WO2013100520A1 - 일관제철시스템 및 일관제철방법 - Google Patents

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권오준
박성호
김동수
박종수
최진식
김도형
이종환
유종우
백찬준
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    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to an integrated steelmaking system and an integrated steelmaking method, and more particularly, to an environment-friendly integrated steelmaking system by not only significantly reducing the amount of environmental pollutants generated in raw material processing and steelmaking processes, but also reducing energy consumption. And an integrated steelmaking method.
  • molten steel is manufactured by refining in a converter using molten iron produced in a blast furnace as a main raw material.
  • the current blast furnace process necessarily involves the raw material preliminary treatment equipment, such as coke manufacturing equipment and sintering equipment, which eventually requires the construction of additional auxiliary equipment in addition to the blast furnace equipment, bringing enormous cost for the equipment.
  • the quantity of molten iron that can be supplied by one unit equipment implementing the process is still large enough to produce molten blast furnace, for example, 3 million tons or more, preferably 4 million tons or more.
  • molten blast furnace for example, 3 million tons or more, preferably 4 million tons or more.
  • melt reduction facility or blast furnace facility is a facility for reducing ore using coal-based reducing agent, and a large amount of carbon dioxide is emitted as a result of the reduction reaction, which is often pointed out as a cause of accelerating global warming.
  • an environment-friendly integrated steelmaking system and integrated steelmaking method by varying the route of pig iron supplied in the molten reduction process, which is a molten iron manufacturing equipment, and by treating the pig iron supplied from it with energy efficiency.
  • an integrated steelmaking system and an integrated steelmaking method for obtaining a steel sheet by casting and rolling molten steel manufactured from the above-described integrated steelmaking system and integrated steelmaking method in one process.
  • a highly productive integrated steelmaking system and an integrated steelmaking method having a production capacity of 3 million tons or more, preferably 4 million tons or more.
  • one aspect of the present invention is to provide an integrated steelmaking system having a casting and rolling process having a compact configuration compared to the existing casting and rolling process, and an integrated steelmaking method using the same.
  • an integrated steel making system includes: a reduced iron ore manufacturing apparatus including a first flow reduction reactor facility configured to reduce iron ore including one or more flow reduction reactors to produce reduced iron ore; A first bulking device configured to produce a bulky reducing iron by agglomerating and receiving the reduced iron ore from the first flow reduction facility; And a steelmaking apparatus including a melting furnace for melting molten mass-reduced iron mass produced in the first mass-forming apparatus and a molten steel to produce molten steel by receiving the molten iron and mass-reduced iron produced in the apparatus. can do.
  • the integrated steelmaking system includes a first flow reduction reactor and a second flow reduction reactor, each of which includes one or more flow reduction reactors to reduce iron ore to produce reduced iron ore.
  • Reduced iron ore manufacturing apparatus comprising; A first bulking device and a second bulking device configured to produce the bulk reducing iron by receiving and bulking the reduced iron ore from the first and second flow reducing facility; And a steelmaking apparatus including a melting furnace for melting molten mass-reduced iron mass produced in the first mass-forming apparatus and a molten steel to produce molten steel by receiving the molten iron and mass-reduced iron produced in the apparatus. can do.
  • an integrated steel making system includes: a reduced iron ore manufacturing apparatus including a first flow reduction reactor facility configured to reduce iron ore including one or more flow reduction reactors to produce reduced iron ore; A hydrogen reducing gas supply facility connected to the first flow reducing reactor facility in a gas communication relationship to supply hydrogen reducing gas; A first bulking device configured to produce a bulky reducing iron by agglomerating and receiving the reduced iron ore from the first flow reduction facility; And a steelmaking apparatus including a melting furnace for melting molten mass reduction iron massified in the first massaging apparatus to produce molten iron, and a steelmaking apparatus for manufacturing molten steel by receiving the molten iron manufactured in the apparatus.
  • an integrated steelmaking system includes a first flow reduction reactor and a second flow reduction reactor, each of which includes one or more flow reduction reactors to reduce iron ore to produce reduced iron ore.
  • Reduced iron ore manufacturing apparatus comprising; A hydrogen-based reducing gas supply facility connected to the first flow-reduction facility or the second flow-reduction facility in a gas communication relationship to supply hydrogen-based reducing gas; A first bulking device and a second bulking device configured to produce the bulk reducing iron by receiving and bulking the reduced iron ore from the first and second flow reducing facility; And a steelmaking apparatus including a melting furnace for melting molten mass reduced iron that is agglomerated in the first massaging apparatus and a molten iron for producing molten iron; and a steelmaking apparatus for receiving molten iron and mass reduced iron produced in the apparatus for manufacturing molten steel. can do.
  • the final flow path of the first flow path and the furnace is connected to the gas communication through the gas supply pipe, the first flow path of the first flow path and the second flow path of the second flow path equipment
  • the flow reduction path is preferably connected in a gas communication relationship through a reducing gas connecting pipe.
  • At least one of the first flow return reactor and the second flow return reactor includes a circulation pipe, and an initial flow reduction path of the at least one facility includes the final flow of the at least one facility through the circulation pipe. It is advantageous to be connected in a gas communication relationship to the flow return path.
  • the final flow path and the melting furnace of the first flow path reactor equipment is connected in a gas communication relationship through the gas supply pipe, the flow path of the flow path of the first flow path equipment and the second flow path reduction equipment
  • the furnace is connected in a gas communication relationship through a reducing gas connecting pipe, the reducing gas connecting pipe is preferably connected to the circulation pipe of at least one facility.
  • At least one of the circulation tubes is provided with at least one of a carbon dioxide remover and a heater.
  • the exhaust gas of the first flow reduction reactor is supplied to the second flow reduction reactor through a reducing gas connecting pipe.
  • the damping device is further provided with the reducing gas connection pipe.
  • At least one of the circulation pipes is preferably provided with at least one of a carbon dioxide removal device and a heater.
  • the steelmaking apparatus includes a converter or an electric furnace, and the converter or the electric furnace and the second blocker are preferably connected in a block of reduced iron communication through a block of reduced bulk iron transfer pipes.
  • the bottom of the converter is preferably provided with a nozzle configured to supply fuel and oxygen (O2)
  • the upper portion of the converter is preferably provided with a lance for supplying an oxygen-containing gas.
  • the oxygen-containing gas is advantageously heated air.
  • the continuous casting machine for casting molten steel produced in the steelmaking apparatus and the rolling device preferably further comprises a continuous rolling device directly connected.
  • the continuous rolling apparatus included in the integrated steelmaking system for producing cast steel; A cutter disposed at a rear end of the continuous casting machine; A rolling mill disposed at the rear end of the cutter; And a cooling device disposed at a rear end of the rolling mill, wherein the continuous casting machine produces a cast steel having a thickness of 30 to 150 mm at a casting speed of 4.5 to 15 mpm, and according to the casting speed of the cast steel produced in the continuous casting machine, It is preferable that the slab is cut to provide a slab to a rolling mill to selectively perform batch rolling and continuous continuous rolling of directly rolling the slab produced in the continuous casting machine to the rolling mill.
  • the continuous rolling apparatus simultaneously perform rough rolling and finish rolling with only one set of rolling trains.
  • a heat cover is disposed in the space portion to cover at least one surface of the cast steel to insulate the transferred cast steel.
  • the heat cover is configured to open the side, the pusher for pushing the cutting slab cut by the cutter through the open side and the side of the space portion includes a filer disposed to receive the cut slab, the filer It is preferable to laminate
  • the continuous casting machine is effective to produce a slab with a thickness of 30 ⁇ 150mm.
  • the peripheral speed of the continuous casting machine is advantageously 4 ⁇ 15mpm.
  • the rolling apparatus includes a roughing mill and a finishing mill, and steel sheet heating means is further included between the roughing mill and the finishing mill.
  • the coil box for winding and storing the steel sheet in the coil state between the steel plate heating means and the finishing mill is preferably further included.
  • a method for manufacturing an integrated steelmaking process includes: reducing reduced iron ore in a first flow reduction reactor facility to produce reduced iron ore; In the first block device, the step of receiving the powdered iron ore reduced in the first flow reduction facility to agglomerated to produce a bulk reducing iron; And a molten iron manufacturing step including a molten iron manufacturing step of manufacturing molten iron by melting the massively reduced reduced iron in the first bulking device in the melting furnace, and a steelmaking step of receiving molten iron prepared in the iron making step to produce molten steel. It may include.
  • a method for manufacturing an integrated steelmaking process includes: reducing reduced iron ore in a first flow reduction reactor facility and a second flow reduction facility; In the first block and the second block, the first flow reducing facility and the second flow reducing facility is reduced by receiving the iron ore reduced by the step of producing the mass reduction iron; And a molten iron manufacturing step including a molten iron manufacturing step of manufacturing molten iron by melting the bulky reduced iron that has been agglomerated in the first bulking device in the melting furnace, and receiving molten steel and the reduced iron which are manufactured in the iron making step to manufacture molten steel. It is preferable to include a steel making step.
  • a method for manufacturing an integrated steelmaking process includes reducing iron ore in a first flow reduction reactor to produce reduced iron ore, respectively, in the first flow reduction reactor or all or part of reducing gas.
  • reducing iron ore in a first flow reduction reactor to produce reduced iron ore, respectively, in the first flow reduction reactor or all or part of reducing gas.
  • hydrogen-based reducing gas as;
  • a steelmaking step including a molten iron manufacturing step of melting molten mass reduced iron in the first massifying device to produce molten iron and a steelmaking step of receiving molten iron prepared in the ironmaking step. It may include.
  • a method for manufacturing a reduced iron ore by reducing iron ore in each of the first and the second flow reduction reactor facilities Using the hydrogen-based reducing gas as part or all of the reducing gas in the facility or the second flow reduction reactor facility; In the first block and the second block, the first flow reducing facility and the second flow reducing facility is reduced by receiving the iron ore reduced by the step of producing the mass reduction iron; And a molten iron manufacturing step including a molten iron manufacturing step of melting molten bulk iron reduced in the first bulking device to produce molten iron and a molten steel prepared by the molten iron and the mass reduced iron. It may include a steel making step.
  • the reduction of iron ore in the first flow reduction reactor is performed so that the reduction rate is 50 to 80%, and the reduction of iron ore in the second flow reduction reactor is performed so that the reduction rate is 80 to 95%.
  • the molten iron and the bulk reduction iron supplied to the steelmaking step is charged at a charge of 40 to 80% by weight molten iron and 20 to 60% by weight of the bulk reduction iron.
  • the steelmaking step is advantageously performed by a converter or an electric furnace.
  • the bulk reducing iron is effectively charged in the melting furnace or steelmaking step at a high temperature of 500 ⁇ 800 °C.
  • the oxygen-containing gas is preferably heated air.
  • the continuous rolling step the continuous casting step of producing a cast
  • a rolling step of rolling the cast steel produced in the continuous casting step wherein the batch rolling and the continuous cutting in which the cutting step of cutting the cast steel is performed before the rolling step according to the playing speed of the cast steel produced in the continuous casting step. It is preferable to selectively carry out continuous rolling which continuously rolls the cast steel of the casting step.
  • the casting step is supplied to the cast steel of 1250 ⁇ 1300 °C, the cast steel in the transfer step is preferably maintained at a temperature of 1000 °C or more.
  • the rolling step is supplied to the cast between 1000 ⁇ 1200 °C, in the rolling step it is preferable that the cast steel to maintain a temperature of 850 °C or more.
  • the slab passing through the transfer step is cut out from the slab moving line, and the slab processing step of removing the slab supplied during the rolling interruption from the slab moving line, wherein in the slab processing step It is preferable to further include a cutting processing step of cutting the slabs supplied to the conveying step in the playing step while cutting the slab of the conveying step.
  • the continuous casting step is preferably to produce a slab with a thickness of 30 ⁇ 150mm.
  • the rolling step includes a rough rolling step and a finishing rolling step, and a steel sheet heating step is further included between the rough rolling step and the finishing rolling step.
  • an integrated steelmaking system and a method for manufacturing an integrated steel making system which can not only flexibly cope with the raw material environment but also significantly reduce environmental pollution.
  • an integrated steelmaking system having a casting and rolling process having a compact configuration compared to the existing casting and rolling process, and an integrated steelmaking method using the same.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an integrated system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to another embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to another embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to another embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to another embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of an integrated steel making system according to another embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a system in which a continuous rolling apparatus is further included in the integrated steelmaking system of FIG. 7.
  • FIG. 14 is a schematic view showing a system in which a continuous rolling apparatus is further included in the integrated steelmaking system of FIG. 8.
  • FIG. 15 is a schematic view showing a system in which a continuous rolling apparatus is further included in the integrated steelmaking system of FIG. 9.
  • FIG. 16 is a schematic view showing a system in which a continuous rolling apparatus is further included in the integrated steelmaking system of FIG. 10.
  • FIG. 17 is a schematic view showing a system in which a continuous rolling apparatus is further included in the integrated steelmaking system of FIG. 11.
  • FIG. 18 is a schematic view showing a system in which the continuous rolling apparatus is further included in the integrated steelmaking system of FIG. 12.
  • FIG. 19 is a view showing the process when the rolling stop reason of the continuous rolling apparatus 30 of the present invention
  • Figures 19a and 19b is a schematic side view of the continuous rolling apparatus
  • Figure 19c is a view of the continuous rolling apparatus 30 Plane schematic.
  • FIGS. 20 and 21 are operation diagrams showing the operation of the piler and the pusher in the space portion of the present invention
  • Figure 22 is a view showing a state that the heat cover in conjunction with the filer and the pusher.
  • integrated iron means an iron making method including a process of manufacturing molten iron using iron ore as a raw material and manufacturing a steel sheet from the molten iron
  • the integrated steelmaking system is a steelmaking step of manufacturing molten iron and It can be described by dividing into a steelmaking step of manufacturing molten steel and a continuous rolling step of casting molten steel in a continuous or batch manner and rolling the steel sheet in the same line.
  • the steelmaking step is performed by a melting reduction facility (melting furnace) for reducing molten iron ore to produce molten iron.
  • the melting furnace is subjected to flow reduction of the iron-iron ore and then agglomerated to produce agglomerated reduced iron, and to produce molten iron by reducing the agglomerated reduced iron in a melting furnace.
  • a melting reduction facility melting furnace
  • the amount of molten iron that can be produced in the smelter is not sufficient compared to the blast furnace, when only the molten iron produced in the smelting furnace is used, it is necessary to install a plurality of facilities, so that the productivity is not bad and the site of the steelworks is difficult to secure. Secondary problems can arise.
  • the melting furnace of the present invention further has one or more processes for bulk-reducing the ferrite ore and then bulking it. That is, if the bulking process is two or more, in one preferred embodiment of the present invention, the bulk reducing iron produced by the additional bulking process is melted in a melting furnace, and further reduction occurs in the process to produce molten iron. Rather, it undergoes a process of reduction in subsequent steelmaking steps, resulting in molten steel.
  • the reduced iron ore prepared by reducing the iron ore is prepared by massifying the reduced iron ore, and then the molten iron and the remaining mass of the reduced iron are prepared by melting some or all of the reduced or reduced iron.
  • the present invention relates to an integrated steelmaking system for producing molten steel using the same method and an integrated steelmaking method using the same.
  • FIG. 1 One example of the integrated steelmaking system of the present invention is shown in FIG. 1
  • the integrated steelmaking system 1 of the present invention has a steelmaking apparatus 10 and a steelmaking apparatus 20 (in the drawing, one of the preferred examples of the converter, which will be described below), and a continuous rolling apparatus. (30).
  • the iron making apparatus 10 includes a reduced iron ore manufacturing apparatus 11 configured to reduce the iron ore to produce reduced iron ore; A bulking apparatus 13 for massifying the reduced iron ore reduced in the reduced iron ore manufacturing apparatus; And a smelting furnace 12 for melting molten iron which has been agglomerated in this blocker 13 to produce molten iron.
  • the reduced ferrous ore manufacturing apparatus 11 includes a first flow reduction reactor (111), the first flow reduction reactor (111) includes one or more flow reduction reactor.
  • the first flow reduction reactor (111) is a facility for reducing spectroscopic stones while flowing with gas.
  • the spectroscopic stone undergoes a reduction step in a series of fluidization furnaces forming the fluidization plant. That is, the fluidization furnace is a place where the injected spectroscopy is reduced in stages by the reducing gas, but the number is not limited, but it is preferable that two or more are included for sufficient reduction, and more than three are included. desirable.
  • the first flow reduction reactor (111) is thereafter for supplying the bulk reduction iron to the melting furnace (melting reduction facility) 12 through the first bulking device (13), in the melting furnace (12) Since additional reduction is made, three flow reduction paths 1111, 1112, 1113, and 1114 are sufficient, and four are more preferable.
  • the first flow reduction reactor facility 111 includes four flow reduction reactors 1111, 1112, 1113, and 1114.
  • a gas distribution plate (not shown) may be provided to disperse the gas as in the general flow reduction path.
  • the first blocker 13 is a device configured to block and receive the reduced iron ore reduced in the first flow reduction reactor (111).
  • the first blocker 13 is provided with a first hopper 131 for storing reduced iron ore and supplying it to the first blocker 13, and the first hopper 131 has a first reduced iron supply pipe. Through 132, the final flow reduction path 1111 of the first flow reduction path facility 111 is connected to the reduced iron ore communication relationship.
  • the melting furnace 12 is configured to melt agglomerated reduced iron that is agglomerated in the first agglomeration apparatus 13 to produce molten iron.
  • the melting furnace 12 is connected in a gas communication relationship through the final flow path (1111) and the gas supply pipe 121 of the first flow path reactor (111), the first flow path of the reactor (111)
  • Flow reducing paths 1111, 1112, 1113 and 1114 are connected in gas communication via a gas supply pipe (not shown).
  • the reducing gas supplied to the final flow reduction path 1111 through the gas supply pipe 121 is supplied to the first flow reduction path 1114 through the flow reduction paths 1111, 1112, 1113 and 1114 in sequence.
  • the iron ore is first supplied to the first flow reduction path (1114), and then supplied to the final flow reduction path (1111) through the flow reduction paths (1114, 1113, 1112, 1111), thus the flow reduction paths ( Through 1114, 1113, 1112, 1111, the iron ore is reduced by the reducing gas.
  • the first flow return path 1114 and the final flow return path 1111 of the first flow return path facility 111 are separated by the first circulation pipe 1115. It is preferable that the flue gas generated in the initial flow return path is supplied to the final flow return path by being connected in a communication relationship. That is, in one preferred embodiment of the present invention, the final flow return path 1111 and the first flow return path 1114 of the first flow return path facility 111 are connected to the gas communication path through the first circulation pipe 1115. Can be connected.
  • the first circulation pipe 1115 may further include a carbon dioxide removal device 118, and the carbon dioxide removal device 118 may be provided with an exhaust gas discharge pipe 1181 for discharging the exhaust gas.
  • first circulation pipe 1115 between the carbon dioxide removal unit 118 and the final flow reduction path 1111 may be further provided with a heater (not shown) for raising the temperature of the circulating gas.
  • the exhaust gas discharged from the first flow reduction reactor 111 is provided to the final flow reduction reactor 1111 after the carbon dioxide removal device 118 is provided in the first circulation pipe 1115 to reduce gas. To be recycled.
  • the temperature of the circulating gas can be controlled.
  • the steelmaking step after the above-described steelmaking step may be performed by a steelmaking apparatus including a refining facility such as a converter or an electric furnace.
  • a refining facility such as a converter or an electric furnace.
  • a converter is a device that supplies oxygen or an oxygen-containing gas into a furnace to combust carbon in molten iron and convert molten iron in which carbon is dissolved to molten steel.
  • the molten steel is burned by combustion heat in which carbon or other oxidized components are burned by oxygen. Is a device that takes place at the same time.
  • the converter may use the entire amount of the molten iron supplied in the above-described steelmaking step, it may be used by charging additional scrap or block iron.
  • the steelmaking apparatus comprises a converter in the following manner.
  • the converter 20 is manufactured from molten iron and agglomerated reduced iron in the second agglomeration apparatus 14 as a main raw material to produce molten steel.
  • it can be configured to produce molten steel by charging a large amount of extra molten iron scrap.
  • the lance 21 and the nozzle 22 are provided at the top and the bottom of the converter 20, respectively.
  • Oxygen is blown into the nozzle provided in the lower portion of the converter to perform the role of refining molten steel.
  • fuel which can act as a heat source together with oxygen can be blown.
  • the fuel may include coal, combustible gas, etc., but is not necessarily limited thereto.
  • the fuel may be blown together with oxygen, or may be blown by a carrier gas such as nitrogen to a separate nozzle.
  • a carrier gas such as nitrogen
  • the lance 21 may inject a gas containing oxygen, preferably air into the furnace.
  • the oxygen-containing gas injected into the furnace serves to additionally supply heat to the molten steel by post combustion of carbon monoxide produced by the decarburization reaction of the molten steel.
  • a heating means may be added to the supply path of the oxygen-containing gas in order to further increase the thermal efficiency of the oxygen-containing gas, as the heating means may be any one that is commonly used, more preferably discharged from the converter
  • a heat exchanger type heating device 211 for exchanging heat of waste gas may be used.
  • the converter 20 and the second blocker 14 to be described later may be connected in a block-shaped reduced iron communication relationship through the block-shaped reduced iron transfer pipe 23 is movable. In this way, the converter 20 and the second blocker 14 are connected in a block of reduced iron transfer via a block of reduced iron transfer tube 23 to prevent oxidation of the reduced block of reduced iron.
  • the mass reduction reduced iron transfer pipe 23 can maintain a nitrogen gas atmosphere.
  • the converter may have a method of blowing oxygen through the nozzle 22 at the bottom as described above, but may also refine the molten steel by blowing oxygen through the above-described lance 21 or a separate lance (not shown). Has already been revealed earlier.
  • the continuous rolling device 30 in view of the flow direction of the steel can be followed by a continuous rolling device 30 to obtain a steel sheet by casting molten steel and rolling the cast slab in the same line in the rear of the steel making device 30 described above.
  • the continuous rolling device 30 preferably includes a continuous casting machine and a rolling device, it is preferable that the continuous casting machine and the rolling device are directly connected to each other.
  • the direct connection means that the slab discharge portion of the combustion casting machine and the slab inlet of the rolling apparatus are the same and are substantially spatially connected.
  • FIGS. 19A and 19B a side schematic view of the continuous rolling apparatus 30 is shown in FIGS. 19A and 19B, and a top schematic view of the continuous rolling apparatus 30 is shown in FIG. 19C.
  • the continuous rolling device 30 of the present invention comprises a continuous casting machine 301 for producing a cast steel from molten steel produced in the steelmaking apparatus; A cutter 310 disposed at a rear end of the continuous casting machine 301 to cut the cast steel; Located at the rear end of the cutter 310, and includes a roller 320 is located in the rear end of the space portion 320 and the roller 320 is disposed to transfer the cast steel to the rolling mill 360.
  • the cast slab including slab
  • the continuous rolling of the present invention in order to continuously perform casting and rolling, the casting step and the rolling step are directly connected to each other so that the cast pieces are the same. Rolling in the form of casting and rolling in a line.
  • continuous continuous rolling refers to a rolling in which a continuous rolling is completed in a state in which the cast is not cut during the continuous rolling (of course, the steel sheet is cut to a suitable length while the rolling is completed or during rolling or for other reasons.
  • Batch rolling means cutting and rolling the slabs into slabs of suitable length after casting.
  • the cast steel is referred to as continuous rolling in the sense that it does not leave the line connecting the continuous casting machine and the rolling equipment.
  • the space part 320 has a heat cover 325 for blocking the temperature of the cast steel passing through the space 320 to the outside to block the adjacent space from the outside, heating the cast to compensate for the temperature drop of the cast steel
  • the heater 340 is disposed, the pusher 335 and the piler 330 is disposed on the side surface of the space 320.
  • It includes a descaler 350 for removing the scale of the surface of the cast steel before the cast steel is supplied to the rolling mill 360, the cast steel rolled to the final thickness through the rolling mill 360 is a cooling device for securing the target material (370) After passing through the cooling device 370, if necessary, even in the case of continuous continuous rolling or batch rolling, if the amount of cast steel is large, the rear end of the cooling device 370 to cut the strip so that a high speed cutter 380 is disposed and the strip cut in the high speed cutter 380 is wound in the winder 390.
  • the high speed cutter 380 is used in the case of continuous continuous rolling or batch rolling, when the amount of cast steel is large and needs to be divided and wound up. At this time, when the target weight is achieved, the high speed cutter 380 operates to cut the strip, and the cut strip is wound in the winder 390. Since the descaler 350, the rolling mill 360, the cooling device 370, the high speed cutter 380, and the winding machine 390 can be used in the conventionally known configurations, detailed description thereof will be omitted. .
  • the continuous casting machine 301 can provide a cast of 30 ⁇ 150mm at a speed of 4.5 ⁇ 15mpm (meter per minute), the temperature of the cast at the exit side of the continuous casting machine 301 is 1250 ⁇ 1300 °C.
  • the continuous casting machine 301 may provide a cast of 80 to 100 mm at a temperature of 1250 to 1300 ° C.
  • the cast steel provided under the above conditions in the continuous casting machine 301 is introduced into the space 320 through the cutter 310.
  • the cutter 310 does not operate.
  • the heat cover 325 is disposed in the space 320 to prevent the temperature of the cast steel from passing through, but the temperature drop in the space 320 is sufficiently small according to the feed rate of the cast steel, so that the cast steel has a temperature of 1000 to 1100 ° C. or more. If the heat cover 325 may be removed. This is because even if there is a heater 340 in the rear, since the heating amount is limited, it is difficult to perform hot rolling afterwards when the temperature cannot be maintained above 1000 to 1100 ° C.
  • the heat cover 325 may be implemented in such a manner as to cover one surface of the passing slab, which will be described later with reference to FIGS. 19B and 23.
  • the space part 320 becomes a space for supplying the cast steel when the rolling is performed, it is implemented to a length that can be located between the cast steel between 15 ⁇ 30t to make one coil. This generally corresponds to a length of 20 to 30 m.
  • the space 320 may accommodate a cast steel making one coil, which is advantageous for selectively performing batch rolling and continuous rolling. That is, when continuous continuous rolling is difficult, the slab filling the space 320 is cut by the cutter 310 to perform batch rolling. Since the slab thus cut is a weight capable of winding one coil, Products finished to finish rolling are rolled up in one coil so that there is no waste.
  • the cast pieces of the coil portion can be supplied to the rolling mill 360 in a state of being cut in advance, the problem caused by the inconsistency in the throughput of the continuous casting machine 301 and the rolling mill 360 can be solved.
  • the heater 340 is disposed in the space 320, and the temperature of the cast slab is increased while passing through the space 320.
  • the heater 340 raises the slab provided at the temperature of 1000-1100 degreeC or more to the rollable temperature.
  • the heater 340 is only operated when the rolling speed is limited by the playing speed, and may not be operated in the batch rolling that can be rolled regardless of the playing speed.
  • the length of the space 320 is a length including a space in which the heater 340 is disposed, and the heater 340 has a horizontal type (transverse type) in which a side is opened for removing the cast steel during the accident treatment. It is preferable that it is a heater.
  • the cast steel produced in the continuous casting machine 301 passes through the cutter 310, when continuously rolling at the production speed of the cast steel rolled at the casting speed in the rolling mill 360, due to the temperature drop of the cast steel Continuous rolling is performed if the cast temperature does not fall below the rollable temperature (above 850 ° C.), and if the cast temperature falls below the rollable temperature, the slab is cut through the cutter 310 to make a slab.
  • the cut slab, that is, the slab S is sent to the rolling mill 360 to perform batch rolling.
  • the temperature drop of the cast steel due to the space part 320 and the heating amount of the heater 340 to compensate for it may be determined.
  • the heater 340 is preferably provided as an induction heater to perform non-contact heating.
  • the rolling mill 360 can perform rough rolling and finish rolling at the same time using only one set of rolling columns, and in this case, the configuration of the equipment can be simplified.
  • the rolling mill may be configured by connecting 4 to 8 stands.
  • the cast steel temperature of 850 °C or more should be ensured. Therefore, it is preferable that the cast steel provided to the rolling mill 360 has a temperature of 1000-1200 degreeC.
  • the pusher 335 and the filer 330 which cut the cast piece of the space part 320 and remove it from the cast move line. Include.
  • the cut slab that is, the slab S
  • the piler 330 disposed on the side of the space 320.
  • the casting can be continued until the molten steel of the continuous casting machine 301 is exhausted.
  • the slab S is pulled out by the filer 330 on the side of the space 320
  • the slab S gathered in the filer 330 may be processed by another process of treating the slab S, for example, an electric furnace.
  • Can be utilized in The above-described operation may have a length in which the space 320 may have a single cast, and the heater 340 may have an open side, and may be more easily performed without interference with other facilities.
  • the cutter 310 is operated to operate the space 320. Cut the slabs. At this time, the heat cover 325 is moved upward from the position surrounding the cast (see Fig. 19b).
  • the operator cuts the slab at the cutting work portion 345 of the rolling mill 360 side end of the space portion 320 or the rolling mill of the space portion 320 through the additional cutter 345.
  • the end portion of the (360) side is cut to make the slab of the space portion 320 into the slab (S). This is because it is difficult to remove the slab inside the rolling mill 360 in the case of a trouble of the rolling mill 360, so that the slab that does not enter the rolling mill 360 is cut.
  • the continuous casting machine 301 continuously produces the cast irrespective of the reason for stopping the rolling, so that the cast steel is continuously supplied from the continuous casting machine 301 even during processing of the casting in the space 320. . Therefore, after the initial cutting, the slab introduced into the space 320 is cut by the cutter 310 so as to have a small size piece, and removed to a separate position, thereby cutting the slab of the space 320 and slab from the slab moving line. Prevent further ingress of cast during processing.
  • FIG. 20 and 21 illustrate the operation of the piler 330 and the pusher 335 in the space 320 of the present invention
  • FIG. 22 shows the heat cover 325 together with the piler 330 and the pusher 335. The action is shown.
  • both ends of the space 320 are cut through the cutter 310 and an additional cutting or cutting work portion 345 and the heat cover 325 is lifted up, and then the space 320 Pusher 335 disposed on one side of the) pushes the slab (S) to the piler 330 in the space 320.
  • the roller 322 used to push the slab (S) to the side in addition to the running roller 321 may be to support the slab (S), for such a structure, the Republic of Korea Patent Publication No. 2003-0075615, Since it is disclosed in detail in 2004-0011713, the detailed structure thereof will be omitted.
  • the space 320 is cut into a small size through the cutter 310. Introduced into the space 320, the slab that did not flow into the 320, and when the slab fills the space 320, the cutter 310 is operated again to cut the slab to the length of the space 320 to the slab ( S) is made, and pushed to the pusher 335 a while ago and is piled up with the filer 330.
  • the heat cover 325 includes a fixed upper surface 326, a side fixing part 328, and a side flow part 327, and the driving part 329 is driven, whereby the side flow part ( 327 is raised by the driver 329, and the slab S of the space 320 is moved to the piler 330 by the pusher 335 into the open space by the side flow 327 being raised.
  • the side flow part 327 is raised by the driver 329, and the slab S of the space 320 is moved to the piler 330 by the pusher 335 into the open space by the side flow 327 being raised.
  • the continuous rolling device 30 can be processed in one system even if the casting speed of the continuous casting machine 301 is fast or slow.
  • the space 320 is provided, and the space 320 has a length of 20 to 30 m, so that in the case of batch rolling, an amount corresponding to one coil can be processed by the rolling mill 360.
  • the continuous rolling device 30 even in the case of continuous continuous rolling, even if a rolling trouble occurs, it is not necessary to stop casting in the continuous casting machine 301, and the slab during the rolling trouble treatment process. By stacking (S) and using it in another process, it is possible to easily utilize the cast produced in the continuous casting machine 301 during the rolling trouble treatment.
  • FIGS. 13 to 18 Another embodiment of the continuous rolling apparatus may include the apparatus disclosed in FIGS. 13 to 18.
  • the continuous rolling device 30 casts and discharges the slab in a continuous casting method in the continuous casting machine 31 the molten steel produced in the converter 20 or the electric furnace (20-1).
  • the rolling burden of the rolling apparatus increases, so that the slab manufactured in the continuous casting machine 31 has a thickness of 30 to 150 mm in order to directly roll the slab cast in the continuous casting machine 31.
  • More preferable thickness is 120 mm or less, most preferably 100 mm or less.
  • the thickness of the slab discharged from the mold 313 of the continuous casting machine 31 is preferably 40 ⁇ 200mm, then liquid core reduction (liquid core reduction) located before the discharge of the continuous casting machine 31 Up to 30% liquid phase reduction may be performed in region 314. When the thickness is satisfied, the liquid pressure reduction may not be performed.
  • the slab discharged from the continuous casting machine 31 is rolled by the rolling device (32).
  • a slab cutting device 315 may be included between the continuous casting machine and the rolling device to ensure continuity between the continuous casting machine 31 and the rolling device 32, which may vary in processing speed.
  • the rolling apparatus is divided into a rough rolling mill 422 and a finishing mill 426 and rolled to produce a steel sheet.
  • Heating means 424 may be added between the roughing mill 422 and the finishing mill 426.
  • the heating means 424 may be an induction furnace or a tunnel furnace, and the induction furnace method is preferable for a more compact installation.
  • the slab discharge means 423 also referred to as a pusher, there may also be a piler to pile the slab discharged) in at least one of the front and rear of the heating means (shown in the figure provided in the front). It is more preferable to do.
  • the slab discharge means 423 is for discharging the slab in the vertical direction (lateral direction) of the slab traveling direction, and when the operation failure occurs in the front and rear processes, it functions to discharge the slab that cannot be processed from the production line. .
  • the length of the slab discharge means is preferably corresponding to the length of the slab 1 ⁇ 2 sheets (for example 5.5 ⁇ 11m).
  • the rough rolled and heated slab is then reduced to the desired thickness through finishing rolling to become the final product.
  • it may be wound in the form of a coil according to the thickness of the product and the demand of the demand.
  • the finishing mill 426 consists of 3-8 rolling heats, and it is more preferable that it consists of 4-7 rolling heats.
  • a coil box 425 may be further included at the front of the finishing mill 426, preferably at the rear of the heating unit 424, to wind and store the roughly rolled steel sheet.
  • the coil box 425 may serve as a buffer for resolving inconsistency in the processing speed between the rough mill 422 and the finishing mill 426, to equalize the temperature in the steel sheet, or to secure a time margin in the process.
  • the coil box 425 is more preferably insulated. In the continuous continuous rolling, the steel sheet may not pass through the coil box 425.
  • the scale removing device 421 is positioned in front of at least one of the roughing mill 422 and the finishing mill 426, and it is more preferable for the steel sheet or the roll protection to be rolled with the scale removed on the surface of the steel sheet. Do. It is preferable that the cutter 427 is positioned behind the finishing mill to cut the product to a desired size. A preferred example of the cutter 427 is a shearing machine.
  • FIGS. 2 and 3 Another example of the integrated steelmaking system of the present invention is shown in FIGS. 2 and 3.
  • the integrated steelmaking system 2 shown in FIG. 2 is shown in FIG. 1 except that the first flow reduction path facility 111 of the steelmaking apparatus includes three flow reduction paths 1111, 1112 and 1113. It is substantially the same as the integrated steelmaking system 1.
  • the integrated steelmaking system 2 shown in FIG. 3 is substantially the same as the integrated steelmaking system 1 shown in FIG. 1 except that an electric furnace 20-1 is used instead of the converter 20 as the steelmaking apparatus. Do.
  • the number of melt reduction furnaces described in the integrated steelmaking system 2 shown in FIG. 3 may be changed as in FIG. 2 as described above.
  • FIG. 4 Another example of the integrated steelmaking system of the present invention is shown in FIG. 4.
  • the integrated steelmaking system 1 includes two reduced reduction ore manufacturing apparatuses 11 as compared with FIG. 1 as described above. There is a major difference in further defining the communication relations between the respective flow reduction facility (111, 112).
  • the steelmaking apparatus 20 and the continuous rolling apparatus 30 are substantially the same as that of the other embodiment mentioned above, this embodiment demonstrates only the steelmaking apparatus 10 in this embodiment, and abbreviate
  • the iron making apparatus 10 is a reduced iron ore manufacturing apparatus 11 configured to reduce the iron ore to produce reduced iron ore; Agglomeration apparatus (13, 14) for massifying the reduced iron ore reduced in this reduced iron ore manufacturing apparatus; And a melting furnace 12 for melting molten iron which has been agglomerated in the bulking devices 13 and 14 to produce molten iron.
  • the reduced iron ore manufacturing apparatus 11 includes a first flow reduction reactor (111) and a second flow reduction reactor (112), and the first flow reduction reactor (111) and the second flow reduction reactor (11) 112 each includes one or more flow reduction reactors.
  • the first 111 and the second flow reduction reactor facility 112 is a facility for reducing spectroscopy while flowing with gas.
  • the spectroscopic stone undergoes a reduction step in a series of fluidization furnaces forming the fluidization plant. That is, the fluidization furnace is a place where the injected spectroscopy is reduced in stages by the reducing gas, but the number is not limited, but it is preferable that two or more are included for sufficient reduction, and more than three are included. desirable.
  • the first flow reduction reactor (111) is thereafter for supplying the reduced reduction iron to the melting furnace (melting reduction facility) 12 through the first bulking device (13), in the melting furnace (12) Since additional reduction is made, three flow reduction paths 1111, 1112, 1113, and 1114 are sufficient, and four are more preferable.
  • the second flow reduction reactor facility 112 manufactures the bulk reducing iron through the second bulking device 14 and directly inputs it to the converter 20 without additional melt reduction in the melting furnace 12, the second flow reducing reactor facility 112 is used. More preferably, four flow reduction paths 1121, 1122, 1123, and 1124 included in the flow reduction path facility 112 are disposed for a sufficient reduction.
  • the first flow reduction path facility 111 includes four flow reduction paths 1111, 1112, 1113 and 1114, and the second flow reduction path facility 112 includes four flow reduction paths 1121. , 1122, 1123, and 1124 are shown.
  • gas dispersion plates (not shown) for dispersing gas are provided as in the general flow reduction paths. It may be provided.
  • the mass converters 13 and 14 are configured to mass-reduce the reduced iron ore reduced by the first fluidized-circuit reactor 111 and the second fluidized-bed reactor. And a second bulking device 14 configured to receive and massify the reduced reduced iron ore from the facility 112.
  • the first blocker 13 is provided with a first hopper 131 for storing reduced iron ore and supplying it to the first blocker 13, and the first hopper 131 has a first reduced iron supply pipe. Through 132, the final flow reduction path 1111 of the first flow reduction path facility 111 is connected to the reduced iron ore communication relationship.
  • the second blocker 14 is provided with a second hopper 141 for storing reduced iron ore and supplying the second blocker 14 to the second blocker 141.
  • a second hopper 141 for storing reduced iron ore and supplying the second blocker 14 to the second blocker 141.
  • the supply pipe 142 is connected to the reduced flow iron ore and the final flow reduction path 1121 of the second flow reduction facility (112).
  • the melting furnace 12 is configured to melt agglomerated reduced iron that is agglomerated in the first agglomeration apparatus 13 to produce molten iron.
  • the melting furnace 12 is connected in a gas communication relationship through the gas supply pipe 121 and the final flow reduction path 1111 of the first flow reduction facility (111) of the reduced iron ore manufacturing apparatus 10, 1
  • the flow reduction paths 1111, 1112, 1113 and 1114 of the flow return path facility 111 are connected in gas communication via a gas supply pipe (not shown).
  • the reducing gas supplied to the final flow reduction path 1111 through the gas supply pipe 121 is supplied to the first flow reduction path 1114 through the flow reduction paths 1111, 1112, 1113 and 1114 in sequence.
  • the iron ore is first supplied to the first flow reduction path (1114), and then supplied to the final flow reduction path (1111) through the flow reduction paths (1114, 1113, 1112, 1111), thus the flow reduction paths ( Through 1114, 1113, 1112, 1111, the iron ore is reduced by the reducing gas.
  • the flow reduction paths 1121, 1122, 1123, and 1124 of the second flow reduction path facility 112 are connected in a gas communication relationship through a gas supply pipe (not shown).
  • the reducing gas is first supplied to the final flow reduction path 1121 and then to the initial flow reduction path 1124 via the flow reduction paths 1121, 1122, 1123, and 1124.
  • the iron ore is first supplied to the first flow reduction path (1124), and then supplied to the final flow reduction path (1121) through the flow reduction paths (1124, 1123, 1122, 1121), thus the flow reduction paths ( Through 1124,1123,1122,1121, the iron ore is reduced by the reducing gas.
  • the reducing gas of the second flow reduction reactor facility 112 may also be supplied directly from the melting furnace or by a separate reducing gas supply line.
  • the first flow reduction path 1114 of the first flow reduction reactor (111) is the gas communication through the reducing gas connecting pipe (1116) It is connected to the flow return path of the two flow return path equipment (112). Through this, the flue gas of the first flow reduction reactor (111) can be supplied to the second flow reduction reactor (112).
  • the reducing gas connecting pipe connects the first flow return path 1114 of the first flow return path facility 111 and the final flow return path 1111 of the second flow return path facility 112 to connect the first flow return path facility.
  • the exhaust gas of 111 may be supplied to the second flow reduction reactor facility 112.
  • the final flow return paths 1111 and 1121 of the at least one facility are connected in a gas communication relationship by the circulation pipes 1115 and 1125 so that the flue-gas generated in the initial flow return path of the at least one facility is reduced to that of the other facility.
  • the reducing gas connecting pipe (1116) is connected to the circulation pipe (1115, 1125)
  • the first flow reduction path 1114 of the first flow reduction path facility 111 and the final flow reduction path 1121 of the second flow reduction path facility 112 may be connected in a gas communication relationship.
  • the reducing gas connection pipe 1116 is not connected to the circulation pipe even though the circulation pipes 1115 and 1125 exist, and the first flow reduction path 1114 and the second flow of the first flow reduction path facility 111 are provided.
  • the final flow reduction path 1121 of the reduction furnace facility 112 may be directly connected, or may be connected only to some circulation pipes.
  • the final flow return path 1111 and the first flow return path 1114 of the first flow return path facility 111 are connected to the gas communication path through the first circulation pipe 1115. Can be connected.
  • the first circulation pipe 1115 may further include a carbon dioxide removal device 118, and the carbon dioxide removal device 118 may be provided with an exhaust gas discharge pipe 1181 for discharging the exhaust gas.
  • first circulation pipe 1115 between the carbon dioxide removal unit 118 and the final flow reduction path 1111 may be further provided with a heater (not shown) for raising the temperature of the circulating gas.
  • the exhaust gas discharged from the first flow reduction reactor 111 is provided with the carbon dioxide removal unit 118 in the first circulation pipe 1115, after the carbon dioxide is removed, the final flow reduction reactor 1111 or the second flow reduction reactor. It is supplied to the furnace facility 112 and recycled as reducing gas.
  • the temperature of the circulating gas can be controlled.
  • final flow return path 1121 and the first flow return path 1124 of the second flow return path facility 112 may be connected in a gas communication relationship through the second circulation pipe 1125.
  • the second circulation pipe 1125 may be provided with a carbon dioxide removal device 116, and the carbon dioxide removal device 116 may be provided with an exhaust gas discharge pipe 1161 for discharging the exhaust gas.
  • the second circulation pipe 1125 between the carbon dioxide removal unit 116 and the final flow reduction path 1121 may be provided with a heater 117 for raising the temperature of the circulating gas.
  • the exhaust gas discharged from the second flow reduction reactor facility is supplied to the final flow reduction reactor after carbon dioxide is removed and recycled as reducing gas.
  • the heater 117 as described above, the temperature of the circulating gas can be controlled.
  • a dedusting device preferably wet, in a reducing gas connecting pipe, ie, an exhaust gas path, connecting the first flow reducing reactor facility 111 and the second flow reducing reactor facility 112. It is more preferable to provide a vibration damper (not shown) so that dust, sulfur, and other impurities of the exhaust gas can be removed (vibrated).
  • FIGS. 5 and 6 Another example of the integrated steelmaking system of the present invention is shown in FIGS. 5 and 6.
  • the integrated steelmaking system 2 shown in FIG. 5 is shown in FIG. 4 except that the first flow reduction path facility 111 of the steelmaking apparatus includes three flow reduction paths 1111, 1112 and 1113. It is substantially the same as the integrated steelmaking system 1.
  • the integrated steelmaking system 2 shown in FIG. 6 is substantially the same as the integrated steelmaking system 1 shown in FIG. 4 except that an electric furnace 20-1 is used instead of the converter 20 as the steelmaking apparatus. Do. In addition, the number of melt reduction furnaces described in the integrated steelmaking system 2 shown in FIG. 6 may be changed to be the same as in FIG. 5.
  • FIG. 1 One preferred embodiment of the integrated steelmaking system of the present invention is shown in FIG. 1
  • the integrated steelmaking system 1 of the present invention includes a steelmaking apparatus 10 and a steelmaking apparatus 20 (in the drawing, one of the preferred examples of the converter is described below).
  • the iron making apparatus 10 includes a reduced iron ore manufacturing apparatus 11 configured to reduce the iron ore to produce reduced iron ore; A bulking apparatus 13 for massifying the reduced iron ore reduced in the reduced iron ore manufacturing apparatus; And a smelting furnace 12 for melting molten iron which has been agglomerated in this blocker 13 to produce molten iron.
  • the reduced iron ore manufacturing apparatus 11 includes a first flow reduction reactor (111), each of the first flow reduction reactor (111) includes at least one flow reduction reactor.
  • the first flow reduction reactor (111) is a facility for reducing spectroscopic stones while flowing with gas.
  • the spectroscopic stone undergoes a reduction step in a series of fluidization furnaces forming the fluidization plant. That is, the fluidization furnace is a place where the injected spectroscopy is reduced in stages by the reducing gas, but the number is not limited, but it is preferable that two or more are included for sufficient reduction, and more than three are included. desirable.
  • the first flow reduction reactor (111) is thereafter for supplying the reduced reduction iron to the melting furnace (melting reduction facility) 12 through the first bulking device (13), in the melting furnace (12) Since additional reduction is made, three flow reduction paths 1111, 1112, 1113, and 1114 are sufficient, and four are more preferable.
  • the first flow reduction path facility 111 includes four flow reduction paths 1111, 1112, 1113, and 1114.
  • a gas distribution plate (not shown) may be provided to disperse the gas as in the general flow reduction path.
  • the bulking device 13 is configured to massify by receiving the reduced iron ore reduced in the first flow reduction facility (111).
  • the first blocker 13 is provided with a first hopper 131 for storing reduced iron ore and supplying it to the first blocker 13, and the first hopper 131 has a first reduced iron supply pipe. Through 132, the final flow reduction path 1111 of the first flow reduction path facility 111 is connected to the reduced iron ore communication relationship.
  • the melting furnace 12 is configured to melt agglomerated reduced iron that is agglomerated in the first agglomeration apparatus 13 to produce molten iron.
  • the melting furnace 12 is connected in a gas communication relationship through the gas supply pipe 121 and the final flow reduction path 1111 of the first flow reduction facility (111) of the reduced iron ore manufacturing apparatus (11), 1
  • the flow reduction paths 1111, 1112, 1113 and 1114 of the flow return path facility 111 are interconnected in a gas communication relationship through a gas supply pipe (not shown).
  • the reducing gas supplied to the final flow reduction path 1111 through the gas supply pipe 121 is supplied to the first flow reduction path 1114 through the flow reduction paths 1111, 1112, 1113 and 1114 in sequence.
  • the iron ore is first supplied to the first flow reduction path (1114), and then supplied to the final flow reduction path (1111) through the flow reduction paths (1114, 1113, 1112, 1111), thus the flow reduction paths ( Through 1114, 1113, 1112, 1111, the iron ore is reduced by the reducing gas.
  • the hydrogen-based reducing gas supplied from the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 may be used as part or all of the reducing gas of the first flow reducing reactor equipment 111.
  • the hydrogen-based reducing gas supplied from the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 is used as all or part of the reducing gas of the first flow reduction / reduction facility 111. Therefore, the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 is connected to the first flow reduction path facility 111 through the hydrogen-based reducing gas supply pipe 151 in a gas communication relationship. Preferably, the hydrogen-based reducing gas supply facility (15) is connected to the final flow reduction path 1111 of the first flow reduction reactor (111).
  • the hydrogen-based reducing gas supplied by the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 means a gas containing 70% or more of hydrogen in a volume ratio.
  • hydrogen in addition to pure hydrogen, hydrogen may be modified by reforming one or more kinds of reformed gases such as coke flue gas (COG), liquefied natural gas (LNG), and Finex flue gas (FOG). Reforming gas may be used so that it contains 70% or more by volume ratio.
  • COG coke flue gas
  • LNG liquefied natural gas
  • FOG Finex flue gas
  • the reducing gas of the first flow reduction reactor (111) is not the reducing gas supplied from the hydrogen-based reducing gas supply (15), the remaining reducing gas is supplied directly from the melting furnace or a separate reduction It can be supplied by a gas supply line. However, even in such a case, the reducing gas by the above-described hydrogen-based reducing gas may be supplied to the first flow reduction reactor facility 111.
  • the first flow return path 1114 and the final flow return path 1111 of the first flow return path facility 111 are connected to the gas by the circulation pipe 1115. It is preferable that the flue gas generated in the first flow reduction reactor of the at least one facility is connected to the final flow reduction reactor. In this case, the hydrogen-based reducing gas supply pipe 151 may also be connected to the circulation pipe 1115.
  • the final flow return path 1111 and the first flow return path 1114 of the first flow return path facility 111 are connected to the gas communication path through the first circulation pipe 1115. Can be connected.
  • the first circulation pipe 1115 may further include a carbon dioxide removal device 118, and the carbon dioxide removal device 118 may be provided with an exhaust gas discharge pipe 1181 for discharging the exhaust gas.
  • first circulation pipe 1115 between the carbon dioxide removal unit 118 and the final flow reduction path 1111 may be further provided with a heater (not shown) for raising the temperature of the circulating gas.
  • the exhaust gas discharged from the first flow reduction reactor 111 is provided to the final flow reduction reactor 1111 after the carbon dioxide removal device 118 is provided in the first circulation pipe 1115 to reduce gas. To be recycled.
  • the temperature of the circulating gas can be controlled.
  • FIGS. 8 and 9 Another example of the integrated steelmaking system of the present invention is shown in FIGS. 8 and 9.
  • the integrated steelmaking system 2 shown in FIG. 8 is the integrated steelmaking system shown in FIG. 7 except that the first flow reduction and returning equipment 111 includes three flow reducing and returning paths 1111, 1112 and 1113. It is substantially the same as (1).
  • the integrated steelmaking system 3 shown in FIG. 9 is substantially the same as the integrated steelmaking system 1 shown in FIG. 7 except that an electric furnace 20-1 is used instead of the converter 20 as the steelmaking apparatus. Do.
  • the number of melt reduction furnaces described in the integrated steelmaking system 3 shown in FIG. 9 may be changed to be the same as in FIG. 8.
  • the steelmaking apparatus may further have one or more processes for bulking the iron ore after mass reduction to overcome these disadvantages.
  • the reduced reduction iron produced by the additional agglomeration process is not melted in the melting furnace and further reduction occurs in this process to produce molten iron, but undergoes a process of reduction in a subsequent steelmaking step, resulting in molten steel. .
  • inventions described below are prepared by agglomerated the reduced iron ore prepared by reducing the iron ore to produce a bulk reducing iron, and then the molten iron prepared by melting a part of the bulk reducing iron and the rest of the mass reduced iron.
  • the present invention relates to an integrated steelmaking system for producing molten steel using a main raw material in a converter and an integrated steelmaking method using the same.
  • FIG. 1 Another embodiment of the integrated steelmaking system of the present invention is shown in FIG. 1
  • the integrated steelmaking system 1 of the present invention includes a steelmaking apparatus 10 and a steelmaking apparatus 20 (in the drawing, one of the preferred examples of the converter is described below).
  • the iron making apparatus 10 includes a reduced iron ore manufacturing apparatus 11 configured to reduce the iron ore to produce reduced iron ore; Agglomeration apparatus (13, 14) for massifying the reduced iron ore reduced in this reduced iron ore manufacturing apparatus; And a melting furnace 12 for melting molten iron which has been agglomerated in the bulking devices 13 and 14 to produce molten iron.
  • the reduced iron ore manufacturing apparatus 11 includes a first flow reduction reactor (111) and a second flow reduction reactor (112), and the first flow reduction reactor (111) and the second flow reduction reactor (11) 112 each includes one or more flow reduction reactors.
  • the first 111 and the second flow reduction reactor facility 112 is a facility for reducing spectroscopy while flowing with gas.
  • the spectroscopic stone undergoes a reduction step in a series of fluidization furnaces forming the fluidization plant. That is, the fluidization furnace is a place where the injected spectroscopy is reduced in stages by the reducing gas, but the number is not limited, but it is preferable that two or more are included for sufficient reduction, and more than three are included. desirable.
  • the first flow reduction reactor (111) is thereafter for supplying the reduced reduction iron to the melting furnace (melting reduction facility) 12 through the first bulking device (13), in the melting furnace (12) Since additional reduction is made, three flow reduction paths 1111, 1112, 1113, and 1114 are sufficient, and four are more preferable.
  • the second flow reduction reactor facility 112 manufactures the bulk reducing iron through the second bulking device 14 and directly inputs it to the converter 20 without additional melt reduction in the melting furnace 12, the second flow reducing reactor facility 112 is used. More preferably, four flow reduction paths 1121, 1122, 1123, and 1124 included in the flow reduction path facility 112 are disposed for a sufficient reduction.
  • the first flow reduction path facility 111 includes four flow reduction paths 1111, 1112, 1113 and 1114, and the second flow reduction path facility 112 includes four flow reduction paths 1121. , 1122, 1123, and 1124 are shown.
  • gas dispersion plates (not shown) for dispersing gas are provided as in the general flow reduction paths. It may be provided.
  • the mass converters 13 and 14 are configured to mass-reduce the reduced iron ore reduced by the first fluidized-circuit reactor 111 and the second fluidized-bed reactor. And a second bulking device 14 configured to receive and massify the reduced reduced iron ore from the facility 112.
  • the first blocker 13 is provided with a first hopper 131 for storing reduced iron ore and supplying it to the first blocker 13, and the first hopper 131 has a first reduced iron supply pipe. Through 132, the final flow reduction path 1111 of the first flow reduction path facility 111 is connected to the reduced iron ore communication relationship.
  • the second blocker 14 is provided with a second hopper 141 for storing reduced iron ore and supplying the second blocker 14 to the second blocker 141.
  • a second hopper 141 for storing reduced iron ore and supplying the second blocker 14 to the second blocker 141.
  • the supply pipe 142 is connected to the reduced flow iron ore and the final flow reduction path 1121 of the second flow reduction facility (112).
  • the melting furnace 12 is configured to melt agglomerated reduced iron that is agglomerated in the first agglomeration apparatus 13 to produce molten iron.
  • the melting furnace 12 is connected in a gas communication relationship through the gas supply pipe 121 and the final flow reduction path 1111 of the first flow reduction facility (111) of the reduced iron ore manufacturing apparatus 10, 1
  • the flow reduction paths 1111, 1112, 1113 and 1114 of the flow return path facility 111 are interconnected in a gas communication relationship through a gas supply pipe (not shown).
  • the reducing gas supplied to the final flow reduction path 1111 through the gas supply pipe 121 is supplied to the first flow reduction path 1114 through the flow reduction paths 1111, 1112, 1113 and 1114 in sequence.
  • the iron ore is first supplied to the first flow reduction path (1114), and then supplied to the final flow reduction path (1111) through the flow reduction paths (1114, 1113, 1112, 1111), thus the flow reduction paths ( Through 1114, 1113, 1112, 1111, the iron ore is reduced by the reducing gas.
  • the flow reduction paths 1121, 1122, 1123, and 1124 of the second flow reduction path facility 112 are interconnected in a gas communication relationship through a gas supply pipe (not shown).
  • the reducing gas is first supplied to the final flow reduction path 1121 and then to the initial flow reduction path 1124 via the flow reduction paths 1121, 1122, 1123, and 1124.
  • the iron ore is first supplied to the first flow reduction path (1124), and then supplied to the final flow reduction path (1121) through the flow reduction paths (1124, 1123, 1122, 1121), thus the flow reduction paths ( Through 1124,1123,1122,1121, the iron ore is reduced by the reducing gas.
  • the hydrogen-based reducing gas supplied from the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 as part or all of the reducing gas of the first flow-reducing reactor 111 or the second flow-reducing reactor 112 is used. It is available. In this case, there is an advantage that can reduce the amount of coal-based reducing agent used in the flow furnace. That is, when the reducing gas for reducing the iron ore of the first flow reduction reactor (111) or the second flow reduction reactor (112) is covered by only the exhaust gas of the melting furnace or the first flow reduction reactor (111).
  • the hydrogen-based reducing gas supplied from the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 is used as all or part of the reducing gas of the first flow-reducing reactor facility 111 or the second flow-reducing reactor facility 112. . Therefore, the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 is connected in a gas communication relationship with the first flow-reduction path facility 111 or the second flow-reduction path facility 112 through the hydrogen-based reducing gas supply pipe 151.
  • the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 is connected to the final flow reduction path 1121 of the first flow reduction reactor (111) or the second flow reduction reactor (112).
  • the hydrogen-based reducing gas supplied by the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 means a gas containing 70% or more of hydrogen in a volume ratio.
  • hydrogen in addition to pure hydrogen, hydrogen may be modified by reforming one or more kinds of reformed gases such as coke flue gas (COG), liquefied natural gas (LNG), and Finex flue gas (FOG). Reforming gas may be used so that it contains 70% or more by volume ratio.
  • COG coke flue gas
  • LNG liquefied natural gas
  • FOG Finex flue gas
  • the first flow reduction path 1114 of the first flow reduction reactor (111) is the gas communication through the reducing gas connecting pipe (1116) It is connected to the flow return path of the two flow return path equipment (112).
  • the exhaust gas of the first flow reduction reactor (111) can be supplied to the second flow reduction reactor (112), thereby enabling efficient use of reducing gas.
  • the reducing gas by the hydrogen-based reducing gas described above may be supplied to the first flow reduction reactor (111) or the second flow reduction reactor (112).
  • the reducing gas connecting pipe 1116 connects the first flow return path 1114 of the first flow return path facility 111 and the final flow return path 1121 of the second flow return path facility 112 by the first flow path.
  • the exhaust gas of the reduction furnace equipment 111 may be supplied to the second flow reduction reactor equipment 112.
  • the hydrogen-based reducing gas supply pipe 151 is the It may be connected to the final flow reduction path 1121 of the second flow reduction path facility 112 via the reducing gas connecting pipe 1116.
  • the first flow return paths 1114 and 1124 of at least one of the first flow return path facility 111 and the second flow return path facility 112, and the The final flow return paths 1111 and 1121 of the at least one facility are connected in gas communication by circulation pipes 1115 and 1125 so that the exhaust gas generated from the first flow return path of the at least one facility is transferred to the final flow return path. It is preferred to be supplied.
  • the reducing gas connecting pipe (1116) to the circulation pipe (1115, 1125) By being connected, the first flow reduction path 1114 of the first flow reduction path facility 111 and the final flow reduction path 1121 of the second flow reduction path facility 112 may be connected in a gas communication relationship.
  • the hydrogen-based reducing gas supply pipe 151 may also be connected to the circulation pipe (1115, 1125).
  • the hydrogen-based reducing gas supply pipe 151 may be directly connected to the circulation pipes 1115 and 1125, but may be connected to the second circulation pipe 1125 via the reducing gas connection pipe 1116.
  • the reducing gas connecting pipe 1116 or the hydrogen-based reducing gas supply pipe 151 is not connected to the circulation pipe even if the circulation pipes (1115, 1125), the first of the first flow reduction facility (111)
  • the flow reduction path 1114 and the final flow reduction path 1121 of the second flow reduction facility (112) may be directly connected, or may be connected only to some circulation pipes.
  • the final flow return path 1111 and the first flow return path 1114 of the first flow return path facility 111 are connected to the gas communication path through the first circulation pipe 1115. Can be connected.
  • the first circulation pipe 1115 may further include a carbon dioxide removal device 118, and the carbon dioxide removal device 118 may be provided with an exhaust gas discharge pipe 1181 for discharging the exhaust gas.
  • first circulation pipe 1115 between the carbon dioxide removal unit 118 and the final flow reduction path 1111 may be further provided with a heater (not shown) for raising the temperature of the circulating gas.
  • the exhaust gas discharged from the first flow reduction reactor 111 is provided with the carbon dioxide removal unit 118 in the first circulation pipe 1115, after the carbon dioxide is removed, the final flow reduction reactor 1111 or the second flow reduction reactor. It is supplied to the furnace facility 112 and recycled as reducing gas.
  • the temperature of the circulating gas can be controlled.
  • final flow return path 1121 and the first flow return path 1124 of the second flow return path facility 112 may be connected in a gas communication relationship through the second circulation pipe 1125.
  • the second circulation pipe 1125 may be provided with a carbon dioxide removal device 116, and the carbon dioxide removal device 116 may be provided with an exhaust gas discharge pipe 1161 for discharging the exhaust gas.
  • the second circulation pipe 1125 between the carbon dioxide removal unit 116 and the final flow reduction path 1121 may be provided with a heater 117 for raising the temperature of the circulating gas.
  • the exhaust gas discharged from the second flow reduction reactor facility is supplied to the final flow reduction reactor after carbon dioxide is removed and recycled as reducing gas.
  • the heater 117 as described above, the temperature of the circulating gas can be controlled.
  • a dedusting device preferably wet, in a reducing gas connecting pipe, ie, an exhaust gas path, connecting the first flow reducing reactor facility 111 and the second flow reducing reactor facility 112. It is more preferable to provide a vibration damper (not shown) so that dust, sulfur, and other impurities of the exhaust gas can be removed (vibrated).
  • the steelmaking step after the above-described steelmaking step may be performed by a steelmaking apparatus including a refining facility, such as a converter or an electric furnace, as described above in another embodiment.
  • a refining facility such as a converter or an electric furnace
  • FIGS. 11 and 12 Another example of the integrated steelmaking system of the present invention is shown in FIGS. 11 and 12.
  • the integrated steelmaking system 2 shown in FIG. 11 is shown in FIG. 10 except that the first flow reduction path facility 111 of the steelmaking apparatus includes three flow reduction paths 1111, 1112 and 1113. It is substantially the same as the integrated steelmaking system 1.
  • the integrated steelmaking system 2 shown in FIG. 12 is substantially the same as the integrated steelmaking system 1 shown in FIG. 10 except that an electric furnace 20-1 is used instead of the converter 20 as the steelmaking apparatus. Do. In addition, the number of melt reduction furnaces described in the integrated steelmaking system 2 shown in FIG. 12 may be changed as in FIG.
  • each of the fluid reduction furnace, the bulking device, and the melting furnace is not particularly limited, and any one can be used as long as it is commonly used.
  • first and final as used herein are defined based on the direction of movement of the iron ore, for example, the flow-reduction path to which the iron-iron ore is supplied first is called the first flow-reduction path, The supplied flow return path is called the final flow return path.
  • the steelmaking step may further include a secondary refining facility following the converter.
  • the steelmaking step further comprises at least one of a desulfurization apparatus, a dephosphorization apparatus, and a desulfurization apparatus to desulfurize or dephosphorize the molten iron produced in the melting furnace between the converter and the smelter. It can also be put in an electric furnace.
  • any pretreatment process that can be performed before the converter or electric furnace process, so-called primary refining in the steel field may be included in the present invention. Therefore, the steelmaking apparatus of the present invention may be noted that it is a systemic concept that may include not only a converter or an electric furnace, but also a hot metal pretreatment apparatus and a secondary refining apparatus, which may be disposed before or after. have. Of course, these devices are not necessarily included.
  • the various embodiments of the present invention can share common features as well as be interchangeable within the limits of mutual contradictions. That is, the steelmaking apparatus used in one embodiment of the present invention can be combined with a steelmaking apparatus or a continuous rolling apparatus used in another embodiment, which is the same for the steelmaking apparatus and the continuous rolling apparatus.
  • one preferred embodiment of the present invention includes a reduced iron ore manufacturing apparatus 11 having a first flow reduction reactor facility 111, a first bulking apparatus 13, and a melting furnace 12.
  • the steel plate is manufactured using the continuous rolling apparatus 30.
  • charged iron ore is charged into the fluid reduction path, and the charged iron ore is reduced while forming a gas flow layer by reducing gas flowing into the gas supply pipe to produce reduced iron ore.
  • the charged iron ore has a sufficiently large specific surface area so that the reduction is easy and the particle size thereof is not too large so as to be flowed by the fluidizing gas. In this invention, it is preferable that it is 12 mm or less, It is more preferable that it is 10 mm or less, It is most preferable that it is 8 mm or less.
  • the reduction of iron ore is performed so that the reduction rate is 50 to 80%.
  • the reducing gas discharged from the melting furnace 12 also called 'FOG'
  • the high sulfur content reduces the ferrite ore, there is a problem in that the sticking phenomenon occurs inside, because it can be further reduced in the furnace.
  • the reduced iron ore reduced in the first flow reduction reactor facility 111 is supplied to the first blocker 13 to be agglomerated to produce block iron.
  • the method of manufacturing the bulk reduction iron by the bulking device 13 is a method already known in the art to which the present invention pertains, for example, Korean Patent Publication No. 10-2005-0068319, 10-2003-0085795
  • the method of manufacturing a block reduced iron using the apparatus of this invention is mentioned, In addition, various techniques in the technical field of this invention can be used.
  • the mass reduced reduced iron which is agglomerated in the first mass converter 13, is supplied to the melting furnace 12 to melt to prepare molten iron.
  • the bulk reducing iron mass aggregated by the first block apparatus 13 is charged to a melting furnace or a steelmaking apparatus at a high temperature of 500 to 800 ° C.
  • the melting furnace 12 may be charged with a reducing agent for reducing the bulk reduction iron together to further reduce the molten reduced iron.
  • a carbon-based reducing agent can be used, and among them, it is more preferable to use a coal-based reducing agent such as coal briquettes, lump coal, coke or the like.
  • the molten iron produced in the melting furnace 12 is supplied to the converter 20 to manufacture molten steel.
  • together with the molten iron may be supplied to the converter 20, the block-shaped reduced iron, agglomerated in the second block device 14, or with or separately to charge scrap into the converter Manufacture molten steel.
  • the molten iron may go through at least one of the desulfurization, dephosphorization, or simultaneous desulfurization and desulfurization processes before supplying the converter 20, or may be via another pretreatment process.
  • the discharged exhaust gas may be circulated to the reducing gas.
  • the circulated exhaust gas after the at least one of the step of removing the carbon dioxide by the carbon dioxide removal device 118 and the temperature control by a heater (not shown) after the first flow reduction reactor ( Preferably supplied to 111).
  • the molten steel is manufactured in the converter 20, it is preferable to inject the gas containing oxygen from the upper part of the converter 20, preferably air, into the furnace for secondary combustion of carbon monoxide in the furnace. Further, in order to further increase the thermal efficiency of the oxygen-containing gas, the oxygen-containing gas is more preferably heated and injected. As a more preferable method for this, it is possible to heat the oxygen-containing gas by heat-exchanging the heat of the waste gas discharged from the converter.
  • an additional secondary refining process may be further included.
  • the secondary refining process is not particularly limited in the present invention as the secondary refining process may further include any process as long as it is used in the technical field to which the present invention belongs. That is, in one preferred embodiment of the present invention, the steelmaking step may further include a secondary refining process following the converter.
  • the charter preliminary treatment may be further included prior to the converter process.
  • the continuous rolling step may follow the steelmaking step.
  • a flow chart of the continuous rolling step of the present invention is shown in FIG. That is, when molten steel is supplied to the continuous casting machine 301 of the continuous rolling apparatus 30, the user inputs the steel type of the molten steel or inputs the casting speed of the steel type (S100). In consideration of the input steel grade or the input casting speed and the heating amount of the heating device 340, the temperature drop of the cast steel is expected in the rolling mill 360 (S110).
  • the temperature of the cast steel expected in the rolling mill 360 is compared with a temperature at which hot rolling is possible, that is, greater than the target temperature (S120), and when the expected cast steel temperature is greater than the target temperature, the cutter 310 is operated. Instead, the cast steel produced by the continuous casting machine 301 passes through the space 320 and is directly supplied to the rolling mill 360. At this time, the space 320 is kept warm with the heat cover 325, and operated by the heater 340 with the heating amount considered in the expected step (S110), and performs continuous continuous rolling (S130).
  • This step may be performed by inputting the casting speed according to the steel grade, but the operator may select and perform the continuous continuous rolling and batch rolling according to the steel grade.
  • both ends of the slab of the space part 320 are cut, and at this time, the slab of the space part 320 Inflow of the cast steel flows during processing is cut into a small size with a cutter 310 so that there is no cast steel flowing into the space 320 (S150).
  • the slab S cut to the length of the space 320 is moved to the filer 330 through the pusher 335 (S160), and the cast slab from the continuous casting machine 301 back to the empty space of the space 320. Inflow to fill the space portion 320 with the cast (S170).
  • Step S160 of moving the slab S of 320 back to the filer 330 is repeated.
  • batch rolling is performed when the temperature of the cast steel expected in the rolling mill 360 is compared with a temperature at which hot rolling is possible, that is, greater than the target temperature (S120). Batch rolling is to cut the slab to the length of the space portion 320 through the cutter 310 to make a slab (S), and to roll the slab (S) faster than the casting speed.
  • the slab S cut to the length of the space part 320 is not supplied to the rolling mill 360, but the piler disposed on the side of the space part 320 ( 330 is provided, the empty space 320 is filled with a cast again (S220).
  • the cast thus filled is subjected to batch rolling again when the reason for the end of rolling (S230) is terminated (S200), and if it is not finished, the cast slab is moved to the piler 330 to continuously cast the die. Allow 301 to continuously produce cast steel.
  • the continuous rolling step of the present invention it is possible to selectively perform the continuous continuous rolling and batch rolling according to the casting speed of the steel species. For example, when continuous continuous rolling is difficult due to a slow casting speed, such as high carbon steel, batch rolling is performed by the same system, and steel grades capable of high speed casting can be continuously continuous rolling.
  • the slab is continuously produced to produce the slab, and even if the rolling stop occurs. Make sure that convenience is maximized.
  • the system since the space 320 has a length of 20 to 30 m to produce a single coil, the system has a tunnel heating furnace having a length of 200 to 300 m for the buffer as in the conventional patent document 1 This is not necessary, and the total length of the system is innovatively reduced.
  • the space portion 320 is provided with a heat cover 325, it is possible to prevent the temperature drop of the slab passing through it, it is also possible to reheat the heater 340 as necessary.
  • the reduced iron ore manufacturing apparatus 11 having the first flow reduction reactor facility 111 and the second flow reduction reactor facility 112, the first bulking device. (13) It is substantially the same as the above-mentioned embodiment except having made into the summary the manufacturing of molten iron using the iron making apparatus 10 containing the 2nd blocker 14 and the melting furnace 12.
  • FIG. Therefore, the steelmaking step and the continuous rolling step are substantially the same within the scope without contradiction with the above-described embodiment.
  • reduced ferrite ore is produced by reducing the ferrite ore in the first flow reduction reactor facility 111 and the second flow reduction reactor facility 112, respectively.
  • charged iron ore is charged into the fluid reduction path, and the charged iron ore is reduced while forming a gas flow layer by reducing gas flowing into the gas supply pipe to produce reduced iron ore.
  • the charged iron ore has a sufficiently large specific surface area so that the reduction is easy and the particle size thereof is not too large so as to be flowed by the fluidizing gas. In this invention, it is preferable that it is 12 mm or less, It is more preferable that it is 10 mm or less, It is most preferable that it is 8 mm or less.
  • the reduction of iron ore is performed so that the reduction rate is 50 to 80%.
  • the reducing gas discharged from the melting furnace 12 also called 'FOG'
  • the high sulfur content reduces the ferrite ore, there is a problem in that the sticking phenomenon occurs inside, because it can be further reduced in the furnace.
  • the reduction of iron ore in the second flow reduction reactor is performed so that the reduction rate is 80 to 95%.
  • the reduced iron ore reduced in the first flow reduction reactor facility 111 and the second flow reduction reactor facility 112 is respectively provided to the first blockage device 13 and the second blockage device 14.
  • Agglomerated reduced iron is produced by agglomeration by supplying.
  • the method for manufacturing the iron reduction reduced by the massing device (13, 14) is a method already known in the art to which the present invention belongs, for example, Korean Patent Publication No. 10-2005-0068319, 10-2003 The method of manufacturing a block reduced iron using the apparatus of -0085795 is mentioned, In addition, various techniques in the technical field of this invention can be used.
  • the mass reduced reduced iron which is agglomerated in the first mass converter 13, is supplied to the melting furnace 12 to melt to prepare molten iron.
  • the mass reduction reduced iron massified by the said 1st blocker 13 and the said 2nd blocker 14 is loaded in a melting furnace or steelmaking apparatus in the high temperature state of 500-800 degreeC.
  • the melting furnace 12 may be charged with a reducing agent for reducing the bulk reduction iron together to further reduce the molten reduced iron.
  • a carbon-based reducing agent can be used, and among them, it is more preferable to use a coal-based reducing agent such as coal briquettes, lump coal, coke or the like.
  • the molten iron produced in the melting furnace 12 and the block reduced iron masses agglomerated in the second block 14 are supplied to the converter 20 to manufacture molten steel.
  • the molten iron may go through at least one of the desulfurization, dephosphorization, or simultaneous desulfurization and desulfurization processes before supplying the converter 20, or may be via another pretreatment process.
  • the molten iron and the bulk reducing iron supplied to the converter are preferably charged at a charge of 40 to 80% by weight molten iron and 20 to 60% by weight of the bulk reducing iron.
  • the molten iron was manufactured by using agglomerated reduced iron ore manufactured in the first flow reduction reactor facility 111, but it was manufactured by agglomerating reduced iron ore manufactured in the second flow reduction reactor facility 112. It will be appreciated that it can be manufactured using.
  • the bulk reduction iron produced in the first flow reduction reactor (111) does not necessarily need to be all put into the melting furnace, and some may be directly put into the steel making apparatus, which is in the second flow reduction reactor (112) It is the same as that the manufactured bulk reducing iron can be introduced into the melting furnace without the need of directly feeding into the steelmaking apparatus. If there is a failure in one of the flow reduction furnace equipment (111,112), the process may be carried out by sending some or all of the iron oxide produced in the other one to the melting furnace.
  • the exhaust gas discharged from the first flow reduction reactor (111) is preferably supplied to the second flow reduction reactor (112) through a reducing gas connecting pipe (1116) to be used as reducing gas. .
  • the discharged exhaust gas may be circulated to the reducing gas.
  • the circulated exhaust gas is at least one of the step of removing the carbon dioxide by the carbon dioxide removal device (116,118) and the temperature control by the heater (117, the heater of the first flow-reduction facility side is not shown). After the step, it is preferable to be supplied to the at least one flow reduction reactor (111, 112) or the other one (112, 111).
  • one preferred embodiment of the present invention includes a reduced iron ore manufacturing apparatus 11 having a first flow reduction reactor facility 111, a first bulking apparatus 13, and a melting furnace 12.
  • a wire making apparatus 10; And molten steel is manufactured using the steelmaking apparatus 1 containing the converter 20.
  • reduced iron ore is reduced by producing the reduced iron ore in the first flow reduction facility (111), respectively.
  • charged iron ore is charged into the fluid reduction path, and the charged iron ore is reduced while forming a gas flow layer by reducing gas flowing into the gas supply pipe to produce reduced iron ore.
  • the charged iron ore has a sufficiently large specific surface area so that the reduction is easy and the particle size thereof is not too large so as to be flowed by the fluidizing gas. In this invention, it is preferable that it is 12 mm or less, It is more preferable that it is 10 mm or less, It is most preferable that it is 8 mm or less.
  • the reduction of iron ore is performed so that the reduction rate is 50 to 80%.
  • the reducing gas discharged from the melting furnace 12 also called 'FOG'
  • the high reduction rate of the iron ore is high, there is a problem that the sticking phenomenon occurs in the interior, because the additional reduction can be made in the furnace.
  • the reducing gas is supplied by the hydrogen-based reducing gas supply facility 151 as described below, the reduction rate may be higher, and in some cases, may be 80 to 95%.
  • the reduced iron ore reduced in the first flow reduction facility (111) is supplied to the first blocker 13, and then agglomerated to produce block iron.
  • the method of manufacturing the bulk reduction iron by the bulking device 13 is a method already known in the art to which the present invention pertains, for example, Korean Patent Publication No. 10-2005-0068319, 10-2003-0085795
  • the method of manufacturing a block reduced iron using the apparatus of this invention is mentioned, In addition, various techniques in the technical field of this invention can be used.
  • the mass reduced reduced iron which is agglomerated in the first mass converter 13, is supplied to the melting furnace 12 to melt to prepare molten iron.
  • the mass reduction reduced iron massified by the said 1st mass converter 13 is charged to a melting furnace in the high temperature state of 500-800 degreeC.
  • the melting furnace 12 may be charged with a reducing agent for reducing the bulk reduction iron together to further reduce the molten reduced iron.
  • a carbon-based reducing agent can be used, and among them, it is more preferable to use a coal-based reducing agent such as coal briquettes, lump coal, coke or the like.
  • the molten iron produced in the melting furnace 12 is supplied to the converter 20 to manufacture molten steel.
  • other raw materials such as scrap may be charged together with the molten iron.
  • the molten iron may go through at least one of the desulfurization, dephosphorization, or simultaneous desulfurization and desulfurization processes before supplying the converter 20, or may be via another pretreatment process.
  • the bulk reduction iron produced in the first flow reduction reactor (111) does not necessarily need to be introduced into the melting furnace, and some may be directly introduced into the steelmaking apparatus.
  • the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 supplies all or part of the reducing gas required by the first flow reduction and reactor facility 111.
  • the first flow reduction reactor (111) it is possible to circulate the discharged exhaust gas to the reducing gas. At this time, the circulated exhaust gas after the at least one of the step of removing the carbon dioxide by the carbon dioxide removal device 118 and the temperature control by a heater (not shown) after the first flow reduction reactor ( It is desirable to be supplied to (111).
  • the molten steel is manufactured in the converter 20, it is preferable to inject the gas containing oxygen from the upper part of the converter 20, preferably air, into the furnace for secondary combustion of carbon monoxide in the furnace. Further, in order to further increase the thermal efficiency of the oxygen-containing gas, the oxygen-containing gas is more preferably heated and injected. As a more preferable method for this, it is possible to heat the oxygen-containing gas by heat-exchanging the heat of the waste gas discharged from the converter.
  • an additional secondary refining process may be further included.
  • the secondary refining process is not particularly limited in the present invention as the secondary refining process may further include any process as long as it is used in the technical field to which the present invention belongs. That is, in one preferred embodiment of the present invention, the steelmaking step may further include a secondary refining process following the converter.
  • a reduced iron ore manufacturing apparatus 11 having a first flow reduction reactor facility 111 and a second flow reduction reactor facility 112, a first bulking device (13), an iron making apparatus (10) including a second bulking apparatus (14) and a melting furnace (12); And molten steel is manufactured using the steelmaking apparatus 1 containing the converter 20.
  • reduced iron ore is reduced in the first flow reduction reactor (111) and the second flow reduction reactor (112), respectively.
  • charged iron ore is charged into the fluid reduction path, and the charged iron ore is reduced while forming a gas flow layer by reducing gas flowing into the gas supply pipe to produce reduced iron ore.
  • the charged iron ore has a sufficiently large specific surface area so that the reduction is easy and the particle size thereof is not too large so as to be flowed by the fluidizing gas. In this invention, it is preferable that it is 12 mm or less, It is more preferable that it is 10 mm or less, It is most preferable that it is 8 mm or less.
  • the reduction of iron ore is performed so that the reduction rate is 50 to 80%.
  • the reducing gas discharged from the melting furnace 12 also called 'FOG'
  • the high reduction rate of the iron ore is high, there is a problem that the sticking phenomenon occurs in the interior, because the additional reduction can be made in the melting furnace.
  • the reduction rate may be high, in some cases, may reach 80 to 95%.
  • the reduction of iron ore in the second flow reduction reactor is performed so that the reduction rate is 80 to 95%.
  • a reducing gas used in the first flow reduction reactor (111) or the second flow reduction reactor (112) or exhaust gas of the first flow reduction reactor (111) or the like Hydrogen-based reducing gas is used through a separate supply line, because at this time, dust or sulfur is purified, or since the dust or sulfur is supplied from the beginning, the risk of the above-described problems may be reduced.
  • the reduced iron ore reduced in the first flow reduction reactor facility 111 and the second flow reduction reactor facility 112 is respectively provided to the first blockage device 13 and the second blockage device 14.
  • Agglomerated reduced iron is produced by agglomeration by supplying.
  • the method for manufacturing the iron reduction reduced by the massing device (13, 14) is a method already known in the art to which the present invention belongs, for example, Korean Patent Publication No. 10-2005-0068319, 10-2003 The method of manufacturing a block reduced iron using the apparatus of -0085795 is mentioned, In addition, various techniques in the technical field of this invention can be used.
  • the mass reduced reduced iron which is agglomerated in the first mass converter 13, is supplied to the melting furnace 12 to melt to prepare molten iron.
  • the mass reduction reduced iron massified by the said 1st blocker 13 and the said 2nd blocker 14 is loaded in a melting furnace or steelmaking apparatus in the high temperature state of 500-800 degreeC.
  • the melting furnace 12 may be charged with a reducing agent for reducing the bulk reduction iron together to further reduce the molten reduced iron.
  • a carbon-based reducing agent can be used, and among them, it is more preferable to use a coal-based reducing agent such as coal briquettes, lump coal, coke or the like.
  • the molten iron produced in the melting furnace 12 and the block reduced iron masses agglomerated in the second block 14 are supplied to the converter 20 to manufacture molten steel.
  • the molten iron may go through at least one of the desulfurization, dephosphorization, or simultaneous desulfurization and desulfurization processes before supplying the converter 20, or may be via another pretreatment process.
  • the molten iron and the bulk reducing iron supplied to the converter are preferably charged at a charge of 40 to 80% by weight molten iron and 20 to 60% by weight of the bulk reducing iron.
  • the molten iron was manufactured by using agglomerated reduced iron ore manufactured in the first flow reduction reactor facility 111, but it was manufactured by agglomerating reduced iron ore manufactured in the second flow reduction reactor facility 112. It will be appreciated that it can be manufactured using.
  • the bulk reduction iron produced in the first flow reduction reactor (111) does not necessarily need to be all put into the melting furnace, and some may be directly put into the steel making apparatus, which is in the second flow reduction reactor (112) It is the same as that the manufactured bulk reducing iron can be introduced into the melting furnace without the need of directly feeding into the steelmaking apparatus. If there is a failure in one of the flow reduction furnace equipment (111,112), the process may be carried out by sending some or all of the iron oxide produced in the other one to the melting furnace.
  • the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 supplies all or part of the reducing gas required by the first flow reduction reactor facility 111 or the second flow reduction reactor facility 112. If additional gas other than the reducing gas supplied from the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 is required in the second flow reduction reactor facility 112, according to another preferred aspect of the present invention, the first flow reduction reactor facility The exhaust gas of 111 can be used as additional reducing gas.
  • the exhaust gas discharged from the first flow reduction reactor (111) is supplied to the second flow reduction reactor (112) through the reducing gas connection pipe 1116 and used as a part of reducing gas, and Supplying the hydrogen-based reducing gas supplied from the hydrogen-based reducing gas supply facility 15 to the second flow reducing reactor facility 112 through the hydrogen-based reducing gas connecting pipe 151 to use as another part of the reducing gas. desirable.
  • the discharged exhaust gas may be circulated to the reducing gas.
  • the circulated exhaust gas is at least one of the step of removing the carbon dioxide by the carbon dioxide removal device (116,118) and the temperature control by the heater (117, the heater of the first flow-reduction facility side is not shown). After the step, it is preferable to be supplied to the at least one flow reduction reactor (111, 112) or the other one (112, 111).
  • the molten steel is manufactured in the converter 20, it is preferable to inject the gas containing oxygen from the upper part of the converter 20, preferably air, into the furnace for secondary combustion of carbon monoxide in the furnace. Further, in order to further increase the thermal efficiency of the oxygen-containing gas, the oxygen-containing gas is more preferably heated and injected. As a more preferable method for this, it is possible to heat the oxygen-containing gas by heat-exchanging the heat of the waste gas discharged from the converter.
  • an additional secondary refining process may be further included.
  • the secondary refining process is not particularly limited in the present invention as the secondary refining process may further include any process as long as it is used in the technical field to which the present invention belongs. That is, in one preferred embodiment of the present invention, the steelmaking step may further include a secondary refining process following the converter.
  • slab casting may be followed by the steelmaking step.
  • the slab casting step is preferably performed by a slab casting step including a continuous casting step and a rolling step, wherein the continuous casting step and the rolling step are preferably directly connected to each other.
  • the slab is cast in a continuous casting method in the continuous casting step and discharged.
  • the pressing load of the rolling apparatus 32 increases, so that the slab manufactured in the continuous casting step preferably has a thickness of 30 to 150 mm in order to directly roll the slab cast in the continuous casting step.
  • More preferable thickness is 120 mm or less, most preferably 100 mm or less.
  • the thickness of the slab discharged from the continuous casting machine 31 mold 313 used in the continuous casting step is preferably 40 ⁇ 200mm, and then the liquid pressure drop (before the continuous casting step discharge) 25% or less of liquid reduction can be performed in a liquid core reduction) region. When the thickness is satisfied, the liquid pressure reduction may not be performed.
  • the casting speed in the continuous casting step is preferably 4.5mpm ⁇ 15mpm.
  • the slab discharged from the continuous casting step is rolled by a subsequent rolling step.
  • the processing speed may be different, the slab may be cut and supplied to the rolling step after the continuous casting step.
  • the rolling step is divided into rough rolling step and finishing rolling step to roll the slab to produce a steel sheet.
  • a heating step may be added between the rough rolling step and the finishing rolling step.
  • the heating means used in the heating step may be an induction furnace or a tunnel furnace, etc., the induction furnace method is preferable for a more compact installation.
  • the slab discharge step may be further included before or after the heating means.
  • the rough and heated slab is then pressed to the desired thickness through the finishing rolling step to become the final product.
  • it may be wound in the form of a coil according to the thickness of the product and the demand of the demand.
  • a cooling step may be further included.
  • a storage step of winding the rough rolled steel sheet and storing the coil box 425 may be further included.
  • the coil box may serve as a buffer for resolving a mismatch in processing speed between the rough mill 422 and the finishing mill 426, to equalize the temperature in the steel sheet, or to secure a time margin in the process.
  • the thickness of the steel plate wound by a coil box it is more preferable that it is 20 mm or less.
  • the steel sheet may not include the storage step.
  • it is more preferable for the steel sheet or the roll protection to perform rolling with the scale removed on the surface of the steel sheet, in which the descaling step is positioned before at least one of the rough rolling step and the finishing rolling step. It is preferable to have a cutting step located behind the finishing mill to cut the product to a desired size. The cutting step may be performed before or after the cooling step.
  • each embodiment of the present invention can be compatible with each other within a range that does not contradict each other.
  • the steelmaking step, steelmaking step, and continuous rolling step for each embodiment of the present invention can be used by changing the combination. That is, the steelmaking step according to one embodiment may be used in combination with the steelmaking step according to another embodiment and the continuous rolling step according to another embodiment.
  • the integrated steelmaking system of the present invention can produce not only molten iron but also agglomerated reduced iron at the same time in one iron making apparatus, so that the amount of molten iron that can be supplied by one unit is one large blast furnace.
  • it may have a productivity high enough to be comparable to a blast furnace capable of producing a molten iron of 3 million tons or more, preferably 4 million tons or more.
  • the molten iron produced through the smelting furnace is produced in an amount of 1.3 to 2.5 million tons per year
  • the bulk reducing iron which is directly injected into the converter from the bulking device, can also be produced in an amount of 1.3 to 2.5 million tons per year.
  • Product mixes have high productivity comparable to large blast furnaces.
  • the use of hydrogen-based gas as an energy source has the advantage that it can contribute to environmental pollution by suppressing the emission of carbon dioxide.

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Abstract

본 발명은 일관제철시스템 및 일관제철방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원료처리과정 및 제철공정에서 발생하는 환경오염물질의 발생량을 현저히 감소시킬 뿐만 아니라, 에너지 사용량을 감소함으로써 환경친화적인 일관제철시스템 및 일관제철방법에 관한 것이다. 본 발명의 일측면에 따른 일관제철시스템은, 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치; 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치; 및 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치, 상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치, 및 상기 제강장치에서 제조된 용강을 주조하여 압연할 때, 상기 주조 단계와 압연단계가 직결된 연속 압연 장치를 포함할 수 있다.

Description

일관제철시스템 및 일관제철방법
본 발명은 일관제철시스템 및 일관제철방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원료처리과정 및 제철공정에서 발생하는 환경오염물질의 발생량을 현저히 감소시킬 뿐만 아니라, 에너지 사용량을 감소함으로써 환경친화적인 일관제철시스템 및 일관제철방법에 관한 것이다.
통상적으로, 용강은 고로에서 제조된 용선을 주 원료로 사용하여 전로에서 정련하여 제조되고 있다.
현재 용선생산에 있어서 에너지 효율면이나 생산성 측면에서 고로공정을 능가하는 제선공정은 개발되지 않았으나, 이와 같은 고로공정에서는 연료 및 환원제로 사용하는 탄소원으로서 특정 원료탄을 가공처리한 코크스에 의존하여야 하고, 철원으로서는 일련의 괴상화 공정을 거친 소결광에 주로 의존하고 있다.
즉, 현재의 고로공정은 코크스 제조설비 및 소결설비 등의 원료예비처리설비를 반드시 수반하고, 이는 결국 고로설비이외에 추가적인 부대설비의 구축이 필수적으로 필요하여 설비를 위한 막대한 비용소요를 가져오게 된다.
또한, 상기와 같은 원료예비처리설비에서는 SOx, NOx 또는 분진과 같은 환경오염물질이 상당히 발생되기 때문에, 이의 정화처리를 위한 별도의 설비가 필요하고, 특히 현재 세계적으로 환경오염에 대한 규제가 엄격해져 가고 있어 이를 극복하기 위한 막대한 처리설비 투자비용 등으로 현재의 고로공정을 통한 용선의 생산에서는 그 경쟁력은 저하되고 있는 실정이다.
한편, 상기와 같은 고로공정에서 발생되는 문제를 해결하기 위하여 많은 다른 공정의 연구 및 개발이 있었는데, 현재 개발되고 있는 제선공정중 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하며, 철원으로서는 전세계 광석생산량의 80% 이상을 점유하고 있는 분철광석을 직접 사용할 수 있도록 하여 용선을 제조하는 석탄계 용융환원공정이 우수한 생산공정으로 알려져 있다.
그러나, 아직까지는 상기 공정을 구현하는 1기의 단위 설비에 의해 공급될 수 있는 용선의 양이 1기의 대형 고로, 예를 들면 연산 300만톤 이상, 바람직하게는 연산 400만톤 이상의 용선을 생산할 수 있는 고로에 비할 경우 충분하지 못하다는 단점이 있으며, 그에 따라 고로와 동일량의 용선을 생산하기 위해서는 용융 환원 설비를 다수 설치하여야 하며, 그에 따라 제철소 부지가 부족해 진다는 문제가 있을 수 있다.
뿐만 아니라, 용융환원설비나 고로 설비는 석탄계 환원제를 사용하여 광석을 환원하는 설비로서, 환원반응결과 다량의 이산화탄소를 배출하는데 이로 인하여 지구 온난화를 가속시키는 원인으로 지적받는 경우가 많았다.
또한, 주조와 압연이 별도로 분리된 통상의 제철공정에서는 연속주조(간단히 '연주')공장과 압연공장을 별도로 마련해야 하므로 이역시, 다량이 부지가 필요하게 된다는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 주조와 압연을 분리할 경우에는 일단 주조된 주편을 냉각시킨 후 재가열하여 압연하는 소위 CCR(Cold charge rolling)의 비율이 증가하게 되고, 그에 따른 재가열에 따른 에너지 비용이 증가한다는 문제점도 가지고 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 용선 제조 설비인 용융환원공정에서 공급되는 선철의 경로를 다양하게 하고, 그로부터 공급되는 선철을 에너지 효율좋게 처리함으로써 환경친화적인 일관제철시스템 및 일관제철방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 또하나의 측면에 따르면, 상술한 일관제철시스템 및 일관제철방법으로부터 제조된 용강을 하나의 공정에서 주조와 압연을 수행함으로써 강판을 얻는 일관제철시스템 및 일관제철방법이 제공된다.
본 발명의 또하나의 측면에 따르면 연산 300만톤 이상, 바람직하게는 400만톤 이상의 생산능력을 가지는 생산성이 우수한 일관제철시스템 및 일관제철방법이 제공된다.
본 발명의 또하나의 측면에 따르면 이산화탄소의 배출이 최소화된 친환경적인 일관제철시스템 및 일관제철방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 한가지 측면은, 기존의 주조 및 압연공정에 비하여 콤팩트한 구성을 가지는 주조 및 압연 공정을 가지는 일관제철 시스템 및 이를 이용한 일관제철방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 충분히 판단할 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 일관제철시스템은, 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치; 상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치; 및 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치 및 상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또한가지 일측면에 따른 일관제철시스템은, 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치; 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치; 및 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치 및 상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또한가지 측면에 따른 일관제철시스템은, 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치; 상기 제1유동환원로설비와 가스소통관계로 연결되어 수소계 환원가스를 공급하는 수소계 환원가스 공급설비; 상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치; 및 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치와 상기 제선장치에서 제조된 용선을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 한가지 측면에 따른 일관제철시스템은, 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치; 상기 제1유동환원설비 또는 제2유동환원로설비와 가스소통관계로 연결되어 수소계 환원가스를 공급하는 수소계 환원가스 공급설비; 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치; 및 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치와 상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1유동환원로설비의 최종유동환원로와 용융로는 가스공급관을 통해 가스소통관계로 연결되고, 상기 제1유동환원로설비의 최초유동환원로와 상기 제2유동환원로설비의 최종유동환원로는 환원가스 연결관을 통해 가스소통관계로 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비 중 적어도 하나의 설비는 순환관을 포함하고 상기 적어도 하나의 설비의 최초유동환원로는 상기 순환관을 통하여 상기 적어도 하나의 설비의 최종유동환원로에 가스소통관계로 연결되는 것이 유리하다.
또한, 상기 제1유동환원로설비의 최종유동환원로와 용융로는 가스공급관을 통해 가스소통관계로 연결되고, 상기 제1유동환원로설비의 유동환원로와 상기 제2유동환원로설비의 유동환원로는 환원가스 연결관을 통해 가스소통관계로 연결되며, 상기 환원가스 연결관은 적어도 하나의 설비의 순환관에 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1유동환원로설비의 유동환원로는 3개 또는 4개로 이루어지고, 상기 제2유동환원로설비의 유동환원로는 4개로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 순환관 중 적어도 하나에는 이산화탄소 제거장치 및 가열기 중 하나 이상이 구비되어 있는 것이 유리하다.
그리고, 상기 제1유동환원로설비의 배가스가 환원가스 연결관을 통하여 제2유동환원로설비로 공급되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 환원가스 연결관에는 습식제진장치가 추가로 구비되는 것이 보다 바람직하다.
그리고, 상기 순환관 중 적어도 하나에는 이산화탄소 제거장치 및 가열기 중 하나 이상이 구비되어 있는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제강장치는 전로 또는 전기로를 포함하며, 상기 전로 또는 전기로와 제2괴상화장치는 괴상화환원철이 이동가능한 괴상화환원철 이송관을 통해 괴상화환원철 소통관계로 연결되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 전로의 저부에는 연료 및 산소(O2)를 공급할 수 있도록 구성되는 노즐이 구비되고 상기 전로의 상부에는 산소 함유 가스를 공급하는 랜스가 구비되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 산소 함유 가스는 가열된 공기인 것이 유리하다.
또한, 제강장치에서 제조된 용강을 주조하는 연속주조기와 압연 장치가 직결된 연속 압연 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일측면에 따른 일관제철시스템에 포함된 상기 연속 압연 장치는, 주편을 생산하는 연속주조기; 상기 연속주조기 후단에 배치된 절단기; 상기 절단기 후단에 배치된 압연기; 및 압연기 후단에 배치된 냉각 장치;를 포함하며, 상기 연속주조기는 30~150㎜의 두께의 주편을 4.5~15mpm 의 주조 속도로 생산하고, 상기 연속주조기에서 생산되는 주편의 주조 속도에 따라서, 상기 주편을 절단하여 슬래브를 압연기로 제공하여 배치 압연과, 연속주조기에서 생산된 주편을 바로 압연기로 압연하는 연연속 압연을 선택적으로 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 연속 압연 장치는 한세트의 압연기열만으로 조압연과 마무리압연을 동시에 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 절단기와 압연기 사이에는 통과하는 주편을 소정 거리 이송시키는 공간부가 위치하는 것이 유리하다.
이때, 상기 공간부에는 이송되는 주편을 보온하도록 주편의 일면 이상을 덮는 열커버가 배치되는 것이 효과적이다.
또한, 상기 열커버는 측면이 개방되도록 구성되며, 개방되는 측면을 통하여 절단기에 의해 절단된 절단 주편을 밀어내는 푸셔와 상기 공간부의 측면에는 절단된 주편을 수용하도록 배치된 파일러를 포함하며, 상기 파일러는 상기 푸셔에 의해서 밀린 절단 주편을 적층하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연속주조기는 두께 30~150mm의 슬라브를 제조하는 것이 효과적이다.
그리고, 상기 연속주조기의 주속은 4~15mpm인 것이 유리하다.
또한, 본 발명의 또한가지 바람직한 구현례에 따르면 상기 압연 장치는 조압연기와 사상압연기를 포함하고, 상기 조압연기와 사상압연기의 사이에는 강판가열수단이 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 강판가열수단과 사상압연기 사이에는 강판을 코일 상태로 권취하여 저장하는 코일박스가 더 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또한가지 측면에 따른 일관제철방법은 제1유동환원로설비에서, 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계; 제1괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및 용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계 및 상기 제선단계에서 제조된 용선을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또한가지 측면에 따른 일관제철방법은 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서, 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계; 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및 용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계 및 상기 제선단계에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또다른 한가지 측면에 따른 일관제철방법은 제1유동환원로설비에서, 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계로서, 상기 제1유동환원로설비에서는 환원가스의 전부 또는 일부로서 수소계 환원가스를 사용하는 단계; 제1괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및 용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계와 상기 제선단계에서 제조된 용선을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또한가지 바람직한 측면에 다른 일관제철방법은, 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서, 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계로서, 상기 제1유동환원로설비 또는 제2유동환원로설비에서는 환원가스의 전부 또는 일부로서 수소계 환원가스를 사용하는 단계; 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및 용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계와 상기 제선단계에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1유동환원로설비에서 분철광석 환원은 환원율이 50~80% 가 되도록 행하고, 그리고 상기 제2유동환원로설비에서 분철광석 환원은 환원율이 80~95% 가 되도록 행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제강단계에 공급되는 용선과 괴상화환원철은 40~80중량%의 용선 및 20~60중량%의 괴상화환원철의 장입비로 장입되는 것이 효과적이다.
그리고, 상기 제강단계는 전로 또는 전기로에 의해 수행되는 것이 유리하다.
또한, 상기 제1유동환원로설비에서 배출되는 배가스를 제2유동환원로설비에 공급하여 환원가스로 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제1유동환원로설비에서 배출되는 배가스를 제진하는 단계를 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비 중 적어도 하나의 설비에서 배출되는 배가스를 환원가스로 순환시키고, 이 순환되는 가스를 이산화탄소 제거장치에 의해 제거하는 단계 및 가열기에 의해 온도를 조절하는 단계 중 하나의 단계에 의하여 처리한 다음, 상기 적어도 하나의 설비 또는 다른 하나의 설비 공급하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 괴상화환원철은 500~800℃의 고온상태로 용융로 또는 제강단계에 장입되는 것이 효과적이다.
그리고, 제1유동환원로설비에 장애가 있을 경우 제2유동환원로설비에서 제조된 괴상화환원철 중 일부 또는 전부를 용융로에 공급하여 용선을 제조하는 것이 유리하다.
이때, 상기 일관제철방법에 포함되는 제강단계는, 전로에서 용강 제조시 전로의 저부에서 연료 및 산소(O2)를 공급하고, 그리고 전로의 상부에서 가열된 산소 함유 가스를 공급하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 산소 함유 가스는 가열된 공기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 연속 압연 단계는, 주편을 생산하는 연속 주조 단계; 상기 연속 주조 단계에서 생산된 주편을 압연하는 압연 단계;를 포함하며, 상기 연속 주조 단계에서 생산되는 주편의 연주 속도에 따라서, 상기 압연 단계 전에 주편을 절단하는 절단 단계가 수행되는 배치 압연과 상기 연속 주조 단계의 주편을 연속적으로 압연하는 연연속 압연을 선택적으로 수행하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 압연 단계 이전에 연속 주조 단계에서 생산된 주편을 소정 거리를 이송시키는 이송 단계를 포함하는 것이 효과적이다.
이때, 상기 이송 단계에는 1250~1300℃의 주편이 공급되며, 상기 이송 단계에서 주편은 1000℃이상의 온도를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이송 단계에서는 주편의 온도하락을 저지하도록 보열이 함께 수행되는 것이 유리하다.
또한, 상기 압연 단계에는 1000~1200℃ 사이의 주편이 공급되며, 상기 압연 단계에서 주편은 850℃ 이상의 온도를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이송 단계와 압연 단계 사이에 통과하는 주편의 온도를 승온시키는 가열 단계가 수행되는 것이 효과적이다.
또한, 압연 중단 사유 발생 시, 상기 이송 단계를 통과하는 주편을 절단 후 주편 이동 라인에서 빼내며, 압연 중단 동안 공급되는 주편을 주편 이동 라인에서 빼내는 주편 처리 단계를 포함하며, 상기 주편 처리 단계에서 상기 이송 단계의 주편을 절단하는 동안에, 상기 연주단계에서 이송단계로 공급되는 주편을 절단하는 절단 처리 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 연속 주조 단계는 두께 30~150mm의 슬라브를 제조하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 또한가지 측면에 따른 연속 압연 단계에서, 상기 압연 단계는 조압연 단계와 사상압연 단계를 포함하고, 상기 조압연 단계와 사상압연 단계의 사이에는 강판 가열단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 강판 가열단계와 사상압연 단계 사이에는 강판을 코일 상태로 권취하여 저장하는 저장 단계가 더 포함되는 것이 유리하다.
본 발명의 일측면에 따르면, 원료환경에 유연하게 대처할 수 있을 뿐만 아니라 환경오염을 현저히 저감할 수 있는 일관제철시스템 및 이를 이용한 일관제철방법을 제공할 수 있다.
또한, 기존의 고로를 포함하는 일관제철시스템 또는 일관제철방법에 비할 경우에도 손색없는 생산성을 갖춘 일관제철시스템 및 이를 이용한 일관제철방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 한가지 측면에 따르면, 기존의 주조 및 압연공정에 비하여 콤팩트한 구성을 가지는 주조 및 압연 공정을 가지는 일관제철 시스템 및 이를 이용한 일관제철방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 도다른 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 또다른 일구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또다른 한가지 구현례에 따른 일관체절시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또다른 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 한가지 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 7은 또다른 한가지 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 8은 또다른 한가지 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 9는 또다른 한가지 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 10은 또다른 한가지 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 11은 또다른 한가지 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 12는 또다른 한가지 구현례에 따른 일관제철시스템의 개략도이다.
도 13은 도 7의 일관제철시스템에 연속 압연 장치가 더 포함되어 있는 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 14는 도 8의 일관제철시스템에 연속 압연 장치가 더 포함되어 있는 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 15는 도 9의 일관제철시스템에 연속 압연 장치가 더 포함되어 있는 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 16은 도 10의 일관제철시스템에 연속 압연 장치가 더 포함되어 있는 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 17은 도 11의 일관제철시스템에 연속 압연 장치가 더 포함되어 있는 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 18은 도 12의 일관제철시스템에 연속 압연 장치가 더 포함되어 있는 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 19는 본 발명의 연속 압연 장치(30)의 압연 중단 사유 시 처리를 보이는 도면으로, 도 19a 및 도 19b는 연속 압연 장치(30)의 측면 개략도이며, 도 19c는 연속 압연 장치(30)의 평면 개략도이다.
도 20 및 21은 본 발명의 공간부에서 파일러 및 푸셔의 동작을 도시한 동작도이며, 도 22는 파일러 및 푸셔와 함께 열커버가 동작하는 모습을 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 연속 압연 공정의 순서도이다.
(부호의 설명)
1,2: 일관제철시스템
10: 제선장치
11: 환원분철광석제조장치
111: 제1유동환원로설비
112: 제2유동환원로설비
1111,1112,1113,1114,1121,1122,1123,1124: 유동환원로
1115: 제1순환관
1125: 제2순환관
116,118: 이산화탄소 제거장치
1161,1181: 배가스배출관
117: 가열기
12: 용융로
121: 가스공급관
13: 제1괴상화장치
131: 제1호퍼
132: 제1환원철공급관
14: 제2괴상화장치
141: 제2호퍼
142: 제2환원철공급관
15: 수소계 환원가스 공급설비
20: 전로
20-1: 전기로
21: 랜스
211:가열장치
22: 노즐
23: 괴상화환원철 이송관
31, 301: 연속주조기
310: 절단기
311: 레이들
312: 턴디시
313: 몰드
314: 액상 압하 영역
315: 슬라브 절단 장치
320: 공간부
321: (주행용) 롤러
322: 롤러
325: 열커버
326: 열커버의 상면
327: 열커버의 측면 유동부
328: 열커버의 측면 고정부
329: 구동부
330: 파일러
335: 푸셔
340: 가열기
345: 절단 작업부
350: 디스케일러
360: 압연기
370: 냉각장치
380: 고속 절단기
390: 권취기
421: 스케일 제거 장치
422: 조압연기
423: 슬라브 배출수단
424: 가열수단
425: 코일 박스
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명에서 의미하는 일관제철이라 함은 철광석을 원료로 하여 용선을 제조하고 상기 용선으로부터 강판을 제조하는 과정을 모두 포함하는 제철법을 의미하는 것으로서, 상기 일관제철시스템은 용선을 제조하는 제선단계와 용강을 제조하는 제강단계 그리고 연연속 또는 배치 방식으로 용강을 주조하고 동일한 라인에서 강판을 압연하는 연속 압연 단계로 나누어 설명할 수 있다.
제선단계는 분철광석을 환원하여 용선을 제조하는 용융환원설비(용융로)에 의하여 수행된다. 상기 용융로는 분철광석을 유동환원시킨 후 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하고, 상기 괴상화환원철을 용융로에서 환원시킴으로써 용선을 제조한다. 그런데, 상술한 바와 같이 용융로에서 생산가능한 용선의 양이 고로에 비하여 충분하지 못하기 때문에 용융로에서 생산된 용선만 이용할 경우에는 여러기의 설비를 설치하여야 하므로 생산성이 나쁠 뿐만 아니라, 제철소 부지확보가 어렵다는 부차적인 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 용융로는 이러한 단점을 극복하기 위하여 분철광석을 유동환원시킨 후 괴상화하는 과정을 1개 또는 그 이상 추가로 가진다. 즉, 만일 상기 괴상화하는 과정이 2이상일 경우에는, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서 추가적인 괴상화 과정에 의해 제조된 괴상화환원철은 용융로에서 용융되고 이과정에서 추가적인 환원이 일어나서 용선으로 제조되는 것이 아니라, 후속하는 제강단계에서 환원되는 과정을 겪으며, 그 결과 용강으로 제조되게 된다.
따라서, 본 발명은 분철광석을 환원시켜 제조된 환원분철광석을 괴상화하여 괴상화환원철을 제조한 다음, 이 괴상화환원철의 일부 또는 전부를 용융하여 제조된 용선 및 나머지 괴상화환원철을 전로에서 주원료로 사용하여 용강을 제조하는 일관제철시스템 및 이를 이용한 일관제철방법에 관한 것이다.
본 발명의 일관제철시스템의 한가지 예를 도 1에 도시하였다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일관제철시스템(1)은 제선장치(10)와 제강장치(20)(도면에서는 바람직한 한가지 예로서 전로를 들고 있음. 이하 전로 위주로 설명함) 그리고 연속 압연 장치(30)를 포함한다.
제선장치(10)는 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 환원분철광석제조장치(11); 이 환원분철광석제조장치에서 환원된 분철광석을 괴상화하는 괴상화장치(13); 및 이 괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로(12)를 포함한다.
상기 환원분철광석제조장치(11)는 제1유동환원로설비(111)를 포함하고, 상기 제1유동환원로설비(111)는 하나 이상의 유동환원로를 포함한다.
상기 제1유동환원로설비(111)는 분광석을 가스에 의해 유동시키면서 환원하는 설비이다. 분광석은 상기 유동화설비를 이루는 일련의 유동화로 내에서 단계적으로 환원과정을 겪게 된다. 즉, 유동화로는 투입된 분광석이 환원가스에 의해 단계적으로 환원되는 곳으로서, 그 개수에는 제한이 없으나, 충분한 환원을 위하여 2개 또는 그 이상이 포함되는 것이 바람직하며 3개 이상이 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 바와 같이 제1유동환원로설비(111)는 이후, 제1괴상화장치(13)를 통하여 용융로(용융환원설비)(12)로 괴상화환원철을 공급하기 위한 것인데, 용융로(12)에서 추가적인 환원이 이루어지게 되므로 유동환원로(1111, 1112, 1113, 1114)는 3개이면 충분하고 4개이면 보다 바람직하다.
그러나, 앞에서도 언급하였듯이 제1유동환원로설비(111)의 유동환원로의 개수를 반드시 제한할 필요는 없다.
도 1에서는 상기 제1유동환원로설비(111)는 4개의 유동환원로(1111,1112,1113,1114)를 포함하는 형태를 나타내고 있다.
상기 유동환원로(1111,1112,1113,1114) 내에는 통상의 유동환원로에서와 같이 가스를 분산시키는 가스분산판(도시되어 있지 않음)이 구비될 수 있다.
상기 제1괴상화장치(13)는 상기 제1유동환원로설비(111)에서 환원된 환원분철광석을 공급받아 괴상화시키도록 구성되는 장치이다.
상기 제1괴상화장치(13)에는 환원분철광석을 저장하고 제1괴상화장치(13)로 공급하는 제1호퍼(131)가 구비되어 있고, 이 제1호퍼(131)는 제1환원철공급관(132)을 통해 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 환원분철광석소통관계로 연결되어 있다.
상기 용융로(12)는 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하도록 구성된다.
상기 용융로(12)는 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 가스공급관(121)을 통해 가스 소통관계로 연결되어 있고, 제1유동환원로설비(111)의 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)은 가스공급관(도시되어 있지 않음)을 통하여 가스 소통관계로 연결되어 있다.
상기 가스공급관(121)을 통해 최종유동환원로(1111)에 공급된 환원가스는 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)을 차례로 거쳐 최초유동환원로(1114)에 공급된다.
한편, 분철광석은 최초유동환원로(1114)에 먼저 공급되고, 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 차례로 거쳐 최종유동환원로(1111)에 공급되며, 이렇게 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 거치면서 분철광석은 환원가스에 의해 환원되게 된다.
이때, 배가스의 보다 효율적인 이용을 통해서는 후술하는 바와 같이 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 최종유동환원로(1111)가 제1순환관(1115)에 의해 가스 소통관계로 연결됨으로써 최초유동환원로에서 발생되는 배가스가 최종유동환원로로 공급되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 바람직한 한가지 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 최초유동환원로(1114)는 제1순환관(1115)을 통해 가스소통관계로 연결될 수 있다.
상기 제1순환관(1115)에는 이산화탄소 제거장치(118)가 추가로 구비될 수 있으며, 이 이산화탄소 제거장치(118)에는 배가스를 배출하기 위한 배가스배출관(1181)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 이산화탄소 제거장치(118)와 최종유동환원로(1111)사이의 상기 제1순환관(1115)에는 순환가스를 승온시키기 위한 가열기(도시되어 있지 않음)가 추가로 구비될 수 있다.
상기와 같이 제1순환관(1115)에 이산화탄소 제거장치(118)를 구비함으로써 최초유동환원로(111)에서 배출된 배가스는 이산화탄소가 제거된 후 상기 최종유동환원로(1111)에 공급되어 환원가스로 재활용된다. 또한, 필요에 따라 상기와 같이 가열기를 구비함으로써 순환가스의 온도를 제어할 수 있다.
상술한 제선단계 이후의 제강단계는 전로 또는 전기로 등의 정련설비를 포함하는 제강장치에 의해 수행될 수 있다.
전로는 산소 또는 산소 함유 가스를 로내에 공급하여 용선 중 탄소를 연소시켜 탄소가 포화 수준으로 용해된 용선을 용강으로 전환시키는 장치로서, 탄소 또는 기타의 산화성분이 산소에 의해 연소되는 연소열에 의해 용강의 승온작업도 동시에 이루어지는 장치이다. 상기, 전로는 상술한 제선단계에서 공급되는 용선을 전량 사용할 수도 있으며, 스크랩 또는 괴상화환원철을 추가로 장입하여 사용할 수도 있다.
전로에는 여러가지가 있으나, 본 발명에서는 모두 사용가능하다. 즉, 상취,저취 또는 상하취 복합취련 등과 같은 취련 방식의 차이, 기타 각 철강사의 설계 방식에 따른 상이한 형식에 상관 없이 모두 본 발명에서 사용가능하다.
다만, 제선단계에서 공급되는 주원료가 고온의 용선 뿐만 아니라, 괴상화환원철도 포함하거나 또는 별도의 구현례에서와 같이 스크랩도 포함할 수도 있으므로, 보다 열효율이 높은 방식을 사용하는 것이 보다 바람직하며, 본 발명의 바람직한 구현례에서는 제강장치는 이하와 같은 방식의 전로를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
다만, 후술하는 본 발명의 바람직한 한가지 구현례에서 상기 전로(20)는 제선장치(10)에서 제조된 용선 및 제2괴상화장치(14)에서 괴상화된 괴상화환원철을 주원료로 하여 용강을 제조하도록 구성될 수 있으며, 또한, 다른 한가지 바람직한 구현에 따르면 용선외 스크랩을 다량 장입하여 용강을 제조할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해서, 전로(20)의 상부와 하부에는 각각 랜스(21)와 노즐(22)이 구비된다. 전로의 하부에 구비된 노즐로는 산소가 취입되어 용강을 정련하는 역할을 수행한다. 이때, 산소와 함께 열원으로 작용가능한 연료가 취입될 수 있다. 상기 연료로는 석탄이나 가연성 가스 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않는다. 또한, 상기 연료는 산소와 함께 취입될 수도 있으나, 별도의 노즐로 질소 등과 같은 캐리어 가스에 의해 이송되어 취입될 수도 있다. 전로의 하부에는 상기 연료 이외에도 생석회 등과 같이 슬래그의 염기도 제어가 가능하며 탈탄반응의 핵으로 작용할 수도 있는 분말이 산소와 함께 또는 별도의 캐리어 가스에 의해 취입될 수 있다.
또한, 상기 랜스(21)는 산소를 포함하는 가스, 바람직하게는 공기를 로내로 분사할 수 있다. 로내로 분사된 산소 함유 가스는 용강의 탈탄 반응에 의해 생성된 일산화탄소를 2차연소(post combustion) 시킴으로써 용강으로 추가적으로 열을 공급하는 역할을 한다. 이때, 상기 산소 함유 가스의 열효율을 더욱 높이기 위하여 산소 함유 가스의 공급경로에 가열수단이 추가될 수 있으며, 상기 가열수단으로는 통상 사용되는 것이라면 어떠한 것이라도 가능하나, 보다 바람직하게는 전로에서 배출되는 폐가스의 열을 열교환하는 열교환기 타입의 가열장치(211)가 사용될 수 있다.
상기 전로(20)와 후술하는 제2괴상화장치(14)는 괴상화환원철이 이동가능한 괴상화환원철 이송관(23)을 통해 괴상화환원철 소통관계로 연결될 수 있다. 이렇게 상기 전로(20)와 제2괴상화장치(14)가 괴상화환원철 이송관(23)을 통해 괴상화환원철 소통관계로 연결됨으로써 환원된 괴상화환원철의 산화를 막을 수 있다. 상기 괴상화환원철 이송관(23)에는 질소 가스 분위기를 유지할 수 있다. 전로는 상술한 바와 같이 저부에서 노즐(22)를 통하여 산소를 취입하는 방식을 가질 수도 있으나, 상술한 랜스(21) 또는 별도의 랜스(도시하지는 않았음)을 통하여 산소 취입하여 용강을 정련할 수도 있음은 이미 앞에서 밝혀둔 바이다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 강의 흐름방향으로 볼 때 상술한 제강장치(30)의 후방에는 용강을 주조하고 주조된 주편을 동일한 라인에서 압연하여 강판을 얻는 연속 압연 장치(30)가 후속될 수 있다. 이때, 보다 콤팩트한 설비구성을 위해서는 연속 압연 장치(30)는 연속주조기와 압연 장치를 포함하는 것이 바람직하며, 연속주조기와 압연 장치는 서로 직결되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 직결이라 함은 상기 연소주조기의 슬라브 배출부와 압연 장치의 슬라브 인입구가 동일하며, 실질적으로 공간적으로 연결되어 있다는 것을 의미한다. 이를 보다 상세히 설명하기 위하여, 도 19a 및 도 19b 에는 연속 압연 장치(30)의 측면 개략도를, 도 19c 에는 연속 압연 장치(30)의 평면 개략도를 도시하였다.
도 1에 나타내었듯이 본 발명의 연속 압연 장치(30)은 제강장치에서 제조된 용강으로 주편을 생성하는 연속주조기(301); 상기 연속주조기(301)의 후단에 배치되며 주편을 절단하는 절단기(310); 절단기(310) 후단에 위치하며, 주편을 압연기(360)로 이송시키도록 롤러(321)가 배치된 공간부(320) 및 공간부(320)의 후단에 위치한 압연기(360)를 포함한다. 통상의 압연은 주조된 주편(슬래브 포함)을 별도의 압연 라인을 통하여 압연하는 것이 일반적이나, 본 발명의 연속 압연은 주조와 압연을 연속적으로 실시하기 위하여 주조 단계와 압연 단계가 직결되어 주편이 동일한 라인내에서 주조되고 압연되는 형태의 압연을 의미한다. 또한, 본 발명에서 연연속 압연이라 함은 상기 연속 압연 중, 주편을 절단하지 않은 상태에서 연속적으로 압연까지 완료하는 형태의 압연(물론 압연이 완료되거나 압연도중 강판을 보관 또는 다른 이유로 적당한 길이로 절단하는 것까지 배제하는 것은 아니다)을 의미하며, 배치 압연이라 함은 주조후 주편을 적당한 길이의 슬래브로 절단하고 압연하는 것을 의미한다. 배치 압연의 경우에도 주편이 연속주조기와 압연 설비가 연결된 라인을 벗어나지 않는다는 의미에서 본 발명에서는 연속 압연이라 칭한다.
상기 공간부(320)에는 공간부(320)를 통과하는 주편의 온도 하락을 막을 수 있도록 통과하는 주편을 인접 공간을 외부와 차단하는 열커버(325), 주편의 온도 하락을 보상하도록 주편을 가열하는 가열기(340)가 배치되며, 공간부(320)의 측면에는 푸셔(335) 및 파일러(330)가 배치된다.
압연기(360)로 주편이 공급되기 전에 주편 표면의 스케일을 제거하기 위한 디스케일러(350)를 포함하며, 압연기(360)를 통과하여 최종 두께로 압연된 주편은 목표 재질 확보를 위한 냉각 장치(370)를 통과하며, 냉각장치(370)를 통과한 후 필요에 따라, 연연속 압연이거나 배치 압연의 경우라도 주편의 양이 많았을 경우에는 스트립을 절단할 수 있도록 냉각 장치(370) 후단에는 고속 절단기(380)가 배치되며, 고속 절단기(380)에서 절단된 스트립은 권취기(390)에서 권취된다.
고속 절단기(380)는 연연속 압연 또는 배치 압연의 경우라도 주편의 양이 많아서 분할하여 권취할 필요가 있는 경우에 사용된다. 이때, 목표하는 중량이 달성되면 고속 절단기(380)가 동작하여 스트립을 절단하며, 이렇게 절단된 스트립은 권취기(390)에서 권취된다. 디스케일러(350), 압연기(360), 냉각 장치(370), 고속 절단기(380) 및 권취기(390)에 대하여는 종래에 널리 알려져 있는 구성을 사용할 수 있으므로, 본 발명에서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.
본 발명에서 연속주조기(301)는 30~150㎜의 주편을 4.5~15mpm(meter per minute)의 속도로 제공할 수 있으며, 연속주조기(301)의 출측에서 주편의 온도는 1250~1300℃이다. 연속주조기(301)는 80~100㎜의 주편을 1250~1300℃의 온도로 제공할 수도 있다.
본 발명에서 연속주조기(301)에서 위 조건으로 제공되는 주편은 절단기(310)를 통과하여 공간부(320)로 유입된다. 다만, 후술하는 바와 같이 연연속 압연을 실시할 경우에는 상기 절단기(310)는 동작하지 않는다. 공간부(320)에는 열커버(325)가 배치되어 통과하는 주편의 온도 저감을 방지하나, 주편의 이송 속도에 따른 공간부(320)에서의 온도 하락이 충분히 적어서 주편이 1000 ~ 1100℃ 이상의 온도를 유지할 수 있다면 열커버(325)는 빠질 수도 있다. 이는 후방에 가열기(340)가 있더라도 가열량은 제한되므로, 1000 ~ 1100℃ 이상의 온도를 유지하지 못하는 경우에 후에 열간 압연을 수행하기 어렵기 때문이다.
열커버(325)는 통과하는 주편의 일면을 덮는 방식으로 구현될 수 있으며, 이에 대하여는 도 19b 및 23에서 다시 살펴보도록 한다.
공간부(320)는 압연이 수행되는 경우에 주편을 공급하는 공간이 되므로, 하나의 코일을 만들게 되는 15~30t 사이의 주편이 위치할 수 있는 길이로 구현된다. 이는 일반적으로 20 ~ 30m 의 길이에 해당한다. 이렇게 공간부(320)가 하나의 코일을 만들게 되는 주편을 수용할 수 있음으로써, 배치 압연과 연연속 압연을 선택적으로 수행하는데 유리하다. 즉, 연연속 압연이 곤란한 경우에 공간부(320)를 채운 주편을 절단기(310)로 절단하여 배치 압연을 수행하게 되는데, 이렇게 절단되는 주편이 하나의 코일을 권취할 수 있는 무게이기 때문에, 후에 마무리 압연까지 마친 제품이 하나의 코일로 권취되어 낭비가 없게 된다. 뿐만 아니라, 코일분의 주편이 미리 절단된 상태로 압연기(360)에 공급될 수 있기 때문에, 연속주조기(301)과 압연기(360)의 처리량의 불일치에 따른 문제점을 해소할 수 있다.
공간부(320)에는 가열기(340)가 배치되며, 공간부(320)를 통과하면서 떨어진 주편의 온도를 상승시킨다. 가열기(340)는 1000 ~ 1100℃ 이상의 온도로 제공되는 주편을 압연 가능한 온도로 상승시킨다. 가열기(340)는 연주 속도에 의해서 압연 속도가 제한되는 연연속인 경우에만 작동되고, 연주 속도와 무관하게 압연할 수 있는 배치 압연에서는 동작되지 않을 수 있다. 상술한 공간부(320)의 길이는 가열기(340)가 배치되는 공간을 포함한 길이를 의미하며, 상기 가열기(340)는 사고 처리시 주편의 제거를 위하여 측면이 개방된 수평 방식(transverse type)의 가열기인 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에서는 연속주조기(301)에서 생성된 주편은 절단기(310)를 통과하며, 주편의 생산속도로 연연속 압연하여 압연기(360)에서 주조 속도로 압연될 때, 주편의 온도 하락으로 인하여 주편 온도가 압연 가능한 온도(850℃ 이상)보다 떨어지지 않는다면 연연속 압연하며, 주편 온도가 압연 가능한 온도보다 떨어진다면, 절단기(310)를 통하여 주편을 절단하여 슬래브를 만들며, 이렇게 절단기(310)를 통하여 절단된 주편, 즉 슬래브(S)를 압연기(360)로 보내서 배치 압연을 수행한다.
연연속 또는 배치 압연을 판단함에 있어서는 공간부(320)로 인한 주편의 온도 하락과 그를 보상하는 가열기(340)의 가열량을 고려하여 결정할 수 있다. 가열기(340)는 인덕션 히터로 구비되어 비접촉 가열하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 압연기(360)는 한세트의 압연기열만으로 조압연과 마무리압연을 동시에 수행할 수 있으며, 이러한 경우에 설비의 구성이 간편해질 수 있다. 한세트의 압연기열에서 조압연과 마무리압연을 모두 수행할 경우에 압연기는 4~8 스탠드가 연결되어 구성될 수 있다.
압연기(360)에서는 주편의 온도가 떨어지는 경우에 압하량 및 제품의 품질에 영향을 줄 수 있으므로 850℃ 이상의 주편 온도가 확보되야 한다. 따라서, 압연기(360)로 제공되는 주편은 1000~1200℃의 온도를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 압연기(360)에서 트러블이 발생(도 19b 참고)하는 경우 부정기 롤교체가 있는 경우에 공간부(320)의 주편을 절단하여 주편 이동 라인으로부터 빼내는 푸셔(335) 및 파일러(330)를 포함한다.
연속주조기(301)의 경우에, 부어진 용강을 모두 주편으로 만들어야만 하며, 중단에 주조를 중단할 수 없다. 하지만, 주조 도중에 압연이 중단되는 경우에 압연으로 인하여 전체 주편이 이동되지 못하며, 그에 의해서 주조가 중단되게 된다.
이렇게 주조가 중단되는 것을 막기 위하여 본 발명에서는 배치 압연 수행중인 경우에는 공간부(320)에 위치되는 절단된 주편, 즉 슬래브(S)를 공간부(320)의 측면에 배치된 파일러(330)로 빼내서, 연속주조기(301)의 용강이 모두 소진될 때까지 주조를 계속할 수 있도록 한다. 이와 같이, 슬래브(S)를 공간부(320)의 측면의 파일러(330)로 빼내는 경우에, 파일러(330)에 모인 슬래브(S)는 슬래브(S)를 처리하는 다른 공정, 예를 들면 전기로에서 활용될 수 있다. 상술한 작업은 상기 공간부(320)가 하나의 주편이 위치할 수 있는 길이를 가지고, 가열기(340)가 측면이 개방된 형태를 가질 때, 타설비와의 간섭 없이 더욱 용이하게 이루어질 수 있다.
한편, 주조 속도가 충분히 고속이어서 연연속 압연이 가능하여 절단기(310)의 사용 없이 연연속 압연을 수행하는 중 압연 중단 사유가 발생하는 경우에는, 절단기(310)를 동작시켜 공간부(320)의 주편을 절단한다. 이때,열커버(325)는 주편을 둘러싸던 위치에서 상부로 이동된다(도 19b 참고).
열커버(325)가 상승한 후에, 공간부(320)의 압연기(360) 측 단부의 절단 작업부(345)에서 작업자가 주편을 절단하거나 추가의 절단기(345)를 통하여 공간부(320)의 압연기(360)측 단부를 절단하여 공간부(320)의 주편을 슬래브(S)로 만든다. 이는 압연기(360)의 트러블의 경우에 압연기(360) 내부의 주편을 제거하는 것이 곤란하기 때문에, 압연기(360)에 들어가지 않은 주편을 절단하기 위함이다.
이렇게 절단된 주편, 즉 슬래브(S)는 공간부(320)의 일측에 배치된 푸셔(335)에 의해서 주편의 진행방향에 수직 방향으로 밀어지며, 밀어진 슬래브(S)는 파일러(330)로 이동된다. 이때, 가열기(340)는 공간부(320)에 배치되므로,푸셔(335)에 의해서 슬래브(S)가 빠져나가는데 유리하도록 상/하 분리가 가능하여 측면이 개방된 트랜스버스 타입(transverse type)인 것이 바람직하다. 하지만, 측면이 개방될 수 있다면, 다른 방식의 가열기(340)가 사용될 수도 있다.
연속 압연 장치(30)에서 연속주조기(301)는 압연 중단 사유와 무관하게 지속적으로 주편을 생산하므로, 공간부(320)에서 주편을 처리하는 동안에도 연속주조기(301)로부터 주편이 지속적으로 공급된다. 따라서, 최초 절단 후 공간부(320)로 유입되는 주편은 작은 사이즈의 조각이 되도록 절단기(310)로 절단하여 별도의 위치로 제거함으로써, 공간부(320)의 주편을 절단하고 주편 이동 라인으로부터 슬래브를 처리하는 동안에 주편의 추가 유입을 막는다.
도 20, 21 에는 본 발명의 공간부(320)에서 파일러(330) 및 푸셔(335)의 동작이 도시되어 있으며, 도 22는 파일러(330) 및 푸셔(335)와 함께 열커버(325)가 동작하는 모습이 도시되어 있다.
도 20, 21에서 보이듯이, 공간부(320)의 양단부를 절단기(310)와 추가의 절단부 혹은 절단 작업부(345)를 통하여 절단하고 열커버(325)가 들어 올려진 후, 공간부(320)의 일 측면에 배치되어 있는 푸셔(335)는 공간부(320)에 슬래브(S)를 파일러(330)로 밀어낸다.
이때, 주행용 롤러(321) 외에 슬래브(S)를 측면으로 밀어내는데 활용되는 롤러(322)가 슬래브(S)를 지지하게 할 수 있으며, 이러한 구조에 대하여는 대한민국 특허공개번호 제2003-0075615호, 제2004-0011713호에 자세히 개시되어 있으므로, 이에 대한 상세 구조는 설명을 생략한다.
또한, 공간부(320)의 슬래브(S)를 푸셔(335)로 밀어내어 파일러(330)로 적치시켜 공간부(320)가 비워지면, 절단기(310)를 통하여 작은 사이즈로 절단하여 공간부(320)로 유입되지 않던 주편을 다시 공간부(320)로 유입시키며, 주편이 공간부(320)를 채우면, 다시 절단기(310)를 동작시켜, 공간부(320) 길이로 주편을 절단하여 슬래브(S)를 만들며, 좀 전의 푸셔(335)로 밀어내며 파일러(330)로 적치한다.
도 22에는 열커버(325)가 배치된 상태에서 열커버(325) 전체를 들어내는 것이 아니라, 푸셔(335)와 절단된 슬래브(S)가 빠져나갈 수 있도록 열커버(325)의 측면만이 개방 가능한 구조가 도시되어 있다.
도 22 에서 보이듯이, 열커버(325)는 고정된 상면(326)과 측면 고정부(328)와 측면 유동부(327)를 포함하여 구성되며, 구동부(329)가 구동됨으로써, 측면 유동부(327)가 구동부(329)에 의해서 상승하며, 이렇게 측면 유동부(327)가 상승함으로써 개방된 공간으로, 공간부(320)의 슬래브(S)는 푸셔(335)에 의해 파일러(330)로 이동될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일구현례에 따른 연속 압연 장치(30)은 연속주조기(301)의 주조 속도가 빠르거나 느리더라도 하나의 시스템에서 처리가 가능하다. 또한, 공간부(320)를 구비하고 있으며, 이 공간부(320)가 20~30m 길이를 가짐으로써, 배치 압연의 경우에 압연기(360)에서 하나의 코일에 해당되는 양을 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일구현례에 따른 연속 압연 장치(30)는 연연속 압연인 경우에도 압연 트러블이 발생하더라도, 연속주조기(301)에서 주조를 중단할 필요가 없을 뿐만 아니라, 압연 트러블 처리 도중에는 슬래브(S)를 적치한 후 다른 공정에서 활용함으로써, 압연 트러블 처리 동안에 연속주조기(301)에서 생산되는 주편을 쉽게 활용할 수 있다.
상기 연속 압연 장치의 또한가지 구현례로서 도 13 내지 도 18에 개시된 장치를 들 수 있다. 도면에서 확인할 수 있듯이, 연속 압연 장치(30) 는 전로(20) 또는 전기로(20-1)에서 제조된 용강을 연속주조기(31)에서 연속주조 방식으로 슬라브를 주조하여 배출한다. 슬라브의 두께가 너무 두꺼울 경우에는 압연 장치의 압하부담이 증가하기 때문에 연속주조기(31)에서 주조된 슬라브를 바로 압연하기 위해서는 상기 연속주조기(31)에서 제조되는 슬라브는 30~150mm의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 두께는 120mm 이하이며, 100mm 이하가 가장 바람직하다. 이를 위한 보다 바람직한 방법의 일례로서, 연속주조기(31) 몰드(313)에서 배출되는 슬라브의 두께는 40~200mm인 것이 바람직하고, 이후 연속주조기(31) 배출전에 위치하는 액상 압하(liquid core reduction) 영역(314)에서 30% 이하의 액상 압하를 실시할 수도 있다. 두께가 충족되는 경우에는 상기 액상 압하는 실시하지 않을 수도 있다.
상기 연속주조기(31)로부터 배출되는 슬라브는 압연 장치(32)에 의해 압연된다. 처리속도가 다를 수도 있는 연속주조기(31)와 압연 장치(32) 사이의 연속성을 보장하기 위하여 연속주조기와 압연 장치 사이에는 슬라브 절단 장치(315)가 포함될 수도 있다.
상기 압연 장치는 조압연기(422)와 사상압연기(426)로 나누어 압연하여 강판을 제조한다. 상기 조압연기(422)와 사상압연기(426) 사이에는 가열수단(424)이 추가될 수 있다. 상기 가열수단(424)은 유도로나 터널로 등이 이용될 수 있으며, 유도로 방식이 보다 콤팩트한 설비구성을 위해 바람직하다. 또한, 상기 가열수단의 전방 및 후방 중 1이상의 개소(도면에서는 전방에 구비된 형태를 도시함)에 슬라브 배출수단(423, 푸셔라고도 함, 배출되는 슬라브를 적치하는 파일러도 존재할 수 있음)을 구비하는 것이 보다 바람직하다. 상기 슬라브 배출수단(423)은 슬라브 진행방향의 수직방향(횡방향)으로 슬라브를 배출하기 위한 것으로서 전,후공정에서 조업장애가 발생하였을 때, 처리가 불가한 슬라브를 생산라인으로부터 배출하는 기능을 한다. 상기, 슬라브 배출수단의 길이는 슬라브 1매 ~ 2매의 길이(예를 들면 5.5~11m)에 대응되는 것이 바람직하다.
조압연되고 가열된 슬라브는 이후 사상압연을 통하여 원하는 두께로 압하되어 최종 제품이 된다. 이때, 제품의 두께 및 수요가의 요구에 따라 코일 형태로 권취될 수도 있다. 상기 사상압연기(426)는 3~8개의 압연열로 이루어지는 것이 바람직하며, 4~7개의 압연열로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 사상압연기 후단에는 냉각장치(428)가 더 존재할 수 있다.
또한, 상기 사상압연기(426) 전방, 바람직하게는 가열수단(424) 후방에는 조압연된 강판을 권취하여 저장하는 코일 박스가(425) 더 포함될 수 있다. 상기 코일 박스(425)는 조압연기(422)와 사상압연기(426) 사이의 처리속도 불일치를 해소하거나, 강판 내 온도를 균일화하거나 또는 공정상 시간적 여유를 확보하기 위한 버퍼역할을 할 수 있다. 이때, 상기 코일 박스(425)는 단열되는 것이 보다 바람직하다. 연연속 압연시에는 강판은 상기 코일 박스(425)를 경유하지 않을 수 있다. 또한, 조압연기(422) 및 사상압연기(426) 중 하나 이상의 전방에는 스케일 제거 장치(421)가 위치하여, 강판의 표면에 스케일이 제거된 채로 압연이 실시되는 것이 강판 또는 롤 보호를 위하여 보다 바람직하다. 사상압연기 후방에는 절단기(427)가 위치하여 제품을 원하는 규격으로 절단하도록 하는 것이 바람직하다. 절단기(427)의 바람직한 예로서는 전단기(shearing machine)를 들 수 있다.
본 발명의 일관제철시스템의 다른 예가 도 2 및 도 3에 나타나 있다.
도 2에 도시된 일관제철시스템(2)은 제선장치의 제1유동환원로설비(111)가 3개의 유동환원로(1111,1112,1113)를 포함하고 있다는 것을 제외하고는 도 1에 도시된 일관제철시스템(1)와 실질적으로 동일하다.
도 3에 도시된 일관제철시스템(2)은 제강장치로서 전로(20)이 아닌 전기로(20-1)이 사용되었다는 것을 제외하고는 도 1에 도시된 일관제철시스템(1)과 실질적으로 동일하다. 또한, 도 3에 도시된 일관제철시스템(2)에 기재된 용융환원로의 개수를 도 2와 동일하게 변경할 수도 있음은 이미 상술한 바이다.
본 발명의 일관제철시스템의 또한가지 일례를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 또한가지 구현례에 따른 일관제철시스템(1)은 상술한 도 1과 비교할 때, 환원분철광석제조장치(11)이 유동환원로 설비를 2기 포함하고, 그에 따른 각 유동환원로설비(111,112) 사이의 소통관계 등을 더 정의하는 것에 주된 차이가 있다. 특히, 제강장치(20)와 연속 압연 장치(30)은 상술한 다른 구현례의 그것과 실질적으로 동일하므로 본 구현례에서는 제선장치(10)에 대해서만 설명하며, 본 구현례에서 설명을 생략한 부분은 상술한 제1 구현례와 모순되지 않는한 상기 제1 구현례에 기재된 부분과 실질적으로 동일하게 해석될 수 있다는 점에 유의할 필요가 있다.
즉, 제선장치(10)는 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 환원분철광석제조장치(11); 이 환원분철광석제조장치에서 환원된 분철광석을 괴상화하는 괴상화장치(13,14); 및 이 괴상화장치(13,14)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로(12)를 포함한다.
상기 환원분철광석제조장치(11)는 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)를 포함하고, 상기 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)는 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함한다.
상기 제1(111) 및 제2유동환원로설비(112)는 분광석을 가스에 의해 유동시키면서 환원하는 설비이다. 분광석은 상기 유동화설비를 이루는 일련의 유동화로 내에서 단계적으로 환원과정을 겪게 된다. 즉, 유동화로는 투입된 분광석이 환원가스에 의해 단계적으로 환원되는 곳으로서, 그 개수에는 제한이 없으나, 충분한 환원을 위하여 2개 또는 그 이상이 포함되는 것이 바람직하며 3개 이상이 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 바와 같이 제1유동환원로설비(111)는 이후, 제1괴상화장치(13)를 통하여 용융로(용융환원설비)(12)로 괴상화환원철을 공급하기 위한 것인데, 용융로(12)에서 추가적인 환원이 이루어지게 되므로 유동환원로(1111, 1112, 1113, 1114)는 3개이면 충분하고 4개이면 보다 바람직하다.
제2유동환원로설비(112)는, 제2괴상화장치(14)를 통하여 괴상화환원철을 제조한 후 용융로(12)에서의 추가적인 용융환원없이 바로 전로(20)에 투입하는 것이므로 상기 제2유동환원로설비(112)에 포함된 유동환원로(1121, 1122, 1123, 1124)는 보다 충분한 환원을 위하여 4개 배치되는 것이 보다 바람직하다.
그러나, 앞에서도 언급하였듯이 각 유동환원로설비(111,112)의 유동환원로의 개수를 반드시 제한할 필요는 없다.
도 4에서는 상기 제1유동환원로설비(111)는 4개의 유동환원로(1111,1112,1113,1114)를 포함하고, 상기 제2유동환원로설비(112)는 4개의 유동환원로(1121,1122,1123,1124)를 포함하는 형태를 나타내고 있다.
상기 유동환원로(1111,1112,1113,1114) 및 유동환원로(1121,1122,1123,1124)내에는 통상의 유동환원로에서와 같이 가스를 분산시키는 가스분산판(도시되어 있지 않음)이 구비될 수 있다.
상기 괴상화장치(13,14)는 상기 제1유동환원로설비(111)에서 환원된 환원분철광석을 공급받아 괴상화시키도록 구성되는 제1괴상화장치(13) 및 상기 제2유동환원로설비(112)에서 환원된 환원분철광석을 공급받아 괴상화시키도록 구성되는 제2괴상화장치(14)를 포함한다.
상기 제1괴상화장치(13)에는 환원분철광석을 저장하고 제1괴상화장치(13)로 공급하는 제1호퍼(131)가 구비되어 있고, 이 제1호퍼(131)는 제1환원철공급관(132)을 통해 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 환원분철광석소통관계로 연결되어 있다.
또한, 제2괴상화장치(14)에는 환원분철광석을 저장하고 제2괴상화장치(14)로 공급하는 제2호퍼(141)가 구비되어 있고, 이 제2호퍼(141)는 제2환원철공급관(142)을 통해 상기 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)와 환원분철광석 소통관계로 연결되어 있다.
상기 용융로(12)는 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하도록 구성된다.
상기 용융로(12)는 상기 환원분철광석제조장치(10)의 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 가스공급관(121)을 통해 가스 소통관계로 연결되어 있고, 제1유동환원로설비(111)의 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)은 가스공급관(도시되어 있지 않음)을 통하여 가스 소통관계로 연결되어 있다.
상기 가스공급관(121)을 통해 최종유동환원로(1111)에 공급된 환원가스는 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)을 차례로 거쳐 최초유동환원로(1114)에 공급된다.
한편, 분철광석은 최초유동환원로(1114)에 먼저 공급되고, 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 차례로 거쳐 최종유동환원로(1111)에 공급되며, 이렇게 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 거치면서 분철광석은 환원가스에 의해 환원되게 된다.
제2유동환원로설비(112)의 각 유동환원로(1121,1122,1123,1124)에서도 이하에서 설명하는 바와 같이 제1유동환원로설비(111)의 각 유동환원로와 동일한 방식으로 분철광석의 환원이 일어날 수 있다.
즉, 상기 제2유동환원로설비(112)의 유동환원로들(1121,1122,1123,1124)은 가스공급관(도시되어 있지 않음)을 통하여 가스 소통관계로 연결되어 있다.
환원가스는 먼저 최종유동환원로(1121)에 공급되고, 유동환원로들(1121,1122,1123,1124)을 차례로 거쳐 최초유동환원로(1124)에 공급된다.
한편, 분철광석은 최초유동환원로(1124)에 먼저 공급되고, 유동환원로들(1124,1123,1122,1121)을 차례로 거쳐 최종유동환원로(1121)에 공급되며, 이렇게 유동환원로들(1124,1123,1122,1121)을 거치면서 분철광석은 환원가스에 의해 환원되게 된다.
제2유동환원로설비(112)의 환원가스 역시 용융로에서 직접 공급되거나 또는 별도의 환원가스 공급라인에 의해 공급될 수 있다. 다만, 환원가스의 효율적인 이용을 가능하게 하는 보다 바람직한 구현에서는, 상기 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)는 환원가스 연결관(1116) 을 통해 가스 소통관계로 상기 제2유동환원로설비(112)의 유동환원로에 연결되어 있다. 이를 통하여 제1유동환원로설비(111)의 배가스가 제2유동환원로설비(112)로 공급될 수 있다.
상기 환원가스 연결관은 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1111)를 연결함으로써 제1유동환원로 설비(111)의 배가스가 제2유동환원로설비(112)로 공급될 수 있도록 한다. 이때, 배가스의 보다 효율적인 이용을 통해서는 후술하는 바와 같이 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112) 중 적어도 하나의 설비의 최초유동환원로(1114,1124)와 상기 적어도 하나의 설비의 최종유동환원로(1111,1121)가 순환관(1115,1125)에 의해 가스 소통관계로 연결됨으로써 상기 적어도 하나의 설비의 최초유동환원로에서 발생되는 배가스가 다른 하나의 설비의 최종유동환원로로 공급되는 것이 바람직하다. 만일 제1유동환원로설비(111) 또는 제2유동환원로설비(112)가 순환관(1115,1125)을 가진다면 상기 환원가스 연결관(1116)은 상기 순환관(1115,1125)에 연결됨으로써 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)를 가스 소통관계로 연결할 수 있다. 다만, 상기 환원가스 연결관(1116)은 순환관(1115,1125)이 존재하더라도 상기 순환관에 연결되지 않고, 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)를 직접 연결할 수도 있으며, 일부의 순환관에만 연결될 수도 있는 것이다.
즉, 본 발명의 바람직한 한가지 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 최초유동환원로(1114)는 제1순환관(1115)을 통해 가스소통관계로 연결될 수 있다.
상기 제1순환관(1115)에는 이산화탄소 제거장치(118)가 추가로 구비될 수 있으며, 이 이산화탄소 제거장치(118)에는 배가스를 배출하기 위한 배가스배출관(1181)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 이산화탄소 제거장치(118)와 최종유동환원로(1111)사이의 상기 제1순환관(1115)에는 순환가스를 승온시키기 위한 가열기(도시되어 있지 않음)가 추가로 구비될 수 있다.
상기와 같이 제1순환관(1115)에 이산화탄소 제거장치(118)를 구비함으로써 최초유동환원로(111)에서 배출된 배가스는 이산화탄소가 제거된 후 상기 최종유동환원로(1111) 또는 제2유동환원로설비(112)에 공급되어 환원가스로 재활용된다. 또한, 필요에 따라 상기와 같이 가열기를 구비함으로써 순환가스의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)와 최초유동환원로(1124)는 제2순환관(1125)을 통해 가스소통관계로 연결될 수 있다.
상기 제2순환관(1125)에는 이산화탄소 제거장치(116)가 구비될 수 있고, 이 이산화탄소 제거장치(116)에는 배가스를 배출하기 위한 배가스배출관(1161)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 이산화탄소 제거장치(116)와 최종유동환원로(1121)사이의 상기 제2순환관(1125)에는 순환가스를 승온시키기 위한 가열기(117)가 구비될 수 있다.
상기와 같이 제2순환관(1125)에 이산화탄소 제거장치(116)를 구비함으로써 제2유동환원로설비에서 배출된 배가스는 이산화탄소가 제거된 후 상기 최종유동환원로에 공급되어 환원가스로 재활용된다. 또한, 상기와 같이 가열기(117)를 구비함으로써 순환가스의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 또한가지 바람직한 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)와 제2유동환원로설비(112)를 연결하는 환원가스 연결관, 즉 배가스 경로에 제진장치, 바람직하게는 습식제진장치(도시하지는 않았음)를 설치함으로써 배가스의 먼지나, 황, 기타 불순물을 제거(제진)할 수 있도록 하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 일관제철시스템의 다른 예가 도 5 및 도 6에 나타나 있다.
도 5에 도시된 일관제철시스템(2)은 제선장치의 제1유동환원로설비(111)가 3개의 유동환원로(1111,1112,1113)를 포함하고 있다는 것을 제외하고는 도 4에 도시된 일관제철시스템(1)와 실질적으로 동일하다.
도 6에 도시된 일관제철시스템(2)은 제강장치로서 전로(20)이 아닌 전기로(20-1)이 사용되었다는 것을 제외하고는 도 4에 도시된 일관제철시스템(1)과 실질적으로 동일하다. 또한, 도 6에 도시된 일관제철시스템(2)에 기재된 용융환원로의 개수를 도 5와 동일하게 변경할 수도 있음은 이미 상술한 바이다.
본 발명의 일관제철시스템의 바람직한 한가지 구현례를 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일관제철시스템(1)은 제선장치(10)와 제강장치(20)(도면에서는 바람직한 한가지 예로서 전로를 들고 있음. 이하 전로 위주로 설명함)를 포함한다.
제선장치(10)는 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 환원분철광석제조장치(11); 이 환원분철광석제조장치에서 환원된 분철광석을 괴상화하는 괴상화장치(13); 및 이 괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로(12)를 포함한다.
상기 환원분철광석제조장치(11)는 제1유동환원로설비(111)를 포함하고, 상기 제1유동환원로설비(111) 는 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함한다.
상기 제1유동환원로설비(111)는 분광석을 가스에 의해 유동시키면서 환원하는 설비이다. 분광석은 상기 유동화설비를 이루는 일련의 유동화로 내에서 단계적으로 환원과정을 겪게 된다. 즉, 유동화로는 투입된 분광석이 환원가스에 의해 단계적으로 환원되는 곳으로서, 그 개수에는 제한이 없으나, 충분한 환원을 위하여 2개 또는 그 이상이 포함되는 것이 바람직하며 3개 이상이 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 바와 같이 제1유동환원로설비(111)는 이후, 제1괴상화장치(13)를 통하여 용융로(용융환원설비)(12)로 괴상화환원철을 공급하기 위한 것인데, 용융로(12)에서 추가적인 환원이 이루어지게 되므로 유동환원로(1111, 1112, 1113, 1114)는 3개이면 충분하고 4개이면 보다 바람직하다.
그러나, 앞에서도 언급하였듯이 유동환원로설비(111)의 유동환원로의 개수를 반드시 제한할 필요는 없다.
도 7에서는 상기 제1유동환원로설비(111)가 4개의 유동환원로(1111,1112,1113,1114)를 포함하는 형태를 나타내고 있다.
상기 유동환원로(1111,1112,1113,1114) 내에는 통상의 유동환원로에서와 같이 가스를 분산시키는 가스분산판(도시되어 있지 않음)이 구비될 수 있다.
상기 괴상화장치(13)는 상기 제1유동환원로설비(111)에서 환원된 환원분철광석을 공급받아 괴상화시키도록 구성된다.
상기 제1괴상화장치(13)에는 환원분철광석을 저장하고 제1괴상화장치(13)로 공급하는 제1호퍼(131)가 구비되어 있고, 이 제1호퍼(131)는 제1환원철공급관(132)을 통해 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 환원분철광석소통관계로 연결되어 있다.
상기 용융로(12)는 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하도록 구성된다.
상기 용융로(12)는 상기 환원분철광석제조장치(11)의 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 가스공급관(121)을 통해 가스 소통관계로 연결되어 있고, 제1유동환원로설비(111)의 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)은 가스공급관(도시되어 있지 않음)을 통하여 가스 소통관계로 상호 연결되어 있다.
상기 가스공급관(121)을 통해 최종유동환원로(1111)에 공급된 환원가스는 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)을 차례로 거쳐 최초유동환원로(1114)에 공급된다.
한편, 분철광석은 최초유동환원로(1114)에 먼저 공급되고, 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 차례로 거쳐 최종유동환원로(1111)에 공급되며, 이렇게 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 거치면서 분철광석은 환원가스에 의해 환원되게 된다.
본 발명에서는 제1유동환원로설비(111)의 환원가스의 전부 또는 일부로 수소계 환원가스 공급설비(15)로부터 공급되는 수소계 환원가스를 이용할 수 있다. 이러한 경우 유동로 등에서 사용되는 석탄계 환원제의 양을 감소시킬 수 있다는 이점이 있다. 즉, 제1유동환원로설비(111) 의 철광석을 환원시키기 위한 환원가스를 용융로의 배가스만으로 충당할 경우에는 이들 설비의 배가스에 환원가스를 다량 잔류시키기 위해서 용융로에서 사용되는 석탄계 환원제의 양이 증가할 수 밖에 없는데, 그 결과 설비 전체적으로 이산화탄소의 발생량이 증가한다는 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명에서는 제1유동환원로설비(111)의 환원가스의 전부 또는 일부로 수소계 환원가스 공급설비(15)로부터 공급되는 수소계 환원가스를 이용하는 것이다. 따라서, 상기 수소계 환원가스 공급설비(15)는 수소계 환원가스 공급관(151)을 통하여 제1유동환원로설비(111)와 가스소통관계로 연결된다. 바람직하게는, 상기 수소계 환원가스 공급설비(15)는 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)에 연결된다. 본 발명에서는 상기 수소계 환원가스 공급설비(15)에 의해 공급되는 수소계 환원가스는 수소를 부피비율로 70% 이상 함유한 가스를 의미한다. 상기 수소계 환원가스로는 순수 수소 이외에도, 다양한 종류의 개질가스, 예를 들면, 코크스 배가스(COG), 액화천연가스(LNG) 및 파이넥스 배가스(FOG) 등의 가스 중에서 1종 이상을 개질하여 수소가 부피비율로 70% 이상 포함되도록 한 개질가스를 사용할 수 있다.
만일 상기 제1유동환원로설비(111)의 환원가스의 전부를 상기 수소계 환원가스 공급설비(15)에서 공급되는 환원가스로 하지 않을 경우, 나머지 환원가스는 용융로에서 직접 공급되거나 또는 별도의 환원가스 공급라인에 의해 공급될 수 있다. 다만, 이러한 경우에도 상술한 수소계 환원가스에 의한 환원가스는 상기 제1유동환원로설비(111) 로 공급될 수 있다.
또한, 배가스의 보다 효율적인 이용을 통해서는 후술하는 바와 같이 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 최종유동환원로(1111)가 순환관(1115)에 의해 가스 소통관계로 연결됨으로써 상기 적어도 하나의 설비의 최초유동환원로에서 발생되는 배가스가 최종유동환원로로 공급되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 수소계 환원가스 공급관(151)도 상기 순환관(1115)에 연결될 수 있다.
즉, 본 발명의 바람직한 한가지 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 최초유동환원로(1114)는 제1순환관(1115)을 통해 가스소통관계로 연결될 수 있다.
상기 제1순환관(1115)에는 이산화탄소 제거장치(118)가 추가로 구비될 수 있으며, 이 이산화탄소 제거장치(118)에는 배가스를 배출하기 위한 배가스배출관(1181)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 이산화탄소 제거장치(118)와 최종유동환원로(1111)사이의 상기 제1순환관(1115)에는 순환가스를 승온시키기 위한 가열기(도시되어 있지 않음)가 추가로 구비될 수 있다.
상기와 같이 제1순환관(1115)에 이산화탄소 제거장치(118)를 구비함으로써 최초유동환원로(111)에서 배출된 배가스는 이산화탄소가 제거된 후 상기 최종유동환원로(1111)에 공급되어 환원가스로 재활용된다. 또한, 필요에 따라 상기와 같이 가열기를 구비함으로써 순환가스의 온도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일관제철시스템의 다른 예가 도 8 및 도 9에 나타나 있다.
도 8에 도시된 일관제철시스템(2)은 제1유동환원로설비(111)가 3개의 유동환원로(1111,1112,1113)를 포함하고 있다는 것을 제외하고는 도 7에 도시된 일관제철시스템(1)와 실질적으로 동일하다.
도 9에 도시된 일관제철시스템(3)은 제강장치로서 전로(20)가 아닌 전기로(20-1)가 사용되었다는 것을 제외하고는 도 7에 도시된 일관제철시스템(1)과 실질적으로 동일하다. 또한, 도 9에 도시된 일관제철시스템(3)에 기재된 용융환원로의 개수를 도 8과 동일하게 변경할 수도 있음은 이미 상술한 바이다.
그런데, 상기한 바와 같이 용융로에서 생산가능한 용선의 양이 고로에 비하여 충분하지 못하기 때문에 용융로에서 생산된 용선만 이용할 경우에는 여러기의 설비를 설치하여야 하므로 생산성이 나쁠 뿐만 아니라, 제철소 부지확보가 어렵다는 부차적인 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 한가지 바람직한 구현례의 제선장치는 이러한 단점을 극복하기 위하여 분철광석을 유동환원시킨 후 괴상화하는 과정을 1개 또는 그 이상 추가로 가질 수 있다. 즉, 추가적인 괴상화 과정에 의해 제조된 괴상화환원철은 용융로에서 용융되고 이과정에서 추가적인 환원이 일어나서 용선으로 제조되는 것이 아니라, 후속하는 제강단계에서 환원되는 과정을 겪으며, 그 결과 용강으로 제조되게 된다.
따라서, 후술하는 본 발명의 구현례는 분철광석을 환원시켜 제조된 환원분철광석을 괴상화하여 괴상화환원철을 제조한 다음, 이 괴상화환원철의 일부를 용융하여 제조된 용선 및 나머지 괴상화환원철을 전로에서 주원료로 사용하여 용강을 제조하는 일관제철시스템 및 이를 이용한 일관제철방법에 관한 것이다.
본 발명의 일관제철시스템의 또다른 한가지 구현례가 도 10에 나타나 있다.
도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일관제철시스템(1)은 제선장치(10)와 제강장치(20)(도면에서는 바람직한 한가지 예로서 전로를 들고 있음. 이하 전로 위주로 설명함)를 포함한다.
제선장치(10)는 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 환원분철광석제조장치(11); 이 환원분철광석제조장치에서 환원된 분철광석을 괴상화하는 괴상화장치(13,14); 및 이 괴상화장치(13,14)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로(12)를 포함한다.
상기 환원분철광석제조장치(11)는 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)를 포함하고, 상기 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)는 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함한다.
상기 제1(111) 및 제2유동환원로설비(112)는 분광석을 가스에 의해 유동시키면서 환원하는 설비이다. 분광석은 상기 유동화설비를 이루는 일련의 유동화로 내에서 단계적으로 환원과정을 겪게 된다. 즉, 유동화로는 투입된 분광석이 환원가스에 의해 단계적으로 환원되는 곳으로서, 그 개수에는 제한이 없으나, 충분한 환원을 위하여 2개 또는 그 이상이 포함되는 것이 바람직하며 3개 이상이 포함되는 것이 보다 바람직하다. 상술한 바와 같이 제1유동환원로설비(111)는 이후, 제1괴상화장치(13)를 통하여 용융로(용융환원설비)(12)로 괴상화환원철을 공급하기 위한 것인데, 용융로(12)에서 추가적인 환원이 이루어지게 되므로 유동환원로(1111, 1112, 1113, 1114)는 3개이면 충분하고 4개이면 보다 바람직하다.
제2유동환원로설비(112)는, 제2괴상화장치(14)를 통하여 괴상화환원철을 제조한 후 용융로(12)에서의 추가적인 용융환원없이 바로 전로(20)에 투입하는 것이므로 상기 제2유동환원로설비(112)에 포함된 유동환원로(1121, 1122, 1123, 1124)는 보다 충분한 환원을 위하여 4개 배치되는 것이 보다 바람직하다.
그러나, 앞에서도 언급하였듯이 각 유동환원로설비(111,112)의 유동환원로의 개수를 반드시 제한할 필요는 없다.
도 10에서는 상기 제1유동환원로설비(111)는 4개의 유동환원로(1111,1112,1113,1114)를 포함하고, 상기 제2유동환원로설비(112)는 4개의 유동환원로(1121,1122,1123,1124)를 포함하는 형태를 나타내고 있다.
상기 유동환원로(1111,1112,1113,1114) 및 유동환원로(1121,1122,1123,1124)내에는 통상의 유동환원로에서와 같이 가스를 분산시키는 가스분산판(도시되어 있지 않음)이 구비될 수 있다.
상기 괴상화장치(13,14)는 상기 제1유동환원로설비(111)에서 환원된 환원분철광석을 공급받아 괴상화시키도록 구성되는 제1괴상화장치(13) 및 상기 제2유동환원로설비(112)에서 환원된 환원분철광석을 공급받아 괴상화시키도록 구성되는 제2괴상화장치(14)를 포함한다.
상기 제1괴상화장치(13)에는 환원분철광석을 저장하고 제1괴상화장치(13)로 공급하는 제1호퍼(131)가 구비되어 있고, 이 제1호퍼(131)는 제1환원철공급관(132)을 통해 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 환원분철광석소통관계로 연결되어 있다.
또한, 제2괴상화장치(14)에는 환원분철광석을 저장하고 제2괴상화장치(14)로 공급하는 제2호퍼(141)가 구비되어 있고, 이 제2호퍼(141)는 제2환원철공급관(142)을 통해 상기 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)와 환원분철광석 소통관계로 연결되어 있다.
상기 용융로(12)는 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하도록 구성된다.
상기 용융로(12)는 상기 환원분철광석제조장치(10)의 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 가스공급관(121)을 통해 가스 소통관계로 연결되어 있고, 제1유동환원로설비(111)의 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)은 가스공급관(도시되어 있지 않음)을 통하여 가스 소통관계로 상호 연결되어 있다.
상기 가스공급관(121)을 통해 최종유동환원로(1111)에 공급된 환원가스는 유동환원로들(1111,1112,1113,1114)을 차례로 거쳐 최초유동환원로(1114)에 공급된다.
한편, 분철광석은 최초유동환원로(1114)에 먼저 공급되고, 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 차례로 거쳐 최종유동환원로(1111)에 공급되며, 이렇게 유동환원로들(1114,1113,1112,1111)을 거치면서 분철광석은 환원가스에 의해 환원되게 된다.
제2유동환원로설비(112)의 각 유동환원로(1121,1122,1123,1124)에서도 이하에서 설명하는 바와 같이 제1유동환원로설비(111)의 각 유동환원로와 동일한 방식으로 분철광석의 환원이 일어날 수 있다.
즉, 상기 제2유동환원로설비(112)의 유동환원로들(1121,1122,1123,1124)은 가스공급관(도시되어 있지 않음)을 통하여 가스 소통관계로 상호 연결되어 있다.
환원가스는 먼저 최종유동환원로(1121)에 공급되고, 유동환원로들(1121,1122,1123,1124)을 차례로 거쳐 최초유동환원로(1124)에 공급된다.
한편, 분철광석은 최초유동환원로(1124)에 먼저 공급되고, 유동환원로들(1124,1123,1122,1121)을 차례로 거쳐 최종유동환원로(1121)에 공급되며, 이렇게 유동환원로들(1124,1123,1122,1121)을 거치면서 분철광석은 환원가스에 의해 환원되게 된다.
본 발명의 일구현례에서는 제1유동환원로(111) 설비 또는 제2유동환원로설비(112)의 환원가스의 전부 또는 일부로 수소계 환원가스 공급설비(15)로부터 공급되는 수소계 환원가스를 이용할 수 있다. 이러한 경우 유동로 등에서 사용되는 석탄계 환원제의 양을 감소시킬 수 있다는 이점이 있다. 즉, 제1유동환원로설비(111) 또는 제2유동환원로설비(112)의 철광석을 환원시키기 위한 환원가스를 용융로 또는 제1유동환원로설비(111)의 배가스만으로 충당할 경우에는 이들 설비의 배가스에 환원가스를 다량 잔류시키기 위해서 용융로에서 사용되는 석탄계 환원제의 양이 증가할 수 밖에 없는데, 그 결과 설비 전체적으로 이산화탄소의 발생량이 증가한다는 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명에서는 제1유동환원로설비(111) 또는 제2유동환원로설비(112)의 환원가스의 전부 또는 일부로 수소계 환원가스 공급설비(15)로부터 공급되는 수소계 환원가스를 이용하는 것이다. 따라서, 상기 수소계 환원가스 공급설비(15)는 수소계 환원가스 공급관(151)을 통하여 제1유동환원로설비(111)또는 제2유동환원로설비(112)와 가스소통관계로 연결된다. 바람직하게는, 상기 수소계 환원가스 공급설비(15)는 제1유동환원로설비(111) 또는 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)에 연결된다. 본 발명에서는 상기 수소계 환원가스 공급설비(15)에 의해 공급되는 수소계 환원가스는 수소를 부피비율로 70% 이상 함유한 가스를 의미한다. 상기 수소계 환원가스로는 순수 수소 이외에도, 다양한 종류의 개질가스, 예를 들면, 코크스 배가스(COG), 액화천연가스(LNG) 및 파이넥스 배가스(FOG) 등의 가스 중에서 1종 이상을 개질하여 수소가 부피비율로 70% 이상 포함되도록 한 개질가스를 사용할 수 있다.
만일 상기 제1유동환원로설비(111) 또는 제2유동환원로설비(112)의 환원가스의 전부를 상기 수소계 환원가스 공급설비(15)에서 공급되는 환원가스로 하지 않을 경우, 나머지 환원가스는 용융로에서 직접 공급되거나 또는 별도의 환원가스 공급라인에 의해 공급될 수 있다. 다만, 환원가스의 효율적인 이용을 가능하게 하는 보다 바람직한 구현에서는, 상기 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)는 환원가스 연결관(1116)을 통해 가스 소통관계로 상기 제2유동환원로설비(112)의 유동환원로에 연결되어 있다. 이를 통하여 제1유동환원로설비(111)의 배가스가 제2유동환원로설비(112)로 공급될 수 있어 환원가스의 효율적인 이용을 도모할 수 있다. 다만, 이러한 경우에도 상술한 수소계 환원가스에 의한 환원가스는 상기 제1유동환원로설비(111) 또는 제2유동환원로설비(112)로 공급될 수 있다.
상기 환원가스 연결관(1116)은 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)를 연결함으로써 제1유동환원로 설비(111)의 배가스가 제2유동환원로설비(112)로 공급될 수 있도록 한다.
상기 제1유동환원로설비(111)와 상기 제2유동환원로설비(112)가 환원가스 연결관(1116)을 통하여 가스소통관계로 연결될 경우에는, 상기 수소계 환원가스 공급관(151)은 상기 환원가스 연결관(1116)을 경유하여 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)에 연결될 수도 있다.
또한, 배가스의 보다 효율적인 이용을 통해서는 후술하는 바와 같이 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112) 중 적어도 하나의 설비의 최초유동환원로(1114,1124)와 상기 적어도 하나의 설비의 최종유동환원로(1111,1121)가 순환관(1115,1125)에 의해 가스 소통관계로 연결됨으로써 상기 적어도 하나의 설비의 최초유동환원로에서 발생되는 배가스가 최종유동환원로로 공급되는 것이 바람직하다. 만일, 제1유동환원로설비(111) 또는 제2유동환원로설비(112)가 순환관(1115,1125)을 가진다면 상기 환원가스 연결관(1116)은 상기 순환관(1115,1125)에 연결됨으로써 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)를 가스 소통관계로 연결할 수 있다. 이때, 상기 수소계 환원가스 공급관(151)도 상기 순환관(1115,1125)에 연결될 수 있다. 상기 수소계 환원가스 공급관(151)은 상기 순환관(1115,1125)에 직접 연결될 수도 있으나 상기 환원가스 연결관(1116)을 경유하여 제2순환관(1125)에 연결될 수도 있다. 또한, 상기 환원가스 연결관(1116) 또는 상기 수소계 환원가스 공급관(151)은 순환관(1115,1125)이 존재하더라도 상기 순환관에 연결되지 않고, 제1유동환원로설비(111)의 최초유동환원로(1114)와 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)를 직접 연결할 수도 있으며, 일부의 순환관에만 연결될 수도 있는 것이다.
즉, 본 발명의 바람직한 한가지 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)의 최종유동환원로(1111)와 최초유동환원로(1114)는 제1순환관(1115)을 통해 가스소통관계로 연결될 수 있다.
상기 제1순환관(1115)에는 이산화탄소 제거장치(118)가 추가로 구비될 수 있으며, 이 이산화탄소 제거장치(118)에는 배가스를 배출하기 위한 배가스배출관(1181)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 이산화탄소 제거장치(118)와 최종유동환원로(1111)사이의 상기 제1순환관(1115)에는 순환가스를 승온시키기 위한 가열기(도시되어 있지 않음)가 추가로 구비될 수 있다.
상기와 같이 제1순환관(1115)에 이산화탄소 제거장치(118)를 구비함으로써 최초유동환원로(111)에서 배출된 배가스는 이산화탄소가 제거된 후 상기 최종유동환원로(1111) 또는 제2유동환원로설비(112)에 공급되어 환원가스로 재활용된다. 또한, 필요에 따라 상기와 같이 가열기를 구비함으로써 순환가스의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제2유동환원로설비(112)의 최종유동환원로(1121)와 최초유동환원로(1124)는 제2순환관(1125)을 통해 가스소통관계로 연결될 수 있다.
상기 제2순환관(1125)에는 이산화탄소 제거장치(116)가 구비될 수 있고, 이 이산화탄소 제거장치(116)에는 배가스를 배출하기 위한 배가스배출관(1161)이 구비될 수 있다.
또한, 상기 이산화탄소 제거장치(116)와 최종유동환원로(1121)사이의 상기 제2순환관(1125)에는 순환가스를 승온시키기 위한 가열기(117)가 구비될 수 있다.
상기와 같이 제2순환관(1125)에 이산화탄소 제거장치(116)를 구비함으로써 제2유동환원로설비에서 배출된 배가스는 이산화탄소가 제거된 후 상기 최종유동환원로에 공급되어 환원가스로 재활용된다. 또한, 상기와 같이 가열기(117)를 구비함으로써 순환가스의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 또한가지 바람직한 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)와 제2유동환원로설비(112)를 연결하는 환원가스 연결관, 즉 배가스 경로에 제진장치, 바람직하게는 습식제진장치(도시하지는 않았음)를 설치함으로써 배가스의 먼지나, 황, 기타 불순물을 제거(제진)할 수 있도록 하는 것이 보다 바람직하다.
상술한 제선단계 이후의 제강단계는 앞에서 다른 구현례에서 설명한 바와 같이 전로 또는 전기로 등의 정련설비를 포함하는 제강장치에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일관제철시스템의 다른 예가 도 11 및 도 12에 나타나 있다.
도 11에 도시된 일관제철시스템(2)은 제선장치의 제1유동환원로설비(111)가 3개의 유동환원로(1111,1112,1113)를 포함하고 있다는 것을 제외하고는 도 10에 도시된 일관제철시스템(1)와 실질적으로 동일하다.
도 12에 도시된 일관제철시스템(2)은 제강장치로서 전로(20)이 아닌 전기로(20-1)이 사용되었다는 것을 제외하고는 도 10에 도시된 일관제철시스템(1)과 실질적으로 동일하다. 또한, 도 12에 도시된 일관제철시스템(2)에 기재된 용융환원로의 개수를 도 11과 동일하게 변경할 수도 있음은 이미 상술한 바이다.
상술한 본 발명에서 유동환원로, 괴상화장치 및 용융로 각각의 자체 구조는 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이나 가능하다.
여기서 사용된 용어 '제1' 및 '제2'는 순서를 의미하는 것은 아니며, 단순히, 부재들을 구분하기 위하여 사용된 것이다.
또한, 여기서 사용된 '최초' 및 '최종'이라는 용어는 분철광석의 이동방향을 기준으로 정해진 것이며, 예를 들면, 분철광석이 가정 먼저 공급되는 유동환원로를 최초유동환원로라고 하고, 마지막으로 공급되는 유동환원로를 최종유동환원로라고 한 것이다.
또한, 본 발명의 제강단계에서 용선을 용강으로 전환하는 장치로서 전로를 예시하여 설명하였으나, 전기로를 사용할 수도 있음에 유의할 필요가 있다. 또한, 상술한 제강단계에서는 전로 공정 이후에, 추가적인 2차 정련(secondary refining) 과정이 더 포함될 수 있다. 2차 정련 과정은 전로 또는 전기로에서 배출된 용강의 성분을 최종 제품에 적합하도록 제어하며, 용강의 온도를 주조하기에 적합하도록 제어하는 공정을 의미하는 것으로서, 버블링 설비, 진공정련설비, 용강승온 설비 등 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 2차 정련 과정이라면 어떠한 과정이라도 더 포함될 수 있으므로 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 상기 제강단계에서는 전로에 후속하여 2차정련 설비가 더 포함될 수 있다.
뿐만 아니라, 제강단계에서는 전로와 용융로 사이에서 용융로에서 제조된 용선을 탈황 또는 탈린 처리하기 위하여 탈황 장치, 탈린 장치 및 탈황탈린 장치 중 1 이상을 더 포함하여 탈황 및/또는 탈린 처리된 용선을 전로 또는 전기로에 투입할 수도 있다. 기타, 철강 분야에서 소위 1차 정련이라 불리는 전로 또는 전기로 공정 전에 수행될 수 있는 예비처리 공정이라면 모두 본 발명에서 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제강 장치는 전로 또는 전기로 뿐만 아니라, 그 전 또는 후에 배치될 수 있는 용선예비처리(Hot metal pretreatment) 장치와 2차 정련 장치를 모두 포함할 수 있는 시스템적인 개념임에 유의할 수도 있다. 물론, 이들 장치는 반드시 포함되어야 하는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 여러가지 구현례들은 상호 모순이 없는 한도내에서 공동의 특징을 공유할 수 있을 뿐만 아니라, 상호 교환 가능하다는 점에 유의할 필요 있다. 즉, 본 발명의 한가지 구현례에서 사용된 제선장치는 다른 구현례에서 사용되는 제강장치 또는 연속 압연 장치와 결합할 수 있으며, 이는 제강장치와 연속 압연 장치에 대해서도 마찬가지이다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일관제철방법의 한가지 구현례를 설명한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 제1유동환원로설비 (111)를 갖는 환원분철광석제조장치(11), 제1괴상화장치(13) 및 용융로(12)를 포함하는 제선장치(10); 및 전로(20)를 포함하는 제강장치(1); 그리고 연속 압연 장치(30)을 이용하여 강판을 제조한다.
본 발명의 한가지 구현례에서는 상기 제1유동환원로설비(111)에서 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조한다.
즉, 분철광석 등을 유동환원로에 장입하고, 장입된 분철광석 등을 가스공급관으로 유입되는 환원가스에 의해 가스유동층을 형성하면서 환원시켜 환원분철광석을 제조한다. 장입되는 분철광석은 충분히 넓은 비표면적을 가져서 환원이 용이하고 또한 유동화 가스에 의해 유동이 되도록 그 입도가 너무 크지 않은 것이 바람직하다. 본 발명에서는 12mm 이하인 것이 바람직하며, 10mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 8mm 이하인 것이 가장 바람직하다.
상기 제1유동환원로설비(111)에서 분철광석 환원은 환원율이 50~80% 가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이는 후술하는 바와 같이 본 발명의 바람직한 구현례에서, 용융로(12)로부터 배출되는 환원가스를 사용하여 분철광석을 환원시키는데, 용융로(12)에서 배출되는 환원가스(소위 'FOG'라고도 함)는 먼지나 황 함량이 높아 분철광석의 환원율이 높아지면 내부에서 고착(sticking)현상이 발생하는 문제점이 있으며, 용융로에서 추가환원이 이루어질 수 있기 때문이다.
상기와 같이 상기 제1유동환원로설비(111)에서 환원된 분철광석을 상기 제1괴상화장치(13)에 공급하여 괴상화함으로써 괴상화환원철을 제조한다. 상기 괴상화장치(13)에 의해 괴상화환원철을 제조하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 이미 공지된 방법으로서 예를 들면, 대한민국 특허공개공보 제10-2005-0068319, 제10-2003-0085795호에 기재된 장치를 이용하여 괴상화환원철을 제조하는 방법을 들 수 있으며, 그 밖에도 본 발명의 기술분야의 다양한 기술을 이용할 수 있다.
이후, 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융로(12)에 공급하여 용융하여 용선을 제조한다.
상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철은 500~800℃의 고온상태로 용융로 또는 제강장치에 장입하는 것이 바람직하다. 용융로(12)에는 상기 괴상화환원철을 환원시키기 위한 환원제를 같이 장입하여 용융된 환원철을 추가로 환원할 수 있다. 환원제로서는 탄소계 환원제를 사용할 수 있으며, 그 중에서도 성형탄이나 괴탄 또는 코크스 등과 같은 석탄계 환원제를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기와 같이 상기 용융로(12)에서 제조된 용선을 상기 전로(20)에 공급하여 용강을 제조한다. 본 발명의 한가지 구현례에 따르면 상기 용선과 더불어 상기 제2괴상화장치(14)에서 괴상화된 괴상화환원철을 상기 전로(20)에 공급할 수도 있으며, 또는 이와 함께 또는 별도로 스크랩을 전로에 장입하여 용강을 제조한다. 또한, 반드시 제1유동환원로설비(111)에서 제조된 괴상화환원철이 모두 용융로로 투입될 필요는 없고 일부는 바로 제강장치로 투입될 수도 있음에 유의할 필요가 있다. 용선은 전로(20)에 공급하기 전에 탈황, 탈린, 또는 동시 탈황탈린 공정 중 1개 이상의 공정을 경유할 수도 있으며, 그 밖의 예비처리공정을 경유할 수도 있다.
상기 제1유동환원로설비(111)에서는 배출된 배가스를 환원가스로 순환시킬 수 있다. 이때, 순환되는 배가스는 이산화탄소 제거장치(118)에 의해 이산화탄소를 제거하는 단계 및 가열기(도시하지 않았음)에 의해 온도를 조절하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 거친 후 상기 제1유동환원로설비(111)에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 전로(20)에서 용강 제조 시 전로(20)의 저부에서 연료 및 산소(O2)를 공급하여 용강을 가열하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 생석회와 같은 물질의 입자를 같이 취입하여 슬래그의 염기도 제어 및 탈탄반응의 핵으로 작용할 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 상기 전로(20)에서 용강 제조 시 전로(20)의 상부에서 산소를 포함하는 가스, 바람직하게는 공기를 로내로 분사하여 노내의 일산화탄소를 2차연소하는 것이 보다 효율적인 열이용을 위하여 바람직하다. 또한, 상기 산소 함유 가스의 열효율을 더욱 높이기 위해서, 상기 산소 함유 가스는 가열하여 분사하는 것이 보다 바람직하다. 이를 위한 보다 바람직한 방법으로서 전로에서 배출되는 폐가스의 열을 열교환하여 상기 산소 함유 가스를 가열하는 것을 들 수 있다.
상술한 제강단계에서는 전로 공정 이후에, 추가적인 2차 정련(secondary refining) 과정이 더 포함될 수 있다. 2차 정련 과정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 2차 정련 과정이라면 어떠한 과정이라도 더 포함될 수 있으므로 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 상기 제강단계에서는 전로에 후속하여 2차 정련 과정이 더 포함될 수 있다. 뿐만 아니라, 전로공정에 선행하여 용선예비처리과정이 더 포함 될 수도 있다.
상기 제강단계에 후속하여 연속 압연 단계가 후속할 수 있다. 본 발명의 연속 압연 단계를 보다 상세히 설명하기 위하여 도 23에 본 발명의 연속 압연 단계의 순서도를 도시하였다. 즉, 연속 압연 장치(30)의 연속주조기(301)에 용강이 공급되면, 사용자는 용강의 강종을 입력하거나, 강종의 주조 속도를 입력한다(S100). 입력 강종 혹은 입력 주조 속도 및 가열 장치(340)에서의 가열량을 고려하여 압연기(360)에서 주편의 온도 하락을 예상한다(S110).
그 후에, 압연기(360)에서 예상되는 주편의 온도가 열간 압연이 가능한 온도, 즉 목표 온도보다 큰지를 비교하며(S120), 예상되는 주편의 온도가 목표 온도보다 큰 경우에는 절단기(310)를 동작시키지 않고, 연속주조기(301)에서 생산된 주편이 공간부(320)를 통과한 후 압연기(360)로 바로 공급되도록 한다. 이때, 공간부(320)에서는 열커버(325)로 보온을 하며, 상기 예상 단계(S110)에서 고려된 가열량으로 가열기(340)로 동작시키며, 연연속 압연을 수행한다(S130).
이러한 단계는 강종에 따른 주조 속도를 입력하는 방식으로 수행될 수도 있지만, 작업자가 강종에 따라서 연연속 압연과 배치 압연을 선택하여 수행시킬 수 도 있다.
연연속 압연 도중에 비정상적으로 압연 중단 사유, 예를 들면, 압연 트러블 혹은 비정기 롤교체가 발생하는 경우(S140)에, 공간부(320)의 주편의 양단을 절단하며, 이때 공간부(320)의 주편 처리 시 유입되는 주편의 유입분은 절단기(310)로 작은 사이즈로 절단하여 공간부(320)로 유입되는 주편이 없도록 한다(S150).
이렇게 공간부(320)의 길이로 잘린 슬래브(S)는 푸셔(335)를 통하여 파일러(330)로 이동되며(S160), 공간부(320)의 빈 공간으로 다시 연속주조기(301)로부터의 주편을 유입시키며, 공간부(320)를 주편으로 채운다(S170).
공간부(320)가 주편으로 채워지면, 압연 중단 사유가 종료되었는지를 판단하며(S180), 중단 사유가 종료된 경우에는 절단기(310)를 동작시키지 않고 바로 압연기(360)로 주편을 공급하여 연연속 압연을 재개한다(S130).
만일, 압연 중단 사유가 종료되지 않은 경우에는 공간부(320)에 채워진 주편을 절단기(310)를 통하여 절단하며(이때 압연기(360)측 단부는 절단할 필요가 없음; S190), 그 후 공간부(320)의 슬래브(S)를 파일러(330)로 다시 이동시키는 단계(S160)가 반복된다.
한편, 압연기(360)에서 예상되는 주편의 온도가 열간 압연이 가능한 온도, 즉 목표 온도보다 큰지를 비교하였을 때(S120), 목표 온도 이하로 예상되는 경우에 배치 압연이 수행된다. 배치 압연은 절단기(310)를 통하여 주편을 공간부(320)의 길이로 잘라 슬래브(S)를 만들고, 슬래브(S)를 주조 속도보다 빠르게 압연하는 것이다.
이러한 배치 압연에서도 압연 중단 사유가 발생하는 경우(S210), 공간부(320)의 길이로 잘라진 슬래브(S)는 압연기(360)로 공급되지 않고, 공간부(320)의 측면에 배치된 파일러(330)로 제공되며, 빈 공간부(320)는 다시 주편으로 채워진다(S220).
이렇게 채워진 주편은 압연 중단 사유 종류 여부(S230)에 따라서, 압연 중단 사유가 종료된 경우에는 다시 배치 압연을 수행하며(S200), 종료되지 않은 경우에는 잘라진 주편을 파일러(330)로 이동시켜서 연속주조기(301)가 주편을 지속적으로 생산할 수 있도록 한다.
위와 같은 본 발명의 연속 압연 단계는, 강종의 주조속도에 따라서 연연속 압연과 배치 압연을 선택적으로 수행할 수 있다. 예를 들어 고탄소강과 같이 주조속도가 느려서 연연속 압연이 곤란한 경우에는 동일한 시스템으로 배치 압연을 수행하며, 고속 주조가 가능한 강종은 연연속 압연을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 압연기의 트러블 혹은 비정기 롤교체와 같은 압연 중단 사유가 발생하더라도 연속주조기의 주편 생산을 멈출 필요가 없으며, 또한, 계속적으로 생산되는 주편으로 슬래브를 생성하여, 압연 중단이 발생하더라도 주편의 활용이 극대화되도록 한다.
또한, 본 발명에서는 공간부(320)가 하나의 코일을 생산할 수 있는 20~30m 의 길이를 가지므로, 종래의 특허문헌 1과 같이 버퍼를 위하여 시스템이 200~300m의 길이를 가지는 터널 가열로를 필요치 않아 시스템의 전체 길이가 혁신적으로 줄어들게 된다. 또, 공간부(320)에 열커버(325)를 구비하여, 이를 통과하는 주편의 온도하락을 방지할 수 있으며, 필요에 따라서 가열기(340)로 재가열하는 것도 가능하다.
이하, 본 발명의 일관제철방법의 또다른 한가지 구현례를 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)를 갖는 환원분철광석제조장치(11), 제1괴상화장치(13), 제2괴상화장치(14) 및 용융로(12)를 포함하는 제선장치(10)를 이용하여 용선을 제조하는 것을 요지로 하는 것 이외에는 상술한 구현례와 실질적으로 동일하다. 따라서, 제강단계와 연연속 압연 단계는 상술한 구현례와 모순이 없는 범위내에서는 실질적으로 동일하다.
즉, 본 발명에서는 상기 제1유동환원로설비(111) 및 상기 제2유동환원로설비(112)에서 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조한다.
즉, 분철광석 등을 유동환원로에 장입하고, 장입된 분철광석 등을 가스공급관으로 유입되는 환원가스에 의해 가스유동층을 형성하면서 환원시켜 환원분철광석을 제조한다. 장입되는 분철광석은 충분히 넓은 비표면적을 가져서 환원이 용이하고 또한 유동화 가스에 의해 유동이 되도록 그 입도가 너무 크지 않은 것이 바람직하다. 본 발명에서는 12mm 이하인 것이 바람직하며, 10mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 8mm 이하인 것이 가장 바람직하다.
상기 제1유동환원로설비(111)에서 분철광석 환원은 환원율이 50~80% 가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이는 후술하는 바와 같이 본 발명의 바람직한 구현례에서, 용융로(12)로부터 배출되는 환원가스를 사용하여 분철광석을 환원시키는데, 용융로(12)에서 배출되는 환원가스(소위 'FOG'라고도 함)는 먼지나 황 함량이 높아 분철광석의 환원율이 높아지면 내부에서 고착(sticking)현상이 발생하는 문제점이 있으며, 용융로에서 추가환원이 이루어질 수 있기 때문이다. 또한, 상기 제2유동환원로설비에서 분철광석 환원은 환원율이 80~ 95% 가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 바람직한 또한가지 구현례에서, 제2유동환원로설비(112)에서 사용되는 환원가스로 상기 제1유동환원로설비(111)의 배가스를 이용하는데, 이때에는 먼지나 황이 정화되기 때문에 상술한 문제의 위험성이 감소할 수 있기 때문이다.
상기와 같이 상기 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)에서 환원된 분철광석을 각각 상기 제1괴상화장치(13) 및 상기 제2괴상화장치(14)에 공급하여 괴상화함으로써 괴상화환원철을 제조한다. 상기 괴상화장치(13,14)에 의해 괴상화환원철을 제조하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 이미 공지된 방법으로서 예를 들면, 대한민국 특허공개공보 제10-2005-0068319, 제10-2003-0085795호에 기재된 장치를 이용하여 괴상화환원철을 제조하는 방법을 들 수 있으며, 그 밖에도 본 발명의 기술분야의 다양한 기술을 이용할 수 있다.
이후, 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융로(12)에 공급하여 용융하여 용선을 제조한다.
상기 상기 제1괴상화장치(13) 및 상기 제2괴상화장치(14)에서 괴상화된 괴상화환원철은 500~800℃의 고온상태로 용융로 또는 제강장치에 장입하는 것이 바람직하다. 용융로(12)에는 상기 괴상화환원철을 환원시키기 위한 환원제를 같이 장입하여 용융된 환원철을 추가로 환원할 수 있다. 환원제로서는 탄소계 환원제를 사용할 수 있으며, 그 중에서도 성형탄이나 괴탄 또는 코크스 등과 같은 석탄계 환원제를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기와 같이 상기 용융로(12)에서 제조된 용선과 상기 제2괴상화장치(14)에서 괴상화된 괴상화환원철을 상기 전로(20)에 공급하여 용강을 제조한다. 용선은 전로(20)에 공급하기 전에 탈황, 탈린, 또는 동시 탈황탈린 공정 중 1개 이상의 공정을 경유할 수도 있으며, 그 밖의 예비처리공정을 경유할 수도 있다.
효율적인 전로작업을 위해서는 상기 전로에 공급되는 용선과 괴상화환원철은 40~80중량%의 용선 및 20~60중량%의 괴상화환원철의 장입비로 장입되는 것이 바람직하다. 이후의 제강과정 및 연속 압연 과정은 상술한 구현례와 동일할 수 있다.ㅁ
도 4에서는 용선이 제1유동환원로설비(111)에서 제조된 환원분철광석을 괴상화한 것을 사용하여 제조되었지만, 제2유동환원로설비(112)에서 제조된 환원분철광석을 괴상화한 것을 사용하여 제조될 수 있음은 당연하다 할 것이다. 뿐만 아니라, 반드시 제1유동환원로설비(111)에서 제조된 괴상화환원철이 모두 용융로로 투입될 필요는 없고 일부는 바로 제강장치로 투입될 수도 있으며, 이는 제2유동환원로설비(112)에서 제조된 괴상화환원철이 모두 제강장치로 바로 투입될 필요가 없이 용융로로 투입될 수 있음과도 마찬가지이다. 유동환원로설비(111,112) 중 하나에 장애가 있을 경우에는 나머지 하나에서 제조된 괴상화철의 일부 또는 전부를 용융로로 보내어 공정을 진행할 수도 있다.
상기 일관제철방법에서 상기 제1유동환원로설비(111)에서 배출되는 배가스는 환원가스 연결관(1116)을 통해 제2유동환원로설비(112)에 공급하여 환원가스로 사용하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112) 중 적어도 하나의 설비 에서는 배출된 배가스를 환원가스로 순환시킬 수 있다. 이때, 순환되는 배가스는 이산화탄소 제거장치(116,118)에 의해 이산화탄소를 제거하는 단계 및 가열기(117, 제1유동환원로설비쪽의 가열기는 도시하지 않았음)에 의해 온도를 조절하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 거친 후 상기 적어도 하나의 유동환원로설비(111,112) 또는 다른 하나의 설비(112,111)에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일관제철방법의 또한가지 구현례를 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 제1유동환원로설비(111)를 갖는 환원분철광석제조장치(11), 제1괴상화장치(13) 및 용융로(12)를 포함하는 제선장치(10); 및 전로(20)를 포함하는 제강장치(1)를 이용하여 용강을 제조한다.
본 발명에서는 상기 제1유동환원로설비(111)에서 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조한다.
즉, 분철광석 등을 유동환원로에 장입하고, 장입된 분철광석 등을 가스공급관으로 유입되는 환원가스에 의해 가스유동층을 형성하면서 환원시켜 환원분철광석을 제조한다. 장입되는 분철광석은 충분히 넓은 비표면적을 가져서 환원이 용이하고 또한 유동화 가스에 의해 유동이 되도록 그 입도가 너무 크지 않은 것이 바람직하다. 본 발명에서는 12mm 이하인 것이 바람직하며, 10mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 8mm 이하인 것이 가장 바람직하다.
상기 제1유동환원로설비(111)에서 분철광석 환원은 환원율이 50~80% 가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 바람직한 구현례에서, 용융로(12)로부터 배출되는 환원가스를 사용하여 분철광석을 환원시키는데, 용융로(12)에서 배출되는 환원가스(소위 'FOG'라고도 함)는 먼지나 황 함량이 높아 분철광석의 환원율이 높아지면 내부에서 고착(sticking)현상이 발생하는 문제점이 있으며, 용융로에서 추가환원이 이루어질 수 있기 때문이다. 다만, 후술하는 바와 같이 수소계 환원가스 공급설비(151)에 의해서 환원가스를 공급받을 경우에는 상기 환원율은 보다 높을 수 있으며, 경우에 따라서는 80~95%가 될 수 있다.
상기와 같이 상기 제1유동환원로설비(111)에서 환원된 분철광석을 각각 상기 제1괴상화장치(13)에 공급하여 괴상화함으로써 괴상화환원철을 제조한다. 상기 괴상화장치(13)에 의해 괴상화환원철을 제조하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 이미 공지된 방법으로서 예를 들면, 대한민국 특허공개공보 제10-2005-0068319, 제10-2003-0085795호에 기재된 장치를 이용하여 괴상화환원철을 제조하는 방법을 들 수 있으며, 그 밖에도 본 발명의 기술분야의 다양한 기술을 이용할 수 있다.
이후, 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융로(12)에 공급하여 용융하여 용선을 제조한다.
상기 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철은 500~800℃의 고온상태로 용융로에 장입하는 것이 바람직하다. 용융로(12)에는 상기 괴상화환원철을 환원시키기 위한 환원제를 같이 장입하여 용융된 환원철을 추가로 환원할 수 있다. 환원제로서는 탄소계 환원제를 사용할 수 있으며, 그 중에서도 성형탄이나 괴탄 또는 코크스 등과 같은 석탄계 환원제를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기와 같이 상기 용융로(12)에서 제조된 용선을 상기 전로(20)에 공급하여 용강을 제조한다. 경우에 따라서는 스크랩 등의 다른 원료를 용선과 함께 장입할 수 있다. 용선은 전로(20)에 공급하기 전에 탈황, 탈린, 또는 동시 탈황탈린 공정 중 1개 이상의 공정을 경유할 수도 있으며, 그 밖의 예비처리공정을 경유할 수도 있다.
뿐만 아니라, 반드시 제1유동환원로설비(111)에서 제조된 괴상화환원철이 모두 용융로로 투입될 필요는 없고 일부는 바로 제강장치로 투입될 수도 있다.
상기 일관제철방법에서 수소계 환원가스 공급설비(15)는 제1유동환원로설비(111)에서 필요한 환원가스의 전부 또는 일부를 공급한다.
상기 상기 제1유동환원로설비(111)에서는 배출된 배가스를 환원가스로 순환시킬 수 있다. 이때, 순환되는 배가스는 이산화탄소 제거장치(118)에 의해 이산화탄소를 제거하는 단계 및 가열기(도시하지 않았음)에 의해 온도를 조절하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 거친 후 상기 제1유동환원로설비(111) 에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 전로(20)에서 용강 제조 시 전로(20)의 저부에서 연료 및 산소(O2)를 공급하여 용강을 가열하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 생석회와 같은 물질의 입자를 같이 취입하여 슬래그의 염기도 제어 및 탈탄반응의 핵으로 작용할 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 상기 전로(20)에서 용강 제조 시 전로(20)의 상부에서 산소를 포함하는 가스, 바람직하게는 공기를 로내로 분사하여 노내의 일산화탄소를 2차연소하는 것이 보다 효율적인 열이용을 위하여 바람직하다. 또한, 상기 산소 함유 가스의 열효율을 더욱 높이기 위해서, 상기 산소 함유 가스는 가열하여 분사하는 것이 보다 바람직하다. 이를 위한 보다 바람직한 방법으로서 전로에서 배출되는 폐가스의 열을 열교환하여 상기 산소 함유 가스를 가열하는 것을 들 수 있다.
상술한 제강단계에서는 전로 공정 이후에, 추가적인 2차 정련(secondary refining) 과정이 더 포함될 수 있다. 2차 정련 과정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 2차 정련 과정이라면 어떠한 과정이라도 더 포함될 수 있으므로 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 상기 제강단계에서는 전로에 후속하여 2차 정련 과정이 더 포함될 수 있다.
이하, 본 발명의 일관제철방법의 또한가지 구현례를 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10에 나타난 바와 같이, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 제1유동환원로설비 (111) 및 제2유동환원로설비(112)를 갖는 환원분철광석제조장치(11), 제1괴상화장치(13), 제2괴상화장치(14) 및 용융로(12)를 포함하는 제선장치(10); 및 전로(20)를 포함하는 제강장치(1)를 이용하여 용강을 제조한다.
본 발명에서는 상기 제1유동환원로설비(111) 및 상기 제2유동환원로설비(112)에서 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조한다.
즉, 분철광석 등을 유동환원로에 장입하고, 장입된 분철광석 등을 가스공급관으로 유입되는 환원가스에 의해 가스유동층을 형성하면서 환원시켜 환원분철광석을 제조한다. 장입되는 분철광석은 충분히 넓은 비표면적을 가져서 환원이 용이하고 또한 유동화 가스에 의해 유동이 되도록 그 입도가 너무 크지 않은 것이 바람직하다. 본 발명에서는 12mm 이하인 것이 바람직하며, 10mm 이하인 것이 보다 바람직하고, 8mm 이하인 것이 가장 바람직하다.
상기 제1유동환원로설비(111)에서 분철광석 환원은 환원율이 50~80% 가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 바람직한 구현례에서, 용융로(12)로부터 배출되는 환원가스를 사용하여 분철광석을 환원시키는데, 용융로(12)에서 배출되는 환원가스(소위 'FOG'라고도 함)는 먼지나 황 함량이 높아 분철광석의 환원율이 높아지면 내부에서 고착(sticking)현상이 발생하는 문제점이 있으며, 용융로에서 추가환원이 이루어질 수 있기 때문이다. 만일, 상기 제1유동환원로설비(111)에 수소계 환원가스가 공급되는 경우에는 상기 환원율은 높아질 수 있으며, 경우에 따라서는 80~95%에 이를 수도 있다. 또한, 상기 제2유동환원로설비에서 분철광석 환원은 환원율이 80~ 95% 가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 이는 본 발명의 바람직한 또한가지 구현례에서, 제1유동환원로설비(111) 또는 제2유동환원로설비(112)에서 사용되는 환원가스로 상기 제1유동환원로설비(111)의 배가스 또는 이와는 별도의 공급라인을 통한 수소계 환원가스를 이용하는데, 이때에는 먼지나 황이 정화되거나, 애초부터 먼지나 황이 제거된 상태로 공급되기 때문에 상술한 문제의 위험성이 감소할 수 있기 때문이다.
상기와 같이 상기 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112)에서 환원된 분철광석을 각각 상기 제1괴상화장치(13) 및 상기 제2괴상화장치(14)에 공급하여 괴상화함으로써 괴상화환원철을 제조한다. 상기 괴상화장치(13,14)에 의해 괴상화환원철을 제조하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 이미 공지된 방법으로서 예를 들면, 대한민국 특허공개공보 제10-2005-0068319, 제10-2003-0085795호에 기재된 장치를 이용하여 괴상화환원철을 제조하는 방법을 들 수 있으며, 그 밖에도 본 발명의 기술분야의 다양한 기술을 이용할 수 있다.
이후, 상기 제1괴상화장치(13)에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융로(12)에 공급하여 용융하여 용선을 제조한다.
상기 상기 제1괴상화장치(13) 및 상기 제2괴상화장치(14)에서 괴상화된 괴상화환원철은 500~800℃의 고온상태로 용융로 또는 제강장치에 장입하는 것이 바람직하다. 용융로(12)에는 상기 괴상화환원철을 환원시키기 위한 환원제를 같이 장입하여 용융된 환원철을 추가로 환원할 수 있다. 환원제로서는 탄소계 환원제를 사용할 수 있으며, 그 중에서도 성형탄이나 괴탄 또는 코크스 등과 같은 석탄계 환원제를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기와 같이 상기 용융로(12)에서 제조된 용선과 상기 제2괴상화장치(14)에서 괴상화된 괴상화환원철을 상기 전로(20)에 공급하여 용강을 제조한다. 용선은 전로(20)에 공급하기 전에 탈황, 탈린, 또는 동시 탈황탈린 공정 중 1개 이상의 공정을 경유할 수도 있으며, 그 밖의 예비처리공정을 경유할 수도 있다.
효율적인 전로작업을 위해서는 상기 전로에 공급되는 용선과 괴상화환원철은 40~80중량%의 용선 및 20~60중량%의 괴상화환원철의 장입비로 장입되는 것이 바람직하다.
도 4에서는 용선이 제1유동환원로설비(111)에서 제조된 환원분철광석을 괴상화한 것을 사용하여 제조되었지만, 제2유동환원로설비(112)에서 제조된 환원분철광석을 괴상화한 것을 사용하여 제조될 수 있음은 당연하다 할 것이다. 뿐만 아니라, 반드시 제1유동환원로설비(111)에서 제조된 괴상화환원철이 모두 용융로로 투입될 필요는 없고 일부는 바로 제강장치로 투입될 수도 있으며, 이는 제2유동환원로설비(112)에서 제조된 괴상화환원철이 모두 제강장치로 바로 투입될 필요가 없이 용융로로 투입될 수 있음과도 마찬가지이다. 유동환원로설비(111,112) 중 하나에 장애가 있을 경우에는 나머지 하나에서 제조된 괴상화철의 일부 또는 전부를 용융로로 보내어 공정을 진행할 수도 있다.
상기 일관제철방법에서 수소계 환원가스 공급설비(15)는 제1유동환원로설비(111) 또는 제2유동환원로설비(112)에서 필요한 환원가스의 전부 또는 일부를 공급한다. 만일, 제2유동환원로설비(112)에서 수소계 환원가스 공급설비(15)로부터 공급되는 환원가스외의 추가의 가스가 필요할 경우에는, 본 발명의 또한가지 바람직한 측면에 따르면 제1유동환원로설비(111)의 배가스를 추가적인 환원가스로 사용할 수 있다. 이러한 경우에는, 상기 제1유동환원로설비(111)에서 배출되는 배가스는 환원가스 연결관(1116)을 통해 제2유동환원로설비(112)에 공급하여 일부의 환원가스로 사용하고, 별도의 수소계 환원가스 공급설비(15)로부터 공급되는 수소계 환원가스를 수소계 환원가스 연결관(151)을 통하여 제2유동환원로설비(112)에 공급하여 또 다른 일부의 환원가스로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 상기 제1유동환원로설비(111) 및 제2유동환원로설비(112) 중 적어도 하나의 설비에서는 배출된 배가스를 환원가스로 순환시킬 수 있다. 이때, 순환되는 배가스는 이산화탄소 제거장치(116,118)에 의해 이산화탄소를 제거하는 단계 및 가열기(117, 제1유동환원로설비쪽의 가열기는 도시하지 않았음)에 의해 온도를 조절하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 거친 후 상기 적어도 하나의 유동환원로설비(111,112) 또는 다른 하나의 설비(112,111)에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 전로(20)에서 용강 제조 시 전로(20)의 저부에서 연료 및 산소(O2)를 공급하여 용강을 가열하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 생석회와 같은 물질의 입자를 같이 취입하여 슬래그의 염기도 제어 및 탈탄반응의 핵으로 작용할 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 상기 전로(20)에서 용강 제조 시 전로(20)의 상부에서 산소를 포함하는 가스, 바람직하게는 공기를 로내로 분사하여 노내의 일산화탄소를 2차연소하는 것이 보다 효율적인 열이용을 위하여 바람직하다. 또한, 상기 산소 함유 가스의 열효율을 더욱 높이기 위해서, 상기 산소 함유 가스는 가열하여 분사하는 것이 보다 바람직하다. 이를 위한 보다 바람직한 방법으로서 전로에서 배출되는 폐가스의 열을 열교환하여 상기 산소 함유 가스를 가열하는 것을 들 수 있다.
상술한 제강단계에서는 전로 공정 이후에, 추가적인 2차 정련(secondary refining) 과정이 더 포함될 수 있다. 2차 정련 과정은 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 2차 정련 과정이라면 어떠한 과정이라도 더 포함될 수 있으므로 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 즉, 본 발명의 한가지 바람직한 구현례에서는 상기 제강단계에서는 전로에 후속하여 2차 정련 과정이 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일관제철방법의 또한가지 바람직한 구현례에서는, 상기 제강단계에 후속하여 슬라브 주조가 후속할 수 있다. 이때, 보다 콤팩트한 설비구성을 위해서는 슬라브 주조 단계는 연속주조 단계와 압연 단계를 포함하는 슬라브 주조 단계에 의해 수행되는 것이 바람직하며, 이때 연속주조 단계와 압연 단계는 서로 직결되는 것이 바람직하다.
도 13 내지 18에 예시된 연속 압연 장치(30)가 더 포함된 시스템을 통하여 본 발명의 한가지 구현례를 설명한다. 도면에서 확인할 수 있듯이, 슬라브는 연속주조 단계에서 연속주조 방식으로 주조되어 배출된다. 슬라브의 두께가 너무 두꺼울 경우에는 압연 장치(32)의 압하부담이 증가하기 때문에 연속주조 단계에서 주조된 슬라브를 바로 압연하기 위해서는 상기 연속주조 단계에서 제조되는 슬라브는 30~150mm의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 두께는 120mm 이하이며, 100mm 이하가 가장 바람직하다. 이를 위한 보다 바람직한 방법의 일례로서, 연속주조 단계에서 사용되는 연속주조기(31) 몰드(313)에서 배출되는 슬라브의 두께는 40~200mm인 것이 바람직하고, 이후 연속주조 단계 배출전에 위치하는 액상 압하(liquid core reduction) 영역에서 25% 이하의 액상 압하를 실시할 수도 있다. 두께가 충족되는 경우에는 상기 액상 압하는 실시하지 않을 수도 있다. 또한, 연속주조 단계에서의 주조속도는 4.5mpm ~ 15mpm인 것이 바람직하다.
상기 연속주조 단계로부터 배출되는 슬라브는 후속하는 압연 단계에 의해 압연된다. 이때, 처리속도가 다를 수도 있는 연속주조 단계와 압연 단계 사이의 연속성을 보장하기 위하여 연속주조 단계 후 슬라브를 절단하여 압연 단계에 공급할 수 있다.
상기 압연 단계는 조압연 단계와 사상압연 단계로 나누어 슬라브를 압연하여 강판을 제조한다. 사상압연단계에서 필요한 온도를 확보하기 위하여 상기 조압연 단계와 사상압연 단계 사이에는 가열 단계가 추가될 수 있다. 상기 가열 단계에서 사용되는 가열수단은 유도로나 터널로 등이 이용될 수 있으며, 유도로 방식이 보다 콤팩트한 설비구성을 위해 바람직하다. 또한, 비상시에는 상기 가열 수단의 전 또는 후에 슬라브 배출 단계가 더 포함될 수 있다.
조압연되고 가열된 슬라브는 이후 사상압연 단계를 통하여 원하는 두께로 압하되어 최종 제품이 된다. 이때, 제품의 두께 및 수요가의 요구에 따라 코일 형태로 권취될 수도 있다. 사상압연 단계 이후에는 냉각단계가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 사상압연 단계 전에는 조압연된 강판을 권취하여 코일 박스(425)에 저장하는 저장 단계가 더 포함될 수 있다. 상기 코일 박스는 조압연기(422)와 사상압연기(426) 사이의 처리속도 불일치를 해소하거나, 강판 내 온도를 균일화하거나 또는 공정상 시간적 여유를 확보하기 위한 버퍼역할을 할 수 있다. 코일 박스에 권취되는 강판의 두께는 20mm이하인 것이 보다 바람직하다. 연연속 압연시에는 강판은 상기 저장 단계는 포함되지 않을 수도 있다. 또한, 조압연 단계 및 사상압연 단계 중 하나 이상의 전에는 스케일 제거 단계가 위치하여, 강판의 표면에 스케일이 제거된 채로 압연을 실시하는 것이 강판 또는 롤 보호를 위하여 보다 바람직하다. 사상압연기 후방에는 절단단계가 위치하여 제품을 원하는 규격으로 절단하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 절단단계는 냉각단계의 전 또는 후에 수행될 수 있다.
이상, 본 발명의 각 구현례를 설명하였으나, 본 발명의 각 구현례는 상호 모순되지 않는 범위내에서 서로 호환될 수 있음에 유의할 필요가 있다. 특히, 본 발명의 각 구현례별 제선 단계, 제강 단계, 연속 압연 단계는 그 조합을 변경하여 사용할 수 있다. 즉, 한가지 구현례에 따른 제선 단계는 다른 구현례에 따른 제강 단계와 또다른 구현례에 따른 연속 압연 단계와 조합하여 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일관제철시스템은 하나의 제선장치에서 용선은 물론이고 괴상화 환원철도 동시에 생산가능하기 때문에, 1기의 단위 설비에 의해 공급될 수 있는 용선의 양이 1기의 대형 고로, 예를 들면 연산 300만톤 이상, 바람직하게는 연산 400만톤 이상의 용선을 생산할 수 있는 고로에 비견될 수 있을 정도로 높은 생산성을 가질 수 있다.
즉, 용융로를 통하여 생산되는 용선을 연산 130~250만톤의 양으로 생산하며, 이와 유사하게 괴상화장치로부터 직접 전로로 투입되는 괴상화환원철 역시 연산 130~250만톤의 양으로 생산할 수 있기 때문에, 적절한 프로덕트 믹스를 통하여 대형고로에 비견될 수 있는 높은 생산성을 가지는 것이다.
또한, 수소계 가스를 에너지원으로서 사용함으로써 이산화탄소의 배출을 억제하여 환경오염에도 이바지할 수 있다는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 제강장치의 바람직한 측면에 따르면, 전로내 열효율을 극대화함으로써 종래에 비하여 낮은 용선비(HMR)하에서도 조업이 가능하므로 용강 제조환경을 유연하게 관리할 수 있다는 효과도 가진다.

Claims (52)

  1. 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치;
    상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치; 및
    상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치 및
    상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치를 포함하는 일관제철시스템.
  2. 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치;
    상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치; 및
    상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치 및
    상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치를 포함하는 일관제철시스템.
  3. 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치;
    상기 제1유동환원로설비와 가스소통관계로 연결되어 수소계 환원가스를 공급하는 수소계 환원가스 공급설비;
    상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치; 및
    상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치와
    상기 제선장치에서 제조된 용선을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치를 포함하는 일관제철시스템.
  4. 각각 하나 이상의 유동환원로를 포함하여 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하도록 구성되는 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비를 포함하는 환원분철광석제조장치;
    상기 제1유동환원설비 또는 제2유동환원로설비와 가스소통관계로 연결되어 수소계 환원가스를 공급하는 수소계 환원가스 공급설비;
    상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하도록 구성되는 제1괴상화장치 및 제2괴상화장치; 및
    상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용융로를 포함하는 제선장치와
    상기 제선장치에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강장치를 포함하는 일관제철시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비의 최종유동환원로와 용융로는 가스공급관을 통해 가스소통관계로 연결되고, 상기 제1유동환원로설비의 최초유동환원로와 상기 제2유동환원로설비의 최종유동환원로는 환원가스 연결관을 통해 가스소통관계로 연결되는 일관제철시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비 중 적어도 하나의 설비는 순환관을 포함하고 상기 적어도 하나의 설비의 최초유동환원로는 상기 순환관을 통하여 상기 적어도 하나의 설비의 최종유동환원로에 가스소통관계로 연결되는 일관제철시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비의 최종유동환원로와 용융로는 가스공급관을 통해 가스소통관계로 연결되고, 상기 제1유동환원로설비의 유동환원로와 상기 제2유동환원로설비의 유동환원로는 환원가스 연결관을 통해 가스소통관계로 연결되며, 상기 환원가스 연결관은 적어도 하나의 설비의 순환관에 연결되는 일관제철시스템.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비의 유동환원로는 3개 또는 4개로 이루어지고, 상기 제2유동환원로설비의 유동환원로는 4개로 이루어지는 일관제철시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 순환관 중 적어도 하나에는 이산화탄소 제거장치 및 가열기 중 하나 이상이 구비되어 있는 일관제철시스템.
  10. 제7항에 있어서, 상기 순환관 중 적어도 하나에는 이산화탄소 제거장치 및 가열기 중 하나 이상이 구비되어 있는 일관제철시스템.
  11. 제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비의 배가스가 환원가스 연결관을 통하여 제2유동환원로설비로 공급되는 일관제철시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 환원가스 연결관에는 습식제진장치가 추가로 구비되는 일관제철시스템.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제강장치는 전로 또는 전기로를 포함하며, 상기 전로 또는 전기로와 제2괴상화장치는 괴상화환원철이 이동가능한 괴상화환원철 이송관을 통해 괴상화환원철 소통관계로 연결되어 있는 일관제철시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전로의 저부에는 연료 및 산소(O2)를 공급할 수 있도록 구성되는 노즐이 구비되고 상기 전로의 상부에는 산소 함유 가스를 공급하는 랜스가 구비되어 있는 일관제철시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 산소 함유 가스는 가열된 공기인 일관제철시스템.
  16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제강장치에서 제조된 용강을 주조하는 연속주조기와 압연 장치가 직결된 연속 압연 장치를 더 포함하는 일관제철시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 연속 압연 장치는,
    주편을 생산하는 연속주조기;
    상기 연속주조기 후단에 배치된 절단기;
    상기 절단기 후단에 배치된 압연기; 및
    압연기 후단에 배치된 냉각 장치;를 포함하며,
    상기 연속주조기는 30~150㎜의 두께의 주편을 4.5~15mpm 의 주조 속도로 생산하고, 상기 연속주조기에서 생산되는 주편의 주조 속도에 따라서, 상기 주편을 절단하여 슬래브를 압연기로 제공하여 배치 압연과, 연속주조기에서 생산된 주편을 바로 압연기로 압연하는 연연속 압연을 선택적으로 수행하는 일관제철시스템.
  18. 제17항에 있어서, 한세트의 압연기열만으로 조압연과 마무리압연을 동시에 수행하는 일관제철시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 절단기와 압연기 사이에는 통과하는 주편을 소정 거리 이송시키는 공간부가 위치하는 일관제철시스템.
  20. 제17항에 있어서, 상기 공간부에는 이송되는 주편을 보온하도록 주편의 일면 이상을 덮는 열커버가 배치되는 일관제철시스템.
  21. 제17항에 있어서, 상기 열커버는 측면이 개방되도록 구성되며, 개방되는 측면을 통하여 절단기에 의해 절단된 절단 주편을 밀어내는 푸셔와 상기 공간부의 측면에는 절단된 주편을 수용하도록 배치된 파일러를 포함하며, 상기 파일러는 상기 푸셔에 의해서 밀린 절단 주편을 적층하는 일관제철시스템.
  22. 제16항에 있어서, 상기 연속주조기는 두께 30~150mm의 슬라브를 제조하는 일관제철시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 연속주조기의 주속은 4~15mpm인 일관제철시스템.
  24. 제16항에 있어서, 상기 압연 장치는 조압연기와 사상압연기를 포함하고, 상기 조압연기와 사상압연기의 사이에는 강판가열수단이 더 포함되는 일관제철시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 강판가열수단과 사상압연기 사이에는 강판을 코일 상태로 권취하여 저장하는 코일박스가 더 포함되는 일관제철시스템.
  26. 제1유동환원로설비에서, 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계;
    제1괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및
    용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계 및
    상기 제선단계에서 제조된 용선을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계를 포함하는 일관제철방법.
  27. 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서, 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계;
    제1괴상화장치 및 제2괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및
    용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계 및
    상기 제선단계에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계를 포함하는 일관제철방법.
  28. 제1유동환원로설비에서, 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계로서, 상기 제1유동환원로설비에서는 환원가스의 전부 또는 일부로서 수소계 환원가스를 사용하는 단계;
    제1괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및
    용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계와
    상기 제선단계에서 제조된 용선을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계를 포함하는 일관제철방법.
  29. 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서, 각각 분철광석을 환원시켜 환원분철광석을 제조하는 단계로서, 상기 제1유동환원로설비 또는 제2유동환원로설비에서는 환원가스의 전부 또는 일부로서 수소계 환원가스를 사용하는 단계;
    제1괴상화장치 및 제2괴상화장치에서, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비에서 환원된 분철광석을 각각 공급받아 괴상화하여 괴상화환원철을 제조하는 단계; 및
    용융로에서, 상기 제1괴상화장치에서 괴상화된 괴상화환원철을 용융하여 용선을 제조하는 용선제조단계를 포함하는 제선단계와
    상기 제선단계에서 제조된 용선 및 괴상화환원철을 공급받아 용강을 제조하는 제강단계를 포함하는 일관제철방법.
  30. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비에서 분철광석 환원은 환원율이 50~80% 가 되도록 행하고, 그리고 상기 제2유동환원로설비에서 분철광석 환원은 환원율이 80~95% 가 되도록 행하는 일관제철방법.
  31. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제강단계에 공급되는 용선과 괴상화환원철은 40~80중량%의 용선 및 20~60중량%의 괴상화환원철의 장입비로 장입되는 일관제철방법.
  32. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제강단계는 전로 또는 전기로에 의해 수행되는 일관제철방법.
  33. 제27항 또는 제29항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비에서 배출되는 배가스를 제2유동환원로설비에 공급하여 환원가스로 사용하는 일관제철방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비에서 배출되는 배가스를 제진하는 단계를 더 포함하는 일관제철방법.
  35. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1유동환원로설비 및 제2유동환원로설비 중 적어도 하나의 설비에서 배출되는 배가스를 환원가스로 순환시키고, 이 순환되는 가스를 이산화탄소 제거장치에 의해 제거하는 단계 및 가열기에 의해 온도를 조절하는 단계 중 하나의 단계에 의하여 처리한 다음, 상기 적어도 하나의 설비 또는 다른 하나의 설비 공급하는 일관제철방법.
  36. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 괴상화환원철은 500~800℃의 고온상태로 용융로 또는 제강단계에 장입되는 일관제철방법.
  37. 제27항 또는 제29항에 있어서, 제1유동환원로설비에 장애가 있을 경우 제2유동환원로설비에서 제조된 괴상화환원철 중 일부 또는 전부를 용융로에 공급하여 용선을 제조하는 일관제철방법.
  38. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 전로에서 용강 제조시 전로의 저부에서 연료 및 산소(O2)를 공급하고, 그리고 전로의 상부에서 가열된 산소 함유 가스를 공급하는 일관제철방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 산소 함유 가스는 가열된 공기인 일관제철방법.
  40. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제강단계에서 제조된 용강을 주조하는 연속주조 단계와 압연 단계가 직결된 연속 압연 단계를 더 포함하는 일관제철방법.
  41. 제40항에 있어서, 상기 연속 압연 단계는,
    주편을 생산하는 연속 주조 단계;
    상기 연속 주조 단계에서 생산된 주편을 압연하는 압연 단계;를 포함하며,
    상기 연속 주조 단계에서 생산되는 주편의 연주 속도에 따라서, 상기 압연 단계 전에 주편을 절단하는 절단 단계가 수행되는 배치 압연과 상기 연속 주조 단계의 주편을 연속적으로 압연하는 연연속 압연을 선택적으로 수행하는 일관제철방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 압연 단계 이전에 연속 주조 단계에서 생산된 주편을 소정 거리를 이송시키는 이송 단계를 포함하는 일관제철방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 이송 단계의 주편의 무게는 15~30t 인 일관제철방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 이송 단계에는 1250~1300℃의 주편이 공급되며, 상기 이송 단계에서 주편은 1000℃이상의 온도를 유지하는 일관제철방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 이송 단계에서는 주편의 온도하락을 저지하도록 보열이 함께 수행되는 일관제철방법.
  46. 제41항에 있어서, 상기 압연 단계에는 1000~1200℃ 사이의 주편이 공급되며, 상기 압연 단계에서 주편은 850℃ 이상의 온도를 유지하는 일관제철방법.
  47. 제42항에 있어서, 상기 이송 단계와 압연 단계 사이에 통과하는 주편의 온도를 승온시키는 가열 단계가 수행되는 일관제철방법.
  48. 제47항에 있어서, 상기 가열 단계는 상기 연속 주조 단계의 주편을 연속적으로 압연하는 연연속 압연이 수행되는 경우에만 수행되는 일관제철방법.
  49. 제42항에 있어서, 압연 중단 사유 발생 시, 상기 이송 단계를 통과하는 주편을 절단 후 주편 이동 라인에서 빼내며, 압연 중단 동안 공급되는 주편을 주편 이동 라인에서 빼내는 주편 처리 단계를 포함하며, 상기 주편 처리 단계에서 상기 이송 단계의 주편을 절단하는 동안에, 상기 연주단계에서 이송단계로 공급되는 주편을 절단하는 절단 처리 단계를 더 포함하는 일관제철방법.
  50. 제40항에 있어서, 상기 연속주조기는 두께 30~150mm의 슬라브를 제조하는 일관제철방법.
  51. 제40항에 있어서, 상기 압연 단계는 조압연 단계와 사상압연 단계를 포함하고, 상기 조압연 단계와 사상압연 단계의 사이에는 강판 가열단계가 더 포함되는 일관제철방법.
  52. 제40항에 있어서, 상기 강판 가열단계와 사상압연 단계 사이에는 강판을 코일 상태로 권취하여 저장하는 저장 단계가 더 포함되는 일관제철방법.
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