KR101455596B1 - 전로 내화물 슬래그 코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전로 코팅 시 전로 내부에 슬래그가 잔류하지 않게 함으로써, 보호 생석회의 재화를 용이하게 하여 다음 전로 조업에서 슬래그 배재를 용이하게 할 수 있는 전로 내화물 슬래그 코팅방법에 관한 것으로, 전로에서 용강 출강 완료 후, 일부 슬래그를 잔류시키고 슬래그를 배재하는 단계(S10); 전로에 잔류하는 슬래그에 코팅재를 장입하는 단계(S20); 전로에 불활성 가스를 분사하여 전로 내벽 내화물을 1차 코팅하는 단계(S30); 및, 1차 코팅(S30) 후, 전로를 경동시켜 잔류하는 나머지 슬래그로 전로 내벽 내화물을 균일하게 2차 코팅하는 단계(S40);를 포함한다.

Description

전로 내화물 슬래그 코팅방법{COATING METHOD OF CONVERTER REFRACTORY BRICKS WITH SLAG}

본 발명은 전로 내화물 슬래그 코팅방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전로 내 슬래그 내벽을 전로 조업 중 발생한 슬래그로 코팅하는 전로 내화물 슬래그 코팅방법에 관한 것이다.

원료로부터 강을 제조하는 철강 제조 공정에 있어서는, 원료를 노내에 취입하여 철광석을 환원시키는 제선 공정을 거친 후, 불순 원소가 제거된 철광석으로부터 필요한 합금 원소를 첨가하고, 후속 공정을 위하여 승온시킬 목적으로 제강 공정을 실시하게 된다.

이러한 제강 공정은 보통 용선 예비 처리, 전로 정련, 2차 정련으로 이루어지는데, 이러한 각 공정에 있어서 용선 예비 처리는 각종 플럭스(flux)를 이용하여 황, 인등을 제거하고, 전로 정련에서는 순산소를 상취, 저취하여 불순물을 산화 정련하며, 2차 정련에서는 전로 정련시의 산소 취입에 따른 산소 및 산화물을 제거하도록 하고 있다.

관련 선행기술로는 한국등록특허 제 10-0399308호(등록일자: 2003년 09월 15일, 명칭: 전로의 슬래그 스플래쉬 코팅방법)가 있다.

본 발명은 전로 코팅 시 전로 내부에 슬래그가 잔류하지 않게 함으로써, 보호 생석회의 재화를 용이하게 하여 다음 전로 조업에서 슬래그 배재를 용이하게 할 수 있는 전로 내화물 슬래그 코팅방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 전로 내화물 슬래그 코팅방법은, 전로에서 용강 출강 완료 후, 일부 슬래그를 잔류시키고 슬래그를 배재하는 단계(S10); 전로에 잔류하는 슬래그에 코팅재를 장입하는 단계(S20); 전로에 불활성 가스를 분사하여 전로 내벽 내화물을 1차 코팅하는 단계(S30); 및, 1차 코팅(S30) 후, 전로를 경동시켜 잔류하는 나머지 슬래그로 전로 내벽 내화물을 균일하게 2차 코팅하는 단계(S40);를 포함할 수 있다.

구체적으로 단계(S10)에서는, 전체 용강량에 대비하여 2.1%~2.6%의 슬래그를 잔류시킬 수 있다.

구체적으로 단계(S20)에서는, 전로에 잔류하는 슬래그에 대비하여 33%~43%의 코팅재가 장입될 수 있다.

구체적으로 단계(S30)에서는, 전로 내부로 삽입되는 랜스를 통해 불활성 가스가 1300Nm3/hr~1500Nm3/hr의 유량으로 분사될 수 있다.

더 구체적으로 불활성 가스는 질소 가스일 수 있다.

구체적으로 단계(S40)에서는, 전로를 직립시킨 상태 하에서 전로를 72~75도의 경동각으로 다수 경동시켜 나머지 잔류하는 슬래그를 전로 내벽 내화물에 코팅시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전로 내화물 슬래그 코팅방법에 의하면, 코팅재가 장입된 슬래그를 불활성 가스를 분사하여 전로의 내벽 내화물을 1차 코팅한 후, 나머지 잔류하는 슬래그를 전로를 경동시켜 전로의 내벽 내화물을 2차 코팅함으로써, 전로에 잔류하는 슬래그가 존재하지 않기 때문에 전로 코팅 후 투입되는 보호 생석회 및 부원료의 재화가 용이할 뿐만 아니라 그로 인해 다음 전로 조업에서 슬래그의 배재를 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 일반적인 제강조업을 나타낸 도면이며, 그리고
도 2는 본 발명에 관련된 전로 조업을 나타낸 순서도이며, 그리고
도 3은 본 발명에 따른 전로 내화물 슬래그 코팅방법을 나타낸 순서도이다.

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.

도 1은 일반적인 제강조업을 나타낸 도면으로서, 제강조업은 도 1에 도시된 바와 같이 용선예비처리공정, 전로조업공정, 2차정련공정, 연속주조공정으로 이루어진다.

용광로에서 철광석을 녹여 제조한 용선은 용선예비처리공정에서 유황과 인 성분을 제거한다. 이러한 용선에는 탄소함량이 매우 높기 때문에 탄소 제거를 위해서 용선을 전로에 담고 순산소를 취입(취련)함으로써 일정 함량까지 용선 내 탄소를 제거한다. 그리고 이렇게 탄소가 제거된 용융철을 용강이라고 한다. 전로조업공정을 마친 용강은 래들(ladel)이라고 하는 용기에 담아 2차 정련 설비인 알에치(RH) 또는 래들퍼니스(LF; Ladel Furnace)로 이송하여 용강성분과 온도를 균일하게 하거나, 용강 내 잔존하는 가스성분을 제거하거나, 혹은 용강의 온도를 상승시킨 후, 연속주조공정에서 응고시킴으로써 제강공정의 최종 제품인 주편을 생산한다.

도 2는 본 발명과 관련된 전로 조업을 나타낸 순서도로서, 우선 고철과 용선을 전로에 장입한다(단계 S1). 전로에는 고철과 탈황 예비처리가 완료된 용선이 장입된다. 이때 용선비는 총 장입량대비 총 장입량에서 고철량을 뺀 용선의 함량을 나타내는 것으로서, 대략 82% 이하일 수 있는데, 용선비는 하한이 반드시 존재하는 것이 아니며, 일반적인 저용선비의 하한에 해당하는 비일 수 있다.

전술한 바와 같이, 고철과 용선이 전로에 장입되면(S1), 1차 취련을 실시한다(단계 S2). 1차 취련은 용선 중에 함유된 불순물을 제거하도록 전로에 고순도의 산소를 초음속으로 취입하는 것으로, 이러한 1차 취련에 의해서 용선 중의 불순물이 슬래그와 가스로 제거되고, 1차 취련에서는 탈규와 탈린을 위해 부원료가 투입된다.

1차 취련 시(S2), 전로 내의 용강에 랜스를 통해 고압의 고순도 산소를 공급하게 된다. 한편, 1차 취련과 동시에 부원료를 투입하게 되면, 용선에 함유된 P를 제거하도록 탈린하게 되는데, 용선에 함유된 P는 슬래그 중으로 물질 이동하여 고농도 P₂O₅를 함유한 슬래그가 형성된다.

이와 같이 1차 취련이 완료되면, 고농도의 P₂O₅를 함유한 슬래그 배재를 실시한다(단계 S3). 고농도 P₂O₅는 1차 취련 후 발생된 슬래그 중량 중 P₂O₅이 차지하는 비율이 3.5%이상일 경우를 말하는데, 슬래그 중량 중 P₂O₅이 3.5%이상 일 경우 슬래그를 배재한다.

슬래그 배재(S3)는, 전로 내의 용강 미분출 안전각도, 예를 들면 전로 경동각도는 85ㅀ까지 최단시간에 도달하도록 지속적으로 경동하며, 전로 경도각도가 90ㅀ에 도달한 후에는 저속으로 추가 경동하여 슬래그를 배재한다. 이때 배재되는 슬래그 양은 전로 전체에 잔류하는 슬래그 양의 70%이상 배재되도록 한다.

고농도 P₂O₅를 함유한 슬래그 배재(S3)가 완료되면, 2차 취련을 실시한다(단계 S4). 2차 취련은 용선의 탈탄을 위해 실시된다. 이때 탈탄을 위해 2차 부원료가 투입된다.

2차 취련 초기에는 생석회 재화 촉진 및 슬래그의 재조성(개질)을 위한 레들 슬래그 및 산화철을 함유한 부원료(소결광 등)를 투입하게 된다. 그리고 2차 취련 시 전로 내의 용강에 랜스를 통해 고압의 고순도 산소를 공급하게 된다.

전술한 바와 같이, 2차 취련이 완료되면, 용강을 래들로 이송하기 위해 전로에서 용강을 래들로 출강한다(단계 S5).

용강의 출강(S5)은 전로를 경주하여 용강을 래들로 출강하는데, 용강 중에 부상한 슬래그가 래들로 유출되기 직전까지 출강하게 된다. 누구나 알 수 있듯이 용강 출강 시에는 수요자가 요구하는 품질을 만들기 위해서 출강과 함께 래들에 합금철을 투입할 수 있다.

그리고 용강의 출강(S5)이 완료되면, 슬래그를 일부 배재한 상태 하에서 전로의 내벽을 슬래그를 이용해 코팅하게 된다(S6).

그런데, 종래의 전로 내벽 코팅은, 슬래그를 일부 잔류 시킨 상태 하에서 코팅을 한 후, 나머지 잔류 슬래그를 배재하는 방식으로 이루어져 왔는데, 이렇게 나머지 슬래그를 배재한다고 하더라고 전로에는 미량의 슬래그가 존재하고, 잔류 슬래그가 다음 전로 조업을 위해 투입되는 보호 생석회와 부원료에 코팅되기 때문에 전로 조업 시 슬래그 재화가 용이하지 못한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 전로 내벽 내화물 코팅 시 잔류 슬래그가 존재하지 않게 전로 내벽 내화물을 코팅하는 방법을 제공하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 전로 내화물 슬래그 코팅방법을 나타낸 순서도로서, 본 발명에 따른 전로 내화물 슬래그 코팅은, 전로에서의 용강 출강(S5)이 완료되면 실시된다.

본 발명에 따른 전로 내화물 슬래그 코팅은, 우선 전로에서 용강 출강(S5)이 완료되면, 전로의 다음 차지에 사용될 슬래그를 일부 잔류시키고 그 외에 슬래그를 배재하는 2차 슬래그 배재를 실시한 후(단계 S10), 전로에 코팅재를 장입한다(단계 S20).

2차 슬래그 배재(S10)에서는 전체 용강량에 대비하여 2.1%~2.6%의 슬래그를 잔류시킨다. 이렇게 잔류된 슬래그는 전로의 내벽 코팅에 사용되는데, 잔류 슬래그가 2.1% 미만이면 전로 내벽 코팅 시 전로 내벽 전체에 대한 코팅이 원활하게 이루어지지 않으며, 잔류 슬래그가 2.6%를 초과하게 되면 잔류 슬래그가 전로의 외부로 비산하게 된다.

그리고 코팅재로는 누구나 알 수 있듯이 백운석, 경소 백운석, 수미석 등이 장입된다. 이때 코팅재는 전로에 잔류하는 슬래그에 대비하여 33%~43%가 장입되는데, 여기서 코팅재가 33%미만으로 장입될 경우 용선 및 용강으로부터 전로 내화물을 보호할 수 없어 전로의 사용수명이 짧아지게 되고, 코팅재가 43%를 초과하게 되면 슬래그의 점도가 너무 높아 코팅재가 장입된 슬래그가 전로의 내벽에 부착되지 못하게 된다.

한편, 전로에 코팅재가 장입되면(단계 S20), 전로에 불활성 가스를 분사하여 전로 내벽 내화물을 1차 코팅한 후(단계 S30), 전로를 경동시켜 전로 내벽 내화물을 균일하게 2차 코팅한다(단계 S40).

전로 내벽 내화물에 대한 1차 코팅(단계 S30)은, 전로 내부에 잔류하는 슬래그에 불활성 가스를 고압으로 분사함으로 이루어진다. 이때 슬래그에 분사되는 고압의 불활성 가스에 의해 슬래그는 전로의 내벽 내화물에 비산되면서 전로의 내벽 내화물에 코팅된다. 불활성 가스는 전로 내부로 삽입되는 랜스를 통해 1300Nm3/hr~1500Nm3/hr의 유량으로 분사된다.

바람직하게는 불활성 가스는 질소 가스가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 전로 내에서 산화를 일으키지 않는 아르곤 가스 등의 불활성 가스가 사용될 수 있다.

한편, 전로 내벽 내화물에 대한 2차 코팅(S40)은, 1차 코팅(S30) 후 잔류하는 슬래그로 전로 내벽 내화물을 균일하게 코팅하기 위해 실시된다. 이를 위해서 2차 코팅(S40)에서는 전로를 직립시킨 상태 하에서 전로를 72~75도의 경동각으로 다수 경동시켜 나머지 잔류 슬래그를 전로 내벽 내화물에 코팅시킨다.

여기서 불활성 가스가 1300Nm3/hr의 유량 미만으로 분사되면, 코팅층이 지나치게 얇게 형성될 뿐만 아니라 코팅층의 두께가 균일하지 못하게 되고, 불활성 가스가 1500Nm3/hr의 유량을 초과하여 분사되면, 잔류 슬래그가 전로의 외부로 손실되게 된다. 그리고 전로의 경동각이 72도 미만이면, 전로 바닥면 코팅이 용이하지 못하며, 전로의 경동각이 75도를 초과하면, 전로 경동각이 지나치게 커서 조업 위험이 커질 뿐만 아니라 슬래그가 전로의 외부로 손실된다.

이와 같은 본 발명의 전로 내화물 슬래그 코팅방법에 따르면, 코팅재가 장입된 슬래그를 불활성 가스를 분사하여 전로의 내벽 내화물을 1차 코팅한 후, 나머지 잔류하는 슬래그를 전로를 경동시켜 전로의 내벽 내화물을 2차 코팅함으로써, 전로에 잔류하는 슬래그가 존재하지 않기 때문에 전로 코팅 후 투입되는 보호 생석회 및 부원료의 재화가 용이하여 전로 조업 시 슬래그 배재를 용이하게 한다.

상기와 같은 전로 내화물 슬래그 코팅방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

Claims (6)

1. 전로에서 용강 출강 완료 후, 일부 슬래그를 잔류시키고 슬래그를 배재하는 단계(S10);
   상기 전로에 잔류하는 상기 슬래그에 코팅재를 장입하는 단계(S20);
   상기 전로에 불활성 가스를 분사하여 상기 전로 내벽 내화물을 1차 코팅하는 단계(S30); 및,
   상기 1차 코팅(S30) 후, 상기 전로를 직립시킨 상태 하에서 상기 전로를 72도~75도의 경동각으로 다수 경동시켜 전로에 잔류하는 슬래그가 존재하지 않게 나머지 상기 슬래그로 상기 전로 내벽 내화물을 균일하게 2차 코팅하는 단계(S40);를 포함하되,
   상기 단계(S10)에서는,전체 용강량에 대비하여 2.1%~2.6%의 상기 슬래그를 잔류시키고, 상기 단계(S20)에서는, 상기 전로에 잔류하는 상기 슬래그에 대비하여 33%~43%의 코팅재가 장입하는 전로 내화물 슬래그 코팅방법.
   
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4. 청구항 1에 있어서,
   상기 단계(S30)에서는,
   상기 전로 내부로 삽입되는 랜스를 통해 상기 불활성 가스가 1300Nm3/hr~1500Nm3/hr의 유량으로 분사되는 전로 내화물 슬래그 코팅방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 불활성 가스는 질소 가스인 전로 내화물 슬래그 코팅방법.
   
6. 삭제

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