KR20180106857A - 타이어 분말 칩을 이용한 전기로의 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법 - Google Patents

Abstract

전기 아크로(Electric Arc Furnace ; EAF)에서 합금철을 제조하는 과정에서 타이어 분말 칩을 코크스와 석탄의 보조 원료로 사용하는 전기로의 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법에 관한 것으로, 전기로의 측벽에 경사지게 삽입 설치되어 상기 전기로에 산소를 공급하는 제1 랜스, 상기 전기로의 측벽에 상기 제1 랜스와는 간격을 두고 삽입 설치되어 상기 전기로에 가탄제로서 탄소원 또는 부원료를 공급하는 제2 랜스, 상기 제2 랜스에 상기 탄소원 또는 부원료를 공급하는 공급부를 포함하고, 상기 탄소원은 0.01㎜ ~ 9.5㎜의 크기로 이루어진 타이어 분말 칩을 각각 함유하는 다수의 캡슐로 이루어진 구성을 마련하여, 탄소원의 투입량 및 투입 속도를 제어할 수 있으므로 합금철의 제조 비용을 절감할 수 있다.

Description

타이어 분말 칩을 이용한 전기로의 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법{Apparatus for supplying recarburizer of electric furnace using tire powder and supplying method thereof}

본 발명은 타이어 분말 칩을 이용한 전기로의 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법에 관한 것으로, 특히 전기 아크로(Electric Arc Furnace ; EAF)에서 합금철(ferro-alloy)을 제조하는 과정에서 타이어 분말 칩을 코크스와 석탄의 보조 원료로 사용하는 전기로의 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법에 관한 것이다.

또 본 발명은 전기로의 가탄제 공급 장치에 따른 가탄제를 공급하는 방법에 의해 제조된 합금철에 관한 것이다.

일반적으로, 특수강, 합금철, 주물 제품, 도금 제품 등을 제조하기 위한 용해 방법에는 전로, 평로, 용광로(스멜터), 용선로(규우폴라), 전기로, 반사로, 도가니로 등을 사용하는 방법이 있으며, 원료 및 제품, 주물의 재질, 용해량, 처리비용 등 각각의 특성에 따라 용해방법을 선택할 수 있다. 특히 전기로는 전기를 이용하여 금속이나 합금을 가열, 용해하는 노로서, 용탕과 접하는 노체의 내부에는 고온의 용탕으로부터 노체를 보호하기 위해 정형 내화물과 부정형 내화물이 축조된다. 전기로의 상부로에는 전극봉이 장입 설치되고, 이 전극봉에 고전압을 인가하여 고열의 아크열을 발생시킴으로써 전기로 내의 고철을 용해하게 된다. 이러한 전기로는 금속정제에 널리 사용되며, 발열방식에 따라 저항로, 아크로, 유도로로 나뉜다. 이 중 제강용으로 많이 사용되는 것을 아크로이며, 아크로는 노안에 놓인 피용융재와 3상 전극 사이에 아크의 형태로 전류를 흘려서 가열하는 것으로서, 전원을 3상교류, 용량은 수백~수천 KW에 이르는 대형의 것도 있다.

또 합금강 및 특수강은 보통강에 합금원소로 탄소 이외에 1가지 또는 그 이상의 다른 합금원소를 첨가하여 강의 특성을 개량한 것으로, 성분조절용으로 첨가하는 합금원소에는 니켈, 망간, 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 텅스텐, 코발트, 브롬, 티타늄, 동 등이 있으며, 합금원소의 투입은 철 성분을 포함하는 페로니켈, 페로망간, 페로몰리브덴, 페로바나듐 등의 합금철 형태로 사용되고 있다. 합금철은 철과 비철금속 등이 혼합된 상태의 철강 부원료를 의미하는 것으로, 철에 1종 또는 2종 이상의 비철금속을 상당량 함유한 비합금강(망간, 규소, 크롬 등의 원소를 14 ~ 85% 정도 함유)으로서 철강의 탈산제 및 탈황제를 목적으로 하는 탈산용 합금철과 강재의 성질을 개선하기 위한 첨가용 합금철로 구분된다.

또한, 아크로에서 대부분의 용융금속이 이미 충분하게 용융되어 전기로의 일정 부분을 충입하고 있는 상태에서 아직 용해되지 못한 용융금속의 잔유성분으로 인해서 수반되는 연료의 낭비를 방지하기 위해 산소와 더불어 충분한 발화력을 갖는 가탄제를 공급하여 연소시킴에 따라 공정상의 로스가 최소화되며, 가탄제를 공급함에 따라 용융금속의 탄소량을 조절하게 된다.

한편, 타이어는 태워버릴 경우 환경오염물질이 많이 배출되어 바람직하지 못하므로 여러 가지 형태로 재활용하고 있다. 그러나 그 재활용의 폭이 좁아 충분히 재활용하지 못하고 있는 실정이어서 환경오염물질의 처리에 있어 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 타이어로 재생 타이어를 만들 수도 있으나 이는 법적으로 제한되어 있어 한계가 있으며, 타이어를 재생하여 새로운 타이어로 만들기 위하여는 많은 제조 공정을 거쳐야 하는 어려움도 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 특허 문헌 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 가탄제를 저장하며 배출구를 구비하는 저장탱크, 상기 저장탱크의 배출구에 연결되어 상기 가탄제가 분사되는 분사관, 상기 분사관을 향해 에어를 분사하여 상기 가탄제를 분사시키는 에어분사수단, 상기 분사관의 단부에 연결되는 유입부와, 다수의 방향으로 상기 가탄제가 유출되는 유출부 및 상기 유입부와 유출부가 연통하는 통형 몸체를 가지는 분배 커넥터, 상기 분배 커넥터의 유출부에 연결되어 전기로의 가탄랜스에 연통된 가탄제 공급관을 포함하는 전기로의 가탄제 공급장치에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 전기 아크로 내에서 합금철을 제조하는 방법으로서, 전력 투입 상(power-on phase)의 적어도 일부 동안 상기 아크로 내에 슬래그 발포제(slag foaming agent)로서 작용할 수 있는 탄소-함유 폴리머와 다른 탄소원과의 혼합물을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 아크로의 전력 소비, 상기 아크로 내의 용융물의 조성 및 용융 온도 중 하나 이상에 의거해서 상기 전력 투입 상 또는 상들 동안 상기 탄소-함유 폴리머와 상기 다른 탄소원과의 혼합물의 공급을 개시하는 시간을 평가하는 합금철의 제조방법에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 3에는 전기로의 측벽에 경사지게 삽입 설치되어, 전기로에 산소를 취입하는 제1 랜스 및 전기로의 측벽에 상기 제1 랜스와는 간격을 두고 곡선을 이루며 삽입 설치되어 탄소원을 투입하는 제2 랜스를 포함하며, 상기 제2 랜스는 탄소원의 투입각도가 전기로의 용강면으로부터 45°∼ 72°의 범위가 되도록 전기로의 측벽에 곡선을 이루며 설치되고, 상기 제2 랜스는 호(弧) 형상을 이룸으로써 전기로의 측벽에 곡선을 이루며 설치되는 전기로의 산소 및 탄소원 공급용 랜스장치에 대해 개시되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제2011-0130738호(2011.12.06 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1665471호(2016.10.06 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1257270호(2013.04.17 등록)

그러나 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 함금철의 제조과정에서 가탄제로 사용할 수 있도록 덩어리지지 않은 탄소함유 폴리머로서 폐 플라스틱을 적용하지만, 이 폐플라스틱을 입자 형태인 100㎛ 이하의 입경을 갖는 폴리머 입자로 가공하는 과정이 번잡하며, 슬러지 또는 용강에 투입시 폴리머 입자가 비산하는 문제가 발생하고, 함금철의 제조과정을 정밀하게 조절해야 하는 문제가 있었다.

또 상기와 같은 종래의 기술에서는 미응집된 탄소-함유 폴리머를 사용하여 슬래그 발포 과정의 가속화를 실현하지만, 미응집된 탄소-함유 폴리머를 적용하기 위한 전용의 전기로를 마련하여야 하며, 작업자의 공정 취급이 복잡하다는 문제가 있었다.

또한, 상기 특허 문헌 등에 개시된 기술에서는 분말로 이루어진 가탄제를 투입하는 경우, 전기로 내의 슬래그 부분에서 비산되거나 슬래그에 포함되어 용강에 직접 투입하지 않게 된다는 문제가 있으며, 가탄제의 투입량 및 투입 속도의 제어가 곤란하다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 전기로에 가탄제로서 탄소원 또는 부원료의 투입량 및 투입 속도를 용이하게 제어할 수 있고, 슬래그 또는 용강 내에 탄소원 또는 부원료를 정확하게 투입할 수 있는 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전기로에서 합금철의 제조를 위해 사용되는 코크스와 석탄의 보조 원료로서 타이어 분말 칩을 사용하여 제조 비용을 절감할 수 있는 전기로의 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 타이어 분말 칩을 사용하여 합금철의 제조하기 위한 기존의 전기로에 적용 가능하며, 작업자의 공정 취급을 단순화할 수 있는 전기로의 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 타이어 분말 칩을 사용하여 합금철을 용이하게 제조할 수 있는 합금철을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치는 전기로에서 합금철을 제조하기 위해 가탄제를 공급하는 장치로서, 상기 전기로의 측벽에 경사지게 삽입 설치되어 상기 전기로에 산소를 공급하는 제1 랜스, 상기 전기로의 측벽에 상기 제1 랜스와는 간격을 두고 삽입 설치되어 상기 전기로에 가탄제로서 탄소원 또는 부원료를 공급하는 제2 랜스, 상기 제2 랜스에 상기 탄소원 또는 부원료를 공급하는 공급부를 포함하고, 상기 탄소원은 0.01㎜ ~ 9.5㎜의 크기로 이루어진 타이어 분말 칩을 각각 함유하는 다수의 캡슐로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치에서, 상기 공급부는 상기 제2 랜스와 연결된 유출 부재, 상기 유출 부재와 수직 상태로 연통되며, 다수의 캡슐을 보관하는 보관 부재, 상기 보관 부재에 마련된 각각의 캡슐에 대해 상기 유출 부재를 향해 힘을 인가하는 탄성 부재, 상기 탄성 부재에 의해 상기 유출 부재에 장착된 캡슐을 순차적으로 상기 제2 랜스로 공급하는 캡슐 공급 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치에서, 상기 캡슐은 박막으로 이루어지고 내부에 상기 탄소원이 충전된 기밀 용기이며, 상기 기밀 용기는 원뿔 형상의 선두부와 상기 선두부에 결합된 원통 형상의 본체부를 포함하고, 상기 박막은 상기 부원료와 동일 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치에서, 상기 캡슐 공급 부재는 상기 캡슐의 산화 작용을 방지하기 위해 고압의 Ar 가스를 상기 캡슐에 대해 인가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 가탄제 공급 방법은 전기로에서 합금철을 제조하기 위해 상기 전기로의 측벽에 경사지게 삽입 설치되어 상기 전기로에 산소를 공급하는 제1 랜스와 상기 전기로의 측벽에 상기 제1 랜스와는 간격을 두고 삽입 설치되어 상기 전기로에 가탄제로서 탄소원 또는 부원료를 공급하는 제2 랜스를 구비한 전기로에 가탄제를 공급하는 방법으로서, (a) 상기 탄소원으로서 타이어 분말 칩을 마련하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 마련된 타이어 분말 칩을 캡슐에 충전하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 마련된 캡슐을 공급부에 장착하는 단계, (d) 상기 단계 (c)에서 마련된 캡슐을 상기 제2 랜스로 공급하는 단계를 포함하고, 상기 타이어 분말 칩은 0.01㎜ ~ 9.5㎜의 크기로 이루어지고, 상기 타이어 분말 칩은 나일론과 철(Fe)을 포함하고, 상기 나일론과 철은 각각 상기 타이어 분말 칩 100 중량부에 대해 0.001~0.1중량부가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 가탄제 공급 방법에서, 상기 캡슐의 크기는 제2 랜스의 직경에 따라 변경 가능하고, 상기 캡슐에 충전되는 상기 타이어 분말 칩의 크기는 상기 전기로에서 제조되는 합금철의 종류에 따라 변경 가능한 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 가탄제 공급 방법에서, 상기 단계 (d)에서 상기 제2 랜스로 공급하는 캡슐의 공급 속도 및 공급량은 상기 전기로에서 제조되는 합금철의 종류에 따라 가변으로 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 합금철은 상술한 가탄제 공급 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법에 의하면, 합금철의 제조 과정에서 탄소원인 타이어 분말 칩을 충전한 캡슐을 사용하므로, 합금철의 제조 과정에서 슬래그 또는 용강 부분에 탄소원을 정확하게 투입하며, 탄소원의 투입량 및 투입 속도를 제어할 수 있으므로 합금철의 제조 비용을 절감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법에 의하면, 가동 중인 전기로의 제2 랜스에 적용 가능하게 타이어 분말 칩의 사이즈를 분할하여 공급하고 가탄제 등의 비산을 방지하므로, 작업자의 공정 취급을 용이하게 할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법에 의하면, 타이어 분말에 나일론과 철이 함유되므로 타이어의 재활용을 위한 가공 공정을 단순화하며, 타이어 분말 칩의 제조 비용을 절감할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법에 의하면, 타이어의 종류에 관계없이 타이어를 가탄제로 활용할 수 있어 타이어의 재활용을 활성화할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치가 적용되는 전기로의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 충전하기 위한 캡슐의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 캡슐의 A-A의 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치에서 공급부의 구성의 일 예를 나타내는 설명도,
도 5는 본 발명에 따른 합금철의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도,
도 6은 도 5에 도시된 분말 칩 투입 과정에서 캡슐의 공급 과정을 설명하기 위한 공정도,
도 7은 도 5에 도시된 출탕 상태를 나타내는 모식도.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명에 적용되는 전기로(Electric Arc Furnace)는 전열을 이용하여 강을 제조하는 노(爐)로서, 전기양도체인 전극에 전류를 통하여 고철과의 사이에 발생하는 아크(Arc) 열에 의하여 고철을 녹이는 아크로와 도가니의 주위를 감은 코일에 전열을 통해서 유도전류에 의한 저항 열로 정련하는 유도로의 두 가지 방식에 적용할 수 있다.

또 본 발명에 적용되는 타이어 분말 칩은 가탄제로서 사용되며, 이와 같은 가탄제는 합금철 제조시 열원으로 전력비 절감, 카본 목표치 유지, 용강의 과산화 방지, 용융 슬래그의 포밍 원활화, 탈질소 효과 등을 얻기 위해 적용된다.

먼저, 본 발명에 적용되는 전기로의 구성을 도 1에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치가 적용되는 전기로의 개략도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 고철과 같은 스크랩을 재용해하여 용강을 제조하는 전기로(100)는 본체(10)의 상부를 덮는 루프(20)의 중앙에 다수의 상부 전극(30)이 설치되고, 전기로(100)의 바닥부에는 상기 상부 전극(30)과의 통전에 의해 아크를 발생시키는 하부 전극(40)이 설치된다.

상기 전기로(100)의 본체(10) 일측에는 정련에 필요한 산소 및 가탄제로서 탄소원 또는 부원료를 공급하는 랜스 설비(50)가 마련되고, 정련 과정에서 발생하는 슬래그(200)를 슬래그 포트로 배출하기 위한 배출구가 마련될 수 있다. 또 상기 전기로(100)의 타측에는 정련 공정이 완료된 후 용강(300)을 래들로 출강시키는데 사용되는 EBT(Eccentric Bottom Tapping) 출강구(60)가 마련된다.

상기 상부 전극(30)은 3개의 전극(전극봉)(31 : A상 전극, 32 : B상 전극, 33 : C상 전극)으로 되어 있으며, 도 1에서 가장 왼쪽 쪽(출강구 반대쪽)에 A상 전극(31)이 배치되고, 상기 출강구(60) 쪽에 C상 전극(33)이 배치되며, 상기 A상 전극(31)과 상기 C상 전극(33) 사이의 측부에 B상 전극(32)가 배치된다.

상기 랜스 설비(50)의 랜스는 조업 중에 전기로의 내부에 산소 및 가탄제를 공급하도록 이송수단에 의해 전기로(100) 내부로 이송되며, 상기 전기로(100)의 측벽에 경사지게 삽입 설치되어 전기로(100)에 산소를 공급하는 제1 랜스(51)과 상기 전기로(100)의 측벽에 상기 제1 랜스(51)와는 간격을 두고 삽입 설치되어 전기로(100)에 가탄제로서 탄소원 또는 부원료를 공급하는 제2 랜스(52)를 포함한다.

다음에, 상술한 바와 같은 전기로(100)에 적용되는 가탄제로서 탄소원 또는 부원료를 공급하는 구성에 대해 도 2 내지 도 4에 따라 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 타이어 분말 칩을 충전하기 위한 캡슐의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 캡슐의 A-A의 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치에서 공급부의 구성의 일 예를 나타내는 설명도이다.

본 발명에 적용되는 탄소원은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 0.01㎜ ~ 9.5㎜의 크기로 이루어진 타이어 분말 칩(500)을 각각 함유하는 다수의 캡슐(400)로 이루어진다.

상기 캡슐(400)은 박막으로 이루어지고 내부에 탄소원으로 타이어 분말 칩(500)이 충전된 기밀 용기이며, 상기 기밀 용기는 도 2에 도시된 바와 같이 총알과 같은 원뿔 형상의 선두부(410)와 상기 선두부(410)에 결합된 원통 형상의 본체부(420)를 포함하고, 상기 박막은 부원료와 동일 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 가탄제로서 탄소원와 부원료를 동시에 공급할 수 있다는 효과도 얻어진다. 또 캡슐(400)이 기밀 용기로 이루어지므로, 캡슐(400) 내에 타이어 분말 칩(500)과 함께 Ar 가스를 충전할 수도 있다.

상기 선두부(410)와 본체부(420)는 도 3에 도시된 바와 같이 나사 결합에 의해 일체로 마련될 수 있다. 본 발명에 따른 캡슐(400)의 외관이 박막으로 이루어지므로, 전기로(100)의 용강(300) 내에서 용융이 용이하게 실현된다.

상기 캡슐(400)의 크기는 특정되지 않지만, 제2 랜스(52)의 내경에서 최소한의 마찰력으로 이동할 수 있을 정도의 크기이면 충분하다.

상기 타이어 분말 칩(500)은 타이어에 대해 자력선별기 등을 이용하여 금속 물질을 선별하고 그레뉼레이터(granulator)에 의해 0.01㎜ ~ 9.5㎜ 정도의 사이즈로 분쇄하여 마련된다. 이와 같은 분쇄는 하나의 그레뉼레이터에 의해 작게 파쇄하기 어려우므로, 다수의 그레뉼레이터, 예를 들어 2개 내지 4개에 의해 실현되는 것이 바람직하다. 또 타이어 분말 칩(500)은 풍력선별기 등에 의하여 중량에 따른 분리하여 가동중인 전기로(100)의 제2 랜스(52)의 배출 직경에 따라 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩, 2㎜ ~ 5㎜의 칩, 5㎜ ~ 9.5㎜의 칩의 사이즈 정도로 분리하여 마련될 수 있다. 예를 들어, 제2 랜스(52)의 크기가 10㎜ 이상 일 때, 타이어 분말 칩(500)이 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩 20% 이하, 2㎜ ~ 5㎜의 칩 30% 이하, 5㎜ ~ 9.5㎜의 칩 50% 이상을 포함하도록 캡슐(400)이 마련되고, 제2 랜스(52)의 크기가 5㎜ ~ 10㎜ 이하 일 때, 타이어 분말 칩(500)이 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩 40% 이상, 2㎜ ~ 5㎜의 칩 30% 이하, 5㎜ ~ 7㎜의 칩 30% 이하를 포함하도록 캡슐(400)이 마련되고, 제2 랜스(52)의 크기가 5㎜ 이하 일 때, 타이어 분말 칩(500)이 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩 80% 이상, 2㎜ ~ 4㎜의 칩 20% 이하를 포함하도록 캡슐(400)이 마련된다.

한편, 본 발명에 따른 가탄제 공급 장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 랜스(52)에 탄소원 또는 부원료인 다수의 캡슐(400)를 공급하는 공급부(600)를 포함한다.

상기 공급부(600)는 상기 제2 랜스(52)와 연결된 유출 부재(610), 상기 유출 부재(610)와 수직 상태로 연통되며, 다수의 캡슐(400)을 보관하는 보관 부재(620), 상기 보관 부재(620)에 마련된 각각의 캡슐(400)에 대해 상기 유출 부재(410)를 향해 힘을 인가하는 탄성 부재(630), 상기 탄성 부재(630)에 의해 상기 유출 부재(610)에 장착된 캡슐(400)을 순차적으로 상기 제2 랜스(52)로 공급하는 캡슐 공급 부재(640)를 포함한다.

상기 유출 부재(610)는 도 4에서 제2 랜스(52)의 외부로 돌출되어 제2 랜스(52)와 연통하여 일체로 마련된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 플랜지에 의해 결합된 구조로 마련될 수 있다. 또 상기 유출 부재(610)와 캡슐 공급 부재(640)도 플랜지에 의해 결합된 구조로 마련될 수 있다.

상기 보관 부재(620)는 도 4에서 상기 유출 부재(610)의 상부에 마련된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 유출 부재(610)와 동일 평면에서 수직 상태로 연통되는 구조로 마련될 수 있다. 또 도 4에서는 설명의 편의상 보관 부재(620)에 4개의 캡슐(400)이 마련된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 보관 부재(620)의 길이에 따라 4개 이상이 마련될 수 있다. 또한, 상기 보관 부재(620)에는 캡슐(400)을 연속하여 공급할 수 있도록 보관 부재(620)의 일 측에 캡슐 연속 공급 부재가 장착될 수 있다.

상기 탄성 부재(630)는 보관 부재(620)의 상부에 마련된 스프링과 이 스프링을 지지하는 지지판으로 이루어지고, 스프링의 탄성력에 의해 지지판을 하강시킨다. 따라서, 상기 지지판은 다수의 캡슐(400)이 유출 부재(610)를 향해 압압력을 인가한다. 이로 인해 다수의 캡슐(400) 중 가장 하부에 마련된 캡슐(400)은 항상 유출 부재(610) 상에 장착되게 된다.

상기 캡슐 공급 부재(640)는 유출 부재(610)와 연통되게 마련되며, 에어 건형상 또는 공기 총과 같은 방아쇠 형상으로 마련될 수 있으며, 유출 부재(610) 상에 마련된 캡슐(400)에 공압을 인가하여 캡슐(400)이 제2 랜스(52)를 경유하여 전기로(100) 내에 투입되도록 한다. 또 캡슐 공급 부재(640)는 캡슐(400)의 산화 작용을 방지하기 위해 고압의 Ar 가스를 캡슐(400)에 대해 인가하는 것이 바람직하다. 또 본 발명에서는 미도시된 제어부에서 캡슐 공급 부재(640)에서 인가되는 공압의 압력을 제어하는 것에 의해 캡슐(400)이 전기로(100) 내에 투입되는 위치 및 투입 속도를 제어할 수 있으며, 이에 따라 캡슐(400)의 투입량도 제어할 수 있다. 따라서 슬러지(200) 또는 용강(300)에 공급되는 가탄제로서 탄소원 또는 부원료의 공급 상태를 용이하게 제어할 수 있다.

다음에 본 발명에 따라 합금철을 제조하는 과정에 대해 도 5 내지 도 7에 따라 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 합금철의 제조 과정을 설명하기 위한 공정도이고, 도 6은 도 5에 도시된 분말 칩 투입 과정에서 캡슐의 공급 과정을 설명하기 위한 공정도이며, 도 7은 도 5에 도시된 출탕 상태를 나타내는 모식도이다.

본 발명에 따른 가탄제 공급 장치는 전기로에서 합금철의 제조를 위해 코크스와 석탄의 보조 원료를 적용한 기술로서, 도 5에 도시된 바와 같이 공급 원료를 마련한다(S100). 즉, 합금철용 공급 원료, 코크스 및 석탄과 타이어 분말 칩을 함유하는 캡슐(400)을 마련한다.

상기 합금철용 공급 원료, 코크스 및 석탄은 통상의 합금철을 제조하기 위한 원료와 동일하게 마련되므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 캡슐(400)의 제조에 대해 설명한다.

먼저 도 6에 도시된 바와 같이, 가탄제인 탄소원으로서 타이어 분말 칩을 마련한다(S10). 상기 캡슐(400)에 함유되는 타이어 분말 칩(500)은 타이어에 대해 자력선별기 등을 이용하여 금속 물질을 선별하고 그레뉼레이터(granulator)에 의해 0.01㎜ ~ 9.5㎜ 정도의 사이즈로 분쇄한다. 이와 같은 분쇄는 하나의 그레뉼레이터에 의해 작게 파쇄하기 곤란하므로, 다수의 그레뉼레이터, 예를 들어 2개 내지 4개에 의해 실현되는 것이 바람직하다. 이어서, 분쇄된 타이어에 대해 자력선별기로 2차 금속물질을 제거하고, 풍력선별기에 의하여 중량에 따른 분리작업을 행한다. 이와 같은 분리 작업은 가동중인 전기로(100)에 마련된 제2 랜스(52)의 배출 직경에 따라 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩, 2㎜ ~ 5㎜의 칩, 5㎜ ~ 9.5㎜의 칩의 사이즈 정도로 분리하는 것이 바람직하다.

본 발명에 적용되는 타이어 분말 칩의 사이즈는 가동중인 전기로에 마련된 제2 랜스(52)의 크기에 대응하여 캡슐(400) 내에 마련된다. 따라서, 본 발명에 따른 합금철의 제조 과정에서는 전기로에 어떠한 변형 구조 없이 적용하게 된다.

예를 들어, 제2 랜스(52)의 크기가 10㎜ 이상 일 때, 타이어 분말 칩(500)은 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩 20% 이하, 2㎜ ~ 5㎜의 칩 30% 이하, 5㎜ ~ 9.5㎜의 칩 50% 이상을 포함하는 형태로 마련되고, 제2 랜스(52)의 크기가 5㎜ ~ 10㎜ 이하 일 때, 타이어 분말 칩(500)은 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩 40% 이상, 2㎜ ~ 5㎜의 칩 30% 이하, 5㎜ ~ 7㎜의 칩 30% 이하를 포함하는 형태로 마련되고, 제2 랜스(52)의 크기가 5㎜ 이하 일 때, 타이어 분말 칩(500)은 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩 80% 이상, 2㎜ ~ 4㎜의 칩 20% 이하를 포함하는 형태로 마련된다. 상술한 바와 같은 각각의 타이어 분말 칩(500)은 제2 랜서(52)의 내경에 대응하도록 마련된 캡슐(400) 내에 충전된다(S20).

그리고 필요에 따라 열풍건조기를 거쳐 건조를 시킨 후, 탄화기에서 타이어 분말 칩(500)을 탄화처리하는 것에 의해 마련될 수 있다. 또 상술한 바와 같은 타이어 분말 칩(500)은 나일론과 철(Fe)을 포함한다.

상기 나일론과 철은 각각 상기 타이어 분말 칩(500) 100 중량부에 대해 0.001~0.1중량부가 포함되게 마련하는 것이 바람직하다. 이와 같이 타이어 분말 칩(500)에 나일론과 철을 포함시키는 구성을 마련하는 것에 의해 가탄제의 기능을 저하시키지 않으면서, 타이어에서 분말 칩을 제조하는 과정을 단순화할 수 있다.

상기 단계 S20에서 마련된 마련된 캡슐을 공급부(600)의 보관 부재(620)에 장착한다(S30). 이어서, 제어부에서 캡슐 공급 부재(640)에서 인가되는 공압의 압력을 제어하는 것에 의해 캡슐(400)이 제2 랜스(52)를 경유하여 전기로(100) 내에 투입된다(S40).

즉, 상기 단계 S100에서 마련된 합금철용 공급 원료, 코크스 및 석탄을 노 내에 충전하게 된다(S110).

또 상기 캡슐(400)은 용강 과정에 투입될 수도 있다. 즉 상기 합금철용 공급 원료를 용융하는 과정에서 전기로(100)에 마련된 제2 랜스(52)를 통해 타이어 분말 칩(500)이 충전된 캡슐(400)이 전기로(100) 내에 투입된다(S120). 타이어 분말 칩(500)의 투입은 제2 랜스(52)의 크기에 대응하여 공급된다. 즉 제2 랜스(52)에서 타이어 분말 칩(500)의 공급은 칩의 사이즈에 따라 제어될 수 있다. 예를 들어 제2 랜스(52)의 크기가 10㎜ 이상 일 때, 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩 20% 이하, 2㎜ ~ 5㎜의 칩 30% 이하, 5㎜ ~ 9.5㎜의 칩 50% 이상을 포함하는 타이어 분말 칩(500)이 전기로(100)에 공급되고, 제2 랜스(52)의 크기가 5㎜ ~ 10㎜ 이하 일 때, 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩 40% 이상, 2㎜ ~ 5㎜의 칩 30% 이하, 5㎜ ~ 7㎜의 칩 30% 이하를 포함하는 타이어 분말 칩(500)이 전기로(100)에 공급되고, 제2 랜스(52)의 크기가 5㎜ 이하 일 때, 0.01㎜ ~ 2㎜의 칩 80% 이상, 2㎜ ~ 4㎜의 칩 20% 이하를 포함하는 타이어 분말 칩(500)이 전기로(100)에 공급되도록 마련될 수 있다.

이어서 상기 합금철용 공급 원료를 계속하여 용융한다(S130).

한편, 상기 단계 S110 및 S120에서는 합금철용 공급 원료의 충전과 타이어 분말 칩(500)이 충전된 캡슐(400)의 투입을 분리하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 타이어 분말 칩이 충전된 캡슐(400)의 투입은 상기 단계 S110에서 실현할 수도 있고, 상기 단계 S130의 용융 과정에서 투입할 수도 있다. 즉 본 발명에 따른 타이어 분말 칩이 충전된 캡슐(400)의 투입 시기는 합금철의 종류 및 양 등에 따른 제조 과정에서 변경 가능하다.

상기 단계 S130에서 용탕이 완료된 합금철용 공급 원료는 출탕을 한다(S140).

상기 단계 S140에서의 출탕은 예를 들어 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 표면의 슬래그가 응고되기 전에 용탕을 계단식 래들(140)로 출탕시킨다. 이러한 출탕은 반응용기를 자체를 경동 방식으로 기울여서 용탕을 부어내는 방식 또는 반응용기 하부에 출탕구를 만들어 용탕을 빼내는 방식 모두 가능하다. 또 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 3단의 래들(141, 143, 145)을 적용하여 래들 각각에 수용되는 용탕은 고비중의 것이 상단 래들(141), 저비중의 것이 중단 래들(143), 슬래그 등 더 비중이 낮은 것이 하단 래들(145)에 각각 수용됨으로써 용탕이 비중에 따라 분리할 수 도 있다.

이후, 통상의 합금철과 같은 냉각 등의 과정을 거쳐 원하는 합금철을 제조하게 된다.

상술한 과정에 따라 본 발명에 따른 합금철이 제조된다.

따라서, 합금철의 제조 과정에서 타이어 분말(500)이 충전된 캡슐(400)을 사용하므로, 합금철의 제조과정에서 공급되는 탄소원의 비산을 방지하고, 슬래그(200) 또는 용강(300)에 정확하게 탄소원을 공급하므로, 합금철의 제조 비용을 절감할 수 있고, 타이어 분말 칩(500)의 사이즈를 구분하여 적용하므로 가동 중인 전기로(100)의 제2 랜스(52)에 용이하게 적용할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 가탄제 공급 장치 및 가탄제 공급 방법을 사용하는 것에 의해 합금철의 제조시 공급되는 탄소원의 비산을 방지하고 공급량을 제어할 수 있다.

Claims (4)

1. 전기로에서 합금철을 제조하기 위해 가탄제를 공급하는 장치로서,
   상기 전기로의 측벽에 경사지게 삽입 설치되어 상기 전기로에 산소를 공급하는 제1 랜스,
   상기 전기로의 측벽에 상기 제1 랜스와는 간격을 두고 삽입 설치되어 상기 전기로에 가탄제로서 탄소원 또는 부원료를 공급하는 제2 랜스,
   상기 제2 랜스에 상기 탄소원 또는 부원료를 공급하는 공급부를 포함하고,
   상기 탄소원은 0.01㎜ ~ 9.5㎜의 크기로 이루어진 타이어 분말 칩을 각각 함유하는 다수의 캡슐로 이루어진 것을 특징으로 하는 가탄제 공급 장치.
2. 제1항에서,
   상기 공급부는
   상기 제2 랜스와 연결된 유출 부재,
   상기 유출 부재와 수직 상태로 연통되며, 다수의 캡슐을 보관하는 보관 부재,
   상기 보관 부재에 마련된 각각의 캡슐에 대해 상기 유출 부재를 향해 힘을 인가하는 탄성 부재,
   상기 탄성 부재에 의해 상기 유출 부재에 장착된 캡슐을 순차적으로 상기 제2 랜스로 공급하는 캡슐 공급 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가탄제 공급 장치.
3. 제2항에서,
   상기 캡슐은 박막으로 이루어지고 내부에 상기 탄소원이 충전된 기밀 용기이며, 상기 기밀 용기는 원뿔 형상의 선두부와 상기 선두부에 결합된 원통 형상의 본체부를 포함하고,
   상기 박막은 상기 부원료와 동일 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 가탄제 공급 장치.
4. 제2항에서,
   상기 캡슐 공급 부재는 상기 캡슐의 산화 작용을 방지하기 위해 고압의 Ar 가스를 상기 캡슐에 대해 인가하는 것을 특징으로 하는 가탄제 공급 장치.

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