KR101751075B1 - 강철 제조 설비, 강철 제강 방법, 및 전기 에너지 사용 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강철 제조 설비(1) 및 상기 시설(1)에서의 연속적으로 또는 적어도 주기적 제강의 방법에 관한 것이며, 연속적인 제강의 경우에는 이하의 단계 중 적어도 처음 3개의 단계가 사용되고, 주기적 제강의 경우에는 모든 5개의 단계가 사용되며: - 장입 재료는 전기 아크로(10)에서 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 용융되고; - 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩(70)), 직접 환원철(DRI) 및/또는 핫 브리켓 철(HBI)을 절단하는 절단 시스템(40)에서 절단되는 특히 절단된 고철 조각(71)과 같은 장입 재료는 운반 수단(50, 51,...)에 의해 전기 아크로(10)로 용융 공정 사이클 동안 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 공급되고; 용강의 일부는 전기 아크로(10)의 강철조로부터 연속적으로 또는 주기적으로 배출되고; 전기 에너지는 전기 아크로(10)에서 고온으로 처리된 배출물(노 상부 20)에 포함된 열 에너지로부터 전력을 생성하는 수단(30, 31, 32)에 의해 연속적으로 또는 적어도 용융 공정 사이클 동안 발생되고; 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩(70))를 절단하기 위한 전기 아크로(10)에 배치되는 절단 시스템(40)은 처리된 배출물(노 상부(20))로부터 발생된 전기 에너지에 의해 연속적으로 또는 적어도 용융 공정 동안 전력이 공급된다. 본 강철 제조 설비(1)는 생산성 및 에너지 절약에 대한 전체 에너지 밸런스의 관점에서 새로운 기준을 설정하며, 수년간의 경향을 일관되게 계속한다.

Description

강철 제조 설비, 강철 제강 방법, 및 전기 에너지 사용 방법{STEEL PRODUCTION FACILITY, A STEEL MAKING METHOD USING THE SAME, A METHOD OF USING AN ELECTRIC ENERGY IN THE SAME}

본 발명은 강철 제조 설비, 및 특히 절단된 고철 조각과 같은 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 장입 재료를 용융시키는 전기 아크로(electric arc furnace, EAF)를 적어도 포함하는 상기 설비에서 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 제강하는 방법에 관한 것이다.

강철은 한편으로 고로 및 컨버터의 루트를 통해 철광석 및 선철로 제조될 수 있다. 그러나, 에너지 효율에 대하여, 다른 한편으로는 세계적으로 전기 아크로에 여전히 가장 많이 사용되는 장입 재료인 고철 조각을 전기 아크로에서 주로 용융시킴으로써 강철을 제조하는 것이 바람직하다.

전기 아크로(EAF)에서의 제강:

일반적인 전기 아크로 공정에서, 전기 및 화학 에너지는 장입 재료를 주기적으로 용융시키기 위해 사용된다. 이 공정 동안, 전체 에너지의 대부분은 삽입 재료의 용융을 수반하는 열 에너지로 변환된다. 전극과 장입 재료 사이에서 연소되는 전기 아크를 초과하는 열은 주로 방사에 의해 장입 재료로 이동된다.

모든 용융 공정에서와 같이, 산화물 질량은 이 공정에서 생성되며, 슬래그는 그 비중으로 인해 용융된 강철 위에 부유되며 그것에 용융된 재료로부터 분리된 원치않는 이차 요소가 이동된다.

최근 주기적 용융 공정은 30 분 내지 60 분 정도가 걸린다(변압기 및 장입 재료에 의존함). 용융 공정 후, 용강이 용강 레이들로 탭핑되고 2차 야금 동안 고객의 요구에 따라 다른 합금 추가에 의해 정련 및 주조되는 것을 의미하는 소위 탭핑이 이어진다. 2개의 강철 탭 사이의 시간은 이하에서 용융 공정의 주기로 정의된다.

강철의 순도 및 그 주조 품질을 위해 레이들로의 탭핑 동안 가능한 한 슬래그가 없거나 어떤 슬래그도 그것과 함께 흐르지 않는 것이 중요하다. 그것을 회피하기 위해, 처음에 그리고 유동성 강철의 탭팅 전에 상기 아크로로부터의 슬래그를 슬래그 버킷으로 배출하고 용융된 강철을 레이들로 개별적으로 주조하는 것이 오늘날까지 일반적으로 실시되고 있다.

이전 전기 아크로는 슬래그 및 강철의 분리 배출을 위해 대향 측 및 상이한 레벨에서 상기 아크로의 벽에 배치된 2개의 개구부를 구비하도록 설계되어 있고, 그 개구부는 통상 플러그 시스템에 의해 또는 더 최신 방식으로는 슬라이드 시스템에 의해 밀폐되거나 제어될 수 있다. 슬래그 및 강철의 확실한 분리 방출을 위해, 완성된 노는 방출을 위한 각 개구부로 피봇되고, 그것은 처음에 상부 레벨에 배치된 슬래그 방출 개구부를 향하는 10°내지 15°사이의 슬래그 오프 위치를 의미하며, 그 다음 하부 레벨에 배치된 강철 탭 개구부를 향하는 약 45°의 탭핑 위치를 의미한다.

상기 노를 위한 피봇 기구의 요구를 적어도 부분적으로 감소시키거나 단순화시키는 것을 가능하게 하기 위해, 상기 노의 측벽으로부터 상기 노의 저면으로 강철 탭 개구부를 재위치시키는 것이 제안되었다. 액면에 흘러들어가고 액면 아래로 흘러나오는 모든 경우에서와 같이, 원형 또는 나선형 하향 이동으로 인해 슬래그의 조각을 따라 드래깅의 불필요한 효과를 가질 수 있는 와류가 발생될 수 있다.

그것을 회피하기 위해, 어떤 나머지의 슬래그 및/또는 어떤 강철 섬프(sump)는 노에서 최소 양(노 용적의 약 15%)으로 잔존하는 것으로 통상 공지되어 있고, 그 양은 동시에 주기적인 이하의 용융 환원의 연속을 방해하지 않는다.

그때부터, 최신 전기 아크로의 공통적인 특징이 되며, 강철 탭 개구부는 노의 중심과 노의 벽 사이의 노의 저면에 배치된다. 소위 편심 노저 탭핑(eccentric bottomm tapping, EBT)은 지금까지 노가 몇 도만(최대 15°까지) 경사지게 하는 효과를 가지며, 그것은 처음에 노의 벽에 여전히 배치된 슬래그 방출 개구부를 향하는 슬래그의 방출을 의미하며, 그 다음 노의 저면에 편심적으로 배치된 강철 탭 개구부를 향하는 액상 강철의 탭핑을 의미한다. 이것은 노의 냉각 및 용적에 대한 장점을 포함한다. 더욱이, 슬래그 유출의 문제는 이런 종류의 강철 탭핑에 의해 감소된다.

통상 최신 전기 아크로의 경우에서와 같이 용융 공정 동안, 특히 소위 정련 랜스에 의해 산소("정련(refining)") 및 탄소가 추가되면 대부분의 강철 타입의 표면에는 밀폐 가스로 주로 구성되는 슬래그 폼이 나온다.

심지어 발포 슬래그는 종래 방식으로 슬래깅 오프될 수 있다. 그러나, 발포 슬래그의 오버런이 오버플로우 원리에 따라 유출될 수 있도록 용량 제한을 초과한 후 용융조가 어떤 레벨에 도달하면 슬라이드 시스템에 의해 정의되거나 정의 가능한 용융조에 관한 높이 레벨에 슬래그 방출 개구부를 배치하는 것은 매우 일반적인 실시이며, 그것에 의해 용융 공정 동안 슬래깅 오프됨으로써 발생되는 파손이 유리하게 회피되고, 그 단부에는 EBT에 의한 종래 강철 탭핑이 다시 발생된다.

전기 아크로를 위해 가능한 한 높은 생산성에 도달하기 위해, 지금까지 가능한 한 신속히 용융시키고, 전체 용융 기간 동안 가능한 한 많은 전기 에너지를 추가하고, 가능한 한 에너지 공급의 부족 없이 중단하거나 또는 중간 간격을 마련하는 것이 항상 시도되어 왔다. 즉, 2개의 탭핑 공정 사이의 간격이 짧아지기 때문에 그 제조 구조에 관한 제강이 더 유연해진다. 또한, 이에 기여하는 것은 다른 것 중에서 수년 전에 시장에 내놓았고 전류 세기를 높게 하며 탭핑을 신속하게 하는 800mm 전극이다. 따라서, 최신 전기 아크로에서, 140,000 암페어까지의 세기를 갖는 전기 아크는 용융된 강철 스크랩의 200톤을 만들어낸다. 전기 아크로의 온도는 최대 3,500℃이고, 강철조의 온도는 최대 1,800℃이다.

그러나, 오늘날까지의 슬래그 오프 및 탭핑 오프 기간은 전기, 장입 재료 및 미립자 고체 재료와 같은 추가물의 공급시 전형적인 주기적 파괴를 초래하므로 전기 아크로의 전형적인 불연속 공정-런을 야기시킨다.

전기 아크로( EAF )의 공급:

회수된 원료인 고철은 다수의 상이한 형상 및 구성에서 이용가능하다. 그 성질 및 용융 공정의 요구와 소망하는 강철 품질에 따르면, 폐기된 철 및/또는 강철 정크(steel junk)(스크랩)는 준비의 상이한 측정을 겪는다. 고철의 가격은 시장 상황으로 인한 것뿐만 아니라 고철의 최종 물리적 및 화학적 성질로 인한 것으로도 종종 변경되고 있다.

제강에 있어서, 장입 재료는 제조되어야 하는 최종 제품에 따라 선택된다. 간단한 강철 등급을 위해 통상 최저 가격 고철이 사용된다. 이 고철은 통상 폐기되어 준비된 철 및/또는 강철 정크(스크랩)이다. 이 고철의 밀도는 통상 0.4kg/dm3보다 작다. 3개 내지 4개의 스크랩-바스켓은 일반적으로 통상적인 전기 아크로의 노-쉘(furnace-shell)을 장전할 필요가 있다. 이에 필요한 바와 같이, 노-루프(furnace-roof)가 노-쉘의 장입을 위해 피봇됨으로써 개방될 때, 강철의 15 내지 20kWh/t의 에너지 손실이 예상되어야 한다. 통상 슬래그 및 강철의 각 탭핑 오프 당 4 내지 7 또는 그 이상의 분 동안에 의한 용융 공정의 중단 플러스 스크랩-바스켓에 의한 장입은 생산성을 감소시키고 전극의 추가 산화로 인한 전극 소비를 증가시킨다.

장입 재료의 밀도를 증가시키기 위해 고철을 프레스하는 것은 잘 공지되어 있다. 고철을 다발로 프레스한 후 상기 밀도는 증가되므로 약간의 스크랩-바스켓이 충전되어야 한다. 그러나, 용융 공정은 장입을 위해 여전히 중단되어야 한다.

그러나, 그것은 고철의 초기 충전만이고, 상기 경우가 전기 아크로로 먼저 들어가는 직접 환원철(DRI) 및/또는 핫 브리켓 철(HBI) 및 슬래그에 의한 것일 수 있으므로 장입 재료를 용융시키는 조건 및 용융된 슬래그에 의해 덮이는 용융 금속조를 형성하기 위한 조건을 야기시킨다.

열 및 에너지의 회수(일반적으로):

기체 및 분진 포함 물질에 의한 가능한 공기 오염은 1차 원료(대부분 광석 또는 광석으로부터 제조된 펠릿)로부터의 제강에 수반되는 가장 본질적인 환경 문제로 고려된다. 야금 프로세서는 노, 컨버터, 및 용융 재료의 수송으로부터 분진 및 금속의 방출을 위한 잠재원이다.

또한, 에너지 소비와, 열 및 에너지의 회수는 철 금속 및 강철의 제조의 중요한 양상이다. 이것은 광석 및 혼합물에 포함된 에너지의 효율적인 사용, 공정의 에너지 요구, 사용되는 에너지의 종류, 및 에너지 공급 방법뿐만 아니라 열회수의 효율적인 방법의 사용에 의존한다.

따라서, 노 및 컨버터의 루트에 대해서는 스팀 생성 장치를 통해 직접 또는 간접적으로 터빈에 처리된 배출물을 공급하는 것이 제안되어 있고(GB 958731 A = CH 415 709 B 참조), 상기 터빈은 발전기에 전원을 공급하며, 그 에너지는 고로의 터보 블로워 및 쿠퍼(cowper)에 전원을 공급하기 위해 사용된다.

다른 경우에, 갈탄을 미리 건조시키고(GB 1241715 A = DE 19 27 558 A1 참조), 산소를 생성하고, 파워 그리드를 공급하거나 소위 서브머지드(submerged) 아크로에 전원을 공급하는(US 4,551,172 A = EP 0 139 310 A1 참조) 회전로의 처리된 배출물로부터 스팀 생성 장치를 통해 특히 간접적으로 발생되는 전력을 사용하는 것이 제안되어 있지만, 서브머지드 아크로는 금속 성분을 회수하기 위해 강철 제조에 사용되는 것이 아니라 슬래그의 환원에 사용된다.

열 및 에너지의 회수( EAF 에 의함):

전기 아크로에서 고철과 같은 이차 원료로부터의 강철의 제조 동안, 가스성 및 분진 포함 물질도 방출되므로 가장 본질적인 환경 문제도 방출에 관련된다.

특히 차지를 건조하고 예열하기 위한 배기의 사용은 전기 아크로에서 고온으로 처리된 배출물(노 상부)로부터의 열 회수를 위한 방법에 잘 공지되어 있다(예컨대, US 3,565,407 A = DE 18 04 098 A1뿐만 아니라 US 5,153,894 A = EP 0 385 434 B1도 참조). 그러나, 오늘까지 이 열의 다른 사용이 존재하지 않는다. 그러므로, 효율적인 분진 제거 플랜트 및 필터가 필요하다.

전기 에너지의 회수( by EAF ):

처리된 배출물(노 상부)의 클리닝 전 또는 후의 전력 회수는 또한 전기 아크로의 대부분의 경우에 가능하지만, 국부적인 상황은 매우 중요하며, 예컨대 전기 아크로가 미니-밀(소형 밀) 및 주조소에서 동작되고 내쇼널 파워 그리드로 공급하는 것 이외의 회수된 에너지를 사용할 가능성이 존재하지 않으면 그것은 전기 아크의 절차적으로 결정된 불규칙적인 연소로부터 기인되는 불필요한 시스템 섭동을 이미 겪게 된다. 그러므로, 전기 아크로의 전원에 관한 높은 요구가 존재한다.

그러나, 전기 아크로가 지금까지 페드-배치-프로세스(fed-batch-process)로 기능하므로, 그것은 고철 조각, 직접 환원철(Direct Reduced iron, DRI) 및/또는 압축 핫 브리켓 철(Hot Briquette Iron, HBI)과 같은 응용 재료의 배치로 주기적으로 공급되는 것을 의미하고, 처리된 배출물의 온도는 주기적 변경을 겪는다. 그것을 보상하기 위해, 오스트리아 연방 교통·혁신·기술부(BMVIT) 및 WIFI의 주도로 한 ZERIA(ZERO EMISSIONS RESEARCH IN AUSTRIA)의 사례 연구의 문맥에서(http://zeria.tugraz.at/index.php3?lang=de&sel=09Fallstudien/01Marienhutte 참조), 추가적인 가스 버너에 의해 배기 온도를 제어하는 강철 밀 "Marienhutte"가 제안되었다. 이를 위해, 측정 및 제어의 복합 수단이 제공되어야 한다. 더욱이, 배기 온도의 안정화를 위한 가스 버너의 사용은 일차 에너지의 추가적인 사용 및 그것에 포함된 비용의 단점을 갖는다.

본 발명은 강철 제조 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이에 근거하여, 본 발명은 종래 기술과 비교하여 생산성의 점에 있어서 전기 아크로를 포함하는 강철 제조를 위한 개선된 시설을 제공하는 과제에 기초된다. 따라서, 강철 제조 설비의 그러한 전기 아크로는 더 균일하게 연소되어야 하고 추가적인 가스 버너를 사용하는 것 없이 전원 공급되어야 하고 용융 공정 사이클의 긴 주기에 걸쳐 적어도 안정된 배기 온도를 가져야 하므로 더 경제적이고 국부 파워 크리드를 시스템 더욱섭동없이 동작될 수 있다. 특히, 그러나, 본 목적은 중단의 주기적 간격이 회피되도록 강철 제조 설비의 생산성을 개선하는 것이다.

이 과제는 독립항인 제 1항 및/또는 제 7항의 특징을 갖는 강철 제조 설비에 의해 해결된다. 개별적으로 또는 서로 조합하여 적용될 수 있는 유리한 구성 및 다른 전개는 첨부 청구항에 설명되어 있다.

제공되는 이전 및 다른 목적에 있어서, 청구항 1에 의한 본 발명에 따르면, 강철 제조 설비는 특히 절단된 고철 조각과 같은 장입 재료를 적어도 주기적으로 용융시키기 위한 전기 아크로를 적어도 포함하고,

- 전기 아크로에서 고온으로 처리된 배출물(노 상부)에 포함된 열 에너지로부터의 용융 중 적어도 주기적 전력 생성 수단;

- 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩)를 절단하기 위해 전기 아크로에 배치되고, 상기 전력 생성 수단에 의해 회수되는 전기 에너지에 의한 용융 공정 사이클 동안 적어도 전력이 공급될 수 있는 절단 시스템; 및

- 용융 공정 사이클 동안 상기 절단 시스템에 의해 절단된 고철 조각을 상기 전기 아크로에 적어도 연속적으로 공급할 수 있는 운반 수단에 특징이 있다.

전기 아크로에 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩)를 절단하기 위한 절단 시스템이 배치되므로, 이전에 그리고 용융 공정 사이클 동안 적어도 연속적으로 프레스되지 않고 벌크에 있어서 느슨하게 절단 시스템에서 절단된 고철 조각을 전기 아크로에 공급하는 것이 처음으로 가능하다.

벌크에 있어서 느슨하게 프레스되지 않은 절단된 고철 조각을 전기 아크로에 연속적으로 공급함으로써 전기 아크는 전기 아크로에 고철 등을 배치식으로(batch-wise) 공급하는 통상의 경우에서보다 용융 공정 사이클 동안 더 안정적으로 연소될 수 있고, 이것은 불필요한 시스템 섭동이 회피되는 장점을 갖는다. 또한, 전기 아크로에 배치된 절단 시스템에 전원을 공급하기 위한 용융 공정 사이클 동안 적어도 필요한 정도로 적어도 연속적인 전력 생성의 목적을 제공하는 거의 같은 특징 및 품질의 처리된 배출물(노 상부)가 용융 공정 사이클 동안 적어도 연속적으로 발생된다. 처리된 배출물 조정을 위한 가스 버너 및 절단 시스템을 위한 외부 전원이 더 이상 사용되지 않으므로, 본 발명에 따른 강철 제조 설비는 경제적 관점으로부터 에너지 균형에 관하여 지금까지 매칭되지 않은 레벨에서 동작한다. 따라서, 전기 아크의 안정적인 연소에 의해, 전기 아크로의 생산성은 19%보다 많이 동작될 수 있고, 약 14%의 에너지 비용이 절감될 수 있으며, 동시에 대기로의 방출이 대폭 감소된다.

전기 아크로에 적어도 용융 공정 사이클 동안 절단된 고철 조각이 연속적으로 공급되는 사실로 인하여, 상기 경우가 다른 장입 재료일 수 있으므로, 제 2항에 따른 본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 전기 아크로는 내화재로 제조되고 및/또는 수냉각 요소를 포함하는 노-쉘, 및 고철 조각이 연속 공급되는 동안 항상 닫혀있는 노-루프로 구성되며, 노-쉘의 벽에 및/또는 노-루프에 공급 개구부가 배치되고, 그것은 코크, 석회 및 석회석과 같은 첨가물 및 직접 환원철(DRI) 또는 핫 브리켓 철(HBI)로만 작업하는 강철 플랜트에서의 정상 실시에 대해서만 지금까지 통상적이었던 바와 같이, 이를 위해 노-루프를 개방하지 않고 절단 시스템에 의해 절단된 절단 조각을 전기 아크로에 연속적으로 공급하게 하며, 그리고 개방된 노-루프를 통해 스크랩-바스켓에 장입되어야 하는 공지된 전기 아크로와 대조적으로 긴 공급 시간뿐만 아니라 큰 열 손실을 회피한다.

기술적 수준에 있어서, 고철 조각을 스크랩-바스켓에 장입하는 공정은 사용될 재료(필요한 금속 투입)에 따라 수회 반복되어야 한다. 각 장입 사이클에 대해서는 전기 에너지가 중단되어야 하고, 전극이 상승되어야 하며 노-루프가 선회되어야 한다. 4 내지 7분의 장입 시간은 통상 최신 전기 아크로에 예정되어 있다.

재장입을 위한 중단의 제거는 노-루프를 개방함으로써 상당한 양의 정확한 가열이 방사 및 대류로 인하여 전기 아크로로부터 손실되므로 짧은 가열 시간에서뿐만 아니라 제조된 강철의 톤 당 감소된 에너지 소비에서도 기인되는 것이 증명되었다.

장입 후에, 가열 손실은 특히 가볍거나 컴팩트하지 않은 철 정크를 사용할 때 장입될 스크랩-바스켓의 수가 증가되기 때문에 전기 에너지에 의해 다시 추가되어야 한다.

스크랩-바스켓을 통한 스크랩 장입 동안의 다른 부정적인 효과는 노-루프가 선회되면서 환경으로의 분진 및 스모크의 고방출이다.

이와 대조적으로, 바스켓으로의 공급의 제거 후에 노-루프는 바람직하게도 시간의 손실 또는 에너지의 손실 모두가 열 방사에 의해 야기되지 않도록 동작 동안 선회되지 않아야 한다. 그러므로, 노-루프를 선회시키는 필요성은 수리를 위해서만 제공된다.

그러나, 이를 위해, 노-루프가 수리 또는 변경을 위해 필요할 때마다 오버헤드에 의해 리프트될 수 있으므로 전체적으로 제거될 수 있는 복합 루프 리프팅 장치가 필요하지 않다.

전기 아크로는 기술적 수준에 공통적인 바와 같이 바람직하게도 심지어 이미 존재하는 전기 아크로가 본 발명에 따른 강철 제조 설비의 일부일 수 있도록 용융 공정의 1 사이클 동안 용융될 수 있는 비용융 형태로 최대 양의 절단된 고철 조각이 내측에 들어갈 여유가 있도록 치수가 정해진 노-쉘을 포함할 수 있다.

전기 아크로가 새롭게 구성되는 한, 본 발명의 제 3항에 있어서, 전기 아크로는 용융 공정의 1 사이클 동안 용융될 수 있는 절단된 고철 조각의 최대 양의 90 %만, 특히 80 %만, 바람직하게는 70 %만이 들어가는 크기로 구성되는 노-쉘을 포함하는 것이 바람직하다.

용융 공정 사이클 동안 전기 아크로에 절단된 고철 조각이 연속적으로 공급된다는 사실로 인하여 그리고 상기 경우가 다른 장입 재료일 수 있으므로, 노-쉘은 본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서 기술적 수준에 따라 배치식으로 공급되는 경우에서보다 때때로 상당히 작게 치수가 정해질 수 있다.

노-쉘의 치수가 작게 정해지면 질수록 냉각될 필요가 더 적어진다.

그러므로, 전기 아크가 장입 재료의 연속 공급으로 인하여 훨씬 더 안정적으로 연소될 수 있으므로, 내화재로만 이루어진 노-쉘을 구성하고 벽 냉각 요소를 요구하지 않는 것이 가능해진다.

수냉각 패널을 내화재에 의해 대체시키는 가능성은 수처리 플랜트(water, treatment plant, WTP)의 범위를 상당히 감소시키고 물이 귀하고 비싼 국가에 특히 중요한 약 5 %의 전기 에너지의 추가적인 절약을 초래한다.

제 4항에 따른 본 발명의 추가적인 특징에 따르면, 전기 아크로는 우선적으로 아크가 발포형 슬래그 층에 의해 적어도 부분적으로 덮이는 양만큼 발포 슬래그를 생성하는 수단을 포함한다.

노출된 전기 아크는 전극 소모를 증가시키고 노 벽의 가열을 불필요하게 한다. 다른 결과는 감소된 에너지 효율, 긴 공정 시간 및 감소된 생산성이다. 전기 아크를 덮기 위해, 특히 석탄 미분 및 산소를 추가함으로써 높이에 있어서 제어될 수 있는 발포 슬래그가 생성된다. 발포제의 공급은 슬래그 층과 용융 금속 사이에 존재하는 경계층으로 및/또는 슬래그 층 및/또는 경계층에 인접하는 용융 금속의 구역으로의 부분 블로잉에 의해 미리 정의된 제어 다이어그램에 따라 수동으로 또는 자동적으로 수행된다.

과거에는 특히 슬래그가 너무 무겹고 경량 재료가 전극 사이에 장입되어야 하기 때문에 슬래그를 통해 강철조로 예컨대 최대 30 cm의 공간에 임의 방향으로 바람직한 길이를 갖는 절단된 고철 조작과 같은 경량 재료를 장입하는 것이 곤란했다. 요즈음에는, 더 많은 탄소 및 산소를 용강으로 블로잉하는 발포 슬래그 실시를 사용하여 슬래그를 발포함으로써 이 문제가 해결되었다.

심지어 슬래그의 종류 다음에 명명되는 발포 슬래그 공정 그 자체는 다수의 장점을 갖는다: 필요한 양의 에너지가 발포 슬래그의 열 차폐로 인하여 최대 5 %까지 감소되고, 전기 아크의 형성이 지지되고, 전극 및 노-쉘의 내화재의 마모가 감소되고, 탭핑의 기간이 단축되고 특히 크롬과 같은 요소를 합금하는 도포가 개선된다.

제 5항에 따른 본 발명의 추가적 특징에 따르면, 전기 아크로는 슬라이드 또는, 슬래그 방출 개구부가 플러그 시스템에 의해 용융조에 대하여 정의되거나 정의 가능한 높이의 레벨에 위치하고, 용융조가 일정 레벨에 도달하자 마자 발포 슬래그의 오버런이 오버플로우 원리에 따라 배출할 수 있도록, 노-쉘의 노 벽에 배치된 슬래그 방출 개구부를 포함함으로써 용융 공정 동안 슬래깅 오프됨으로써 야기되는 브레이크가 유리하게 회피된다.

본 발명에 따른 전기 아크로는 제 6항에 있어서 바람직하게도 심지어 이미 존재하는 전기 아크로가 본 발명에 따른 강철 제조 설비의 일부일 수 있도록 강철 탭핑이 용융 공정의 각 사이클 후에 이어지는 방식으로 구성될 수 있는 것이 바람직하다.

이전 및 다른 목적을 고려하여 제 7항에 따른 본 발명에 의하면 강철 제조 설비가 제공되며, 이는 잘 공지된 강철 제조 설비에 기초되고, 특히 절단된 고철 조각, 직접 환원철(DRI) 및/또는 핫 브리켓 철(HBI)과 같은 장입 재료를 연속적으로 용융하기 위해 제조된 전기 아크로에 특징이 있고, 용강의 일부는 노의 저면에 또는 근방에 배치된 강철 탭 개구부를 통해 전기 아크로의 강철조로부터 연속적으로 배출될 수 있고, 장입 재료는 유리하게도 연속적인 용융 공정이 제공되도록 운반 장치를 통해 전기 아크로에 연속적으로 장입될 수 있다.

전기 아크로는 연속적인 강철 배출을 허용하는 강철 탭 개구부를 포함하므로, 전기 아크로로의 장입 재료의 연속적인 공급과 함께 연속적인 용융 공정이 유도되거나 유지될 수 있다.

가능한 장입 재료는 특히 절단된 고철 조각, 직접 환원철(DRI) 및/또는 프레스된 핫 브리켓 철(HBI)일 수 있다. 절단된 스크랩 철 조각은 우선적으로 본 발명에 있어서 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩)를 절단하기 위한 전기 아크로에 배치된 절단 시스템으로부터 나올 수 있거나; 대안으로 또는 누적으로 이미 사전 처리된 형태로 전기 아크로에 전달된다.

전기 아크로가 절단 시설에 배치되는 한, 용융 공정 동안의 전력 생성 수단은 전기 아크로에서 고온으로 처리된 배출물(노 상부)에 포함된 열 에너지로부터 나오고, 그것에 의해 절단 시스템이 구동될 수 있는 것이 바람직하다.

강철조로부터 강철의 일부를 연속적으로 배출함으로써 그리고 프레스되지 않은 절단된 고철 조각, 직접 환원철(DRI) 및/또는 핫 브리켓 철(HBI)과 같이 벌크에서 느슨하게 장입 재료를 전기 아크로에 연속적으로 공급함으로써 전기 아크는 연속 용융 공정 동안 항상 일정하게 다소 연소될 수 있다.

고철 등을 배치식으로 전기 아크로에 공급하는 통상의 경우에서의 중단 및 주기적 탭핑이 회피됨으로써 유리하게 불필요한 시스템 섭동이 제거된다.

또한, 지금까지 강철 제조 설비에 매칭되지 않는 정도까지 연속적으로 전력 생성을 허용하는 일치 특성 및 품질의 처리된 배출물(노 상부)이 연속적으로 발생된다.

처리된 배출물 조정을 위한 가스 버너 및 절단 시스템을 위한 외부 전원이 더 이상 사용되지 않으므로, 본 발명에 따른 강철 제조 설비는 최종적으로 경제적 관점으로부터 에너지 균형에 대하여 지금까지 매칭되지 않은 레벨에서 동작한다. 따라서, 전기 아크의 연속적인 연소에 의해 전기 아크로의 생산성은 26 %보다 높게 증가될 수 있고, 에너지 비용은 약 23 %까지 감소될 수 있으며, 동시에 대기로의 방출이 대폭 감소된다.

제 8항에 따른 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 있어서, 용강의 일부는 강철조로부터 용강 레이들로 배출되고, 용강 레이들은 용강 레이들의 림에 스파우트가 구비되며, 스파우트는 연속적인 강철 스트림 하에서 용강 레이들의 무고장 교환을 보증하도록, 인접하는 용강 레이들의 림에 중첩된다.

제 9항에 따른 본 발명의 추가적 특징에 따르면, 강철 제조 설비는 장입된 재료가 상이한 강철 종류의 제조를 유리하게 허용하는 요구된 용융 에너지와 균형을 이루도록 하기 위해 구체적으로 고철 조각을 제한 없이 정의 가능한 공급율로 공급하는 것이 가능한 컴퓨터 기반 프로세스 제어 시스템이 포함된다.

따라서, 각 재료는 용융하기 위해 엔탈피(enthalpy)라 불려지는 일정 에너지를 필요로 한다. 활동 레벨 "자동화(automation)" 및 활동 레벨 "프로세스 제어(process control)"에 관한 최신 컴퓨터 기술에 있어서는, 노 장입의 상이한 시나리오를 위한 용융 프로파일을 개발하는 것이 가능하다. 컴퓨터 기반 시나리오는 특히 고철, DRI 및/또는 HBI의 혼합 장입 재료의 연속 공급까지 절단된 고철 조각의 연속 장입만을 선택할 수 있다. 어떤 경우에, 노-루프는 대기로의 고가의 에너지 손실 및 방출의 상당한 감소에 의해 프로세스 동안 결코 개방되지 않는다. 공급율은 특정 공급율에 의해 제어되는 전력 입력에 따라 선택된다. 활동 레벨 "프로세스 제어"를 통해 산출되는 예상 온도는 발포 슬래그 실시를 위한 최상의 조건을 제공하는 범위에 있다. 용융 프로파일은 주기적 동작 전기 아크로의 경우에 탭핑 온도에 도달될 때 장입이 정지되는 방식으로 개발된다. 이 경우에 더 이상의 정련 시간이 필요하지 않다.

동시에 상이한 장입 재료를, 예컨대 직접 환원철(DRI) 및/또는 프레스된 핫 브리켓 철(HBI)을 다른 호퍼로부터 공급하는 가능성도 있다. 이 재료는 상이한 엔탈피를 가지므로 상이한 공급율을 필요로 한다. 그러나, 활동 레벨 "프로세스 제어"를 통해 공급 혼합 내의 각 변경이 계산되어 제어될 수 있다.

이 문맥에서뿐만 아니라, 제 10항에 따른 본 발명의 추가적 특징에 따르면, 고철 조각의 실제 공급율을 검출하기 위해 1개 이상의 계량 장치를 운반 수단에 배치하는 것이 유리하다고 증명되었다.

마찬가지로, 제 11항에 따른 본 발명의 추가적 특징에 의하면, 용융 공정의 중단을 회피하기 위해 운반 수단에, 전기 아크로의 전체 사이즈에 따라 미리 정의된 치수를 초과하는 고철 조각을 특히 광학적 방법, 예컨대 모니터링 카메라에 의해 검출 및 분리하는 분리 장치를 배치하는 것이 유리하다고 증명되었다

제 12항에 따른 본 발명의 추가적 특징에 의하면, 절단 시스템에 전원을 공급하기 위해 생성되는 전기 에너지 그 자체는 전기 아크로에서 고온으로 처리된 배출물에 포함된 열 에너지로부터 구체적으로 회수 보일러를 사용하여 직접적으로 또는 간접적으로 얻어질 수 있다.

제 13항에 따른 본 발명의 문맥 내에서는 종래의 교류 전기 아크로(AC) 또는 직류 전기 아크로(DC)도 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 제 14항에 있어서 제 1항 내지 제 13항 중 어느 하나에 따른 시설에서의 연속적인 또는 적어도 주기적인 제강을 하는 방법에 관한 것이며, 연속적인 제강을 하는 경우에는 이하의 단계 중 처음 3개의 단계가 사용되고 주기적 제강의 경우에는 모든 5개의 단계가 사용되며,

- 장입 재료는 전기 아크로(10)에서 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 용융되고;

- 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩), 직접 환원철(DRI), 및/또는 핫 브리켓 철(HBI)을 절단하는 절단 시스템에서 절단되는 절단된 고철 조각을 포함하는 장입 재료는, 운반 수단에 의해 전기 아크로로 용융 공정 중 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 공급되고;

- 용강의 일부가 전기 아크로의 강철조로부터 연속적으로 또는 주기적으로 배출되고;

- 전기 에너지는 전기 아크로에서 고온으로 처리된 배출물(노 상부)에 포함된 열 에너지로부터 전력 생성 수단에 의해 연속적으로 또는 적어도 용융 공정 사이클 동안 생성되고;

- 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩)를 절단하기 위해 전기 아크로에 배치되는 절단 시스템은, 처리된 배출물(노 상부)로부터 생성된 전기 에너지에 의해 연속적으로 또는 적어도 용융 공정 사이클 동안 전력이 공급된다.

마지막에 언급되지만 아주 중요한 본 발명은 제 15항에 있어서 이전 또는 이하에 기재된 강철 제조 설비에서, 전기 아크로에 부착되고, 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩)를 절단하는 절단 시스템에 연속적으로 또는 적어도 용융 공정 사이클 동안 전원 공급하기 위해, 특히 절단된 고철 조각과 같은 장입 재료를 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 용융시키는 전기 아크로에서 고온으로 처리된 배출물에 포함된 열 에너지로부터, 전력 생성 장치에 의해 얻어지는 전기 에너지를 사용하는 방법에 관한 것이다.

그러나, 본 발명의 구성은 추가적인 목적과 대응하는 장점과 함께 특정 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 그리고 첨부 도면과 관련하여 명확히 이해될 것이다.

도 1은 전기 아크로(EAF)에 절단 시스템을 작동시키기 위해 사용되는 전기 아크로에서 고온으로 처리된 배출물(노 상부)로부터의 전기 생성 수단의 가능한 실시형태를 대표적으로 도시하며;
도 2는, 예컨대 절단 시스템에서 절단된 고철 조작을 전기 아크로에 용융 공정 사이클 동안 연속적으로 또는 적어도 연속적으로 수송하는 운반 수단을 대표적으로 도시하며;
도 3 은 용융 및 탭핑 간격을 변경하면서 주기적 용융 공정을 갖는 본 발명의 청구항 1에 따른 제 1 강철 제조 설비의 공정 흐름을 나타내며;
도 4는 연속적인 용융 공정 및 연속적인 탭핑 공정이 동시에 함께 진행되는 본 발명의 제 7항에 따른 제 2 강철 제조 설비의 공정 흐름을 나타내며;
도 5는 에너지 입력(화학 에너지없이) 및 스크랩 공급율에 따라 본 발명에 따른 전기 아크로의 생산성을 다이어그램 내에서 도시하고;
도 6은 강철 처리 플랜트로의 본 발명에 따른 강철 제조 설비의 가능한 통합을 도시한다.

본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 설명에서, 유사하고 동일한 참조 번호는 동일 또는 유사한 구성요소를 나타낸다.

이제 도면의 도 1 내지 도 6을 참조하면, 먼저 도 1을 상세히 참조하면, 전기 아크로(EAF)(10)에 부착된 절단 시스템(40)을 동작시키는데 사용되는 강철 제조 설비의 전기 아크로(10)에서 고온으로 처리된 배출물(노 상부)(20)에 포함된 열 에너지를 사용함으로써 전력 생성 수단의 가능한 실시형태가 대표적으로 도시되어 있다.

이에 대해, 전기 아크로(10)의 분진 제거 플랜트(24)의 배기 가스 시스템(21)에 설치되는 1개 이상의 회수 보일러(30)가 있다. 회수 보일러(30)는 배기(20)에 및/또는 탄소의 후연소를 갖는 배기 가스 시스템(21)의 영역(23)에 또는 이전 시설(22)/영역(23)으로의 보조 방식으로 포함되는 분진 입자를 위한 드롭 아웃 박스(22)의 출구에 특히 위치될 수 있다. 강철 제조 설비(1)의 처리된 배출물(노 상부)(20)은 추가적 가스 버너를 사용하지 않고 900℃와 1,100℃ 사이의 범위인 일정 온도를 갖는 배기 드레인(21)에 진입하는 동안, 배기 온도는 산소 O의 추가로 인하여(800℃ 아래로 냉각되는 한) 발열 공정에서 산소 O를 갖는 독성 탄소 CO를 덜 위험한 이산화 탄소 CO₂로 변환함으로써 새롭게 상승될 수 있으며, 이 공정은 효과적인 스팀 발생에 사용될 수 있는 약 1,670℃까지의 온도를 발생시킨다.

도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 수처리 플랜트(61)에 의해 공급되는 물(62)이 더 효과적인 방식으로 스팀으로 변환될 수 있도록 분진 제거 플랜트(24)의 배기 가스 시스템(21)에서 수개의 회수 보일러(30)의 독창적인 배치의 가능성도 있다.

회수 보일러(30)에 의해 발생되는 스팀은 발전기(32)에 전원을 공급하는 스팀 터빈(31)에 전원 공급한다.

터빈(31)에 의해 발생되는 응축물은 응축기(60)에 의해 더욱 냉각되어 수처리 플랜트(61)로 직접 펌핑된다.

전력 생성 장치(30, 31, 32)로부터 얻어지는 전기 에너지에 있어서, 퍼블릭 파워 그리드를 사용하지 않으므로 경제적으로 유리하게 강철 제조 설비(1)의 절단 시스템(40) 및 가능하게 다른 컨슈머 로드(consumer load)를 동작시키는 것이 가능하다.

도 2는, 예컨대 절단 시스템(40)에서 절단된 고철 조각(71)을 전기 아크로(10)에 용융 공정 사이클 동안 연속적으로 또는 적어도 연속적으로 수송하는 운반 수단을 예시적으로 나타낸다.

각종 사이의 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩)(70)는 전기 아크로(10)에 배치되는 것이 바람직한 절단 시스템(40)으로 공급된다(도시된 바와 같음).

절단 시스템(40)은 본래 같은 사이즈의 절단된 고철 조각(71)을 전달한다. 더욱이, 높은 값의 비철 금속(72)은 한층 더 상업화를 위해 분리될 수 있다.

절단된 고철 조각(71)은 벌크에 있어서 느슨하게 지하에도 위치될 수 있는 스크랩-호퍼(42)에 수송되어 프레스되지 않는다.

1개 이상의 진동 피더(50)는 전기 아크로(10)로 공급되는 절단된 고철 조각(71)의 품질을 제어한다.

또한, 제 1 계량 시스템(52)은 양을 미조정한다.

진동 피더(50)는 벌크에 있어서 느슨하게 그리고 컨베이어 벨트(51) 및 바람직하게는 노-루프(14) 상에 배치된 선회 슈트(54)를 통해 프레스되지 않은 절단된 고철 조각(71)을 전기 아크로(10)의 노-쉘(13)로 수송한다.

그러므로, 선회 슈트(54)는 절단된 고철 조각(71)을 전기 아크로(10)에 용융 공정 사이클 동안 연속적으로 또는 적어도 연속적으로 전달한다.

연속적으로 또는 적어도 용융 공정 사이클 동안 절단된 고철 조각(71)이 연속적으로 공급되는 본 발명에 따른 전기 아크로(10)는 상당히 낮은 비에너지 소비 및 높은 생산성으로 동작한다.

동시에, 대기로의 방출은 노-쉘(13)의 노-루프(14)가 고철 조각의 스크랩-버킷을 장입하기 위해 더 이상 개방되지 않으므로 상당히 감소된다.

더욱이, 분진 제거 플랜트(24)도 이차 시스템이 더 이상 필요하지 않으므로 상당히 낮은 에너지 소비로 작업된다.

도 3에 기초하여, 용융 및 탭핑 간격이 변경되면서 주기적 용융 공정을 갖는 본 발명의 청구항 1에 따른 제 1 강철 제조 설비(1)의 공정 사이클이 이제 더 상세히 설명된다.

절단 시스템(40)에는 사용된 절단 시스템(40)의 치수에 따라, 예컨대 3미터 이상의 길이까지의 각종 사이즈의 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩)(70)가 로딩될 수 있다. 그런 거대한 강철 정크(스크랩)(70)를 절단함으로써 절단 시스템(40)은 최대 약 30cm의 공간에서 임의 방향으로 선호하는 길이를 갖는 분쇄된 고철 조각(71)을 생산하고 높은 값의 비철 금속(72)을 분리한다.

절단 시스템(40)은 발전기(32)에 의해 전원 공급되는 전기 모터(41)로 구동된다. 발전기(32)는 전기 아크로(10)의 분진 제거 플랜트(24)의 배기 가스 시스템(21)에 위치되는 1개 이상의 회수 보일러(30)로부터의 스팀을 사용하는 스팀 터빈(31)에 의해 구동된다. 임의의 잔여 전기 에너지는 강철 제조 설비(1)의 다른 잠재적인 컨슈머 로드로 향하게 된다.

절단된 고철 조각(71)은 절단 시스템(40)으로부터 직접 배출되어, 지면 또는 지하 상에 위치된 수용 스크랩-호퍼(42)로 수집된다.

절단된 고철 조각(71)을 전기 아크로(10)로 장입하기 위해, 강철 제조 설비(1)의 조작자는, 본 발명에 따르면, 전자 제어 수단(80)에 의해 소망하는 공급량 및 공급율을 제어할 수 있다. 여기서, 공급량 및 공급율은 노 용량, 공급 혼합, 및 흑연 전극(11)을 위한 변압기(12)의 용량에 의존하고 있다.

바람직하게는 선회용 슈트(54)는 전기 아크로(10)의 노-쉘(13) 상에 위치된다. 이 슈트(54)는 지금까지 노-루프(14) 내의 소위 제 5 구멍(15)을 통해 노(10)에 첨가물을 공급하기 위한 일반적으로 사용되는 슈트이다. 노 사이즈 및 전극 직경과 같은 노 설계는 변압기의 성능에 의존한다.

각각 새로운 주기적 용융 상을 갖는 연속적인 용융 공정의 개시에 있어서, 재료 흐름의 구성은 다음과 같이 그 가치를 증명했다: 모든 운반 수단(50 및 51)은 노(10) 대 스크랩-호퍼(42)의 관점으로부터 하류 부문에서 개시된다. 운반 수단[컨베이어 벨트(51) 및 진동 피더(50)]의 정확한 수는 고철 공급의 위치에 의존한다. 먼저, 선회 슈트(54) 다음의 컨베이어 벨트(51)가 작동되고, 이 컨베이어 벨트의 전방에 위치된 컨베이어 벨트들(51)이 따라간다. 주파수 변환기에 의해 제어되는 것이 바람직한 스크랩-호퍼(42) 아래의 진동 피더(50)가 체인에서 마지막으로 작동된다.

컨베이어 벨트(51)에 부착된 2개의 계량 시스템(52)이 존재하는 것이 바람직하며, 그들 중 첫번째 것은 진동 피더(50) 바로 다음의 제 1 컨베이어 벨트(51)에 유리하게 위치되고 두번째 것은 노-루프(14)로 진입되기 전에 마지막 컨베이어 벨트(51)에서의 수송 루트의 단부에 위치된다. 이 구성은 노-쉘(13)로 공급될 양의 정확한 측정 및 비교(이중 체크)를 보장한다. 제 2 계량 시스템(52)이 제 1 계량 시스템(52)과 동일 용량을 판독하고 있으면, 어떤 정정 조치도 진동 피더(50)에 취해지지 않는다. 주편향의 경우에, 정정은 컴퓨터 시스템(80)에 의해 수행될 수 있다.

매우 거칠게 절단된 고철 조각(71)의 경우에, 예컨대 모니터링 카메라에 의해 검출되는 분리 장치(53)가 컨베이어 벨트(51)에 배치될 수 있으므로, 소정 치수를 초과하는 고철 조작을 분리한다.

주기적 용융 공정에서 동작하는 전기 아크로(10)의 경우에 진동 피더(50)는 중량이 최종 설정점에 도달할 때 정지한다. 스크랩 컨베이어(51)는 수 초 후에 정지한다.

적어도 진동 피더(50)의 뒤를 있는 제 1 컨베이어 벨트(51)에는 바람직하게는 고철 조각(71)이 로딩되어 있는 한편, 모든 다른 컨베이어 벨트(51)는 비어 있거나 다른 재료, 예컨대 직접 환원철(DRI), 석회, 코크 등의 공급을 유지할 수 있다. 고철 조각(71)이 로딩된 컨베이어 벨트(51)를 유지하는 것은 다음 용융 사이클까지의 공급 시간이 최소화된다는 장점을 갖는다. 그 양은 강철 제조 설비(1)의 컴퓨터 시스템(80)에 의해 산출될 수 있다.

대안으로, 동일 시설에 있어서 그리고 상이한 소스로부터 고철 조각보다는 오히려 다른 재료를 장입할 가능성이 있다. 또한, 예컨대 석회, 코크, 직접 환원철(DRI) 및/또는 프레스된 핫 브리켓 철(HBI)과 같은 재료는 계량 장치(52)가 구비된 마지막 컨베이어 벨트(51)에 의해 공급된다. 상기 재료 각각은 조작자에 의해 또는 어떤 공급율을 갖는 컴퓨터 프로세스 제어 시스템(80)에 의해 그리고 다른 계량 컨베이어 벨트(51, 52)를 통해 오더링되고, 측정된 전체 중량으로부터 용이하게 차감될 수 있다.

최종적으로, 모든 장입 재료가 주기적 용융 공정에서 동작하는 전기 아크로(10)에 공급되면, 컨베이어 벨트(50, 51)가 전체적으로 정지된다. 특히, 이것은 슬래그 배출 및 강철 탭핑에 필요한 시간에 적용된다.

또한, 슬래그 배출 및 강철 탭핑에 의해 야기되는 간격은 절단기가 전력 생성 수단에 의해 발생되는 에너지에 의해 일시적으로 구동될 수 없는 방식으로 배기의 중단 및 따라서 전력 생성의 중단을 야기시킨다. 상기 간격에서와 같이, 장입 재료의 투입도 중단된다. 이것은 중단에도 불구하고 지금까지 존재하지 않았던 에너지 효율 시설을 가지고 있기 때문에 더욱 비극적이지 않다.

상술한 절차는 이와는 별도로 연속적인 용융 공정에서 수행되는 전기 아크로의 기계 관리로 인하여 중단의 경우에 동일하게 적용된다.

도 4는 연속적인 용융 공정 및 이와 동시에 수행되는 연속적인 탭핑 공정을 갖는 본 발명의 청구항 7에 따른 제 2 강철 제조 설비(1)의 공정 흐름을 나타낸다.

전기 아크로(13)에는 EBT(편심 저면 탭핑)(18) 시설이 구비되어 있다. 강철 탭 개구부(18) 아래에는 슬라이드 또는 플러그 시스템(19)이 위치된다. 이 시스템(19)은 소망하는 탭핑 시간(레이들 장입 시간 또는 유동율/유동 속도)을 설정하고 제어할 수 있다. EBT(발코니)(18)의 높이 위치는 일정량의 나머지 용융이 강철 탭 개구부(18) 아래에 및 위에 항상 위치되도록 구성된다. 이 구성 때문에, 노를 경사지게 함으로써, 강철의 흐름의 신속한 정지 및 개시가 노의 계획된 수리의 경우에 가능하다. 배스(bath) 높이는 공급율(절단기의 연속 공급)의 밸런스 및 탭핑량[슬라이드 또는 플러그 시스템(19)의 위치]에 의해 컴퓨터 제어되는 것이 바람직하다.

연속적인 탭핑은 장입 재료가 또한 연속적으로 추가되고 즉시 용융되는 경우에만 가능하다. 배스 온도(노 용융)는 임의의 시간의 측정에 의해 조정 및 제어될 수 있는 소망하는 탭핑 온도에서 일정하다. 시간 단위 당 탭 용적(미가공 강철)은 용융 용적, 추가량 마이너스 용융 손실에 대응한다. 다시 말하면: 연속적인 탭핑은 장입된 재료(공급율에 의해 제어됨)와 요구된 용융 에너지(전력 입력에 의해 제어됨) 사이에 존재하는 밸런스 때문에 가능하다. 이 밸런스는 컴퓨터(80)에 의해 제어될 수 있는 것이 바람직하다.

통상, 절단된 스크랩(71) 등과 같은 장입된 재료의 공급율은 에너지 입력(특정 공급율)에 의해 결정된다. 용강 레이들(3)과의 외란의 경우에, 레이들 노(5) 및/또는 주조기(6)에서, 강철 흐름(노 출력)이 감소될 수 있는 것이 필요하다. 이 경우에, 에너지 입력이 감소됨으로써 스크랩 유동 속도 등도 감속된다. 또한, 탭핑량(유동 속도/율)은 강철 탭 개구부(18)의 슬라이드 또는 플러그 시스템(19)의 위치를 변경함으로써 감소된다.

탭핑 레이들(3a)에는 인접하는 용강 레이들(3B, 4)의 림을 중첩하는 스파우트(4)가 림에 구비되어 있어 연속 강철 스트림 하에 레이들(3a, 3b, ...)의 무고장 교체를 보증한다.

레이들(3)의 용량은 장입 후의 온도가 필요한 주조 온도보다 낮은 30 내지 40도이도록 설계되어 있다. 노(10)의 성능 파라미터가 그것에 중대하다. "탭핑"(레이들(3, 3a, 3b, ...)의 장입)동안, 황화 및 합금과 같은 일부 야금 처리가 즉시 수행될 수 있다. 주조기(6)의 신속한 연속 동작에 대해서는 2개의 레이들 노(5)가 이용가능할 수 있다. 주조기(6)는 2개의 턴디쉬(tundish) 카 및 플라잉 턴디쉬 변경 절차에 의해 작업될 수 있다.

탭 구멍(18), 슬라이드 또는 플러그 시스템(19) 및 노 내화물(13.1)의 마모가 방지되는 것이 아니라, 강철을 연속 주조기(6)에 연속 공급하는 것이 그럼에도 불구하고 보증될 수 있으므로, 그것은 전극 시스템(트윈 셸 노)없이 제 2 베슬(13b)을 제공해서 그 가치를 증명했다. 이 노(13b)는 강철을 계속해서 제조하는 한편, 다른 노(13a) 베슬은 수리되거나 교체된 후, 다시 "스탠바이" 유닛으로서 처분된다. 특히 대략 하루 걸러서 예정되는 탭 개구부(18) 및/또는 슬라이드 또는 플러그 시스템(19)의 변경과 같은 최소 수리가 수행될 수 있다. 시간이 계획되면, 주조 속도를 감소시켜 레이들 노(5)에서 강철의 축적을 야기시킴으로써 제강이 정지되고 노(10)는 최대 나머지 용융을 갖는 슬래그 오프 위치로 경사진다. 탭 구멍 변경은 예컨대 이전에 준비된 탭 구멍 세트(18, 19)에 의해 수행되고 15 내지 20분만 걸린다.

고철(71)의 최대 공급율(I)은 변압기(12)의 용량에 의존한다. 미가공 강철의 거의 150톤의 용량을 갖는 노(13)는 통상 최소 100MW의 전력 입력을 처리한다. 490kWh/t 스크랩 장입(가정된 값: 금속성 수율 = 88%; 아크 이용 = 90%; 탭핑 온도 = 1620℃)의 가정된 전기 에너지 소비의 대표적인 경우에, 탭핑 성능(생산성)은 이하의 표에 나타낸 바와 같이 에너지 입력(화학 에너지없이) 및 스크랩 공급율에 따라 발생된다:

전력 입력(MW)	투입 고철(공급율 II)	배출 강철(생산율 II)
60	121	107
80	162	143
100	202	178
120	243	214

도 5는 다이어그램으로 작성된 이전 표의 데이터를 나타낸다. 이 점에 있어서, 고철(71)에서만 동작하는 전기 아크로(10)의 생산성(II)은 에너지 입력(화학 에너지없이) 및 스크랩 공급율에 따라 예시되어 있으며, x-축에 대해서는 메가와트[MW]의 전력 입력 및 y-축에 대해서는 시간 당 톤수[t/h]가 작성된다. 또한, 고철(71)(공급율)의 투입(I)과 강철(생산성)의 배출(II) 사이의 밸런스가 명백히 보여진다.

그 다음, 도 6은 강철 처리 플랜트에서, 특히 미니-밀(2)에서 도 3 또는 도 4에 대응하는 본 발명에 따른 강철 제조 설비(1)의 가능한 통합을 나타낸다.

이것에 의해, 노는 다음과 같이 종래의 전기 아크로와 상이할 수 있다:

스크랩과 같은 장입 재료의 연속 추가가 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 수행된다는 사실로 인하여, 용융조는 항상 스크랩 장입을 위한 노-루프(14)를 개방할 필요가 없는 경우에 액체 조건(플랫 배스 프로세스)에 있다. 이 경우에, 루프 리프팅 장치가 제거될 수 있다. 노-루프(14)는 수리 또는 변경의 목적에 필요할 때마다 오버헤드 크레인에 의해 리프팅될 수 있다. 이제, 노(10)는 2개보다 많지 않은 부분만, 즉 하부 노-쉘(13) 및 상부 셸(노-루프)(14)로 구성된다.

노-루프(14) 및 하부 노-쉘(13)의 수냉각 패널이 내화재에 의해 교체되어 노(10)는 내화재로만 라이닝되어 있다. 이것은 수 처리의 치수를 막대하게 감소시킨다.

또한, 노 용적이 감소된다. 새로운 작은 노 용적은 생성된 가스량 및 변압기 용량에 의해 결정된다.

변압기의 사이즈에 따라 결정된 베슬의 용적에 따라; 노에는 1개 이상의 린스 플러그(도시되지 않음)가 저면에 구비되어 있다. 이것은 배스의 더 양호한 균질화를 보증하는 기능을 갖는다.

전기 제강 기술은 지난 10년 동안 라디칼 변경을 수행하고 있다.

과거에, 전기 아크로에는 100 % 스크랩 장입만이 공급되었다. 요즘, 사용되는 장입 재료는 고체 재료, 스크랩, 직접 환원철(DRI) 및/또는 핫 브리켓 철(HBI) 등으로 변화된다. 특히, 고강철 요구의 시대에 시장 가격이 종종 변경되고 장입 재료에 대한 유연성이 경제적인 관점에서 크게 유리하다.

일반 강철 품질의 요구를 위한 레이들 처리의 성공 및 고강철 품질의 이차 처리의 성공은 전기 아크로(10)의 생산성을 증가시킬 뿐만 아니라, 절차에 영향을 준다. 이중 슬래그 실시를 갖는 전형적인 전기 아크로 절차가 더 이상 사용되지 않아서 이미 공지된 전기 아크로의 용융 공정 사이클(탭 투 탭 시간)은 산소 컨버터의 사이클과 유사하다.

생산성 및 에너지 절약에 대한 전체 에너지 밸런스의 점에서 새로운 표준을 설정하는 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 동작되는 본 발명에 따른 강철 제조 시설(1)에 있어서, 수년간의 경향이 일관되게 계속되고 있다.

1: 강철 제조 설비 2: 미니-밀
3, 3a, 3b: 용강 레이들 4: 용강 레이들(3)의 스파우트
5: 레이들 노 6: 연속 주조기
10: 전기 아크로(EAF) 11: 흑연 전극
12: 변압기 13, 13a, 13b: 노-쉘
13.1: 노의 벽 13.2: 노의 저면
14: 노-루프
15: 공급 개구부, 특히 노-루프(14)로의 제 5 구멍
16: 발포 슬래그 생성 수단 17: 슬래그 방출 개구부
18: 강철 탭 개구부, 특히 편심 저면 탭핑(EBT)
19: 슬라이드 또는 플러그 시스템 20: 고온으로 처리된 배출물(노 상부)
21: 배기 가스 시스템 22: 드롭 아웃 박스
23: 후연소의 배기 가스 시스템(21)의 에리어
24: 분진 제거 플랜트 30: 회수 보일러
31: 스팀 터빈 32: 발전기
40: 절단 시스템 41: 전기 모터
42: 지면 위 또는 지면 아래 스크랩-호퍼
50: 진동 피더 51: 컨베이어 벨트
52: 계량 시스템 53: 분리 장치
54: 선회 슈트 60: 응축기
61: 수처리 플랜트(WTP) 62: 물
70: 상이하고 거대한 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩)
71: 느슨하게 프레스되지 않은 절단된 고철 조각
72: 높은 값 비철 금속
80: 컴퓨터 기반 프로세스 제어 시스템
I: 투입 고철(공급율) II: 배출 강철(생산성)

Claims (15)

1. 용융 공정 중 연속적으로 전기 아크로(10)에 공급되고 용융 공정 중 연속적으로 고온으로 처리된 배출물(20)을 생성하는 절단된 고철 조각(71)을 포함하는 장입 재료를 적어도 주기적으로 용융시키는 전기 아크로(10);
   상기 전기 아크로(10)의 고온으로 처리된 배출물(20)에 포함된 열 에너지로부터 용융 중에 전력을 연속적으로 생성하는 전력 생성 장치(30, 31, 32);
   폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩(70))를 절단하고 용융 공정 중 전기 아크로(10)에 연속적으로 공급하기 위한 고철 조각(71)을 생성하기 위해 전기 아크로(10)에 구비되는 절단 시스템(40);
   절단 시스템(40)을 구동하고, 용융 공정 동안, 상기 전력 생성 장치(30, 31, 32)에 의해 회수되는 전기 에너지에 의해 전력을 공급받는 전기 모터(41); 및
   용융 공정 동안, 상기 절단 시스템(40)에 의해 절단된 고철 조각(71)을 상기 전기 아크로(10)에 연속적으로 공급하도록 구성된 운반 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전기 아크로(10)는,
   내화재 및/또는 수냉각 요소의 노-쉘(13); 및
   고철 조각(71)이 연속적으로 공급되는 동안 항상 닫혀있는 노-루프(14)를 포함하고,
   상기 노-쉘(13)은, 노-쉘(13)의 벽(13.1) 및/또는 노-루프(14)에 공급 개구부(15)가 형성되고,
   상기 공급 개구부(15)는 상기 절단 시스템(40)에 의해 절단된 고철 조각(71)을 상기 전기 아크로(10)에 연속적으로 공급하게 하는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
3. 제 1항에 있어서,
   상기 전기 아크로(10)는, 용융 공정의 1 사이클 동안 용융되는 미용융 형태의 절단된 고철 조각의 최대 양의 90 %만을 위한 내부 공간을 제공하도록 치수화되는 노-쉘(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
4. 제 1항에 있어서,
   상기 전기 아크로(10)는, 발포 슬래그를 생성하는 수단(16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
5. 제 1항에 있어서,
   상기 전기 아크로(10)는, 노 벽(13.3)을 갖는 노-쉘(13)을 포함하고, 상기 노 벽(13.3)에 슬래그 방출 개구부(17)를 포함하고, 상기 슬래그 방출 개구부(17)는 슬라이드 또는 플러그 시스템에 의해 용융조에 대해 정의되거나 정의가능한 높이 레벨에 위치되어, 용융조가 일정 레벨에 도달하면 발포 슬래그의 오버런이 오버플로우 원리에 따라 배출되는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
6. 제 1항에 있어서,
   상기 전기 아크로(10)는 용융 공정의 각각의 사이클 후 강철 탭핑(tapping)을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
7. 제 1항에 있어서,
   상기 전기 아크로(10)는 절단된 고철 조각(71), 직접 환원철(Direct Reduced Iron, DRI) 및/또는 핫 브리켓 철(Hot Briquette Iron, HBI)을 포함하는 장입 재료를 연속적으로 용융시키도록 구성되고,
   용강의 일부는 노(13.2)의 저면 또는 노(13.2)의 저면에 인접하여 형성되는 강철 탭 개구부(18)를 통해 상기 전기 아크로(10)의 강철조로부터 연속적으로 배출되고,
   상기 운반 수단은 장입 재료를 전기 아크로에 연속적으로 공급하는 운반 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
8. 제 7항에 있어서,
   용강의 일부는 강철조로부터 스파우트(4)로 형성된 림을 갖는 용강 레이들(3)로 배출되고,
   상기 스파우트(4)는 연속적인 강철 스트림 하에서 용강 레이들의 무고장 교체가 가능하도록, 인접하는 용강 레이들(3b)의 림에 중첩되는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
9. 제 1항에 있어서,
   장입되는 재료가 요구되는 용융 에너지와 균형을 이루도록 하는 컴퓨터 기반 프로세스 제어 시스템(80)을 포함하는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
10. 제 1항에 있어서,
    상기 운반 수단은 고철 조각(71)의 실제 공급율을 검출하기 위한 적어도 하나의 계량 시스템(52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
11. 제 1항에 있어서,
    상기 운반 수단은 분리 장치(53)를 포함하고,
    상기 분리 장치(53)는 미리 정의된 치수를 초과하는 고철 조각(71)을 광학적인 방법에 의해 검출하고 분리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
12. 제 1항에 있어서,
    전기 에너지는, 용융 공정 중, 상기 전기 아크로(10)에서 고온으로 처리된 배출물(20)에 포함된 열로부터 회수 보일러(30)에 의해, 직접적으로 또는 간접적으로 회수되는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
13. 제 1항에 있어서,
    상기 전기 아크로(10)는 교류(AC) 전기 아크로 및 직류(DC) 전기 아크로로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 강철 제조 설비(1).
14. 제 1항에 따른 강철 제조 설비(1)를 제공하는 단계; 및 연속적인 강철 제조 처리 스트림 또는 주기적인 강철 제조 처리에서 설비를 동작하는 단계를 포함하는 강철 제강 방법에 있어서,
    - (a) 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩(70)), 직접 환원철(DRI) 및/또는 핫 브리켓 철(HBI)을 절단하는 절단 시스템(40)에서 절단된 고철 조각(71)을 포함하는 장입 재료를, 운반 수단에 의해 전기 아크로(10)로 용융 공정 중 연속적으로 또는 주기적으로 공급하는 단계;
    - (b) 상기 용융 공정 중 전기 아크로(10) 내로 연속적으로 공급된 장입 재료를 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 용융하는 단계;
    - (c) 용강의 일부가 상기 전기 아크로(10)의 강철조로부터 연속적으로 또는 주기적으로 배출되는 단계;
    - (d) 용융 공정 동안 전력 생성 장치(30, 31, 32)에 의해 전기 아크로(10)의 고온으로 처리된 배출물(20)에 포함된 열 에너지로부터 전력을 연속적으로 생성하는 단계; 및
    - (e) 용융 공정 동안 전력 생성 장치에 의해 연속적으로 생성된 전기 에너지로부터, 용융 공정 동안 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩(70))를 절단하기 위한 절단 시스템(40)에 전력을 공급하는 단계 중,
    상기 연속적인 강철 제조 처리 스트림은 적어도 상기 단계 (a) 내지 (c)를 수행하고, 상기 주기적인 강철 제조 처리는 상기 단계 (a) 내지 (e)를 수행하는 것을 특징으로 하는 강철 제강 방법.
15. 용융 공정 중 강철 제조 설비(1)에서 전기 에너지를 연속적으로 사용하는 방법에 있어서,
    - 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩(70))를 절단 시스템(40)으로 절단하는 단계;
    - 절단된 고철 조각(71)을 포함하는 장입 재료를 전기 아크로(10)에서 연속적으로 또는 적어도 주기적으로 용융하는 단계;
    - 용융 공정 중 전력 생성 장치(30, 31, 32)로 전기 아크로(10)의 고온으로 처리된 배출물(20)에 포함된 열 에너지로부터 전기 에너지를 연속적으로 생성하는 단계; 및
    - 용융 공정 중 전력 생성 장치(30, 31, 32)에 의해 생성된 전기 에너지로 폐기된 철 및/또는 강철 정크(스크랩(70))를 절단하기 위한 절단 시스템(40)에 용융 공정 동안 전력을 공급하는 단계를 포함하는 전기 에너지 사용 방법.

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