KR100417503B1 - 이중용기아크로의운전방법및그장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 장입물의 70%의 분율까지 역상 선철을 투입함으로써 강을 제조하기 위한 이중 용기-아크로의 운전 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 이 방법에서는 2개의 노 용기중 하나인 노 용기 I 또는 II, 본원에서는 노 용기(2)가 방법 단계중 전력 공급망으로 부터 분리되는 반면에 다른 노 용기(1)는 전력 공급망에 남게 된다. 본 발명에 따른 방법은 시간적으로 동시에 양 노 용기(1,2)에서 수행되며, 실시예에 따르면, 노 용기(2)에서는 해면철/냉각제 및 석회를 동시에 첨가하면서 전로/BOF 단계에 따른 작업(취입관(14,15,16)을 통해 공급되는 산소에 의한 액상 선철의 정련)이 수행된다. 노 용기(1)에서는 산소량을 줄이고 석회/석탄을 계속 공급하면서 추가의 해면철/냉각제가 용융되는 마크로/EAF 단계가 진행된다. 선회 장치(8,9)상에 배치된 전극(3)은 선택적으로 노 용기(1) 또는 노 용기(2)로 선회될 수 있다. 양 노 덮개(4,5)는 전극(3)을 분리 선회시킨 채 취입관(14)을 통해 산소를 취입하는 동안 보조 덮개(13)에 의해 폐쇄되며, 보조 덮개(13)는 지지 장치(17)에 의해 노 덮개(4) 또는 노 덮개(5)상으로 하강된다.

Description

이중 용기 아크로의 운전 방법 및 그 장치
본 발명은 제1 노 용기 및 제2 노 용기가 노 덮개에 의해 폐쇄될 수 있고, 선회 가능한 노 덮개에 배치된 전극과, 산소, 미세 석회, 석탄, 기체 또는 액체 연료를 분사하는 분사 랜스(lance)를 구비하며, 방법을 실행하기 위해 2개의 노 용기, 즉 제1 노 용기 또는 제2 노 용기 중 하나를 전력 공급망으로부터 완전히 분리하는 반면, 다른 하나는 전력 공급망에 남기고, 전력 공급망으로부터 분리된 노 용기를 금속 장입물로 채운 후 바로 노 덮개에 의해 폐쇄하며, 전력 공급망에 있는노 용기가 용융물을 출탕할 때까지 용융 및 과열과 같은 그 후의 야금 작업을 수행하는, 특히 제강용 이중 용기 아크로의 운전 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
선철의 제조를 위한 일련의 처리 방법들이 공지되어 있으며, 이 처리 방법들은 고로와 전로를 이용하는 고전적인 방법에 의해 수행되고, 스크랩, 광석, 해면철 등의 금속 장입물과 결합된 주로 고온인 액상 선철을 사용하며, 또한 스크랩 및 해면철과 같은 주로 저온인, 또는 예열된 장입물이 투입되는, 예컨대 전기 아크로와 같은 용융 용기를 사용한다.
전기 아크로는 주로 개별 장치로서 사용 및 운전된다.
근년에는, 에너지 자원 및 장입물 자원의 극심한 부족으로 인해 비용 절감적이고 환경에도 바람직한 제강을 목적으로 하는 노 설비들이 개발되고 있다.
이러한 노 설비 중에는 전기 아크로의 운전시 전기로로부터 흡출(吸出)되는 고온의 연도 가스를 통상적으로 스크랩인 장입물의 예열에 사용하는 공지의 방법을 사용하는 것도 포함된다.
EP 0 483 322로부터 서로 나란히 배치되는 2개의 용융 용기를 구비한 용융 장치가 개시되어 있으며, 이 용융 장치는 용융 에너지를 공급하기 위한 가열 장치와, 용기 덮개에 의해 폐쇄될 수 있는 노 용기로 각각 구성되고 서로 나란히 배치되는 2개의 용융로를 구비하며, 각각의 용융로는 2개의 가스 통과 개구부와, 차단 가능한 가스 도관을 갖고, 이들 가스 도관은 한쪽 용융로의 가스 통과 개구부를 다른쪽 용융로의 가스 통과 개구부에 연결함으로써, 용융 공정시 발생하는 한쪽 용융로의 노 가스를 금속 장입물의 예열을 위해 다른쪽 용융로에 도입할 수 있으며, 각용융로 중 하나에서는 장입물을 위한 장입 개구부와, 해당 용융로의 가스 통과 개구부를 상부 영역에 구비하고 지지 구조물 내에 고정되는 샤프트로 용기 덮개의 외측부가 대체된다.
DE 43 02 285로부터는 2개의 노를 가진 설비의 운전 방법 및 그 장치가 개시되어 있다.
이러한 이중 노 장치를 가진 제강 설비에서는 다음 단계로 특징지워지는 방법으로 강이 용융된다.
2개의 노 중 한쪽에는 내부에 장전된 스크랩을 용융하기 위하여 전류를 공급하고 다른쪽 노는 전력 공급망으로부터 완전히 분리하며,
전력 공급망으로부터 분리되고 용융물이 출탕된 노에는 주로 스크랩으로 구성된 장입물을 장입하고,
연이어 노 용기를 덮개로 폐쇄하며,
그 후, 용기 공간 내에 있는 스크랩 내의 가스가 흡출되게 한다.
2개의 노 사이에 설치된 연결 도관을 매개로, 전기적으로 작동 중에 있는 노로부터 나오는 연도 가스가 전력 공급망으로부터 분리되어 있는 노를 통해 흡출되며, 전력 공급망으로부터 분리되어 있는 노로부터 연도 가스를 흡출하는 동안, 가스 정화를 위해 다른쪽 노와의 연도 가스 연결은 차단된다.
아크로 내에 고체 선철을 장입하는 것은 고체 선철의 응해 시간이 길기때문에 양적으로 제한되며, 전기 아크로에서 액상 선철을 가공(정련)하는 것은 지금까지도 만족할 만큼 달성되지 못하고 있는 형편이다.
전술한 2개의 공지된 이중 노 설비도 역시, 특히 금속 장입량의 절반을 넘는 높은 장입 범위의 액상 선철의 가공용으로는 적합하지 않고, 또한 그러한 용도로 구상되지도 않았다.
따라서, 본 발명의 목적은 에너지 절감적이고 환경적으로 바람직하며 비용도 적게 들고, 또한 사용 가능한 원료/에너지와도 상응하게 강을 제조할 수 있으며, 예컨대 해면철, 광석, 스크랩 등의 고형 장입물, 특히 금속 장입물의 50% 이상인 크기 단위로 액체 선철을 사용할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구 범위 제1항 및 제2항에 특징지워진 특징부들에 의해 달성되며, 청구 범위의 종속항에는 본 발명의 장치의 다른 적합한 구성들이 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 이중 용기 아크로는 선회 가능한 노 덮개에 의해 폐쇄될 수 있으며, 변압기로부터 선회 장치에 배치된 전극까지 전류를 송전하는 고전류 라인을 구비한다.
2개의 선회 가능한 노 덮개는 중앙에 둥근 개구부를 포함하며, 이곳을 통해 전극이 노 용기 내로 들어간다. 이러한 개구부는 필요시 운행 가능한 지지 장치에 고정된 보조 덮개에 의해 폐쇄된다. 보조 덮개 자체도 중앙에 배치된 개구부를 포함하며, 이곳을 통해 분사 랜스가 노 용기 내로 내려가게 된다.
본원에서 상부 랜스로서 지칭되는 산소 분사 랜스는 노 덮개의 중앙을 통해 안내되고 측부가 선회 아암에 의해 지지구에 고정된다.
산소와 냉각제는 별개의 호스를 통해 상부 랜스로 공급된다. 상부 랜스는 3개의 구멍을 가진 랜스로 형성되는 것이 적합하다.
공지된 바와 같이, 산소, 미세 석회, 석탄, 기체 또는 액체 연료는 측부에 배치된 랜스를 통해서도 노 용기에 공급된다.
하나 또는 복수 개의 노 용기는 냉각되는 노벽 하부에서 부가적인 내화재에 의해 둘러싸이는 동시에, 노 바닥의 용적은 아래쪽에 배치된 오목부에 의해 산소 분사 랜스의 하부 영역에서 확대된다.
노 용기의 하부 영역에 부가적인 벽을 쌓고 노 바닥에 오목부를 설치함으로써 보다 높은 탕욕 수위를 얻게 되며, 이 탕욕 수위는 LD 처리 방법과 유사한 산소 분류의 상응하는 침입 심도를 가능하게 하는 동시에, 산소에 의한 정련 중 노 바닥의 내벽 보호를 보장한다.
노 용기는 대응하는 활주로를 갖는 톱니식 경사대 상에서 이동할 수 있을 뿐아니라, DE 42 44 228에 따른 2개 이상의 롤러 상에서 각각 주행할 수 있는 톱니식이 아닌 활주식 경사대 상에서 이동할 수 있으며, 이에 의해 톱니식 경사대를 구비한 공지의 아크로에서 덮개 승강 장치가 동반 선회하는 노 플랫폼에 배치됨으로 인하여 선회 장치에 배치된 동반 선회하지 않는 전극 및 역시 동반 선회하지 않는 분사 랜스가 손상되는 일 없이 노가 슬래그 제거시 -10˚까지 기울어질 수 있다.
노 덮개는 선회 장치 대신에 승강 장치 내에서 덮개 이동 장치에 고정되고 또한 각각 측방으로 노 용기로부터 떨어지도록 구성될 수 있으며, 덮개 이동 장치에는 산소 분사 랜스(상부 랜스)도 설치될 수 있다. 그러나, 이러한 해결책은 선회 장치에 고정되고 제1 노 용기 또는 제2 노 용기으로 각각 내려갈 수 있는 완전 장비된 부가적인 전극 덮개를 필요로 한다. 측방으로 이동 가능한 노 덮개는 중앙에서 상부 랜스를 통과시키기 위한 개구부만을 구비한다. 이러한 해결책에서, 이동 가능하거나 선회 가능한 지지 장치를 가진 보조 덮개는 생략된다.
마지막으로, 이중 노 용기 설비는 직류 아크로로서도 운전될 수 있으며, 이때 노 용기는 덮개 전극(음극)과 노 바닥의 바닥 전극(양극)을 하나씩만 구비한다.
산소 및 석회를 동시에 첨가하면서, 해면철 및/또는 스크랩과 결합하여 액상 선철을 사용함으로써 아크로에서 강을 제조하는 본 발명에 따른 방법은 소위 전로(轉爐)/BOF상(相) 및 아크로/EAF상(相)으로 수행된다.
우선 제1 노 용기에서 전로/BOF상으로 작업을 하는 동안(산소, 냉각제 석회에 의한 액상 선철의 정련), 제2 노 용기에서는 산소 공급을 감소시키고, 해면철/스크랩, 석회 및 필요할 경우 석탄을 공급하면서 용융시키는 아크로/EAF상이 진행된다.
양 노 용기 중 어느 한쪽에서 각각의 방법 단계가 종료된 후에는 양 노 용기에서 각각 다음의 제강 단계가 수행된다.
각각 시간적으로 나란히 진행되는 양 상(相)에 있어서, 양 노 용기에서는 다음의 세부 방법 단계가 수행된다.
1. 제1 노 용기; 전로/BOF상
a) 잔류 슬래그 및 슬러지를 환원시키고, 전체 금속 장입물의 70% 비율까지 액상 선철을 잔류 슬러지에 장입하는 단계,
b) 제1 노 용기의 열평형과 상응하게 해면철, 광석 또는 스크랩을 첨가하는동시에, 탈규산, 탈인, 탈황과 같은 야금 작업을 위하여 석회를 연속 첨가하면서, 노 덮개를 통과하는 산소 분사 랜스(상부 랜스)를 거쳐 공급되는 산소에 의한 정련을 수행하는 단계,
c) 노 용기를 약간 기울인 상태에서 슬래그 도어를 통해 액상 슬래그의 분사를 중단 또는 종료한 상태에서 연속적으로 일부 슬래그를 제거 및/또는 일부 슬래그를 제거하고, 후속하여 용융물의 샘플링 및 온도 측정을 수행하는 단계,
d) 산소 분사 랜스(상부 랜스)를 선회 분리시키고 보조 덮개를 노 덮개 위로 이동시키는 단계.
2. 제2 노 용기: 아크로/EAF상
a) 변압기에 접속된 고전류 라인과 함께 선회 장치에 배치된 전극을 선회시키는 단계,
b) 출탕 중량에 도달할 때까지 해면철, 광석, 스크랩 또는 다른 장입물을 첨가하면서 전극에 전류를 공급하는 동시에, 용융 및 과열 과정 중에 산소 및 석회를 계속 분사하는 단계,
c) 노 용기를 약간 기울인 상태에서 슬래그 도어를 통해 액상 슬래그의 용융 과정 중 또는 용융 과정의 종료 후에 연속적으로 일부 슬래그를 제거 및/또는 일부 슬래그를 제거하고, 후속하여 샘플링 및 온도 측정을 수행하는 단계,
d) 용융물을 과열시킨 후 연이어 온도를 측정하는 단계,
e) 용융물의 일부를 슬러지로서 노 용기 내에 남겨 놓은 채 강 주조 도가니로 용융물을 출탕하는 단계,
f) 노 용기의 보수 작업을 수행한 후, 액상 선철을 잔류 슬러지에 장입하고 제1 노 용기에 대하여 a) - d) 단계에 기재된 바와 같이 금속 장입물을 계속 처리해 나가는 단계.
이후로는 제2 노 용기에서 전로/BOF상이 수행되고 제1 노 용기에서 아크로/EAF상이 수행된다.
이하, 본 발명에 따른 장치의 실시예를 개략적으로 도시된 첨부 도면을 참조로 설명한다.
제1도에 도시된 아크로는 종래의 아크로와는 대조적으로 노 바닥(24)에 있는 제1 노 용기(1)의 오목부(25)와, 분리 접합부 상부에 있는 제1 노 용기(1)의 높아진 보조벽(20)을 구비한다는 특징이 있다.
이러한 특징에 의하면, 전로/BOF상 중에, 분사 랜스(14, 16) 및 분사 랜스 승강 장치(15)에 의한 산소 및 미세 석회의 분사시 슬래그(26) 및 용융물(27)을 위한 반응 공간이 충분한 크기를 가질 정도로 벽으로 둘러싸인 노 용적이 확대된다.
노 용기는, 공지된 바와 같이 상측부에 냉각식 노벽(18)과 노 덮개(4)를 구비한다. 노 용기의 하측부에는, 내화재로 피복된 측벽(19)과 보조벽(20), 출탕구(23), 노 바닥(24), 그리고 오목부(25)가 수냉식 슬래그 도어(21) 및 예열기(22)의 높이에 배치된다.
노 덮개(4)는 도시가 생략된 덮개, 승강 장치에 의해 또는 그 대신에 이동 가능한 덮개 이동 장치에 의해 들어 올려져서 제1 노 용기(1) 영역으로부터 벗어나게 선회하거나 이동할 수 있다.
제2도는 제1 노 용기(1) 및 제2 노 용기(2)와 선회 장치(8, 9) 상에 설치된 전극(3)과, 선회 가능하게 배치된 노 덮개(4, 6, 5, 7)와, 분사 랜스(14, 16) 및 분사 랜스 승강 장치(15)와, 제진(除塵) 설비로 연결되는 배기 가스 도관과 연통하는 배기 가스 접속관(11, 12)을 구비하는 이중 용기 설비의 평면도를 도시한 것이다.
덮개 지지 장치(17)에는 보조 덮개(13)가 배치되며, 이 보조 덮개(13)는 선회 장치(8, 9) 상에 배치된 전극(3) 대신 분사 랜스(14)에 의한 작업을 할 때 노 덮개(4, 5)에 있는 개구부를 폐쇄시킨다.
제3도는 운전 상태에 있는 이중 용기 설비의 평면도를 도시한 것이다.
제1 노 용기(1)는 선회 장치(8, 9) 상에서 노 덮개(4) 내로 선회된 전극(3)과 함께 아크로/EAF상으로 작업을 하고 있으며, 제2 노 용기(2)는 전로/BOF상으로 작업을 하고 있고, 분사 랜스(14, 16)와 함께 선회할 수 있는 노 덮개(5, 7) 및 보조 덮개(13)에 의해 덮여져 있다.
제1 노 용기(1) 및 제2 노 용기(2)의 출탕구(23)는 고전류 라인(9)과 변압기(10) 쪽으로 나란하게 배치된다.
제4도는 노 덮개(4, 6)와 분사 랜스(14, 16) 및 분사 랜스 승강 장치(15)가 궤도(31) 상에서 이동할 수 있도록 배치되어 있는 덮개 이동 장치(28, 29)를 구비한 이중 용기 설비의 평면도를 도시한 것이다.
덮개 이동 장치(28)가 제1 노 용기(1)의 노 덮개(4)와 함께 측방으로 벗어나 있으면 제1 노 용기(1)가 개방되므로, 선회 장치(8)가 전극 덮개(30)와 함께 제1노 용기(1) 상으로 선회될 수 있다.
제5도는 궤도(31) 상에서 이동할 수 있는 덮개 이동 장치(28, 29)를 구비한 이중 용기 설비의 운전 상태에서의 평면도를 도시한 것이다.
전극 덮개(30)는 제1 노 용기(1) 상에 놓여 있고, 덮개 이동 장치(28)는 분사 랜스(14)와 함께 측방으로 벗어나 있으며, 제1 노 용기(1)는 아크로/EAF상으로 작업을 하고 있다.
노 덮개(5)는 제2 노 용기(2) 상에 놓여 있고, 충전된 선철을 정련하기 위해 산소가 분사 랜스(14, 16) 및 분사 랜스 승강 장치(15)에 의해 분사되고 있으며, 제2 노 용기(2)는 전로/BOF상으로 작업을 하고 있다.
제1도는 아크로 용기의 측면도.
제2도는 이중 용기 설비의 평면도.
제3도는 이중 용기 설비의 운전 상태에서의 평면도.
제4도는 덮개 이동 장치를 구비한 이중 용기 설비의 평면도.
제5도는 덮개 이동 장치를 구비한 이중 용기 설비의 운전 상태에서의 평면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1: 제1 노 용기
2: 제2 노 용기
3: 전극
4, 5: 노 덮개
8: 선회 장치
9: 고전류 라인
10: 변압기
13: 보조 덮개
14, 16: 분사 랜스
15: 분사 랜스 승강 장치
17: 지지 장치
19: 측벽
20: 보조벽
21: 슬래그 도어
22: 예열기
23: 출탕구
24: 노 바닥
26: 슬래그
27: 용융물
28, 29: 덮개 이동 장치

Claims (7)

  1. 선회 장치에 전극을 배치하고, 제1 노 용기 및 제2 노 용기 중 하나는 전력 공급망으로부터 완전히 분리하는 반면, 나머지 노 용기는 상기 전력 공급망에 남게 하며, 상기 전력 공급망으로부터 분리된 노 용기는 금속 장입물로 채운 후 바로 노 덮개에 의해 폐쇄하고, 상기 전력 공급망에 남아 있는 노 용기는 용융물 출탕시까지 야금 작업을 수행하게 하는 제강용 이중 용기 아크로의 운전 방법에 있어서,
    상기 제1 노 용기에 대해,
    a) 금속 장입물의 70% 비율까지 액상 선철을 상기 제1 노 용기에 장입하는 단계,
    b) 분사 공정의 열평형에 상응하게 해면철, 광석, 스크랩 및 기타 금속 장입물로 이루어진 군에서 선택된 냉각제를 첨가하는 동시에, 금속 장입물의 화학 분석치에 상응하게 슬래그 형성제를 첨가하면서, 상부로부터 노 덮개(4)를 통과하는 분사 랜스(14)에 의해 산소를 분사하는 단계,
    c) b) 단계 중에 슬래그 도어(21) 및 예열기(22)를 통해 형성되는 슬래그의 적어도 일부를 연속적으로 제거하는 단계,
    d) 분사 랜스(14, 16)를 상기 제1 노 용기(1)로부터 벗어나도록 이동 및 선회시키는 단계,
    e) 상기 선회 장치(8) 상에 배치되고 변압기(10)의 고전류 라인(9)에 접속된 전극(3)을 상기 제1 노 용기(1)로 선회시키는 단계,
    f) 출탕 중량에 도달할 때까지 잔여 금속 장입물을 첨가하는 동시에, 석회를 첨가하면서 상기 제1 노 용기(1)의 전극(3)에 전류를 가하고, 측부 랜스를 통해 산소를 추가로 분사하는 단계,
    g) f) 단계 중에 상기 슬래그 도어(21) 및 예열기(22)를 통해 상기 제1 노 용기(1)에 형성되는 슬래그(26)의 적어도 일부를 연속적으로 제거하고, 용융물(27)을 과열시키는 단계, 그리고
    h) 상기 용융물(27)의 일부를 상기 제1 노 용기(1)에 남겨 놓은 채로 출탕구(23)를 통해 강 주조 도가니로 용융물(27)을 출탕하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 노 용기에 대해,
    상기 제1 노 용기(1)에서 a) - d) 단계를 진행하는 것과 병행하여 제2 노 용기(2)에서 e) - h) 단계를 수행하고,
    상기 제1 노 용기(1)에서 e) - h) 단계를 진행하는 것과 병행하여 제2 노 용기(2)에서 a) - d) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 이중 용기 아크로의 운전 방법.
  2. 제1 노 용기 및 제2 노 용기가 노 덮개에 의해 폐쇄될 수 있고, 선회 장치 상에 배치된 전극과, 산소, 석탄, 석회, 기체 또는 액체 연료용의 분사 랜스를 구비하는 제1항의 방법을 수행하기 위한 이중 용기 아크로에 있어서,
    각각의 노 용기(1, 2)에 대해 전극(3)을 구비한 단일의 선회 장치(8, 9)가 배치되고,
    각각의 노 덮개(4, 5)에 대해 분사 랜스(14, 16)를 위한 분사 랜스 승강 장치(15)가 배치되며,
    상기 노 용기(1, 2)의 노 바닥(24)에는 오목부(25)가 형성되고,
    내화재로 피복된 상기 노 용기(1, 2)의 측벽(19) 위에는 에워싸는 형태로 배치되는 보조벽(20)이 마련되는 것을 특징으로 하는 이중 용기 아크로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 노 덮개(4, 5) 상의 중앙에 이동 가능한 지지 장치(17)에 고정된 보조 덮개(13)가 놓여질 수 있는 것을 특징으로 하는 이중 용기 아크로.
  4. 제2항에 있어서, 상기 노 덮개(4, 5)는 덮개 이동 장치(28, 29)에 의해 상기 제1 노 용기(1) 및 제2 노 용기(2)로부터 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 이중 용기 아크로.
  5. 2항에 있어서, 상기 승강 가능한 수냉식 분사 랜스(14, 16)는 다공(多孔) 분사 랜스로서 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 용기 아크로.
  6. 제2항에 있어서, 추가적인 분사 랜스가, 공지된 바와 같이 냉각식 노벽(18), 둘러싸는 형태의 측벽(19)과 보조벽(20), 그리고 슬래그 도어(21) 중 하나 이상을 통해 상기 제1 노 용기(1) 및 제2 노 용기(2) 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는이중 용기 아크로.
  7. 제2항에 있어서, 상기 노 덮개(4, 5)를 갖는 제1 노 용기(1) 및 제2 노 용기(2)는 직류 아크로이며, 선회 장치(8) 상에는 하나의 전극(3)만이 위치하고, 노 바닥(24) 및 오목부(25)에 바닥 전극이 위치하는 것을 특징으로 하는 이중 용기 아크로.
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