KR100392421B1 - 전로 취련 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 매용제인 형식을 대체하기 위하여 레이들 슬래그와 망간광석을 적정비로 투입하여 전로에서 용강을 제조하는 전로 취련 방법에 관한 것이다.

본 발명의 전로 취련 방법은, 용선을 용강으로 정련하는 전로 취련에 있어서, Al₂O₃인 함량이 30 - 50 중량 % 인 레이들 슬래그와 전망간의 함량이 40 - 60 중량 % 인 망간 광석을, 레이들 슬래그 4 - 6 중량 %, 망간광석 6 - 4 중량 % 로 혼합하여 매용제로써 전로에 투입함으로써 전로 슬래그의 유동성을 향상시켜 재화등을 촉진함과 동시에 용선중에 포함된 망간이 산화 손실을 억제하는 것을 기술 요지로 한다.

Description

전로 취련 방법

본 발명은 기존의 매용제인 형석을 대체하기 위하여 레이들 슬래그와 망간광석을 적정으로 투입하여 전로에서 용강을 제조하는 전로 취련 방법에 관한 것이다.

용선에서 용강을 제조하는 단계인 전로 정련 단계에서는 주목적인 탄소의 제거외에도 불순 원소인 규소 인. 유황 등의 제거도 동시에 이루어진다. 이러한 불순물을 슬레그에 의해 제거되며, 불순물을 효과적으로 제거하기 위해서는 슬래그의 물성이 매우 중요한 역할을 담당한다. 전로 취련 단계에서 요구되어지는 슬래그의특성은 슬래그중의 염기도((중량도 SiO₂)/(중량% CaO)의 비)가 3 - 4 가 되어야 하고, 융점이 낮고 점성이 낮아서 유동성이 좋아야 하며, 전로 내화물에의 침식성이 적어야 할뿐만 아니라, 인이나 유황등의 제거등은 커야하는 반면에, 유가금속인 망간 등의 제거능은 적어야 한다.

이를 목적으로 전로내에는 생석회, 백운석, 경소백운석, 철광석, 형석등의 여러 가지 물질이 투입된다. 특히 슬래그의 염기도를 확보하기 위해서는 CaO 함량이 90 % 이상인 다량의 생석회가 전로내에 투입되며, 투입된 생석회는 전로내의 온도 상승 및 규소의 산화와 더불어 재화가 진행되지만, 취련 중기 이후에 융점이 2130℃ 로 매우 높은 다이칼슘 실리케이트(2CaO·SiO₂)가 형성되면서 재화 속도가 정체된다. 그러므로 슬래그의 재화를 촉진시키고 유동성을 확보하여 반응을 유리한 방향으로 이끌기 위한 목적으로 매용제가 첨가되며, 기존의 매용제로는 형석의 사용이 일반화되어 있다.

그러나 형석은 가격이 고가일 뿐만 아니라 전로내에서 기화하여 불화수소를 형성함으로써 환경을 오염시키는 요인으로 작용한다.

한편 종래의 형석을 대체하기 위한 매용제로서는 칼슘페라이트계(2CaO·Fe₂O₃) 일메나이트계(TiO₂), 불소산하물계(B₂O₃) 등이 있다. 그러나 칼슘페라이트계의 경우 재조상의 어려움이 있으며, Fe₂O₃의 분해가 흡열 반응이므로 용강의 온도가 저하될 우려가 있다. 또한 일메나이트계나 붕소산화물계는수급상의 어려움으로 인하여 형식에 비해 고가인 단점이 있어 실조업 적용상으로는 어려움이 있다.

이에 본 발명자는 레이들 슬래그를 형식 대체제로 활용하는 취련 방법에 대해 이미 특허를 출원한 바가 있으며( 대한민국 특허 출원 제 94-29054 호), 본 발명에서는 레이들 슬래그에 망간광석을 첨가함으로써, 슬래그의 재화능을 향상시킴과 동시에 유가 금속인 망간의 손실을 최소화할 수 있는 전로 취련 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 전로 취련시 생석회 재화율의 변화를 나타내는 그래프도,

도 2 는 본 발명재와 비교재의 슬래그 용융특성 온도를 비교하여 나타낸 그래프도,

도 3 은 본 발명재와 비교재의 전로 취련 종료시의 인 농도를 비교하여 나타낸 그래프도.

도 4 는 본 발명재와 비교재의 전로 취련 종료시의 망간 농도를 비교하여 나타낸 그래프도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 용선을 용강으로 정련하는 전로 취련에 있어서, Al₂O₃의 함량이 30 - 50 중량 % 인 레이들 슬래그와 전망간의 함량이 40 - 60 중량 % 인 망간 광석을 레이들 슬래그 4 - 6 중량 %, 망간광석 6 -4 중량 % 로 혼합하여 매용제로써 전로에 투입함으로써 전로 슬래그의 유동성을 향상시켜 재화능을 촉진함과 동시에 용선중에 포함된 망간의 산화 손실을 억제하는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법을 제공한다.

이하에서는 양호한 실시예와 관련하여 본 발명의 전로 취련 방법을 상세하게 설명한다.

전로 취련은 고속의 산소를 용선중에 불어 넣음으로써 용선중에 포함된 탄소와 불순원소 즉, 규소, 인 등을 산화제거 시키는 과정으로 다음과 같은 산화반응에 의해 기체도 없어지거나 슬래그로 분리된다. 또한 불순물의 제거와 동시에 유가금속인 망간과 철 성분도 산호, 손실이 일어난다. 다음 식에서 [ ]은 용선중에 포함되어 있는 것을 ( )은 슬래그중에 포함되어 있음을 의미한다.

상기의 반응으로 생성된 산화물인 SiO₂나 P₂O₅등이 용철내로 다시 환원되지 않도록 반응을 안정화시키기 위하여 생석회 등을 투입하여 슬래그를 조제한다. 생석회 투입량은 슬래그의 염기도가 3 - 4 범위가 되도록 조정되어지며 염기성 내화물이 전로 내화물의 침식을 억제하는 역할도 한다. 그러나 투입된 생석회는 도 1에서 보는 바와 같이 취련이 진행되면서 취련 중기에 고융점의 다이칼슘실리케이트 (2CaO·SiO₂)를 형성하면서 재화가 정체되는 구간이 나타나며, 이와 같은 재화 정체구역을 억제시키기 위한 목적으로 매용제가 투입된다.

만일 슬래그의 재화가 충분히 이루어지지 않으면 불순물의 제거도 효과적으로 이루어지지 않을 뿐만 아니라 용철의 산소랜스 부착, 슬래그의 전로 바깥으로의 분줄 등을 야기시킨다. 그러므로 매용제는 슬래그의 재화을 촉진시켜 슬래그의 용융점과 유동점 등을 저하시켜 유동성을 확보하도록 작용한다.

본 발명은 20 -30 중량 % 레이들 슬래그와 80 -70 중량 % 망간광석을 혼합하여 전로내에 매용제로 투입함으로써 기존의 형식이나 레이들 슬래그 단독 첨가시 보다 용융 이나 유동점이 더욱 낮아져 재화를 촉진시킴과 동시에 용선중에 포함된 유가 금속인 망간의 산화 손실을 억제할 수 있다.

본 발명에 사용된 레이들 슬래그와 망간광석의 성분은 표 1. 표 2 와 같으며, 레이들 슬래그에서는 CaO 가 30 - 55 중량 %. Al₂O₃가 30 -50 중량 % 로 주조성이며, 망간광석의 경우에는 전 Mn 이 50 - 60 중량 % 전철분이 2 - 8 중량 %, Al₂O₃가 2 - 6 중량 % 가 주요 성분이다.

본 발명에서 레이들 슬래그는 진로 취련이 끝난 용강을 2차 경련하는 단계에서 발생하는 부산물로서 그자체가 엽기도가 높고 12CaO7Al₂O₃의 저융점화합물로 구성되어 있어 융점이 낮은 특성을 가지고 있다. 또한 망간광석중에 포함된 망간산화물은 전로내에 투입하면 FeO, CaO, Al₂O₃등과 혼합하여 슬래그의 융점을 낮추는 매용제의 역할을 함과 동시에 다음 식에 의해 망간 산화물이 환원됨으로써 용선중의 망간의 산화 손실을 일부 보상하는 두가지의 역할을 수행한다.

그러나 레이들 슬래그중에 포함된 Al₂O₃는 산성산화물로서 레이들 슬래그의 투입량이 많을 경우 염기성 내화물인 전로 도체를 심하게 침식할 우려가 있으며, 망간광석에도 맥석 성분이 많이 포함되어 있으므로 투입량에 제한을 받게 된다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예 1)

먼저 슬래그의 유동성을 비교하기 위하여 히팅 마이크로소프트(Heating Microscope)를 사용하여 본 발명재와 기존의 매용제인 형석 및 레이들 슬래그 단독첨가제와 연화점, 융점 및 유동점을 측정하였다. 본 발명재와 기존재의 배합비는 표와 같다.

슬래그의 유동특성을 비교하기 위한 연화점, 용융점 및 유동점은 각각 직경10 mm 의 원통형 시료를 이용하여 가열하면서 시료의 양 모서리가 녹아내리는 시점의 온도, 1/3 까지 녹아 내리는 시점의 온도 2/9 까지 녹아 내리는 시점의 온도로 정의하였다. 표 3 에 나타낸 혼합비로 시험하였을 경우 도 2 에서 보는 바와 같이 형석 첨가의 경우가 연화점은 가장 낮았으나 슬래그 유동성의 척도가 되는 용융점 및 유동점의 온도는 높아 재화 속도는 느린 것으로 나타났다. 또한 망간광석이 첨가되지 않은 기존재 B 나, 너무 많거나 적게 첨가된 비교재 C.F 에 비하여 망간광석이 4-6%, 레이들 슬래그가 6-4 % 배합된 발명재 D 와 E 에서 연화점, 용점, 유동점등이 모두 낮았다.

그러므로 가장 낮은 온도에서 재화가 일어나고, 재화속도가 빠른 매용제 조성범위는 망간광석이 4-6%, 레이들 슬래그가 6-4 % 배합된 발명재 D 와 E 임을 알 수 있다.

(실시예 2)

다음을 실제 250 톤 용량의 전로를 대상으로 표 3 에 나타난 조성으로 시험을 실시하였으며, 불순원소인 인의 제거능력과 유가금속인 망간의 산화 손실 억제를 비교하였다.

도 3 도 4 에 나타난 초기 인과 초기 망간의 함량은 각각 전로 취련이 시작되기 전의 함량이며, 종료시의 인과 망간의 함량을 각각 전로 취련이 끝나후 용강중에 포함된 인과 망간의 함량이다.

먼저 불순원소인 인의 제거능력은 바명제 D, E 가 가장 우수하였으며, 비교 제 C 가 가장 불리하였다. 한편, 망간의 손실은 가능한한 적은 것이 유리하며, 망간광석의 배합비가 8 % 로 가장 높은 비교제 C 에서 산화손실이 제일 적었고, 그다음이 발명재 D, E 이었다. 그러나 비교재 C 의 경우 인의 제거능력이 도 3 에서 보는 바와 같이 다른 매용제에 비해 현저히 떨어지므로 인이 제거능력과 망간의 산화 손실 억제를 동시에 고려할 때 발명재 D 와 E 가 가장 이상적이라고 할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명이 전로 취련 방법에 의하면, 레이들 슬래그에 망간광석을 첨가함으로써, 슬래그의 재화능을 향상시킴가 동시에 유가 금속인 망간의 손실을 최소화할 수 있는 효과가 얻어지는 것이다.

Claims (1)

1. 용선을 용강으로 정련하는 전로 취련에 있어서, Al₂O₃의 함량이 30 - 50 중량 % 인 레이들 슬래그와 전망간의 함량이 40 - 60 중량 % 인 망간 광석을, 레이들 슬래그 4 - 6 중량 %, 망간광석 6 - 4 중량 % 로 혼합하여 매용제로써 전로에 투입함으로써 전로 슬래그의 유동성을 향상시켜 재화능을 촉진함과 동시에 용선중에 포함된 망간의 산화 손실을 억제하는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.