KR101280384B1 - 슬래그 포트 내의 잔탕 회수방법 - Google Patents

슬래그 포트 내의 잔탕 회수방법 Download PDF

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Abstract

슬래그 포트 내의 대형지금 발생을 방지하기 위해 슬래그층과 용강층이 복수 층으로 분할되게 하여 잔탕을 회수하는 방법을 개시한다. 슬래그 포트내의 잔탕을 회수하는 방법은 (a) 용강을 주입한 후 제1래들에 남아 있는 잔탕을 슬래그 포트에 배재하고, (b) 고용융점 슬래그를 형성하기 위해 슬래그 포트 내의 잔탕에 생석회 또는 규사 또는 규암을 포함하는 조성물을 투입하고, (c) 슬래그를 냉각시켜 고화시키고, (d) (a) 내지 (c) 단계를 제2래들에 남아 있는 잔탕에 적어도 한 번 이상 반복하고, (e) 슬래그 포트 내의 지금이 슬래그층과 용강층의 복수 층으로 분할된 후, 잔탕을 슬래그 포트로부터 인출하는 형발 작업을 포함한다.

Description

슬래그 포트 내의 잔탕 회수방법{Method for removing molten metal in slag pot}
본 발명은 연속주조를 위해 래들에서 턴디쉬로 용강을 주입 후 래들에 남은 잔탕을 회수하는 방법에 관한 것으로, 특히 슬래그 포트 내의 대형지금 발생을 방지하기 위해 슬래그층과 용강층이 복수 층으로 분할되게 하여 잔탕을 회수하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제강공정은 고로에서 출선된 용선을 불순물이 제거된 용강으로 정련하는 전로공정과 정련된 용강을 고체 상태의 주편 슬라브로 제조하는 연속주조공정으로 이루어진다. 이 때, 전로공정에서 정련처리된 용강은 래들에 담겨져서 탈가스 진공처리되거나 연속주조공정의 턴디쉬에 공급된다.
비중차이로 인하여 래들의 상부에 위치하는 슬래그가 턴디쉬에 주입되는 겅우에는 슬라브의 품질을 저하시키므로 래들의 용강을 완전하게 따르지 않고 일정량을 남기게 된다. 따라서, 래들로부터 턴디쉬에 소정량의 용강이 공급되면 공급작업을 중지한 후 신규 래들로 교환하여 용강의 공급을 재개하여 턴디쉬에 용강이 계속 공급되도록 한다.
용강의 공급작업을 중지한 후에는 래들을 슬래그 대차측으로 이송하여 슬래그 대차에 선적되어 있는 슬래그 포트에 래들 내의 용강과 슬래그를 담는다. 이후, 슬래그 대차를 슬래그 야드로 이송한 후, 일정시간 냉각시킨 후 슬래그 포트를 뒤집는 형발 작업에 의해 냉각된 잔탕을 슬래그 포트에서 분리시킨다. 슬래그 포트에서 분리된 지금은 적당한 크기로 파쇄 및 절단하여, 지금과 슬래그를 분리 선별하여 지금은 제강공정의 주 원료로 재활용하게 되며, 슬래그는 별도의 처리 공정을 거쳐 도로의 노반재로 이용되거나 매립하게 된다.
연속으로 전로에서 출강되는 용강을 주조하는 과정에서 설비 및 인력의 한계로 배재작업마다 슬래그 포트로 배재된 잔탕 및 슬래그를 이송하지 못하고, 몇 번의 반복 배재 후 슬래그 포트를 이송하게 된다. 따라서 슬래그 포트내에는 연속적으로 배재된 잔탕의 열로 먼저 배재된 슬래그층이 용해되어 대형지금(20~50 ton)이 발생하게 된다. 이러한 대형지금은 일정한 크기(500kg 이하)로 파쇄 및 절단하여 슬래그와 지금을 선별하는데, 대형지금을 운반, 파쇄, 절단할 때 안전사고의 위험이 있다. 뿐만 아니라, 일정한 크기로 절단 및 파쇄를 하는데 많은 시간이 소요되고 있으며, 특히 산소를 이용하여 절단 작업 시 많은 분진을 발생시켜 대기 오염을 유발하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 슬래그 포트 내 분할형 기구를 삽입하거나 슬라그 포트의 형상을 다분할형으로 변형을 주었다. 그러나 분할형 기구를 삽입하는 경우에는 매번 새로운 기구를 삽입해야 한다는 문제점이 있다. 다분할형 슬래그 포트의 경우에는 슬라그 포트 내부를 분할하는 칸막이의 높이보다 많은 양의 잔탕을 회수하는 경우 상부가 일체화되어 지금을 형성한다는 문제점과, 칸막이로 인해 형발 작업이 용이하지 않으며, 연속 사용 시 열 변형에 의해 슬래그 포트에 균열이 생기는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은 슬래그 포트 내의 잔탕 회수에 있어서, 슬래그 포트 내의 슬래그를 용융점이 높은 슬래그로 조성을 변경하고, 조성이 변경된 슬래그를 냉각시켜 슬래그층과 용강층의 복수층으로 분할하여 잔탕을 회수하는 방법을 제공한다.
본 발명의 사상에 따른 슬래그 포트 내의 잔탕을 회수하는 방법은 (a)용강을 주입한 후 제1래들에 남아 있는 잔탕을 슬래그 포트에 배재하고, (b) 고용융점 슬래그를 형성하기 위해 상기 슬래그 포트 내의 잔탕에 생석회 또는 규사 또는 규암을 포함하는 조성물을 투입하고, (c) 상기 슬래그를 냉각시켜 고화시키고, (d) 상기 (a) 내지 (c) 단계를 제2래들에 남아 있는 잔탕에 대해 적어도 한 번 이상 반복하고, (e) 상기 슬래그 포트 내의 지금이 슬래그층과 용강 층의 복수 층으로 분할된 후, 상기 잔탕을 상기 슬래그 포트로부터 인출하는 형발 작업을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 슬래그의 용융점을 높이기 위한 상기 조성물의 투입은 상기 조성물을 저장할 수 있는 저장부와, 조성물의 투입량을 측정할 수 있는 측량부와, 상기 조성물을 상기 슬래그 포트로 투입하는 투입부로 구성된 투입장치를 이용하는 것을 포함할 수 있다.
상기 슬래그 또는 상기 용강이 탈산과정을 거친 경우에는 생석회를 포함하는 조성물을 투입하고, 상기 슬래그 또는 상기 용강이 탈산과정을 거치지 않은 경우에는 생석회 또는 규사 또는 규암을 포함하는 조성물을 투입하는 것을 포함할 수 있다.
상기 슬래그의 고화는 물과 공기를 동시에 분사할 수 있는 냉각장치를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
슬래그 포트의 잔탕을 복수층으로 분할하여 회수하는 방법은 잔탕이 분할되어 대형지금 발생을 방지할 수 있기 때문에 대형지금을 처리하기 위한 비용을 감소시킬 수 있으며, 대형지금이 발생하지 않기 때문에 작업의 안정성과 효율성을 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 포트내의 잔탕을 회수하는 방법을 도시한 순서도.
도 2는 3원계 슬래그 상태도를 도시한 도면.
도 3은 종래 기술에 따라 내부에 대형지금을 담고 있는 슬래그 포트를 도시한 부분 절개 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부에 복수 층으로 분할된 잔탕을 담고 있는 슬래그 포트를 도시한 부분 절개 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투입장치, 냉각장치, 슬래그 포트를 도시한 도면.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬래그 포트내의 잔탕을 회수하는 방법을 도시한 순서도이며, 도 2는 3원계 슬래그 상태도를 도시한 도면이다.
슬래그 포트(10)내의 잔탕을 회수하는 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 잔탕의 배재(S100), 조성물 투입(S200), 슬래그 고화(S300), 잔탕의 배재(S100)와 조성물 투입(S200)와 슬래그 고화(S300)의 적어도 한 번 이상의 반복(S400), 형발 작업(S500)으로 이루어진다.
그러나 위 과정 외에 통상의 기술자가 부가할 수 있는 부가적인 단계를 포함할 수 있다.
잔탕의 배제(S100)는 래들(미도시) 내의 잔탕을 슬래그 포트(10)로 이동시키는 과정을 의미한다. 슬래그(20)가 턴디쉬(미도시)로 유입되는 경우, 슬라브의 품질이 저하될 수 있으므로, 턴디쉬(미도시) 내의 용강의 청정성 유지를 위하여 래들(미도시) 내의 용강을 턴디쉬(미도시)에 완전히 주입하지 않고 소정량을 남기게 된다. 래들(미도시)내의 슬래그(20)와 용강(30)을 슬래그 포트(10)로 이동시키면 슬래그(20)와 용강(30)의 비중 차이로 인하여 슬래그 포트(10)내에서 용강(30)이 슬래그 포트(10)의 하부에 위치하며, 슬래그(20)는 슬래그 포트(10)의 상부에 위치한다.
조성물의 투입(S200)은 슬래그(20)의 용융점을 높이기 위함이다. 슬래그(20)는 제강 공정에서의 포집 능력의 향상과 슬래그(20)의 유동성을 높이기 위하여 저용융점을 가지는 슬래그 3원계(CaO-Al2O3-SiO2) 또는 2원계(Ca0-Al2O3, Al2O3-Sio2)로 조성된다. 제강공정에서의 슬래그(20)는 알루미늄을 투입하여 용강을 탈산하느냐의 여부에 따라 조성물(C)이 달라지기 때문에 슬래그 상태도에서의 위치가 변화한다. 도 2에 도시된 3원계 슬래그 상태도에 따르면, 출강 중 알루미늄을 투입하여 용강을 탈산한 경우와 출강 이후 슬래그(20)만 탈산하는 경우에는 3원계 슬래그 상태도에서 a영역에 위치하게 된다. 또한, 출강 중 탈산하지 않은 경우에는 3원계 슬래그 상태도에서 b영역에 위치한다.
슬래그(20)를 이루는 산화물인 Al2O3, CaO, SiO2의 각각의 용융점은 1700~2500℃이상의 고온이지만 일정한 비율로 혼합하게 되면 1400℃이하까지 용융점이 낮아지게 된다. 다만, 특정 성분 측으로 치우칠수록 용융점이 높아지는 성질을 가진다
따라서, 제강공정에서 슬래그(20)가 3원계(CaO-Al2O3-Sio2) 또는 2원계(Ca0-Al2O3, Al2O3-Sio2)로 구성되기 때문에 슬래그(20)의 용융점이 낮아지게 된다. 슬래그(20)의 용융점을 높이기 위해서는 특정 성분의 조성물(C)을 넣어주어야 한다. 투입 조성물(C)의 종류는 슬래그(20)의 조성에 따라 달라진다. 3원계 슬래그 상태도에서 슬래그(20)가 a의 영역으로 조성되었을 경우에는 CaO측으로 조성이 변경되어야 용융점이 높아질 수 있기 때문에 생석회를 포함하는 조성물(C)을 투입하여 C’영역으로 슬래그(20)의 조성을 변화시켜야 한다. 3원계 슬래그 상태도에서 슬래그(20)가 b의 영역으로 조성되었을 경우에는 용융점을 낮추기 위해 생석회를 포함하는 조성물(C)이나 규사 또는 규석을 포함하는 조성물(C)을 투입하여야 한다. 이는, b의 영역에 위치한 슬래그(20)의 경우 C’영역이나 C”영역으로 조성을 변화시켜줘야 하기 때문이다. C’영역으로 조성을 변화시키기 위해서는 생석회(CaO)를 다수 성분으로 포함하는 조성물(C)을 투입하여야 하며, C”영역으로 조성을 변화시키기 위해서는 SiO2를 포함하고 있는 규사 또는 규석을 다수 성분으로 포함하고 있는 조성물(C)을 투입하여야 한다.
조성물의 투입(S200)으로 인하여 용융점이 높아지도록 슬래그(20)의 조성이 변화하기 때문에 슬래그(20)의 용융점은 높아지게 된다.
조성물의 투입(S200)은 투입장치(40)를 통해서 이루어질 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.
슬래그의 고화(S300)는 슬래그(20)의 냉각을 통하여 이루어진다. 슬래그(20)와 용강(30)의 비중 차이로 인하여 슬래그 포트(10)의 하부에는 용강(30)이 위치하며, 슬래그 포트(10)의 상부에는 슬래그(20)가 위치한다. 슬래그(20)의 냉각을 통해 슬래그(20)가 용강(30)에 용해되어 대형지금을 발생하는 것을 막을 수 있다.
슬래그의 고화(S300)는 냉각장치(50)를 이용할 수 있으며, 냉각장치(50)에 대해서는 후술한다.
슬래그(20)를 어느 정도 냉각시키고 다른 래들(미도시)의 잔탕이 잔탕 배제(S100), 조성물의 투입(S200), 슬래그의 고체화(S300)을 거친 슬래그 포트(10)로 이동되는 잔탕 배제(S100)의 과정을 다시 거친다. 이후, 슬래그(20)의 용융점을 높이기 위한 조성물의 투입(S200)과 슬래그 고화(S300)의 과정을 거친다. 이러한 과정을 복수 회 반복(S400)하면, 고화된 슬래그(20) 위로 잔탕이 배재되어 슬래그(20)와 용강(30)의 분리가 일어나고 슬래그(20)의 고화가 일어난다. 이에 따라 슬래그 포트(10) 내의 지금은 슬래그 포트(10) 하부로부터 용강층(30), 슬래그층(20), 용강층(30), 슬래그층(20)의 순서로 누적되게 되어 복수 층으로 분할된다.
지금이 복수개의 층으로 분할된 이후 슬래그 포트(10)를 슬래그 야드에서 뒤집는 형발 작업(S500)을 거친다. 형발 작업(S500)을 거치는 경우 슬래그층(20)이 용강층(30) 사이에 위치해있기 때문에 분리가 쉬워진다. 슬래그층(20)은 충격에 약하기 때문에 슬래그층(20)과 용강층(30)이 복수 층으로 분할된 경우 쉽게 파쇄가 된다. 종래와 같은 방법을 사용하여 슬래그 포트(10)내에 대형지금이 형성되어 있는 경우, 슬래그층(20)이 용해되어 있어 분리가 되지 않았기 때문에 슬래그층(20)과 용강층(30)을 복수개의 층으로 분할하여 잔탕을 회수하는 경우 종래와 동일한 양의 잔탕을 슬래그 포트(10)에 담아도 지금이 소형화될 수 있다는 장점이 있다.
도 3은 종래 기술에 따라 내부에 대형지금을 담고 있는 슬래그 포트를 도시한 부분 절개 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부에 복수 층으로 분할된 잔탕을 담고 있는 슬래그 포트를 도시한 부분 절개 사시도이다.
종래 기술의 경우 슬래그 포트(1)내에는 용강(3)과 슬래그(2)가 일체화되어 대형지금(6)이 형성된다. 본 발명에 따르면 도 4에 도시된 바와 같이, 슬래그 포트(10)내에서 용강층(30)과 슬래그층(20)이 교대로 형성된다.
슬래그 포트(10) 외부 양측면에는 가이드(11)가 마련되어 있으며, 가이드(11)의 내부에는 베어링(미도시)이 제공되어 회전축(12)이 회전할 수 있도록 내부에 삽입된다. 이는 슬래그 포트(10)내의 잔탕을 슬래그 포트(10)에서 분리시키는 형발 작업(S500)시 슬래그 포트(10)를 뒤집기 위함이다.
도면에 도시된 바에 따르면, 슬래그 포트(10)는 상부가 뚫려있고 하부는 막혀있는 원형 주발 형태이며, 상부에서 하부로 갈수록 슬래그 포트(10)의 직경이 좁아진다. 그러나 슬래그 포트(10)의 형상은 이에 제한되는 것은 아니며 다분할형이나 벌집형의 경우에도 본 발명의 적용이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투입장치, 냉각장치, 슬래그 포트를 도시한 도면이다.
도 5의 투입장치(40)는 저장부(41), 측량부(44), 투입부(45)로 나누어진다. 저장부(41)는 조성물(C)을 저장하며, 측량부(44)는 적정량의 조성물(C)이 투입부(45)로 이송될 수 있도록 조성물(C)의 양을 측정한다. 투입부(45)는 조성물(C)을 슬래그 포트(10)로 주입하여, 슬래그 포트(10)내의 슬래그(20)가 고용융점을 가지는 슬래그(20)로 조성이 변화할 수 있도록 한다.
저장부(41)의 경우 역각추형의 형상으로 이루어져있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 저장부(41)의 하부에는 배출구(42)가 위치하며, 저장부(41) 하부 양 측에는 피더(43)가 위치한다. 피더(43)는 조성물을 적정량씩 측량부(44)로 이송할 수 있도록 하며, 조성물(C)은 배출구(42)를 통하여 측량부(44)로 이송된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 피더(43)는 진동피더를 이용한다. 이러한 경우 진동을 이용하여 공급물을 적정량씩 이송하여 공급하며, 측량부(44)의 측량값이 일정값에 근접하면 피더(43)의 작동이 멈추기 때문에 측량부(44)로 조성물(C)이 공급되지 않게 된다.
측량부(44)는 조성물(C)의 투입양을 측정하는 장치로, 대부분의 측량부(44)는 하부에 무게 측정을 위한 로드셀(미도시)를 구비하고 있으나, 무게 측정을 위한 수단은 로드셀(미도시)에 제한되는 것은 아니다.
투입부(45)는 조성물(C)을 슬래그 포트(10)로 주입하는 장치로, 파이프 또는 슈트로 이루어진다. 내열성이 강한 재질이 사용된다.
냉각장치(50)는 물과 공기를 동시에 분사하여 고용융점을 가지는 슬래그(20)를 신속하게 냉각시킨다. 슬래그(20)가 냉각됨에 따라 슬래그(20)가 고화 되어, 슬래그(20)가 잔탕에 용해되어 대형 지금이 발생되는 것을 막을 수 있다. 슬래그(20)의 고화(S300)가 진행된 후, 슬래그 포트(10)의 상부에 다른 래들의 잔탕을 붓고, 투입장치(40)를 이용해 슬래그(20)의 용융점을 높이고, 냉각장치(50)를 이용해 슬래그(20)를 냉각시켜 슬래그층(20)과 용강층(30)이 복수층으로 분리될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 슬래그 포트(10)의 잔탕을 복수층으로 분할하여 회수하는 방법은 잔탕이 분할되어 대형지금 발생을 방지할 수 있기 때문에 대형지금을 처리하기 위한 비용을 감소시킬 수 있으며, 대형지금이 발생하지 않기 때문에 작업의 안정성과 효율성을 기대할 수 있다.
이상에서 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
1, 10: 슬래그 포트 11, 51: 가이드
12, 52: 회전축 2, 20: 슬래그
3, 30: 용강 6: 대형지금
40: 투입장치 41: 저장부
42: 배출구 43: 피더
44: 측량부 45: 투입부
50: 냉각장치 C: 조성물

Claims (4)

  1. (a) 용강을 주입한 후 제1래들에 남아 있는 잔탕을 슬래그 포트에 배재하고;
    (b) 고용융점 슬래그를 형성하기 위해 상기 슬래그 포트 내의 잔탕에 생석회 또는 규사 또는 규암을 포함하는 조성물을 투입하고;
    (c) 상기 슬래그를 냉각시켜 고화시키고;
    (d) 상기 (a) 내지 (c) 단계를 제2래들에 남아 있는 잔탕에 대해 적어도 한 번 이상 반복하고;
    (e) 상기 슬래그 포트 내의 지금이 슬래그층과 용강층의 복수 층으로 분할된 후, 상기 잔탕을 상기 슬래그 포트로부터 인출하는 형발 작업을 포함하는 슬래그 포트내의 잔탕을 회수하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그의 용융점을 높이기 위한 조성물의 투입은 조성물을 저장할 수 있는 저장부와, 조성물의 투입량을 측정할 수 있는 측량부와, 상기 조성물을 상기 슬래그 포트로 투입하는 투입부로 구성된 투입장치를 이용하는 것을 포함하는 슬래그 포트 내의 잔탕을 회수하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그 또는 상기 용강이 탈산 과정을 거친 경우에는 생석회를 포함하는 조성물을 투입하고,
    상기 슬래그 또는 상기 용강이 탈산 과정을 거치지 않은 경우에는 생석회 또는 규사 또는 규암을 포함하는 조성물을 투입하는 것을 포함하는 슬래그 포트 내의 잔탕을 회수하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그의 고화는 물과 공기를 동시에 분사할 수 있는 냉각장치를 사용하는 것을 포함하는 슬래그 포트 내의 잔탕을 회수하는 방법.
KR20110089857A 2011-09-05 2011-09-05 슬래그 포트 내의 잔탕 회수방법 KR101280384B1 (ko)

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