KR930004473B1 - 용광로 내에서 철을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용광로 내에서 철을 제조하기 위한 방법

제1도는 본 발명에 따른 용광로의 수직 단면도.

제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 본 발명의 용광로의 수평 단부도.

제3도는 본 발명에 따른 용광로의 연료비와 송풍구의 상대적인 위치와의 관계를 도시하는 그래프.

제4도는 용선내의 규소함량과 송풍구의 상대적인 위치의 관계를 도시하는 그래프.

제5도는 본 발명에 따른 버너의 개략적인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 용광로 본체 12 : 풍구

13 : 송풍구 14 : 적층선

28 : 버너 본체 29 : 파일럿 버너

본 발명은 제철용 용광로내에서 철을 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 특히 용광로 속에서 투입되는 장입물을 예열하기 위한 가스의 송풍에 관한 것이다.

철광석을 선철로 만들기 위한 종래의 용광로 조업에 있어서, 열풍의 송풍은 거의 예외없이 주로 풍구를 통한 송풍에 의존해 왔다. 송풍 기체 함량의 79%를 점유하는 질소는 환원에 기여하지 못하고 용광로의 높이와 적층선 사이에 쌓인 장입물에 막대한 열량을 주게 되어 가스 환원을 가속시키는데 기여하게 된다. 다시말해 질소는 열원 및 환원제 역할을 하는 코크스에 조력하는 열의 구실을 하는 것이다.

따라서 이는 노샤프트의 상부에 존재하는 장입물을 예열시키는데 매우 효과적이어서 장입물을 예열시키기 위한 열공급의 필요성을 제거해준다.

최근에, 용광로 조업의 생산성을 향상시키기 위해 또는 용광로 정부 가스를 합성화학 제품의 재료에 사용할 수 있도록 하기 위해, 풍구를 통한 송풍 가스가 주로 산소로 이루어지게 한 용광로 조업을 위한 다양한 방법이 제안되고 있다. 예를 들어, 한가지 방법이 일본국 특허출원 공개 제159104/85호에 다음과 같이 서술되어 있다.

(1) 노의 정부를 통하여, 주로 철광석과 코크스로 이루어진 장입물을 용광로 속으로 장입한다.

(2) 노의 풍구를 통하여, 순수한 산소, 미분탄 그리고 풍구입구에서 화염온도가 상승하는 것을 방지하는 온도조정 가스등을 송풍한다.

(3) 용광로의 중간높이를 통하여, 질소가 없는 예열 가스가 장입물을 예열하기 위해 송풍된다.

(4) 송풍된 순수한 산소에 의해, 장입물에 포함된 코크스가 장입된 철광석을 용융 및 환원시키기 위해 그리고 노의 정부로 부터 질소가 없는 가스를 발생하기 위해 연소된다.

그러나 상기 방법은 장기간에 걸쳐 낮은 연료비를 갖는 안정한 용광로 조업을 지속시키기가 매우 힘들다.

본 발명의 목적은 장기간에 걸쳐 낮은 연료비를 갖은 안정한 조업을 지속 시킬 수 있는 용광로 내에서 철을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 위해, 본 발명에 따른 용광로내에서 철을 제조하기 위한 방법은, 용광로 본체의 하부에 풍구(12)를 갖는 용광로를 제공하는 단계와, 예열가스용 송풍구(13)를 갖는 용광로를 제공하는 단계와, 적층선과 풍구(12)의 높이(15)사이의 거리가 1.0인 곳에 용광로 본체의 적층선(14)에서 아래쪽으로 0.15~0.60의 범위내에 송풍구(13)를 배열하는 단계와, 상기 송풍구(13)를 통하여 용광로내로 예열가스를 주입하는 단계로 구성되는 용광로내에서 철을 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기 용광로는 40체적%이상의 산소의 혼합물과 함께 분쇄된 석탄 및 화염온도 제어제가 풍구(12)를 통하여 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적, 또다른 목적 그리고 장점들은 부수 도면을 참고로한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

제1도를 참고로 본 발명에 따른 용광로의 일실시예를 설명하고자 한다.

제1도는 본 발명의 용광로를 예시하는 수직 단면도이다. 철광석, 코크스 및 용제로 구성된 장업물이 일정한 수준의 적층선(14)까지 적재되도록 용광로 속으로 장입된다. 용광로 본체(11)에는 풍구(12)가 설치되어 있다. 풍구(12)를 통하여 40체적%이상의 산소가스, 미분탄 그리고 화염 온도 조절제가 용광로 속으로 투입된다. 예열가스를 도입하기 위한 송풍구(13)는 적층선에서 풍구까지의 거리를 1.0이라고 할 경우 적층선에서 0.50만큼 떨어진 높이에 설치되어 있다. 송풍구는 동일 높이에 설치된 16개의 입구로 한 세트가 구성되며, 수평으로부터 25°하향 경사를 이루고 있다. 이들 송풍구(13)를 통해 장입물을 예열하기 위해 용광로 속으로 예열 가스가 도입된다. 그리하여 40체적% 이상의 산소를 갖는 송풍가스가 코크스 및 미분탄을 완전히 연소되게 하며, 발생된 환원가스가 높은 온도를 갖기 때문에 철광석은 용융되어 선철 및 슬랙으로 환원된다. 제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 수평 단부도이다. 16개의 송풍구(13)가 원주상에 서로 등간격으로 설치되어 있다.

[송풍구의 위치]

실시예에서 송풍구의 위치는 풍구 입구의 높이와 적층선 사이의 거리를 1.0으로 할 경우 적층선 아래로 0.05의 높이에 설치된다. 그러나, 상기 위치는 적층선 아래로 0.15 내지 0.60의 범위에 있는 어떠한 지점에 설정되어도 무방하다. 좀더 바람직한 위치의 범위는 적층선으로부터 0.30 내지 0.55이다.

상기 위치의 범위를 제한하는 이유를 서술하고자 한다.

제3도는 용광로 조업시에 연료비에 대한 송풍구(13)의 상대적인 위치의 관계를 그래프로 나타낸 것이다. 횡좌표에서 풍구입구의 높이와 적층선 사이의 거리를 1.0으로 할 경우 적층선으로부터 송풍구의 위치까지의 거리의 비를 나타낸다. 제4도는 용융선철내의 규소와 예열가스 도입을 위한 송풍구(13)의 상대적인 위치의 관계를 그래프로 나타내고 있다. 제3도와 유사하게 횡좌표에서, 송풍구의 높이와 적층선 사이의 거리를 1.0이라 할 경우 송풍구의 위치와 적층선 사이의 거리의 비를 나타낸다.

제3도에서 알 수 있듯이, 풍구입구의 높이와 적층선 사이의 거리를 1이라 할 경우 적층선 아래로 0.15 내지 0.60의 범위에서, 연료비는 용융선철의 톤당 500 내지 600Kg의 범위로 충분히 낮으며, 또한 하자 발생이 거의 없다. 만약 송풍구가 적층선 아래로 0.15이하의 위치에 설치되었다면, 용광로가 용융선철의 톤당 650Kg 이하의 연료비로 작동될 경우 용선 온도의 감소 또는 피복판의 손상이 일어난다. 만약 송풍구가 적층선으로부터 0.60이상의 위치에 설치되었다면, 용선 온도의 감소나 용선의 정체 현상이 일어난다. 송풍구가 적층선으로부터 0.15 이하나 0.60이상의 위치에 설치되었을때 용광로가 용융선철의 톤당 700Kg이상의 연료비로 작동하지 않는한 장기간에 걸쳐 안정된 용광로 조업을 유지하기는 불가능하다.

제4도에서 알수 있듯이, 송풍구의 위치가 적층선 아래로 0.15 내지 0.60에 설치되었을때 용선내의 규소함량은 거의 0.30중량%이하로 감소된다. 이는 용선의 출탕후 탈규소 작업을 필요없게 하기때문에 용광로의 조업에 상당한 장점이 된다.

예열 가스용 송풍구의 위치는 적층선 아래로 0.33 내지 0.55의 범위에 있는 것이 좀더 바람직하다. 상기 범위는 연료비와 용선내의 규소 함량을 한층더 감소시킨다.

상술한 바와같이 예열가스의 송풍구의 위치범위를 제한함으로 인해, 연료비의 감소, 조업 재해의 방지, 그리고 저규소 용선의 생산을 이룩할 수 있다.

[송풍구의 높이와 각 높이에서의 수]

노측의 중간 부분에 구비된 탐침에 의해 장입물 온도나 가스 온도를 측정한 결과에 따라 예열 가스는 송풍된다. 예열 가스의 송풍은 단일 높이 또는 다중 높이의 송풍구를 통해 이루어진다. 다중 높이의 송풍구를 통한 송풍의 경우에 노벽의 원주상에 설치된 각 높이의 송풍구는 몇몇 구역의 구룹으로 나누어지며, 또한 가스량과 가스온도가 동일한 구역에 수직으로 위치된 상부 그룹과 하부그룹사이에서 동시에 변화될 경우 단일 높이의 송풍구를 통한 송풍 조절의 경우보다 훨씬 더 빨리 예열의 효과가 나타난다. 다중 높이의 송풍구의 경우에 송풍의 경우에 송풍구의 설비는 가스량이나 가스온도가 각 높이마다 또는 동일한 높이에서 서로 인접한 송풍구 사이에서 변화되도록 설계하는 것이 바람직하다. 이런 설비에서는 다양한 선택적인 조절이 수행될 수 있기 때문이다. 추가로, 다중 높이의 송풍구를 통한 송풍의 경우에서 각각의 송풍구는 노벽의 주위를 따라 균일하게 위로 흐르도록 한다는 관점에서 상하 높이에 관해 서로 엇갈려 평행하게 형성되도록 위치되는 것이 바람직하다.

동일한 양의 가스가 온도 변화없이 송풍될때는 링형 파이프로부터 유도되는 분기 파이프를 통해 고온의 예열 가스를 송풍하는 것이 바람직하다. 이들 각 높이의 송풍구는 특별히 그 수를 제한할 필요가 없다. 적층선 높이의 근처에서 노벽 주위를 지배하는 온도와 가스 조성물이 거의 균일하게 되도록 하기 위해 8 내지 18개의 송풍구가 바람직하다. 또한 상이한 높이의 송풍구 수는 1 내지 4개가 바람직하다.

[송풍구의 각도]

용광로 본체에 설치될 송풍구의 하향 경사각은 장입물의 안정각보다 더 큰 것이 바람직하다. 이는 장입물의 분말 입자들이 송풍구의 개구를 막기 때문이다. 수평 높이에 관한 노속으로의 송풍구의 하향 경사는 20°내지 50°의 범위가 바람직하다. 하향 경사가 20°이하일 경우 장입물의 분말 입자들이 송풍구의 개구를 차단하게 된다. 한편 장입물의 안정각이 최대 45°내지 50°임을 고려할때 하향경사를 50°이상으로 할 필요가 없게 된다. 추가로 50°이상의 하향 경사는 그 예각으로 인해 송풍구멍이 넓어져야 하기 때문에 노본체를 보조한다는 면에서도 바람직스럽지 못하다.

[예열 가스의 준비]

예열 가스를 준비하기 위해서는 두가지 방법이 고려될 수 있다. 한가지 방법은 용광로에서 생성된 노정부가스와 산소에 의해 용광로의 주위에 설치된 연소로에서 생성되는 것이다. 본 발명을 실시함에 있어서, 예열 가스를 용광로 속으로 균일하게 송풍하기 위해 고온송풍 유도 파이프가 노샤프트의 높이까지 이르게 한 다음 내화성의 무거운 링형 파이프에 연결시키고 이를 또한 많은 분기 파이프에 의해 각 송풍구로 연결시키게 된다. 다른 한가지 방법은 연료 가스의 공급파이프(21), 산소공급파이프(22) 그리고 가스 온도 조정용 가스공급파이프(25)를 갖는 가스버너가 용광로 속으로 예열 가스를 도입하기 위해 송풍구에 설치된다. 각각의 버너는 연료 가스양과 산소가스양을 제어함에 의해 예열 가스의 양과 온도를 독립적으로 조정하게 된다. 버너로 유도되는 그러한 이송 파이프는 내화성으로 할 필요가 없다. 첫번째 방법과는 다른 본 방법에서는 대규모의 연소로부터 고온 송풍이 이루어지며, 버너는 각 송풍구의 설치되어 있으며, 가스 온도와 양은 각각의 송풍구에서 자유롭게 그리고 간단히 제어될 수 있다. 또한 노샤프트에 무거운 링형 고온 송풍 파이프를 설치하여야 할 필요가 없다. 작동시 노상태의 변화에 대한 신속한 반응이 이루어진다.

제5도는 본 발명에 사용될 버너의 단면을 개략적으로 예시하고 있다. 파일럿 버너(29)는 산소가 분사되는 위치에 설치되어 있다. 버너 본체의 외측은 강판으로된 외피로 덮혀 있다. 가스 공급파이프(25)는 또한 버너에서 발생되는 가스의 온도를 자유롭게 조정하기 위해 버너 본체에 결합되어 있다. 냉각수용 파이프는 급수파이프(23)와 배수파이프(24)로 구성되어 있다.

Claims (6)

1. (정정)용광로 본체의 하부에 풍구(12)를 갖는 용광로를 제공하는 단계와, 예열가스용 송풍구(13)를 갖는 용광로를 제공하는 단계와, 적층선과 풍구(12)의 높이(15)사이의 거리가 1.0인 곳에 용광로 본체의 적층선(14)에서 아래쪽으로 0.15~0.60의 범위내에 송풍구(13)를 배열하는 단계와, 상기 송풍구(13)를 통하여 용광로내로 예열가스를 주입하는 단계로 구성되는 용광로내에서 철을 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기 용광로는 40체적% 이상의 산소의 혼합물과 함께 분쇄된 석탄 및 화염온도 제어제가 풍구(12)를 통하여 공급되는 것을 특징으로 하는 용광로 내에서 철을 제조하기 위한 방법.
2. (정정)제1항에 있어서, 상기 거리의 0.30~0.55의 범위로 송풍구들을 세팅하는 단계를 특징으로 하는 용광로 내에서 철을 제조하기 위한 방법.
3. (정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 용광로 본체의 단일범위로 송풍구들을 세팅하는 단계를 특징으로 하는 용광로 내에서 철을 제조하기 위한 방법.
4. (정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 용광로 본체의 두개 이상의 상이한 범위로 송풍구들을 세팅하는 단계를 특징으로 하는 용광로 내에서 철을 제조하기 위한 방법.
5. (정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 수평높이에 대하여 20~50°의 경사각으로 송풍구들을 세팅하는 단계를 특징으로 하는 용광로 내에서 철을 제조하기 위한 방법.
6. (정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 가스온도를 제어하기 위하여 연료가스공급파이프, 산소공급파이프 및 가스유도 파이프를 구비한 가스버너를 포함하도록 송풍구에 대하여 배치하는 단계를 특징으로 하는 용광로 내에서 철을 제조하기 위한 방법.

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