KR810000224B1 - 선철을 강(鋼)으로 정련하는 전로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

선철을 강(鋼)으로 정련하는 전로

제1도는 본 발명에 따른 전로저부의 수평절단 평면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.

제3도는 산소 및 보호가스를 위한 본 발명의 노즐과 역방지 밸브의 확대로.

제4도는 본 발명에 따른 회전 대칭 전로의 수직 종 단면도.

제5도는 제8도의 Ⅹ-Ⅹ선 수평 단면도.

제6도는 종축에 경사진 노즐이 부착된 전로의 종단면도.

제7도는 노즐관 사이의 스페이서(spacer)로서 사용된 나선형 와이어(wire)를 부착한 노즐(nozzle)의 확대도.

제8도는 스페이서 골격을 가진 노즐의 횡단면도.

제9도는 산소관을 위한 공통 산소선과 외퍼냉각용 가스관을 위한 분리된 가스관을 가진 전로의 예시도.

본 발명은 저부로 부터 산소를 용융물내로 송풍 시켜, 선철을 강으로 정련하는 전로에 관한 것이다.

약 100여년전에도 관계 문헌에는 저부로부터 송풍시키는 전로인 경우, 전로 저부를 통해 공기대신에 순수한 산소를 송풍할 수 있는 가능성이 언급되어 있다. 이런 제안은, 순수한 산소의 송풍구와 연결된 전로저부가 비정상적으로 빨리 소손되므로 실현되지 못했으며 또 몇십년동안은 공기로 정련된 강의 재질로도 충분했으므로 공기 대신에 산소를 사용할 필요가 없어 실시되지 못했다. 그러나 최근에는 전로로 정련한 강을 용접이나 냉간 가동할 시에 악영향을 주는, 강의 고질소 함유량을 제거할 목적으로 산소가 풍부한 공기를 사용하는 전로가 시작되었다. 즉 산소에 공기 오염이 증가되므로서, 산화철로 구성된 갈색연기현상으로 되어 상당한 철의 손실이 일어나며 따라서 실수율이 저하되었기 때문이다.

순수한 산소를 저부 송입 전로내로 송풍하려는 시도의 실패 때문에 출현한 것이, 바로 순수한 산소를 랜스(lance)에 의해 용철의 상부로부터 순수 산소를 송풍하도록 하는 공지의 산소송입 공법이다. 비록 어전로는 보통 저 탄소강을 제작하는 데는 매우 경제적이지만, 이는 저부 송입전로에 바하면 많은 결점을 가지고 있다. 예를들면, 랜스에는 철과 슬래그(slag)의 비말과 욕(bath) 표면에 충돌하는 산소 흐름 영역의 고온으로 인하여 상당한 소손이 일어나기 때문에 대단히 값비싼 랜스를 사용하게 된다. 더욱이 산소 송입 과정에서 욕의 혼합과 농도의 균일화는 저부 송입 전로만큼 좋지도 않고 강력하지도 않다. 또 다른 결점은 상당한량의 산소가 슬래그를 통해 용융물로 송입되므로 산화철 함유량이 따라서 높아지게 된다. 이산화철과 큰 용적의 갈색연기는 상대적으로 높은 철의 손실을 발생 시킨다. 따라서 랜스에 의한 산소 송입 공법에서는 슬래그의 Fe 함유량이 30%에 이르며 갈색연기를 통한 철의 손실은 강의 중량퍼센트로 약 1.5%에 이르게 된다. 이로 인하여 폐기 가스에 함유된 다량의 산화철을 제거하기 위한 값비싼 가스 청정 장치를 필요로 하게 된다.

더욱 이 상기한 전로에서는, 랜스로 부터 나오는 산소의 오직 일부분만이 이용되며, 반면에 대부분의 산소는 정련 반응의 폐기 가스와 반응한다. 전술한 전로에서는, 선철에 함유된 탄소가 오직 일산화탄소로 연소되기 때문에, 폐기 가스는 탄소가 이산화탄소로 연소되기 위한 이론 연소열의 약 75%를 함유하게 된다. 이때 폐기 가스를 이용하면 유익하겠지만, 전로의 빈번한 강한 방출 때문에 가스가 수집되기 어려우며 갈색연기의 높은 함유량 때문에 값비싼 청정을 해야하는 어렵고 값비싼 점이 있어 바람직하지 못하다. 이 이외에 연소지점에서 철이 증발(갈색연기의 원인)하여 상당한 열 손실을 가져온다. 이 전로의 또 다른 결점은, 종래의 저부 송입 전로에서 저면으로 부터의 강한 송풍에 의해 발생하는 교반운동에 의해 융용물을 균일하게 하는 이점이 없다는 것이다.

또 이 전로에서 슬래그에 증가된 산화철의 함량과 그리고 인의 함유량이 작은 선철의 정련에 비해 인이 풍부한 선철 [베쎄머(Bessemer)선철]을 정련하는 동안 발생하는 슬래그의 증가 때문에, 정숙한 정련작업을 해야하고, 또 선철의 규소와 마그네슘 함량을 보통 한계보다 훨씬 이하로 감소시키는 것이 필요하다. 인함량이 많은 선철(기본 베쎄머 선철)의 망강함유량은 통상 1%에서 산소랜스 공법에 의해 0.6% 이하로 감소시켜야 하도록 되어 있으며 한편 씰리콘 함유량은 0.3% 이하로 감소시켜야 하도록 되어 있다. 이는 송풍로에 충진하는 재료의 감산율을 수반하게 되어서 따라서 원가 상승을 가져온다. 저부 송입전로에 의한 기본 산소랜스 공법은 베쎄머 공법에 비하여 욕유동이 감소되므로 인하여 탈린작업은 저부 송입 기본 베쎄머 저로보다 효과가 좋지않다. 그러므로 인함유량이 낮은 강을 얻기 위하여, 두가지 스래그를 사용하여야 하며, 전체적으로 길어진 전로를 사용하게 되며 전로의 높은 소손을 가져오게 된다. 또한 제1스래그량의 변화로 성분이 변하고, 전로 후부에 스래그가 남아 이것이 2차 정재과정에서 조정불가능한 영향을 가져오게 된다.

스래그의 교체 또한 상당한 량의 열손실을 수반하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 산소 랜스 전로의 결점을 제거하고, 저부 송풍 전로에서 순수한 산소로 정련하여, 강을 생산하는 이점을 이용하는데 있다. 그리고 또한 조용한 송풍으로 실수율을 높이며, 즉 산소 랜스 공법에 비해 철 손실을 감소시키게 된다. 또한 본 발명은 아주 높은 순도의 산소이용과 스래그내의 비교적 낮은 FeO의 생성 또 다른 목적은 인 함량이 적은 선철보다 더 값비싼 많은 인함량의 선철을 정제하여 낮은 질소함량을 가진 양질의 강을 제조함에 있어서 저부송입전로에서 순수한 산소를 사용하게 되며 여기에서 인이 함유된 비료로 이용되는 슬래그를 생산하게 되는 기술을 제공한다. 또한 본 발명에 의하여 노즐을 마련하므로서 전로 바닥의 내구성을 증진시키며 스크랩의 큰 몫을 충전물에 첨가할 수 있게 하며 높은 주탕(tapping)온도를 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 전로는, 용융물과 산소의 격렬한 반응을 지연시켜 노즐과 전로 저부에서의 큰 소손을 감소시키고 또 갈색연기를 경감시켜서 노즐과 전로 저부의 소손을 감소시키는데 원리의 근거를 두고 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 전술한 원리는 전로 저부에 한 개이상 설치된 노즐을 통해 용융물 내로 산소 흐름을 송입시킴으로서 이루워지며, 전술한 산소흐름은 노즐의 재질 및 용융물에 완만하게 반응하는 분위기 가스의 막으로 둘러싸여진다. 이 분위기 가스는 냉각제로서 작용하며 노즐로 부터 방출되는 산소의 반응 속도를 지연시켜, 저부 마모와 노즐연소를 감소시키며, 갈색연기의 발생도 어느 정도 억제한다. 산소와 분위기 가스와의 비를 조절하고, 적절한 가스를 선택하므로서 최적의 상태를 만들 수 있게 된다.

용융물과 산소와의 반응을 적합하게 지연시키고 또 냉각효과를 위해, 분위기 가스는 균일한 두께의 동심원으로 산소흐름을 둘러싸야 한다. 욕의 온도로 증발하는 액체증기 역시 분위기 가스 또는 냉각가스로서 송입될 수 있다. 또한, 탄화수소류 예를들어 메탄, 프로판, 부탄, 또는 증기상의 경유, 역시 분위기가스로 송입될 수 있다. 그리고, 탄화수소계의 높은 비율을 함유하는 가스들 예를들어 천연가스나 코크스 가스도 역시 사용될 수 있다.

가연성 분위기 가스를 사용할 때 분위기 가스 닥트내로 산소가 역류되는 것이 방지되어야 하며, 노즐구멍의 가능한 손상이 방지되어야 한다. 분위기 가스나 용융물내로 유도되는 압력은 적어도 산소 압력의 반은 되어야 한다.

상기한 가스들은 개개로 또는 병행해서 그리고 혼합 또는 순차적으로 송입할 수 있다. 예를들어, 정제 작업은 산소를 탄화수소 안개의 분위기 가스에 의하여 에워싸므로서 즉시 이루어진다. 용융물내의 수분함량의 증가는 짧은 기간 동안 질소나 알곤 가스를 송입한 후에 감소된다. 이때 산소반응을 억제하는데 부가하여 질소나 알곤이 청소 가스로서 동작하게 되며 용융물로부터 수소를 제거하는 역할을 한다.

이 같이 30 내지 60초 동안 송풍한 후에 용융물내의 수소 함량은 약 50% 감소하게 된다. 약간 과도하게 높은 질소 함량은 이산화탄소나 알곤으로 연속 송풍하므로서 감소된다.

본 발명의 전로에 의해, 상업적으로 순수한 산소나 질소가 없는 분위기 혹은 냉각 가스를 송입하므로서 0.001 내지 0.002%의 질소 함량을 가진 것을 얻을 수 있는데, 이 값은 산소 탠스전로에 의하여 얻을 수 없는 적은 값이다.

분위기 또는 냉각 가스로서 탄화수소계를 사용한 결과는 비교적 높은 강의 수소함량을 가져오며 특히 분위기가스의 용적이 증풍 말기에 증가하며는 더욱 그러하다.

이 점에 대하여 본 발명의 전로는 특히 비교적 높은 수소 함량을 반 억제한 강을 생산하는데 적합하며 비록 산소와 친화성을 갖는 기타요소의 함량이 비교적 높은때도 적합하다. 이 종류의 강이 재래방식으로 즉, 약 0.3%의 실리콘을 가지고 주입되기 전에 억제되어 인고트로 주조되었다며는 인고트 고용체는 용융물내의 비교적 높은 수소함량의 원인으로 반 억제한 것과 같게 된다. 부가하여, 약 93%에 달하는 높은 실수율이 롤링에서 생산된다. 기타 산소를 에워싼 분위기 가스로 발생하는 높은 수소 함량의 이점은 0.08%의 산호함량을 갖는 강으로 하여 약 수소의 반정도가 연소되어 증기(물증기) 안에 용해되며 이로서 큰량의 열을 첨가 하게 된다. 이는 산소대 분위기 가스 즉 탄화수소 또는 수소에 대한 비율의 조정에 의하여 넓은 범위내에서 욕의 온도를 변화 시킬 수 있게 된다. 그러나, 고온용융물은 스크랩의 높은 첨가율을 수반하는 것을 허용하게 되며, 또한 이로서 보다 경제적인 조업을 하게 된다.

본 발명에 의하여, 스크랩의 첨가율은 35%로 상승하게 된다. 그러나 산소 함유 공기 송풍이나 산소 랜스 공법에 의한 기본 베쎄머 선철의 종래 정제법에서는 스크랩의 함량은 대략 20%이다. 또한 본 발명은 복수계의 분사구를 통하여 산소 흐름을 송풍하므로서, 이루어질 수 있으며 상기 산소흐름이 상이한 분위기 가스에 의하여 에워싸게 된다.

또한 용융물의 균질화와 청정을 위하여 비활성 청소 가스로된 특정의 분사 예를들어 알곤, 불활성산소, 그리고 분위기가스를 제공할 수 있다. 청소가스는 또한 탄화 수소 분위기 가스를 먼저 송풍하므로서 수소 함량이 일정품질보다 너무 높을때는 함량의 감소를 위하여 사용된다.

본 발명의 전로는 인이 함유된 선철의 정련에 특히 중요하다. 즉 이 경우, 공지의 산소 랜스 전로에 대해서, 10 내지 15%의 철함량을 가진 단일 슬래그가 사용되는데, 이같은 철의 함량이 낮은 슬래그와 본 발명에 따른 실질적인 무분사 정련 전로에 의해 높은 금속 실수율을 얻으며, 예를들어 베쎄머 선철 정제에서 스크랩을 30% 첨가하여 정련 하므로서 92%의 철 실수율을 얻을 수 있었다.

또 산소 랜스 전로에 비해 슬래그의 낮은 FeO 함량은, 본 발명의 전로로 합금 선철을 정련하는데 특히 좋은 효과를 나타낸다. 예컨데, 크롬 합금 선철을 정련할 때 산소 랜스 전로보다 더 낮은 탄소 함량을 얻을 수 있었으며 또한 철내에 함유된 크롬의 아주 적은 양이 슬래그에 함유되었다.

송풍의 정숙한 경로는 산소가 풍부한 공기로 운전되는 저부 송풍전로 비교하여 전로에 보다 양호한 이용도를 허용하게 되며 산소 랜스 공법이나 저부 송풍 전로내에서의 종래 정제공법에 반하여 정숙한 송풍은 선철이 비교적 낮은 온도나 또는 높은 실리콘과 망간 함량을 가졌을 때에도 정숙한 송풍이 교란되지 않는다. 정숙한 송풍의 기타 이점은 전로의 입구가 단시간에 강과 스래그 배출물에 의해 형성되는 것이다. 이와 같은 이유로 그리고 스래그 교체의 생략되므로서 충진의 회수가 증가되고, 이는 첫째로 높은 경제적인 제조법을 제공하게 된다.

본 발명에서 중요한 조성 요소는 분위기 가스의 용적과 형 그리고 산소 공급 파이프에 사용되는 금속의 형에 의하여 전로 바닥에 축적되는 용해하기 힘든 복합물 안에 노즐이 박히게 되지 않도록 적합하게 노즐이 소손되는 비율에 잘 조화되게 하는 것이다. 동시에 노즐 입구상에 고형 퇴적물을 보호하도록 주의하여야 하며 이는 용융물이 정제되므로서 형성되므로 제거되어야 한다.

분위기 가스와 산소 공급파이프 금속의 이같은 복합에 대해 본 발명에 의한 효과는 분위기 가스로서 산소 주입량에 대하여 3% 용적비의 플로판가스와 산소 공급파이프로서 15% 크롬강을 사용하므로서 얻을 수 있다.

예를들어 만일 15% 크롬파이프내에 동파이프를 사용하면 사용될 플로판의 양은 약 1/2로 감소되어야 하며 이는 상당량의 갈색연기의 증가를 가져오게 된다. 기타 복합 구성물로서 예를들어 분위기 가스로서 약 10%의 코스가스(55% H₂, 25%CH₄, 10%CO 나머지는 불활성 가스)를 사용하고 산소 공급파이프는 15% 크롬파이프를 사용한다. 약 25%의 크롬과 2%의 모리를 함유한 강을 사용하면 코크스 가스의 사용 비율은 약 1/3로 감소될 수 있다.

한편 예를들어 만약 20%의 메탄 또는 10%의 프로판과 구리로 된 산소공급관이 사용된다면, 많은 퇴적물이 단시간내 노즐 입구에 형성되어 전체 주입 산소량을 감소시켜 실질적인 정련시간을 길게하는 결과가 된다. 더욱이 스크랩이 충전되거나 송풍되는 동안 전로 저부상의 퇴적물은 옥내에서 한덩어리의 스크랩으로 변형되어 가스 흐름이 거의 차단되어서 작업의 안전도를 해칠 것이다.

한편 외부관이나 분위기 가스관에 사용되는 재료에는 특별한 중요성이 없으며 보통 단순한 강관이면 충분하다. 만약 노즐 재료와 분위기 가스의 조합에 관해 상기 언급된 상태가 고수되면, 종래의 저부 송입 전로의 저부는 약 50회 용해후 교체되어야 하는 반면 본 발명에 따른 전로의 전로 저부 수명은 약 200회 용해의 수명을 갖는다. 따라서 전로 라이닝 자체는 보통 400회 용해를 유지하므로 본 발명에 따른 전로에서는 단지 한번의 저부교체를 해주면된다. 또 예를들어 우연히 분위기 가스가 각 노즐로 불균일하게 분배되므로서 퇴적물이 노즐의 출구에 형성되는데 이러한 퇴적물은 질소와 산소의 혼합물을 단순히 송풍하므로서 용해되며 여기서 그 혼합물의 산소 함량은 10-20% 사이가 좋다.

만약 산소 함량이 10-20% 내에 유지된다면 상기 퇴적물은 약 1분내에 제거된다. 그리고 이것은 정련시간 종료시 송풍하므로서 수행되는 것이 좋으며 만약 노즐을 각각 조정할 수 있다면 본 발명에 따른 청소 송풍은 퇴적물이 형성된 노즐에만 제한 시킬 수 있고, 혼합물은 산소관과 분위기 가스관 양쪽을 통해 송입시키는 것이 좋다. 전로에서의 정숙한 정제작업은 본 발명의 경제성을 위하여 매우 중요하며 정숙한 정제작업이 전로의 충진 레벨에 대한 노즐의 수에 크게 영향을 준다는 것을 발견하였다.

경제적 이유 및 전로의 가장 간단한 관리의 면에서, 가능한한 노즐수를 적게하는 것이 바람직하다. 최소의 노즐의 수와 허용되는 최대의 노즐경은 다음관계에서 산출된다. 즉, 총노즐면적(㎠)은 사실상 정련된 선철의 무게(ton)에 상당해야만 하며 더욱 최대 노즐경은 욕의 높이로 결정되는데, 이것은 정련용기의 욕 깊이의 대략 1/35정도이며 이 숫자는 정련하는데 정상적으로 사용되는 산소압력 약 5-10atm에서 유효하지만 그 외의 압력범위에서도 거의 정확하다. 예를들면, 사용된 전로의 평균용량이 30ton 그리고 욕의 깊이가 70㎝ 라고 하면 이때 산소 공급관에 대한 최대 노즐경은 20㎜이며 노즐의 수는 30㎠의 전 노즐면적에 대해 10개로 계산된다.

만약 노즐의 축이, 욕의 표면에 대해 수직이 아니고 전로의 종축에 대해 어떤 각으로 경사져 있거나, 또는 로벽안에 설치되어 욕의 표면에 평행하게 형성되어 있다면, 전술한 관계에서 계산된 노즐 수보다 더 많은 수가 사용될 것이다. 만약 노즐이, 예를들어 수직에 대해 약 30°의 각으로 경사져서 설치된다면 최대 노즐 직경은 약 20%까지 증가할 것이며, 만약 노즐이 전로의 측벽내에서 수평상태로 결합된다면 상기 관계에 따라 선정된 노즐 직경은 2배가 될 것이다. 그러므로 이 경우 직경 36㎜인 노즐 3개가 30ton 용융물용 산소 공급관으로 필요하게 된다.

산소와 분위기 가스는 전로 저부의 한쪽이나 양쪽에서 송입될 수 있는데, 이것은 용융물에 일정한 순환운동을 유발시키며 종래의 송입 전로에 비해 작은 용적의 가스로 용융물을 혼합시키는데 중요한 역할을 한다. 다시 말하면 송입이 한쪽에서 취해질 때는, 용융물의 흐름은, 노즐 상부에서는 상향운동을 하고 나머지 부분에서는 하향으로 움직여 순환되며, 반면에 송입이 양쪽에서 이루워지면 용융물의 외부는 상향운동을 하며 한편 중심의 용융물은 하향 운동하며 순환된다. 이런 순환운동과 공급된 산소 및 분위기 가스의 협동에 의하여 물질에 급속한 변화를 유도하게 되어 슬래그의 산화철 함유량을 낮아지고, 이로서 철의 손실이 매우 적게 된다. 본 발명에 의하여 아래와 같은 특성을 가진 전로를 제공하게 된다. 삽입되는 저부와 내화라이닝이 강관 케이싱으로 피복되며 노즐은 전로 저부에 위치되며 전로 본체에는 노즐이 없기 때문에 용융물이 노즐 부근에서 상승하여 슬래그층을 부분적으로 소재하고 저부의 노즐이 없는 부분으로 다시 내려와 순환하도록 되어있다.

특별한 이점은 저부의 모든 노즐이 전로의 경사축과 평행하게 놓일 때 얻어지며, 또 노즐이 저부상의 중심선을 따라 배치된 이런 종류의 전로는 그의 종축과 회전 대칭으로 되어 있으며, 또 개개의 경우 노즐수에 따라 전로의 측벽으로부터 거리를 두어 끝나 있는 노즐열도 회전 대칭으로 되어 있다.

예를들어 회전축(경사축)과 평행으로 배치된 노즐열을 가지며 긴직경을 가진 회전 대칭 전로는 양쪽방향으로 전로를 기울게 할 수 있게 된다.

이렇게 하여 슬래그는 한쪽 방향으로 기울게 하므로서 제거되며 반면에 용융물은 다른쪽 방향으로 기울게 하므로서 주탕할 수 있게 된다. 또 경사되어 있는 동안은, 가스는 노즐을 통해 연속저 공급되어 가스가 차단되는 것이 방지되며 무엇보다도 그리고 대단히 침식성이 높은 슬래그와 접촉하게 되는 것이 방지된다.

본 발명에 사용되는 상업적 순수산소는 일반적으로 99.7%순도이며 질소가 포함되지 않는 분위기 가스로 구성되며 정제된 강의 질소 함량을 0.002% 이하를 얻게된다. 그러나 어떤 강의 품질에 있어서 높은 질소함량을 필요로 할 때는 산소 랜스 공법과는 달리 본 발명에 있어서는 산소와 질소를 혼합하므로서 질소함량이 높은 강을 생산하게 되는 이점을 갖는다. 이방법은 산소와 공기를 혼합하는 극히 간단한 조작으로 이루어진다. 예를들어 만일 질소 함량이 0.008% 내지 0.10% 범위의 액상 스타일이 필요하다며는 이는 산소안에 4%의 질소를 혼합시키므로서 얻을 수 있다. 그리고 정제작업의 말기 1/3의 기간중에 추가질소를 첨가하는 것도 본 발명의 범위내에 속한다.

이하 본 발명에 대한 실시예를 도면에 의해 상술한다.

본 발명에 따른 전로(제2도)는 저부 판(13)상의 내화바닥(3)과 내화벽(2)을 가진 보통의 강철케이싱(1)로 구성되어 있으며 노즐(4)이 바닥(3)의 한쪽에 설치되어, 전로의 충전을 위해 도면의 우측으로 경사지울 때 노즐이 손상되지 않으며, 또 스크랩이 저부의 노즐이 없는 반쪽에 축적될 수 있다는 이점을 가지고 있다. 그리고 전로가 경사지어 있을 때 전로는 노즐의 제일 열까지 충전될 수 있고 또한 전로가 기울어져 있을 때 스크랩이 하부에 있고, 전로의 노즐이 없는 반은 평로에서와 같이 노즐(4)를 통해 산소와 탄화수소의 송입에 의하여 예열되며, 또한 가스 특히불활성 가스의 송입에 의하여 노즐이 용해되는 것이 방지된다.

본 발명에 따른 전로에서, 노즐(4)이 설치된 저부의 반은 호환성이 있어야 하며 반면에 저부의 다른 반은 라이닝에 의해 고정된 부분으로 된다. 노즐(제3도 참조)은 산소용 내관(6)과 분위기 혹은 냉각 가스용 동심 외관(7)으로 구성되며 전로 저부로 부터 돌출한 관끝은, 분위기 혹은 냉각 가스용 애덮터(adapter)(9)와 산소용 연결구(11)를 연결하는 T-형 연결구(8)로 되어있다.

제4도에 예시된 전로는 종축(12)에 대해 회전대칭이며 또한 강철케이싱(1)과 내화벽(2)으로 구성되어 있으며, 예를들어 코올탈회 백운석(白雲石)으로된 내화 재료의 저부(3)는 전로(1, 2)내에 삽입되어 저부판(13)상에 설치된다. 전로 저부(3)는 저부 직경(15)을 따라 전로의 경사축(도시되지 않음)과 평행한 열(15)로 배열된 다수의 노즐(4)을 가지고 있으며, 노즐(4)는 분위기 가스관(19)과 통상 산소관(21)에 연결된 오관(7)과 동심내관(6)으로 구성된다.

제4도, 제5도에 도시된 전로에서의 선철의 정련은, 내관(6)을 통해 순수한 산소를, 외관(7)을 통해 프로판과 같은 분위기 가스를, 선철이 거의 반정도 충전된 전로내로 송입시키므로서 이루워진다. 이때 탄화수소 가스는 분위기 가스로서 사용하여 노즐 입구의 급속한 소손 및 전로 저부(3)의 급속한 소손을 방지하도록 한다. 산화물로 부터 나온 정련용 스래그와 첨가물이 제거되면 제4도의 표시와 같이 전로를 경사시켜 주탕한다. 전도가 기울어있는 동안 산소와 푸로판의 송입이 계속되어 슬래그의 용융물에 의해 노즐(4)이 상하지 않도록 한다.

제6도에 예시된 실예는 전로 저부(3)내에서 전로의 종축(12)과 각을 이룬 다수의 노즐(4)을 가진 전로의 단면도가 도시되어 있다. 여기서 노즐들은 전로의 축과 각을 이루면서 서로 평행하게 향하고 있는 노즐(4)이외에도, 전로의 종축(12)과 평행하게 향하는 다수의 노즐을 설치할 수도 있다. 그렇지만, 이 경우 다른 노즐과 관계없이 독립적으로 경사 노즐로부터 나오는 가스의 압력 및 필요하다면 가스의 형을 변화시킬 수 있게 하기 위하여 경사된 노즐에 개개의 가스 연결구를 부착하는 것이 바람직하다.

제3도에서 언급된 바와같이, 노즐은 산소용 내관(6)과 분위기 가스용 외관(7)으로 구성되는 데, 이 때 두관(6), (7)(제7도) 사이에 일정한 환상 공간(26)을 유지하기 위하여 나선형 와이어(25)를 설치한다. (제7도) 또한 상기 나선형 와이어는 산소분사가 산소관(6)을 떠날 때 분위기 가스에 회전력을 유도하는 역할을 하여 분위기 가스 또는 냉각가스가 산소 분출을 균일하고 밀접하게 둘러싸도록 유도한다. 또 나선형 와이어(25) 대신, 스페이서(제8도) 역할을 하는 내부 래부(27)를 설치할 수도 있다. (제8도)

보다 안전한 작업을 위해, 또 분위기 가스내로 산소가 유입되는 것을 방지하기 위해 역류 방지밸브(30)(제3도, 제9도)를 분위기 가스관(7)의 라인(19)에 설치한다. 이 역류방지 밸브는 특정압력에서 즉시 닫힐 수 있도록 조정된다. 한편 산소관은 산소라인에 직접 연결되며, 분위기가스관은 자신의 공급로에 유량측정기(31)와 조절변(32)을 설치하여 분위기가스의 공급을 각각 조정할 수 있게 한다. 이때 분위기가스의 공급은 각 노즐에서 개개로 조정되며, 이로서 상기 노즐은 상이한 분위기가스와 상이한 용적의 분위기가스를 각각 공급할 수가 있다.

본 발명에 의한 저부 송풍전로에서의 용융 작업 실시예에 있어서 노즐은 콜탈백운석으로 된 저로 바닥에 각각 5개의 노즐로 구성된 열이 4열 배열되어 전체 20개의 노즐이 설치되고 산소 파이프는 내경이 12㎜ 분위기 가스 파이프는 내경이 18㎜로 형성 하였다. 산소파이프는 18%크롬, 10%니켈, 강으로 제작하였으며, 벽두께는 약 1㎜였다.

여기에서 프로판을 유도하기 위한 외부파이프와 내부파이프 사이의 환상간격은 약 1㎜가 낮게 된다. 분위기 가스파이프는 벽두께가 약 2㎜인 일반강관을 사용하였으며 이 파이프는 질소라인과 프로판 라인 및 공기라인에 연결하였다. 6톤의 스크랩을 장입하고 3.5% 탄소, 0.6% 실리콘, 1.7%인, 1.0% 망강 0.5% 유황나머지 철 조성의 액체 기본 베쎄머 선철을 1250℃에서 경사시킨 위치에서 전로에 장입하였다.

장입기간중 양 노즐튜브에는 3기압 대기중의 공기를 공급하였다. 장입후 공기공급을 차단하고, 분위기 가스 파이프에는 프로판이 공급되고, 산소파이프에는 산소가 공급되었다. 프로판이 점화된 후에 전로는 수직 위치로 복귀 되었으며 3톤의 석회를 첨가하였다. 프로판가스의 용적량은 170N㎥/h였고, 산소의 용적량은 4000N㎥/h였다. 약 10분후에 추가로 2톤의 스크랩을 송붕되고 있는 전로안으로 상부로 부터 장입하였다. 산소의 공급량은 5000N㎥/h로 증가 하였으며 한편 프로판 가스의 공급량은 일정하게 유지되었다. 전체 송풍 기간동안 어떤 알 수 있을 정도의 소음이나 분출의 발생이 없이 정숙하게 송풍 되었다. 송풍시간 17분후 전도를 기울게 하고, 동시에 내관에는 공기를 공급하였으며 또한 외관에는 질소를 공급하였다.

샘플의 기초화학 분석상 바라는 강의 조성을 얻기 위하여 전로를 다시 세우고 약 60초 동안 혼류시켰다.

그후 전로를 다시 수평으로 경사시켜 스래그를 제거하였으며 스래그는 14% Fe(FeO의 형태) 45%CaO, 16%P₂P₅기타 MnO SiO₂로 조성되었다. 강재는 1620℃에서 출탕하였으며 0.02% 탄소, 0.15%망강, 0.026%인, 0.023%유황, 0.002% 질소, 0.0010% 수소 나머지 철의 조성을 얻었다.

본 발명에 의한 전로의 이점은 산소 랜스 공법에 비하여 스래그내에 상당히 낮은 FeO함량을 가지는 것이며 이로서 전로라이닝이 손상되지 않아 라이닝의 수명이 연장된다.

스래그의 낮은 FeO 함량에도 불구하고 상기 분석에서와 같이 매우 양호한 탈린효과를 얻었으며 용융물 내에 유도되는 산소의 적절한 이용의 결과로 송풍시간이 단축되고, 스크랩의 큰 몫에도 불구하고 정숙한 송풍이 되었으며, 생산풍이 증가하였다.

이러한, 정숙한 송풍 때문에 본 발명에 따른 전로에서는 선철조성물과는 거의 무관하게 조업된다. 반면에, 공지의 산소랜스 전로에서는 선철 성분의 범위가 좁게 한정되며 또 분석할때는 변동폭을 동일화 하기 위하여 선철의 혼합물을 사용할 필요가 있었다.

Claims (1)

1. 강제케이싱과 단열재 라이닝으로 구성된 전로에 있어서, 전로 바닥의 상당부분에는 노즐을 갖지 않고 나머지 부분에 노즐이 삽입된 바닥으로 구성되며, 상기 노즐들은 각각 산소파이프와 동심의 분위기가스파이프로 구성되며 산소파이프는 산소라인에 연결되고 각 분위기 가스파이프는 각각 분위기 가스의 공급라인에 연결되며, 분위기 가스파이프에 역지변이 부착되는 것을 특징으로 하는 전로.

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