KR101277594B1 - Slag deoxidizer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제강공정에서 전로의 출강 전에 슬래그로 투입되는 슬래그 탈산제에 관한 것으로, 3 내지 10중량%의 마그네슘 및 90 내지 97중량%의 알루미늄이 배합된 Al-Mg 금속간 화합물, 및 상기 Al-Mg 금속간 화합물의 표면에 코팅된 석회석(CaCO3)을 제공한다.The present invention relates to a slag deoxidizer introduced into slag before tapping of the converter in the steelmaking process, Al-Mg intermetallic compound containing 3 to 10% by weight of magnesium and 90 to 97% by weight of aluminum, and the Al-Mg It provides limestone (CaCO 3 ) coated on the surface of the intermetallic compound.
Description
본 발명은 탈산제에 관한 것으로, 특히 제강공정에서 전로의 출강 전에 슬래그로 투입되는 슬래그 탈산제에 관한 것이다.
The present invention relates to a deoxidizer, and more particularly, to a slag deoxidizer input into slag before tapping of a converter in a steelmaking process.
제강 공정에서 용강을 생산할 때는 용선이나 고철을 전로나 전기로에서 1차로 정련한 후, 이 용강을 수강래들로 옮겨 2차로 정련을 실시하게 된다. 이때 전로나 전기로로부터 다량의 철산화물을 함유하는 슬래그가 수강래들로 유입되어 탈산시 사용되는 합금철의 실수율을 저하시키고 용강 중 합금원소의 산화를 촉진시켜 용강 중에 비금속개재물을 발생시킨다.When molten steel is produced in the steelmaking process, the molten iron or scrap is first refined in a converter or an electric furnace, and then the molten steel is transferred to the steel bars to be refined secondly. At this time, the slag containing a large amount of iron oxide from the converter or the electric furnace flows into the steel bars to lower the error rate of the ferroalloy used for deoxidation and to promote the oxidation of the alloying elements in the molten steel to generate non-metallic inclusions in the molten steel.
따라서, 가능한 수강 래들(Ladle)의 슬래그(Slag) 중에는 철산화물을 저하시키는 것이 바람직하다. 이를 위해 전로나 전기로에서 슬래그 내 T.Fe 저감을 목적으로 Al 또는 Si로 구성된 슬래그 탈산제를 사용하지만, 언급된 슬래그 탈산제는 T.Fe 저감뿐만 아니라 강한 산화친화성 성분으로 용강 내 산소농도를 저감시키는 단점을 수반하기도 한다.Therefore, it is desirable to lower the iron oxide in the slag of the steel ladle as much as possible. For this purpose, the slag deoxidizer composed of Al or Si is used for the purpose of reducing T.Fe in the slag in the converter or the electric furnace, but the slag deoxidizer mentioned above not only reduces the T.Fe but also reduces the oxygen concentration in the molten steel with a strong oxidation-affinity component. It also has its drawbacks.
관련된 선행기술로는 한국특허공개 제1997-043126호(공개일; 1997년 7월 26일)가 있다.
Related prior art is Korean Patent Publication No. 1997-043126 (published date; July 26, 1997).
본 발명의 목적은 알루미늄 탈산제와 용강과의 직접 접촉을 방지하여 용강의 산소농도의 저감없이 슬래그내 T.Fe를 저감시킬 수 있는 슬래그 탈산제를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a slag deoxidizer capable of reducing T.Fe in slag without reducing the oxygen concentration of molten steel by preventing direct contact between aluminum deoxidizer and molten steel.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above.
상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 슬래그 탈산제는, 3 내지 10중량%의 마그네슘 및 90 내지 97중량%의 알루미늄이 배합된 Al-Mg 금속간 화합물; 및 상기 Al-Mg 금속간 화합물의 표면에 코팅된 석회석(CaCO3);을 포함할 수 있다.The slag deoxidizer of the present invention for achieving the above object is Al-Mg intermetallic compound in which 3 to 10% by weight of magnesium and 90 to 97% by weight of aluminum; And limestone (CaCO 3 ) coated on the surface of the Al-Mg intermetallic compound.
상기 석회석은 상기 Al-Mg 금속간 화합물의 표면에 1mm 내지 3mm의 두께로 코팅될 수 있다.
The limestone may be coated with a thickness of 1 mm to 3 mm on the surface of the Al-Mg intermetallic compound.
상기와 같이 본 발명에 의하면, CaCO3가 코팅된 Al-Mg 금속간 화합물의 슬래그 탈산제가 전로에 투입되면, CaCO3는 대략 900℃ 이상에서 CaO와 CO2로 분해되므로, 생성된 CaO는 슬래그 염기도 조절용으로 사용되고, CO2는 용강 내 교반력 상승에 영향을 미치게 된다. 그리고 CaCO3가 분해되면 Al-Mg 성분의 취성 탈산제는 슬래그 내 또는 용강 유입시 슬래그로 부상하여 슬래그 내 Fe산화물과 반응하여 슬래그내 T.Fe를 감소시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, when the slag deoxidizer of the Al-Mg intermetallic compound coated with CaCO 3 is introduced into the converter, CaCO 3 is decomposed into CaO and CO 2 at approximately 900 ° C. or higher, and thus the produced CaO has a slag basicity. Used for conditioning, CO 2 will affect the increase in stirring power in the molten steel. And when CaCO 3 is decomposed, the brittle deoxidizer of Al-Mg component may rise as slag in slag or molten steel and react with Fe oxide in slag to reduce T.Fe in slag.
이에 따라 슬래그 탄산제의 투입시 용강 내 산소농도가 저감되지 않고, 슬래그 내 Fe산화물을 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
Accordingly, when the slag carbonate is added, the oxygen concentration in the molten steel is not reduced, and the Fe oxide in the slag can be reduced.
도 1은 본 발명의 슬래그 탈산을 설명하기 위한 전로를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 슬래그 탈산제를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 슬래그 탈산제의 용강 및 슬래그내 반응을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a converter for explaining slag deoxidation of the present invention.
2 is a view showing a slag deoxidizer according to the present invention.
3 and 4 are diagrams for explaining the molten steel and the slag reaction of the slag deoxidizer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like elements in the figures are denoted by the same reference numerals wherever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
도 1은 본 발명의 슬래그 탈산을 설명하기 위한 전로를 나타낸 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a converter for explaining slag deoxidation of the present invention.
먼저, 전로(10)나 전기로에서의 1차 정련은, 산소를 다량 취입하여 용선이나 고철 중 불순물을 제거하는 공정으로, 정련이 종료되는 시점에 용강(11)에 용해되어 존재하는 산소, 즉 용존산소(free oxygen) 성분은 600~1000ppm, 탄소함량은 0.03~0.08중량%에 달하게 된다.First, the primary refining in the
전로(10)의 출강 시점에서 용강(11)의 상단에 형성된 슬래그층(15)은 FeO, SiO2, CaO, P2O5, MnO 등의 물질을 포함할 수 있고, 용강(11) 내에는 다량의 Fe를 포함한 금속물질과 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 등이 포함될 수 있다.The
예컨대, 극저탄소강을 제조하는 경우, 전로(10)에서 정련을 마치고 나와 출강된 용강(11)에는 일정량의 산소가스가 잔류하여야 한다. 그 이유는 용강(11) 내 산소가스가 일정량 잔류해야 후속 공정인 환류 진공 탈가스공정(RH process)을 수행할 때 극저탄소강의 제조를 위한 탈탄 공정에 유리하기 때문이다.For example, in the case of manufacturing ultra low carbon steel, a certain amount of oxygen gas must remain in the
이와 같은 전로(10)에서 슬래그 내 Total Fe(이하, T.Fe라 함)의 저감을 목적으로 전로(10)의 출강 직전에 Al 또는 Si로 구성된 탈산제가 일반적으로 사용된다. 알루미늄계 슬래그 탈산제는 공업적으로 사용할 수 있는 상용 금속 중 비교적 저가이며, 또한 우수한 탈산력을 보유하고 있기 때문에 널리 사용된다. 하지만, 이러한 슬래그 탈산제는 T.Fe 저감뿐만 아니라 강한 산화친화성 성분으로 용강(11) 내 산소농도를 저감시킬 수도 있다. 상술한 바와 같이 용강(11)의 산소농도가 필요 이상으로 저감되는 것은 바람직하지 않다. T.Fe 성분을 저감시키는 과정은 슬래그층(15) 내의 FeO, Fe2O3 등 Fe산화물의 성분을 낮추어 주어 Fe 회수율을 높이는 것을 의미한다.In the
본 발명에 의한 슬래그 탈산제(50)는 용강(11)내 산소농도를 감소시키지 않으면서도 슬래그내 T.Fe를 저감시킬 수 있는 성분으로 제조되는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 슬래그 탈산제(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다.The
즉, 슬래그 탈산제(50)는 슬래그 내 T.Fe 저감뿐만 아니라 용강(11) 내 산소농도가 감소되는 것을 해결하기 위하여 Al-Mg 금속간 화합물(51; Mg2Al3)로 구성된다. Al-Mg 금속간 화합물(51)은 취성 특성이 강하여 슬래그층(15)에서 쉽게 파쇄되어 효율적인 슬래그 탈산제(50)의 역할을 할 수 있다. 그러나 취성이 강한 슬래그 탈산제(50)가 슬래그층(15)에서 파쇄되지 않고 용강(11) 내로 유입될 경우에는 용강(11) 내 산소농도의 감소가 불가피할 것으로 예상되므로, 석회석(55)인 CaCO3가 Al-Mg 금속간 화합물(51)의 표면에 코팅될 수 있다. That is, the
여기서, 마그네슘(Mg)의 비중(대략 1.71g/cm3)은 알루미늄(Al) 비중(대략 2.7g/cm3)의 대략 63%수준이므로, 기존의 탈산제보다 가볍기 때문에 용강(11) 내로 유입시 슬래그층(15)으로 쉽게 부상된다. 마그네슘 성분은 전자파의 차폐재료 등으로 사용되는 Mg 스크랩을 이용하면 재활용 측면에서도 효율이 높아질 것이다. Mg 스크랩은 90% 이상의 고순도 Mg 성분을 함유하고 있으므로, 탈산제 성분 측면에서는 큰 문제가 되지 않을 것으로 예상된다. 그러나 마그네슘은 알루미늄과 같이 산화친화적 원소이기 때문에 산소와 반응시 강력한 산화열이 발생되므로 폭발의 위험성을 배제할 수 없으므로, 10중량% 이하에서 사용되는 것이 바람직하다. 하지만, 마그네슘의 양이 너무 적을 경우 기존의 알루미늄 탈산제와 비중 측면에서 큰 차이가 없으므로, 마그네슘이 3 내지 10중량%로 알루미늄이 90 내지 97 중량%로 배합되는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 의한 슬래그 탈산제(50)는 알루미늄 드로스(dross)나 알루미늄 칩이 마그네슘 스크랩과 설정된 비율로 혼합 및 가압되어 브리케트 타입(Briquette)이나 펠릿 타입(Pelletizing)으로 성형된다. 물론, 알루미늄 드로스(dross)나 알루미늄 칩이 마그네슘 스크랩과 설정된 비율로 혼합 및 용융되어 슬래그 탈산제(50)가 성형될 수도 있다.Here, since the specific gravity of magnesium (about 1.71g / cm 3) of (Mg) is an aluminum (Al) ratio of approximately 63% (approximately 2.7g / cm 3) level, when introduced into the
상기에서 Al-Mg 금속간 화합물(51)의 표면에 코팅되는 석회석(55; CaCO3)은 1mm 내지 3mm의 두께로 코팅될 수 있고, Al-Mg 금속간 화합물(51)의 최대 내경은 30mm 내지 60mm 정도가 될 수 있다. 여기서, 석회석(55)의 두께가 1mm보다 얇을 경우에는 석회석이 용강과의 반응이 빨리 이루어져 슬래그 탈산제(50)가 슬래그층(15)으로 부상되기 전에 Al-Mg 금속간 화합물(51)이 용강(11)과 반응될 수 있고, 상기 석회석(55)의 두께가 3mm보다 두꺼울 경우 석회석(55)이 용강(11)과의 반응이 오랫동안 지속되어 Al-Mg 금속간 화합물(51)이 슬래그층(15)의 Fe산화물과의 반응이 지연될 수 있다.The limestone 55 (CaCO 3 ) coated on the surface of the Al-Mg
이와 같이 구성된 슬래그 탈산제(50)가 출강 직전의 전로(10)에 투입될 경우, 도 3과 같이 슬래그 탈산제(50)는 슬래그층(15)을 지나 용강(11)으로 침투될 수 있다. 이때, 슬래그 탈산제(50)의 표면에 코팅된 석회석(55; CaCO3)은 용강(11) 내의 900℃ 이상에서 아래 반응식 1과 같이 분해된다. 석회석(55)은 900℃ 이상에서 분해되어 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)가 발생되며, 용강(11)은 CO2 가스에 의해 자체적으로 교반이 촉진될 수 있다.When the
반응식 1Scheme 1
CaCO3 →CaO + CO2↑(920℃)CaCO 3 → CaO + CO 2 ↑ (920 ℃)
반응식 1에 의해 생성된 산화칼슘(CaO)은 슬래그(15)의 염기도 조절용으로 사용되고, 석회석(55)의 분해시 발생되는 이산화탄소(CO2) 가스에 의해 자체적으로 교반이 촉진되어 탈산제(Al-Mg)와 슬래그(15) 간의 반응이 촉진될 수 있다. 물론, 석회석(55)은 슬래그 탈산제(50)가 전로(10)에 투입될 경우 Al-Mg 금속간 화합물(51)이 용강(11)과 직접 접촉되는 시간을 늦추는 역할을 하기도 한다.Calcium oxide (CaO) produced by Scheme 1 is used to control the basicity of the slag (15), the stirring itself is promoted by the carbon dioxide (CO 2 ) gas generated during the decomposition of the
슬래그 탈산제(50)의 표면에 코팅된 석회석(55)이 분해되면 Al-Mg 성분의 취성 탈산제는 슬래그층(15)으로 부상되고, 슬래그층(15)으로 부상된 Al-Mg 금속간 화합물(51)이 취성되어 서로 분리된다. 여기서, 알루미늄의 융점은 660℃ 정도이고 마그네슘의 융점은 650℃ 정도이므로, 대략 1500℃ 이상의 용강(11)에 노출될 경우 Al-Mg 금속간 화합물(51)은 바로 액상으로 될 수 있다. 물론, 슬래그층(15)의 온도도 용강(11)에 비해서는 낮지만 대략 1000℃ 이상의 고온을 유지하고 있으므로, 석회석(55)의 분해와 Al-Mg 금속간 화합물(51)의 취성 반응이 이루어진다.When the
도 4와 같이 취성 분리된 알루미늄과 마그네슘은 철보다 산소친화력이 높아서 슬래그 내 Fe산화물의 산소와 서로 결합하게 된다. 즉, 취성된 알루미늄은 Fe보다 산소친화력이 강하기 때문에 슬래그층(15) 내의 FeO 등의 Fe산화물의 O(산소)와 결합된다. 상기에서 설명한 반응은 아래 반응식 2와 같다.As shown in FIG. 4, the brittle and separated aluminum and magnesium have higher oxygen affinity than iron, thereby binding to oxygen of Fe oxide in slag. That is, the brittle aluminum has stronger oxygen affinity than Fe, so it is bonded with O (oxygen) of Fe oxide such as FeO in the
반응식 2Scheme 2
2Al + 3FeO(슬래그) = Al2O3 + 3Fe2Al + 3FeO (slag) = Al 2 O 3 + 3Fe
상기 반응식 2와 같이 알루미늄이 Fe산화물과 반응하여 알루미나(Al2O3)가 생성되고, 분리된 철은 용강(11)으로 다시 회수되어 용강(11)내 철 회수율을 높일 수 있다.As shown in Scheme 2, aluminum reacts with the Fe oxide to produce alumina (Al 2 O 3 ), and the separated iron is recovered back to the
한편, 알루미늄과 분리된 마그네슘은 Fe보다 산소친화력이 강하기 때문에 슬래그층(15) 내의 FeO 등의 Fe산화물의 O와 결합된다. 상기에서 설명한 반응은 아래 반응식 3과 같다.On the other hand, magnesium separated from aluminum has a stronger oxygen affinity than Fe, so it is combined with O of Fe oxide such as FeO in the
반응식 3Scheme 3
Mg + FeO(슬래그) = MgO + FeMg + FeO (slag) = MgO + Fe
여기서, 마그네슘은 Fe산화물의 산소와 결합될 때 폭발될 수 있으므로, 탈산제에 10중량% 이상이 함유될 경우 위험해 질 수 있다. 따라서, 10중량% 이하에서 사용되는 것이 바람직하다. Here, magnesium may be exploded when combined with oxygen of Fe oxide, and thus may be dangerous when 10% by weight or more of the deoxidizer is contained. Therefore, it is preferably used at 10% by weight or less.
이와 같이 본 발명에서는 Al-Mg 금속간 화합물(51)에 CaCO3(55)를 코팅하면, CaCO3는 대략 927℃에서 CaO와 CO2로 분해되므로, 생성된 CaO는 슬래그 염기도 조절용으로 사용되고, CO2는 용강(11) 내 교반력 상승에 영향을 미치게 된다. 그리고 CaCO3가 분해되면 Al-Mg 성분의 취성 탈산제(50)는 슬래그 내 또는 용강(11) 유입시 슬래그로 부상하여 슬래그 내 Fe산화물과 반응하여 슬래그내 T.Fe를 감소시킬 수 있다.As described above, in the present invention, when CaCO 3 (55) is coated on the Al-Mg intermetallic compound (51), CaCO 3 is decomposed into CaO and CO 2 at approximately 927 ° C., and thus the produced CaO is used for slag basicity control. 2 affects the stirring force increase in the
본 발명에서는 알루미늄 드로스나 알루미늄 칩, 및 마그네슘 스크랩 등의 자원을 재활용하여 슬래그 탈산제를 제조함에 따라 환경 친화적이고, 용강 제조시 제조원가를 낮출 수도 있다.In the present invention, by recycling the resources such as aluminum dross, aluminum chips, and magnesium scrap to produce a slag deoxidizer, it is environmentally friendly, it is possible to lower the manufacturing cost when manufacturing molten steel.
상기와 같은 슬래그 탈산제는 위에서 설명된 실시예들의 구성에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
Such slag deoxidizer is not limited to the configuration of the embodiments described above. The above embodiments may be configured such that various modifications may be made by selectively combining all or part of the embodiments.
10: 전로 11: 용강
15: 슬래그 50: 슬래그 탈산제
51: Al+Mg 금속간 화합물 55: CaCO3 10: converter 11: molten steel
15: slag 50: slag deoxidizer
51: Al + Mg intermetallic compound 55: CaCO 3
Claims (3)
상기 Al-Mg 금속간 화합물의 표면에 코팅된 석회석(CaCO3);을 포함하고,
상기 석회석은 상기 Al-Mg 금속간 화합물의 표면에 1mm 내지 3mm의 두께로 코팅되는 슬래그 탈산제.
Al-Mg intermetallic compound combining 3-10 wt% magnesium and 90-97 wt% aluminum; And
It includes; limestone (CaCO 3 ) coated on the surface of the Al-Mg intermetallic compound,
The limestone is a slag deoxidizer is coated with a thickness of 1mm to 3mm on the surface of the Al-Mg intermetallic compound.
상기 슬래그 탈산제는 출강 직전의 전로에 투입되는 슬래그 탈산제.The method according to claim 2,
The slag deoxidizer is a slag deoxidizer is injected into the converter just before the tapping.
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