KR0161961B1 - 다용도 제강 용기 및 이를 이용한 제강 방법 - Google Patents

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Description

다용도 제강 용기 및 이를 이용한 제강 방법

제1도는 본 발명에 따른 용기의 조작 및 이동로를 도시한 공정도.

제2도는 제1도의 용기를 수직으로 절단한 정면도.

제3도는 관련 장입 츄우트 및 부분 절단된 연기 배출 후드와 함께, 수평 장입 위치로 기울어진 용기를 도시한 단면도.

제4도는 관련 장입 츄우트 및 장입 장치와 함께, 수평 장입 위치로 기울어진 용기를 도시하는 정면도.

제5도는 제3도의 관련 장비와 함께, 정련 위치로 기울어진 용기를 도시하는 단면도.

제6도는 이송 위치에 놓인 용기의 정면도.

제7도는 유도 코일이 설치되어 있는 래들 야금화 스테이션에 위치된 용기의 정면도.

제8도는 유도 가열 스테이션에 위치된 용기의 평면도.

제9도는 본 발명에 사용되는 양호한 유도 가열 장치를 도시하는, 유도 가열 스테이션에 위치된 용기의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 용기 12 : 래들 덮개

14 : 장입개구 15 : 트러니온

16 : 풍구 18,20 : 유연성 호스

27 : 기어 29 : 트러니온 지지부

30,31 : 패널 32 : 후드

34 : 배기판 36 : 섬유질 필터

40 : 턴스타일 장치 48 : 부가 유도로

50 : 유도 코일 56 : 천정 기중기

62 : 잔류물 64 : 용융/정련 스테이션

72 : 출탕 스테이션

본 발명은 제강에 관한 것이며, 더 상세하게 공압식 제강 용기 및 직접 환원철(이후, DRI라 칭함)과 같은 고온의 탄소-함유 원재료로부터 강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 공기제강 용기 및 DIR과 같은 고온 탄소-함유 원재료로부터 강을 제조하는 방법을 포함한다. 상기 용기는 한 측면상에 개구가 설치된 편심상부를 갖는 래들이다. 상부에 있는 상기 개구부의 반대측에는 하나이상의 아래로 지향된 산소랜스 또는 풍구가 있다. 상기 용기는 중앙축에 대해 통상적으로 수평 위치로의 회전을 위해 트러니온(trunnion)상에 장착된다. 상기 용기의 하부는 다공성 마개 및 슬라이등 게이트(sliding gate) 폐쇄 장치 또는 다른 편리한 방식의 폐쇄장치로 제어되는 고온금속 출구를 가진다. 상기 용기는 용탕을 용융, 정련, 래들 야금화 및 출탕 조업을 위해 이송하는 수단으로서의 역할을 하며 제강과 관련하여 사용된다.

본 발명은 현재 이용되는 용융, 정련, 래들 야금화 및 출탕시스템에 많은 장점을 제공할 수 있다.

제1장점은 금속은 용융 금속을 다음 공정으로 이송하기 위해 사용되는 것을 동일한 용기내에서 용융 및 정련된다. 현재, 금속은 전기 아아크로, 염기성 산소로(BOF), 에너지 최적화로 또는 유도로 등과 같은 분리로에서 각각 용융 및 정련되고 나서 이러한 장치로 부터 이송용 래들로 출선된다. 용탕을 이송용 래들에 이송하는 단계를 가지지 않는 것은 현재 실시상에 상당한 장점이다. 예비가열된 수용 래들은 용탕보다 거의 언제나 더 차고 다른 온도들이 일정하게 될 때까지 열을 방출하기 때문에 실시할 때 열손실이 발생한다. 현실시상 2차 온도 손실은 이송조작중 대기로 용융 흐름을 노출시컴에 의해 발생하고 있다. 이것은 한 컵의 고온 액체를 두 개의 컵에 따로따로 분리하여 앞뒤로 주입할 때 냉각되는 것과 유사하다.

제2장점은 용강내의 비금속이 이송 조작중 대기산소에 노출됨으로써 산화가 발생한다. 이러한 비금속 산화물은 최종 생성물내에 함유되어 최종 생성물의 전체 품질을 낮춘다. 고품질의 고순도 강을 제조하는데 있어 가장 중요한 것은 대기와 접촉을 최소화하는 것이다.

제3장점은 현재의 이송래들은 개방형 래들을 통한 방사로 인한 온도손실을 최소화하기 위해 이송중 제거가능한 덮개와 결합되어야 한다. 본 발명의 용기는 여러 스테이션에서 결합되거나 제거되는 일없이 상기와 동일한 기능을 수행하는 일체형 상부가 갖춰져 있다.

제4장점은 현재, 용융로의 수리 및 라이닝의 재설치시에는 조업이 완료될 때까지 로와 연관된 모든 작업을 중단해야 한다. 본 발명의 용기는 라인의 작업중단없이 보수되어 제조손실없이 정위치에 재삽입될 수 있다.

제5장점은 본 발명의 용기는 하나 이상의 풍구가 내측에 결합될 수 있는 제거가능한 일체형 상부를 가진다. 대부분의 내화물 마모가 주입가스의 작용으로 인해 풍구에 인접한 영역에서 발생되므로, 용기는 새로운 내화물로 만든 전체 용기를 수리할 필요없이 상부의 덮개만을 수리하여 재사용할 수 있다. 각 용기는 용기 본체내의 내화물 라이닝(lining)을 교환할 필요가 있기 전에도 여러번 수리된 상부 덮개의 재사용될 수 있다.

제6장점은 상부가 용기 본체에서부터 제거되기 때문에 양쪽부에서의 내화물 교환이 간단하다. 상기 용기와 용기 상부는 원추형이며 래밍(ramming) 머쉰의 사용에 의해 자동으로 래들 라이닝이 가능하다. 래밍된 일체형 라이닝부는 저가격 및 긴 수명의 측면에서 레이드-업온(laid-upon) 벽돌 라이닝부보다 적합하다.

제7장점은 고온 DRI 펠렛의 사용에 의해 외부 에너지원 없이도 본 발명의 방법을 수행할 수 있어서 열효율을 높일 수 있다. 고온 DRI 펠렛은 제강설비에 인접하게 배치된 설비로 부터 얻어질 수 있다. 펠렛 개선방법이라는 제목의 홀리(Holley)의 미합중국 특허 3,836,353호에 설명된 기술은 상기 장치의 구성을 가능하게 한다.

제8장점은 2%이상의 탄소를 함유한 고온 DRI 펠렛의 사용은 주입 풍구 또는 다른 장치를 통한 용기에의 복잡한 탄소첨가의 필요성을 제거시킨다. 또한 탄소 주입에 필요한 분쇄, 저장 및 이송장치를 준비할 필요가 없다. 홀리의 공정은 2% 이상의 탄소를 함유하는 고온 DRI 펠렛제조에는 유용하지만 현행의 다른 직접 환원 공정에서의 작동은 불가능하다.

본 발명의 출원인은 본 발명에 관련된 금속야금학적 방법 및 장치에 관한 다음의 미합중국 특허들은 알고 있다.

핸더슨 특허에는 비임을 따라서 이동할 수 있는 제공용 트러니온-장착 베세머 전로가 설명되어 있다.

프리베르그 특허에는 궤도를 따라 움직이는 가동성 노를 포함한 염기성 산소제강 설비가 설명되어 있다. 상기 특허에 따르면, 상기 설비는 두개의 로에 산소가 연속적으로 채워져 브로잉되고 나서 출선 및 재순환됨으로써, 하나의 종래의 브로잉 스테이션이 브로잉 이전 및 브로밍 이후 조작이 다른 곳에서 행해지는 동안 각각 로의 역할을 할 수 있도록 작동된다.

콜린 특허에는 수직위치에 있을 때 로에서부터 용탕이 채워지고 기울어져 있거나 수평 위치에 있을 때 브로잉되는 레일-설치된 고온-금속래들이 설명되어 있다. 풍구는 래들 덮개 중심에 놓여지고 래들 덮개에 있는 탕구는 장입구로서 작용한다.

파스토리우스 특허에는 준비, 적재, 예비가열, 브로잉, 탈가스, 브로킹(blocking), 주입 또는 방출을 위한 연속적인 일련의 스테이션에, 강의 용융 및 정련을 위해 상기 연속적인 일련의 스테이션을 통해 이동하는 제강용 용기를 지지하는 캐리지가 제공된 제강 플랜트가 설명되어 있다. 각 조작은 개별 위치에서 수행된다. 또한 제강후 첨가제가 적합하게 반응했는지를 결정하기 위해 제2유지 스테이션으로 이동될 때 상기 용기는 효과적으로 래들의 역할을 수행한다. 용기에는 상부로부터 산소가 브로잉되고 브로잉 스테이션은 제거가능한 덮개를 가진다. 상기 용기는 덮개 또는 후드없이 이동한다.

페레는 상부 브로잉식 전로가 회전목마 형태로 배치된 다중-전로 공기 제강장치를 설명했다.

모브레이는 궤도를 따라 이동하는 연속이동 가능한 노를 사용하는 강을 산소정련하기 위한 제강장치를 설명했다. 각 로는 인접로의 이송기관과 연결하기 위한 이송기관을 가진다. 산소랜스는 상부 브로잉을 위해 각 로의 상부에 위치한다.

팔크를 또한 합금 조작에 이용되는 가동식 캐리지가 장착된 전로를 가진 제강장치를 설명했다.

사이레는 강의 산소정련용 가동로 장치로서 작동하는 트랙이 설치된 고온 금속 카를 설명했다.

맥페아턴스는 장입, 브로잉, 및 방출 또는 덤핑(dumping) 용 트러니언부(trunnions)에 대한 회전용으로 설비된 그의 제6도에 도시한 바와같이 오프-셋 마우스(off-set mouth)를 갖는, 레일이 설치된 전로를 설명했다. 이 전로는 상부 취입식 산소랜스를 가진다.

키르크는 베세머 전로와 비슷한 형태를 갖는, 트러니언-설비를 갖춘 단일 바닥식 브로잉 용기를 설명했다.

버세머는 1865년 이래로 알려진 하부 취련식 제강 용기를 설명했다.

한슨의 미합중국 특허 제2,065,691호 또는 아이켄의 미합중국 제574,127호 어느 것도 본 발명에 적용될 수 있는 자료에 대해 언급하지 않았었다.

상기와 같은 종래의 각 문헌은 저열효과 및 전술한 단점을 지니고 있으나, 본 발명의 목적을 성취할 수 있는 제강 용기는 종래기술에 제시된 바 없다. 따라서, 공기제강 용기 및 DRI과 같은 고온 탄소-함유 원재료로부터 강을 제조하는 방법은 향상된 제강을 가져온다.

본 발명은 전술한 문제점들을 극복할 수 있는 개선된 공기 제강 용기 및 제강 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 용기는 덮개구의 한 측면에 개구부를 갖는 제거가능한 편심상부 또는 덮개구를 가진 래들이다. 상기 상부에 있는 상기 개구부의 반대측에 하나 이상의 아래로 지향된 산소 랜스 또는 풍구가 있다. 이 용기는 통상적으로 수평위치에서 중앙축에 대한 회전을 위해 트러니온부 상에 배치된다. 이 용기의 하부는 다공성 마개 및 슬라이딩 게이트 폐쇄장치 또는 다른 편리한 방식의 폐쇄장치로 제어되는 고온 금속출구를 가진다. 조작상 이 용기는 용탕을 용융, 정련, 래들야금 및 출탕작업을 위해 이송하는 수단으로서의 역할을 하는 제강 방법에 이용된다.

본 발명의 제1목적은 금속을 별도의 이송용기에 이동시키는 단계없이 금속을 용융 및 정련하여 상기 용탕을 연속적인 제강공정으로 이송하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2목적은 모든 제강 조작을 수행할 수 있는 제강 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3목적은 상기 용탕 이동조작 중 용탕이 대기산소에 노출되는 것으로 인한 용강내의 비금속의 산화를 방지하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제4목적은 방열에 의한 온도손실을 최소화하는 매우 적합한 제거가능한 덮개를 가진 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제5목적은 제강소에서 작업 중단으로 인한 제조손실을 방지하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제6목적은 전체 용기내에 새로운 내화물을 설치할 필요없이 작업 공정으로부터 제거되어 용기 상부에만 내화물을 재설치하면 되는 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 제7목적은 래밍머쉰(ramming machines)을 사용하여 용기의 상부 및 하부를 내화물로 자동 라이닝할 수 있는 간단한 내화물 교체방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제8목적은 단지 최소 외부에너지원을 필요로하는 제강공정을 제공하는 것이다.

본 발명의 제9목적은 단일 용기내에서 탄소-함유 산화철을 직접적으로 강으로 변화시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제10목적은 공급 재료로서 고온 DRI 펠렛을 사용하여 제강공정의 열효율을 증가시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제11목적은 풍구 또는 다른 비슷한 장치를 사용함으로써 용기에 탄소를 첨가하는 복잡한 공정을 제거하고 탄소주입에 필요한 분쇄, 저장 및 이송 시스템의 제공 필요성을 제거하는 것이다.

도면, 특히 제1도를 참조하면 충분한 탄소(2.0%이상)을 함유한 고온 DRI펠렛(58)의 용융 및 정련을 하나의 공정으로 수행하는 용기(10)는 용융로 및 정련로서 뿐만 아니라, 다음 공정인 래들 정련 단계 및 최종 출탕 공정으로 용강을 이동시킬 수 있는 이동래들로서의 역할을 한다. 다수의 용기(10)는 대기영역(63)에 보유되어 있다가 사용중인 용기의 수리를 위해 생산 라인으로부터 제거될 때 제조라인에 공급된다.

용기(10)은 제2도에 도시한 바와같이 재라이닝 및 보수유지를 위해 제거될 수 있는 내화재 라이닝된 상부 또는 덮개(12)와 내화재 라이닝된 하부(22)를 갖는 전체적으로 라이닝된 래들이다. 용기는 통상 수평위치에 있는 트러니온 축에 대한 회전을 위해 트러니온(15)상에 설치된다. 상기 트러니온은 제9도에 도시한 기어(27)나 코그(cog)와 같은 바람직한 회전장치로 제공될 수 있다. 기어(27)은 트러니온 지지부(29)에서 메이팅 파워-구동 기어와 결합한다. 래들 덮개(12)는 통상적으로 원추형이며, 바람직하게는 조금 절단된 절두원추형이고 원추형의 한 측면상에 장입개구(14)를 가진다. 래들덮개에는 액체 철욕이나 강욕 표면하부로, 또는 철욕 또는 강욕 내측으로 직접적으로 상업상 유용한 기체산소를 주입하기 위해서 장입개구(14) 반대측 근처에 하나 이상의 풍구(16), 산소랜스 또는 이와 유사한 장치가 설치된다. 이러한 주입장치의 수는 용기의 용량에 비례한다. 예를들면 용량이 크면 클수록, 가열당 최대 약 60분의 처리시간을 유지하기 위해 더 많은 주입 장치가 필요하다.

이러한 공기제강의 종래 기술은 널리 알려져 있으며 단일의 큰 물기둥보다 차라리 다수의 작은 기포를 창조하기 위해 기체산소를 철욕이나 강욕에 주입하는 것이 바람직하다. 따라서, 단일의 큰 장치보다 다수의 작은 주입장치들을 갖는 것이 바람직하다.

내화물로 라이닝된 하부용기(22)에는 화학적 성질 및 온도의 균일성을 향상시키도록 불활성 가스를 다공성 마개(24)를 통해 용기내에 주입하여 상기 가스를 액체금속에 불어넣음으로써 용융금속을 용기내에서 교반시키도록 용기 하부에 마개가 제공된다.

또한, 용기(10)에는 빌렛, 브룸이나 슬래브 등의 강편을 제조하기 위해 종래 연속 주조기의 턴디시(제1도)(52), 또는 출탕하거나 잉곳 등의 다른 형태의 주괴를 제조하기 위한 몰드 내측으로 상기 방법에 의해 제조된 용융강이나 용철을 배출하기 위한 종래의 슬라이등 게이트 방식의 출탕밸브(28)가 제공되어 있다.

용기(10)은 온도제어용으로 첨가된 철이나 강 스크랩과 함께 DRI 펠렛(58)을 용융하고 상기 용탕을 정련하고 DRI 펠렛(58)을 동시에 용융시키기 위한 노로서의 역할뿐만 아니라, 다음의 금속정련 또는 래들정련 설비로서의 역할 및 빌렛, 블룸, 슬래브, 잉곳 또는 다른 형태의 주괴로 상기 정련 금속을 주조하기 위한 출탕래들로서의 역할에 적합하다.

만일 온도 및 화학적 성질이 조절될 연속금속 정련 및 연속래들 정련 설비에서 용탕을 처리하는 것이 바람직하다면, 스테인레스강으로 구성된 비자성부(30)가 상기 설비영역에 있는 탄소강 용기 외피(shell)(60)을 교환하기 위해 용기측벽에 삽입된다. 패널(panel)(30)은 유도 가열로 장치에 이용되는 래들내에 공통으로 존재하는 바와같이, 전자가 가열 및 교반을 위한 유도 코일(50)을 수용한다. 이 실시예에서, 유도 코일(50)은 제9도에 도시한 바와 같이 영구적인 래들로 설비이고 용기(10)는 상기 위치, 예를들어 유도 가열 및 교반 작용을 수행하기 위해 용기의 비자성부를 둘러싸고 있는 코일내의 비자성부에 배치된다.

선택적으로, 비자성 스테인레스강 패널(31)은 용기(10)의 강철 외피에, 제7도에 도시한 바와같이 상기 패널에 대항하게 용기에 부착되어 가열 및 교반작용을 수행한다.

내화물로 라이닝된 용기 상부(12)에는 제3도에 도시한 바와같이 용융 및 정련 조작중 발생하는 연기 및 기체를 배출시키고, 용융 및 정련 조작중 고온 DRI 펠렛 및 스크랩을 용기에 장입할 수 있게 하며, 상기 배출기체 및 연기를 수집 후드(32)로 지향시키도록 한 측면에 오프셋 개구(14)가 제공되어 있다. 후드(32)는 대기로 배출하기 전에 환경 기준에 부합되도록 폐기체를 정화하기 위해 배기팬(34) 및 종래의 섬유질 필터(36) 또는 습식 세정기에 연결된다. 래들 덮개(12)는 통상적으로 원추형이지만 장입개구를 향해 기울어져 있다.

정상 작동시, 용기는 제1도에 도시한 바와같이 특수한 배열에 적합하도록 설치된 일련의 개별장치들 사이의 천정 기중기(56) 또는 적당한 가동장비에 의해 이송된다.

주괴 또는 연속주조를 위한 최종 출탕 스테이션에는 소량의 용융 강이 완전히 배출되지 않고 용기 내에 남는다. 상기 잔류물(62)은 용기(10)내의 원래 용강 체적의 15% 이상을 초과하지 않아서 용기(10)에서 처리될 다음의 강애 대한 배치(batch)나 가열을 위한 점화원 또는 시동원으로 이용된다.

상기 용기의 조작이 연속적이면, 즉 내화물 라이닝을 교환할 필요가 없으면, 상기 용기(10)는 용융/정련 스테이션으로 곧 재순환될 것이다. 용기 라이닝을 교환해야 하거나 주요수리가 필요하면, 용기(10)은 출탕 스테이션(72)에서 완전히 배출되어 조작 시스템에서부터 수리영역으로 전환되고, 새로이 수리 및 재가열된 용기(10)은 그 위치에 있는 용융/정련 스테이션(64)으로 이동된다. 상기 교체된 용기(10)는 재순환 유닛이 포함하고 있는 정상적인 용강 잔류물을 포함하지 않으므로, 필수적인 잔류물은 개별적인 부가 유도로(48)에 유지된 소량의 용탕 공급원으로 부터 공급된다. 유도로(48)는 철스크랩을 용융시켜 철스크랩을 용융상태로 유지시키거나 전술한 바와같이 잔류물(62)을 제공하고, 또한 수리를 위한 정류 또는 비정규 운전정지후 전체 설비를 가동시키는데 필요한 초기 점화원을 제공한다. 상기 잔류물은 생산라인에 있는 용기 또는 내부에 용강을 가진 다른 용기로부터 공급된다.

양호한 상태를 유지하고 있는 용기들을 대기시켜 놓음으로써, 제1도에 도시한 바와같이 손상된 또는 결함있는 용기는 생산라인 밖에서의 수리를 위해 제강공정 시스템으로부터 제거될 수 있으며, 교체 용기는 작업중단 시간 및 제조 손실없이 대체된다.

용융/정련 스테이션(64)에서, 산소 및 냉각기체를 공급하는 유연성 호스(18,20)는 바람 구멍(16)에 연결되고 용기(10)은 제4도에 도시한 바와같은 약간 수평 위쪽 위치로 회전한다. 이는 풍구(16)를 소량의 용융 금속 잔류물(62)로 침수시켜 기체흐름을 개시함으로써 정련공정을 수행할 수 있게 한다. 산소 및 냉각기체의 흐름은 풍구(16) 마개의 손실을 방지하기 이해 침수단계 전에 풍구(16)를 통해 개시된다.

용기가 수평위의 위치에 도달하는 즉시, 고온 탄소-함유 DRI 펠렛(58)의 장입(제1도 참조)은 제4도에 도시한 바와같이 적당한 위치에 있는 츄우트(chute)(46)를 통해 시작된다. 상기 위치에서 풍구(16)은 적당한 함량의 탄소를 용탕에 브로잉하기 위해 하부 취련위치에 위치한다. 후드(32)는 용기 개구(14)로부터 배출기체 및 미립자를 모으기 위해 제공된다. 본 발명에 필요한 열효과를 제공하기 위해, DRI 펠렛(58)들의 온도는 용기에 펠렛들을 도입할 때 600 내지 800℃이상이어야 하는 것이 필수적이다. 더 낮은 DRI 온도는 조작을 수행하는데 충분한 탄소가 욕내에 흡수되기 전에 용강 잔류물(62)의 응고를 유발시킬 수 있다.

또한 용기에 장입된 고온 DRI 펠렛(58)은 2%이상의 탄소를 함유하는 것이 필요하다. 이 탄소는 용융욕으로 방출되고 이 탄소가 주입산소와 발열반응함으로써 연속적으로 공급된 고온 DRI 펠렛(58)를 용융하는데 필요한 에너지를 제공한다. 2% 이상의 탄소를 함유하는 고온 DRI 펠렛(58)은 제강 설비에 근접한 설비의 흘레이 공정(Holley process)과 같은 방법에 의해 제조된다. 제조된 고온 DRI 펠렛(58)들은 매개상자(59)내에 또는 내화물로 라이닝되고 절연된 컨테이너(42)내에 축적된다. 고온 DRI 펠렛들이 상기 컨테이너에 가득 채워질 때, 상기 컨테이너들은 고온 DRI 펠렛들(58)의 재산화를 막기 위해 뚜껑(44)에 의해 폐쇄된 채로 제강 설비에 이송된다. 상기 컨테이너들은 제4도에 도시한 것과 같은 턴스타일(turnstile) 장치(40)에 배치된다. 상기 턴스타일 장치는 츄우트(46)을 통해 가득한 용기(42)의 위치를 정하여 연료를 용기(10)에 공급하고나서 텅빈 컨테이너(42)를 반대쪽 적재/비적재 스테이션(66)으로 움직인다. 빈 컨테이너(42)는 이송되어 다시 채우기 위해 DRI 펠렛설비에 되돌려 보내지고 가득찬 컨테이너(42)는 장입순환을 되풀이하기 위해 턴스타일 장치(40)상에 위치한다.

용융된 및 정련된 용탕 체적이 증가함에 따라, 용기(10)은 수평위치를 향해 느리게 회전한다. 용융/정련 조작중 형성된 슬래그는 립 주입(lip pouring)에 의해, 즉 슬래그가 용기의 상부 개구(14)를 통해 흐를 때까지 수평적으로 용기(10)을 기울임으로써 주기적으로 배출된다. 바람직한 양의 슬래그가 남았을 때, 용기(10)는 다시 수직위치로 역회전하여 슬래그의 흐름을 막는데, 이러한 모든 단계는 용융 및 정련 공정을 중단하지 않으면서 행해진다. 슬래그 조절제 또는 첨가제가 상기 공급 츄우트(46)을 통해 고온 DRI 펠렛(58)과 함께 용기에 도입될 수 있다.

바람직한 양의 DRI 펠렛(58)이 도입되었을 때, 펠렛 흐름은 중지되고 산소주입은 용탕이 바람직한 탄소수준으로 정련될 때까지 계속된다. 상기 탄소수준이 바람직한 수치로 접근했을 때, 용기(10)은 수직위치로 회전한다. 풍구(16)가 용강욕에서 제거되었을 때 산소흐름은 불연속적으로 되고 냉각기체 흐름은 계속된다. 이것은 산소흐름중 발생한 고열에 의해 생긴 풍구(16)의 과도한 연소를 막고 또한 고온 내화물 용기 라이닝의 손실을 막기 위해 충분한 정도로 풍구(16)를 냉각시킨다.

용기가 수직위치에 이르렀을 때, 냉각기체 흐름은 중지되고 가스공급라인들 또는 호스(18,20)들은 풍구(16)와 분리된다. 천정 기중기(56) 또는 다른 가동장비는 기울임 기구(68)가 분리되는대로 기중기로부터 용기(10)을 제거하기 위해 배치된다.

용강으로 채워진 용기(10)은 합금 첨가, 와이어공급, 미소 합금주입 및 용탕을 균일화하기 위해 다공성 마개(24)를 경유하여 아르곤/질소 혼합물에 의한 교반으로 화학적 성질을 조정하기 위한 래들 야금화 스테이션(65)으로 이동된다.

만일 온도조절이 필요하면 온도는 연속적인 기체교반에 의하여, 또는 극한 상황에서는 스크랩첨가에 의해 감소될 수 있다. 만일 온도상승이 필요하면, 용기 측면내 스테인레스강 부(30)의 반대쪽에 있는 유도 코일(50)이 활성화 된다. 이 경우에 기체 교반은 불연속적이다. 코일에 의해 유도된 전지-기계적 교반은 바람직한 또는 필수적인 균일성을 제공하기에 충분하다.

용융/정련 스테이션(64)에서, 용기(10)가 비워지게 되면 곧바로 용강잔류물을 포함하고 있는 출탕 스테이션(72)으로부터의 용기(10), 또는 재수리 영역으로부터의 예열처리된 용기(10)가 상기 위치로 이동되어 재배치된 용기(10)에서 용융/정련 조작이 시작된다.

래들 금속야금화 조작의 완료시, 용기(10)은 출탕 스테이션(72)으로 이동된다. 용융/정련 및 출탕조작은 60분 이내의 시간주기로 완료된다. 래들 야금화 조작은 60분 이내에 완료된다. 상기 장치에서, 용기(10)는 필요하다면 유도 코일(50)로 유지된 온도로 보다 연장된 시간동안 유지될 수 있다. 극한 경우에, 용강으로 채워진 여러 용기(10)은 상기 스테이션의 안팎으로 움직여 정상 연속조작이 다시 시작할때 까지 각 용기(10)내에 있는 금속의 온도를 유지시킨다.

전술한 바와같이, 본원의 금속에 대한 용융, 정련, 래들 금속야금화 및 출탕 장치 및 방법이 유용하다는 것이 명백하다. 본 발명은 금속을 개별 이송용기에 이동시키는 단계없이 금속을 용융 및 정련하여 그 용탕을 연속 제강공정으로 이송시키기 위한 수단과, 상기 이동조작중 대기산소에 금속흐름을 노출함으로써 용강내 비금속의 산화를 방지하기 위한 수단과, 생산라인밖에서의 수리를 위해 제강 공정으로부터 용기를 제거하고 작업 중단 및 제조 손실없이 대체 용기를 교환하기 위한 수단을 제공한다.

용기의 제거가능한 덮개는 방열로 인한 온도 손실을 최소화시킨다. 용기는 내화물로 이루어진 용기의 상부 및 하부를 자동적으로 라이닝시키는 래밍기를 사용하는 간단한 내화물 대체방법에 의해, 전체 용기에 새로운 내화물의 설치 필요성없이 생산라인으로부터 제거되어 재설비된 내화물 상부와 결합될 수 있다.

본 발명의 공정이 공급재료로서 고온 DRI 펠렛을 사용함으로써 열효과를 향상시켰으므로, 단지 최소 외부 에너지원이 필요하다. 주입 풍구 또는 다른 비슷한 장치에 의한 용기에의 복잡한 탄소첨가의 필요성이 없어졌고 또한 탄소주입에 필요한 분쇄, 저장 및 이송 시스템을 제공할 필요성도 없어졌다.

전술한 설명과 특정 실시예들은 본 발명의 가장 양호한 실시예와 원리만을 예시적으로 제시한 것이며, 본 발명의 사상과 범주로부터 이탈함이 없이 본 기술분야의 숙련자에 의해 다수의 변경 및 추가가 있을 수 있으므로, 다만 첨부된 청구범위에는 그 범주가 한정되어 있을 뿐이라고 이해해야 한다.

Claims (19)

1. 용융, 정련, 래들 금속야금화, 및 출탕용 용기로서, (a) 내화물로 라이닝된 래들과, (b) 상기 내화물로 라이닝된 래들과 결합되며, 장입을 가능하게 하고 기체 및 연기를 배출시키는 개구를 갖는, 내화물로 라이닝된 제거가능한 래들 덮개와, (c) 상기 용기를 장착하여 상기 용기를 수평의 정련위치로 기울이기 위한 기울임수단과, (d) 상기 용기가 수평의 정련위치에 있을 때 상기 내화물로 라이닝된 래들 덮개를 통해, 상기 용기내에 포함된 금속욕의 표면하부 및 금속욕의 내측으로 직접 산소를 주입하기 위해 상기 래들 덮개와 일체로 조합되는 산소 주입 수단과, (e) 상기 용기내에 포함된 금속의 화학적 성질 및 온도의 균일성을 향상시키기 위해 불활성 가스를 용기에 주입하는 불활성 가스 주입 수단, 및 (f) 상기 래들로부터 용융 금속을 제거하기 위한 출탕 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융, 정련, 래들 금속야금화 및 출탕용 용기.
2. 제1항에 있어서, 상기 산소 주입 수단은 상기 내화물로 라이닝된 덮개에 위치한 하나 이상의 풍구를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
3. 제1항에서 있어서, 상기 불활성 가스 주입 수단은 상기 래들 하부에 위치하여 불활성 가스원에 연결된 다공성 마개를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
4. 제1항에서 있어서, 상기 출탕 수단은 상기 래들 하부상에 배치된 슬라이딩 게이트 방식의 출탕 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
5. 제1항에서 있어서, 상기 기울임 수단은 상기 용기의 수평축을 중심으로 하여 수평위치 및 수직위치로 상기 용기를 회전시키도록 장착된 트러니온들을 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
6. 제1항에서 있어서, 상기 용기는 용기를 이송시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
7. 제1항에서 있어서, 상기 용기는 일부가 비자성인 강철 외피를 가지는 것을 특징으로 하는 용기.
8. 제7항에서 있어서, 상기 용기는 상기 강철 외피의 비자성부와 결합되는 유도 가열 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
9. 제1항에서 있어서, 상기 용기는 상기 래들의 측벽에 있는 강철 삽입부와 관련 유도 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
10. 용융 금속을 용융, 정련, 래들 금속야금화, 및 출탕하기 위한 방법에 있어서, (a) 내부에 개구를 갖는 내화물로 라이닝된 제거가능한 덮개 및 상기 덮개를 통해 용기내에 포함된 금속욕 내측에 산소를 주입하기 위해 상기 덮개와 일체로 형성된 산소 주입 수단이 제공되어 있는 용기를 복수의 저장용기로부터 선택하는 단계와, (b) 상기 용기에 용융 금속의 잔류물을 제공하는 단계와, (c) 상기 용기를 용융/정련 스테이션으로 이송시켜 기울임 기구와 결합시키는 단계와, (d) 상기 덮개에 있는 하나의 풍구에 산소 및 냉각기체 공급라인을 부착하는 단계와, (e) 상기 용기를 수평보다 조금위의 위치로 회전시키는 단계와, (f) 상기 풍구를 통해 상기 용기에 산소 및 냉각기체를 주입시키는 단계와, (g) 펠렛 또는 덩어리 형태인 탄소-함유 금속화된 철을 상기 용기에 장입시키는 단계와, (h) 필요한 때 상기 용기로부터 슬래그를 제거하는 단계와, (i) 소정양의 장입재료가 상기 용기내측에 도입된후 금속화된 철의 장입을 정지하는 단계와, (j) 상기 고온 금속의 탄소함량이 소정 수준에 도달할 때까지 산소주입을 계속함으로써 장입재료를 용융 및 정련하는 단계와, (k) 상기 용기를 수직 위치로 회전시키는 단계와, (l) 상기 용기내의 용융금속이 풍구로부터 제거된 후에 산소주입을 종료시키는 단계와, (m) 상기 용기가 수직위치에 도달할 때까지 상기 풍구를 통해 냉각 기체를 계속 주입시키는 단계와, (n) 상기 덮개에 있는 상기 풍구로부터 공급라인들을 분리시키는 단계와, (o) 상기 기울임기구를 용기로부터 분리시키는 단계와, (p) 상기 용기를 래들 금속야금화 스테이션으로 이송시키는 단계와, (q) 필요에 따라 용융금속의 화학적 성질을 조정하는 단계와, (r) 소정의 화학반응을 촉진시키기 위해 필요시, 상기 용융 금속의 온도를 상승시키는 단계와, (s) 필요에 따라 상기 용융금속의 온도를 감소시키는 단계와, (t) 래들 금속야금화의 완료시 상기 용기를 출탕 스테이션으로 이송하는 단계와, (u) 상기 금속을 출탕시키는 단계와, (v) 용기의 수리 필요성 여부를 결정하는 단계와, (w) 상기 용기의 수리가 필요하다면 상기 용기를 완전히 비워 상기 시스템으로부터 제거하여 상기 (a) 단계로 되돌리는 단계, 및 (x) 상기 용기의 불필요하다면 상기 용기를 부분적으로 비워상기 (c) 단계로 되돌리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속의 용융, 정련, 래들 금속야금화 및 출탕 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 온도감소는 기체 교반에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 온도감소는 상기 용기내에 있는 상기 용융금속에 냉 스크랩을 첨가함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제10항에 있어서, 금속은 자가 유도로에서 요융 상태로 유지되며, 용융금속의 잔류물은 상기 부가 유도로부터 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 용기에는 상기 용기에 있는 강철 패널이나 측벽이 제공되어 있으며, 상기 용기 근처에는 부가 가열 또는 교반을 제공하도록 유도 코일이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제10항에 있어서, 상기 탄소함유 금속화된 철은 직접 환원철 펠렛의 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제10항에 있어서, 상기 슬래그의 제거 단계는 상기 덮개에 있는 개구를 통해 주입함으로써 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제10항에 있어서, 상기 용기내에 있는 용융금속의 화학적성질은 상기 래들 금속야금화 스테이션에서 아르곤/질소 기체혼합물을 주입시킴으로써 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제10항에 있어서, 상기 용융금속의 온도는 유도 가열에 의해 상승되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 덮개 및 상기 덮개의 한 측면에 있는 장입 개구를 가지며 트러니온이 제공되어 있는 기울임가능한 래들을 제공하는 단계와, 상기 용기내부에 용탕 잔류물을 제공하는 단계와, 상기 래들의 수직 중심선이 통상적으로 상방향 위로 지향되어 있는 래들 덮개내의 상기 장입 개구와 수평이되도록 상기 래들을 배치시키는 단계와, 직접 환원철 펠렛을 상기 용융금속 잔류물에 장입시키는 단계와, 산소 및 냉각기체를 상기 래들을 통해 상기 용기내부의 상기 용융금속 표면에 주입하고 상기 용융금속을 소정의 조성물로 정련시키는 단계와, 상기 래들을 수직 위치로 재배치시키는 단계와, 상기 래들을 상기 장입 및 정련 스테이션으로부터 제거하는 단계, 및 상기 용융금속을 수용용기에 출탕시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제강 방법.

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