KR100406370B1

KR100406370B1 - 전로슬래그의팽창억제방법

Info

Publication number: KR100406370B1
Application number: KR10-1998-0058103A
Authority: KR
Inventors: 김형석; 한기현; 배우현; 변태봉; 이학봉
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2004-02-14
Also published as: KR20000042035A

Abstract

본 발명은 전로 슬래그의 팽창 억제 방법에 관한 것으로,

전로슬래그를 슬래그 야드에 배재함과 동시에 용융 상태의 전로슬래그에 냉각수를 살포하여 급냉함으로써 전로슬래그내의 유리 석회량을 감소시킴을 특징으로 하는 전로 슬래그의 부피팽창성 억제 방법이 제공되며,

본 발명에 의하면 용융상태의 전로슬래그를 살수, 급냉함으로써 별도의 시효처리 과정을 필요로하지 않고 저렴하고 간단하면서도 단시간에 전로슬래그의 부피팽창을 억제할 수 있다.

Description

전로 슬래그의 팽창 억제 방법{A METHOD OF PREVENTING LD SLAG FROM EXPANDING}

본 발명은 전로 슬래그의 팽창 억제 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융상태의 전로슬래그를 살수,급냉하는 방법을 사용하여 전로슬래그의 팽창을 억제하는 방법에 관한 것이다.

전로 슬래그는 제강공정에서 발생되는 부산물로서 발생상태는 용융상이며 이후에 냉각 고화되면 검은 색의 암석과 같은 괴상의 형태를 가지고 있으며 표 1과 같은 화학성분을 가지고 있다.

전로슬래그의 화학성분

화학성분	FeO	CaO	SiO₂	MgO	MnO	Al₂O₃	P₂O₅	TiO₂
함량(중량%)	13-28	37-48	7-14	5-11	3-5	2-6	1-3	1-2

표 1에 나타낸 바와 같이, 전로슬래그를 구성하고 있는 주요성분은 CaO, SiO₂, Fe 산화물임을 알 수 있다. 이 중에서 가장 많은 함량을 차지하고 있는 것은 CaO이며, 이것은 SiO₂, Al₂O₃, FeO 등의 타성분들과 결합하여 안정한 화합물을 형성하지만, 타성분들에 비하여 과다한 함량을 가지고 있어서 모두 화합물 형성에 참여하지 못하고, 잉여의 CaO가 남아서 유리석회(free CaO) 상태로 남아 있거나, 고온 상태에서 화합물을 형성하고 있었던 CaO 중에서도 일부가 냉각됨에 따라 유리석회로 석출될 수도 있다.

한편, 전로슬래그 내에 잔존하는 유리석회는 수분과 반응할 경우 다음의 반응을 일으키게 된다.

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

상기 반응은 약 2배의 부피팽창을 동반하므로, 유리석회가 포함되어 있는 전로슬래그를 골재로 사용할 경우 사용된 구조물에 균열 또는 붕괴를 가져올 수 있다. 따라서, 전로슬래그를 골재로 사용하기 위해서는 이러한 팽창성을 안정화시키거나, 사전에 시효처리(aging) 과정을 거쳐 미리 팽창시킨 후 사용해야만 한다.

통상 전로슬래그는 일정기간의 시효처리과정을 거쳐 사용하는 것이 일반적이며, 그 기간은 옥외상태에서 6개월 이상의 시간을 필요로 한다. 최근에는 이러한 시효처리 시간을 줄이기 위해 증기 시효처리(steam aging) 방법이 사용되고 있으며, 일본의 제철소의 경우 대부분 증기를 이용하고 있고, 일부에서는 시간을 더욱 단축하기 위해 오토클레이브(autoclave)에서 고압의 증기를 사용하는 곳도 있다.

현재, 국내 제철소에서 발생되고 있는 전로슬래그는 전로 취련 후 슬래그 포트에 옮겨져 슬래그 배재장으로 이동되어 배재된다. 용융상태로 배재된 전로슬래그는 대기중에 그대로 방치되어 자연 냉각과정을 거쳐 완전히 고화된 후 최종적으로 냉각수를 살포함으로써 강제 냉각된다. 냉각된 슬래그는 슬래그 파쇄설비로 옮겨져 파쇄 및 입도분리 공정을 거친 후 각 입도별로 정해진 활용처로 운송되며, 골재로 활용하는 경우 6개월 이상의 자연 시효처리과정을 거친 후 사용하게 된다. 이와같이 국내의 경우, 자연 시효처리에 의존하고 있고, 증기처리와 같은 강제 시료처리는 설비 및 처리 비용 문제 때문에 실시되지 못하고 있어서 보다 간단하면서도 저렴한 방법의 개발이 필요시 되고 있다.

이에 본 발명의 목적은 전로슬래그를 용융상태에서 살수, 급냉함으로써 전로슬래그의 팽창을 억제하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 별도의 시효처리 과정을 필요로하지 않고 저렴하고 간단하면서도 시료처리에 비해 단시간내에 전로슬래그의 부피팽창을 억제하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면,

전로슬래그를 슬래그 야드에 배재함과 동시에 용융 상태의 전로슬래그에 냉각수를 살포하여 급냉함으로써 전로슬래그내의 유리 석회량을 감소시킴을 특징으로 하는 전로 슬래그의 부피팽창성 억제 방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 방법에 의하면 전로 슬래그를 용융상태에서 살수, 급냉하여 슬래그내의 유리 석회량을 감소시켜 부피 팽창성이 적은 슬래그 골재가 제조된다.

CaO와 SiO₂를 주성분으로 함유하는 전로슬래그가 용융 상태에서 자연냉각되면 CaO와 Ca₂SiO₄가 생성된다는 사실은 X-ray 회절 분석을 통해서도 확인할 수 있고, CaO-SiO₂의 2성분계 상태도를 보면 명확한 사실이다. 이는 전로슬래그중의 Ca₃SiO₅가 1250 ~ 2070℃의 고온에서는 안정하지만 냉각과정을 통해 1250℃ 이하가 되면 하기식 2과 같은 분해반응을 일으키기 때문이며, 이때 유리석회(free CaO)가 일부 생성된다.

Ca₃SiO₅→ Ca₂SiO₄+ CaO

상기 반응을 통해 생성된 유리석회가 반응식 1과 같이 수화 반응을 일으켜 부피팽창을 야기시킨다.

본 발명에서는 상기 용융상태의 전로슬래그가 슬래그야드에 배재됨과 동시에 배재된 슬래그의 표면온도가 약 800 ~ 1000℃의 고온상태에서 전로슬래그에 살수, 급냉함으로써 상기 반응을 억제함으로써 유리석회의 생성량을 저감할 수 있다.

다시 말하면, 용융 전로 슬래그가 서서히 자연냉각될 경우 Ca₃SiO₅의 원자, 분자의 재배열이 일어나 상기식 2와 같이 분해된다. 그러나, 본 발명의 방법에서는 이와같은 원자, 분자의 재배열이 일어나기 전에 고온의 용융 슬래그를 급냉함으로써 상기 분해반응의 발생을 억제하는 것이다.

상기한 바와같이, 용융상태의 전로슬래그에 살수하여 급냉하는 방법에 의해 전로 슬래그내의 CaO의 함량을 저감시켜 부피 팽창이 억제된다.

본 발명의 결과를 현장에 적용할 경우 시효처리(aging)를 위한 설비 투자가 필요없으며, 발생된 전로슬래그를 장기간의 처리없이 곧바로 골재등으로 사용할 수 있다는 잇점이 있다.

이하 실시예를 통해 본 발명에 대해 설명한다.

실시예 1

전로슬래그 시료 5개를 300g 씩 준비하여 1500℃의 온도에서 용융시킨 후, 이들을 각각 1500, 1400, 1300, 1200, 900℃의 온도로 맞춘 후 로에서 꺼내어 15℃ 의 물 15ℓ에 투입하여 급냉시켰다. 급냉된 전로슬래그를 120℃의 온도에서 충분히 건조하여 80메쉬(mesh) 이하로 분쇄한 후, 오토클레이브에 투입하여 150℃,5kg/cm²의 고압증기 분위기에서 3시간 동안 처리하였다. 고압의 증기에서 처리된 시료들을 100℃에서 2시간 동안 건조한 후 열중량분석하였다. 열중량분석은 상온에서 600℃까지 분당 10℃씩 온도를 상승시키면서 실시하였고, 375 ~ 475℃ 의 범위에서 수화된 유리석회의 열분해로 증발에 의한 중량감소를 관찰할 수 있었다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

급냉을 개시할때의전로슬래그의 온도 (℃)	중량감소(%)	유리석회함량(%)
급냉하지 않음	1.04	3.2
900	0.38	1.2
1200	0.30	0.9
1300	0.19	0.6
1400	0.26	0.8
1500	0.15	0.5

표 2에 나타난 바와같이, 고온의 용융상태의 전로슬래그를 급냉조작함으로써 전로슬래그내의 유리석회량을 1.5% 미만으로 현저히 저감시킬 수 있음을 알 수 있다.

실시예 2

전로슬래그를 회전 용융로를 이용하여 약 1500℃의 온도로 가열하여 완전히 용융시킨 후 15℃ 의 물이 채워져 있는 수조에 부어서 급냉하여 약 25kg 의 시료를 제조하였다. 일반 전로슬래그와 상기의 급냉조작을 거친 전로슬래그를 KS F 2320 에 의하여 팽창율 시험을 실시하여 표 3에 그 결과를 나타내었다.

구 분	급냉처리 되지 않음	급냉처리된 전로슬래그
80℃ 수침 팽창율(%)	2.3	0.3

표 3에 나타난 바와같이, 전로슬래그를 고온의 용융상태에서 급냉시킴으로써 전로슬래그의 유리석회 함량을 저감시켜 슬래그 자체의 팽창성을 상당히 저감시킬 수 있음을 알 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 용융상태의 전로슬래그를 살수, 급냉하함으로써 별도의 시효처리 과정을 필요로하지 않고 저렴하고 간단하면서도 단시간에 전로슬래그의 부피팽창을 억제할 수 있다.

Claims

전로슬래그를 슬래그 야드에 배재함과 동시에 800-1000℃의 표면온도를 갖는용융 상태의 전로슬래그에 냉각수를 살포하여 급냉함으로써 전로슬래그내의 유리 석회량을 감소시킴을 특징으로 하는 전로 슬래그의 부피팽창성 억제 방법.