KR100732539B1 - 알루미늄 및 형석을 함유하는 제강용 플럭스 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미니밀 정련슬래그를 부화 처리한 제강용 플럭스에 관한 것으로, 본 플럭스는 미니밀 제강공정에서 발생하는 미니밀 정련슬래그를 회수하여 파·분쇄하고 산화철과 같은 불순물을 제거한 미니밀 정련슬래그, 형석분말 및 금속 알루미늄을 함유하며, 산화물과 황화물을 동시에 제거할 수 있어 산화철과 같이 제강 조업과 강의 품질에 악영향을 주는 산화물이 많은 용강을 정련하는데 효과적이다.

제강, 플럭스, 슬래그, 알루미늄, 형석

Description

알루미늄 및 형석을 함유하는 제강용 플럭스 조성물{Steel refinery flux composition containing aluminum and fluorite}

도 1은 본 발명 플럭스의 주성분인 칼슘알루미네이트계 미니밀 정련슬래그의 화학성분을 CaO-SiO₂-Al₂O₃계에 표시한 상태도.

도 2는 본 발명의 주성분인 칼슘알루미네이트계 미니밀 정련슬래그의 엑스선회절패턴도,

도 3은 최적 탈류율 범위를 나타낸 CaO-SiO₂-Al₂O₃계의 상태도,

도 4는 칼슘알루미네이트계 화합물의 융점을 보여주는 CaO-Al₂O₃계의 상태도,

도 5는 미니밀정련슬래그, 형석 및 금속알루미늄을 함유하는 본 발명의 플럭스를 첨가하여 함철더스트의 융점시험에서, 플럭스중 일정한 금속알루미늄함량(3중량% 고정)에서 형석함량의 변화에 따른 함철더스트의 융점변화를 나타낸 그래프,

도 6은 미니밀정련슬래그, 형석 및 금속알루미늄을 함유하는 본 발명의 플럭스를 첨가하여 함철더스트의 융점시험에서, 플럭스중 일정한 금속알루미늄함량(7중량% 고정)에서 형석함량의 변화에 따른 함철더스트의 융점변화를 나타낸 그래프,

도 7은 미니밀정련슬래그, 형석 및 금속알루미늄을 함유하는 본 발명의 플럭스를 첨가한 함철더스트의 융점시험에서, 플럭스중 일정한 금속알루미늄함량(15중량% 고정)에서 형석함량의 변화에 따른 함철더스트의 융점변화를 나타낸 그래프,

도 8은 미니밀정련슬래그, 형석 및 금속알루미늄을 함유하는 본 발명의 플럭스를 첨가한 함철더스트의 탈류율 및 슬래그 유동성 시험에서, 플럭스중 일정한 금속알루미늄함량(3중량% 고정)에서 형석함량의 변화에 따른 함철더스트의 탈류율과 슬래그유동성을 나타낸 그래프,

도 9는 미니밀정련슬래그, 형석 및 금속알루미늄을 함유하는 본 발명의 플럭스를 첨가한 함철더스트의 탈류율 및 슬래그 유동성 시험에서, 플럭스중 일정한 금속알루미늄함량(7중량% 고정)에서 형석함량의 변화에 따른 함철더스트의 탈류율과 슬래그유동성을 나타낸 그래프,

도 10은 미니밀정련슬래그, 형석 및 금속알루미늄을 함유하는 본 발명의 플럭스를 첨가한 함철더스트의 탈류율 및 슬래그 유동성 시험에서, 플럭스중 일정한 금속알루미늄함량(15중량% 고정)에서 형석함량의 변화에 따른 함철더스트의 탈류율과 슬래그유동성을 나타낸 그래프,

본 발명은 미니밀 제강공정의 정련과정에서 발생하는 칼슘알루미네이트 (Calcium Aluminate)계 미니밀 정련슬래그를 부화 처리한 제강용 플럭스 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파·분쇄한 후 불순물을 제거한 미니밀 정련슬래그와 알루미늄 및 형석을 함유하는 제강용 플럭스 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 제강공정에서 슬래그는 강(鋼) 중 불순물을 제거하고, 용강(鎔鋼)과 대기 사이에 막을 형성시켜 열 손실을 줄이며 정련된 강이 대기중의 O, N, H등과 재결합하는 것을 막아주는 역할을 한다.

강에 함유된 비금속 개재물(O, S, P 등)은 강의 성질을 저하시키는데, 특히 산화물과 황화물은 강의 성질을 크게 저하시키므로 전기로 및 전로 등의 제강공정에서 이러한 불순물을 제거하는 공정은 필수적이다. 생석회 (CaO)는 열역학적 탈황한계가 우수하고, 가격이 저렴하여 불순물을 제거하는 탈황제로 가장 많이 사용되고 있으나, 융점(融點)이 높아(2,570℃) 반응속도가 늦고 탈황처리시간이 증가하며, 슬래그 유동성을 위해 노(爐)온도를 강(鋼)의 융점(1,400℃)이상으로 유지해야함에 따라 제강 전력사용량 증가와 조업시간이 길어지는 등의 문제가 있다.

또한, 유해성분인 FeO, SiO₂등을 포함한 CaO-SiO₂-Fe₂O₃계 슬래그에 금속알루미늄(Metal Aluminum)을 첨가하여 CaO-SiO₂-Al₂O₃계로 슬래그 조성을 변화시키는 것과 같이, 탑슬래그에 적정 플럭스를 첨가하여 슬래그를 불순물 포집능력이 우수한 조성으로 변화시키지 않으면 슬래그에 의한 불순물 제거에 한계가 있다. 즉, 탑슬래그는 융점이 낮아 유동성이 좋고, 산소 전위도(Potential)가 낮으며 불순물의 활동도가 낮은 조건을 모두 만족하여야 한다.

통상, 슬래그의 유동성과 탈황능력을 높이는 방법은 탑슬래그의 조성을 탈황능력이 크고 융점이 낮은 영역으로 조정하는 것이다. CaO-A1₂O₃-SiO₂계 슬래그에서 탈황능력이 가장 큰 영역은 도 3에 나타낸 바와 같이, CaO 50중량%, SiO2≤10중량%, A1₂0₃ 30중량% 일 때이고, 융점이 낮아 유동성이 좋은 슬래그의 조성은 도 4와 같이 칼슘알루미네이트중 C₁₂A₇(12CaO·Al₂O₃)상으로, 이 화합물은 도 3의 탈황능력이 가장 큰 슬래그 영역(이상 탈황 슬래그 영역)과 일치한다.

탑슬래그의 조성을 탈황능력이 큰 영역으로 조정하기 위해서는 탑슬래그에 CaO와 Al₂O₃를 적절하게 첨가하여야 하는데, CaO와 Al₂O₃를 화합물이 아닌 혼합물의 상태로 첨가하면 CaO(융점 2,570℃)와 Al₂O₃(융점 2,020℃)의 융점이 높아 슬래그 조성 변화에 많은 시간이 필요하므로, 융점이 낮은 칼슘알루미네이트계 화합물을 첨가하여 탑슬래그의 조성을 변화시킨다. 칼슘알루미네이트계 화합물 중 특히 C₁₂A₇(12CaO·Al₂O₃; Ca₁₂Al₁₄O₃₃)을 주 조성으로 하는 화합물은 융점이 낮아 CaO와 Al₂O₃를 슬래그 속으로 쉽게 용해시켜 탑슬래그의 조성을 불순물 흡수가 잘되는 영역으로 단시간에 조정하여 용강의 청정도를 높여주는 역할을 한다.

C₁₂A₇을 주 조성으로 한 CaO-Al₂O₃계 플럭스는 통상 생석회(CaO)와 하소 보오크사이트를 분쇄, 적정비율로 혼합한 후 소성 또는 전기 용융, 냉각하여 제조한다.

이와 같이, 종래의 C₁₂A₇계 플럭스는 석회석을 소성한 생석회, 보오크사이트 를 하소한 하소보오크사이트를 파·분쇄, 적정비율로 혼합한 후 재소성, 용융, 냉각하여 이를 원하는 입도로 다시 파쇄, 선별한 제품으로 제조에 다량의 에너지를 필요로 하는 고가의 제강용 플럭스이다.

따라서, 상기한 고가의 수입 플럭스를 대체하여 원가절감과 강의 품질을 향상시킬 수 있는 플럭스 개발이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 강의 품질을 향상시킬 수 있고 제조원가가 저렴한 새로운 제강용 플럭스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명자의 연구에서, 미니밀 제강공장에서 발생하는 제강 슬래그 중 래들 슬래그(ladle slag)인 미니밀 정련슬래그가 그 광물 조성상이 주로 칼슘알루미네이트중 C₁₂A₇(12CaO·7Al₂O₃)상을 갖는 것을 발견하고, 상기 미니밀 정련슬래그를 회수하여 냉각시키고, 일정 크기로 파·분쇄하여 산화철과 같은 불순물을 제거한 후, 알루미늄 및 형석과 혼합하여 제조한 제강용 플럭스(flux)가 산화물과 황화물을 동시에 제거할 수 있어 산화철과 같이 제강 조업과 강의 품질에 악영향을 주는 산화물이 많은 용강을 정련하는데 효과적이라는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.

그러므로 본 발명에 의하면, 슬래그혼합물과 바인더를 함유하는 제강용 플럭스 조성물에 있어서, 상기 슬래그 혼합물이 미니밀 제강공정에서 발생하는 미니밀 정련슬래그를 회수하여 파·분쇄하고 산화철과 같은 불순물을 제거한 미니밀 정련슬래그 55 내지 98중량%, 금속 알루미늄 1~15중량% 및 형석분말(CaF₂ 함량 85중량% 이상)을 1~30중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 제강용 플럭스 조성물이 제공된다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 제강용 플럭스에서 주성분으로 사용되는 미니밀 정련슬래그의 일반적인 화학조성은 CaO 40~55중량%, Al₂O₃ 20~40중량%, SiO₂ 1~9중량%, MgO 3~10중량%, Fe₂O₃ 1.5중량%, TiO₂ 1.5 중량% 미만, 나머지는 불가피한 불순물로 조성된다.

CaO-Al₂O₃-SiO₂계 슬래그에서 탈황능력이 가장 큰 영역은 도 3에 나타낸 바와 같이 CaO 50중량%, SiO₂≤10중량%, Al₂O₃ 30중량% 일 때이고, 융점이 낮아 유동성이 좋은 CaO-Al₂O₃ 화합물의 조성은 도 4에 나타낸 바와 같이 칼슘알루미네이트중 C₁₂A₇(12CaO·7Al₂O₃) 상으로, 이 화합물은 도 3의 탈황능력이 가장 큰 슬래그 영역(이상 탈황 슬래그 영역)과 일치한다.

현재, 국내 업체인 (주)포스코 광양제철소의 미니밀 제강공장에서 발생하는 제강 슬래그 중 미니밀 정련슬래그는 도 2의 엑스선회절패턴도(XRD Pattern Diagram)에 도시된 바와 같이 그 광물 조성상이 주로 칼슘알루미네이트중 C₁₂A₇(12CaO·7Al₂O₃)상으로 고가의 CaO-Al₂O₃(C₁₂A₇)계 플럭스와 동일한 효과를 기대할 수 있다.

본 발명인 제강용 플럭스의 주성분인 미니밀 정련슬래그와 각국의 제조사별 CaO-Al₂O₃(C₁₂A₇)계 플럭스의 화학성분 분석치는 표 1과 같다. 표 1에서 각 화학성분 분석치의 단위는 중량%이고, 미니밀 정련슬래그는 본발명 플럭스의 주성분인 미니밀 정련슬래그로서 (주)포스코 광양제철소의 미니밀 제강공장에서 발생하는 제강 슬래그 중 미니밀 정련슬래그이며, 수입 플럭스는 각국 제조사별 CaO-Al₂O₃(C₁₂A₇)계 플럭스이다.

구분		CaO	Al2O3	SiO2	제조사(국적)
미니밀 정련슬래그		50	36	2.1
수입 플럭스	CAF	20미만	50이상	-	Shidldally사(미국)
	LDSF	49~54	41~45	3.7미만	Lafarge사(프랑스)
	AlumiCa	30~35	50~55	2~7	Alumica사(미국)
	Syn. Slag	43~47	40~46	2~4	BPI사(미국)

본 발명의 제강용 플럭스는 정제된 미니밀 정련슬래그, 금속 알루미늄, 형석분말 및 통상의 바인더를 함유한다.

본 발명의 제강용 플럭스의 주성분이 되는 정제된 미니밀 정련슬래그는 예를 들어 미니밀 제강공정에서 발생하는 미니밀 정련슬래그를 회수하여 파·분쇄하고 산화철과 같은 불순물을 예를 들어 자력선별 등의 방법으로 제거하여 준비할 수 있다. 만일, 산화철과 같은 불순물을 제거하지 않고 불순물이 포함된 미니밀 정련슬래그로 플럭스를 제조하게 되면, 제강용 플럭스에 포함된 산화철이 제강로내에서 환원되지 않을 경우 노벽 내화물에 산화철이 코팅(Coating)되어 제강조업에 지장을 초래하고, 불순물의 혼입 정도에 따라 제강용 플럭스의 비중이 수시로 변하여 보정성분의 정량 첨가가 어렵고, 제강 조업 중 플럭스의 표준투입비가 수시로 변하는 등의 문제가 있어 미니밀 정련슬래그로부터 산화철과 같은 불순물을 제거하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제강용 플럭스에 배합되는 금속 알루미늄은 성분보정을 위하여 첨가되는 것으로 산화물과 황화물의 제거효율을 높이는 작용을 하며, 본 플럭스를 구성하는 슬래그혼합물중 금속 알루미늄의 배합비율은 1~15중량%, 보다 바람직하게 3~15중량%이다. 본 제강용 플럭스 조성물에서 금속 알루미늄의 첨가비가 높으면 높을수록 융점 중 특히 수축점이 낮아지나, 용융종점은 오히려 높아진다. 이는 제강용 플럭스에 첨가하는 금속 알루미늄의 첨가비가 높을수록 제강용 플럭스에 금속 알루미늄 성분이 많아지고, 상기 금속 알루미늄이 먼저 저온에서 용융하기 시작함에 따라 수축점의 온도가 낮아지나 금속 알루미늄에 포함된 불순물 때문에 완전용해까지는 금속 알루미늄의 첨가비가 높을수록 온도가 높아지기 때문이다. 융점실험을 통해 미니밀 정련슬래그와 배합되는 금속 알루미늄의 첨가비가 15중량%까지는 초기융점인 수축점이 급격하게 낮아졌으나, 금속 알루미늄의 첨가비가 15중량%를 초과할 때부터는 초기융점인 수축점의 저하가 점차 완만하게 되고 오히려 용융종점이 높아진다. 또한 금속알루미늄의 배합비율이 1중량% 보다 적으면 산화물과 황화물 제거효율 향상효과가 불충분하게 된다. 본 제강용 플럭스에 첨가하는 금속 알루미늄의 가장 효과적인 첨가비는 슬래그 혼합물중 3~15중량%이다.

본 발명의 제강용 플럭스 조성물에 배합되는 형석분말은 탑슬래그의 유동성과 탈황능력 등을 더욱 향상시키는 작용을 한다. 본 발명의 플럭스 조성물에 있어서, 상기한 형석분말은 슬래그 혼합물중 1~30중량%, 보다 바람직하게 3~30중량%의 양으로 첨가된다. 슬래그의 양이 많을수록 탑슬래그의 유동성은 단시간에 확실하게 향상될 수 있으나, 형석분말 첨가에 따른 내화물의 용손(溶損)과 조업 중 불화수소 가스(HF Gas) 발생은 물론 전기로 슬래그에 포함된 불소성분의 용출 등의 문제가 있어 슬래그 혼합물에 첨가되는 형석의 양을 슬래그혼합물중 30중량% 보다 적게 하는 것이 바람직하다. 또한 형석분말의 배합비율이 너무 적으면, 특히 1중량% 보다 적게 되면 탑슬래그의 유동성 향상효과가 미흡하게 되므로 상기한 범위내에서 형성분말을 사용하는 것이 바람직하다. 정제된 미니밀 정련슬래그와 형석분말의 혼합은 각각 입도 3㎜이하에서 수행하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 제강용 플럭스에서 바인더는 슬래그와 형성을 결합시켜 소정 형상의 플럭스로 성형하기 위하여 배합하는 것으로서, 제강용 플럭스 제조에 통상 사용되는 바인더를 사용하면 된다. 이러한 통상의 바인더의 대표적인 예로는 당밀, 액상 규산나트륨 등이 있다.

본 발명의 제강용 플럭스에서 바인더의 사용량은 결합시킬 슬래그의 양, 또는 경우에 따라 슬래그와 형석분말의 합량에 따라 변화되는 것으로, 압축성형하여 플럭스화하기에 충분한 양이면 되는 것이므로 특별히 제한되지는 않으나, 보통 슬래그 혼합물 100중량부에 대하여 1~35중량부가 적당하다.

이하, 본 발명에 따르는 제강용 플럭스 제조 방법의 일 예를 들어 설명하기로 한다.

본 발명의 제강용 플럭스는 미니밀 정련슬래그 정제 단계, 플럭스 조성 및 성형단계를 거쳐 제조할 수 있다.

예를 들어 미니밀 정련슬래그의 정제단계는 미니밀 제강공정에서 발생하는 미니밀 정련슬래그를 전용 야적장에 운반하여 냉각하고, 조 크러셔(Jaw Crusher)나 콘크러셔(Cone Crusher)등의 파쇄설비를 이용하여 50㎜ 이하의 크기로 파쇄하고, 파쇄된 미니밀 정련슬래그를 해머밀(Hammer mill)이나 롤라 밀(Roller mill) 등의 분쇄설비를 이용하여 3㎜이하의 크기로 분쇄한 다음, 상기 파·분쇄된 미니밀 정련슬래그를 입도선별기를 이용하여 3㎜ 이하의 크기와, 3㎜ 초과하는 미니밀 정련슬래그로 선별하고, 선별된 3㎜이하의 미니밀 정련슬래그를 자력선별기를 이용하여 미니밀 정련슬래그에 포함된 산화철과 같은 불순물을 제거하는 것으로 이루어진다. 이때, 미니밀 정련슬래그의 냉각에는 수분을 최소화하기 위해 살수를 행하지 않고 공기 중에서 서냉하는 공냉방법이 적당하다. 또한 3㎜를 초과하는 크기의 미니밀 정련슬래그는 후속 플럭스 제조에서 재분쇄하여 사용할 수 있다. 여기서, 미니밀 정련슬래그를 3㎜이하로 분쇄하는 이유는 후속의 불순물 제거단계에서 산화철과 같은 불순물을 쉽게 제거하고, 미니밀 정련슬래그, 알루미늄드로스, 형석분말 및 바인더가 혼합된 혼합물이 이송과정에서 입도 차에 의해 서로 분급되는 것을 방지하기 위한 것이다.

플럭스 조성 및 성형단계에서는 불순물이 제거된 3㎜이하의 미니밀 정련슬래그와, 성분보정을 위한 금속 알루미늄 및 형석분말과, 후에 플럭스 성형을 위한 바인더를 혼합기(Mixer)에서 혼합하고, 얻어진 혼합물을 일정크기로 압축성형하고, 입도선별기로 이송한 후, 입도선별기에서 입도 10㎜이상의 것을 분리, 회수하여 제강용 플럭스를 얻는다. 이때 10mm 이하의 것은 후속 플럭스 제조에서 재압축성형할 수 있다. 슬래그 혼합물의 압축성형에는 압축성형기를 이용하여 50㎜내외로 성형한다. 이러한 압축성형기의 예로는 브리켓(Briquette) 형태로 압축성형하는 브리케팅머신(Briquetting Machine)가 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술하는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단, 본 발명이 하기 실시예로 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1~7]

(주)포스코 광양제철소의 미니밀 제강공장에서 발생하는 제강 슬래그 중 미니밀 정련슬래그를 전용 야적장에 운반하여 공기중에서 서냉시키고, 냉각된 슬래그를 조크러셔오 50mm이하의 크기로 파쇄한 후, 해머밀을 이용하여 3mm이하의 크기로 분쇄하였다. 분쇄된 슬래그를 내부에 메시 구멍이 3mm인 체를 가진 진동선별기에서 체분리하여 3mm 이하의 슬래그 분말을 얻고, 이를 자력선별기로 이송하여 산화철과 같은 자착물을 분리제거하였다.

하기 표 2에 나타낸 바와 같은 비율로 불순물을 제거한 미니밀 정련 슬래그, 입도 3mm 이하의 금속 알루미늄 및 입도 3mm 이하인 형석분말(CaF₂ 함량 85중량% 이상)을 함유하는 슬래그혼합물 4.33중량부(함철 더스트 100중량부 기준)에 플럭스의 제조에 바인더로서 통상적으로 사용되는 시판중인 당밀(Molasses) 원액을 표 2에 나타낸 바와 같은 중량부(함철 더스트 100중량부 기준)로 배합하여 혼합기에서 일정시간 동안 혼합하고, 얻어진 혼합물을 브리케팅 머신에 투입하고 압축성형한 후 입도 10mm 이상의 브리켓을 회수하여 제강용 플러스를 제조하였다.

전기로 슬래그 파쇄품인 입도 1mm 내외의 함철 더스트 100중량부에 대하여 플럭스 4.33중량부(바인더 함량 제외)를 슈퍼칸탈(Super Kanthal)을 사용한 챔버(Chamber)식 전기로에 넣고 1,000℃이후부터 2℃/min±1℃/min의 속도로 승온하면서 융점(融點; Melting Point)을 실측하였다. 표 1에서 융점 중 수축점은 샘플에 수축이 일어나서 샘플에 육안으로 관측가능한 분명한 균열(Crack)이 최초로 생길 때의 온도이고, 융점 중 붕괴점은 수축한 샘플이 붕괴하여 액화하기 시작할 때의 온도이며, 융점 중 용융종점은 액화된 샘플중에 남아있는 고체 시료가 완전히 액화되었을 때의 온도로, 융점의 종말점이다.

또한 전기로 슬래그 파쇄품인 입도 1mm 내외의 함철 더스트 100중량부에 대하여 플럭스 4.33중량부(바인더 함량 제외)를 슈퍼칸탈(Super Kanthal)을 사용한 챔버(Chamber)식 전기로에 넣고 1,500℃까지 5℃/min±1℃/min의 속도로 승온 후, 탈류율과 슬래그유동성을 측정하였다. 각 실시예에 대하여 측정한 탈류율과 슬래그유동성 측정결과는 표 2에 제시된다. 탈류율은 ([%S]o-[%S])÷[%S]o × 100(%)로 구하였고(여기서, [%S]는 조업후 용강내의 황의 중량%, [%S]o는 조업전 원재료내의 황의 중량%임), 슬래그 유동성은 노에서 슬래그 배제시 슬래그내 철성분 혼입비율(중량%)이다.

구분		더스트 (중량부)	슬래그 혼합물 (중량%)			바인더 (중량부)	융점(℃)			탈류율 (%)	슬래그유동성 (%)
			미니밀	형석	Al		수축점	붕괴점	용융 종점
실시예	CA 1	100	94	3	3	0.39	1400	1440	1470	58.27	4.44
	CA 2	100	92	5	3	0.40	1390	1430	1460	48.52	4.37
	CA 3	100	86	7	7	0.43	1370	1415	1450	56.95	4.27
	CA 4	100	84	9	7	0.43	1375	1430	1450	48.81	4.00
	CA 5	100	82	11	7	0.44	1370	1410	1440	74.15	3.53
	CA 6	100	80	13	7	0.45	1380	1405	1430	64.24	3.17
	CA 7	100	78	15	7	0.45	1380	1405	1430	60.48	3.00
	CA 8	100	71	22	7	0.46	1370	1400	1420	57.79	2.97
	CA 9	100	63	30	7	0.47	1370	1400	1420	49.18	2.95
	CA 10	100	82	3	15	0.46	1415	1450	1480	49.43	4.53
	CA 11	100	80	5	15	0.47	1395	1435	1470	57.15	4.47
	CA 12	100	78	7	15	0.47	1385	1435	1460	49.80	4.20
	CA 13	100	76	9	15	0.48	1380	1435	1450	54.90	3.83
	CA 14	100	74	11	15	0.48	1375	1415	1440	76.62	3.46
	CA 15	100	72	13	15	0.49	1385	1410	1430	67.02	3.19
	CA 16	100	70	15	15	0.50	1385	1410	1430	61.63	2.93
	CA 17	100	63	22	15	0.51	1375	1400	1420	58.37	2.89
	CA 18	100	55	30	15	0.52	1375	1400	1420	50.46	2.86

[비교예 1]

실시예 1과 동일한 방법으로 함철 더스트 만의 융점을 측정하였다. 측정결과는 표 3에 제시된다.

[비교예 2]

함철더스트 100중량부에 대하여 현재 수입 사용중인 입도 10mm내외의 CaO-A_l2O₃(C₁₂A₇) 4.33중량부와 바인더 0.16중량부를 혼합하여 압축성형한 플럭스를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하여 융점, 탈류율 및 슬래그유동성을 측정하였다. 측정결과는 표 3에 제시된다.

구분	더스트 (중량부)	CaO-Al2O3 (중량부)	바인더 (중량부)	융점(℃)			탈류율 (%)	슬래그유동성 (%)
				수축점	붕괴점	용융종점
비교예1 Ref.1	100	0	0	1385	1455	1530	-	-
비교예2 Ref.2	100	4.33	0.16	1395	1460	1510	37.58	5.19

[평가]

미니밀 정련슬래그를 주성분으로 하는 슬래그 혼합물을 압축성형한 플럭스 등의 첨가비별 융점실험을 실시한 결과, 표 2 및 3에서 보는 바와 같이 실시예 및 비교예 2의 플럭스의 융점과, 탈류율, 슬래그 유동성에는 다음과 같은 특징이 있음을 확인하였다.

비교예 1 및 비교예 2 보다 실시예의 용융종점이 40~110℃ 낮았다. 비교예 1 및 비교예 2의 경우 특히 수축점에서 용융종점까지의 온도는 115℃~145℃ 였으나, 실시예에서는 45~85℃로 그 온도차가 적었다.

실시예에서는 비교예 2보다 약 10℃ 낮은 온도에서 용융이 시작되어 약 60℃를 승온할 경우 완전히 액화되었다. 즉 , 본 발명에 따르는 플럭스를 사용한 실시예는 융점이 낮고 단시간에 완전히 액화됨에 따라 탑슬래그의 유동성과 조성을 보다 신속하게 향상시키고, 신속한 반응에 의한 저온 탈황이 가능하여 단위시간당 탈류율을 극대화시킴을 알 수 있다.

표 2 내지 3 및 도 5 내지 7에서 보는 바와 같이, 실시예의 제강용 플럭스에서 슬래그혼합물중 형석의 첨가비가 높으면 높을수록 융점이 낮았다. 슬래그혼합물중 형석의 첨가비 30중량%까지 실험한 결과, 형석의 첨가비가 높을 수록 융점저하기 이루어졌다. 이러한 이유로 슬래그혼합물에 첨가되는 형석의 양은 가능한 한 최소화하여야 하는데 융점실험을 통해 형석의 첨가비를 최소화하면서 융점을 저하시킬 수 있는 가장효과적인 비는 융점저하기 이루어지는 3~30중량%임을 확인할 수 있었다.

표 2 내지 3 및 도 5 내지 7에서 보는 바와 같이, 실시예의 제강용 플럭스는 금속알루미늄의 첨가비가 높으면 높을수록 형석만 단독첨가하는 경우보다 수축점과 용융종점이 낮아졌다. 이는 실시예의 제강용 플럭스에 첨가하는 금속알루미늄의 첨가비가 높을수록 제강용 플럭스에 알루미늄성분이 많아지고, 상기 금속알루미늄이 먼저 저온에서 용융하기 시작함에 따라 수축점의 온도가 낮아졌으며, 용융종점에도 영향을 미쳐 융점저하가 이루어졌기 때문이다. 융점실험을 통해 슬래그혼합물중 금속알루미늄의 첨가비 15중량%까지 초기융점인 수축점이 낮아지는 것을 알 수 있으며, 이를 통해 실시예의 제강용플럭스에 첨가하는 금속알루미늄의 가장효과적인 첨가비는 슬래그혼합물 기준으로 3~15중량%임을 확인할 수 있었다.

특히 금속알루미늄을 첨가한 실시예의 제강용 플럭스는 산화물과 황화물을 동시에 제거할 수 있고, 산화철과 같이 제강조업과 강의 품질에 악영향을 주는 산화물이 많은 용강을 정련하는데 효과적이다.

수입 플럭스를 사용하는 비교예 2 보다는 본 발명의 플럭스를 사용하는 실시예의 탈류율과 슬래그유동성이 우수하였다. 즉, 본 발명의 플럭스를 첨가하는 경우 비교예 2 보다 융점이 낮고 단시간에 액화됨에 따라 탑슬래그의 유동성과 조성을 보다 더 신속하게 향상시키고, 신속한 반응에 의한 저온 탈황이 가능하여 단위시간당 탈류율을 극대화시킬 수 있다.

표 2 내지 3 및 도 8 내지 10에서 보는 바와 같이, 실시예의 플럭스는 형석의 첨가비가 높으면 높을수록 탈류율이 높아지고 슬래그 유동성이 낮아졌다. 형석의 첨가비 30중량%까지 실험한 결과, 형석 30중량%까지 형석의 첨가비에 상관없이 탈류율이 비교예 2 보다 높았으며, 형석첨가비 30중량%까지 슬래그유동성은 낮아졌다. 전술한 바와 같은 이유로 슬래그 혼합물에 첨가되는 형석의 양은 가능한 한 최소화하여야 하는데, 탈류율과 슬래그 유동성 실험을 통해 형석 첨가비를 최소화하면서 융점을 저하시킬수 있는 가장 효과적인 첨가비는 탈류율의 상승과 슬래그 유동성의 저하가 이루어지는 형석첨가비 3~30중량%임을 확인할 수 있었다.

표 2 내지 3과 도 8 내지 10에서 보는 바와 같이 실시예의 제강용 플럭스는 금속 알루미늄(Metal Al.)의 첨가비가 높으면 높을수록 탈류율이 높아지고 슬래그 유동성이 낮아지는 경향을 보였다. 이는 실시예의 제강용 플럭스에 첨가하는 금속 알루미늄(Metal Al.)의 첨가비가 높을수록 제강용 플럭스에 금속알루미늄성분이 많아지고, 상기 금속 알루미늄이 먼저 저온에서 용융하기 시작함에 따라 수축점의 온도가 낮아졌으며, 용융종점에도 영향을 미쳐 융점저하가 이루어졌기 때문이다. 융점실험을 통해 슬래그혼합물중 금속 알루미늄의 첨가비 15중량%까지 탈류율이 증가하고 슬래그 유동성이 낮아지는걸 알 수 있었으며, 이를 통해 실시예의 제강용 플럭스에 첨가하는 금속 알루미늄의 가장 효과적인 첨가비는3~15중량%((바인더 제외)임을 확인할 수 있었다.

특히, 금속 알루미늄을 첨가한 실시예의 제강용 플럭스는 산화물과 황화물을 동시에 제거할 수 있고, 산화철과 같이 제강 조업과 강의 품질에 악영향을 주는 산화물이 많은 용강을 정련하는데 효과적이다.

상기와 같이 본 발명의 제강용 플럭스는 칼슘알루미네이트계 미니밀 정련슬래그를 이용하여, 종래 고가의 수입 CaO-Al₂O₃(C₁₂A₇)계 플럭스를 대체할 수 있는 고 부가가치의 제강용 플럭스로 수입대체는 물론 제강사의 원가절감 및 품질향상을 도모하고, 미니밀 정련슬래그에 알루미늄드로스를 첨가하여 성분을 보정함으로써 신속한 반응에 의한 저온 탈황이 가능하여 단위시간당 탈류율을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 용강 내의 불순물 제거를 원활하게 하여 강의 품질을 향상시킬 수 있는 제강용 플럭스로 산업상 매우 유용한 발명이라 할 것이다.

Claims (3)

1. 슬래그혼합물과 바인더를 함유하는 제강용 플럭스 조성물에 있어서, 상기 슬래그 혼합물이 미니밀 제강공정에서 발생하는 미니밀 정련슬래그를 회수하여 파·분쇄하고 산화철과 같은 불순물을 제거한 미니밀 정련슬래그 55 내지 98중량%, 금속 알루미늄 1~15중량% 및 형석분말(CaF₂ 함량 85중량% 이상) 1~30중량%를 함유하는 것을 특징으로 하는 제강용 플럭스 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 알루미늄의 함량이 3~15중량%이고, 상기 형석분말의 함량이 3~30중량%인 것을 특징으로 하는 제강용 플럭스 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더가 당밀 또는 액상 규산나트륨인 것을 특징으로 하는 제강용 플럭스 조성물.

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