KR940008926B1 - 일시저장 용기를 갖춘 제강장치 및 이를 이용하는 제강법 - Google Patents

일시저장 용기를 갖춘 제강장치 및 이를 이용하는 제강법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

일시저장 용기를 갖춘 제강장치 및 이를 이용하는 제강법
본 발명에 따른 작업계통도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 직접환원장치 3 : 용락가스화장치
4,16,17,18 : 도관 5 : 해면철
6 : 선철 7,21 : 일시 저장용기
8 : 제강용전로 9 : 산소랜드
10,12 : 운반수단(=운반레들) 11 : 운반수단
13 : 용선로 19 : 가스저장소
20 : 액체취련금속
본 발명은 광석 및 고철과 같은 고체의 철함유재(ferrous carriers)로부터 강을 제조하기 위한, 일시 저장용기를 갖춘 제강장치 및 이 제강장치를 이용하는 제강법에 관한 것이다.
산소를 용융선철위로 상부취입하고 이와 동시에 용융선철내로 취입하거나, 또는 이러한 취입단계중 어느 하나를 수행하여 제강용 전로에서 강을 제조하는 종래의 제강장치에 있어서, 광석과 고급 코우크스를 사용하여 용광로에서 선철을 제조한다. 대형 용광로에서의 선철생산이 매우 경제적이기 때문에, 가능한한 오랜 기간동안 중단없이 작동되는 가장 높은 생산성을 갖는 용광로를 개발하려는 노력들이 계속되어 왔다. 이러한 용광로를 사용할 경우에는 제강하는데 대량의 선철이 사용되어야만 한다. 즉, 선철의 처리를 위해서 큰 용량을 갖는 다수의 제강용 전로가 필요하다. 또한, 제조된 용융선철의 제한된 양만이 저장될 수 있다. 제강작업을 중단하고 있는 동안 또는 작업상 고장이 있는 동안에 용융선철을 선철로 주조하는 것은 비경제적이다.
용융선철 이외에, 고체에 철함유재료, 주로 고철이 전로작업시 장입물로서 사용된다. 추가적인 열 공급없이 정련공정이 자동적으로 수행되기 위해서는, 제한된 양의 고철만이 사용되어야 한다. 고철 및 선철의 가격을 고려하여 장입물이 비용을 작게 유지하기 위해서 장입물내의 선철의 비율을 변화시키는 것은 흥미로운 일이다.
고철의 비율을 더 높게 유지시키는 방법은 장입물에 화석연료형태의 추가 열원을 공급하는 것이다. 산소 상부 취입방법에 따라서 작동하는 전로에 있어서, 적절한 정련공정에 앞서서 고철을 버어너랜스에 의해서 예비가열함으로써, 전로내에서 고철의 비율을 증가시키는 벙법이 공지되어 있다. 마찬가지로, 바닥-취입전로에서는 열원을 바닥송풍구를 통해서 주입하고, 고철의 비율을 높이기 위해서 전로내에 형성된 일산화탄소 함유가스(장입물위에 위치함)를 소정의 시간동안 부분적으로 태우는 방법이 공지되어 있다. 그러나, 이와 같은 형태의 공정에서는 장입시간이 연장되어 생산성이 감소된다. 또한, 황과 같은 바람직하지 않은 동반원소들이 연료공급과 더불어 공정내로 유입된다. 또한, 다량의 폐가스가 형성되는데, 이 가스는 활용되도록 다른 공정들로 전달되어야 한다.
EP-Al-O 167 895에는 고철로부터 강을 제조하는 공정이 개시되어 있다. 여기에서는, 선철을 강으로 정련하는 동안에 생긴 일산화탄소 부유가스가 고철 및 코우크스가 장입된 용선로로 공급되어 용선로의 송풍구역에서 발열반응을 하며 연소된다. 고철은 제련되어 침탄되며, 이 방식으로 만들어진 선철은 정련용기에 공급되어 더 이상의 열공급이 없는 상태하에서 강으로 정련된다. 이 공정에서는 에너지 소비율이 비교적 낮지만, 고철에 대한 선철의 비의 선택에 있어서 융통성이 없다. 그 이유는, 고철에 대한 선철의 비의 선택이 기본재료인 고철에 따라서 독점적으로 변동되기 때문이다. 또한, 고철의 가격은 실제 경제상황에 따라서 그 변동폭이 크다.
본 발명의 목적은 위에서 언급한 결점 및 난점들을 해결하는데 있으며, 괴상광석과 그외의 다른 철함유재로부터 고순도의 강을 제조할 수 있는 제강장치와 이 제강장치를 이용하는 제강법을 제공하는데 있다. 본 발명에 따른 제강장치에서는 많은 투자비용을 들이지 않고서도 용융선철이 경제적인 방법으로 이용될 수 있고, 고체의 철함유재가 폭넓은 제한 범위내에서의 가변량으로 부가적으로 사용되며, 모든 응집체(aggregates)는 그들의 성능에 따라 유연성 있게 채택된다. 또한, 결과로서 발생된 폐가스는 최적으로 이용될 수 있다.
본 발명의 목적은 해면철 제조를 위한 직접환원장치, 용락가스화장치, 하나 또는 다수의 제강용전로 및 용선로를 결합하여 사용함으로써 달성된다. 여기서, 직접환원장치는 추출이라는 측면에서 볼 때, 해면철을 위한 운반수단을 통해서 용락가스화장치 및 전로와 연결된다. 또한, 용선로는 액체 취련금속을 위한 운반수단을 통해서 전로들과 연결되며, 용락가스화장치는 용융선철을 위한 운반수단을 통해서 전로들과 연결된다.
바람직하게도, 용락가스화장치로부터 나오는 선철을 위한 일시 저장용기와 용선로로부터 나오는 취련금속을 위한 일시 저장용기가 제공된다.
특정의 실시예에 따르면, 제강용전로의 폐가스도관 뿐만 아니라, 직접환원장치의 폐가스도관 및 용락가스화장치의 폐가스 도관은 도관에 의해서 연결된다.
본 발명에 따른 제강장치를 이용하여 제강법은 괴상의 산화철 함유재를 직접환원장치의 환원구역내로 장입하고, 용락가스화장치내에서 석탄과 산소함유가스로부터 만들어진 환원가스를 이용하여 이 산화철 함유재를 환원시키는 단계와, 환원생성물, 즉 해면철의 일부를 고온상태로 용락가스화장치의 용융구역으로 도입하여, 가열, 용융 및 침탄시켜서 용융선철을 만드는 단계와, 그 나머지의 환원생성물을 직접환원장치의 외부로 옮겨서 고체상태로 전로(들)에 장입시키는 단계와, 보통의 코우크스와 함께 고철을 용선로에 장입하고 이를 용해하여 취련금속으로 만드는 단계와, 용락가스화장치로부터 나오는 용융선철을 보통의 취련금속과 함께 제강용전로(들)에 장입하여 정련시키는 단계와, 그리고 직접환원장치로부터 나오는 폐가스, 용락가스화장치로부터 나오는 가스 및 제강용전로로부터 나오는 폐가스 또는 이들 가스의 혼합물을 수집하여 용선로의 작동을 위한 연료로서 사용되도록 공급하는 단계로 구성된다.
선철의 생산체로서 용광로를 사용하는 종래의 제강장치에 비해서, 본 발명에 따른 제강장치는 별다른 문제를 야기함이 없이 시동 및 정지될 수 있고, 강을 제조하는데 사용되는 장입물의 광범위한 선택이 가능하다는 장점을 갖는다.
본 발명은 첨부된 작업계통도를 이용하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
장입수단(2)에 의해서 직접환원장치(1)내로 괴상광석이 장입된다. 직접환원장치는 용락가스화장치(3)에 연결되어 있다. 용락가스화장치에서 석탄 및 산소함유가스로부터 발생된 환원가스는 도관(4)을 통해서 직접 환원장치로 공급된다.
직접환원장치에서, 괴상광석은 해면철(5)로 환원되며, 이 해면철의 일부는 용락가스화장치에 공급되고, 용락구역에서 선철(6)로 제련된다. 용융선철은 일시저장용기(7), 예를들면 파이프레들에 모아진다.
본 발명에 따른 장치는 산소상취 전로로서 설계되고 상부로부터 전로로 안내된 산소랜스(9)와 함께 작동되는 제강용전로(8)를 포함한다. 일시 저장용기(7) 및 운반레들인 운반수단(10)을 거친 용융선철이 제강용전로(8)에 장입된다. 전로장입물의 일부는 해면철로 이루어져 있는데, 해면철은 직접환원장치로부터 운반수단(11)에 의해서 전로에 운반된다.
용선로(13)에서는 탄소운반체와 함께 주로 고철로 이루어진 고상의 철함유금속(14)이 제련되어 액화된다. 여기에 필요한 열은 환원가스(도관 16), 상수가스(도관 17), 전로의 폐가스 또는 이들 가스의 혼합물로부터 회수된다. 전로의 폐가스는 도관(18)을 통해서 배출되어 가스저장기(19)에 수집된다.
용선로(13)로부터 얻어진 액체취련금속(20)은 일시 저장용기(21)에 수집되고, 운반레들인 운반수단(12)에 의해서 제강용전로(8)에 공급된다.
또한, 두 개의 일시 저장용기(7) 및 (21) 대신에 단지 하나의 일시 저장용기를 사용하는 것이 가능하며, 혼합된 금속장입물은 용락가스화장치의 선철 및 용선로의 취련금속으로부터 얻어진다.
40톤의 상취전로를 사용하는 경우, 본 발명에 따른 공정의 전형적인 바람직한 실시예는 다음과 같다.
직접환원장치에서, 68.14% CO, 1.86% CO2, 0.03% CH4, 27.7% H2, 1.68% H2O, 0.35% N2및 0.24% H2S로 이루어진 환원성 가스를 사용하여, 93.17% Fe2O3, 0.02% S, 0.14% CO2, 1.03% CaO, 0.07% MnO, 2.84% SiO2, 0.08% MgO, 0.67% Al2O3, 0.03% P2O5및 0.80% 의 잔여량으로 구성되는 조성을 갖는 62.9t 광석/h로부터 89.0% Fe, 1.0% CaO, 3.9% SiO2, 0.1% MnO, 1.0% Al2O3, 0.04% P, 0.08% S 및 4.0%의 총탄소(1.5% Fe3C, 2.5% 원소상태 탄소)의 조성을 갖는 45.5t/h의 해면철이 제조된다.
제조된 해면철의 일부, 즉 29.3t/h은 36.1t의 석탄과 23251N㎥/h의 산소와 함께 용락가스화장치에 공급되고, 그 나머지 부분, 즉 16.2t/h의 해면철은 전로에 공급된다. 용락가스화장치에서, 4.1% C, 1.0% Si, 0.07% Mn, 0.05% P 및 0.03% S의 조성을 갖는 선철이 27.8t/h만큼 얻어지며, 이렇게 얻어진 선철은 일시 저장용기(7)에 저장되고 나서 가마형의 전로에 공급된다.
용선로에서, 3.6% C, 0.1% Si, 0.2% Mn, 0.02% P, 0.05% S 및 그 나머지의 철을 조성으로 갖는 취련금속 27.8t/h은 0.15% C, 0.20% Si, 0.3% Mn, 0.02% 미만의 P, 0.02% 미만의 S 및 그 나머지의 철을 조성으로 갖는 29.3t의 고철과 1.3t/h 코우크스로부터 1,400℃의 온도에서 용해된다. 이 취련금속은 일시 저장용기(21)에 저장되고 나서 가마형의 전로에 공급된다. 전로는 63.3t/h의 생산용량을 갖는다. 정련강은 1,650℃의 온도를 나타내며, 0.04% C, 0.1% Mn, 0.02% 미만의 P, 0.025% 미만의 S로 구성되는 조성을 갖는다.
용선로에서 취련금속을 용해시키는 데에는 직접환원장치로부터 4,4바아(bar)의 압력으로 나오는 13070N㎥/h의 상부가스가 필요하다. 상부가스의 과도한 양은 용선로를 작동시키는데 필요한 양보다 약 4배 정도 크며, 이것은 상부가스를 필요로 하는 다른 소비체들로 전달될 것이다.

Claims (4)

  1. 고철과 같은 고체의 철함유재 및 광석으로부터 강을 제조하기 위한 제강장치에 있어서 해면철(5)의 제조에 사용되는 직접환원장치(1), 용락가스화장치(3), 하나 또는 다수개의 제강용전로(8) 및 용선로(13)가 조합하여 사용되며, 상기 직접환원장치(1)는 상기 해면철(5)을 위한 운반수단(11)을 통해서 상기 용락가스화장치(3) 및 상기 제강용전로(8)에 연결되고, 상기 용선로(13)는 액체취련금속(20)을 위한 운반수단(12)을 통해서 상기 제강용전기(8)에 연결되며, 상기 용락가스화장치(3)는 용융선철(6)을 위한 운반수단(10)을 통해서 상기 제강용전로(8)에 연결됨을 특징으로 하는 제강장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용락가스화장치(3)로부터 나오는 용융선철(6)을 위한 일시 저장용기(7)와 상기 용선로(13)로부터 나오는 액체취련금속(20)을 위한 일시 저장용기(21)가 제공됨을 특징으로 하는 제강장치.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 직접환원장치(1)와 상기 용락가스화장치(3)의 폐가스 도관(16,17) 및 상기 제강용전로(8)의 폐가스 도관(18)이 도관의 형태로 연결됨을 특징으로 하는 제강장치.
  4. 해면철(5)의 제조에 사용되는 직접환원장치(1), 선철(6)의 제조에 사용되는 용락가스화장치(3), 하나 또는 다수개의 제강용전로(8), 용선로(13), 상기 직접환원장치(1)를 상기 용락가스화장치(3)와 상기 하나 또는 다수개의 제강용전로(8)에 연결시키기 위한 해면철의 운반수단(11), 상기 용선로(13)와 상기 하나 또는 다수개의 제강용전로(8) 사이에 제공된 액체취련금속(20)을 위한 일시 저장용기(21)를 거쳐서 상기 용선로(13)를 상기 하나 또는 다수개의 제강용전로(8)에 연결시키기 위한 액체 취련금속의 운반수단(12), 상기 용락가스화장치(3)와 상기 하나 또는 다수개의 제강용전로(8) 사이에 제공된 용융선철(6)을 위한 일시 저장용기(7)을 거쳐서 상기 용락가스화장치(3)와 상기 하나 또는 다수개의 제강용전로(8)를 연결시키기 위한 용융선철 운반수단(10), 및 상기 직접환원장치(1)와 상기 용락가스화장치(3)의 폐가스 도관(16,17) 그리고 상기 하나 또는 다수개의 제강용전로(8)의 폐가스 도관(18)과의 도관형 연결부를 포함하고 있는 제강장치를 이용하는 제강법으로서, 괴상의 산화철 함유재를 상기 직접환원장치(1)의 환원구역에 장입시키고, 상기 용락가스화장치(3)내에서 석탄과 산소함유가스로부터 만들어진 환원가스를 이용하여 상기 괴상의 산화철 함유재를 환원시키는 단계와, 환원생성물인 해면철(5)의 일부를 고온상태로 상기 용락가스화장치(3)의 용융구역으로 도입하여, 가열, 용융 및 침탄시켜서 용융선철(6)을 만드는 단계와, 해면철(5)의 나머지를 상기 직접환원장치(1) 외부로 운반하여 고체 장입물로서 상기 하나 또는 다수개의 제강용전로(8)내로 장입시키는 단계와, 고철(14)을 코크스(15)와 함께 상기 용선로(13)내로 장입하여 취련금속(20)으로 액화시키는 단계와, 상기 용락가스화장치(3)로부터 나오는 용융선철(6)을 상기 일시 저장용기(7)를 거쳐서 상기 하나 또는 다수의 제강용전로(8)내로 장입하고, 상기 용선로(13)로부터 나오는 액체취련금속(20)을 상기 일시 저장용기(21)를 거쳐서 상기 하나 또는 다수개의 제강용전로(8)내로 장입하여 이들을 정련시키는 단계와, 그리고 직접환원장치(1)로부터 나오는 폐가스, 상기 용락가스화장치(3)로부터 나오는 가스, 상기 하나 또는 다수개의 제강용전로(8)로부터 나오는 폐가스, 또는 이들 가스의 혼합물을 상기 도관형 연결부에 의해서 수집하여 상기 용선로(13)의 작동을 위한 연료로서 공급하는 단계를 포함하는 제강법.
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