KR100287568B1 - 스틸 용융체를 탈탄하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

스틸 용융체를 탈탄하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폐쇄된 야금 컨테이너 내의 스틸 용융체를 탈탄하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 야금 컨테이너는 진공성비에 연결되며, 산소는 랜스를 통해서 상기 야금 컨테이너 안으로 공급될 수 있고, 가연물은 공급장치를 통해서 공급될 수 있다. 상기 방법은 하기하는 단계들로 이루어 진다:
a) 상기 용융체를 채우고 압력을 100 mbar 이하로 낮춘 뒤 탄소 연소를 실시하기 위한 탈탄단계 동안 사용되는 보충산소에 추가로 예정 가능한 양의 잉여산소가 취입되고,
b) 부분적인 산소잉여의 시점에서 금속 가연물이 일정하게 분배되어 공급된다.
또한 본 발명은 장치에 관한 것으로서, 상기 장치에서는 용융체 온도(T) 또는 압력(P)을 파악하기 위한 측정부재들(21 및 29)이 폐쇄 가능한 용기 내에 있고, 상기 측정부재들은 측정 및 제어 유닛(22)에 의해 산소(O2) 및 금속 가연물(A)의 공급을 위한 제어기판들(23, 25)과 연결된다.

Description

스틸 융용체를 탈탄하기 위한 방법 및 장치
앞에서 언급된 탈탄 방법에서는, 탈탄단계 동안 산소를 첨가하는 것이 알려져 있다. 만약 스틸에 존재하는 산소만으로 탈탄 작용하는 데 충분하지 안아 탄소 연소가 가용시간 내에 완료되지 않을 경우에 이와 같은 산소의 첨가가 필요할 수 있다. 용융체 내에 그 침지관이 침지되어 있는 개방된 공급도관 및 배출도관을 갖는 용기를 예로서 들면, 개방된 공급도관 및 배출도관을 갖는 용기 내에 압력이 낮아지기 시작함과 동시에 압력강하의 정도에 따라서 탈탄작용이 시작된다. 압력이 100 mbar 이하에 이를 때 산소랜스가 작동되어 대략 1 내지 3분간 O2가 취입된다. 저진공단계(低眞空段階)에서는 자동탈탄작용이 일어나고, 이 탈탄작용은 환원작용후에 끝난다.
상기 발탄작용 동안 CO가 70%까지 형성된다. 상기 기체의 일부는 첨가된 산소의 일부와 자연 반응하여 CO2가 된다. 상기 방법에서 재연소 비율(rate of afterburning)은 30%로 비교적 적다.
또한 제련업에서는 실질적으로 대기(air)에 노출된 설비에서 스틸 용융체를 화학적으로 가열하기 위해서 알루미늄을 사용한다. 상기 화학적 가열에 있어서, 첨가된 산소로 알루미늄을 연소시킴으로써 얻어지는 에너지는 상기 용융체를 가열 하는 데 활용된다.
알루미늄을 이용해서 순수열로 가열한 뒤, 상기 알루미늄은 다른 물질과 함께 상기 용융체를 처리하는 데 사용된다. EP 0 110 809에는 반응성 슬래그(slag)를 이용해서 레이들 내의 스틸을 처리하기 위한 방법이 개시되어 있고, 상기 레어들에서는 금속 열반응이 일어나며, 랜스를 이용하여 산소를 상기 용융체 내의 침지된 벨(bell) 내로 취입한다. 반응성 슬래그가 형성된 상태에서 금속 가연물질이 반응하고, 스틸처리가 이루어지는 도관 아래에서 중성 또는 환원되는 순환기체(circulation gas)가 취입된다.
상기 스틸 용융체의 탈황반응, 환원반응 및 정련반응을 위한 방법의 단점은 액상 금속 안으로 침지되는 벨 내에서 반응성 슬래그가 형성된다는 것이다.
또한 EP 0 347 884 B1에는 용융된 스틸의 가스제거 및 탈탄방법이 개시되어 있다. 상기 방법에서 스틸은 용기로부터 진공챔버 안으로 유도되고, 상기 진공챔버 내에는 소정의 간격으로 산소랜스가 배열되고, 이 랜스로부터 산소 또는 산소함유 기체를 CO의 연소를 위해서 진공챔버 내에 존재하는 용융된 스틸의 표면 가까이에 취입한다. (CO +CO2)/배기가스량 또는 CO/(CO + CO2)의 미리 예정된 비율을 고려한 상태에서 산소 또는 산소함유기체를 CO 연소를 위해 랜스를 통하여 상기 진공챔버 내에 존재하는 스틸 용융체의 표면 가까이에 공급한다.
상기 방법에는 일정한 압력 비율에서 상기 용융체가 화학적으로 가열되고, 한정된 산소과입량이 취입되는 것을 추측할 수 없다.
본 발명은 폐쇄된 야금 용기(metallugical vessel)내의 스틸 용융체를 탈탄하기 위한 방법에 관한 것으로서, 폐쇄된 야금 용기는 진공 설비에 연결되고, 랜스(lance)를 통해서 산소가 야금 용기 내로 공급되고, 가연물 공급장치를 통해서는 금속 가연물(metallic combustible material)이 야금 용기 내로 공급될 수 있다. 본 발명은 또한 상기 방법을 실시하기 위한 상응하는 장치에 관한 것이다.
도 1은 진공 용기에서의 처리의 도면.
도 2는 개방된 공급도관 및 배출도관을 갖는 용기에서의 처리도면.
도 3은 폐쇄된 레이들에서의 처리 도면.
본 발명의 목적은, 산화물의 고순도가 실현된 상태에서 탈탄시간의 단축 및 탄소함유량의 감소가 이루어지는 용융체의 탈탄작용을 위한 방법 및 이에 상응하는 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 방법은 청구항 제 1 항 및 장치의 청구항 제 4항을 특정짓는 특징들에 의해 달성된다.
본 발명에 있어서, 상기 탈탄작용 동안 탄소제거를 위해 산소가 추가로 취입되고, 이와 동시에 금속 가연물이 분배되어 공급된다.
공지된 진공설비 내에서 종전까지는 안정적으로 주조된 (Al, Si 또는 Al-Si-환원) 용융체 또는 비안정적으로 주조된 용융체(탈탄용융체)만이 성공적인 탈탄작용 및 이에 이어지는 환원작용후에 화학적으로 가열되었다. 그 이유는 가열용 알루미늄 추가시 탈탄작용에 필요한 산소를 낮추었기 때문이다. 상기 반응에 있어서 첨가된 산소에 의해 알루미늄이 연소됨으로써 얻어지는 에너지는 활용되지만 종래의 방법에서는 탈탄반응이 심하게 제어되었고, 예상되는 탈탄산소에는 미치지 못하였다.
본 발명에 있어서, 이와 같은 단점은 방지되며, 탈탄과정중에 발생하는 열손실은 알루미늄 또는 이와 유사한 제품들을 이용한 가열과정을 통해 보완된다. 상기한 산소첨가에 있어서, 상기 용융체 내에 시한적으로 산소가 과잉된다. 이 산소 과잉은 추가적인 산소로서, 이는 금속 가연물 또는 가연 복합물을 연소시키기 위한 진공설비 내에서 탈탄작용 동안 비안정적으로 주조된 용융체를 추가로 필요로 하며, 상기 탈탄과정에 나쁜 영향을 주지 않는다. 상기 과잉산소는 긍정적인 열역학 및 동력학 효과를 나타내고, 탈탄과정을 촉진시킨다. 압력에 크게 의존할 뿐만 아니라 특히 열에 의존하는 탈탄반응 [C] + [O] = (CO)는 화학적 가열시 특히 개방된 공급도관 및 배출도관을 갖는 용기 안의 용융체 일부분의 단시간 과열이 상기탈탄반응에 촉매작용을 함으로써 가속된다.
또한 특히 상기 화학적 가열수단은, 예를 들어 상기 탈탄작용을 가속시키기 위한 알루미늄 그릿(aluminium grit)의 형태로 사용될 수 있다. 가열시 형성되는 Al2O3입자는 열역학 효과 이외에도 이른바 반응 동력학에도 영향을 준다. 상기 환원물질은 이핵(異核)으로서 작용함으로써 특히 CO 기포의 형성으로 인해 탈탄속도를 가속시킬 수 있다.
바람직한 형태로 복합설비가 사용된다. 상기 복합설비에서는 산소 및 금속 가연물이 운반된다. 상기 복합설비는 특별 도관을 통해서 상기 용기에 공급되는 과립상(granular) 물질의 경우에 바람직하다.
상기 방법을 통해 각각의 부분적인 온도상승은 진공상태에서 탈탄과정 동안 실현될 수 있다. 상기 방법의 장점으로는, 전형적인 온도손실은 예를 들어 불충분하게 예열된 정련 용기 또는 스틸 레이들 및 속도완화와 이로 인한 수송시간 또는 늦춰진 처리시간에 의해 보완된다.
탈탄단계 동안 상기 탈탄용융체의 원하는 화학적 가열을 통해서 컨버터 온도 또는 출탕구 온도를 하강시킬 수 있다. 이는 다음의 경우:
- 컨버터에 있어서,
- 비교적 높은 컨버터 보존성
- 지속적 고철장입시 높은 가변성
- 탭에서 탭으로의 비교적 짧은 시간
- 아크로에 있어서,
- 탭에서 탭으로의 비교적 짧은 시간
- 비교적 적은 특별 전극의 사용
- 비교적 적은 특별 에너지의 사용
으로 이어진다.
상기한 방법은 첨부된 도면의 실시예에서 나타나는 바와 같이 매우 다양한 주조형태에서 사용될 수 있다.
도 1은 뚜껑(44)이 구비된 진공 용기(43)를 나타내고, 상기 진공 용기는 흡입도관(suction pipe)(42)을 통해 진공설비(41)에 연결된다. 상기 진공용기 내에는 케이싱(casing)(12)을 갖는 야금용기(10)가 설치되고, 상기 케이싱의 내부에는 내화 라이닝부(13)가 구비되어 있다. 상기 용기는 용융체(S)로 채워진다.
측정랜스(28) 및 복합랜스(31)는 상기 뚜껑(44)을 관통하여 돌출한다.
상기 복합랜스(31)는 산소 공급라인(32) 및 금속물질 공급라인(33)을 가진다. 상기 산소 공급라인(32)와 금속물질 공급라인(33)에는 각각 차단밸브(34, 35)가 설치되어 있다. 상기 차단밸브(34,35)에는 제어밸브(23,25)가 연결되고, 상기 제어밸브들은 제어라인(24, 26)에 의해 제어기(22)와 연결된다. 상기 제어기(22)는 측정라인(27) 및 상기 용기 내의 압력(P)을 측정하기 위한 특정부재(29)와, 상기 측정랜스(28)에 있는 온도(T)를 측정하기 위한 측정부재(21)와 연결되어 있다.
도 2에서는 개방된 야금 용기(10)가 사용되고 있다. 상기 야금 용기는 용융체로 채워지고, 이때 상기 용융체 내로 개방된 공급도관 및 배출도관을 갖는 용기(45)의 공급도관(46) 및 배출도관(47)이 침지한다. 상기 용기(45)는 흡입도관(42)을 통해 진공 설비(41)와 연결된다. 복합랜스(31)에 추가해서 특히 입자가 큰 고체의 공급을 위한 도관(38)이 상기 용기(45) 내로 돌출하며, 상기 도관은 차단밸브(37)를 통해 가연물 탱크(36)와 연결된다. 제어기는 도 1에서의 장치와 동일하게 형성되어 있다.
도 3은 용기(10)을 나타내고 있고, 상기 용기는 벨(bell)(14)을 가지는 뚜껑(15)에 의해 폐쇄되며, 상기 벨의 출구는 상기 용기(10) 내에 존재하는 용융체(S)내에 침지되어 있다.
상기 진공 설비(41)와 연결되는 흡입도고나(42)은, 벨(14)과는 차단밸브(48)를 통해 연결되며, 뚜껑(15)와는 차단밸브(49)를 통해 연결되어 있다. 제어기는 도 1또는 도 2에서의 장치와 동일하게 형성되어 있다. 압력측정을 위한 측저부재(29)가 벨(14)의 내부챔버(17) 및 용기, 여기에서는 레이들(10)의 내부챔버(11)에 설치되어 있다.
온도 측정부재(21)은 상기 용기(10)의 금속 케이싱(12)을 관통하여 상기 내화 라이닝부(13)안에 설치되어 있다.
-위치리스트-
10 야금용기 11 용기의 내부챔버
12 케이싱 13 내화 라이닝부
14 벨 15 뚜껑
17 벨의 내부챔버
측정 및 조절장치
21 측정부재 22 제어기
23 O2제어밸브 24 O2제어라인
25 가연물 제어밸브 26 가연물 제어라인
27 측정라인 28 온도 측정랜스
29 압력 측정부재
매체
31 복합랜스 32 산소 공급라인
33 금속 가연물 공급라인 34 O2차단밸브
35 제1 가연물 차단밸브 36 가연물 탱크
37 제2 고체 차단밸브 38 고체 공급도관
진공장치
41 진공설비 42 흡입도관
43 진공용기 44 뚜껑
45 용기 46 공급도관
47 배출도관 48 밸 차단밸브
49 레이들 차단장치
A 가연물 O2산소
T 온도 P 압력

Claims (8)

  1. 진공 설비에 연결되고, 랜스를 통해서 산소가 공급되며, 가연물 공급장치를 통해서 가연물이 공급되는, 폐쇄된 야금 용기 내의 스틸 용융체를 탈탄하기 위한 방법에 있어서,
    용융체를 상기 용기 내에 채우고, 압력이 100 mbar 이하로 낮아진 후에 탈탄작용 동안 이용되는 산소보다 많은 양의 과잉산소를 초기 10분간 용기내로 취입하는 단계와,
    상기 과잉산소를 취입하는 동안에 복합랜스를 통해 금속 가연물을 용기내에 분배하여 공급하는 단계
    를 포함하는 탈탄방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속 가연물은 알루미늄 파우더 또는 알루미늄 그릿 또는 복합 가연물인 Al, Fe, Si, Mn인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속 가연물은 일정량으로 분배되어 비연속적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 진공 설비와 연결되고, 공급장치를 통해 가스 및 과립상 고체가 공급될 수 있는 내부챔버를 가지는 폐쇄 가능한 용기를 가지고 스틸 용융체를 탈탄하기 위한 장치에 있어서,
    상기 폐쇄 가능한 용기 내에 설치되어, 상기 용융체의 온도(T) 및 압력(P)을 감지하는 측정부재(21, 29),
    상기 측정부재(21, 29)와 연결된 제어기(22),
    상기 제어기에 연결되어 산소(O2) 및 금속 가연물(A)의 공급을 제어하는 제어밸브(23, 25).
    산소 및 금속 가연물을 공급하는 공급라인(32, 33)을 통해 상기 제어밸브(23, 25)에 연결되, 공급라인(32, 33)의 산소 및 금속 가연물의 공급을 단속하는 차단밸브(34, 35) 및
    상기 공급라인(32, 33)들이 배열되어 있는 복합랜스(31)
    를 포함하는 탈탄장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폐쇄 가능한 용기는 뚜껑(44)이 구비된 진공 용기(43)이고,
    상기 진공 용기 내에는 제거 가능한 야금용기(10) 설치되며,
    상기 온도 측정부재(21)가 장착되는 랜스(28)가 장착되는 랜스(28)가 상기 뚜껑(44)을 관통하여 상기 야금 용기(10) 내의 용융체(S)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 폐쇄 가능한 용기는 개방된 공급도관 및 배출도관을 갖는 용기를 포함하고, 이 용기의 공급도관 및 배출도관(46, 47)은 야금 용기 내의 용융체(S) 안에 침지되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    야금 용기(10)의 용기 출구(16)를 폐쇄하는 뚜껑(15)을 관통하여 상기 용융체(S) 안까지 돌출하는 벨(14)을 포함하고,
    상기 공급라인들이 상기 벨의 내부챔버(17) 안으로 돌출하며, 상기 공급라인들에 차단밸브(34, 35)를 제어하는 제어밸브(23, 25)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 복합랜스(31)의 금속 가연물을 위한 공급라인(33)에 추가해서 상기 용기 안으로 돌출하는 도관(38)을 포함하고, 상기 도관을 통해서 특히 과립상 고체가 가연물 탱크(36)로부터 운반될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
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