KR100554141B1 - 고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조 방법 - Google Patents

고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 MoO3에 고화 슬래그와 Al 혹은 고화 슬래그와 SiC 혹은 이하 CaO- SiO2 플럭스와 CaO- SiO2 플럭스와 SiC를 혼합하여 MoO3의 증발을 억제하고 MoO3의 환원을 촉진함으로써 Mo 첨가강의 제강 공정시 Mo의 용강 실수율을 증대시키는 것을 특징으로 하는 고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조방법을 요지로 한다.
몰리브덴 산화물, 고화 슬래그, 알루미늄, 실리콘 카바이드

Description

고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조 방법{method of manufacturing a MoO3 briquette}
도 1은 MoO3를 가열하여 온도를 올리면서 그 때의 무게 변화를 측정한 결과를 도시한 도면.
도 2는 MoO3가 고화 슬래그와 혼합되어 있는 경우, 시료의 무게 변화를 도시하는 도면.
도 3은 MoO3가 CaO- SiO2 플럭스와 혼합되어 있는 경우, 시료의 무게 변화를 도시하는 도면.
본 발명은 제강 공정에서 사용되는 삼산화 몰리브덴(이하 MoO3)의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 고화 슬래그 혹은 CaO-SiO2계 플럭스를 혼합하고 환원제로서 알루미늄(이하 Al) 혹은 실리콘 카바이드(이하 SiC)을 혼합하여 사용하여 제강공정에서 몰리브덴의 실수율을 증대하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 스테인레스 316강을 포함한 거의 모든 몰리브덴 첨가강의 제강시에 몰리브덴을 합금시키는 방법으로 주로 이용되는 것이 전기로 단계에서 몰리브덴 산화물(MoO2 또는 MoO3, 이하 MoO3)을 투입하고 이를 환원시키는 방법이다. 금속상의 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금철(Fe-Mo)은 매우 고가의 원료이기 때문에 모든 전기로 제강 업체에서는 상대적으로 저렴한 가격의 MoO3를 이용하여 원가를 절감하고 있다.
전기로에 장입된 MoO3는 800℃에서 용융되어 액체상태가 되며 용강과 접촉하여 용강중의 실리콘(Si), 탄소(C), 크롬(Cr)등에 의해 용이하게 환원되기 때문에 Mo원료로서 널리 사용되고 있다. 그러나 MoO3는 다음의 증기압 식에서 알 수 있듯이 800℃이상에서 매우 높은 증기압을 갖고 있으며 1210℃가 비등점이기 때문에 제강 온도인 1500℃에서는 매우 증발하기 쉬운 상태가 된다.
298K ~ 1483K : log P MoO3 = 34.2 - 16150 / T - 5.53 log T
1073 ~ 1483K : log P MoO3 = 36.19 - 14560 / T - 7.04 log T
Tm : 용융온도(1073K), Tb(1483K) : 비등온도,
T : 절대온도 (K), P : 포화증기압력(PascAl : P)
따라서 전기로 공정과 같은 고온 상태에서의 제강공정에서는 MoO3의 증발 손실이 다량 발생하며 이에 따라 통상적으로 용강으로 회수되는 Mo의 실수율은 80 ~ 85%로 저조하다.
일반적으로 전기로의 원료는 1, 2차로 나누어 장입한다. MoO3의 장입은 주로 1차 장입과 함께 이루어지는데 이렇게 1차 장입시 MoO3를 타 원료와 함께 전기로에 장입하는 이유는 MoO3가 매우 용이하게 환원이 된다는 통상적인 인식과 전기로 용해 작업 도중에 장입할 경우 집진구로 빨려나감으로써 손실될 수 있다는 우려 때문이다.
그러나 1차 장입시 MoO3을 장입하는 경우 통상적으로 용강으로 환원되어 회수되는 실수율은 약 85% 정도로 15%정도의 MoO3가 용강으로 회수되지 못하고 손실된다. 이는 위에서 언급한 바와 같이 전기로에서 아크 열에 의해 MoO3는 용융되고 용강으로 환원되기 전에 증발하기 때문이다. 따라서 MoO3의 증발을 억제하면서 동시에 빠르게 금속상으로 환원 시킬 수 있는 수단이 반드시 필요하다.
MoO3의 증발 손실에 크게 영향을 주는 또 하나의 요인은 MoO3의 환원 속도이다. 위에서 언급하였듯이 몰리브덴(이하 Mo)은 산화물 상태, 즉 MoO3 상태가 되면 증기압이 대폭 증가하여 증발하기 쉬운 상태가 되나 이를 환원시켜 Mo상태로 유지하거나 용강중으로 합금시키면 Mo 자체의 증발은 일어나지 않는다.
따라서 MoO3의 형태에서 증발 손실되기 전에 Mo로 환원시켜 용강중으로 고용시키는 것이 중요한데, MoO3는 용강중의 실리콘, 탄소, 크롬, 실리콘카바이드 등등 에 의해 쉽게 환원되지만, 실제로는 MoO3 원료가 용강과 접촉하여 실리콘, 탄소, 크롬, 실리콘카바이드와 반응이 이루어져야만 그 환원이 가능하다.
예를 들어, 전기로 조업에서는 스크랩과 함께 장입된 MoO3는 스크랩이 용해된 후 형성된 용강과 접촉해야만 비로서 그 환원이 이루어진다. 그러나 실제 전기로 내에 투입된 MoO3 원료는 용강과 접촉하기 전에 증발하거나 용강 위에 형성된 SiO2와 엉킴으로써 미용해물을 형성한다.
따라서 스크랩이 용해되어 용강을 형성하기 전까지 MoO3는 아크열에 의해 증발해버리기 쉬운 상태가 되므로 이를 방지하기 위해서는 별도의 환원제를 사용하여 빠르게 금속 Mo 상태로 환원시켜 용강중으로 고용시키는 것이 중요하다.
본 발명은 상기의 요망에 따라 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고화 슬래그가 MoO3를 용해, 고용하여 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Cr2O 3-FeO-MnO-MoO3의 다원계 용액을 형성함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추고 MoO3가 Al에 의해 환원될 때 접촉성이 증대됨으로써 환원반응이 촉진되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 고화 슬래그 및 환원제 Al을 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하며 MoO3를 단독으로 투입하거나 Al등의 환원제만을 혼합하여 투입하는 기존의 전기로 조업 방식에서 탈피하여 상기 고화 슬래그와 환원제를 함께 첨가함으로써 MoO3의 증발 손실을 저감시키고 환원 속도를 증대시킴으로써 용강의 몰리브덴 실수율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 고화 슬래그가 MoO3를 용해, 고용하여 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Cr2O3-FeO-MnO-MoO3의 다원계 용액을 형성함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추고 MoO3가 SiC에 의해 환원될 때 접촉성이 증대됨으로써 환원반응이 촉진되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 고화 슬래그 및 환원제 SiC를 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하며 MoO3를 단독으로 투입하거나 SiC등의 환원제만을 혼합하여 투입하는 기존의 전기로 조업 방식에서 탈피하여 상기 고화 슬래그와 환원제를 함께 첨가함으로써 MoO3의 증발 손실을 저감시키고 환원 속도를 증대시킴으로써 용강의 몰리브덴 실수율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 CaO-SiO2계 플럭스가 MoO3를 용해, 고용하여 CaO-SiO2-MoO3 3원계 용액을 형성함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추고 MoO3가 Al에 의해 환원될 때 접촉성이 증대됨으로써 환원반응이 촉진되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 CaO-SiO2 플럭스 및 환원제 Al을 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하며 MoO3를 단독으로 투입하거나 Al등의 환원제만을 혼합하여 투입하는 기존의 전기로 조업 방식에서 탈피하여 상기 플럭스와 환원제를 함께 첨가함으로써 MoO3의 증발 손실을 저감시키고 환원 속도를 증대시킴으로써 용강의 몰리브덴 실수율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 CaO-SiO2계 플럭스가 MoO3를 용해, 고용하여 CaO-SiO2-MoO3 3원계 용액을 형성함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추고 MoO3가 SiC에 의해 환원될 때 접촉성이 증대됨으로써 환원반응이 촉진되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 CaO-SiO2 플럭스 및 환원제 SiC를 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하며 MoO3를 단독으로 투입하거나 SiC등의 환원제만을 혼합하여 투입하는 기존의 전기로 조업 방식에서 탈피하여 상기 플럭스와 환원제를 함께 첨가함으로써 MoO3의 증발 손실을 저감시키고 환원 속도를 증대시킴으로써 용강의 몰리브덴 실수율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1실시예에서는 고화 슬래그가 MoO3를 용해, 고용함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추는 특성과 MoO 3가 Al에 의해 용이하게 환원되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 고화 슬래그 및 환원제로서 Al을 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시한다.
또한, 본 발명의 제2실시에에서는 고화 슬래그가 MoO3를 용해, 고용함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추는 특성과 MoO3가 SiC에 의해 용이하게 환원되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 고화 슬래그 및 환원제로서 SiC를 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시한다.
또한, 본 발명의 제3실시예에서는 CaO-SiO2계 플럭스가 MoO3를 용해, 고용함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추는 특성과 MoO3가 Al에 의해 용이하게 환원되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 CaO-SiO2 플럭스 및 환원제로서 Al을 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시한다.
또한, 본 발명의 제4실시예에서는 CaO-SiO2계 플럭스가 MoO3를 용해, 고용함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추는 특성과 MoO3가 SiC에 의해 용이하게 환원되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 CaO-SiO2 플럭스 및 환원제로서 SiC를 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시한다.
도 1은 삼산화몰리브덴(MoO3)의 DSC 및 TG분석 결과를 도시한 것으로 여기서
(1)은 DSC 곡선 : 800℃에서 MoO3의 용융, 흡열 발생 (DSC : 시료의 흡열 또는 발열량 측정 방법)이고, (2) TG 곡선 : MoO3 증발에 의한 시료 무게의 감소(TG : Thermal Gravity Analysis, 온도 변화시 시료 무게 변화 측정 방법)을 나타낸 것이 다.
도 2는 삼산화몰리브덴(MoO3)이 CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Cr2 O3-FeO-MnO계 슬래그와 혼합되어 있는 경우의 DSC 및 TG분석 결과를 도시한 것으로,
(1)은 무게변화곡선으로
:CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Cr2O3-FeO-MnO+MoO3=CaO-SiO 2-Al2O3-MgO-Cr2O3-FeO-MnO-MoO3 용해 반응에 의해 용액 형성후 증발 억제에 의해 무게 변화 없음을 보여주고,
(2) DSC 분석 결과를 나타낸다.
도 3은 삼산화몰리브덴(MoO3)이 CaO-SiO2와 혼합되어 있는 경우의 DSC 및 TG분석 결과를 도시한 것으로,
(1)은 무게변화곡선 : CaO-SiO2 + MoO3 = CaO-SiO2-MoO3 용해 반응에 의해 용액 형성후 증발 억제에 의해 무게 변화 없음을 보여주고, (2) DSC 분석 결과를 나타낸다.
이하 본 발명을 실시예별로 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
제1실시예
도 1은 MoO3를 가열하여 온도를 올리면서 그 때의 무게 변화를 측정한 결과이다. 이는 승온중의 MoO3의 증발 거동을 알 수 있게 해주는 것으로, 온도가 1500℃까지 가열되었을 때 MoO3는 전량 증발, 소실되어 최초의 무게가 완전히 제로가 되는 것을 알 수 있다.
반면, 도 2는 MoO3가 고화 슬래그와 혼합되어 있는 경우, 시료의 무게 변화를 보여주고 있다. 도 1의 MoO3 증발 거동과 비교할 때 확연한 차이를 볼 수 있다. 즉, MoO3가 고화 슬래그와 혼합되어 있는 시료의 온도를 올릴 경우, 우선 850℃부근 까지 승열되었을 때 다음의 반응[1]과 같이 상호 고용에 의해 용해 반응이 일어나며 이에 따라 MoO3는 증기압이 대폭 감소하여 증발이 억제 된다. 이는 CaO와 MoO3가 강한 화합물(CaMoO4) 형성 경향을 갖고 있어 용액 형성시 MoO3의 활동도가 대폭 감소하기 때문이다.
CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Cr2O3-FeO-MnO+MoO3 = CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Cr2O3-FeO-MnO-MoO3 ..... [1]
즉, MoO3는 단독으로 가열될 경우 높은 증기압으로 인해 1500℃까지 가열되면 전량 증발소실되는 반면, 고화 슬래그와 혼합되어 있는 경우 증기압 감소로 증발 손실이 발생하지 않게 된다.
한편, Al은 MoO3와 다음과 같은 반응을 일으킨다.
MoO3 + 2Al = Al2O3 + Mo ..... [2]
위의 반응은 MoO3가 용융되는 850℃에서 열역학적으로 안정하게 발생하는 Al 에 의한 환원 반응으로 반응 결과 환원된 금속상의 Mo와 Al2O3가 발생한다.
그리고 위의 환원 반응은 발열 반응이기 때문에 MoO3 입자와 Al 입자가 조밀하게 성형된 상태에서 일부분이 반응을 시작하면 반응열은 주위에 전달이 되어 MoO3와 고화 슬래그의 액상화를 촉진시킴으로써 Al입자와의 접촉성이 더욱 좋아져 Al에 의한 환원 반응이 연쇄적으로 일어나게 된다.
결과적으로 Al에 의한 환원 반응시 발생하는 열은 저융점의 MoO3와 고화 슬래그를 용해시켜 MoO3와 고화 슬래그가 더욱 빨리 고용됨으로써 MoO3의 증발이 억제 되고 또한 Al에 의한 환원도 더욱 용이하게 된다.
즉, 본 발명의 화학 반응적 특징은 와 Al 만이 혼합된 상태에서 일어나는 환원 속도보다 Al와 고화 슬래그 및 MoO3가 혼합되어 있을 때 서로 상승작용을 일으킴으로써 환원 반응이 더욱 빠르게 일어나게 되는 점에 있다.
본 발명에서는 고화 슬래그가 MoO3를 용해, 고용하여 CaO-SiO2-Al2O3 -MgO-Cr2O3-FeO-MnO-MoO3의 다원계 용액을 형성함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추고 MoO3가 Al에 의해 환원될 때 접촉성이 증대됨으로써 환원반응이 촉진되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 고화 슬래그 및 환원제 Al을 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하며 MoO3를 단독으로 투입하거나 Al등의 환원제만을 혼합하여 투입하는 기존의 전기로 조업 방식에서 탈피하여 상기 고화 슬래그와 환원제를 함께 첨가함으로써 MoO3의 증발 손실을 저감시키고 환원 속도를 증대시킴으로써 용강의 몰리브덴 실수율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
위와 같은 본 발명의 원리에 의거하여 그 적용의 일례로 MoO3 및 분말상의 고화 전기로 슬래그(CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Cr2O3-FeO-MnO), 알루미늄 드로스 (이하 Al dross)의 혼합물의 제조 조건 및 과정에 대하여 설명한다.
Al 드로스는 알루미늄 정련 공정에서 발생하는 일종의 슬래그로 알루미나 (Al2O3)와 산화되지 않은 Al 금속의 혼합물이다. Al 드로스의 성분 구성은 다음과 같다.
Al : 10 ~ 40 %
Al2O3 : 60 ~ 80%
기타 : SiO2, S 등의 불순물
Al 드로스(dross)는 일부 제강 공정에서 환원제로서 이용되고 있는데 Al 드로스(dross) 중의 금속 Al 성분이 용강을 탈산시키거나 유가 금속의 산화물들을 충분히 환원 가능하기 때문이며 특히 Al 드로스는 Al 괴(ingot) 또는 Al 쇼트(shot)등에 비해 가격이 매우 저렴하고 파쇄시 2 ~ 5 mm 사이즈의 칩(chip) 형상을 갖고 있기 때문에 기타 분말상의 원료들과 혼합하여 단광등의 성형이 가능하기 때문에 해당 용도에 많이 이용되고 있다.
특히 본 발명에서는 MoO3 분말과 CaO-SiO2 플럭스 분말을 Al과 반응할 수 있도록 혼합하여 주는 것을 특징으로 하고 있으므로 Al 드로스는 본 발명의 혼합물을 성형하는데 있어 적합한 물질이다.
분말상의 MoO3 원료에 고화 슬래그 분말과 Al 드로스 칩을 혼합한 후 일정한 크기로 성형 한다. 성형 방법은 분말 압축 또는 점결제(시멘트 또는 당밀 등등)를 사용한 성형을 사용할 수 있으며 성형 방법이 MoO3의 증발 또는 환원에 미치는 영향은 미미하다.
이와 같이 혼합, 성형하는 이유는 전기로에 원료로서 장입시 취급에 간편하고 분진 발생을 막을 수 있기 때문이며, 가열시 MoO3가 고화 슬래그에 빠르게 용해되고 이와 동시에 Al 드로스에 의해 MoO3의 환원이 원활히 이루어지기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 고화 슬래그는 CaO 또는 MgO, FeO가 함유된 제강 또는 제선 공정의 어떠한 슬래그도 사용이 가능하다. 이는 MoO3가 슬래그에 용융될 경우 CaO 또는 MgO, FeO와 각각 CaMoO4, MgMoO4, FeMoO4의 화합물을 형성하는 경향이 매우 강하기 때문에 슬래그에 고용된 MoO3의 활동도가 대폭 감소하여 증발을 억제하는 충분한 효과를 갖고 있기 때문이다.
그리고, MoO3 원료 및 고화 슬래그, Al의 혼합비율은 다음의 표 1과 같다.
원료 혼합 비율 범위 (무게비 백분율)
고화 슬래그 Al 기타 점결제 MoO3
5% ~ 60% 5% ~ 30% 1 ~ 5% Bal.
성형된 MoO3의 혼합물은 모든 제강 공정에서 용강으로 투입이 가능하며 예로서 전기로에 투입하는 경우, 투입 시기는 조업 중 어떤 시기에도 가능하나, 특히 작업의 편리성을 증대시키기 위해 스크랩, 합금철등의 원료와 함께 전기전도 증발 손실, 미환원 등의 문제는 발생하지 않는다
본 발명의 예증을 위해 90톤 용량의 스테인레스 제강 전기로에서 몰리브덴 2%를 첨가하는 STS316강을 용제하는 공정에서 단독의 MoO3 원료를 사용하는 통상적인 경우와 본 발명에서 제시하는 바와 같이 MoO3의 증발을 억제하기 위하여 스테인레스 전기로 공정에서 발생한 고화 슬래그와 Al 드로스 및 MoO3의 혼합물을 사용한 경우를 비교하였다.
STS316강의 통상적인 전기로 공정에서는 단광(Briquette) 형태의 MoO3를 용강중의 몰리브덴 성분 목표 2%로 조정하여 1차 장입시에 스크랩, 합금철과 함께 장입하였다. 이렇게 1차 장입시 을 타 원료와 함께 전기로에 장입하는 이유는 MoO3가 매우 용이하게 환원이 된다는 통상적인 인식과 전기로 용해 작업 도중에 장입할 경우 집진구로 빨려나감으로써 손실될 수 있다는 우려 때문이다.
1차 장입이 끝난후 전기로에서는 1차 용해 및 2차 장입, 2차 용해, 승열기를 거쳐 형성된 용강과 슬래그를 래들로 출탕하였다. 이러한 통상적인 전기로 공정을 통해 제강된 STS316의 몰리브덴 함량은 1.7%~1.8%로 목표 성분 대비 0.2%~0.3%정도가 부족한 것이 일반적인 현상이다. 이는 용강의 몰리브덴 성분의 실수율로 볼 때 85%정도의 몰리브덴 원료 손실에 해당한다.
이와 같은 실수율의 하락은 위에서 설명한 바와 같이 MoO3의 높은 증발 속도 때문으로 1차 장입부터 출탕단계까지 약 50분의 시간동안 고열의 아크와 접촉하거나 1500℃에 이르는 용강과 접촉하여 그 일부가 증발하여 손실되기 때문이다.
한편, 본 발명의 예증을 위하여 분말상의 고화 슬래그 및 환원제로서의 Al 드로스를 MoO3와 함께 점결제(시멘트 및 당밀)를 혼합한 후 압축 성형하였다. 이 때 고화 슬래그와 Al 및 MoO3의 혼합비율은 특허 청구범위에서 제시한 바와 같은 범위로 조정하였으며 실제 예증 시험 조업에서는 50% MoO3 + 30% 고화 슬래그 + 20% Al 드로스의 비율로 혼합하였다.
이와 같은 과정을 통해 단광 형태(대략 3 cm X 5cm X 2cm)로 성형된 혼합물을 준비하고, STS316강의 전기로 제강 조업에 사용하였다.
예증을 위한 전기로 실제 조업에서는 STS 316강의 Mo함량 목표인 2%Mo를 맞추기 위해 고화 슬래그 및 Al와 MoO3의 혼합 단광을 조업 초기 원료 장입 바스켓(Basket)을 통하여 전기로에 장입하였다. 이와 같이 장입된 혼합원료 단광은 전기로의 현열 또는 아크열에 의해 가열되며 동시에 고화 슬래그로 MoO3가 용해 되는 반응과 Al에 의해 MoO3가 환원되는 반응이 일어나 증발 억제와 환원이 동시에 일어나게 된다.
제2실시예
제2실시예에서는 Al 대신에 SiC를 이용하였다.
한편, SiC은 MoO3와 다음과 같은 반응을 일으킨다.
MoO3 + SiC = SiO2 + CO(g) + Mo .... [3]
위의 반응은 MoO3가 용융되는 850℃에서 열역학적으로 안정하게 발생하는 SiC에 의한 환원 반응으로 반응 결과 환원된 금속상의 Mo와 SiO2가 발생한다.
그리고 위의 환원 반응은 발열 반응이기 때문에 MoO3 입자와 SiC 입자가 조밀하게 성형된 상태에서 일부분이 반응을 시작하면 반응열은 주위에 전달이 되어 MoO3와 고화 슬래그의 액상화를 촉진시킴으로써 SiC입자와의 접촉성이 더욱 좋아져 SiC에 의한 환원 반응이 연쇄적으로 일어나게 된다.
결과적으로 SiC에 의한 환원 반응시 발생하는 열은 저융점의 MoO3와 고화 슬래그를 용해시켜 MoO3와 고화 슬래그가 더욱 빨리 고용됨으로써 MoO3의 증발이 억제 되고 또한 SiC에 의한 환원도 더욱 용이하게 된다.
즉, 본 발명의 화학 반응적 특징은 MoO3와 SiC 만이 혼합된 상태에서 일어나는 환원 속도보다 SiC와 고화 슬래그 및 MoO3가 혼합되어 있을 때 서로 상승작용을 일으킴으로써 환원 반응이 더욱 빠르게 일어나게 되는 점에 있다.
본발명에서는 고화 슬래그가 MoO3를 용해, 고용하여 CaO-SiO2--Al2O3 -MgO-Cr2O3-FeO-MnO-MoO3의 다원계 용액을 형성함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추고 MoO3가 SiC에 의해 환원될 때 접촉성이 증대됨으로써 환원반응이 촉진되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 고화 슬래그 및 환원제 SiC를 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하며 MoO3를 단독으로 투입하거나 SiC등의 환원제만을 혼합하여 투입하는 기존의 전기로 조업 방식에서 탈피하여 상기 고화 슬래그와 환원제를 함께 첨가함으로써 MoO3의 증발 손실을 저감시키고 환원 속도를 증대시킴으로써 용강의 몰리브덴 실수율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
위에서 설명한 본 발명의 원리에 의거하여 그 적용의 일례로 MoO3 및 분말상의 고화 전기로 슬래그(CaO-SiO2-Al2O3-MgO-Cr0O3-FeO-MnO), 실리콘 카바이드(이하 SiC)의 혼합물의 제조 조건 및 과정에 대하여 설명한다.
SiC는 실리콘과 카본의 가격이 저렴하고 환원제로서의 성능이 좋아 제강 공정에서 환원제로서 이용되고 있는데 0.1mm ~ 2 mm 사이즈의 분말 형상으로 만들 수 있기 때문에 원료들과 혼합하여 단광등의 성형이 매우 용이하다.
특히 본 발명에서는 MoO3 분말과 고화 슬래그 분말을 SiC와 반응할 수 있도록 혼합하여 주는 것을 특징으로 하고 있으므로 SiC는 본 발명의 혼합물을 성형하는데 있어 적합한 물질이다.
분말상의 MoO3 원료에 전융질의 고화 슬래그 분말과 SiC를 혼합한 후 일정한 크기로 성형 한다. 성형 방법은 분말 압축 또는 점결제(시멘트 또는 당밀 등등)를 사용한 성형을 사용할 수 있으며 성형 방법이 MoO3의 증발 또는 환원에 미치는 영향은 미미하다.
이와 같이 혼합, 성형하는 이유는 전기로에 원료로서 장입시 취급에 간편하고 분진 발생을 막을 수 있기 때문이며, 가열시 MoO3가 고화 슬래그에 빠르게 용해되고 이와 동시에 SiC에 의해 MoO3의 환원이 원활히 이루어지기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 고화 슬래그는 CaO 또는 MgO, FeO가 함유된 제강 또는 제선 공정의 어떠한 슬래그도 사용이 가능하다. 이는 MoO3가 슬래그에 용융될 경우 CaO 또는 MgO, FeO와 각각 CaMoO4, MgMoO4, FeMoO4의 화합물을 형성하는 경향이 매우 강하기 때문에 슬래그에 고용된 MoO3의 활동도가 대폭 감소하여 증발을 억제하는 충분한 효과를 갖고 있기 때문이다.
그리고, MoO3 원료 및 고화 슬래그, SiC 의 혼합비율은 다음의 표 1과 같다.
원료 혼합 비율 범위 (무게비 백분율)
고화 슬래그 SiC 기타 점결제 MoO3
5% ~ 60% 5% ~ 30% 1 ~ 5% Bal.
성형된 MoO3의 혼합물은 모든 제강 공정에서 용강으로 투입이 가능하며 예로서 전기로에 투입하는 경우, 투입 시기는 조업 중 어떤 시기에도 가능하나, 특히 작업의 편리성을 증대시키기 위해 스크랩, 합금철등의 원료와 함께 전기전도 증발 손실, 미환원 등의 문제는 발생하지 않는다
본 발명의 예증을 위해 90톤 용량의 스테인레스 제강 전기로에서 몰리브덴 2%를 첨가하는 STS316강을 용제하는 공정에서 단독의 MoO3 원료를 사용하는 통상적인 경우와 본 발명에서 제시하는 바와 같이 MoO3의 증발을 억제하기 위하여 스테인레스 전기로 공정에서 발생한 고화 슬래그와 SiC 및 MoO3의 혼합물을 사용한 경우를 비교하였다.
STS316강의 통상적인 전기로 공정에서는 단광(Briquette) 형태의 MoO3를 용강중의 몰리브덴 성분 목표 2%로 조정하여 1차 장입시에 스크랩, 합금철과 함께 장입하였다. 이렇게 1차 장입시 MoO3을 타 원료와 함께 전기로에 장입하는 이유는 MoO3가 매우 용이하게 환원이 된다는 통상적인 인식과 전기로 용해 작업 도중에 장입할 경우 집진구로 빨려나감으로써 손실될 수 있다는 우려 때문이다.
1차 장입이 끝난후 전기로에서는 1차 용해 및 2차 장입, 2차 용해, 승열기를 거쳐 형성된 용강과 슬래그를 래들로 출탕하였다. 이러한 통상적인 전기로 공정을 통해 제강된 STS316의 몰리브덴 함량은 1.7%~1.8%로 목표 성분 대비 0.2%~0.3%정도가 부족한 것이 일반적인 현상이다. 이는 용강의 몰리브덴 성분의 실수율로 볼 때 85%정도의 몰리브덴 원료 손실에 해당한다.
이와 같은 실수율의 하락은 위에서 설명한 바와 같이 MoO3의 높은 증발 속도 때문으로 1차 장입부터 출탕단계까지 약 50분의 시간동안 고열의 아크와 접촉하거나 1500℃에 이르는 용강과 접촉하여 그 일부가 증발하여 손실되기 때문이다.
한편, 본 발명의 예증을 위하여 분말상의 고화 슬래그 및 환원제로서의 SiC를 MoO3와 함께 점결제(시멘트 및 당밀)를 혼합한 후 압축 성형하였다. 이 때 고화 슬래그와 SiC 및 MoO3의 혼합비율은 특허 청구범위에서 제시한 바와 같은 범위로 조정하였으며 실제 예증 시험 조업에서는 50% MoO3 + 30% 고화 슬래그 + 20% SiC의 비율로 혼합하였다.
이와 같은 과정을 통해 단광 형태(대략 3 cm X 5cm X 2cm)로 성형된 혼합물을 준비하고, STS316강의 전기로 제강 조업에 사용하였다.
예증을 위한 전기로 실제 조업에서는 STS 316강의 Mo함량 목표인 2%Mo를 맞추기 위해 고화 슬래그 및 SiC와 MoO3의 혼합 단광을 조업 초기 원료 장입 바스켓을 통하여 전기로에 장입하였다. 이와 같이 장입된 혼합원료 단광은 전기로의 현열 또 는 아크열에 의해 가열되며 동시에 고화 슬래그로 MoO3가 용해 되는 반응과 SiC에 의해 MoO3가 환원되는 반응이 일어나 증발 억제와 환원이 동시에 일어나게 된다.
제3실시예
도 3은 MoO3가 CaO-SiO2 플럭스와 혼합되어 있는 경우, 시료의 무게 변화를 보여주고 있다. 도 1의 MoO3 증발 거동과 비교할 때 확연한 차이를 볼 수 있다. 즉, MoO3가 CaO- SiO2 플럭스와 혼합되어 있는 시료의 온도를 올릴 경우, 우선 850℃부근 까지 승열되었을 때 다음의 반응[1]과 같이 상호 고용에 의해 용해 반응이 일어나며 이에 따라 MoO3는 증기압이 대폭 감소하여 증발이 억제 된다. 이는 CaO와 MoO3가 강한 화합물(CaMoO4) 형성 경향을 갖고 있어 용액 형성시 MoO3의 활동도가 대폭 감소하기 때문이다.
CaO-SiO2 + MoO3 = CaO-SiO2-MoO3..... [3]
즉, MoO3는 단독으로 가열될 경우 높은 증기압으로 인해 1500℃까지 가열되면 전량 증발소실되는 반면, CaO-SiO2 플럭스와 혼합되어 있는 경우 증기압 감소로 증발 손실이 발생하지 않게 된다.
한편, Al은 MoO3와 식 [2]와 같은 반응을 일으킨다.
MoO3 + 2Al = Al2O3 + Mo .... [2]
위의 반응은 MoO3가 용융되는 850℃에서 열역학적으로 안정하게 발생하는 Al에 의한 환원 반응으로 반응 결과 환원된 금속상의 Mo와 Al2O3가 발생한다.
그리고 위의 환원 반응은 발열 반응이기 때문에 MoO3 입자와 Al 입자가 조밀하게 성형된 상태에서 일부분이 반응을 시작하면 반응열은 주위에 전달이 되어 MoO3와 CaO-SiO2 플럭스의 액상화를 촉진시킴으로써 Al입자와의 접촉성이 더욱 좋아져 Al에 의한 환원 반응이 연쇄적으로 일어나게 된다.
결과적으로 Al에 의한 환원 반응시 발생하는 열은 저융점의 MoO3와 CaO-SiO2 플럭스를 용해시켜 MoO3와 CaO-SiO2 플럭스가 더욱 빨리 고용, 액상화 됨으로써 MoO3의 증발이 억제 되고 또한 Al에 의한 환원도 더욱 용이하게 된다.
즉, 본 발명의 화학 반응적 특징은 MoO3와 Al 만이 혼합된 상태에서 일어나는 환원 속도보다 Al과 CaO-SiO2 플럭스 및 MoO3가 혼합되어 있을 때 서로 상승작용을 일으킴으로써 환원 반응이 더욱 빠르게 일어나게 되는 점에 있다.
즉, 본 발명에서는 CaO-SiO2계 플럭스가 MoO3를 용해, 고용하여 CaO-SiO2-MoO3 3원계 용액을 형성함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추고 MoO3 가 Al에 의해 환원될 때 접촉성이 증대됨으로써 환원반응이 촉진되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 CaO-SiO2 플럭스 및 환원제 Al을 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하며 MoO3를 단독으로 투입하거나 Al등의 환원제만을 혼합하여 투입하는 기존의 전기로 조업 방식에서 탈피하여 상기 플럭스와 환원제를 함께 첨가함으로써 MoO3의 증발 손실을 저감시키고 환원 속도를 증대시킴으로써 용강의 몰리브덴 실수율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
위에서 설명한 본 발명의 원리에 의거하여 그 적용의 일례로 MoO3 및 CaO-SiO2, 알루미늄 드로스(이하 Al dross)의 혼합물의 제조 조건 및 과정에 대하여 설명한다.
Al 드로스는 알루미늄 정련 공정에서 발생하는 일종의 슬래그로 알루미나 (Al2O3)와 산화되지 않은 Al 금속의 혼합물이다. Al 드로스의 성분 구성은 다음과 같다.
Al : 10 ~ 40 %
Al2O3 : 60 ~ 80%
기타 : SiO2, S 등의 불순물
Al 드로스는 일부 제강 공정에서 환원제로서 이용되고 있는데 Al 드로스 중의 금속 Al 성분이 용강을 탈산시키거나 유가 금속의 산화물들을 충분히 환원 가능하기 때문이며 특히 Al 드로스는 Al 괴(ingot) 또는 Al 쇼트(shot)등에 비해 가격 이 매우 저렴하고 파쇄시 2 ~ 5 mm 사이즈의 칩(chip) 형상을 갖고 있기 때문에 기타 분말상의 원료들과 혼합하여 단광등의 성형이 가능하기 때문에 해당 용도에 많이 이용되고 있다.
특히 본 발명에서는 MoO3 분말과 CaO- SiO2 플럭스 분말을 Al과 반응할 수 있도록 혼합하여 주는 것을 특징으로 하고 있으므로 Al 드로스는 본 발명의 혼합물을 성형하는데 있어 적합한 물질이다.
분말상의 MoO3 원료에 전융질의 CaO-SiO2 플럭스 분말과 Al 드로스 칩을 혼합한 후 일정한 크기로 성형 한다. 성형 방법은 분말 압축 또는 점결제(시멘트 또는 당밀 등등)를 사용한 성형을 사용할 수 있으며 성형 방법이 MoO3의 증발 또는 환원에 미치는 영향은 미미하다.
이와 같이 혼합, 성형하는 이유는 전기로에 원료로서 장입시 취급에 간편하고 분진 발생을 막을 수 있기 때문이며, 가열시 MoO3가 CaO-SiO2 플럭스에 빠르게 용해되고 이와 동시에 Al 드로스에 의해 MoO3의 환원이 원활히 이루어지기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 CaO-SiO2 플럭스의 함량 비는 다음의 표 3과 같다.
CaO-SiO2 플럭스의 함량
CaO SiO2
20 ~ 80 % Bal.
MoO3 원료 및 CaO-SiO2 플럭스, Al 의 혼합비율은 다음의 표 4와 같다.
원료 혼합 비율 범위 (무게비 백분율)
CaO-SiO2 플럭스 Al 기타 점결제 MoO3
5% ~ 60% 5% ~ 30% 1 ~ 5% Bal.
성형된 MoO3의 혼합물은 모든 제강 공정에서 용강으로 투입이 가능하며 예로서 전기로에 투입하는 경우, 투입 시기는 조업 중 어떤 시기에도 가능하나, 특히 작업의 편리성을 증대시키기 위해 스크랩, 합금철등의 원료와 함께 전기로 초기에 장입하여 가열하여도 증발 손실, 미환원 등의 문제는 발생하지 않는다
본 발명의 예증을 위해 90톤 용량의 스테인레스 제강 전기로에서 몰리브덴 2%를 첨가하는 STS316강을 용제하는 공정에서 단독의 MoO3 원료를 사용하는 통상적인 경우와 본 발명에서 제시하는 바와 같이 MoO3의 증발을 억제하기 위하여 CaO(50%)-SiO2 (50%) 플럭스 및 Al 드로스와 MoO3의 혼합물을 사용한 경우를 비교하였다.
STS316강의 통상적인 전기로 공정에서는 단광(Briquette)형태의 삼산화몰리브덴(MoO3, Mo순분 55%)을 용강중 몰리브덴 성분 목표 2%로 조정하여 1차 장입시에 스크랩, 합금철과 함께 장입한다. 이렇게 1차 장입시 MoO3을 타 원료와 함께 전기로에 장입하는 이유는 MoO3가 매우 용이하게 환원이 된다는 통상적인 인식과 전기로 용해 작업 도중에 장입할 경우 집진구로 빨려나감으로써 손실될 수 있다는 우려 때문이다.
1차 장입이 끝난후 전기로에서는 1차 용해 및 2차 장입, 2차 용해, 승열기를 거쳐 형성된 용강과 슬래그를 래들로 출탕한다. 이러한 통상적인 전기로 공정을 통해 제강된 STS316의 몰리브덴 함량은 1.7%~1.8%로 목표 성분 대비 0.2%~0.3%정도가 부족한 것이 일반적인 현상이다. 이는 용강의 몰리브덴 성분의 실수율로 볼 때 85%정도의 몰리브덴 원료 손실에 해당한다.
이와 같은 실수율의 하락은 위에서 설명한 바와 같이 MoO3의 높은 증발 속도 때문으로 1차 장입부터 출탕단계까지 약 50분의 시간동안 고열의 아크와 접촉하거나 1500℃에 이르는 용강과 접촉하여 그 일부가 증발하여 손실되기 때문이다.
한편, 본 발명의 예증을 위하여 분말상의 CaO(50%)-SiO2 (50%) 플럭스 및 환원제로서의 Al 드로스를 MoO3와 함께 점결제(시멘트 및 당밀)를 혼합한 후 압축 성형하였다. 이 때 CaO(50%)-SiO2(50%) 플럭스와 Al 드로스 및 MoO3의 혼합비율은 특허 청구범위에서 제시한 바와 같은 범위로 조정하였으며 실제 예증 시험 조업에서는 50% MoO3 + 30% CaO(50%)-SiO2(50%) 플럭스 + 20% Al 드로스의 비율로 혼합하였다.
이와 같은 과정을 통해 단광 형태(대략 3 cm X 5cm X 2cm)로 성형된 혼합물을 준비하고, STS316강의 전기로 제강 조업에 사용하였다.
예증을 위한 전기로 실제 조업에서는 STS 316강의 Mo함량 목표인 2%Mo를 맞추기 위해 CaO(50%)-SiO2(50%) 플럭스 및 Al 드로스와 MoO3의 혼합 단광을 조업 초기 원료 장입 바스켓을 통하여 전기로에 장입하였다. 이와 같이 장입된 혼합원료 단광은 전기로의 현열 또는 아크열에 의해 가열되며 동시에 CaO(50%)- SiO2 (50%) 플럭스로 MoO3가 용해 되는 반응과 Al 드로스에 의해 MoO3가 환원되는 반응이 일어나 증발 억제와 환원이 동시에 일어나게 된다.
실시예 4
본 발명의 제4실시예에서는 SiC를 이용한다.
한편, SiC은 MoO3와 다음과 같은 반응을 일으킨다.
MoO3 + SiC = SiO2 + CO(g) + Mo ....... [3]
위의 반응은 MoO3가 용융되는 850℃에서 열역학적으로 안정하게 발생하는 SiC에 의한 환원 반응으로 반응 결과 환원된 금속상의 Mo와 SiO2가 발생한다.
그리고 위의 환원 반응은 발열 반응이기 때문에 MoO3 입자와 SiC 입자가 조밀하게 성형된 상태에서 일부분이 반응을 시작하면 반응열은 주위에 전달이 되어 MoO3와 CaO-SiO2 플럭스의 액상화를 촉진시킴으로써 SiC입자와의 접촉성이 더욱 좋아져 SiC에 의한 환원 반응이 연쇄적으로 일어나게 된다.
결과적으로 SiC에 의한 환원 반응시 발생하는 열은 저융점의 MoO3와 CaO-SiO2 플럭스를 용해시켜 MoO3와 CaO-SiO2 플럭스가 더욱 빨리 고용됨으로써 MoO3의 증발이 억제 되고 또한 SiC에 의한 환원도 더욱 용이하게 된다.
즉, 본 발명의 화학 반응적 특징은 MoO3와 SiC 만이 혼합된 상태에서 일어나는 환원 속도보다 SiC와 CaO-SiO2 플럭스 및 MoO3가 혼합되어 있을 때 서로 상승작용을 일으킴으로써 환원 반응이 더욱 빠르게 일어나게 되는 점에 있다.
본 발명에서는 CaO-SiO2계 플럭스가 MoO3를 용해, 고용하여 CaO-SiO2-MoO 3 3원계 용액을 형성함으로써 MoO3의 활동도를 저하시켜 증기압을 낮추고 MoO3가 SiC에 의해 환원될 때 접촉성이 증대됨으로써 환원반응이 촉진되는 점에 착안하여 MoO3 원료와 CaO-SiO2 플럭스 및 환원제 SiC를 혼합하여 MoO3 원료의 증발을 억제하고 환원율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하며 MoO3를 단독으로 투입하거나 SiC등의 환원제만을 혼합하여 투입하는 기존의 전기로 조업 방식에서 탈피하여 상기 플럭스와 환원제를 함께 첨가함으로써 MoO3의 증발 손실을 저감시키고 환원 속도를 증대시킴으로써 용강의 몰리브덴 실수율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
위에서 설명한 본 발명의 원리에 의거하여 그 적용의 일례로 MoO3 및 CaO-SiO2, 실리콘 카바이드(이하 SiC)의 혼합물의 제조 조건 및 과정에 대하여 설명한다.
SiC는 실리콘과 카본의 가격이 저렴하고 환원제로서의 성능이 좋아 제강 공정에서 환원제로서 이용되고 있는데 0.1mm ~ 2 mm 사이즈의 분말 형상으로 만들 수 있기 때문에 원료들과 혼합하여 단광등의 성형이 매우 용이하다.
특히 본 발명에서는 MoO3 분말과 CaO-SiO2 플럭스 분말을 SiC와 반응할 수 있도록 혼합하여 주는 것을 특징으로 하고 있으므로 SiC는 본 발명의 혼합물을 성형하는데 있어 적합한 물질이다.
분말상의 MoO3 원료에 전융질의 CaO-SiO2 플럭스 분말과 SiC를 혼합한 후 일정한 크기로 성형 한다. 성형 방법은 분말 압축 또는 점결제(시멘트 또는 당밀 등등)를 사용한 성형을 사용할 수 있으며 성형 방법이 MoO3의 증발 또는 환원에 미치는 영향은 미미하다.
이와 같이 혼합, 성형하는 이유는 전기로에 원료로서 장입시 취급에 간편하고 분진 발생을 막을 수 있기 때문이며, 가열시 MoO3가 CaO-SiO2 플럭스에 빠르게 용해되고 이와 동시에 SiC에 의해 MoO3의 환원이 원활히 이루어지기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 CaO-SiO2 플럭스의 함량 비는 다음의 표 5과 같다.
CaO-SiO2 플럭스의 함량
CaO SiO2
20 ~ 80 % Bal.
MoO3 원료 및 CaO-SiO2 플럭스, SiC 의 혼합비율은 다음의 표 6와 같다.
원료 혼합 비율 범위 (무게비 백분율)
CaO-SiO2 플럭스 SiC 기타 점결제 MoO3
5% ~ 60% 5% ~ 30% 1 ~ 5% Bal.
성형된 MoO3의 혼합물은 모든 제강 공정에서 용강으로 투입이 가능하며 예로서 전기로에 투입하는 경우, 투입 시기는 조업 중 어떤 시기에도 가능하나, 특히 작업의 편리성을 증대시키기 위해 스크랩, 합금철등의 원료와 함께 전기로 초기에 장입하여 가열하여도 증발 손실, 미환원 등의 문제는 발생하지 않는다
본 발명의 예증을 위해 90톤 용량의 스테인레스 제강 전기로에서 몰리브덴 2%를 첨가하는 STS316강을 용제하는 공정에서 단독의 MoO3 원료를 사용하는 통상적인 경우와 본 발명에서 제시하는 바와 같이 MoO3의 증발을 억제하기 위하여 CaO(50%)-SiO2(50%) 플럭스 및 SiC와 MoO3의 혼합물을 사용한 경우를 비교하였다.
STS316강의 통상적인 전기로 공정에서는 단광(Briquette) 형태의 MoO3를 용강중의 몰리브덴 성분 목표 2%로 조정하여 1차 장입시에 스크랩, 합금철과 함께 장 입하였다. 이렇게 1차 장입시 MoO3을 타 원료와 함께 전기로에 장입하는 이유는 MoO3가 매우 용이하게 환원이 된다는 통상적인 인식과 전기로 용해 작업 도중에 장입할 경우 집진구로 빨려나감으로써 손실될 수 있다는 우려 때문이다.
1차 장입이 끝난후 전기로에서는 1차 용해 및 2차 장입, 2차 용해, 승열기를 거쳐 형성된 용강과 슬래그를 래들로 출탕하였다. 이러한 통상적인 전기로 공정을 통해 제강된 STS316의 몰리브덴 함량은 1.7%~1.8%로 목표 성분 대비 0.2%~0.3%정도가 부족한 것이 일반적인 현상이다. 이는 용강의 몰리브덴 성분의 실수율로 볼 때 85%정도의 몰리브덴 원료 손실에 해당한다.
이와 같은 실수율의 하락은 위에서 설명한 바와 같이 MoO3의 높은 증발 속도 때문으로 1차 장입부터 출탕단계까지 약 50분의 시간동안 고열의 아크와 접촉하거나 1500℃에 이르는 용강과 접촉하여 그 일부가 증발하여 손실되기 때문이다.
한편, 본 발명의 예증을 위하여 분말상의 CaO(50%)-SiO2(50%) 플럭스 및 환원제로서의 SiC를 MoO3와 함께 점결제(시멘트 및 당밀)를 혼합한 후 압축 성형하였다. 이 때 CaO(50%)-SiO2(50%) 플럭스와 SiC 및 MoO3의 혼합비율은 특허 청구범위에서 제시한 바와 같은 범위로 조정하였으며 실제 예증 시험 조업에서는 50% MoO3 + 30% CaO(50%)-SiO2(50%) 플럭스 + 20% SiC의 비율로 혼합하였다.
이와 같은 과정을 통해 단광 형태(대략 3 cm X 5cm X 2cm)로 성형된 혼합물을 준비하고, STS316강의 전기로 제강 조업에 사용하였다.
예증을 위한 전기로 실제 조업에서는 STS 316강의 Mo함량 목표인 2%Mo를 맞추기 위해 CaO(50%)-SiO2(50%) 플럭스 및 SiC와 MoO3의 혼합 단광을 조업 초기 원료 장입 바스켓을 통하여 전기로에 장입하였다. 이와 같이 장입된 혼합원료 단광은 전기로의 현열 또는 아크열에 의해 가열되며 동시에 CaO(50%)- SiO2 (50%) 플럭스로 MoO3가 용해 되는 반응과 SiC에 의해 MoO3가 환원되는 반응이 일어나 증발 억제와 환원이 동시에 일어나게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의하면 조업후 출탕 용강을 셈플링하여 Mo성분을 분석한 결과 2%로 목표인 2%에 적중한 결과를 보였다. 즉, 고화 슬래그 플럭스와 MoO3를 혼합하면 증발이 억제되기 때문에 Mo성분의 손실이 전혀 발생하지 않게 되고 또한 Al 드로스에 의해 용강으로의 환원도 원활하게 이루어졌기 때문에 목표한 Mo성분에 적중하였고 Mo 실수율이 100%에 이르는 효과를 보이고 있다.
또한, 본 발명의 제2실시에에의하면, 조업후 출탕 용강을 셈플링하여 Mo성분을 분석한 결과 2%로 목표인 2%에 적중한 결과를 보였다. 즉, 고화 슬래그 플럭스와 MoO3를 혼합하면 증발이 억제되기 때문에 Mo성분의 손실이 전혀 발생하지 않게 되고 또한 SiC에 의해 용강으로의 환원도 원활하게 이루어졌기 때문에 목표한 Mo성분에 적중하였고 Mo 실수율이 100%에 이르는 효과를 보이고 있다.
또한, 본 발명의 제3실시에에서도, 조업후 출탕 용강을 셈플링하여 Mo성분을 분석한 결과 2%로 목표인 2%에 적중한 결과를 보였다. 즉, CaO(50%)-SiO2(50%) 플럭스와 MoO3를 혼합하면 증발이 억제되기 때문에 Mo성분의 손실이 전혀 발생하지 않게 되고 또한 Al 드로스에 의해 용강으로의 환원도 원활하게 이루어졌기 때문에 목표한 Mo성분에 적중하였고 Mo 실수율이 100%에 이르는 효과를 보이고 있다.
또한, 본 발명의 제4실시에서도, 조업후 출탕 용강을 셈플링하여 Mo성분을 분석한 결과 2%로 목표인 2%에 적중한 결과를 보였다. 즉, CaO(50%)-SiO2(50%) 플럭스와 MoO3를 혼합하면 증발이 억제되기 때문에 Mo성분의 손실이 전혀 발생하지 않게 되고 또한 SiC에 의해 용강으로의 환원도 원활하게 이루어졌기 때문에 목표한 Mo성분에 적중하였고 Mo 실수율이 100%에 이르는 효과를 보이고 있다.

Claims (9)

  1. MoO3에 고화 슬래그와 알루미늄의 무게비 백분율이 5% ~ 60%의 고화 슬래그, 5% ~ 30%의 알루미늄, 1 ~ 5%의 점결제 및 나머지는 MoO3로 혼합재를 형성하는 단계;
    상기 혼합재를 형성한 후, 이를 압축성형하여 조업 초기 원료 장입 바스켓을 통하여 전기로에 장입하여 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 고화 슬래그는 CaO 또는 MgO, FeO가 함유된 제강 또는 제선 공정의 모든 슬래그인 것을 특징으로 하는 고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조방법.
  3. MoO3에 고화 슬래그와 SiC의 무게비 백분율이 5% ~ 60%의 고화 슬래그, 5% ~ 30%의 SiC, 1 ~ 5%의 점결제 및 나머지는 MoO3로 혼합재를 형성하는 단계;
    상기 혼합재를 형성한 후, 이를 압축성형하여 조업 초기 원료 장입 바스켓을 통하여 전기로에 장입하여 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 고화 슬래그는 CaO 또는 MgO, FeO가 함유된 제강 또는 제선 공정의 모든 슬래그인 것을 특징으로 하는 고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조방법.
  5. MoO3에 CaO- SiO2 플럭스와 알루미늄의 무게비 백분율이 5% ~ 60%의 CaO- SiO2 플럭스, 5% ~ 30%의 알루미늄, 1 ~ 5%의 점결제 및 나머지는 MoO3로 혼합재를 형성하는 단계;
    상기 혼합재를 형성한 후, 이를 압축성형하여 조업 초기 원료 장입 바스켓을 통하여 전기로에 장입하여 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조방법.
  6. MoO3에 CaO- SiO2 플럭스와 탄화규소의 무게비 백분율이 5% ~ 60%의 CaO- SiO2 플럭스, 5% ~ 30%의 탄화규소, 1 ~ 5%의 점결제 및 나머지는 MoO3로 혼합재를 형성하는 단계;
    상기 혼합재를 형성한 후, 이를 압축성형하여 조업 초기 원료 장입 바스켓을 통하여 전기로에 장입하여 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 CaO-SiO2 플럭스의 함량은 CaO : 20 ~ 80% 이고 나머지는 SiO2인 것을 특징으로 하는 고실수율 삼산화 몰리브덴 단광의 제조방법.
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