KR100228048B1 - 포밍슬래그의 진정재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제련 또는 정련시에 야금로내에 형성되는 포밍슬래그를 가라앉히기 위해 로내에 투입되는 진정재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 포밍슬래그의 진정재는 석탄, 석회석, 플래스틱과 종이슬러지의 그룹으로부터 선택된 적어도 1개와 미립철분으로 구성되는 주원료와 바인더를 이용하여 만들어진 외견비중이 2-5인 블리켓으로 이루어지며, 제조방법은 미립철분을 함유하는 주원료를 준비하는 공정과, 해당 주원료를 고속교반날개를 갖는 고속회전믹서로 분쇄하는 공정과 분쇄된 주원료에 바인더를 첨가하는 공정과, 해당 주원료와 해당 바인더의 혼합, 가열, 탈수, 용해하는 공정과, 다음으로 압축성형 및 수분조정하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

포밍슬래그의 진정재 및 그 제조방법
본 발명은 제련 또는 정련시에 야금로내에 형성되는 포밍슬래그를 가라앉히기 위해 로내에 투입되는 진정재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
대량의 산소가스를 불어 넣어서 광석, 그 밖의 원료로부터 함유금속을 추출하여 정제하는 제련, 또는 금속의 순도를 개선하기 위해 용탕으로부터 불순물을 제거하는 정련반응을 일으키게 하면 공존하는 슬래그가 발생가스에 의해 포밍(포화)하여 팽창한다. 이 포밍슬래그는 징정화시키지 않으면 슬래그가 로외로 유출될 위험성이 있기 때문에 제련 또는 정련이 종료한 후에 출탕(出湯)하기 위한 로체경동 조작을 할 수 없다. 또 신속한 출탕에 의해 제련 또는 정련시간을 단축하여 로체 내화물의 용손(溶損)을 억제하고, 용탕의 성분변화 및 온도변화의 저감을 꾀하기 위해서는 제련 또는 정련의 종점으로부터 출탕까지의 슬래그진정에 요하는 대기시간을 적극 단축하는 것이 중요하다.
포밍슬래그를 진정화시키기 위해서는 포밍슬래그를 형성하는 기포군을 파괴하거나 또는 이것에 구멍을 뚫음으로써 포밍슬래그를 탈기하여 수축시켜서 슬래그의 표면레벨을 침하시키지 않으면 안된다. 포밍슬래그를 진정화시키기 위해 진정재가 구비해야 할 요건으로서는 ① 로내에 투입된 경우 신속히 포밍슬래그속을 침강하여 슬래그와 용탕과의 계면에 도달하는 것 및 ② 슬래그와 용탕과의 계면에 도달했을 때 순식간에 열분해반응을 일으키는 물질이 원료 및 바인더속에 함유되어 있는 것이 중요하다.
포밍슬래그 진정재로서 종래 예를 들면 하기의 진정재가 제안되고 있다.
일본 특허 공개공보 83-42241호는 외견비중을 크게 하여 전로슬래그의 진정효과를 향상시키는 것 등을 목적으로 한 진정재로서 제지슬러지
Figure kpo00002
낡은 종이 슬러지, 목재칩의 더스트, 목재의 수피, 사탕수수의 찌꺼기 또는 볏짚 등의 셀룰로오스를 함유하는 유기물 40~90wt.
Figure kpo00003
에 페로망간제조시에 생성되는 슬래그 및 망간광석을 입자직경 10mm 이하로 한 Mn함유율 10wt.
Figure kpo00004
이상의 가루입자상물 10~60wt.
Figure kpo00005
를 혼합하고, 그 혼합물을 압축압력 100kg/cm2이고 입자직경 15~100mm, 함수율 30wt.
Figure kpo00006
이하의 고형체로 성형한 슬래그진정재(이하 「선형기술1」이라 한다)를 개시하고 있으며 외견비중은 1.8 이하이다.
일본 특허 공개공보 82-39291호는 산업폐기물을 이용하여 진정효과가 우수한 전로용의 값이 싼 슬래그 진정재로서 펄프슬러지, 낡은 종이슬러지, 사탕수수의 찌꺼기 또는 볏짙 등 Al2O3, SiO2등 불순물이 30wt.
Figure kpo00007
이하인 섬유질의 산업폐기물을 주성분으로 하고, 이것에 광재를 파쇄한 소입자상물을 30~50wt.
Figure kpo00008
혼합하고, 또한 소량의 올레핀류 중합물을 첨가하여 혼합해서 성형하여 입자직경 20~80mm, 외견비중 1.0~2.0인 입자상 또는 덩어리상물로 성형고체화시킨 슬래그진정재(이하 「선행기술2」라 한다)를 개시하고 있으며, 선행기술1 및 2로 부터 이들 진정재의 함수율은 10~30wt.
Figure kpo00009
, 압궤강도는 평균 85kg/개라고 추정된다.
일본 특허 공개공보 95-145417호는 산업폐기물을 이용하여 슬래그의 거품일어남 억제효과가 우수한 억제재로서 펄퍼(pulper)로 떼어낸 회수펄프질재료 또는 제지슬러지를 5wt.
Figure kpo00010
이상 함유하고 잔부가 분쇄된 안정형 산업폐기물, 가연성 폐기물의 소각재 및 알루미재 중 적어도 1종류로 이루어지는 혼합물을 탈수하고 건조하여 잔류수 30~50wt.
Figure kpo00011
, 작열감량 25wt.
Figure kpo00012
이상으로 한 혼합물로부터 고비중 1.5 이상, 수분 25wt.
Figure kpo00013
이상의 소망하는 형상으로 성형된 것(이하 「선행기술3」이라 한다)으로 중심에 12mmø의 관통구멍을 가지는 50×30mm의 각주상 성형체를 개시하고 있으며, 이 진정재의 압궤강도는 평균 60kg/개라고 추정된다.
이와같이 종래품은 펄프슬러지, 낡은종이, 사탕수수찌꺼기, 볏짚 등의 섬유질, 고로
Figure kpo00014
전로
Figure kpo00015
전기로슬래그의 파쇄슬래그, Al재, 고로
Figure kpo00016
전기로더스트의 가루체, 안정형 산업폐기물, 가연성 폐기물의 소각재 등을 주원료로 사용하여 성형해서 블리켓으로 해두고, 이들 주원료로부터 들어가는 유해성분, 예를들면 Zn, Sn, Pb, Na, K, S, Cr 등을 많이 포함하는 슬래그진정재가 전로에서 사용되고 있다.
이들 종래품은 외견비중이 슬래그보다 가벼워서 그만큼 개중을 크게 하여 투입에너지를 높여서 침입깊이를 깊게 하고 슬래그진정재로서의 필요조건인 침입깊이의 확보를 하려 하고 있다. 그러나 포밍슬래그의 탈기용 분해가스원을 수분으로 구하고 있기 때문에 함유수분이 많고, 또 개중이 크며 압궤강도가 낮고 약하기 때문에 덤프차에 싣고 내릴 때 벨트콘베이어에 의한 반송시 및 투입슈트로부터의 낙하시에 무너져서 작은 덩어리가 되면 투입에너지가 저하하고, 또한 저외견비중에 의한 슬래그속 침강성능의 감소가 겹쳐져서 침입깊이가 급격히 저하하는 결점을 가진다. 또한 작은 덩어리가 되면 가루로스도 증가한다.
종래품에는 상기한 문제점이 있으며 하기 문제점에 대하여 더욱 검토했다.
(1) 주원료에 전로정련상 유해한 성분이 포함되어 있다. 예를 들면 전기로 더스트, 고로더스트, 전기로재, 안정형 산업폐기물 또는 가연성 폐기물의 소각재를 원료로 하면 Zn, Cr, Sn 및 Pb 등 중금속 및 Na 및 K 등 알칼리성분이 혼입하고, 한편 고로재 및 전로재를 원료로 하면 각각 S 및 P가 혼입해서 강질이나 내화물에 대하여 유해한 작용을 미친다. 또 고로재 및 전로재는 SiO2를 포함하고, 특히 염기성 정련에 대하여 유해하게 된다.
펄프슬러지, 낡은 종이슬러지 및 고로더스트를 원료로 하면 Na 및 K 등 알칼리성분이 혼입하고, 또 그들에는 수분이 다량으로 함유되어 있기 때문에 전로의 로체벽돌의 수명을 짧게 하는 등 로체에 악영향을 미친다.
낡은 종이 등의 회수펄프재, 플래스틱찌꺼기 및 고로더스트 등을 원료로 하면 이들에는 고정탄소가 다량으로 함유되어 있기 때문에 저탄소강재의 정련시에는 가탄(加炭)될 염려가 있는 등의 문제가 있다.
(2) 상기 물질은 비중이 전로슬래그보다 작기 때문에 이들을 원료로 사용한 진정재를 포밍슬래그속에 투입하여 침강시키기 위해서는 투입에너지를 크게 할 필요가 있으며, 그를 위해서는 사이즈 및 개중이 큰 블리켓으로 성형하지 않으면 안된다.
슈트로부터 투입디는 진정재의 투입에너지는 개중을 m, 투입속도를 V로 하면(1/2)mV2로 주어지고 개중에 비례한다. 예를 들면 개중이 ① 259gr, ② 145gr 및 ③ 42gr인 진정재의 슬래그속에 대한 침입깊이는 인덱스표시로 각각 13mm, 7mm 및 2m이기 때문에 포밍슬래그보다 외견비중이 작은 진정재(예를 들면 상기 ② 진정재의 외견비중:1.64)인 경우 및 포밍슬래그와의 외견비중차가 작은 진정재(예를 들면 상기 ①의 진정재의 외견비중:2.34)인 경우이어도 포밍슬래그속을 침강하여 진정 효과를 발휘하는 것이라 생각된다. 또한 상기 ③의 외견비중은 3.81이다.
(3) 한편 슬래그진정재의 사이즈 및 개중이 커도 압궤강도가 작으면 블리켓이 무너져서 작은 덩어리가 되고 외견비중이 작은 경우에는 진정재는 포밍슬래그속을 슬래그와 메탈의 계면까지 침강하지 않아서 진정효과가 충분히 발휘되지 않는다.
표 1에 상기 ①. ② 및 ③의 슬래그진정재의 성상을 나타낸다. 슬래그진정재 ① 및 ②는 사이즈 및 개중은 크지만 압궤강도가 작은 경우의 예이다.
Figure kpo00017
또 진정재① 및 ②는 개중이 만일 진정재③과 같이 42그램으로 작다면 부여되는 투입에너지가 작아지기 때문에 포밍슬래그와의 외견비중차가 불충분해져서 충분히 침강하지 않고 진정효과를 발휘할 수는 없는 것이라 생각된다. 그 근거는 다음과 같다.
포밍슬래그 속의 슬래그진정재의 레이놀즈수(Re=duρ/μ)는 표 1에 나타낸 대로이다. 다만 d:진정재의 입자직경, u:진정재입자의 침강속도, ρ:포밍슬래그의 밀도, μ:포밍슬래그의 점도이며 레이놀즈수는 어레인의 법칙이 성립하는 범위내(5.8<Re<500)에 있다. 유체속을 침강하는 입자가 받는 저항력(R)은 R=CAu2ρ/2=Cπd2u2ρ/8로 나타내어지고, 한편 진정재입자는 중력과 유체에 의한 부력을 받고 유효동력(동력-부력)(F)은 F-πd3(ρs-p)g/6로 나타내어진다. 다만 C:저항계수, A:진정재입자의 단면적(πd2/4), ρs:진정재입자의 밀도이다. 유체내에 있어서의 입자의 정상침강속도는 유효동력과 저항력이 균형이 맞는 F=R인 때의 속도이기 때문에 저항계수(C)는,
C=4dg(ρs-ρ)3u2ρ ………………………… (1)
로 나타내어지고 어레인의 법칙에 있어서,
C=10/(Re)1/2…………………………………… (2)
진정재입자직경(d)은
d=(6m/πρs)1/3………………………………… (3)
로 환산할 수 있다. 따라서 (1)~(3) 식에서 진정재입자의 침강속도(u)는
u=(6m/πμρs)1/3d=[4(ρs-ρ)g/30ρ1/2]2/3…… (4)
가 된다. (4)식에서 진정재입자의 침강속도(u)에 미치는 진정재입자의 밀도(ρs)의 영향을 알 수 있다. 진정재 ①, ② 및 ③의 침강속도는 각각 25.7cm/sec, -30.0cm/sec(다만 -는 부상속도를 나타낸다) 및 66.5cm/sec로 산출된다. 즉 진정재입자의 침강속도는 포밍슬래그보다 외견비중이 크고, 또한 외견비중차가 클수록 빠른 것을 알 수 있다. 이와 같이 슬래그진정재의 외견비중은 포밍슬래그 속의 침강속도를 자유롭게 제어할 수 있는 물성값으로서 매우 중요한 것이다.
(4) 종래품에서는 수송비, 설비비, 인건비 및 보관료 등이 많이 든다. 즉 종래품은 비교적 외견비중이 작기 때문에 수송횟수가 늘고 수송비가 많아지는 것, 주원료가 비착자성이기 때문에 리프팅마그네트에 부착하지 않고 핸들링방법이 한정되며 핸들링을 위한 인건비가 보다 많이 드는 것 및 내수성바인더를 사용하고 있지 않기 때문에 우수를 피할 수 없고 옥내에 보관하지 않으면 안되기 때문에 옥외보관 보다도 약 30
Figure kpo00018
보관비용이 상승하는 것 등의 문제가 있다.
본 발명의 목적은 제련시 또는 정련시에 유해한 작용을 미치는 성분을 포함하지 않고 제련로 또는 정련로에 투입후 신속히 슬래그와 메탈의 계면에 도달하고, 여기에서 포밍슬래그를 파괴하고, 또한 탈기할 수 있는 특성을 가지고, 또한 핸들링하기 쉬운 특성을 구비한 포밍슬래그의 진정재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 석탄, 석회석, 플래스틱과 종이슬러지의 그룹으로부터 선택된 적어도 1개와 미립철분으로 구성되는 주원료와 바인더를 이용하여 만들어진 외견비중이 2~5인 블리켓으로 이루어지는 포밍슬래그의 진정재를 본 발명은 제공한다.
상기의 포밍슬래그의 진정재에 있어서, 해당 미립철분으로서는 전로취련의 과정에서 발생한 더스트가 바람직하다.
상기의 포밍슬래그의 진정재에 있어서, 해당 미립철분으로서는 전로취련에서 발생한 폐가스를 비연소식 폐가스처리설비에서 처리했을 때에 회수된 더스트를 리사이클하여 사용하는 것이 보다 바람직하다. 이후 이 더스트를 「전로OG더스트」라 한다.
상기의 포밍슬래그의 진정재에 있어서, 주원료를 석탄과 미립철분으로 구성해도 좋다. 주원료가 석탄과 미립철분인 경우에는 석탄이 주원료에 대하여 건조상태로 40wt.
Figure kpo00019
미만인 것이 바람직하다. 주원료를 석회석과 미립철분으로 구성해도 좋다. 주원료가 석회석과 미립철분인 경우에는 석회석이 주원료에 대하여 건조상태에서 30wt.
Figure kpo00020
미만인 것이 바람직하다. 주원료를 플래스틱과 미립철분으로 구성해도 좋다. 주원료가 플래스틱과 미립철분인 경우에는 플래스틱이 주원료에 대하여 건조상태에서 35wt.
Figure kpo00021
미만인 것이 바람직하다. 주원료를 종이슬러지와 미립철분으로 구성해도 좋다. 주원료가 종이슬러지와 미립철분인 경우네는 종이슬러지가 주원료에 대하여 건조상태에서 25wt.
Figure kpo00022
미만인 것이 바람직하다.
또 주원료를 석탄, 석회석, 플래스틱과 종이슬러지의 그룹으로부터 선택된 적어도 2개와 미립철분으로 구성해도 좋다. 이 경우에는 해당 그룹으로부터 선택된 적어도 2개가 주원료에 대하여 건조상태에서 30wt.
Figure kpo00023
미만인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 미립철분과 바인더로 만들어진 2~5의 외견비중을 가지는 블리켓으로 이루어지는 포밍슬래그의 진정재를 제공한다.
또한 본 발명은 이하의 공정으로 이루어지는 포밍슬래그 진정재의 제조방법을 제공한다.
미립철분을 함유하는 주원료를 준비하는 공정, 해당 주원료를 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서로 분쇄하는 공정, 분쇄된 주원료에 바인더를 첨가하는 공정, 해당 주원료와 해당 바인더의 혼합, 가열, 탈수, 용해를 하는 공정, 다음으로 압축성형 및 수분조정하는 공정.
상기의 제조방법에 있어서, 해당 주원료는 석탄, 석회석, 종이슬러지, 플래스틱
Figure kpo00024
셀룰로오스 함유물과 합성수지로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 1개와 미립철분으로 이루어진다.
해당 미립철분은 3mm 이하의 입자도를 가지고 메탈릭상(Fe)을 50wt.
Figure kpo00025
이상 함유하는 것이 바람직하다. 해당 미립철분으로서는 전로취련에서 발생한 폐가스를 비연소식 폐가스처리설비에서 처리했을 때에 회수된 전로OG더스트를 회수하여 재이용하는 것이 바람직하다.
해당 바인더는 카르복시
Figure kpo00026
메탈셀룰로오스, 폴리비닐
Figure kpo00027
알콜, 프로판
Figure kpo00028
디
Figure kpo00029
아스팔트, 열가소성 아크릴계 수지, 열경화성 합성수지, 전분, 리그닌, 무기질의 벤토나이트, 시멘트, 물유리, 피치, 타르와 목타르로부터 선택된 적어도 1개이다. 프로판
Figure kpo00030
디
Figure kpo00031
아스팔트의 경우에는 해당 프로판
Figure kpo00032
디
Figure kpo00033
아스팔트는 주원료에 대하여 1~10wt.
Figure kpo00034
첨가된다. 폴리비닐
Figure kpo00035
알콜의 경우네는 해당 폴리비닐
Figure kpo00036
알콜은 주원료에 대하여 2wt.
Figure kpo00037
이하 첨가된다.
해당 주원료와 해당 바인더를 혼합할 때에 방청재를 첨가하는 공정을 가져도 좋다. 해당 방청재는 폴리인산, 탄닌산과 붕산으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나이다.
상기의 제조방법에 있어서, 혼합, 가열, 탈수, 용해를 하는 공정은 해당 고속회전믹서내의 주원료를 열공급장치를 통하여 공급되는 열에 의해 간접가열함으로써 주원료 중의 수분을 해당 고속회전믹서 밖으로 방출하고, 주원료중의 유기물을 해당 고속회전믹서내에서 발생하는 마찰열로 가열
Figure kpo00038
용해하는 것으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
상기의 제조방법에 있어서, 해당 압축성형은 물기뺌홈이 설치된 롤성형기 또는 몰드원주에 탈수홈이 설치된 데스크형 성형기에 의해 실시되는 것이 바람직하다.
상기의 제조방법에 있어서, 주원료를 믹서로 분쇄하면서 바인더를 첨가해도 좋다.
본 발명자들은 유해성분을 포함하지 않고 비중이 포밍슬래그보다 크며, 또한 착자성을 가지는 것으로서 미립철분, 특히 전로OG더스트를 주원료로 하는 것이 유효한 것을 지견했다. 전로OG더스트는 고로에서 제조된 용선을 원료로 한 전로정련 과정에서 발생하는 미립철분을 주체로 한 부산물이며 SiO2함유율이 1wt.
Figure kpo00039
, C함유율이 약 1wt.
Figure kpo00040
으로 어느쪽이나 낮고, 또한 Zn, Cr, S, P 및 Na 및 K의 알칼리성분의 함유율도 낮다. 그리고 외견비중은 4~5 정도이며 포밍슬래그의 외견비중 약 2보다 상당히 크고, 또한 전로정련메탈의 비중 약 7보다도 작다는 포밍슬래그 진정재로서 바람직한 것이다. 바인더로서는 내수성을 가지는 것이 바람직하고 내수성 바인더로서 프로판
Figure kpo00041
디
Figure kpo00042
아스팔트(이하 「PDA」라 한다)를 선정했다.
본 발명은 상기 지견을 기초로 하여 이루어진 것으로 포밍슬래그 진정재는 석탄, 석회석, 플래스틱 및 종이슬러지 중 1종류 또는 2종류 이상과 미립철분과의 혼합물을 주원료로 하고 상기 주원료를 분쇄하여 바인더를 첨가해서 혼합하고, 다음으로 압축하여 블리켓으로 성형하고 얻어진 블리켓의 외견비중이 2~5의 범위내에 있는 것에 특징을 가지는 것이다.
본 발명의 포밍슬래그 진정재는 구성원료가 분쇄된 열분해성 물질을 포함하는 고비중의 물질과 바인더 또는 열분해성 물질을 포함하지 않는 고비중의 미립철분과 열분해성 바인더이며, 이들 원료를 혼합하여 압축성형한 블리켓이다. 이 블리켓은 호퍼로부터 제련로 또는 정련로에 투입되면 포밍슬래그 층을 신속히 침강하여 슬래그와 메탈의 계면에 도달하고 열분해반응을 일으켜서 용이하게 폭발적으로 가루화한다. 이 폭발적 에너지에 의해 포밍슬래그가 파괴되는 동시에 고속으로 비산하는 가루체 및 열분해반응에서 발생한 H2, CO 및 CO2등의 가스가 포밍슬래그에 다수의 구멍을 뚫고 포밍슬래그 속에 갇혀져 있는 미립기포가스를 급속히 탈기하며, 이렇게 하여 포밍슬래그가 신속히 진정화한다.
또 포밍슬래그 진정재로서는 주원료로서 미립철분만을 사용하여 미립철분을 분쇄하고, 이것에 열분해성 바인더를 첨가해서 혼합하고, 다음으로 압축하여 블리켓으로 성형하고, 얻어진 블리켓의 외견비중이 2~5의 범위내에 있는 것도 유효하다.
본 발명품의 구성을 설명한다.
(1) 본 발명품의 주원료중의 석탄, 석회석, 플래스틱 및 종이슬러지는 어느 쪽이나 열분해성 물질이거나, 또는 열분해성 물질을 함유하고, 또한 고온에 가열되어 가루화한다. 고온에 가열되면 석탄은 휘발분이 가스화하고 석회석은 CO2가스를 발생하고, 플래스틱은 H2가스 및 탄화수소가스를 발생하며, 종이슬러지는 CO가스, CO2가스, H2가스 및 탄화수소가스를 발생하고 포밍슬래그를 탈기하여 진정화시키는 효과를 발휘한다. 한편 주원료중의 미립철분은 통상 비중이 약 5정도이기 때문에 진정재입자의 외견비중을 크게할 수 있고 포밍슬래그속을 신속히 침강시키기에 가장 적합하며, 특히 전로OG더스트는 또한 유해성분의 함유율도 낮고, 또한 값이 싼 잇점을 가지고 리사이클 사용이 용이하다.
상기 주원료에 바인더를 첨가하여 압축성형된 블리켓은 외견비중을 2~5의 범위내가 되도록 원료배합 및 성형조건을 선택함으로써 포밍슬래그(외경비중:약 2)와 메탈(비중:약 7)의 계면에 신속히 도달할 수 있다.
(2) 주원료로서 미립철분을 100wt.
Figure kpo00043
사용하고 바인더로서 열분해성 바인더를 사용하면 포밍슬래그속에 대한 침입성 및 포밍슬래그의 파괴
Figure kpo00044
탈기성이 우수한 진정재가 얻어진다.
(3) 각 주원료의 바람직한 배합비율을 설명한다.
(가) 미립철분으로서 전로OG더스트를 사용하면 포밍슬래그속에 대한 침입성, 유해성분의 배제성, 포밍슬래그의 파괴
Figure kpo00045
탈기성 및 경제성이 우수한 진정재가 얻어진다.
(나) 주원료중 석탄의 배합비율을 40wt.
Figure kpo00046
미만으로 하고 잔부를 미립철분으로 하는 것이 바람직하다. 여기에서 석탄의 배합비율=[석탄의 중량/(석탄의 중량+미립철분의 중량)]×100(wt.
Figure kpo00047
)이다. 석탄과 미립철분의 배합비율은 철원으로서 금속상(Fe)의 자원이용 및 슬래그진정재로서의 효과를 결정하는 요인이다. 즉 석탄은 상기한 바와 같이 열분해성 가스의 발생원으로서 휘발분의 확보에 유효하며 포밍슬래그의 진정화에 효과를 발휘한다. 그러나 석탄은 비중이 작기 때문에 배합 비율이 지나치게 많으면 포밍슬래그 속을 침강하기에 필요한 외경비중을 부여할 수 없다. 석탄의 배합비율의 계산에 있어서, 분모에 바인더의 첨가중량을 부가하여 계산해도 좋다.
제1도는 석탄의 배합비율과 진정재의 외견비중의 관계를 나타내는 그래프이며, 석탄의 배합비율이 증가함에 따라서 진정재의 외견비중은 작아지고, 그 배합비율이 40wt.
Figure kpo00048
인 때 외견비중은 2가 된다. 투입된 진정재가 신속히 슬래그와 메탈의 계면에 도달하기 위해서는 외견비중이 포밍슬래그의 외견비중 2보다 큰 것이 필요하다.
또 주원료속에 석탄을 배합하지 않고 미립철분만을 열분해성 바인더의 PDA에 의해 성형한 블리켓(다만 휘발분:4.9wt.
Figure kpo00049
, 외견비중:5)을 사용한 경우에도 포밍슬래그의 진정효과가 인정되었다. 따라서 이상에 의해 석탄의 배합비율은 40wt.
Figure kpo00050
미만으로 한정하는 것이 바람직하다. 또한 블리켓성형물의 압궤강도를 충분히 크게 확보하기 위해 석탄의 배합비율을 3~15wt.
Figure kpo00051
의 범위내로 한정하는 것이 한층 바람직하다.
또한 제1도에는 석탄의 배합비율에 대한 진정재 속의 석탄휘발분함유율에 대해서도 병기했다. 석탄의 배합비율이 증가하면 휘발분함유율이 증가하는 상황을 알 수 있다.
(다) 주원료중 석회석의 배합비율을 30wt.
Figure kpo00052
미만으로 하고 잔부를 미립철분으로 하는 것이 바람직하다. 여기에서 석회석의 배합비율=[석회석의 중량/(석회석의 중량+미립철분의 중량)]×100(wt.
Figure kpo00053
)이다. 주원료속에 석회석을 사용하면 석회석의 열분해반응:CaCO3→CaO+CO2로 생성하는 CO2가 포밍슬래그의 진전화에 효과를 발휘한다. 그러나 석회석의 배합비율을 30wt.
Figure kpo00054
이상으로 하면 진정재의 외견비중에 대해서는 3.5~2.5의 범위내에 있기 때문에 포밍슬래그의 외견비중보다도 크게 확보할 수 있지만, 한편 블리켓의 압궤강도가 저하하고 핸들링공정에 있어서 작은 덩어리의 발새량이 급격히 증대한다. 제2도는 석회석의 배합비율과 진정재의 외견비중 및 압궤강도의 관계를 나타내는 그래프이다. 석회석의 배합비율이 증가함에 따라서 진정재의 외견비중 및 압궤강도가 함께 작아지고, 그 배합비율이 30wt.
Figure kpo00055
인 때 외견비중은 3.5, 압궤강도는 100kg이다. 진정재의 작은 덩어리화를 허용범위내로 하기 위해 석회석의 배합비율을 30wt.
Figure kpo00056
미만으로 한정하는 것이 바람직하다. 또한 블리켓성형물의 압궤강도를 충분히 크게 확보하기 위해 석회석의 배합비율을 5~20wt.
Figure kpo00057
의 범위내로 한정하는 것이 한층 바람직하다.
(라) 주원료중 플래스틱의 배합비율을 35wt.
Figure kpo00058
미만으로 하고 잔부를 미립철분으로 하는 것이 바람직하다. 여기에서 플래스틱의 배합비율=[플래스틱의 중량/(플래스틱의 중량+미립철분의 중량)]×100(wt.
Figure kpo00059
)이다. 주원료속에 플래스틱, 예를 들면 폴리에틸렌을 사용하면, 그 열분해반응:[-CH2
Figure kpo00060
CH2-]n→H2+C+CmHn으로 생성하는 H2가스 및 CH4가스 및 C2H6가스 등의 탄화수소가스가 포밍슬래그의 진정화에 효과를 발휘한다. 그러나 플래스틱도 석탄과 똑같이 비중이 작기 때문에 배합비율이 지나치게 많으면 포밍슬래그속을 침강하기에 필요한 외견비중을 부여할 수 없다. 그래서 플래스틱의 배합비율에 대해서도 석탄의 경우에 준한 이유에 의해 진정재의 외견비중을 2 이상으로 하기 위해 35wt.
Figure kpo00061
미만으로 한정하는 것이 바람직하다. 또한 블리켓성형물의 압궤강도를 충분히 크게 확보하기 위해 플래스틱의 배합비율을 3~15wt.
Figure kpo00062
의 범위내로 한정하는 것이 한층 바람직하다.
(마) 주원료중 종이슬러지의 배합비율을 25wt.
Figure kpo00063
미만으로 하고 잔부를 미립철분으로 하는 것이 바람직하다. 여기에서 종이슬러지의 배합비율=[종이슬러지의 중량/(종이슬러지의 중량+미립철분의 중량)]×100(wt.
Figure kpo00064
)이다. 주원료속에 종이슬러지를 사용하면, 그 휘발분의 열분해반응으로 생성하는 CO2가스, H2가스 및 탄화수소가스가 포밍슬래그의 진정화에 효과를 발휘한다. 그러나 종이슬러지도 석탄 및 폴리에틸렌과 똑같이 비중이 작기 때문에 배합비율이 지나치게 많으면 포밍슬래그 속을 침강하기에 필요한 외견비중을 부여할 수 없다. 그래서 종이슬러지의 배합비율에 대해서도 석탄 및 폴리에틸렌의 경우에 준한 이유에 의해 진정재의 외견비중을 2 이상으로 하기 위해 25wt.
Figure kpo00065
미만으로 한정하는 것이 바람직하다. 또한 블리켓 성형물의 압궤강도를 충분히 크게 확보하기 위해 종이슬러지의 배합비율을 3~15wt.
Figure kpo00066
의 범위내로 한정하는 것이 한층 바람직하다.
(바) 주원료중 석탄 등 중 2종류 이상의 배합비율을 30wt.
Figure kpo00067
미만으로 하고 잔부를 미립철분으로 하는 이유는 (나)에서 한 설명에 준한 것에 의한다.
또한 첨가하는 열분해성 바인더로서는 프로판
Figure kpo00068
디
Figure kpo00069
아스팔트, 열가소성 아크릴계 수지, 코르타르, 피치, 카르복시
Figure kpo00070
메틸셀룰로오스, 폴리비닐
Figure kpo00071
알콜 및 전분 등의 유기질계의 바인더로부터 선택된 1종류 또는 2종류 이상의 것을 이용할 수 있고, 또 비열분해성 바인더로서는 벤토나이트, 시멘트 및 물유리 등의 무기질계 바인더로부터 선택된 1종류 또는 2종류 이상의 것을 이용할 수 있으며, 적절히 열분해성 바인더 및 비열분해성 바인더중 적어도 하나를 이용하면 좋다.
상기한 바와 같이 본 발명품에서는 주원료에 저함수율의 열분해성 물질을 배합하여 수분함유율을 낮게 조정하는 동시에 압궤강도를 크게 하며, 또한 고외견비중으로 했기 때문에 포밍슬래그 속의 침강성능이 훨씬 향상한다. 또 부숴지기 어렵게 고외견비중의 블리켓화에 성공하여 진정재의 사이즈 및 개중이 소형화되었기 때문에 대용량전로에 있어서도 포밍슬래그의 넓은 영역에 분산투입할 수 있게 되고 탈기 및 진정화가 균일화되어 한층 진정화가 신속해졌다. 예를 들면 표 1에 나타낸 슬래그진정재의 경우 100kg 당의 갯수는 종래품의 ① 및 ②의 경우는 각각 386개 및 690개인 것에 대하여 본 발명품의 ③인 경우에는 2380개이다.
제1도는 본 발명에 있어서의 석탄의 배합비율과 진정재의 외견비중 및 휘발분과의 관계를 예시하는 그래프.
제2도는 본 발명에 있어서의 석회석의 배합비율과 진정재의 외견비중 및 압궤 강도와의 관계를 예시하는 그래프.
제3도는 본 발명의 한 실시형태를 설명하는 제강용 슬래그진정재의 제조공정도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 석탄 등 1' : 미립철분
2, 4 : 벨트콘베이어 3 : 호퍼
5 : 고속회전믹서 6 : 온도측정계
8, 22 : 회전날개 10 : 파이프
11 : 압송펌프 13 : 배기관
15 : 증기관 16 : 원동기
17 : 가감속기 18 : 배출구
21 : 제품콘베이어 23 : 반제품
24 : 블리켓
다음으로 본 발명을 실시예에 의해 재차 설명한다.
[실시예 1]
전로OG더스트에 바인더로서 PDA를 2~3wt.
Figure kpo00072
첨가한 원료를 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서에 장입하고 가열, 용해 및 탈수처리를 하며, 다음으로 성형기에서 압축성형하여 블리켓으로 하고 개중이 50~60gr의 슬래그진정재를 제조했다. 이 진정재의 외견비중은 4.5~5.1이고 평균은 4.8이었다. 이 슬래그진정재를 전로의 정련종점시에 300ton의 용강에 대하여 100kg을 전로내에 투입했다. 그 결과 전로내에서 열분해반응이 일어나서 진동이 발생하고 전로로부터 출강하기 위해 경동했을 때에는 포밍슬래그가 침하해 있으며 진정화하고 있었다. 표 2에 있어서의 실시예 1은 많은 실시예중의 한 예이다.
[실시예 2]
전로OG더스트에 석탄을 약 10wt.
Figure kpo00073
배합하고 바인더로서 PDA를 2~3wt.
Figure kpo00074
첨가한 원료를 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서로 장입하고 혼합, 가열, 용해 및 탈수처리를 하며, 다음으로 성형기에서 블리켓으로 하고 개중이 40~50gr의 슬래그진정재를 제조했다. 이 진정재의 외견비중은 3.5~4.2이고 평균은 3.7이었다. 이 슬래그진정재를 전로의 정련종점시에 300ton의 용강에 대하여 100kg을 전로내에 투입했다. 그 결과 전로내에서 열분해반응이 일어나서 강렬한 진동이 발생하고 전로로부터 출강하기 위해 경동했을 때에는 포밍슬래그가 실시예 1의 경우보다도 더욱 침하해 있으며 진정효과가 더욱 높아졌다.
[실시예 3]
전로OG더스트에 석탄을 약 30wt.
Figure kpo00075
배합하고 바인더로서 PDA를 2~3wt.
Figure kpo00076
첨가한 원료를 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서로 장입하고 혼합, 가열, 용해 및 탈수처리를 하며, 다음으로 성형기에서 블리켓으로 하고 개중이 25~30gr의 슬래그진정재를 제조했다. 이 진정재의 외견비중은 2.3~2.5이고 평균은 2.4이었다. 이 슬래그진정재를 전로의 정련종점시에 300ton의 용강에 대하여 100kg을 전로내에 투입했다. 그 결과 전로내에서 열분해반응이 일어나서 강렬한 진동이 발생하고 전로로부터 출강하기 위해 경동했을 때에는 포밍슬래그가 실시예 1의 경우보다도 더욱 침하해 있으며 진정효과가 더욱 높아졌다.
[실시예 4]
전로OG더스트에 석회석을 15wt.
Figure kpo00077
배합하고 바인더로서 PDA를 2~3wt.
Figure kpo00078
첨가한 원료를 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서로 장입하고 혼합, 가열, 용해 및 탈수처리를 하며, 다음으로 성형기에서 블리켓으로 하고 개중이 40~50gr의 슬래그진정재를 제조했다. 이 진정재의 외견비중은 4.0~4.5이고 평균은 4.2였다. 이 슬래그진정재를 전로의 정련종점시에 300ton의 용강에 대하여 100kg을 전로내에 투입했다. 그 결과 전로내에서 열분해반응이 일어나서 강렬한 진동이 발생하고 전로로부터 출강하기 위해 경동했을 때에는 실시예 2 만큼은 아니지만 포밍슬래그가 침하해 있으며 진정효과가 있었다.
또한, 열분해가스의 발생량에 대하여 주원료가 석탄의 경우와 석회석의 경우를 비교하면 석탄의 0.30m3/kg에 대하여 석회석에서는 0.22m3/kg으로 적다. 그래서 석회석을 사용하는 경우의 배합비율은 석탄의 약 1.5배로 한 경우에 석탄사용시와 동일 정도의 진정효과가 얻어졌다.
[실시예 5]
전로OG더스트에 폴리에틸렌(비중:0.9)을 약 10wt.
Figure kpo00079
배합하고, 이것에 바인더로서 PDA를 2wt.
Figure kpo00080
첨가한 원료를 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서로 장입하고 혼합, 가열, 용해 및 탈수처리를 하며, 다음으로 성형기에서 블리켓으로 하고 개중이 35~42gr의 슬래그진정재를 제조했다. 이 진정재의 외견비중은 3.0~3.8이고 평균은 3.4이었다. 이 슬래그진정재를 전로의 정련종점시에 300ton의 용강에 대하여 100kg을 전로내에 투입했다. 그 결과 전로내에서 열분해반응이 일어나서 강렬한 진동이 발생하고 전로로부터 출강하기 위해 경동했을 때에는 포밍슬래그가 실시예 1의 경우보다도 더욱 침하해 있으며 진정효과가 더욱 높아졌다.
[실시예 6]
전로OG더스트에 종이슬러지를 약 15wt.
Figure kpo00081
배합하고 이것에 바인더로서 PDA를 3wt.
Figure kpo00082
첨가한 원료를 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서로 장입하고 혼합, 가열, 용해 및 탈수처리를 하며, 다음으로 성형기에서 블리켓으로 하고 개중이 30~40gr의 슬래그진정재를 제조했다. 이 진정재의 외견비중은 3.0~3.6이고 평균은 3.3이었다. 이 슬래그진정재를 전로의 정련종점시에 300ton의 용강에 대하여 100kg을 전로내에 투입했다. 그 결과 전로내에서 열분해반응이 일어나서 강한 진동이 발생하고 전로로부터 출강하기 위해 경동했을 때에는 포밍슬래그가 실시예 1의 경우보다도 더욱 침하해 있으며 진정효과가 더욱 높아졌다.
[실시예 7]
전로OG더스트에 석탄을 8wt.
Figure kpo00083
및 석회석을 5wt.
Figure kpo00084
배합하고 이것에 바인더로서 PDA를 2~3wt.
Figure kpo00085
첨가한 원료를 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서로 장입하고 혼합, 가열, 용해 및 탈수처리를 하며, 다음으로 성형기에서 블리켓으로 하고 개중이 40~50gr의 슬래그진정재를 제조했다. 이 진정재의 외견비중은 3.4~4.0이고 평균은 3.6이었다. 이 슬래그진정재를 전로의 정련종점시에 300ton의 용강에 대하여 100kg을 전로내에 투입했다. 그 결과 전로내에서 열분해반응이 일어나서 강렬한 진동이 발생하고 전로로부터 출강하기 위해 경동했을 때에는 포밍슬래그가 실시예 1의 경우보다도 더욱 침하해 있으며 진정효과가 더욱 높아졌다.
또한 미립철분에 대한 석탄 등의 배합을 석탄 등중 2종류 이상을 배합한 경우와 석탄 등내 1종류만을 배합한 경우에 대하여 제조된 블리켓의 압궤강도를 비교하면 미립철분에 대한 석탄 등의 배합비율이 같은 경우에는 2종류 이상을 배합한 경우쪽이 압궤강도가 저하한다. 그래서 블리켓의 압궤강도를 확보하기 위해 석탄 등중 2종류 이상을 배합하는 경우쪽이 그 배합률을 낮게 했다.
표 2에 실시예 1~7에서 제조한 슬래그진정재의 주원료배합비율, 바인더첨가량, 외견비중, 개중 및 휘발분, 트램프엘리먼트 및 수분 등의 한 예를 나타냈다. 또 종래품에 대해서도 똑같이 병기했다.
Figure kpo00086
실시예 1~7에 있어서는 배합주원료사이즈가 전로OG더스트:3mm 이하, 석탄:100mm 이하(고속회전믹서로 파쇄후 5mm 이하), 석회석:3mm 이하, 폴리에틸렌:6mm 이하의 것을 사용하고 종이슬러지는 있는 모습 그대로 사용했다. 그리고 세로30mm×가로 25×깊이 7.5mm의 아몬드형 몰드로 성형하여 진정재를 제조했다.
PDA 등 유기질계 바인더는 열분해성이기 때문에 주원료의 미립철분에 첨가
Figure kpo00087
블리켓화하고 슬래그와 메탈의 계면에서 열분해시키고, 한편 시멘트 등 무기질계 바인더는 열분해성을 가지지 않기 때문에 석탄 등의 열분해성 주원료와 조합하여 블리켓화하고 슬래그진정재로서 사용하여 효과가 있었다.
또 주원료로서 전로OG더스트를 100wt.
Figure kpo00088
사용하고 바인더로서 PDA를 2~3wt.
Figure kpo00089
첨가했다. 혼합, 가열 및 탈수처리를 하여 제조한 블리켓 1ton을 용강이 300ton 들어가 있는 전로에 철원으로서 투입했다. 그 력과 블리켓 함유철의 제품지율은 93wt.
Figure kpo00090
이었다.
본 발명은 하기 효과가 얻어지는 포밍슬래그 진정재를 제공할 수 있어서 공업상 유용한 효과가 초래된다.
1. 본 발명품은 주원료에 미립철분, 특히 전로OG더스트를 사용하기 때문에 전로정련중의 용강에 유해성분을 부가하지 않고, 외견비중이 포밍슬래그보다 크고, 또한 메탈보다 작기 때문에 포밍슬래그속을 종래품의 약 2배의 침강속도로 슬래그와 메탈의 계면에 도달할 수 있으며, 또한 주원료 속의 석탄, 석회석, 플래스틱 및 종이슬러지 및 유기질게 바인더가 열분해하기 때문에 포밍슬래그 속의 가스를 급속히 탈기하여 제강시간을 종래품의 사용시보다 1챠지당 약 10초 단축할 수 있다.
2. 본 발명품은 용강 및 전로의 로체내화물에 유해성분을 부가하는 일이 없기 때문에 화학성분조성이 안정된 용강을 제조할 수 있고, 또한 전로의 로체벽돌수명을 약 300회 연장할 수 있어서 보수비가 저감된다.
3. 본 발명품은 외견비중이 크기 때문에 사이즈 및 개중을 작게 할 수 있고, 따라서 전로에서의 사용시에 반출시의 진정재의 흘러듬량을 저감할 수 있어서 칭량
Figure kpo00091
반출정밀도를 향상시킬 수 있기 때문에 비용저감에 기여한다.
4. 본 발명품은 외견비중이 크기 때문에 블리켓을 저장하기 위해 대용적의 용기나 벙커 등이 불필요하게 되기 때문에 설비비가 싼 값이 된다.
5. 본 발명품은 주원료속에 미립철분을 60wt.
Figure kpo00092
이상 사용하고 있기 때문에 착자성을 가지고 리프팅마그네트에 부착하며 핸들링이 용이하게 되어 핸들링 작업을 위한 인건비가 저감된다.
6. 본 발명품에 있어서, 바인더에 PDA 등의 내수성 바인더를 사용하면 우수 등에 의한 진정재의 흡수악화의 염려가 없이 옥외에 높을 수 있기 때문에 옥내보관 비용보다 약 30
Figure kpo00093
싸진다.
7. 본 발명품은 주원료가 100wt.
Figure kpo00094
미립철분으로 이루어지는 경우는 전로정련에 있어서 용강의 리사이클철원으로서 사용할 수 있다.
일반적으로 종래는 이들 제강용 슬래그진정재를 블리켓 또는 펠렛화하는데 있어서는 원료의 건조→혼합→바인더첨가→가열탈수용해→압축성형→수분조정이라는 일련의 공정을 요하고 각 공정의 기기도 각각 별개로 설치할 필요가 있어서 설비비용이 비싸진다.
한편 상기한 종래법에 대하여 본 발명에서는 주원료로서 석탄 등과 입자도 3mm 이하의 메탈릭상(Fe)을 함유하는 미립철분 예를 들면 전로OG더스트 등의 집진 미립철분 등을 이용하는 제강용 슬래그진정재이지만, 석탄 등 미립철분은 집적 중에 다량의 수분을 흡수하고, 또한 그 함유수분의 변동도 크며, 또한 미립철분은 메탈릭상(Fe)을 함유하기 때문에 산화되기 쉽다. 그 때문에 제조에 있어서 종래법에 의하면 균일한 수분유지가 곤란하기 때문에 성형후의 압궤강도도 낮고, 또한 미립철분의 메탈릭상(Fe)을 철원으로서 유효이용할 수 없는 등의 결점이 있으며, 이들 야금용 재료로서의 제조방법의 개발이 요청되고 있었다.
본 발명자들은 상기한 문제를 해결해야 하여 예의 연구를 거듭한 결과 석탄 등과 미립철분을 주원료로 하는 제강용 슬래그진정재를 제조하는데 있어서, 일본 특허 공개공보 79-13441호에 개시된 강고한 코쿠스용 성형탄의 제조에 있어서 이용되는 장치(KB믹서)를 이용하여 종래의 제강용 슬래그진정재를 제조하는 방법에 있어서의 공정을 가능한 한 간소화하고 원료를 분쇄하여 혼합하여 바인더를 첨가하여 가열
Figure kpo00095
탈수
Figure kpo00096
용해의 일련의 공정을 한 공정으로 처리하는 방법을 고안하고, 다음으로 압축성형하며, 수분조정을 함으로써 제강용 슬래그진정재를 제조하는 방법을 완성시켰다.
즉 제강용 슬래그진정재의 제조방법은 석탄, 석회탄, 종이슬러지, 플래스틱
Figure kpo00097
셀룰로오스함유물 및 합성수지(이하 「석탄 등」이라 한다) 중 1종류 또는 2종류 이상과, 미립철분과의 혼합물을 주원료로 하고, 이 주원료에 바인더를 첨가하여 제강용 슬래그진정재를 제조하는 방법에 있어서, 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서이고 주원료의 분쇄, 바인더의 첨가, 주원료와 바인더의 혼합 및 가열
Figure kpo00098
탈수
Figure kpo00099
용해의 일련의 공정을 한 공정으로 처리하고, 다음으로 압축성형 및 수분조정을 실시하는 것에 특징을 가지는 것이다.
다음으로 본 발명의 실시형태를 도면을 이용하여 설명한다.
제3도는 본 발명의 한 실시형태를 설명하는 제강용 슬래그진정재의 제조공정도이다. 통상 수분을 5~15wt.
Figure kpo00100
정도 함유하는 제철소의 원료처리공정에 있어서, 예를 들면 석탄 등(1) 및 미립철분(1'), 예를들면 전로OG더스트를 각각 칭량하여 반출하고 벨트콘베이어(2)로 저장용 호퍼(3)에 보낸다. 성형후의 압궤강도 및 외견비중에 따라서 이들 석탄 등(1) 및 미립철분(1')으로 이루어지는 주원료를 필요량, 적정한 비율로 배합한 후 벨트콘베이어(4)로 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서(5)에 단속적으로 자동반입된다. 이 경우 원료가 장입되면 고속회전믹서(5)는 밀폐되게 되어 있다. 고속회전믹서(5)에는 온도측정계(6)가 부착되어 내부의 온도를 측정하고 동축에 부착된 회전날개(8) 및 (22)는 가감속기(17)를 통하여 원동기(16)로 보다 고속회전한다.
고속회전믹서(5)내의 주원료는 고속회전하는 날개로 분쇄되는 동시에 마찰열로 온도가 상승한다. 또 첨가된 유기물(플래스틱, 합성수지, 피치 등)은 가열
Figure kpo00101
용해된다.
온도계(6)에 의한 측온값이 미리 설정된 온도, 예를 들면 100℃에 도달하지 않을 때에는 고속회전믹서(5)의 외부가열실(9)에 설치된 전열, 과열증기 등의 가열원에 의해 증기관(15)을 통하여 주원료를 가열하여 가온한다. 이 때 내부의 압력은 상승한다. 때로는 온도 및 수분이 소정의 값에 부족한 경우에는 급수관으로부터 물을 보급한다. 고속회전믹서(5)내의 주원료 장입물이 소정의 온도에 도달하면 그 신호에 의해 가감속기(17)는 감속되고, 이와 동시에 바인더의 탱크(12)로부터 압송펌프(11) 및 파이프(10)를 거쳐서 고속회전믹서(5)내에 바인터가 분출되고 주원료(석탄 등(1) 및 미립철분(1')와 교반
Figure kpo00102
혼합하여 고온으로 용해하고 주원료에 바인더를 균일하게 발라서 수분, 온도 및 바인더량을 소정값으로 조정한 혼합처리원료, 즉 반제품(23)을 조제한다. 이 사이에 있어서 주원료 속의 수분은 증기가 되고 고속회전믹서(5)내는 밀폐되어 있기 때문에 내부압력은 상승한다. 내부압력을 압력계(7)로 측정하고 소정의 압력 이상이 되면 배기관(13)을 통하여 조정밸브(14)를 거쳐서 증기는 외부에 방출된다.
소정의 고속회전믹서(5)에 의한 혼합공정이 끝나면 배출구(18)가 열려서 반제품(23)은 일단 성형기상의 호퍼(19)에 저장되고 성형기로서의 롤식 성형기(20)에 장입된다. 이 롤식 성형기(20)에는 반제품(23)의 압축시에 나오는 과다한 수분을 제거하기 쉬운 물기뺌홈이 설치되어 있으며 압축효과가 양호하게 된다. 압축성형된 블리켓(24)은 제품콘베이어(21)에서 반송되어 제품호퍼에 저장되거나, 또는 직접 사용처 예를 들면 제강용 슬래그진정재로서 제강용 전로 또는 전기로에 보내어진다.
본 제조방법에 따르면 성형하기 위한 제조건의 조정을 단일장치(고속회전믹서(5)) 내에서 매우 단시간(4~6분)으로 실시할 수 있고 석탄 등(1)과 미립철분(1')으로 이루어지는 제강용 슬래그진정재를 고속회전믹서(5)내에서 분쇄하고, 이것에 바인더를 첨가하여 혼합하고 가열
Figure kpo00103
탈수
Figure kpo00104
용해를 하는 일련의 공정을 한 공정으로 처리하고, 다음으로 압축성형기(20)로 성형하며 동시에 포함되는 습분은 수분으로 되어 짜내어져서 수분조정이 된다.
또한 제3도에 나타낸 제조공정도에서는 고속회전믹서(5)내의 조작은 배치타입의 작업으로 되는데 롤식 성형기(20)의 성형능력에 따라서 고속회전믹서(5)를 2~3기 병렬로 설치하고 번갈아 혼합처리원료(23)를 고속회전믹서(5)로 부터 배출하여 호퍼(19)에 저장해서 연속적으로 성형하는 것도 가능하다.
또 이 고속회전믹서(5)에는 외부가열실(9)이 설치되어 있기 때문에 함수율 10~15wt.
Figure kpo00105
의 함습원료를 함습교반하는데 있어서 간접가열하고 10kg/cm2(포화온도 170℃)의 포화증기를 이용하여 적정한 수분으로 조정해서 유지하는 것이 가능하다.
본 발명 방법에 의한 제강용 슬래그진정재의 주원료로서는 석탄 등과 미립철분을 이용하는 것이며 석탄의 종류로서 석탄가루 또는 제철소내의 코쿠스제조공정에서 발생하는 각종 집진에 의하여 포집한 석탄가루를 이용하는 경우 등도 본 발명 방법이 유효하다.
다음으로 미립철분은 예를들면 전로OG더스트나 철절단가루, 그라인더연마가루 등의 메탈릭상(Fe)을 함유하는 것이 철원으로서 유효이용하기 위해 바람직하고 이들 1종류 또는 2종류를 혼합한 것이어도 좋다. 미립철분 속에 메탈릭상(Fe)을 함유하는 것은 철원의 유효이용의 점에서 바람직한데 미립철분속에 산소가 많으면 제강용 전로 및 전기로에 있어서 돌비현상을 일으키기 때문에 본 발명에 의한 슬래그진정재의 미립철분의 배합비율을 적게 하지 않으면 안된다. 따라서 미립철분 속의 메탈릭상(Fe)은 50wt.
Figure kpo00106
이상 함유하고 있는 것이 바람직하다.
석탄과 미립철분의 배합비율은 철원으로서의 메탈릭상(Fe)의 자원이용 및 슬래그진정재로서의 효과를 결정하는 중요한 인자이다.
석탄 등은 슬래그의 진정에 필요한 열분해성가스의 발생원으로서 휘발분의 확보를 위해 유효하다. 그러나 석탄 등은 비중이 작기 때문에 배합비율이 지나치게 많으면 포밍슬래그속을 침강하기에 필요한 외견비중의 확보가 어려워서 최대한계값이 존재한다. 한편 미립철분의 배합비율을 내리면 슬래그진정재의 외견비중이 저하한다. 효과적으로 포밍슬래그를 진정
Figure kpo00107
침강시키는데에는 진정재가 로내의 포밍슬래그속을 신속히 침강하여 슬래그와 메탈의 계면 가까이에 도달하고 순식간에 휘발분이 분해가스화하기에 필요한 외견비중값이 존재한다. 이를 위한 미립철분의 배합비율은 석탄배합의 경우는 60wt.
Figure kpo00108
이상, 석회석 배합의 경우는 70wt.
Figure kpo00109
이상, 플래스틱 배합의 경우는 65wt.
Figure kpo00110
이상, 종이슬러지 배합의 경우는 75wt.
Figure kpo00111
이상, 2종류 이상을 혼합하여 배합하는 경우는 70wt.
Figure kpo00112
이상인 것이 바람직하다. 또 주원료 속에 석탄 등을 배합하지 않고 미립철분만을 열분해성 바인더의 프로판
Figure kpo00113
디
Figure kpo00114
아스팔트(이하 「PDA」라 한다)에 의해 성형한 블리켓(다만 휘발분:4.9wt.
Figure kpo00115
, 외견비중:5)을 사용한 경우에도 포밍플래그의 진정효과가 인정되었다.
따라서 이상에 의해 석탄 등과 미립철분의 배합비율은 0~40:100~60일 필요가 있으며, 또한 바람직하게는 성형물의 압궤강도가 높고 성형시에 가루발생이 적은 배합비율인 3~20:97:80으로 하는 것이 좋다.
이들 주원료를 성형하는데 있어서 첨가하는 바인더로서는 카르복시
Figure kpo00116
메틸셀룰로오스(CMC), 폴리비닐, 알콜(포발), PDA, 열가소성계 수지, 열경화성 합성수지, 전분, 리그닝, 무기질의 벤토나이트, 시멘트 및 물유리, 피치, 타르 및 목타르 등이 이용되고 이들중에서 선택된 1종류 또는 2종류를 이용하면 성형물의 압궤강도를 확보하기에 유효하다. 또한 포발수용액은 점도가 적정하여 바람직한 것이며, 또한 본 발명법에 있어서의 간접가열장치를 설치한 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서를 사용하면 가열
Figure kpo00117
탈수에 효과적이며 과잉수분을 고속회전믹서의 배기관(13)으로 부터 방출탈수하는 것을 가능하게 한다.
또한 상기한 바와 같이 무기질, 아스팔트계, 피치계 및 콘스타치 등 전분 등 각종의 것을 사용할 수 있지만 바인더의 첨가량은 아스팔트계 또는 피치계의 바인더는 1~10wt.
Figure kpo00118
, 바람직하게는 2~5wt.
Figure kpo00119
의 첨가, 유기계 예를 들면 포발 등 수용액으로서 이용되는 것은 2.0wt.
Figure kpo00120
이하의 첨가로 하는 것이 압궤강도의 조정상 바람직하다. 압궤강도는 통상 제강로용으로서 이용하는 경우는 90kg/개 이상을 필요로 하는데 본 발명법에 따르면 100kg/개 이상의 충분한 압궤강도를 가지는 진정재가 얻어진다.
또 콜타르는 상온보다 조금 높은 온도에서 연화하기 때문에 고속회전믹서(5) 내에서는 가온 및 마찰열로 녹아서 잘 혼합하기 때문에 바인더 효과가 충분히 발휘된다.
또 진정재의 성형형상에 대해서는 롤식 성형기(20)에 의해 임의형상의 불리켓 또는 펠렛으로 제조할 수 있다.
제철소의 전로OG더스트와 석탄 등을 고속회전믹서로 배합
Figure kpo00121
혼합하고, 이것에 바인더로서 PDA를 소정량 첨가하여 혼합하고, 더블롤형 성형기로 성형하며 얻어진 성형재의 물리특성을 측정했다. 여기에서 전로OG더스트는 입자직경이 3mm 이하이며 0.05~0.3mm의 것을 70~80wt.
Figure kpo00122
포함하는 입자도를 가지고, 메탈릭상(Fe)을 70wt.
Figure kpo00123
함유하는 것, 석탄 등은 휘발성 물질을 45wt.
Figure kpo00124
, 회분을 4wt.
Figure kpo00125
, 그리고 S를 0.8wt.
Figure kpo00126
함유하고 입자도가 0.01~10mm의 것, PDA는 휘발성 물질을 84wt.
Figure kpo00127
, 고정(C)을 16wt.
Figure kpo00128
, 그리고 S를 4.5wt.
Figure kpo00129
함유하는 것을 이용했다. 더블롤형 성형기는 내부형상이 밥공기상이고 세로 53mm×가로 53mm×깊이 14mm, 용적 47cm3의 마섹형(R15), 또는 세로 53mm×가로 53mm×깊이 7.5mm, 용적 6cm3의 아몬드형 몰드이다.
표 3에 상기한 본 발명의 범위내의 조건으로 실시한 실시예 No. 1~3에 대해서의 원료의 배합조건 및 제품의 물리특성 및 화학성분 조성 등을 나타낸다. 다만 물리적 특성은 몰드치수:30mm×25mm×7.5mm의 것을 이용한 경우를 나타낸다.
Figure kpo00130
본 발명법의 특징은 제품의 수분함유율을 낮게, 또한 균일화하는 동시에 고압궤강도를 유지시키고 원료에 저함수의 열분해성 물질을 배합조정하고 제품의 외견비중을 크게 하는 방법을 채용한 것에 있다. 따라서 본 발명법에 의해 제조된 슬래그진정재는 포밍슬래그 속의 침강성능이 훨씬 향상했다. 또 고외견비중품의 블리켓화에 성공했기 때문에 대형로용으로서 로내에 광범위하게 분산투입할 수 있게 하기 위해 사이즈 및 개중을 작게할 수 있었다. 로내에 100kg의 슬래그진정재를 투입하는 경우의 갯수는 종래품에서는 예를 들면 (A)품=385개, (B)품=690개이었던 것에 대하여 본 발명품에서는 표 3에 병기한 바와 같이 1850~3520개 정도로 많고 본 발명품에서는 종래품에서의 수배의 갯수가 되고 광범위하게 분산투입할 수 있기 때문에 포밍슬래그의 탈기진정화가 균일화하고, 또한 향상했다.
또한 몰드의 형상
Figure kpo00131
치수로서는 상기한 것 외에 임의의 것을 선택할 수 있는 것을 확인했다.
이와 같이 본 발명법에 의해 얻어진 제강용 슬래그진정재는 압궤강도 및 외견비중이 크고 메탈릭상(Fe)의 함유율도 높고, 또한 수분함유율이 낮기 때문에 전로 및 전기로 등에 제강용 슬래그진정재로서 병용하여 만족이 얻어지는 것이었다.
또 원료에 전로OG더스트를 100wt.
Figure kpo00132
사용한 표 3에 기재한 실시예 No. 3의 블리켓을 300ton 용강의 슬래그진정재로서 사용한 결과 용강속 트램프 엘리먼트 함유율의 상승은 보이지 않고 유효한 철원으로 되는 것이 확인되었다.
본 발명에 따르면 하기의 다대한 효과가 얻어지는 포밍슬래그진정재의 제조방법을 제공할 수 있어서 공업상 유용한 효과가 초래된다.
1. 석탄 등과 미립철분의 배합비율을 건조상태에 있어서의 중량
Figure kpo00133
로 0~40:100~60으로 슬래그진정재를 제조함으로써 성형물의 외견비중을 2~5로 제어할 수 있고, 이를 이용함으로써 제강용 전로 및 전기로의 슬래그를 효율적으로 진정화시킬 수 있다.
2. 본 발명에서 사용하는 슬래그진정재의 구성물질은 원래 미분으로 표면적이 크기 때문에 로내에 있어서의 반응성이 높다.
3. 슬래그진정재의 크기 및 외견비중을 제어할 수 있기 때문에 강욕의 깊이 및 넓이 등의 조건에 따른 가장 적합한 크기 및 외견비중을 선정하고 제조할 수 있기 때문에 슬래그진정효과는 크다.
4. 석탄 등과 미립철분이 균일하게 밀착해 있기 때문에 전로 등에 투입되면 산화철은 환원되어 유효한 철원으로 된다.
5. 철원으로서 시중의 쇠부스러기를 이용하는 것에 비하여 Cu, Sn, Cr 및 Zn 등의 트램프엘레멘트가 적고 양질인 철원이며 리사이클사용이 가능하다. 표 4에 미립철분과 시중 쇠부스러기의 트램프엘리먼트함유율 예를 나타낸다.
Figure kpo00134
6. 전로 및 전기로 등의 야금로에 적용한 경우 압궤강도 100kg/개 이상의 충분한 장입물의 강도의 것이 얻어지고 가루의 발생은 매우 적다.
7. 전로 및 전기로내의 포밍슬래그에 본 발명품을 사용한 결과 하기 효과가 있는 것이 명백해졌다.
예를 들면 장입량 300ton의 전로에 있어서, O2가스 불어넣음 종료와 동시에 종래품과 똑같이 100kg을 로상호퍼로부터 반출하고 투입했다. 포밍슬래그는 순시간에 완전히 진정되어 침하했기 때문에 로체경동각도를 85~90도까지 도로하여 즉시 출강할 수 있었다. 이와 같이 하여,
① 포밍슬래그의 진정에 필요한 대기시간이 불필요하게 되고 제강시간이 종래품 사용의 경우보다도 1챠지당 10초 단축되어 신속출강이 가능하게 되었다.
② 출강경동시의 로체로부터의 슬래그유출을 방지할 수 있고 안정성이 향상했다.
③ 슬래그 진정에 필요한 대기시간이 없어지고, 또한 진정재 속의 수분, Na 및 K 함유율이 저감되었기 때문에 로체벽돌의 용손이 대폭으로 감소하고 로체수명이 300회 연장되었다.
8. 슬래그진정재의 수급면에 있어서, 하기의 문제점이 개선되었다. 종래품의 외견비중이 1.6~2.3이었던 것이 본 발명품의 외견비중은 2~5로 크다. 또 본 발명품은 발수성의 특성을 가지고 있으며 생력화에 유리하다. 즉,
① 외견비중이 크기 때문에 진정재의 운반횟수를 삭감할 수 있고 운송비가 저감된다.
② 외견비중이 크기 때문에 받아들임 벙커 등의 기존 설비에 수용하는 용적이 작게 완료되어 설비에 여유가 생긴다. 또 신설시는 설비비가 저감한다.
③ 제품이 내수성을 보유하기 때문에 보관장소를 옥내야드로 한정할 필요가 없기 때문에 보관비용을 약 30
Figure kpo00135
저감할 수 있다.
9. 제철소 자체에서사용하는 자재를 원료로서 이용하기 때문에 종래품의 원료에 비하여 발생경위, 화학성분조성 및 물리특성이 명백하게 되어 있으며, 제품품질이 안정되어 있다.

Claims (27)

  1. 건조상태에서 40wt.
    Figure kpo00136
    미만의 석탄, 건조상태에서 30wt.
    Figure kpo00137
    미만의 석회석, 건조상태에서 35wt.
    Figure kpo00138
    미만의 플래스틱 및 건조상태에서 25wt.
    Figure kpo00139
    미만의 종이슬러지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 한 개와 미립철분으로 구성되는 주원료와 바인더를 이용하여 만들어진 외견비중이 2~5인 블리켓으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 진정재.
  2. 제1항에 있어서, 해당 미립철분은 전로취련의 과정에서 발생한 더스트인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 진정재.
  3. 제2항에 있어서, 해당 더스트는 전로취련에서 발생한 폐가스를 비연소식 폐가스처리설비에서 처리했을 때에 회수된 더스인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 진정재.
  4. 제1항에 있어서, 해당 주원료가 석탄과 미립철분으로 이루어지고, 해당 석탄이 주원료에 대하여 건조상태에서 40wt.
    Figure kpo00140
    미만인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 진정재.
  5. 제1항에 있어서, 해당 주원료가 석회석과 미립철분으로 이루어지고, 해당 석회석이 주원료에 대하여 건조상태에서 30wt.
    Figure kpo00141
    미만인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 진정재.
  6. 제1항에 있어서, 해당 주원료가 플래스틱과 미립철분으로 이루어지고, 해당 플래스틱이 주원료에 대하여 건조상태에서 35wt.
    Figure kpo00142
    미만인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 진정재.
  7. 제1항에 있어서, 해당 주원료가 종이슬러지와 미립철분으로 이루어지고, 해당 종이슬러지가 주원료에 대하여 건조상태에서 25wt.
    Figure kpo00143
    미만인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 진정재.
  8. 제1항에 있어서, 해당 주원료가 석탄, 석회석, 플래스틱과 종이슬러지의 그룹으로부터 선택된 적어도 2개와 미립철분으로 이루어지고, 해당 그룹으로부터 선택된 적어도 2개가 주원료에 대하여 건조상태에서 30wt.
    Figure kpo00144
    미만인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 진정재.
  9. 미립철분과 바인더로 만들어진 2~5의 외견비중을 가지는 블리켓으로 이루어지는 포밍슬래그용 진정재.
  10. 제9항에 있어서, 해당 미립철분은 전로취련에서 발생한 폐가스를 비연소식 폐가스처리설비에서 처리했을 때에 회수된 더스트인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 진정재.
  11. 미립철분만으로 이루어지는 주원료, 또는 석탄, 석회석, 종이슬러지, 플래스틱
    Figure kpo00145
    셀룰로오스 함유물과 합성수지로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나외 미립철분으로 이루어지고, 해당 그룹으로부터 선택된 적어도 하나와 미립철분의 배합비율은 건조상태에서의 중량
    Figure kpo00146
    이고 해당 그룹으로부터 선택된 적어도 하나가 많아도 40wt.
    Figure kpo00147
    이며 미립철분이 적어도 60wt.
    Figure kpo00148
    인 주원료를 준비하는 공정과; 해당 주원료를 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서로 분쇄하는 공정과; 분쇄된 주원료에 바인더를 첨가하는 공정과; 해당 주원료와 해당 바인더의 혼합, 가열, 탈수, 용해를 하는 공정과, 상기 혼합, 가열, 탈수, 용해를 하는 공정은: (a) 해당 주원료와 해당 바인더를 고속회전믹서내의 교반날개에 의해 혼합하는 공정과, (b) 해당 주원료와 해당 바인더를 해당 고속회전믹서의 벽을 통하여 공급되는 열에 의해 간접가열하는 동시에 고속회전믹서의 회전에 의해 발생하는 주원료 상호간의 마찰열로 가열하는 공정을 포함하고, 해당 가열에 의해 주원료 중의 수분은 수증기로 되어 고속회전믹서의 외부로 방출되고 주원료는 탈수되고, 해당 가열에 의해 고속회전믹서내의 바인더가 용해되며; 다음으로, 압출성형하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 해당 주원료는 미립철분만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 해당 주원료는 석탄, 석회석, 종이슬러지, 플래스틱
    Figure kpo00149
    셀룰로오스함유물과 합성수지로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 1개와 미립철분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 해당 그룹으로부터 선택된 적어도 1개와 미립철분의 배합비율은 건조상태에서의 중량
    Figure kpo00150
    이고, 해당 그룹으로부터 선택된 적어도 1개가 많아도 40wt.
    Figure kpo00151
    이며, 미립철분이 적어도 50wt.
    Figure kpo00152
    인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서, 해당 미립철분은 3mm 이하의 입자도를 가지는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서, 해당 미립철분은 메탈릭상(Fe)을 50wt.
    Figure kpo00153
    이상 함유하는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서, 해당 미립철분은 전로취련의 과정에서 발생한 더스트인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서, 해당 더스트는 전로취련에서 발생한 폐가스를 비연소식 폐가스처리설비에서 처리했을 때의 회수된 더스트인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그의 제조방법.
  19. 제11항에 있어서, 해당 바인더는 카르복시
    Figure kpo00154
    메틸셀룰로오스, 폴리비닐
    Figure kpo00155
    알콜, 프로판
    Figure kpo00156
    디
    Figure kpo00157
    아스팔트, 열가소성 아크릴계 수지, 열경화성 합성수지, 전분, 리그닝, 무기질의 벤토나이트,시멘트, 물유리, 피치, 타르와 목타르로부터 선택된 적어도 1개인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  20. 제11항에 있어서, 해당 바인더는 프로판
    Figure kpo00158
    디
    Figure kpo00159
    아스팔트이며, 해당 프로판
    Figure kpo00160
    디
    Figure kpo00161
    아스팔트는 주원료에 대하여 1~10wt.
    Figure kpo00162
    첨가되는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  21. 제11항에 있어서, 해당 바인더는 폴리비닐
    Figure kpo00163
    알콜이며, 해당 폴리비닐
    Figure kpo00164
    알콜은 주원료에 대하여 많아도 2wt.
    Figure kpo00165
    첨가되는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  22. 제11항에 있어서, 해당 주원료와 해당 바인더를 혼합할 때에 방청재를 첨가하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서, 해당 방청재는 폴리인산, 탄닌산과 붕산으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1개인 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  24. 제11항에 있어서, 혼합, 가열, 탈수, 용해를 하는 공정은, 해당 고속회전믹서내의 주원료를 열공급장치를 통하여 공급되는 열에 의해 간접가열함으로써 주원료 속의 수분을 해당 고속회전믹서 밖으로 방출하고, 주원료 속의 유기물을 해당 고속회전믹서 내에서 발생하는 마찰열로 가열
    Figure kpo00166
    용해하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  25. 제11항에 있어서, 해당 주원료를 고속교반날개를 가지는 고속회전믹서로 분쇄할 때에 주원료에 가수함으로써 주원료 속의 수분을 조정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  26. 제11항에 있어서 해당 압축성형은 물기뺌홈이 설치된 롤성형기에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
  27. 제11항에 있어서, 해당 압축성형은 몰드원주에 탈수홈이 설치된 데스크형 성형기에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 포밍슬래그진정재의 제조방법.
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