KR101008157B1 - 전로진정제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전로에서 정련 작업 중 발생하는 슬래그 넘침 현상을 방지하기 위한 전로진정제에 관한 것으로서, 돌로마이트와 석회석 중 1종 또는 2종: 40~50중량%, 펄프: 40~50중량% 및 점결제: 5~10중량%를 포함한 전로 진정제를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 일측면으로서, 제철소의 제선 제강 공정에서 입도 5~20mm 범위의 돌로마이트 또는 석회석을 회수하는 단계, 상기 회수된 돌로마이트와 석회석 중 1종 또는 2종: 40~50중량%, 펄프: 40~50중량% 및 점결제: 5~10중량%를 혼합하는 단계, 상기 혼합된 원료를 가압 성형하는 단계 및 상기 성형된 진정제를 건조하는 단계를 포함하는 전로 진정제의 제조방법을 제공한다.

전로, 슬로핑, 돌로마이트, 석회석, 펄프, 점결제

Description

전로진정제 및 그 제조방법{DESLOPPING AGENT OF CONVERTER AND PRODUCING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 전로에서 정련작업 중 격렬한 노내 반응에 의해서 발생하는 슬래그 넘침 현상을 억제하기 위한 전로진정제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석회석 및 돌로마이트 중 1종 또는 2종을 이용한 반응성이 좋은 전로진정제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 전로의 정련작업은 도2에 도시한 바와 같이 전로(2)에 먼저 고철과 용선을 장입하고 상부에서 랜스(3)를 이용하여 산소를 공급하여 용선 중에 포함된 탄소, 규소, 인, 망간, 티타늄과 반응시켜 철의 5대 불순물을 제거하는 작업이다.

정련작업 중 취련 초기에는 실리콘이 산소에 의해서 먼저 산화되고, 투입된 생석회와 반응하여 점성이 좋은 슬래그를 만든다. 상기 점성이 좋은 슬래그가 생성되면 일산화탄소가스가 슬래그 층을 원할하게 통과하지 못하여 도2의 '가'에 도시 한 바와 같이 액상의 슬래그가 전로노구로 넘치는 현상이 발생한다.

슬래그의 넘침 현상은 정련작업 중 30~50%시점에서 일어나는데 격렬한 탈탄 반응이 일어나고 일산화탄소가 증가하고 슬래그의 점도가 증가하면서 발생한다. 즉, 표면장력이 커지면서 일산화탄소가 노구로 빠져 나가지 못하고 슬래그의 하단부에 존재하다가 일산화탄소의 발생량이 증가하고 노내의 분위기 온도가 상승하면, 가스의 체적이 늘어나면서 노구로 슬래그가 넘치는 현상이 발생한다.

상기 슬래그 넘침 현상이 발생하면 도2의 '나'에 도시한 바와 같이 펄프와 전로 슬래그를 이용하여 만든 진정제(1)를 투입한다. 다만, 종래 진정제의 비중은 0.8정도이고 슬래그의 비중은 2.0정도이므로 진정제가 슬래그 하부층까지 투입되지 못하여 슬래그 넘침 현상의 방지 효과가 크지 않다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 대표적인 기술로는 진정제의 성분을 폐펄프와 전로슬래그를 배합한 폐펄프계(일본특허공보(소)59-48925,(소)62-52004), 소결 더스트를 이용한 전로용 슬래그 진정제(출원번호 1998-0026855), 전로 슬로핑 진정제의 제조 방법(출원번호 1997-0033370) 등이 알려져 있다.

그러나, 상기 진정제도 슬래그 보다 비중이 낮아 진정제를 투입하면 슬래그 층의 표면에서만 작용하여 슬래그 넘침 현상의 방지 효과가 미흡하고 지속성이 떨어지게 된다.

슬래그의 넘침 현상으로 전로 주위 설비의 화재 발생에 의한 소손, 열화, 대기오염 등이 발생하게 된다. 폐펄프계 진정제는 우기시에 수분을 잘 흡입하기 때문에 수송시 생석회와 반응하여 발화되어 컨베이어 벨트의 소손 가능성도 있다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 슬래그의 점도가 증가함에 따라 전로 내에 발생하는 일산화탄소가 슬래그 하부에 정체되면서 슬래그 층을 원활하게 빠져 나가지 못해 슬래그의 넘침 현상이 발생할 경우 진정제를 투입하여 효과적으로 진정시키는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 돌로마이트와 석회석 중 1종 또는 2종: 40~50중량%, 펄프: 40~50중량% 및 점결제: 5~10중량%를 포함한 전로 진정제를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 일측면으로서, 제철소 제선, 제강공정에서 입도 5~20mm 범위의 돌로마이트와 석회석을 회수하는 단계, 상기 회수된 돌로마이트와 석회석 중 1종 또는 2종: 40~50중량%, 펄프: 40~50중량% 및 점결제: 5~10중량%를 혼합하는 단계, 상기 혼합된 원료를 가압 성형하는 단계 및 상기 성형된 진정제를 건조하는 단계를 포함하는 전로 진정제의 제조방법을 제공한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 전로 정련 작업 중 슬래그의 넘침 현상이 발생할 때 진정제를 투입하여 진정 시간을 단축시키고 진정제 투입량을 절감시켜서 용강의 제조 원가를 절감하고, 제반 설비를 보호하며, 대기 오염원의 발생을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 전로 진정제에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 전로진정제는 돌로마이트와 석회석 중 1종 또는 2종 40~50중량%, 펄프 40~50중량% 및 점결제 5~10중량%를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 펄프는 점결제와 혼합되어 돌로마이트와 석회석을 고정시켜 진정제가 부스러지지 않게 하는 역할을 한다. 돌로마이트 또는 석회석을 50중량%를 초과하여 첨가하면, 상대적으로 펄프의 비율이 낮아지게 되므로 성형상의 문제점이 발생한다.

또한, 진정제는 슬래그의 비중 2.0보다는 높아야 하는데 종이 펄프의 양이 50중량%를 초과하면 진정제가 슬래그보다 비중이 낮아져서 전로 내에 투입하더라도 진정제가 슬래그 층을 뚫지 못하고 표면에서만 반응하기 때문에 슬래그의 진정 효과가 떨어진다. 따라서 돌로마이트 또는 석회석의 함량은 40~50중량% 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 펄프의 함량도 40~50중량%범위로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 점결제는 점성을 부여하여 잘 엉기어 붙도록 하는 물질로서, 벤토나이트를 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 당밀 또는 전분과 같은 점결제를 사용할 수 도 있다.

상기 전로진정제의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니나, 진정제의 표면적 을 확대시켜 슬래그와 더욱 용이하게 반응을 시킬 수 있도록 내부가 빈 다각형 형태가 바람직하다. 도4는 본 발명의 진정제(1)의 일실시예로써, 내부가 빈 육각기둥 형상이다.

전로 슬래그의 비중이 2이므로 전로 진정제의 비중은 2 이상이 바람직하다. 진정제의 비중이 전로 슬래그의 비중보다 커야 슬래그 내부로 투입하기 용이하다. 다만 비중이 지나치게 크면 전로바닥으로 가라앉게 되어 진정효과가 감소된다. 따라서 전로 진정제의 비중은 2.2~3.0 범위로 한정함이 바람직하다.

이하, 본발명의 전로 진정제의 화학반응에 대하여 설명한다.

[화학식1]

MgCO₃ㆍCaCO₃ (돌로마이트)→ MgOㆍCaO + 2CO₂

[화학식2]

CaCO₃ (석회석)→ CaO + CO₂

진정제를 전로에 투입하면 돌로마이트와 석회석은 상기 화학식1,2와 같이 반응이 일어난다. 상기 돌로마이트와 석회석은 슬래그 표면에서부터 격렬하게 반응이 일어난다.

도3의 '가'는 슬래그의 넘침 현상이 일어나기 바로 직전의 사진이다. 도3의 '다'와 같이 상기의 진정제(1)를 전로(2)에 투입하면 진정제와 슬래그가 반응하여 이산화탄소가 발생하고 슬래그를 가라앉히면서 진정제가 슬래그 내부로 들어가서 일산화가스를 밖으로 분출하여 슬래그를 진정시킨다. 도3의 '나'는 상기와 같이 슬래그가 진정된 경우의 사진이다.

이하, 본 발명의 전로 진정제 제조 방법에 대하여 설명한다.

도1은 전로 진정제의 제조방법을 플로우 챠트로 도식화한 것이다. 본 발명은 제철소 제선,제강공정에서 입도 5~20mm 범위의 돌로마이트 또는 석회석을 회수하는 단계, 상기 회수된 돌로마이트 또는 석회석 중 1종 이상을 40~50중량%, 펄프를 40~50중량%, 점결제를 5~10중량%로 혼합하는 단계, 상기 혼합된 원료를 가압 성형하는 성형단계 및 상기 성형된 진정제를 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 진정제를 제조하는 방법이다.

전로 또는 고로에서 사용할 수 없는 입도 5~20mm의 분상 돌로마이트 또는 분상 석회석을 제철소 제선, 제강공정에서 회수한다. 일반적으로 입고되는 돌로마이트 또는 석회석의 경우에는 원료 야드장에 입고 될 때 입도가 큰 것은 위에 쌓이고 입도가 작은 것은 아래에 쌓이기 때문에 입도가 큰 석회석 또는 돌로마이트를 사용한 후 아래에 있는 분상의 원료를 회수할 수 있다.

또한, 돌로마이트 또는 석회석의 입도가 20mm를 초과하는 경우에는 점결제와 함께 사용할 때 성형이 잘 되지 않는다. 따라서, 돌로마이트 또는 석회석의 입도는 5~20mm 범위로 한정하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 비율로 혼합된 원료를 고압으로 가압성형하여 어떠한 형상으로 제조하여도 무관하다. 다만, 진정제의 표면적을 확대시켜 슬래그와 더욱 용이하게 반응을 시킬 수 있도록 내부가 빈 다각형 형태가 바람직하다.

돌로마이트와 석회석을 펄프 및 점결제와 함께 혼합하고 압력을 가하여 성형한다. 상기 가압성형 후 2~3일간 건조하여 진정제의 비중을 2.2~3.0 범위로 제조하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

슬래그 넘침 현상이 발생할 때 점결제 2중량%, 폐펄프 58중량%, 전로슬래그 40중량%를 포함한 진정제1과 점결제 10중량%, 펄프 50중량%, 돌로마이트와 석회석의 함량 합이 40중량%인 진정제2를 각각 하기 표1과 같은 투입량으로 투입하고 진정시간을 측정하였다.

구분		진정제 투입량(Kg)	슬래그 넘침 현상 후 진정시간(초)
진정제1	비교예1	1200	60
	비교예2	1100	63
	비교예3	1000	65
진정제2	발명예1	500	15
	발명예2	400	20
	발명예3	300	23

상기 표1과 같이 비교예1 내지 3은 진정제 투입량은 1000~1200Kg 이고 슬래그 넘침 현상이 진정된 시간은 60~65초임을 알 수 있다. 반면에 발명예1 내지 3은 진정제 투입량이 300~500Kg이었지만 슬래그 넘침 현상이 진정된 시간은 15~23초임을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 조성비의 범위를 만족하는 진정제2는 진정제1에 비하여 적은 양을 투입하고도 더 높은 진정효과를 발휘할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.

도1은 본 발명의 전로 진정제의 제조방법에 대한 플로우 챠트;

도2의 '가'는 일반적인 전로에서 슬래그 넘침 현상에 대한 사진;

도2의 '나'는 전로에서 취련작업 중 종래의 진정제를 투입하는 모식도;

도3의 '가'는 슬래그 포트의 전로 슬래그 넘침 현상에 대한 사진;

도3의 '나'는 본발명의 전로 진정제를 투입하여 전로 슬래그 넘침 현상이 저지된 현상에 대한 사진.

도3의 '다'는 전로에서 취련작업 중 본 발명의 전로 진정제를 투입하는 모식도;

도4는 본 발명의 일실시예인 내부가 빈 육각기둥 형상의 전로 진정제의 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 진정제

2: 전로

3: 랜스

Claims (5)

1. 전로 진정제에 있어서,

   돌로마이트와 석회석 중 1종 또는 2종: 40~50중량%, 펄프: 40~50중량% 및 점결제: 5~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 진정제.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 점결제는 벤토나이트인 것을 특징으로 하는 전로 진정제.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전로 진정제의 형태는 길이방향으로 내부가 빈 다각 기둥인 것을 특징으로 하는 전로 진정제.
4. 제 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전로 진정제의 비중은 2.2~3.0 범위임을 특징으로 하는 전로 진정제.
5. 전로 진정제의 제조방법에 있어서,

   제철소 제선, 제강공정에서 입도 5~20mm 범위의 돌로마이트와 석회석을 회수하는 단계;

   상기 회수된 돌로마이트과 석회석 중 1종 또는 2종: 40~50중량%, 펄프: 40~50중량% 및 점결제: 5~10중량%를 혼합하는 단계;

   상기 혼합된 원료를 가압 성형하는 단계; 및

   상기 성형된 진정제를 건조하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 진정제 제조방법.

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