KR101654207B1 - 탈황장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR101654207B1
KR101654207B1 KR1020150079985A KR20150079985A KR101654207B1 KR 101654207 B1 KR101654207 B1 KR 101654207B1 KR 1020150079985 A KR1020150079985 A KR 1020150079985A KR 20150079985 A KR20150079985 A KR 20150079985A KR 101654207 B1 KR101654207 B1 KR 101654207B1
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desulfurization
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박현서
금창훈
서성모
서윤열
박진섭
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 탈황장치 및 그 방법에 관한 것으로서,용기 내부에 용선을 장입하는 과정; 상기 용기 상부에 구비되는 튜브에 탈황제를 장입하는 과정; 상기 튜브를 하강시켜 상기 튜브의 적어도 일부를 상기 용선에 침지시키는 과정; 상기 용선의 열을 이용하여 상기 탈황제를 용융 및 기화시켜 발생하는 탈황제 가스를 상기 용선에 투입함으로써 상기 용선 중 함유되는 황 성분을 제거하되, 상기 황 성분을 제거하는 동안 상기 튜브를 상하방향으로 이동시키고, 수평방향으로 상기 튜브와 상기 용기를 상대적으로 이동시키는 과정;을 포함하고, 불순물을 다량 함유하는 저품위 철원을 이용하여 제조된 용선의 탈황처리를 용이하게 할 수 있다.

Description

탈황장치 및 그 방법{Desulfurization apparatus and the method thereof}
본 발명은 탈황장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용선 등과 같은 용융물 내 불순물 농도를 조절할 수 있는 탈황장치 및 그 방법에 관한 것이다.
제강 조업은 고로에서 출선된 용선을 용선 예비 처리를 실시하여 전로에 장입하고, 전로 정련과 2차 정련 공정을 거친 후 연속 주조 공정을 통해 주편을 제조하는 것으로 이루어진다. 여기서 용선 예비 처리는 고로에서 출선된 용선을 전로에 공급하기 이전에 처리하는 공정으로 용선에 함유된 5대 불순물인 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S) 중 주로 인과 황을 제거한다. 특히, 황(S)은 강중에 다량으로 존재하는 경우 크랙(crack)을 유발하고 취성을 저하시키며 적열취성(red shortness)의 원인이 되는 등 강재 특성에 나쁜 영향을 미치므로 황이 첨가되는 쾌삭강 등의 특별한 강종을 제외하고는 가능한 낮은 수준으로 유지해야 한다.
통상적으로 탈황 처리는 용선 상태에서 실시하게 되는데, 그 이유는 탄소(C), 규소(Si) 및 망간(Mn) 등이 다량 존재하는 경우 황(S)의 활동도 계수가 높아져 탈황 반응이 효과적으로 일어나며, 용강 상태에서 동일한 탈황 효과를 얻기 위해서는 약 5배 정도의 탈황제를 사용하여야 하기 때문이다.
이에 제철소에서는 효율적인 공정 흐름을 위하여 운반 용기인 토페도 래들 카(Torpedo Ladle Car, 이하 '토페도 카'라 함) 혹은 오픈 래들 카(Open Ladle Car)에서 탈황 처리를 실시하고 있다. 그런데 이와 같은 탈황 처리는 출선된 용선이 담긴 토페도 카가 다음 공정을 위한 장소로 이동한 다음 수행되기 때문에 공정 시간이 불필요하게 증가하는 문제점이 있다.
한편, 고로에서 출선되는 용선은 철광석을 소결시킨 소결광과 코크스 등을 고로에 장입시켜 가열하는 제선 공정을 통해 제조된다. 즉, 고로에서 출선되는 용선은 철원(鐵源)으로서 철광석을 사용하는데, 국내 및 국외의 제강 시장에서 철광석의 원가가 상승되고, 이로 인해 철광석의 원활한 수급이 어려워지고 있다.
이에 따라 인(P), 황(S) 등과 같은 불순물이 다량 함유된 저품위 원료를 철원으로 사용하여 용선을 제조하려는 방안이 대두되고 있다. 그러나 이와 같은 저품위 원료를 이용하여 제조된 용선 중에는 황(S), 인(P) 등과 같은 다양한 불순물이 다량 함유되어 있다. 따라서 이들 불순물을 제거하여 기존의 고품위 철원을 이용하여 제조된 용선과 비슷한 상태로 만드는데 많은 어려움이 있다. 특히, 기존의 탈황 설비를 이용하여 용선을 탈황처리하는 경우 다량의 첨가제가 소요되고, 탈황처리에 많은 시간이 소요되는 등의 문제점이 있다. 또한, 후속 전로 조업에 부담이 발생하는 문제점도 있다.
KR 1423593B JP 2008-189975A
본 발명은 용융물 중 함유된 불순물 농도를 효율적으로 조절할 수 있는 탈황장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 저품위 철원의 사용을 가능하게 하고, 탈황제의 사용량을 감소시켜 생산비용을 절감할 수 있는 탈황장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 탈황장치는, 용선 중 함유되는 황 성분을 제거하는 탈황 장치로서, 용선이 수용되는 용기 상부에 구비되고, 내부에 탈황제가 수용되는 공간이 형성되며 적어도 일부에 분사홀이 형성되는 튜브; 상기 튜브 상부에 구비되어 상기 튜브를 상하방향 및 수평방향으로 이동시키는 구동기; 상기 구동기를 지지하고, 상기 튜브가 상하방향으로 이동할 수 있도록 이동 통로가 형성되는 지지프레임; 상기 지지프레임의 상부에 상기 튜브의 이동 경로를 형성하는 가이드 프레임; 및 상기 지지프레임에 상기 튜브의 이동 경로에 대하여 교차하는 방향으로 이동 가능하도록 구비되어 상기 이동통로를 개폐하는 게이트;를 포함할 수 있다.
상기 튜브는 그라파이트 및 내화물 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
상기 튜브의 두께는 50 내지 100㎜일 수 있다.
상기 분사홀은 상기 튜브의 하부에 6 내지 12개 형성되고, 상기 분사홀의 직경은 6 내지 10㎜일 수 있다.
상기 분사홀은 상기 튜브의 내부 바닥면으로부터 이격되어 형성될 수 있다.
상기 튜브는 적어도 일부를 교체 가능하도록 조립형으로 형성될 수 있다.
상기 튜브에 가스를 공급하는 가스공급기를 포함할 수 있다.
상기 튜브에 첨가제를 공급하는 첨가제 공급기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 탈황 방법은, 용기 내부에 용선을 장입하는 과정; 상기 용기 상부에 구비되는 튜브에 Ca계 또는 Mg계 탈황제를 장입하는 과정; 상기 튜브를 상기 용선의 탕면 상부에 위치시켜 상기 튜브를 예열하는 과정; 상기 튜브를 하강시켜 상기 튜브의 적어도 일부를 상기 용선에 침지시키는 과정; 상기 용선의 열을 이용하여 상기 탈황제를 용융 및 기화시켜 발생하는 탈황제 가스를 상기 용선에 투입함으로써 상기 용선 중 함유되는 황 성분을 제거하되, 상기 황 성분을 제거하는 동안 상기 튜브를 상하방향으로 이동시키고, 수평방향으로 상기 튜브와 상기 용기를 상대적으로 이동시키는 과정;을 포함할 수 있다.
삭제
상기 튜브를 예열하는 과정에서 상기 튜브에 불활성 가스를 취입하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 황 성분을 제거하는 과정에서 상기 튜브에 불활성 가스를 취입하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 불활성 가스는 100 내지 1500L/분의 유량으로 상기 튜브에 취입할 수 있다.
상기 황 성분을 제거하는 과정에서 상기 탈황제를 상기 튜브에 추가로 장입하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 탈황제는 Ca계 또는 Mg계 탈황제이고, 상기 탈황제는 상기 용선 1톤당 0.16 내지 0.55g 투입될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 용선, 용강 등과 같은 용융물 내에 함유된 황 성분의 함량을 용이하게 조절할 수 있다. 예컨대 인(P), 황(S) 등과 같은 불순물을 다량 함유하는 저품위 철원을 이용하여 제조된 용선의 탈황처리를 용이하게 할 수 있다. 특히, 용융물 내의 불순물 농도를 조절하기 위한 첨가제를 용융물 중에서 기화시켜 용융물 내에 침투시킴으로써 첨가제의 투입 효율 및 정련 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 불순물을 다량 함유하고 있는 저품위 철원의 사용을 가능하게 하고, 첨가제의 사용량을 감소시킬 수 있으므로 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한, 용선 내의 함유되는 황의 함량을 안정된 수준으로 확보할 수 있어 후속 공정에서의 조업 부하를 경감시켜 줄 수 있다.
도 1은 일반적인 용선 처리과정을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탈황장치를 보여주는 도면.
도 3는 도 2에 도시된 튜브의 구조를 보여주는 도면.
도 4는 튜브의 다양한 변형 예를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 탈황 과정을 보여주는 순서도.
도 6은 튜브 내의 첨가제(탈황제)가 용선 중에 투입되는 상태를 개념적으로 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 용선 중 함유되는 황 성분을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 이하에서는 고로에서 출선된 용선을 토페도 카로 이송하는 과정 중 용선에 함유되는 황 성분을 제거하는 방법에 대해서 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 용선이나 용강 중 함유되는 불순물을 제거하는 조업에도 적용될 수 있다.
도 1은 일반적인 용선 처리과정을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탈황장치를 보여주는 도면이고, 도 3는 도 2에 도시된 튜브의 구조를 보여주는 도면이고, 도 4는 튜브의 다양한 변형 예를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 고로(100)에서 제조된 용선은 토페도 카(200)로 출선되어 용선예비처리공정, 전로 조업 등과 같은 후속 공정이 수행되는 장소로 이송되어 래들(300)에 장입된다. 용선은 토페도 카(200)를 통해 이송되면서 용선 중 함유되는 불순물 농도가 일부 제어되고, 용선과 슬래그 간의 분배비 및 슬래그의 염기도가 조절될 수 있다.
토페도 카(200)는 전배재장에서 용선 상부에 부유하고 있는 슬래그를 제거한 후 용선 중 함유되는 황성분을 제거하기 위해 용선예비처리동으로 이동한다. 이때, 용선 중 황 농도가 높은 경우 용선예비처리동에서 탈황 시간이 증가하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 용선을 용선예비처리동으로 이송하기 전 용선 중 황 농도를 저감시킴으로써 후속 공정, 즉 용선예비처리 시 발생하는 부하를 억제할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 탈황 장치는 용선이 수용되는 용기, 용기 상부에 구비되고 내부에 첨가제를 수용하는 튜브(430)와, 튜브(430) 상부에 구비되어 튜브(430)를 상하방향 및 수평방향으로 이동시키는 구동기(440) 및 구동기(440)의 동작을 제어하는 제어기(미도시)를 포함한다. 이하에서는 용기는 토페도 카(200), 첨가제는 탈황제라고 명명한다.
토페도 카(200)는 내부에 용선을 수용하기 위한 공간이 형성되는 몸체와, 몸체 하부에는 경로, 예컨대 레일을 따라 이동 가능하도록 휠이 구비될 수 있다. 몸체는 고로(100)에서 용선에서 출선되는 용선을 장입하거나, 용선예비처리동에서 래들(300)에 용선을 장입할 수 있도록 경동 가능하게 구비된다.
도 3을 참조하면, 튜브(430)는 내부에 탈황제를 수용하고 탈황제가 기화될 수 있는 공간이 형성되는 중공형으로 형성되고, 적어도 일부, 예컨대 하부에는 가스가 배출되는 배출홀(432)이 형성될 수 있다. 튜브(430)는 내부에 탈황제를 수용하는 공간을 구비하고, 상기 공간 중 일부는 용선의 열에 의해 탈황제가 용해된 경우 액상의 탈황제가 수용될 수 있는 공간을 형성하며, 배출홀(432)은 적어도 액상의 탈황제가 수용되는 공간 상부측에 형성될 수 있다.
또한, 튜브(430)의 상부에는 구동기(440)와 연결을 위한 연결부(433)가 구비될 수 있다. 연결부(433)는 튜브(430)와 별개로 제작되어 튜브(430)의 상부에 구비될 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 튜브(430)의 외측으로 돌출되도록 형성될 수도 있다.
튜브(430)의 상부에는 튜브(430) 내부에 불활성 가스를 취입하기 위한 취입구(434)와, 탈황제를 장입하기 위한 장입구(436)가 형성될 수도 있다. 취입구(434)는 외부의 가스공급장치와 연결될 수 있다. 장입구(436)는 외부에 구비되는 탈황제 저장기와 연결될 수도 있고, 개폐 가능하도록 구비되어 작업자에 의해 탈황제를 장입할 수 있도록 구비될 수도 있다. 전자의 경우, 탈황 공정 중 튜브(430)가 용선에 침지되어 있어도 탈황제를 추가적으로 공급하기 용이하다.
튜브(430)는 그 내부에 탈황제가 수용된 상태로 적어도 일부가 용선 중에 침지될 수 있다. 튜브(430)는 그 내부에 수용된 탈황제를 용선의 열을 이용하여 용해 및 기화시켜 배출홀(432)을 통해 탈황제 가스를 용선 중으로 배출시킨다. 이에 튜브(430)는 내열성이 우수하고, 열전도율이 높은 재질로 형성되는 것이 좋다. 또한, 튜브(430)는 탈황제가 기화되면서 발생하는 진동에 견딜 수 있는 재질로 형성되는 것이 좋다. 이러한 재질로는 그라파이트나 다양한 내화물 등이 사용될 수 있다. 그라파이트로 튜브(430)를 형성하는 경우, 전기로 등에서 사용되는 전극을 재가공하여 튜브(430)로 형성할 수도 있다.
튜브(430)는 그 내부로 열이 효율적으로 전달되도록 50 내지 100㎜ 정도의 두께(T)로 형성될 수 있다. 튜브(430)가 제시된 범위보다 얇게 형성되는 경우, 탈황제의 강력한 기화 반응으로 발생하는 진동에 의해 크랙이 발생하거나 파손될 수 있고, 특히 튜브(430)를 그라파이트로 형성하는 경우에는 튜브(430)가 산화되어 수명이 단축될 수 있다. 또한, 튜브(430)가 제시된 범위보다 두껍게 형성되는 경우에는 열이 튜브(430) 내부의 탈황제로 전달되는 시간이 증가하여 용선 처리 시간이 증가하고, 그에 따라 용선의 온도가 저하되는 문제점이 있다.
배출홀(432)은 튜브(430)의 하부측, 예컨대 용선에 침지되는 하부 측벽에 형성될 수 있다. 이는 탈황제가 기화되기 전 용선의 열에 의해 용해되어 액상으로 존재하는데 배출홀(432)이 튜브(430)의 바닥에 형성되는 경우 용해된 탈황제가 용선에 그대로 유출될 수 있기 때문이다. 따라서 배출홀(432)은 튜브(430)의 하부 측방향에 형성되는 것이 좋으며, 탈황제가 용해되었을 때 용선 중으로 배출되지 않을 정도의 높이(D), 예컨대 용해된 탈황제의 탕면보다 높은 위치에 형성되는 것이 좋다.
배출홀(432)은 탈황제 가스가 용이하게 배출될 수 있도록 튜브(430)의 둘레 방향을 따라 복수개가 이격되어 형성될 수 있다. 배출홀(432)은 6 내지 12개 정도 형성될 수 있으며, 6 내지 10㎜ 정도의 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 배출홀(432)이 제시된 범위보다 작은 직경을 갖도록 형성되는 경우 탈황제 가스의 원활한 배출을 위해 가공해야 할 배출홀(432)의 개수가 증가하고, 제시된 범위보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 경우에는 용선이 배출홀(432)을 통해 튜브(430) 내부로 유입될 수 있다. 따라서 배출홀(432)은 제시된 범위 내에서 적절한 크기로 형성하여 탈황제 가스를 원활하게 배출시킴과 동시에 튜브(430) 내부로 용선의 유입을 억제 혹은 방지할 수 있다.
튜브(430)의 형상은 원통형으로 형성될 수 있으며, 그 상부에는 구동기(440)와 연결을 위한 연결부(433)가 형성될 수 있다. 튜브(430)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 도 4의 (a)를 참조하면, 튜브(430a)는 상부측보다 하부측(431a)의 직경이 더 크게 형성되는 "ㅗ"자형으로 형성될 수 있다. 이 경우 탈황 시 용선에 침지되는 하부측이 용선 상부에 배치되는 상부측보다 넓은 면적을 갖도록 형성되어, 토페도 카(200) 내에서 탈황제의 분산 효율을 향상시킬 수 있다. 도 4의 (b)를 참조하면, 튜브(430b)의 외주면에는 요철 구조(431b)가 형성될 수 있다. 요철 구조(431b)는 링 형상, 스크류 형상, 돌기 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 탈황 시 튜브(430)를 이동하는 과정에서 용선과의 접촉면적을 증가시켜 용선 중에 흐름을 형성할 수 있다. 또한, 요철 구조(431b)는 튜브(430b)에서 배출되는 탈황제 가스에 의한 용선의 흐름과 만나 또 다른 흐름을 형성함으로써 용선을 교반시킬 수 있다. 또한, 도 4의 (c)를 참조하면, 튜브는 제1튜브(430c)와 제2튜브(430d)가 조립되어 형성될 수도 있다. 제1튜브(430c)는 구동기(440)와 연결되는 상부를 형성하고, 제2튜브(430d)는 용선에 침지되는 하부를 형성할 수 있다. 제1튜브(430c)에는 구동기(440)와 연결되는 연결부(433)와, 불활성 가스 취입을 위한 취입구(434) 및 탈황제 장입을 장입구(436)가 형성될 수 있다. 그리고 제2튜브(430d)에는 탈황제 가스 및 불활성 가스가 배출되는 배출홀(432)이 형성될 수 있다. 이와 같이 튜브(430c, 430d)를 조립체로 형성함으로써 튜브(430c, 430d)의 일부분, 예컨대 용선에 침지되는 제2튜브(430d)를 용이하게 교체할 수 있다. 용선 탈황 시 제2튜브(430d)는 용선에 침지되기 때문에 고온의 용선에 의해 용손되기 쉽고, 배출홀(432)이 막히기 쉬워 주기적인 교체가 요구된다. 따라서 튜브(430c, 430d)를 조립체로 형성함으로써 용손 또는 손상되기 쉬운 부분을 선택적으로 교체하여 교체 및 보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
구동기(440)는 토페도 카(200) 주변에 설치되는 지지프레임(410) 상부에 구비되어 튜브(430)를 지지한 상태로 상하방향으로 이동시킬 수 있다. 구동기(440)는 튜브(430)와 연결되는 와이어(422)를 권취 및 권출하는 와이어 드럼일 수도 있고, 튜브(430)와 연결되는 구동축을 상하방향으로 이동시키는 실린더일 수도 있다. 구동기(440)는 튜브(430)를 상향방향으로 이동시킬 수 있는 다양한 종류가 사용될 수 있다. 또한, 구동기(440)는 지지프레임(410)에 수평방향으로 이동할 수 있도록 구비될 수 있다. 이에 구동기(440)는 튜브(430)를 지지한 상태로 튜브(430)를 상하방향 및 수평방향으로 이동시킬 수 있다.
지지프레임(410)에는 튜브(430)가 상하방향으로 이동할 수 있도록 이동 통로(412)가 형성되고, 지지프레임(410) 상부에는 튜브의 이동 경로를 형성하는 가이드 프레임(420)이 형성될 수 있다. 가이드 프레임(420)은 지지프레임(410) 상부에 형성되며, 튜브(430)가 상승했을 때 튜브(430)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 가이드 프레임(420)은 튜브(430)의 외측과 이격되도록 형성되어 튜브(430)를 수평방향으로 이동시킬 때 이동 범위를 제한할 수 있다.
그리고 구동기(440)와 가이드 프레임(420)은 부력이나 용선 탈황 시 탈황제의 기화 반응에 의해 진동이 발생하는 경우에도 튜브(430)가 수직도를 유지하도록 지지하여야 한다.
지지프레임(410)에는 튜브(430)의 이동 경로에 대하여 교차하는 방향, 예컨대 수평방향으로 이동하며 튜브(430)의 이동 통로(412)를 개폐하는 게이트(470)가 구비될 수 있다. 게이트(470)는 플레이트 형상으로 형성되며, 일측에 형성되는 실린더 등과 같은 개폐기(460)의 작동에 의해 수평방향으로 이동하여 튜브(430)의 이동 통로(412)를 개방 또는 폐쇄한다. 게이트(470)는 용선의 탈황 시, 즉 튜브(430)가 용선에 침지된 경우에는 이동 통로(412)를 개방하고, 탈황 전 또는 탈황이 완료되어 튜브(430)가 상승한 경우에는 이동 통로(412)를 폐쇄하여 토페도 카(200)에서 발생하는 분진이나 열을 차단할 수 있다. 이에 토페도 카(200)에 수용된 용선의 열이나 분진에 의해 구동기(440), 튜브(430) 등과 같은 설비가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 도면에서는 가이드 프레임(420)이 게이트(470)의 이동 통로(412)를 막고 있는 것으로 보여지지만, 가이드 프레임(420)에 게이트(470)의 이동 경로가 형성될 수 있다.
지지프레임(410)에는 튜브(430) 내부로 불활성 가스를 공급하기 위한 가스공급기(450)가 구비될 수 있다. 가스공급기(450)는 불활성 가스를 저장하는 가스저장기(미도시)와, 가스저장기와 튜브(430) 상부에 형성되는 취입구(434)를 상호 연결하는 가스공급관(미도시)을 포함할 수 있다. 또한, 가스저장기와 가스공급관의 연결부위에는 가스의 유량을 조절하기 위한 밸브(미도시)가 구비될 수 있다.
가스공급기(450) 이외에도 튜브(430)에 탈황제를 공급하기 위한 탈황제 공급기(미도시)가 구비될 수 있다. 탈황제 공급기는 탈황제를 저장하는 탈황제 저장기와, 탈황제 저장기와 튜브(430) 상부에 형성되는 장입구(436)를 상호 연결하는 탈황제 공급관(미도시)을 포함할 수 있다. 탈황제 공급기는 탈황제 저장기에 저장된 탈황제를 일정량씩 탈황제 공급관으로 배출시켜 장입구(436)를 통해 튜브(430) 내부에 장입할 수 있다. 이때, 탈황제 공급관은 배관 형상으로 형성될 수도 있고, 호퍼 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 장입구(436)는 탈황제 공급시에는 개방되고, 그 외에는 폐쇄될 수 있다. 이는 탈황 시 튜브(430) 내부를 밀폐시켜 탈황제 가스가 장입구(436)를 통해 유출되는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 탈황제 저장기에 저장되는 탈황제는 Ca계 또는 Mg계 탈황제일 수 있으며, 분상(powder)이나 괴상 등의 고체상태일 수 있다. Ca계 탈황제는 생석회(CaO)일 수 있으며, Mg계 탈황제는 Mg 금속이나 Mg 제련 과정이나 판재 공장에서 발생하는 부산물일 수 있다. 이와 같이 탈황제로서 부산물을 사용하는 경우 유효 성분, 즉 Ca나 Mg 성분이 탈황제 전체 중량에 대하여 60 wt% 이상 함유되는 것이 좋다.
제어기는 구동기(440)의 동작을 제어하여, 튜브(430)의 위치를 제어할 수 있다. 예컨대 탈황 전에는 튜브(430)를 지지프레임(410)의 상부로 이동시키고, 탈황이 시작되면 튜브(430)를 지지프레임(410)으로부터 하강시켜 튜브(430)의 적어도 일부, 즉 하부를 용선 중에 침지시킨다. 그리고 탈황 중에는 구동기(440)의 동작을 제어하여 튜브(430)를 상하방향으로 이동시키며, 필요에 따라서 튜브(430)를 수평방향으로 이동시킬 수 있다. 여기에서는 튜브(430)를 수평방향으로 이동시키는 것으로 설명하지만, 토페도 카(200)를 수평방향으로 이동시킬 수도 있으며, 튜브(430)와 토페도 카(200)를 상대적으로 이동시킬 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다.
또한, 제어기는 개폐기(460), 가스공급기(450) 및 탈황제 공급기의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어기는 개폐기(460)의 동작을 제어하여 탈황 시에는 게이트(470)를 튜브(430)의 이동 경로로부터 후퇴시켜 튜브(430)의 이동 경로를 개방하고, 그 외에는 게이트(470)를 튜브(430)의 이동경로로 이동시켜 튜브(430)의 이동 경로를 폐쇄한다. 또한, 제어기는 가스공급기(450), 예컨대 밸브의 동작을 제어하여 튜브(430)로 공급되는 불활성 가스의 유량을 조절할 수 있다. 또한, 제어기는 탈황제 공급기의 동작을 제어하여 튜브(430) 내부로 공급되는 탈황제의 양을 조절하며, 장입관의 개폐를 조절할 수 있다.
이하에서는 탈황장치를 이용한 용선의 탈황방법에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 탈황 과정을 보여주는 순서도이고, 도 6은 튜브(430) 내의 첨가제(탈황제)가 용선 중에 투입되는 상태를 개념적으로 보여주는 도면이다.
고로(100)에서 제조된 용선을 토페도 카(200)에 출선한다. 용선이 출선되면 토페도 카(200)는 전배재장으로 이동하여, 전배재장에서는 용선 상부에 부유하는 슬래그를 제거한다. 이후, 토페도 카(200) 내의 용선 중 일부를 샘플링하여 용선 중 황 농도를 측정한다.
다음, 측정된 황 농도에 따라 탈황제를 마련하여 장입구(436)를 통해 튜브(430) 내부에 장입한다. 이때, 튜브(430)에 장입되는 초기 탈황제 장입량은 용선 1㎏당 0.1 내지 0.55㎏ 정도, 바람직하게는 0.16㎏ 이내로 제어하는 것이 좋다. 이는 탈황제의 격렬한 기화반응에 의해 폭발 등의 안전 사고가 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 측정된 황 농도에 따라 마련된 탈황제를 여러번, 예컨대 2 내지 4회에 나누어 분할 투입함으로써 튜브(430) 내에서 탈황제의 기화 반응을 지속시켜 줄 수 있다.
튜브(430) 내부에 탈황제가 장입되면 구동기(440)를 작동시켜 튜브(430)를 토페도 카(200)측으로 하강시킨다. 이때, 튜브(430)를 토페도 카(200) 내의 용선에 바로 침지시키지 않고 용선의 탕면 상부에 소정 시간 위치시켜 용선으로부터 방출되는 방산열을 이용하여 튜브(430)를 예열한다. 튜브(430)를 용선의 탕면 상부에 3 내지 5분 정도 위치시켜 튜브(430)의 온도가 200 내지 400℃ 정도가 되도록 예열할 수 있다. 예열시간이 제시된 범위보다 짧은 경우에는 튜브(430)가 원하는 온도로 예열되지 않고, 제시된 범위보다 긴 경우에는 튜브(430)의 예열 온도가 높아지긴 하지만 용선의 온도가 저하되는 문제점이 있다.
이와 같이 튜브(430)를 예열하는 동안 취입구(434)를 통해 튜브(430) 내부로 불활성 가스를 취입한다. 이는 튜브(430)의 배출홀(432)이 막히는 것을 방지하기 위함이며, 예컨대 취입구(434)에 아르곤 가스를 100 내지 1500L/분, 바람직하게는 200 내지 600L/분 정도의 유량으로 공급할 수 있다.
튜브(430)의 예열이 완료되면 구동기(440)를 작동시켜 튜브(430)의 적어도 일부, 예컨대 튜브(430) 길이의 1/2 정도를 용선 중에 침지시킨다. 튜브(430)가 용선에 침지되면 용선의 열이 튜브(430)로 전달되어 도 6에 도시된 바와 같이 튜브(430) 내에 수용된 탈황제가 용융 및 기화되어 탈황제 가스가 발생하고, 탈황제 가스는 배출홀(432)을 통해 용선 중으로 배출된다. 탈황제를 용융 및 기화시키는 동안 튜브(430)에는 불활성 가스가 지속적으로 취입될 수 있다. 불활성 가스는 아르곤 가스나 질소 가스가 사용될 수 있으며, 배출홀(432)의 막힘을 방지하고 탈황제 가스의 분압을 낮추어 기화 손실을 억제할 수 있다. 즉, 탈황제 가스의 분압이 높으면 배출홀(432)을 통해 배출되는 탈황제 가스는 용선 중 황 성분과 제대로 반응하지 못하고 용선 외부로 유출되어 탈황 효율이 저하될 수 있다. 따라서 튜브(430) 내에 불활성 가스를 취입하여 탈황제 가스의 배출을 도와주는 한편, 탈황제 가스와 용선 중 황 성분과의 반응 효율을 향상시켜 줄 수 있다. 또한, 불활성 가스는 5 내지 10㎏/㎠ 정도의 압력으로 공급할 수 있다. 이는 철정압을 고려하여 튜브(430) 내 압력을 일정하게 유지하고, 이를 통해 탈황제 가스의 배출을 원활하게 하기 위함이다. 이와 같은 과정은 10 내지 40분 정도, 예컨대 10 내지 20분 정도 수행되어 용선 중 황 성분을 제거할 수 있다.
이와 같이 탈황제가 장입된 튜브(430)를 용선 중에 침지시킨 후 구동기(440)를 작동시켜 튜브(430)를 상하방향으로 이동시켜 용선 중 침지 깊이를 변화시킨다. 또한, 구동기(440)를 수평방향으로 이동시켜 튜브(430)를 수평방향으로 이동시켜 토페도 카(200) 내에서 침지 위치를 변화시킬 수 있다. 이와 같이 튜브(430)의 침지 깊이 및 위치를 변경시키면 탈황제 가스의 분사 영역이 넓어지고 용선의 흐름이 형성되어 튜브(430)를 용선 중에 단순 침지시킬 때보다 탈황 효율이 더욱 향상될 수 있다. 토페도 카(200)와 같이 장방형 용기의 경우 탈황제 가스가 토페도 카(200)의 길이방향으로 양쪽 가장자리 영역까지 원활하게 도달하기 어렵다. 따라서 상기한 바와 같이 튜브(430)를 수평방향, 예컨대 토페도 카(200)의 길이 방향을 따라 유동시킴으로써 탈황제 가스의 확산 및 분산을 도와 탈황 효율을 향상시킬 수 있다. 여기에서는 튜브(430)를 수평방향으로 이동시키는 것으로 설명하였으나, 튜브(430)는 상하방향으로만 이동하고 토페도 카(200)를 수평방향으로 이동시킬 수도 있다.
또한, 이와 같은 탈황 처리 중 튜브(430)의 장입구(436)를 통해 탈황제를 추가로 투입할 수 있다. 이에 탈황제의 기화 반응을 지속시켜 용선의 탈황 효율을 향상시킬 수 있다.
이후, 용선의 탈황 처리가 완료되면, 즉 튜브(430) 내에 장입된 탈황제의 기화 반응이 완료되면 구동기(440)를 작동시켜 튜브(430)를 상승시킨다. 그리고 탈황이 완료된 용선을 샘플링하여 분석함으로써 용선 중 황 농도를 측정한다.
이와 같이 내부에 탈황제가 장입된 튜브(430)를 용선 중에 침지시켜 탈황제를 용해 및 기화시키고, 이를 통해 발생하는 탈황제 가스를 용선 중에 배출시킴으로써 용선 중 탈황제의 투입 효율을 향상시킬 수 있으며, 탈황제와 용선 중 황 성분 간의 반응 효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 탈황 방법으로 용융물, 즉 용선을 탈황 처리한 실험 예에 대해서 설명한다.
실험은 300㎏ 및 10톤 대기 유도용해로와, 고로 옆 전배재장에서 250톤 토페도 카를 이용하여 수행되었다.
실험 예1 내지 3은 본 발명의 실시 예에 따른 탈황 방법, 즉 탈황제가 장입된 튜브를 용선에 침지하고 탈황제를 기화시켜 용선에 공급하는 방법으로 수행되었다. 그리고 실험 예4는 KR 설비에서 탈황제를 용선에 단순 투입한 후 임펠러를 이용하여 교반하는 방법으로 수행되었다.
탈황제는 Ca계 탈황제인 생석회가 사용되었으며, 각 실험 예에서 탈황제는 하기의 표 1에 기재된 바와 같은 양으로 사용되었다. 예컨대 실험 예3에서는 40㎏의 탈황제가 사용되었다.
실험 예1 실험 예2 실험 예3 실험 예 4
설비 300㎏ 유도용해로 10톤 유도용해로 250톤 토페도 카 250톤 래들
탈황제
투입방법		 튜브 장입 후
용선 중 침지		 튜브 장입 후
용선 중 침지		 튜브 장입 후
용선 중 침지		 용선 상부에 투입 및 KR 처리
원단위[g/㎏] 0.3 ~ 0.4 0.4 ~ 0.55 0.16 6 ~ 7
탈황율[%] 60 ~ 75 48 ~ 78 30 92
반응효율[%] 40 ~ 60 33 ~ 37 38 10
탈황 후 용선의 탈황율 및 탈황제의 반응효율을 살펴보았다. 표1을 참조하면, 탈황제가 장입된 튜브를 용선에 침지시켜 탈황을 진행한 실험 예1에서는 탈황률이 60 내지 70% 정도로 매우 높게 나타났다. 반면 실험 예 3의 경우 탈황율이 30% 정도로 낮게 나타났다. 이는 탈황제의 원단위에 기인한 것으로 보여지며, 실험 예1과 실험 예3의 탈황제 원단위를 일치시켜 비교하면 실험 예1과 실험 예3은 거의 유사한 탈황율을 나타내는 것을 알 수 있다.
한편, 실험 예4의 경우 탈황율이 92% 정도로 매우 높게 나타난 것을 알 수 있다. 그러나 용선 중에 투입된 탈황제의 원단위를 살펴보면 실험 예 1 내지 3에 비해 매우 많은 양이 투입된 것을 알 수 있다. 예컨대 동일한 설비를 이용하여 탈황처리를 수행한 실험 예3과 비교해보면 사용된 탈황제의 양이 37 내지 43배 정도 많이 사용되었다. 따라서 탈황 시 용선에 투입된 탈황제의 양을 통해 비교해 본다면 본 발명에 의한 용선의 탈황 시, 즉 실험 예1 내지 3에 의한 용선의 탈황효율이 훨씬 우수한 것을 알 수 있다.
탈황제의 반응효율을 살펴보면, 탈황제를 용선 중에서 기화시켜 용선에 투입하는 실험 예1 내지 3이 실험 예4에 비해 탈황제의 반응효율이 월등하게 높은 것으로 나타났다. KR 공정(용선예비처리공정)은 토페도 카를 통해 이송된 용선에 탈황제를 투입하고 임펠러를 이용하여 용선과 탈황제를 교반함으로써 탈황을 실시하는 공정이다. 이 공정에서는 고상의 탈황제를 용선 상부에서 투입하기 때문에 탈황제가 용해되어 용선 중 황 성분과 반응하는데 비교적 많은 시간이 소요된다. 또한, 실험 예1 내지 3과 같이 탈황제를 기화시킨 탈황제 가스와
탈황제를 용선 중에 단순 투입하고 임펠러를 이용하여 교반하는 실험 예4의 경우, 다량의 고상 탈황제를 용선에 투입하가 용선 중에서 용해되고 다시 용선 중 황 성분과 반응하기 때문에 탈황효율이 비교적 낮게 나타나게 된다. 는 약 10% 정도로 매우 낮게 나타나는 것을 알 수 있다. 이는 탈황제의 사용량에 비해 현저하게 낮은 반응효율을 나타내며, 탈황제를 용선 중에서 기화시켜 투입하는 실험 예 1 내지 3이 탈황제의 사용량 대비 훨씬 우수한 반응효율을 나타내는 것을 알 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 고로 200: 토페도 카
300: 래들 410: 지지프레임
420: 가이드프레임 430: 튜브
440: 구동기 450: 가스공급기

Claims (16)

  1. 용선 중 함유되는 황 성분을 제거하는 탈황 장치로서,
    용선이 수용되는 용기 상부에 구비되고,
    내부에 탈황제가 수용되는 공간이 형성되며 적어도 일부에 분사홀이 형성되는 튜브;
    상기 튜브 상부에 구비되어 상기 튜브를 상하방향 및 수평방향으로 이동시키는 구동기;
    상기 구동기를 지지하고, 상기 튜브가 상하방향으로 이동할 수 있도록 이동 통로가 형성되는 지지프레임;
    상기 지지프레임의 상부에 상기 튜브의 이동 경로를 형성하는 가이드 프레임; 및
    상기 지지프레임에 상기 튜브의 이동 경로에 대하여 교차하는 방향으로 이동 가능하도록 구비되어 상기 이동통로를 개폐하는 게이트;를 포함하는 탈황 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 튜브는 그라파이트 및 내화물 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성되는 탈황 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 튜브의 두께는 50 내지 100㎜인 탈황 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 분사홀은 상기 튜브의 하부에 6 내지 12개 형성되고, 상기 분사홀의 직경은 6 내지 10㎜인 탈황장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분사홀은 상기 튜브의 내부 바닥면으로부터 이격되어 형성되는 탈황장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 튜브는 적어도 일부를 교체 가능하도록 조립형으로 형성되는 탈황장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 튜브의 외주면에 요철구조가 형성되는 탈황장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 튜브에 불활성 가스를 공급하는 가스공급기를 포함하는 탈황장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 튜브에 탈황제를 공급하는 탈황제 공급기를 포함하는 탈황장치.
  10. 용기 내부에 용선을 장입하는 과정;
    상기 용기 상부에 구비되는 튜브에 Ca계 또는 Mg계 탈황제를 장입하는 과정;
    상기 튜브를 상기 용선의 탕면 상부에 위치시켜 상기 튜브를 예열하는 과정;
    상기 튜브를 하강시켜 상기 튜브의 적어도 일부를 상기 용선에 침지시키는 과정;
    상기 용선의 열을 이용하여 상기 탈황제를 용융 및 기화시켜 발생하는 탈황제 가스를 상기 용선에 투입함으로써 상기 용선 중 함유되는 황 성분을 제거하되, 상기 황 성분을 제거하는 동안 상기 튜브를 상하방향으로 이동시키고, 수평방향으로 상기 튜브와 상기 용기를 상대적으로 이동시키는 과정;을 포함하는 탈황방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 튜브를 예열하는 과정에서 상기 튜브에 불활성 가스를 취입하는 과정을 포함하는 탈황 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 황 성분을 제거하는 과정에서 상기 튜브에 불활성 가스를 취입하는 과정을 포함하는 탈황 방법.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 불활성 가스는 100 내지 1500L/분의 유량 및 5 내지 10㎏/㎠의 압력으로 상기 튜브에 취입하는 탈황 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 황 성분을 제거하는 과정에서 상기 탈황제를 상기 튜브에 추가로 장입하는 과정을 포함하는 탈황 방법.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 탈황제는 Ca계 또는 Mg계 탈황제이고,
    상기 탈황제는 상기 용선 1톤당 0.16 내지 0.55g 투입되는 탈황 방법.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08157940A (ja) * 1994-11-30 1996-06-18 Kawasaki Steel Corp 溶融金属中への精錬用粉体吹込み方法
KR200189077Y1 (ko) * 2000-01-31 2000-07-15 이준갑 전자파 차단기능을 갖는 상의
KR20020052095A (ko) * 2000-12-23 2002-07-02 이구택 랜스의 지금 제거장치
KR20060071964A (ko) * 2004-12-22 2006-06-27 주식회사 포스코 용선대차용 랜스장치
JP2008189975A (ja) 2007-02-02 2008-08-21 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶鋼のＭｇ添加による処理方法
KR101423593B1 (ko) 2012-12-27 2014-07-25 주식회사 포스코 브리켓 형태의 용선 탈황제

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08157940A (ja) * 1994-11-30 1996-06-18 Kawasaki Steel Corp 溶融金属中への精錬用粉体吹込み方法
KR200189077Y1 (ko) * 2000-01-31 2000-07-15 이준갑 전자파 차단기능을 갖는 상의
KR20020052095A (ko) * 2000-12-23 2002-07-02 이구택 랜스의 지금 제거장치
KR20060071964A (ko) * 2004-12-22 2006-06-27 주식회사 포스코 용선대차용 랜스장치
JP2008189975A (ja) 2007-02-02 2008-08-21 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶鋼のＭｇ添加による処理方法
KR101423593B1 (ko) 2012-12-27 2014-07-25 주식회사 포스코 브리켓 형태의 용선 탈황제

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