KR100338649B1 - 산화티타늄이함유된머드의제조방법및그제조된머드를이용한출선구심도확보방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래 머드재(12)에 TiO₂를 첨가하여 혼합한 TiO₂함유 머드재(13)를 제조하는 방법과 상기 방법으로 제조된 TiO₂함유 머드재(13)를 종래 머드재와 적정사용 비로하여 머드건(11)에 장착시켜 출선구(14)에 압입함으로서, TiO₂의 환원반응

TiO₂+ 2C = Ti + 2CO

TiO₂+ Si = Ti + SiO₂

TiO₂카본반응

TiO₂+ C + N → TiC, TiN을 일으켜 TiC, TiN을 형성시켜줌으로서 점도 증가에 의한 용선 중의 유동성을 저하시켜 주며, 생성된 TiC, TiN이 티타늄베어(15)를 형성시켜 출선구 내측 부위에 부착되게 함으로 노저 벽부의 침식 손상을 방지하며 출선구 심도(14-1)도 깊어지게 하는 TiO₂가 함유된 머드의 제조방법 및 이를 이용한 출선구 심도 확보 방법에 관한 것이다.

Description

산화티타늄이 함유된 머드의 제조방법 및 그 제조된 머드를 이용한 출선구 심도 확보방법 {Tap hole lenghten method by using TiO2 contained mud}

본 발명은 TiO₂가 함유된 머드의 제조방법 및 그 제조된 머드를 이용한 출선구 심도 확보방법에 관한 것으로, 상세하게 설명하면 기존의 머드재에 TiO₂를 첨가하여 열적 충격에 강한 TiO₂함유 머드재를 제조하는 방법과 그 제조된 머드재로 출선구를 폐쇄함으로써 출선구 내의 용탕에 의한 열적충격을 막아주며 출선구 심도가 짧아지는 것을 방지시켜주는 출선구 심도 확보방법에 관한 것이다.

용광로는 제철설비의 주된 설비로서 철광석을 환원하여 철을 제조하는 설비다. 용광로에서는 제철공정은 철광석과 연료로 이용되는 코크스와 용제로 사용되는 석회석을 상기 용광로에 번갈아 장입하고 로 하부의 송풍구를 통하여 예열된 공기를 불어넣어 연소시켜주면 코크스 연소에 의하여 생성된 고온의 CO가스가 로 속을 통하여 올라가며 철광석과 화학반응을 일으켜 철광석이 환원되는 과정으로 이루어진다. 이러한 과정을 거쳐 환원된 용융물은 출선구를 통하여 탕도로 유입되며 탕도에서는 비중차에 의해 용선과 스래그가 분리되고 용선은 후공정으로 이송된다.

한편, 상술한 용융물의 출선 과정에서 용융물의 출선 전에는, 도1에 도시된 바와 같이, 출선구(14)는 머드건(11)을 통해 투입되는 머드(12)에 의해 폐쇄되어 있다. 그러나, 출선작업을 위하여는 단부에 비트가 구비된 개공기로 출선구(14)에 봉입된 머드재를 굴착하게 된다. 출선구의 개공과 동시에 로(10) 내의 용융물이 출선구로 배출됨에 따라 로내 출선구 주변의 용융물의 흐름이 증가한다. 이러한 용융물의 흐름은 출선구 주변 로 벽부에 기계적, 열적 충격을 가하며, 그 충격에 의해로 벽부가 침식 손상됨으로 상대적으로 출선구(14)의 심도(14-1)가 짧아지는 문제가 있었다.

출선구의 심도가 짧은 경우에는 출선구 로 벽에 무리를 주게되어 로의 수명을 감소시키게 된다. 또한, 출선완료후 출선구를 머드건을 이용하여 다시 머드로 폐쇄하는 과정에서 머드 충진시 머드가 새어나오거나 머드압력이 상승하는 문제를 야기시켜 출선구 폐쇄작업에 어려움을 주는 문제가 있었다.

상기한 문제를 해결하기 위한 방편으로 열적 충격에 강한 TiO₂광석이나 분광을 용광로 상부에서 장입물인 철광석,코오크스와 함께 투입하거나 특정 풍구를 통하여 투입하여 로저 벽 연와를 열적 충격에서 보호하여 궁극적으로는 출선구 심도를 보호하려는 방법이 시도되고 있으나, 이는 효율적으로 출선구 심도(14-1)를 보호하지 못하며 투입되는 TiO₂광에 의한 경비가 증대되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결할 수 있도록 TiO₂가 함유된 머드를 제조하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 TiO₂함유 머드를 출선구 폐쇄시 출선구에 충진하여 출선구 내측 벽부에 티타늄베어를 형성시켜 국부적인 내벽을 보호하며 궁극적으로는 출선구 심도를 확보시키는 방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 출선구 폐쇄용 머드 투입 방법을 도시한 구성도

도 2는 본 발명의 실시예를 나타낸 머드건에 TiO₂함유 머드를 충진하여 출선구에 압입하는 방법을 도시한 사시도

도 3은 본 발명의 TiO₂함유 머드를 이용한 출선구의 심도 확보 과정을 설명한 흐름도.

도4 는 머드재에 따른 출선구 심도 길이 변화를 보이는 그래프.

도5는 본 발명의 머드재를 이용한 출선구 심도 변화에 대한 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 용광로 11: 머드건

12: 종래의 머드재 13: TiO₂함유 머드재

14: 출선구 14-1: 심도

15: 티타늄베어

발명이 이루고자하는 기술적 과제를 성취시키기 위한 본 발명에 따른 머드의제조방법은 기존의 머드(MS-2, MRC-5, MRC-7)에 TiO₂30중량 %를 첨가하여 혼합하는 단계를 거쳐 제조되는 TiO₂함유 머드 제조방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 출선구 심도 확보방법은 상기 TiO₂함유 머드를 머드건의 선단부에 40중량%, 후부에 기존머드 60중량%를 장착하여 출선구를 봉입하는 방법으로 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

통상 용선 중에 Ti가 0.8 중량 %이상 함유되면 1500℃에서는 용선이 거의 유동되지 않는다. 본 발명은 이러한 원리를 이용한 것으로서, 도2에 도시된 바와 같이, TiO₂함유 머드(13)를 사용하여 출선구(14)를 폐쇄시키는 경우 출선구 주위의 용선의 유동성이 저하되어 로 내벽이 열적, 기계적 충격에 의한 침식을 적게 받게되어 출선구 심도(14-1)를 길게 유지하는 것이다.

본 발명에 따른 TiO₂함유 머드(13)를 사용함으로 TiO₂의 환원반응과 카본반응을 통해 TiC, TiN을 형성하고 이의 형성에 의한 점도 증가에 따라 용선 중의 유동성을 저하시켜 효과적으로 티타늄베어(15)층을 형성하게 된다. 티타늄베어(15)는 TiN에 TiC가 고용된 적동색의 물질과 코크스, 그래파이트, 슬래그, 입선 중에 혼합된 고용물을 총칭한다. 티타늄베어(15)는 슬래그와 그래파이트, 입선 등의 혼합상태로 화학성분은 변화되지만, 일반적으로 SiO₂4∼26%, Al₂O₃4∼13%, Fe 3∼30%, MgO 0.2∼4%, C 2∼20%, Ti 15∼30% 범위에 속하며, 로저의 선철과 로 벽의 경계에TiN, 그래파이트, 슬래그, 입선 등의 혼합물로써 부착물의 상태로 존재한다.

구체적으로, 본 발명은 도3에 도시된바와 같이, TiO₂함유 머드(13)를 머드건(11)에 충진하여 출선구(14)에 압입하면 TiO₂의 일부는 스래그 중에 유입되고 다른 일부는 다음과 같은 환원반응

TiO₂+ 2C = Ti + 2CO

TiO₂+ Si = Ti + SiO₂

및카본반응

TiO₂+ C + N → TiC, TiN

을 일으키게 되며, 상기 반응에 의해 TiC, TiN이 형성되고 점도 증가에 의한 용선 중의 유동성을 저하시켜 주고 생성된 TiC, TiN이 성장되며 티타늄베어(15)를 형성시키며 티타늄베어(15)가 출선구(14) 내측 부위에 부착됨으로 출선구 심도(14-1)는 깊어지게 되고 로저 벽부의 손상도 억제되는 것이다. 상기 티타늄 화합물은 표1에 도시된 바와 같이, 용융점이 매우 높은 것을 발견할 수 있다. 따라서, 용융점이 높은 Ti화합물인 TiN이 함유되며 점도가 높은 상태로 로저의 로벽에 부착된 Ti베어는 로벽을 용선의 열적, 기계적 충격에서 보호하여 출선구 심도를 확보시켜주는 것이다.

[표 1] 금속Ti 및 Ti화합물의 물성

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 설명하면 다음과 같다.

(실시예 1)

TiO₂함유 머드재중 TiO₂의 적정사용량을 산출하기 위하여 기존 머드재(12)인 MRC-7에 TiO₂를 10중량%, 30중량%, 40중량%를 배합한 머드재의 물성 및 침식시험을 실시한 결과 표2에 표시된 결과를 얻었다.

[표 2]

표2에 표시된 바와 같이, 고온에서의 압축강도 및 곡강도는 TiO₂30% 배합시 가장 우수한 강도가 유지되며, 스래그 침식지수에서도 침식지수가 가장 낮게 나타나 TiO2함량이 30%인 것이 가장 좋은 특성을 나타낸 것을 알수 있었다.

(실시예 2)

표3과 같이 배합되어 TiO₂가 30%첨가된 머드와 기존 머드재의 적정사용비를알아보기 위한 실험을 조업중에, 도2와 같이 머드건(11)을 이용하여 출선구를 폐쇄하였다. 즉, 머드건(11)의 선단부에 TiO₂함유 머드(13)를 각각 20, 40, 60% 충진하고, 후단부에는 기존의 머드재(12)를 각각 80, 60, 40% 충진하여 사용하였다. 도4는 그 결과를 보이고 있다.

[표 3]

도 4에 도시된 바와 같이, TiO₂ 함유 머드재와 기존 머드재의 사용비가 20:80인 경우(①)에는 출선구 심도가 2900mm 이하로 출선구 심도 확보에 영향을 끼치지 못하는 것으로 판단되었으며, 60:40인 경우(③)에는 출선구 심도가 3000mm 이상으로 심도 확보에 약간의 영향을 주는 것으로 판단되나, TiO₂함량의 증가에 따른 내침식성이 저하되어 출선구 내주면의침식으로 침식으로 출선구 지름이 확장되어 조기에 출선구를 폐쇄시켜야 하는 문제가 발생되었으며, 40:60인 경우(②)에는 출선구 심도가 3300mm 이상으로 심도가 확보되며 내침식성도 크게 저하되지 않는 결과를 얻었다.

따라서, TiO₂의 함유량은 30중량%가 최적이며, TiO₂함유 머드재(13)와 기존 머드재(12)의 적정 사용비는 TiO₂함유 머드재 40%대 기존 머드 60%인 경우 최적의결과를 얻는 것을 알 수 있다.

(실시예 3)

출선구의 심도가 짧아지는 실제 조업에 있어, 출선 작업을 종료한 후, 출선구에 TiO₂30% 함유 머드를 충진하여 출선구를 폐쇄하고, 노체 방산열에 의해 소성시킨 다음, 출선구의 심도를 확인하여 그 결과를 도5에 나타내었다. 이때, 머드건의 배합은 머드건의 선단부에 상기 TiO₂함유 머드를 40%, 후단부에 기존 머드재를 60%를 충진하여 사용하였다.

도 5에도 도 4에 나타난 것과 같이, 출선구 심도(14-1)가 3000mm 이하로 짧아진 경우에, TiO₂함유 머드재(13)를 사용하여 출선구(14)를 폐쇄시킨 후 출선구의 심도는 3500mm 이상으로 깊어진 것을 확인할 수 있었다.

상기한 바와 같이, TiO₂함유 머드를 사용할 때 출선구의 심도(14-1)가 깊어지는 원인은 TiO₂성분이 출선구를 통하여 충진된 후 출선구 주위의 용선의 점도를 증가시켜 유동성을 저하시키면서 용선중의 Ti 함량이 Ti 용해도를 초과하여 다량의 TiC, TiN으로 존재하게 되어 출선구 내측에 티타늄 베어가 형성되기 때문이다.

본 발명의 효과로는 출선구의 심도를 확보시켜주며 출선구 심도가 짧은 경우 발생되는 출선구 폐쇄시의 머드의 새어나옴이나 머드압력이 상승되는 출선구 트러블을 방지하여 주는 효과와 로저 벽부의 손상을 방지하여 로의 수명을 연장시키는효과가 있다.

Claims (3)

1. 종래의 머드(12)에 TiO₂30 중량%를 첨가하여 혼합하는 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 TiO₂가 함유된 머드(13) 제조방법.
2. 제1항에 의해 제조된 TiO₂함유 머드(13)를 출선구(14)를 통하여 압입시켜 로벽 내부에 부착시켜주는 것을 특징으로 하는 출선구 심도(14-1) 확보방법.
3. 제 2항에 있어서,

   출선구(14)를 통하여 압입되는 머드는 머드건(11)의 선단부에 TiO₂함유 머드(13) 40%, 후부에 종래 머드(12) 60% 비율로 장착된 것을 특징으로 하는 출선구 심도 확보방법.

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