실 (3a) 내의 다음 차지용 냉철원 (15) 을 계속해서 예열하는 것이 바람직하다. 출강 공정에서, 제 1 예열실 (3a) 내의 다음 차지용 냉철원 (15) 을 예열할 때에도, 승온 공정으로부터 잔존하는 고온의 배기 가스 등의 여열을, 예를 들어, 전기로에 대해 상기 서술한 수법에 의해 제 1 예열실 (3a) 에 계속해서 유입시켜 실시할 수 있다. 제 1 예열실 (3a) 로 유입되는 배기 가스의 온도는 1100 ∼ 1600 ℃ 정도이다.

[준비 공정]

본 발명의 제조 방법을 임의로 가질 수 있는 준비 공정에서는, 도 2a 를 참조하여, 출강 공정의 종료 후에 냉철원 지지기 (11) 를 개방하여, 상기 서술한 승온 공정 및 경우에 따라서는 출강 공정에 있어서 예열된 새로운 냉철원 (다음 차지용 냉철원) (15) 을 제 1 예열실 (3a) 로부터 제 2 예열실 (3b) 로 공급한다. 이로써, 다음 차지용의 제조 준비가 갖추어진다. 그리고, 다음 차지용 냉철원 (15) 에 대하여, 상기 서술한 용해 공정, 승온 공정, 예열 공정 및 출강 공정을 순서대로 반복함으로써, 복수 차지용을 연속 조업할 수 있다. 준비 공정에서 제 2 예열실 (3b) 에 공급되는 냉철원 (15) 은, 이미 충분히 예열되어 있기 때문에, 이어지는 용해 공정 이후를 효율적으로 실시할 수 있다.

준비 공정에서는, 압출기 (10) 의 용해실 (2) 측 선단을 제 2 예열실 (3b) 과 용해실 (2) 의 경계에 위치시킨 상태 (도 2a 를 참조) 에서, 냉철원 지지기 (11) 를 개방하는 것이 바람직하다. 이로써, 다음의 용해 공정시에 냉철원 (15) 이 용해실 (2) 로 밀려드는 것을 방지하여, 용해 효율의 저하를 방지할 수 있고, 전극 등의 파손을 방지할 수 있다.

[그 밖의 공정]

그 밖의 공정으로는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 생성된 용융 슬래그 (17) 를 전기로 외로 내보내는 배재 공정을 들 수 있다. 배재 공정은, 예를 들어, 전기로에 대해 상기 서술한 수법에 따라 실시할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명에 대해 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시예는, 본 발명의 바람직한 일례를 나타내는 것이고, 본 발명을 전혀 한정하는 것은 아니다. 또, 이하의 실시예는, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고, 그러한 양태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

발명예

도 1 에 나타내는 용해실 (2) 과, 예열실 (3) 과, 냉철원 지지기 (11) 와, 압출기 (10) 와, 제 2 예열실 (3b) 에 설치된 영상 장치 (30) 를 구비한 전기로에 있어서, 냉철원을 용해하여 용철을 제조하였다. 이 전기로의 설비 제원을 이하에 나타낸다.

용해실 : 노 직경 7 m, 노 높이 5 m

예열실 : 폭 3 m, 깊이 4 m, 높이 8 m

노 용량 : 210 톤

전력 : 교류 50 Hz

트랜스 용량 : 75 MVA

전극수 : 3

또, 전기로의 기본적인 조업 조건을 이하에 나타낸다.

냉철원의 1 차지당의 공급량 : 약 130 톤

냉철원의 1 회당의 공급량 : 약 10 톤

냉철원의 1 차지당의 공급 횟수 : 13 회

1 차지분의 출강량 : 약 120 출강톤

산소 취입 랜스에서의 산소 원단위 : 약 20 N㎥/출강톤

탄재 취입 랜스에서의 탄재 원단위 : 약 20 ㎏/출강톤

조재재로서의 석회 원단위 : 약 18.8 ㎏/출강톤

단,「출강톤」이란, 출강된 용철의 용량 (단위 : 톤) 을 의미하고,「/출강톤」이란, 출강된 용철 1 톤당을 의미한다.

냉철원은, 일본 철원 협회의「철계 스크랩 검수 통일 규격」에 규정되어 있는 원료로부터, 이하에 나타내는 배합 (배합 비율의 합계 : 100 ％) 로 사용하였다.

헤비 (등급 : H2), 배합 비율 60 ％

신단 (新斷)(등급 : 부셸링 A), 배합 비율 20 ％

슈레더 (등급 : A), 배합 비율 10 ％

고선 (故銑)(등급 : A), 배합 비율 5 ％

터닝 (등급 : A), 배합 비율 5 ％

동일한 성분의 용철을 20 차지분 연속으로 제조하는 데에 있어서, 먼저, 용해실 (2) 내 및 예열실 (3) 내에, 냉철원 (15) 을 210 톤 공급하고, 용해실 (2) 내 및 예열실 (3) 내에 냉철원 (15) 이 연속하여 존재하는 상태하에 용해를 진행시켰다. 용해실 (2) 내에 약 200 톤의 용철 (16) 이 생성된 단계에서 승온을 실시하였다. 그 후, 80 톤을 용해실 (2) 내에 남기고, 1 차지분의 120 톤의 용철 (16) 을 출탕구 (12) 로부터 노외의 레이들로 출탕하였다.

상기 승온 중에, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄한 상태에서, 1 회분인 약 10 톤 (또는, 복수 회분의 용량) 의 냉철원 (15) 을 제 1 예열실 (3a) 에 공급하였다. 이 때, 전 차지에 있어서의 승온 공정의 도중이고, 용해실 (2) 로부터의 배기 가스를 이용하여 제 1 예열실 (3a) 내의 냉철원 (15) 을 예열하였다. 계속되는 전 차지에 있어서의 출강 공정에 있어서도, 용해실 (2) 로부터의 배기 가스를 이용하여 제 1 예열실 (3a) 내의 냉철원 (15) 을 계속하여 예열하였다.

＜준비 공정＞

전 차지에 있어서의 출강 공정 종료 후에, 냉철원 지지기 (11) 를 개방하고, 예열된 냉철원 (15) 을 제 1 예열실 (3a) 로부터 제 2 예열실 (3b) 로 공급하였다. 이 때, 압출기 (10) 의 용해실 (2) 측 선단은 제 2 예열실 (3b) 과 용해실 (2) 의 경계에 위치시켰다.

＜용해 공정＞

냉철원 지지기 (11) 를 개방한 상태에서, 제 2 예열실 (3b) 내의 냉철원 (15) 을 압출기 (10) 에 의해 용해실 (2) 에 공급하고, 전극 (6) (흑연 전극) 에 의해 발생시킨 아크 (18) 의 열에 의해 냉철원 (15) 을 용해하여 용철 (16) 로 하였다. 산소 취입 랜스 (7) 로부터는 순산소를 3000 ∼ 5000 N㎥/hr 로 보내고, 탄재 취입 랜스 (8) 로부터는 코크스 분말을 40 ∼ 80 ㎏/min 로 취입하였다. 코크스 분말은, 고정 탄소분 85 질량％ 이상, 수분 1.0 질량％ 이하, 휘발분 1.5 질량％ 이하, 평균 입경 5 ㎜ 이하였다. 조재재로서 사용한 생석회는, 노 덮개 (5) 에 형성된 부원료 투입 슈트 (도시 생략) 로부터 공급하였다.

용해 공정 중에는 영상 장치 (30) 로 제 2 예열실 (3b) 내를 감시하였다. 용해실 (2) 내에서의 냉철원 (15) 의 용해 및 압출기 (10) 에 의한 압출에 수반하여 예열실 (3) 내에 충전된 냉철원 (15) 이 순차 강하했을 때에, 공급용 버킷 (14) 으로 반송된 약 10 톤의 새로운 냉철원 (15) 을 냉철원 공급구 (19) 로부터 예열실 (3) 내로 보충하여, 예열실 (3) 내의 냉철원 (15) 의 충전 높이를 일정 범위로 유지하였다. 이 작업을 합계 13 회분 반복함으로써, 용해실 (2) 및 예열실 (3) 내에 냉철원 (15) 이 연속하여 존재하는 상태로 용해를 진행시켜, 1 차지분인 합계 약 130 톤의 냉철원 (15) 을 용해실 (2) 내에서 용해하였다.

실제로는, 전 차지에서 용해실 (2) 내에 잔존시키고 있던 80 톤의 용철 (16) 을 포함하여, 용해실 (2) 에는 약 200 톤의 용철 (16) 이 모였다. 차지 전후에서 얻어지는 용철의 성분 등을 변경시키고자 하는 경우에는, 전 차지분의 용철 (16) 을 용해실 (2) 에 남기지 않고, 다음 차지의 용해를 실시하면 된다.

＜승온 공정＞

약 200 톤의 용철 (16) 이 용해실 (2) 내에 모인 단계에서, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄하고, 영상 장치 (30) 에 의해 제 2 예열실 (3b) 의 모습을 확인하였다. 영상 장치 (30) 로부터 얻어진 시각 정보의 결과, 제 2 예열실 (3b) 에 냉철원 (15) 이 잔존하고 있는 모습이 확인되었다. 따라서, 즉시 승온을 개시하지 않고, 잔존한 냉철원 (15) 이 용해실 (2) 에 공급되어 제 2 예열실 (3b) 내에 확인되지 않게 될 때까지 압출기 (10) 를 반복하여 진퇴시켰다. 그리고, 제 2 예열실 (3b) 에 냉철원 (15) 이 존재하지 않는 것을 확인한 후에, 승온을 개시하였다. 승온으로부터 약 3 ∼ 4 분후에 측온용 프로브를 용철 (16) 중에 삽입하여, 용철 온도를 측정하였다. 이 때, 용철 온도가 설계상의 승온 온도인 1600 ℃ 에 도달하면, 출강 공정으로 이행하였다. 또, 승온 온도에 도달하지 않으면, 추가로 약 1 분간 승온 후, 용철 온도를 다시 측정하고, 출강 여부를 반복하여 실시하였다.

또, 상기 승온 공정 중에, 냉철원 지지기 (11) 를 폐쇄한 상태에서, 다음 차지의 1 회분인 약 10 톤의 냉철원 (15) 을 제 1 예열실 (3a) 에 공급하였다.

＜예열 공정＞

제 1 예열실 (3a) 에 공급된 다음 차지용 냉철원 (15) 은, 승온 공정과 동시 진행으로, 승온에 의한 용해실 (2) 로부터의 예열 (배기 가스) 을 이용하여 예열하였다.

＜출강 공정＞

승온 후, 약 200 톤 중 80 톤의 용철 (16) 을 용해실 (2) 내에 남기고, 1 차지분에 상당하는 120 톤의 용철 (16) 을 출탕구 (12) 로부터 노외의 레이들로 출강하였다. 출강 공정 중에도, 용해실 (2) 로부터의 배기 가스를 이용하여 제 1 예열실 (3a) 내의 냉철원 (15) 을 계속하여 예열하였다. 출강시의 용철 (16) 의 온도는 약 1600 ℃ 였다. 용철 중의 탄소 농도는 0.060 질량％ 를 목표로 하여 조업하였다. 출강 공정 후에도 산소 및 코크스의 취입을 실시하면서 용철 (16) 의 상태를 유지하고, 재차, 상기 서술한 ＜준비 공정＞ 이후를 합계 20 차지 반복하였다.

비교예 1

승온 공정에 있어서, 냉철원 지지기 (11) 및 영상 장치 (30) 를 사용하지 않고 (요컨대, 전체 공정에 걸쳐 냉철원 지지기 (11) 를 개방한 채로, 또한, 노내의 모습을 시각적으로 확인하지 않고), 오퍼레이터의 경험상의 판단으로 압출기 (10) 를 조작하여, 승온을 실시하였다. 그 이외에는 발명예와 동일하게 하여 20 차지 반복하였다.

비교예 2

승온 공정에 있어서, 영상 장치 (30) 를 사용하지 않고 (요컨대, 노내의 모습을 시각적으로 확인하지 않고), 오퍼레이터의 경험상의 판단으로 냉철원 지지기 (11) 및 압출기 (10) 를 조작하여, 승온을 실시하였다. 그 이외에는 발명예와 동일하게 하여 20 차지 반복하였다.

발명예 및 비교예에 대하여, 20 차지에 있어서의 각 공정에 필요로 한 평균 시간 (분), 제조 공정 전체에 필요로 한 평균의 전력 원단위 (kWh/t), 승온 공정에 있어서의 냉철원의 용철로의 혼입 빈도 (회/차지), 조업 중인 전기로에 있어서의 평균의 소음 레벨 (dB), 용철 중의 평균 탄소 농도 (질량％) 를 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

여기서, 평균 전력 원단위는, 20 차지분의 출강된 용철의 용량 1 톤당에 대한 전력 사용량으로서 산출하였다.

또, 냉철원의 혼입 빈도는, 냉철원이 붕락할 때에 발생하는 큰 소리를 귀로 확인한 횟수를 차지수로 나눔으로써 산출하였다.

또, 전기로의 소음 레벨은, 전기로로부터 5 m 떨어진 위치에 데시벨계를 설치하여 계측하였다. 전기로의 소음 레벨은, 슬래그 포밍의 양부를 판정하는 지표이고, 소음 레벨이 낮을수록, 아크가 안정적인 것을 나타낸다. 계측은 용해 공정 및 승온 공정 중에 실시하고, 그 평균값을 산출하였다.

그리고, 용철 중의 탄소 농도는, 상기 측온용 프로브와 함께, 탄소 농도 측정용 프로브를 용철 중에 삽입하여 측정하고, 전체 차지의 평균값을 산출하였다.

표 1 로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1 및 2 와 비교하여 발명예에서는, 용해 공정 및 승온 공정에 필요로 하는 시간을 대폭 단축할 수 있고, 전체 제조 공정에 필요로 하는 시간의 단축 및 전력 원단위의 저감으로 이어졌다. 전력 원단위는, 비교예 1 에서는 385 kWh/t, 비교예 2 에서는 380 kWh/t 였던 데에 반하여, 발명예에서는 365 kWh/t 까지 전력 절약으로 조업할 수 있었다 (여기서, t 란 출강된 용철의 용량인 톤을 의미한다).

발명예에 있어서의 이 전력 원단위의 저감은, 영상 장치의 이용에 의해, 냉철원 지지기를 적절히 제어하여 승온 공정 중인 냉철원의 붕락·밀려듦을 확실하게 억제하여, 승온 중인 용철로의 냉철원의 의도하지 않은 혼입을 완전히 억제할 수 있었던 것, 이로써 승온 공정을 크게 단축할 수 있었던 것에 주로 기인한다. 또, 발명예에서는, 소음 레벨도 저하되어 있는 점에서, 슬래그 포밍이 양호하게 안정되어, 용해 효율이 향상된 것에도 기인한 것으로 추찰된다. 나아가서는, 용해 공정에 있어서, 제 1 예열실 (3a) 의 측벽에 설치된 추가의 영상 장치의 이용에 의해, 예열실 (3) 내의 냉철원의 충전 높이를 확인하고, 적시, 일정 범위 내로 유지할 수 있었기 때문에, 배기 가스에 의한 냉철원의 착열 효율도 높아져, 용해 효율도 높아진 것에도 기인한 것으로 추찰된다.

그리고, 용철 중의 탄소 농도는, 목표인 0.060 질량％ 에 대해, 비교예 1 에서는 0.055 질량％, 비교예 2 에서는 0.057 질량％ 인 데에 반하여, 발명예에서는 0.059 질량％ 로 비교예보다 가까운 값이고, 용철 중의 탄소 농도를 보다 용이하고 정확하게 제어 가능해졌다. 또한, 비교예에 있어서 탄소 농도가 저하된 것은, 냉철원 (15) 이 승온 중인 용철 (16) 중에 혼입되어 승온 효율이 저하되었던 것에서 기인한 것으로 추찰된다.

본 발명에 의하면, 용철의 승온 효율을 향상시켜 높은 에너지 이용 효율로 용철을 제조할 수 있다.

1 : 전기로
2 : 용해실
3 : 예열실
3a : 제 1 예열실
3b : 제 2 예열실
4 : 노벽
5 : 노 덮개
6 : 전극
7 : 산소 취입 랜스
8 : 탄재 취입 랜스
9 : 버너
10 : 압출기 (푸셔)
11 : 냉철원 지지기 (핑거)
12 : 출탕구
13 : 출재구
14 : 공급용 버킷
15 : 냉철원
16 : 용철
17 : 용융 슬래그
18 : 아크
19 : 냉철원 공급구
20 : 덕트
21 : 출탕용 도어
22 : 출재용 도어
23 : 주행 대차
30 : 영상 장치

Claims (6)

1. 냉철원을 예열하는 예열실과 그 예열된 냉철원을 용해하여 용철로 하는 용해실을 구비하는 전기로를 사용하는, 용철의 제조 방법으로서,
   상기 전기로는, 상기 냉철원의 도입측의 제 1 예열실 및 상기 용해실측의 제 2 예열실에 상기 예열실을 구획하여 개폐 가능한 냉철원 지지기와, 상기 제 2 예열실로부터 상기 용해실측으로 진퇴 가능한 압출기와, 상기 제 2 예열실 내를 관찰 가능한 영상 장치를 추가로 구비하고,
   상기 냉철원 지지기를 개방한 상태에서, 상기 예열실에 공급되어 예열된 냉철원을 상기 압출기에 의해 상기 용해실에 공급하고, 상기 용해실에 공급된 냉철원을 아크열에 의해 용해하여 용철을 얻는 용해 공정과,
   상기 냉철원 지지기를 폐쇄하고 상기 제 1 예열실에 새로운 냉철원을 도입함과 함께, 상기 용해실 내의 상기 용철을 승온시키는 용철의 승온 공정과,
   상기 제 1 예열실 내의 상기 새로운 냉철원을, 상기 승온 공정의 여열에 의해 예열하는 예열 공정과,
   상기 승온된 용철을 상기 전기로의 외부로 도출하는 출강 공정을 갖고,
   상기 승온 공정에 있어서, 상기 영상 장치로부터 얻어진, 상기 냉철원 지지기를 폐쇄한 후의 상기 제 2 예열실 내의 시각 정보에 기초하여, 상기 용철의 승온을 개시하는, 용철의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   추가로, 상기 출강 공정의 종료 후에, 상기 냉철원 지지기를 개방하여 상기 예열된 새로운 냉철원을 상기 제 1 예열실로부터 상기 제 2 예열실로 공급하는 준비 공정을 갖고,
   상기 준비 공정의 후에, 상기 용해 공정, 승온 공정, 예열 공정 및 출강 공정을 순서대로 실시하는, 용철의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 준비 공정에 있어서, 상기 압출기의 상기 용해실측 선단을 상기 제 2 예열실과 상기 용해실의 경계에 위치시킨 상태에서, 상기 냉철원 지지기를 개방하는, 용철의 제조 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 승온 공정에 있어서, 상기 영상 장치에 의해, 상기 냉철원 지지기를 폐쇄한 후의 상기 제 2 예열실 내에 상기 냉철원이 잔존하고 있지 않은 것을 확인한 후에, 상기 용철의 승온을 개시하는, 용철의 제조 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 승온 공정에 있어서, 상기 영상 장치에 의해, 상기 냉철원 지지기를 폐쇄한 후의 상기 제 2 예열실 내에 상기 냉철원이 잔존하고 있는 것을 확인한 경우에,
   상기 압출기에 의해 상기 잔존하는 냉철원을 상기 용해실에 공급하고, 상기 제 2 예열실 내에 상기 냉철원이 잔존하고 있지 않은 것을 확인한 후에, 상기 용철의 승온을 개시하는, 용철의 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 용해 공정에 있어서, 상기 영상 장치에 의해, 소정량의 상기 냉철원이 상기 용해실에 공급된 것을 확인한 후에, 상기 승온 공정을 실시하는, 용철의 제조 방법.
   

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