KR930009968B1 - 용해로에 의한 제철법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 어떠한 송풍분사량도 구비하지 않은 본 발명의 작동 특성을 나타내는 직립 용해로의 종단면도이다.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 산소-석탄 버어너 랜스 배열에 대한 단면도이다.
제 3 도는 본 발명의 작동 특성을 나타내는 용해로의 종단면도이다.
제 4 도는 본 발명의 작동을 위한 산소 및 석탄 랜스가 구비된 용해로의 송풍구에 대한 등각도이다.
제 5 도는 제 4 도에 도시된 송풍구의 또다른 배열을 나태낸 개략적인 단면도이다.
제 6 도는 제 4 도에 도시된 송풍구의 또다른 배열의 일부분에 대한 개략적인 단면도이다.
본 발명은 용해로에 의한 제철에 관한 것이다. 본 발명의 용해로는 코크스, 광석(일반적으로 일부 소결광 및 펠레트를 포함) 및 다양한 첨가제가 로의 상부로부터 장입되고, 필수적인 연소 및 정련이 로의 보시구역의 환상관(Bustle pipe)으로부터 연장된 송풍구를 통해서 로내로 분사되는 고온의 공기송풍에 의하여 영향을 받는다. 이러한 로의 생성물은 로의 기저면에 인접한 로상(hearth)으로부터 출선되는 선철이다.
용해로에서, 송풍구를 통해 용해로내로 연료용오일 또는 다른 탄화수소 연료를 유입하여 입열(thermal input)을 증가시킴으로써, 로의 코크스 요구량을 감소시키는 것이 이미 제안되었다. 이러한 연료로서 입상형태, 분말형태 또는 수중의 슬러리나 분말의 형태인 석탄을 사용하는 것이 제안되어 왔다. 용해로의 정련효율을 향상시키기 위해서 고온송풍의 적절한 수준의 산소부화(oxygen enrichment)를 도입하는 것이 또한 제안되어 왔다. 그러나, 이러한 모든 제안들을 단지 용해로의 표준작동을 증대 및 개선시키는 것을 도모하였다. 이러한 증대된 용해로 작동은 생산성과 경제성 또는 이들중 어느 하나에서 더 높은 효율을 가지지만, 통상적인 방식에 따라 계속 수행되어 왔다.
본 발명의 목적은 석탄 및 산소의 향상된 소비를 수반하는, 개선된 작동이 가능한 용해로 배열을 제공하는 것이다.
본 발명에 의해서, 철광석 및 코크스를 로의 상부에 공급하는 단계와, 정련을 위한 열을 제공하고 반응온도를 조절하며 연소를 증진시키기 위해서 석탄 및 산소를 로의 정련구역내로 분사하는 단계를 포함하는 용해로에 의한 제철방법이 제공되는데, 이때 석탄 및 산소의 분사량은 일산화탄소 및 수소의 연소에 대한 화학양론적조건의 0.7 내지 1.7의 범위내에 있다.
이렇게 발생된 일산화탄소 및 수소는 용해로의 샤프트부에서 철광석에 대한 환원제의 일부로서 작용한다.
분사된 석탄 및 산소의 바람직한 반응을 확보하기 위해서, 일반적으로 석탄 및 산소는 대략 동시에 분사된다.
석탄 및 산소의 비율은 화학양론적 조건의 0.9 내지 1.3 범위내에 있는 것이 바람직하다.
산소는 묽게하지 않은 상태로 분사되거나, 또는 공기송풍과 혼합되어 분사되거나, 또는 고온의 공기송풍에 혼합되어 분사된다.
석탄은 무연탄, 점결탄 또는 고휘발성 석탄과 같은 어떠한 조성도 가능하고, 3mm의 적절한 입자크기를 가질 수 있다. 경제성을 고려하여 볼때, 바람직한 석탄은 통상적으로 일반목적의 산업용 석탄이다.
산소 및 석탄은 랜스 또는 버어너와 같은 단일유입 요소 또는 조립체에 의해서 유입되거나, 또는 석탄은 적절한 수준의 산소를 첨가하며, 예를들면 분리된 랜스에 의해서 산소와 분리되어 로내로 유입되고, 산소는 위에서 언급한 바와같은 공기송풍에 혼합될 수 있다. 석탄은 수분을 포함하며, 산소 분사랜스에 바람직하게 인접한 로내로 펌프되는 슬러리형일 수 있다.
용해로에서, 하나 또는 그 이상의 랜스를 거친 석탄 및 산소는 송풍구를 통해서 정련구역 내로 분사된다. 그러나, 석탄 및 산소의 대형분사 수준에서, 통상의 용해로 송풍구는 로 주위에 배치된 산소 및 석탄 버어너랜스로 대체될 수 있다.
본 발명에 의해서 조성될 수 있는 반응구역에서의 제어된 열의 유리(liberation) 및 산소의 존재때문에, 공정 화학의 제어를 돕기위한 첨가제, 예를들면 저규소철 생산을 위한 미세한 철광석 또는 탈황을 돕는 첨가제가 랜스를 통해서 용해로내로 유입될 수 있다. 다량의 미세광석의 분사가 또한 가능하여, 로 상부로 장입되는 광석량을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 의해서, 철광석과 함께 로의 상부로 장입되는 코크스에 대한 필요성이 훨씬 더 줄어들며, 로 내에서 산소 및 석탄의 분사에 의한 코크스의 대체에 대한 한계는 장입물의 연화 및 용융을 초래하는 고온반응 동안에, 로내에서 지지 및 가스통기성을 제공하기 위한 코크스의 필요성에 의해서 결정된다.
또한, 용해로내에서 고온공기송풍을 적어도 부분적으로 대체하는 산소분사의 이용에 의해서, 용해로의 생산성 증가 및 폐가스의 열량 증가가 확실하게 이루어진다.
본 발명은 현존하는 용해로 장치를 최대효율 상태에서 연속적으로 사용할 수 있는 부가적 잇점을 갖는다.
끝으로, 폐가스의 열량이 증가되는 외에도, 장입물중 이용된 코크스에서보다 석탄에서 탄화수소의 성질중 더큰 양의 휘발성이 존재함에 따라 더욱 유용한 폐가스가 또한 생산됨을 알 수 있다.
본 발명은 그 범위내에 위에서 설명한 제철법을 수행하기 위한 용해로를 포함한다.
이하, 본 발명을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해서, 첨부된 도면을 참조하여 두 실시예가 설명된다.
제 1 도는 본 발명을 직립 용해로에 적용한 것을 나타낸다. 종래의 용해로의 통상적인 배열에는 광석 및 제한된 양의 코크스가 장입될 수 있는 오우버헤드식 용해로(6)가 없었다. 도면을 통해서 알 수 있듯이, 버어너 배열(7) (제 2 도에 상세히 도시됨)은 결과적으로 출선구(9)를 통하여 선철을 생산하기 위해서, 용해로의 로상위에 존재하는 정련 구역에서 연소하여 광석을 정련시키는 산소 및 석탄의 혼합체를 분사시키는데 이용된다. 이 실시예에서는 고온공기 송풍이 완전히 제거되었다.
제 2 도에서 알 수 있듯이, 버어너 배열을 수냉식재킷(25) 및 이중의 동심관을 갖추고 있다. 공급도관(27)으로부터 제공되는 석탄은 내부관(26)을 통해서 운반되고, 공급도관(29)으로 부터 제공되는 산소는 외부관(28)을 통해서 운반된다. 내부관(26) 및 외부관(28)의 노우즈(noses)가 재킷(25)을 지나 로내로 돌출함으로써, 석탄과 산소의 혼합 및 연소가 로내에서 이루어진다. 외부관(28)의 팁에는 보호용 냉각수(30)가 제공된다.
산소운반체 및 이를 둘러싸는 조립체의 냉각을 향상시키기 위해서, 석탄의 유입을 포함한 다른 설계가 계획될 수 있다. 이러한 배열에서, 석탄은 고리형태 또는 다수의 분리된 분출형태로 산소흐름의 주위에 유입될 것이다.
석탄랜스를 통한 석탄/공기 분사율이 550kg/thm(486kg/thm의 조건석탄 분사율과 같음)이고 산소분사율이 0.477tonnes/thm인 전형적인 작동 실시예에서, 바람직한 정련온도 및 성능 상태에서 장입물 중의 코크스가 490kg/thm에서 109kg/thm으로 감소될 수 있었다. 이 실시예에서, 석탄 및 산소 분사량은 일산화탄소 및 수소의 연소에 대한 화학 양론적 조건의 0.98이다.
제 3 도를 참조하면, 정상적인 작동순서에 따라서, 장입물(2)을 상부에서 공급할 수 있도록 배열된 통상적인 구조의 용해로(1)가 도시되어 있는데, 장입물(2)은 광석(일부 소결광 및 철광석 펠레트 포함), 코크스 및 그밖의 비교적 소량첨가제의 혼합물로 구성된다. 장입물은 로를 통해서 아래로 이동하여 정련구역(44)에서 환상관(5)으로 부터 제공된 송풍구(3)를 통해 유입되는 고온의 송풍과 만난다. 고온 송풍은 보통 고온공기로 이루어진다. 송풍구(3)는 로내로 들어오는 고온송풍의 통로가 되는 것 외에도, 산소 및 석탄의 분사를 위해서 제 4 도, 5 도 또는 6 도의 배열에 따라 이용되어 오고 있다. 한 실용실시예에서, 로의 각각의 송풍구를 통해서 분당 30kg의 석탄 분사와 분당 15m2에 달하는 산소의 분사가 이루어졌다(각각의 송풍구를 통한 송풍에서 산소의 함유량은 33%에 달한다). 이러한 분사에 의해서, 장입물 내의 코크스의 필요량이 현저히 감소되고, 정련효율은 석탄과 산소의 연소에 의해서 도입되는 증가된 양의 열에 의해서 증가된다.
석탄 랜스를 통한 석탄/공기의 분사율이 300kg/thm(265kg/thm의 건조석탄 분사율과 같음)이고, 산소분사율이 0.276tonnes/thm인 본 발명의 한 전형적인 실시예에서, 바람직한 정련온도 및 성능상태에서 장입물중의 코크스가 490kg/thm에서 283kg/thm로 감소될 수 있고, 또한 송풍부피도 1104nm3/thm에서 693m3/thm로 감소될 수 있다. 이 실시예에서, 석탄 및 산소분사량은 일산화탄소 및 수소의 연소에 대한 화학론록적 조건의 0.99이다.
이 실시예는 75%소결광 및 25% 펠레트로 구성된 장입물을 사용하여 작동하는 용해로를 이용하였다.
제 4 도 내지 제 6 도는 산소 및 석탄분사에 대한 또 다른 배열을 나타낸다. 제4 도에는 누르개(13)와 시라우드(14)를 거쳐서 석탄 및 산소에 대한 용해로관(15) 및 송풍구(12)내로 돌출하는 분리된 랜스(10, 11)가 도시되어 있다. 석탄은 일반적으로 랜스(10)와 함께 운반된다. 이러한 배열은 용해로의 송풍구에서 설치 및 작동에 있어서 간단하고 효율적이다.
또 하나의 배열이 제 5 도에 도시되어 있는데, 이 배열에서는 인코우넬과 같은 내산화 재료로 이루어진 이중의 동심 랜스가 송풍관(16)에 설치되어 있다. 제 5 도에는 또한 용광로의 송풍구(17)가 도시되어 있다. 이 경우에, 산소관은 외부관(19)이고, 석탄을 운반하는 내부관(18)과 동심을 이룬다. 이러한 배열은 수행하기가 간단하고, 쉽게 설치할 수 있으며, 석탄 및 산소관의 출구를 나란히 놓음으로써 석탄 및 산소를 효율적으로 연소시킬 수 있다.
제 6 도에는 송풍구(23)내로 위치된 포오트(21) 및 (22)를 통해서 산소 및 석탄이 분리하여 분사되는 또 다른 배열이 도시되어 있다. 석탄 및 산소는 송풍구의 주위에 있는 다수의 포오트 또는 단일 포오트를 통해서 로내로 유입될 수 있다.
Claims (12)
- 철광석과 코크스를 용해로의 상부로 공급하는 단계 및 석탄과 산소를 상기 용해로의 정련구역내로 분사하는 단계를 포함하는 용해로에 의한 제철 방법에 있어서, 석탄과 산소의 분사량이 일산화탄소 및 수소의 연소에 대한 화학 양론적 조건보다 적은 이 조건의 0.7 내지 0.99의 범위내에 있어서, 이에 의해 연소의 증진과 함께 반응온도가 조절되고 정련을 위한 열이 제공됨을 특징으로 하는 제철방법.
- 제 1 항에 있어서, 산소는 묽게 하지 않은 상태로 분사됨을 특징으로 하는 제철방법.
- 제 1 항에 있어서, 산소는 공기송풍내에서 혼합된 상태로 분사됨을 특징으로 하는 제철방법.
- 제 1 항에 있어서, 석탄의 입자크기가 3mm이하임을 특징으로 하는 제철방법.
- 제 1 항에 있어서, 석탄과 산소가 하나 이상의 결합된 입구요소나 입구조립체에 의해서 유입됨을 특징으로 하는 재철방법.
- 제 3 항에 있어서, 석탄과 산소가 하나 이상의 버어너 랜스에 의해서 유입됨을 특징으로 하는 제철방법.
- 제 1 항에 있어서, 석탄과 산소가 분리된 입구요소 또는 조립체에 의해서 유입됨을 특징으로 하는 제철방법.
- 제 3 항에 있어서, 산소는 운반요소를 통해서 상기 입구 조립체로 이동하고, 석탄은 상기 산소운반요소 및 입구 조립체의 냉각을 향상시키는 방식으로 유입됨을 특징으로 하는 제철방법.
- 제 1 항에 있어서, 석탄과 산소가 송풍구들중 일부를 거쳐서 랜스에 의해 분사됨을 특징으로 하는 제철방법.
- 제 1 항에 있어서, 석탄과 산소가 상기 용해로의 송풍구들 중 일부를 대신하여 상기 용해로 주위에 배치된 산소 및 석탄 버어너에 의해서 분사됨을 특징으로 하는 제철방법.
- 제 1 항에 있어서, 공정화학을 조절하기 위해 석탄 및 산소 분사와 함께 첨가제들이 상기 용해로 내로 분사됨을 특징으로 하는 제철방법.
- 제 1 항에 있어서, 석탄 및 산소분사와 함께 상기 용해로에 장입된 전체 광석중 일부가 미세한 광석으로 분사됨을 특징으로 하는 제철방법.
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