KR101337571B1 - 망간계 합금철 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 망간계 합금철을 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은, 전기로에서 원료광석과 환원제인 코크스를 장입 용융 환원하여 레들로 출탕하고, 그 출탕된 레들의 용강이 주입되는 주선기의 주형에 용강 75 - 95중량% : 25mm 이하의 망간계 합금철 스크랩 5 - 25중량%의 비율이 되도록 투입하되, 상기 주선기의 주형에 투입되는 망간계 합금철 스크랩의 투입시기를 용강이 주형에 공급됨과 동시에 투입하여 그 투입된 망간계 합금철 스크랩과 레들로부터 공급되는 용강이 함께 용융 응고되어 망간계 합금철 주괴를 생산하는 것으로 이루어진다.

Description

망간계 합금철 제조방법{Ferro-manganese process}

본 발명은 망간계 합금철을 제조하기 위하여 전기로 또는 정련로에 투입할 수 있도록 파쇄기로 괴상의 망간계 합금철을 파쇄하면서 발생되는 스크립을 회수하여 상기 전기로 또는 정련로에 투입하지 않고 주선기의 주형에 투입하여 망간계 합금철을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적인 망간계 합금철 제조공정은, 도 1에 나타낸 바와 같이 전기로에 원료 광석과 환원제인 코크스를 장입, 용융 환원하여 레들에 출탕하고 그 레들에 출탕된 용강은 주선기의 주형에 공급하여 망간계 합금철 주괴를 생산하고 있다.

이때 상기 전기로에는 망간계 합금철을 제조하기 위하여 파쇄 된 망간계 합금철을 투입하게 되는데, 상기 파쇄 된 망간계 합금철은 괴상의 망간계 합금철을 파쇄기(crusher)를 이용하여 파쇄 된 것이다.

상기와 같은 파쇄 된 망간계 합금철은 강의 망간 함량을 조절하는 목적으로도 첨가되며 최근 망강 함량이 높은 자동차용 강판과 구조용 후판 강재의 우수성이 주목받음에 따라 망간계 합금철의 사용량이 증가되고 있다.

제강 공정에서 합금철의 사용은 순금속 사용 대비 저렴한 비용 상의 우위와 낮은 용융점으로 인해 저온에서 쉽게 용해되고 용탕에서 균일하게 분포되는 장점이 있다.

통상적으로 합금철은 전기로에서 원료광석과 환원제인 코크스를 장입, 용융 환원하여 제조되고 있으며 합금철 제조시 사용되는 전기에너지가 제조원가 대비 매우 높은 전력 다소비 산업이다. 또한 합금철 제조에 사용되는 원료 광석은 전량 수입에 의존하고 있다.

망간계 합금철 제조시 발생되는 부산물을 이용하는 제조기술에 관한 종래의 연구는 다음과 같이 보고되어 있다. 대한민국 등록특허 10-0363608에 집진 더스트 재활용에 의한 저탄소 페로망간의 제조방법이 명시되고 있고, 또 대한민국 등록특허 10-0889859]에서는 페로망간 슬래그를 활용한 극 저탄소 극 저인 페로망간제조방법이 명시되고 있으며, 대한민국 등록특허 10-1181376]에서는 페로망간 합금철 제련부산물로부터 페로망간 합금철원료 제조방법이 명시되어 있다.

상기 기술들에서 이용된 부산물들은 합금철 제품과 다른 화학조성을 가지며, 정련로 용강에 혼합되거나 여러 제조단계를 통해 제조공정 중에 다시 이용되고 있다.

또한, 주조 후 합금철 주괴는 파쇄 공정을 거쳐 다양한 크기의 조각들로 깨어지고 크기별로 분류되어 제품 허용기준 이하인 경우는 전기로나 정련로에 다시 투입되거나 산업 폐기물로 처리된다.

상기 파쇄 된 조각의 크기가 제품 허용 기준 이상인 경우는 2차 파쇄를 실시하며 이때 추가적으로 제품 허용기준 이하 크기의 스크랩(조각)들이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 발명된 것으로 , 그 목적은, 망간계 합금철을 제조하기 위하여 투입되는 망간계 합금철 스크랩이 전기로 또는 정련로에 투입되지 않고 용탕온도가 폐열로 바뀌는 시점인 주선기의 주형에 공급되기 때문에 전기에너지를 절약할 수 있음은 물론, 망간계 합금철 스크랩이 폐기처분되지 않고 재활용됨으로 원가를 절감할 수 있도록 한 망간계 합금철 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결 수단 구성은, 전기로에서 원료광석과 환원제인 코크스를 장입 용융 환원하여 레들로 출탕하고, 그 출탕된 레들의 용강이 주입되는 주선기의 주형에 용강 75 - 95중량% : 25mm 이하의 망간계 합금철 스크랩 5 - 25중량%의 비율이 되도록 투입하되, 상기 주선기의 주형에 투입되는 망간계 합금철 스크랩의 투입시기를 용강이 주형에 공급됨과 동시에 투입하여 그 투입된 망간계 합금철 스크랩과 레들로부터 공급되는 용강이 함께 용융 응고되어 망간계 합금철 주괴를 생산하는 것으로 이루어진다.

그리고 주선기의 주형에 공급되는 용강은, 정련 처리된 것이다.

상기와 같은 본 발명은 상기 목적에서 설명하였듯이 망간계 합금철을 제조하기 위하여 투입되는 망간계 합금철 스크랩을 전기로 또는 정련로에 투입되지 않고 용탕온도가 폐열로 바뀌는 시점인 주선기의 주형에 투입함으로 인하여 전기에너지를 절약할 수 있음은 물론, 망간계 합금철 스크랩을 폐기처분하지 않고 재활함으로써 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 망간계 합금철 제조방법을 나타낸 공정도,
도 2는 본 발명 제1 실시예의 망간계 합금철 제조방법을 나타낸 공정도,
도 3은 본 발명 제2 실시예의 망간계 합금철 제조방법을 나타낸 공정도.

이하 본 발명의 망간계 합금철 제조방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

일반적인 망간계 합금철 제조는, 도 1에 나타낸 바와 같이 용강에 일정비율(목표량)의 망간(Mn)이 함유되도록 하기 위하여 괴상의 망간계 합금철을 파쇄기를 이용하여 일정 크기로 파쇄한 조각을 전기로 또는 정련로에 투입하게 되는데. 상기 망간계 합금철 조각의 투입시기는 이유는, 용강과 함께 신속하게 용융되어 망간계 합금철이 되도록 하기 위함이다.

상기 망간계 합금철을 조각 형태로 투입되지 않고 괴상으로 투입되면 그 투입되는 괴상의 망간계 합금철을 용융시키기 위하여 전기로 또는 정련로에 전기에너지를 더 가해야 함으로 그에 따른 전기에너지 소비가 많아지는 문제점이 발생한다.

따라서 전기에너지 소모를 최소화하면서 망간계 합금철을 제조하기 위하여 괴상의 망간계 합금철을 파쇄하여 조각형태로 사용하는 것이다.

그러나 상기의 방법은, 괴상의 망간계 합금철을 사용하는 것 보다는 조각 형태의 망간계 합금철을 사용하는 것이 전기에너지가 적게 소모하며 신속하게 용융시킬 수 있다는 장점은 있으나, 이 역시 조각형태의 망간계 합금철이 투입됨으로 인하여 그에 따른 전기로 또는 정련로에 전기에너지를 더 가해야 하는 단점이 있다.

그 뿐만 아니라 파쇄기를 이용한 괴상의 망간계 합금철을 전기로 또는 정련로에 투입하기 위하여 일정크기로 파쇄 할 때에 일정크기 이하 즉 전기로 또는 정련로에 직접 투입하기 부적합한 크기의 것(이하 "스크랩이"라 칭함)은 폐기처분함으로써 자원낭비는 물론, 제조원가 상승의 원인이 되었다. 한편 상기 폐기처분되는 스크랩은 적으면 10%, 많을 경우에는 20%까지 된다.

따라서 본 발명은 상기 폐기처분되는 스크랩을 전기로 또는 정련로에 직접 투입하지 않고 용탕온도가 폐열로 바뀌는 시점인 주선기의 주형에 투입하여 재활용함은 물론, 그 재활용에 따른 전기에너지를 별로도 사용하지 않아도 되도록 하여 전기에너지를 절약함은 물론, 스크랩을 재활용함으로써 망간계 합금철의 제조시 제조원가를 절감할 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 망간계 합금철 제조방법을 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

본 발명의 실시예는, 괴상의 망간계 합금철을 파쇄하며 발생되는 스크랩을 전기로에서 원료광석과 환원제인 코크스를 장입, 용융 환원하여 레들로 출탕하고, 그 출탕된 레들의 용강이 주입되는 주선기의 주형에 투입하여 그 투입된 상기 망간계 합금철 스크랩이 상기 용강과 함께 용융 응고되어 망간계 합금철 주괴로 생산되게 하여 된 것이다.

상기와 같이 주형에 투입되는 스크랩은, 전기로 또는 정련로에서 사용될 수 있는 최소 사용 허용 크기 이하의 스크랩으로써 지름 25mm 이하의 것을 사용함이 바람직하나, 이는 본 발명의 바람직한 경우이고, 필요에 따라서는 지름 25mm를 초과하는 스크랩을 사용할 수도 있다.

상기 주형에 투입되는 스크랩의 크기가 지름 25mm를 초과하면 상기 레들로부터 주형으로 공급되는 용강과의 용융 후 응고가 정상적으로 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 주형에 투입되는 스크랩의 크기는 지름 25mm 이하의 크기를 갖는 것이 바람직하다.

한편 상기 주선기의 주형에 공급되는 용강은, 정련 처리된 것을 사용함이 바람직하나 필요에 따라서는 정련처리 되지 않은 용강을 사용할 수도 있으며, 그 정련처리 되지 않은 용강이 주형에 공급될 때에는 용강 중의 불순물이 목적하는 이상 존재하지 않았을 때이다.

그리고 상기 주선기의 주형에 투입되는 망간계 합금철 스크랩의 투입시기는, 용강이 주형에 공급되기 전인 주형에 먼저 투입한 후 용강을 공급하는데, 이는 스크랩이 용융온도의 영향을 최대로 받아 효과적으로 용융되어 스크랩과 함께 응고되도록 하기 위함이며, 이때 스크랩의 크기는 지름 10 - 25mm 것을 사용함이 바람직하나, 10mm 미만의 스크랩을 투입해도 무방하다.

또 본 발명에서 상기 주선기의 주형에 투입되는 망간계 합금철 스크랩의 투입시기는, 용강이 주형에 공급된 후인 용강에 투입하는 것으로, 스크랩의 투입시기가 용강이 주형에 주입된 후 임으로 투입되는 스크랩은 용강의 표면이 되고 따라서 스크립에 용융되어 용강과 함께 응고되기 위해서는 스크랩의 입자가 작은 것 즉 스크랩의 크기가 지름 10mm 이하인 것을 사용함이 바람직하나, 필요에 따라서는 10mm 이상 25mm이하의 스크랩을 사용할 수도 있다.

또한 본 발명에서 상기 주선기의 주형에 투입되는 망간계 합금철 스크랩의 투입시기는, 용강이 주형에 공급됨과 동시에 함께 투입되는 것으로, 이때의 스크랩의 크기는 25mm 이하의 모든 것으로, 주형에 주입되는 스크랩이 용강과 함께 투입됨으로 용강의 온도에 의한 스크랩의 용융이 효과적으로 이루어진다.

한편 본 발명의 주형에 투입되는 망간계 합금철 스크랩의 양은 용강 75 - 95중량% : 스크랩 5 - 25중량%의 비율이 되도록 투입함이 바람직하다. 그 이유는, 현장의 공정 조건 즉 주형에 공급되는 용강의 양 및 온도, 주형의 형상 및 주형의 진행속도, 스크랩의 크기 및 투입량에 따라 스크랩이 용강의 온도에 의해 용융되고 그 용융된 용융물이 용강에 골고루 분포됨이 차이가 나기 때문에 상기 현장 공정 조건에 따라 첨가되는 각 스크랩의 양은 5 - 25중량% 범위 내에서 조절한다.

이상과 같은 본 발명의 망간계 합금철 제조방법은, 망간계 합금철 스크랩을 전기로 또는 정련로에 투입되지 않고 용탕온도가 폐열로 바뀌는 시점인 주선기의 주형에 투입함으로 인하여 전기에너지를 절약할 수 있음은 물론, 망간계 합금철 스크랩을 폐기처분하지 않고 재활함으로써 원가를 절감할 수 있는 효과가 있고 또, 전기로에서 용융 에너지가 요구되지 않음은 물론, 특정 화학반응을 이용한 별도의 공정 단계를 요구하지 않기 때문에 제조공정 단계를 단순화하여 제품 생산 효율성을 높일 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 전기로에서 원료광석과 환원제인 코크스를 장입 용융 환원하여 레들로 출탕하고, 그 출탕된 레들의 용강이 주입되는 주선기의 주형에 용강 75 - 95중량% : 25mm 이하의 망간계 합금철 스크랩 5 - 25중량%의 비율이 되도록 투입하되, 상기 주선기의 주형에 투입되는 망간계 합금철 스크랩의 투입시기를 용강이 주형에 공급됨과 동시에 투입하여 그 투입된 망간계 합금철 스크랩과 레들로부터 공급되는 용강이 함께 용융 응고되어 망간계 합금철 주괴를 생산하는 것을 특징으로 하는 망간계 합금철 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 주선기의 주형에 공급되는 용강은, 정련 처리된 것임을 특징으로 하는 망간계 합금철 제조방법.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images