KR100479998B1 - 침전지 폐코크스를 이용한 용선승온재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철산업의 코크스 공정에서 발생하는 침전지 폐코크스의 재활용에 관한 기술로, 그 목적은 침전지 폐코크스가 갖는 발열반응의 특성을 활용하여 이를 용선승온재로 제조하는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 침전지 폐코크스를 건류하여 파쇄하는 단계;

상기에서 얻은 폐코크스와 결합제를 혼합하여 비중맞춤 철심의 외면에 일정두께로 피복하는 단계;

상기 폐코크스가 피복된 비중맞춤 철심을 소성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 침전지 폐코크스를 이용한 용선승온재의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

침전지 폐코크스를 이용한 용선승온재의 제조방법{method for manufacturing waste cokes from settling pond into heating material of molten pig iron }

본 발명은 제철산업의 코크스 공정에서 발생하는 침전지 폐코크스의 재활용에 관한 기술로, 보다 상세하게는 침전지 폐코크스가 갖는 발열반응의 특성을 활용하여 이를 용선승온재로 제조하는 방법에 관한 것이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 고로(10)내부에서 환원용융된 용선(10a)과 슬래그는 비중차에 의해 용선(비중: 7,8)의 상부에 슬래그(비중: 2,3)가 층상을 이루고 있다. 용선은 상부로부터의 연속적인 장입물 투입으로 로내부의 용융물이 쌓여 출선구를 통해서 로외로 배출된다. 배출된 용융물(11a)은 용선탕도(12)와 경주통(13)을 경유하여 최종 레이들[TLC(Topedo Ladle Car) 고로 용선을 담아서 후공정인 제강공정으로 이동시키는 차량]에 담아져서 후공정인 제강공정으로 이동하게 된다.

도 1에서 미설명부호 14는 레이들의 와구 15는 레이들의 저부이다.

제강공정에서는 고로 공정에서 용융환원된 용선을 가지고 불순물의 산화제거를 통하여 강을 제조하게 된다. 상기의 두 공정간에는 수송시간의 소요로 인한 방산열로 인하여 고로공정에서 수선시 온도 약 1500℃의 용선이 제강도착시는 약 1350℃까지 저하하게 된다.

제강 예비처리공정에서 탈인, 탈류반응성은 용선온도에 비례하므로 온도가 낮을수록 예비처리 공정의 반응재 투입량의 증가 및 반응시간이 길어져 생산성의 저하를 초래한다. 또한, 제강 취련공정시 열원인 용선 온도의 저하로 스크랩용융에 소요되는 열원의 부족으로 가탄재 투입량의 증가 및 취련소요시간의 증가로 조강생산성의 저하를 초래한다. 용선온도가 낮으면 수송용기인 레들내 지금이 발생하여 수송량의 감소를 초래하고 따라서 레들회전율의 저하를 가져온다는 문제가 있다.

제강공정에서는 용선사용비가 증가시는 최저수준까지 저하하게 되며 용선사용비가 저하할수록 열원의 부족으로 제강조업이 매우 어렵게 되는 문제가 있다. 이는 조강생산량에 미치는 영향이 크므로 고로공정으로서는 용선사용비를 높일수 있도록 충분한 용선량을 공급하던가 용선공급시 용선온도를 높게 유지하면 유리하나, 용선공급량은 고로조업에 한계가 있으므로 극히 제한적인 면이 있다.

한편, 코크스제조공정에서는 부산물로 침전지 폐코크스가 발생하는데, 이 폐코크스는 현재 소결연료로 사용하고 있다. 그러나, 침전지 폐코크스가 입도가 불량하여 연소시 공해문제로 그 사용이 기피되고 있다.

본 발명은 상기의 침전지 폐코크스를 용선의 승온재로서 사용하여 제강공정에서의 경제성 및 생산성을 향상시키는데 근본 목적이 있으며, 그외 침전지 폐코크스의 재활용을 통한 자원화를 실현함으로서 환경오염을 방지하는데도 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용선승온재 제조방법은,

침전지 폐코크스를 건류하여 파쇄하는 단계; 상기에서 얻은 폐코크스와 결합제를 혼합하여 비중맞춤 철심의 외면에 일정두께로 피복하는 단계; 상기 폐코크스가 피복된 비중맞춤 철심을 소성하는 단계;를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명자들은 침전지 폐코크스가 탄소의 함량이 약 80%이상으로 발열반응을 수반한다는데 주목하여, 이를 용선승온재로 활용하는 것이다. 침전지 폐코크스의 화학조성이 표 1에 제시되어 있다.

화학조성(중량%)				수분	입도
고정탄소	Ash슬라그 성분	휘발분	철함량		+3mm	1-3mm	-1mm
80∼82	9∼10	1.1∼1.3	7∼8	2.0∼3.0	0.20∼0.23	27∼28	70-71

침전지 폐코크스는 습식상태로 발생하므로, 이를 재사용하기 위해서는 건류를 한다. 건류는 자체포함하는 수분의 양을 2%이내가 되도록 하는 것이 좋다. 건류된 폐코크스는 작은 입도로 파쇄하는데, 이는 후속하는 성형과정에서의 가공성을 고려한 것으로, 바람직하게는 약 20mm이하로 입도분급한다.

파쇄한 폐코크스를 직접 용선을 수선할 레이들에 장입하고, 이위에 용선을 투입하여 용강의 승온을 도모할 수 있지만, 폐코크스가 비중이 너무 작아서 바로 용선의 표면으로 층상분리되기 때문에 효과적이지 못하다. 본 발명에서는 이러한 점을 고려하여 도 2에 일례로 제시된 비중맞춤 철심의 외면에 일정두께로 폐코크스를 피복한다. 이때에는 결합제를 이용하여 부착성을 높이는데, 결합제의 일례로는 당밀이 있다. 비중맞춤 철심은 승온재의 탈락방지를 위해 외면에 일정길이의 앵커(anchor, 21a)가 다수개 형성되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 성형과정은, 소정의 형틀의 정중앙에 비중맞춤 철심을 위치시키고, 그 주위로 폐코크스와 결합제를 혼합하여 충진하여 도 2와 같은 용선승온재를 만들 수 있다. 제조된 용선승온재에서 코크스의 양은 약 1.9∼2.0kg으로 하는 것이 작업성 측면에서 권장된다. 또한, 투입시의 편리성을 고려하여 비중맞춤철심(21)를 외부에 돌출부가 있도록 성형하면 작업에 유용하다.

상기와 같이 일정형상을 가진 용선승온재는 마지막으로 소성하여 완성된다. 소성은 승온재 자체에 가지고 있는 수분을 완전히 제거하기 위한 것으로, 고온의 용선과의 접촉시 작은 폭발을 미연에 방지하며, 사용시에는 견고성을 부여할 수 있다. 이때의 소성은 약 200∼250℃에서 행하면 충분하다.

상기와 같이 제조된 용선승온재는 그 비중이 용선의 비중(약 7.8) 보다 무겁도록 비중맞춤 철심의 크기와 폐코크스의 피복두께 등을 조절하여 제조하는 것이 바람직하다.

다음, 본 발명의 승온재로 용선의 온도를 승온하는 방법을 설명한다.

고로의 용선을 레이들에 담기전에 고로조업 상황을 고려하여 시간 평균용선온도의 추이를 감지하여 용선온도의 승온에 필요한 용선승온재를 레이들에 장입한다.

예를 들어, 현재의 용선온도가 1200~1600℃의 범위일때 용선의 비열을 0.22Kcal/kg.℃으로 설정한다. 침전지의 코크스의 연소열은 7100 Kcal/kg에 달하므로 고로 용선 1.0ton을 용선온도1℃ 상승시에 소요열량 산출을 산출하여 보면 다음과 같다.

{=0.22Kcal/kg,℃ x 1000Kg/ton = 220Kcal/ton.℃}

즉, 고로에서 배출되는 용선량 280ton을 기준으로 1℃올리는데 승온재 투입량 산출하여 보면 다음과 같다.

{=220Kcal/kg,℃ x 280ton= 61,000 Kcal/℃}

따라서, 승온재 투입량은 =61,000Kcal/℃/71,000Kcal/℃=8.67Kg/℃이 된다. 상기와 같이 실제 용선 승온재의 투입량을 결정하는 하나의 예를 가정하여 실제 투입량을 결정하여 보면 현재의 용선온도 1,500℃이고, 목표(Target) 용선온도가 1,510℃, 레이들 대당 용선량의 기준을 280 TON이라는 실상황을 가정한다면, 상기의 수식에서 도출한 용선의 온도를 1℃ 올리는데 필요한 용선의 승온재는 8.67kg/℃이므로 여기에 곱하기 현재의 용선온도와 목표치의 용선온도편차의 온도를 곱하여 주면 토탈승온재의 투입량이 결정된다. 여기에 승온재 제조과정에서 1개당 코크스의 량을 1.9~2.0kg/EA 한정함으로서 이를 다시 나누어 주면 결국은 고로 용선을 레들내에서 승온에 필요한 승온재는 정량으로 표현하면 43.3개가 결정되어 짐으로 대략적으로는 44개가 필요하다는것의 승온재 투입량이 결정되는 것이다.

상기와 같이 산출수식에 의하여 본 발명의 승온재 투입량을 결정한 다음, 고로의 출선구 로부터 용선을 레이들에 수선하기 전에 용선승온재를 필요한 량만큼 투입하게 되는 것이다. 상기한 과정이 종료되면 경주통(13)을 통하여 용선을 레이들에 수선하게 되면 수선과정에서 용선의 와류에 의하여 승온재가 착화 발화되어 이때 발생하는 코크스의 연소발열에 의하여 레들내 용선온도가 승온되게 되며, 이를 제강공정으로 이동하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 침전지 폐코크스를 주원료로 한 용선승온제를 제조하여, 이를 고로 공정에서 노황의 부조 등으로 용선의 온도가 떨어지면 사용하여 용선의 온도를 목표온도로 상승시킬 수 있어 제강공정에서의 경제성 및 생산성을 향상과 그외 폐기물 재활용을 통한 자원화를 실현함으로서 환경오염을 방지하는 실용상의 효과를 가져온다.

도1은 고로의 용선을 레이들에 수선하는 과정을 나타내는 사시도

도2는 본 발명의 용선 승온재의 일례도

도3은 본 발명에서 용선승온제를 레이들에 장입하는 일례도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10..... 고로 11..... 출선구

12..... 용융물 탕도 13..... 경주통

14..... 용선수선차 20..... 용선승온재

21..... 비중맞춤 철심 21a..... 앙카

22..... 코크스

Claims (3)

1. 침전지 폐코크스를 건류하여 파쇄하는 단계;

   상기에서 얻은 폐코크스와 결합제를 혼합하여 비중맞춤 철심(21)의 외면에 일정두께로 피복하는 단계;

   상기 폐코크스가 피복된 비중맞춤 철심(21)을 소성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 침전지 폐코크스를 이용한 용선승온재의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 비중맞춤 철심(21)은 승온재의 탈락방지를 위해 외면에 앵커(anchor, 21a)가 형성되어 있음을 특징으로 하는 침전지 폐코크스를 이용한 용선승온재의 제조방법.
3. 제 1항에 잇어서, 상기 소성은 200∼250℃에서 행함을 특징으로 하는 침전지 폐코크스를 이용한 용선승온재의 제조방법.