KR910005900B1 - 전기아아크로에서 에너지 공급을 증가시키기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전기아아크로에서 에너지 공급을 증가시키기 위한 방법

제1도는 본 발명에 따른 전기아아크로를 도식적으로 나타낸 단면도.

제2도는 상기로의 횡단면도.

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 노상 2 : 이중관 노즐

3 : 상부측벽 4 : 취입장치

6 : 중공전극 7 : 구멍

10 : 전극 피치원 11 : 전극

14 : 가스배출구

본 발명은 전기에너지를 사용하면서 탄소함유 연료 및 산소 또는 공기와 같은 산소함유 가스가 로 공간 또는 로 공간 및 용탕내로 취입되는 제강용 아아크로에서 에너지 공급을 증가시켜 전기에너지를 절약하기 위한 방법에 관한 것이다.

최근의 오일파동이후 전기아아크로에 의한 제강기술의 발전은 전기에너지를 절약하고 용융시간을 단축시키는 것에 집중되었다. 예를 들어, 일본국에서는, 1973년부터 1983년 사이에 146 전리로를 평균해 볼 때 출탕주기가 2시간 46분에서 1시간 51분으로 단축되었다. 또한 동일한 시간 동안의 전력소모는 톤당 543kwh에서 439kwh로 감소되었으며, 전극소모는 5.1kg/t에서 3.1kg/t으로 감소되었다.

스크랩의 용융속도를 가속시키기 위해서는, 25Nm³/t까지의 산소를 자체소모성 관이나 랜스를 통해 고온 스크랩으로 취입시킨다. 여기서 형성된 산화철은 산소의 경우와 마찬가지로 자체소모성 랜스를 통해 탄소를 취입하거나 아주 적은 양의 코크스 덩이를 첨가함에 의해 스크랩의 용융후 부분적으로 환원된다. 그러나, 비교적 소량의 탄소가 CO로 바뀌는 것으로 많은 열을 얻을 수는 없다.

스크랩의 용융속도는 또한 여러 가지 형태의 버너, 특히 오일-산소 버너를 사용하여 가속시킬 수도 있다. 이들 버너들은 일반적으로 로의 측벽 상부에서 용탕 바로위에 설치된다.

종래에도 가스나 가스-고체 현탄액으로 채워진 중공전극 또는 유출없는 전극에 의해 경제적으로 중요한 흑연전극의 소모를 줄이고, 또 강내의 수소함량이나 일반적 고체첨가 등을 줄이려는 시도가 있어왔다. 미합중국 특허 제 2,909,422호 및 독일 공개 명세서 제 2,900,864호에는 상기한 방법들이 기재되어 있다. 그런데, 중공전극을 통해 취입하는 상기 기술들이 보급되지 못한 이유는 특히 용탕으로 취입된 고체가 욕이 이동되지 않기 때문에 욕으로 완전히 분포되지 못한다는 데 있다. 따라서 연료취입으로서는 경제적 효과를 얻을 수가 없게 된다.

오늘날 또 다른 방법으로는, 수집된 폐가스를 이용해 특정 예열실에서 전기아아크로의 밖에 있는 스크랩을 가열하는 방법이 있다. 이렇게 하여 고온으로 가열된 스크랩을 전기아아크로에 장입한다. 이러한 공지의 방법으로서 전기아아크로의 출탕주기가 각각의 경우 약 80분까지 감소될 수 있다.

현대식 연속주조 플랜트에 연속공급을 하게 하고 로에서의 열 손실을 낮추기 위해서는 스크랩을 용융시키는데 필요한 고가의 전기에너지 소비를 줄이는 것과 마찬가지로 전기아아크로 작업에 있어서의 출탕주기를 더욱 줄이는 것도 경제적으로 매우 중요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 전기아아크로에서의 제강 경제성을 개선하고, 열공급을 증가시켜 따라서 출탕주기를 단축시킬 수 있고 특히 전기에너지를 절약할 수 있게 높은 열효율을 가진 많고 저렴한 연료를 사용할 수 있는, 로의 용융력을 증가시키는 방법을 제공함에 있다. 또한 본 발명의 방법은 조업이 확실하며 통상의 전기로의 장점 특히, 그 융통성과 확실한 공정처리의 장점을 해하지 않고 조업할 수 있다.

상기한 목적은 본 발명 방법에 의해 달성될 수 있는데, 여기서 산소는 자유분사 형태로 취입되며 이 가스는 용탕과 부딪치는 영역내의 욕의 표면 아래에 배열된 노즐을 통해 유입된다.

본 발명에 의하면, 산소 및/또는 예열공기는 로상부에 배치된 고정 상부취입장치를 통해 전극의 피치원(pitch circle)과 로 벽사이의 공간으로 접하고 수평에서 하부로 30°∼60°각도로 각이지게 스크랩이나 전기 아아크로의 가스공간으로 취입된다. 스크랩의 불순물 등과 석탄이나 코크스와 같은 탄소함유 연료에서 생성되는 순환 반응가스는 상부 취입장치에서 반복하여 흡입 분사되어 연소된다. 이러한 반응가스의 연소에 의해 생긴 열은 열효율 70∼90%로 최소한 국부적으로 요동하는 스크랩 및/또는 용탕에 전달된다. 이로 인해 폐가스 정화장치로 공급되는 폐가스의 온도가 로 공간내의 온도보다 더 높게 된다. 전기에너지를 절약하기 위한 산소 및 연료의 소모는 양호한 연절단과 CO₂및 H₂O로의 반응가스의 완전연소 및 스크랩에서 공급되는 페인트, 오일, 플라스틱 등과 같은 탄화수소함유 불순물의 연소 등으로 인해 아주 작다.

본 발명에 의하면, 취입장치는 로 벽의 상부에 배치하는 것이 바람직한데, 이 때 취입장치의 종축은 전극의 피치원과 로 벽사이의 가상 직립 실린더에 비스듬히 로 공간 아래쪽으로 향해진다. 상기 가상 실린더의 직경은 로 내부직경의 0.5∼0.8배이다.

전기아아크로의 공지 작업방법에서는, 스크랩에서 생성되는 반응가스가 스크랩이나 용탕으로 전달되지 않고 폐가스와 함께 상당부분 로에서 배출되었다. 본 발명에 의하면 스크랩에 있는 불순물을 연소시킴으로서 에너지 공급의 증가를 가져온다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 취입장치로부터의 가스분사는 로의 상대적 저온영역인 소위 ＂콜드 스폿(cold spot)＂과 거기에 있는 스크랩을 가열하므로 스크랩의 용융속도를 한층 가속화시킬 수 있다. 산소 취입장치의 각 노즐은 다음식에 따라 설계된다

[수학식 1]

여기서, D＝노즐의 공칭직경(cm), G＝용강의 중량(t/charge), Z＝취입장치당 노즐의 수, n＝로당 취입 장치의 수이다.

기본적으로, 본 발명의 방법을 실시하는 경우에는 단순한 관에서부터 수냉식 랜스까지 임의적으로 산소취입장치를 사용할 수가 있다. 그러나, 본 발명에 의하면, 일반적으로 노즐로 알려진 다수의 배출구가 있는 산소 취입장치를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 취입장치는 수냉장치를 갖고 있지 않으며, 예를 들어 구리와 같은 금속으로 만들 수 있다. 이들 장치는 1 내지 6개의 배출구를 갖고 있지만, 바람직한 것은 4개의 배출구를 갖고 있는 것이다. 산소취입장치에서의 가스압력은 가스가 음속으로 분사되도록 조절된다. 그러나, 원추형으로 확장된 배출구가 있는 노즐도 사용할 수가 있는데, 이 노즐의 유속은 임계값을 초과할 수도 있다.

본 발명은 조업중 취입장치에서 산소함유가스의 취입율을 변화시키는 것, 예를 들어 폐가스 분석 및/또는 연료공급에 대해 산소함유가스를 조절하는 것을 포함한다.

본 발명에 의하면, 약 700°∼130℃, 특히 약 900°∼1200℃로 예열된 공기를 사용하여 취입노즐을 작동시킨다는 장점이 있다. 따라서, 로 공간내의 온도가 증가함에 따라 재연소율 및 전기아아크로 공정 중 에너지 공급이 산소가 아니라 열풍에 의해 증가될 수가 있다. 이와 같은 열풍의 사용을 통해 열효율 즉, 재연소에서 얻어진 열이 스크랩 및/또는 용탕으로 다시 전달되는 것이 또한 증가될 수 있다.

취입장치가 작동하고 동시에 탄소함유 연료가 공급됨에 따라 반응가스의 재연소로부터 얻어진 열회수의 열효율은 스크랩의 용융시간이 증가됨에 의해 저하된다. 본 발명의 중요한 특징에 의하면, 에너지 공급에서의 이러한 감소는 강한 욕 움직임으로 상충될 수 있다. 이러한 점에서, 본 발명에 의하면, 전기아아크로의 바닥면에 설치된 노즐을 통해 용탕 표면으로 고온분사가 되는 지역내의 용탕으로 산소를 공급하는 것이 특히 바람직스럽다. 산소의 취입으로 용탕내에 CO가 형성되고 이들이 완전연소하여 CO₂가 되어 열전달이 최대가 된다.

용탕표면 아래에 있는 노즐을 통하여 가스유량의 양은 변할 수 있다.

본 발명에 의하면, 가스의 양은 전기아아크로내의 철 용탕의 양이 증가함에 따라 감소된다. 전체의 스크랩이 용융되었을 때는 산소 취입율이 약 노즐당 2Nm²/분이거나 그 보다 적게 된다.

용탕표면 하부의 노즐은 일반적으로 5-10바아, 최대 20바아의 산소압력으로 작동되나, 60바아까지 압력을 증가시켜 작업하는 것도 본 발명의 범위에 속하게 된다.

본 발명에 의하면, 탄소함유 연료는 하나 또는 그 이상의 중공전극을 통해 용탕으로 취입되며, 용탕표면 아래에서 산소로 작동되는 노즐은 탄소의 분포 및 용탕에서 CO로의 부분연소에 기여하게 된다. 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 이러한 방법으로 단위시간 및 전극당 매우 많은 양의 연료가 공급되어 반응을 일으킬 수 있다.

2개의 동심관으로 구성되는 공지의 노즐을 통해 산화가스 또는 불활성가스 및 예를 들어 오일과 같은 액체를 공급하는 공지의 기술에는 문제점을 내재하고 있다. 예를 들면, 이러한 문제는 바닥면 또는 하부측면에 설치된 노즐을 통하여 분사할 때 발생되는데, 이것은 로 측벽의 상부에 많은 강 부착물을 형성시키게 된다. 이러한 문제점들은 가스 유입량을 감소시키고 노즐입구압력을 용탕상태에 적합시키고, 노즐위치를 최적화하며, 스크랩이 완전히 용융될 때 가스의 양을 최소로 감소시키는 등에 의해 만족할 만하게 해결할 수 있다. 본 발명에 의하면 노즐은 공칭직경이 3-8mm인 것이 사용된다. 바람직하게는, 중심관을 통해서 산소가 통과되고 외측 환형공간을 통해서 가스형태의 탄화수소 및/또는 불활성가스나 이들의 혼합물이 통과되는 이중관노즐을 사용하는 것이 좋다. 또한 경유 등과 같은 오일을 사용하여 노즐을 보호할 수도 있다.

또한, 본 발명의 목적은 내화물질과 같은 것으로 노즐의 내부관을 폐쇄시키고 환형공간을 통해 가스만을 용탕으로 유입시키는 것도 포함된다. 상기 환형공간을 통과하는 가스의 예로는 불활성가스, 질소, 천연가스와 같은 가스형 탄화수소, 부탄이나 프로판, CO, CO₂또는 이들의 혼합물 등이 있다. 또한 환형공간을 통해 오일과 같은 액체를 공급하는 것도 바람직하다. 본 발명에 따라 특히 로내의 스크랩 적층이 조절되지 않은 금속방울의 배출을 방지하는 한 상기한 방법으로 폐유를 연료로서 사용할 수가 있다.

본 발명에 의하면, 주로 석탄과 코크스인 탄소함유 연료가 스크랩과 함께 전기아아크로에 장입되거나, 석탄이나 코크스와 같은 탄소함유 에너지 운반체를 산소취입노즐 전방의 전기아아크로 노상으로 장입시키는 것이 바람직하다.

그러나, 본 발명에 의하면, 탄소함유 연료의 바람직한 첨가방법은 내마모성 코팅이된 하나 또는 그 이상의 중공전극을 통해 용탕 및/또는 스크랩속으로 직접 고속 취입하는 것이다. 탄소함유 연료의 취입에 의해 동시에 슬래그 기포형성이 양호해지고 아아크가 길게 안정되고 비교적 고전압으로 가열할 수 있게 된다. 이들 비교적 긴 아아크와 슬래그 기포는 로 벽의 방사형 적하물을 감소시킴으로써 로의 마모를 줄이게 된다. 또한, 중공전극의 소모도 고체공급용으로 처리되지 않은 비중공전극에 비해 30% 정도 작아진다.

또한 본 발명에 따라 취입장치를 통해 분탄이나 오일을 충분히 용융된 스크랩이나 용탕으로 취입하여 전기에너지를 더욱 절약하고 장입시간을 단축시킬 수 있다. 석탄공급에 의한 스크랩 표면의 냉각은 산소와 예열공기를 동시에 취입함으로써 방지할 수 있다. 취입장치에서 나온 산소나 공기는 석탄흐름주위를 둘러싸거나, 석탄 또는 가스의 흐름이 서로 흐름 궤도가 짧게 교차하도록 배치될 수도 있다. 석탄을 용융 스크랩상에 취입하는 데에는 특히 0.5mm 미만의 석탄입자가 90%정도인 것이 적합하다. 석탄을 로의 상부에 설치된 취입장치로부터 자유분사해서 용탕으로 취입하는 데는 최대 4mm까지의 큰 입자가 사용된다.

본 발명에 의하면 석탄 특히, 휘발성분을 많이 함유한 석탄도 용탕 하부의 노즐을 통해 공급될 수 있다. 이 경우에는 탄소함유 연료가 유입될 때 용융물이 국부 냉각되지 않도록 적어도 하나의 산소노즐을 석탄이나 석탄분말이 공급되는 노즐들과 결합시키는 것이 바람직스럽다. 그러나, 본 발명에 의하면 탄소함유 연료를 공급하는 바람직한 방법은 하나 또는 그 이상의 중공전극을 통하여 공급하는 방법인데, 왜냐하면 이러한 방법으로서 석탄이 공급될 때 아아크가 열공급을 증가시킬 수 있기 때문이다.

본 발명에 의하면, 또 다른 교체물질 예를 들어, 석회, 형석 등과 같은 슬래그 형성제가 중공전극을 통해 국부가열된 용탕으로 공급될 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 상기와 같은 방법으로 철 및/또는 산화철 함유물로 철광석 및 예비환원된 철광석 또는 망간, 크롬, 니켈, 바나듐과 같은 합금원소와 건조 슬러지를 용탕내로 주입시킬 수 있다.

본 발명의 범위는 저장비용을 절감하기 위해 분진 및 문제가 되는 물질을 용탕으로 취입시키는 것도 포함하며, 이러한 방법으로 슬래그나 용탕에 있는 물질로부터 귀금속을 얻을 수 있게 된다. 또한 중공전극으로 가는 도중 예를 들어 중공전극 입구에서 석탄흐름이 폐유와 혼합되어 본 발명에 따라 공정에서 열공급을 증가시키는데 사용된다.

본 발명에 의하면 예를 들어 5-15mm 입자크기의 괴상연료를 중력에 의해 중공전극의 큰 구멍을 통해 첨가시켜 미세한 연료를 취입시키는 것과 같은 효과를 볼 수 있다. 그러나 운반가스로 분말형 연료를 현탁액에 공급하는 것은 상당히 더 작은 공칭직경의 구멍으로도 가능하므로, 전극의 횡단면은 약 1%만이 감소된다. 보통강의 경우에는 연료의 운반가스로는 주로 질소가 사용되며, 공급압력은 최소한 2바아, 바람직하게는 8-20바아이다. 운반가스로 사용할 수 있는 또다른 가스들로는 영족가스(moble gas), 천연가스, CO, CO₂, 공기 또는 산소가 있다. 1Nm³의 운반가스는 10-30kg의 분말형 고체 예를 들어 석탄을 적재한다. 본 발명에 의한 가스소모는 적으며, 더구나 중공전극을 통하는 가스가 경우에 따라 고체를 담고 있지 않고 흐르거나 완전히 고체를 담고 있지 않고 흐른다면 가스소모를 더욱 감소시킬 수 있다. 또한, 취입장치, 중공전극 및 용탕하부 노즐의 도관을 전기적으로 절연시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법은 전기아아크로에서 전기에너지의 소비를 거의 절반까지 줄이는 동시에 용융력을 증가시켜 출탕시간을 1시간 정도 단축시킨다. 본 발명 방법에 의해 작동하는 전기아아크로에서 나오는 폐가스는 거의 완전연소되어 가열가스로 사용되는 것은 거의 없다. 물론 폐가스의 어느 정도의 열은 적당한 열교환기에서 취입공기를 가열하거나 스크랩을 예열하는데 사용할 수도 있다.

이하에서 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

제1도에서 전기아아크로의 내화라이닝된 노상(hearth)(1)에는 각각 2개의 동심관으로 된 세 개의 노즐(2)을 갖고 있다. 측벽(3)상부에는 4개의 취입장치(4)가 있고, 이 장치에서 분사되는 4개의 자유분사(5)를 화살표로 나타내었다. 또한 구멍(7)이 있는 중공전극(6)이 도시되어 있으며, 선(8)은 출탕전 정지된 상태의 용탕표면을 나타낸다.

제2도에는 전극(11)과 중공전극(6)이 형성하는 전극피치원(10)이 나타나있다. 로 공간에 있는 가상 실리더는 선(12)을 표시되어 있으며, 가스분사(5)의 충돌면(13)은 빗금으로 표시되어 있고, 폐가스 배출구(14)가 나타나있다.

공중출력 11MW의 30t 전기아아크로에는 세 개의 2중 관노즐(2)이 있는데 이 노즐의 내부관은 내화물질로 메워져 있으며, 이 노즐의 환형공간을 통해 0.7±0.3Nm³의 불활성 가스와 프로판이 흐르게 된다. 취입종료시 출탕 4분전쯤 아르곤으로 교체한다. 로 벽(3) 내에는 3개의 고정된 취입장치(4)가 설치되어 있고, 이 취입장치는 각각 아래쪽으로 급경사지게 분사되는 4개의 자유분사(5)를 갖는다.

이러한 높은 위치로 인해, 스크랩으로 인한 취입장치의 손상을 방지할 수 있다. 산소 및 석탄에 질소를 합한 취입매체는 동시에 취입장치를 냉각시키는 작용을 하므로 수냉이 필요없게 된다. 각각의 취입장치(4)에서 3개의 노즐은 산소만이 통과하고 하나의 노즐은 산소로 전환될 수 있는 탄소/질소 현탄액용으로 사용된다. 석탄노즐은 세라믹 관으로 피복되어 취입장치의 더 큰 산소노즐내에 설치되어 환형공간으로부터의 산소가 석탄분사를 감싸게 한다. 석탄취입 후 석탄노즐은 취입장치의 입구에서 석탄을 세척하기 위해 질소로 바뀌고 그 다음 산소로 바뀐다. 산소취입율은 스크랩 용융시 취입장치당 9.5Nm³/분이다.

2.0t의 고체선철, 26.1t의 스크랩, 2.6t의 브리케트(briquette) 및 1.8t의 칩이 3개의 바스켓으로 3번 장입된다. 노즐 전방에는 80kg의 괴상 코크스가 장입된다. 취입노즐을 통해 400kg의 분말 무연탄과 1270Nm³의 산소를 부분용융된 스크랩 및 용탕으로 취입한다. 또한 500Nm³의 산소를 자체 소모성 랜스를 통해 슬래그 입구로 취입한다. 괴상 석회 소모량은 1100kg에 달한다. 전력소비는 환원상을 포함해서 출탕온도 1640℃인 30t의 용강에 대해 10200kwh이다. 전극소모는 용강 톤당 2.7kg이다. 장입재료에 전류를 넣은 후 출탕까지는 49분이 걸린다.

경제적으로 특히 중요한 본 발명의 한 예에서는 100kg의 괴상 코크스가 각각의 공칭직경이 6mm인 세 개의 이중관 노즐로 30t 전기아아크로에 장입된다. 각각의 이중관 노즐에는 분당 0.6-4Nm³의 O₂가 공급되어 탄화수소 또는 탄화수소/불활성가스 혼합물, 이 경우에는 천연가스에 의한 조기마모를 방지시킨다. 이들 노즐은 접선방향으로 취입하는 취입장치의 종축과 취입노즐 사이에 형성되는 면에서 수평에 대해 70°로 설치된다. 산소의 대부분은 각각이 3개의 작은 노즐과 1개의 큰 노즐을 갖고 있는 3개의 취입장치를 통해 용탕이 강하게 요동하는 장소의 스크랩 및 용탕으로 취입된다. 전력 외에 주된 에너지 운반체로 무연탄이 중공전극을 통해 용탕으로 취입된다. 아아크가 발생된 지 몇분 후 산소취입과 소량의 석탄취입이 개시된다. 산소취입율과 석탄의 양은 3번의 각 용융주기에서 스크랩의 가열 및 용융이 진행됨에 따라 증가된다. 산소취입율과 폐가스 분석은 석탄 취입의 시간적 추이에 필적하게 된다.

30t의 용강을 장입할 때 마다 27t의 스크랩, 3.5t의 브리케트 및 2.0t의 칩이 사용된다. 반응가스의 연소를 위해 스크랩상으로, 슬래그상으로 또 로 공간으로 주입되는 산소의 양은 바닥노즐을 통해 450Nm³, 취입장치를 통해 1600Nm³또 자체소모성 랜스를 통해서는 600Nm³이다. 무연탄 소모량은 1450kg이며 석회소모량은 1050kg이다. 무연탄에는 24%의 아연함량을 갖는 300kg의 전기로 분진이 혼합된다. 1회의 분진회수로 아연함량이 32%에 달하는 정련아연이 얻어진다. 바닥 취입노즐상으로는 100kg의 코크스가 장입된다.

출탕온도 1630℃에서 환원상을 포함한 전력소모는 7200kwh이다. 전극소모는 용강 톤당 3.2kg이다. 장입 시작에서 출탕 종료시 까지는 1시간 걸린다. 또한 잔류 용융물을 로내에서 처리하거나 장입 종료시 출탕을 빨리하여 레들 가열기나 2차 야금처리를 사용하여 시간을 단축시킴으로서 출탕주기를 더욱 단축시킬 수 있다.

산소를 절약시키고 재연소율을 증가시키며 보다 양호한 열전달을 위해서는, 본 발명의 방법을 산소사용없이 60t UHP 로에서 행한다. 1100℃로 예열된 공기는 바닥노즐에 의해 강하게 요동하는 용탕지역과 스크랩속으로 취입된다. 로바닥에는 공칭직경 5mm인 6개의 이중관 노즐이 설치되어 산소와 탄화수소가 먼저 취입된다. 열풍은 로 직경의 0.55배의 직경을 갖는 가상 실린더에 접선방향으로 6개의 고정 취입장치를 통해 실린더속으로 주입되는데, 취입은 로 벽 상부로부터 수평에 약 50°되게 하방으로 행해진다. 취입장치 입구에서의 열풍환형관내에서의 과압력은 1.2바아에 달한다. 석탄은 상기한 예에서와 같이 중공전극을 통해 용융스크랩과 용탕으로 취입된다. 환원상에서는, 강내의 탄소 및 황함량을 필요한 정도로 조절되도록 전극이 저전위일 때 석탄과 석회분진을 단시간에 용탕으로 취입시켜 탈탄 및 탈황이 되도록 한다.

60t의 용강을 얻기 위하여는 54t의 스크랩, 6t의 브리케트, 5t의 칩, 바닥노즐을 통해 취입되는 900Nm³의 산소, 취입장치를 통해 스크랩과 로 공간 및 용탕으로 취입되는 1100℃의 열풍 12000Nm³, 자체소모관을 통하는 800Nm³의 산소, 2개의 중공전극을 통하는 2400kg의 석탄, 전기로의 노상으로 장입되는 200kg의 괴상 석탄, 2000kg의 괴상 석회 및 13920kwh의 전력이 필요하다.

산소공급에 비해 빠른 석탄첨가와 용탕의 최종 탄소함량 및 용융온도를 정확하게 조절하므로서 스크랩 및/또는 다른 철함유물로부터 보다 경제적으로 선철을 제조할 수가 있다. 선철제조에서 중공전극 또는 취입장치를 통해 잔류물과 조철을 취입함으로써 조철제조 및 잔류물처리의 조합이 특정 경우에는 매우 중요하다. 탄소운반체 및 산화가스의 공급은 폐가스가 CO 및 H₂를 많이 함유하도록 조절되어 금속산화물의 가열이나 예비환원 등의 다른 용도로 사용되도록 공급할 수 있다.

본 발명은 상기한 특징들 및 상이한 전기로 강제조의 작업조건에 맞게 이들을 적용시키는 것들도 포함한다.

Claims (15)

1. 전기에너지에 부가해서는 탄소함유 연료 및 산소 또는 산소함유가스가 로상부영역에 고정설치된 취입장치에 의해 로 공간내로 또는 로 공간 및 용탕내로 취입되는 강제조용 아아크로에서 전기에너지를 절약하고 에너지 공급을 증가시키는 방법에 있어서, 산소 또는 산소함유가스를 자유분사하여 하부접선방향으로 전극이 이루는 원 및 로 벽사이의 공간내의 스크랩 및 로 공간내로 또는 스크랩이나 로 공간내로 취입하고, 취입분사가 용융물 부분으로 용탕하부에 설치된 노즐에 의해 가스를 취입하는 것임을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 탄소함유연료 등의 고체가 하나 또는 다수의 내마모피복된 중공전극을 통해 용탕으로 취입됨을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소취입장치가 6개까지의 배출구를 갖고 가스분사의 유속이 최소한 음속으로 조절됨을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 취입장치에서 흘러나온 산소함유가스의 통과량이 배출가스분해 및/또는 연료의 공급에 따라 조절됨을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 용탕하부에 있는 노즐의 가스 통과량은 노내의 용융량이 증가함에 따라 감소되고, 전체의 스크랩이 용융되면 분사율이 관당 2Nm³/min 보다 작아질 때까지 감소됨을 특징으로 하는 방법.
6. 제3항에 있어서, 취입장치가 700 내지 1300℃로 예열된 공기로 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제3항에 있어서, 취입장치의 각 배출구, 즉 노즐은 산소작동시 가장 좁은 장소에서 다음 식에 따라

   [수학식 1]

   

   로 설계된 공칭직경 D를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제3항에 있어서, 로 벽상부에서 취입장치는 그 종축이 노 내부직경의 0.5 내지 0.8배에 해당하는 직경은 갖는 실린더에 접하도록 실치됨을 특징으로 하는 방법.
9. 제3항에 있어서, 취입장치의 종축이 수평에 대해 30 내지 60°의 각으로 아래로 기울어짐을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 0.4mm 보다 작은 입자로된 석탄 및/또는 코크스 등의 탄소함유연료가 스크랩 및/또는 용융된 스크랩으로 취입되고 최대 4mm 까지의 거친 입자로된 연료가 용탕내로 취입됨을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항 또는 제5항에 있어서, 용탕하부에 있는 노즐이 60바아 까지 증가된 압력으로 작동됨을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항 또는 제5항에 있어서, 용탕하부에 있는 2중관으로 형성된 노즐이 불활성가스, 불활성가스-탄화수소-혼합물 및/또는 오일을 주입할 때 중심관내가 내화성물질로 채워짐을 특징으로 하는 방법.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 또는 다수의 중공전극을 통해 탄소함유연료, 건조된 스러지, 슬래그형성제, 광석, 예비환원된 광석, 합금제, 잔여물질, 분진, 슬래그, 폐유 등의 고체가 운반체 가스와 함께 하나 또는 임의의 혼합물로 용탕내로 취입됨을 특징으로 하는 방법.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중공전극을 통해 고체를 이송할 때 고체-가스-현탄액의 압력이 전극입구에서 최소한 2바아, 바람직하게는 8 내지 20바아로 조절됨을 특징으로 하는 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기의 공정이 선철, 합금 및 다른 금속용융을 생산하기 위해서도 사용됨을 특징으로 하는 방법.

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