WO2014098302A1 - 고정형 전기로 및 용강 제조 방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a stationary electric furnace and a method for manufacturing molten steel, and in particular, is connected to a low-grade iron oxide preliminary reduction furnace, formed integrally with the vertical preheating furnace to enable molten steel tapping without tilting the melting furnace, continuous arcing and tapping Possible stationary furnaces and molten steel production methods.
  • Furnace is a steelmaking process in which an iron source, such as scrap or DRI, is melted using electrical energy and then refined to a target component and temperature.In comparison with converter steelmaking, blast furnaces, raw material processing facilities, and sintering facilities are not required. It can be applied to stainless steel or special steel which can produce small quantity of various kinds as well as carbon steel. In addition, it is recognized as a future steel technology in that the carbon dioxide emission, which is a greenhouse gas in the steelmaking process, is very low at a quarter of that of the blast furnace, and at the same time, the amount of scrap generated in the world is increased and it is an eco-friendly facility that can dispose of waste such as scrap. .
  • Scrap preheating technology is a technology such as Patent Document 1 was developed to lower the power unit unit input to the electric furnace by increasing the enthalpy of the scrap.
  • the preheating furnace 2 and the melting furnace 1 are integrally formed, and the scrap 3 is preheated using the waste heat source generated in the melting furnace 1 ( 1).
  • the molten steel 8 generated as the electrode 6 must be discharged through the tapping hole 14, the entire preheating furnace 2 must be tilted. Since the preheating furnace 2 and the melting furnace 1 must be tilted at once, there are structural problems for tilting and the size of the size of the preheating furnace 2 is limited.
  • a method of reducing iron ore and using it as a raw material for steelmaking in an electric furnace includes a generalized method such as MIDREX and HYL.
  • MIDREX and HYL a generalized method
  • they take a long time to achieve the target reduction rate, there is a problem that can not be applied to a high productivity electric furnace that takes a short tap to tap time to increase productivity in conjunction with the electric furnace.
  • a material containing halogen elemental components is mixed with scrap during the exhaust gas treatment process, so that dioxin, which is an environmental substance, is generated during the combustion process. need.
  • Patent Document 1 JP1998-310813 A
  • Patent Document 2 KR2006-7012733 A
  • the present invention solves the problems of the prior art as described above, it is an object of the present invention to provide a fixed electric furnace and molten steel manufacturing method capable of continuous operation that can be melted without interruption of the power supply, and can go out in a fixed state.
  • the present invention aims to reduce fuel costs by preliminarily reducing lower iron oxides and using them as alternative iron sources for scrap.
  • an object of the present invention is to provide an electric furnace and molten steel manufacturing method that can remove dioxins generated while preheating scrap without a separate combustion tower.
  • the present invention provides a fixed electric furnace and molten steel manufacturing method as follows to achieve the above object.
  • the present invention is arranged on the side of the furnace to preheat the iron source through the exhaust gas of the furnace; Supply means for supplying the iron source preheated in the preheating furnace to the melting furnace; A melting furnace comprising an electrode for dissolving the preheated iron source; And fixed discharge means for discharging molten steel dissolved in the melting furnace, wherein the preheating furnace provides a fixed electric furnace integrally connected to the melting furnace.
  • the preheating furnace is further connected, and further includes a reduction furnace for preliminarily reducing the iron oxide source to provide a melting furnace
  • the carbon injector may be disposed on the wall surface of the melting furnace to directly reduce the pre-reduced reduced iron.
  • the reduction furnace is connected to the exhaust gas supply pipe so that the supply of the exhaust gas passing through the preheating furnace, may include a burner for burning the unburned CO of the exhaust gas.
  • the preheating furnace of the present invention is composed of a vertical preheating furnace, the upper portion of the preheating furnace side of the furnace is provided with an oxygen burner for heating the exhaust gas moved to the preheating furnace, the preheating furnace is discharged iron source temperature 600 ⁇ Can warm up to 800 degrees.
  • the preheating furnace is a large preheating furnace having an internal volume of 80 to 150% of the amount of the electric furnace.
  • an iron source supply port is formed above the preheating furnace, and a pusher may be disposed at the lower portion of the preheating furnace to supply the iron source preheated to the melting furnace in the preheating furnace.
  • the iron source supply port of the present invention comprises a first gate for controlling the supply of the iron source; And a second gate disposed above the first gate, wherein a space is formed to temporarily store an iron source between the first gate and the second gate, and an exhaust gas outlet may be formed at a lower side of the first gate.
  • the fixed discharge means may be a siphon tap (siphon) tap, the siphon tap opening is formed from the bottom of the melting furnace to the bent portion of the position higher than the bottom of the melting furnace; A bent portion connected to the molten steel introduction portion and the molten steel discharge portion; And a molten steel outlet extending downward from the bent portion and having a height of the outlet being lower than a bottom of the melting furnace, wherein the bent portion may be connected to a gas supply unit.
  • siphon tap siphon
  • a burner or an induction heating coil may be installed in at least one of the molten steel introduction part, the bent part, and the molten steel discharge part to prevent solidification of the molten steel passing therethrough.
  • the present invention provides a method for manufacturing molten steel by mixing scrap iron oxide and scrap, wherein the scrap is loaded through a scrap charging opening of a preheating furnace, and a scrap charging step of charging the preheated scrap into a melting furnace; An iron oxide reduction step of creating a reducing atmosphere to directly and / or indirectly reduce the lower iron oxide and discharge the reduced iron oxide to the furnace; Dissolving power continuously during the steelmaking time through an electrode in scrap and reduced iron continuously charged in the preheater and the reduction furnace; It provides a molten steel manufacturing method through a fixed electric furnace comprising; step of continuously tapping the generated molten steel.
  • the charging step of the scrap is temporarily stored between the first gate and the second gate, and after the preheating of the scrap in the flue gas sensible heat and CO secondary combustion heat generated in the electric furnace and then charged into the electric furnace, the iron oxide
  • the reduction step there is provided a method for producing molten steel, wherein a carbonaceous material-containing briquette made by mixing carbon in dust or scale is loaded into an iron oxide inlet.
  • the reducing atmosphere in the iron oxide reduction step may be formed by the exhaust gas sensible heat from the preheating furnace and the combustion heat of the burner.
  • the carbon is injected by a carbon injector connected to the wall of the furnace directly reacting with the reduced iron; may further include, the scrap charging step is provided inside the preheating furnace The burner can preheat the scrap temperature to 600 to 800 degrees.
  • the present invention through the above configuration, by using a low-cost iron source, such as lower iron oxide with a scrap, it is possible to reduce the cost, it is possible to remove the dioxin without using a separate combustion furnace using the exhaust gas during the reduction.
  • a low-cost iron source such as lower iron oxide with a scrap
  • the present invention by continuously supplying power without interruption, it is possible to generate a continuous molten steel, it is possible to tap in a flat bath state without tilting through the siphon tap hole.
  • 1 is a schematic diagram of a conventional electric furnace.
  • FIG. 2 is another schematic diagram of a conventional electric furnace.
  • FIG 3 is a schematic view of a stationary electric furnace of the present invention.
  • FIG. 4 is a cutaway perspective view of the fixed electric furnace of the present invention.
  • 5 to 7 is a flow chart sequentially showing the appearance that the scrap is supplied in the fixed electric furnace of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the siphon exit of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing arcing time and amount of power in a conventional electric furnace.
  • FIG. 10 is a graph showing the arcing time, the amount of power in the electric furnace of the present invention.
  • iron oxide supply port 164 exhaust gas exhaust port
  • FIG. 3 is a schematic view of the stationary electric furnace 100 of the present invention
  • FIG. 4 is a cutaway perspective view of the stationary electric furnace of the present invention.
  • the fixed electric furnace 100 of the present invention is a melting furnace 110 for melting molten steel by dissolving scrap and reduced iron using the electrodes (111 ⁇ 113), this melting furnace 110 ) Is connected to one side of the preheating furnace 140 for preheating the scrap embedded in the interior utilizing the exhaust gas generated in the melting furnace 110 and the exhaust gas passing through the preheating furnace 140, such as dust or scale Reducing the lower iron oxide, and includes a reducing furnace 160 for providing a reduced iron oxide (reduced iron) to the melting furnace (110).
  • Melting furnace 100 has a preheating furnace 140 is connected to one side, the other side is a fixed discharge means, for example, siphon taphole 180 is connected to the molten steel in a fixed state.
  • the melting furnace 100 is formed with a reduced iron inlet 117 through which reduced iron is introduced, and a carbon injector 115 for injecting carbon into the reduced iron is disposed near the reduced iron inlet 117.
  • the carbon injector 115 injects carbon into the reduced iron, and the carbon and the reduced iron react to be directly reduced.
  • the melting furnace 100 melts an iron source (scrap, reduced iron oxide) inside the melting furnace through an arc of three electrodes 111, 112, and 113 in the center.
  • the melting furnace 100 and the preheating furnace 140 are connected with the inclined surface 119, and along the inclined surface 119, the scrap of the preheating furnace 140 is introduced into the melting furnace 110.
  • the burner 145 is disposed in the melting furnace 100 toward the scrap charging hole 118 to which the melting furnace 100 and the preheating furnace 140 are connected.
  • the burner 145 Since the burner 145 is provided along the inlet of the preheating furnace 140 in the melting furnace 100, there is no scrap at the outlet of the burner 145, so that the formation of the flame is easy. In addition, at this time, the burner 145 only supplies oxygen, and since it is an exhaust gas in a high temperature state (1000 to 2300 ° C.), it reacts with unburned CO when only oxygen is supplied in this manner. In particular, since the fuel C x H y does not enter, water vapor is not generated due to the reaction of hydrogen and oxygen, and thus, a filter clogging phenomenon due to moisture during dust collection can be prevented.
  • the preheating furnace 140 has an inclined surface 119 formed at a predetermined angle so that scrap can be supplied to the melting furnace 110 at a lower surface thereof, and has an iron source supply unit 144 thereon.
  • the preheating furnace 140 is a vertical preheating furnace 140 having a preheating space 141 in the vertical direction. Since the preheating furnace 140 is not tilted in the present invention, the preheating furnace 140 is composed of a large preheating furnace 140 capable of retaining 80 to 150% of the scrap amount of the electric furnace.
  • Scrap is filled in the internal space 141 of the preheating furnace 140, and the first gate 142 is disposed between the iron source supply unit 144 and the internal space 141 so that the exhaust gas does not leak while filling the internal space with scrap. ) And the second gate 143 are disposed.
  • an exhaust gas outlet 150 is disposed below the first gate 142 so that the exhaust gas introduced along the inclined surface 119 of the lower surface may be discharged to the reduction furnace. Since the exhaust gas outlet 150 is disposed directly under the first gate 142 for supplying the iron source, the exhaust gas preheats all the scraps in the internal space 141 of the preheating furnace 140 and then the reduction furnace 160. Can be sent to).
  • the preheating furnace 140 of the present invention preheats the scrap filled in the internal space 141 with the sensible heat of the exhaust gas flowing from the scrap charging hole 118 and the CO secondary combustion heat that is heated by the burner 145.
  • the burner 145 is shown to be disposed toward the scrap charging hole 118 in the melting furnace 110, but may be disposed inside the preheating furnace 140 instead of the melting furnace 110.
  • heating the inlet 118 flowing into the preheating furnace 140 is advantageous in that the overall preheating temperature can be increased.
  • the lower inclined surface 119 of the preheating furnace 140 is provided with a supply means, for example a pusher 155, for pushing the scrap of the lower portion of the preheating furnace 140 into the melting furnace 110.
  • the pusher 155 is connected to a driving means such as a cylinder, and is moved left and right along the inclined surface 119, and pushes the lower scrap into the melting furnace 110.
  • the preheating furnace 140 is provided to the melting furnace 110 after heating the embedded scrap to 600 ⁇ 800 °C.
  • the temperature of the scrap is not sufficient, and the effect of saving fuel is insufficient. Therefore, it is preferable to heat the scrap to a temperature of at least 600 ° C. or more.
  • the reduction furnace 160 has an iron oxide supply port 163 and an exhaust gas exhaust port 164, through which iron oxide is supplied, and a reduction iron discharge port 167 through which reduced iron is discharged, and a lower side of the preheating furnace is disposed at an upper side thereof.
  • the exhaust gas inlet 161 through which the exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet 150 of the 140 flows into the reduction furnace 160 is disposed.
  • the burner 165 is disposed on the inner side of the reduction furnace 160.
  • the reduction furnace 160 passes through the preheating furnace 140, the exhaust gas having a large amount of heat and unburned CO included in the exhaust gas are heated through the burner 165.
  • the reduction furnace 160 is heated to a temperature of 900 ° C or more, whereby harmful substances such as dioxins may be extinguished.
  • the reduction furnace 160 is preferably heated to a temperature of 800 ⁇ 1300 °C.
  • the iron oxide supply port 163 supplies carbonaceous material briquettes made by mixing carbon with lower iron oxides such as dust and scale, and doubles the carbonaceous material embedded briquettes to form a reducing atmosphere through sensible heat and burner combustion heat. Indirect reduction.
  • Figures 5 to 7 in the preheating furnace 140 of the present invention is shown in order to supply the iron source, that is, scrap.
  • the bucket 156 containing the scrap S is moved to the iron source supply unit 144, and then the scrap S of the bucket 156 is opened.
  • the temporary space 146 between the first gate 142 and the second gate 143 is supplied.
  • the second gate 143 is closed, and after the second gate 143 is closed, the first gate 142 is opened to store the scrap S stored in the temporary space 146 as the internal space 141. Can be supplied.
  • the first gate 142 serves as a pedestal for temporarily storing the scrap S charged from the upper portion of the preheating furnace, and the hot exhaust gas coming from the lowering of the preheating furnace 140 exits the exhaust gas outlet 150.
  • the second gate 143 is to prevent the dust and waste heat from rising as the first gate 142 is opened to prevent the scraps stored in the temporary space 146 to escape to the outside. .
  • the first and second gates 142 and 143 may be provided, so that the exhaust gas of the preheating furnace 140 may exit to the exhaust gas outlet 150 without flowing out.
  • Figure 8 shows the state of the siphon tap hole 180 of the present invention.
  • the siphon exit 180 of the present invention is formed on the side of the melting furnace 110, the inlet inlet 181 is disposed toward the bottom of the furnace, the outlet outlet 183 is the outlet inlet Derivative portion including a lead pipe 182 positioned at a position higher than the portion 181, and tapping inlet portion 184 attached to the side of the melting furnace 110 to be connected to the lead portion connected to the lead pipe 182 And a tapping pipe including a tapping outlet part 186 disposed at a lower position than the tapping inlet part 184 and the outlet inlet part 181.
  • the tapping pipe 185 and the lead-out pipe 182 is bent and connected, the gas supply unit for stopping the tapping by injecting an inert gas to the upper surface of the connection portion is connected to the tapping pipe 185 and the lead-out pipe 182 188 is connected.
  • a sand supply unit 189 into which sand is injected is connected to an upper surface of the connection unit, and the sand supply unit 189 is disposed adjacent to the gas supply unit 188.
  • the sand supply pipe 189 is disposed on the upper surface of the tapping pipe 185 formed vertically.
  • tapping outlet 186 is provided with an opener 187 to store molten metal until tapping.
  • At least one of the tapping pipe 185 and the drawing pipe 182 is mounted with an induction heating coil 190 to prevent solidification of the molten steel 121 passing therethrough.
  • the heating coil 190 is illustrated only in the induction pipe 182, but may be installed only in the tapping pipe 185 or in the tapping pipe 185 and the drawing pipe 182.
  • the distance Ha between the tapping inlet 184 and the tapping outlet 186 is preferably between 1000 and 2500 mm, and the lead pipe 182 and The diameter of the tapping tube 185 is preferably between 100 and 300 mm. If the diameters of the lead pipes and tapping pipes 182 and 185 are less than 100 mm, cooling of the molten steel proceeds rapidly to solidify in the tap hole. .
  • the interface of the slag 121 inside the melting furnace 110 is always located at a higher position than the inlet 181 and the molten steel 121 interface.
  • the height (Hc) between the inlet portion 181 it is preferable to tap the molten steel in the state more than 1.5 times the diameter of the tapping pipe 185 and the drawing pipe 182. At this time, the height between the lead-out inlet 181 and the molten steel 121 interface is measured from the top of the lead-out inlet 181.
  • the siphon tap hole 180 has at least 200 mm of sand through the sand inlet 189 in a state in which a scraper is charged in the melting furnace 110 while the opener 187 of the siphon tap hole 180 is closed. After filling, the gas supply unit 188 and the sand inlet 189 are closed. Thereafter, melting and refining operations are performed in the melting furnace 110. When opening and closing the opener 187 to discharge the sand filled in the tapping pipe 185 to the outside, the molten steel flows to the tapping pipe 185.
  • the opener 187 is closed while gas is supplied from the gas supply pipe, the sand is filled in the tap through the sand supplying unit 189, and the tapping tap 185 filled with sand is pressurized.
  • the opener 187 is opened to discharge the sand filled in the tapping pipe 185 to the outside, so that the molten steel flows into the tapping pipe 185.
  • the scrap S is charged into the preheating furnace 140 in the order of FIGS. 5 to 7. That is, the scrap S is introduced into the bucket 156 by opening the second gate 143 and stored in the temporary space 146, and then preheating the first gate 142 by opening the second gate 143.
  • the scrap S is supplied to the inner space 141 of the furnace 140.
  • the scrap S accumulated in the internal space 141 of the preheating furnace 140 is supplied to the dissolution unit 110 through the scrap charging hole 118 (scrap charging step). At this time, through the pusher 155, the scrap of the lower end of the preheating furnace 140 is pushed into the dissolution unit (110).
  • the reduced iron pre-reduced in the reduction furnace 160 is supplied to the melting furnace 110 through the reduced iron supply unit 117.
  • Reduction furnace 160 before the supply of the reduced iron to the melting furnace 110 in the form of a reducing atmosphere through the heat of exhaust of the exhaust gas passing through the preheating furnace 140 and the combustion heat of the burner 165 to the dust or scale
  • a carbonaceous material-containing briquette made by mixing carbon is loaded and reduced directly or indirectly (iron oxide reduction step).
  • the melting furnace 110 dissolves the iron source, scrap and reduced iron supplied from the preheating furnace 140 and the reducing furnace 160 through the electrodes (111 ⁇ 113).
  • the present invention when supplying the reduced iron from the reduction furnace 160 to the melting furnace 110, by injecting carbon into the carbon injector 115 inside the melting furnace 110, it can be directly reduced (direct reduction step).
  • the electrodes 111 to 113 are continuously arced to generate molten steel, and the molten steel 121 generated as the electrodes 111 to 113 is located at one side of the melting furnace 110. Discharged through 180. That is, the siphon tap hole 180 in the present invention is to discharge the molten steel in the middle of the arc is formed.
  • the fixed furnace 100 has a tap to tap time of 25 to 35 minutes, and the preheating furnace 140 corresponds to the electric furnace leaving amount within this time.
  • the amount of scrap S is loaded and the preheated scrap S is charged to the melting furnace 110 to balance energy.
  • the bucket 156 transports the scrap to the preheating furnace 140, the upper iron source supply unit 144.
  • the amount of transportation per one time is 8 to 12% of the amount of tapping per hour and the period is 2.5 to 3.5 minutes. Per capita traffic and cycles are adjusted according to the amount of tapping.
  • the scrap loaded into the preheating furnace 140 is preheated by the combustion heat of the burner 145 for secondary combustion of CO in the exhaust gas sensible heat generated in the melting furnace 110 attached to the lower side of the preheating furnace.
  • the preheating furnace is preheated toward the lower portion, and reaches 600 to 800 ° C. just before being charged into the electric furnace.
  • the amount charged into the melting furnace 110 may be 2 to 3% of the amount of tapping per hour and the charging cycle may be 0.5 to 1.5 minutes.
  • the scraps are charged during the tap-to-tap time.
  • the last predetermined time does not charge the scraps.
  • the preheating furnace 140 can be enlarged in the range of 80 to 150% of the tapping amount, and since it is manufactured as a single body, the outside air There is no fear of inflow or outflow of air inside.
  • the present invention uses iron oxide as the iron source together with the scrap, the cost of the iron source can also be lowered, and in the reduction furnace 160 instead of the combustion furnace provided for removal of toxic substances after preheating with the exhaust gas.
  • the burner 165 may remove toxic substances.
  • the reduction furnace 160 forms a reducing atmosphere by the heat of combustion of the burner 165 and the heat of exhaust gas, thereby increasing energy efficiency.

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Abstract

본 발명은 전력 공급의 중단 없이 용해하고, 고정상태에서 출강이 가능한 연속 조업이 가능한 고정형 전기로에 대한 것으로, 용해로의 측면에 배치되어 용해로의 배가스를 통하여 철원(스크랩)을 예열하는 예열로; 상기 예열로에서 예열된 철원을 용해로로 공급하는 공급수단; 예열된 철원을 용해시키는 전극를 포함하는 용해로; 및 상기 용해로에서 용해된 용강을 배출시키는 고정형 배출수단을 포함하며,상기 예열로는 상기 용해로에 일체로 연결된 고정형 전기로 및 이를 사용한 용강 제조 방법을 제공한다.

Description

고정형 전기로 및 용강 제조 방법
본 발명은 고정형 전기로 및 용강 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 저급 산화철 예비 환원로와 연결되며, 수직형 예열로와 일체로 형성되어 용해로의 경동 없이 용강 출강이 가능하여, 지속적 아킹 및 출강이 가능한 고정형 전기로 및 용강 제조 방법에 관한 것이다.
전기로는 스크랩이나 DRI 같은 철원을 전기 에너지를 사용하여 용융시킨 후, 목표한 성분 및 온도까지 정련시키는 제강 공정으로서, 전로 제강법에 비해 고로, 원료처리설비, 소결설비가 필요하지 않으므로 초기 투자비가 저렴하고, 탄소강은 물론이고 다품종 소량생산이 가능한 스테인리스강이나 특수강에 적용가능하다. 또한, 제강 과정에서 온실가스인 이산화탄소 배출량이 고로 대비 1/4 수준으로 아주 낮으며 동시에 세계적으로 스크랩 발생량이 증가하며 스크랩이라는 쓰레기를 해소해 줄 수 있는 친환경 설비라는 점에서 미래 철강 기술로 인식되고 있다.
석유 가격이 상승하여 전력 비용의 상승을 초래하였고 이는 전기로 제강에도 영향을 주어 산소나 천연가스 같은 화학 에너지를 활용하여 전력을 대체하고 있으나 한계가 있으며, 이에 스크랩을 예열하여 전력을 절감시키는 기술개발되었다.
스크랩 예열기술은 스크랩의 엔탈피를 높여서 전기로에 투입되는 전력원 단위를 낮추는 기술로 특허문헌 1 과 같은 기술이 개발되었다. 특허 문헌 1 과 같은 예열로 일체형 전기로의 경우에 예열로(2)와 용해로(1)를 일체로 형성하고,용해로(1)에서 발생하는 폐열원을 이용하여 스크랩(3)을 예열하는 기술이다(도 1). 하지만, 출강구(14)를 통하여 전극(6)으로 생성된 용강(8)을 배출해야 하므로, 예열로(2)가 일체로 형성된 전기로 전체를 경동 시켜야 한다. 이렇게 예열로(2)와 용해로(1)를 한꺼번에 경동시켜야 하기 때문에, 경동 시키기 위한 구조적 문제 및 예열로(2)의 사이즈의 크기가 제한된다는 문제가 있다.
다른 방식으로 특허문헌 2 와 같이 수직형 예열로(2)와 용해로(1)를 분리형으로 구현하는 방식이 제안된 바 있다. 이와 같은 전기로의 경우에 용해로(1)에 스크랩 장입시에는 예열로(2)를 이동 수단(34)으로 이동시켜 용해로(1)에 부착시키고, 용해로(1) 경동 시에는 예열로(2)는 빠지는 구성이다. 그러나 이와 같은 경우에, 수직형 예열로(2)의 용량 문제는 발생하지 않으나, 예열로(2)가 이동되기 때문에, 용해로(1)에서 발생하는 배가스의 외부 누설 혹은 외부 공기가 용해로/예열로 내부로 유입되는 문제가 있다. 또한, 스크랩의 연속 장입은 가능하지만, 출강 시 전력 투입장치를 제거하고 용해노(1)를 경동시켜야 하므로 이에 따른 비통전시간이 발생하여 연속용해 조업과 플랫 배스(flat bath) 조업이 불가능하다.
한편, 철광석을 환원시켜 전기로 제강의 원료로 사용하는 방법은 MIDREX나 HYL 등 보편화된 방식이 있다. 하지만, 이들은 목표 환원율을 달성하는데 장시간이 소요되어, 전기로와 연계시켜 생산성을 높이기 위해 탭투탭 타임(Tap to Tap Time)을 짧게 가져가는 고생산성 전기로에는 적용될 수 없다는 문제가 있다.
그리고 일반 전기로에서는 배가스 처리 과정 시 할로겐 원소족 성분을 함유한 물질이 스크랩과 혼입되어 연소과정에서 환경물질인 다이옥신이 발생되게 되므로 이를 제거하기 위해서는 900℃ 이상으로 배가스를 가열하여 소멸시키는 연소탑 설비가 필요하다.
(특허문헌 1) JP1998-310813 A
(특허문헌 2) KR2006-7012733 A
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하여, 전력 공급의 중단 없이 용해하고, 고정상태에서 출강이 가능한 연속 조업이 가능한 고정형 전기로 및 용강 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 저급 산화철을 예비 환원하여, 스크랩의 대체 철원으로 사용하여 연료비를 절감시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 스크랩을 예열을 하면서 발생하는 다이옥신을 별도의 연소탑 없이 제거할 수 있는 전기로 및 용강 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 고정형 전기로 및 용강 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 용해로의 측면에 배치되어 용해로의 배가스를 통하여 철원을 예열하는 예열로; 상기 예열로에서 예열된 철원을 용해로로 공급하는 공급수단; 예열된 철원을 용해시키는 전극를 포함하는 용해로; 및 상기 용해로에서 용해된 용강을 배출시키는 고정형 배출수단을 포함하며, 상기 예열로는 상기 용해로에 일체로 연결된 고정형 전기로를 제공한다.
이때, 상기 예열로에 연결되며, 산화 철원을 예비환원시켜 용해로로 제공하는 환원로를 더 포함하며, 상기 용해로의 벽면에는 예비환원된 환원철을 직접 환원하도록 카본 인젝터가 배치될 수 있다.
본 발명에서, 상기 환원로는 상기 예열로를 통과한 배가스가 공급가 공급되도록 배가스 공급관으로 연결되며, 상기 배가스의 미연소된 CO를 연소시키는 버너를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 예열로는 수직형 예열로로 구성되며, 상기 용해로의 예열로 측 상부에는 예열로로 이동되는 배가스의 가열을 위한 산소 버너가 구비되며, 상기 예열로는 배출되는 철원 온도를 600~ 800도로 예열할 수 있다.
이때, 상기 예열로는 전기로 출강량의 80 ~150% 의 내부 체적을 가지는 대형 예열로인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 예열로의 상측에 철원 공급구가 형성되며, 상기 예열로에서 용해로로 예열된 철원을 공급하도록 상기 예열로의 하부에는 푸셔가 배치될 수 있다.
본 발명의 상기 철원 공급구는 철원의 공급을 조절하는 제 1 게이트; 상기 제 1 게이트 상측에 배치된 제 2 게이트를 포함하며, 상기 제 1 게이트와 상기 제 2 게이트 사이에 철원을 임시보관할 수 있도록 공간부가 형성되며, 상기 제 1 게이트 하부 측면에 배가스 배출구가 형성될 수 있다.
또, 상기 고정형 배출수단은 사이폰(siphon) 출강구일 수 있으며, 상기 사이폰 출강구는 상기 용해로의 저면으로부터 상기 용해로 저면보다 높은 위치의 절곡부로 연장 형성된 용강 도입부; 상기 용강 도입부와 용강 배출부가 연결된 절곡부; 및 상기 절곡부로부터 하방으로 연장되며, 배출구의 높이가 용해로 저면보다 낮은 용강 배출부;를 포함하며, 상기 절곡부에는 가스 공급부가 연결될 수 있다.
또한, 상기 용강 도입부, 절곡부 및 용강 배출부 중 적어도 하나에는 통과하는 용강의 응고를 방지하기 위한 버너 혹은 유도 가열 코일이 설치될 수 있다.
본 발명은 저급산화철과 스크랩을 혼입하여 용강을 제조하는 방법에 있어서, 상기 스크랩이 예열로의 스크랩 장입구를 통해 적입되고, 예열된 스크랩을 용해로로 장입하는 스크랩 장입 단계; 환원 분위기를 만들어 저급 산화철을 직접 및/또는 간접 환원반응시키며, 환원된 환원철을 용해로로 배출하는 산화철 환원 단계; 상기 예열로와 환원로에서 연속 장입된 스크랩과 환원철에 전극을 통해 전력을 제강시간 동안 연속 용해하는 단계; 생성된 용강을 연속 출강하는 단계;를 포함하는 고정형 전기로를 통한 용강 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 스크랩 장입 단계는 적입된 스크랩을 제 1 게이트와 제 2 게이트 사이에서 임시 저장한 후에, 스크랩을 전기로에서 발생하는 배가스 현열과 CO 2차 연소열로 예열한 후 전기로로 장입하며, 상기 산화철 환원 단계에서는 더스트나 스케일에 카본을 혼합하여 만든 탄재 내장 브리킷을 산화철 적입구에 적입하는 것을 특징으로 하는 용강 제조 방법을 제공한다.
또, 상기 산화철 환원단계에서 상기 환원 분위기는 상기 예열로에서 나온 배가스 현열과 버너의 연소열로 형성할 수 있다.
또한, 상기 환원철에 전기로 내에 장입되었을 때 전기로 벽체에 연결된 카본 인젝터에 의해 카본이 분사되어 환원철과 반응하는 직접 환원 단계;를 더 포함할 수 있으며, 상기 스크랩 장입 단계는 예열로 내부에 구비된 버너를 통하여 스크랩 온도를 600~ 800도로 예열할 수 있다.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 저급 산화철과 같은 저가의 철원을 스크랩과 함께 사용함으로써, 원가를 절감할 수 있으며, 환원 시 배가스를 사용하여 별도의 연소로 없이 다이옥신을 제거하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 전력을 중단 없이 연속적으로 공급하여, 연속 용강 생성이 가능하며, 사이폰 출강구를 통하여 경동 없이 플랫 배스 상태에서 출강을 가능하게 한다.
도 1 은 종래의 전기로의 개략도이다.
도 2 는 종래의 전기로의 다른 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 고정형 전기로의 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 고정형 전기로의 절개 사시도이다.
도 5 내지 7 은 본 발명의 고정형 전기로에서 스크랩이 공급되는 모습을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 8 은 본 발명의 사이폰 출강구의 개략도이다.
도 9 는 종래의 전기로의 아킹 시간, 전력량을 도시한 그래프이다.
도 10 은 본 발명의 전기로의 아킹 시간, 전력량을 도시한 그래프이다.
부호의 설명
100: 전기로 110: 용해로
111~113: 전극 115: 카본 인젝터
117: 환원철 공급부 118: 스크랩 장입구
140: 예열로 142: 제 1 게이트
143: 제 2 게이트 150: 배가스 출구
160: 환원로 161: 배가스 유입구
163: 산화철 공급구 164: 배가스 배기구
165: 버너 180: 사이폰 출강구
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구제척 실시예에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3 에는 본 발명의 고정형 전기로(100)의 개략도가 도시되어 있으며, 도 4 에는 본 발명의 고정형 전기로의 절개 사시도가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4 에서 보이듯이, 본 발명의 고정형 전기로(100)는 크게 전극(111~113)을 사용하여 스크랩 및 환원된 산환철을 용해시켜 용강을 만드는 용해로(110), 이 용해로(110)의 일측면에 연결되며 상기 용해로(110)에서 생성된 배가스를 활용하여 내부에 내장된 스크랩을 예열하는 예열로(140) 및 상기 예열로(140)를 통과한 배가스를 활용하여 더스트나 스캐일 같은 저급 산화철을 환원하며, 환원된 산화철(환원철)을 용해로(110)로 제공하는 환원로(160)를 포함한다.
용해로(100)는 일측에는 예열로(140)가 연결되며, 다른 일측에는 용강을 고정상태에서 출강하게 하는 고정형 배출수단, 예를 들면 사이폰 출강구(180)가 연결된다. 용해로(100)는 상측부에 환원철이 유입되는 환원철 유입부(117)가 형성되어 있으며, 상기 환원철 유입부(117) 부근에는 상기 환원철에 카본을 분사하는 카본 인젝터(115)가 배치된다. 카본 인젝터(115)는 환원철에 카본을 분사하며, 카본과 환원철은 반응하여 직접 환원되게 된다.
용해로(100)는 중앙에 3개의 전극(111, 112, 113)의 아크를 통하여 용해로에 내부의 철원(스크랩, 환원된 산화철)을 용융시킨다. 용해로(100)와 예열로(140)는 경사면(119)을 가지고 연결되며, 상기 경사면(119)을 따라서, 예열로(140)의 스크랩이 용해로(110)로 유입된다. 상기 용해로(100)의 내부에는 용해로(100)와 예열로(140)가 연결되는 스크랩 장입구(118)를 향하여는 버너(145)가 배치된다.
버너(145)는 용해로(100) 내부에서 예열로(140) 입구를 항하여 제공되므로, 버너(145) 출구에 스크랩이 없어서 화염의 형성이 용이하다는 장점이 있다. 또한, 이때 버너(145)는 산소만을 공급하는데, 고온 상태(1000~2300℃)의 배가스이기 때문에 이와 같이 산소만 공급하는 경우에 미연소 CO와 반응하게 된다. 특히, 연료(CxHy)가 들어가지 않기 때문에, 수소와 산소의 반응으로 인한 수증기가 발생하지 않으며, 따라서, 집진시 수분에 의한 필터 막힘 현상이 예방될 수 있다.
다음으로, 예열로(140)에 대하여 설명한다. 예열로(140)는 하면에 상기 용해로(110)로 스크랩이 공급될 수 있도록 소정의 각으로 형성된 경사면(119)을 가지며, 상부에는 철원 공급부(144)를 가진다. 본 발명에서 예열로(140)는 수직 방향으로 예열 공간(141)을 가지는 수직형 예열로(140)이다. 본 발명에서 예열로(140)는 경동되지 않으므로, 전기로 출강량의 80 ~ 150%의 스크랩을 보유할 수 있는 대형 예열로(140)로 구성된다.
예열로(140)의 내부 공간(141)에는 스크랩이 충전되며, 상기 내부 공간에 스크랩을 충전하면서 배가스의 유출이 없도록 상기 철원 공급부(144)와 상기 내부 공간(141) 사이에는 제 1 게이트(142) 및 제 2 게이트(143)가 배치된다. 또, 상기 제 1 게이트(142)의 하부에는 하면의 경사면(119)을 따라서 유입된 배가스가 환원로로 배출될 수 있도록 배가스 출구(150)가 배치된다. 배가스 출구(150)가 철원을 공급하는 제 1 게이트(142)의 직하부에 배치되어 있기 때문에, 배가스는 예열로(140)의 내부 공간(141)에 있는 모든 스크랩을 예열한 후 환원로(160)로 보내질 수 있다.
본 발명의 예열로(140)는 상기 스크랩 장입구(118)로부터 유입되는 배가스의 현열과 버너(145)에 의해서 가열되는 CO 2차 연소열로 내부 공간(141)에 채워진 스크랩을 예열한다. 도 3 의 실시예에서 버너(145)는 용해로(110)에서 스크랩 장입구(118)를 향하여 배치되는 것으로 도시하였으나, 용해로(110)가 아닌 예열로(140) 내부에 배치되더라도 무방하다. 다만, 예열로(140)로 유입되는 유입구(118)를 가열하는 경우에 전체적인 예열온도를 상승시킬 수 있다는 점에서 유리하다.
예열로(140)의 하부 경사면(119)에는 예열로(140)의 하부의 스크랩을 용해로(110)로 밀어넣는 공급 수단, 예를 들어 푸셔(155)가 배치된다. 푸셔(155)는 실린더등 구동수단에 연결되어, 상기 경사면(119)을 따라서 좌우로 이동되면서, 하부의 스크랩을 용해로(110)로 밀어넣게 된다.
본 발명에서 예열로(140)는 내장된 스크랩을 600 ~ 800℃로 가열한 후 용해로(110)로 제공한다. 스크랩을 600℃ 미만으로 가열하는 경우에는 스크랩의 온도가 충분하지 못하여, 연료 절감의 효과가 부족하므로, 적어도 600℃ 이상의 온도로 스크랩을 가열하는 것이 바람직하다.
한편, 제 1 및 제 2 게이트(142, 142)의 동작에 대하여는 도 5 내지 7 을 가지고 뒤에서 다시 설명하도록 한다.
환원로(160)는 상측부에는 산화철이 공급되는 산화철 공급구(163)와 배가스 배기구(164)가 배치되며, 최하부에는 환원철이 배출되는 환원철 배출구(167)가 배치되며, 측면 하부에는 상기 예열로(140)의 배가스 출구(150)로부터 배출된 배가스가 환원로(160)로 유입되는 배가스 유입구(161)가 배치된다. 한편, 환원로(160)의 내부 측면에는 버너(165)가 배치된다.
환원로(160)는 예열로(140)를 통과하기는 하였으나, 많은 열을 가지고 있는 배가스와, 상기 배가스에 포함된 미연소된 CO를 버너(165)를 통하여 가열한다. 이때, 환원로(160)에서는 900℃ 이상의 온도로 가열하며, 그에 의해서 다이옥신과 같은 유해 물질이 소멸될 수 있다. 바람직하게는 환원로(160)에서는 800~1300℃ 온도로 가열되는 것이 바람직하다. 또한, 산화철 공급구(163)에서는 더스트나 스케일 같은 저급 산화철에 카본을 혼합하여 만든 탄재 내장 브리킷을 공급하고, 이러한 탄재 내장 브리킷을 상기 배가서 현열과 버너 연소열을 통하여 환원 분위기를 만들어 직접/간접 환원시키게 된다.
한편, 도 5 내지 7 에는 본 발명의 예열로(140)에서 철원, 즉 스크랩을 공급하는 모습이 순서대로 도시되어 있다.
예열로(140)에 스크랩(S)을 공급하기 위하여, 스크랩(S)을 담은 버켓(156)이 철원 공급부(144)로 이동되며, 그 후, 버켓(156)의 스크랩(S)은 개방된 제 2 게이트(143)를 통하여, 제 1 게이트(142)와 제 2 게이트(143) 사이의 임시 공간부(146)로 공급된다. 그 후 제 2 게이트(143)는 닫히게 되며, 제 2 게이트(143)가 닫힌 후 제 1 게이트(142)가 열려서 임시 공간부(146)에 저장되어 있던 스크랩(S)은 내부 공간(141)으로 공급될 수 있다.
본 발명에서 제 1 게이트(142)는 예열로 상부에서 장입되는 스크랩(S)을 임시 보관하는 받침대 역할을 하며, 예열로(140) 하부에서 올라오는 고온의 배가스가 배가스 출구(150)로 빠져나가지 않고 위로 배출되어 설비를 손상시키는 것을 방지하며, 제 2 게이트(143)는 임시 공간부(146)에 보관된 스크랩이 제 1 게이트(142)가 열리면서 올라온 분진과 폐열이 외부로 빠져나가지 않게 하는 것이다.
본 발명에서 제 1 및 제 2 게이트(142, 143)를 구비하여, 예열로(140)의 배가스가 외부로 유출되지 않고 배가스 출구(150)로 빠져나갈 수 있다.
한편, 도 8 에는 본 발명의 사이폰 출강구(180)의 모습이 도시되어 있다. 도 8 에서 보이듯이, 본 발명의 사이폰 출강구(180)는 용해로(110) 측면에 형성되며, 도출 입구부(181)는 용해로 저면을 향하여 배치되며, 도출 출구부(183)는 상기 도출 입구부(181)보다 높은 위치에 위치하는 도출관(182)을 포함하는 도출부와, 상기 도출부에 연결되도록 용해로(110) 측면에 부착되어 상기 도출관(182)에 연결되는 출강 입구부(184)와 상기 출강 입구부(184) 및 도출 입구부(181) 보다 낮은 위치에 배치되는 출강 출구부(186)를 포함하는 출강관을 포함한다.
이때, 상기 출강관(185)과 도출관(182)은 절곡 연결되며, 상기 출강관(185)과 도출관(182)이 연결되는 연결부의 상부면에 불활성 가스를 주입하여 출강을 정지시키는 가스 공급부(188)가 연결된다. 또한, 상기 연결부의 상부면에는 모래가 투입되는 모래 공급부(189)가 연결되며, 상기 모래 공급부(189)는 상기 가스 공급부(188)에 인접 배치된다. 모래 공급관(189)은 수직으로 형성된 출강관(185)의 상면에 배치된다.
또한, 상기 출강 출구부(186)에는 출강 전까지 용융 금속을 저장할 수 있도록 오프너(187)가 설치된다.
한편, 출강관(185) 또는 도출관(182) 중 적어도 하나에는 통과하는 용강(121)의 응고를 방지할 수 있도록 유도 가열 코일(190)이 장착된다. 도 8 에서는 도출관(182)에만 가열 코일(190)이 설치되는 것으로 도시하였으나, 출강관(185)에만 혹은 출강관(185)과 도출관(182) 모두에 설치될 수도 있다.
본 발명의 사이폰 출강구(180)에서 상기 출강 입구부(184)로부터 상기 출강 출구부(186) 사이의 거리(Ha)는 1000~2500㎜ 사이인 것이 바람직하며, 상기 도출관 (182) 및 출강관(185)의 직경은 100 ~ 300 ㎜ 사이인 것이 바람직하다. 도출관 및 출강관(182, 185)의 직경이 100㎜ 미만인 경우에 용강의 냉각이 빠르게 진행되어 출강구 내에서 응고할 수 있으며, 300㎜ 초과인 경우에 설비의 규모가 과도하게 커져서 현실성이 없어진다.
본 발명의 사이폰 출강구(180)를 통하여 용강을 배출할 때, 용해로(110) 내부의 슬래그(121) 계면은 도출 입구부(181)보다 항상 높은 위치에 위치하게 하며, 용강(121) 계면에서 도출 입구부(181) 사이의 높이(Hc)가 출강관(185) 및 도출관(182) 직경의 1.5 배 이상 상태에서 용강을 출강하는 것이 바람직하다. 이때, 도출 입구부(181)와 용강(121)계면 사이의 높이는 도출 입구부(181)의 상부로부터 측정된다. 용강(121) 계면에서 도출 입구부(181) 사이의 높이(Hc)가 출강관(185) 및 도출관(182) 직경의 1.5 배 미만인 경우에 볼텍스(vortex)가 발생하여 슬래그(120)가 용강 출강부로 함께 배출될 수 있기 때문이다.
본 발명에 의한 사이폰 출강구(180)는 용해로(110)내에 스크랩이 장입되어지면 사이폰 출강구(180)의 오프너(187)를 닫은 상태에서 모래 투입구(189)를 통해 모래를 최소 200mm 이상 채운 후, 가스 공급부(188)과 모래 투입구(189)를 닫는다. 그 후에, 용해로(110)에서 용융 및 정련 작업이 수행된다. 출강 시 오프너(187)를 열어 출강관(185)에 채워진 모래를 외부로 배출시킴으로써, 출강관(185)으로 용강을 흐르게 한다.
한편, 출강 종료시 상기 가스 공급관에서 가스를 공급한 상태에서 상기 오프너(187)를 닫고, 상기 모래 공급부(189)를 통하여 출강구에 모래를 채운 후, 모래가 채워진 출강관(185)를 가압한다. 다시 사용시에는 오프너(187)를 열어 출강관(185)에 채워진 모래를 외부로 배출시킴으로써, 출강관(185)으로 용강을 흐르게 한다.
상기 도 3 내지 8 의 구성에 따른 본 발명의 고정형 전기로의 작동에 대하여 설명하도록 한다. 본 발명의 전기로(100)는 상기 도 5 내지 7 의 순서에 따라서, 스크랩(S)을 예열로(140)에 장입한다. 즉, 버켓(156)으로 스크랩(S)을 제 2 게이트(143)를 열어 투입하고 임시 공간부(146)에 보관하였다가, 제 2 게이트(143)를 다고 제 1 게이트(142)를 열어서 예열로(140) 내부 공간(141)에 스크랩(S)을 공급한다.
예열로(140)의 내부 공간(141)에 쌓인 스크랩(S)은 상기 스크랩 장입구(118)를 통하여 용해부(110)로 공급된다(스크랩 장입 단계). 이때, 푸셔(155)를 통하여, 예열로(140) 하단의 스크랩을 용해부(110)로 밀어 넣는다.
한편, 그와 동시에 혹은 다른 시간에, 상기 환원로(160)에서 예비환원된 환원철을 환원철 공급부(117)를 통하여 용해로(110)로 공급한다. 환원로(160)는 상기 환원철을 용해로(110)로 공급하기 전에, 상기 예열로(140)를 통과한 배가스의 헌열 및 버너(165)의 연소열을 통하여 환원 분위기를 형성한 상태에서 더스트나 스케일에 카본을 혼합하여 만든 탄재 내장 브리킷을 적입하여, 직접 혹은 간접 환원시킨다(산화철 환원 단계).
본 발명에서, 용해로(110)는 상기 예열로(140) 및 환원로(160)로부터 공급된 철원, 스크랩 및 환원철을 전극(111~113)을 통하여 용해시킨다. 본 발명에서 환원로(160)로부터 환원철을 용해로(110)로 공급할 때, 용해로(110) 내부의 카본 인젝터(115)로 카본을 분사하여, 직접 환원시킬 수 있다(직접 환원 단계).
본 발명에서 용해로(110)에서 전극(111~113)은 연속적으로 아킹하여 용강을 생성하며, 전극(111~113)으로 생성된 용강(121)은 용해로(110)의 일측에 위치한 사이폰 출강구(180)를 통하여 배출된다. 즉, 본 발명에서 사이폰 출강구(180)는 아크가 형성되어 있는 도중에 용강을 배출하게 된다.
도 9 및 10 에는 종래와 본 발명에 따른 전기로의 동작이 도시되어 있다.
먼저, 도 10 에 도시되어 있듯이, 본 발명의 고정형 전기로(100)는 탭투탭 타임(Tap to Tap Time)은 25 ~ 35 분으로 예열로(140)에는 이 시간 내에 전기로 출강량에 해당하는 스크랩(S) 양이 적입되고 예열된 스크랩(S)이 용해로(110)로 장입되어야 에너지 밸런스를 맞출 수 있다.
구체적 시간을 살펴보면, 버켓(156)으로 예열로(140) 상부 철원 공급부(144)로 스크랩을 운반한다. 이 때, 1회 운반량은 회당 출강량의 8 ~ 12 %로 하고 주기는 2.5 ~ 3.5 분으로 한다. 회당 운반량 및 주기는 출강량에 맞춰서 조절된다. 예열로(140)에 적입된 스크랩은 예열로 하부 측면에 붙어있는 용해로(110)에서 발생되는 배가스 현열과 배가스 성분 중 CO를 2차 연소 시키기 위한 버너(145)의 연소열에 의해 예열된다. 예열로(140)에서는 예열로 하부로 갈수록 예열되어져서 전기로에 장입되기 직전에는 600 ~ 800℃까지 이르게 된다. 용해로(110)로 장입되는 양은 회당 출강량의 2 ~ 3 %로 하고 장입 주기는 0.5 ~ 1.5 분으로 할 수 있다.
이렇게 주기적으로 탭투탭 타임 동안 스크랩을 장입하는데 정련과정을 위해서 마지막 일정 시간은 스크랩을 장입하지 않는다.
본 발명에서는 도 9 및 도 10 에서 확인할 수 있듯이, 경동이 필요없으므로, 별도의 경동시간이 필요없으며, 고정형 출강구조, 즉 사이폰 출강구(180)를 포함하고 있어서, 아킹 도중에도 출강하는 것이 가능하다. 따라서, 탭투탭 타임이 종래에 비하여 대폭 감소하여 시간당 처리량이 증대되어 생산성이 향상될 수 있다.
본 발명에서는 일반 예열로가 붙어 있는 전기로와는 달리 경동이 필요 없기에, 예열로(140)를 출강량 80~150% 범위로 대형화할 수 있으며, 또한, 일체형으로 제작되어 있기 때문에, 외부의 공기가 유입 혹은 내부의 공기가 유출될 염려가 없다.
또한, 고정형이기 때문에, 스크랩의 유입이 용이하며, 스크랩의 예열도 정확하게 이루어질 수 있으며, 고정형 구조에 사이펀 출강구를 통하여 연속 조업이 가능하기 때문에, 출강시 및 조업 준비 시간이 불필요하여 탭투탭 타임의 감소가 가능하여 생산량이 증대될 수 있다.
또, 본 발명은 스크랩과 함께, 산화철을 철원으로 사용하고 있으므로, 철원의 원가 또한 낮출 수 있으며, 배가스로 예열하고 난 후 유독 물질의 제거를 위하여 구비되던 연소로 대신에, 환원로(160)에서 버너(165)로 유독 물질을 제거할 수 있다. 또한, 환원로(160)는 버너(165)의 연소열과 배가스의 헌열로 환원 분위기를 조성하여, 에너지의 효율이 상승될 수 있다.
이상에서는 첨부된 도면을 중심으로 본 발명의 구체적 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (15)

  1. 용해로의 측면에 배치되어 용해로의 배가스를 통하여 철원(스크랩)을 예열하는 예열로;
    상기 예열로에서 예열된 철원을 용해로로 공급하는 공급수단;
    예열된 철원을 용해시키는 전극을 포함하는 용해로; 및
    상기 용해로에서 용해된 용강을 배출시키는 고정형 배출수단을 포함하며,
    상기 예열로는 상기 용해로에 일체로 연결된 고정형 전기로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 예열로에 연결되며, 산화 철원을 예비환원시켜 용해로로 제공하는 환원로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 전기로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 용해로의 벽면에는 예비환원된 환원철을 직접 환원하도록 카본 인젝터가 배치되며,
    상기 환원로는 상기 예열로를 통과한 배가스가 공급가 공급되도록 배가스 공급관으로 연결되며, 상기 배가스의 미연소된 CO를 연소시키는 버너를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정형 전기로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 예열로는 수직형 예열로로 구성되며,
    상기 용해로의 예열로 측 상부에는 예열로로 이동되는 배가스의 가열을 위한 산소 버너가 구비되며,
    상기 예열로는 배출되는 철원 온도를 600~ 800도로 예열하는 것을 특징으로 하는 고정형 전기로.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 예열로는 전기로 출강량의 80 ~150% 의 내부 체적을 가지는 대형 예열로인 것을 특징으로 하는 고정형 전기로.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 예열로의 상측에 철원 공급구가 형성되며,
    상기 예열로에서 용해로로 예열된 철원을 공급하도록 상기 예열로의 하부에는 푸셔가 배치된 것을 특징으로 하는 고정형 전기로.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 철원 공급구는 철원의 공급을 조절하는 제 1 게이트; 상기 제 1 게이트 상측에 배치된 제 2 게이트를 포함하며, 상기 제 1 게이트와 상기 제 2 게이트 사이에 철원을 임시보관할 수 있도록 공간부가 형성되며, 상기 제 1 게이트 하부 측면에 배가스 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 고정형 전기로.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정형 배출수단은 사이폰(siphon) 출강구인 것을 특징으로 하는 고정형 전기로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 사이폰 출강구는
    상기 용해로의 저면으로부터 상기 용해로 저면보다 높은 위치의 절곡부로 연장 형성된 용강 도입부;
    상기 용강 도입부와 용강 배출부가 연결된 절곡부; 및
    상기 절곡부로부터 하방으로 연장되며, 배출구의 높이가 용해로 저면보다 낮은 용강 배출부;를 포함하며,
    상기 절곡부에는 가스 공급부가 연결된 것을 특징으로 하는 고정형 전기로.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 용강 도입부, 절곡부 및 용강 배출부 중 적어도 하나에는 통과하는 용강의 응고를 방지하기 위한 버너 혹은 유도 가열 코일이 설치된 것을 특징으로 하는 고정형 전기로.
  11. 저급산화철과 스크랩을 혼입하여 용강을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 스크랩이 예열로의 스크랩 장입구를 통해 적입되고, 예열된 스크랩을 용해로로 장입하는 스크랩 장입 단계;
    환원 분위기를 만들어 저급 산화철을 직접 및/또는 간접 환원반응시키며, 환원된 환원철을 용해로로 배출하는 산화철 환원 단계;
    상기 예열로와 환원로에서 장입된 스크랩과 환원철에 전극을 통해 전력을 제강시간 동안 연속 용해하는 단계;
    생성된 용강을 출강하는 단계;를 포함하는 고정형 전기로를 통한 용강 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스크랩 장입 단계는 적입된 스크랩을 제 1 게이트와 제 2 게이트 사이에서 임시 저장한 후에, 스크랩을 전기로에서 발생하는 배가스 현열과 CO 2차 연소열로 예열한 후 전기로로 장입하며,
    상기 산화철 환원 단계에서는 더스트나 스케일에 카본을 혼합하여 만든 탄재 내장 브리킷을 산화철 공급구에 적입하는 것을 특징으로 하는 용강 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 산화철 환원단계에서 상기 환원 분위기는 상기 예열로에서 나온 배가스 현열과 버너의 연소열로 형성하는 것을 특징으로 하는 용강 제조 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 환원철에 전기로 내에 장입되었을 때 전기로 벽체에 연결된 카본 인젝터에 의해 카본이 분사되어 환원철과 반응하는 직접 환원 단계;를 더 포함하는 용강 제조 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 스크랩 장입 단계는 예열로 내부에 구비된 버너를 통하여 스크랩 온도를 600~ 800도로 예열하는 것을 특징으로 하는 용강 제조 방법.
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