KR100554732B1 - 용탕 승온용 실리콘-카본계 발열제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강공정에서 용탕의 승열을 위해 사용되는 발열제에 관한 것이다.

본 발명의 발열제는 브라케트 형태로서, 카본: 5~ 40중량%와 크기가 1~ 10mm인 훼로실리콘: 60~ 95중량%를 포함하거나 또는 카본: 5~ 30중량%와 크기가 1~ 10mm인 실리콘카바이드: 70~ 95중량%를 포함한다.

이러한 발열제는 강도가 우수하여 미분 발생이 적고 용탕에 투입되었을 때 용해 속도가 향상되어 승온 효율이 증대된다.

제강, 용탕, 발열제, 훼로실리콘(Fe-Si), 실리콘카바이드(SiC), 카본(C)

Description

용탕 승온용 실리콘-카본계 발열제{Silicon-carbon Based Briquette for Rising Temperature of Melt}

본 발명은 제강공정에서 용탕의 승열을 위해 사용되는 발열제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용탕 내에서 승온 효율이 우수한 브리케트 형태의 실리콘-카본계 발열제에 관한 것이다.

제강조업에 사용되는 승온용 발열제로는 Si 함량이 약 75중량% 전후인 훼로실리콘(Fe-Si) 괴나 무연탄 또는 코크스 등이 주로 사용되고 있다. 훼로실리콘은 은 그 융점이 1,350℃ 정도로 용탕의 온도보다는 낮지만 비교적 높은 편이고 비중 또한 용탕 대비 낮다. 따라서, 훼로실리콘 괴를 용탕 내에 투입시 용해속도가 느려 산화반응 속도가 지연되어 빠른 시간 내에 용탕의 승온 효과를 얻기가 어렵다. 또한, 무연탄 괴도 융점이 높아 괴 상태로 용탕 내에 투입시 산화반응속도가 느리고, 비중이 매우 낮아 용탕 위에 뜨게 되어 산화 발열량의 상당 부분이 용탕의 승온에 기여하지 못한다.

이러한 문제점을 개선하고자 승온용으로 용탕 내에 투입되는 훼로실리콘이나 탄소의 용해 반응속도를 증대시키기 위하여 훼로실리콘과 무연탄 등의 크기를 괴상 보다 작은 10mm 이하의 크기로 하거나 분입자 상태의 실리콘카바이드(SiC)를 투입하여 용해속도를 증대시키는 방법을 채택하기도 하였다. 그러나, 이러한 방법들은 사용되는 원료의 입자가 작아져 제조 및 운반과정에서 분 발생이 많아져서 운반 및 용탕 내로 투입되는 작업과정에서 분진 비산으로 인한 환경오염이 발생할 뿐만 아니라 저장용기에서의 엉킴 현상에 의해 작업성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 노내에 투입시 미분들이 미반응 상태로 집진되어 투입량 대비 용탕 내에서의 실수율이 낮아지는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 발열제에 대한 문제를 개선하고자 제안된 것이다.

본 발명의 목적은 발열제의 강도가 우수하여 미분 발생이 적고 용탕에 투입되었을 때 용해 속도가 향상되어 승온 효율이 증대되는 브리케트 형태의 실리콘- 카본계 발열제를 제공함에 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명은 제강공정에서 용탕의 승온을 위해 용탕 내에 첨가되는 발열제에 있어서,

카본: 5~ 40중량%와 크기가 1~ 10mm인 훼로실리콘: 60~ 95중량%를 포함하고, 브리케트 형태인 용탕 승온용 실리콘-카본계 발열제에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 제강공정에서 용탕의 승온을 위해 용탕 내에 첨가되는 발열제에 있어서,

카본: 5~ 30중량%와 크기가 1~ 10mm인 실리콘카바이드: 70~ 95중량%를 포함 하고, 브리케트 형태인 용탕 승온용 실리콘-카본계 발열제에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 발열제는 훼로실리콘 또는 실리콘카바이드에 카본 분말을 배합하여 브리케트 형태로 제조된다. 본 발명에서 훼로실리콘이나 실리콘카바이드 원료는 입자 크기가 1~ 10mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 만일 원료 입자 크기가 10mm 이상인 경우 브리케트 형태로 성형이 어렵고 성형후 강도가 낮아 쉽게 깨어지고 용탕 중에서의 용해속도가 급격히 저하되어 산화발열 반응을 신속히 이룰 수 없다. 반면 원료 입자 크기가 1mm 미만으로 하는 것은 제조시 분진 발생이 많아질 뿐만아니라 별도의 파쇄공정이 필요하는 등 비용 측면이나 환경 측면을 고려할 때 바람직하지 못하다.

또한, 상기 카본 분말에 첨가되는 원료가 너무 많으면 결합력이 낮은 카본의 다량 함유로 인해 브리케트 성형이 어렵고 성형후 브리케트의 비중이 슬래그의 비중보다 낮아져 슬래그 위에 뜨게 되어 용탕에 대한 승온 효율이 떨어져 바람직하지 않다. 따라서, 실리콘의 성분으로서, 훼로실리콘을 사용할 경우 카본은 약 5~ 40중량% 정도가 적당하고, 실리콘카바이드를 사용할 경우 카본은 약 5~ 30중량% 정도로 배합함이 적당하다.

상기 훼로실리콘 또는 실리콘카바이드에 카본 분말을 배합하여 브리케트 형태로 제조할 때, 통상적인 방법으로 점결제를 첨가하여 제조한다. 점결제로는 통상 유기계 또는 무기계 점결제이든 상관없으나, 무기계 점결제는 조강에 의한 철강에 무기 물질이 혼합되어 철강 내의 미량 성분에 영향을 미칠 우려가 있다. 이 경우 사전에 정확한 계산에 의하여 조강 조건을 설정해야 한다. 따라서, 이러한 점을 고려할 때 조강 중 노내에서 산화에 의하여 대기중으로 휘산될 수 있는 유기계 점결제를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

발명예(1-6)

본 발명에 의한 발열제의 적정 입경을 알아보기 위해 훼로실리콘 및 실리콘카바이드의 입경을 변화시키면서 각각 1mm 정도 크기의 카본 분말을 20중량% 정도와 약간의 전분을 혼합한 후, 브라케트를 제조하고 압축강도 및 용해 속도를 측정하였다. 압축강도는 100g 단위로 제조된 브라케트에 대하여 측정하였으며, 용해속도는 1550℃로 유지되는 100Kg의 탈산된 용탕이 녹아있는 유도용해로에 각각 500g씩 장입하여 시간대별로 용탕중의 Si 양을 측정하여 그 결과를 표1에 나타내었다.

구분	훼로실리콘의 입경(mm)	실리콘카바이드의 입경(mm)	배합비 (중량%)			압축강도 (Kg/㎠)	투입후 5분후 Si실수율 (중량%)
			훼로실리콘	실리콘카바이드	카본
발명예1	1	-	80	-	20	82	97
발명예2	5	-	80	-	20	76	97
발명예3	10	-	80	-	20	53	94
발명예4	-	1	-	80	20	86	98
발명예5	-	5	-	80	20	78	96
발명예6	-	10	-	80	20	52	93

비교예(1-4)

훼로실리콘과 실리콘카바이드의 입경을 표2와 같이 변화시킨 것을 제외하고는 발명예와 동일하게 압축강도와 용해속도를 측정하여 그 결과를 표2와 같이 나타내었다.

구분	훼로실리콘의 입경(mm)	실리콘카바이드의 입경(mm)	배합비 (중량%)			압축강도 (Kg/㎠)	투입후 5분후 Si실수율 (중량%)
			훼로실리콘	실리콘카바이드	카본
비교예1	12	-	80	-	20	36	87
비교예2	15	-	80	-	20	20	85
비교예3	-	12	-	80	20	34	88
비교예4	-	15	-	80	20	19	85

표2에 나타난 바와 같이, 원료의 입경 크기가 10mm를 초과하는 비교예(1-4)의 발열제의 경우 발열제의 압축강도가 통상의 제강원료로 사용되는 압축강도(50Kg/㎠)보다 낮아 취급할 때 파손되기 쉽고, 입경이 커서 용해속도가 늦어져 용탕 내에 투입 5분 경과후 Si 실수율이 90중량%에 미치지 못하는 결과를 가져왔다.

이에 반하여 표1에 나타난 바와 같이, 입경 크기가 10mm 이하인 원료를 사용하여 제조되는 발명예(1-6)의 발열제의 경우 최소한 압축강도가 50Kg/㎠ 이상이고 용탕 내 투입 5분 경과후의 실리콘 실수율이 적어도 90중량% 이상임을 보이고 있었다.

한편, 입경 크기가 약 1mm 이하인 원료를 사용하는 발열제의 경우 미세 크기로 만들기 위한 파쇄공정이 필요할 뿐만 아니라 분진 발생 등 비용적인 측면과 더 불어 환경적인 측면에서도 바람직하지 않다.

[실시예 2]

발명예(7-15)

원료의 적정한 배합비를 알아보기 위해 입경 크기를 약 3mm로 한 훼로실리콘 및 실리콘카바이드를 사용하여 표3과 같은 배합비로 발열제를 제조하고, 각각의 발열제에 대하여 압축강도, 비중 및 용탕의 승온 정도를 측정하였다. 표3은 그 결과를 보이고 있다. 여기서, 압축강도는 실시예 1과 같이 측정하였다. 그리고, 승온 효율은 100Kg 정도의 탈산되지 않은 용탕을 1550℃로 유지하여 각각의 발열제 약 500g 씩 넣고 5분간 유지후 용탕 온도를 측정하여 Si와 탄소의 산화열에 의한 이론 승온량과 실제 승온량의 비율을 백분율로 표시하였다.

구분	훼로실리콘의 입경(mm)	실리콘카바이드의 입경(mm)	배합비(중량%)			압축강도 (Kg/㎠)	비중	5분후 승온 효율(%)
			훼로실리콘	실리콘카바이드	카본
발명예7	3	-	95	-	5	98	3.4	63
발명예8	3	-	90	-	10	90	3.3	62
발명예9	3	-	80	-	20	82	3.2	60
발명예10	3	-	70	-	30	74	3.1	59
발명예11	3	-	60	-	40	58	2.9	58
발명예12	-	3	-	95	5	96	2.5	62
발명예13	-	3	-	90	10	91	2.45	60
발명예14	-	3	-	80	20	86	2.4	56
발명예15	-	3	-	70	30	73	2.3	56

종래예(1)(2)

훼로실리콘(30mm 괴)과 실리콘카바이드(3mm)를 그대로 발열제로 사용한 것을 제외하고는 발명예(7-15)과 동일하게 실험을 행하고, 그 결과를 표4에 나타내었다.

비교예(5-7)

입경 크기가 1mm인 원료를 사용하여 표4와 같이 배합비를 달리한 것을 제외하고는 발명예(7-15)과 동일하게 실험을 행하였다. 표4에 그 결과를 나타내었다.

구분	훼로실리콘의 입경(mm)	실리콘카바이드의 입경(mm)	배합비(중량%)			압축강도 (Kg/㎠)	비중	5분후 승온 효율(중량%)
			훼로실리콘	실리콘카바이드	카본
종래예1	30	-	100	-	-	-	3.7	48
종래예2	3	3	-	100	-	-	2.5	43
비교예5	1	-	50	-	50	28	2.6	56
비교예6	-	1	-	60	40	46	2.25	54
비교예7	-	1	-	50	50	26	2.2	52

표4에 나타난 바와 같이, 훼로실리콘 또는 실리콘카바이드가 조건 범위를 벗어나는 비교예(5-7)의 경우 발열제의 압축강도가 통상 제강원료로 사용되는 강도보다 낮아 취급시 파손되기 쉬워 제강 원료로 사용하기 부적절하였다.

또한, 훼로실리콘을 단독으로 사용할 때 입경이 큰 종래예(1)의 경우 쉽게 용해되지 않아 투입후 승온효율이 낮았으며, 입도가 적절하더라도 실리콘카바이드를 단독으로 사용한 종래예(2)의 경우 비중이 작아 대기 중으로 발열량 손실이 많아 승온 효율이 낮음을 알 수 있었다.

이에 반하여 표3에 나타난 바와 같이, 적절한 조건 범위를 만족하는 발명예(7-15)의 경우 브라케트 발열제의 압축강도가 크고 승온 효율도 우수함을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 브라케트 형태의 발열제는 종래의 발열제에 비하여 고강도로 분진 발생이 거의 없고 작업성이 우수할 뿐만 아니라 용탕 내에 투입시 용해 속도가 빨라 승온 효율이 매우 우수하다.

Claims (2)

1. 제강공정에서 용탕의 승온을 위해 용탕 내에 첨가되는 발열제에 있어서,

   카본: 5~ 40중량%와 크기가 1~ 10mm인 훼로실리콘: 60~ 95중량%를 포함하고, 브리케트 형태인 용탕 승온용 실리콘-카본계 발열제.
2. 제강공정에서 용탕의 승온을 위해 용탕 내에 첨가되는 발열제에 있어서,

   카본: 5~ 30중량%와 크기가 1~ 10mm인 실리콘카바이드: 70~ 95중량%를 포함하고, 브리케트 형태인 용탕 승온용 실리콘-카본계 발열제.