KR100901758B1 - High Speed Desulfurizing Method using Oxygen Injection on Slag - Google Patents
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Abstract
본 발명은 황의 함유량을 낮추고 슬래그의 발생량을 줄이는 탈황 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a desulfurization method that lowers the sulfur content and reduces the amount of slag generated.
본 발명에 따른 용강의 고속 탈황 방법은 상기 래들의 상부에 구비되는 상부노즐을 통하여 슬래그의 상부면에 산소를 분사하는 단계와 상기 슬래그의 내부에 구비되는 침지노즐을 통하여 슬래그에 산소를 분사하는 단계와 상기 산소 분사를 통한 탈황중에는 아르곤 가스 또는 질소 가스의 저취를 실시하여 용강 및 슬래그를 교반시키는 단계를 포함하며, 상기 상부노즐은 슬래그로 20 Nm3/hr 이하의 유량으로 산소를 분사하여 산소와 용강이 직접 반응하는 것을 방지하며 슬래그에 포함된 황을 탈황시키는 것을 특징으로 한다.In the high-speed desulfurization method of molten steel according to the present invention, the step of injecting oxygen to the upper surface of the slag through the upper nozzle provided on the top of the ladle and the step of injecting oxygen to the slag through the immersion nozzle provided inside the slag And during the desulfurization through the oxygen injection and performing a low odor of argon gas or nitrogen gas, and stirring the molten steel and slag, the upper nozzle is sprayed with oxygen at a flow rate of 20 Nm 3 / hr or less slag and oxygen and It is characterized by preventing molten steel from directly reacting and desulfurizing sulfur contained in the slag.
용강, 슬래그, 산소 분사, 탈황, 제강Molten steel, slag, oxygen injection, desulfurization, steelmaking
Description
도1은 본 발명에 따른 슬래그 상부 산소 분사를 통항 용강의 고속 탈황 방법의 모식도.1 is a schematic diagram of a high-speed desulfurization method of molten steel through the slag upper oxygen injection according to the present invention.
도2는 본 발명의 따른 슬래그 상부 산소 분사를 통항 용강의 고속 탈황 방법에 의해 시간에 따라 슬래그에 포함된 황의 함량 변화를 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the change in the content of sulfur contained in the slag over time by the high-speed desulfurization method of molten steel through the slag upper oxygen injection in accordance with the present invention.
도3은 본 발명의 따른 슬래그 상부 산소 분사를 통항 용강의 고속 탈황 방법에 의해 산소 분사의 유무에 따른 용강내의 황의 함량 변화를 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing the change of sulfur content in the molten steel with or without oxygen injection by the high-speed desulfurization method of molten steel through the slag upper oxygen injection according to the present invention.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *Description of the main symbols in the drawings
1 : 래들 2 : 용강 3 : 슬래그1: ladle 2: molten steel 3: slag
4 : 침지노즐 5 : 상부노즐 6 : 저취가스
4: Immersion nozzle 5: Upper nozzle 6: Low odor gas
본 발명은 제강고정에서 용강에 함유된 황의 농도를 낮추는 탈황방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 황의 함유량을 낮추고 슬래그의 발생량을 줄이는 슬래그 상부 산소분사를 통한 용강의 고속 탈황방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a desulfurization method for lowering the concentration of sulfur contained in molten steel in steelmaking, and more particularly, to a high-speed desulfurization method of molten steel by lowering the sulfur content and reducing the amount of slag generated.
철강의 제조공정에서 철강에 함유되는 황은 철강에 크랙을 유발시키고, 적열 취성을 발생시키는 등 강재에 나쁜 영향을 주는 원소이다. 특히, 석유 수송관, 유정관 등의 파열 및 용접부위의 균열과 같은 결함은 주로 황화 망간(MnS)과 같이 대부분 압연방향으로 연신된 황화물에 의한 것이기 때문에 특수 목적의 일부 강종을 제외하고는 대부분의 강종에서는 황의 함유량을 낮게 유지하려고 한다. 그러므로, 제강고정에서 적정한 탈황법을 통해 황이 적게 포함된 청정강을 제조하는 것이 철강 조업의 기본적인 목표가 된다.Sulfur contained in the steel in the steel manufacturing process is an element that adversely affects the steel, such as causing cracks in the steel, causing red brittleness. In particular, defects such as rupture of petroleum transport pipes, oil well pipes, and cracks in the welded areas are mainly caused by sulfides drawn in the rolling direction such as manganese sulfide (MnS). Steel grades try to keep the sulfur content low. Therefore, it is a basic goal of steel operation to manufacture clean sulfur containing less sulfur through proper desulfurization in steelmaking.
이러한 제강공정에서 황의 함유량을 낮추기 위한 탈황제로는 생석회(CaO), 형석(CaF2), 카바이드(CaC2) 등이 사용되며, 대표적인 탈황제인 생석회의 반응식은 다음과 같다.In such a steelmaking process, desulfurization agents for reducing the content of sulfur are quicklime (CaO), fluorspar (CaF2), carbide (CaC2) and the like are used, the reaction formula of the quicklime is a typical desulfurization agent is as follows.
식(1) : (CaO)slag →(Ca2+)slag + (O2-)slag Formula (1): (CaO) slag → (Ca 2+ ) slag + (O 2- ) slag
식(2) : (Ca2+)slag + (O2-)slag + [S2-]용강 →(Ca2+) + (S2-)slag + 1/2 O2 Formula (2): (Ca 2+ ) slag + (O 2- ) slag + [S 2- ] molten steel → (Ca 2+ ) + (S 2- ) slag + 1/2 O 2
슬래그에 투입된 칼슘은 식(1)의 반응에 의해 분해되고, 식(2)에 나타난 것처럼 용강중의 황과 반응하여 슬래그 중으로 제거된다.Calcium injected into the slag is decomposed by the reaction of Formula (1), and reacted with sulfur in molten steel and removed into slag as shown in Formula (2).
이때, 식(2)의 탈황반응의 평형상수(K)는 다음의 식(3)과 같이 나타낼 수 있 다.At this time, the equilibrium constant (K) of the desulfurization reaction of Equation (2) can be expressed as Equation (3) below.
식(3) : Equation (3):
평형상수를 증가시켜 탈황 반응을 촉진시키려면, 슬래그에 함유된 황의 농도를 낮게 유지시켜 슬래그 중의의 활동도를 작게 유지시키고, 동시에 슬래그 중의 산소 농도를 낮게 유지시키면 된다.In order to promote the desulfurization reaction by increasing the equilibrium constant, the concentration of sulfur contained in the slag is kept low to keep the activity in the slag small, and at the same time, the oxygen concentration in the slag is kept low.
종래에는 슬래그 중의 황의 농도를 낮게 유지하기 위해 생석회(CaO)의 상용양을 일정량 이상으로 하여 슬래그의 양을 증가시켜 상대적으로 황의 농도를 낮추는 방법을 사용하였다. 그러나, 상기와 같은 방법은 제강공정의 폐기물인 슬래그의 발생량을 증가시켜 폐기물의 처리비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 황의 농도를 낮추기 위해 투입되는 생석회의 사용량을 증가시켜 이에 따른 비용도 증가시키므로 비경제적인 방법이다.
Conventionally, in order to keep the concentration of sulfur in the slag low, the amount of slag is increased by using a commercial amount of quicklime (CaO) more than a predetermined amount, and a method of lowering the concentration of sulfur is relatively used. However, the above method not only increases the cost of treating waste by increasing the amount of slag, which is a waste of the steelmaking process, but also increases the amount of quicklime used to lower the concentration of sulfur, thereby increasing the cost. to be.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 제강공정에서 추가적인 생석회의 사용없이 황의 함유량을 낮추고 슬래그의 발생량을 줄이는 슬래그 상부 산소분사를 통한 용강의 고속 탈황방법을 제공하는데 목적이 있다.
The present invention has been invented to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a high-speed desulfurization method of molten steel through oxygen injection of slag to reduce the content of sulfur and reduce the amount of slag without the use of additional quicklime in the steelmaking process.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용강의 고속 탈황 방법은 상기 래들의 상부에 구비되는 상부노즐을 통하여 슬래그의 상부면에 산소를 분사하는 단계와 상기 슬래그의 내부에 구비되는 침지노즐을 통하여 슬래그에 산소를 분사하는 단계와 상기 산소 분사를 통한 탈황중에는 아르곤 가스 또는 질소 가스의 저취를 실시하여 용강 및 슬래그를 교반시키는 단계를 포함하며, 상기 상부노즐은 슬래그로 20 Nm3/hr 이하의 유량으로 산소를 분사하여 산소와 용강이 직접 반응하는 것을 방지하며 슬래그에 포함된 황을 탈황시키는 것을 특징으로 한다.The high-speed desulfurization method of the molten steel of the present invention for achieving the above object is the step of injecting oxygen to the upper surface of the slag through the upper nozzle provided on the top of the ladle and through the immersion nozzle provided inside the slag Injecting oxygen into the slag and desulfurization through the oxygen injection, and performing stirring of argon gas or nitrogen gas to stir the molten steel and the slag, wherein the upper nozzle flows up to 20 Nm 3 / hr into slag. By spraying the oxygen to prevent the oxygen and molten steel to react directly, it characterized in that the sulfur contained in the slag desulfurization.
이하 본 발명의 슬래그 상부 산소 분사를 통한 용강의 고속 탈황방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a high-speed desulfurization method of molten steel through slag upper oxygen injection of the present invention will be described in detail.
본 발명에 다른 슬래그 상부 산소 분사를 통한 용강의 고속 탈황방법은 침지 노즐(4)외에 래들(1)의 상부에 상부 노즐(5)을 구비하여 침지 노즐(4)을 통하여 슬래그(3) 내부에 산소를 공급함과 동시에 상부 노즐(5)을 통하여 산소를 슬래그(3)의 상부면에 분사하도록 한다.According to another embodiment of the present invention, a method for rapidly desulfurizing molten steel through oxygen injection of slag is provided with an
슬래그(3)의 상부면에 산소를 분사하면, 종래의 방법에 비하여 적은 양의 탈황제를 사용하여도 동일한 탈황효과를 얻을 수 있고, 탈황에 소요되는 시간도 단축할 수 있다.By injecting oxygen into the upper surface of the
상기와 같은 방법은 도1과 같은 설비를 갖춤으로서 구현될 수 있으며, 이때 생석회(CaO), 형석(CaF2), 카바이드(CaC2) 등으로 공급된 탈황제는 식(4)와 같은 탈황반응을 거쳐서 용강(2)에 포함된 황성분은 황화칼슘(CaS)의 형태로 슬래그(3)에 흡수된다.
Such methods may be embodied as matching the equipment as shown in Fig. 1, wherein the desulfurizing agent fed to the calcium oxide (CaO), calcium fluoride (CaF 2), carbide (CaC 2), etc., the desulfurizing reaction of the formula (4) The sulfur component contained in the
식(4) : (CaS)slag + X/2 O2 →(CaO)slag + SOx(기체) Formula (4): (CaS) slag + X / 2 O 2 → (CaO) slag + SO x (gas)
용강(2)의 탈황 반응에 의해 생성된 황화칼슘(CaS)는 상부 노즐(5)을 통하여 슬래그(3) 상부로 분사된 산소와 반응하여 SOx의 형태로 탈황되어 대기로 기화 방출되며, 슬래그(3) 중에는 새로운 생석회(CaO)가 생성되어 다시 용강 중의 황을 제거하는 탈황제로 다시 사용된다.Calcium sulfide (CaS) produced by the desulfurization reaction of the molten steel (2) reacts with oxygen injected into the slag (3) through the upper nozzle (5), desulfurized in the form of SO x and vaporized into the atmosphere, slag In (3), new quicklime (CaO) is produced and used again as a desulfurization agent to remove sulfur in molten steel.
슬래그(3)에 황화칼슘이 생성되기 시작하는 용강의 탈황반응 초기부터 산소를 슬래그(3)에 분사하도록 하면, 탈황속도를 향상시킬 수 있고 적은 양의 탈황제를 사용하고도 황의 함유량이 낮은 용강을 얻을 수 있다.When oxygen is injected into the
이때, 슬래그 상부에 분사되는 산소의 양은 산소와 용강이 직접 반응하지 않도록 20 Nm3/hr 이하의 유량으로 제한하도록 한다. 만약, 산소의 분사량이 많아지면, 용강이 산소와 직접 반응하게 되어 용강중의 산소 농도가 증가하며, 다시 용강 중의 산소와 평형을 이루는 슬래그(3)의 산소 농도가 증가하여 용강의 황 함유량이 오히려 증가하는 픽업현상을 유발시킨다.At this time, the amount of oxygen injected into the upper slag is limited to a flow rate of 20 Nm 3 / hr or less so that oxygen and molten steel do not directly react. If the injection amount of oxygen increases, the molten steel reacts directly with the oxygen to increase the oxygen concentration in the molten steel, and the oxygen concentration of the
또한, 산소분사를 이용한 슬래그(3)의 탈황중에는 5~10 Nm3/hr 유량의 아르곤 가스나 질소가스의 저취를 실시하여 용강(2) 및 슬래그(3)를 교반시키면, 산소와 접촉하는 슬래그(3)의 양이 증가하여 기화탈황이 촉진되어 탈황속도가 증가된다.
During the desulfurization of the
슬래그(3) 상부에 산소를 분사하여 기화 탈황반응을 확인하기 위하여 탈황반응이 끝난 경우에 슬래그(3) 상부에 산소를 10~15 Nm3/hr의 유량으로 분사하고, 시간에 따라 슬래그(3)에 함유된 산소량의 변화를 측정하여 [표1]과 도2에 나타내었다. 여기서, 산소와 용강(2)이 직접 반응하는 것을 막기위해 분사되는 산소의 양을 10~15 Nm3/hr 이내의 범위에서 조절하였으며, 용강(2) 상부의 슬래그(3)의 두께와 비례하여 산소의 양을 조절하였다.When the desulfurization reaction is completed in order to confirm the vaporization desulfurization reaction by spraying oxygen on the
[표1]은 강번에 따른 슬래그(3) 성분과 용강(2)에 함유된 황의 함량을 나타내었고, 도2은 슬래그(3) 상부에 산소를 공급하는 시간에 따른 슬래그(3) 내의 황 함량의 변화를 나타내었다.Table 1 shows the content of sulfur contained in the slag (3) component and molten steel (2) according to the steel number, Figure 2 is the sulfur content in the slag (3) according to the time to supply oxygen to the slag (3) The change was shown.
[표1] 강번별 슬래그 성분 및 용강중 황 함량[Table 1] Slag Components and Sulfur Contents in Different Steels
탈류가 끝난 슬래그(3) 내의 황의 함량은 평균적으로 1.10% 였으나, 슬래그(3) 상부에 산소를 분사함에 따라 SOx 가 발생하며, 점진적으로 황의 함량이 감소하여 산소가 분사된지 4분이 지나는 시점에서 슬래그(3) 중의 황 함량은 평균적으로 0.43% 까지 감소하였다.The content of sulfur in the slag (3) after the dehydration was 1.10% on average, but SO x is generated by injecting oxygen on the slag (3), and the sulfur content gradually decreases and 4 minutes after the oxygen is injected. The sulfur content in the
슬래그(3) 상부에 산소를 분사하여 탈황되는 반응 속도를 산정하기 위하여 탈황반응 전 용강(2) 중의 황의 함량 및 슬래그(3) 조성이 각각 [표2]와 같은 강번 에 대해In order to calculate the reaction rate of desulfurization by spraying oxygen on the slag (3), sulfur content and slag (3) composition in molten steel (2) before desulfurization reaction were respectively measured for steels as shown in [Table 2].
산소분사 시간에 따른 용강(2) 중의 황 함량을 조사하였으며 결과를 도3에 도시하였다. The sulfur content in the molten steel (2) with respect to the oxygen injection time was investigated and the results are shown in FIG.
여기서, D, E 강번 모두 용강(2)의 탈산을 위해 알루미나를 200 kg, 탈황반응을 위해 생석회(CaO)를 650 kg 투입하였으며, 슬래그의 두께는 200 mmf로 하여 슬래그(3)의 양을 동일하게 하였다. 한편, D 강번은 슬래그(3) 상부에 12 Nm3/hr 의 유량으로 산소를 분사하였고, E 강번을 산소분사를 실시하지 않았다.Here, 200 kg of alumina was added for deoxidation of molten steel (2), and 650 kg of quicklime (CaO) was added for desulfurization, and the slag thickness was 200 mmf. It was made. On the other hand, the D steel plate was injected with oxygen at a flow rate of 12 Nm 3 / hr on the
탈황 처리전 비교전 동일한 조건의 두 강번에 대해 탈황시간에 따른 용강(2) 중 황 함량의 변화를 조사한 결과, 슬래그(3) 상부 산소분사를 실시한 D 강번에서 탈황속도가 크게 향상되는 것을 알 수 있다.
As a result of investigating the change of sulfur content in molten steel (2) according to desulfurization time for two steel buns under the same condition before desulfurization treatment, it can be seen that the desulfurization rate is significantly improved in the D steel bun subjected to the slag (3) oxygen injection. have.
상기와 같은 구성과 작용을 갖는 본 발명의 슬래그 상부 산소 분사를 통한 용강의 고속 탈황방법은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.The high-speed desulfurization method of molten steel through the slag upper oxygen injection of the present invention having the configuration and action as described above can be expected the following effects.
용강의 슬래그 상부에 산소를 분사하여 슬래그에 함유된 황은 탈황되어 기화 되도록 하고 탈황제를 환원시킴으로써, 용강에 포함된 황의 함량을 낮추고 탈황제의 사용량을 감소시킬 수 있다.By spraying oxygen on the slag of the molten steel, the sulfur contained in the slag is desulfurized and vaporized, and the desulfurizing agent is reduced, thereby lowering the content of sulfur contained in the molten steel and reducing the amount of the desulfurizing agent used.
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