KR101527454B1 - 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시형태는 제강슬래그를 공급하는 제강슬래그 공급수단; 상기 제강슬래그 공급수단의 하부에 구비되어, 상기 제강슬래그를 수용하는 호퍼; 상기 호퍼에 구비되어, 상기 수용되는 제강슬래그에 가스를 분사하는 가스분사수단; 상기 호퍼의 상부 및 하부에 각각 구비되어, 상기 호퍼를 개폐하는 상부개폐수단 및 하부개폐수단; 및 상기 호퍼의 하부에 구비되어, 상기 제강슬래그를 회수하는 제강슬래그 회수용기를 포함하고, 상기 가스분사수단은 상기 호퍼의 상측에 구비되는 CO2 가스분사수단과 하측에 구비되는 스팀 가스분사수단을 포함하는 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 제강슬래그의 공급 및 회수가 용이하여 처리시간을 단축할 수 있으며, 슬래그의 안정화 효과 또한 우수하여 슬래그의 팽창율을 효과적으로 저감시킬 수 있는 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치를 제공할 수 있다.

Description

제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치{APPARATUS FOR FORCED AGING OF STEELMAKING SLAG}
본 발명은 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로 용광로에서 생산된 용선에 산소를 취련해서 강을 만드는 전로제강 공정에서는 용선 중의 규소 및 인이 산화되어 SiO2 및 P2O5가 되고 이것을 제거하기 위하여 생석회를 투입하게 됨에 따라 슬래그가 생성된다. 이와 같이 SiO2, P2O5, Fe2O3등의 산성산화물은 생석회와 반응하여 슬래그로 형성되는데, 이 때 투입되는 생석회의 일부는 슬래그로 형성되지 않고, 미용해 상태로 남는 경우가 있는데 이것이 free CaO 이다. 한편, 완전히 슬래그로 형성되더라도 슬래그 구성광물 중의 3CaO·SiO2 등은 상전이과정에서 CaO를 석출하게 된다.
이와 같이 하여 생성된 free CaO는 제강슬래그를 해양구조물용이나 콘크리트용 등의 골재로 활용할 때 물과 반응하여 Ca(OH)2로 변환되어, 제강슬래그의 부피팽창을 일으켜 균열을 발생시키거나 구조물을 파손시키게 된다. 따라서 제강슬래그를 해양구조물용 골재로 활용하기 위해서는 이 free CaO를 안정화시켜 슬래그의 팽창율을 저감시켜야 한다.
이를 위한 슬래그 에이징의 대표적인 방법으로는 국내외 대부분의 철강사에서 이용하고 있는 자연 에이징 처리법이 있다. 자연 에이징 처리법이란 소정의 입도로 파쇄한 제강슬래그를 옥외 보관장에 쌓아두고, 대기 중의 수분, 우수 등에 의해서 free CaO를 Ca(OH)2로 안정화시키는 방법이다. 그러나, 상기 방법은 1년 이상의 장시간이 소요되고 최종품질도 편차가 크다는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 특허문헌 1에서는 삼면의 측벽을 가지고 상기 측벽으로 둘러싸인 공간에 제강슬래그를 퇴적시키는 노화피트와 상기 노화피트의 상부에서 물을 살수하는 수단과 상기 노화피트의 하부에서 CO2 및/또는 수증기를 분사하는 수단을 구비하는 장치를 제공함으로써, 제강슬래그를 강제 에이징하는 기술을 제안하고 있다.
그러나, 상기 기술은 슬래그를 대량으로 처리할 수 있다는 장점은 있으나, 슬래그의 공급이나 회수가 용이하지 않다는 단점이 있을 뿐만 아니라, 대량/대면적의 슬래그의 수용으로 인해 슬래그의 안정화 효과가 낮다는 단점이 있다.
일본 공개특허공보 특개2011-084424호
본 발명은 제강슬래그의 공급 및 회수가 용이할 뿐만 아니라, 슬래그의 안정화 효과가 우수한 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 제강슬래그를 공급하는 제강슬래그 공급수단; 상기 제강슬래그 공급수단의 하부에 구비되어, 상기 제강슬래그를 수용하는 호퍼; 상기 호퍼에 구비되어, 상기 수용되는 제강슬래그에 가스를 분사하는 가스분사수단; 상기 호퍼의 상부 및 하부에 각각 구비되어, 상기 호퍼를 개폐하는 상부개폐수단 및 하부개폐수단; 및 상기 호퍼의 하부에 구비되어, 상기 제강슬래그를 회수하는 제강슬래그 회수용기를 포함하고, 상기 가스분사수단은 상기 호퍼의 상측에 구비되는 CO2 가스분사수단과 하측에 구비되는 스팀 가스분사수단을 포함하는 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 제강슬래그의 공급 및 회수가 용이하여 처리시간을 단축할 수 있으며, 슬래그의 안정화 효과 또한 우수하여 슬래그의 팽창율을 효과적으로 저감시킬 수 있는 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제강슬래그 에이징 장치의 모식도이다.
본 발명의 일 실시형태는 제강슬래그를 공급하는 제강슬래그 공급수단; 상기 제강슬래그 공급수단의 하부에 구비되어, 상기 제강슬래그를 수용하는 호퍼; 상기 호퍼에 구비되어, 상기 수용되는 제강슬래그에 가스를 분사하는 가스분사수단; 상기 호퍼의 상부 및 하부에 각각 구비되어, 상기 호퍼를 개폐하는 상부개폐수단 및 하부개폐수단; 및 상기 호퍼의 하부에 구비되어, 상기 제강슬래그를 회수하는 제강슬래그 회수용기를 포함하고, 상기 가스분사수단은 상기 호퍼의 상측에 구비되는 CO2 가스분사수단과 하측에 구비되는 스팀 가스분사수단을 포함하는 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제강슬래그 에이징 장치의 모식도이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명을 설명한다. 다만, 도 1은 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제공하는 제강슬래그 에이징 장치(1)는 제강슬래그(10)를 공급하는 제강슬래그 공급수단(20)을 포함한다. 본 발명에서는 상기 제강슬래그 공급수단의 형태에 대해서 특별하게 한정하지 않으나, 바람직하게는 도 1에 나타난 바와 같이, 컨베이어 벨트의 형태를 가질 수 있다. 상기 컨베이어 벨트는 호퍼에 제강슬래그를 제공하거나, 이를 중단하는데 효과적인 형태이다. 즉, 호퍼에 제강슬래그를 투입하는 경우에는 가동되고, 제강슬래그를 에이징 처리하거나, 상기 제강슬래그를 회수하는 경우에는 가동이 중단되어, 제강슬래그의 공급을 효과적으로 제어할 수 있다. 또한, 제강슬래그를 저장함과 동시에 상기 제강슬래그 공급수단(20)에 제강슬래그를 제공하는 제강슬래그 저장장치(30)의 위치에 구애받지 않고, 호퍼에 제강슬래그를 용이하게 공급할 수 있으며, 상기 제강슬래그를 이송하는 시간이나, 호퍼에 공급하기 전의 대기시간 중에는 대기와의 접촉에 의한 자연 에이징의 효과를 얻을 수도 있다.
상기 제강슬래그 공급수단(20)의 하부에는 상기 제강슬래그(10)를 수용하는 호퍼(40)가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 호퍼(40)는 제강슬래그(10)를 수용함과 동시에 그 내부에 분사되는 CO2가스 및 스팀가스에 의해 상기 제강슬래그를 에이징 처리하여 슬래그의 팽창율을 저감시키는 공간을 제공한다. 본 발명에서는 상기 호퍼의 형태에 대하여 구체적으로 한정하지 않으나, 바람직하게는 도 1에 나타난 바와같이 호퍼(40)의 하측 개구부(44)가 상측 개구부(42)에 비하여 작은 단면적을 갖는 것이 유리하다. 이는 제강슬래그가 공급되는 상측 개구부(42)는 그 단면적이 클수록 유리하고, 제강슬래그가 배출되는 하측 개구부(44)는 회수의 용이성을 고려하여 그 단면적이 상측 개구부(42)에 비하여 작을수록 유리하기 때문이다. 물론, 상기 하측 개구부(44)의 단면적이 너무 작을 경우에는 제강슬래그의 회수시간이 과도하게 길어질 수 있으므로, 단면적의 크기를 적절하게 설정하는 것이 요구된다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 호퍼의 크기나 제강슬래그의 양을 고려하여 상기 상측 및 하측 개구부의 단면적을 용이하게 설정할 수 있다.
상기 호퍼(40)에는 제강슬래그(10)가 에이징 처리되도록 가스를 분사하는 가스분사수단(50)이 구비된다. 이 때, 상기 가스분사수단(50)은 도 1에 나타난 바와 같이, 상기 호퍼의 상측에 구비되는 CO2 가스분사수단(52)과 하측에 구비되는 스팀 가스분사수단(54)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 스팀은 하기 식 1과 같이 제강슬래그에 포함된 free CaO가 CaCO3로 용이하게 변환될 수 있도록 Ca(OH)2로 변화시키는 역할을 하고, 상기 CO2 가스는 상기 Ca(OH)2를 하기 식 2와 같이 CaCO3로 변환시켜 free CaO를 제거하는 역할을 수행한다.
[식 1] CaO + H2O → Ca(OH)2
[식 2] Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
물론, 상기 CO2 가스분사수단(52)과 스팀 가스분사수단(54)는 그 위치가 바뀌어서 구비될 수 있으나, CO2 가스는 공기에 비하여 무겁고 아래로 이동하려는 성질을 가지고, 스팀은 밀도차에 의해 위로 이동하려는 성질을 가지기 때문에, 에이징 효과를 보다 향상시키기 위해서는 호퍼(40)의 상측에 CO2 가스분사수단(52)이 구비되고, 하측에 스팀 가스분사수단(54)이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 CO2 가스분사수단(52)과 스팀 가스분사수단(54)은 각각 CO2 가스저장장치(56)와 스팀 가스저장장치(58)로부터 가스를 공급받아 상기 호퍼(40) 내부에 가스를 공급하게 된다. 한편, 상기 가스분사수단(50) 제강슬래그을 효과적으로 에이징 처리하기 위하여 다수개 구비되는 것이 바람직하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 호퍼의 크기나 그 내부에 수용되는 제강슬래그의 양을 고려하여 그 수를 적절히 설정할 수 있다.
한편, 상기 호퍼(40)의 상부 및 하부에는 각각 상기 호퍼(40)를 개폐하는 상부개폐수단(60) 및 하부개폐수단(70)이 구비되는 것이 바람직하다. 상기 상부개폐수단(60)은 호퍼(40)에 제강슬래그가 공급될 때에는 상기 호퍼(40)의 상부를 개방시키고, 이 때 상기 하부개폐수단(70)은 상기 제강슬래그가 하부로 배출되지 않도록 상기 호퍼의 하부를 폐쇄한다. 한편, 제강슬래그를 에이징 처리할 때에는 상기 상부개폐수단(60)이 개방되어도 무방하나, 가스가 반응하지 않고 배출되는 것을 방지함으로써 에이징 효과를 보다 향상시키기 위하여, 호퍼를 폐쇄하는 것이 바람직하다. 제강슬래그의 에이징이 마무리된 후에는 에이징처리된 제강슬래그가 호퍼 하부로 배출되도록 하부개폐수단(70)이 호퍼의 하부를 개방시킨다. 이 때, 제강슬래그가 효율적으로 배출되도록 상부개폐수단(60)은 호퍼의 상부를 개방시키는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 상부개폐수단 및 하부개폐수단의 형태에 대하여 특별히 한정하지 않으나, 바람직하게는 슬라이드 형태를 갖는 것이 유리하며, 이를 통해 장치의 크기를 축소시키는 장점을 가질 수 있다.
상기 호퍼(40)의 하부에는 상기 에이징처리된 제강슬래그를 회수할 수 있도록 제강슬래그 회수용기(80)가 구비되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 제강슬래그 에이징 장치는 제강슬래그의 공급 및 회수가 용이하여 처리시간을 단축할 수 있으며, 슬래그의 에이징(안정화) 효과 또한 우수하여 슬래그의 팽창율을 효과적으로 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
1 : 제강슬래그 에이징 장치
10 : 제강슬래그
20 : 제강슬래그 공급수단
30 : 제강슬래그 저장장치
40 : 호퍼
42 : 상측 개구부
44 : 하측 개구부
50 : 가스분사수단
52 : CO2 가스분사수단
54 : 스팀 가스분사수단
56 : CO2 가스저장장치
58 : 스팀 가스저장장치
60 : 상부개폐수단
70 : 하부개폐수단
80 : 제강슬래그 회수용기

Claims (5)

  1. 제강슬래그를 공급하는 제강슬래그 공급수단;
    상기 제강슬래그 공급수단의 하부에 구비되어, 상기 제강슬래그를 수용하는 호퍼;
    상기 호퍼에 구비되어, 상기 수용되는 제강슬래그에 가스를 분사하는 가스분사수단;
    상기 호퍼의 상부 및 하부에 각각 구비되어, 상기 호퍼를 개폐하는 상부개폐수단 및 하부개폐수단; 및
    상기 호퍼의 하부에 구비되어, 상기 제강슬래그를 회수하는 제강슬래그 회수용기를 포함하고,
    상기 가스분사수단은 상기 호퍼의 상측에 구비되는 CO2 가스분사수단과 하측에 구비되는 스팀 가스분사수단을 포함하고,
    상기 호퍼는 하측 개구부가 상측 개구부에 비하여 작은 단면적을 갖는 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제강슬래그 공급수단은 컨베이어 벨트인 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스분사수단은 다수개 구비되는 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부개폐수단 및 하부개폐수단은 슬라이드 형태인 제강슬래그의 강제 에이징을 위한 장치.
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