KR20010074550A

KR20010074550A - 용기 리라이닝 방법

Info

Publication number: KR20010074550A
Application number: KR1020010003702A
Authority: KR
Inventors: 죤매튜 구르; 마틴죠셉 듄
Original assignee: 테리 에이. 매튜스; 테크놀라지칼 리소시스 피티와이. 리미티드.
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2001-08-04
Also published as: EP1120618B1; JP2001289571A; RU2274659C2; JP2012247183A; TW494219B; ZA200100629B; AUPQ525500A0; BR0100158A; CN1702417A; EP1120618A2; CN100470178C; CN1310326A; DE60121638D1; US20010020758A1; CA2332153A1; BR0100158B1; CA2332153C; US6565798B2; EP1120618A3; MY129021A

Abstract

본 발명은 적어도 1000℃ 이상의 용융 욕 온도를 요구하는 상태 하에서 용융 금속을 생성하는 직접 제철 공정을 수행하는데 이용되는 용기의 리라이닝 방법에 관한 것이다. 상기 용기는 내화 라이닝된 바닥과, 적어도 부분적으로 내화 라이닝된 측벽과, 상부 벽과, 용기의 내부로 통하는 적어도 2개의 접근 개구를 구비하며, 직접 제철 공정의 작동 정지 후에, 용기를 냉각하는 단계와, 접근 개구를 통하여 용기의 내부로 접근하는 단계와, 용기를 리라이닝하는 단계와, 21일 이하의 기간 내에 제철 공정을 다시 시작하는 단계를 포함한다.

Description

용기 리라이닝 방법{A METHOD OF RELINING A VESSEL}

본 발명은 용융을 기초로 한 직접 제철 공정을 수행하는데 이용되는 내화 라이닝된 용기(refractory lined vessel)를 리라이닝 하는 방법에 관한 것으로, 이 직접 제철 공정은 적어도 1000℃ 이상의 용융 욕 온도를 요구하는 상태 하에서 용융 금속을 생성한다.

결코 한정하는 것은 아니지만, 구체적으로 말하자면, 본 발명은 용융 욕을 기초로 하는 하이스멜트(HIsmelt; 제철 방법 중 하나) 직접 제철 공정을 수행하는데 이용되는 내화 라이닝된 용기의 리라이닝 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 본 발명의 리라이닝 방법과 관련한 구조를 갖는 내화 라이닝된 용기에 관한 것이다.

"직접 제철 방법(direct smelting method)"이라는 용어는 철광석 및 부분적으로 환원된 철광석과 같이 금속을 함유하는 공급 물질로부터 용융 금속을 직접적으로 생성하는 공정을 의미하는 것으로 이해된다.

직접 제철 공정의 공지된 하나의 방법은 제철 작업을 위한 주 에너지원으로 전기로를 이용하는 것을 기초로 하는 것이다.

일반적으로 로멜트 공정(Romelt process; 제철 방법 중 하나)으로 불리는 다른 공지의 직접 제철 공정은, 상부에 충전된 금속 산화물을 금속으로 제철하고, 기상의 반응 생성물(gaseous reaction products)을 후연소시키고, 금속 산화물을 계속적으로 제철하는데 필요한 열을 전달하기 위한 매개체로서 용적이 크고, 많이 교반되는 용융 슬래그 욕을 이용하는 것을 기초로 한다.

슬래그를 기초로 하는 직접 제철 공정의 다른 공지의 방법은 일반적으로 "딥" 슬래그 공정(deep slag process)으로 설명된다. DIOS 및 AISI 공정(제철 방법 중 하나)과 같은 공정은 주입된 산소와 반응 기체를 후연소시키기 위한 상부 영역과, 금속 산화물을 금속으로 제철하기 위한 하부 영역과, 상부 영역과 하부 영역을 분리하는 중간 영역을 포함한 여러 영역을 갖는 용융 슬래그의 딥 층(deep layer)을 형성하는 것을 기초로 한다.

하이스멜트 직접 제철 공정은 환원 매체로서 용융 금속 층에 의존하며,

a) 용기에 용융 금속과 슬래그의 욕을 형성하는 단계와,

b) 금속을 함유하는 공급 물질(통상적으로, 금속 산화물)과, 금속을 함유하는 공급 물질의 환원제 및 에너지 공급원으로서 작용하는 고형 탄소질 물질(통상적으로, 석탄)을 욕에 주입하는 단계와,

c) 금속을 함유하는 공급 물질을 금속 층의 금속으로 제철하는 단계를

포함한다.

또한, 하이스멜트 공정은 욕조로부터 배출된 일산화탄소 및 수소와 같은 반응 기체를 산소 함유 기체가 수용된 욕조 위의 공간에서 후연소시키는 단계와, 금속을 함유하는 공급 물질을 제철하는데 필요한 열 에너지를 발생시키도록 후연소에 의하여 발생된 열을 욕조에 전달하는 단계를 포함한다.

또한, 하이스멜트 공정은 상승하고, 뒤이어 하강하는 소정 양의 용융 물질의 흐름, 스플래시, 또는 용적(droplet)이 있는 욕 또는 공칭의 휴지 표면 위에 전이 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 용융 물질의 흐름, 스플래시 또는 용적은 욕조 위의 반응 기체를 후연소시킴에 의하여 발생되는 열 에너지를 욕에 효율적으로 전달하는 매체이다.

하이스멜트 공정의 바람직한 형태는 본원 출원인 명의의 국제 출원 번호 제PCT/AU99/00538호에 개시되어 있으며, 이 특허의 내용은 본원에서 참고로 인용된다.

용융 욕을 기초로 하는 전술한 직접 제철 공정 및 다른 직접 제철 공정을 수행하도록 여러 공지의 용기가 개발되어 왔다.

예로서, 하이스멜트 공정을 수행하기 위한 용기가 본원 출원인 명의의 국제 출원 번호 제PCT/AU99/00537호에 개시되어 있다. 이 특허의 내용은 본원에서 참고로 인용된다.

직접 제철 공정의 경제성과 관련한 하나의 인자는 공정을 수행하는데 이용되는 용기를 리라이닝 하는데 요구되는 시간의 양이다. 이러한 시간 동안, 용융 금속의 생성은 정지되어야 한다.

하이스멜트 공정의 경우에, 본원의 출원인은 부분 리라인은 매년 수행될 필요가 있고, 전체 리라이닝은 2년마다 수행될 필요가 있는 것으로 예상하였다. 용기의 "부분 리라인(partial reline)"이라는 용어는 용기 측벽의 내화 물질을 교체하고, 용기의 그들 섹션을 조정하도록 일부 노(hearth)와 상부 용기를 선택적으로보수하는 리라인을 의미하는 것으로 이해된다.

용기의 "전체 리라인(full reline)"이라는 용어는 측벽의 내화 물질을 교체하고 또한 용기 바닥의 내화 물질을 교체하고, 측벽과 상부 벽의 수냉식 패널을 교체하는 리라인을 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명은 종래의 리라이닝 방법보다 빠른 시간 내에 간편하고 편리하게 용기의 리라이닝을 수행하는 방법과, 이러한 리라이닝 방법을 수행하기 위한 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 하이스멜트 공정을 수행하기에 적합한 용기의 수직 단면도.

도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 단면도.

도 3은 도 1의 선 3-3을 따라 취한 단면도.

도 4 내지 도 7은 도 1 내지 도 3에 도시된 용기를 관통하는 수직 단면도로서, 용기 리라이닝 중에 산소 함유 기체 및 고체 주입 랜스/송풍구가 용기로부터 제거되는 상태이며, 존재하는 수냉식 패널을 제거하고 용기의 리라인 과정 중에 용기의 지붕과 측벽에 교체된 수냉식 패널을 설치하는 조립체와 안전 플랫폼을 이용하는 것을 보여주는 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

3 : 베이스

5 : 측벽,

7 : 상부 벽

9 : 기체 배출 덕트

10: 수냉식 패널

11: 랜스/송풍구

15: 금속 층

16: 슬래그 층

본 발명에 따르면, 적어도 1000℃ 이상의 용융 욕 온도를 요구하는 상태 하에서 용융 금속을 생성하는 직접 제철 공정을 수행하는데 이용되는 용기의 리라이닝 방법이 제공되며, 상기 용기는 내화 라이닝된 바닥과, 적어도 부분적으로 내화 라이닝된 측벽과, 상부 벽과, 용기의 내부로 통하는 적어도 2개의 접근 개구를 구비하며, 직접 제철 공정의 작동 정지 후에, 상기 리라이닝 방법은 용기를 냉각하는 단계와, 접근 개구를 통하여 용기의 내부로 접근하는 단계와, 용기를 리라이닝하는 단계와, 21일 이하의 기간 내에 제철 공정을 다시 시작하는 단계를 포함한다.

작동 정지 기간은 20일 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 작동 정지 기간은 18일 이하이다.

보다 바람직하게는, 작동 정지 기간은 15일 이하이다.

용기의 노의 영역에 있는 용기 측벽에는 하나 이상의 접근 개구가 마련되고,용기의 상부 섹션에는 하나 이상의 접근 개구가 마련되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 용기의 노의 영역에는 2개의 측벽 접근 개구가 마련되고, 용기의 상부 섹션에는 하나 이상의 접근 개구가 마련된다.

측벽의 접근 개구는 직경 방향으로 대향하는 것이 바람직하다.

측벽 접근 개구는 측벽에 폐쇄식 도어의 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

용기의 바닥에는 추가의 접근 개구가 마련되는 것이 바람직하다.

용기에는 측벽을 통하여 연장하는 하나 이상의 고체 주입 랜스(lance)와, 산소 함유 기체를 용기의 상부 영역으로 주입하기 위한 하나 이상의 랜스가 마련되는 것이 바람직하다.

용기의 측벽은 수냉식 패널을 포함하는 것이 바람직하다.

용기의 상부 벽은 수냉식 패널을 포함하는 것이 바람직하다.

용기는 전상(forehearth)을 포함하는 것이 바람직하다.

전술한 구조의 용기에 있어서, 용기를 냉각하는 단계는 24일 이내에 완료되는 것이 바람직하다.

상기 냉각 단계는 강제 대류 냉각 또는 급냉에 의하여 용기를 냉각하는 것이 바람직하다. 이러한 냉각 단계를 취하지 않으면, 통상의 리라인을 수행하기 위해 사람이 용기에 들어가기 전에 필요한 냉각 기간은 전체 리라인에 있어서 한달 이상의 시일이 걸릴 수 있다.

추가로, 이러한 용기에 있어서는, 접근 개구를 통하여 용기의 내부로 들어가는 단계는 용기의 부분 리라인의 경우에 30 시간 이내에 완료되며, 용기의 전체 리라인의 경우에 54 시간 이내에 완료된다.

통상적으로, 용기의 부분 리라인과 전체 리라인 모두에 있어서, 용기의 내부로 들어가는 단계는 용기를 공급 물질 공급원으로부터 분리하고, 랜스/송풍구를 제거하고, 접근 개구를 개방하는 것을 포함한다.

추가로, 이러한 용기에 있어서, 용기를 리라이닝하는 단계는 용기의 부분 리라인의 경우에 370시간 이내에, 용기의 전체 리라인의 경우에 492 시간 내에 완료되는 것이 바람직하다.

통상적으로, 부분 리라인에 있어서 용기를 리라이닝하는 단계는 존재하는 내화 라이닝을 제거하는 단계와, 측벽에 안전 라이닝을 설치하는 단계와, 안전 라이닝에 고온 표면의 라이닝을 설치하는 단계와, 안전 라이닝에 슬래그 영역 라이닝을 설치하는 단계와, 랜스/송풍구를 설치하는 단계와, 용기를 공급 물질 공급원에 연결하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 안전 라이닝은 외부의 영구 라이닝 및 내부의 교체 가능한 내화 벽돌 라이닝을 구비하며, 안전 라이닝 설치 단계는 영구 라이닝을 조정하는 것과 새로운 교체 가능한 벽돌 라이닝을 배치하는 것을 포함한다.

고온 표면 라이닝과 슬래그 영역 라이닝은 내화 벽돌로부터 형성되는 것이 바람직하다.

통상적으로, 전체 리라인에 있어서 용기를 리라이닝하는 단계는 전술한 부분 리라이닝의 단계를 포함하며, 측벽과 상부 벽의 수냉식 패널을 교체하는 단계와, 전상을 제거하고 교체하는 단계와, 내화 바닥을 설치하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상부 벽의 수냉식 패널을 교체하는 단계는 상부 벽을 제거하고, 상부 벽의 수냉식 패널을 교체하고, 그 후에 용기 상에서 상부 벽을 재배치하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 전체 리라인에 있어서 용기를 리라이닝하는 단계는 전상과 용기 사이의 전상 연결부를 벽돌로 둘러싸고, 교체 가능한 안전 라이닝 및 고온 표면 라이닝을 위한 벽돌 작업을 위한 핵심으로서 용기를 통하여 연장하는 전상 연결부의 벽돌 작업을 이용하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 내화 바닥을 설치하는 단계는 보조 바닥으로서 프리캐스트 내화 벽돌(precast refractory brick)의 하나 이상의 수평층을 배치하는 단계와 보조 바닥에 내화 벽돌의 상부 수평층을 배치하는 단계를 포함한다.

또한, 이러한 용기에 있어서, 리라이닝 후에 직접 제철 공정 작업을 다시 시작하는 단계는 96시간 이내에 완료되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 용기를 리라이닝하는 단계는 안전 플랫폼을 용기의 노 영역 위에 배치하고, 그에 의하여 용기를 안전 플랫폼 위에 있는 영역과, 안전 플랫폼 아래에 있는 영역으로 분리하는 것을 포함하여, 두 영역에서 리라이닝 작업이 동시에 수행될 수 있다.

바람직하게는, 용기를 리라이닝하는 단계는 수냉식 패널을 지지하고 그것을 상승 및 하강시킬 수 있는 조립체를 플랫폼에 배치하고, 필요에 따라 수냉식 패널을 측벽 또는 지붕으로부터 제거하는 데에 조립체를 이용하고, 교체된 수냉식 패널을 측벽 또는 지붕에 배치하는 것을 포함한다.

본 발명에 따르면, 직접 제철 공정을 수행하는 용기가 또한 제공되며, 이 용기는 용기의 바닥을 이루는 베이스와, 측벽과, 상부벽과, 기체 배출 덕트와, 측벽을 통하여 연장하는 하나 이상의 고체 주입 랜스/송풍구와, 산소 함유 기체를 용기의 상부 영역으로 주입하는 하나 이상의 랜스와, 적어도 공정의 작업 중에 용융 물질을 함유하는 용기의 노 영역에 있는 내화 라이닝과, 노 영역의 측벽에 있는 하나 이상의 접근 개구를 구비한다.

용기는 노 영역의 측벽에 2개의 접근 개구를 구비하는 것이 바람직하다.

용기는 용기의 바닥에 하나의 접근 개구를 구비하는 것이 바람직하다.

바닥의 접근 개구는 제거 가능한 플러그인 것이 바람직하다.

용기는 보조 바닥을 이루는 프리캐스트 내화 벽돌의 하나 이상의 수평층과 보조 바닥에 놓이는 내화 벽돌의 상부 수평층을 포함하는 것이 바람직하다.

상부 벽은 용기로부터 제거 가능한 것이 바람직하다.

용기는 용융 물질을 용기로부터 배출하기 위한 전상을 구비하는 것이 바람직하다.

전상은 용기로부터 분리될 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명을 첨부 도면을 참고로 하는 예로서 상세하게 설명한다.

도면에 도시된 용기는 베이스(3), 대략 원통형의 배럴(barrel)을 형성하는 측벽(5), 지붕(7), 용융 금속을 연속적으로 배출하기 위한 전상(57), 슬래그를 주기적으로 방출하기 위한 탭 구멍(61) 및 기체 배출 덕트(9)를 구비한다.

국제 출원 번호 제PCT/AU99/00538호에 개시된 하이스멜트 공정에 따른 용기의 이용에 있어서, 용기는 용융 금속의 층(15)과 이 금속 층(15) 상의 용융 슬래그의 층(16)을 포함하는 용융 욕을 구비한다. 도면부호17로 지시된 화살표는 금속 층(15)의 휴지 표면의 위치를 지시하고, 도면부호18로 지시된 화살표는 슬래그 층(16)의 휴지 표면의 위치를 지시한다. 휴지 표면(quiescent surface)이라는 용어는 용기에 기체 및 고체가 주입되지 않을 때의 표면을 의미하는 것으로 이해된다.

용기의 측벽(5)은 외부 금속 쉘(69)을 구비한다.

추가로, 용융 금속의 층(15) 및 슬래그의 층(16)을 접촉 포함하는 노 영역을 형성하는 측벽(5)의 하부 섹션은 내화 라이닝을 구비하며, 노 영역 위의 측벽(5)의 상부 섹션은 수냉식 패널(10)을 구비한다.

내화 라이닝은 금속 쉘(69) 상에 주조된 영구 안전 라이닝(79)과, 교체 가능한 안전 라이닝(71)과, 용융 금속 층(15)과 접촉하는 영역에서 안전 라이닝(71) 상에 있는 고온 표면 라이닝(73)과, 슬래그 층(16)과 접촉하는 영역에서 안전 라이닝(71) 상이 슬래그 영역 라이닝(75)을 포함한다.

추가로, 용기의 베이스(3)는 내화 물질로 라이닝된 노의 바닥을 포함한다.

추가로, 용기의 상부 벽(7)은 수냉식 패널(10)을 구비한다.

통상적으로, 교체 가능한 안전 라이닝(71), 고온 표면 라이닝(73) 및 슬래그 영역 라이닝(75)은 내화 벽돌로 형성된다. 통상적으로, 노의 바닥은 보조 바닥을 형성하는 프리캐스트 내화 벽돌의 두 수평층(45,47)과 내화 벽돌의 상부 수평층(49)을 포함한다.

또한, 용기는 수직선에 대해 하방 내측으로 30°내지 60°의 각도로 측벽(5)을 통하여 슬래그 층(16)으로 연장하는 복수의 고체 주입 랜스/송풍구(11; 이중 두 개만 도시되어 있음)를 포함한다. 랜스/송풍구(11)의 위치는 하단부(36)가 금속 층(15)의 휴지 표면(17) 위에 있도록 선택된다.

하이스멜트 공정을 이용하는 경우에, 금속을 함유하는 공급 물질(통상적으로, 미세 입자), 고형 탄소질 물질(통상적으로, 석탄), 및 캐리어 기체(통상적으로, N₂)에 동반되는 플럭스(통상적으로, 석회질 및 산화마그네슘)는 랜스/송풍구(11)를 통하여 금속 층(15)에 주입된다. 고체 물질/캐리어 기체의 운동량으로 인하여, 고체 물질과 캐리어 기체는 금속 층(15)을 관통한다. 석탄은 기화되고, 그에 의하여 금속 층(15)에 기체를 발생시킨다. 탄소는 부분적으로는 금속으로 용해되고, 부분적으로는 고체 탄소로서 남아 있다. 금속을 함유하는 공급 물질은 금속으로 제철되고, 제철 반응은 일산화탄소 기체를 발생시킨다. 금속 층(15)으로 이송되어 기화 및 제철 과정을 통해 발생되는 기체는 금속 층(15)으로부터 용융 금속, 고체 탄소 및 슬래그〔고체/기체 주입의 결과로 금속 층(15)으로 흡입됨〕를 상승시키는 현저한 부력을 발생시키며, 이 부력은 용융 금속 및 슬래그의 스플래시, 용적 및 흐름의 상승 이동을 발생시키며, 이들 스플래시, 용적 및 흐름은 그들이 슬래그 층(16)을 통과할 때 슬래그를 동반한다.

용융 금속, 고체 탄소 및 슬래그의 상승 부력으로 인하여, 금속 층(15)과 슬래그 층(16)의 현저한 교반이 야기되고, 그 결과 슬래그 층(16)은 용적이 팽창하여화살표30으로 지시된 표면을 갖는다. 교반은 금속 영역 및 슬래그 영역이 이론적으로 균일한 온도, 통상적으로 1450℃ 내지 1550℃의 온도(30℃ 정도의 편차를 가짐)가 되는 정도이다.

추가로, 용융 금속, 고체 탄소 및 슬래그에 의하여 야기되는 용융 금속 및 슬래그의 스플래시, 용적 및 흐름의 상방 이동은 용기 내의 용융 물질 위의 공간(31; 상부 공간)으로 연장하여 전이 영역(23)을 형성한다.

용기는 산소 함유 기체(통상적으로, 산소 농후 공기)를 용기로 주입하기 위한 랜스(13)를 구비하며, 이 랜스는 중앙에 위치되어 수직 하방으로 연장한다. 랜스(13)의 위치와 랜스를 통하는 기체의 유량은, 산소 함유 기체가 전이 영역(23)의 중앙부를 관통하고 랜스(13)의 단부 둘레의 공간(25)에 실질적으로 금속/슬래그가 없게 유지하도록 선택된다.

하이스멜트 공정(HIsmelt process)에 따라 랜스(13)를 통한 산소 함유 기체의 주입은 전이 영역(23)과 랜스(13)의 단부 둘레의 자유 공간(25)에서 반응 기체(Co 및 H₂)를 후연소시키고, 기체 공간에 2000℃ 정도 또는 그 이상의 높은 온도를 발생시킨다. 열은 기체 주입 영역의 상승 및 하강하는 용융 물질의 스플래시, 용적 및 흐름으로 전달되고, 뒤이어 열은 금속/슬래그가 금속 층(15)으로 복귀될 때 금속 층(15)으로 부분적으로 전달된다.

전술한 바와 같이, 가능한 한 짧은 시간 내에 용기에 요구되는 주기적인 리라인을 수행할 수 있는 것이 하이스멜트 공정의 경제성에 중요하다. 용기가 하류의 정련 및 제조 작업으로 고온 금속을 공급하는 유일한 곳인 경우, 예컨대 하이스멜트 공정이 용융 철을 EAF를 갖는 미니 제강 밀과 주조 장치에 공급하는 경우 특히 중요하다. 용기의 리라인 시간을 최소로 하는 것은 상당한 양의 물질이 용기로부터 제거되어야 하고 용기에 배치되어야 하는 경우 어려운 것이다. 예로서, 직경이 6m인 용기에는 내화 물질만 500 내지 600톤이 있다.

본원의 출원인은 용기가 부분 리라인(매년 수행)과, 전체 리라인(2년 마다 수행)을 포함한 하이스멜트 공정에 이용되는 경우, 용기를 위한 리라인 스케줄을 확립하였다. 도면에 도시된 바와 같은 용기에 있어서,

a) 부분 리라인은 영구 안전 라이닝(79)을 조정하는 것과, 각각의 교체 가능한 안전 라이닝(71)과, 고온 표면 라이닝(73) 및 슬래그 영역 라이닝(75)을 교체하는 것(벽돌을 다시 배치함으로써)을 포함하며,

b) 전체 리라인은 a)에 언급된 라이닝의 조정 및 교체를 포함하고,

ⅰ) 노의 바닥을 형성하는 내화 벽돌의 수평층(45,47,49)과, ⅱ) 전상(57)와, ⅲ) 측벽(5) 및 상부 벽(7)의 수냉식 패널을 교체하는 것을 포함한다.

정지 시간을 최소로 용기를 리라인하기 위하여, 용기는 측벽(5)에 2개의 직경 방향으로 대향하는 도어(91; 도 3 참조)와, 베이스(3) 내의 플러그(93)를 구비하며, 이들 도어(91)와 플러그(93)는 용기에서 수행되는 하이스멜트 공정이 정지된 후에 용기의 내부로 들어갈 수 있는 접근 개구를 형성한다.

통상적으로, 측부의 접근 개구는 카이블러 톰슨(Keibler Thomson)에서 제조하는 KT-30 원격 파괴 장치와 같은 내화 물질 파괴 기구가 개구를 통하여 용기의내부로 접근할 수 있게 충분히 큰데, 예컨대 2×2m이다. 선택적으로, 내화 물질 파괴 기구는 용기의 상부에 지지될 수 있으며, 용기의 상부로부터 파괴를 시작할 수 있다.

통상적으로, 바닥의 플러그(93)는 소비된 내화 라이닝의 적어도 상당 부분을 편리하게 제거할 수 있도록 충분히 큰데, 예컨대 직경이 3m이다.

또한, 용기는 상부 벽(7)의 하부 엣지와 측벽(5)의 상부 엣지 사이에 플랜지식 연결부(81)를 갖도록 구성되어, 상부 벽(7)은 용기의 전체 리라인의 경우에 완전히 제거될 수 있다. 이로 인하여, 정지 중에 용기의 내부로 들어갈 수 있다. 추가로, 상부 벽(7)의 수냉식 패널은 상부 벽이 용기 상에서 제 위치에 있는 경우보다 편리하게 교체될 수 있다. 추가로, 상부 벽(7)을 제거함으로써, 상부 벽의 수냉식 패널이 교체되는 것과 동시에 용기에서 리라이닝 작업을 계속 수행될 수 있다. 용기의 부분 리라인에 있어서는, 수냉식 패널을 교체하고, 상부 벽을 제거하는 것이 불필요하며, 용기의 상부에 접근하는 것은 산소 주입 랜스(13)를 제거하고, 그로 인한 용기의 개구를 통하여 용기에 접근함으로써 달성된다.

추가로, 용기는 전상(57)와 측벽(5) 사이에 플랜지식 연결부(83)를 갖도록 구성되어, 전상(57)는 리라인 중에 측벽(5)으로부터 분리될 수 있고, 요구되는 내화 라이닝을 갖는 다른 전상으로 교체될 수 있다. 이러한 특징으로 인하여 리라인이 가속화된다.

또한, 리라인 방법의 바람직한 실시예에 따르면, 새로운 전상이 위치되고, 전상(57)과 용기의 내부 사이의 전상 연결부(85)는 교체 가능한 안전 라이닝(71)을벽돌로 쌓기 전 또는 적어도 그것의 초기 단계에서 전상(57)에서 용기의 내부까지 벽돌로 둘러싸인다. 결과적으로, 용기의 내부로 연장하는 전상 연결부(85)의 벽돌 작업은 이 측벽과 다른 측벽의 벽돌 작업을 위한 핵심을 제공한다. 이 단계는 측벽 벽돌 작업 공정의 속도를 현저하게 촉진시킨다.

일반적으로, 리라이닝 방법은 용기를 냉각하는 단계와, 접근 개구를 통하여 용기의 내부로 접근하는 단계와, 용기를 리라이닝하는 단계와, 하이스멜트 공정을 다시 시작하는 단계를 포함한다. 이들 각각의 일반적인 단계는 복수의 단계를 포함한다. 예로서, 용기를 리라이닝하는 일반적 단계는 부분 리라인의 경우에 측벽 상의 소비된 내화 벽돌 라이닝을 파괴하고 제거하는 것과 같은 단계와 측벽을 다시 벽돌로 둘러싸는 단계와 랜스/송풍구(11,13)를 설치하는 단계를 포함한다.

총 정지 시간을 11.75일로 하여 용기를 부분 리라인하기 위한 본 발명의 리라인 방법의 일실시예의 단계 및 그 단계에 대한 시간 주기가 표 1에 요약되어 있다.

[표 1](부분 리라인)

작업	지속 기간(일)	코멘트
부분 리라인(매년 시행)	11.75
	지속 기간(시간)
바람을 이용한 냉각	24
용기를 분리	6
HAB 랜스(13) 제거	6	HAB 랜스(13), 고체 주입 랜스 및 측부 개구의제거는 동시에 수행될 수 있다.
고체 주입 랜스(11) 제거	6
측부 개구(91) 개방	6	단부 탭 후에 수행될 수 있다.
내화 라이닝 측정	6	레이저 장치 등을 이용할 것이 요구된다.
내화 물질 파괴	24	측부 개구(91)를 통하는 원격 파괴 기구 이용소비된 라이닝을 대향 도어를 통하여 제거
안전 데크 설치	6	슬래그 영역을 리라인하면서 패널 상에서 작업할 것이 요구된다.
모듈형의 내화 전상을 설치	24	모듈형의 전상은 단지 내부 용기 부분에 있으며, 외부 전상은 2년마다 리라인된다.
안전 라이닝(71)	30
고온 표면 라이닝(73)	24
슬래그 영역(75)	18
측부 개구 폐쇄	6	측부 개구 폐쇄, 배출 구멍을 통하여 접근
패널 청소	24	슬래그 영역의 리라인과 동시에 수행됨
건 수냉식 패널	48
안전 데크 제거	6
랜스(11) 설치	6	일단 랜스가 설치되어 랜스 둘레의 건(gun)을보호하는 것이 요구됨
랜스(11) 둘레의 건(gun)	6
HAB 랜스(13) 설치	12
조립	12
용기 결합	6

대개, 전술한 작업은 어떠한 설명도 필요로 하지 않는다.

한가지 예외는 첫 번째 작업, 즉 "바람을 이용한 냉각(Wind Assisted Cooldown)"이다. 부분 리라인의 경우에, 산소 함유 기체 주입 랜스(13)를 매개로 한 강제 대류에 의한 냉각은 원격 제어 파괴 기구가 용기의 내부에서 작동할 수 있도록 용기의 내부를 적어도 800℃로 빠르게 냉각하도록 요구된다. 전체 리라인의 경우, 대류 냉각은 선택 사항이다. 다른 선택 사항은 물로 급냉하는 것이다.

전술한 실시예에서는 바닥의 플러그(93)를 제거할 필요가 없는데, 그 이유는 2개의 측부 도어(91)와 상부 개구가, 용기로부터 제거되고 용기를 리라인하도록 용기에 공급되는 물질의 양을 감당할 수 있기 때문이다.

총 정지 시간을 20.24일로 하여 용기를 전체 리라인하기 위한 본 발명의 리라인 방법의 일실시예의 단계 및 그 단계에 대한 시간 주기가 표 2에 요약되어 있다.

[표 2](전체 리라인)

작업	지속 기간(일)	코멘트
전체 리라인(격년 시행)	20.24
	지속 기간(시간)
바람을 이용한 냉각	24
용기를 분리	6
HAB 랜스(13) 제거	6	HAB 랜스(13), 고체 주입 랜스 및 측부 개구의제거는 동시에 수행될 수 있다.
내화 라이닝 측정	6
용기의 상부 제거	24	용기의 상부는 플랜지되어 있고내부의 내화물질 측정후에 제거된다.
고체 주입 랜스(11) 제거	6
측부 개구(91) 개방	6	단부 탭 후에 수행될 수 있다.
내화 물질 파괴	96	용기의 파괴는 상부의 제거 중에 수행될 수있고, 물질은 측부 개구를 통해 제거될 것이 요구된다.
패널 고정 제거	96
패널 제거	24	노의 바닥으로 밀어져 떨어진다.
평탄층 설치	24	내화 라이닝을 위한 기초
바닥에 안전 수평층을 프리캐스트함	8	블록의 설치를 지원하도록 오버헤드 크레인이 요구됨.
바닥에 2개의 안전 수평층을 프리캐스트함	8
보조 바닥을 프리캐스트함	8
노 바닥 설치	36	안전 데크가 상부로부터 하강됨.
안전 데크 설치	6
모듈형의 내화 전상을 설치	24	전체 전상이 대체됨.
안전 라이닝(71)	30
고온 표면 라이닝(73)	24
슬래그 영역(75)	18
지붕 패널을 제거하고 분리 위치에서 설치	144	분리되어 수행됨
패널 설치	96	패널과 배럴 패널의 용접은 약간의 차이를 수고 수행됨.
패널 고정 및 회로 다시 연결	72
측부 개구 폐쇄	6
안전 데크 제거	6	용기의 상부를 통하여
지붕 재설치	24
랜스(11) 설치	12
랜스(11) 둘레에서 작동	12	충전 구멍을 통하여 충전
HAB 랜스(13) 설치	6
조립	6
용기 결합	6
가열	96
가열	96	4일의 가열은 비교적 빠른 편이며, 시간당 50℃더하기 담금 시간

이 실시예에서도 표 1에 요약된 부분 리라인의 실시예와 마찬가지로, 바닥의 플러그(93)를 용기로부터 제거될 필요가 없다. 따라서, 소비된 내화 라이닝과 측벽의 냉각 패널은 측부 도어(91)를 통해서 제거된다. 이 실시예는 용기의 상부 벽(7)을 제거하는 것을 포함한다.

총 정지 시간을 18.24일로 하여 용기를 전체 리라인하기 위한 본 발명의 리라인 방법의 다른 실시예의 단계 및 그 단계에 대한 시간 주기가 표 3에 요약되어 있다.

[표 3](풀 리라인)

작업	지속 기간(일)	코멘트
전체 리라인(격년 시행)	18.24
	지속 기간(시간)
바람을 이용한 냉각	24
용기를 분리	6
HAB 랜스(13) 제거	6	HAB 랜스(13), 고체 주입 랜스 및 측부 개구의제거는 동시에 수행될 수 있다.
내화 라이닝 측정	6
용기의 상부 제거	24	용기의 상부는 플랜지되어 있고내부의 내화물질 측정후에 제거된다.
고체 주입 랜스(11) 제거	6
측부 개구(91) 개방	6
내화 물질 파괴	24	내화물은 용기의 바닥을 통하여 배출된다.
패널 고정 제거	72
패널 제거	48	노의 바닥으로 밀어져 떨어진다.
평탄층 설치	24
바닥에 안전 수평층을 프리캐스트함	8
바닥에 2개의 안전 수평층을 프리캐스트함	8
보조 바닥을 프리캐스트함	8	블록의 설치를 지원하도록 오버헤드 크레인이 요구됨.
노 바닥 설치	36	안전 데크가 상부로부터 하강됨.
안전 데크 설치	6
모듈형의 내화 전상을 설치(전체)	24	전체 전상이 대체됨.
안전 라이닝(71)	30
고온 표면 라이닝(73)	24
슬래그 영역(75)	18
패널 설치	96	분리되어 수행됨
패널 고정 및 회로 다시 연결	72	패널과 배럴 패널의 용접은 약간의 차이를 수고 수행됨.
측부 개구 폐쇄	6
안전 데크 제거	6
지붕 패널을 제거하고 분리 위치에서 설치	144	분리 위치에서 패널의 교체를 수행
지붕 재설치	24
랜스(11) 설치	12
랜스(11) 둘레에서 작동	6
HAB 랜스(13) 설치	6
조립	6
용기 결합	6
가열	96

이 실시예에서는, 소비된 내화 물질을 용기로부터 신속하게 제거하도록 바닥 플러그(93)가 제거된다.

전술한 각각의 실시예는 a) 노 영역과, b) 측벽(5)의 상부 섹션〔즉, 슬래그영역 라이닝(75)의 영역과 이 라이닝 위의 수냉식 패널의 영역〕과 상부 벽(7)에서 작업이 동시에 수행될 수 있도록 안전 데크를 설치하는 단계를 포함한다.

도 4 내지 도 7은 안전 데크와, 존재하는 수냉식 패널을 제거하고 측벽(5)과 지붕(7) 상의 수냉식 패널을 교체 설치하기 위한 조립체의 바람직한 실시예를 도시한다.

도 4 내지 도 7에 예시된 리라인 방법은 도 4 내지 도 7의 방법이 상부 벽(7)을 제거하는 단계를 포함하지 않는다는 점에서 전술한 전체 리라인과 다르다는 것을 알 수 있다.

안전 데크는 노 영역의 상부 위치에서 용기를 가로질러 연장하도록 배치된 고정 플랫폼(43)을 구비한다. 본질적으로, 플랫폼(43)은 용기를 두 영역, 즉 플랫폼(43)의 상부 영역과 플랫폼 하부 영역으로 분리한다. 결과적으로, 두 영역에서 리라이닝 작업을 동시에(그리고, 안전하게) 수행할 수 있다.

또한, 안전 데크는 고정 플랫폼(43)에 장착된 조정 가능한 플랫폼(45)을 구비하며, 이 조정 가능한 플랫폼은 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 고정 플랫폼(43)에 대하여 상승 및 하강될 수 있다. 조정 가능한 플랫폼(45)은 고정 플랫폼(43)에 장착될 수 있으며, 임의의 적절한 수단에 의하여 고정 플랫폼(43)에 대하여 이동 가능하다.

조정 가능한 플랫폼(45)은 노 영역 위의 측벽(5)의 상부 섹션과 상부 벽(7)을 리라이닝하는데 관여하는 사람 및 기구를 위한 작업 표면(work surface)을 형성한다.

수냉식 지지 조립체(53)는 경사지게 이동할 수 있는 지지 플랫폼(55)을 구비하며, 이는 조정 가능한 가위형 레그(65)에 장착된다. 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이,

a) 지지 플랫폼(55)은 수평하게 위치될 수 있으며, 용기의 HAB 개구를 통하여 용기로 하강되는 교체된 수냉식 패널(95)을 수용 및 지지할 수 있다.

b) 조정 가능한 플랫폼(45)은 요구되는 높이로 상승(또는 하강)될 수 있다.

c) 지지 플랫폼(55)은 가위형 레그(65)의 작동을 통하여 상승 및 하강될 수 있고, 교체된 수냉식 패널(95)을 측벽(5) 또는 상부 벽(7)의 지정된 위치에 위치시키도록 필요에 따라 경사질 수 있다.

유사하게, 조립체(53)는 존재하는 수냉식 패널(10)을 측벽(5) 또는 상부 벽(7) 상의 그것의 위치로부터 제거하도록 작동할 수 있다.

본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 많은 변형이 있을 수 있다.

예로서, 바람직한 실시예는 용기의 베이스(3)에 플러그(93)를 포함하지만, 본 발명은 그러한 구조로 한정되지 않고 플러그(93)를 포함하지 않는 구조로 변형될 수 있다.

다른 예로서, 바람직한 실시예는 상부 벽(7)이 제거될 수 있도록 상부 벽(7)의 하부 엣지와 측벽(5)의 상부 엣지 사이에 플랜지식 연결부(81)를 포함하지만, 본 발명은 그러한 구조로 한정되지는 않는다.

본 발명에 따르면, 직접 제철 공정을 수행하지 않는 정지 기간이 종래의 리라이닝 방법보다 훨씬 짧으며, 간편하고 편리하게 용기를 리라이닝 할 수 있는 방법이 제공되어 경제적인 측면에서 상당히 바람직하다.

Claims

적어도 1000℃ 이상의 용융 욕 온도를 요구하는 상태 하에서 용융 금속을 생성하는 직접 제철 공정을 수행하는데 이용되는 용기의 리라이닝 방법에 있어서,

상기 용기는 내화 라이닝된 바닥과, 적어도 부분적으로 내화 라이닝된 측벽과, 상부 벽과, 용기의 내부로 통하는 적어도 2개의 접근 개구를 구비하며, 직접 제철 공정의 작동 정지 후에, 용기를 냉각하는 단계와, 접근 개구를 통하여 용기의 내부로 접근하는 단계와, 용기를 리라이닝하는 단계와, 21일 이하의 기간 내에 제철 공정을 다시 시작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항에 있어서, 작동 정지 기간은 18일 이하인 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제2항에 있어서, 작동 정지 기간은 15일 이하인 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 용기의 노의 영역에 있는 용기 측벽에는 하나 이상의 접근 개구가 마련되고, 용기의 상부 섹션에는 하나 이상의 접근 개구가 마련되는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 용기의 노의 영역에는 2개의 측벽 접근 개구가 마련되고, 용기의 상부 섹션에는 하나 이상의 접근 개구가 마련되는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 용기의 바닥에는 추가의 접근 개구가 마련되는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 용기에는 측벽을 통하여 연장하는 하나 이상의 고체 주입 랜스와, 산소 함유 기체를 용기의 상부 영역으로 주입하기 위한 하나 이상의 랜스가 마련되는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 용기의 측벽은 수냉식 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 용기의 상부 벽은 수냉식 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 용기는 전상(forehearth)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 용기 냉각 단계는 24일 이내에 완료되는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 냉각 단계는 강제된 대류 냉각 또는 급냉에 의하여 용기를 냉각하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 접근 개구를 통하여 용기의 내부로 들어가는 단계는 용기의 부분 리라인의 경우에 30 시간 이내에 완료되며, 용기의 전체 리라인의 경우에 54 시간 이내에 완료되는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제13항에 있어서, 용기의 부분 리라인과 전체 리라인 모두에 있어서, 용기의 내부로 들어가는 단계는 용기를 공급 물질 공급원으로부터 분리하고, 랜스/송풍구를 제거하고, 접근 개구를 개방하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 용기를 리라이닝하는 단계는 용기의 부분 리라인의 경우에 370시간 이내에, 용기의 전체 리라인의 경우에492 시간 내에 완료되는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 부분 리라인에 있어서 용기를 리라이닝하는 단계는 존재하는 내화 라이닝을 제거하는 단계와, 측벽에 안전 라이닝을 설치하는 단계와, 안전 라이닝에 고온 표면의 라이닝을 설치하는 단계와, 안전 라이닝에 슬래그 영역 라이닝을 설치하는 단계와, 랜스/송풍구를 설치하는 단계와, 용기를 공급 물질 공급원에 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제16항에 있어서, 안전 라이닝은 외부의 영구 라이닝 및 내부의 교체 가능한 내화 벽돌 라이닝을 구비하며, 안전 라이닝 설치 단계는 영구 라이닝을 조정하는 것과 새로운 교체 가능한 벽돌 라이닝을 배치하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 전체 리라인에 있어서 용기를 리라이닝하는 단계는 제16항 또는 제17항의 부분 리라이닝의 단계를 포함하며, 측벽과 상부 벽의 수냉식 패널을 교체하는 단계와, 전상을 제거하고 교체하는 단계와, 내화 바닥을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제18항에 있어서, 상부 벽의 수냉식 패널을 교체하는 단계는 상부 벽을 제거하고, 상부 벽의 수냉식 패널을 교체하고, 그 후에 용기 상에서 상부 벽을 재배치하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제18항 또는 제19항에 있어서, 전체 리라인에 있어서 용기를 리라이닝하는 단계는 전상과 용기 사이의 전상 연결부를 벽돌로 둘러싸고, 교체 가능한 안전 라이닝 및 고온 표면 라이닝을 위한 벽돌 작업을 위한 핵심으로서 용기를 통하여 연장하는 전상 연결부의 벽돌 작업을 이용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제18항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 있어서, 내화 바닥을 설치하는 단계는 보조 바닥으로서 프리캐스트 내화 벽돌(precast refractory brick)의 하나 이상의 수평층을 배치하는 단계와 보조 바닥에 내화 벽돌의 상부 수평층을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 있어서, 리라이닝 후에 직접 제철 공정 작업을 다시 시작하는 단계는 96시간 이내에 완료되는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제1항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 있어서, 용기를 리라이닝하는 단계는 안전 플랫폼을 용기의 노 영역 위에 배치하고, 그에 의하여 용기를 안전 플랫폼위에 있는 영역과, 안전 플랫폼 아래에 있는 영역으로 분리하는 것을 포함하여, 두 영역에서 리라이닝 작업이 동시에 수행될 수 있는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
제23항에 있어서, 용기를 리라이닝하는 단계는 수냉식 패널을 지지하고 그것을 상승 및 하강시킬 수 있는 조립체를 플랫폼에 배치하고, 필요에 따라 수냉식 패널을 측벽 또는 지붕으로부터 제거하는 데에 조립체를 이용하고, 교체된 수냉식 패널을 측벽 또는 지붕에 배치하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 리라이닝 방법.
직접 제철 공정을 수행하는 용기로서,

용기의 바닥을 이루는 베이스와, 측벽과, 상부벽과, 기체 배출 덕트와, 측벽을 통하여 연장하는 하나 이상의 고체 주입 랜스/송풍구와, 산소 함유 기체를 용기의 상부 영역으로 주입하는 하나 이상의 랜스와, 적어도 공정의 작업 중에 용융 물질을 함유하는 용기의 노 영역에 있는 내화 라이닝과, 노 영역의 측벽에 있는 하나 이상의 접근 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 용기.
제25항에 있어서, 노 영역의 측벽에 2개의 접근 개구가 마련되는 것을 특징으로 하는 용기.
제25항 또는 제26항에 있어서, 용기의 바닥에는 하나의 접근 개구가 마련되는 것을 특징으로 하는 용기.
제27항에 있어서, 바닥의 접근 개구는 제거 가능한 플러그인 것을 특징으로 하는 용기.
제25항 내지 제28항 중 어느 하나의 항에 있어서, 보조 바닥을 이루는 프리캐스트 내화 벽돌의 하나 이상의 수평층과 보조 바닥에 놓이는 내화 벽돌의 상부 수평층을 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
제25항 내지 제29항 중 어느 하나의 항에 있어서, 용기로부터 용융 금속을 방출하기 위한 전상(forehearth)을 구비하는 것을 특징으로 하는 용기.