KR102455111B1 - 고로의 원료 장입 방법 - Google Patents

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Abstract

벨리스식 장입 장치를 갖는 고로에 있어서, 보통 코크스를 사용한 경우에도, 저반응성 광석을 효율적으로 환원시킬 수 있어, 노 내에서의 광석의 환원 상태를 효과적으로 안정화시킬 수 있는 원료 장입 방법을 제공한다. 노 정상부에 복수의 주호퍼와, 주호퍼보다 용량이 작은 부호퍼를 갖는 벨리스 장입 장치를 구비한 고로의 원료 장입 방법으로서, 복수의 주호퍼 중 하나 이상에 투입된 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 초과인 광석 (x) 을 배출하여 선회 슈트에 의해 노 중심측으로부터 노 벽측을 향해 순차 장입할 때에, 광석 (x) 의 장입을 개시한 후, 적어도, 1 배치에서 장입하는 광석 (x) 전체량의 45 질량％ 의 장입이 완료될 때까지는, 선회 슈트로부터 광석 (x) 만을 장입하고, 그 이후의 임의의 시점부터, 부호퍼에 투입된 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 이하인 저반응성 광석 (y) 의 배출을 개시하고, 그 이후의 임의의 기간, 선회 슈트로부터 광석 (x) 과 함께 저반응성 광석 (y) 을 장입한다.

Description

고로의 원료 장입 방법
본 발명은, 벨리스식 장입 장치를 갖는 고로의 원료 장입 방법에 관한 것이다.
최근, 지구 온난화 방지의 관점에서 CO2 삭감이 요구되고 있다. 철강업에 있어서는 CO2 배출량의 약 70 ％ 가 고로에 의한 것으로, 고로에 있어서의 CO2 배출량의 삭감이 요구된다. 고로에 있어서의 CO2 삭감은, 고로에서 사용하는 코크스, 미분탄, 천연 가스 등의 환원재의 삭감에 의해 가능하다.
한편, 환원재, 특히 코크스를 삭감하는 경우, 노 내 통기성을 담보하고 있는 코크스가 감소하기 때문에, 노 내 통기 저항이 증가한다. 일반적인 고로에서는, 노 정상으로부터 장입된 광석이 연화를 개시하는 온도에 도달하면, 상부에 존재하는 원료의 자중에 의해 공극을 메우면서 변형된다. 이 때문에, 고로 하부에서는, 광석층의 통기 저항이 매우 크고, 가스가 거의 흐르지 않는 융착대가 형성된다. 이 융착대의 통기성이 고로 전체의 통기성에 크게 영향을 미치고 있어, 고로에 있어서의 생산성을 율속하고 있다.
환원재비를 저감시키기 위해서, 융착대의 통기 저항을 개선하여 광석의 환원성을 높이기 위해서는, 광석층에 코크스를 혼합하는 것이 유효한 것이 알려져 있고, 광석층에 코크스를 혼합하기 위한 방법에 관하여, 수많은 제안이 이루어지고 있다. 특허문헌 1 에는, 고반응성 코크스 (JIS 반응성이 30 ％ 이상인 코크스) 를 저반응성 광석 (JIS 환원성이 낮은 광석) 과 혼합함으로써, 저반응성 광석을 고효율로 반응시켜 광석의 환원성을 높이도록 한 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 2 에는, 복수의 주호퍼로부터 동시에 복수 원료를 장입하는 고로에 대한 원료 장입 방법이 개시되어 있다.
일본 특허공보 평7-76366호 국제 공개 2013/172045호
그러나, 특허문헌 1 에 개시된 방법은, 보통 코크스보다 강도가 작은 고반응성 코크스를 사용할 필요가 있어, 보통 코크스만을 사용하는 고로 조업에는 적용할 수 없다. 즉, 특허문헌 1 에는, 광석으로서 JIS 환원성 55 ％ 의 광석만을 사용하고, 이 저반응성 광석에, 일부를 고반응성 코크스로 치환한 코크스를 혼합한 예가 개시되어 있는데, 만일, 보통 코크스만을 사용한 경우에는, 저반응성 광석의 환원성을 충분히 확보할 수 없다.
특허문헌 2 에는, 복수의 주호퍼로부터 동시에 복수 원료를 장입하는 고로에 대한 원료 장입 방법을 제시하고 있지만, 고로에 대한 원료 배출시에는 고로 내 분위기로 치환하는 균배압 시간이 필요해진다. 생산량의 유지를 위해서는, 소량 원료만으로의 호퍼 사용은 곤란하다.
본 발명의 목적은, 이상과 같은 종래 기술의 과제를 해결하여, 벨리스식 장입 장치를 갖는 고로에 있어서, 보통 코크스를 사용한 경우에도, 저반응성 광석을 효율적으로 환원시킬 수 있는 고로의 원료 장입 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 이하와 같다.
[1] 노 정상부에 복수의 주호퍼와, 상기 주호퍼보다 용량이 작은 부호퍼를 갖는 벨리스 장입 장치를 구비한 고로의 원료 장입 방법으로서, 상기 복수의 주호퍼 중 하나 이상에 투입된 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 초과인 광석 (x) 을 배출하여 선회 슈트에 의해 노 중심측으로부터 노 벽측을 향해 순차 장입할 때에, 상기 광석 (x) 의 장입을 개시한 후, 적어도, 1 배치에서 장입하는 상기 광석 (x) 전체량의 45 질량％ 의 장입이 완료될 때까지는, 상기 선회 슈트로부터 상기 광석 (x) 만을 장입하고, 그 이후의 임의의 시점부터, 상기 부호퍼에 투입된 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 이하인 저반응성 광석 (y) 의 배출을 개시하고, 그 이후의 임의의 기간, 상기 선회 슈트로부터 상기 광석 (x) 과 함께 상기 저반응성 광석 (y) 을 장입하는, 고로의 원료 장입 방법.
[2] 상기 부호퍼에 복수 차지분의 상기 저반응성 광석 (y) 을 투입하고, 상기 부호퍼로부터 1 차지분의 상기 저반응성 광석 (y) 을 각 배치에 분할하여 장입하는, [1] 에 기재된 고로의 원료 장입 방법.
[3] 노 정상부에 복수의 주호퍼와, 상기 주호퍼보다 용량이 작은 부호퍼를 갖는 벨리스 장입 장치를 구비한 고로의 원료 장입 방법으로서, 상기 복수의 주호퍼 중 하나 이상에 투입된 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 초과인 광석 (x) 을 배출하여 선회 슈트에 의해 노 벽측으로부터 노 중심측을 향해 순차 장입할 때에, 상기 광석 (x) 의 장입 개시와 동시에 또는 장입 개시 후의 임의의 시점부터, 상기 부호퍼에 투입된 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 이하인 저반응성 광석 (y) 의 배출을 개시하여, 상기 선회 슈트로부터 상기 광석 (x) 과 함께 상기 저반응성 광석 (y) 을 장입하고, 적어도, 1 배치에서 장입하는 상기 광석 (x) 전체량의 56 질량％ 의 장입이 완료되는 시점까지, 상기 저반응성 광석 (y) 의 장입을 정지시키는, 고로의 원료 장입 방법.
[4] 상기 부호퍼에 복수 차지분의 상기 저반응성 광석 (y) 을 투입하고, 상기 부호퍼로부터 1 차지분의 상기 저반응성 광석 (y) 을 각 배치에 분할하여 장입하는, [3] 에 기재된 고로의 원료 장입 방법.
[5] 상기 부호퍼는, 호퍼 본체 및 배출구를 갖고, 상기 부호퍼는, 상기 호퍼 본체 및 상기 배출구의 중심축이 상기 고로의 노체 중심축과 일치하는 위치에 형성되는, [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 고로의 원료 장입 방법.
본 발명에 의하면, 고로 반경 방향에 있어서 환원 부하가 작은 부위에 한정하여 저반응성 광석 (난환원성 광석) 을 장입할 수 있으므로, 보통 코크스를 사용한 경우에도, 저반응성 광석을 효율적으로 환원시킬 수 있다.
도 1 은, 노체 상부를 잘라낸 상태의 벨리스 장입 장치 (1a) 의 사시도이다.
도 2 는, 도 1 의 II-II 단면도이다.
도 3 은, 노체 상부를 잘라낸 상태의 벨리스 장입 장치 (1b) 의 사시도이다.
도 4 는, 도 3 의 IV-IV 단면도이다.
도 5 는, 표준적인 광석층 두께의 반경 방향의 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 선회 슈트 (4) 에 의한 원료의 장입 범위를, 무차원 반경과 장입 비율의 관계로 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 노 내의 원료 장입층 최상부의 종단면이다.
도 8 은, 원료의 장입 범위 및 장입 중심 위치를 무차원 반경과 장입 비율의 관계로 나타내는 그래프이다.
도 9 는, 실시예에서 사용한 모형 시험 장치의 모식도이다.
도 10 은, 모형 시험 장치로부터 배출된 배출 원료의 분할 회수 방법을 설명하는 도면이다.
도 11 은, 노 중심측으로부터 노 벽측을 향해 원료를 순차 장입한 경우에 있어서의 저반응성 광석 (y) 의 비율과 장입 비율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12 는, 노 벽측으로부터 노 중심측을 향해 원료를 순차 장입한 경우에 있어서의 저반응성 광석 (y) 의 비율과 장입 비율의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명에서는, 노 정상부에 복수의 주호퍼와, 이 주호퍼보다 용량이 작은 부호퍼를 갖는 벨리스 장입 장치를 사용하고, 복수의 주호퍼 중 하나 이상의 주호퍼에 보통 광석, 즉 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 초과인 광석 (x) 을 투입하고, 부호퍼에는, 복수 차지분의 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 이하인 저반응성 광석 (y) 을 투입하고, 이들 주호퍼와 부호퍼로부터 각각 1 차지분의 광석 (x) 과 저반응성 광석 (y) 을 복수의 배치에 분할하여 노 내에 장입한다. 이와 같은 원료 장입에서는, 주호퍼 및 부호퍼로부터의 원료의 절출량을 조정함으로써 저반응성 광석 (y) 의 혼합 비율을 변경할 수 있기 때문에, 저반응성 광석 (y) 을 바람직한 혼합 형태로 용이하게 제어할 수 있다.
일반적으로, 고로에서 주원료로서 사용되는 광석의 JIS 환원율 (RI) 은 55 ％ 초과 (통상적으로는 80 ％ 정도 이하) 이고, JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 이하인 광석은 저반응성으로 간주할 수 있다. 본 발명에서는, JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 이하인 광석을 저반응성 광석 (y) 으로 한다. 그 중에서도 JIS 환원율 (RI) 이 40 ％ 이하인 광석은 특히 난환원성이므로, 본 발명은 이와 같은 광석을 사용하는 경우에 특히 유용하다. 여기서, JIS 환원율 (RI) 은, JIS (일본 공업 규격) M8713 으로 규정되는 환원 시험 방법으로 측정할 수 있다.
본 발명에 있어서 광석 (광석 (x), 저반응성 광석 (y)) 이란, 철원인 소결광, 괴광석, 펠릿 등의 1 종 이상을 의미한다. 주로 슬래그의 성분 조정을 목적으로 한 부원료 (예를 들어, 석회석, 규석, 사문암 등) 가 광석 (x) 에 혼합되는 경우, 광석은 상기 부원료를 포함한다.
본 발명에서 사용하는 코크스는, 이른바 보통 코크스, 즉, JIS 반응성 (JIS (일본 공업 규격) K2151 : 2004 의 반응성 시험 방법으로 측정한 JIS 반응성) 이 30 ％ 이하인 코크스이면 된다.
고로의 조업에서는, 고로 내에 광석층과 코크스층이 교대로 형성되도록 원료가 장입된다. 1 층의 광석층을 형성시키는 데에 사용되는 광석이 1 차지분의 광석이며, 이 1 차지분의 광석이 복수의 배치에 분할되어 고로 내에 장입된다. 본 발명에 관련된 고로의 원료 장입 방법은, 1 배치에서 장입되는 광석 (광석 (x), 저반응성 광석 (y)) 의 장입 방법을 대상으로 한다.
1 배치에서 장입되는 원료의 입경에 변동이 있으면, 노 내의 가스 흐름이 불안정해질 우려가 있다. 이 때문에, 부호퍼 내의 원료의 강하가 매스 플로가 되도록 하고, 부호퍼에 투입된 원료가, 투입된 순서대로 부호퍼로부터 배출시키는 것이 바람직하다. 부호퍼의 배출구의 직경을 d1 로 하고, 부호퍼의 호퍼 본체의 직경을 d2 로 하면, 호퍼 본체의 직경 d2 가, d1 ＜ d2 ≤ 1.5 × d1 을 만족하는 것이 바람직하다. 이로써, 부호퍼 내에 있어서의 원료의 강하가 매스 플로가 된다.
도 1 및 도 2 는, 본 발명에서 사용하는 고로의 벨리스 장입 장치의 일 실시형태를 나타내는 모식도이다. 도 1 은, 노체 상부를 잘라낸 상태의 벨리스 장입 장치 (1a) 의 사시도이다. 도 2 는, 도 1 의 II-II 단면도이다. 벨리스 장입 장치 (1a) 는, 노체 중심축을 중심으로 하는 1 개의 가상원 상에 호퍼 중심축을 갖는 3 기의 주호퍼 (2) 와, 이들 복수의 주호퍼 (2) 의 외측에 배치된 1 기의 부호퍼 (3) 를 가지고 있다.
도 3 및 도 4 는, 본 발명에서 사용하는 고로의 벨리스 장입 장치의 다른 실시형태를 나타내는 모식도이다. 도 3 은, 노체 상부를 잘라낸 상태의 벨리스 장입 장치 (1b) 의 사시도이다. 도 4 는, 도 3 의 IV-IV 단면도이다. 도 1및 도 2 의 실시형태와 동일하게, 이 벨리스 장입 장치 (1b) 도 노체 중심축을 중심으로 하는 1 개의 가상원 상에 호퍼 중심축을 갖는 3 기의 주호퍼 (2) 와, 1 기의 부호퍼 (3) 를 가지고 있다. 벨리스 장입 장치 (1b) 에서는, 이 부호퍼 (3) 가 3 기의 주호퍼 (2) 에 중심에 형성되고, 부호퍼 (3) 의 호퍼 본체 (3a) 및 배출구 (3b) 의 중심축이, 고로의 노체 중심축과 일치하도록 형성되어 있다.
이상과 같은 각 실시형태의 벨리스 장입 장치 (1a, 1b) 에 있어서, 주호퍼 (2) 로부터 배출된 광석 (x) 과 부호퍼 (3) 로부터 배출된 저반응성 광석 (y) 은, 집합 호퍼 (5) 를 경유하여 선회 슈트 (4) 로부터 노 내에 장입된다. 도 1, 도 3 에 있어서, 6 은 고로 본체, 7 은 장입 벨트 컨베이어이다.
저반응성 광석 (y) 의 배출 속도를 제어할 수 있도록, 부호퍼 (3) 의 배출구에는 유량 조정 밸브 (도시 생략) 가 형성되어 있다.
이하, 상기 서술한 벨리스 장입 장치 (1a, 1b) 를 사용하는 경우를 예로, 본 발명의 원료 장입 방법의 상세를 설명한다.
도 5 는, 표준적인 광석층 두께의 반경 방향의 분포를 나타내는 그래프이다. 도 5 의 세로축은 장입층 최상부에 있어서의 「광석층 두께/전체층 두께 (광석층 두께 ＋ 코크스층 두께)」이고, 가로축은 무차원 반경이다. 여기서, 무차원 반경은, 노 중심을 시점 (0) 으로 하고, 노 벽을 종점 (1.0) 으로 하는 고로의 무차원 반경을 의미한다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 무차원 반경 0.6 이상의 노 벽측 및 무차원 반경 0.4 이하의 노 중심측에서 광석층 두께가 얇아지는 것을 알 수 있다. 광석층 두께가 얇아지는 영역은, 가스류가 많고 환원 부하가 낮은 영역이므로, 저반응성 광석 (y) 은 이와 같은 환원 부하가 낮은 영역에 장입하는 편이 바람직하다. 한편, 무차원 반경이 0.4 이하가 되는 노 중심측에 저반응성 광석 (y) 을 장입한 경우, 저반응성 광석 (y) 의 반응 지연에서 기인하는 융착대 처짐 등에 의해, 고로 중심측의 가스류가 억제되어, 통기성 악화나 히트 로스 증가를 유발할 우려가 있다. 따라서, 저반응성 광석 (y) 은, 무차원 반경 0.6 이상의 영역에 장입하는 것이 바람직하다.
도 6 은, 선회 슈트 (4) 에 의한 원료의 장입 범위를, 무차원 반경과 장입 비율의 관계로 나타내는 그래프이다. 도 6 에 나타낸 장입 범위는, 도 9 에 나타낸 1/20 스케일의 모형 시험 장치에 의해 구한 것이다. 도 6(a) 는 원료를 노 중심측으로부터 노 벽측을 향해 순차 장입한 경우의 장입 범위를 나타낸다. 도 6(b) 는 원료를 노 벽측으로부터 노 중심측을 향해 순차 장입한 경우의 원료 장입 범위를 나타낸다. 여기서, 장입 범위란, 고로 내로 선회 슈트 (4) 로부터 원료가 장입되어 장입 베이스면 상에 퇴적한 원료의 산 (山) 의 노 반경 방향에서의 장입 (퇴적) 범위를 의미한다. 고로 노 정상의 원료의 퇴적면은 노 중심부가 가장 낮은 위치가 되는 막자사발상으로 되어 있고, 그 사면에 선회 슈트 (4) 로부터 원료가 낙하한 위치를 장입 중심 위치로 한다. 그리고, 그 장입 중심 위치에서 노 중심 방향 및 노 벽 방향으로 원료가 확산되어 퇴적한 범위를 장입 범위로 하고 있다. 노 중심측으로부터 노 벽측으로 선회 슈트 (4) 를 이동시키면, 막자사발상의 사면의 하측으로부터 원료가 장입되므로, 노 중심측으로의 원료의 확산이 억제된다. 이 때문에, 노 중심측으로부터 노 벽측으로 선회 슈트 (4) 를 이동시켜 원료를 장입한 경우의 장입 범위는, 노 벽측으로부터 노 중심측으로 선회 슈트 (4) 를 이동시켜 원료를 장입한 경우보다 좁아진다. 도 6 의 가로축의 「장입 비율」이란, 선회 슈트 (4) 에 의해 1 배치분의 원료를 노 중심측으로부터 노 벽측을 향해, 또는 노 벽측으로부터 노 중심측을 향해 순차 장입할 때에, 1 배치에서 장입하는 광석 (x) 전체량 중, 노 반경 방향의 각 장입 위치에 있어서 장입이 완료된 광석 (x) 의 비율을 의미한다. 예를 들어, 장입 비율 0.1 이란, 1 배치에서 장입하는 광석 (x) 전체량 중, 그 장입 위치에 있어서 10 질량％ 의 장입이 완료된 것을 나타낸다.
도 7 은, 노 내의 원료 장입층 최상부의 종단면이다. 도 7 에 「장입 범위」와 그 중심인 「장입 중심 위치」를 모식적으로 나타냈다.
원료를 노 중심측으로부터 노 벽측을 향해 순차 장입하는 경우, 도 6(a) 에 의하면, 무차원 반경 0.6 이상의 영역에 대응하는 것은, 장입 비율 0.45 이상의 영역인 것을 알 수 있다. 원료를 노 벽측으로부터 노 중심측을 향해 순차 장입하는 경우, 도 6(b) 에 의하면, 무차원 반경 0.6 이상의 영역에 대응하는 것은, 장입 비율 0.56 이하의 영역인 것을 알 수 있다.
그래서, 본 발명에서는, 1 개의 주호퍼 (2) 에 투입된 광석 (x) 을 배출하여 선회 슈트 (4) 에 의해 노 중심측으로부터 노 벽측을 향해 순차 장입하는 경우 (본 발명의 제 1 원료 장입 방법) 에는, 광석 (x) 의 장입을 개시한 후, 적어도, 1 배치에서 장입하는 광석 (x) 전체량의 45 질량％ 의 장입이 완료될 때까지는, 선회 슈트 (4) 로부터 광석 (x) 만을 장입하고, 그 이후의 임의의 시점부터, 부호퍼 (3) 에 투입된 저반응성 광석 (y) 의 장입을 개시하고, 그 이후의 임의의 기간, 선회 슈트 (4) 로부터 광석 (x) 과 함께 저반응성 광석 (y) 을 장입한다. 여기서, 저반응성 광석 (y) 의 장입을 개시하는 타이밍은, 장입해야 할 광석 (x) 전체량의 45 질량％ 의 장입이 완료된 시점이어도 되고, 장입해야 할 광석 (x) 전체량의 45 질량％ 의 장입이 완료된 후, 일정 기간 경과한 후여도 된다. 저반응성 광석 (y) 의 장입은, 광석 (x) 전체량의 장입이 완료될 때까지 실시해도 되고, 광석 (x) 전체량의 장입이 완료되기 이전에 정지시켜도 된다. 저반응성 광석 (y) 의 배출을 개시하는 타이밍이나 저반응성 광석 (y) 의 장입을 실시하는 기간은, 필요해지는 저반응성 광석 (y) 의 혼합 형태에 따라 결정하면 된다.
1 개의 주호퍼 (2) 에 투입된 광석 (x) 을 배출하여 선회 슈트 (4) 에 의해 노 벽측으로부터 노 중심측을 향해 순차 장입하는 경우 (본 발명의 제 2 원료 장입 방법) 에는, 광석 (x) 의 장입 개시와 동시에 또는 장입 개시 후의 임의의 시점부터, 부호퍼 (3) 에 투입된 저반응성 광석 (y) 의 장입을 개시하여, 선회 슈트 (4) 로부터 광석 (x) 과 함께 저반응성 광석 (y) 을 장입하고, 적어도, 1 배치에서 장입하는 광석 (x) 전체량의 56 질량％ 의 장입이 완료되는 시점까지, 저반응성 광석 (y) 의 장입을 정지시킨다. 이 경우에도, 저반응성 광석 (y) 의 장입을 개시하는 타이밍이나 저반응성 광석 (y) 의 장입을 실시하는 기간은, 필요해지는 저반응성 광석 (y) 의 혼합 형태에 따라 결정하면 된다.
상기와 같은 특정한 무차원 반경 영역 (특정한 장입 비율의 영역) 에 있어서 저반응성 광석 (y) 을 함유하는 원료의 장입을 실시하는 경우, 도 7 에 나타내는 장입 원료의 산 (a1) 과 같이 「장입 중심 위치」가 그 지정 범위 (상기 특정한 무차원 반경 영역) 내에 들어가도록 할 필요가 있다. 예를 들어, 도 7 의 장입 원료의 산 (a2) 과 같이 「장입 중심 위치」가 지정 범위 (상기 특정한 무차원 반경 영역) 내에 없는 경우에는, 장입 범위와 지정 범위가 일부 중복되어 있어도, 장입 원료의 산의 과반수가 지정 범위 외가 되는 경우가 있으므로 바람직하지 않다. 도 8 은, 원료의 장입 범위 및 장입 중심 위치를 무차원 반경과 장입 비율의 관계로 나타내는 그래프이다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 「장입 중심 위치」를 기준으로 하면 무차원 반경 0.4 ∼ 0.6 의 영역은, 장입 비율 0.27 ∼ 0.46 의 영역에 대응한다.
이와 같이, 목표로 하는 타이밍으로 저반응성 광석 (y) 을 노 내에 장입함으로써, 노 중심측이나 환원 부하가 높은 영역을 피해, 저반응성 광석 (y) 을 환원 부하가 낮은 영역에 장입할 수 있다. 이로써, 보통 코크스를 사용한 경우에도, 저반응성 광석 (y) 을 효율적으로 환원시킬 수 있다. 또한, 노 중심부에 저반응성 광석 (y) 이 장입되는 것에 의한 통기성 악화도 억제되어, 가스 흐름이나 광석의 환원 상태를 효과적으로 안정화시킬 수 있어, 고로 조업에 있어서의 환원재비를 저감시킬 수 있다.
도 1 및 도 2 의 벨리스 장입 장치 (1a) 와, 도 3 및 도 4 의 벨리스 장입 장치 (1b) 를 비교한 경우, 부호퍼 (3) 가 고로 중심축을 벗어나서 배치된 도 1 및 도 2 의 벨리스 장입 장치 (1a) 에서는, 선회 슈트 (4) 의 선회 위치가, 고로 중심축에 대해 부호퍼측인 경우와 반 (反) 부호퍼측인 경우에서 원료류의 낙하 위치에 편차가 발생한다. 이에 반해, 부호퍼 (3) 의 본체 및 배출구의 중심축이 노체 중심축과 일치하는 도 3 및 도 4 의 벨리스 장입 장치 (1b) 는, 주호퍼 (2) 로부터 배출되는 원료와 부호퍼 (3) 로부터 배출되는 원료의 속도 벡터의 절대치가 모든 주호퍼 (2) 에서 동일해져서, 원료류의 낙하 위치에 상기와 같은 편차를 발생시키는 경우가 없다. 이 때문에, 원료의 낙하 위치를 고정밀도로 제어하는 것이 용이하다. 집합 호퍼 (5) 의 바로 위쪽에 부호퍼 (3) 가 존재함으로써, 부호퍼 (3) 로부터 집합 호퍼 (5) 까지의 원료 유로를 생략할 수 있어, 배출 타이밍 등의 조정도 용이해진다.
본 발명에서는 부호퍼 (3) 에 복수 차지분의 저반응성 광석 (y) 을 투입하고, 부호퍼 (3) 로부터 1 차지분의 저반응성 광석 (y) 을 복수의 배치에 분할하여 고로 내에 장입한다. 이로써, 원료 배출시의 균배압 시간을 삭감할 수 있으므로, 독립된 부호퍼를 사용하여 소량 원료를 고로 내에 장입하는 경우여도 고로의 생산량을 유지할 수 있다.
실시예
1/20 스케일의 모형 시험 장치를 사용하여, 광석 (x) 과 저반응성 광석 (y) 의 장입 시험을 실시하였다. 도 9 는, 실시예에서 사용한 모형 시험 장치의 모식도이다. 저반응성 광석 (y) 의 배출 속도를 제어할 수 있도록, 모형 시험 장치의 부호퍼의 배출구에 유량 조정 밸브 (도시 생략) 를 형성하고 있다.
광석 (x) 으로는 JIS 환원율 (RI) 이 65 ％ 인 광석 (소결광) 을 사용하고, 저반응성 광석 (y) 으로는 JIS 환원율 (RI) 이 50 ％ 인 광석 (괴광석) 을 사용하였다. 코크스는 보통 코크스를 사용하였다. 발명예에서는, 주호퍼에 광석 (x) 을 투입하고, 부호퍼에 저반응성 광석 (y) 을 투입하고, 주호퍼로부터의 광석 (x) 의 배출 기간의 일부에 있어서 부호퍼로부터 저반응성 광석 (y) 을 배출하였다. 한편, 비교예에서는, 종래법에 준하여 주호퍼만을 사용하고, 주호퍼에 광석 (x) 과 저반응성 광석 (y) 을 소정 상태가 되도록 투입하고, 주호퍼로부터 이것들을 배출하였다.
도 10 은, 모형 시험 장치로부터 배출된 배출 원료의 분할 회수 방법을 설명하는 도면이다. 이 시험에서는, 도 10 에 나타내는 바와 같이 모형 시험 장치로부터 선회 슈트를 분리하고, 반송 컨베이어 상에 복수 개의 샘플링 박스를 설치하고, 이 샘플링 박스를 원료 배출과 동기하여 일정 속도로 이동시킴으로써, 배출 원료를 분할 회수하였다. 회수한 배출 원료에 대해, 광석 (x) 과 저반응성 광석 (y) 의 색조차에 기초하는 화상 해석을 실시하고, 배출 원료 중의 저반응성 광석 (y) 의 비율을 구하였다.
모형 시험 장치를 사용하여, 선회 슈트에 의해 노 중심측으로부터 노 벽측을 향해 원료를 순차 장입하는 장입 시험을 실시하고, 배출 원료 중의 저반응성 광석 (y) 의 비율을 상기 방법으로 측정하였다. 도 11 은, 노 중심측으로부터 노 벽측을 향해 원료를 순차 장입한 경우에 있어서의 저반응성 광석 (y) 의 비율과 장입 비율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 발명예 1 에서는 목표로 하는 장입 비율 0.45 이상을 만족하는 장입 비율 0.7 이상의 영역에, 저반응성 광석 (y) 을 장입할 수 있었다. 발명예 2 에서는, 장입 비율 0.8 이상의 영역에 집중하여 저반응성 광석 (y) 을 장입할 수 있었다. 한편, 비교예 1 에서는, 장입 비율 0.45 미만이 되는 영역에도 저반응성 광석 (y) 이 장입되어 있고, 장입 비율 0.45 이상이 되는 영역에만 저반응성 광석 (y) 을 장입할 수 없었다.
마찬가지로, 모형 시험 장치를 사용하여, 선회 슈트에 의해 노 벽측으로부터 노 중심측을 향해 원료를 순차 장입하는 장입 시험을 실시하고, 배출 원료 중의 저반응성 광석 (y) 의 비율을 상기 방법으로 측정하였다. 도 12 는, 노 벽측으로부터 노 중심측을 향해 원료를 순차 장입한 경우에 있어서의 저반응성 광석 (y) 의 비율과 장입 비율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12 에 나타내는 바와 같이, 발명예 3 에서는 목표로 하는 장입 비율 0.56 이하를 만족하는 장입 비율 0.2 이하의 영역에 저반응성 광석 (y) 을 장입할 수 있었다. 한편, 비교예 2 에서는, 장입 비율이 0.56 보다 높은 영역에도 저반응성 광석 (y) 이 장입되어 있고, 장입 비율 0.56 이하가 되는 영역에만 저반응성 광석 (y) 을 장입할 수 없었다.
표 1 에, 각 실시예 및 비교예의 조업 조건을 고로 조업 예측 모델에 의해 평가한 결과를 정리하여 나타낸다. 표 1 에 나타내는 바와 같이, 발명예 1 ∼ 3 은, 비교예 1, 2 보다 환원재비 및 충전층의 압력 손실이 저하되었다. 이와 같이, 목표로 한 타이밍으로 저반응성 광석 (y) 을 배출함으로써, 저반응성 광석 (y) 을 환원 부하가 낮은 영역에 장입할 수 있다. 이로써, 광석의 환원 상태를 안정화시킬 수 있음과 함께, 고로 중심측에 저반응성 광석 (y) 이 장입되는 것에 의한 통기성 악화나 히트 로스 증가도 억제되고, 이 결과, 고로의 환원재비를 저감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
Figure 112020103061287-pct00001
1a : 벨리스 장입 장치
1b : 벨리스 장입 장치
2 : 주호퍼
3 : 부호퍼
3a : 호퍼 본체
3b : 배출구
4 : 선회 슈트
5 : 집합 호퍼
6 : 고로 본체
7 : 장입 벨트 컨베이어

Claims (5)

  1. 노 정상부에 복수의 주호퍼와, 상기 주호퍼보다 용량이 작은 부호퍼를 갖는 벨리스 장입 장치를 구비한 고로의 원료 장입 방법으로서,
    상기 복수의 주호퍼 중 하나 이상에 투입된 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 초과인 광석 (x) 을 배출하여 선회 슈트에 의해 노 중심측으로부터 노 벽측을 향해 순차 장입할 때에,
    상기 광석 (x) 의 장입을 개시한 후, 적어도, 1 배치에서 장입하는 상기 광석 (x) 전체량의 45 질량％ 의 장입이 완료될 때까지는, 상기 선회 슈트로부터 상기 광석 (x) 만을 장입하고,
    그 이후의 임의의 시점부터, 상기 부호퍼에 투입된 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 이하인 저반응성 광석 (y) 의 배출을 개시하고, 그 이후의 임의의 기간, 상기 선회 슈트로부터 상기 광석 (x) 과 함께 상기 저반응성 광석 (y) 을 장입하는, 고로의 원료 장입 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호퍼에 복수 차지분의 상기 저반응성 광석 (y) 을 투입하고, 상기 부호퍼로부터 1 차지분의 상기 저반응성 광석 (y) 을 각 배치에 분할하여 장입하는, 고로의 원료 장입 방법.
  3. 노 정상부에 복수의 주호퍼와, 상기 주호퍼보다 용량이 작은 부호퍼를 갖는 벨리스 장입 장치를 구비한 고로의 원료 장입 방법으로서,
    상기 복수의 주호퍼 중 하나 이상에 투입된 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 초과인 광석 (x) 을 배출하여 선회 슈트에 의해 노 벽측으로부터 노 중심측을 향해 순차 장입할 때에,
    상기 광석 (x) 의 장입 개시와 동시에 또는 장입 개시 후의 임의의 시점부터, 상기 부호퍼에 투입된 JIS 환원율 (RI) 이 55 ％ 이하인 저반응성 광석 (y) 의 배출을 개시하여, 상기 선회 슈트로부터 상기 광석 (x) 과 함께 상기 저반응성 광석 (y) 을 장입하고,
    적어도, 1 배치에서 장입하는 상기 광석 (x) 전체량의 56 질량％ 의 장입이 완료되는 시점까지, 상기 저반응성 광석 (y) 의 장입을 완료하는, 고로의 원료 장입 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 부호퍼에 복수 차지분의 상기 저반응성 광석 (y) 을 투입하고, 상기 부호퍼로부터 1 차지분의 상기 저반응성 광석 (y) 을 각 배치에 분할하여 장입하는, 고로의 원료 장입 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부호퍼는, 호퍼 본체 및 배출구를 갖고,
    상기 부호퍼는, 상기 호퍼 본체 및 상기 배출구의 중심축이 상기 고로의 노체 중심축과 일치하는 위치에 형성되는, 고로의 원료 장입 방법.
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