KR20240053425A - 제강 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 제강 방법은 고로에 제1 원료를 투입하여 용선을 생산하는 단계, 전기로에 제2 원료를 투입하여 제1 용강을 생산하는 단계, 및 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 제2 용강을 생산하는 단계를 포함한다. 상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 1로 정의된다. 상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 2를 만족한다.
[식 1]
제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)=αxX+βxY+γxZ
[식 2]
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)<α
[식 1]
제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)=αxX+βxY+γxZ
[식 2]
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)<α
Description
본 발명은 강을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 강을 제조하는 방법은 고로-전로 공정과 전기로 공정을 포함한다.
고로-전로 공정은 고로(高爐)에 철광석과 유연탄(예컨대, 코크스)을 장입하고 열풍으로 녹여 용선을 제조하는 공정과 고로에서 출선된 용선을 전로에 장입하여 탄소 등 불순물을 제거하여 용강을 제조하는 공정을 포함한다.
전기로 공정은 철 스크랩(STEEL SCRAP)을 전기로(ELECTRIC ARC FURNACE; EAF)에 의해 용융시켜 용강을 제조하는 공정을 포함한다.
전술한 두 가지 방법에 의해 제조된 용강은 연속 주조(CONTINUOUS CASTING) 공정에 의해 반제품으로 만들어지고, 반제품은 후속된 압연(ROLLING) 공정을 통해 완제품으로 만들어진다.
한편, 최근에는 각 산업 분야에서 배출되는 온실가스로 인해 급격한 기후 변화가 국제적인 문제로 화두되고 있다. 철강 산업 분야에서는 온실가스의 대표적인 예인 이산화탄소의 배출양을 줄이기 위한 연구개발을 진행하고 있다.
본 발명은 제철 과정에서 발생하는 이산화탄소의 배출량을 저감할 수 있는 제강 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제강 방법은 고로에 제1 원료를 투입하여 용선을 생산하는 단계; 전기로에 제2 원료를 투입하여 제1 용강을 생산하는 단계; 및 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 제2 용강을 생산하는 단계; 를 포함하고, 상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 1로 정의되고, 상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 2를 만족한다:
[식 1]
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)=αxX+βxY+γxZ
상기 식 1에서, X는 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩에서 상기 용선의 질량 비율이고, Y는 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩에서 상기 제1 용강의 질량 비율이고, Z는 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩에서 상기 철 스크랩의 질량 비율이고, X+Y+Z=1이고,
α, β, 및 γ는 각각 상기 용선의 이산화탄소 배출 계수, 상기 제1 용강의 이산화탄소 배출 계수, 및 상기 철 스크랩의 이산화탄소 배출 계수이고,
[식 2]
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)<α
상기 식 2에서 α는 상기 식 1에서 정의한 바와 같다.
일 실시예에서, X는 0 이상 1 미만이고, Y는 0 이상 1 이하이고, Z는 0 이상 1 이하일 수 있다.
일 실시예에서, X는 0.4 이상 1 미만일 수 있다.
일 실시예에서, 하기 식 3을 만족하는 제강 방법:
[식 3]
(X/(X+Z)) X 100(%) ≤ 80(%)
상기 식 3에서 X 및 Z는 상기 식 1에서 정의한 바와 동일하다.
일 실시예에서, 상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 1.7톤 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 용강을 생산하는 단계에서, 상기 제1 용강의 온도는 상기 용선의 온도 이상일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 용강을 생성하는 단계는, 상기 용선 및 상기 제1 용강을 혼합하여 중간 용탕을 형성하고, 이후 상기 중간 용탕 및 상기 철 스크랩을 혼합하여 최종 용탕을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 용강을 생성하는 단계는, 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩을 동시에 혼합하여 상기 제2 용강을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 원료는 철광석을 포함하고, 상기 제2 원료는 HBI(Hot Briquetted Iron), DRI(Direct Reduced Iron, DRI) 및 철 스크랩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 용강을 연주하여 슬라브를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제강 방법은 제1 용탕을 생산하는 단계; 상기 제1 용탕의 탄소 함량보다 낮은 탄소함량을 갖는 제2 용탕을 생산하는 단계; 및 상기 제1 용탕, 상기 제2 용탕, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 용강을 생산하는 단계; 를 포함하고, 상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 1로 정의되고, 상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 2를 만족한다:
[식 1]
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)=αxX+βxY+γxZ
상기 식 1에서, X는 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩에서 상기 용선의 질량 비율이고, Y는 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩에서 상기 제1 용강의 질량 비율이고, Z는 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩에서 상기 철 스크랩의 질량 비율이고, X+Y+Z=1이고,
α, β, 및 γ는 각각 상기 용선의 이산화탄소 배출 계수, 상기 제1 용강의 이산화탄소 배출 계수, 및 상기 철 스크랩의 이산화탄소 배출 계수이고,
[식 2]
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)<α
상기 식 2에서 α는 상기 식 1에서 정의한 바와 같다.
일 실시예에서, 상기 제1 용탕의 탄소 함유량은 2 wt % 이상이고, 상기 제2 용탕의 탄소 함유량은 2 wt % 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 용탕은 철광석을 포함하는 원료를 고로에서 용융시켜 제조되고, 상기 제2 용탕은 철 스크랩을 포함하는 원료를 전기로에서 용융시켜 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제강 방법은 고로에 제1 원료를 투입하여 용선을 생산하는 단계; 전기로에 제2 원료를 투입하여 제1 용강을 생산하는 단계; 및 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 제2 용강을 생산하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 강을 제조하는 방법은 용선, 제1 용강, 및 철 스크랩을 합탕하여 제2 용강을 제조함으로써, 강을 제조하는 과정에서 발생하는 이산화탄소의 배출량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제강 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 준비하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 3은 도 1에 도시된 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 합탕하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 준비하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 3은 도 1에 도시된 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 합탕하는 단계를 구체화한 순서도이다.
본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예가 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제강 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2는 도 1에 도시된 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 준비하는 단계를 구체화한 순서도이다. 도 3은 도 1에 도시된 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 합탕하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제강 방법은 철광석(IRON ORE), 철 스크랩(STEEL SCRAP) 등과 같은 원료로부터 철을 추출하여 강(STEEL) 제품을 만드는 공정을 말한다. 전기로 용강은 전기로에서 생성된 용강을 의미하여, 본 명세서에서 제1 용강으로 지칭될 수 있다. 후술할 전로 용강은 전로에서 생성된 용강을 의미하며, 본 명세서에서 제2 용강으로 지칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제강 방법(S10)은 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 준비하는 단계(S100), 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 합탕하는 단계(S200), 전로 용강을 출강하는 단계(S300), 및 제품을 제조하는 단계(S400)를 포함한다.
용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 준비하는 단계(S100)를 설명하기위해 도 1 및 도 2를 참조한다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 준비하는 단계(S100)는 용선을 준비하는 단계(S110), 전기로 용강을 준비하는 단계(S120), 및 철 스크랩을 준비하는 단계(S130)를 포함한다.
일 실시예에서, 용선을 준비하는 단계(S110)는 용선을 제조하는 단계(S111), 용선을 수선하는 단계(S112), 및 용선을 이동하는 단계(S113)를 포함할 수 있다.
예컨대, 용선을 제조하는 단계(S111)에서 용선은 철광석을 포함하는 제1 원료를 이용해 제조될 수 있다.
구체적으로, 용선을 제조하는 단계(S111)에서는 철광석과 코크스(COKE)를 고로에 장입한다. 이어서, 고로 내로 열풍을 주입하여 철광석을 환원 및 용융시켜 용선을 제조할 수 있다. 다른 실시예에서 철광석은 환원철(예컨대, DRI, HBI 등) 형태로 고로에 투입될 수도 있다. 다른 실시예에서 코크스 대신 수소 가스를 환원제로 이용할 수 있다.
용선은 탄소를 포함할 수 있다. 용선에 포함의 탄소 함유량은 용선의 전체 중량을 기준으로 2 wt% 이상일 수 있다.
용선을 수선하는 단계(S112)에서는 고로에서 생산된 용선을 제1 수송 차량에 옮길 수 있다. 제1 수송 차량은 TLC(TORPEDO LADLE CAR)일 수 있다. 다만, 제1 수송 차량이 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 수송 차량은 OLC(OPEN LADLE CAR)일 수도 있다.
용선을 이동하는 단계(S113)에서는 용선이 수선된 제1 수송 차량을 후속되는 전로(CONVERTER) 설비 부근으로 이동시킬 수 있다.
상술한 내용은 용선을 준비하는 단계(S110)의 일 예이며, 용선의 제조 방법이 전술한 내용에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 전술한 본 발명의 실시예에서는 용선이 고로에서 생산되는 것으로 설명하였으나, 용선을 전기로를 이용해 생산하는 것도 가능할 것이다.
일 실시예에서, 전기로 용강을 준비하는 단계(S120)는 전기로 용강을 제조하는 단계(S121), 전기로 용강을 처리하는 단계(S122), 및 전기로 용강을 이동하는 단계(S123)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 전기로 용강을 제조하는 단계(S121)에서는 제2 원료를 전기로(ELECTRIC ARC FURNACE; EAF)에서 용융시켜 쇳물을 제조할 수 있다. 제2 원료는 HBI(Hot Briquetted Iron), DRI(Direct Reduced Iron, DRI) 및 철 스크랩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전기로 용강은 탄소를 포함할 수 있다. 전기로 용강의 탄소 함유량은 전기로 용강의 전체 질량을 기준으로 2 wt% 이하일 수 있다.
상술한 내용은 전기로 용강을 제조하는 단계(S121)의 일 예이며, 전기로 용강의 제조 방법이 전술한 내용에 제한되는 것은 아니다.
전기로 용강을 처리하는 단계(S122)에서는 전기로 용강의 응고 여부를 판단하여 전기로 용강을 승온(昇溫)하거나 가탄제를 첨가할 수 있다. 예를 들어, 전기로 용강의 승온은 LF(LADLE FURNACE) 정련기에 의해 수행될 수 있다.
전기로 용강을 이동하는 단계(S123)에서는 전기로 용강을 래들에 수강하여, 래들을 전로 설비 부근까지 이동시킬 수 있다. 래들은 상부가 개방되고 내부에 공간이 정의된 그릇일 수 있다.
일 실시예에서, 철 스크랩을 준비하는 단계(S130)는 철 스크랩을 전로 설비 부근까지 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 준비하는 단계(S100) 이후에 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 합탕하는 단계(S200)가 진행된다.
구체적으로, 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 합탕하는 단계(S200)는 전로에서 용선, 전기로 용강(이하 제1 용강), 및 철 스크랩을 합탕하여 전로 용강을 생산하는 단계일 수 있다.
본 발명의 제강 방법에서, 전로 용강(이하 제2 용강)을 1톤(ton) 생산하는데 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 1으로 정의된다.
[식 1]
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)=αxX+βxY+γxZ
상기 식 1에서, X는 용선, 제1 용강, 및 철 스크랩에서 용선의 질량 비율이고, Y는 용선, 제1 용강, 및 철 스크랩에서 제1 용강의 질량 비율이고, Z는 용선, 제1 용강, 및 철 스크랩에서 철 스크랩의 질량 비율이고, X+Y+Z=1이다. 즉, X, Y, 및 Z는 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 합탕하는 단계(S200)에서 용선, 제1 용강, 철 스크랩 각각의 배합비이다.
상기 식 1에서, α, β, 및 γ는 각각 상기 용선의 이산화탄소 배출 계수, 상기 제1 용강의 이산화탄소 배출 계수, 및 상기 철 스크랩의 이산화탄소 배출 계수이다.
본 발명의 제강 방법에서, 전로 용강(이하 제2 용강)을 1톤 생산하는데 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 2를 만족한다.
[식 2]
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)<α
상기 식 2에서 α는 상기 식 1에서 정의한 바와 같다.
구체적으로, α는 상기 식 1에서 X=1, Y=0, Z=0인 경우 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)에 해당한다. 본 발명의 제강 방법은 용선만을 사용하여(상기 식 1에서 X=1, Y=0, Z=0인 경우) 제2 용강을 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(=α)보다 낮은 양의 이산화탄소를 배출하여, 제강 공정에서 이산화탄소의 배출양을 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 제강 방법은 제2 용강의 생산 과정에서 이산화탄소 배출량이 많은 용선의 배합 비율을 최소화하여, 제2 용강을 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 제강 방법에서 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 1.7톤 이하일 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 제강 방법에서, 식 1의 X는 0 이상 1 미만이고, Y는 0 이상 1 이하이고, Z는 0 이상 1 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 식 1에서 X는 0 이상 1 미만이고, Y는 0 초과 1 이하이고, Z는 0 이상 1 이하일 수 있다. 즉, 제2 용강 생산시 용선 및 제1 용강이 필수적으로 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 식 1에서 X는 0.4 이상 1 미만이고, Y는 0 이상 1 이하이고, Z는 0 이상 1 이하일 수 있다. X가 0.4 미만인 경우 열원이 부족하여 조업이 실질적으로 어려울 수 있다.
본 발명의 제강 방법은 하기 식 3을 만족할 수 있다.
[식 3]
(X/(X+Z)) X 100(%) ≤ 80(%)
상기 식 3에서 X 및 Z는 상기 식 1에서 정의한 바와 동일하다.
즉, 식 3은 본 발명의 제강 방법에서 제2 용강 생산시 (용선 질량/(용선 질량+철 스크랩 질량)) x 100(%)는 80% 이하를 만족함을 의미한다. 이는 종래에 고로에 용선 및 철 스크랩을 장입하여 용강을 생산시 용선비(HMR, Hot Metal Ratio)가 85% 이상이었던 것에 비하여 본 발명의 제강 방법에서 철 스크랩 대비 용선의 배합비가 감소하였음을 의미한다.
이에 따라 본 발명의 제강 방법은 제2 용강 생성시 이산화탄소 배출량이 감소될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 3을 참조하면 일 실시예에 따른 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 합탕하는 단계(S200)는 용선 및 전기로 용강을 합탕하여 중간 용탕을 생성하는 단계(S210) 및 중간 용탕 및 철 스크랩을 합탕하여 최종 용탕을 생산하는 단계(S220)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 용선 및 전기로 용강을 합탕하여 중간 용탕을 생성하는 단계(S210)는 철 스크랩을 제외하고 용선 및 전기로 용강을 먼저 합탕하는 단계일 수 있다. 이때 생산된 중간 용탕은 철 스크랩과 합탕되기 전에 성분이 조절될 수 있다. 예를 들어, 중간 용탕은 용선 예비 처리기에서 중간 용탕 내에 존재하는 불순물(예컨대, 규소, 인, 황)이 제거될 수 있다.
이후에, 중간 용탕 및 철 스크랩을 합탕하여 최종 용탕을 생성하는 단계(S220)가 진행될 수 있다. 구체적으로, 불순물이 제거된 중간 용탕과 철 스크랩은 전로에 장입되고, 최종 용탕이 생성될 수 있다.
이후에, LF 정련기에 의해서 최종 용탕의 온도 및 성분이 조절될 수 있다. 다만, 본 발명이 전술한 바에 한정되는 것은 아니며, 진공 탈가스 공정 등이 추가로 수행될 수도 있다.
다만, 본 발명의 실시예가 도 3에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예에서 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 합탕하는 단계(S200)는 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 전로에 동시에 투입하여 합탕하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.
용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 합탕하는 단계(S200) 이후에 전로 용강을 출강하는 단계(S300)가 진행될 수 있다. 그리고 전기로 용강을 연속 주조하여 제품을 제조하는 단계(S400)가 진행될 수 있다.
구체적으로, 제품을 제조하는 단계(S400)는 전기로 용강으로 반제품을 만들고, 반제품으로 완제품을 만드는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제품을 제조하는 단계(S400)에서 전기로 용강은 연속 주조(CONTINUOUS CASTING) 공정에 의해 반제품으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 반제품은 슬라브나 빌렛일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 반제품은 블룸일 수도 있다.
이어서, 반제품은 압연 공정에 의해 완제품으로 만들어질 수 있다. 압연 공정은 열간압연 공정 또는 냉간압연 공정이 수행될 수 있다. 완제품은 강판이나 선재일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제강 방법은 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 강을 제조함으로써, 종래에 비해 용선량이 감소할 수 있고, 제강 공정에서 발생되는 이산화탄소의 배출량을 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제강 방법은 전술한 내용에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에에 따른 제강 방법은 제1 용탕을 생산하는 단계, 제1 용탕의 탄소 함량보다 낮은 탄소함량을 갖는 제2 용탕을 생산하는 단계, 및 제1 용탕, 제2 용탕, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 용강을 생산하는 단계를 포함한다.
예를 들어, 제1 용탕의 탄소 함유량은 제1 용탕의 전체 질량을 기준으로 2 wt% 이상일 수 있다. 예를 들어, 제1 용탕은 철광석을 포함하는 원료를 고로에서 용융시켜 제조된 것일 수 있고, 예를 들어 용선일 수 있다. 다만, 제1 용탕의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 제2 용탕의 탄소 함유량은 제2 용탕의 전체 질량을 기준으로 2 wt% 이하일 수 있다. 예를 들어, 제2 용탕은 철 스크랩을 포함하는 원료를 전기로에서 용융시켜 제조된 것일 수 있고, 예를 들어 전기로 용강일 수 있다. 다만, 제2 용탕의 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1 용탕, 제2 용탕, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 생산된 용강은 전기로 용강일 수 있다.
제1 용탕, 제2 용탕, 및 용강은 전술한 [식 1], [식 2], 및 [식 3]을만족할 수 있다. 구체적으로, 전술한 [식 1], [식 2], 및 [식 3]에서, 용선, 전기로 용강, 및 전로 용강의 관계는 제1 용탕, 제2 용탕, 및 용강의 관계일 수 있다.
이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 제강 방법은 탄소 함유량이 상대적으로 높은 제1 용탕뿐 아니라, 탄소 함유량이 상대적으로 낮은 제2 용탕을 더 포함하여 용강을 제조함으로써, 제강 공정에서 발생하는 이산화탄소의 배출량을 감소시킬 수 있다.
하기 표 1 및 표 2에서는 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩의 배합비 및 배출 계수(α, β, γ)에 따른 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)을 계산하여 나타내었다.
하기 표 1 및 표 2에서 사용된 용선은 소결광, 괴광, 및 팰렛을 소결광 : 괴광 : 팰렛 = 90.6 : 7.2 : 0.6의 질량비로 혼합하여 생산한 것이다.
하기 표 1 및 표 2에서 사용된 전기로 용강의 성분은 서로 상이하다.
구체적으로, 하기 표 1에서 사용된 전기로 용강은 HBI 및 철 스크랩을 HBI : 철스크랩 = 60 : 40의 질량비로 배합하여 생산한 것이다. 이에 따라 하기 표 1에서 용선의 이산화탄소 배출 계수(α)는 2.06이고, 제1 용강의 이산화탄소 배출 계수(β)는 0.912이고, 철 스크랩의 이산화탄소 배출 계수(γ)는 0.028로 산출되었다.
표 1의 내용은 아래와 같다.
| 구분 | 배합비 | 배출계수 | 이산화탄소 배출량(K) | ||||
| 용선 | 전기로 용강 |
철 스크랩 |
용선 | 전기로 용강 |
철 스크랩 |
||
| 실시예1 | 0.7 | 0 | 0.3 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.4504 |
| 실시예2 | 0.6 | 0 | 0.4 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.2472 |
| 실시예3 | 0.5 | 0 | 0.5 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.044 |
| 실시예4 | 0.4 | 0 | 0.6 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 0.8408 |
| 실시예5 | 0.6 | 0.1 | 0.3 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.3356 |
| 실시예6 | 0.5 | 0.1 | 0.4 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.1324 |
| 실시예7 | 0.4 | 0.1 | 0.5 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 0.9292 |
| 실시예8 | 0.6 | 0.2 | 0.2 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.424 |
| 실시예9 | 0.5 | 0.2 | 0.3 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.2208 |
| 실시예10 | 0.4 | 0.2 | 0.4 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.0176 |
| 실시예11 | 0.5 | 0.3 | 0.2 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.3092 |
| 실시예12 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.106 |
| 실시예13 | 0.5 | 0.4 | 0.1 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.3976 |
| 실시예14 | 0.4 | 0.4 | 0.2 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.1944 |
| 실시예15 | 0.5 | 0.5 | 0 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.486 |
| 실시예16 | 0.4 | 0.5 | 0.1 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.2828 |
| 실시예17 | 0.4 | 0.6 | 0 | 2.06 | 0.912 | 0.028 | 1.3712 |
구체적으로, 하기 표 2에서 사용된 전기로 용강은 HBI : 철 스크랩 = 0 : 100으로 생산된 것이며, 즉 HBI 없이 철 스크랩으로 생산된 것이다. 이에 따라 하기 표 2에서 용선의 이산화탄소 배출 계수(α)는 2.06이고, 제1 용강의 이산화탄소 배출 계수(β)는 0.437이고, 철 스크랩의 이산화탄소 배출 계수(γ)는 0.028로 산출되었다.
표 2의 내용은 아래와 같다.
| 구분 | 배합비 | 배출계수 | 이산화탄소 배출량(K) | ||||
| 용선 | 전기로 용강 |
철 스크랩 |
용선 | 전기로 용강 |
철 스크랩 |
||
| 실시예18 | 0.7 | 0 | 0.3 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.4504 |
| 실시예19 | 0.6 | 0 | 0.4 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.2472 |
| 실시예20 | 0.5 | 0 | 0.5 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.044 |
| 실시예21 | 0.4 | 0 | 0.6 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 0.8408 |
| 실시예22 | 0.7 | 0.1 | 0.2 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.4913 |
| 실시예23 | 0.6 | 0.1 | 0.3 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.2881 |
| 실시예24 | 0.5 | 0.1 | 0.4 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.0849 |
| 실시예25 | 0.4 | 0.1 | 0.5 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 0.8817 |
| 실시예26 | 0.6 | 0.2 | 0.2 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.329 |
| 실시예27 | 0.5 | 0.2 | 0.3 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.1258 |
| 실시예28 | 0.4 | 0.2 | 0.4 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 0.9226 |
| 실시예29 | 0.6 | 0.3 | 0.1 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.3699 |
| 실시예30 | 0.5 | 0.3 | 0.2 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.1667 |
| 실시예31 | 0.4 | 0.3 | 0.3 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 0.9635 |
| 실시예32 | 0.6 | 0.4 | 0 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.4108 |
| 실시예33 | 0.5 | 0.4 | 0.1 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.2076 |
| 실시예34 | 0.4 | 0.4 | 0.2 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.0044 |
| 실시예35 | 0.5 | 0.5 | 0 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.2485 |
| 실시예36 | 0.4 | 0.5 | 0.1 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.0453 |
| 실시예37 | 0.4 | 0.6 | 0 | 2.06 | 0.437 | 0.028 | 1.0862 |
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 일 실시예의 제강 방법은 용선, 전기로 용강, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 강을 제조함으로써, 용선의 투입량을 감소시키고 제강 공정에서 발생하는 이산화탄소의 배출량을 감소시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
즉, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
Claims (14)
- 고로에 제1 원료를 투입하여 용선을 생산하는 단계;
전기로에 제2 원료를 투입하여 제1 용강을 생산하는 단계; 및
상기 용선, 상기 전기로 용강, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 제2 용강을 생산하는 단계; 를 포함하고,
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 1로 정의되고,
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 2를 만족하는 제강 방법:
[식 1]
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)=αxX+βxY+γxZ
상기 식 1에서,
X는 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩에서 상기 용선의 질량 비율이고,
Y는 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩에서 상기 제1 용강의 질량 비율이고,
Z는 상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩에서 상기 철 스크랩의 질량 비율이고,
X+Y+Z=1이고,
α, β, 및 γ는 각각 상기 용선의 이산화탄소 배출 계수, 상기 제1 용강의 이산화탄소 배출 계수, 및 상기 철 스크랩의 이산화탄소 배출 계수이고,
[식 2]
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)<α
상기 식 2에서 α는 상기 식 1에서 정의한 바와 같다. - 제1항에 있어서,
X는 0 이상 1 미만이고,
Y는 0 이상 1 이하이고,
Z는 0 이상 1 이하인 제강 방법. - 제2항에 있어서,
X는 0.4 이상 1 미만인 제강 방법. - 제2항에 있어서,
하기 식 3을 만족하는 제강 방법:
[식 3]
(X/(X+Z)) X 100(%) ≤ 80(%)
상기 식 3에서 X 및 Z는 상기 식 1에서 정의한 바와 동일하다. - 제1항에 있어서,
상기 제2 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 1.7톤 이하인 제강 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 용강을 생산하는 단계에서,
상기 제1 용강의 온도는 상기 용선의 온도 이상인 제강 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 용강을 생성하는 단계는,
상기 용선 및 상기 제1 용강을 혼합하여 중간 용탕을 형성하고, 이후 상기 중간 용탕 및 상기 철 스크랩을 혼합하여 최종 용탕을 형성하는 단계를 포함하는 제강 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 용강을 생성하는 단계는,
상기 용선, 상기 제1 용강, 및 상기 철 스크랩을 동시에 혼합하여 상기 제2 용강을 생성하는 단계를 포함하는 제강 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 원료는 철광석을 포함하고,
상기 제2 원료는 HBI(Hot Briquetted Iron), DRI(Direct Reduced Iron, DRI) 및 철 스크랩 중 적어도 하나를 포함하는 제강 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 용강을 연주하여 슬라브를 생성하는 단계를 더 포함하는 제강 방법. - 제1 용탕을 생산하는 단계;
상기 제1 용탕의 탄소 함량보다 낮은 탄소함량을 갖는 제2 용탕을 생산하는 단계; 및
상기 제1 용탕, 상기 제2 용탕, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 용강을 생산하는 단계; 를 포함하고,
상기 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 1로 정의되고,
상기 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)은 하기 식 2를 만족하는 제강 방법:
[식 1]
상기 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)=αxX+βxY+γxZ
상기 식 1에서,
X는 상기 제1 용탕, 상기 제2 용탕, 및 상기 철 스크랩에서 상기 제1 용탕의 질량 비율이고,
Y는 상기 제1 용탕, 상기 제2 용탕, 및 상기 철 스크랩에서 상기 제2 용탕의 질량 비율이고,
Z는 상기 제1 용탕, 상기 제2 용탕, 및 상기 철 스크랩에서 상기 철 스크랩의 질량 비율이고,
X+Y+Z=1이고,
α, β, 및 γ는 각각 상기 제1 용탕의 이산화탄소 배출 계수, 상기 제2 용탕의 이산화탄소 배출 계수, 및 상기 철 스크랩의 이산화탄소 배출 계수이고,
[식 2]
상기 용강을 1톤 생산시 배출되는 이산화탄소의 양(K)<α
상기 식 2에서 α는 상기 식 1에서 정의한 바와 같다. - 제11항에 있어서,
상기 제1 용탕의 탄소 함유량은 2 wt % 이상이고,
상기 제2 용탕의 탄소 함유량은 2 wt % 이하인 제강 방법. - 제11항에 있어서,
상기 제1 용탕은 철광석을 포함하는 원료를 고로에서 용융시켜 제조되고,
상기 제2 용탕은 철 스크랩을 포함하는 원료를 전기로에서 용융시켜 제조되는 제강 방법. - 고로에 제1 원료를 투입하여 용선을 생산하는 단계;
전기로에 제2 원료를 투입하여 제1 용강을 생산하는 단계; 및
상기 용선, 상기 제1 용강, 및 철 스크랩을 전로에 투입하여 제2 용강을 생산하는 단계; 를 포함하는 제강 방법.
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