WO2020101360A1 - 용선 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

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WO
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melting furnace
supplying
lance
product gas
molten iron
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신동엽
서정도
김용인
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주식회사 포스코
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    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
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    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for manufacturing molten iron, and more particularly, to a manufacturing method and apparatus for manufacturing molten iron capable of improving productivity by securing a heat source necessary for melting raw materials.
  • the blast furnace method is a method of manufacturing molten iron by reducing iron ore to iron (Fe) by putting iron ore, sintered ore produced by sintering iron ore, and coke produced by distilling bituminous coal into a blast furnace and blowing hot air.
  • the blast furnace method has superior competitiveness in production, quality, and price, and has been responsible for about 60 to 70% of crude steel production worldwide in recent 30 years.
  • the blast furnace method developed steadily to secure mass productivity through excellent thermal efficiency by energy optimization and large-scale content.
  • breakthrough advances in raw material pre-treatment technology, coke quality improvement technology, process control and facility diagnosis technology have been shown to improve productivity, extend furnace life, and reduce fuel costs, further strengthening the competitiveness of the blast furnace method.
  • Patent Document 1 JP2013-047371 A
  • the present invention provides a method and apparatus for manufacturing molten iron capable of securing a heat source for dissolving an iron source.
  • the present invention provides a method and apparatus for manufacturing molten iron that can reduce production costs and reduce environmental pollution because a heat source can be secured by using by-product gas generated in a steelmaking process.
  • Method for manufacturing a molten iron the process of providing a solid iron source; A process of introducing an iron source into the melting furnace; And a process of manufacturing molten iron by dissolving the iron source, wherein the process of manufacturing molten iron includes: supplying a carbon-containing auxiliary material to the melting furnace; Supplying an oxygen-containing gas to the melting furnace; Supplying hot air to the top of the melting furnace; And supplying CO-containing by-product gas to the melting furnace.
  • a process of preheating the iron source by supplying hot air to the melting furnace may be further included.
  • the process of supplying the carbon-containing auxiliary raw material may include discharging the carbon-containing auxiliary raw material in a powder state in a transport path of the carbon-containing auxiliary raw material; Supplying a carrier gas to the transport path; And supplying a mixed gas of the carbon-containing auxiliary material and the carrier gas to the melting furnace.
  • the supplying of the oxygen-containing gas may include supplying an oxygen-containing gas to the melting furnace using at least one of a nozzle provided on the bottom of the melting furnace and a lance provided on the top of the melting furnace.
  • the process of supplying the hot air may include supplying hot air to the interior of the melting furnace by using a first lance provided on the top of the melting furnace.
  • the process of supplying the CO-containing by-product gas may include supplying at least one of a CO-containing by-product gas generated in the process of manufacturing coke and a CO-containing by-product gas generated in the converter operation to the melting furnace.
  • the process of supplying the CO-containing by-product gas may include supplying a CO-containing by-product gas to the melting furnace at a position lower than the position where the hot air is supplied.
  • CO-containing by-product gas is used by using at least one of a second lance provided on an upper portion of the melting furnace, a nozzle provided on the bottom of the melting furnace, and a nozzle provided on a sidewall of the melting furnace. It may include a process of supplying to the melting furnace.
  • a process of injecting the CO-containing by-product gas toward a lower portion of the first lance through which the hot air is discharged may be included.
  • the process of supplying the oxygen-containing gas may include using pure oxygen as the oxygen-containing gas and heating the pure oxygen.
  • the carbon component in the carbon-containing auxiliary material reacts with an oxygen component present in the melting furnace to generate a CO-containing flue gas and a first reaction heat
  • the CO component in the CO-containing flue gas reacts with an oxygen component present in the melting furnace to generate a second reaction heat.
  • the CO component in the by-product gas containing CO reacts with the oxygen component present in the melting furnace to generate a third reaction heat
  • the process of manufacturing the molten iron includes the first reaction heat, the second reaction heat and the 3
  • the heat of reaction can be used as a heat source.
  • the process of preparing the solid iron source may include preparing a scrap.
  • An apparatus for manufacturing molten iron includes a melting furnace that provides a space for manufacturing molten iron; An auxiliary raw material supply unit for supplying an auxiliary raw material containing carbon to the melting furnace; An oxygen-containing gas supply unit for supplying an oxygen-containing gas to the melting furnace; A hot air supply unit for supplying hot air to the melting furnace; And a by-product gas supply unit for supplying CO-containing by-product gas to the melting furnace.
  • the CO-containing by-product gas supply unit may include at least one of a coke production facility and a converter facility.
  • the hot air supply unit includes a first lance provided to be movable up and down in the upper portion of the melting furnace to supply hot air to the melting furnace, and the CO-containing by-product gas supply unit is configured to supply CO-containing by-product gas to the melting furnace. It includes a second lance provided to be movable up and down in the upper portion of the melting furnace, the lower portion of the second lance may be disposed at a lower position than the lower portion of the first lance.
  • the lower portion of the second lance may be formed to bend toward the lower portion of the first lance through which the hot air is discharged.
  • the first lance may be provided to surround the outer side of the second lance, and the lower portion of the second lance may be formed to extend outwardly than the lower portion of the first lance.
  • the by-product gas supply unit may include a nozzle provided in the melting furnace to supply CO-containing by-product gas to the melting furnace, and the nozzle may be installed to penetrate the bottom of the melting furnace.
  • molten iron can be manufactured by dissolving a solid iron source such as scrap.
  • the iron source can be dissolved by charging an iron source to the melting furnace and supplying hot air, oxygen-containing gas, and CO-containing by-product gas together with the carbon-containing auxiliary material to the melting furnace. That is, the reaction heat generated due to the reaction between the carbon-containing auxiliary material supplied to the melting furnace, hot air, oxygen-containing gas, and CO-containing by-product gas can be used as a heat source for dissolving the iron source in the solid state.
  • the molten iron When the molten iron is manufactured in this way, it is possible to reduce the amount of contaminants generated in a large amount than when the molten iron is conventionally manufactured.
  • the by-product gas generated in the steelmaking process is used as a heat source for manufacturing molten iron, the cost of treating by-product gas can be reduced, and the cost required to produce molten iron by reducing the amount of carbon-containing auxiliary materials required to secure the heat source Can save.
  • environmental pollution due to pollutants generated when used as a carbon-containing auxiliary material can be reduced.
  • the carbon content in the molten iron can be controlled according to the target component of the molten steel, thereby reducing the time and cost required for refining the molten iron.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a view showing a modification of the lance shown in Figure 1;
  • FIG. 3 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to a modification of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing a principle of securing a heat source in a method for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flow chart showing a method for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a molten iron manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a view showing a modified example of the lance shown in Figure 1
  • Figure 3 is a molten iron manufacturing apparatus according to a modification of the present invention It is a diagram schematically showing.
  • the apparatus for manufacturing molten iron includes a melting furnace 100 that provides a space for manufacturing molten iron, and an auxiliary raw material supply unit 200 for supplying carbon-containing auxiliary raw materials to the melting furnace 100 Wow, the oxygen-containing gas supply unit 300 for supplying the oxygen-containing gas to the melting furnace 100, and the hot air supply unit 400 for supplying hot air to the melting furnace 100 and the CO-containing by-product gas to the melting furnace 100 are supplied. It may include a by-product gas supply unit 500 for.
  • the apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention may include a raw material charging machine 600 for supplying a solid iron source such as scrap to the melting furnace 100.
  • the melting furnace 100 may be formed with an open furnace 102 on the top so as to input a solid iron source.
  • an exit opening 104 may be formed on the sidewall of the melting furnace 100.
  • the melting furnace 100 may be provided to be tiltable, and thus the molten iron manufactured in the melting furnace 100 may be discharged through the furnace opening 102 or the exit opening 104.
  • the auxiliary raw material supply unit 200 may include a carbon-containing auxiliary raw material feeder 210 and a first nozzle 220 for supplying the carbon-containing auxiliary raw material to the melting furnace 100.
  • the carbon-containing auxiliary raw material supplyer 210 includes a carbon-containing auxiliary raw material storage (not shown) capable of storing carbon-containing auxiliary raw materials, and a carrier gas reservoir (not shown) for transferring the carbon-containing auxiliary raw materials, and transport of carrier gas and carbon-containing auxiliary raw materials. It may include an auxiliary raw material supply pipe (not shown) used as a route.
  • the carbon-containing auxiliary material may include coal, coke, and carbon-containing by-products generated in the steelmaking process.
  • the carbon-containing auxiliary material may be provided to have a fine particle, for example, a particle size of greater than 0 mm and less than or equal to 10 mm so as to be transported and sprayed using a carrier gas.
  • the auxiliary raw material supply pipe or the first nozzle 220 may be blocked, and there is a problem in that the reactivity decreases after being supplied to the melting furnace 100.
  • the first nozzle 220 may be provided to penetrate the bottom of the melting furnace 100. At this time, the first nozzle 220 may be provided with at least one or more on the bottom of the melting furnace 100 so as to uniformly supply the carbon-containing auxiliary raw material inside the melting furnace 100.
  • the method of supplying the carbon-containing auxiliary raw material to the melting furnace 100 is as follows.
  • the carbon-containing auxiliary raw material is discharged from the carbon-containing auxiliary raw material storage pipe into the auxiliary raw material supply pipe, and when the carrier gas reservoir is discharged from the carbon-containing auxiliary raw material supply pipe, the carbon-containing auxiliary raw material discharged into the auxiliary raw material supply pipe together with the carrier gas is first nozzle ( 220) may be supplied or sprayed into the melting furnace 100.
  • the method for supplying the carbon-containing auxiliary material described herein may be supplied to the melting furnace 100 in various ways as an example.
  • the oxygen-containing gas supply unit 300 may include an oxygen-containing gas supply unit 310 and a second nozzle 320.
  • the oxygen-containing gas supply 310 is an oxygen-containing gas reservoir (not shown) for storing the oxygen-containing gas, and an oxygen-containing gas for transferring the oxygen-containing gas stored in the oxygen-containing gas reservoir to the second nozzle 320 It may include a supply pipe (not shown) and a valve (not shown) for adjusting the flow rate of the oxygen-containing gas supplied to the melting furnace 100.
  • the oxygen-containing gas may include pure oxygen containing 97% or more of oxygen.
  • the oxygen-containing gas supply 310 may include a fuel gas reservoir (not shown) capable of storing fuel gas such as natural gas to burn carbon-containing auxiliary materials. At this time, the fuel gas reservoir may be connected to an oxygen-containing gas supply pipe.
  • the second nozzle 320 may be provided to penetrate the bottom of the melting furnace 100. At this time, the second nozzle 320 may be provided with at least one or more on the bottom of the melting furnace 100 to uniformly supply the oxygen-containing gas into the melting furnace 100.
  • the oxygen-containing gas is supplied to generate reaction heat by reacting with the carbon-containing gas, and is preferably supplied in uniform contact with the carbon-containing auxiliary material. Therefore, when the first nozzle 220 and the second nozzle 320 are provided in plural, it is preferable to alternately arrange the first nozzle 220 and the second nozzle 320 on the bottom of the melting furnace 100.
  • the oxygen-containing gas is a separate lance at the top of the melting furnace 100. It may be supplied by additionally installing (not shown). In addition, the oxygen-containing gas may be supplied to the melting furnace 100 through the lance together with the second nozzle 320.
  • the hot air supply unit 400 may include a hot air supply 410 and a first lance 420 for supplying or spraying hot air supplied from the hot air supply 410 to the melting furnace 100.
  • the hot air supply 410 includes a hot air path (not shown) for heating the air to produce hot air, and a hot air supply pipe (not shown) for transferring the hot air produced in the hot air path to the first lance 420. Can be.
  • the hot air supply 410 may include a blower (not shown) to direct the hot air to the first lance 420 and spray it at a high pressure through the first lance 420.
  • the first lance 420 is provided to be movable up and down in the upper portion of the melting furnace 100 to spray hot air supplied from the hot air supply unit 400 into the melting furnace 100.
  • a flow path is formed inside the first lance 420 to form a movement path of hot air, and the lower portion is open to discharge or spray hot air.
  • the CO-containing by-product gas supply unit 500 may include a CO-containing by-product gas supply unit 510 and a second lance 520 for supplying or spraying CO-containing gas to the melting furnace 100.
  • the CO-containing by-product gas supply unit 510 may include various facilities for generating CO-containing by-product gas in a steelmaking process. Such equipment may include coke production equipment, converter equipment, and the like.
  • the CO-containing by-product gas supply unit 510 is a CO-containing by-product gas supply pipe (not shown) for transporting CO-containing by-product gas from these facilities, and CO-containing by-product gas to be guided to the melting furnace 100 for injection. And a blower (not shown).
  • the second lance 520 is provided to be movable up and down in the upper portion of the melting furnace 100 to inject CO-containing by-product gas supplied from the CO-containing by-product gas supply unit 510 into the melting furnace 100.
  • a flow path is formed inside the second lance 520 to form a movement path of the CO-containing by-product gas, and the lower portion is opened to discharge or spray the CO-containing by-product gas.
  • the lower portion of the first lance 420 through which hot air is discharged and the lower portion of the second lance 520 through which CO-containing by-product gas is discharged may be disposed at the same height. Since the flow rate of the hot air discharged through the first lance 420 is much higher than the flow rate of CO-containing by-product gas discharged through the second lance 520, the lower portion of the first lance 420 and the second lance 520 When the lower portion of the gas is disposed at the same height, CO-containing by-product gas is difficult to flow deep into the melting furnace 100 by the force of hot air injection. Accordingly, the reaction efficiency between the CO-containing by-product gas and hot air is lowered, which may cause a problem of securing a heat source for dissolving the iron source. Therefore, it is necessary to adjust the arrangement of the first lance 420 and the second lance 520 so that the CO-containing by-product gas can be discharged or injected at a position lower than the hot air.
  • the second lance 520 may allow the lower portion of the CO-containing by-product gas to be discharged to be disposed at a lower position than the lower portion of the first lance 420 through which hot air is discharged. At this time, the first lance 420 and the second lance 520 may be spaced apart and arranged side by side.
  • the lower portion of the second lance 520 while the lower portion of the second lance 520 is disposed at a lower position than the lower portion of the first lance 420, the lower portion of the second lance 520 has the first lance ( It may be bent toward the bottom of 420).
  • the reaction efficiency between the hot air and the CO-containing by-product gas can be further improved. There is an advantage.
  • the second lance 520 is inserted into the interior of the first lance 420, the lower portion of the second lance 520 is the lower portion of the first lance 420 It can also be formed to extend outwardly to expose.
  • the hot air is injected in a form surrounding the outside of the CO-containing by-product gas, the CO-containing by-product gas injected from the second lance 520 may be surrounded by the hot air. Accordingly, since most of the CO-containing by-product gas can react with hot air, the reaction efficiency between the CO-containing by-product gas and hot air can be further improved.
  • the raw material charging machine 600 may be provided on the upper side of one side of the melting furnace 100 so that the iron source can be introduced through the furnace port 102 of the melting furnace 100.
  • the molten iron manufacturing apparatus for supplying CO-containing by-product gas from the top of the melting furnace 100 using the second lance 520 has been described.
  • the CO-containing by-product gas may be supplied from the lower portion of the melting furnace 100.
  • the apparatus for manufacturing molten iron according to a modified example of the present invention includes a melting furnace 100 providing space for manufacturing molten iron, a hot air supply unit 400 for supplying hot air to the melting furnace 100, A by-product gas supply unit 500 for supplying CO-containing by-product gas to the melting furnace 100, an oxygen-containing gas supply unit 300 for supplying oxygen-containing gas to the melting furnace 100, and a carbon-containing auxiliary material to the melting furnace 100 It may include an auxiliary raw material supply unit 200 for supply.
  • the apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention may include a raw material charging machine 600 for supplying a solid iron source such as scrap to the melting furnace 100.
  • the apparatus for manufacturing molten iron according to a modified example of the present invention may have a similar configuration to the apparatus for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention described above, except for the configuration of the CO-containing by-product gas supply unit 500.
  • the CO-containing by-product gas supply unit 500 may include a CO-containing by-product gas supply unit 510 and a third nozzle 530 for supplying or injecting CO-containing by-product gas to the melting furnace 100.
  • the CO-containing by-product gas supply unit 510 may include various facilities for generating CO-containing by-product gas in a steelmaking process. Such equipment may include coke production equipment, converter equipment, and the like.
  • the CO-containing by-product gas supply unit 510 is a CO-containing by-product gas supply pipe (not shown) for transporting CO-containing by-product gas from these facilities, and CO-containing by-product gas to be guided to the melting furnace 100 for injection. It may include a blower (not shown).
  • the third nozzle 530 may be provided to penetrate the bottom of the melting furnace 100. At this time, the third nozzle 530 may be provided with at least one or more on the bottom of the melting furnace 100 so that the CO-containing by-product gas can be uniformly supplied into the melting furnace 100.
  • CO-containing by-product gas supplied to the melting furnace 100 may react with oxygen in the gas supplied into the melting furnace 100 to generate heat of reaction. At this time, in order to improve the reaction efficiency between the CO-containing by-product gas and the oxygen-containing gas, the CO-containing by-product gas may be uniformly supplied into the melting furnace 100. Accordingly, when a plurality of each of the second nozzle 320 and the third nozzle 530 is provided, the second nozzle 320 and the third nozzle 530 may be alternately arranged.
  • the second nozzle 320 for supplying the oxygen-containing gas has a larger number than the first nozzle 220 and the third nozzle 530. It may be provided to have.
  • the CO-containing by-product gas may react with the oxygen-containing gas supplied to the melting furnace 100 through the second nozzle 320, and may not react with the oxygen-containing gas, and the CO-containing by-product that rises to the upper portion of the melting furnace 100
  • the gas may react with hot air supplied through the first lance 420. That is, the CO component in the by-product gas containing CO may react with the oxygen component in the oxygen-containing gas and the oxygen component in the hot air to generate heat of reaction.
  • the CO-containing by-product gas may react with hot air
  • the third nozzle 530 for supplying the CO-containing by-product gas may be provided to have at least a larger number than the first nozzle 220.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing a principle of securing a heat source in a method for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a flow chart showing a method for manufacturing molten iron according to an embodiment of the present invention.
  • the molten iron manufacturing method is to prepare a molten iron by dissolving the iron source by loading a solid iron source, for example, scrap into a melting furnace, and supplying a carbon-containing auxiliary material, oxygen-containing gas, hot air, and CO-containing by-product gas to the melting furnace. can do.
  • a gas containing CO can be generated by various methods, and molten iron can be produced by dissolving a solid iron source by using reaction heat generated by oxidizing the gas.
  • the following reaction may occur inside the melting furnace.
  • the first, second, and the third reaction does not mean a reaction order, but each means a different reaction. That is, each reaction may occur in the first reaction, the second reaction, and the third reaction in order, but may occur randomly or simultaneously.
  • the first reaction heat, the second reaction heat, and the third reaction heat are also described separately to indicate the reaction heat generated in each reaction, and do not mean the order of occurrence.
  • the carbon-containing auxiliary material supplied to the melting furnace and the oxygen-containing gas may cause a reaction such as Equation 1, for example, a primary reaction.
  • CO * may mean a CO-containing flue gas generated by reaction of a carbon component and an oxygen component in an oxygen-containing gas among carbon-containing auxiliary materials supplied to a melting furnace.
  • the carbon component in the carbon-containing auxiliary material and the oxygen component in the oxygen-containing gas may react with each other to generate heat of reaction, for example, the first heat of reaction.
  • the hot air supplied to the melting furnace may react with CO-containing flue gas generated in the first reaction to cause a reaction such as Equation 2, for example, a second reaction. That is, about 20% of oxygen is contained in the hot air, and the second component of heat may be generated while the oxygen component in the hot air and the CO component of the CO-containing flue gas react with each other, for example, an oxidation reaction.
  • the hot air supplied to the melting furnace may react with CO-containing by-product gas to cause a reaction such as Equation 3, for example, a third reaction.
  • a reaction such as Equation 3
  • the oxygen component in the hot air and the CO component in the by-product gas containing CO may cause an oxidation reaction and generate a third reaction heat.
  • the first reaction, the second reaction, and the third reaction may be an oxidation reaction or a combustion reaction
  • the first reaction heat, the second reaction heat, and the third reaction heat may be an oxidation heat
  • the first reaction heat, the second reaction heat, and the third reaction heat generated in the melting furnace can be used as heat sources necessary to dissolve the iron source in the solid state.
  • carbon-containing auxiliary materials, oxygen-containing gas, hot air, and CO-containing by-product gas may react with each other to additionally generate heat of reaction.
  • the carbon component in the carbon-containing auxiliary raw material may react with oxygen components present in the melting furnace to generate heat of reaction. Therefore, the carbon-containing auxiliary material may generate reaction heat by reacting with the oxygen-containing gas in the hot air in addition to the oxygen-containing gas.
  • the CO-containing flue gas generated by the reaction of the carbon-containing auxiliary material and the oxygen-containing gas may also react with oxygen components present in the melting furnace to generate heat of reaction. Therefore, CO-containing flue gas can react with oxygen-containing gas to generate heat of reaction.
  • the CO component in the by-product gas containing CO can also react with the oxygen component present in the melting furnace to generate heat of reaction. Accordingly, the CO-containing by-product gas may react with the oxygen-containing gas to further generate heat of reaction.
  • Such a reaction may occur simultaneously and simultaneously in the process of manufacturing molten iron, and the reactions do not occur in order.
  • the amount of carbon-containing materials can be reduced compared to the blast furnace method, so that the amount of environmental pollutants can be suppressed or prevented.
  • a heat source for dissolving a solid iron source can be secured by supplying a by-product gas containing a carbon component to the melting furnace.
  • the converter operation is a process for manufacturing molten steel, but the present invention is a method for manufacturing molten iron, and a subsequent refining process for controlling the carbon content in the molten iron may be performed. Therefore, in the process of manufacturing the molten iron, the carbon content in the molten iron may be increased due to the byproduct gas containing CO.
  • the process of preparing a solid iron source (S100), the process of charging the iron source in the melting furnace 100 (S200), and dissolving the iron source It may include a process of manufacturing the molten iron (S300).
  • the process of manufacturing the molten iron is a process of supplying a carbon-containing auxiliary material to the melting furnace 100, a process of supplying oxygen-containing gas to the melting furnace 100, a process of supplying hot air to the melting furnace 100, and a melting furnace 100. And supplying CO-containing by-product gas.
  • the process of preparing the iron source may include pre-heating the iron source or pre-processing the inclusion of a carbon component in the iron source.
  • the time required to dissolve the iron source can be shortened.
  • the reaction efficiency with the oxygen-containing gas is improved to easily secure a heat source for dissolving the iron source.
  • the iron source When the iron source is provided, the iron source may be charged to the melting furnace 100.
  • the iron source may be charged through the furnace port 102 of the melting furnace 100 using a raw material charging machine 600 provided on one side of the melting furnace 100.
  • the first lance 420 and the second lance 520 provided at the top of the melting furnace 100 are lowered to lower the first lance 420 and the second lance 520. It can be placed on top of Cheorwon. At this time, it is possible to adjust the height so that the lower portion of the second lance 520 for supplying CO-containing by-product gas is disposed below the lower portion of the first lance 420 for supplying hot air.
  • the lower portion of the first lance 420 and the lower portion of the second lance 520 may be disposed at a height of at least 1.5 to 5 m from the upper portion of the iron source.
  • the lower portion of the first lance 420 and the lower portion of the second lance 520 may be arranged to have a height difference of at least about 0.5 to 1.5 m.
  • hot air and CO-containing by-product gas are directly mixed with the carbon-containing auxiliary material or oxygen-containing gas supplied from the lower portion of the melting furnace 100. Because of the reaction, the reaction rate between the carbon-containing auxiliary material and the oxygen-containing gas may decrease.
  • the hot air is first supplied to the melting furnace 100 through the first lance 420 to heat or preheat the iron source and the inside of the melting furnace 100. have.
  • hot air may be supplied or sprayed to the melting furnace 100 through the first lance 420, and CO-containing by-product gas may be supplied or injected through the second lance 520.
  • a carbon-containing auxiliary material may be supplied through the first nozzle 220 of the melting furnace 100, and an oxygen-containing gas may be supplied through the second nozzle 320. At this time, the oxygen-containing gas may be heated and supplied to improve the reaction rate with the carbon-containing auxiliary material.
  • Carbon-containing auxiliary materials, oxygen-containing gas, hot air and CO-containing by-product gas can be supplied to the melting furnace 100 almost simultaneously.
  • carbon-containing auxiliary materials supplied into the melting furnace 100 through the first nozzle 220 and oxygen-containing gas supplied into the melting furnace 100 through the second nozzle 320 may react to generate reaction heat. . That is, the carbon component in the carbon-containing auxiliary material and the oxygen component in the oxygen-containing gas react to generate CO-containing flue gas and first reaction heat.
  • the first reaction heat generated in this way can be transferred to an iron source to increase the temperature of the iron source.
  • the oxygen-containing gas may be supplied at a flow rate of about 0.3 to 1.5 Nm 3 / min.
  • the CO-containing flue gas generated by the reaction of the carbon-containing auxiliary material and the oxygen-containing gas rises inside the melting furnace 100 and reacts with hot air supplied through the first lance 420. That is, the CO component in the CO-containing flue gas and the oxygen component in the hot air may react with each other to generate a second heat of reaction.
  • the generated second reaction heat may be transferred to the iron source by moving to the lower portion where the iron source is located by the hot air supplied through the first lance 420.
  • the hot air may react with the oxygen-containing gas and the carbon-containing auxiliary material that has not reacted to generate additional reaction heat.
  • the CO-containing by-product gas supplied through the second lance 520 may react with hot air supplied from the first lance 420 to cause a reaction. That is, the CO component in the by-product gas containing CO and the oxygen component in the hot air may react with each other to generate a third reaction heat. The third reaction heat generated in this way also moves to the lower portion where the iron source is located by the hot air supplied through the first lance 420 and is transferred to the iron source to further increase the temperature of the iron source.
  • the CO-containing by-product gas may react with oxygen-containing gas supplied through the second nozzle 320 to additionally generate heat of reaction.
  • hot air may be supplied at a flow rate of about 0.8 to 7 Nm3 / min, and CO-containing by-product gas may be supplied at a flow rate of about 0.1 to 1.0 Nm3 / min. If the flow rate of the hot air is too small, the reaction efficiency with CO-containing flue gas and CO-containing by-product gas may be reduced. On the other hand, if the flow rate of the hot air is too large, the iron source is scattered, thereby impacting the refractory of the container and shortening the life of the container. In addition, when the flow rate of the CO-containing by-product gas is too small, there is a problem that it is difficult to secure a heat source through reaction with hot air and oxygen-containing gas. On the other hand, if the flow rate of the CO-containing by-product gas is too large, there is a problem that the CO-containing by-product gas does not react with hot air and oxygen-containing gas and flows out.
  • the temperature of the iron source rises and melts, so that it can be manufactured as molten iron.
  • the reaction of the carbon-containing auxiliary material and the oxygen-containing gas for example, the first reaction occurs first, and the reaction of the hot air and the CO-containing by-product gas, for example, the third reaction occurs last, but the hot air, the CO-containing by-product gas,
  • the oxygen-containing gas and the carbon-containing auxiliary material are simultaneously supplied to the melting furnace 100, the first reaction and the second reaction may occur almost simultaneously. Accordingly, by generating reaction heat from the inside and the bottom of the melting furnace 100, the temperature of the melting furnace 100 and the iron source can be rapidly increased to easily dissolve the iron source.
  • the reaction between the CO-containing flue gas and hot air can be reduced, for example, the amount of CO-containing flue gas for the second reaction is reduced, so there is an advantage of reducing the supply amount of the carbon-containing auxiliary material and the oxygen-containing gas.
  • the carbon content in the molten iron can be reduced, and the carbon content in the molten iron can be controlled according to the target component of the molten steel by adjusting the supply amount of the carbon-containing auxiliary material, if necessary, so that the time or cost required for the subsequent refining process can be reduced. have.
  • the melting furnace 100 is tilted to allow the molten iron to be discharged through the outlet 104 (S400).
  • the molten iron manufacturing method and apparatus according to the embodiment of the present invention can significantly reduce the amount of contaminants generated than when manufacturing molten iron by the blast furnace method, since molten iron is produced by dissolving a solid iron source such as scrap. , Since the amount of carbon-containing auxiliary materials can be adjusted, the carbon content in the molten iron can be controlled according to the target component of the molten steel, thereby reducing the time and cost of refining the molten iron.

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Abstract

본 발명은 금속 소재 제조 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 내부에 용융물을 수용하기 위한 공간을 제공하는 용기; 용융물을 배출시킬 수 있도록 상기 용기의 하부에 구비되는 노즐; 용융물을 응고시켜 금속 소재를 제조할 수 있도록 상기 노즐의 하부에 이격되어 회전 가능하게 구비되는 냉각롤; 및 상기 노즐의 저면 적어도 일부에 용융물이 접촉하는 것을 방지하기 위한 차단부;를 포함하고, 금속 소재 제조 중 노즐의 저면에 응고물이 형성되는 것을 방지하여 응고물에 의해 금속 소재에 갈라짐, 긁힘 등의 결함이 발생하는 것을 방지함으로써 고품질의 금속 소재를 제조할 수 있다.

Description

용선 제조방법 및 그 장치
본 발명은 용선 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원료를 용융시키는데 필요한 열원을 확보하여 생산성을 향상시킬 수 있는 용선 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.
고로법은 철광석과, 철광석을 소결시켜 제조된 소결광과, 유연탄을 건류시켜 제조된 코크스 등을 고로에 함께 넣고 고온의 공기를 불어넣어 철광석을 철(Fe)로 환원시켜 용선을 제조하는 방법이다. 이와 같은 고로법은 생산, 품질, 가격 등에서 우월한 경쟁력을 갖고 있으며, 근래 30년 동안 전 세계 조강 생산량의 약 60 내지 70% 정도를 담당하여 왔다. 또한, 고로법은 꾸준히 발전하여 에너지 최적화에 의한 우수한 열효율과 내용적 대형화에 의해 대량 생산성을 확보하게 되었다. 특히, 원료의 사전처리기술, 코크스 품질향상기술, 공정제어 및 설비진단 기술의 획기적인 발전은 생산성 향상, 노 수명 연장, 연료비 절감 등으로 나타나 고로법의 경쟁력을 더욱 강화시켰다.
그러나 고로법은 원료와 연료의 사전 가공공정으로 소결광을 제조하는 공정과, 코크스를 제조하는 공정이 필수적인데, 소결광과 코크스를 제조하는 과정에서 대기나 수질을 오염시키는 공해물질(CO2 gas)이 다량 배출되고, 환경 보호에 관한 규제 강화 추세로 지속적인 운영이 쉽지 않은 문제가 있다.
또한, 용선의 주원료인 철광석과 유연탄 등의 가격이 급등함에 따라 생산비용이 증가하여 가격 경쟁력을 확보하기 어려운 문제도 있다.
(특허문헌 1) JP2013-047371 A
본 발명은 철원을 용해시키기 위한 열원을 확보할 수 있는 용선 제조방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명은 제철공정에서 발생하는 부생가스를 이용하여 열원을 확보할 수 있기 때문에 생산비용을 절감하고, 환경 오염을 저감시킬 수 있는 용선 제조방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용선 제조방법은, 고체 상태의 철원을 마련하는 과정; 상기 용해로에 철원을 투입하는 과정; 및 상기 철원을 용해시켜 용선을 제조하는 과정;을 포함하고, 상기 용선을 제조하는 과정은, 상기 용해로에 탄소 함유 부원료를 공급하는 과정; 상기 용해로에 산소 함유 가스를 공급하는 과정; 상기 용해로의 상부로 열풍을 공급하는 과정; 및 상기 용해로에 CO 함유 부생가스를 공급하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 탄소 함유 부원료와 산소 함유 가스를 공급하는 과정 이전에, 상기 용해로에 열풍을 공급하여 상기 철원을 예열하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 탄소 함유 부원료를 공급하는 과정은, 탄소 함유 부원료의 이송 경로에 분말 상태의 탄소 함유 부원료를 배출시키는 과정; 상기 이송 경로에 캐리어 가스를 공급하는 과정; 및 상기 탄소 함유 부원료와 상기 캐리어 가스의 혼합 가스를 상기 용해로에 공급하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 산소 함유 가스를 공급하는 과정은, 상기 용해로의 바닥에 구비되는 노즐과 상기 용해로의 상부에 구비되는 랜스 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 용해로에 산소 함유 가스를 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 열풍을 공급하는 과정은, 상기 용해로의 상부에 구비되는 제1랜스를 이용하여 상기 용해로의 내부로 열풍을 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 CO 함유 부생가스를 공급하는 과정은, 코크스를 제조하는 과정에서 발생하는 CO 함유 부생가스 및 전로 조업에서 발생하는 CO 함유 부생가스 중 적어도 어느 하나를 상기 용해로에 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 CO 함유 부생가스를 공급하는 과정은, 상기 열풍이 공급되는 위치보다 낮은 위치에서 CO 함유 부생가스를 상기 용해로에 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 CO 함유 부생가스를 공급하는 과정은, 상기 용해로의 상부에 구비되는 제2랜스, 상기 용해로의 바닥에 구비되는 노즐 및 상기 용해로의 측벽에 구비되는 노즐 중 적어도 어느 하나를 이용하여 CO 함유 부생가스를 상기 용해로에 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 제2랜스를 이용하여 상기 CO 함유 부생가스를 상기 용해로에 공급하는 경우, 상기 열풍이 배출되는 제1랜스의 하부를 향해 상기 CO 함유 부생가스를 분사하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 산소 함유 가스를 공급하는 과정은, 상기 산소 함유 가스로 순산소를 사용하고, 상기 순산소를 가열하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 탄소 함유 부원료 중 탄소 성분은 상기 용해로 내에 존재하는 산소 성분과 반응하여 CO 함유 배가스와 제1반응열을 발생시키고, 상기 CO 함유 배가스 중 CO 성분은 상기 용해로 내에 존재하는 산소 성분과 반응하여 제2반응열을 발생시키고, 상기 CO 함유 부생가스 중 CO 성분은 상기 용해로 내에 존재하는 산소 성분과 반응하여 제3반응열을 발생시키며, 상기 용선을 제조하는 과정은, 상기 제1반응열과, 상기 제2반응열 및 제3반응열을 열원으로 이용할 수 있다.
상기 고체 상태의 철원을 마련하는 과정은 스크랩을 마련하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용선 제조장치는, 용선을 제조하기 위한 공간을 제공하는 용해로; 상기 용해로에 탄소 함유 부원료를 공급하기 위한 부원료 공급부; 상기 용해로에 산소 함유 가스를 공급하기 위한 산소 함유 가스 공급부; 상기 용해로에 열풍을 공급하기 위한 열풍 공급부; 및 상기 용해로에 CO 함유 부생가스를 공급하기 위한 부생가스 공급부;를 포함할 수 있다.
상기 CO 함유 부생가스 공급부는 코크스 제조 설비 및 전로 설비 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 열풍 공급부는, 상기 용해로에 열풍을 공급하도록 상기 용해로의 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되는 제1랜스를 포함하고, 상기 CO 함유 부생가스 공급부는, 상기 용해로에 CO 함유 부생가스를 공급하도록 상기 용해로의 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되는 제2랜스를 포함하며, 상기 제2랜스의 하부는 상기 제1랜스의 하부보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.
상기 제2랜스의 하부는 상기 열풍이 배출되는 상기 제1랜스의 하부를 향해 절곡되도록 형성될 수 있다.
상기 제1랜스는 상기 제2랜스의 외측을 둘러싸도록 구비되고, 상기 제2랜스의 하부는 상기 제1랜스의 하부보다 외측으로 연장되도록 형성될 수 있다.
상기 부생가스 공급부는, 상기 용해로에 CO 함유 부생가스를 공급하도록 상기 용해로에 구비되는 노즐을 포함하고, 상기 노즐은 상기 용해로의 바닥을 관통하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 스크랩 등과 같은 고체 상태의 철원을 용해시켜 용선을 제조할 수 있다. 용해로에 철원을 장입하고, 용해로에 탄소 함유 부원료와 함께 열풍, 산소 함유 가스, CO 함유 부생가스를 공급하여 철원을 용해시킬 수 있다. 즉, 용해로에 공급되는 탄소 함유 부원료, 열풍, 산소 함유 가스 및 CO 함유 부생가스 간의 반응으로 인해 발생하는 반응열을 고체 상태의 철원을 용해시키기 위한 열원으로 사용할 수 있다.
이와 같은 방법으로 용선을 제조하면, 종래에 고로법으로 용선을 제조할 때보다 오염 물질의 발생량을 대량으로 줄일 수 있다. 또한, 제철 공정에서 발생하는 부생가스가 용선을 제조하기 위한 열원으로 사용되기 때문에 부생가스의 처리 비용을 절감할 수 있고, 열원 확보에 필요한 탄소 함유 부원료의 사용량을 저감시켜 용선을 생산하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 또한, 탄소 함유 부원료로 사용할 때 발생하는 공해물질로 인한 환경 오염도 저감시킬 수 있다.
또한, 탄소 함유 부원료의 사용량을 조절할 수 있어 용강의 목표 성분에 따라 용선 중 탄소 함량을 제어할 수 있기 때문에 용선을 정련하는데 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 랜스의 변형 예를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 변형 예에 따른 용선 제조장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조방법에서 열원을 확보하는 원리를 개념적으로 보여주는 설명도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조방법을 보여주는 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조장치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 랜스의 변형 예를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 변형 예에 따른 용선 제조장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조장치는, 용선을 제조하기 위한 공간을 제공하는 용해로(100)와, 용해로(100)에 탄소 함유 부원료를 공급하기 위한 부원료 공급부(200)와, 용해로(100)에 산소 함유 가스를 공급하기 위한 산소 함유 가스 공급부(300)와, 용해로(100)에 열풍을 공급하기 위한 열풍 공급부(400) 및 용해로(100)에 CO 함유 부생가스를 공급하기 위한 부생가스 공급부(500)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조장치는 용해로(100)에 스크랩 등과 같은 고체 상태의 철원을 공급하기 위한 원료 장입기(600)를 포함할 수 있다.
용해로(100)는 고체 상태의 철원을 투입할 수 있도록 상부에 개방된 노구(102)가 형성될 수 있다. 그리고 용해로(100)의 측벽에는 출선구(104)가 형성될 수 있다. 용해로(100)는 경동 가능하도록 구비될 수 있으며, 이에 용해로(100)에서 제조된 용선은 노구(102) 또는 출선구(104)를 통해 출선할 수 있다.
부원료 공급부(200)는 탄소 함유 부원료 공급기(210)와, 탄소 함유 부원료를 용해로(100)에 공급하기 위한 제1노즐(220)을 포함할 수 있다.
탄소 함유 부원료 공급기(210)는 탄소 함유 부원료를 저장할 수 있는 탄소 함유 부원료 저장기(미도시)와, 탄소 함유 부원료를 이송하기 위한 캐리어 가스저장기(미도시) 및 캐리어 가스와 탄소 함유 부원료의 이송 경로로 사용되는 부원료 공급배관(미도시)을 포함할 수 있다. 이때, 탄소 함유 부원료는 석탄, 코크스, 제철공정에서 발생하는 탄소 함유 부산물 등을 포함할 수 있다. 그리고 탄소 함유 부원료는 캐리어 가스를 이용하여 이송 및 분사할 수 있도록 미분, 예컨대 0㎜ 초과 10㎜ 이하의 입자 크기를 갖도록 마련될 수 있다. 이때, 탄소 함유 부원료의 입자 크기가 제시된 범위보다 크면 부원료 공급배관이나 제1노즐(220)이 막힐 수 있고, 용해로(100)에 공급된 후 반응성이 저하되는 문제점이 있다.
제1노즐(220)은 용해로(100)의 바닥을 관통하도록 구비될 수 있다. 이때, 제1노즐(220)은 탄소 함유 부원료를 용해로(100) 내부에 균일하게 공급할 수 있도록 용해로(100)의 바닥에 적어도 1개 이상으로 구비될 수 있다.
탄소 함유 부원료를 용해로(100)에 공급하는 방법은 다음과 같다. 탄소 함유 부원료 저장기에서 부원료 공급배관으로 탄소 함유 부원료를 배출시키고, 캐리어 가스 저장기에서 부원료 공급배관으로 캐리어 가스를 배출시키면, 부원료 공급배관에 배출되는 탄소 함유 부원료가 캐리어 가스와 함께 제1노즐(220)로 이송되어 용해로(100) 내부로 공급 또는 분사될 수 있다. 여기에서 설명한 탄소 함유 부원료의 공급 방법은 하나의 예로서 다양한 방법으로 용해로(100)에 공급될 수도 있다.
산소 함유 가스 공급부(300)는 산소 함유 가스 공급기(310)와, 제2노즐(320)을 포함할 수 있다.
산소 함유 가스 공급기(310)는 산소 함유 가스를 저장하기 위한 산소 함유 가스 저장기(미도시)와, 산소 함유 가스 저장기에 저장되는 산소 함유 가스를 제2노즐(320)로 이송하기 위한 산소 함유 가스 공급배관(미도시)과, 용해로(100)에 공급되는 산소 함유 가스의 유량을 조절하기 위한 밸브(미도시) 등을 포함할 수 있다. 이때, 산소 함유 가스는 97% 이상의 산소를 함유하는 순산소를 포함할 수 있다. 그리고 산소 함유 가스 공급기(310)는 탄소 함유 부원료를 연소시키기 위해 천연 가스 등과 같은 연료 가스를 저장할 수 있는 연료 가스 저장기(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 연료 가스 저장기는 산소 함유 가스 공급배관과 연결될 수 있다.
제2노즐(320)은 용해로(100)의 바닥을 관통하도록 구비될 수 있다. 이때, 제2노즐(320)은 산소 함유 가스를 용해로(100) 내부에 균일하게 공급할 수 있도록 용해로(100)의 바닥에 적어도 1개 이상으로 구비될 수 있다. 산소 함유 가스는 탄소 함유 가스와 반응시켜 반응열을 발생시키기 위해 공급되는 것으로, 탄소 함유 부원료와 균일하게 접촉하도록 공급하는 것이 좋다. 따라서 제1노즐(220)과 제2노즐(320)이 복수 개로 구비되는 경우, 제1노즐(220)과 제2노즐(320)을 용해로(100)의 바닥에 교대로 배치하는 것이 좋다.
여기에서는 산소 함유 가스를 용해로(100)의 바닥에 설치되는 제2노즐(320)을 통해 용해로(100)에 공급 또는 취입하는 것으로 설명하지만, 산소 함유 가스는 용해로(100)의 상부에 별도의 랜스(미도시)를 추가로 설치하여 공급될 수도 있다. 또한, 산소 함유 가스는 제2노즐(320)과 함께 랜스를 통해 용해로(100)에 공급될 수도 있다.
열풍 공급부(400)는 열풍 공급기(410)와, 열풍 공급기(410)에서 공급되는 열풍을 용해로(100)에 공급 또는 분사하기 위한 제1랜스(420)를 포함할 수 있다.
열풍 공급기(410)는 공기를 가열시켜 열풍을 제조하기 위한 열풍로(미도시)와, 열풍로에서 제조된 열풍을 제1랜스(420)로 이송하기 위한 열풍 공급 배관(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 열풍 공급기(410)는 열풍을 제1랜스(420)로 유도하고, 제1랜스(420)를 통해 고압으로 분사시킬 수 있도록 송풍기(미도시)를 포함할 수 있다.
제1랜스(420)는 용해로(100) 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되어 열풍 공급부(400)에서 공급되는 열풍을 용해로(100) 내부로 분사할 수 있다. 제1랜스(420)의 내부에는 열풍의 이동 경로를 형성하도록 유로가 형성되어 있고, 하부는 열풍을 배출 또는 분사할 수 있도록 개방되어 있다.
CO 함유 부생가스 공급부(500)는 CO 함유 부생가스 공급기(510)와, 용해로(100)에 CO 함유 가스를 공급 또는 분사하기 위한 제2랜스(520)를 포함할 수 있다.
CO 함유 부생가스 공급기(510)는 제철공정에서 CO 함유 부생가스를 발생시키는 다양한 설비를 포함할 수 있다. 이와 같은 설비는 코크스 제조 설비, 전로 설비 등을 포함할 수 있다. 또한, CO 함유 부생가스 공급기(510)는 이들 설비로부터 CO 함유 부생가스를 이송하기 위한 CO 함유 부생가스 공급배관(미도시)과, CO 함유 부생가스를 용해로(100)로 유도하여 분사시킬 수 있도록 송풍기(미도시) 등을 포함할 수 있다.
제2랜스(520)는 용해로(100) 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되어 CO 함유 부생가스 공급기(510)에서 공급되는 CO 함유 부생가스를 용해로(100) 내부로 분사할 수 있다. 제2랜스(520)의 내부에는 CO 함유 부생가스의 이동 경로를 형성하도록 유로가 형성되어 있고, 하부는 CO 함유 부생가스를 배출 또는 분사할 수 있도록 개방되어 있다.
열풍이 배출되는 제1랜스(420)의 하부와, CO 함유 부생가스가 배출되는 제2랜스(520)의 하부는 동일한 높이에 배치될 수 있다. 제1랜스(420)를 통해 배출되는 열풍의 유량이 제2랜스(520)를 통해 배출되는 CO 함유 부생가스의 유량에 비해 매우 많기 때문에 제1랜스(420)의 하부와 제2랜스(520)의 하부를 동일한 높이에 배치하게 되면, 열풍이 분사되는 힘에 의해 CO 함유 부생가스가 용해로(100) 내부 깊숙이 유입되기 어려운 문제점이 있다. 이에 CO 함유 부생가스와 열풍 간의 반응 효율이 저하되어 철원을 용해시키기 위한 열원을 확보하기 어려운 문제가 발생할 수도 있다. 따라서 CO 함유 부생가스가 열풍보다 낮은 위치에서 배출 또는 분사될 수 있도록 제1랜스(420)와 제2랜스(520)의 배치를 조절할 필요가 있다.
도 2의 (a)를 참조하면, 제2랜스(520)는 CO 함유 부생가스가 배출되는 하부가 열풍이 배출되는 제1랜스(420)의 하부보다 낮은 위치에 배치되도록 할 수 있다. 이때, 제1랜스(420)와 제2랜스(520)는 이격되어 나란하게 배치될 수 있다.
또는, 도 2의 (b)에 도시된 것처럼, 제2랜스(520)의 하부를 제1랜스(420)의 하부보다 낮은 위치에 배치하면서, 제2랜스(520)의 하부가 제1랜스(420)의 하부를 향하도록 절곡시킬 수도 있다. 이 경우, 제2랜스(520)에서 배출되는 CO 함유 부생가스가 제1랜스(420)에서 배출되는 열풍 속으로 유입되도록 할 수 있기 때문에 열풍과 CO 함유 부생가스 간의 반응 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또는, 도 2의 (c)에 도시된 것처럼, 제1랜스(420)의 내부에 제2랜스(520)를 삽입하되, 제2랜스(520)의 하부가 제1랜스(420)의 하부에서 외측으로 연장되어 노출되도록 형성할 수도 있다. 이 경우, 열풍이 CO 함유 부생가스의 외측을 둘러싸는 형태로 분사되기 때문에 제2랜스(520)에서 분사된 CO 함유 부생가스는 열풍에 의해 둘러싸여질 수 있다. 이에 CO 함유 부생가스의 대부분은 열풍과 반응할 수 있기 때문에 CO 함유 부생가스와 열풍 간의 반응 효율이 더욱 향상될 수 있다.
원료 장입기(600)는 용해로(100)의 노구(102)를 통해 철원을 투입할 수 있도록 용해로(100)의 일측 상부에 구비될 수 있다.
이상에서 설명한 실시 예에서는 제2랜스(520)를 이용하여 CO 함유 부생가스를 용해로(100)의 상부에서 공급하는 용선 제조장치에 대해서 설명하였다.
그러나 CO 함유 부생가스는 용해로(100)의 하부에서 공급될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 용선 제조장치는, 용선을 제조하기 위한 공간을 제공하는 용해로(100)와, 용해로(100)에 열풍을 공급하기 위한 열풍 공급부(400)와, 용해로(100)에 CO 함유 부생가스를 공급하기 위한 부생가스 공급부(500)와, 용해로(100)에 산소 함유 가스를 공급하기 위한 산소 함유 가스 공급부(300) 및 용해로(100)에 탄소 함유 부원료를 공급하기 위한 부원료 공급부(200)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조장치는 용해로(100)에 스크랩 등과 같은 고체 상태의 철원을 공급하기 위한 원료 장입기(600)를 포함할 수 있다.
본 발명의 변형 예에 따른 용선 제조장치는, CO 함유 부생가스 공급부(500)의 구성을 제외하고, 앞서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조장치와 유사한 구성을 가질 수 있다.
CO 함유 부생가스 공급부(500)는 CO 함유 부생가스 공급기(510)와, 용해로(100)에 CO 함유 부생가스를 공급 혹은 분사하기 위한 제3노즐(530)을 포함할 수 있다.
CO 함유 부생가스 공급기(510)는 제철공정에서 CO 함유 부생가스를 발생시키는 다양한 설비를 포함할 수 있다. 이와 같은 설비는 코크스 제조 설비, 전로 설비 등을 포함할 수 있다. 또한, CO 함유 부생가스 공급기(510)는 이들 설비로부터 CO 함유 부생가스를 이송하기 위한 CO 함유 부생가스 공급배관(미도시)과, CO 함유 부생가스를 용해로(100)로 유도하여 분사시킬 수 있도록 송풍기(미도시)를 포함할 수 있다.
제3노즐(530)은 용해로(100)의 바닥을 관통하도록 구비될 수 있다. 이때, 제3노즐(530)은 CO 함유 부생가스를 용해로(100) 내부에 균일하게 공급할 수 있도록 용해로(100)의 바닥에 적어도 1개 이상으로 구비될 수 있다. 용해로(100)로 공급되는 CO 함유 부생 가스는 용해로(100) 내부로 공급되는 가스 중 산소 성분과 반응하여 반응열을 발생시킬 수 있다. 이때, CO 함유 부생가스와 산소 함유 가스 간의 반응 효율을 향상시키기 위해 용해로(100) 내부에 CO 함유 부생가스를 균일하게 공급할 수 있다. 이에 제2노즐(320)과 제3노즐(530) 각각이 복수개로 구비되는 경우, 제2노즐(320)과 제3노즐(530)을 교대로 배치할 수 있다. 이때, 산소 함유 가스는 탄소 함유 부원료 및 CO 함유 부생가스와 반응하기 때문에 산소 함유 가스를 공급하기 위한 제2노즐(320)은 제1노즐(220)과 제3노즐(530)에 비해 더 많은 개수를 갖도록 구비할 수도 있다.
또한, CO 함유 부생가스는 제2노즐(320)을 통해 용해로(100)로 공급되는 산소 함유 가스와 반응할 수도 있고, 산소 함유 가스와 미처 반응하지 못하고 용해로(100) 상부로 부상하는 CO 함유 부생가스는 제1랜스(420)를 통해 공급되는 열풍과 반응을 할 수도 있다. 즉, CO 함유 부생가스 중 CO 성분은 산소 함유 가스 중 산소 성분 및 열풍 중 산소 성분과 반응하여 반응열을 발생시킬 수 있다. 이와 같이 CO 함유 부생가스는 열풍과 반응할 수도 있으므로, CO 함유 부생가스를 공급하기 위한 제3노즐(530)은 적어도 제1노즐(220)보다 많은 개수를 갖도록 구비할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조방법에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조방법에서 열원을 확보하는 원리를 개념적으로 보여주는 설명도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조방법을 보여주는 순서도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조방법을 설명하기 앞서, 도 4를 참조하여 용선을 제조하는 원리에 대해서 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조방법은 고체 상태의 철원, 예컨대 스크랩을 용해로에 장입하고, 용해로에 탄소 함유 부원료, 산소 함유 가스, 열풍 및 CO 함유 부생가스를 공급하여 철원을 용해시킴으로써 용선을 제조할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 다양한 방법으로 CO를 함유하는 가스를 발생시키고, 이를 산화시킴으로써 발생하는 반응열을 이용하여 고체 상태의 철원을 용해시켜 용선을 제조할 수 있다.
이때, 용해로 내부에서는 다음과 같은 반응이 일어날 수 있다. 여기에서 제1반응, 제2반응 및 제3반응에서 제1, 제2 및 제3은 반응 순서를 의미하는 것이 아니고, 각각 서로 다른 반응을 의미하는 것이다. 즉, 각 반응은 순서대로 제1반응, 제2반응 및 제3반응이 순서대로 일어날 수도 있지만, 무작위적으로 일어날 수도 있고, 동시 다발적으로 일어날 수도 있다. 또한, 제1반응열, 제2반응열 및 제3반응열도 각 반응에서 발생하는 반응열을 나타내기 위해 구분하여 기재한 것으로 그 발생 순서를 의미하는 것은 아니다.
먼저, 용해로에 공급된 탄소 함유 부원료와 산소 함유 가스는 식1과 같은 반응, 예컨대 1차 반응을 일으킬 수 있다.
식1)
Figure PCTKR2019015467-appb-I000001
여기에서 CO*는 용해로에 공급된 탄소 함유 부원료 중 탄소 성분과 산소 함유 가스 중 산소 성분이 반응하여 발생한 CO 함유 배가스를 의미할 수 있다.
즉, 탄소 함유 부원료 중 탄소 성분과 산소 함유 가스 중 산소 성분이 상호 반응하여 반응열, 예컨대 제1반응열을 발생시킬 수 있다.
그리고 용해로에 공급된 열풍은 제1반응에서 발생한 CO 함유 배가스와 반응하여 식2와 같은 반응, 예컨대 제2반응을 일으킬 수 있다. 즉, 열풍 중에는 약 20% 정도의 산소가 함유되어 있는데, 열풍 중 산소 성분과 CO 함유 배가스의 CO 성분이 상호 반응, 예컨대 산화 반응을 일으키면서 제2반응열을 발생시킬 수 있다.
식2)
Figure PCTKR2019015467-appb-I000002
그리고 용해로에 공급된 열풍은 CO 함유 부생가스와 반응하여 식3과 같은 반응, 예컨대 제3반응을 일으킬 수 있다. 즉, 열풍 중 산소 성분과 CO 함유 부생가스 중 CO 성분이 산화반응을 일으키면서 제3반응열을 발생시킬 수 있다.
식3)
Figure PCTKR2019015467-appb-I000003
제1반응, 제2반응 및 제3반응은 산화 반응 또는 연소반응일 수 있으며, 제1반응열, 제2반응열 및 제3반응열은 산화열일 수 있다.
이렇게 용해로 내에서 발생하는 제1반응열, 제2반응열 및 제3반응열은 고체 상태의 철원을 용해시키는데 필요한 열원으로 사용될 수 있다.
이와 함께 용해로 내에서는 탄소 함유 부원료, 산소 함유 가스, 열풍 및 CO 함유 부생가스가 상호 반응을 일으켜 반응열이 부가적으로 발생할 수 있다.
즉, 탄소 함유 부원료 중 탄소 성분은 용해로 내에 존재하는 산소 성분과 반응하여 반응열을 발생시킬 수 있다. 따라서 탄소 함유 부원료는 산소 함유 가스 이외에도 열풍 중 산소 함유 가스와 반응을 일으켜 반응열을 발생시킬 수 있다. 또한, 탄소 함유 부원료와 산소 함유 가스의 반응으로 발생한 CO 함유 배가스 역시, 용해로에 존재하는 산소 성분과 반응하여 반응열을 발생시킬 수 있다. 따라서 CO 함유 배가스는 산소 함유 가스와 반응하여 반응열을 발생시킬 수 있다. 그리고 CO 함유 부생가스 중 CO 성분도 용해로에 존재하는 산소 성분과 반응하여 반응열을 발생시킬 수 있다. 이에 CO 함유 부생가스는 산소 함유 가스와 반응을 일으켜 반응열을 추가로 발생시킬 수도 있다.
이와 같은 반응은 용선을 제조하는 과정에서 동시 다발적으로 발생할 수 있으며, 그 반응은 순서대로 일어나는 것은 아니다.
이와 같은 방법으로 용선을 제조하는 경우, 고로법에 비하여 탄소 함유 물질의 사용량을 저감시킬 수 있으므로 환경 오염 물질의 발생량을 억제 혹은 방지할 수 있다.
또한, 반응열을 발생시키기 위해 다른 공정에서 발생하는 부생가스, 즉 CO 함유 부생가스를 사용하기 때문에 열원을 확보하는데 필요한 에너지를 추가로 확보할 필요가 없으므로 용선 제조 비용을 절감할 수 있다. 특히, CO 함유 부생가스와 열풍 또는 산소 함유 가스와 반응시켜 열원을 확보할 수 있기 때문에 1차 반응을 위해 사용되는 탄소 함유 부원료와 산소 함유 가스의 공급량을 저감시킬 수 있어 용선 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명에서는 전로 조업에서 스크랩을 용해시키는 방법과 달리, 탄소 성분을 함유하는 부생가스를 용해로에 공급하여 고체 상태의 철원을 용해시키기 위한 열원을 확보할 수 있다. 이때, 전로 조업은 용강을 제조하기 위한 공정이나, 본 발명은 용선을 제조하기 위한 방법으로, 용선 중 탄소 함량을 조절하기 위한 후속 정련 공정을 수행할 수 있다. 따라서 용선을 제조하는 과정에서 CO 함유 부생가스로 인해 용선 중 탄소 함량이 증가하여도 무방하다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조방법에 대해서 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용선 제조방법은, 고체 상태의 철원을 마련하는 과정(S100)과, 용해로(100)에 철원을 장입하는 과정(S200)과, 철원을 용해시켜 용선을 제조하는 과정(S300)을 포함할 수 있다. 여기에서 용선을 제조하는 과정은 용해로(100)에 탄소 함유 부원료를 공급하는 과정, 용해로(100)에 산소 함유 가스를 공급하는 과정, 용해로(100)에 열풍을 공급하는 과정 및 용해로(100)에 CO 함유 부생가스를 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
철원을 마련하는 과정은 철원을 예열하거나 철원에 탄소 성분을 포함시키는 전처리과정을 포함할 수도 있다. 철원을 예열하여 용해로(100)에 장입하면, 철원을 용해시키는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 철원에 탄소 성분을 포함시켜 용해로(100)에 장입하면 산소 함유 가스와의 반응 효율을 향상시켜 철원을 용해시키기 위한 열원을 용이하게 확보할 수 있다.
철원이 마련되면, 철원을 용해로(100)에 철원을 장입할 수 있다. 철원은 용해로(100)의 일측 상부에 구비되는 원료 장입기(600)를 이용하여 용해로(100)의 노구(102)를 통해 장입될 수 있다.
용해로(100)에 철원이 장입되면, 용해로(100) 상부에 구비되는 제1랜스(420)와 제2랜스(520)를 하강시켜 제1랜스(420)와 제2랜스(520)의 하부를 철원 상부에 배치시킬 수 있다. 이때, CO 함유 부생가스를 공급하기 위한 제2랜스(520)의 하부가 열풍을 공급하기 위한 제1랜스(420)의 하부보다 아래쪽에 배치되도록 높이를 조절할 수 있다. 제1랜스(420)의 하부와 제2랜스(520) 하부는 철원 상부로부터 적어도 1.5 내지 5m 정도의 높이에 배치될 수 있다. 그리고 제1랜스(420)의 하부와 제2랜스(520)의 하부는 적어도 0.5 내지 1.5m 정도의 높이 차이를 갖도록 배치될 수 있다. 제1랜스(420)의 하부와 제2랜스(520)의 하부가 철원과 지나치게 가깝게 배치되면, 열풍과 CO 함유 부생가스가 용해로(100)의 하부에서 공급되는 탄소 함유 부원료나 산소 함유 가스와 직접 반응하기 때문에 탄소 함유 부원료와 산소 함유 가스의 반응률이 저하될 수 있다. 반면, 제1랜스(420)의 하부와 제2랜스(520)의 하부가 철원과 지나치게 멀리 배치되면, 열풍과 CO 함유 부생가스 간의 반응이 촉진되고, 탄소 함유 부원료와 산소 함유 가스의 반응으로 발생하는 CO 함유 가스와 열풍 간의 반응이 저감되어 열원을 충분하게 확보하기 어려운 문제가 있다.
또한, 제1랜스(420)의 하부와 제2랜스(520) 하부 간의 높이 차이가 지나치게 작으면, 열풍이 분사되는 힘에 의해 CO 함유 부생가스가 용해로(100) 내부 깊숙이 유입되기 어려운 문제점이 있다. 반면, 제1랜스(420)의 하부와 제2랜스(520) 하부 간의 높이 차이가 지나치게 크면, 열풍과 CO 함유 부생가스 간의 반응이 저감되어 열원을 충분하게 확보하기 어려운 문제가 있다.
제1랜스(420)와 제2랜스(520)의 위치가 정해지면, 제1랜스(420)를 통해 용해로(100)에 열풍을 먼저 공급하여 철원과 용해로(100) 내부를 가열 또는 예열시킬 수도 있다.
이후, 제1랜스(420)를 통해 용해로(100)에 열풍을 공급 또는 분사하고, 제2랜스(520)를 통해서는 CO 함유 부생가스를 공급 또는 분사할 수 있다.
이와 함께 용해로(100)의 제1노즐(220)을 통해서는 탄소 함유 부원료를 공급하고, 제2노즐(320)을 통해서는 산소 함유 가스를 공급할 수 있다. 이때, 탄소 함유 부원료와의 반응률을 향상시키기 위해 산소 함유 가스를 가열하여 공급할 수도 있다.
탄소 함유 부원료, 산소 함유 가스, 열풍 및 CO 함유 부생가스는 용해로(100) 내부로 거의 동시에 공급될 수 있다.
이와 같이 용해로(100)에 열풍, CO 함유 부생가스, 산소 함유 가스 및 탄소 함유 부원료를 공급하면, 이들이 상호 반응하며 반응열을 발생시킬 수 있다.
먼저, 제1노즐(220)을 통해 용해로(100) 내부로 공급되는 탄소 함유 부원료와 제2노즐(320)을 통해 용해로(100) 내부로 공급되는 산소 함유 가스가 반응하여 반응열을 발생시킬 수 있다. 즉, 탄소 함유 부원료 중 탄소 성분과 산소 함유 가스 중 산소 성분이 반응하여 CO 함유 배가스와 제1반응열을 발생시킬 수 있다. 이렇게 발생한 제1반응열은 철원으로 전달되어 철원의 온도를 상승시킬 수 있다. 이때, 산소 함유 가스는 0.3 내지 1.5N㎥/분 정도의 유량으로 공급될 수 있다. 산소 함유 가스의 유량이 지나치게 적으면 탄소 함유 부원료와의 반응이 원활하게 일어나지 않아 CO 함유 배가스 및 제1반응열을 확보하기 어려운 문제가 있다. 반면, 산소 함유 가스의 유량이 지나치게 많으면 산소 함유 가스를 필요 이상으로 공급하게 되는 것이기 때문에 생산 비용이 증가하는 문제가 있다.
그리고 탄소 함유 부원료와 산소 함유 가스의 반응으로 발생한 CO 함유 배가스는 용해로(100) 내부에서 부상하면서 제1랜스(420)를 통해 공급되는 열풍과 반응을 일으키게 된다. 즉, CO 함유 배가스 중 CO 성분과 열풍 중 산소 성분이 상호 반응하여 제2반응열을 발생시킬 수 있다. 이렇게 발생한 제2반응열은 제1랜스(420)를 통해 공급되는 열풍에 의해 철원이 위치하고 있는 하부로 이동하여 철원에 전달될 수 있다.
이와 함께 열풍은 산소 함유 가스와 미처 반응하지 못한 탄소 함유 부원료와 반응하여 반응열을 추가적으로 발생시킬 수 있다.
또한, 제2랜스(520)를 통해 공급되는 CO 함유 부생가스는 제1랜스(420)에서 공급되는 열풍과 반응을 일으켜 반응을 일으킬 수 있다. 즉, CO 함유 부생가스 중 CO 성분과 열풍 중 산소 성분이 상호 반응하여 제3반응열을 발생시킬 수 있다. 이렇게 발생한 제3반응열 역시 제1랜스(420)를 통해 공급되는 열풍에 의해 철원이 위치하고 있는 하부로 이동하여 철원에 전달되어 철원의 온도를 더욱 상승시키게 된다. 이와 함께 CO 함유 부생가스는 제2노즐(320)을 통해 공급되는 산소 함유 가스와 반응하여 반응열을 추가적으로 발생시킬 수 있다. 이때, 열풍은 0.8 내지 7N㎥/분 정도의 유량으로 공급될 수 있고, CO 함유 부생가스는 0.1 내지 1.0N㎥/분 정도의 유량으로 공급될 수 있다. 열풍의 유량이 지나치게 적으면, CO 함유 배가스 및 CO 함유 부생가스와의 반응 효율이 저감될 수 있다. 반면, 열풍의 유량이 지나치게 많으면, 철원이 비산되면서 용기의 내화물에 충격을 가해 용기의 수명을 단축시키는 문제가 있다. 또한, CO 함유 부생가스의 유량이 지나치게 적으면, 열풍 및 산소 함유 가스와의 반응을 통해 열원을 확보하기 어려운 문제가 있다. 반면, CO 함유 부생 가스의 유량이 지나치게 많으면, CO 함유 부생가스가 열풍 및 산소 함유 가스와 미처 반응하지 못하고 외부로 유출되는 문제가 있다.
이와 같은 과정이 지속되면서 철원의 온도가 상승하여 용해됨으로써 용선으로 제조될 수 있다.
여기에서는 탄소 함유 부원료와 산소 함유 가스의 반응, 예컨대 제1반응이 먼저 발생하고, 열풍과 CO 함유 부생가스의 반응, 예컨대 제3반응이 가장 나중에 발생하는 것으로 설명하였지만, 열풍, CO 함유 부생가스, 산소 함유 가스 및 탄소 함유 부원료를 용해로(100)에 동시에 공급하게 되면 제1반응과 제2반응은 거의 동시에 발생할 수 있다. 이에 용해로(100)의 내부에서 하부 및 상부에서 반응열을 발생시켜 용해로(100) 및 철원의 온도를 급속도로 높여 철원을 용이하게 용해시킬 수 있다.
또한, CO 함유 부생가스를 이용하면, CO 함유 배가스와 열풍 간의 반응, 예컨대 제2반응을 위한 CO 함유 배가스의 발생량을 줄일 수 있으므로, 탄소 함유 부원료와 산소 함유 가스의 공급량을 줄일 수 있는 이점도 있다. 그리고 이를 통해 용선 중 탄소 함량을 줄일 수 있고, 필요에 따라 탄소 함유 부원료의 공급량을 조절하여 용강의 목표 성분에 따라 용선 중 탄소 함량을 제어할 수 있으므로 후속 정련 공정에 소요되는 시간이나 비용을 줄일 수 있다.
이후, 철원이 완전하게 용해되어 용선이 제조되면, 용해로(100)를 경동시켜 출선구(104)를 통해 용선을 출선(S400)시킬 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용선 제조방법 및 그 장치는, 스크랩 등과 같은 고체 상태의 철원을 용해시켜 용선을 제조하기 때문에, 고로법으로 용선을 제조할 때보다 오염 물질의 발생량을 현저하게 줄일 수 있고, 탄소 함유 부원료의 사용량을 조절할 수 있어 용강의 목표 성분에 따라 용선 중 탄소 함량을 제어할 수 있기 때문에 용선을 정련하는데 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.

Claims (18)

  1. 고체 상태의 철원을 마련하는 과정;
    상기 용해로에 철원을 투입하는 과정; 및
    상기 철원을 용해시켜 용선을 제조하는 과정;을 포함하고,
    상기 용선을 제조하는 과정은,
    상기 용해로에 탄소 함유 부원료를 공급하는 과정;
    상기 용해로에 산소 함유 가스를 공급하는 과정;
    상기 용해로의 상부로 열풍을 공급하는 과정; 및
    상기 용해로에 CO 함유 부생가스를 공급하는 과정;을 포함하는 용선 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄소 함유 부원료와 산소 함유 가스를 공급하는 과정 이전에,
    상기 용해로에 열풍을 공급하여 상기 철원을 예열하는 과정을 더 포함하는 용선 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 탄소 함유 부원료를 공급하는 과정은,
    탄소 함유 부원료의 이송 경로에 분말 상태의 탄소 함유 부원료를 배출시키는 과정;
    상기 이송 경로에 캐리어 가스를 공급하는 과정; 및
    상기 탄소 함유 부원료와 상기 캐리어 가스의 혼합 가스를 상기 용해로에 공급하는 과정;을 포함하는 용선 제조방법.
  4. 청구항 3 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 공급하는 과정은,
    상기 용해로의 바닥에 구비되는 노즐과 상기 용해로의 상부에 구비되는 랜스 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 용해로에 산소 함유 가스를 공급하는 과정을 포함하는 용선 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 열풍을 공급하는 과정은,
    상기 용해로의 상부에 구비되는 제1랜스를 이용하여 상기 용해로의 내부로 열풍을 공급하는 과정을 포함하는 용선 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 CO 함유 부생가스를 공급하는 과정은,
    코크스를 제조하는 과정에서 발생하는 CO 함유 부생가스 및 전로 조업에서 발생하는 CO 함유 부생가스 중 적어도 어느 하나를 상기 용해로에 공급하는 과정을 포함하는 용선 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 CO 함유 부생가스를 공급하는 과정은,
    상기 열풍이 공급되는 위치보다 낮은 위치에서 CO 함유 부생가스를 상기 용해로에 공급하는 과정을 포함하는 용선 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 CO 함유 부생가스를 공급하는 과정은,
    상기 용해로의 상부에 구비되는 제2랜스, 상기 용해로의 바닥에 구비되는 노즐 및 상기 용해로의 측벽에 구비되는 노즐 중 적어도 어느 하나를 이용하여 CO 함유 부생가스를 상기 용해로에 공급하는 과정을 포함하는 용선 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2랜스를 이용하여 상기 CO 함유 부생가스를 상기 용해로에 공급하는 경우,
    상기 열풍이 배출되는 제1랜스의 하부를 향해 상기 CO 함유 부생가스를 분사하는 과정을 포함하는 용선 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 산소 함유 가스를 공급하는 과정은,
    상기 산소 함유 가스로 순산소를 사용하고, 상기 순산소를 가열하는 과정을 포함하는 용선 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 탄소 함유 부원료 중 탄소 성분은 상기 용해로 내에 존재하는 산소 성분과 반응하여 CO 함유 배가스와 제1반응열을 발생시키고,
    상기 CO 함유 배가스 중 CO 성분은 상기 용해로 내에 존재하는 산소 성분과 반응하여 제2반응열을 발생시키고,
    상기 CO 함유 부생가스 중 CO 성분은 상기 용해로 내에 존재하는 산소 성분과 반응하여 제3반응열을 발생시키며,
    상기 용선을 제조하는 과정은, 상기 제1반응열과, 상기 제2반응열 및 제3반응열을 열원으로 이용하는 용선 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 고체 상태의 철원을 마련하는 과정은 스크랩을 마련하는 과정을 포함하는 용선 제조방법.
  13. 용선을 제조하기 위한 공간을 제공하는 용해로;
    상기 용해로에 탄소 함유 부원료를 공급하기 위한 부원료 공급부;
    상기 용해로에 산소 함유 가스를 공급하기 위한 산소 함유 가스 공급부;
    상기 용해로에 열풍을 공급하기 위한 열풍 공급부; 및
    상기 용해로에 CO 함유 부생가스를 공급하기 위한 부생가스 공급부;
    를 포함하는 용선 제조장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 부생가스 공급부는 코크스 제조 설비 및 전로 설비 중 적어도 어느 하나를 포함하는 용선 제조장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 열풍 공급부는,
    상기 용해로에 열풍을 공급하도록 상기 용해로의 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되는 제1랜스를 포함하고,
    상기 부생가스 공급부는,
    상기 용해로에 CO 함유 부생가스를 공급하도록 상기 용해로의 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되는 제2랜스를 포함하며,
    상기 제2랜스의 하부는 상기 제1랜스의 하부보다 낮은 위치에 배치되는 용선 제조장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제2랜스의 하부는 상기 열풍이 배출되는 상기 제1랜스의 하부를 향해 절곡되도록 형성되는 용선 제조장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1랜스는 상기 제2랜스의 외측을 둘러싸도록 구비되고,
    상기 제2랜스의 하부는 상기 제1랜스의 하부보다 외측으로 연장되도록 형성되는 용선 제조장치.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 부생가스 공급부는,
    상기 용해로에 CO 함유 부생가스를 공급하도록 상기 용해로에 구비되는 노즐을 포함하고,
    상기 노즐은 상기 용해로의 바닥을 관통하도록 설치되는 용선 제조장치.
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