KR100825552B1 - 진공탈가스 장치내 지금제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소 제강공정의 노외정련공정에 사용되는 진공탈가스 장치내 지금제거방법에 관한 것으로, 그 목적은 진공탈가스장치내에 지금제거용 이형재로서 슬래그층을 사전에 코팅함으로써 진공탈가스조업중에 코팅된 슬래그층에 부착된 지금이 용강의 교반력 및 지금의 자중에 의해서 손쉽게 제거할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

진공탈가스장치 내부의 지금을 제거하는 방법에 있어서,

래들에 수강된 용강의 슬래그층에 생석회를 용강톤당 3~10kg 투입하는 단계,

상기 슬래그층에 탄소를 생석회 100중량부에 대해 10~40중량부 투입하는 단계,

상기 슬래그층에 산소를 취입하여 슬래그층을 부풀리는 단계,

상기 부풀린 슬래그층에 상기 진공탈가스 장치의 침적관을 침적하여 슬래그를 침적관으로 흡상하고 다른 침적관으로 배출하여 슬래그를 진공탈가스장치의 내부에 지금이형재로서 코팅하는 단계를 포함하고, 진공탈가스 조업시 지금이 상기 진공탈가스장치에 코팅된 슬래그층에 부착되어 있다가 용강의 교반력 및 지금의 자중에 의해서 자연 탈락되는 진공탈가스 장치내 지금제거방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

진공탈가스장치, 침적관, 생석회, 슬래그코팅, 이형재

Description

진공탈가스 장치내 지금제거방법{Method for removing impurite attached on the inside of the degassing vessel}

도 1은 일반적인 진공탈가스 장치를 나태는 개략도

도 2는 진공탈가스장치 내 지금부착 상태를 나타내는 개략도

도 3은 본 발명에 따라 지금제거 이형재인 슬래그의 코팅방법을 나타내는 개략도

도 4는 본 발명에 따른 지금제거방법을 나타내는 개략도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1..... 진공조 2a, 2b.....침적관

3..... 슬래그 4..... 용강

5..... 래들 6.....환류가스

7..... 가스투입수단 8.....진공조내 용강

9..... 지금 10..... 진공탈가스 장치

11..... 침적관의 내부홀 12..... 침적관에 부착된 지금

13..... 진공탈가스장치내에 코팅된 슬래그

14..... 슬래그 코팅층위에 부착된 지금

15..... 탈락된 지금

본 발명은 제철소 제강공정의 노외정련공정에 사용되는 진공탈가스 장치내 지금제거방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공탈가스장치내에 지금제거용 이형재로서 슬래그층을 사전에 코팅함으로써 진공탈가스조업중에 코팅된 슬래그층에 부착된 지금이 용강의 교반력 및 지금의 자중에 의해서 조업중에 손쉽게 제거할 수 있는 방법에 관한 것이다.

진공탈가스 장치는 전로정련이 종료된 후 래들에 출강된 용강을 이차적으로 정련하여 탈가스, 청정도 향상, 극저탄소강용 탈탄처리 등을 수행하기 위한 장치이다. 진공탈가스장치는 도 1과 같이 진공상태를 만드는 진공조(1), 래들내에 침적되어 용강을 흡입하는 침적관(2)을 구비하고 있으며, 침적관내에는 래들내의 용강이 진공조내에서 순환할 수 있도록 환류가스를 주입하기 위한 주입수단이 장착된다. 따라서, 진공탈가스장치를 사용하여 래들(5)에 출강된 용강을 정련처리하기 위해서는 먼저, 2개의 침적관(2)을 래들(5)의 용강에 침적시킨 후 진공조(1) 내부를 진공으로 유지하면서 상기 주입수단을 통해 환류가스(6)를 진공조(1)내로 주입하면 진공조(1)내부를 순환하는 용강으로부터 배가스 등이 배출되어 탈가스 처리된다.

래들내의 용강을 탈가스처리장치를 순환하여 탈가스처리할 때 용강으로부터 배가스가 배출됨과 동시에 용강중의 불순물과 지금이 진공탈가스장치내부에 부착된다. 진공탈가스장치내에 부착되는 지금은 침적관의 통로를 폐쇄시키게 되어 용강의 순환통로가 폐쇄되게 되면 연속적인 탈가스처리가 불가능하게 된다. 도 2에는 진공탈가스장치내에 지금이 부착된 상태를 나타내는 것으로, 지금이 진공탈가스장치내 축조된 내화물과 내화물간의 틈새로 맞물리며 응착되어 통로를 막는 것이다.

따라서, 종래에는 진공탈가스장치를 래들에서 분리한 후에 지금을 버너 등과 같은 가열수단을 사용하여 가열하여 지금을 용융시켜 흘러내리게 하여 제거하고 있다. 이러한 지금제거작업을 수행하기 위해서는 지금이 부착된 진공탈가스장치를 새로운 진공탈가스장치를 교체하여야 하므로 별도의 진공탈가스장치가 준비되어야 하고, 지금제거를 위한 가열장치가 별도로 구비되어야 하므로 부대비용이 요구될 뿐만 아니라 진공탈가스장치의 수리교환으로 원가상승 등의 문제점이 수반된다.

본 발명은 연속적인 조업이 불가능하고 품질확보가 어려우며 또는 잦은 수리교환으로 원가상승 등의 문제점을 해결할 수 있는 진공탈가스장치 내부의 지금제거방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공탈가스장치 내부의 지금제거방법 은, 래들에 수강된 용강의 슬래그층에 생석회를 용강톤당 3~10kg 투입하는 단계,

슬래그층에 탄소를 생석회 100중량부에 대해 10~40중량부 투입하는 단계,

상기 슬래그층에 산소를 취입하여 슬래그층을 부풀리는 단계,

상기 부풀린 슬래그층에 상기 진공탈가스 장치의 침적관을 침적하여 슬래그를 침적관으로 흡상하고 다른 침적관으로 배출하여 진공탈가스당치의 내부에 슬래그를 지금이형재로서 코팅하는 단계를 포함하여 구성되고, 진공탈가스 조업시 상기 슬래그층에 부착된 지금이 용강의 교반력 및 지금의 자중에 의해서 자연 탈락되도록 하는 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명자들은 진공탈가스장치내 지금을 조업중에 제거하기 위한 방안을 연구하던중에 래들의 슬래그층을 진공탈가스장치내에 코팅하고 조업중에 지금이 상기 코팅층위에 부착되어 있다가 슬래그층을 탈락시키면 지금을 조업중에 쉽게 제거할 수 있다는데 착안하여 본 발명을 완성한 것이다. 그런데, 래들의 슬래그는 끈적거려서 진공탈가스장치내에 부착되는 경우에 쉽게 탈락이 일어나지 않으므로, 래들 슬래그의 끈적거림을 줄일 수 있는 방안이 필요하다.

본 발명자들은 계속적인 연구과정에서 래들 슬래그에 생석회를 투입한 결과 슬래그의 끈적거림이 상당히 줄어드었다. 또한, 이 슬래그에 탄소를 투입하여 포밍을 일으켜서 진공탈가스장치의 침적관을 통해 흡상하고 다른 침적관을 배출한 결 과, 진공탈가스장치내에 슬래그가 코팅되는 것을 확인하였다. 또한, 코팅된 슬래그층에 지금이 부착되자 조업중에 용강의 교반력과 자중에 의해서 쉽게 탈락되는 것을 확인하였다.

먼저, 본 발명에 따라 래들에 생석회를 투입한 다음에 이어 탄소를 투입한다. 생석회와 탄소는 전로출강시 바로 투입하거나 투입장치를 갖춘 공정으로 이송하여 투입한다. 투입장치로는 엘에프(LF; Ladle Furnace), 바프(BAP; Bubbling Al-wire feeding Powder injection), 피아이(PI;Powder Injection) 등이 있다.

생석회는 용강톤당 3~10kg 투입하는 것이 바람직한데, 이는 생석회의 투입량이 3kg/ton이하의 경우 진공탈가스장치내 코팅되는 슬래그층이 끈적거림이 적어 진공탈가스장치에서 잘 분리되지 않으며, 10kg/ton 보다 클 경우에는 용강내 슬래그를 과염기도화하여 품질불량의 원인이 된다.

다음으로 탄소를 투입하는데, 탄소는 생석회 100중량부에 대해 10~40중량부 투입하는 것이 바람직하다. 탄소의 투입량이 10중량부 미만의 경우에는 포밍촉진이 저하되어 슬래그 부풀림현상이 적어 슬래그층이 너무 작아지고, 40중량부 초과의 경우에는 과잉 포밍조작으로 래들 외부로 슬래그가 넘쳐 주변설비의 소손 및 오염의 원인이 된다.

다음으로 생석회와 탄소가 투입된 슬래그에 산소를 취입하여 슬래그반응을 유도한다.

[반응식 1]

C + O →CO(g)↑

(슬래그 조대화 및 가스발생으로 슬래그층 확대)

수강래들내 용강온도는 고온(약 1500 ℃)이므로 투입한 생석회가 일부 용융되고 일부는 슬래그와 반응하고 또 일부는 생석회 자체로 있다가 탄소투입과 랜스를 통하여 산소를 취입함으로 인하여 위 반응식 1과 같이 불안전한 탄소가 산소와 만남으로 인해 CO가스발생으로 래들내부에서 상부로 빠져 나가려고 하며 생석회를 부풀려 올리는 현상이 발생한다. 이렇게 발생된 슬래그 층을 일명 포밍(Forming)현상이라 한다.

포밍현상이 래들에서 발생되면 진공탈가스장치를 하강하거나 래들을 올려 진공탈가스장치의 침적관을 슬래그층에 침적한다.

다음으로 용강을 환류하듯이 슬래그를 먼저 환류시킨다. 이때 슬래그 환류시 진공탈가스장치의 진공조 내부 압력을 0.4~0.8기압범위로 조정하여 슬래그가 과다하게 진공탈가스장치내로 침투되어 상부 진공배기 라인으로 들어가 설비사고가 발생되는 것을 막는다. 진공조의 내부압력이 0.8기압이하의 경우에는 침적관 내부로 슬래그가 흡수되지 못하고 0.4기압으로 높으면 슬래그가 과다하게 진공탈가스장치내로 침투되어 상부 배가스라인으로 들어가 설비사고가 발생하는 원인이 된다.

상기 슬래그를 환류시킨 후 래들과 진공탈가스장치에서 분리시킨 다음에 슬래그가 코팅된 상태에서 일정시간 유지하여 슬래그가 부착되도록 한다. 이어 용강을 진공탈가스장치내로 환류시켜 조업하면 코팅된 슬래그에 지금이 부착되었다가 자중 및 환류의 교반력에 의해 슬래그가 자동으로 탈락되면 지금도 함께 탈락된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

탄소 0.01~0.9중량%, 실리콘 0.1중량%이하, 망간 0.10~1.0중량%, 알루미늄 0.02~0.08중량%의 용철을 대상으로 100톤 전로에서 송산정련을 종료하고, 출강시 용강에 알루미늄을 첨가시켜 용강을 탈산하고 합금철을 첨가하여 용강성분을 조정하였다. 용강을 담은 래들에 생석회를 투입하고 그 위에 가탄제를 투입하였다. 그리고, 래들을 진공탈가스장치에 안착시킨 후 산소를 슬래그 층에 공급하여 슬래그를 100mm이상 부풀려 올리고 진공조 내부압력을 조절하여 슬래그를 진공탈가스장치내부로 1분이상 환류하면서 슬래그를 코팅하여 1분정도 부착되도록 기다렸다가 진공탈가스장치내 슬래그 코팅상태를 조업조건에 따라 육안으로 확인하였다.

생석회를 용강톤당 2kg이하 투입시 진공탈가스장치내 코팅되는 슬래그층의 끈적거림이 적어 골고루 코팅이 되지 않을 뿐만 아니라 진공탈가스장치에서 잘 분리되지 않아 이형제로서의 역할이 부족하였으며 11kg이상 투입시는 용강온도를 많이 떨어뜨리고 슬래그를 과염기도화하여 품질불량의 원인이 되었다.

생석회 100중량부에 대해 가탄제 10중량부 이하를 투입시 C + O →CO(g)↑반응량이 적어 슬래그 부풀림 현상도 적어지므로 코팅이 골고루 이루어지지 않았으며 40중량부를 초과할 경우 과잉 포밍을 조장하여 래들 외부로 슬래그가 넘쳐 주변설비를 소손시키며 산소와 반응하지 않았던 잔류 가탄제가 탈가스처리시 용강중의 탄소성분을 증가시켰다

산소는 공급하는 랜스상태에 따라 랜스 말단에 걸리는 압력과 유량은 다소의 차이가 발생할 수 있으나 4kg/cm²의 압력과 0.75Nm³/min 유량이 적당하였으며 이보다 압력과 유량이 낮을 경우 교반력이 약해 슬래그 부풀림 현상이 적어지고 높을 경우는 교반력이 너무 강해 많은량의 슬래그가 래들 외부로 비산되었다.

진공조 내부압력이 0.6기압일때 슬래그가 대기압과 진공조 내부 압력차에 의해 진공조 내로 상승하는 높이는 수은의 비중(13.6)과 슬래그의 비중(2.5)을 감안할 때 약 1650mm로서 탈가스처리시 용강의 상승 높이와 유사수준이며 진공조 내부압력을 0.8기압으로 조정시 슬래그가 진공조 내부로 상승하는 높이는 약 830mm로서 진공조내로 유입되지 못하여 코팅할 수 없었으며 0.4기압으로 조정시 상승 높이는 약 2480mm로서 슬래그가 과다하게 진공탈가스장치내로 침투되어 상부 배가스라인으로 들어가 설비사고를 발생시킬 수 있으므로 주의가 필요하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 진공탈가스장치내의 지금을 제거하기 위해 조업중 다른 진공탈가스장치로 교체하지 않고 슬래그를 코팅하여 지금을 지연적으로 탈락되도록 함으로써 진공탈가스교체에 따른 비용을 절감하고 진공탈가스장치내벽 내화재의 스폴링현상 및 고열에 의한 내화물 침식을 방지할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 진공탈가스장치 내부의 지금을 제거하는 방법에 있어서,

   래들에 수강된 용강의 슬래그층에 생석회를 용강톤당 3~10kg 투입하는 단계,

   상기 슬래그층에 탄소를 생석회 100중량부에 대해 10~40중량부 투입하는 단계,

   상기 슬래그층에 산소를 취입하여 슬래그층을 부풀리는 단계,

   상기 부풀린 슬래그층에 상기 진공탈가스 장치의 침적관을 침적하여 슬래그를 침적관으로 흡상하고 다른 침적관으로 배출하여 진공탈가스장치의 내부에 지금이형재로서 상기 슬래그를 코팅하는 단계를 포함하고,

   상기 진공탈가스장치의 진공조의 내부압력은 0.4~0.8기압이며, 진공탈가스 조업시 상기 진공탈가스장치에 코팅된 슬래그층에 지금이 부착되어 있다가 용강의 교반력 및 지금의 자중에 의해서 자연 탈락되는 것을 특징으로 하는 진공탈가스 장치내 지금제거방법.
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