KR20030028416A

KR20030028416A - 용융철 제조 방법 및 고정식 비경사 아크 가열형 용융로

Info

Publication number: KR20030028416A
Application number: KR1020020059256A
Authority: KR
Inventors: 도쿠다고지; 이토슈조; 시몬스제임스씨; 에드가로버트에프
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2003-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: RU2002125939A; ZA200207363B; RU2226553C1; CN1216156C; KR100470087B1; CA2402827A1; AU2002300990B2; JP3860502B2; TW564261B; AU2002300990B9; EP1298224A1; US20030070507A1; CN1410553A; US6689182B2; JP2003105415A

Abstract

용융로내의 노 벽 내화물에 대한 손상을 억제하여 그 내화물의 작동 수명을 보다 증대시킬 수 있는 방법과, 용융철을 얻기 위해 용융로내의 예비 환원철의 아크 가열시에 높은 생산성을 유지하면서 균질화된 조성을 갖는 용융철을 얻을 수 있는 기술로서, 상기 방법은 예비 환원철을 고정식 비경사형 용융로에 공급하는 단계와, 주로 복사 가열로 구성되는 아크 가열에 의해 철을 용융시키는 단계를 포함하며, 용융은 하기 수학식 1로 표현된 내화물 마모 지수(RF)를 400MWV/㎡ 이하로 유지하면서 수행되며,

[수학식 1]

RF=P×E/L²

여기서, RF는 내화물 마모 지수(MWV/㎡)이며, P는 1 상(phase)에 대한 아크 전력(MW)이며, E는 아크 전압(V)이며, L은 아크 가열형 용융로내의 팁의 전극측 표면과 노 벽 내면 사이의 최단 거리(m)이다.

Description

용융철 제조 방법 및 고정식 비경사 아크 가열형 용융로{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING MOLTEN IRON}

본 발명은 예비 환원철(pre-reducing iron)의 아크 가열에 의해 용융철을 제조하는 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고정식 비경사형 용융로에 예비 환원철을 공급하고, 주로 복사 가열을 포함하는 아크 가열에 의해 철을 용융하는 기술에 관한 것으로, 안정된 품질의 용융철을 고효율로 제조하면서 용융로내의 내화물의 수명을 향상시킨다.

고상 철을 가열함으로써 액상 철(용융철)을 제조하는 방법으로서, 고상 철을 전기로 등의 용융로내에 충전하고, 가열원으로서 아크에 의해 고상 철을 용융하는 기술은 지금까지 알려져 있다. 또한, 직접 환원된 철이 최근에 고상 철로서 사용되고 있다.

환원철은 기본적으로 철광석 등의 산화철 원료를 환원함으로써 제조되며, 환원철을 제조하는 다양한 방법이 지금까지 제안되어 왔다. 예를 들면, 철광석 또는 산화철 펠릿 등의 산화철 원료를 탄소 재료 또는 환원 가스 등의 환원제에 의해 직접 환원함으로써 환원철을 제조하는 직접 제철법이 알려져 있다. 고로법(shaft furnace process), SL/RN법 등은 직접 제철법의 예로 고려될 수 있다. 고로법은 전형적인 예로서 미드렉스법(Midrex process)을 포함할 수 있다. 이러한 고로법에 있어서, 고로내의 산화철 원료는 예를 들어 천연 가스로 이루어진 환원 가스를 고로의 하부 부분에 배치된 송풍구(tuyere)를 통해 송풍함으로써 환원되며, 이것은 환원 가스를 사용하여 산화철 원료를 환원하는 기술이다. SL/RN법에 있어서, 석탄 등의 탄소 재료는 환원제로서 사용되며, 탄소 재료는 로터리 킬른(rotary kiln) 등의 가열 수단에 의해 철광석 등의 산화철 원료와 함께 가열되어 산화철 원료를 환원시킨다. 또한, 상술된 방법 이외의 직접 제철법으로서, 미국 특허 제 3,443,931 호는 예를 들어 탄소 재료 및 산화철 분말을 컴팩트(compact)내에서 혼합하고 그들을 노상(爐床; hearth)상에서 가열하여 산화철을 환원시키는 방법을 개시하고 있다.

또한, 예를 들어 미국 특허 제 6,036,744 호, 일본 특허 공개 공보 제 1997-256017 호 및 일본 특허 공개 공보 제 2000-144224 호에 개시된 바와 같이, 탄소 재료 및 산화철 분말을 컴팩트내에서 혼합하고 그들을 로터리 노상상에서 가열하여 환원시키고, 또한 그 생성물인 환원철을 슬래그 성분과 금속 철 성분으로 용융 분리하여 고순도 금속 철을 제조하는 방법이 공지되어 있다. 상술된 바와 같이 산화철 원료를 환원하여 제조된 직접 환원철은 용융철을 제조하는 기술에 흔히 사용된다.

직접 환원철을 용융하기 위한 용융로의 예로서 전기로 및 서브머지드 아크로를 들 수 있다. 예를 들면, 경사형 용융로에 있어서, 노 본체는 배치(batch) 처리가 수행되는 용융철의 배출시에 경사져야 한다. 환원철 생산 플랜트에서 연속적으로 제조된 직접 환원철을 직접 환원철이 용융되는 용융로에 직접 반송하는 경우에 있어서, 연속 처리는 단일 경사형 용융로에 의해 수행될 수 없으며, 이것은 높은 생산성의 운전을 보장하는 관점에서 바람직하지 않다. 몇개의 경사형 용융로가 사용되고 직접 환원철이 용융로에 연속적으로 공급되는 경우에, 직접 환원철을 연속적으로 용융시키는 것이 가능하다. 그러나, 몇개의 경사형 용융로를 장착하기 위한 설비의 스케일이 확대되어야 한다. 또한, 노를 경사시키기 위한 경사 장치가 복잡한 구조를 가지기 때문에, 설치 비용 뿐만 아니라 몇개의 노를 작동시키기 위한 운전 비용 및 유지보수 비용을 증대시킨다.

또한, 경사형 용융로의 경우에 있어서, 설비의 스케일 및 설치 비용의 관점에서 비교적 작은 크기의 노가 사용되며, 이는 큰 직경을 갖는 노가 사용되는 경우에 노용 경사 장치의 크기가 증대하기 때문이다. 그러나, 직접 환원철이 소형의 경사형 용융로에 의해 용융되는 경우에, 용융 슬래그와 접촉하는 노 벽 내화물은 아크 방사선에 의한 에로젼을 받으며, 내화물에 대한 주기적인 보수가 필요하여 작동이 중단되어야 한다.

또한, 공급된 직접 환원철은 원재료로서 사용되는 철광석내의 맥석(gangue) 및 탄소 재료의 애쉬(ash)로부터 나온 SiO, Al₂O₃및 CaO 등의 슬래그 성분을 포함하며, 시간에 따른 그 조성 및 환원률은 환원로내의 작동 상태의 변동 등에 따라변화한다.

따라서, 직접 환원철이 소형의 경사형 용융로에 의해 용융되는 경우에, 제조된 용융철의 조성이 매 배치마다 상이하다는 문제가 발생한다. 또한, 상술된 바와 같이 매 배치마다의 용융철의 조성의 차이를 극복하기 위해, 용융철은 노내에서 조성을 제어한 후에 배출된다. 그러나, 그러한 조성의 제어 동안에 용융철 온도의 하강을 방지하기 위해 과잉의 전기 에너지가 요구된다. 또한, 조성의 제어가 노내에서 실행되므로, 배치당 요구되는 작동 시간이 증가하여 필연적으로 생산성을 저하시킨다. 상술된 바와 같이, 경사형 용융로가 사용되는 경우에, 높은 생산성의 운전을 보장하는데 여러가지 문제가 있다.

또한, 예를 들어 서브머지드 아크로에서 직접 환원철을 용융하는 경우에 있어서, 전극의 상단부는 도 4에 도시된 바와 같이 슬래그 층에 잠겨 있고, 전류가 공급되어, 슬래그 층내 또는 슬래그 층상의 고상 환원철 사이에서 주울 열을 발생시켜 환원철을 용융시킨다. 그러나, 용융될 환원철의 금속성이 높아질 때 저항이 낮아지기 때문에, 직접 환원철을 용융시키기 위한 에너지 소비가 증대되어야 하며, 이것은 생산성을 저하시킨다. 특히, 고상 환원철이 노내에 불균일하게 공급되는 경우에, 슬래그 층의 표면은 과열되어, 용융철 또는 용융 슬래그가 노로부터 누출되는 사고를 야기하며, 그에 따라 고상 환원철의 공급에 대해 신중한 작동이 요구되어 왔다.

서브머지드 아크로에 있어서, 용융철이 노의 바닥부로부터 적절하게 배출될 수 있으므로 직접 환원철이 연속적으로 공급될 수 있는 반면에, 용융철에 대한 생산성은 상술한 바와 같이 낮다. 따라서, 현존하는 서브머지드 아크로에 있어서, 용융철의 유닛 생산당 구조의 스케일은 생산량을 보장하기 위한 대형 노의 사용 등에 의해 증대하지만, 대형 노의 사용이 전력 소비 및 설치 비용을 증대시키는 반면, 생산성은 증대되지 않았다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 예비 환원철을 용융로내에서 아크 가열함으로써 용융철을 제조하기 위한 기술로서, 작동 수명을 증대시키기 위해 용융로내의 노 벽 내화물에 대한 에로젼을 견딜 수 있고 높은 생산성을 유지하면서 균질 조성을 갖는 용융철을 제조할 수 있는 기술을 제공한다.

상기 과제를 해결할 수 있는 본 발명의 기술은, 예비 환원철을 고정식 비경사형 용융로에 공급하는 단계와, 주로 복사 가열로 구성되는 아크 가열에 의해 철을 용융시키는 단계를 포함하는 용융철을 제조하기 위한 방법으로서, 용융은 하기 수학식 1로 표현된 내화물 마모 지수(RF)를 400MWV/㎡ 이하로 유지하면서 수행되며,

[수학식 1]

RF=P×E/L²

여기서, RF는 내화물 마모 지수(MWV/㎡)이며, P는 1 상(phase)에 대한 아크 전력(MW)이며, E는 아크 전압(V)이며, L은 아크 가열형 용융로내의 팁의 전극측 표면과 노 벽 내면 사이의 최단 거리(m)인, 용융철 제조 방법이다.

또한, 본 발명은, 예비 환원철 공급 메커니즘, 아크 가열용 전극 및 용융철 배출 메커니즘을 구비하며, 주로 복사열로 구성되는 아크 가열에 의해 예비 환원철을 용융시키기 위한 고정식 비경사 아크 가열형 용융로로서, 용융은 하기 수학식 1로 표현된 내화물 마모 지수(RF)를 400MWV/㎡ 이하로 유지하면서 수행되며,

[수학식 1]

RF=P×E/L²

여기서, RF는 내화물 마모 지수(MWV/㎡)이며, P는 1 상(phase)에 대한 아크 전력(MW)이며, E는 아크 전압(V)이며, L은 아크 가열형 용융로내의 팁의 전극측 표면과 노 벽 내면 사이의 최단 거리(m)이며,

[수학식 2]

L=ID/2-PCD/2-DE/2

여기서, ID는 용융로의 내경(m)이며, PCD는 전극 피치원 직경(m)이며, DE는 전극 직경(m)인, 고정식 비경사 아크 가열형 용융로를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 고정식 비경사형(non-tilting type) 용융로를 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 내화물을 갖는 용융로의 일례를 도시하는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 고정식 비경사형 용융로의 일례를 도시하는 도면,

도 4는 종래의 서브머지드 아크로를 도시하는 도면,

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 용융로 상태의 일례를 도시하는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 고정식 비경사형 용융로의 일례를 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 용융철2 : 용융 슬래그

3 : 용융철 배출 구멍4 : 아크

5 : 아크 가열용 전극8 : 밀봉부

9 : 예비 환원철 공급 메커니즘10 : 노 루프

11 : 수냉식 구조체12 : 슬래그 배출 구멍

13 : 예비 환원철17 : 직접 환원철 생산 플랜트

21, 22 : 알루미나 카본 벽돌 또는 마그네시아 카본 벽돌

23, 24 : 고 알루미나 벽돌25 : 탄소질 벽돌

26 : 흑연 벽돌

본 발명에 따른 용융로는 도면을 참조하여 상세하게 설명되지만, 본 발명은 도시된 실시예에 한정되지는 않는다.

본 발명에 있어서, 용융로는 주로 복사 가열을 포함하는 아크 가열에 의해예비 환원철을 용융하기 위한 고정식 비경사형 용융로이다. 또한, 용융로가 고정식 비경사형 용융로이고, 경사형 용융로의 내경보다 큰 내경을 갖는 노가 사용될 수 있기 때문에, 전극과 노의 내벽 사이의 거리는 노 벽 내화물이 아크 방사선에 의한 에로젼을 받지 않도록 충분히 확보될 수 있다. 또한, 노 내측의 전극의 상단부가 용융 슬래그 층에 잠겨지도록 제어되고, 아크가 슬래그 층내에서 발생되는 경우에, 복사 가열은 열 효율을 보다 더 향상시키기 위해 슬래그 층내에서 유지될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 용융로는 아크 가열용 전극(5) 및 예비 환원철 공급 메커니즘(9)을 구비하는 고정식 비경사형 용융로이며, 용융은 하기 수학식 1로 표현된 내화물 마모 지수(RF)를 400MWV/㎡ 이하로 유지하면서 수행된다.

[수학식 1]

RF=P×E/L²

[수학식 2]

L=ID/2-PCD/2-DE/2

여기서, ID는 용융로의 내경(m)이며, PCD는 전극 피치원 직경(m)이며, DE는 전극 직경(m)이다.

용융로의 내경(ID)은 자유 보드 영역(용융 슬래그 위의 노내의 공간)을 보장하면서 충분한 용융철 보유량 및 용융 슬래그 보유량을 보장하도록 노 내부 높이(IH)(바닥부에서 노 루프까지의 높이)의 2배 또는 그 이상이다.

노 내벽의 내화물 에로젼에 대한 내성의 관점에서, 용융로가 부분적으로 수냉식 구조체 및/또는 공냉식 구조체를 갖도록 추천된다. 수냉식 구조체 및/또는 공냉식 구조체로 구성된 부분에 대하여 특별한 제한은 없으며, 임의로 냉각 구조체가 소망의 부분에만 제공될 수 있거나, 예를 들어 수냉식 구조체가 전체 노에 대해 구성된다. 대안적으로, 용융 슬래그와 접촉하고 있는 노 내벽 부분 등을 용융시킴으로써 내화물이 손상되기 쉬운 부분만을 수냉식 구조체로 구성할 수 있다. 대안적으로, 노 루프 또는 노 측벽은 도 2[도 2에는 용융철(1), 용융 슬래그(2), 노 루프(10), 수냉식 구조체(11), 알루미나 카본 벽돌 또는 마그네시아 카본 벽돌(21, 22), 고 알루미나 벽돌(23, 24), 탄소질 벽돌(25) 및 흑연 벽돌(26)이 도시됨]에 도시된 바와 같이 수냉식 구조체로서 구성될 수 있다. 공냉식 구조체와 같은 수냉식 구조체 이외의 선택적인 냉각 구조체가 적용에 따라 임의로 채용될 수 있다는 것은 자명하다. 예를 들면, 용융 슬래그 등의 노내의 용융 물질과 접촉하고 있는 노 벽의 부분이 수냉식 구조체로 구성되는 경우에, 수냉식 부분과 접촉하고 있는 노내의 용융물의 온도를 낮추어 그 부분에 대한 내화물의 에로젼 내성을 갖게 한다.

내화물의 종류에 대해 특별한 제한이 없지만, 노 벽은 노내의 용융 물질에 대한 에로젼 저항성이 증대되므로 탄소, 마그네시아 카본, 알루미나 카본으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 종류를 주로 포함하는 내화물 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 특히, 그러한 내화물이 용융 슬래그에 대한 높은 에로젼 저항성을 가지기 때문에, 용융 슬래그와 접촉하고 있는 부분에 그러한 내화물을 사용하는 것이 추천된다. 또한, 주로 흑연으로 구성된 내화물 재료로 그러한 내화물의 외주부를 구성하는 것이 추천된다. 주로 흑연으로 구성된 내화물이 높은 열전도성을 가지므로, 용융 슬래그와 접촉하고 있는 내화물의 에로젼 내성에 대한 효과가 냉각 구조체와의 조합에 의해 강화될 수 있다.

또한, 용융철과 접촉하고 있는 노 바닥부는 용융철에 대한 높은 에로젼 저항성을 내화물 재료로 구성되는 것이 바람직하며, 주로 알루미나 및 마그네시아로부터 선택된 것중 적어도 하나를 포함하는 내화물 재료는 상술된 바와 같이 내화물에 추천된다. 또한, 주로 흑연으로 구성된 내화물 재료 등의 높은 열전도성 재료를 노의 바닥부에서 내화물의 외측에 배치하는 것이 바람직하며, 이것은 에로젼 내성의 효과를 향상시킬 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서, 용융로는 노내의 분위기를 유지하기 위해 밀봉 구조체를 구비하는 것이 바람직하다. 밀봉 구조체는 노 외측의 대기 공기가 노의 내측 내외로 흐르지 않고, 그에 의해 노내의 분위기를 실질적으로 유지할 수 있는 구조체를 의미한다. 용융로를 그러한 밀봉 구조체로 구성하는 방법에 대하여 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 용융로의 밀봉 구조체는 예비 환원철 공급 메커니즘과 같이 재료를 노내에 충전하기 위한 공급 메커니즘에 밀봉부(8)를 제공함으로써 그리고 노 루프(10)와 노 측벽 사이의 결합부, 전극(5)이 통과하는 노 루프의 부분, 공급 메커니즘(9)과 노 루프 사이의 접촉부 및 오프-가스 시스템(7)과 노 루프부 사이의 접촉부와 같이 노의 기밀성을 저하시키기 쉬운 부분에 공지된 방법에 의해 질소 밀봉체 또는 세라믹 밀봉체 링을 적용함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어 예비 환원철 공급 메커니즘에 배치된 밀봉부는 예비 환원철의 공급에 의해 야기되는 대기 공기의 침입으로 인한 기밀성 저하를 최소화하기 위한 수단이다. 상술된 바와 같이 밀봉부는 공지된 구조체를 포함할 수 있으며, 예를 들어 그에 한정되지는 않지만, 재료의 화합물이 호퍼와, 예비 환원철을 호퍼로부터 배출하기 위한 피더에 의해 밀봉할 수 있다.

예비 환원철(13)은 예비 환원철 공급 메커니즘(9)에 의해 용융로에 공급되며, 여기서 상기 메커니즘은 예비 환원철이 전극 피치원 직경(pitch circle diameter; PCD)내에 공급될 수 있도록 제공되는 것이 바람직하다. 예비 환원철이 PCD(때때로 전극 PCD라 칭함)내에 공급되는 경우에, 철은 주로 복사 가열로 구성된 아크 가열에 의해 효율적으로 용융될 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 전극 팁은 슬래그 층(2)내에 잠겨서 아크를 슬래그 층내에 발생시킨다. 슬래그 층의 표면 레벨(또는 층 두께)이 작동과 함께 수직으로 이동하기 때문에, 전극 팁을 슬래그 층내에 잠기게 하기 위해 슬래그 층 레벨의 수직 변화에 대응하여 전극을 수직으로 이동시키는 것이 추천된다. 전극을 수직으로 이동시키기 위해, 전극이 가동형으로 구성되고, 전극이 유압 실린더 또는 전기 모터 타입(도시되지 않음) 등의 공지된 전극 위치설정 메커니즘을 사용함으로써 수직으로 이동될 수 있는 것이 바람직하다. 본 실시예에 사용된 전극은 공지된 전극일 수 있으며, 재료 등에 대하여 특별한 제한은 없다. 전극의 직경(DE) 및 길이는 노의 용융 조작, 공급된 전원 등에 따라 변화한다. 노의 용융 조작이 예를 들어 80톤/시간 내지 100톤/시간인 경우에 있어서 약 610mm 내지 760mm의 직경(DE)을 갖는 전극을 사용함으로써 아크가 효과적으로 발생될 수 있다. 전극의 길이에 대해서 특별한 제한은 없으며, 수직 이동에 요구되는 길이가 노 높이(IH) 또는 노의 용융철 보유량에 따라 보장될 수 있으면 충분하다.

용융로의 크기를 고려하면, 예비 환원철의 공급 또는 용융철의 배출에 의해 야기되는 용융철 온도의 하강을 억제하기 위해 용융철의 충분한 양은 용융철 보유량이 노내의 시간당 용융철 생산 능력의 3배 이상인 경우에 노내에서 유지될 수 있다. 또한, 용융철의 화학 조성은 노내에 이미 존재하는 용융철 양이 현재 제조되는 용융철 양에 비하여 충분히 많은 경우에 보다 용이하게 균질화될 수 있다. 따라서, 대형 스케일 노를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 용융철 보유량이 시간당 용융철 생산 능력의 6배를 초과하면, 노 본체로부터의 복사열 손실이 증가하여 때때로 용융철 온도를 유지하기 위한 운전 비용을 증대시킨다.

상세하게 설명될 본 발명에 따른 용융철 제조 방법을 실시하는 경우에, 고정식 비경사형 용융로가 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명은 원재료로서 예비 환원철을 고정식 비경사형 용융로내에 충전하고 주로 복사 가열로 구성된 아크 가열에 의해 원재료를 용융시켜 용융철을 제조하는 기술을 제공한다. 본 발명에 있어서, 철 성분 및 슬래그 성분을 함유하는 한, 예비 환원철에 대하여 특별한 제한은 없으며, 또한 그 형상에 대해서도 특별한 제한은 없다. 예비 환원철은 예를 들어 직접 환원철 및 철 스크랩을 포함할 수 있다. 특히, 직접 환원철이 형상 및 크기가 비교적 균일하고 용융로에 용이하게 연속적으로 공급될 수 있기 때문에, 용융철의 생산성의 관점에서 후술될 직접 환원철을 사용하는 것이 추천된다.

예비 환원철(13)은 예비 환원철 공급 메커니즘(9)에 의해 용융로내로 공급되며, 여기서 예비 환원철을 빠르게 용융시키기 위해 용융로의 전극 PCD내에 예비 환원철을 공급하는 것이 바람직하다. 예비 환원철은 이에 특별히 제한되지 않지만 연속적 또는 간헐적으로 공급될 수 있다. 조성이 균질화된 용융철이 본 발명의 방법에 따라 효과적으로 제조될 수 있기 때문에, 예비 환원철을 연속적으로 공급하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 직접 환원철을 용융로내로 연속적으로 공급하기 위해, 직접 환원철 생산 플랜트에서 연속적으로 제조된 직접 환원철은 예비 환원철 공급 메커니즘에 의해 용융로에 직접 충전될 수 있다. 이 경우에 있어서, 직접 환원철은 고상인 것이 바람직하며, 이는 고상 환원철이 형상에 관계없이 용이하게 반송될 수 있고, 예비 환원철 공급 메커니즘에 의해 예를 들어 전극 PCD의 소망의 위치에 용이하게 공급될 수 있기 때문이다. 직접 환원철을 용융로내로 연속적으로 공급하는 방법은 직접 환원철 생산 플랜트로부터 배출된 직접 환원철을 반송 및 공급하는 경우로 제한되지 않지만, 다른 직접 환원철 공급원으로부터 공급될 수 있으며, 예를 들어 제조된 직접 환원철이 저장된 후에, 저장된 직접 환원철이 반송 및 공급될 수도 있다. 직접 환원철 생산 플랜트에서 제조된 직접 환원철이 용융로에 직접 반송 및 공급되는 경우에, 저장 설비 등을 제공할 필요가 없기 때문에 관리비용이 저감될 수 있다. 또한, 직접 환원철 생산 플랜트에서 제조된 직접 환원철이 고온이므로, 직접 환원철이 용융로에 직접 반송 및 공급되는 경우에, 직접 환원철의 용융에 요구되는 열 에너지가 감소될 수 있다. 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이, 직접 환원철 생산 플랜트(17)가 용융로 위에 장착될 수 있으며, 이 생산 플랜트에서 제조된 고상 환원철은 예를 들어 공급 슈트(chute)를 통해 용융로에 고상 환원철을 직접 낙하시킴으로써 중력 작용으로 공급될 수 있다. 직접 환원철 생산 플랜트가 상술된 바와 같이 용융로 위에 장착되기 때문에, 직접 환원철을 노 위로부터 공급하기 위한 설비(예를 들면, 용융로 위의 위치까지 공급하기 위한 컨베이어)는 더 이상 필요치 않으며, 전체 설비가 컴팩트하게 될 수 있다. 또한, 직접 환원철 생산 플랜트가 용융로 위에 장착된 경우에, 직접 환원철이 낙하 등의 중력 효과에 의해 용융로에 용이하게 공급될 수 있으므로, 추가적인 충전 설비가 필요치 않다. 이송 방법에 대하여 특별한 제한은 없으며, 중력 이외의 다른 이송 방법이 또한 고려될 수 있다.

직접 환원철 생산 플랜트는 예를 들어 로터리 노상로, 수평 화상로(grate) 등의 가동 노상형 환원로와, 고로 등의 수직형 노와, 로터리 킬른 등의 로터리 노를 포함할 수 있다. 이들 중에서, 가동 노상형 환원로는 후술하는 바와 같이 높은 금속성을 갖는 예비 환원철이 연속적으로 제조될 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명에 있어서, 용융로내로 공급된 직접 환원철의 금속성은 60% 이상이 바람직하다. 높은 금속성을 갖는 직접 환원철이 사용되는 경우에, 직접 환원철을 용융시키는데 필요한 열 에너지는 감소될 수 있다. 또한, 부산물 슬래그내의 용융FeO 양이 금속성이 높아짐에 따라 감소되기 때문에, 철 생산량은 향상될 수 있고, 내화물의 에로젼을 양호하게 견딜 수 있다. 상기의 관점에서, 바람직한 금속성은 80% 이상이며, 보다 바람직하게는 90% 이상이다. 또한, 탄소가 공급될 직접 환원철에 함유되어 있는 경우에 직접 환원철내의 잔류 산화철은 용융로에서 효과적으로 저감될 수 있다. 그러한 효율적인 환원 효과를 얻기 위한 바람직한 탄소량(함량)은 잔류 산화철을 저감하는데 필요한 이론적 탄소량의 50% 이상이 바람직하다. 또한, 직접 환원철의 비중은 1.7g/㎤이 바람직하며, 이는 용융로내에 공급된 직접 환원철이 슬내그상에 포획되지 않고 슬래그내에 효과적으로 용융되기 때문이다. 미국 특허 제 6,149,709 호는 그러한 직접 환원철의 상세를 개시하고 있다. 대안적으로, 탄소질 재료를 용융로내로 직접 충전하여 직접 환원철과 함께 용융철의 탄소 함량을 조정하는 것이 가능하다. 구체적인 탄소 농도에 대하여 특별한 제한은 없으며, 탄소 농도가 용융 FeO의 농도에 따라 결정되는 경우에 용융 FeO의 환원 효과를 제공하기 위해 탄소 농도가 예를 들어 1.5% 내지 4.5%(용융철내의 농도)인 것이 바람직하다.

탄소질 재료 및 석회 등의 보조 원재료는 직접 환원철내에 함유되어 있으며, 대안적으로 용융로내로의 예비 환원철 공급 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 직접 환원철과 함께 용융로내로 충전될 수도 있거나, 예비 환원철 공급 메커니즘으로부터 별도로 배치된 공급 메커니즘에 의해 용융로내로 충전될 수도 있지만, 이에 충전 방법이 제한되는 것은 아니다. 탄소질 재료 및 보조 원재료가 노내로 공급되는 경우에, 이들은 예비 환원철에 대한 경우와 같이 전극 PCD에 공급되는 것이 바람직하다.

예비 환원철로서 직접 환원철을 사용하는 경우에 대하여 설명된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 PCD에 공급된 직접 환원철(13)은 용융 슬래그 층(2)내에 잠겨진 전극 팁으로부터의 아크(4)에 의해 주로 복사 가열로 구성되는 가열에 의해 용융되어, 용융철을 형성하며 부산물로서 용융 슬래그를 형성한다. 전원은 전력 공급 장치(도시되지 않음)로부터 전극(5)에 공급되며, 보다 긴 전극 팁으로부터의 아크(4)를 형성하여, 충분한 복사 가열을 발생시킴으로써 직접 환원철을 용융시키고 직접 환원철을 고효율로 용융시키는 것이 추천된다. 상기의 관점에서, 전력 인자는 0.65 이상인 것이 바람직하다.

충전된 직접 환원철내의 대부분의 잔류 산화철은 직접 환원철내에 남겨진 탄소에 의해 직접 환원철의 용융전에 환원되며, 노내의 분위기는 잔류 산화철의 환원 반응에 의해 발생된 주로 일산화탄소로 구성된 가스에 의해 환원하게 된다. 따라서, 직접 환원철의 금속성은 향상되며, 형성된 용융 FeO의 양은 감소된다. 충전된 직접 환원철은 용융 온도에 도달할 때에 용융되어 용융 슬래그 및 용융철을 형성하며, 여기서 용융 슬래그는 용융 슬래그 층을 형성하며, 용융철은 용융 슬래그 층을 통해 침전되어 용융철 층을 형성한다.

또한, 용융로가 밀봉 구조체로 구성되는 경우에, 노의 내측은 직접 환원철내에 잔류하는 산화철의 환원 반응에 의해 형성된 일산화탄소로 충전되어, 환원에 대한 바람직한 환원성 분위기 및 탈황의 촉진 등을 유지할 수 있다. 또한, 직접 환원철내의 탄소 및 노내로 직접 충전될 탄소질 재료의 산화 손실은 감소되어 생산량을 증가시킨다.

직접 환원철이 예비 환원철 공급 메커니즘(9)을 통해 고정식 비경사 아크 가열형 용융로내로 전극 PCD내에 연속적으로 공급되는 경우에 작동에 있어서 용융 슬래그 및 용융철의 증감시키기 위한 노내의 전형적인 상태는 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명될 것이다. 도 5a 내지 도 5c에는 용융철 층(61, 62, 63), 용융 슬래그 층(64, 65), 용융 슬래그를 배출한 후의 용융 슬래그 층에 대한 감소량(66, 68), 및 용융철을 배출한 후의 용융철 층에 대한 감소량(67)이 도시되어 있다. 충전된 직접 환원철은 아크 가열에 의해 연속적으로 용융되며, 각각의 용융 슬래그 층 및 용융철 층에 대한 레벨이 증가된다[도 5a를 참조하면, 참조 부호(65, 63)가 그들 각각에 대한 증가량을 나타냄]. 용융철의 표면 레벨(상부 표면)(이하, 용융철 레벨이라 칭함)이 슬래그 배출 구멍(12) 아래의 소정 높이에 도달한 경우, 또는 용융 슬래그의 표면 레벨(상부 표면)(이하, 용융 슬래그 레벨이라 칭함)이 소정 높이에 도달한 경우에, 용융 슬래그는 슬래그 배출 구멍(12)으로부터 배출되어 용융 슬래그 레벨에 대한 제어를 시작한다. 용융 슬래그 레벨이 슬래그 배출 구멍의 구멍 직경의 상부 위치를 지나 하강하는 경우에, 대기 공기가 구멍을 통해 침입하여 용융로내의 환원성 분위기를 교란시킨다. 또한, 슬래그 층의 두께가 지나치게 감소되면, 아크를 충분히 커버할 수 없어 열효율을 저하시킨다. 따라서, 용융 슬래그 레벨이 슬래그 배출 구멍의 구멍 직경의 상부 위치보다 약간 높은 위치까지 하강하는 경우에 그리고 용융 슬래그가 전극으로부터의 아크를 커버하는데 요구되는 두께를 유지하는 위치에서, 예를 들어 슬래그 배출 구멍을 폐쇄함으로써 용융 슬래그의 배출을 차단하는 것이 바람직하다(도 5b). 슬래그 배출 구멍(12)은 예를 들어 태핑기(tapping machine)에 의해 용융로의 외측으로부터 개방될 수 있으며, 슬래그 배출 구멍을 배치하는 방법에 대하여 특별한 제한은 없다. 또한, 산소 등의 다른 가스는 용융 슬래그의 배출을 촉진하기 위한 목적으로 가스 공급 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 노내로 송풍될 수도 있으며, 형석(fluorite) 등의 용융 촉진제는 슬래그 배출 구멍으로부터의 용융 슬래그의 배출을 촉진하도록 첨가될 수도 있다. 용융철 층의 온도는 1350℃ 이상인 것이 바람직하며, 이는 슬래그 성분의 용융이 촉진되어 슬래그의 배출을 용이하게 하기 때문이다.

또한, 용융철 층에 대하여, 용융철 레벨이 소정값(높이)에 도달한 경우에, 용융철 레벨은 용융철 배출 구멍(3)으로부터 용융철을 배출함으로써 제어될 수 있다. 그러나, 용융 슬래그가 용융철 레벨의 하강후에는 배출될 수 없기 때문에, 용융철 레벨의 제어전에 상술된 방법에 의해 용융 슬래그 레벨을 제어하는 것이 추천된다. 용융철 레벨이 감소되지만, 용융철 레벨이 용융철 배출 구멍의 구멍 직경의 상부 위치를 지나 하강하면 용융 슬래그가 가끔 용융철과 함께 배출될 수 있는 경우에 용융철 레벨의 하한(lower limit)에 대하여 특별한 제한은 없다. 따라서, 용융철 레벨이 용융철 배출 구멍의 구멍 직경의 상부 위치 위에 있도록 용융철 레벨을 제어하는 것이 바람직하다. 예를 들어 용융철 레벨이 그러한 상태를 만족할 수 있는 허용가능한 위치까지 하강한 경우에 용융철 배출 구멍을 밀폐함으로써 용융철의 배출을 차단하는 것이 바람직하다(도 5c).

직접 환원철을 연속적으로 충전하는 경우에 있어서, 용융철 배출량은 용융철의 최대 용융철 보유량의 약 1/2가 남겨지도록 제어되는 것이 바람직하며, 이에 의해 충전된 직접 용융철로 인한 용융철의 조성의 변동은 배출된 용융철의 조성을 균일하게 하도록 억제될 수 있으며, 직접 환원철의 충전에 의해 야기되는 용융철 온도의 하강이 억제될 수 있다. 용융철 배출 구멍(3)은 예를 들어 태핑기에 의해 용융로의 외측으로부터 개방될 수 있으며, 용융철 배출 구멍을 배치하는 방법에 대하여 특별한 제한은 없다.

용융 슬래그 레벨 및 용융철 레벨에 대한 제어를 고려하면, 용융철 레벨은 용융 슬래그 레벨을 제어한 후에 기본적으로 제어되지만, 상기 레벨은 슬래그 및 용융철을 서로 독립적으로 배출함으로써 임의로 제어될 수도 있다. 또한, 슬래그의 배출 및/또는 용융철의 배출은 직접 환원철을 연속적으로 또는 간헐적으로 공급하면서 수행될 수도 있다.

가동형 전극을 사용함으로써 용융 슬래그 레벨의 수직 이동에 따라 전극을 수직으로 위치설정함으로써 전극 팁을 용융 슬래그 층내에 위치되도록 제어하는 것이 바람직하다. 전극은 자동 전극 제어 장치(도시되지 않음)를 사용함으로써 용융 슬래그 레벨의 수직 이동에 따라 수직으로 이동될 수 있다. 자동 전극 제어 장치는, 아크 전류 및 전압을 검출할 수 있고, 설정값까지 그 비율(노 임피던스)을 유지하도록 전극을 위치설정할 수 있는 장치이다.

직접 환원철이 고정식 경사형 용융로에 공급되어, 주로 복사 가열로 구성되는 아크 가열에 의해 직접 환원철을 용융하는 경우에, 용융 슬래그와 접촉하고 있는 노 벽 내화물이 아크 방사선에 의해 때대로 손실될 수 있기 때문에, 하기 수학식 1로 표현된 내화물 마모 지수(RF)를 400MWV/㎡ 이하로 유지하면서 수행하는 것이 추천된다.

[수학식 1]

RF=P×E/L²

용융로의 환원철 용융 능력은 상기 값을 적절하게 제어함으로써 내화물상의 열 부하를 감소시키면서 유지될 수 있다.

내화물 마모 지수가 높아짐에 따라, 노 벽 내화물은 격렬하게 손상되어 하루에 몇번을 수리할 필요가 있어서, 연속 작동을 어렵게 한다. 내화물 마모 지수가 400MWV/㎡ 이하인 경우에 아크 방사선에 의해 야기되는 용융 슬래그와 접촉하고 있는 노 벽 내화물의 에로젼을 견딜 수 있기 때문에, 연속 작동이 가능하다. 특히, 200MWV/㎡ 이하의 내화물 마모 지수가 바람직하며, 이것은 노 벽 내화물상의 열 부하가 감소되고, 내화물의 수명이 현저하게 향상되어 장시간의 연속 작동을 가능하게 하기 때문이다.

또한, 공급된 직접 환원철에 따라서, 원재료로서 사용되는 철광석의 맥석 성분 및 탄소 재료내의 애쉬 함량으로부터 나온 SiO₂, Al₂O₃및 CaO 등의 슬래그 성분의 조성 및 직접 환원철의 환원 비율은 때때로 변할 수 있다. 따라서, 배출된 용융철에서의 조성 차이를 제거하고 균질의 용융철을 효율적으로 얻기 위해서, 용융로내의 용융철 보유량을 노의 용융철 생산 능력의 3배 이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 용융철 보유량이 3배 이상으로 제어되는 경우에, 용융철의 품질은 직접 환원철의 배출 또는 용융철의 배출에 의해 야기되는 용융철 온도의 하강을 억제하면서 충전된 직접 환원철의 양보다 많은 용융철 양의 희석 효과에 의해 안정화된다. 즉, 균질화된 조성의 용융철이 얻어질 수 있다. 그러나, 용융철 보유량이 6배 이상까지 증가하는 경우에, 노 본체로부터의 복사열 손실은 용융철의 생산량에 비하여 증가되어 전력 유닛을 증대시킨다.

노 내경이 용융철 보유량을 용융철 생산 능력의 3배 내지 6배로 유지하도록 그리고 용융로 내경이 노의 내부 높이의 2배 이상이 되도록 설정되는 경우에, 노 내경은 용융철 생산 능력, 즉 아크 전력에 대하여 크게 되며, 내화물 마모 지수(RF)는 400MWV/㎡ 이하로 용이하게 제어될 수 있다.

(실시예)

제 1 실시예

노 벽 내화물[용융 슬래그와 접촉하고 있는 노 벽(22)의 부분]의 에로젼 상태는 도 3에 도시된 소형의 실험용 용융철 제조 설비를 사용하여 실험되었다.

시간당 목표 용융철 생산 능력 : 약 100kg/시간

총 작동 시간 : 120시간

1 상에 대한 아크 전력 : 86kW/상(phase)

아크 전압 : 40V/상

용융철 배출 압력 : 정압(static pressure)

용융철 배출 사이클 : 2.5시간마다 250kg

최대 용융철 보유량 : 500kg

노내의 용융철 온도 : 1550℃

노 벽 내화물 구조체 :노 벽 부분(22) ; 마그네시아 크롬 벽돌

노 벽 바닥부(23) ; 고 알루미나 벽돌

용융로 : 고정식 경사 아크 가열형 용융로

용융로 내경(ID) ; 762mm

전극 PCD ; 89mm

전극 직경(DE) ; 76mm

노 내부 높이(IH) ; 762mm

아크 가열용 전극 : 가동형(전력 인자 0.8) ; 전극의 팁이 슬래그 층내에 항상 잠겨있도록 제어됨. 도면이 단면도이므로 하나의 전극만이 도 3에 도시되어 있지만, 2개의 전극이 실제로 사용되었다.

로터리 노상로(금속성 80% 내지 90%, 온도 1000℃)에서 제조된 직접 환원철은 공급 메커니즘에 의해 용융로에 공급되었다. 슬래그 및 용융철은 소정 높이에 도달하였을 때 슬래그 배출 구멍(도시되지 않음) 및 용융철 배출 구멍(도시되지 않음)을 통해 적절하게 배출되었다. 내화물 마모 지수는 50MWV/㎡이며, 노 벽 내화물에 대한 손상이 시험을 완료한 후 조사시에 전혀 발견되지 않았다.

제 2 실시예

도 6에 도시된 환원철 생산 플랜트(17)(로터리 노상로)에서 제조된 직접 환원철은 고정식 비경사 아크 가열형 용융로에 공급된다. 환원철 생산 플랜트(17)는 용융로 위에 장착되며, 고온으로 배출된 직접 환원철(도시되지 않음)은 재료 밀봉부(8)를 구비하는 환원철 공급 메커니즘(9)에 의해 용융로내로 직접 공급되어, 전극 PCD에 충전된다. 공급된 직접 환원철은 90%의 금속성 및 4%의 탄소 함량을 갖는다. 또한, 석회는 별도로 배치된 공급 메커니즘(도시되지 않음)에 의해 충전된다. 직접 환원철 생산 플랜트에 있어서 직접 환원철 생산 능력은 용융로에 공급된 직접 환원철의 양이 후술하는 용융철 생산량을 제공하도록 제어된다. 이러한 예에 있어서 용융로는 용융로 내경이 8530mm이며, 전극 PCD가 1524mm이며, 전극 직경이 610mm이며, 노 내부 높이(IH)가 3375mm이며, 아크 가열로내의 팁의 전극측 표면과 노 벽 내면 사이의 최단 거리가 3198mm이며, 최대 용융철 보유량이 300톤이다. 노 벽 부분에서의 내화물은 알루미나 카본 벽돌로 형성되며, 노 바닥부에서의 내화물은 고 알루미나 벽돌로 형성된다. 또한, 각각의 내화물의 외주측(외측)은 주로 흑연 벽돌로 구성된 내화물로 형성된다. 또한, 본 예에 사용된 노에 있어서, 노 벽 부분 및 루프 부분은 수냉식 구조체를 구비하며, 노 바닥부는 공냉식 구조체를 구비한다. 또한, 노내의 분위기(일산화탄소)를 유지하기 위해, 노 벽과 노 루프 사이의 결합부는 밀봉체 링으로 밀봉되며, 밀봉부(8)는 공급 메커니즘에 배치되며, 노의 내측은 밀봉 구조체로서 구성된다. 도시되지는 않았지만, 오프-가스 메커니즘(7)이 채용되어 오프-가스가 노 분위기를 유지하도록 배출될 수 있고 외측 공기의 침입이 차단된다. 하기 상태에서 작동이 수행되며, 130톤의 용융철이 용융철배출 구멍(3)으로부터 매 105분 간격으로 배출된다.

시간당 목표 용융철 생산 능력 : 약 78톤/시간

1 상에 대한 아크 전력 : 15MW/상

아크 전압 : 188V/상

내화물 마모 지수 : 280 MWV/㎡

용융철 방출 압력 : 정압

노내의 용융철 온도 : 1550℃

직접 환원철을 용융로내로 연속적으로 공급하면서 작동을 수행하며, 136톤의 용융철은 노내의 용융철 보유량이 300톤에 도달한 경우에 용융철 배출 구멍(3)으로부터 배출되며, 그후에 매 105분 간격으로 약 136톤씩 각각 배출된다. 따라서, 136톤의 용융철을 배출한 후에 노내의 잔류 용융철 양은 매 배출마다 164톤이다. 또한, 노내의 용융철 레벨이 용융철의 형성 및 배출에 의해 수직으로 이동하는 동안에, 수직 범위는 배출전에 노 바닥부로터 1040mm이며, 배출후에 노 바닥부로부터 580mm이며, 용융철 레벨의 수직 이동은 460mm이다. 용융철 배출 구멍(3)의 구멍 직경의 상부 위치는 노 바닥부로부터 380mm로 설정된다. 또한, 용융 슬래그는 슬래그 배출 구멍(12)으로부터 적절하게 배출되어, 노내의 용융물의 최대 높이가 1800mm를 초과하지 않는다[노 바닥부로부터 슬래그 층의 표면까지의 높이(71+72)]. 노내의 용융물 높이가 본 예에 있어서 1800mm에 도달한 경우에 각각의 층의 높이는 용융 슬래그 층 높이(71)가 760mm이고 용융철 층 높이(72)가 1041mm이다[자유 보드 영역(74) : 1575mm]. 아크 가열용 전극은 슬래그 층의 수직 이동에 따라 유압 실린더에 의해 수직 가동형이다(2개의 전극이 도면에 도시되어 있지만, 3개의 전극이 실제로 장착되며, 도면에 있어서 각 전극은 서로 독립적으로 이동 가능하도록 도시되어 있으며, 도면내의 위치는 작동중에 전극 팁의 위치와 상이함). 용융 슬래그는 상당량이 잔류하여, 전극 팁이 심지어 슬래그의 배출후에도 슬래그 층내에 잠겨 있다. 또한, 아크 가열용 전극(5)에 공급된 전력의 전력 인자는 전력 공급 시스템(도시되지 않음)에 의해 0.75 내지 0.85로 제어된다. 본 예에서의 내화물 마모 지수는 400MWV/㎡ 미만이며, 노 벽 및 노상상의 내화물은 거의 손상되지 않는다.

본 발명에 따르면, 용융로내의 노 벽 내화물의 에로젼에 대한 내성을 가질 수 있어 노 수명을 보다 길게 한다. 또한, 균질화된 조성을 갖는 용융철은 높은 생산성을 유지하면서 얻어질 수 있다. 또한, 환원철 생산 플랜트내에서 제조되어 그로부터 반송된 높은 금속성의 직접 환원철이 용융로내로 직접 충전되기 때문에, 모다 균질한 소정의 조성을 갖는 용융철이 보다 효율적으로 얻어지는 동시에, 내화물의 수명이 평소보다 연장되어 연속 작동을 가능하게 할 수 있다.

Claims

용융철을 제조하기 위한 방법에 있어서,

예비 환원철을 고정식 비경사형 용융로에 공급하는 단계와, 주로 복사열로 구성되는 아크 가열에 의해 철을 용융시키는 단계를 포함하며,

용융은 하기 수학식 1로 표현된 내화물 마모 지수(RF)를 400MWV/㎡ 이하로 유지하면서 수행되며,

[수학식 1]

RF=P×E/L²

여기서, RF는 내화물 마모 지수(MWV/㎡)이며, P는 1 상(phase)에 대한 아크 전력(MW)이며, E는 아크 전압(V)이며, L은 아크 가열형 용융로내의 팁의 전극측 표면과 노 벽 내면 사이의 최단 거리(m)인

용융철 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 용융로의 최대 용융철 보유량이 용융로내의 시간당 용융철 생산 능력보다 많은

용융철 제조 방법.
제 2 항에 있어서,

최대 용융철 보유량이 시간당 용융철 생산 능력의 3배 내지 6배인

용융철 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

아크 가열에 의한 예비 환원철의 용융에 있어서, 아크 가열용 전극의 팁이 철을 용융시킴으로써 용융 슬래그 부산물의 슬래그 층내에 잠겨지는

용융철 제조 방법.
제 4 항에 있어서,

아크 가열용 전극에 공급된 전력의 전력 인자가 0.65 이상으로 설정되는

용융철 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 용융로가 아크 가열에 의한 예비 환원철의 용융시에 환원 분위기내에 놓여있는

용융철 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 예비 환원철이 직접 환원철인

용융철 제조 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 직접 환원철의 금속성이 60% 이상인

용융철 제조 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 직접 환원철의 용융에 의해 제조된 용융철이 1350℃ 이상의 상태로 노의 외부로 배출되는

용융철 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 용융철의 탄소 함량이 1.5질량% 내지 4.5질량%인

용융철 제조 방법.
주로 복사열로 구성되는 아크 가열에 의해 예비 환원철을 용융시키기 위한 고정식 비경사 아크 가열형 용융로에 있어서,

예비 환원철 공급 메커니즘, 아크 가열용 전극 및 용융철 배출 메커니즘을 구비하며,

상기 용융은 하기 수학식 1로 표현된 내화물 마모 지수(RF)를 400MWV/㎡ 이하로 유지하면서 수행되며,

[수학식 1]

RF=P×E/L²

여기서, RF는 내화물 마모 지수(MWV/㎡)이며, P는 1 상(phase)에 대한 아크 전력(MW)이며, E는 아크 전압(V)이며, L은 아크 가열형 용융로내의 팁의 전극측 표면과 노 벽 내면 사이의 최단 거리(m)이며,

[수학식 2]

L=ID/2-PCD/2-DE/2

여기서, ID는 용융로의 내경(m)이며, PCD는 전극 피치원 직경(m)이며, DE는 전극 직경(m)인

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.
제 11 항에 있어서,

상기 용융로의 최대 용융철 보유량이 용융로내의 시간당 용융철 생산 능력보다 많은

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.
제 12 항에 있어서,

최대 용융철 보유량이 시간당 용융철 생산 능력의 3배 내지 6배인

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.
제 11 항에 있어서,

상기 용융로의 내경(ID)이 노 내부 높이(IH)의 2배 이상인

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.
제 11 항에 있어서,

상기 용융로가 수냉식 구조체 및/또는 공냉식 구조체를 부분적으로 구비하는

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.
제 11 항에 있어서,

상기 용융로의 노 벽 내화물 재료의 내측은 탄소, 마그네시아 카본 및 알루미나 카본으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 주로 구성되는 내화물 재료로 형성되는

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.
제 16 항에 있어서,

상기 용융로의 노 벽 내화물 재료의 외측이 주로 흑연으로 구성된 내화물 재료로 형성되는

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.
제 11 항에 있어서,

상기 용융로의 노 바닥부의 내측은 알루미나 및 마그네시아로부터 선택된 적어도 하나로 주로 구성된 내화물 재료로 형성되는

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.
제 18 항에 있어서,

상기 용융로의 바닥부의 외측이 주로 흑연으로 구성된 내화물 재료로 형성되는

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.
제 11 항에 있어서,

상기 용융로가 밀봉 구조체를 구비하는

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.
제 11 항에 있어서,

상기 예비 환원철 공급 메커니즘은 예비 환원철을 밀봉부를 통해 노내로 공급하도록 구성되는

고정식 비경사 아크 가열형 용융로.