KR930004473B1 - Process for making iron in the blast furnace - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1도는 본 발명에 따른 용광로의 수직 단면도.1 is a vertical sectional view of the furnace according to the invention.
제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 본 발명의 용광로의 수평 단부도.2 is a horizontal end view of the furnace of the present invention taken along line II-II of FIG.
제3도는 본 발명에 따른 용광로의 연료비와 송풍구의 상대적인 위치와의 관계를 도시하는 그래프.3 is a graph showing the relationship between the fuel cost of the blast furnace and the relative position of the tuyeres according to the present invention.
제4도는 용선내의 규소함량과 송풍구의 상대적인 위치의 관계를 도시하는 그래프.4 is a graph showing the relationship between the silicon content in the molten iron and the relative position of the tuyere.
제5도는 본 발명에 따른 버너의 개략적인 단면도.5 is a schematic cross-sectional view of a burner according to the invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 용광로 본체 12 : 풍구11: furnace body 12: air vent
13 : 송풍구 14 : 적층선13: air vent 14: laminated line
28 : 버너 본체 29 : 파일럿 버너28: burner body 29: pilot burner
본 발명은 제철용 용광로내에서 철을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 특히 용광로 속에서 투입되는 장입물을 예열하기 위한 가스의 송풍에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing iron in a steelmaking furnace, and more particularly to a blowing of gas for preheating the charges introduced into the furnace.
철광석을 선철로 만들기 위한 종래의 용광로 조업에 있어서, 열풍의 송풍은 거의 예외없이 주로 풍구를 통한 송풍에 의존해 왔다. 송풍 기체 함량의 79%를 점유하는 질소는 환원에 기여하지 못하고 용광로의 높이와 적층선 사이에 쌓인 장입물에 막대한 열량을 주게 되어 가스 환원을 가속시키는데 기여하게 된다. 다시말해 질소는 열원 및 환원제 역할을 하는 코크스에 조력하는 열의 구실을 하는 것이다.In conventional blast furnace operations for making iron ore into pig iron, the blowing of hot air has relied mainly on blowing through the tuyere, with almost no exception. Nitrogen, which occupies 79% of the blowing gas content, does not contribute to the reduction but contributes enormous heat to the charge accumulated between the height of the furnace and the lamination line, thereby accelerating gas reduction. In other words, nitrogen serves as a heat source and aids the coke to act as a reducing agent.
따라서 이는 노샤프트의 상부에 존재하는 장입물을 예열시키는데 매우 효과적이어서 장입물을 예열시키기 위한 열공급의 필요성을 제거해준다.This is therefore very effective in preheating the charge present on top of the no shaft, eliminating the need for heat supply to preheat the charge.
최근에, 용광로 조업의 생산성을 향상시키기 위해 또는 용광로 정부 가스를 합성화학 제품의 재료에 사용할 수 있도록 하기 위해, 풍구를 통한 송풍 가스가 주로 산소로 이루어지게 한 용광로 조업을 위한 다양한 방법이 제안되고 있다. 예를 들어, 한가지 방법이 일본국 특허출원 공개 제159104/85호에 다음과 같이 서술되어 있다.Recently, various methods have been proposed for the operation of furnaces in which blowing gas through the tuyere consists mainly of oxygen, in order to improve the productivity of the furnace operation or to enable the use of the furnace government gas in the material of synthetic chemicals. . For example, one method is described in Japanese Patent Application Publication No. 159104/85 as follows.
(1) 노의 정부를 통하여, 주로 철광석과 코크스로 이루어진 장입물을 용광로 속으로 장입한다.(1) Through the Roh's government, the charge, mainly iron ore and coke, is charged into the furnace.
(2) 노의 풍구를 통하여, 순수한 산소, 미분탄 그리고 풍구입구에서 화염온도가 상승하는 것을 방지하는 온도조정 가스등을 송풍한다.(2) Blow through the furnace vents with pure oxygen, pulverized coal and temperature-controlled gases to prevent flame temperatures from rising at the vents.
(3) 용광로의 중간높이를 통하여, 질소가 없는 예열 가스가 장입물을 예열하기 위해 송풍된다.(3) Through the middle height of the furnace, nitrogen-free preheating gas is blown to preheat the charge.
(4) 송풍된 순수한 산소에 의해, 장입물에 포함된 코크스가 장입된 철광석을 용융 및 환원시키기 위해 그리고 노의 정부로 부터 질소가 없는 가스를 발생하기 위해 연소된다.(4) With the pure oxygen blown, the coke contained in the charge is burned to melt and reduce the charged iron ore and to generate nitrogen free gas from the government of the furnace.
그러나 상기 방법은 장기간에 걸쳐 낮은 연료비를 갖는 안정한 용광로 조업을 지속시키기가 매우 힘들다.However, this method is very difficult to sustain stable furnace operation with low fuel costs over a long period of time.
본 발명의 목적은 장기간에 걸쳐 낮은 연료비를 갖은 안정한 조업을 지속 시킬 수 있는 용광로 내에서 철을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for producing iron in a smelting furnace which can sustain stable operation with low fuel costs over a long period of time.
상기 목적을 위해, 본 발명에 따른 용광로내에서 철을 제조하기 위한 방법은, 용광로 본체의 하부에 풍구(12)를 갖는 용광로를 제공하는 단계와, 예열가스용 송풍구(13)를 갖는 용광로를 제공하는 단계와, 적층선과 풍구(12)의 높이(15)사이의 거리가 1.0인 곳에 용광로 본체의 적층선(14)에서 아래쪽으로 0.15~0.60의 범위내에 송풍구(13)를 배열하는 단계와, 상기 송풍구(13)를 통하여 용광로내로 예열가스를 주입하는 단계로 구성되는 용광로내에서 철을 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기 용광로는 40체적%이상의 산소의 혼합물과 함께 분쇄된 석탄 및 화염온도 제어제가 풍구(12)를 통하여 공급되는 것을 특징으로 한다.For this purpose, a method for producing iron in the furnace according to the present invention, providing a furnace having a
본 발명의 목적, 또다른 목적 그리고 장점들은 부수 도면을 참고로한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.The objects, further objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
제1도를 참고로 본 발명에 따른 용광로의 일실시예를 설명하고자 한다.An embodiment of the furnace according to the present invention will be described with reference to FIG.
제1도는 본 발명의 용광로를 예시하는 수직 단면도이다. 철광석, 코크스 및 용제로 구성된 장업물이 일정한 수준의 적층선(14)까지 적재되도록 용광로 속으로 장입된다. 용광로 본체(11)에는 풍구(12)가 설치되어 있다. 풍구(12)를 통하여 40체적%이상의 산소가스, 미분탄 그리고 화염 온도 조절제가 용광로 속으로 투입된다. 예열가스를 도입하기 위한 송풍구(13)는 적층선에서 풍구까지의 거리를 1.0이라고 할 경우 적층선에서 0.50만큼 떨어진 높이에 설치되어 있다. 송풍구는 동일 높이에 설치된 16개의 입구로 한 세트가 구성되며, 수평으로부터 25°하향 경사를 이루고 있다. 이들 송풍구(13)를 통해 장입물을 예열하기 위해 용광로 속으로 예열 가스가 도입된다. 그리하여 40체적% 이상의 산소를 갖는 송풍가스가 코크스 및 미분탄을 완전히 연소되게 하며, 발생된 환원가스가 높은 온도를 갖기 때문에 철광석은 용융되어 선철 및 슬랙으로 환원된다. 제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 수평 단부도이다. 16개의 송풍구(13)가 원주상에 서로 등간격으로 설치되어 있다.1 is a vertical sectional view illustrating the furnace of the present invention. The load consisting of iron ore, coke and solvent is charged into the furnace to load up to a certain level of stacking line 14. The
[송풍구의 위치][Location of blowhole]
실시예에서 송풍구의 위치는 풍구 입구의 높이와 적층선 사이의 거리를 1.0으로 할 경우 적층선 아래로 0.05의 높이에 설치된다. 그러나, 상기 위치는 적층선 아래로 0.15 내지 0.60의 범위에 있는 어떠한 지점에 설정되어도 무방하다. 좀더 바람직한 위치의 범위는 적층선으로부터 0.30 내지 0.55이다.In the embodiment, the position of the tuyere is provided at a height of 0.05 below the lamination line when the distance between the height of the tuyere entrance and the lamination line is 1.0. However, the position may be set at any point in the range of 0.15 to 0.60 below the lamination line. A more preferred range of positions is 0.30 to 0.55 from the lamination line.
상기 위치의 범위를 제한하는 이유를 서술하고자 한다.We will describe the reasons for limiting the range of these locations.
제3도는 용광로 조업시에 연료비에 대한 송풍구(13)의 상대적인 위치의 관계를 그래프로 나타낸 것이다. 횡좌표에서 풍구입구의 높이와 적층선 사이의 거리를 1.0으로 할 경우 적층선으로부터 송풍구의 위치까지의 거리의 비를 나타낸다. 제4도는 용융선철내의 규소와 예열가스 도입을 위한 송풍구(13)의 상대적인 위치의 관계를 그래프로 나타내고 있다. 제3도와 유사하게 횡좌표에서, 송풍구의 높이와 적층선 사이의 거리를 1.0이라 할 경우 송풍구의 위치와 적층선 사이의 거리의 비를 나타낸다.3 is a graph showing the relationship of the relative position of the
제3도에서 알 수 있듯이, 풍구입구의 높이와 적층선 사이의 거리를 1이라 할 경우 적층선 아래로 0.15 내지 0.60의 범위에서, 연료비는 용융선철의 톤당 500 내지 600Kg의 범위로 충분히 낮으며, 또한 하자 발생이 거의 없다. 만약 송풍구가 적층선 아래로 0.15이하의 위치에 설치되었다면, 용광로가 용융선철의 톤당 650Kg 이하의 연료비로 작동될 경우 용선 온도의 감소 또는 피복판의 손상이 일어난다. 만약 송풍구가 적층선으로부터 0.60이상의 위치에 설치되었다면, 용선 온도의 감소나 용선의 정체 현상이 일어난다. 송풍구가 적층선으로부터 0.15 이하나 0.60이상의 위치에 설치되었을때 용광로가 용융선철의 톤당 700Kg이상의 연료비로 작동하지 않는한 장기간에 걸쳐 안정된 용광로 조업을 유지하기는 불가능하다.As can be seen in FIG. 3, if the distance between the height of the air inlet and the stacking line is 1, in the range of 0.15 to 0.60 below the stacking line, the fuel cost is sufficiently low, in the range of 500 to 600 kg per ton of molten pig iron, Also, there is almost no defect. If the tuyeres are installed below 0.15 below the lamination line, a reduction in the melting temperature or damage to the cladding may occur if the furnace is operated at a fuel rate of less than 650 kg per tonne of molten pig iron. If the tuyeres are located at 0.60 or more above the lamination line, a decrease in the molten iron temperature or a congestion of the molten iron may occur. It is not possible to maintain stable furnace operation for long periods of time unless the tuyeres are installed below 0.15 or above 0.60 from the lamination line, unless the furnace is operated at a fuel cost of more than 700 kg per tonne of molten pig iron.
제4도에서 알수 있듯이, 송풍구의 위치가 적층선 아래로 0.15 내지 0.60에 설치되었을때 용선내의 규소함량은 거의 0.30중량%이하로 감소된다. 이는 용선의 출탕후 탈규소 작업을 필요없게 하기때문에 용광로의 조업에 상당한 장점이 된다.As can be seen in FIG. 4, the silicon content in the molten iron is reduced to almost 0.30 wt% or less when the position of the tuyeres is set at 0.15 to 0.60 below the lamination line. This is a significant advantage for the operation of the furnace since it eliminates the need for desilicon work after tapping of the molten iron.
예열 가스용 송풍구의 위치는 적층선 아래로 0.33 내지 0.55의 범위에 있는 것이 좀더 바람직하다. 상기 범위는 연료비와 용선내의 규소 함량을 한층더 감소시킨다.The position of the tuyeres for the preheating gas is more preferably in the range of 0.33 to 0.55 below the lamination line. This range further reduces the fuel cost and the silicon content in the molten iron.
상술한 바와같이 예열가스의 송풍구의 위치범위를 제한함으로 인해, 연료비의 감소, 조업 재해의 방지, 그리고 저규소 용선의 생산을 이룩할 수 있다.By limiting the position range of the tuyeres of the preheating gas as described above, it is possible to reduce the fuel cost, to prevent the operation disaster, and to produce the low silicon molten iron.
[송풍구의 높이와 각 높이에서의 수][The height of the tuyeres and the number at each height]
노측의 중간 부분에 구비된 탐침에 의해 장입물 온도나 가스 온도를 측정한 결과에 따라 예열 가스는 송풍된다. 예열 가스의 송풍은 단일 높이 또는 다중 높이의 송풍구를 통해 이루어진다. 다중 높이의 송풍구를 통한 송풍의 경우에 노벽의 원주상에 설치된 각 높이의 송풍구는 몇몇 구역의 구룹으로 나누어지며, 또한 가스량과 가스온도가 동일한 구역에 수직으로 위치된 상부 그룹과 하부그룹사이에서 동시에 변화될 경우 단일 높이의 송풍구를 통한 송풍 조절의 경우보다 훨씬 더 빨리 예열의 효과가 나타난다. 다중 높이의 송풍구의 경우에 송풍의 경우에 송풍구의 설비는 가스량이나 가스온도가 각 높이마다 또는 동일한 높이에서 서로 인접한 송풍구 사이에서 변화되도록 설계하는 것이 바람직하다. 이런 설비에서는 다양한 선택적인 조절이 수행될 수 있기 때문이다. 추가로, 다중 높이의 송풍구를 통한 송풍의 경우에서 각각의 송풍구는 노벽의 주위를 따라 균일하게 위로 흐르도록 한다는 관점에서 상하 높이에 관해 서로 엇갈려 평행하게 형성되도록 위치되는 것이 바람직하다.The preheating gas is blown in accordance with the result of measuring the charge temperature or the gas temperature by the probe provided in the middle part of the furnace side. Blowing of the preheating gas is via a single height or multiple height vents. In the case of blowing through multi-height tuyeres, the tuyeres of each height installed on the circumference of the furnace wall are divided into groups of several zones, and at the same time between the upper group and the lower group, which are located vertically in the same volume of gas volume and gas temperature If changed, the effect of preheating is much faster than with air conditioning through a single height vent. In the case of multiple height tuyeres, in the case of a tuyer, it is preferable that the equipment of the tuyeres is designed such that the amount of gas or the gas temperature varies between each tuyer or between adjacent tuyeres at the same height. This is because a variety of selective adjustments can be made in these installations. In addition, in the case of the blowing through the multi-height tuyere, each tuyere is preferably positioned so as to be parallel to each other with respect to the vertical height in terms of allowing the uniformly flowing up along the periphery of the furnace wall.
동일한 양의 가스가 온도 변화없이 송풍될때는 링형 파이프로부터 유도되는 분기 파이프를 통해 고온의 예열 가스를 송풍하는 것이 바람직하다. 이들 각 높이의 송풍구는 특별히 그 수를 제한할 필요가 없다. 적층선 높이의 근처에서 노벽 주위를 지배하는 온도와 가스 조성물이 거의 균일하게 되도록 하기 위해 8 내지 18개의 송풍구가 바람직하다. 또한 상이한 높이의 송풍구 수는 1 내지 4개가 바람직하다.When the same amount of gas is blown without temperature change, it is preferable to blow the hot preheating gas through the branch pipe derived from the ring-shaped pipe. It is not necessary to particularly limit the number of the blowholes at each of these heights. 8 to 18 tuyeres are preferred in order to make the gas composition and the temperature governing around the furnace wall near the stack line height almost uniform. Also, the number of tuyeres having different heights is preferably 1 to 4.
[송풍구의 각도][Angle of tuyeres]
용광로 본체에 설치될 송풍구의 하향 경사각은 장입물의 안정각보다 더 큰 것이 바람직하다. 이는 장입물의 분말 입자들이 송풍구의 개구를 막기 때문이다. 수평 높이에 관한 노속으로의 송풍구의 하향 경사는 20°내지 50°의 범위가 바람직하다. 하향 경사가 20°이하일 경우 장입물의 분말 입자들이 송풍구의 개구를 차단하게 된다. 한편 장입물의 안정각이 최대 45°내지 50°임을 고려할때 하향경사를 50°이상으로 할 필요가 없게 된다. 추가로 50°이상의 하향 경사는 그 예각으로 인해 송풍구멍이 넓어져야 하기 때문에 노본체를 보조한다는 면에서도 바람직스럽지 못하다.The downward inclination angle of the tuyeres to be installed in the furnace main body is preferably larger than the stabilization angle of the charge. This is because the powder particles of the charge block the opening of the tuyeres. The downward slope of the tuyeres to the furnace with respect to the horizontal height is preferably in the range of 20 ° to 50 °. If the downward slope is less than 20 °, the powder particles of the charge block the opening of the tuyeres. On the other hand, considering that the stability angle of the charge is up to 45 ° to 50 °, the downward slope need not be more than 50 °. In addition, a downward inclination of more than 50 ° is undesirable in terms of assisting the main body because the blow hole must be widened due to its acute angle.
[예열 가스의 준비][Preparation of Preheating Gas]
예열 가스를 준비하기 위해서는 두가지 방법이 고려될 수 있다. 한가지 방법은 용광로에서 생성된 노정부가스와 산소에 의해 용광로의 주위에 설치된 연소로에서 생성되는 것이다. 본 발명을 실시함에 있어서, 예열 가스를 용광로 속으로 균일하게 송풍하기 위해 고온송풍 유도 파이프가 노샤프트의 높이까지 이르게 한 다음 내화성의 무거운 링형 파이프에 연결시키고 이를 또한 많은 분기 파이프에 의해 각 송풍구로 연결시키게 된다. 다른 한가지 방법은 연료 가스의 공급파이프(21), 산소공급파이프(22) 그리고 가스 온도 조정용 가스공급파이프(25)를 갖는 가스버너가 용광로 속으로 예열 가스를 도입하기 위해 송풍구에 설치된다. 각각의 버너는 연료 가스양과 산소가스양을 제어함에 의해 예열 가스의 양과 온도를 독립적으로 조정하게 된다. 버너로 유도되는 그러한 이송 파이프는 내화성으로 할 필요가 없다. 첫번째 방법과는 다른 본 방법에서는 대규모의 연소로부터 고온 송풍이 이루어지며, 버너는 각 송풍구의 설치되어 있으며, 가스 온도와 양은 각각의 송풍구에서 자유롭게 그리고 간단히 제어될 수 있다. 또한 노샤프트에 무거운 링형 고온 송풍 파이프를 설치하여야 할 필요가 없다. 작동시 노상태의 변화에 대한 신속한 반응이 이루어진다.Two methods can be considered to prepare the preheating gas. One method is to produce combustion furnaces installed around the furnace by furnace gas and oxygen from the furnace. In the practice of the present invention, in order to uniformly blow the preheating gas into the furnace, the hot blast induction pipe is brought up to the height of the no shaft and then connected to the fire resistant heavy ring-shaped pipe, which is also connected to each tuyer by many branch pipes. Let's go. Another method is a gas burner having a fuel gas supply pipe 21, an
제5도는 본 발명에 사용될 버너의 단면을 개략적으로 예시하고 있다. 파일럿 버너(29)는 산소가 분사되는 위치에 설치되어 있다. 버너 본체의 외측은 강판으로된 외피로 덮혀 있다. 가스 공급파이프(25)는 또한 버너에서 발생되는 가스의 온도를 자유롭게 조정하기 위해 버너 본체에 결합되어 있다. 냉각수용 파이프는 급수파이프(23)와 배수파이프(24)로 구성되어 있다.5 schematically illustrates a cross section of a burner to be used in the present invention. The pilot burner 29 is provided at the position where oxygen is injected. The outer side of the burner body is covered with a shell made of steel sheet. The gas supply pipe 25 is also coupled to the burner body to freely adjust the temperature of the gas generated in the burner. The cooling water pipe is composed of a
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