KR100878674B1

KR100878674B1 - 용선예비처리방법

Info

Publication number: KR100878674B1
Application number: KR20020061709A
Authority: KR
Inventors: 이승계; 이태석; 김학수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2009-01-13
Also published as: KR20040032522A

Abstract

본 발명은 고로에서 출선된 용선중에 함유되어 있는 규소, 인, 황등을 제거하는 용선예비처리방법에 관한 것으로서, 용선의 예비처리시 래이들 슬래그를 플럭스로서 투입하여 슬래그의 점성을 낮춤으로써 우수한 용선의 예비처리효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제강공정에서 부산물로 발생된 래이들 슬래그를 사용함으로써 폐기되는 제강부산물을 재활용할 수 있는 용선의 예비처리방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 용선이 수선된 반응용기에 총 예비처리시간의 20%이내의 시점에서 소결광을 투입하고, 그리고 예비처리중에 생석회(CaO)를 투입하여 용선을 예비처리하는 방법에 있어서,

총 예비처리시간의 20%이내의 시점에서 제강부산물인 래이들 슬래그를, 상기 용선위에 생성되는 슬래그의 염기도(Ca0/SiO₂)가 1.2∼1.7이 되도록, 상기 반응용기에 투입하여 용선을 예비처리하는 방법을 그 요지로 한다.

용선, 예비처리, 래이들 슬래그, 염기도, 점성

Description

용선예비처리방법{Method for Pre-Treating Pig Iron}

본 발명은 고로에서 출선된 용선중에 함유되어 있는 규소, 인, 황등을 제거하는 용선예비처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제강 부산물의 하나인 래이들 슬래그를 이용하여 용선을 예비처리하는 방법에 관한 것이다.

용선 예비처리공정은 통상 반응 및 수송용기인 개방 래이들에 고로에서 출선된 용선을 담은(수선) 다음, 상기 용기의 용선 상부에 소결광과 필요에 따라 형석을 투입하고 그리고 인젝션법에 의하여 용선 내부로 생석회 분말 및 필요에 따라 기타 플럭스를 취입하여 탈규 탈린 그리고 탈류를 수행하는 공정이다.

상기 탈규반응, 탈린반응 및 탈류반응은 각각 하기 반응식(1), (2) 및 (3)과 같다.

Si + 2FeO = SiO₂ + 2Fe

2P + 5FeO = P₂O₅ + 5Fe

CaO + S = CaS + O

종래의 방법에서는 고로에서 출선된 용선을 개방 래이들에 담아서 예비처리공정에 도착하면 우선적으로 소결광(sintered ore)을 개방 래이들상부에 투입하여 반응식 (1)과 같은 탈규반응을 유도한다.

이는 용선중에 함유된 규소(silicon)가 산소와 친화력이 강하기 때문이며 이러한 규소성분을 제거해야만이 후속작업인 탈린이 가능하기 때문이다.

그러나, 종래방법과 같이 소결광을 상부에 단독 투입하는 경우 탈규작업시 발생된 규산화물(SiO₂; silicate)이 용선표면으로 부상하게 되고 서로 응집되어 슬래그 층을 형성하게 된다.

이때 형성된 슬래그 층은 대부분 규산화물로 구성되어 있고 규산화물의 특징인 높은 점성(viscocity)으로 인하여 탈규작업시 하기 반응식(4)와 같이 발생된 일산화탄소기체가 빠져나가지 못하게 하는 경향을 보인다.

C + FeO = CO + Fe

따라서, 탈규작업시 슬래그 층은 쉽게 부풀리게 되고 한정된 부피의 반응용기인 개방 래이들에서 슬래그가 넘쳐나는 현상을 보이게 된다.

이때, 슬래그가 개방 래이들 외부로 분출되면서 미 반응상태의 소결광도 용기 외부로 유출됨으로써 반응효율이 저하되는 현상을 나타내었으며 이는 탈규후 연속적으로 일어나는 탈린반응에도 영향을 미침으로써 전체적인 반응효율을 저하시키고 주 변환경을 오염시키는 문제를 가지고 있었다.

한편, 제강공정에서 발생되는 제강부산물을 다시 제강공정에 사용하는 기술은 주로 전로정련 및 2차정련공정에 적용되어 왔다.

그 일례로서, 액상 래이들 슬래그의 직접재활용기술(대한민국 특허출원 제1994-29054호)이 알려져 있는데, 여기서는 액상 래이들 슬래그를 전로에 장입하여 전로정련용 부원료로 재활용하는 것을 요지로 하고 있다.

다른 예로서, 전로 슬래그를 이용한 용선탈황방법(대한민국 특허출원 제2000-56887호)이 알려져 있는데, 여기서는 용선의 탈황을 위한 용선예비처리를 실시함에 있어서 전로 슬래그를 직접적인 탈황제로 사용하여 유가금속을 회수하는 것을 주목적으로 하고 있다.

즉, 이 방법의 경우에는 슬래그를 예비처리공정에서 사용하고 있으나 전로슬래그를 이용하고 있으며, 직접적인 탈황제로 사용하고 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 용선의 예비처리시 래이들 슬래그를 플럭스로서 투입하여 슬래그의 점성을 낮춤으로써 우수한 용선의 예비처리효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 제강공정에서 부산물로 발생된 래이들 슬래그를 사용함으로써 폐기되는 제강부산물을 재활용할 수 있는 용선의 예비처리방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

총 예비처리시간의 20%이내의 시점에서 제강부산물인 래이들 슬래그를, 상기 용선위에 생성되는 슬래그의 염기도(Ca0/SiO₂)가 1.2∼1.7이 되도록, 상기 반응용기에 투입하여 용선을 예비처리하는 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 용선예비처리시 제강부산물인 래이들 슬래그를 이용하여 규소, 인 및 유황등을 보다 효률적으로 제거할 수 있는 용선예비처리방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 용선예비처리시 제강공정에서 부산물로 발생된 래이들 슬래그를 용선이 수선되어 있는 반응용기에 투입하므로써 용선표면에 액상 슬래그를 용이하게 형성시키고 슬래그의 점성을 낮추고, 그리고 예비처리과정중에 발생되는 일산화탄소 기체를 쉽게 배출시켜 용선예비처리반응의 효율을 보다 향상시킨 것이다.

본 발명은 용선이 수선된 반응용기에 총 예비처리시간의 20%이내의 시점에서 소결광을 투입하고, 그리고 예비처리중에 생석회(CaO)를 투입하여 용선중의 규소, 인 및 유황을 제거하는 용선예비처리방법에 적용된다.

통상, 상기 용선예비처리시 투입되는 소결광의 양은 35-60kg/ton-pig 정도이고, 생석회(CaO)의 양은 35-50kg/ton-pig 정도이며, 필요에 따라 0.5-2.0kg/ton-pig의 형석이 첨가될 수 있다.

상기 생석회는 분말형태로 인젝션법에 의하여 용강의 내부로 공급되며, 그 공급은 통상 예비처리개시부터 종료할 때까지 이루어진다.

형석이 투입하는 경우, 그 투입은 통상 총 예비처리시간의 60-70%의 시점에서 행해진다.

본 발명에 있어서 플럭스로 첨가되는 래이들 슬래그로는 CaO: 35∼45중량%, SiO₂: 5∼15중량%, 및 Al₂O₃: 20∼35중량%를 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 래이들 슬래그의 투입량은 용선성분과 용선량에 의해 결정되는 것으로서, 용선위에 생성되는 슬래그의 염기도 (Ca0/SiO₂)가 1.2∼1.7이 되도록 설정한다.

바람직하게는 슬래그의 염기도 (Ca0/SiO₂)가 1.5가 되도록 래이들 슬래그를 투입한다.

보다 바람직한 래이들 슬래그의 투입량은 슬래그의 염기도 (Ca0/SiO₂)가 1.2∼1.7이 면서 하기 수학식(1)에 의하여 결정된 값으로 설정되는 것이다.

(수학식 1)

래이들 슬래그 투입량(kg)={용선량(ton)×용선[Si](wt%)×3 - CaO 투입량(kg)}×4

본 발명에 있어서 래이들 슬래그의 투입은 총 예비처리시간의 20%이내의 시점에서 행한다.

상기 래이들 슬래그를 플럭스로서 투입하고 그 투입시기를 총 예비처리시간의 20% 이내의 시점에서 행하는 이유는 용선예비처리공정의 초기에 일어나는 탈규작업시 형성되는 규산화물과 반응하여 규산화물의 점성 혹은 전체 슬래그의 점성을 낮추기 위함이다.

용선예비처리중에 생성되는 슬래그의 염기도 (Ca0/SiO₂)가 1.2미만이거나 또는 1.7를 초과하도록 래이들 슬래그를 투입하는 경우에는 슬래그의 점성이 커지게 되므로, 래이들 슬래그의 투입량은 슬래그의 염기도 (Ca0/SiO₂)가 1.2-1.7이 되도록 설정한다.

상기 레이들 슬래그의 크기는 직경이 100mm이하가 되도록 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 레이들 슬래그의 용융이 용이하게 일어나지 않기 때문이다.

그리고 상기 레이들 슬래그의 크기가 너무 작은 경우에는 집진기등에 의하여 용기밖으로 배출되므로, 이러한 점을 고려하면 상기 레이들 슬래그의 크기는 5mm이상으로 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명에 따라 레이들 슬래그를 투입하는 경우에는 종래방법에 비하여 소결광의 투입량을 10kg/ton-pig정도 적게 투입하고 그리고 생성회를 3kg/ton-pig정도 적게 투입하여도 우수한 예비처리효과를 달성할 수 있다.

더욱이, 종래방법에 따르면 형석을 투입하는 경우에도 본 발명에 의하면 형석을 투입하지 않아도 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

하기 표 1과 같은 조성을 갖는 용선을 하기 표 1과 같이 분CaO 및 소결광을 투입하하여 용선의 예비처리를 수행하는 공정에서 하기 표 2의 조성을 갖는 래이들 슬래그를 하기 표 1의 투입량으로 투입하여 용선을 예비처리한 다음, 용선중의 Si, P, 및 S의 함량과 탈린율을 조사하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

실시예 No.		용선량 (ton)	CaO분말 (kg)	소결광 (kg)	래이들 슬래그 (kg)	예비처리전의 용선중의 Si,P,S의 함량
실시예 No.		용선량 (ton)	CaO분말 (kg)	소결광 (kg)	래이들 슬래그 (kg)	Si(중량%)	P(중량%)	S(중량%)
발 명 예	1	83	1530	4600	747	0.24	0.091	0.035
	2	83	2000	4900	965	0.31	0.099	0.024
	3	75	2200	4500	899	0.37	0.103	0.031
	4	85	2400	5000	2004	0.61	0.108	0.021
	5	82	2300	4100	1333	0.44	0.105	0.019
	6	76	2500	3500	830	0.33	0.105	0.018
	7	75	2600	3900	947	0.39	0.11	0.02
	8	75	2600	4900	1117	0.46	0.106	0.014
	9	82	2600	3700	999	0.33	0.109	0.016
	10	75	2600	4000	923	0.38	0.103	0.018
	11	78	2600	4500	1262	0.47	0.107	0.016
	12	71	2600	3800	772	0.37	0.11	0.014
	13	67	2600	3900	697	0.4	0.108	0.017
종 래 예	1	75	2200	4200	0	0.4	0.104	0.019
	2	83	2200	4500	0	0.38	0.102	0.023
	3	65	2200	3500	0	0.28	0.105	0.021

래이들 슬래그의 조성(중량%)
T. Fe	CaO	SiO₂	Al₂O₃	MgO	MnO	TiO₂	P₂O₅
7.5	41.0	11.4	25.4	6.5	2.7	0.74	0.48

실시예 No.		예비처리후의 용선중의 Si,P,S의 함량(중량%)			CaO/SiO₂	탈린율(%)
실시예 No.		Si	P	S	CaO/SiO₂	탈린율(%)
발명예	1	0.02	0.018	0.023	1.61	80.2
	2	0.02	0.026	0.008	1.63	73.7
	3	0.03	0.032	0.008	1.71	68.9
	4	0.08	0.036	0.01	1.65	66.7
	5	0.1	0.038	0.012	1.50	63.8
	6	0.02	0.034	0.004	1.46	67.6
	7	0.07	0.03	0.004	1.62	72.7
	8	0.06	0.035	0.004	1.65	67.0
	9	0.06	0.038	0.004	1.69	65.1
	10	0.02	0.03	0.005	1.35	70.9
	11	0.04	0.028	0.005	1.40	73.8
	12	0.02	0.036	0.003	1.52	67.3
	13	0.01	0.03	0.004	1.33	72.2
종래예	1	0.15	0.04	0.017	1.87	61.5
	2	0.06	0.04	0.009	1.98	60.8
	3	0.01	0.042	0.006	2.08	60.0

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 용선을 예비처리하는 경우가 종래방법에 의하여 예비처리하는 경우에 비하여 예비처리효과가 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 제강 부산물인 래이들 슬래그를 이용하여 용선예비처리하므로써 보다 경제적으로 보다 우수한 예비처리효과(탈규효과, 탈린효과 및 탈류효과)를 달성할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

용선이 수선된 반응용기에 총 예비처리시간의 20%이내의 시점에서 소결광을 투입하고, 그리고 예비처리중에 생석회(CaO)를 투입하여 용선을 예비처리하는 방법에 있어서,

총 예비처리시간의 20%이내의 시점에서 CaO: 35∼45중량%, SiO₂: 5∼15중량%, 및 Al₂O₃: 20∼35중량%를 함유하는 래이들 슬래그를, 상기 용선위에 생성되는 슬래그의 염기도(Ca0/SiO₂)가 1.2∼1.7이 되도록, 상기 반응용기에 투입하는 것을 특징으로 하는 용선 예비처리방법
제1항에 있어서, 레이들 슬래그의 투입량이 하기 수학식(1)에 의하여 결정되는 값을 만족하는 것을 특징으로 하는 용선 예비처리방법

(수학식 1)

래이들 슬래그 투입량(kg)={용선량(ton)×용선[Si](wt%)×3 - CaO 투입량(kg)}×4