KR101012837B1

KR101012837B1 - 탈황을 위한 용선 예비처리방법

Info

Publication number: KR101012837B1
Application number: KR1020030046171A
Authority: KR
Inventors: 김범환; 임경태; 조길동; 신언균
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2011-02-08
Also published as: KR20050007494A

Abstract

본 발명은 용선 예비처리공정에서 탈황방법을 용선 중의 황의 함량, 토페토카의 용선 레벨에 따라 탈황방법을 달리하여 용선 예비처리공정에서 효율적인 탈황작업을 유도하고, 탈황작업시간의 단축으로 인한 생산성 향상 및 수직랜스의 사용회수 증가, 탈황제 절감에 의한 용강 제조원가를 절감하도록 한 탈황을 위한 용선 예비처리방법에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 고로로부터 토페토카에 용선을 담아 에비처리장에 도착되면 그 도착된 토페도카내의 용선 중의 황의 함량을 확인하는 단계; 상기 확인된 황의 함량에 따라 탈황제 투입량을 결정하고, 또, 토페도카의 용선 레벨을 초음파레벨측정기를 이용하여 측정하는 단계; 상기 측정된 용선 레벨에 따라 랜스의 높이패턴을 설정하고, 그 설정된 랜스 높이 패턴에 따라 탈황제를 투입하여 탈황을 실시하는 단계; 상기 탈황작업이 완료되면 그 탈황작업이 완료된 용선을 샘플링 하여 목적하는 양만큼의 탈황이 이루어졌는지를 분석하는 단계를 포함하는 구성으로 이루어진다.

탈황, 예비처리, 토페도카, 용선

Description

탈황을 위한 용선 예비처리방법{Molten pig iron of preparation disposal method in order to desulfurizing}

도1은 수직랜스를 이용한 일반적인 예비처리방법을 나타낸 개략도,

도2는 종래의 예비처리방법을 나타낸 플로우도,

도3은 본 발명의 예비처리방법을 나타낸 플로우도,

도4는 용선 레벨측정을 위해서 토페도카 상부에 초음파레벨측정기가 설치된 상태도,

도5는 랜스높이에 대한 것을 나타낸 개략도,

도6은 종래와 본 발명과의 탈황제 사용을 비교한 그래프,

도7은 종래와 본 발명과의 반응효율을 비교한 그래프.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1:저장탱크 2:평량탱크

3:수직랜스 4:토페토카

11:컴퓨터 12:피엘시

본 발명은 탈황을 위한 용선 예비처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 용선 예비처리공정에서 탈황방법을 용선 중의 황의 함량, 토페토카의 용선 레벨에 따라 탈황방법을 달리하여 용선 예비처리공정에서 효율적인 탈황작업을 유도하고, 탈황작업시간의 단축으로 인한 생산성 향상 및 수직랜스의 사용회수 증가, 탈황제 절감에 의한 용강 제조원가를 절감하도록 한 것이다.

일반적으로 전로에서의 노내반응은 산화반응에 의해서 용선 중의 불순물인 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 티타늄(Ti)등이 제거된다. 그러나, 황(S)의 경우에는 환원반응에 의해서 용선 중의 황이 제거되기 때문에 전로 정련작업 전 용선예비처리 단계에서 제거하게 되는데, 용선 예비처리단계에서는 다음과 같은 방법으로 탈황작업을 실시하게 된다.

먼저 도1에 나타낸 바와 같이 토페도카(4)가 고로에서 용선을 저선하여 용선 예비처리장에 도착되면 도2에 나타낸 바와 같이 용선 중의 황 함량을 확인하여 투입 탈황제를 산출하게 되는데, 이는 하기 식1과 같다.

투입탈황제량(Kg) = (처리전[S]함량 - 목표[S]함량) × 100Kg----(1)

한편, 상기 투입탈황제 량이 산출되는 사이에 토페도카(4)의 인입이 완료된다.

상기 토페도카(4)의 예비처리장에 도착이 완료되면 탈황개시를 하게 되며 이는 수직랜스(3)가 하강되면서 탈황제가 투입되게 되는데, 하기 식2에 의해서 탈황이 진행된다.

CaO + [S]+ [C] =(CaS) + CO----------------------(2)

상기 식2와 같이 탈황반응이 진행되면서 약간의 탈탄반응도 진행된다.

상기 탈황반응을 촉진시키는 조건은 다음과 같다.

첫째, 산소이온의 활동도를 증가시켜야 한다. 여기서 산소 활동도는 CaO중 산소가 분리되려는 성질을 말한다.

둘째, 용철 중의 산소 활동도를 감소시켜야 한다.

셋째, 용철 중의 유황 활동도를 증가시켜야 한다.

상기 탈황작업은 랜스높이 1600mm에서 탈황제 투입속도는 80~100Kg/분으로 취입하여 산출된 탈황제의 투입이 완료되면 수직랜스(3)가 상승되고, 탈황이 완료되면 샘플링장치를 이용하여 샘플링을 실시하여 분석실에 분석의뢰를 위해 발송한다.

상기 분석실에서 분석된 황의 함량이 목표[S]함량이하이면 토페도카(4)를 인출하고, 목표[S]함량보다 높으면 재 탈황을 개시하게 된다. 상기와 같은 탈황방식은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 용선의 탈황작업시 일정한 탈황제 투입속도와 랜스 높이를 사용하기 때문에 토페도카(4)의 레벨(즉, 탕면)을 알지 못하는 상태에서 탈황작업을 실시하여 용선의 레벨이 높은 경우에는 랜스의 과다침적현상으로 인하여 탈황작업 중 용선이 토페도카(4) 개구부로 오버플로우 되어 탈황작업을 계속할 수 없게된다.

둘째, 용선의 탈황작업전 황의 함량에 상관없이 일정한 속도의 탈황제를 용선내에 취입하여 탈황함량이 높은 경우에는 많은 량의 탈황제를 투입하여야 하는데, 탈황제 투입속도가 일정하여 탈황시간이 길어져 생산성 저하의 원인이 된다.

셋째, 용선의 탈황작업 초기에는 반응속도를 빠르게 진행시켜야 하는데, 탈황전 황의 함량이 높을 때에는 탈황제 투입속도가 일정하기 때문에 탈황제의 반응효율이 떨어져 재 탈황을 실시하여 탈황제 원가상승의 원인이 된다.

넷째, 용선 중의 레벨을 알지 못하기 때문에 상기 식1에 나타낸 바와 같이 항상 같은 방법으로 용선 중의 황 함량을 이용하여 투입 탈황제를 산출하기 때문에 레벨이 높은 경우에는 탈황효율이 떨어진다.

이상과 같은 문제점 외에도 종래의 용선 예비처리에서는 탈황효율이 우수한 용선탈황방법(특허출원 제1996-47352호), 탈황효율향상을 위한 용선의 예비처리방법(특허출원 제2001-33758호), 용선의 탈황 정련방법(특허출원 제2001-79455호)등이 있으나, 이들은 일정한 탈황제 투입속도와 랜스높이를 적용한 것으로서 탈황반응효율이 기대치에 미치지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 발명된 것으로서, 용선 예비처리공정에서 탈황방법을 용선 중의 황의 함량, 토페토카의 용선의 레벨에 따라 탈황방법을 달리하여 용선예비처리 공정에서 효율적인 탈황작업을 유도하고, 탈황작업시간의 단축으로 인한 생산성 향상 및 수직랜스의 사용회수 증가, 탈황제 절감에 의한 용강 제조원가를 절감 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탈황을 위한 용선 예비처리방법은, 고로로부터 토페토카에 용선을 담아 에비처리장에 도착되면 그 도착된 토페도카내의 용선 중의 황의 함량을 확인하는 단계; 상기 확인된 황의 함량에 따라 탈황제 투입량을 결정하고, 또, 토페도카의 용선 레벨을 초음파레벨측정기를 이용하여 측정하는 단계; 상기 측정된 용선 레벨에 따라 랜스의 높이패턴을 설정하고, 그 설정된 랜스 높이 패턴에 따라 탈황제를 투입하여 탈황을 실시하는 단계; 상기 탈황작업이 완료되면 그 탈황작업이 완료된 용선을 샘플링 하여 목적하는 양만큼의 탈황이 이루어졌는지를 분석하는 단계로 이루어진다.

그리고, 상기 탈황제 투입량을 결정은 하기 표와 같이 결정되고.

탈황진행율(%)	0-20	21-40	41-60	61-80	81-100	처리전(S)(%)
탈황제투입속도(kg/분)	90	90	80	80	70	0.018-0.025	패턴1
	110	100	90	80	70	0.026-0.035	패턴2
	120	110	100	80	70	0.036-0.04	패턴3

상기 초음파레벨측정기를 이용하여 측정된 랜스의 높이패턴은 하기 표와 같이 결정되며,

탈황진행율(%)	0-20	21-40	41-60	61-80	81-100	탕면높이(mm)
랜스높이(mm)±100mm	1600	1600	1600	1600	1600	2500-3000	패턴1
	1900	1800	1700	1600	1600	3001-3400	패턴2
	2100	2000	1900	1800	1600	3401-3700	패턴3

상기 랜스의 높이 패턴에 따라 투입되는 탈황제의 투입량 결정은 하기 식에 의해서 결정되고,

a = s × k

a = 투입탈황제량(Kg)

s = 용선 중에 포함되어 있는 황의 량(Kg)

k = 황과 반응하는 탈황제 소모량

상기 토페토카의 용선에 탈황을 위하여 투입되는 탈황제는 CaO, CaCO₃, Na₂CO₃ 중 어느 하나 또는 2가지를 혼합하여 된 것이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 탈황을 위한 용선 예비처리방법을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 고로로부터 토페토카에 용선을 담아 예비처리장에 도착되면 그 도착된 토페도카내의 용선 중의 황의 함량을 확인하는 단계로서, 이는 도1에 나타낸 바와 같이 컴퓨터(11)로부터 고로에서 분석한 성분을 확인하여 처리전 용선 중의 황의 함량을 확인하거나, 또는, 예비처리장에 도착한 토페도카내의 용선을 샘플링하여 황의 함량을 확인한다.

상기 황의 함량을 확인되면 그 확인된 황의 함량에 따라 탈황제 투입패턴을 설정하는데, 이는 도3에 나타낸 바와 같이 용선 중의 함량에 따라 하기 표1에 나타낸 바와 같이 탈황제 투입속도 패턴을 적용한다.

(표1)

상기와 같이 탈황제 투입속도 패턴이 결정되면 토페토카의 용선레벨을 측정하는데, 이는 도4에 나타낸 바와 같이 토페도카(4)가 예비처리장에 도착되면 용선의 레벨을 측정할 수 있는 초음파레벨기(21)를 설치하여 용선의 레벨을 측정하고, 그 측정값을 피엘시(12)을 통하여 컴퓨터(11)에서 작업자가 확인 가능하도록 한다.

상기 초음파레벨기(21)를 이용하여 측정된 용선레벨에 따라 랜스의 높이패턴을 설정하는데. 이때에는 하기 표2와 같은 랜스높이패턴을 적용한다.

(표2)

탈황진행율(%)	0-20	21-40	41-60	61-80	81-100	탕면높이(mm)
랜스높이(mm) ±100mm	1600	1600	1600	1600	1600	2500-3000	패턴1
	1900	1800	1700	1600	1600	3001-3400	패턴2
	2100	2000	1900	1800	1600	3401-3700	패턴3

또한, 측정된 용선레벨에 따라 용선의 량을 추정하는데 이는 하기 표3과 같다.

(표3)

상기 표3에 의해서 용선 량을 확인하고 하기 식3에 의해서 탈황제의 사용량을 산출하여 컴퓨터(11)에 프로그램화 한다.

a = s × k---------------------------------------(3)

a = 투입탈황제량(Kg)

s = 용선중에 포함되어 있는 황의 량(Kg)

k = 황과 반응하는 탈황제 소모량

상기 탈황제 투입속도 패턴에 대한 설명이다.

패턴1은 용선 중 황의 함량이 0.018∼0.025중량%의 탈황제 투입패턴을 나타낸 것으로, 투입속도를 느리게 설정한 것은 용선 중의 황 함량이 낮기 때문에 탈황제가 빨리 들어가더라도 반응하는 속도가 늦기 때문에 0~60%까지의 투입속도를 천천히 하였다. 상기와 같이 투입속도를 늦게 실시 할 때는 도1에 도시한 평량탱크(2)에 가압된 질소와 수직랜스(3)에서 투입되는 질소 압력과의 차이를 낮게 유지하면 된다.

패턴2는 용선 중 황의 함량이 0.026~0.035중량%로 초기에 투입되는 탈황제와 반응할 수 있는 용선 중의 황이 비교적 많기 때문에 0~20%시점에서는 투입속도를 비교적 빠르게 유지하여 초기에 탈황제와 용선 중의 황과의 탈황속도를 향상시키고 40%이후에는 용선 중의 황의 함량이 저하하기 때문에 투입속도를 느리게 유지하여 용선 중의 황과 탈황제가 반응할 수 있는 시간을 확보하기 위한 패턴을 설정하였으며, 상기 패턴1에서와 같이 투입속도를 빠르게 하기 위해서는 도1에 도시한 평량탱크(2)에 가압된 질소와 수직랜스(3)에서 투입되는 질소 압력과의 차이를 비교적 높게 유지하면 된다.

패턴3은 용선 중 황의 함량이 0.036∼0.04중량%로 초기에 투입되는 탈황제는 용선 중의 황과 비교적 반응효율이 높게 반응하기 때문에 60%이전까지는 투입속도를 빠르게 진행하였고, 용선 중의 황 함량이 0.01%시점에서는 반응효율이 떨어지기 때문에 투입속도를 느리게 진행시켜 탈황효율을 향상시키도록 하였다.

또한, 상기 표2에 나타낸 랜스높이 패턴에 대해서 설명한다.

패턴1은 탕면의 높이가 2500∼3000mm인 것으로, 도5에 나타낸 바와 같이 수직랜스(3)를 새로 축조된 토페도카(4)의 내화물 상부 즉 200mm상부에서 0~100%까지 일정한 랜스 높이로 탈황작업을 진행시키는데, 이는 2500mm이하인 것은 토페도카내의 용선 량이 230톤 이하이어서 초기에 반응하는 탈황제가 반응하면서 과도한 스프레쉬가 발생하여도 용선이 토페도카(4)의 외부로 튀어가지 않아 처음부터 랜스높이를 하한으로 작업하여야 탈황 반응효율을 향상시킬 수 있으며, 1600±100mm이하인 경우에는 토페도카(4)의 하부에 부딪칠 경우가 발생하며, 또한 상부에서 작업할 경우에는 하부에는 탈황이 진행되지 않는 부분이 발생하는 문제점이 있다.

패턴2은 탕면높이가 3001~3400mm인 것으로, 초기 랜스높이를 1900±100mm로 설정한 것은 용선 량이 많은 경우에는 초기에 하부에서 탈황제를 투입하는 경우에는 격렬한 탈황반응에 의해서 스프래쉬 발생에 의해서 용선이 토페도카(4)의 외부로 떨어져 설비 소손 등이 발생하기 때문에 초기에는 랜스 높이를 높여서 탈황제를 취입하고, 탕면 상부에 안정된 슬라그가 형성되고 스프래쉬 발생이 줄어들면 천천히 랜스를 60%이후에 랜스를1600 ±100mm 내리면서 하부에서 탈황이 되지 않는 부분을 탈황작업을 실시하면서 반응효율을 상승시킨다.

패턴3은 탕면높이가 3401∼3700mm로서 용선 량이 250톤 이상인 경우로 패턴2와 같이 초기에는 스프래쉬에 의한 설비 소손을 방지하기 위해서 2100±100mm로 하여 스프래쉬를 방지하고, 슬라그가 안정된 상태이고 스프래쉬 발생이 줄어들면 천 천히 랜스를 하강시키면서 반응효율을 향상시키고 탈황80%이상에서는 탕면을 1600±100mm으로 하강시켜 반응효율을 향상시킨다.

이하 본 발명을 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

(실시예)

실시 예에서는 탕면 측정에 의한 탕면측정 값에 따라 랜스패턴을 적용하였고, 처리전 황을 이용하여 탈황제 투입속도패턴을 적용하여 하기 표4놔 같이 실시 예를 실험계획법에 의하여 적용하였다

상기 실시 예에서 알 수 있듯이 탈황제 투입속도 패턴과 랜스높이패턴을 적용한 결과 탈황제 투입량이 50~80Kg/TLC정도 감소됨을 알 수 있고, 또한, 탈황제 반응효율도 종래보다 1%이상 향상되엇으며, 탈황시간도 1분정도 감소됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 용선 예비처리공정에서 탈황방법을 용선 중의 황의 함량, 토페토카의 용선 레벨에 따라 탈황방법을 달리하여 용선 예비처리공정에서 효율적인 탈황작업을 유도하였고, 탈황작업시간의 단축으로 인한 생산성 향상 및 수직랜스의 사용회수 증가, 탈황제 절감에 의한 용강 제조원가의 절감 등의 효과를 얻을 수 있었다.

Claims

고로로부터 토페토카에 용선을 담아 에비처리장에 도착되면 그 도착된 토페도카내의 용선 중의 황의 함량을 확인하는 단계;

상기 확인된 황의 함량에 따라 탈황제 투입량을 결정하고, 또, 토페도카의 용선 레벨을 초음파레벨측정기를 이용하여 측정하는 단계;

상기 측정된 용선 레벨에 따라 랜스의 높이패턴을 설정하고, 그 설정된 랜스 높이 패턴에 따라 탈황제를 투입하여 탈황을 실시하는 단계;

상기 탈황을 실시하는 단계가 완료되면 그 탈황작업이 완료된 용선을 샘플링 하여 목적하는 양만큼의 탈황이 이루어졌는지를 분석하는 단계를 포함하고,

상기 토페토카의 용선에 탈황을 위하여 투입되는 탈황제는 CaO, CaCO₃, Na₂CO₃ 중 어느 하나 또는 2가지를 혼합하여 된 것임을 특징으로 하는 탈황을 위한 용선 예비처리방법.
제1항에 있어서, 상기 탈황제 투입량을 결정은 하기표와 같이하여 됨을 특징으로 하는 탈황을 위한 용선 예비처리방법.

탈황진행율(%) 0-20 21-40 41-60 61-80 81-100 처리전(S)(%)
탈황제투입속도
(kg/분) 90 90 80 80 70 0.018-0.025 패턴1 110 100 90 80 70 0.026-0.035 패턴2 120 110 100 80 70 0.036-0.04 패턴3
제1항에 있어서, 상기 초음파레벨측정기를 이용하여 측정된 랜스의 높이패턴은 하기 표와 같이하여 됨을 특징으로 하는 탈황을 위한 용선 예비처리방법.

탈황진행율(%) 0-20 21-40 41-60 61-80 81-100 탕면높이(mm) 랜스높이(mm)±100mm 1600 1600 1600 1600 1600 2500-3000 패턴1 1900 1800 1700 1600 1600 3001-3400 패턴2 2100 2000 1900 1800 1600 3401-3700 패턴3
제1항에 있어서, 상기 랜스의 높이 패턴에 따라 투입되는 탈황제의 투입량 결정은 하기 식에 의해서 결정됨을 특징으로 하는 탈황을 위한 용선 예비처리방법.

a = s × k

a = 투입탈황제량(Kg)

s = 용선 중에 포함되어 있는 황의 량(Kg)

k = 황과 반응하는 탈황제 소모량
삭제