KR100851806B1

KR100851806B1 - 용철제조장치 및 이를 이용한 용철제조방법

Info

Publication number: KR100851806B1
Application number: KR1020060136417A
Authority: KR
Inventors: 정선광; 김행구; 조민영; 이후근
Original assignee: 주식회사 포스코; 지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하 앤드 컴퍼니
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-08-13
Also published as: KR20080061550A

Abstract

본 발명은 유동환원로의 연속 조업일수를 증가시킬 수 있는 용철제조장치 및 이를 이용한 용철제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 용철제조장치는, 분철광석을 환원하여 환원체로 변환하는 하나 이상의 유동환원로, 유동환원로에 분철광석을 공급하는 분철광석 저장조, 괴상탄재와 환원체가 장입되고, 산소가 취입되어 용철을 제조하는 용융가스화로, 및 용융가스화로와 각 유동환원로를 직접 연결하여 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 각 유동환원로에 선택적으로 공급하는 환원가스 공급관을 포함한다.

유동환원로, 분철광석, 환원체, 환원가스, 용융가스화로, 환원가스공급관

Description

용철제조장치 및 이를 이용한 용철제조방법 {APPARATUS FOR MANUFACTURING MOLTEN IRONS AND METHOD FOR MANUFACTURING MOLTEN IRONS USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 유동환원로를 확대하여 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 도 1의 유동환원로와, 유동환원로 주위의 환원가스 공급장치 및 환원체 배출장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4는 도 1의 유동환원로 전체를 가동하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 5는 도 1의 유동환원로 중 예열환원로, 제1 예비환원로 및 제2 예비환원로를 가동하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 6은 도 1의 유동환원로 중 예열환원로와 제1 예비환원로를 가동하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 7은 도 1의 유동환원로 중 예열환원로를 가동하는 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명은 용철제조장치 및 이를 이용한 용철제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다단식 유동환원로의 연속 조업일수를 증가시킬 수 있는 용철제조장치 및 이를 이용한 용철제조방법에 관한 것이다.

철강 산업은 자동차, 조선, 가전, 건설 등의 전체 산업에 기초 소재를 공급하는 핵심 기간산업으로서, 인류의 발전과 함께하여 온 가장 역사가 오래된 산업중의 하나이다. 철강 산업의 중추적인 역할을 담당하는 제철소에서는 원료로서 철광석 및 석탄을 이용하여 용융 상태의 선철인 용철을 제조한 다음, 이로부터 강을 제조하여 각 수요처에 공급하고 있다.

현재, 전세계 철 생산량의 60% 정도가 14세기부터 개발된 고로법으로부터 생산되고 있다. 고로법은 소결 과정을 거친 철광석과 유연탄을 원료로 하여 제조한 코크스 등을 고로에 함께 넣고 열풍을 불어넣어 철광석을 철로 환원하여 용철을 제조하는 방법이다. 그러나 고로법은 코크스 및 소결광 제조를 위한 부대 설비가 필요할 뿐만 아니라 부대 설비로 인한 환경 오염이 심각한 문제점이 있다.

이러한 고로법의 문제점을 해결하기 위하여, 세계 각국은 용융환원 제철법의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 용융환원 제철법에서는 연료 및 환원제로서 일반탄을 직접 사용하고, 철원으로는 광석을 직접 사용하여 용융가스화로에서 용철을 제조한다. 여기서는, 용융가스화로 외벽에 설치된 다수의 풍구를 통해 산소가 취입되어 용융가스화로 내의 석탄충전층을 연소시키면서 용철을 제조한다. 산소는 고온의 환원가스로 전환되어 복수의 유동환원로로 보내지고, 복수의 유동환원로에서 분철광석 및 부원료를 환원 및 소성한 후 외부로 배출된다.

복수의 유동환원로 중 환원가스가 최초로 유입되는 최종 유동환원로는 가장 고온, 고압 및 고환원율의 조업조건을 가지며, 취입되는 환원가스에 다량의 더스트가 포함되어 있다. 최종 유동환원로는 이러한 조업불안 요소로 인해 다른 유동환원로에 비해 청소 및 정비 주기가 짧다. 그리고 최종 유동환원로를 청소 및 정비하기 위해서는 복수의 유동환원로 전체를 비워야 하므로, 최종 유동환원로가 가장 빈번한 조업중단 원인을 제공한다. 따라서 종래에는 최종 유동환원로의 낮은 조업일수로 인해 유동환원로의 조업일수가 단축되고, 가동율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유동환원로의 연속 조업일수를 증가시키고 가동율을 높일 수 있는 용철제조장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 전술한 용철제조장치를 이용한 용철제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 용철제조장치는, 분철광석을 환원하여 환원체로 변환하는 하나 이상의 유동환원로와, 유동환원로에 분철광석을 공급하는 분철광석 저장조와, 괴상탄재와 환원체가 장입되고 산소가 취입되어 용철을 제조하는 용융가스화로와, 용융가스화로와 각 유동환원로를 직접 연결하여 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 각 유동환원로에 선택적으로 공급하는 환원가스 공급관을 포함한다.

환원가스 공급관은 용융가스화로와 연결된 환원가스 주 공급관과, 환원가스 주 공급관으로부터 분기되어 각 유동환원로에 연결된 환원가스 부 공급관을 포함할 수 있다. 환원가스 주 공급관과 환원가스 부 공급관이 만나서 복수의 분기점을 형성하며, 각 이웃한 분기점 사이에 취입밸브가 설치될 수 있다. 또한, 환원가스 부 공급관에도 취입밸브가 설치될 수 있다.

용철제조장치는 유동환원로와 용융가스화로 사이에 설치된 장입호퍼와, 각 유동환원로와 장입호퍼를 직접 연결하여 각 유동환원로 내부의 환원체를 장입호퍼로 선택적으로 배출하는 환원체 배출관을 더 포함할 수 있다. 환원체 배출관에는 배출밸브가 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 용철제조방법은, 분철광석을 복수의 유동환원로를 통과시키면서 환원체로 변환하는 단계와, 괴상탄재와 환원체를 유동환원로와 연결된 용융가스화로에 장입하고, 용융가스화로에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 단계와, 용융가스화로와 각 유동환원로를 직접 연결하는 환원가스 공급관을 통하여 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 2개의 유동환원로에 동시에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 또다른 용철제조방법은, 하나 이상의 제1 유동환원로와 하나 이상의 제2 유동환원로를 포함하는 복수의 유동환원로 중 제1 유동환원로를 정지시키는 단계와, 분철광석을 제2 유동환원로를 통과시키면서 환원체로 변환하는 단계와, 괴상탄재와 환원체를 유동환원로와 연결된 용융가스화로에 장입하고, 용융가스화로에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 단계와, 용융가스화로와 각 유동환원로를 직접 연결하는 환원가스 공급관을 통하여 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 제2 유동환원로에 공급하는 단계를 포함한다.

각 유동환원로는 환원체 배출관을 통해 장입호퍼에 직접 연결될 수 있고, 장입호퍼는 용융가스화로에 연결될 수 있다. 분철광석을 환원체로 변환하는 단계에서, 하나의 제2 유동환원로만이 장입호퍼로 환원체를 배출할 수 있다.

제2 유동환원로에 환원가스를 공급하는 단계에서, 2개의 제2 유동환원로에 환원가스를 동시에 공급할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용철제조장치(100)를 나타낸다. 도 1에 도시한 용철제조장치(100)는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 용철제조장치(100)를 다른 형태로 변형할 수 있다.

용철제조장치(100)는 하나 이상의 유동환원로(200), 용융가스화로(60) 및 괴성체 제조장치(50)를 포함한다. 이외에도 괴성체 제조장치(50)에서 제조한 괴성체를 용융가스로화로(60)에 이송하기 위한 고온 균배압 장치(55)를 더 포함할 수 있다. 괴성체 제조장치(50)와 고온 균배압 장치(55)는 필요에 따라 생략할 수 있다. 고온 균배압 장치(55)는 괴성체 제조장치(50)에서 제조한 괴성체를 용융가스화로(60)로 압송한다. 편의상 설명을 위하여 유동환원로(200) 주변의 환원가스 공급 장치 및 환원체 배출장치는 생략하여 도시한다. 이에 대해서는 후술하는 도 3 내지 도 7을 통하여 상세하게 설명한다.

유동환원로(200)는 예열환원로(10), 제1 예비환원로(20), 제2 예비환원로(30) 및 최종환원로(40)를 포함한다. 도 1에는 순차적으로 연결된 4개의 유동환원로(200)를 도시하였지만, 이는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 3개의 유동환원로를 사용할 수도 있다.

분철광석을 원료로 하여 용철제조장치(100)를 통해 용철을 제조한다. 먼저 분철광석을 건조시켜서 분철광석 저장조(45)에 저장한다. 필요에 따라 부원료를 분철광석과 함께 혼합한 후 건조하여 사용할 수도 있다. 분철광석은 유동환원로(200)를 통과하면서 환원 및 가열되어 환원체로 변환된다. 분철광석은 그 내부에 각각 유동층이 형성된 유동환원로(10, 20, 30, 40)에 순차적으로 장입된다.

먼저, 예열환원로(10)에서는 환원가스에 의해 분철광석을 예열한다. 예열된 분철광석은 제1 예비환원로(20) 및 제2 예비환원로(30)에 장입된다. 여기서 분철광석은 예비 환원된다. 예비 환원된 분철광석은 최종환원로(40)에 장입됨으로써 최종 환원되어 환원체로 변환된다. 환원체를 제조하기 위하여 용융가스화로(60)에서 유동환원로(200)에 환원가스를 공급한다. 환원체는 괴성체 제조장치(50)를 통화여 괴성체로 제조된다. 괴성체 제조장치(50)를 통과하지 않고 환원체를 바로 용융가스화로(60)에 장입할 수도 있다.

괴성체 제조장치(50)는 장입호퍼(501), 한 쌍의 롤(503), 파쇄기(505) 및 저장조(507)를 포함한다. 장입호퍼(501)는 유동환원로(200)를 거치면서 환원 및 소 성된 분철광석을 저장한다. 분철광석은 장입호퍼(501)로부터 한 쌍의 롤(503)로 장입되면서 스트립 형태로 압착 성형된다. 압착 성형된 분철광석은 파쇄기(505)에서 파쇄되어 저장조(507)에 저장된다.

한편, 용융가스화로(60)는 그 상부로부터 괴상탄재를 장입시켜 내부에 석탄충전층을 형성한다. 용융가스화로(60)의 외벽에는 다수의 풍구(601)가 설치되어 산소를 용융가스화로(60)로 취입한다. 산소에 의해 석탄충전층이 연소되면서 촤베드가 형성된다. 괴성체 제조장치(50)에서 제조된 괴성체는 용융가스화로(60) 상부를 통해 장입되어 석탄충전층을 통과하면서 용융 및 부분 환원된다. 이러한 방법을 이용하여 용철을 제조할 수 있다. 용융가스화로(60)의 하부에는 출탕구가 설치되어 용철 및 슬래그를 외부로 배출한다.

그리고 용융가스화로(60) 내부에 형성된 석탄충전층으로부터 수소 및 일산화탄소를 포함하는 고온의 환원가스가 생성된다. 용융가스화로(60)의 상부는 돔형으로 형성되어 있으므로 환원가스 생성에 유리하다. 용융가스화로(60)에서 배출되는 환원가스는 유동환원로(200)에 공급된다. 따라서 분철광석을 환원가스에 의해 환원 및 소성할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시한 유동환원로(200)의 분철광석 이송구조와 환원가스 이송구조를 확대하여 나타낸다. 도 2에는 편의상 유동환원로(200)의 분철광석 이송과 환원가스 이송에 관계되는 부분만 도시하고, 그 나머지 부분은 편의상 생략한다. 도 2에서 굵은 실선은 환원가스 이송경로를 나타내고, 가는 실선은 분철광석 이송경로를 나타낸다.

먼저, 각 유동환원로(10, 20, 30, 40)의 내부에는 싸이클론(401) 및 분산판(403)이 설치된다. 각 유동환원로(10, 20, 30, 40)의 하부로부터 환원가스가 취입되어 상부로 배출된다. 취입된 환원가스는 분산판(403)을 거치면서 유동환원로(10, 20, 30, 40) 내부로 고르게 분산된다. 고르게 분산된 환원가스와 장입된 분철광석에 의해 유동층이 형성된다. 분철광석은 배가스와 함께 상부로 흐르는데, 배가스는 외부로 빠져 나가고, 분철광석은 싸이클론(401)에 의해 포집되어 싸이클론(401)의 하부로 배출된다.

도 2에 도시한 분철광석 이송관은 제1 분철광석 이송관(L101, L201, L301) 및 제2 분철광석 이송관(L102, L202, L302, L402)을 포함한다. 제1 분철광석 이송관(L101, L201, L301)은 각각 이웃하는 유동환원로(10, 20, 30, 40)를 연결한다. 제1 분철광석 이송관(L101, L201, L301) 각각에 밸브(V101, V201, V301)가 설치되어 분철광석의 흐름을 제어한다. 제2 분철광석 이송관(L102, L202, L302, L402)은 각 유동환원로(10, 20, 30, 40)와 냉각조(47)를 상호 연결한다. 제2 분철광석 이송관(L102, L202, L302, L402) 각각에도 밸브(V102, V202, V302, V402)가 설치되어 냉각조(47)를 향한 분철광석의 흐름을 제어한다.

환원가스 이송관(L103, L203, L303)은 각각 이웃하는 유동환원로(10, 20, 30, 40)를 연결한다. 환원가스 이송관(L103, L203, L303) 각각에 밸브(V103, V203, V303)가 설치되어 환원가스의 흐름을 제어한다. 환원가스는 유동환원로(10, 20, 30, 40)의 하부에서 취입되어야 하므로, 환원가스 이송관(L103, L203, L303)은 환원가스가 배출되는 유동환원로(20, 30, 40)의 상부와 환원가스가 취입되는 유동 환원로(10, 20, 30)의 하부를 연결한다.

도 3은 도 1에 도시한 유동환원로(200)와, 유동환원로 주위의 환원가스 공급장치 및 환원체 배출장치를 확대하여 나타낸다. 도 3에는 편의상 제2 분철광석 이송관과 냉각조의 도시를 생략하였다.

환원가스 공급장치는 환원가스 공급관을 포함한다. 환원가스 공급관(L60, L104, L204, L304, L404)은 환원가스 주 공급관(L60)과 환원가스 부 공급관(L104, L204, L304, L404)을 포함한다. 환원가스 주 공급관(L60)은 용융가스화로(도시하지 않음)과 연결되고, 환원가스 부 공급관(L104, L204, L304, L404)은 환원가스 주 공급관(L60)으로부터 분기되어 각각의 유동환원로(10, 20, 30, 40)에 연결되어 있다.

환원가스 주 공급관(L60)은 환원가스 부 공급관(L104, L204, L304, L404)을 만나서 복수의 분기점(P601, P602, P603, P604)을 형성한다. 이웃한 분기점들(P601, P602, P603, P604) 사이마다 각각 취입밸브(V601, V602, V603)가 설치되어 환원가스의 흐름을 제어한다. 또한, 환원가스 부 공급관(L204, L304, L404) 각각에 취입밸브(V604, V605, V606)가 설치되어 환원가스의 흐름을 제어한다.

따라서 환원가스 공급관(L60, L104, L204, L304, L04)을 통해 최종환원로(40) 뿐만 아니라 예열환원로(10), 제1 예비환원로(20) 및 제2 예비환원로(30)가 용융가스화로와 직접 연결된다. 이로써 용융가스화로로부터 각 유동환원로(10, 20, 30, 40)에 선택적으로 환원가스 공급을 제어할 수 있다. 또한, 2개의 유동환원로에 환원가스를 동시에 취입하는 것도 가능하다.

환원체 배출장치는 각각의 유동환원로(10, 20, 30, 40)와 장입호퍼(501)를 상호 연결하는 환원체 배출관(L105, L205, L305, L405)과, 각 환원체 배출관(L105, L205, L305, L405)에 설치되어 환원체의 배출을 제어하는 배출밸브(V105, V205, V305, V405)를 포함한다. 따라서 환원체 배출관(L105, L205, L305, L405)을 통해 각 유동환원로(10, 20, 30, 40)가 장입호퍼(501)와 직접 연결된다.

유동환원로(200)는 전술한 환원가스 공급장치와 환원체 배출장치에 의해 최종환원로(40) 또는 최종환원로(40)를 포함한 2개 이상의 유동환원로를 정지시키고 청소 및 정비를 실행할 수 있다. 그리고 이 기간동안 나머지 유동환원로를 가동시켜 환원체를 제조할 수 있다.

도 4는 유동환원로(200) 전체를 가동하는 상태를 나타낸다. 유동환원로(200) 전체를 가동하고자 하는 경우, 분철광석 저장조(45)로부터 예열환원로(10)에 분철광석을 장입한다. 그리고 제1 분철광석 이송관(L101, L201, L301)의 밸브(V101, V201, V301)를 모두 열어서 예열환원로(10)에 장입된 분철광석이 나머지 유동환원로(20, 30, 40)에 순차적으로 장입되도록 한다. 이때, 각 유동환원로(10, 20, 30, 40)와 냉각조(47)를 연결하는 제2 분철광석 이송관(L102, L202, L302, L402)의 밸브(V101, V202, V302, V402)는 닫는다.

환원가스 공급장치에서는 최종환원로(40)의 환원가스 공급과 관련된 취입밸브(V606)만 열어서 최종환원로(40)에 환원가스를 공급한다. 그리고 취입밸브(V603)를 닫음으로써 나머지 유동환원로(10, 20, 30)에 환원가스가 직접 공급되지 않도록 한다. 또한, 환원가스 이송관(L103, L203, L303)의 밸브(V103, V203, V303)를 모두 열어서 최종환원로(40)에 취입된 환원가스가 나머지 유동환원로(30, 20, 10)에 순차적으로 취입되도록 한다.

다른 한편으로, 최종환원로(40) 및 제2 예비환원로(30)의 환원가스 공급과 관련된 취입밸브(V606, V603, V605)를 열어서 최종환원로(40)와 제2 예비환원로(30)에 환원가스를 동시에 공급할 수 있다. 이 경우, 최종환원로(40)의 환원부담을 경감시킬 수 있다. 도 4에서는 최종환원로(40)에만 환원가스가 취입되는 상태를 도시하였다.

그리고 환원체 배출장치에서는 최종환원로(40)의 환원체 배출과 관련된 배출밸브(V405)만 열고, 나머지 배출밸브(V105, V205, V305)를 닫음으로써 최종환원로(40) 내부의 환원체만을 장입호퍼(501)로 배출시킨다. 이 과정을 통해 환원체를 제조할 수 있다. 한편, 전술한 유동환원로(200) 조업중에 최종환원로(40)를 청소 및 정비해야 할 상황이 발생하면, 최종환원로(40)를 정지시키고, 나머지 유동환원로(10, 20, 30)를 가동하여 연속 조업할 수 있다.

도 5는 최종환원로(40)를 정지시키고 예열환원로(10), 제1 예비환원로(20) 및 제2 예비환원로(30)를 가동하는 상태를 나타낸다. 최종환원로(40)를 정비하고자 하는 경우, 제1 분철광석 이송관(L101, L201, L301)의 밸브(V101, V201, V301) 중 제2 예비환원로(30)와 최종환원로(40) 사이의 밸브(V301)를 닫는다. 그러면 최종환원로(40)에 분철광석이 장입되는 것을 차단할 수 있다. 그 후 제2 분철광석 이송관(L102, L202, L302, L402)의 밸브(V102, V202, V302, V402) 중 최종환원로(40)와 냉각조(47)를 연결하는 밸브(V402)만 열고 나머지 밸브(V102, V202, V302)를 모두 닫는다. 그리하여 최종환원로(40) 내부의 분철광석을 냉각조(47)로 모두 배출시켜 최종환원로(40)를 비운다.

그런 다음 환원가스 공급장치에서는 최종환원로(40)의 환원가스 공급과 관련된 취입밸브(V606)를 닫아서 최종환원로(40)에 환원가스가 공급되지 않도록 한다. 그리고 제2 예비환원로(30)의 환원가스 공급과 관련된 취입밸브(V603, V605)를 열어서 제2 예비환원로(40)에 환원가스를 취입한다. 다른 한편으로, 제1 예비환원로(20)와 제2 예비환원로(30)에 환원가스를 동시에 공급할 수도 있다.

또한, 환원가스 이송관(L103, L203, L303)의 밸브(V103, V203, V303) 중 최종환원로(40)와 제2 예비환원로(30) 사이의 밸브(V303)를 닫아서 최종환원로(40) 내부의 환원가스가 제2 예비환원로(30)에 취입되는 것을 방지한다.

환원체 배출장치에서는 제2 예비환원로(30)의 환원체 배출과 관련된 배출밸브(V305)만 열고, 나머지 배출밸브(V105, V205, V405)를 닫음으로써 제2 예비환원로(30) 내부의 환원체를 장입호퍼(501)로 배출시킨다. 전술한 과정에서는 제2 예비환원로(30)가 최종환원로로 기능하며, 3개의 유동환원로(10, 20, 30)를 가동하여 환원체를 제조할 수 있다.

이와 같이 최종환원로(40)의 광석장입과 가스흐름을 차단함과 동시에 최종환원로(40) 내부를 비움에 따라 최종환원로(40)를 청소 및 정비한다.

전술한 유동환원로(200) 조업중에 다시 제2 예비환원로(30)를 청소 및 정비해야 할 경우가 발생하면, 제2 예비환원로(30)의 가동을 중지하고, 예열환원로(10)와 제1 예비환원로(20)를 가동하여 연속 조업할 수 있다.

도 6은 최종환원로(40)와 제2 예비환원로(30)를 정지시키고 예열환원로(10)와 제1 예비환원로(20)를 가동하는 상태를 나타낸다. 제2 예비환원로(30)를 정비하고자 하는 경우, 제1 분철광석 이송관(L101, L201, L301)의 밸브(V101, V201, V301) 중 제1 예비환원로(20)와 제2 예비환원로(30) 사이의 밸브(V201)를 닫는다. 그러면 제2 예비환원로(30)에 분철광석이 장입되는 것을 차단할 수 있다. 그 후 제2 분철광석 이송관(L102, L202, L302)의 밸브(V102, V202, V302) 중 제2 예비환원로(30)와 냉각조(47)를 연결하는 밸브(V302)만 열고 나머지 밸브(V102, V202)를 모두 닫는다. 그리하여 제2 예비환원로(30) 내부의 분철광석을 냉각조(47)로 모두 배출하여 제2 예비환원로(30)를 비운다.

그런 다음 환원가스 공급장치에서는 최종환원로(40)와 제2 예비환원로(30)의 환원가스 공급과 관련된 취입밸브(V605, V606)를 닫고, 제1 예비환원로(20)의 환원가스 공급과 관련된 취입밸브(V602, V603, V604)를 열어서 제1 예비환원로(20)에 환원가스를 취입한다. 다른 한편으로, 예열환원로(10)와 제1 예비환원로920)에 환원가스를 동시에 공급할 수도 있다. 또한, 환원가스 이송관(L103, L203, L303)의 밸브(V103, V203, V303) 중 제1 예비환원로(20)와 제2 예비환원로(30) 사이의 밸브(V203)를 닫아서 제2 예비환원로(30) 내부의 환원가스가 제1 예비환원로(20)에 취입되는 것을 방지한다.

환원체 배출장치에서는 제1 예비환원로(20)의 환원체 배출과 관련된 배출밸브(V205)만 열고, 나머지 배출밸브(V105, V305, V405)를 닫음으로써 제1 예비환원로(20) 내부의 환원체를 장입호퍼(501)로 배출시킨다. 전술한 과정에서는 제1 예 비환원로(20)가 최종환원로로 기능하며, 2개의 유동환원로(10, 20)를 가동하여 환원체를 제조할 수 있다.

이와 같이 제2 예비환원로(30)의 광석장입과 가스흐름을 차단함과 동시에 제2 예비환원로(30) 내부를 비움에 따라 제2 예비환원로(30)를 청소 및 정비한다. 전술한 유동환원로(200) 조업중에 다시 제1 예비환원로(20)를 청소 및 정비해야 할 경우가 발생하면, 제1 예비환원로(20)의 가동을 중지하고, 예열환원로(10)만을 가동하여 연속 조업할 수 있다.

도 7은 예열환원로(10)만을 가동하는 상태를 나타낸다. 제1 예비환원로(20)를 정비하고자 하는 경우, 제1 분철광석 이송관(L101, L201, L301)의 밸브(V101, V201, V301) 중 제1 예비환원로(20)와 예열환원로(10) 사이의 밸브(V101)를 닫는다. 그러면 제1 예비환원로(20)에 분철광석이 장입되는 것을 차단할 수 있다. 그 후 제2 분철광석 이송관(L102, L202, L302, L402)의 밸브(V102, V202, V302, V402) 중 제1 예비환원로(20)와 냉각조(47)를 연결하는 밸브(V202)만 열고 나머지 밸브를 닫는다. 그리하여 제1 예비환원로(20) 내부의 분철광석을 냉각조(47)로 모두 배출시켜 제1 예비환원로(20)를 비운다.

그런 다음 환원가스 공급장치에서는 최종환원로(40)와 제2 예비환원로(30) 및 제1 예비환원로(20)의 환원가스 공급과 관련된 취입밸브(V604, V605, V606)를 닫고, 예열환원로(10)의 환원가스 공급과 관련된 취입밸브(V601, V602, V603)를 열어서 예열환원로(10)에 환원가스를 취입한다. 또한, 환원가스 이송관(L103, L203, L303)의 밸브(V103, V203, V303)를 모두 닫는다.

환원체 배출장치에서는 예열환원로(10)의 환원체 배출과 관련된 배출밸브(V105)만 열고, 나머지 배출밸브(V205, V305, V405)를 닫음으로써 예열환원로(10) 내부의 환원체를 장입호퍼(501)로 배출시킨다. 전술한 과정에서는 예열환원로(10)가 최종환원로로 기능한다.

이와 같이 제1 예비환원로(20)의 광석장입과 가스흐름을 차단함과 동시에 제1 예비환원로(20) 내부를 비움에 따라 제1 예비환원로(20)를 청소 및 정비한다.

용철제조장치(100)는 환원가스 공급장치와 환원체 배출장치를 통해서 최종환원로(40) 또는 최종환원로(40)를 포함한 2개 이상의 유동환원로를 청소 및 정비하는 동안 나머지 유동환원로를 가동할 수 있다. 따라서 유동환원로(200)의 연속 조업일수를 증가시키고 가동율을 높일 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실험예를 통하여 본 발명을 설명한다. 이러한 본 발명의 실험예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.

실험예

전술한 도 3의 구조를 가진 용철제조장치를 이용하여 다음과 같은 실험을 실시하였다. 환원가스의 공급압력은 3.0bar이고, 배가스의 가스유량은 160,000Nm³/hr이었다. 예열환원로의 내부 온도는 450℃, 제1 예비환원로의 내부 온도는 700℃, 제2 예비환원로 및 최종환원로의 내부 온도는 750℃로 유지하였다. 기타 실험조건은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다.

실험예 1

4개의 유동환원로를 가동하여 환원체를 제조한 후 도 3에 도시한 환원가스 공급장치와 환원체 배기장치를 이용하여 최종 환원로를 정지시키고 3개의 유동환원로를 가동하여 환원체를 제조하였다.

실험예 2

4개의 유동환원로를 가동하여 환원체를 제조할 때, 도 3에 도시한 환원가스 공급장치를 이용하여 최종환원로와 제2 예비환원로에 환원가스를 동시에 취입하였다.

비교예 1

4개의 유동환원로를 가열하여 환원체를 제조한 후 최종환원로 청소 및 정비를 위해 4개의 유동환원로 모두를 정지시켰다.

비교예 2

4개의 유동환원로를 가동하여 환원체를 제조할 때, 최종환원로에만 환원가스를 취입하였다.

전술한 실험예 1 및 비교예 1에 따른 유동환원로의 연속 조업일수 결과를 비교하여 다음의 표 1에 나타낸다.

항목	실험예 1	비교예 1
연속 조업일수	150	80

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실험예 1의 경우, 종래의 비교예 1에 비해 유동환원로의 연속 조업일수를 대폭 증가시켰다. 이에 따라 특정 유동환원로를 청소 및 정비하는 동안에도 환원체를 제조할 수 있었으며, 유동환원로의 장기조업을 수행할 수 있었다.

또한, 전술한 실험예 2 및 비교예 2에 따른 환원체의 환원율 결과를 비교하여 다음의 표 2에 나타낸다.

항목	실험예 2	비교예 2
연속 조업일수	120	80
환원율(%)	71	70

표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실험예 2의 경우, 종래의 비교예 2에 비해 연속 조업일수가 대폭 증가하고, 환원체의 환원율이 높아진 것을 확인할 수 있었다. 이는 최종환원로의 환원부담을 경감시킨 것에 기인한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

본 발명에 따른 용철제조장치에서는 하나 이상의 유동환원로를 청소 및 정비하는 동안 다른 유동환원로를 가동하여 환원체를 제조할 수 있으므로, 유동환원로의 연속 조업일수가 크게 증가한다. 또한, 하나 이상의 유동환원로에 환원가스를 분기하여 동시에 취입함으로써 특정 유동환원로의 환원부담을 경감시키고, 환원체 의 환원율을 향상시킬 수 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims

분철광석을 환원하여 환원체로 변환하는 하나 이상의 유동환원로,

상기 유동환원로에 분철광석을 공급하는 분철광석 저장조,

괴상탄재와 상기 환원체가 장입되고, 산소가 취입되어 용철을 제조하는 용융가스화로,

상기 용융가스화로와 상기 각 유동환원로를 직접 연결하여 상기 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 상기 각 유동환원로에 선택적으로 공급하는 환원가스 공급관,

상기 유동환원로와 상기 용융가스화로 사이에 설치된 장입호퍼, 및

상기 각 유동환원로와 상기 장입호퍼를 직접 연결하여 상기 각 유동환원로 내부의 환원체를 상기 장입호퍼로 선택적으로 배출하는 환원체 배출관

을 포함하는 용철제조장치.
제1항에 있어서,

상기 환원가스 공급관은,

상기 용융가스화로와 연결된 환원가스 주 공급관, 및

상기 환원가스 주 공급관으로부터 분기되어 상기 각 유동환원로에 연결된 환원가스 부 공급관

을 포함하는 용철제조장치.
제2항에 있어서,

상기 환원가스 주 공급관과 상기 환원가스 부 공급관이 만나서 복수의 분기 점을 형성하고, 상기 각 이웃한 분기점 사이에 취입밸브가 설치된 용철제조장치.
제2항에 있어서,

상기 환원가스 부 공급관에 취입밸브가 설치된 용철제조장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 환원체 배출관에 배출밸브가 설치된 용철제조장치.
삭제
i) 하나 이상의 제1 유동환원로와 하나 이상의 제2 유동환원로를 포함하는 복수의 유동환원로, ii) 상기 복수의 유동환원로로부터 배출되는 환원체를 이송하는 환원체 배출관, iii) 상기 환원체 배출관을 통해 상기 복수의 유동환원로와 각각 연결되는 장입호퍼, 및 iv) 상기 장입호퍼와 연결되는 용융가스화로

를 포함하는 용철제조장치를 제공하는 단계,

상기 복수의 유동환원로 중 상기 하나 이상의 제1 유동환원로를 정지시키는 단계,

분철광석을 상기 하나 이상의 제2 유동환원로로만 통과시키면서 환원체로 변환시킨 후 상기 환원체를 상기 장입호퍼로 배출하는 단계,

괴상탄재와 상기 환원체를 상기 용융가스화로에 장입하고, 상기 용융가스화로에 산소를 취입하여 용철을 제조하는 단계, 및

상기 용융가스화로와 상기 복수의 유동환원로를 각각 연결하는 환원가스 공급관을 통하여 상기 용융가스화로에서 배출되는 환원가스를 상기 하나 이상의 제2 유동환원로에 공급하는 단계

를 포함하는 용철제조방법.
삭제
제8항에 있어서,

상기 제2 유동환원로에 환원가스를 공급하는 단계에서, 상기 하나 이상의 제2 유동환원로에 환원가스를 동시에 공급하는 용철제조방법.