KR100406492B1 - The slag reducing agent for injection - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스테인레스강의 정련과 탈가스 과정에서 발생되는 슬래그로 혼입되는 유가 금속인 크롬을 효율적으로 환원시켜 용강 중으로 회수하기 위하여 인젝션 방식으로 투입할 수 있도록 일정한 범위의 입도와 성분을 갖는 인젝션 투입용 슬래그 환원제에 관한 것이다.The present invention is a slag for injection injection having a specific range of particle size and components so that the chromium, a valuable metal mixed into the slag generated during the refining and degassing process of stainless steel can be efficiently reduced and injected into the molten steel to be injected by injection method. It relates to a reducing agent.
본 발명의 인젝션 투입용 슬래그 환원제는 90% 이상의 순도를 갖는 알루미늄 분말 40∼60%와 훼로-실리콘 분말 20∼30% 및 실리콘 카바이드 분말 10∼40%의 중량비로 이루어지며, 각 분말의 입자 직경을 0.5∼3mm 범위가 되도록 함에 기술적 특징이 있다.The slag reducing agent for injection injection of the present invention is composed of a weight ratio of 40 to 60% aluminum powder having a purity of 90% or more, 20 to 30% of ferro-silicon powder and 10 to 40% of silicon carbide powder. There are technical features in the range of 0.5 to 3 mm.
본 발명의 인젝션 투입용용 슬래그 환원제는 환원제를 구성하는 각 분말의 입도를 일정 범위로 제한하여 인젝션 방식으로 환원제를 투입하기 때문에 슬래그에 대한 환원제의 반응이 더욱 효율적으로 이루어져 크롬 절감에 의한 스테인레스강의 생산 원가를 떨어뜨릴 수 있을 뿐 아니라, 용탕과 슬래그 계면사이로 본 발명의 환원제가 투입되는 바, 환원제 투입 작업시 분진의 발생이 억제되고 노동 부하가 현저히 감소되는 장점이 있다.The slag reducing agent for injection injection of the present invention limits the particle size of each powder constituting the reducing agent to a certain range, so that the reducing agent is injected in the injection method, so that the reaction of the reducing agent to the slag becomes more efficient, thereby reducing the production cost of stainless steel by reducing chromium. Not only can it reduce, but the reducing agent of the present invention is introduced between the molten metal and the slag interface, there is an advantage that the generation of dust is suppressed during the reducing agent input operation and the labor load is significantly reduced.
Description
본 발명은 스테인레스강의 정련 및 탈가스 단계에서 인젝션(injection) 방식으로 투입되는 슬래그 환원제에 관한 것으로, 더 자세하게는 스테인레스강의 정련과 탈가스 과정에서 발생되는 슬래그로 혼입되는 유가 금속인 크롬을 효율적으로 환원시켜 용강 중으로 회수하기 위하여 인젝션 방식으로 투입할 수 있도록 한, 인젝션 투입용 슬래그 환원제에 관한 것이다.The present invention relates to a slag reducing agent injected by injection in the refining and degassing step of stainless steel, and more particularly, to efficiently reduce chromium, which is a valuable metal mixed with slag generated during the refining and degassing process of stainless steel. The present invention relates to a slag reducing agent for injection injection, which can be injected in an injection method to recover the molten steel.
금속재료들 중에서 강(鋼)은 합금원소의 첨가와 열처리 방법에 의해 다양한 특성이 부여되기 때문에 오늘날 가장 널리 사용되는 기본적인 재료이나, 내식성이 부족한 단점을 가지고 있다.Among the metal materials, steel is a basic material which is widely used today because of various characteristics given by addition of alloying elements and heat treatment, but has a disadvantage of lack of corrosion resistance.
상기 강은 크롬이 합금원소로 첨가됨에 따라 내식성이 현저히 향상되어 크롬이 12wt% 이상이 되면 수중(水中) 뿐 아니라 질산과 같은 산화성산에도 잘견디게 되나, 황산이나 염산과 같은 비산화성산에는 크롬량이 증가함에 따라 내식성이 떨어지게 된다.Corrosion resistance is remarkably improved as chromium is added as an alloying element, and when chromium is 12wt% or more, it can withstand not only in water but also oxidizing acids such as nitric acid, but the amount of chromium in non-oxidizing acids such as sulfuric acid and hydrochloric acid is increased. As it increases, corrosion resistance decreases.
상기와 같이 12wt% 이상의 크롬을 함유하여 내식성이 나타나게 되는 강을 스테인레스강(stainless steel)이라 하며, 그 조성에 따라 크롬계와 크롬-니켈계로 대별되고, 화학공업을 비롯한 가종 산업용 기기, 일반 가정용품, 건축용 자재, 원자력발전기기 등 그 용도가 매우 광범위한 금속재료이다.Steels that exhibit corrosion resistance by containing 12 wt% or more of chromium as described above are called stainless steels, and are classified into chromium-based and chromium-nickel-based compounds according to their composition. It is a metal material with a wide range of uses such as construction, building materials, and nuclear power generation equipment.
상기 스테인레스강은 고철을 전기로에서 용해하고 정련한 후 주조하는 방식으로 생산되며, 상기 용해 및 정련 과정에서는 탈탄을 위하여 고압의 산소를 취입하게 되는 바, 취입되는 산소에 의해 산소 친화력이 강한 크롬이 산화되어 다량의 크롬 산화물이 슬래그 속으로 유입된다.The stainless steel is produced by melting and refining scrap metal in an electric furnace and casting the molten iron. In the dissolving and refining process, high pressure oxygen is blown for decarburization, and chromium having a high oxygen affinity is oxidized by the injected oxygen. As a result, a large amount of chromium oxide enters the slag.
특히, 상기 슬래그에 함유된 크롬 산화물은 슬래그의 유동성을 감소시켜 용탕으로부터 슬래그의 분리를 어렵게 할 뿐 아니라, 스테인레스강의 핵심 성분이며 유가 금속인 크롬의 소비량을 증가시켜 스테인레스강의 생산 원가를 상승시키게 되고, 중금속인 크롬에 의한 환경 오염의 문제도 있는 바, 상기 크롬의 회수는 매우 중요하게 된다.In particular, the chromium oxide contained in the slag reduces the flowability of the slag, making it difficult to separate the slag from the molten metal, and increases the production cost of the stainless steel by increasing the consumption of chromium, a key component of the stainless steel and valuable metals, Since there is a problem of environmental pollution by chromium, which is a heavy metal, the recovery of chromium becomes very important.
따라서, 용탕의 탈산과 슬래그의 환원을 위하여 알루미늄과 훼로-실리콘을 용탕에 투입하는 바, 종래에는 인젝션에 의한 산소의 취입 위치의 대략 반대측에 위치한 투입구를 통하여 용탕 내지는 슬래그의 상부로 알루미늄 및 훼로-실리콘을 각각 단독으로 투입하거나 혼합하여 투입하였기 때문에, 용탕 또는 슬래그와 알루미늄 및 훼로-실리콘 사이의 반응성이 낮았을 뿐 아니라, 전술한 바와 같이 취입된 산소에 의해 크롬이 우선적으로 산화된 후 재환원되어 용탕 중으로 회수되는 비율이 적었다.Therefore, in order to deoxidize the molten metal and reduce the slag, aluminum and ferro-silicon are introduced into the molten metal. In the related art, aluminum and ferro-alloy into the upper portion of the molten metal or slag through an inlet located approximately opposite to the injection position of oxygen by injection. Since silicon was added alone or in combination, the reactivity between the molten metal or the slag and aluminum and fluoro-silicon was not only low, but also the chromium was preferentially oxidized by oxygen blown as described above and then re-reduced. The rate of recovery to the molten metal was small.
또한, 상기 알루미늄은 통상적으로 알루미늄 괴나 쇼트(shot) 또는 와이어의형태로 사용되거나 알루미늄 용해시 발생되는 드로스를 분쇄하여 사용되므로써 투입되는 알루미늄의 입도가 불균일할 뿐 아니라 미분에 의한 분진의 발생이 과다하고, 훼로-실리콘과 별개로 투입되므로써 알루미늄과 훼로-실리콘의 투입량 비율을 효율적으로 관리할 수 없는 문제가 있었다.In addition, the aluminum is generally used in the form of aluminum ingots, shots or wires or by pulverizing dross generated during aluminum dissolution, resulting in not only uneven particle size of aluminum, but excessive generation of dust due to fine powder. In addition, since the ferro-silicon is added separately, there is a problem in that the ratio of aluminum and the ferro-silicon is not managed efficiently.
그리고, 알루미늄이 단독으로 투입되거나, 훼로-실리콘과 함께 투입되어도 개별적으로 서로 다른 위치에서 투입되기 때문에 알루미늄에 의한 과도한 탈산과 이로 인하여 생성된 알루미늄 산화물이 크롬 산화물과 고융점의 고용체를 형성하여 슬래그의 유동성을 더욱 악화시키게 된다.In addition, since aluminum is added alone or with ferro-silicon, it is added at different positions individually, so excessive deoxidation by aluminum and the resulting aluminum oxide form a solid solution of chromium oxide and high melting point to form slag. Worsen the fluidity.
즉, 알루미늄과 훼로-실리콘을 투입하는 종래의 방법은 유가 금속인 크롬의 회수에 비효율적일 뿐 아니라, 개별적 투입으로 인하여 작업 부하가 커지고 분진의 과다한 발생으로 작업 환경이 악화되는 문제가 있다.In other words, the conventional method of injecting aluminum and ferro-silicon is not only inefficient in recovering chromium, which is a valuable metal, but also has a problem that the work environment is increased due to the individual input and the working environment is deteriorated due to excessive generation of dust.
또한, 알루미늄과 훼로-실리콘의 투입 비율이 슬래그를 관찰하며 슬래그의 형태에 따라 결정되는 경험적 방법을 통하여 이루어지기 때문에 비숙련자가 작업하기 어려운 문제가 있다.In addition, since the input ratio of aluminum and ferro-silicon is made through an empirical method of observing slag and determining the shape of slag, it is difficult for an unskilled person to work.
본 발명은 용탕 중의 산소를 제거하고, 슬래그 중에 함유된 크롬을 회수하기 위하여 사용되는 종래의 알루미늄 및 훼로-실리콘이 갖는 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 알루미늄에 기능성 첨가제를 혼합하고, 그 입도를 균일하게 하여 인젝션 방식으로 투입가능토록 함으로써, 반응성을 향상시켜 크롬을 효율적으로 회수할 수 있을 뿐 아니라 분진의 발생을 최소화하고 슬래그 형성을 위한 각종의 부원료 사용에 따른 작업 부하를 감소시킬 수 있는 인젝션 투입용 슬래그 환원제를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.The present invention is to solve all the problems of conventional aluminum and fluoro-silicon used to remove oxygen in the molten metal and recover the chromium contained in the slag, and to mix the functional additives in aluminum and uniform the particle size By injecting it into the injection method, it is possible to improve the reactivity to recover chromium efficiently, to minimize the occurrence of dust and to reduce the workload of using various raw materials for slag formation. It is an object of the present invention to provide a slag reducing agent.
본 발명의 상기 목적은 균일한 크기의 입도를 갖는 알루미늄 분말과 훼로-실리콘 분말과 기능성 첨가제인 실리콘 카바이드(SiC)에 의하여 달성된다.The above object of the present invention is achieved by aluminum powder and ferro-silicon powder having a uniform particle size and silicon carbide (SiC) which is a functional additive.
본 발명의 인젝션 투입용 슬래그 환원제는 알루미늄, 훼로-실리콘 및 실리콘 카바이드 분말로 이루어지며, 각 분말의 입자 직경은 0.5∼3mm의 범위로 제한되는 특징이 있다.The slag reducing agent for injection injection of the present invention is composed of aluminum, ferro-silicon and silicon carbide powder, the particle diameter of each powder is characterized by being limited to the range of 0.5 ~ 3mm.
상기와 같이 본 발명의 슬래그 환원제를 구성하는 각 성분 분말의 입도를 제한 하는 것은 인젝션 방식으로 슬래그 환원제를 투입하기 위해서 이며, 입자 직경이 0.5mm에 미치지 못하면 인젝션 분사시 다량의 분진이 발생될 수 있고, 반응성이 과다하여 용탕 중에서 정상적으로 반응되기전 산화될 수 있기 때문이다.As described above, limiting the particle size of each component powder constituting the slag reducing agent of the present invention is to inject the slag reducing agent in the injection method, if the particle diameter does not reach 0.5mm, a large amount of dust may be generated during the injection spray This is because it is excessively reactive and can be oxidized before reacting normally in the molten metal.
그리고, 입자 직경이 3mm를 초과하게 되면 인젝션 노즐에 걸려 원활한 분사가 이루어지기 힘들게 되는 동시에 반응성이 떨어지게 된다.In addition, when the particle diameter exceeds 3mm, it becomes difficult to smoothly spray the injection nozzle, and at the same time, the reactivity decreases.
상기와 같이 0.5∼3mm 크기의 입자로 구성되는 본 발명의 슬래그 환원제는 중량비로서, 90% 이상의 순도를 갖는 알루미늄 분말 40∼60%, 훼로-실리콘 20∼30%, 실리콘 카바이드 10∼40%로 이루어지며, 상기와 같이 각 분말의 중량 기준 함량 비율이 결정된 이유는 다음과 같다.As described above, the slag reducing agent of the present invention composed of particles having a size of 0.5 to 3 mm consists of 40 to 60% of aluminum powder having a purity of 90% or more, 20 to 30% of ferro-silicon, and 10 to 40% of silicon carbide as a weight ratio. The reason for determining the weight-based content ratio of each powder as described above is as follows.
알루미늄 분말의 경우 그 함량이 40%에 미치지 못하면 탈산 및 슬래그에 대한 환원 효과가 적어 크롬 회수에 큰 영향을 미치지 못하고, 60%를 초과하게 되면 용탕의 과탈산으로 용탕의 품질이 떨어지며 알루미늄 산화물의 증가로 크롬 산화물과 고융점의 고용체를 형성하여 슬래그의 유동성을 악화시키게 된다.In the case of aluminum powder, if the content is less than 40%, the deoxidation and reducing effect on slag have little effect on the recovery of chromium, and if it exceeds 60%, the quality of the melt decreases due to overdeoxidation of the molten metal and the increase of aluminum oxide. It forms a solid solution of furnace chromium oxide and a high melting point to deteriorate the flowability of slag.
훼로-실리콘 분말의 함량이 20%에 미치지 못하면 크롬의 환원과 동시에 슬래그 형성 원소인 실리콘의 부족으로 슬래그의 형성이 원활치 못하고 크롬의 환원 효율이 떨어지며, 30%를 초과하게 되면 슬래그가 과다하게 형성될 수 있다.If the content of the ferro-silicon powder is less than 20%, the reduction of chromium and the slag forming element at the same time, the slag formation is not smooth, the reduction efficiency of chromium is reduced, and if the content exceeds 30%, excessive slag may be formed. Can be.
실리콘 카바이드는 슬래그에 훠밍(foaming)성을 부여하면서 상기 훼로-실리콘 중에 함유된 실리콘과의 총량적인 측면에서 그 함량이 결정되며, 그 함량이 10%에 미치지 못하면 슬래그의 훠밍성이 떨어져 슬래그와 환원제 사이의 반응성이 떨어지고, 40%를 초과하게 되면 슬래그의 훠밍성이 지나지게 되면서 필요 이상의 슬래그가 형성된다.Silicon carbide is determined in terms of the total amount with silicon contained in the ferro-silicon while giving the slamming property to the slag, and if the content is less than 10%, the slag's cooling property is reduced and the slag and reducing agent If the reactivity between them falls, and exceeds 40%, the slagging of the slag is too much, and more slag than necessary is formed.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 슬래그 환원제는 압축 공기를 사용하여 분사하는 인젝션 방식에 의해 용탕과 슬래그의 계면 사이로 투입되기 때문에 슬래그에 대한 환원성이 향상된다.Since the slag reducing agent of the present invention configured as described above is introduced between the molten metal and the slag interface by the injection method using the compressed air to reduce the slag is improved.
본 발명의 환원제와, 종래의 알루미늄 및 훼로-실리콘을 각각 인젝션 방식 과 용탕 상부의 투입구를 통하여 용탕 내지는 슬래그 상부에 투입하는 종래 방식으로 투입하여 이때 발생되는 슬래그 중의 크롬 회수율을 살펴보면 다음과 같다.The reducing agent of the present invention and the conventional aluminum and ferro-silicon are injected into the molten metal or slag through the conventional method through the injection method and the inlet of the upper melt, respectively, and look at the recovery rate of chromium in the slag generated as follows.
상기 표 1,2는 1회 차지(charge)양이 100톤인 전기로에서 다양한 종류의 스테인레스강 정련시 본 발명의 환원제와 종래의 환원제를 각각 투입하여 생성된 슬래그를 대상으로 크롬 산화물의 함량을 분석한 결과이다.Table 1, 2, and 1 shows the analysis of the content of chromium oxide in the slag generated by injecting the reducing agent of the present invention and the conventional reducing agent, respectively, in refining various types of stainless steel in an electric furnace having a charge amount of 100 tons. The result is.
상기 표 1,2에서 산화 슬래그는 용탕의 탈탄을 위한 산소 취입에 의해 크롬 산화물과 철 산화물이 다량 포함된, 초기에 형성된 슬래그를 뜻하고, 이 산화 슬래그가 알루미늄과 훼로-실리콘 등의 환원제에 의해 유가금속이 용탕 중으로 회수되면서 CaO, SiO2등의 성분을 함유하게 된 최종 슬래그가 환원 슬래그이다.Oxide slag in Table 1, 2 means the slag initially formed by containing a large amount of chromium oxide and iron oxide by oxygen blowing for decarburization of the molten metal, the oxide slag is reduced by a reducing agent such as aluminum and ferro-silicon As the valuable metal is recovered into the molten metal, the final slag containing components such as CaO and SiO 2 is the reducing slag.
따라서, 상기 산화 슬래그와 환원 슬래그에 함유된 크롬 산화물의 양을 비교하면 크롬의 회수율을 파악할 수 있다.Therefore, by comparing the amount of chromium oxide contained in the oxidized slag and the reduced slag it is possible to determine the recovery rate of chromium.
상기 표 1,2에서 알 수 있듯이 종래 환원제에 의해서는 슬래그 중의 크롬 산화물 함량이 2% 정도 감소되나 본 발명의 환원제에 의해서는 6% 정도가 감소되는 것으로 나타났다. 즉, 크롬의 회수율이 대략 3배 정도로 향상됨을 알 수 있다.As can be seen in Tables 1 and 2, the chromium oxide content in the slag is reduced by about 2% by the conventional reducing agent, but by about 6% by the reducing agent of the present invention. That is, it can be seen that the recovery rate of chromium is improved to about three times.
그리고, 환원제의 투입량이 평균 497kg에서 613kg으로 23% 정도 상승되었으나, 그에 따른 원가 상승은 회수되는 크롬의 원가에 비하여 충분히 작기 때문에 문제가 되지 않는다.In addition, although the input amount of the reducing agent is increased by about 23% from 497 kg to 613 kg on average, the cost increase is not a problem because it is small enough compared to the cost of the recovered chromium.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 인젝션용 슬래그 환원제는 알루미늄과 실리콘의 성분이 일정하여 크롬에 대한 환원 효율이 균일하고, 환원제를 구성하는 각 분말의 입도를 일정 범위로 제한하여 인젝션 방식으로 환원제를 투입하기 때문에 슬래그에 대한 환원제의 반응이 더욱 효율적으로 이루어져 크롬 절감에 의한 스테인레스강의 생산 원가를 떨어뜨릴 수 있을 뿐 아니라, 용탕과 슬래그 계면사이로 본 발명의 환원제가 투입되는 바, 환원제 투입 작업시 분진의 발생이 억제되고 노동 부하가 현저히 감소되는 장점이 있다.As described above, the injection slag reducing agent of the present invention is uniform in the reduction efficiency for chromium due to the uniform components of aluminum and silicon, limiting the particle size of each powder constituting the reducing agent to a certain range to reduce the reducing agent in the injection method Since the reducing agent reacts more efficiently with the slag, the production cost of the stainless steel can be reduced by reducing the chromium, and the reducing agent of the present invention is introduced between the molten metal and the slag interface. There is an advantage that the occurrence is suppressed and the labor load is significantly reduced.
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