KR20170096188A

KR20170096188A - 전기로에 의한 용철의 제조 방법

Info

Publication number: KR20170096188A
Application number: KR1020177020167A
Authority: KR
Inventors: 스미토 오자와; 미노루 아사누마; 히데토시 마츠노
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2015-01-27
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2035-12-22
Also published as: KR102061953B1; WO2016120943A1; CN114959171A; JPWO2016120943A1; CN107208974A; JP5988014B1

Abstract

조연 버너를 구비한 전기로에서 철계 스크랩을 용해하고, 용철을 얻는 방법에 있어서, 조연 버너에 의해 철계 스크랩을 효율적으로 가열 또는 용해한다.　조연 버너를 이용하여 전기로내의 철계 스크랩을 가열 또는 용해할 때에, 조연 버너의 연료로서, 발화 온도 또는/및 연소 속도가 다른 2종 이상의 연료를 이용하고, 조연 버너와, 이 조연 버너로 가열 또는 용해하고자 하는 철계 스크랩의 거리에 따라, 상기 2종 이상의 연료의 비율을 변경한다. 2종 이상의 연료의 비율에 의해, 조연 버너의 화염 길이를 임의에 조정할 수 있고, 철계 스크랩을 효율적으로 가열 또는 용해할 수 있다.

Description

전기로에 의한 용철의 제조 방법

본 발명은 조연 버너를 구비한 전기로에 있어서 철계 스크랩을 용해하고, 용철을 제조하는 방법에 관한 것이다.

전기로를 사용해서 철계 스크랩을 용해하는 경우, 전극 주변의 철계 스크랩은 빠르게 용해하지만, 전극에서 떨어진 장소, 즉 콜드 스폿에 있는 철계 스크랩은 용해가 느리므로, 노내의 철계 스크랩 용해 속도에 불균일이 생긴다. 이 때문에, 노내 전체의 조업 시간은 콜드 스폿의 철계 스크랩의 용해 속도로 제한되고 있었다.

그래서, 이러한 철계 스크랩의 용해 속도의 불균일성을 해소하고, 노내 전체의 철계 스크랩을 밸런스좋게 용해시키기 위해, 콜드 스폿의 위치에 조연 버너를 설치하고, 이 조연 버너로 콜드 스폿에 위치하는 철계 스크랩의 예열, 절단, 용해를 실행하는 방법이 채용되도록 되어 왔다.

이러한 조연 버너로서, 예를 들면 특허문헌 1에는 중심부로부터 불연물의 비산용 및 철계 스크랩의 커팅용 산소 가스를 분출하고, 이 산소 가스의 외주부로부터 연료를, 또한 이 연료의 외주부로부터 연소용 산소 가스를 분출하기 위해 삼중관 구조로 한 버너가 기재되어 있고, 중심부로부터 분출하는 산소 가스의 속도를 고속으로 하기 위해, 중심부의 산소 가스 분출관의 선단에 스로틀부를 마련하고, 최외주로부터 분출하는 연소용 산소 가스에 선회력을 부여하기 위해, 연료 분출관과 연소용 산소 가스 분출관에서 형성되는 환상 공간에 선회 날개를 설치한 전기로용 고속 순(純) 산소 조연 버너가 제안되어 있다.

특허문헌 1에 기재되어 있는 버너를 조연 버너로서 이용했다고 해도, 전기로의 조업에서는 철계 스크랩의 장입, 장입 추가나 용해에 의해 조연 버너와 철계 스크랩의 거리가 변화한다. 일반적으로 조업 개시 및 장입 추가 초기는 조연 버너와 철계 스크랩의 거리는 작고, 철계 스크랩의 용해가 진행함에 따라, 그 거리는 커진다. 따라서, 조연 버너를 효율적으로 운용하기 위해서는 조연 버너와 철계 스크랩의 거리에 따라 버너 화염의 길이를 조정하는 것이 중요하다.

그래서, 특허문헌 2에서는 중심부의 커팅용 산소 가스 공급량과 연소용의 산소 가스 공급량의 비를 변화시켜 화염의 길이를 조정할 수 있도록 한 조연 버너가 나타나 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공개공보 평성10-9524호 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2012-172867호

특허문헌 2에 기재된 기술을 이용함으로써, 조연 버너를 이용하여 철계 스크랩을 효율적으로 예열, 용해할 수 있다. 그러나, 커팅용 산소가 필수로 되고, 버너 형상이 복잡하게 될 뿐만 아니라, 산소 사용량의 증가에 수반하는 산소 제조 장치의 증강이 필요하게 되며, 초기 투자가 커진다고 하는 문제가 있다. 또, 연소용 산소 가스의 양은 화학양론적으로 연료 사용량에 의존하기 때문에, 조업 조건이 제약된다고 하는 문제도 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상과 같은 종래 기술의 과제를 해결하고, 조연 버너를 구비한 전기로에서 철계 스크랩을 용해하고, 용철을 얻는 방법에 있어서, 특허문헌 2의 기술을 이용한 경우의 문제를 발생시키는 일 없이, 조연 버너에 의해 철계 스크랩을 효율적으로 가열 또는 용해할 수 있는 용철의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자는 조연 버너에 이용하는 연료에 주목하고, 다른 종류의 연료를 구분해서 사용하는 것에 의해 버너 화염의 길이를 조정한다고 하는 착상을 얻어, 검토를 거듭하였다. 그 결과, 본 발명자들은 연료의 발화 온도나 연소 속도에 따라 화염 길이에 차가 생기는 것, 이 때문에, 발화 온도 또는/및 연소 속도가 다른 2종 이상의 연료를 이용하고, 이 2종 이상의 연료의 비율을 변경하는 것에 의해, 화염 길이를 임의로 조정할 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명은 이러한 지견에 의거하여 이루어진 것으로, 이하를 요지로 하는 것이다.

[1] 조연 버너를 구비한 전기로에 있어서 철계 스크랩을 용해하고, 용철을 얻는 방법으로서, 조연 버너의 연료로서, 발화 온도 또는/및 연소 속도가 다른 2종 이상의 연료를 이용하고, 조연 버너와, 해당 조연 버너로 가열 또는 용해하고자 하는 철계 스크랩의 거리에 따라, 상기 2종 이상의 연료의 비율을 변경하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.

[2] 상기 [1]의 제조 방법에 있어서, 기체 연료, 액체 연료, 고체 연료 중의 2종 이상의 연료를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.

[3] 상기 [2]의 제조 방법에 있어서, 적어도 기체 연료와 고체 연료를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.

[4] 상기 [1] 내지 [3] 중의 어느 하나의 제조 방법에 있어서, 동심형상으로 배치된 복수의 분사관을 갖고, 중심의 분사관으로부터 고체 연료를 분사하고, 그 외측의 분사관으로부터 기체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 지연 가스를 분사하는 조연 버너를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.

[5] 상기 [1] 내지 [3] 중의 어느 하나의 제조 방법에 있어서, 동심형상으로 배치된 복수의 분사관을 갖고, 중심의 분사관으로부터 커팅용 산소를 분사하고, 그 외측의 분사관으로부터 고체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 기체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 지연 가스를 분사하는 조연 버너를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.

[6] 철계 스크랩을 용해하고, 용철을 얻기 위한 전기로로서, 동심형상으로 배치된 복수의 분사관을 갖고, 중심의 분사관으로부터 고체 연료를 분사하고, 그 외측의 분사관으로부터 기체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 지연 가스를 분사하는 조연 버너를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기로.

[7] 철계 스크랩을 용해하고, 용철을 얻기 위한 전기로로서, 동심형상으로 배치된 복수의 분사관을 갖고, 중심의 분사관으로부터 커팅용 산소를 분사하고, 그 외측의 분사관으로부터 고체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 기체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 지연 가스를 분사하는 조연 버너를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기로.

본 발명에 따르면, 조연 버너를 이용하여 전기로내의 철계 스크랩을 가열 혹은 용해할 때에, 발화 온도 또는/및 연소 속도가 다른 2종 이상의 연료를 이용하고, 조연 버너와 이 조연 버너로 가열 또는 용해하고자 하는 철계 스크랩의 거리에 따라, 상기 2종 이상의 연료의 비율을 변경하는 것에 의해, 조연 버너의 화염 길이를 임의로 조정할 수 있고, 철계 스크랩을 효율적으로 가열 또는 용해할 수 있다. 이 때문에, 전력 사용량을 절감할 수 있는 동시에, 조업 시간의 단축화가 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에서 사용하는 조연 버너의 일예를 나타내는 부분 단면 측면도이다.
도 2는 도 1의 A부의 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 단면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따르는 단면도이다.
도 5는 본 발명법의 실시 상황의 일예를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 6은 조연 버너의 연료로서 기체 연료(LPG)와 고체 연료(미분탄)를 사용하고, 그들 비율을 변경하여 화염 온도를 측정한 시험에 있어서, 연료 중에서의 고체 연료 비율과 화염 온도의 관계를 조사한 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 조연 버너를 구비한 전기로에 있어서 철계 스크랩(이하, 설명의 편의상, 단지 「스크랩」이라 함)을 용해하고, 용철을 얻는 방법이고, 조연 버너의 연료로서, 발화 온도 또는/및 연소 속도가 다른 2종 이상의 연료를 이용하고, 조연 버너와 해당 조연 버너로 가열 또는 용해하고자 하는 스크랩의 거리에 따라, 2종 이상의 연료의 비율을 변경하는 것이다.

조연 버너에 이용하는 연료의 발화 온도나 연소 속도에 따라, 화염 길이에 차가 생긴다. 이 때문에, 발화 온도 또는/및 연소 속도가 다른 2종 이상의 연료를 이용하고, 이 2종 이상의 연료의 비율을 변경하는 것에 의해, 조연 버너의 화염 길이(버너에서 임의의 거리만큼 떨어진 위치에서의 화염 온도)를 임의로 조정할 수 있다.

연소에 필요한 요소로서, 가연성 물질, 산소, 온도(화원(fire source))의 3 요소를 들 수 있다. 또, 가연성 물질의 상태로서는 연소의 용이는 기체, 액체, 고체의 순이다. 이것은 기체 상태이면, 가연성 물질과 산소 및 온도(화원)의 혼합이 용이하고, 연소의 계속(연쇄 반응)이 실행되기 때문이다.

조연 버너를 이용해서 가연성 물질로서 기체를 연소시킨 경우, 산소 농도나 유속이나 버너 팁 형태에 의존하지만, 일반적으로 기체는 버너 선단으로부터 분사된 직후에 즉석에서 연소한다. 이에 대해, 가연성 물질로서 석탄으로 대표되는 고체 연료를 이용하는 경우, 기체와 같이 빨리 연소시키는 것은 곤란하다. 이것은 석탄의 발화 온도가 400∼600℃ 정도이고, 이 발화 온도를 유지하는 것과, 발화 온도까지의 승온 시간이 필요한 것에 기인한다. 발화 온도까지의 승온 시간은 입경(비표면적)에 의존하고, 입자를 미세하게 하면, 발화 시간을 짧게 할 수는 있다. 그러나, 고체의 연소를 기체의 연소보다 빨리 하는 것은 곤란하다.

본 발명은 상기와 같은 연료의 발화 온도의 차 혹은 연소 속도의 차를 이용하여, 조연 버너의 화염 길이를 제어하는 것이다.

우선, 조연 버너의 연료로서 발화 온도가 다른 2종 이상의 연료를 이용하는 경우에 대해 설명한다.

발화 온도가 크게 다른 연료로서는 상(기상, 액상, 고상)이 다른 연료끼리의 조합을 들 수 있다. 즉, 기체 연료, 액체 연료, 고체 연료 중에서 선택되는 2종 이상의 연료의 조합이다. 또한, 이들 연료의 발화 온도는 일반적으로는 고체 연료 > 액체 연료 > 기체 연료이다.

이하, 조연 버너에 기체 연료와 고체 연료를 이용하고, 기체 연료로서 LNG(액화 천연 가스), 고체 연료로서 석탄(미분탄), 지연 가스로서 순수 산소를 사용하는 경우에 대해 설명한다.

조연 버너의 연료로서 LNG와 석탄을 이용한 경우, LNG와 순수 산소의 연소에 의해 석탄의 발화 온도 이상의 연소장이 만들어지고, 이 연소장에 석탄이 송입됨으로써 발화 온도까지 온도 상승하고, 석탄의 연소(기화 →발화)가 일어난다. 석탄의 온도 상승에 필요한 열량에 수반하여 화염 온도는 저하하지만, 석탄의 발화가 일어나는 영역에서는 온도가 상승한다.

따라서, 조연 버너에서 생기는 화염은 석탄보다 LNG의 비율이 높을 때에는 버너 선단에서 가까운 위치가 고온으로 되지만(즉 짧은 화염으로 되지만), LNG보다 석탄의 비율을 높게 하면, 석탄의 흡열 후의 발열에 의해, 버너 선단에서 먼 위치에서도 고온으로 된다(즉 긴 화염으로 된다). 따라서, LNG과 석탄의 비율을 변경함으로써, 화염 길이(버너에서 임의의 거리만큼 떨어진 위치에서의 화염 온도)를 제어할 수 있다.

이상과 같은 원리는 발화 온도가 다른 다른 연료끼리의 조합에도 타당하다. 예를 들면, 기체 연료(예를 들면 LNG 등)와 액체 연료(예를 들면 중유, 등유 등)의 조합에 있어서도, 액체 연료보다 기체 연료의 비율을 높게 하면 짧은 화염으로 되고, 기체 연료보다 액체 연료의 비율을 높게 하면 긴 화염으로 된다. 또, 액체 연료(예를 들면 중유, 등유 등)와 고체 연료(예를 들면 석탄 등)의 조합에 있어서도, 고체 연료보다 액체 연료의 비율을 높게 하면 짧은 화염으로 되고, 액체 연료보다 고체 연료의 비율을 높게 하면 긴 화염으로 된다.

다음에, 조연 버너의 연료로서 연소 속도가 다른 2종 이상의 연료를 이용하는 경우에 대해 설명한다.

연소 속도가 크게 다른 연료로서는 상술한 발화 온도가 다른 연료의 조합의 일부(예를 들면, 기체 연료와 고체 연료, 기체 연료와 액체 연료의 조합)도 포함되지만, 그 밖에, 동일한 기체 연료끼리의 LNG와 수소의 조합 등을 들 수 있다. 또한, 버너에 있어서의 연료의 연소 속도는 연료의 공급 방향과는 반대를 향해 연료가 타는 속도를 말한다. 또, 상이 다른 연료의 연소 속도는 일반적으로는 기체 연료 > 액체 연료 > 고체 연료이다.

이 경우에는 연소 속도가 작은 연료(예를 들면 석탄 등의 고체 연료)보다 연소 속도가 큰 연료(예를 들면 LNG 등의 기체 연료)의 비율이 높을 때에는 버너 선단에서 가까운 위치가 고온으로 되지만(즉 짧은 화염으로 되지만), 연소 속도가 큰 연료보다 연소 속도가 작은 연료의 비율을 높게 하면, 버너 선단에서 먼 위치에서도 고온으로 된다(즉 긴 화염으로 된다). 따라서, 양 연료의 비율을 변경함으로써, 화염 길이(버너에서 임의의 거리만큼 떨어진 위치에서의 화염 온도)를 제어할 수 있다.

전기로의 조업에서는 스크랩의 장입, 장입 추가나 용해에 의해 조연 버너와 스크랩의 거리가 변화한다. 일반적으로, 조연 버너와 스크랩의 거리는 조업 개시시나 장입 추가 초기에서는 작고, 스크랩의 용해의 진행과 함께 커진다. 이것은 최초에 조연 버너에 가까운 스크랩부터 차례로 용해되기 때문에, 스크랩의 용해의 진행과 함께, 미용해의 스크랩과 조연 버너의 거리가 크게 되어 가기 때문이다. 그래서, 본 발명에서는 조연 버너의 연료로서, 발화 온도 또는/및 연소 속도가 다른 2종 이상의 연료를 이용하고, 조연 버너와 해당 조연 버너로 가열 또는 용해하고자 하는 스크랩의 거리에 따라, 2종 이상의 연료의 비율을 변경함으로써 조연 버너의 화염 길이를 조정(변경)하고, 스크랩과 조연 버너의 거리에 관계없이, 조연 버너의 화염이 스크랩에 닿도록 한다. 예를 들면, 연료로서 기체 연료와 고체 연료 또는 액체 연료를 이용하는 경우, 조연 버너와 스크랩의 거리가 작을 때에는 기체 연료의 비율을 높여 화염 길이를 짧게 하고, 조연 버너와 스크랩의 거리가 클 때에는 고체 연료 또는 액체 연료의 비율을 높여 화염 길이를 길게 한다. 이것에 의해, 스크랩을 효율적으로 가열 또는 용해할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 1챠지의 조업에 있어서, 조연 버너와 스크랩의 거리에 따라 2종 이상의 연료의 비율을 변경하는 것이지만, 그 조업 중 일시적으로 1종류의 연료만을 사용(공급)하는 바와 같은 경우를 포함한다. 예를 들면, 기체 연료와 고체 연료를 사용하고, 양 연료의 비율을 기체 연료: 0%초과 100%이하(예를 들면 10∼100%), 고체 연료: 0%이상 100%미만(예를 들면 0∼90%)의 범위에서 변화시키는 바와 같은 경우를 포함한다. 또한, 본 발명에 있어서, 연료의 비율(%)은 에너지 기준의 비율이다. 예를 들면, 고체 연료 비율 90%, 기체 연료 비율 10%라고 하는 경우, 가령 출력이 1000Mcal/h라고 하면, 그 중의 900Mcal/h분의 고체 연료와, 100Mcal/h분의 기체 연료를 투입한다고 하는 것이다.

본 발명에 있어서 조연 버너에 사용할 수 있는 연료는 기체 연료로서는 LPG(액화 석유 가스), LNG(액화 천연 가스), 수소, 제철소 부생 가스(C가스, B가스 등), 이들 2종 이상의 혼합 가스 등을 들 수 있으며, 이들 1종 이상을 이용할 수 있다. 또, 액체 연료로서는 중유, 등유 등을 들 수 있으며, 이들 1종 이상을 이용할 수 있다. 또, 고체 연료로서는 석탄(미분탄), 플라스틱(입상 또는 분상의 것. 폐 플라스틱 포함) 등을 들 수 있으며, 이들 1종 이상을 이용할 수 있다.

따라서, 본 발명에 있어서 조연 버너에 사용하는 발화 온도 또는/및 연소 속도가 다른 연료의 조합을 예시하면, 기체 연료(예를 들면, LNG, LPG, 수소, 제철소 부생 가스, 이들 2종 이상의 혼합 가스 중의 1종 이상)와 고체 연료(예를 들면, 석탄, 플라스틱 중의 1종 이상)의 조합, 기체 연료(예를 들면, LNG, LPG, 수소, 제철소 부생 가스, 이들 2종 이상의 혼합 가스 중의 1종 이상)와 액체 연료(예를 들면, 중유, 등유 중의 1종 이상)의 조합, 액체 연료(예를 들면, 중유, 등유 중의 1종 이상)와 고체 연료(예를 들면, 석탄, 플라스틱 중의 1종 이상)의 조합, 기체 연료(LNG, LPG 중의 1종 이상)와 기체 연료(수소)의 조합 등을 들 수 있다.

또, 본 발명에서는 조연 버너에 발화 온도 또는/및 연소 속도가 다른 3종 이상의 연료를 이용해도 좋다.

본 발명법에서는 조연 버너와 스크랩의 거리를 파악할 필요가 있지만, 예를 들면, 조연 버너에 레이저 거리계를 설치하고, 이 레이저 거리계에 의해 스크랩까지의 거리를 측정할 수 있다. 또, 배재구 등의 창을 통해 노내의 상황을 감시 카메라로 관찰할 수 있고, 전기로의 구조에 따라서는 이 감시 카메라에 의한 노내의 관찰에 의해 스크랩까지 거리를 파악할 수 있다. 또, 조업 데이터로부터 거리의 파악에 유용한 정보가 얻어지는 경우도 있다.

또한, 조연 버너의 지연 가스로서는 순수 산소(공업용 산소), 산소 부화 공기, 공기의 어느 것을 이용해도 되지만, 스크랩을 용해시키는 경우에는 순수 산소를 이용하는 것이 바람직하다.

도 1∼도 4는 본 발명에서 사용하는 조연 버너의 일예를 나타내는 것이며, 도 1은 부분 단면 측면도, 도 2는 도 1의 A부의 확대 단면도, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따르는 단면도, 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선을 따르는 단면도이다.

이 조연 버너에 있어서, 연료 및 지연 가스 공급용의 본체 부분은 3개의 관체가 동심형상으로 배치된 3중관 구조로 되어 있다. 즉, 이 3중관 구조는 중앙부의 제 1 연료 분사관(1)과, 그 외측에 배치된 제 2 연료 분사관(2)과, 또한 그 외측에 배치된 지연 가스 분사관(3)으로 구성되어 있다. 제 1 연료 분사관(1)은 그 내부가 연료 유로(10)를 구성하고, 제 2 연료 분사관(2)은 제 1 연료 분사관(1)과의 사이의 공간부가 연료 유로(20)를 구성하고, 지연 가스 분사관(3)은 제 2 연료 분사관(2)과의 사이에서 공간부가 지연 가스 유로(30)를 구성하고 있다.

또, 지연 가스 분사관(3)의 외측에는 냉각수용 유로를 형성하기 위한 관체(4)와 관체(5)가 동심형상으로 배치되고, 관체(4)와 관체(5)의 사이의 공간부에 냉각수용 유로(50)(왕로)를, 관체(4)와 지연 가스 분사관(3)의 사이의 공간부에 냉각수용 유로(40)(귀로)를 각각 구성하고, 이 냉각수용 유로(40, 50)는 버너 선단부측에서 연통(13)하고 있다.

버너의 선단부에는 콘형상(원추면형상)의 내주면(60)을 갖는 선단 부재(6)가 부착되고, 그 내주면(60)의 중심부에 제 1 연료 분사관(1)의 선단이 개구되고, 분사 구멍(12)을 구성하고 있다. 또, 선단 부재(6)에는 내주면(60)의 둘레 방향을 따라 간격을 두고 개구되고, 연료 유로(20)와 연통하는 복수의 분사 구멍(22)이 형성되고, 또한 그 외측에는 내주면(60)의 둘레 방향을 따라 간격을 두고 개구되고, 지연 가스 유로(30)와 연통하는 복수의 분사 구멍(32)이 형성되어 있다.

버너 후단측에 있어서, 관체(5)에는 냉각수용 유로(50)(왕로)에 냉각수를 공급하기 위한 공급구(51)가 마련되어 있다. 마찬가지로 관체(4)에는 냉각수용 유로(40)(귀로)로부터 냉각수를 배출하기 위해 배수구(41)가 마련되어 있다. 마찬가지로 지연 가스 분사관(3)에는 지연 가스 유로(30)에 지연 가스를 공급하기 위한 공급구(31)가 마련되어 있다. 마찬가지로 제 2 연료 분사관(2)에는 연료 유로(20)에 연료를 공급하기 위한 공급구(21)가 마련되어 있다. 마찬가지로 제 1 연료 분사관(1)에는 연료 유로(10)에 연료를 공급하기 위한 공급구(11)가 마련되어 있다.

또한, 지연 가스 유로(30)내에는 지연 가스에 선회류를 부여하기 위한 선회 날개를 마련해도 좋다. 지연 가스에 선회류를 부여하는 것에 의해, 분사된 지연 가스와 연료의 혼합을 촉진할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 제 2 연료 분사관(2), 지연 가스 분사관(3)의 선단을 막도록 마련된 선단 부재(6)에 복수의 분사 구멍(22), 분사 구멍(32)을 마련하고 있지만, 제 2 연료 분사관(2), 지연 가스 분사관(3)의 선단을 각각 개방하고, 이 개방 선단부를 분사 구멍(22), 분사 구멍(32)(모두 링형상의 분사 구멍)으로 해도 좋다.

또, 다른 실시형태로서, 제 1 연료 분사관(1)의 내측에 산소 공급관을 마련하고, 이 중심부의 산소 공급관으로부터 커팅용 산소 가스를 분사하도록 해도 좋다.

이상과 같은 조연 버너를 이용해서 본 발명법을 실시하는 경우, 예를 들면, 제 1 연료 분사관(1)(연료 유로(10))으로부터 고체 연료(미분탄 등)가 공기나 질소 가스를 반송 가스로서 공급되고, 제 2 연료 분사관(2)(연료 유로(20))으로부터 기체 연료(LPG 또는 LNG 등)가 지연 가스 분사관(3)(지연 가스 유로(30))으로부터 순 산소 등의 지연 가스가 각각 공급된다. 그리고, 분사 구멍(12)으로부터 고체 연료가, 분사 구멍(22)으로부터 기체 연료가, 분사 구멍(32)으로부터 지연 가스가 각각 분사되고, 그들이 혼합되어 연소가 생긴다. 그 때, 버너 선단과 스크랩의 거리에 따라 고체 연료와 기체 연료의 공급 비율을 변경하는 것에 의해, 화염 길이를 조정할 수 있다. 이 때문에, 버너 선단과 스크랩의 거리에 관계없이, 스크랩을 효율적 또한 적절하게 용해 또는 가열할 수 있다.

또한, 제 1 연료 분사관(1)(연료 유로(10))과 제 2 연료 분사관(2)(연료 유로(20))에는 상기와는 다른 조합의 연료(예를 들면, 앞서 열거한 바와 같은 고체 연료와 액체 연료의 조합, 액체 연료와 기체 연료의 조합 등)를 공급해도 좋다.

도 5는 본 발명법의 실시 상황의 일예(전기로의 반경 방향에서의 종단면)를 모식적으로 나타내는 것으로, '7'은 노체, '8'은 전극, '9'는 조연 버너, x는 스크랩이다. 조연 버너(9)는 적당한 복각으로 설치된다. 이러한 조연 버너(9)는 전기로내의 소위 콜드 스폿에 있는 스크랩을 가열 또는 용해할 수 있도록, 통상, 복수기 설치된다.

실시예

도 1∼도 4에 나타내는 구조의 조연 버너에 있어서, 발화 온도가 다른 2종류의 연료를 이용하고, 버너 화염 온도의 측정을 실행하였다. 버너의 출력은 30Mcal/h이다.

연료로서는 LPG(기체 연료)와 미분탄(고체 연료)을 이용하였다. 미분탄으로서는 발열량이 6200kcal/kg, 입도가 d(90) = 100㎛의 갈탄을 이용하고, 미분탄 반송용의 질소의 유량은 1.2N㎥/h로 하였다.

시험은 고체 연료 비율을 10% 및 50%로 하고, 버너 선단에서 0.2m 및 0.4m에서의 화염 온도를 광섬유 온도계 및 R형 열전쌍을 이용해서 측정하였다.

연료 중에서의 고체 연료 비율과 화염 온도의 관계를 도 6에 나타낸다. 기체 연료(LPG) 비율이 높은 조건에서는 버너 근방인 0.2m 위치에서의 화염 온도는 고온이지만, 0.4m 위치에서는 급격한 온도 저하가 생기고 있다. 즉, 화염 길이가 짧다. 한편, 고체 연료(미분탄) 비율이 높은 조건에서는 버너 근방인 0.2m 위치에서의 화염 온도는 기체 연료(LPG) 100%에 비해 저온이지만, 0.4m 위치에서도 거의 온도 저하가 생기고 있지 않다. 즉, 화염 길이가 길다. 이것은 버너 근방에서는 기체 연료(LPG)가 우선적으로 연소하고, 그 화염내에서 고온화된 고체 연료(미분탄)가 0.4m 위치에서 연소가 개시하고, 온도가 유지되는 것으로 고려된다.

이 시험에서는 버너 출력의 관계로 고체 연료(미분탄) 비율을 50%까지로 했지만, 고출력으로 함으로써 화염도 커지고, 고체 연료(미분탄) 비율도 높일 수 있으므로, 실 기기의 전기로에 있어서, 기체 연료와 고체 연료의 비율을 변경함으로써 화염 길이(버너에서 임의의 거리만큼 떨어진 위치에서의 화염 온도)를 임의로 조정할 수 있는 것은 명백하다.

구체적으로는 전기로의 일반적인 조업(1챠지의 조업)에서는 2∼3회 정도의 스크랩의 장입이 실행된다. 전기로의 조업은 첫회 스크랩을 장입한 후에, 통전 개시나 조연 버너 사용 개시에 의해 시작된다. 조업 개시시의 상태는 이전 조업의 용철을 일부 잔류시키고(탕 남기고), 하부에 용탕이 존재하는 경우와, 이전 조업의 용철 전량을 출탕시키고, 노내가 빈 경우가 있지만, 조업 방법에 큰 차는 없다. 스크랩 장입 초기는 부피 밀도가 높아 전기로내의 전체에 스크랩이 충전되어 있는 상황이다. 따라서, 조연 버너 선단부와 스크랩의 거리는 가까운 상태에 있다. 스크랩 장입 초기에 있어서의 조연 버너 선단부와 스크랩의 거리는 대략 0.5m 정도이다. 이것은 조연 버너 선단부와 스크랩의 거리가 너무 가까우면, 스크랩이 용해했을 때에 발생하는 스플래시가 조연 버너에 용착하는 것을 방지하기 위함이다. 또, 조연 버너 선단부 높이의 위치는 노의 특성에도 의존하지만, 스크랩이 녹아 떨어진 후의 탕면 높이에서 1m 이상 위쪽인 것이 일반적이다.

조업이 진행하면, 용철과 접해 있는 하부나, 전극 근방이나, 조연 버너 근방의 스크랩부터 용해가 진행해 간다. 조연 버너 근방의 스크랩은 스크랩 장입 초기에서는 용해와 함께 상부에 있는 스크랩이 낙하하고, 항상 0.5m 정도의 거리가 있지만, 상부의 스크랩이 없어지면 스크랩과의 거리가 멀어진다. 스크랩과의 거리가 멀어지면, 조연 버너의 열을 스크랩에 대해 효율적으로 공급할 수 없기 때문에, 종래에서는 조연 버너를 정지시키는 조업을 실행하는 경우도 있었다. 이에 대해, 본 발명을 적용한 조업에서는 예를 들면, 도 1∼도 4에 나타내는 조연 버너에 있어서 LNG-미분탄을 이용하고, 스크랩이 가까을 때에는 LNG의 비율을 높게 하여 짧은 화염으로 스크랩을 용해하고, 용해가 진행하여 스크랩과의 거리가 멀어졌을 때에 미분탄의 비율을 높게 함으로써, 긴 화염으로 스크랩을 용해한다. 이것에 의해서, 더욱 많은 스크랩을 효율적으로 용해할 수 있고, 조업 시간의 단축 및 전력 원 단위의 삭감을 도모할 수 있다. 2∼3회 정도의 스크랩의 장입에 의해 조연 버너와 스크랩의 거리가 변화하기 때문에, LNG와 미분탄의 비율을 그때마다 적정하게 변화시킴으로써, 스크랩을 효율적으로 용해시킬 수 있다.

스크랩과 조연 버너의 거리에 대해서는 앞서 기술한 바와 같이, 조연 버너에 부착한 레이저 거리계에 의해 측정할 수 있고, 또, 배재구 등의 창으로부터의 관찰이나, 조업 데이터로부터 유용한 정보가 얻어지는 경우도 있다.

또, 스크랩이 모두 녹아 떨어져 플랫 배스 상태가 된 경우에 있어서도, 미분탄의 비율을 높게 하고, 화염 길이를 최대한으로 한 상태로 함으로써, 조연 버너의 화염을 용철까지 도달시키는 것이 가능하다.

1; 제 1 연료 분사관 2; 제 2 연료 분사관
3; 지연 가스 분사관 4, 5; 관체
6; 선단 부재 7; 노체
8; 전극 9; 조연 버너
10, 20; 연료 유로 11, 21, 31, 51; 공급구
12, 22, 32; 분사 구멍 13; 연통부
30; 지연 가스 유로 40, 50; 냉각수용 유로
41; 배수구 60; 내주면
x; 철계 스크랩

Claims

조연 버너를 구비한 전기로에 있어서 철계 스크랩을 용해하고, 용철을 얻는 방법으로서,
조연 버너의 연료로서, 발화 온도 또는/및 연소 속도가 다른 2종 이상의 연료를 이용하고, 조연 버너와, 해당 조연 버너로 가열 또는 용해하고자 하는 철계 스크랩의 거리에 따라, 상기 2종 이상의 연료의 비율을 변경하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
기체 연료, 액체 연료, 고체 연료 중의 2종 이상의 연료를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
적어도 기체 연료와 고체 연료를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
동심형상으로 배치된 복수의 분사관을 갖고, 중심의 분사관으로부터 고체 연료를 분사하고, 그 외측의 분사관으로부터 기체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 지연 가스를 분사하는 조연 버너를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
동심형상으로 배치된 복수의 분사관을 갖고, 중심의 분사관으로부터 커팅용 산소를 분사하고, 그 외측의 분사관으로부터 고체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 기체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 지연 가스를 분사하는 조연 버너를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기로에 의한 용철의 제조 방법.
철계 스크랩을 용해하고, 용철을 얻기 위한 전기로로서,
동심형상으로 배치된 복수의 분사관을 갖고, 중심의 분사관으로부터 고체 연료를 분사하고, 그 외측의 분사관으로부터 기체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 지연 가스를 분사하는 조연 버너를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기로.
철계 스크랩을 용해하고, 용철을 얻기 위한 전기로로서,
동심형상으로 배치된 복수의 분사관을 갖고, 중심의 분사관으로부터 커팅용 산소를 분사하고, 그 외측의 분사관으로부터 고체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 기체 연료를 분사하고, 또한 그 외측의 분사관으로부터 지연 가스를 분사하는 조연 버너를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기로.