KR101355325B1

KR101355325B1 - 고로 조업 방법

Info

Publication number: KR101355325B1
Application number: KR1020117029007A
Authority: KR
Inventors: 미노루 아사누마; 다이헤이 노우치; 다케시 사토; 아키노리 무라오; 나오유키 다케우치
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2014-01-27
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: KR20120023057A; CN102449173A; EP2431484A4; EP2431484B1; JP4697340B2; BRPI1015416A2; EP2431484A1; BRPI1015416B1; WO2010137748A1; JP2011006787A; CN104878140A

Abstract

저(低) RAR 조업(탄산가스 배출량 삭감)을 실행하는 경우라도, 특히 노정(爐頂)의 승온 불량을 저비용으로 회피할 수 있는 고로 조업 방법을 제공한다. 장입 원료의 일부로서 페로코크스를 사용하는 고로 조업시에, 노정 가스 온도에 따라, 샤프트부로부터의 가스의 취입 온도, 취입량, 및 취입 높이 위치의 어느 하나 또는 2종 또는 3종을 조합시켜 제어하는 것에 의해, 노정 가스 온도의 저하를 억제하는 것에 의해, 저 RAR 조업을 실행하는 경우라도, 대규모의 설비 투자를 필요로 하지 않고, 노정부의 승온 불량을 저비용으로 회피할 수 있다. 또, 샤프트부로부터 취입되는 샤프트 가스 온도에 따라, 노(爐)내 온도가 샤프트 가스 온도보다 낮은 위치를 샤프트 가스 취입 높이 위치로 하는 것에 의해, 샤프트 가스에 의해서 노내를 식히는 일이 없다.

Description

고로 조업 방법{BLAST FURNACE OPERATION METHOD}

본 발명은 석탄과 철광석의 혼합물을 성형하고, 건류해서 제조하는 페로코크스(ferrocoke)를 고로 원료로서 사용하여, 저환원재비(low-reducing agent ratio) 조업을 안정적으로 실시하기 위한 고로의 조업 방법에 관한 것이다.

최근, 탄산가스 배출량의 증가에 의한 지구 온난화가 문제가 되고 있으며, 제철업에 있어서도 배출 CO₂의 억제는 중요한 과제이다. 이것을 받아들여, 최근의 고로 조업에서는 저환원재비(저(低) RAR) 조업이 강력히 추진되고 있다. RAR은 Reduction Agent Ratio의 약자이며, 선철 1t 제조당의 취입 환원재와 노정(爐頂)으로부터 장입되는 코크스의 합계량이다. 고로는 주로 코크스 및 미분탄을 환원재로서 사용하고 있고, 저환원재비, 더 나아가서는 탄산가스 배출 억제를 달성하기 위해서는 코크스 등을 폐플라스틱(waste plastic), LNG(Liquefied Natural Gas: 액화 천연가스), 중유 등의 수소 함유율이 높은 환원재로 치환하는 방책이 유효하다. 수소 함유율이 높은 환원재를 고로에서 이용하는 기술로서, 예를 들면 하기 특허문헌 1에서는 고로에 LNG를 트와이어(tuyere)에서 취입하고, 제선(製銑)공정에서 배출되는 탄산가스를 저감시키는 저탄산가스 배출 제철법이 기재되어 있다.

또, 다른 방법으로서 철원으로서, 철광석이 아니고, 이미 환원된 철스크랩 (iron scraps)을 고로 원료로서 사용하는 방법도 있지만, 고로 조업을 고려한 경우, 장입하는 철스크랩의 크기(사이즈), 아연, 구리 등의 불순물 농도의 제약이 있어, 적절한 전(前)처리를 필요로 한다.

또한, 하기 특허문헌 2에 기재되는 바와 같이, 석탄과 철광석을 혼합하여, 성형한 성형물을 건류해서 제조되는 페로코크스를 이용한 방법도 있다. 페로코크스는 고반응성이기 때문에, 소결광의 환원을 촉진하는 동시에, 일부 환원된 철광석이 포함되어 있으므로, 고로의 열보존대 온도를 낮출 수 있고, 환원재비를 저하시킬 수 있다.

그렇지만, RAR이 저하되면 원리적으로 송풍량이 저하되고, 이 결과 샤프트 상부, 즉 노정부에 있어서는 장입물의 승온(昇溫)이 늦어, 순조로운 환원이 달성되지 않게 될 뿐만 아니라, 아연 화합물 등의 벽부착이 조장되어, 풍압 변동이나 짐 하강(burden-descending) 이상 등의 노황(爐況) 부조(不調)를 초래하는 것이 염려되고 있다. 또, 노정 가스 온도가 저하되어 100℃를 밑도는 경우에는, 배기가스중의 수분이 배관내에 응축되는 문제가 생긴다.

페로코크스를 이용한 경우의 노정 가스 온도 제어 방법으로서, 하기 특허문헌 3에 기재되는 바와 같이 고로 장입 원료를 가열한 후에 노정로부터 장입하는 방법이나, 하기 특허문헌 4에 기재되는 바와 같이, 트와이어로부터의 송풍의 산소 부화율, 트와이어로부터의 환원재의 취입량, 트와이어로부터의 송풍의 질소 부화율중에서 선택되는 1종, 또는 2종 이상을 제어하는 방법이 있다.

특허문헌 1: 일본국 특개평3-240906호 공보 특허문헌 2: 일본 특개 2006-28594호 공보 특허문헌 3: 일본 특개 2008-111145호 공보 특허문헌 4: 일본 특개 2008-111172호 공보

통상의 고로 조업에서는 노정(爐頂) 가스 온도의 저하에 의한 문제의 발생을 방지하기 위해, 노정 가스 온도를 100℃이상, 바람직하게는 120℃이상으로 유지한 조업을 실행하고 있다. 그렇지만, 상술과 같이, 고로 원료로서 페로코크스를 사용해서 열보존대(thermal reservezone) 온도 저하에 의한 저환원재비 조업을 지향하는 경우는, 노정 가스 온도가 크게 저하되어, 통상의 조업 범위내에서의 조업 조건의 변경으로 각종의 노황 부조, 특히 노(爐)상부의 승온 불량을 회피하는 것은 곤란하여, 상기 선행 기술에 있어서는 이하의 문제점이 있다.

(특허문헌 1)

트와이어(tuyere)로부터의 투입 수소량이 늘어나고, 산화철의 환원 중, 수소 환원의 비율이 커져 가면, 샤프트부의 온도가 저하되고, 철광석, 소결광 등 장입물의 저온 영역에서의 체류 시간이 확대될 가능성이 있는 것을 시사하고 있다. 샤프트부의 저온 영역의 확대는 소결광의 환원 분화(粉化) 영역의 확대를 의미하고, 환원에 의한 철광석 등의 분화에 의해, 통풍성 및 장입물 강하 거동을 악화시킨다.

(특허문헌 3)

고로 장입 원료의 일부로서 페로코크스를 사용하는 고로 조업시에, 고로의 노정부에 설치된 원료 장입용의 벙커내에서 고로 장입 원료를 가열하는 방법이지만, 예를 들면, 1일 10000t의 용선을 제조하는 고로에 있어서, 약 15000t의 철광석, 약 3200t의 코크스를 100℃∼200℃로 예열하기 위해서는 방대한 열량을 필요로 하여, 경제적이지 않다고 고려된다.

(특허문헌 4)

고로 장입 원료의 일부로서 페로코크스를 사용하는 고로 조업시에, 트와이어로부터의 송풍의 산소 부화율, 트와이어로부터의 환원재 취입량, 트와이어로부터의 송풍의 질소 부화율중에서 선택되는 1종, 또는 2종 이상을 제어하는 방법이지만, 이 방법에서는 각 고로의 조업마다의 최적 조건을 사전에 상세히 조사할 필요가 있는 것, 또 송풍으로의 산소 부화, 질소 부화, 취입 환원재의 취입량에는 고로마다의 설비 능력상, 조정 폭에 한계가 있는 것도 고려되어, 대단히 뛰어난 기술이면서, 송풍기, 산소 분리기, 취입 환원재 건조, 분쇄, 반송 설비 등의 여러 갈래에 걸친 대규모의 설비 투자가 필요하게 될 가능성이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점에 주목해서 이루어진 것이며, 저 RAR조업(탄산가스 배출량 삭감)을 실행하는 경우라도, 특히 노정부의 승온 불량을 저비용으로 회피할 수 있는 고로 조업 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고로에의 장입 원료로서 페로코크스 (ferrocoke)를 사용하고, 고로의 샤프트부로부터 고로내에 샤프트 가스를 취입하고, 고로의 노정 가스 온도에 따라, 상기 샤프트 가스의 취입 온도, 취입량, 및 취입 높이 위치로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나를 제어하는 고로 조업 방법을 제공한다. 샤프트 가스는 고로의 샤프트부로부터 고로내에 취입하는 가스이다.

상기 장입 원료는 철광석, 코크스와 상기 페로코크스를 포함하고, 상기 페로코크스는 코크스와 페로코크스의 합계인 전체 코크스량의 2mass％이상, 60mass％이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 10mass％이상, 35mass％이하이다.

상기 적어도 하나의 제어는 고로의 샤프트부로부터 취입하는 샤프트 가스의 취입 온도, 취입량, 및 취입 높이 위치로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나를 제어하는 것에 의해, 노정 가스 온도를 80℃ 초과로 제어하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 적어도 하나의 제어는 고로의 노내 온도가 상기 샤프트 가스의 온도보다 낮은 위치를 샤프트 가스 취입 높이 위치로 되도록, 샤프트 가스 취입 높이 위치를 제어하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 가스의 취입은 샤프트부에 설치된 샤프트 가스의 취입관으로부터 6㎧∼100㎧의 선단 가스 유속으로 샤프트 가스를 고로내에 취입하는 것이 바람직하다. 상기 선단 가스 유속은 10㎧∼72㎧인 것이 더욱 바람직하고, 15㎧∼72㎧인 것이 가장 바람직하다.

상기 샤프트 가스의 취입 온도는 200℃∼1000℃인 것이 바람직하다.

상기 샤프트 가스의 취입량은 20N㎥/t∼200N㎥/t인 것이 바람직하다.

상기 샤프트 가스의 취입은 수평 또는 수평에서 하향 45°의 범위의 각도로 샤프트부로부터 고로내에 샤프트 가스를 취입하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 각도는 하향 15°∼45°인 것이 더욱 바람직하다.

상기 샤프트 가스의 취입은 원료 표면에서 7m이상 깊은 위치로부터 고로내에 샤프트 가스를 취입하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 샤프트 가스의 취입은 고로 원주방향의 4군데 이상으로부터 고로내에 가스를 취입하는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 샤프트 가스는 O₂가 제거된 연소 배기가스인 것이 바람직하다.

또, 상기 샤프트 가스는 적어도 CO 및 CO₂의 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 연소 배기가스인 것이 바람직하다.

또, 상기 샤프트 가스는 고로 가스인 것이 바람직하다.

그리하여 본 발명의 고로 조업 방법에 의하면, 장입 원료의 일부로서 페로코크스(ferrocoke)를 사용하는 고로 조업시에, 노정(爐頂) 가스 온도에 따라, 샤프트부로부터의 샤프트 가스의 취입 온도, 취입량, 및 취입 높이 위치의 어느 하나 또는 2종 또는 3종을 조합시켜 제어하는 것에 의해, 노정 가스 온도의 저하를 억제하는 것으로 했기 때문에, 저(低) RAR조업(탄산가스 배출량 삭감)을 실행하는 경우라도, 대규모의 설비 투자를 필요로 하지 않고, 노정부의 승온 불량을 저비용으로 회피할 수 있다.

또, 상기 장입 원료의 일부로서 사용하는 페로코크스는 열보존대 온도 저하 효과가 발현되는 전체 코크스량의 2mass％이상, 노(爐)하부에서의 페로코크스 존재량 과다에 의한 통기성 악화를 회피하기 위한 60mass％이하의 고로 조업시에, 노정 가스 온도에 따라 노정 가스 온도의 저하를 억제하는 것으로 했기 때문에, 고로의 안정 조업을 페로코크스 사용 하에 있어서 실현할 수 있다.

또, 상기 노정 가스 온도를 80℃ 초과로 유지할 수 있기 때문에, 더스트 배출량이 저하되고, 통기 변동으로 연결되어, 고로의 안정 조업이 저해된다고 하는 부적합의 발생이 없다.

또한, 상기 샤프트 가스의 취입관의 선단 가스 유속을 6㎧∼100㎧이하로 하고, 샤프트부로부터 샤프트 가스를 취입하기 때문에, 취입하는 부위에 광석, 코크스의 혼합층 형성이 생기기 어려워, 고로 조업에 악영향이 나오지 않는다.

또, 상기 샤프트 가스의 취입은 200℃∼1000℃의 온도에서 실행되기 때문에, 장입물을 효율 좋게 가열하는 것이 가능해지고, 고로 노정부의 노정 가스 온도를 80℃ 초과로 유지하는 것을 효과적으로 할 수 있다.

또, 상기 샤프트 가스의 취입량을, 20N㎥/t∼200N㎥/t로 해서 장입물의 가열을 실행하기 때문에, 장입물의 승온을 효율적으로 할 수 있다.

또, 상기 샤프트부로부터 취입되는 샤프트 가스 온도에 따라, 노(爐)내 온도가 샤프트 가스 온도보다 낮은 위치를 샤프트 가스 취입 높이 위치로 하는 것으로 했기 때문에, 샤프트 가스에 의해서 노내를 식히는 일이 없다.

또, 상기 샤프트 가스 취입 각도를 수평 0°로부터 하향 45°의 범위에서 실행하기 때문에, 샤프트 가스 취입 부분을 폐색시키는 일이 없다.

또, 상기 샤프트부로부터 취입되는 샤프트 가스를, 고로내 장입물의 원료 표면에서 7m이상 깊은 위치에서 실행하도록 했기 때문에, 취입한 샤프트 가스의 블로바이(blown out)가 방지되고, 취입하는 샤프트 가스에 의한 장입물의 가열을 유효하게 실현할 수 있다.

또, 상기 샤프트 가스의 취입은 고로 원주방향의 4군데 이상으로부터 실행하는 것에 의해, 고로 원주방향에서 균일한 노정 가스 온도 유지가 가능해진다.

또, 샤프트 가스로서, O₂가 제거된 연소 배기가스를 이용하는 것으로 했기 때문에, 노내의 환원 작용을 저해하는 일이 없다.

또, 샤프트 가스로서, 적어도 CO 및 CO₂의 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 연소 배기가스를 이용하는 것으로 했기 때문에, 노내의 환원 작용을 저해하는 일이 없고, 고로 가스를 비롯해서, 다종의 연소 배기가스 및 그 현열(顯熱)을 이용할 수 있다.

또, 샤프트 가스로서 고로 가스를 이용하는 것으로 했기 때문에, 노내 분위기를 확보할 수 있다.

[도 1] 본 발명의 고로 조업 방법이 적용된 고로의 1실시형태를 나타내는 종단면도이다.
[도 2] 샤프트 가스에 의한 노정 가스 온도 및 장입물 온도의 영향의 설명도이다.
[도 3] 도 1의 샤프트 가스 취입관 부분의 확대도이다(θ=0°).
[도 4] 도 1의 샤프트 가스 취입관 부분의 확대도이다(θ>0°).
[도 5] 도 1의 샤프트 가스 취입관 부분의 확대도이다(θ<0°).
[도 6] 실험에 사용한 냉간 모형 장치의 개략을 나타내는 종단면도이다.
[도 7] 도 6의 샤프트 가스 취입관 부분의 확대도이다.
[도 8] 냉간 모형 실험으로부터 얻어진 샤프트 가스 취입관 선단의 가스 유속과 평균 혼합층 심도(depth)의 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 9] 냉간 모형 실험으로부터 얻어진 샤프트 가스 취입 각도와 원료의 플로(flow) 길이의 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 10] 냉간 모형 실험으로부터 얻어진 샤프트 가스 취입 각도와 원료 퇴적면에 있어서의 가스 유속의 관계를 나타내는 그래프이다.

다음에, 본 발명의 고로 조업 방법의 1실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 실시형태의 고로 조업 방법이 적용된 고로의 전체도이다. 샤프트는 이 고로 중, 고로 상부로부터 아래쪽을 향해 하향 확대가 된 부분이다.

이 고로(1)에서는 트와이어(tuyere)(2)로부터 열풍을 취입하고, 노(爐)내에 장입된 코크스를 연소시켜 철광석을 환원, 용융시켜 용선으로 하고, 노(爐)저부에 설치한 도시하지 않는 출선 구멍(tap hole)으로부터 출선하는 조업을 실행한다. 또한, 도면중의 화살표는 가스 흐름을 나타내고 있다.

본 실시형태에서는 장입 원료의 일부로서, 석탄과 철광석의 혼합물을 성형하고, 건류해서 제조하는 페로코크스(ferrocoke)를 사용하는 것이며, 본 발명에서의 페로코크스는 석탄과 철광석을 70mass％이상 함유하는 원료를 이용해서 제조한 페로코크스이다. 페로코크스는 철광석이 일부 환원되어 있는 동시에, 철광석의 촉매 효과로 코크스의 반응성을 높일 수 있어서, 고로중에서의 가스 이용율을 높일 수 있다. 그 때문에, 적어도 철광석의 배합 비율을 5mass％이상 바람직하게는 10mass％이상으로 하는 것이 바람직하다. 철광석의 배합 비율이 40mass％초과이면, 페로코크스의 강도가 급격하게 저하되기 때문에, 철광석을, 철광석과 석탄의 합계량의 5mass％∼40mass％, 바람직하게는 10mass％∼40mass％로 하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 배합된 원료는 성형기에서 성형되어, 괴성형물(塊成型物, briquette)로 된다. 상기 괴성형물은 샤프트로(爐)형 열처리로(爐) 등으로 열풍을 이용한 직접 가열법으로 건류되어, 페로코크스가 제조된다.

또, 상기 샤프트로내에서 괴성형물은 900℃이상의 온도가 되므로, 석탄과 접촉하고 있는 철광석이 환원되어, 철광석의 환원률 60％초과가 되는 페로코크스이다. 철광석중의 철의 환원률이 60％이상, 바람직하게는 70％이상으로 높아지면, 철광석의 배합에 의해 페로코크스의 코크스 드럼 강도나 압궤(壓潰, crushing) 강도가 높아져, 고로내에서의 페로코크스의 분화를 더욱 억제할 수 있으므로 바람직하다.

이와 같은 페로코크스는 철광석이 일부 환원되어 있는 동시에, 철광석의 촉매 효과로 코크스의 반응성을 높일 수 있고, 고로중에서의 가스 이용율을 높일 수 있기 때문에, 이것을 이용하는 것에 의해 고로의 환원재비(reducing agent ratio)를 저하시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 샤프트 가스 취입에 의한 노정(爐頂) 가스 온도 제어의 대상으로 되는 페로코크스의 사용량은 열보존대 온도 저하 효과가 발현되고, 고로 노정 가스 온도의 저하가 생기기 시작하는 전체 코크스량의 2mass％이상에서, 고로 노내에서 가스화 할 수 없었던 페로코크스가 노(爐)하부에 다량으로 존재하여 고로 내부의 통기성이 악화되는 전체 코크스량의 60mass％까지인 것이 바람직하다. 또한, 상기 페로코크스가 전체 코크스량의 10mass％이상, 35mass％이하인 것이 더욱 바람직하다.

고로내에서 발생한 고로 가스는 고로 노체(爐體)로부터 노정에 설치되어 있는 업테이크(uptake)를 경유해서 바깥으로 배출되고, 회수되고 있다. 본 발명에 있어서 노정 가스 온도는 상기 업테이크에서 측정되는 고로 가스 온도를 일컬어 노정 가스 온도라고 규정한다.

고로의 열물질 수지 모델에 의한 노정 가스 온도 변화의 검토 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

열손실(heat loss), 미분탄비를 일정하게 해서 열보존대 온도, 샤프트 효율이 노정 가스 온도에 미치는 영향을 조사했다. 표 중의 베이스에 대해, 장입물 분포 조정 등으로 가스 환원 효율을 나타내는 샤프트 효율을 0.05 개선시킨 경우의 케이스 1에서는, 환원재비는 베이스에 대해, -18.2㎏/t가 되고, 노정 가스 온도는 14.6℃ 저하되었다. 한편, 페로코크스를 사용한 경우에 상정되는 열보존대 온도가 대폭으로 저하된 케이스 2에서는 환원재비는 -37.0㎏/t가 되고, 노정 가스 온도는 85.7℃ 저하되었다. 어느쪽의 케이스도 환원재비의 저하에 의해 노정 가스 온도는 저하되지만, 열보존대 온도가 저하된 케이스 2 쪽이 노정 가스 온도 저하에 미치는 영향이 큰 것을 알 수 있다. 또, 일반적으로 환원재비를 저하시키면 노정 가스 온도도 저하되지만, 환원재비 1㎏/t 저감시의 노정 가스 온도 저하량은 케이스 1에서는 -0.8℃/㎏/t, 케이스 2에서는 -2.32℃/㎏/t가 되고, 열보존대 온도 저하를 수반하는 환원재비 저하시는 노정 가스 온도의 저하 폭이 큰 것을 알 수 있다. 따라서, 페로코크스 사용에 의해서 열보존대 온도 저하를 통해 환원재비 저감을 도모할 경우에는, 통상의 환원재비 저감보다 노정 가스 온도의 확보에 유의할 필요가 있다. 그 때문에, 고로에 있어서 페로코크스를 사용하는 경우는, 노정 가스 온도의 저감 대책으로서 본 발명에 나타내는 샤프트부로부터의 샤프트 가스의 취입에 의한 온도 제어를 실행하는 고로 조업 방법이 더욱 유효하게 되는 것이다.

고로 가스를 샤프트 가스로서 이용하는 경우, 고로(1)의 노내 가스, 소위 고로 가스는 일부를 배기하는 동시에 일부를 순환하고, 샤프트부에 설치된 샤프트 가스 취입관(3)으로부터 고로(1)내에 샤프트 가스로서 취입한다. 샤프트 가스는 필요에 따라, 가열 장치에 의해서 가열된다. 또, 고로 가스를 샤프트 가스로 하는 경우, 고로 가스는 제철소내에서 에너지원으로서 유효하게 사용되고 있기 때문에, 개별의 연소 가스를 혼입해서 가열 장치내에서 연소시켜 고로 가스를 가열하거나, 혹은 버너나 히터, 축열체(heat storage medium) 등의 외부 가열 수단에 의해서 고로 가스를 가열한다. 또한, 고로 가스 자체를 연소시켜, 승온해서 사용할 수도 있다. 샤프트 가스로서는, 고로(1)의 노내 분위기를 유지한다고 하는 의미에서 고로 가스가 가장 이상적이다. 샤프트 가스에는 고로 가스의 이외에, 예를 들면 코크스로(爐)로부터 얻어지는, 소위 코크스로 가스 등의 연소 배기가스를 이용할 수도 있다. 샤프트 가스의 요건으로서 중요한 것은 노내의 환원 분위기를 저해하지 않는 것이고, 그를 위한 필수 요건은 O₂를 포함하지 않는 것이다. 만약 O₂를 포함하는 경우, O₂를 제거하고 나서 이용해야 한다. 또, 연소 배기가스인 것으로부터 CO나 CO₂를 포함하고 있다.

샤프트 가스의 샤프트 가스 취입관(3)은 예를 들면 고로(1)의 둘레방향 전체 둘레에 등간격(等間隔)으로 설치하고, 샤프트 가스가 고로의 둘레방향 전체 둘레로부터 등간격으로 취입되도록 하는 동시에, 그 샤프트 가스 취입관(3)의 높이 위치를 조정 가능하게 하기 위해 다단 배치로 했다.

상기 샤프트 가스가 고로의 둘레방향 전체 둘레로부터 등간격으로 취입되도록, 본 발명에서는 적어도 고로 원주방향의 4군데 이상으로부터 샤프트 가스를 취입한다. 4군데 이상에서 등간격의 배치로 취입하는 것에 의해, 고로 원주방향에서 대략 균일한 온도 분포를 얻을 수 있다. 바람직하게는 6군데 이상이 좋다. 또, 상기 샤프트 가스 취입관(3)의 높이 위치를 조정 가능하게 하기 위해 다단 배치로 하는 이유는, 샤프트 가스의 온도나 고로(1)의 노정부의 온도에 따라, 샤프트 가스의 취입 높이 위치를 변경 가능하게 한 것이다. 또, 본 발명에 있어서는 도 2에 나타내는 이유로부터, 샤프트 가스는 원료 표층으로부터 7m보다 아래에 취입한다. 도 2는 샤프트 가스를 취입했을 때, 노정 가스 온도와 고체(장입물) 온도에 샤프트 가스가 미치는 효과를 나타낸 것으로, 원료 표층으로의 각 위치에 있어서의 온도 변화를 나타낸 것이다. 즉, 취입한 샤프트 가스에 의해 장입물이 가열되고, 동시에 노정 가스 온도도 상승하지만, 장입물은 샤프트 가스 취입 위치가 원료 표층으로부터 7m에 도달한 단계에서 장입물의 가열은 대략 완료하는 결과가 얻어지며, 그 결과로부터 샤프트 가스는 원료 표층으로부터 7m보다 아래에 취입할 필요가 있는 것이 판명되었다.

또한, 상기와 같이 고로에 있어서의 저(低) RAR조업을 실행할 때에, 노내의 환원 효율 향상이나, 노(爐)상부의 승온 불량을 회피하기 위해 샤프트부로부터 가스 취입을 실행할 경우, 샤프트부의 중단 위치에 샤프트 가스의 취입관을 설치하면, 노내의 원료가 취입되고 관내에 유입해서 폐색되어 버려, 예열 가스의 안정 공급의 방해가 될 우려가 있다. 고로에서 사용되는 원료의 정적(靜的) 안식각은 35°∼45°, 또 샤프트부 중단 부근에 있어서의 분체압(粉體壓, powder pressure)은 대략 0.8㎪∼1.6㎪인 것이 알려져 있다. 즉, 노내의 원료는 원료의 안식각에 따른 플로(flow) 현상뿐만 아니라, 노내의 분체압에 의해서 밀어내어지는 바와 같은 힘이 작동하여, 설치된 샤프트 가스 취입관이 폐색되는 경우가 있는 것이 예상된다. 샤프트 가스 취입관이 폐색되면, 샤프트 가스 취입시에, 샤프트 가스 취입관내에서의 블로바이(blow through)나 샤프트 가스의 역류 등도 고려된다. 그래서 본 발명자들은 원료에 의한 샤프트 가스 취입관의 폐색을 방지하기 위해, 샤프트 가스 취입관의 설치 각도를 검토했다.

도 3은 샤프트 가스 취입관(3)을 수평으로 설치하고, 샤프트 가스(4)의 취입을 수평방향으로 실행하며, 수평에 대한 샤프트 가스(4)의 경사 각도 θ=0°인 취입의 경우이다. 도면중의 부호 9는 노내에 있어서의 샤프트 가스의 흐름을 나타낸다. 이 경우, 샤프트 가스 취입관(3)으로부터 샤프트 가스(4)가 고로(1)내에 취입되지만, 플로잉(flowing) 현상이나, 노내의 분체압에 의한 밀어냄에 의해, 노내의 광석(원료)(5)이나 코크스(6)의 샤프트 가스 취입관(3)으로의 흘러들어감이 발생할 우려가 있다.

도 4는 샤프트 가스 취입관(3)을 하향의 각도로 설치하고, 샤프트 가스(4)의 취입을 하향으로 실행하며, 수평에 대한 샤프트 가스(4)의 경사 각도 θ>0°인 취입의 경우이다. 이와 같은 경우에는, 샤프트 가스 취입관(3)으로의 광석(5)이나 코크스(6)의 흘러들어감은 발생하기 어렵다.

이것에 대해, 도 5는 샤프트 가스 취입관(3)을 상향의 각도로 설치하고, 샤프트 가스(4)의 취입을 상향으로 실행하며, 수평에 대한 샤프트 가스(4)의 경사 각도 θ<0°인 취입의 경우이다. 이와 같은 경우에는, 샤프트 가스 취입관(3)으로의 광석(5)이나 코크스(6)의 흘러들어감이 용이하게 되어, 그들의 플로(19)에 의한 샤프트 가스 취입관(3)의 폐색이 발생한다고 고려된다.

다음에 본 발명자들은 모형 실험을 실행하는 것에 의해, 샤프트 가스 취입관의 폐색이 발생하지 않는 조건을 검토했다. 그 때문에, 1/21의 고로 냉간 모형을 제작하고, 우선 샤프트부로부터의 가스 취입에 의해, 취입관 선단에 레이스웨이 (raceway)가 형성되는 가스 유속의 조사를 실행했다. 샤프트부로부터의 가스 취입시에는, 취입 가스(샤프트 가스)에 의한 원료 충전층의 유동화나 교반(攪拌)을 생기지 않게 하는 것이 중요하다. 원료 충전층의 유동화는 노내 원료의 취입 가스로부터 받는 항력이, 원료의 강하(짐 하강(burden descent))의 관성력을 상회하기 때문에 발생한다. 그러므로 원료 충전층의 유동화를 방지하기 위해서는, 샤프트 가스로부터 받는 항력이 원료 강하의 관성력을 하회하도록, 저(低)가스 유속의 취입 조건을 실현하는 것이 바람직하다.

도 6에 모형 장치의 개략을 나타낸다. 모형 장치(11)는, 노체(furnace body)(14), 트와이어(12), 샤프트 가스 취입관(13)을 갖춘다. 노체(14)는 안쪽 치수 노구(爐口) 반경 271㎜, 노(爐)높이 1493㎜이고, 하부는 SUS 용기를, 상부는 아크릴 용기를 이용했다. 샤프트 가스 취입관(13)에는 내경 10㎜의 파이프를 사용하고, 이것은 실기(實機) 환산으로 0.035㎡ 상당이었다. 노내에 충전되는 원료는 실기에서 사용하는 광석(소결광)(5)과 코크스(6)를 이용하고, 모형의 축척비에 따라 분쇄, 분급해서 사용했다. 또, 실기 원료의 짐 하강과 트와이어로부터의 송풍을 실현하기 위해, 노체 하부에 설치한 진동 피더(7)로부터 원료를 잘라 내고, 보시(bosh) 하단의 트와이어(12)로부터는 에어(8)를 도입했다. 모형 장치(11)의 원료 커팅 속도와 송풍 조건은 원료가 가스로부터 받는 항력을 고려해서, 실기와 Fr 수(프루드 수(Froude Number) 일정의 조건으로 했다.

모형 실험에서는 우선 샤프트 가스 취입 각도 θ를 0°(수평)로 하고, 샤프트 가스 취입량을 변화시켜, 샤프트 가스 취입관(3)의 선단의 가스 속도를 제어하고, 샤프트 가스 취입관(3)의 선단에서 혼합층의 발생 상황을 관찰했다. 도 6중의 사각(四角)으로 둘러싸인 범위를 확대해서 도 7에 나타낸다. 도 7에 있어서, 부호 22는 레이스웨이에 상당하고, 그 하부에 형성되는 코크스와 광석(소결광)의 혼합층(23)의 혼합층 심도(depth) a를 측정했다.

도 8에는 샤프트 가스 취입관(3) 선단의 가스 유속과, 샤프트부에 형성된 평균 혼합층 심도의 관계를 나타낸다. 평균 혼합층 심도는 1층의 광석층(소결광층)과 1층의 코크스층의 합계 2층으로 1전하(charge)가 구성되는 것으로 하고, 상술한 샤프트 가스 취입관(3)의 선단부 아래쪽에 형성된 혼합층(23)의 5전하의 범위에 있어서의 노(爐)직경방향의 깊이의 평균으로 했다. 가스 유속과 평균 혼합층 심도는 실기로(爐)내 온도와 압력으로 보정하고, 축척에 따라 실기 상당의 값으로 환산했다. 실험의 결과, 레이스웨이(22)는 샤프트 가스 취입관(3)의 선단 가스 유속이 100㎧이하에서 발생하지 않고, 도 8에 나타내는 영역(대략 선단 가스 유속 100㎧이하의 영역) b에서는 혼합층의 형성은 보이지 않았다. 그 때문에, 이하의 실험에서는 샤프트 가스 취입관(3)의 선단 가스 유속을 100㎧로 고정하고, 샤프트 가스 취입 각도 θ의 검토를 실행했다. 또한, 혼합층이 형성되면, 그 혼합층에 의해 국소적인 환원 불량, 소위 선 하강이 발생하는 것 이외에, 노내 가스가 흐트러지고, 통기 악화를 일으키게 된다. 따라서, 상기 샤프트 가스 취입관(3)의 선단의 가스 유속은 100㎧이하로 할 필요가 있고, 또, 취입량 확보를 위해서는 6㎧이하로 할 필요가 있기 때문에 6㎧∼100㎧으로 하고, 더욱 바람직하게는 10㎧∼72㎧, 바람직하게는 15㎧∼72㎧이다.

샤프트 가스 취입 각도의 영향을 조사하기 위해, 도 3∼도 5에 있어서의 샤프트 가스의 취입 경사 각도 θ를 -30°∼70°(θ<0°는 상향의 샤프트 가스 취입, θ>0°는 하향의 샤프트 가스 취입)의 범위에서 변화시켜 실험을 실행했다. 도 9에는 샤프트 가스 취입 각도와 노내 원료의 플로 길이의 관계를 나타낸다. 플로 길이는 도 5와 같이, 노내 원료가 샤프트 가스 취입관의 내부에 유입하여 퇴적되어 있는 상황에 있어서, 샤프트 가스 취입관 선단으로부터 유입하고 있는 원료의 선단까지의 거리 d이고, 실험에서 얻은 거리 d를 실기에서의 플로 길이로 환산해서 나타냈다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 샤프트 가스 취입관의 각도, 즉 샤프트 가스의 취입 각도가 0°∼70°의 범위에서는 샤프트 가스 취입의 항력에 의해, 노내 원료의 샤프트 가스 취입관으로의 흘러들어감은 거의 관찰되지 않았다. 그렇지만, 샤프트 가스의 취입 각도가 -20°∼0°의 범위에서는 노내 원료의 샤프트 가스 취입관으로의 흘러들어감이 발생하고, -30°∼-20°의 범위에서는 실험 시작 직후에 샤프트 가스 취입관이 완전히 폐색되어 버렸다.

또, 도 10에는 모형 실험에 있어서의 노내 원료 퇴적면(샤프트 가스 취입관 직상부의 노(爐)벽 근방)에서의 가스 유속과 샤프트 가스 취입 각도의 관계를 나타낸다. 퇴적면에서의 가스 유속은 열선 유속계를 이용해서 측정했다. 도 10에 의하면, 샤프트 가스 취입 각도가 -20°∼45°까지의 범위에서는 퇴적면 근방의 가스 유속은 거의 변화되지 않지만, 샤프트 가스 취입 각도가 45°이상에서는 가스 유속이 증가하는 것을 알 수 있다. 이것은 노내의 직경방향의 가스류 분배가 샤프트 가스 취입의 영향을 받아 변화되고, 주변 가스류가 강화된 것을 시사하는 것이다. 일반적으로, 고로내의 주변 가스류가 강화되는 것은 노벽으로부터의 열손실의 증가에 의한 환원재비 증가로 연결된다고 고려되기 때문에, 벽 가장자리의 가스 유속이 증가하는 현상은 바람직한 것이 아니다.

이상의 모형 실험의 결과에서, 샤프트 가스 취입관내로의 노내 원료의 플로잉을 방지하고, 또 노벽으로부터의 열손실을 증가시키는 일 없이, 샤프트 가스의 노내에의 안정 공급을 가능하게 하는 적정한 취입 각도는 수평에 대해 0°이상 45°이하의 범위라고 고려된다. 또한, 실기에서의 조업 변동을 고려하면, 샤프트 가스 취입 각도는 15°이상 45°이하의 범위가 바람직하다.

또, 샤프트 가스의 취입량은 광석층, 코크스층의 승온 가열을 위해서는 적어도 20N㎥(표준 상태)/t(장입량 당)의 샤프트 가스의 취입량이 필요하고, 상한은 승온 비용으로부터 200N㎥(표준 상태)/t(장입량 당)가 된다. 바람직하게는 30N㎥(표준 상태)/t(장입량 당)∼180N㎥(표준 상태)/t(장입량 당)이다.

또한, 샤프트 가스의 취입 온도는, 200℃미만에서는 제어 대상인 노정 가스 온도와 차이가 작아지고, 승온 효과가 부족하기 때문에, 200℃이상의 온도가 장입물 가열을 위해 필요하고, 상한은 취입 설비의 내열 온도, 비용으로부터 정해지지만, 1000℃이하가 바람직하다.

또, 취입 위치는 고로내의 장입물 온도가, 취입되는 샤프트 가스의 취입 온도보다 낮은 온도영역에서 취입할 필요가 있기 때문에, 상술한 바와 같이, 샤프트 가스 취입관의 높이 위치를 조정 가능하게 하는 것이다. 노정 가스 온도 저하가 경미할 때는, 노정의 가까이에서 고로의 둘레방향 전체 둘레에 등간격으로 설치된 샤프트 가스 취입관으로부터 샤프트 가스 취입을 시작하고, 노정 가스 온도를 관찰한다. 노정 가스 온도 저하가 진전될 경우는, 노정부보다 낮은 위치에서 고로의 둘레방향 전체 둘레에 등간격으로 설치된 샤프트 가스 취입관으로부터도 샤프트 가스의 취입을 실행한다. 이 경우, 노정부보다 낮은 위치로부터 취입되는 샤프트 가스의 온도를, 노정부로부터 취입되는 샤프트 가스의 온도보다 높게 하고, 장입물 가열을 강화하는 등의 노정 가스 온도 제어를 부가한 고로 조업을 실행한다. 또는, 노정 가스 온도 저하가 경미할 때는, 노정의 가까이에서 고로의 둘레방향 전체 둘레에 등간격으로 설치된 샤프트 가스 취입관으로부터 샤프트 가스 취입을 시작하고, 노정 가스 온도를 관찰한다. 노정 가스 온도 저하가 진전될 경우는, 노정부보다 낮은 장입 원료 표층으로부터 7m 위치에서 고로의 둘레방향 전체 둘레에 등간격으로 설치된 샤프트 가스 취입관으로부터의 샤프트 가스의 취입으로 전환한 샤프트 가스 취입을 실행한다. 이 경우, 노정부보다 낮은 위치로부터 취입되는 샤프트 가스의 온도를, 노정부로부터 취입되고 있던 샤프트 가스의 온도보다 높게 하고, 장입물 가열을 강화하는 등의 노정 가스 온도 제어를 부가한 고로 조업을 실행한다.

또, 본 발명자들은 통상 조업을 실행하고 있는 고로에 대해, 페로코크스의 장입을 실행하고, 환원재비의 저하에 수반하는 노정 가스 온도 저하의 확인 후, 도 1에 나타내는 고로 샤프트부로부터 샤프트 가스를 취입하는 시험을 실행했다. 시험을 실행하는 바에서, 가열된 샤프트 가스의 취입 온도, 취입량, 취입 높이 위치를 변화시켜, 노정 가스 온도의 변화의 모양을 조사했다.

본 실시형태에서는 노내 용적 5000㎥의 고로에 있어서, 페로코크스를 장입 원료로서 이용하지 않는 통상의 조업인 코크스비(比) 390㎏/t, 미분탄비 100㎏/t의 조업 조건을 기본으로, 철:코크스=0.4:0.6의 질량비의 페로코크스를 사용한 조업 시험을 실행했다. 페로코크스는 이하와 같이 해서 제조했다. 철광석과 석탄의 혼합물(0.4:0.6의 질량 비율)에, 바인더로서 아스팔트 피치와 연한(soft) 피치의 혼합물을 5mass％ 첨가하고, 믹서로 교반해서 혼합한 후, 선 압력 5t/㎝으로 성형하고, 6㏄의 브리켓(briquette) 성형물을 제조했다. 철광석에는 입경 100미크론이하(-100㎛)의 펠릿 피드(feed)를 이용했다. 석탄에는 최대 평균 반사율 1.0％의 석탄을 이용했다. 석탄의 입도는 전량을 입경 3㎜이하(-3㎜)로 분쇄한 것을 이용했다. 이 브리켓을 전용의 건류로(爐)인 샤프트로에서 가열하여 석탄을 건류하고, 페로코크스를 제조했다. 그리고, 이 페로코크스와 철원료를 혼합하고, 그 혼합물과 괴(塊)코크스를 교대로 노내에 장입해서 조업을 실행했다.

하기 표 2에 상술한 기본 조건, 페로코크스 사용 조건, 시험 조건과 고로 조업 결과를 나타낸다.

케이스(1)는 송풍 조건, 미분탄 취입량을 베이스 조건과 동일하게 하고, 코크스와 치환해서 페로코크스를 사용한 경우이다. 이 경우, 노정 가스 온도가 99.2℃로 저하되고, 더스트 배출량이 저하되고, 통기 변동으로 연결되어, 고로의 안정 조업이 저해되었다. 이것에 대해, 케이스(2)∼케이스(10)에서는 노정 가스 온도의 회복을 목적으로 해서, 페로코크스 사용과 동시에 샤프트부에 샤프트 가스 취입을 실행했다.

케이스(2)∼케이스(4)는 샤프트 가스 취입량을 20N㎥/t∼200N㎥/t중에서 65N㎥/t 일정하게 하고, 샤프트 가스 취입 온도를 각각 200℃, 600℃, 1000℃로 했다. 또한, 표 중의 무차원 높이 위치는 샤프트 가스의 취입 높이 위치를 나타내고, 도 1에 나타내는 바와 같이 고로 샤프트부의 전체 길이를 h0(m)으로 하고, 샤프트 가스 취입 높이 h(m)의 고로 샤프트부 h0(m)에 대한 비율을 무차원 높이 위치로서 나타내고, 케이스(2)∼케이스(4)에서는 무차원 높이 위치를 0.8로 했다.

또, 케이스(5)∼케이스(7)에서는 샤프트 가스 취입 온도를 600℃, 취입 높이 위치를 무차원 높이 위치 0.6으로 하고, 샤프트 가스 취입량을 각각 32.5N㎥/t, 65N㎥/t, 97.5N㎥/t로 했다. 또, 케이스(8)∼케이스(10)에서는 샤프트 가스 취입 온도를 1000℃, 샤프트 가스 취입량을 97.5N㎥/t로 하고, 샤프트 가스 취입 높이 위치를 무차원 높이 위치에서 각각 0.4, 0.6, 0.8로 했다.

케이스(1)에 대해, 케이스(2)∼케이스(10)의 어느 것도 노정 가스 온도의 회복이 확인되고, 저환원재비 조업에 있어서도 안정된 노황(爐況)을 계속할 수 있었다. 또, 샤프트 가스의 취입량, 취입 높이 위치, 취입 온도의 조작 인자의 차이에 의해, 노정 가스 온도의 회복량도 변화되기 때문에, 필요 최저한의 온도 회복량을 목표로 해서 조정하는 것이 가능하다.

케이스(1)∼케이스(10)의 시험 후, 더 코크스비를 저감하고, 페로코크스비를 증대하고, 환원재비를 저감화해서 실제로 고로 조업을 실행했다. 시험 케이스 (11)∼케이스(20)의 페로코크스 사용 조건, 시험 조건과 고로 조업 결과를 나타낸다.

케이스(11)∼케이스(15)는 송풍 조건, 미분탄 취입량을 기본 조건과 동일하게 하고, 코크스와 치환해서 사용하는 페로코크스를 100㎏/t까지 증가시킨 예이다. 케이스(11)∼케이스(15)에서는 코크스비 250㎏/t, 페로코크스비 100㎏/t, 미분탄비 100㎏/t로 한 결과, 환원재비는 450㎏/t가 되었다. 케이스(11)에서는 샤프트 가스를 취입하지 않을 경우, 노정 가스 온도가 73.0℃로 저하되고, 더스트 배출량이 저하되고, 통기 변동으로 연결되어, 고로의 안정 조업이 저해되었다. 이것에 대해, 케이스(12), 케이스(13)에서는 샤프트 가스 취입 온도를 600℃, 샤프트 가스 취입량을 각각 97.5N㎥/t, 130N㎥/t로 하고, 샤프트 가스 취입 높이 위치를 무차원 높이 위치에서 각각 0.4, 0.8로 했다. 또, 케이스(14), 케이스(15)에서는 샤프트 가스 취입 온도를 1000℃, 샤프트 가스 취입량을 65N㎥/t로 하고, 샤프트 가스 취입 높이 위치를 무차원 높이 위치에서 각각 0.4, 0.6으로 했다. 이 결과, 노정 가스 온도는 각각 107.3℃, 116.8℃, 109.0℃, 113.4℃와 100℃이상으로 되어, 케이스(11)에서 생긴 불량은 해소되었다.

케이스(16)∼케이스(20)는 코크스와 치환해서 사용하는 페로코크스를 더 120㎏/t까지 증가시킨 예이다. 케이스(16)∼케이스(20)에서는 코크스비 222㎏/t, 페로코크스비 120㎏/t, 미분탄비 100㎏/t로 한 결과, 환원재비는 442㎏/t로 되었다. 샤프트 가스를 취입하지 않는 케이스(16)에서는 노정 가스 온도가 62.5℃로 저하되고, 더스트 배출량이 저하되고, 통기 변동으로 연결되어, 고로의 안정 조업이 저해되었다. 이것에 대해, 케이스(17)에서는 샤프트 가스 취입 온도를 600℃, 샤프트 가스 취입량을 130N㎥/t로 하고, 샤프트 가스 취입 높이 위치를 무차원 높이 위치에서 0.6으로 했다. 또, 케이스(18)∼케이스(20)에서는 샤프트 가스 취입 온도를 1000℃, 샤프트 가스 취입량을 각각 65N㎥/t, 97.5N㎥/t, 130N㎥/t로 하고, 샤프트 가스 취입 높이 위치를 무차원 높이 위치에서 각각 0.8, 0.4, 0.6으로 했다. 이 결과, 노정 가스 온도는 각각 103.9℃, 116.8℃, 108.7℃, 116.5℃, 137.2℃와, 각각 노정 가스 온도는 100℃이상으로 되어, 케이스(16)에서 생긴 불량은 해소되었다.

샤프트 가스를 취입하지 않는 케이스(11), 케이스(16)에 대해, 샤프트 가스 취입을 실행하는 케이스(12)∼케이스(15), 케이스(17)∼케이스(20)의 어느 것도 100℃를 초과하는 노정 가스 온도의 회복이 확인되고, 가일층 저환원재비 조업에 있어서도 안정된 노황을 계속할 수 있었다. 또, 케이스(2)∼케이스(10)의 경우와 마찬가지로, 샤프트 가스의 취입량, 취입 높이 위치, 취입 온도의 조작 인자의 차이에 의해, 노정 가스 온도의 회복량도 변화하기 때문에, 필요 최저한의 온도 회복량을 목표로 해서 조정하는 것이 가능하다.

또한, 샤프트부로부터 취입하는 샤프트 가스는 취입하는 위치의 노내 온도 이상인 것이 바람직하다. 취입하는 위치의 온도보다 샤프트 가스의 온도가 낮을 경우에는, 노내를 역으로로 식혀버릴 우려가 있기 때문에다.

또, 샤프트 가스로서, 고로의 노정 가스의 일부를 이용하는 경우에 대해서는, 고로의 노정 가스는 제철소내에서 에너지원으로서 유효하게 사용되고 있기 때문에, 그 노정 가스 온도의 필요 회복량에 따라, 샤프트 가스의 취입량, 취입 높이 위치, 취입 온도의 조작 인자를 조정하는 것에 의해, 더욱 적은 고로 가스 순환량으로, 최대한의 효과를 얻는 것이 가능해지고, 에너지 절약으로 연결된다.

이와 같이, 본 실시형태의 고로 조업 방법에서는 장입 원료의 일부로서 페로코크스를 사용하는 고로 조업시에, 노정 가스 온도에 따라, 샤프트부로부터의 샤프트 가스의 취입 온도, 취입량, 및 취입 높이 위치의 어느 하나 또는 2종 또는 3종을 조합시켜 제어하는 것에 의해, 노정 가스 온도의 저하를 억제하는 것으로 했기 때문에, 저 RAR 조업(탄산가스 배출량 삭감)을 실행하는 경우라도, 대규모의 설비 투자를 필요로 하지 않고, 노정부의 승온 불량을 저비용으로 회피할 수 있다.

또, 샤프트부로부터 취입되는 샤프트 가스 온도에 따라, 노내 온도가 샤프트 가스 온도보다 낮은 위치를 샤프트 가스 취입 높이 위치로 하는 것으로 했기 때문에, 샤프트 가스에 의해서 노내를 식히는 일이 없다.

또, 샤프트 가스로서, O₂가 제거된 연소 배기가스를 이용하는 것에 의해, 노내의 환원 작용을 저해하는 일이 없다.

또, 샤프트 가스로서, 적어도 CO 및 CO₂의 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 연소 배기가스를 이용하는 것에 의해, 노내의 환원 작용을 저해하는 일이 없고, 고로 가스를 비롯해서, 다종의 연소 배기가스 및 그 현열(顯熱)을 이용할 수 있다.

또, 샤프트 가스로서 고로 가스를 이용하는 것에 의해, 노내 분위기를 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 노정 가스 온도는 본 발명의 고로 조업 방법에서는, 노정부의 온도를 80℃이상으로 유지하면서 고로 조업을 실행하는 것으로 한다. 이것에 의해, 저 RAR 조업(탄산가스 배출량 삭감)을 실행하는 경우라도, 특히 노정부의 승온 불량을 회피할 수 있다. 노정 가스 온도를 80℃이상으로 유지하면서 고로 조업을 계속하고 있는 한, 배기가스중의 수분 응축도 조업 계속중은 회피할 수 있지만, 바람직하게는, 온도적으로 수분 응축을 회피할 수 있는 100℃이상, 바람직하게는 100℃ 초과인 110℃이상으로 노정부의 온도를 유지한다. 상한은 지향하는 저 RAR 조업에도 따르지만, 300℃이하, 바람직하게는 200℃이하이다.

또한, 상기 저 RAR 조업(탄산가스 배출량 삭감)은 본 발명에서는 코크스를 페로코크스와 치환해서 코크스비(환원제비) 470㎏/t이하의 저 RAR 조업을 나타내는 것이다.

1; 고로 2; 트와이어(tuyeres)
3; 샤프트 가스 취입관 4; 샤프트 가스
5; 광석(원료) 6; 코크스
19; 플로(flow)

Claims

고로에의 장입 원료로서 철광석과, 코크스와 페로코크스를 사용하고,
상기 고로의 샤프트부로부터 고로내에 가스를 취입하고,
고로의 노정 가스 온도에 따라, 상기 가스의 취입 온도, 취입량, 및 취입 높이 위치로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나를 제어하며,
상기 페로코크스는 코크스와 페로코크스의 합계인 전체 코크스량의 2mass％이상, 60mass％이하인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 페로코크스는 코크스와 페로코크스의 합계인 전체 코크스량의 10mass％이상, 35mass％이하인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나를 제어하는 것은 고로의 샤프트부로부터 취입하는 가스의 취입 온도, 취입량, 및 취입 높이 위치로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나를 제어하는 것에 의해, 노정 가스 온도를 80℃ 초과로 유지하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가스의 취입은 샤프트부에 설치된 가스의 취입관으로부터 6㎧∼100㎧의 선단 가스 유속으로 가스를 고로내에 취입하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 선단 가스 유속은 10㎧∼72㎧인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 선단 가스 유속은 15㎧∼72㎧인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가스의 취입 온도는 200℃∼1000℃인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가스의 취입량은 20N㎥/t∼200N㎥/t인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나를 제어하는 것은 고로의 노(爐)내 온도가 상기 가스의 온도보다 낮은 위치를 가스 취입 높이 위치로 되도록, 가스 취입 높이 위치를 제어하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가스의 취입은 수평 또는 수평에서 하향 45°의 범위의 각도로 샤프트부로부터 고로내에 가스를 취입하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 각도는 하향 15°∼45°인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가스의 취입은 원료 표면에서 7m이상 깊은 위치로부터 고로내에 가스를 취입하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가스의 취입은 고로 원주방향의 4군데 이상으로부터 고로내에 가스를 취입하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가스는 O₂가 제거된 연소 배기가스인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가스는 CO 및 CO₂의 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 연소 배기가스인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가스는 고로 가스인 것을 특징으로 하는 고로 조업 방법.