KR100832525B1

KR100832525B1 - 슬래그 개질방법

Info

Publication number: KR100832525B1
Application number: KR1020060133683A
Authority: KR
Inventors: 윤준균; 신언균
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-05-26

Abstract

본 발명은 슬래그 개질방법으로서, 슬래그 개질방법으로서, 슬래그 개질에 필요한 생석회와 소결광의 투입량을 산출하는 투입량 산출 단계와, 상기 투입량 산출단계에서 산출된 생석회와 소결광을 레이들에 투입하는 개질 단계와, 상기 개질 단계가 완료되면 레이들을 버블링 설비로 이동시킨 후 레이들 내에서 탑 버블링을 실시하는 버블링 단계와, 상기 버블링 단계가 완료되면 슬래그 탈산제를 레이들에 투입하는 탈산 단계를 포함하는 슬래그 개질방법이 개시된다. 따라서, 환경오염을 방지하고 개질제의 투입량을 절약하여 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

슬래그 개질, 전로 출강, 형석, 소결광

Description

슬래그 개질방법{SLAG REFORMING METHOD}

도 1은 종래의 출강 과정을 나타낸 사시도이다.

도 2는 종래의 슬래그 개질방법을 나타낸 순서도이다.

도 3은 본 발명에 따른 슬래그 개질방법을 나타낸 순서도이다.

도 4는 본 발명에 따른 슬래그 개질방법에 의한 이원상태도이다.

<도면 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전로 20 : 부원료 호퍼

30 : 레이들 40 : 출강구

50 : 출강류

본 발명은 슬래그 개질방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제강정련 공정에서 슬래그 개질작업 시 형석을 대체하여 소결광을 사용하여 환경오염을 방지하고 생석회와 탈산제의 투입량을 절약하여 제조원가를 절감할 수 있는 슬래그 개질방법에 관한 것이다.

고로에서 행해지는 제선공정을 거쳐 생산된 용선은 탄소(C)의 함량이 높고 인(P)아니 유황(S)과 같은 불순물이 많이 포함되어 있으므로, 제강공정을 거쳐 불순물이 제거된 용강으로 만들게 된다. 이러한 제강공정은 다음과 같은 작업 순으로 이루어진다.

즉, 용선과 고철을 일정량의 부원료와 함께 전로에 장입한 후 상부에서 랜스를 통해 산소를 불어넣어 산화반응을 유도하고 하부에서 불활성 가스를 불어넣어 용선을 교반시킴으로써, 산화반응을 촉진시켜 불필요한 불순물을 슬래그로 제거하는 취련작업이 시행된다. 그리고, 취련된 용강을 레이들내로 출강하는 과정에서 생석회(CaO)와 형석(CaF₂)을 투입하여 레이들 슬래그를 제조하여 후공정 처리작업시에 발생되는 비금속 개재물 및 불순물의 포집이 용이하도록 해주는 출강작업이 시행된다. 상기와 같이 출강이 완료된 후 레이들에 슬래그 탈산제를 투입하여 레이들 슬래그에 존재하는 저급 산화물을 제거하는 슬래그 탈산작업 및 그 후속 작업으로 이루어진다.

도 1은 종래의 출강 과정을 나타낸 사시도이며, 도 2는 종래의 슬래그 개질방법을 나타낸 순서도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 전로(10)의 내부에서 취련작업이 완료된 후에 전로(10)를 경주하여 출강구(40)를 통해 용강을 레이들(30)로 출강(S10)시키게 된다. 전로(10)의 출강 작업이 1/3정도 진행(S20)되면 정련중에 발생되는 저급 산화물을 제거하기 위하여 생석회와 형석과 같은 슬래그 개질제가 부원료 호퍼(20)를 통해 레이들(30)에 투입(S30)된다.

이때 생석회와 형석을 투입하는 목적은, 생석회의 용융점이 높기 때문에 형 석을 투입하여 융점을 낮추어 용융을 촉진하기 위해서이다. 즉 일반적으로 생석회의 융점온도는, 대략 2570℃이므로 전로(10)의 용강 온도에 비해 매우 고온이다. 그러나 생성회의 투입과 함께 형석을 투입하게 되면, 생성회의 융점온도를 대략 1600~1800℃까지 낮출 수 있게 된다. 이때, 상기 레이들에 투입되는 생석회의 투입량은 레이들의 용강이 약 275~280톤 경우 1000~1200㎏이고, 상기 생석회와 함께 투입되는 형석의 투입량은 대략 200~300㎏이다(S40).

상기와 같이 생석회와 형석이 레이들(30)에 투입된 상태에서 전로(10)로부터 나머지 용강이 레이들(30)로 출강되면, 그 출강류(50)의 낙하력에 의해 생석회와 용강이 교반되고, 이 과정에서 용강 내의 산소가 생석회와 반응하여 용융점이 1500~1700℃인 저융점 슬래그(CaO, FeO)를 만들게 된다.

상기와 같이 슬래그 개질 및 전로의 출강이 완료(S50)되면 레이들(30)을 버블링 설비(미도시)로 이동(S60)시킨다. 상기 버블링 설비에 레이들이 도착(S70)되면 용강 상부에 조성된 슬래그 개질의 저급 산화물인 산화철(T.Fe)과 산화망간(MnO) 등을 최소화하여 용강 중의 철과 저급 산화물과의 재산화를 방지하고 비금속 개재물의 흡수를 최대로 하기 위하여 슬래그 탈산제(알루미나 함유)를 투입(S80)하게 된다. 이때 상기 레이들에 투입되는 슬래그 탈산제의 투입량은 대략 400~1000㎏이다(S90).

상기와 같이 슬래그 탈산제가 레이들에 투입되면 다음 식 1에 의해서 슬래그 중의 저급 산화물이 제거된다.

(식 1)

상기와 같은 슬래그 탈산이 완료되면 버블링 설비에서 레이들(30)을 인출(S100)하여 노외정련 공정인 진공 탈가스 설비(RH설비, 미도시)에서 2차 정련할 수 있도록 일련의 공정을 거치게 된다. 이때 슬래그 탈산이 완료된 후 진공 탈가스 설비로 도착될 때의 슬래그의 조성은 다음 표 1과 같다.

그러나, 상기와 같은 종래의 슬래그 개질방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 형석을 투입하게 되면 슬래그 중 불소의 함량이 3800~7300㎎/㎏의 불소를 갖기 때문에 토양오염 및 수질오염의 원인이 된다.

둘째, 전로 정련작업 중 형석을 350㎏ 투입하게 되면 4~5ppm의 불소가 대기중으로 방출되어 대기 환경을 오염시키는 원인이 된다.

셋째, 슬래그 탈산작업시 생석회의 사용량이 많아 진공 탈가스 설비로 도착한 슬래그의 조성 중 CaO와 Al₂O₃의 비가 2.2 이하가 이상적이나 2.2 이상이면 상기 비를 맞추기 위해 값비싼 알루미늄의 투입량을 증가시켜야 하기 때문에 제조원가가 상승하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제강정련 공정에서 발생하는 비금속 개재물을 제거하기 위하여 투입되는 생석회의 용융을 촉진하며 환경오염을 방지하고, 개질제의 투입량을 절약하여 제조원가를 절감할 수 있는 슬래그 개질방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 슬래그 개질방법으로서, 슬래그 개질에 필요한 생석회와 소결광의 투입량을 산출하는 투입량 산출 단계와, 상기 투입량 산출단계에서 산출된 생석회와 소결광을 레이들에 투입하는 개질 단계와, 상기 개질 단계가 완료되면 레이들을 버블링 설비로 이동시킨 후 레이들 내에서 탑 버블링을 실시하는 버블링 단계와, 상기 버블링 단계가 완료되면 슬래그 탈산제를 레이들에 투입하는 탈산 단계를 포함하는 슬래그 개질방법에 의해 달성된다.

여기서 상기 개질단계는, 저급 산화물을 함유하는 소결광과 입도가 5㎜ 이하의 반광이 투입되는 것이 바람직하다.

또한 상기 버블링 단계는, 50~80Nm³/hr의 부피유량으로 30~60 초간 버블링 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 슬래그 개질방법을 나타낸 순서도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 전로의 내부에서 취련작업이 완료되면 전로를 경주하여 출강구를 통해 용강을 레이들로 출강(S110)시키게 된다.

용강의 출강과 함께 전로의 출강이 1/3 정도 진행(S120)되면 정련중에 발생되는 저급 산화물을 제거하기 위하여 생석회와 소결광을 부원료 호퍼를 통해 레이들에 투입(S130)하게 되는데, 상기 생석회와 소결광의 투입량은 용강 중의 종점 산소에 따라 다음 표 2와 같이 산출된다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이 슬래그 개질에 필요한 생석회와 소결광의 투입량이 산출되는데 상기 생석회의 투입량은 대략 650~800㎏이고, 상기 생석회와 함께 투입되는 소결광의 투입량은 대략 200~330㎏이며, 상기 소결광은 저급 산화물을 함유하는 소결광과 입도가 5㎜ 이하의 반광이 함께 투입된다.

여기서, 종래와 달리 전로 출강중 생석회의 투입량을 감소시켜 투입하는 이유는 진공 탈가스 설비에서의 슬래그의 조성 중 CaO와 Al₂O₃의 비를 2.2이하로 낮추기 위함이다. 이에 따라 알루미늄의 투입량을 감소시켜 제조원가를 절감할 수 있다.

또한, 상기 소결광은 다음 표 3과 같은 조성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 소결광은 표 3과 같은 조성을 갖게 되는데 상기와 같은 조성을 갖는 소결광 중 산화철(T.Fe)의 대부분은 Fe₂O₃로 구성된다. 즉, 전로 출강 중에 입도가 작고, 비중이 2.5인 소결광이 투입되면 상기 용강 내에서 급속히 부상하여 용강 표면과 슬래그층이 접하는 계면에서 화학 반응이 일어나게 된다.

이에 따라서, 용강의 전체적 산소 농도는 증가되지 않고 다만, 슬래그 내에서 부상하여 도 4와 도시된 바와 같은 저융점 영역을 만들면서 용강 표면의 슬래그 재화를 촉진시키며, 이렇게 생성된 저융점의 슬래그에 의해서 주위의 고융점의 생석회와 소결광중의 산화절이 만나 저융점의 슬래그를 만드는 과정을 되풀이하게 된다.

상기와 같이 슬래그 개질 및 전로의 출강이 완료(S150)되면 레이들을 버블링 설비로 이동(S160)시킨다. 상기 버블링 설비에 레이들이 도착(S170)되면 레이들 내에서 탑 버블링(Top Bubbling)을 실시(S180)하게 되는데, 아르곤 가스 내지 질소가스와 같은 불활성 가스로 용강의 상부에 조성된 슬래그로 50~80Nm³/hr의 부피유량으로 30~60초(sec)간 버블링 하게 된다.

그리고, 탑 버블링이 완료되면 용강 상부에 조성된 슬래그 개질의 저급 산화물인 산화철(T.Fe)과 산화망간(MnO) 등을 최소화하여 용강 중의 철과 저급 산화물과의 재산화를 방지하고 비금속 개재물의 흡수를 최대로 하기 위하여 슬래그 탈산제(알루미나 함유)를 투입(S190)하게 되는데, 이때 상기 투입되는 슬래그 탈산제의 투입량은 약 400~500㎏이다(S200). 여기서 상기 슬래그 탈산제의 투입량은 용강 중의 종점 산소와 생석회 투입량에 따라 다음 표 4와 같이 산출된다.

상기와 같은 슬래그 탈산이 완료되면 버블링 설비에서 레이들을 인출(S210)하여 노외정련 공정인 진공 탈가스 설비(RH설비, 미도시)에서 2차 정련할 수 있도록 일련의 공정을 거치게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명의 슬래그 개질방법에 따르면, 전로 출강중 생석회와 함께 레이들에 투입되는 형석을 대체하여 소결광이 투입됨으로써, 형석에 포함된 불소가 방출되지 않아 환경오염을 방지할 수 있고, 생석회와 슬래그 탈산제의 투입량을 절감할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로서만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

본 발명에 의한 슬래그 개질방법은, 전로 출강중 슬래그 개질을 위하여 생석회와 함께 레이들에 투입되는 형석을 대체하여 소결광이 투입됨으로써, 환경오염을 방지하고 개질제의 투입량을 절약하여 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

슬래그 개질방법으로서,

슬래그 개질에 필요한 생석회와 소결광의 투입량을 산출하는 투입량 산출 단계와,

상기 투입량 산출단계에서 산출된 생석회와 소결광을 레이들에 투입하는 개질 단계와,

상기 개질 단계가 완료되면 레이들을 버블링 설비로 이동시킨 후 레이들의 용강을 50~80Nm³/hr의 부피유량으로 30~60 초간 탑 버블링을 실시하는 버블링 단계와,

상기 버블링 단계가 완료되면 슬래그 탈산제를 레이들에 투입하는 탈산 단계를 포함하는 슬래그 개질방법.
청구항 1에 있어서 상기 개질단계는, 저급 산화물을 함유하는 소결광과 입도가 5㎜ 이하의 반광이 투입되는 것을 특징으로 하는 슬라그 개질방법.
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