KR100325711B1

KR100325711B1 - 전기로슬래그포밍보조제

Info

Publication number: KR100325711B1
Application number: KR1019970031915A
Authority: KR
Inventors: 이광근; 이상호
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 2002-06-26
Also published as: KR19990009495A

Abstract

전기로 슬래그 포밍을 향상시키기 위해 산소와 고체탄소의 취입비가 22.7N㎥t-s :15.5㎏/t-s)수준을 유지하며, 이때 입도가 2∼4㎜인 고체탄소를 랜스를 통해 취입하는 슬래그 포밍작업에 있어서, 상기 슬래그 포밍작업에 에이 오우 디(AOD) 스테인레스 공정 슬래그가 중량%로 60%이내의 CaO와 30%이내의 SiO₂및 10%이내의 기타성분으로 조성되는 분체를 고체탄소와 함께 취입하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 포밍 보조제를 제공한다.

Description

전기로 슬래그 포밍 보조제

본 발명은 전기로 정련시의 포밍(foaming)작업에서 사용되는 포밍 보조제에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 전기로 슬래그의 점도를 높혀 포밍 작업의 효율을 높일 수 있는 포밍 보조제에 관한 것이다.

슬래그 포밍방법은 전기로 정련시 철 스크랩 및 대체철을 장입하여 용해 후 아크를 사용할 때 열방산 손실을 억제하거나 강욕(鋼浴)으로 열전도율을 향상시키기 위하여 필요한 것으로서, 포밍을 통하여 전류 및 전압 편차를 감소시킬 수 있으며 또한 아크발생에 따른 소음을 감소시킬 수 있고 나아가서 대기중으로 부터의 흡질(吸窒)을 줄일 수 있다.

포밍을 일으키기 위한 방법으로는 카본(carbon)을 취입하는 방법이 주로 이용되고 있다. 즉, 산소를 수송가스(carrier gas)로 하여 탄소분말을 용강표면의 슬래그 층으로 취입하여 포옴(foam)을 유발하고, 이 포옴에 의하여 열방산 손실을 막고 아크에 의한 노체 측벽의 손상등을 방지할 수 있게 되는 것이다. 이러한 카본 취입은 또한 강의 탈산 및 FeO의 환원효율을 향상시켜 아크로의 열효율도 높이며 유가금속의 회수를 위하여도 사용된다. 이를 화학식으로 나타내면 다음과 같다.

C + 1/20₂= CO(g) (+29.040 cal/mol)

C + (FeO) = [Fe] + CO(g) (-35.460 cal/mol)

으로서 발생되는 CO(g)가 슬래그층에 포집되어 융기되는 현상을 활용한다. FeO의 환원반응은 흡열반응이므로 전체적으로 슬래그 포밍작업의 기본조건으로 온도의 유지가 필요하다. 따라서 이러한 흡열반응에 필요한 열의 충분한 공급을 고려한 포밍제로서 일본 특허 소 60-82607에서 제안된 SiC분체를 고제탄소의 일부를 대체해서 사용하거나 고체탄소와 분할사용(일본특허 소 60-67611, 소 60-67612)하는 것이 알려져 있다. 이는 하기의 화학식 3과 같이 나타난다.

3(FeO + SiC =3[Fe] + (SiO₂) + CO(g) (+ 33.500 cal/mol)

이 방법은 열의 보상이라는 측면에서는 효과가 있으나 SiC 분체의 경제성 측면에서 50%정도를 사용하여야만이 효과적이므로 실용성에 한계가 있다. 이외에 CaCO₃을 사용해서 가소반응(calclnation)에 의한 CO가스를 활용하여 포밍을 유발하는 방법이 있으나 실용적이지 못하다.

이러한 슬래그 포밍에 영향을 주는 인자로는 슬래그층 내에의 CO가스 발생뿐만 아니라 슬래그의 물성 즉, 표면 장력 및 점도가 중요한 요인으로 작용하며, 슬래그의 점성이 높아질수록 포밍 작업의 안전성을 높일 수 있다.

따라서, 슬래그의 물성을 적절히 조정하여 포밍 조업의 효율을 높일 수 있는 포밍 보조제를 개발할 수 있다면 바람직하다. 또한 나아가서 환경오염의 문제가 대두되는 제철소에 있어서, 포밍 작업의 효율을 높이며 동시에 환경오염의 측면을 최소화 할 수 있다면 더욱 바람직하다 할 것이다.

본 발명은 슬래그의 물성을 적절히 조절하여 포밍조업의 효율을 높이며, 또한 2 차적인 환경오염의 우려를 최소화 시킬 수 있는 전기로 슬래그 포밍 보조제를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 포밍 보조제를 사용할 때, 용강 출강시 용강온도와 아크 소음도와의 관계를 나타낸 도면.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전기로 슬래그 포밍을 향상시키기 위해 산소와 고체탄소의 취입비가 22.7N㎥/t-s : 15.5㎏/t-s)수준을 유지하며, 이때 입도가 2∼4㎜인 고체탄소를 랜스를 통해 취입하는 슬래그 포밍작업에 있어서, 상기 슬래그 포밍작업에 에이 오우디(AOD) 스테인레스 공정 슬래그가 중량%로 60%이내의 CaO와 30%이내의 SiO₂및 10%이내의 기타성분으로 조성되는 분체를 고체탄소와 함께 취입하는 것을 특징으로 하는 전기로 슬래그 포밍 보조제를 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서 슬래그 포밍에 관련한 영향 인자중 점도는 슬래그 층내에용해되지 않는 용질 입자(solute)가 존재하면 이부분 만큼 겉보기 점도(apparent viscosity)가 상승하여 슬래그 포밍의 효율을 높힌다. 즉 슬래그의 겉보기 점도는 아래의 수학식과 같이 슬래그 층내의 현탁한 고체입자의 비율에 의하여 증가된다.

여기서

는 점도이고

는 순수물질의 점도이며, ε은 현탁한 고체입자의 분율이다. 이러한 현탁한 고체입자의 비율은 온도 변화에 따른 석출화 입자나 외부로부터 유입된 미용해 입자에 기인한다.

본 발명은 이러한 석출 고체입자이 겉보기 점도 능력을 향상 시키기 위하여 전기로 슬래그 물성 자체와 조업온도에 의존하지 않고 외부적으로 인위적인 분체를 사용하여 석출입자의 역할을 제공하여 점도를 높힘으로서 전기로 슬래그 포밍의 효율을 향상시키는 것이다.

즉 스테인래스 에이 오우 디(AOD) 정련 공정에서 발생되는 폐기되는 슬래그 분체의 주성분은 표 1에 나타낸 비와 같이 디칼슘 실리케이트(dicalcium slilcate)로서, 이 디칼슘 실리케이트는 융점이 1700-1800℃에 이르는 것으로 슬래그 포밍이 이루어지는 온도에서 안정하게 존재하여 용해되지 않아 슬래그 포밍 작업을 효과적으로 보조할 수가 있다. 또한 상기 폐기 슬래그는 분체 상태로 존재하기 때문에 기존의 취입설비에 사용할 때에도 별도의 파쇄설비가 필요하지 않다.

하기의 표 1은 스테인레스강을 생산할 때 전기로 및 AOD정련로에서 발생된 최종 슬래그 조성을 나타낸 것이다. 이들 공정에서 발생된 슬래그에는 앞서 언급한슬래그의 점도를 증가시킬수 있는 고융점물질이 존재하기 태문에 단순히 고체탄소와 산소만을 취입하고 있는 현재의 전기로 포밍제에 비해서 [수학식 1]에 나타낸 바와 같이 상대적 점도의 급상승을 가져 올 수 있다. 한편 스테인레스 전기로 공정은 비교적 고급 스크랩과 용선을 장입원료로 사용하는 경우가 많기 때문에 비교적 불순물(예를 들어 P₂O_5,S등)이 낮으며 그 사용비도 전체 슬래그계에 비하면 미미하기 때문에 불순물에 의한 2차오염등은 고려하지 않아도 된다.

[표 1]

스테인레스강을 생산할 때 전기로 및 AOD정련 공정에서 발생된 최종 슬래그 조성 분포(단위: mass %)

상기 표1에서 보듯이 본 발명에 의한 전기로 슬래그 포밍 보조제는 슬래그의 점도를 증가시켜 포밍작업의 효율을 높히며, 나아가서 2 차적 환경오염의 염려를 불식시키며, 또한 파쇄의 번거로움을 없앨 수 있게 되는 것이다.

이하 실시 예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예]

150ton규모의 직류 전기로 조업에 있어서 산소와 카본(고체탄소)의 취입비는 22.7 N㎥/t-s :15.5 kg/t-s)수준을 유지할 때, 본 발명에서 제안한 AOD 스테인레스 정련로 슬래그를 카본과 혼합해서 카본빈(bin)에 장입하여 사용한다. 이때 사용되는 슬래그입도는 현재 사용되는 설비인 카본/산소 메니퓨래이터(manipulator)의 랜스 토출구로 분출될 수 있도록 고체카본의 입도 범위인 2-4mm의 것을 사용하여 랜스를 통해 카본과 동시에 취입될 수 있도록 한다. 사용할 시기는 고체탄소가 취입되는 2차용해기와 과열(superheating)기에 투입되며 혼합비는 중량비로 카본에 대하여 10-15%를 사용하였다. 전기로 조업에서 슬래그 포밍의 크기는 실측이 불가능하므로 현재의 조업에서는 아크 발생시 일정거리에서 측정되는 소음의 정도를 기록하여 상대적인 값으로 평가하기 때문에 본 실시예에서도 이동식 소음 측정기 (portable sound leveler)를 통해 본 발명에서 제안한 슬래그 포밍제를 사용한 경우와 그렇지 않은 경우를 상대적으로 비교하였다. 참고로 전기로 조업에서 아크방전시 슬래그포밍과 이동식 소음측정기의 값 사이에 포움(foam)의 정도를 판정하는 기준을 하기의 표 2에 나타내었다. 하기 표 2에서 보듯이 이동식 소음측정기를 기준으로 95dB이하인 경우에 적정한 포움높이를 확보한 것을 볼수 있다.

[표 2]

전기로조업시 아크방전시 소음도와 포움 높이와의 관계

도 1에서 보듯이 본 발명에서 사용된 AOD 스테인래스 전기로 슬래그를 동시에 투입한 두 가지 경우(10, 15%사용시)는 모두 소음도가 평균적으로 98dB이내를 나타내었다. 여기서 슬래그 포밍에 영향을 미치는 인자중 용강의 온도가 슬래그의 점도, 표면장력 영향인자의 대부분에 관계하므로 출강온도를 기준으로 측정결과를비교하였다. 본 발명의 보조제를 사용하지 않은 일반적인 정상조업의 경우는 그 편차도 커서 그림에서 보듯 103-97dB범위를 나타내어 본 발명에서 제안한 보조제를 사용한 경우가 안정된 포움을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 전기로 포밍 보조제의 사용함으로써 포밍의 효과를 높힘을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명의 전기로 슬래그 포밍 보조제를 통하여 포밍의 효율성을 높일 수 있다. 이러한 전기로 조업에서의 포밍의 안정화는 조업 전력 원단위를 감소시키고 용강으로의 흡질량을 억제하며 나아가서 노체부를 보호할 수 있어 전반적인 조업도 향상을 기대할 수 있게 한다. 또한 본 발명에 따른 포밍 보조제는 스테인래스 에이 오우 디(AOD) 제강 공정에서 발생되는 폐기되는 슬래그 분체를 이용하기 때문에 전기로에 취입시 별도의 파쇄 공정이 필요 없으며, 불순물에 의한 2차오염등은 고려하지 않아도 무방하고, 나아가서 타공정에서 발생된 폐기 슬래그를 적정히 활용하여 제철소 폐기물 재활용에 기여하는 장점을 가진다.

Claims

전기로 슬래그 포밍을 향상시키기 위해 산소와 고체탄소의 취입비가 22.7N㎥/t-s :15.5 ㎏/t-s)수준을 유지하며, 이때 입도가 2∼4㎜인 고체탄소를 랜스를 통해 취입하는 슬래그 포밍작업에 있어서,

상기 슬래그 포밍작업에 에이 오우 디(AOD) 스테인레스 공정 슬래그가 중량%로 60%이내의 CaO와 30%이내의 SiO₂및 10%이내의 기타성분으로 조성되는 분체를 고체탄소와 함께 취입하는 것을 특징으로하는 전기로 슬래그 포밍 보조제.