KR100314841B1 - 래들정련시 포밍저감을 위한 전기로 정련방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기로에서 출강된 용강의 래들정련시 슬래그 포밍이 생기지 않도록 사전에 그 성질을 확보하기 위한 전기로 정련방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용해 및 승열과정으로 이루어지는 전기로 조업방법에 있어서,

상기 승열개시 10분이후에 슬래그의 50-80%를 배제하고, 이후 출강 3분이전에 생석회를 투입하여 염기도를 3이상으로 한다음 출강하는 래들정련시 슬래그의 포밍 저감을 위한 전기로 정련방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

래들정련시 포밍저감을 위한 전기로 정련방법

본 발명은 전기로에서 출강된 용강의 2차정련(이하, '래들정련' 이라함)시 슬래그 포밍이 생기지 않도록 사전에 그 성질을 확보하기 위한 전기로 정련방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기로조업은 철원료를 용해한다음 승열하는 과정으로 이루어진다. 도 1은 이러한 전기로(10) 조업모형을 나타낸 것으로, 도 1(a)에서와 같이 전기로내에 장입된 철원료(1)에 전극봉(2)으로 전기아아크(3)를 발생시켜 발생열로서 철원료(1)를 용해한 다음, 도 1(b)에서와 같이 용해된 용강(4)을 약 1550-1650℃로 숭열시키고, 승온된 용강을 래들로 출강하여 불순물을 제거하고, 성분을 조절하게된다.

이때, 전기로에 형성된 슬래그(5)는 전기로 조업시 양호한 슬래그 포밍을 위해 조제된 것이기 때문에 용강내부에서 가스발생원이 존재할 경우 항상 부풀어 오를 가능성이 높은 성질을 가지고 있다.

따라서, 래들정련시 용강승온, 합금철투입, 용강환류를 위해 용강내 가스를 취입시켜 버블링을 행할 때, 상기 전기로 슬래그(5)가 유입되어 있는 경우 슬래그포밍에 의해 슬래그가 래들밖으로 넘쳐나거나 설비사고를 유발하게 되므로 그 유입을 억제하는 것이 무엇보다 중요하다. 그러나, 이러한 전기로 슬래그는 용강톤당약 5-10kg은 불가피하게 래들로 유출되고 있는 실정이다.

종래, 이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로는 전기로에서 출강된 전기로 슬래그를 배제시키는 방법이 있는데, 이러한 방법은 슬래그를 배재시킬 작업시간이 추가적으로 소요될 뿐만 아니라, 배재를 위한 별도의 설비가 필요하여 생산성 및 경제성이 저하되는 문제가 있다.

또 다른 방법으로는 전기로에서 출강전에 탈산제를 투입하여 완전히 탈산한 후 출강하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 슬래그의 포밍을 일으키는 가스를 제거하여 슬래그 포밍을 억제하는 효과가 있는 반면, 완전탈산이 되기 때문에 슬래그중의 규소, 인 등의 불순성분이 용강내로 환원되어 강의 품질이 저하시키는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 종래문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 강의품질을 확보하면서도 별도의 설비투자나 생산성 저하없이 래들정련시 슬래그 포밍의 발생이 적극적으로 억제되는 전기로 슬래그를 확보하기 위한 전기로로 정련조업방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 전기로 조업과정을 나타내기 위한 모식도

도 2는 슬래그의 염기에 따른 슬래그 포밍의 높이를 나타내는 그래프이다.

*도면의 주요 부호에 대한 설명*

1.철원료 2.전극봉 3.전기아아크 4.용강 5.슬래그 10.전기로

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용해 및 숭열과정으로 이루어지는 전기로 조업방법에 있어서,

상기 승열개시 10분이후에 슬래그의 50-80%를 배제하고, 이후 출강 3분이전에 생석회를 투입하여 염기도를 3이상으로 한다음 출강함을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

일반적으로 전기로 조업은 승열 및 용해 과정에서 부원료로 생석회 또는 돌로마이트를 적절하게 첨가하여 염기도(CaO/SiO₂)를 1.5-2.5로 조절하여 조업하고 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 염기도가 1.5-2.5일 때 슬래그가 가장 높이 부풀어 올라 전기아아크를 효과적으로 감싸 주어서 전열효율을 상승시키고, 노설비를 보호할 수 있기 때문에 슬래그 포밍을 인의적으로 조장하면서 조업하고 있다.

이와 같이 슬래그의 포밍은 영기도와 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있으며, 이러한 관점에서 보면, 염기도가 3이상으로 된 슬래그 즉, 슬래그 포밍이 억제되는 영기도를 가진 슬래그를 래들로 출강하게 되면 슬래그포밍이 억제 될 수 있다.

그런데, 전기로 정련조업시 염기도를 상승시킨 슬래그를 래들로 출강하면, 래들정련시 슬래그 포밍이 억제되지만, 그에 따른 전기로 정련조업시 전열효율의저하 및 노설비손상 그리고 승온된 용강의 열손실 등을 초래할 수 있으므로 단순히 염기도만을 조절하는 것은 역효과가 날 수가 있다.

본 발명은 이러한 염기도와 슬래그 포밍의 관계 및 전기로 조업조건을 종합적으로 고려한 것으로서, 염기도를 3이상으로 조절하기 위해 슬래그의 배재시점 및 배재량 그리고, 그에 따른 생석회의 투입시점 등을 설정하는데, 그 특징이 있는 것이다.

구체적으로 설명하면, 본 발명은 슬래그의 염기도를 종래와 같이 전기로 조업에 효과적인 1.5-2.5로 조절하여 용해 및 승열초기 및 중반단계까지 정련조업한 다음, 이후 이전 단계에서 인위적으로 슬래그 포밍이 일어나도록 조장된 슬래그의 물성을 변화시켜는 것이다. 즉. 승열후반단계에서는 슬래그의 염기도가 3이상이 되어도 정련조업에 극히 영향이 적으므로 이시점에서 슬래그의 염기도를 조절하는 것이다.

즉, 본 발명에 의하면, 통상의 방법대로 전기로에 철원료를 장입한 다음, 철원료를 용해하고, 이후 승열 후반단계에서 슬래그를 배제한다. 종래에는 승온후반 이전의 단계에서 전기로내의 슬래그 배재구를 통하여 자연적으로 흘러나오는 슬래그만 배재할 뿐 그 이후에는 슬래그를 배재하지 않았는데, 본 발명에서는 염기도 조절을 위해 투입되는 생석회량을 감소시키기 위해 인위적으로 슬래그를 배재하는 것이 필요하다. 이때, 슬래그 배재시점이 중요한데, 본 발명에서는 승온개시 10분이후에 배재 하는 것이 필요하다.

그 이유는 만일, 슬래그 배재를 승온개시 10분 이내에 하게 되면, 용강중의불순성분이 완전히 정련되지 않은 상태에서 슬래그가 배재되기 때문에 이후, 생석회의 투입으로 만들어진 슬래그에 의해 용선중 산화정련되는 규소가 발생하게 되고, 이 규소는 용강중에 취입하는 산소와 반응하여 실리카(SiO₂)로 생성되어 염기도를 낮추기 때문에 염기도를 3이상으로 관리하는데 어려움이 따르기 때문이다.

또한, 상기와 같이 승열개시 10분이후에 배재되는 슬래그 양은 전체슬래그중에 50-80%로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 슬래그 배재량이 50%미만의 경우 슬래그 배재량이 적어 남아 있는 슬래그의 염기도를 조절하기 위해서 다량이 생석회가 투입되므로 비경제적이기 때문이다. 또한, 슬래그 배재량이 80%를 초과하는 경우 배재량이 많아 슬래그를 배재하는데 시간이 많이 걸리며, 더욱이 배재후 슬래그 층이 얇아 열효율이 떨어져 전기로 승열단계에 악영향을 미치기 때문이다.

상기와 같이 배재되어 남아 있는 슬래그의 염기도를 3이상으로 조절하기 위해 생석회를 투입하는데, 그 투입시점은 상기 슬래그 배제이후, 그리고 용강의 출강 3분이전에 투입하여야 한다.

즉, 생석회를 출강 3분이내에 투입하게 되면, 생석회가 충분히 재화되지 않아 실제 염기도 상승에 기여하는 효과가 적을 수 있기 때문에 생석회 투입시점을 출강 3분이전에 하도록 하는 것이다.

이때, 생석회의 투입량은 전기로에 용해하는 철원료의 종류와 초기 부원료사용량에 따라 달라질 수 있기 때문에 슬래그 배재후 전기로내에 남아있는 슬래그량과 성분을 고려하여 염기도를 3이상으로 할 수 있는 양이면 된다. 이러한 생석회의투입량을 결정하는 식을 나타내면 하기 식 1과 같다.

상기와 같이 전기로 슬래그의 염기도를 3이상으로 한 다음, 용강을 래들로 출강하면, 이후의 래들정련시 슬래그 포밍이 억제되는 것이다.

이때, 전기로에 있는 용강을 출강하면, 전기로에는 슬래그가 일부 남아 있는데, 본 발명에서는 종래와는 달리 이를 배재하지 않고 여기에 철원료를 장입하여 전기로 정련을 연속적으로 수행한다.

왜냐하면, 본 발명에 의해 남게된 슬래그에는 생석회가 주성분으로 포함되어 있기 때문인데, 이러한 슬래그의 재사용은 연속적인 전기로 정련시마다 투입하던 생석회의 투입량을 효과적으로 절감할 수 있게 되어 생석회를 절약할 수 있는 부수적인 효과를 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

실시예

130톤 전기로에 철원료를 1차 장입-1차용해-2차장일-2차용해-숭열하고, 이후출강하였는데, 이때의 생석회 투입시기 및 투입량은 하기표 1에 나타내었다.

상기 표1에서 본 발명예의 생석회투입량은 먼저, 승열후반단계 이전까지는 용강톤당 20-40Kg투입하는 종래의 방법과 마찬가지로 투입하였고, 이후 승열후반단계에서 생석회투입량의 결정은 상술한 수학식(1)에 의해 결정하였다.

즉, 본 발명의 전기로 정련조업에 따르면

전기로내 슬래그량: 11700kg

슬래그의 배재량: 60%(7020Kg)

배재직전 슬래그 성분:CaO-30중량%, SiO2-15중량%

생석회투입후 출강전까지 슬래그 재화율:80% 였다.

이러한 슬래그 데이터를 상기 식(1)에 대입하여 생석회투입량을 계산하였다.

즉, ((11700-7020)×0.3+ CaO투입량)≥3×(11700-7020)×0.15

CaO투입량≥702Kg

따라서, 실제 생석회의 투입량은 702kg/재화율=877.5Kg이었다.

상기표 1과 같이 생석회를 투입하면서 정련조업하였는데, 그외의 구체적인 조업방법은 다음과 같다.

먼저, 철원료 및 슬래그 조제를 위한 부원료의 투입후 전기로를 뒤쪽으로 3-5도 경동시킨 상태에서 아아크를 발생시켜 용해를 행하고, 승열후반단계이전(승열개시후 10분이전)에서 전기로를 정립시켜 아아킹을 한 상태로 과도하게 부풀어오른 전기로내의 슬래그를 배재구를 통해 자연적으로 흘러나오도록 유도하였다.

이후, 발명예의 경우 승열개시 10분 이후에 전기로를 앞쪽으로 기울여서 전기로 슬래그의 60%정도까지 배재시킨 다음, 생석회를 상기표 1과 같이 예상 출강시간 5분이전에 투입하여 승온을 완료하고, 출강하여 래들정련을 실시하였다.

그리고, 종래예의 경우 승열개시 10분 이후에는 슬래그 배재를 하지 않았고, 또한 생석회를 추가적으로 투입하지 않았다.

상기와 같이 전기로 조업한 용선을 LF 및 VTD로 출강하고, 슬래그 조성 및 염기도를 조사하여 하기 표 2에 나타내었고, 이러한 용선 및 슬래그를 래들정련할때의 포밍발생실적을 조사하여 하기 표3에 나타내었다.

이때, 상기 LF공정에서는 래들바닥 투기성블럭으로 Ar을 30N㎥/Hr유량으로 버블링을 5분간 실시하였으며, 상기 VTD공겅에서는 50mBar이하 진공에서 래들내30N㎥/Hr 유량으로 버블링을 5분간 실시하였다.

상기표 1 및 2에서 알 수 있듯이, 본 발명예(1-2)의 경우 종래예(1-2)와 비교하여 승열후반단계에서 생석회를 투입하고, 그 투입전에 슬래그의 배재를 실시함으로써 출강시 래들내로 불가피하게 유출되는 슬래그의 조성을 조절하여 래들정련시 작업중단 발생을 현격하게 줄일 수 있었다.

이때, 본 발명예(1-2)에서는 생석회를 승열후반단계 이전에서 종래예(1-2)와 똑같이 투입한다음, 승열후반단계에서 생석회를 추가로 투입하여 그 투입량이 증가함을 알수 있다.

그러나, 출강후 남아있는 슬래그를 버리지 않고, 상기 표 1에 나타난 용해 1단계의 생석회투입량을 대체하면, 후속되는 전기로 정련에서는 생석회투입량의 추가 없이 조업할 수 있으므로 생석회의 투입량의 증가 없이도 래들정련시 슬래그 포밍을 억제할 수 가 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전기로 정련조업시 슬래그의 염기도 조절을 통하여 종래와 비교하여 래들정련시 슬래그 포밍이 저감되는 유용한 효과가 있다.

또한, 전기로의 용강를 출강한 후 전기로에 남아 있는 슬래그를 재사용함으로써 생석회의 사용량을 절감할 수 있는 부수적인 효과가 있다.

Claims (2)

1. 용해 및 승열과정으로 이루어지는 전기로 조업방법에 있어서,

   상기 승열개시 10분이후에 슬래그의 50-80%를 배제하고, 이후 출강 3분이전에 생석회를 투입하여 염기도를 3이상으로 한다음 출강함을 특징으로 하는 래들정련시 슬래그의 포밍 저감을 위한 전기로 정련방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 출강후 전기로에 남아 있는 슬래그는 배재하지 않음을 특징으로 하는 래들정련시 슬래그의 포밍 저감을 위한 전기로 정련방법.

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