KR20070102995A - 금속 공급 재료 혹은 금속 함유 공급 재료를 용융하기 위한노 시스템 및 그 용융 방법 - Google Patents

금속 공급 재료 혹은 금속 함유 공급 재료를 용융하기 위한노 시스템 및 그 용융 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 공급 재료 혹은 금속 함유 공급 재료를 용융하기 위한 노 시스템에 관한 것이다. 상기한 노 시스템의 경우, 노(A, B)의 용기 하부(14, 15) 상에는 주로 이차 에너지를 이용하여 용융 공정을 실행하기 위해 커버(6)를 구비한 전극 장치가 회동 가능하게 배치될 수 있다. 본 발명에 따라 효율을 증가시키기 위해, 상기 용기 하부(14, 15) 상에는 예비 용융 용기(16)를 형성하기 위해 (전극 장치가 회동 방출될 때) 용기 상부(17)가 회동 가능하게 배치될 수 있다. 이 용기 상부(17)는 커버(7);와 용기 하부(14, 15)의 용기 벽부를 본질적으로 상부 방향으로 연장시키는 용기 벽부(18);를 포함한다.
Figure 112007043101853-PCT00001
노 시스템, 전극 장치, 용기 상부, 용기 하부, 덮개, 용기 벽부, 버너

Description

금속 공급 재료 혹은 금속 함유 공급 재료를 용융하기 위한 노 시스템 및 그 용융 방법{FURNACE SYSTEM AND METHOD FOR MELTING DOWN METALLIC OR METAL-CONTAINING FEED MATERIAL}
본 발명은 특허 청구항 제 1 항 및 제 8 항의 전제부에 따라 금속 공급 재료 혹은 금속 함유 공급 재료를 용융하기 위한 노 시스템 및 그 용융 방법에 관한 것이다.
DE 44 34 369 A1 및 EP 0 717 115 B1으로부터 이중 전기 아크노 시스템이 공지되었다. 이 이중 전기 아크노 시스템을 이용하면, 연속해서 정련 공정 및 용융 공정을 실행할 수 있다. 교호적으로 두 노에는 철 공급 재료가 장입되고, 산소를 공급함으로써 비전기적 열에너지가 인가되며, 그리고 정련이 실행된다. 이에 이어서 열에너지는 전기 아크를 통해 인가되고, 그런 후에 슬래그가 제거되며, 그리고 액상 용융물이 출탕된다.
대응하는 방법은 또한 DE 103 32 866 A1에 따른 이중 노 시스템에서 실행된다. 이 이중 노 시스템은, 두 노 옆에 전극 지지 장치가 별도의 경사 플랫폼 상에 배치되고, 제3 경사 플랫폼이 노 플랫폼들 중 각각의 노 플랫폼의 경동 운동에 직접적으로 의존하면서 노 용기를 위해 기울어질 수 있다.
또한, 2개의 개별 경동식 노 용기로 구성된 노 시스템에서, 교호적으로 회동 가능한 전극 장치를 통해 버너를 통해 일차 에너지를 극미하게 사용하면서 전기 에너지를 이용하여 철 공급 재료(스크랩, DRI(직접 환원철) 혹은 HBI)를 용융하고, 가열하여, 원하는 금속 함유도를 조정하는 점은 공지되었다. 이러한 경우, 각각 사용되지 않는 용기는 냉각되며, 그에 따라 전체 에너지 소비량이 상승하는 점이 바람직하지 못한 것으로서 입증되었다. 또한 일차 에너지 사용의 효율이 매우 높지 못한데, 왜냐하면 불충분한 정도의 스크랩에 의해 버너들에 걸쳐 단지 제한된 열전달만이 개시될 수 있기 때문이다. 용융이 이루어지는 동안 발생하는 CO 가스는 대부분 비연소 상태로 배기관으로 누출된다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점으로부터 출발하여 그에 따른 단점들을 배제한 노 시스템 및 용융 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적은 특허 청구항 제 1 항의 특징부를 갖는 장치와 특허 청구항 제 8 항의 특징부를 갖는 방법에 의해 달성된다. 바람직한 개선 실시예들은 종속항들로부터 제시된다.
발명의 핵심은 금속 스크랩 및 DRI/HBI 혹은 기타 금속 재료나 금속 함유 재료를 용융하기 위한 일차 및 이차 에너지의 이용에 있다. 이를 위해 바람직하게는 노 시스템은 바람직하게는 2개인 용기;와 추가의 커버를 겸비한 추가의 용기 상부를 중심으로 회동 가능한 전극 장치;로 완성되고, 상기 전극 장치는 노의 용기 하부 상에 장착될 수 있는 방식으로 회전 장치에 배치된다. 이와 관련하여 이중 노 시스템의 경우 각각의 노에는 회전 장치가 할당되거나, 혹은 두 노 모두 공동의 회전 장치를 이용하여 작동된다.
용기 상부에 의해 용기 하부의 용기 벽부가 본질적으로 상부 방향으로 연장되면서, 이중 노의 경우 본래 높이(원래 높이) 내지 그 외 노의 높이보다 훨씬 더욱 높아지는 노 높이가 획득된다. 이와 같은 방법으로 높은 효율로써 스크랩에 대한 열전달이 달성된다.
그에 따라 한편으로 일차 에너지를 이용하는 조건에서 연장된 용기 상부에 의해 (예비) 용융 용기가 제공되며, 그리고 다른 한편으로 추가의 용융 공정 내지 가열 공정이 전기적인 이차 에너지를 이용하여 실행되는 노가 제공된다.
바람직한 개선 실시예에 따라, 용기 상부의 용기 벽부는 물로 냉각되거나, 혹은 내화재로 피복 처리된다. 수냉식인 경우, 용기 벽부는 물에 의해 관류되거나, 혹은 관-벽 시스템으로 구성된다.
용기 하부 및/또는 용기 상부 내에는 용기의 외연부를 따라 분포되는 방식으로 다수의 고성능 버너/주입기가 내장되며, 그리고 이들 버너/주입기들을 이용하여 장입 칼럼(charging column)이 완전하게 용융되거나, 혹은 적어도 용기 상부가 장입된 재료로부터 자유로워질 때까지 용융된다. 장입된 재료를 용융한 후에, 해당하는 커버를 겸비한 용기 상부는 측면으로 회동되며, 그리고 전극 장치는 자체의 커버와 함께 회동 유입된다. 경우에 따른 버너뿐 아니라 탄소 및 산소 주입기들에 의한 보조를 받으면서 전기 에너지를 이용하여 용융물이 완성된다. 이런 시간 동안, 이중 노의 경우 또 다른 용기에서 이미 장입된 재료가 다시 일차 에너지를 이용하여 용융된다.
본 발명의 또 다른 상세 내용과 장점들은 종속항들;과 도면에 도시된 본 발명의 실시예가 더욱 상세하게 설명되는 하기의 실시예 설명;으로부터 제공된다.
도1은 이중 노 시스템의 정면도이다.
도2는, 도1에 해당하는 이중 노 시스템으로서, 노 용기(B)로부터 노 커버가 회동 이탈된 상태에 있는 상기한 이중 노 시스템을 도시한 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 축받침대 2: 지지 구조
3: 노 및 전극 지지 장치용 경동식 플랫폼
4: 노 용기 5: 노 용기
6: 노 커버 7: 노 커버
8: 전극 9: 노 변압기
10: 고전류 연결부 11: 변압기 지지벽
12: 고전류 케이블 13: 전극 회동용 회동 칼럼
14: 용기 하부 15: 용기 하부
16: (예비) 용융 용기 17: 용기 상부
18: 용기 벽부 19: 버너
20: 노즐 21: 냉각 튜브
22: 전극 조절을 위한 칼럼 가이드 및 리프팅 실린더를 구비한 리프팅 칼럼
23: 전극 지지 장치 24: 전극 내부 커버용 지지 암
25: 리프팅 실린더
26: 전극 내부 커버(전극 코어 컴포넌트)
27: 전극 조정 장치 28: 경동식 배기관
29: 위치 고정식 배기관 30: 재연소실
31: 배출가스 스터브
32: 커버를 겸비한 용기 상부를 회동시키기 위한 회동 칼럼
33: 중앙 지지 암 34: 버너
35: 커버를 겸비한 용기 상부용 리프팅 장치
36: 커버를 겸비한 용기 상부용 지지 암
37: 커버를 겸비한 용기 상부용 리프팅 실린더
38: 코어 컴포넌트
축받침대(1) 상에는, 노 시스템의 노(A)와 동일한 노(B)와 관련하여, 노 커버(6, 7)를 구비한 각각의 노 용기(4, 5)를 위한 각각의 경동식 노 플랫폼(3)이 지지 구조(2)를 이용하여 배치된다(도1 비교). 전극들(8)은 노 변압기(9)(도2 비교)로부터 변압기 지지벽(11)을 통과하는 고전류 연결부(10)를 걸쳐서 고전류 케이블(12)을 이용하여 전원을 공급받는다. 전극들(8)은 회동 칼럼(13)을 이용하여 노(A) 혹은 노(B) 위쪽으로 회동될 수 있다. 전극 장치에 대해서는 다음에서 계속 더욱 상세하게 설명된다.
두 노(A 및 B) 내지 노 용기(4, 5) 각각은 대응하는 용기 하부(14, 15)를 포함하며, 그리고 이 용기 하부 상에는 교호적으로 전극 장치 혹은 용기 상부(17)가 배치될 수 있다. 도시한 위치에서, 노(A)의 용기 하부(14) 상에는 전극 커버(6)가 배치되어 있다. 노(B)의 용기 하부(15) 상에는 용기 상부(17)가 배치되어 있고, 이 용기 상부(17)는 (예비) 용융 용기나 혹은 (예비) 가열 용기(16)로서 용기 하부(15)와 비교하여 거의 유사한 높이로 수직으로 연장된 벽부(18)를 포함한다. 상부 방향으로 갈수록, 용기 상부(17)는 별도의 커버(7)를 이용하여 폐쇄된다. 용기 하부(15)의 외연부를 따라 버너들(19)이 배치되되(도2 비교), 이들 버너들을 이용하여 일차 에너지가 용기 하부(15) 내로 공급된다. 공기 혹은 산소용으로 제공되는 노즐들(20) 내지 주입기들은, 장입 칼럼을 용융하는 동안 발생하는 CO 가스를 목표한 바대로 연소시키기 위해, 용기 상부(17)의 외연부를 따라 배치된다.
용기 상부(17)의 용기 벽부(18)를 따라, 냉각을 위해 물이 관류하는 튜브(21)가 연장된다. 대체되거나 혹은 동일한 방법에 따라, 벽부(18)는 내부를 향해 내화 소재로 피복 처리될 수 있다.
전극 장치는 전극들(8)을 포함하고, 이들 전극들(8)은 전극 조절을 위해 칼럼 가이드 및 리프팅 실린더를 구비한 리프팅 칼럼(22);과 전극 지지 장치(23)를 이용하여 조정된다. 그에 따라, 커버(6)용 지지 암들(24)이 제공되고, 상기 커버는 리프팅 실린더(25)를 이용하여 그 높이가 조정될 수 있다(도2 비교). 전극 코어 컴포넌트는 26으로 부호 표시되어 있다. 그 외에도 전극 조정 장치(27)가 제공된다.
경사 플랫폼(3)과 연결되는 배기관(28)에는, 회동 유입된 위치에서, 재연소실(30)과 함께 위치 고정된 배기관(29)이 연통된다. 커버들에는 각각의 배출가스 스터브(31)(exhaust gas stub)가 배치된다. 이와 같은 배기관들뿐 아니라 리프팅 실린더를 구비한 지지 암 리프팅 장치에 대한 추가의 상세 내용에 대해서는 DE 103 32 866 A1의 공개 내용이 참조된다.
로들(A 및 B)의 노 플랫폼들(3) 사이에는 제3 경사 플랫폼(3)이 배치되고, 이 경사 플랫폼상에는 회동 칼럼(12) 및 전극 조정 장치(27)가 위치한다.
다음에서는 커버(7)를 겸비한 용기 상부(17)뿐 아니라 이 용기 상부의 회동 메카니즘에 대해 설명된다. 32번은 커버(7)를 겸비한 용기 상부(17)를 회동시키기 위한 회동 칼럼을 나타낸다. 각각의 노(A 및 B)에는 별도의 회동 칼럼(32)이 할당된다. 상세하게는 회동 칼럼(32)은 내부의 중심 지지 암(33)으로 구성되고, 이 지지 암의 첨두부에 버너(34)가 장착된다. 버너(34)는 지지 암을 통과하는 라인을 통해 연료를 공급받는다. 버너(34)는 지지 암(33)에 의해 지지되며, 이 지지 암(33)은 가이드 칼럼과 연결되어 있으면서 가이드 롤러에서 안내된다. 지지 암(33) 및 버너(34)의 승강 운동은 가이드 칼럼 내에 내장되는 유압 실린더를 통해 이루어진다. 일차 에너지의 공급은 기본적으로 단지 용기 하부(14, 15) 내의 강력한 측면 버너(19)를 통해서만 이루어질 수 있거나, 혹은 단지 용기 하부(14, 15) 및 용기 상부(17) 내의 강력한 측면 버너(19, 20)를 통해서만 이루어질 수 있다. 추가로 일차 에너지는 버너(34)에 의해 공급될 수 있다.
또한, 회동 장치는 커버를 겸비한 용기 상부(17) 및 2개의 지지 암(36)을 위 한 리프팅 장치(35)를 포함한다.
지지 암들(36)을 따라서는 커버를 겸비한 용기 상부(17)용 리프팅 실린더들(37)이 배치된다. 용기 상부(17)에 연결된 커버(7)는 용기 하부 위쪽으로 회동되며, 그런 다음 리프팅 실린더(37)를 통해 각각의 피스톤 로드의 운동에 의해 하부 방향을 향해 폐쇄 위치로 이동된다. 38번은 코어 컴포넌트를 나타낸다.
첨부한 2개의 도는 용융 방법의 서로 다른 공정 상태를 도시하고 있다. 노(A)에서 본질적으로 이차적인 이차 에너지를 이용하여 용융 혹은 가열 공정이 이루어지는 반면에, 그와 동시에 노(B)에서는 일차 에너지를 이용한 장입 칼럼, 특히 스크랩 칼럼의 용융이 개시된다.
이를 위해, 노(B) 상에서는, 회동 칼럼(32)을 이용하여 리프팅 장치(35)를 회동시킴으로써, 커버(7)를 겸비한 용기 상부(17) 내지 예비 용융 용기(16)가 용기 하부(15) 상에 배치된다. 그런 다음 커버(7)와 용기 상부(17)의 연결이 분리되고, 커버(7)는 회동 방출된다. 이에 이어서 공급 재료가 개방된 용기 내로 장입된다. DRI 및 HBI는 또한 커버(7) 내 별도의 개구부를 통해 공급될 수도 있다. 공급 재료는 용기 상부(17)에 도달하는 장입 칼럼이 생성되는 방식으로 장입된다. 그런 다음 경우에 따라 버너(34)가 회동 유입된다. 버너(19 내지 34)를 작동시킴으로써, 장입 칼럼은 적어도 용기 상부(17)가 고체의 공급 재료로부터 자유로워질 때까지 용융된다. 이에 이어서 용기 상부(17)는 커버(7)와 함께 다시 회동 방출되고, 전극 장치는 회동 유입된다. 그런 다음 전기 에너지를 통한 장입물의 추가 용융 내지 가열 공정이 이루어진다.
제안되는 본 발명을 통해 금속 스크랩, DRI, HBI뿐 아니라 그 외 금속 재료나 혹은 금속 함유 재료를 용융하기 위한 일차 및 이차 에너지의 바람직한 활용이 달성된다.
본 발명은 이중 노 시스템을 개별적으로 구성할 뿐 아니라 더욱 개선하는 것에 관한 것이다.

Claims (13)

  1. 금속 공급 재료 혹은 금속 함유 공급 재료를 용융하기 위한 노 시스템으로서, 노(A, B)의 용기 하부(14, 15) 상에는 주로 이차 에너지를 이용하여 용융 공정을 실행하기 위해 커버(6)를 구비한 전극 장치가 회동 가능하게 배치될 수 있는 상기 노 시스템에 있어서,
    전극 장치가 회동 방출될 때 상기 용기 하부(14, 15) 상에는 용기 상부(17)가 회동 가능하게 배치될 수 있고, 이 용기 상부(17)는 덮개(7);뿐 아니라, 상기 용기 하부(14, 15)의 용기 벽부를 본질적으로 상부 방향으로 연장시키는 용기 벽부(18);를 포함하며, 그리고 일차 에너지를 공급하기 위한 버너들(19, 34)은 상기 용기 하부(14, 15) 및/또는 상기 용기 상부(17)에 배치되는 것을 특징으로 하는 노 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회동 가능한 용기 상부(17)의 용기 벽부(18)는 그 높이 연장부가 상기 용기 하부(15)의 용기 벽부의 높이 연장부와 동일하거나 혹은 그보다 더욱 큰 것을 특징으로 하는 노 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 버너들(19)은 측면에서 상기 용기 하부 및/또는 상기 용기 상부의 외연부를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 노 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기 상부(17)에는 일차 에너지를 공급하기 위한 버너(34)가 할당되고, 이 버너(34)는 상부 방향으로부터 용기 내로 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 노 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기 상부(17)의 용기 벽부(18)는 물로 냉각되거나 혹은 내화 소재로 피복 처리되는 것을 특징으로 하는 노 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 용기 하부(15) 및/또는 용기 상부(17) 내에는 공기 및/또는 산소를 공급하기 위한 버너(19) 혹은 노즐(20) 혹은 주입기들이 배치되는 것을 특징으로 하는 노 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노 시스템은 이중 노 시스템이고, 교호적으로, 일측의 노(A, B)의 용기 하부(14, 15) 상에는 커버(6)를 겸비한 전극 장치가, 그리고 각각의 타측의노(B) 상에는 용기 상부(17)가 배치될 수 있는 것을 특징으로 하는 노 시스템.
  8. 금속 재료 혹은 금속 함유 재료를 용융하기 위한 노 시스템, 특히 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따르는 노 시스템을 작동시키기 위한 작동 방법으로 서, 일측의 단계에서 노(A, B)가 별도의 커버(6)를 겸비한 전극 장치를 회동시킴으로써 주로 이차 에너지를 이용하여 작동되는 상기 작동 방법에 있어서,
    - 상기 노(A, B) 상에, 커버(7);뿐 아니라, 상기 용기 하부(15)의 용기 벽부를 본질적으로 상부 방향으로 연장시키는 용기 벽부(18);를 포함하는 용기 상부(17)를 배치하는 단계;
    - 상기 용기 상부(17)에 도달하는 장입 칼럼을 포함하는 공급 재료를 장입하는 단계;
    - 상기 장입 칼럼이 적어도 상기 용기 상부(17)가 고체 공급 재료로부터 자유로워질 때까지 용융될 수 있도록 일차 에너지를 공급하는 단계;
    - 상기 노(A, B)의 용기 하부(15)로부터 상기 용기 상부(17) 및 커버(7)를 회동 방출하는 단계;뿐 아니라
    - 주로 이차 에너지를 통해 장입물을 추가로 용융하기 위해 전극 장치를 회동 유입시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 일차 에너지는 적어도 측면에 배치되는 버너들(19)에 의해 공급되며, 그리고 상기 버너들(19)을 이용한 용융 공정 시에, 환원시키거나 혹은 단지 약하게만 산화시키는 노 환경이 설정되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 장입 칼럼 내부에서 발생하는 CO 가스는 공 급되는 공기 및/또는 산소를 이용하여 목표한 바대로 연소되며, 그리고 용융 에너지가 연소 에너지로서 이용되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 과정을 보조하기 위해 장입된 재료에 탄소 운반체가 함께 혼합되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 주로 이차 에너지로 이루어지는 장입물의 추가 용융은 버너들(19)뿐 아니라 탄소 및 산소 주입기들에 의한 추가의 일차 에너지의 공급에 의해 보조되는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 이중 노 시스템의 노들(A, B) 중 일측의 노에서는, 일차 에너지가 공급되는 조건에서 용기 상부(17)의 회동에 의한 용융 공정;과 주로 이차 에너지를 이용하는 전극 장치의 회동에 의한 용융 공정 혹은 가열 공정;이 교호적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
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