KR101699272B1 - 전로 제강법 - Google Patents

Abstract

(과제) 소량의 매용제로 용선(鎔銑)의 탈규 처리 및 탈인 처리의 효율을 올리고, 저인선(低燐銑)의 용제 비용을 저감시킴과 함께 탈탄 정련의 비용도 억제한다.
(해결 수단) 제1 전로(converter) 내에 용선을 장입하여 탈규 처리를 행하고, 이어서, 그 탈규 처리 후 슬래그의 일부를 배재하고, 그 나머지는 용선과 함께 당해 용기 내에 잔류시키는 중간 배재의 처리(deslagging treatment)를 행하고, 계속해서, 당해 전로 내에 남긴 탈규 후의 용선의 욕면(bath surface)에 대하여, 버너 기능이 있는 랜스 등으로부터, 정련용 산소, 석회계 매용재를 포함하는 분체, 나아가서는 연료 가스, 지연성(支燃性) 가스를 분사함으로써 용선의 탈인 처리를 행하고 나서 탈인 후의 용철을 출탕(出湯)함과 함께, 탈인 처리 후 슬래그의 적어도 일부를 전로 내에 잔류시키고, 그 후, 출탕한 탈인 처리 후 용선을 다른 전로로 옮겨 탈탄 정련을 행한다.

Description

전로 제강법{STEELMAKING METHOD IN CONVERTER}

본 발명은, 전로(converter) 제강법에 관한 것으로, 특히, 용선(molten iron)을 전로에서 탈탄 취련(decarburization treatment)과 함께 탈규(desiliconization) 처리와 탈인(dephosphorization) 처리를 행하고 나서 제강 정련을 하는 방법에 대해서 제안한다.

최근의 제강법에서는, 전로에 의한 탈탄 정련에 앞서, 고로(blast furnace)로부터 공급되는 용선 중의 규소나 인을 미리 제거하는 용선 예비 처리를 행하는 것이 일반적이다. 그 용선 예비 처리는, 정련용 플럭스(flux) 등의 비용 저감이나 용강의 고순도화, 전로에서의 과산화 방지에 의한 망간 수율의 향상, 정련 슬래그량의 저감 등의 요청에 따라서 실시된다.

예를 들면, 제강 공정에서 발생하는 정련 슬래그의 경우, 구성 성분 중의 불소가 법 규제의 대상이 되는 경우가 있다. 이 경우, 불소원이 되는 형석(CaF₂)을 사용하지 않는 용선 예비 처리의 방법이 유효하다. 또한, 최근에는, 제철업으로의 온실 효과 가스의 배출량 삭감의 요구가 높아지고 있어, 산화철을 환원하는 데에 큰 에너지를 필요로 하는 고로 용선의 사용 비율을 저감시키는 한편, 철스크랩 등의 냉철원(cold iron source)의 사용 비율을 증대시키는 제강 방법에 대한 요청도 있다. 이러한 배경하에서, 최근의 제강법에서는, 용선 예비 처리법의 개선을 도모하면서, 냉철원의 사용 비율을 증대시키는 경향이 있다.

그런데, 용선의 탈규 및/또는 탈인을 행하는 용선 예비 처리시에 있어서, 생석회 등의 정련제(매용제(flux solvent))를 첨가함과 동시에 기체 산소나 산화철 등의 고체 산소원을 공급하여, 용선 중의 규소나 인을 슬래그 중에 제거하기 위한 로(furnace)로서, 전로형의 용기, 즉 전로를 이용하는 방법이 있다. 이 전로는, 다량의 스크랩을 사용하기 위해서는, 로 용적이 큰 전로를 이용하는 것이 유리하기 때문이다. 이 점에 대해서, 특허문헌 1에서는, 전로형의 반응 용기를 이용하여 탈규 처리를 행하고, 출탕(出湯;tapping)-배재(排滓;slag removal)한 후, 재차 그 전로형 반응 용기에 탈규한 용선을 장입하여 탈인 처리를 행하는 예비 처리 방법에 있어서, 탈규 처리 후의 용선 중 규소 농도나 슬래그의 염기도 및 산화철 농도를 조정함으로써, 형석을 사용하지 않고 효율 좋게 탈인하는 방법을 제안하고 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 전로형 용기에서 용선의 탈규 처리와 탈인 처리를 연속하여 행하는 예비 처리 방법에 있어서, 전(前) 차지(charge)의 탈인 처리 후 슬래그의 40∼60질량％를 용기 내에 잔류시키고, 이것을 탈규, 탈인 처리에 이용함으로써, 슬래그 발생량을 감소시키는 방법(더블 슬래그법(double slag method))이 개시되어 있다.

특허문헌 3에는, 전로를 사용하여 탈규 처리와 탈인 처리를 행하는 전로에 의한 용선의 정련 방법에 있어서, 전로 내에서 탈규 처리 후에 중간 배재를 행하고 나서, 계속하여 탈인 처리를 행하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 후술하는 바와 같이 조성의 제어를 통하여, 탈규 후의 복인(rephosphorization)을 제어함과 함께, 그 후의 탈인 처리를 용이하게 할 수 있다고 되어 있다.

일본공개특허공보 2002-129221호 일본공개특허공보 2002-256325호 일본공개특허공보 2001-271113호

특허문헌 1에 개시된 방법은, 탈규 처리 후에 전로형 용기로부터 출탕·배재한 후, 재차, 그 용기 내에 탈규한 용선을 장입하여 탈인 처리를 행하기 때문에, 용선 중의 인 농도의 저감에는 유리하다. 그러나, 이 방법은, 출선과 장입을 반복할 필요가 있기 때문에, 1개의 전로형 용기에서 실시하는 경우에는 생산성이 현저하게 뒤떨어진다는 문제가 있다. 단, 이 방법에서는, 용선 예비 처리를 위해, 2개의 전로형 용기를 이용할 수도 있다. 그러나, 이 경우에는 고액의 설비 비용이 필요해짐과 함께, 로체(furnace body)로부터의 방산열에 의한 열로스가 증대된다는 문제가 있다. 또한, 이 방법에서는, 탈규 처리 및 탈인 처리에 있어서 대량의 매용제를 첨가하는 것이 필요해지는 점에서 정련 비용의 증대를 초래함과 함께, 매용제의 흡열에 의한 열로스가 증대된다는 문제도 있다. 추가로 또한, 이 방법에서는, 탈인 처리시에 재화(slag formation) 촉진이나 탈인 반응 효율의 향상을 위해 철광석 등의 산화철을 투입하고 있기 때문에, 이 산화철 분해 반응에 수반하는 흡열이나 중간 출선에 의한 열로스가 크다는 문제가 있다. 그 외에, 형석을 사용하지 않는 탈인 슬래그는, 염기도가 비교적 높기 때문에, 탈인 처리 종료 시점에서도 슬래그 중의 고상(固相) 비율이 높아 유동성이 뒤떨어지고, 용철의 액적이 슬래그 중에 혼입되어 분리되지 않은 채로 로 외로 배재되어, 지금 로스(iron matrix loss)의 증대를 초래한다는 문제도 있었다. 또한, 그 지금의 일부는 슬래그를 분쇄한 후, 자선(磁選;magnetic separation)함으로써 철원(iron source)으로서 회수할 수 있지만, 슬래그에 혼입된 미세 철입자까지는 회수할 수 없기 때문에, 대부분이 슬래그와 함께 토목 용도 등으로 처분되게 되어, 지금의 로스가 크다.

다음으로, 특허문헌 2에 대해서는, 1개의 전로형 용기에서 탈규 처리와 탈인 처리를 연속하여 행함과 함께, 탈인 처리 후 슬래그의 40∼60질량％만을 배출하고, 나머지를 다음 차지(charge)의 탈규, 탈인 처리에 사용함으로써, 매용제 사용량, 슬래그 발생량을 저감시키는 예비 처리 방법을 제안하고 있어, 열로스의 저감을 기대할 수 있다. 그러나, 이 문헌 2에는, 탈규 및 탈인 처리에 있어서의 적정한 슬래그 조성이나 처리 온도의 범위가 기재되어 있지 않을 뿐만 아니라, 대량으로 생성하는 탈규 슬래그를 로 내에 잔류시킨 채로 탈인 처리를 행하는 점에서, 저인선(low-phosphorus pig iron)을 용제하려면 슬래그 염기도를 조정하기 위한 다량의 석회계 매용제가 필요해진다. 이 때문에, 탈규 슬래그는 발생하지 않지만, 로 내의 탈인 슬래그량이 증대되어 반응 효율이 저하되어, 탈인 슬래그의 배출량은 오히려 증대되게 되기 때문에, 탈인 슬래그 중으로의 지금 로스의 문제도 남겨진 채로 있었다.

특허문헌 3의 방법에 대해서는, 용선 탈인 후 슬래그를 로 내에 잔류시키고, 다음 차지의 탈규 취련 후의 슬래그 조성을 염기도 0.9∼1.1, 슬래그 중의 (T.Fe)＝15∼20mass％로서 배출함으로써, 탈규 취련 중의 복인을 방지하여, 슬래그 중의 미반응 석회를 저감하는 기술을 제안하고 있다. 그러나, 이 방법은, 탈규 취련 후의 슬래그 조성의 변동에 의해, 복인이 발생할 가능성이 있다. 특히, 연속적으로 조업을 행하는 가운데, 탈규 취련 후의 슬래그를 효율 좋게 계(系) 외로 배출하지 않으면, 인을 포함한 슬래그가 잔류하게 되어, 슬래그의 염기도나 슬래그의 (T.Fe)의 변동에 의해, 탈인 반응을 안정적으로 진행시키는 것이 곤란해진다는 문제가 있다.

본 발명의 주된 목적은, 소량의 매용제로 용선의 탈규 처리 및 탈인 처리의 효율을 올리고, 저인선의 용제 비용을 저감시킴과 함께 탈탄 정련의 비용도 억제할 수 있는 전로 제강법을 제안하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 용제시에 발생하는 슬래그의 유효 이용을 확대할 수 있도록 하는 것 및, 슬래그 중으로의 지금 로스를 저감하기 위해 유효한 전로 제강법을 제안하는 것에 있다.

상기 목적에 대하여, 발명자들은, 탈규, 탈인, 탈탄의 제강 정련 프로세스에 있어서, 매용재의 사용량을 억제해도 인 농도를 효율 좋게 저감시킬 수 있음과 동시에, 스크랩 용해를 위한 열원을 확보할 수 있고, 또한 철수율을 향상시킬 수 있는 방법에 대해서 검토했다. 그 결과, 전로 내에 있어서 용선의 탈규 처리 및 용선의 탈인 처리를 행하는 용선 예비 처리에 있어서, 탈규 처리 및 탈인 처리 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 처리시, 나아가서는 탈탄 정련을 할 때에, 정련용 산소 가스나 분체(powder)의 공급에 더하여, 추가로 연료 가스나 지연성(支燃性;combustible) 가스를 동시에 공급할 수 있도록 한 연소용 가스구멍(버너구멍)을 갖는 버너 기능이 있는 상취 랜스를 이용하면, 상기한 목적을 보다 용이하게 실현될 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 개발했다.

즉, 본 발명은, 제1 전로에서 용선의 탈탄 정련과 함께 탈규 처리 및 탈인 처리를 행하고, 다음으로, 제2 전로에서 탈탄 정련을 행하여 용강으로 하는 전로 제강법에 있어서, 우선, 상기 제1 전로 내에 용선을 장입한 후, 랜스로부터 정련용 산소 및 석회계 매용재를 포함하는 분체를 분사함으로써, 용선의 탈규 처리를 행하고, 다음으로, 그 탈규 처리 후 슬래그의 일부를 배재하고, 그 나머지는 용선과 함께 당해 용기 내에 잔류시키는 중간 배재의 처리를 행하고, 다음으로, 당해 전로 내에 남긴 탈규 후의 용선의 욕면(bath surface)에 대하여, 랜스로부터 정련용 산소 및 석회계 매용재를 포함하는 분체를 분사함으로써 용선의 탈인 처리를 행하고,

다음으로, 탈인 후의 용선을 출탕함과 함께, 탈인 처리 후 슬래그의 적어도 일부를 전로 내에 잔류시키고, 그 후, 출탕한 탈인 처리 후의 용선을 상기 제2 전로로 옮겨 탈탄 정련을 행하여 용강을 얻을 때에, 상기 탈규 처리 및 상기 탈인 처리 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 처리를, 정련용 산소, 석회계 매용재를 포함하는 분체, 연료 가스 및 지연성 가스를 분사할 수 있는 버너 기능이 있는 랜스를 이용하여 행하는 것을 특징으로 하는 전로 제강법이다.

상기 본 발명 방법에 있어서는, 하기의 수단을 채용하는 것이 바람직하다.

(1) 상기 제1 전로 내에, 전회(前回) 탈인 처리시에 생성한 양의 30mass％ 이상의 탈인 처리 후 슬래그를 잔류시키고, 추가로 그 제1 전로 내에는, 적어도 미처리의 용선을 장입함과 함께, 상취 랜스 또는 버너 기능이 있는 랜스로부터 정련용 산소 및 석회계 매용재를 포함하는 분체, 또는 추가로 연료 가스 및 지연성 가스를 분사함으로써 용선의 탈규 처리를 행하고, 다음으로, 탈규 처리 후의 슬래그의 40mass％ 이상을 로 외로 배출하는 중간 배재를 행하고, 그 후, 상기 제1 전로에서 상취 랜스 또는 버너 기능이 있는 랜스를 이용하여 정련용 산소 및 석회계 매용재를 포함하는 분체, 또는 추가로 연료 가스 및 지연성 가스를 분사함으로써 용선의 탈인 처리를 행하는 것

(2) 탈탄 정련시에 상기 버너 기능이 있는 랜스를 이용하는 것,

(3) 상기 탈규 처리시, 상기 탈인 처리, 상기 탈탄 정련 중 어느 1 또는 2 이상의 처리시에 이용하는 상기 버너 기능이 있는 랜스로부터 공급하는 버너 연소열량은, 10MJ/t 이상으로 하는 것,

(4) 탈규 처리, 탈인 처리, 탈탄 정련 중 어느 1 또는 2 이상의 처리에 이용하는 상기 버너 기능이 있는 랜스는, 정련용 산소 통로 및 분체 공급 통로, 연료 가스 통로, 지연성 가스 통로를 갖는 다중관 랜스인 것,

(5) 상기 분체는, 매용재나 부원료의 외에, 산화철 재료나 망간 산화물 중 어느 1 이상을, 아르곤이나 질소와 같은 불활성 가스로 이루어지는 반송 가스와 함께 취입하는 것,

(6) 탈인 처리 후 슬래그는, 탈인 처리시에 생성한 양의 60mass％ 이상을 전로 내에 잔류시키는 것.

(1) 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전로 제강법에 의하면, 탈인 처리 후 슬래그 중의 석회분을 다음 차지의 탈규 처리에 있어서의 석회원으로서 활용할 수 있음과 함께, 이 경우에서도 탈규 처리에 있어서의 복인을 억제할 수 있는 점에서, 제강 프로세스, 특히 용선 예비 처리 프로세스 전체에서의 석회계 매용재 사용량의 삭감이 가능해진다.

(2) 본 발명에 의하면, 용선 예비 처리 공정에 있어서, 탈규 처리 후에 중간 배재하고, 계속하여 동일한 전로에서 탈인 처리를 행하기 때문에, 정련 용기의 바꾸어 옮김에 의한 방열 상당분을 냉철원 용해를 위한 열원으로 할 수 있음과 함께, 전 차지에서 생성한 고온의 탈인 처리 후 슬래그를 매용재로서 활용할 수 있다. 따라서, 상온의 매용재를 첨가하는 경우와 비교하면, 흡열분을 냉철원 용해를 위한 열로서 활용할 수 있고, 나아가서는 냉철원(스크랩) 사용량의 증대를 도모할 수 있는 것 외에, 지금 로스를 저감할 수 있다.

(3) 본 발명에 의하면, 용선 예비 처리 공정에 있어서, 탈규 처리와 탈인 처리와의 사이에서, 탈규 처리시에 생성한 저염기도의 슬래그를 로 외로 배출하기 때문에, 비교적 높은 염기도((질량％ CaO/질량％ SiO₂)＝1.2∼3.0)를 유지할 수 있고, 따라서, 탈인 처리에 있어서의 석회계 매용재의 사용량을 저감시킬 수 있다.

(4) 본 발명에 의하면, 분체 취입 가능한 연소용 버너 기능이 있는 상취 송산 랜스(top-blowing oxygen transmittal lance;이하, 단순히 「버너 기능이 있는 랜스」라고 함)를 이용함으로써, 탈규 처리시에 생성한 저염기도의 슬래그를 로 외로 배출하기 쉬워짐과 함께, 배출 슬래그 중의 철로스(iron loss)를 저감할 수 있다.

(5) 본 발명에 의하면, 상기 버너 기능이 있는 랜스의 버너구멍으로부터 공급되는 분체가 전열 매체가 되어, 높은 효율로 용선, 슬래그로의 열공급이 가능해지기 때문에, 스크랩의 용해, 탈인제로서 사용하는 산화 철원 첨가에 의한 열로스를 보충할 수 있음과 동시에, 슬래그 중의 입철 로스(loss of iron particles)도 저감시킬 수 있다.

(6) 본 발명에 의하면, 상기 버너 기능이 있는 랜스의 버너구멍으로부터 공급되는 분체가 전열 매체가 될 때에, 이 분체가 가열되기 때문에, 용선의 탈인 취련에 있어서의 플럭스에 의한 탈인 효율의 향상, 탈탄 정련시에 있어서의 Mn 광석의 환원 촉진에 기여하여, 정련 비용의 저감을 도모할 수 있다.

도 1은 예비 처리 방법에 이용하는 전로형 용기의 개략도(schematic view)이다.
도 2는 본 발명에 따른 용선 예비 처리 방법의 공정도이다.
도 3은 버너 기능이 있는 랜스의 단면도이다.
도 4는 버너 기능이 있는 랜스로부터의 열공급량과 탈Si 슬래그 배재율과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 버너 기능이 있는 랜스로부터의 열공급량과 탈P 취련 후의 [P]와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 버너 기능이 있는 랜스로부터의 열공급량과 Mn 광석 수율과의 관계를 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명에 따른 적합한 전로 제강법에서는, 전로를 이용하여 용선의 예비 처리를 행함과 함께, 탈탄 정련을 행하는 방법이다. 그 전로로서는, 도 1에 나타내는 바와 같은 상하취 가능한 전로(정련로)(1)를 이용한다. 그리고, 본 발명에서는, 이 전로(1) 내의 용선에 대하여, 탈규 처리 및 탈인 처리 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 처리시에, 뒤에 상술하는 승강 가능한 버너 기능이 있는 랜스(2), 즉, 각종의 분체 취입이 가능한 연소용 버너 기능이 있는 상취 송산 랜스(2)의 선단으로부터 정련용 산소 가스를 욕면(용선)을 향하여 분사(상취)하는 것에 의해 행하는 것에 특징이 있다. 여기에서, 산소 가스로서는 공업용 순산소를 이용하는 것이 적합하다. 또한, 하취는, 이 전로(1)의 저부에 형성된 하취 송풍구(3)를 사용하여 행한다. 하취 가스로서는, 산소 가스를 포함하는 가스, 혹은 Ar 가스나 질소 가스 등의 불활성 가스가 일반적이지만, 용선 중에 취입함으로써 용선의 교반을 강화하여 냉철원의 용해를 촉진하는 기능을 갖는 가스, 나아가서는 반송용 가스와 함께 용선 중에 매용재를 취입하는 기능을 갖는 바와 같은 가스 등이라도 좋다. 또한, 도면 중의 부호 4는, 정련 후의 용선(9)을 출탕하기 위한 출탕구멍이다.

본 발명 방법의 실시에 있어서는, 예를 들면, 2기 이상의 전로를 이용하고, 그 중 적어도 1기의 전로(1)를 용선 예비 처리에 사용하고, 나머지의 적어도 1기를, 예비 처리 완료 용선의 탈탄 정련에 사용하여 용강을 제조한다. 즉, 본 발명에서는, 용선 예비 처리용의 제1 전로에서 예비 처리를 행하고, 그리고, 예비 처리 후의 용선을 탈탄 정련용의 제2 전로로 바꾸어 옮겨 탈탄 정련을 행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 특징적인 상기 버너 기능이 있는 랜스(2)란, 도 3의 단면 구조에 나타내는 대로의 것이다. 이것은, 전술한 바와 같이, 분체 취입 가능한 연소용 버너 기능이 있는 상취 송산 랜스이다. 이 버너 기능이 있는 랜스(2)란, 동심(同心; 6) 중관 구조를 갖고, 중심 통로는, Ar이나 N₂와 같은 불활성 가스를 반송 가스로 하고, 생석회 가루나 산화철 가루, Mn 광석 가루, 그 외 매용재 중 1종 또는 2종 이상의 가루 형상 정련재(분체)를 취입하기 위한 분체 취입 통로(18)로서, 그 외측에는 복수의 환상 통로를 구비하고 있다. 그 환상 통로는, 내측(내관)으로부터 순서대로, 연료 가스 통로(19), 추가로 그 외측에는 연소용 산소나 공기 등의 지연성 가스 통로(20), 추가로, 그 외측에 정련용 산소 가스 통로(21), 그리고 그 외측의 최외곽부에는 내외부의 통로를 하단에서 반전 순환하는 구조의 냉각수 통로(22a, 22b)를 배치한 구조로 이루어진다. 이 랜스(2)의 본체 하단부에는 용접 등에 의해 구리 주물제의 랜스 팁(23)이 부착되어 있다.

본 발명에 있어서, 통상의 상취 송산 랜스를 대신하여 상기한 바와 같은 정련용 분체를 공급하는 것이 가능한 버너 기능이 있는 랜스(2)를 채용하는 이유는, 버너 연소열을 효율 좋게 용탕으로 전열(傳熱)할 수 있기 때문에, 스크랩 용해 등에 필요한 열량을 효과적으로 공급하는 것이 가능해지기 때문이다. 게다가, 랜스로부터 분사되는 정련용 분체가 버너 연소열의 전열 매체가 됨과 함께, 당해 정련용 분체 자신도 가열 상태에서 첨가되기 때문에, 슬래그 온도가 상승되어, 탈규 공정 후의 배재의 촉진, 배출되는 슬래그 중에 현탁하는 용선의 비율이 저감함으로써, 매용제인 석회의 삭감, 철 수율 향상에 기여한다. 또한, 용선 탈인 취련에 있어서 이 버너 기능이 있는 랜스(2)를 이용하면, 석회원의 용해가 촉진되기 때문에 탈인 반응이 향상된다. 또한, 탈탄 취련에 있어서는, 이 랜스(2)를 이용하면 Mn 광석의 환원 촉진과 같은 반응 효율 향상에도 기여한다.

이하에, 본 발명에 따른 전로 제강법의 일환으로서, 제1 전로(1)를 이용하여 용선의 예비 처리를 행하는 방법에 대해서, 도 2에 기초하여 설명한다. 도시한 바와 같이, 이 용선 예비 처리 방법은, (A) 용선 장입, (B) 탈규 처리, (C) 중간 배재, (D) 탈인 처리, (E) 출탕의 순서로 행해지는 공정으로 이루어지고, 특히, 동일한 전로에 있어서, 이들 각 공정을 반복 실시함으로써, 효율적인 용선의 예비 처리가 가능해진다. 이하, 탈규 처리 및 탈인 처리의 양쪽에서 상기 버너 기능이 있는 랜스를 이용하는 예에 대해 설명한다. 물론, 어느 한쪽의 처리에 대해서만 당해 버너 기능이 있는 랜스를 이용해도 좋다.

(1) 용선 장입 공정 (A)

이 공정 (A)에서는, 전로(정련로)(1) 내에, 전회의 용선의 예비 처리시에 생성한 탈인 처리 후 슬래그(이하, 단순히 「탈인 슬래그」라고 함)(17)의 적어도 일부를 로 내에 잔류시킨 채로, 장입 레이들(charging ladle;14)로부터 새로운 용선(9)을 장입하거나, 또는, 그 용선 장입 전에 철스크랩 등의 냉철원(11)을 장입한 후에 당해 용선(9)을 장입한다. 전로형 정련로(1) 내에 미리 장입하는 냉철원(11)으로서는, 일본 철원 협회의 「철스크랩 검수 통일 규격」에 규정되어 있는 철스크랩의 외에, 직접 환원철, 냉선 등의 철을 주성분으로 하는 것을 이용한다.

전로(1) 내에, 차회(次回) 정련(차회 차지)에 대비하여, 잔류시키는 전회 정련(전회 차지)시에 생성된 탈인 슬래그(17)는, 차회 차지의 탈규 처리시의 슬래그 염기도를 조절하는 역할이 있다. 즉, 이 탈인 슬래그의 염기도(질량％ CaO/질량％ SiO₂)(이하, 단순히 「염기도」라고 함)는 1.2 이상, 바람직하게는 1.4 이상으로 한다. 그 이유는, 이 전회 차지의 탈인 슬래그(17)의 염기도가 1.2 미만에서는, 탈인 슬래그를 잔류시켜도 탈규 처리에 있어서의 염기도 조절에는 불충분하고, 다량의 석회계 매용재를 첨가하는 것이 필요해지기 때문이다. 또한, 염기도의 상한에 대해서는 특별히 한정하지 않지만, 통상의 용선 탈인 처리에서의 슬래그 염기도가 3.0 정도 이하이기 때문에, 염기도를 이 이상으로 높일 필요는 특별히 없다.

또한, 로 내에 잔류시키는 전회 차지의 탈인 슬래그(17)의 양은, 염기도의 조절을 효과적으로 행하기 위해서는, 전회 차지에서 생성되는 탈인 슬래그량의 30 질량％ 이상, 바람직하게는 60질량％ 이상∼100질량％까지로 한다. 또한, 로 내에 잔류시키는 전회 차지의 탈인 슬래그(17)의 전체량을 차회 차지의 탈규 처리에 활용하면, 탈규 처리에서의 염기도 조절이 더욱 용이해진다. 게다가, 이러한 방법을 계속적으로 행하면, 배출되는 예비 처리 슬래그는 중간 배재시의 탈규 슬래그만이 되어, 염기도가 높은 탈인 슬래그가 배출되지 않기 때문에, 수화(hydration) 반응에 의한 슬래그의 팽창이나 알칼리의 용출과 같은 문제도 발생하지 않는다. 따라서, 슬래그의 이용을 도모하는 데에 있어서도 본 발명 방법은 매우 유효하다.

또한, 상기 탈인 슬래그(17)는, 비교적 고염기도이고, 저온(1350℃ 정도 이하)인 점에서, 고상 비율이 높아 유동성은 낮다. 그 때문에, 탈탄 슬래그를 로 내에 잔류시켜 둘 때와 같이, 다량의 냉각재를 첨가하여 고체화시키는 비효율적인 조작은, 열수지상 및 물질 수지상으로부터도 필요가 없다. 또한, 이 탈인 슬래그(17)는 상기의 특성으로부터 고상이 풍부하여 유동성이 낮은 점에서, 조직 내에 대량의 미세한 금속철을 함유하고 있고, 슬래그를 분쇄 후 자선 처리한 후라도, 10질량％ 정도 이상의 금속철을 포함하고 있다. 종래, 이것을 슬래그로서 계 외로 배출하고 있었지만, 본 발명에 의하면, 이것을 슬래그와 함께 차회 차지로 미루기 때문에, 슬래그 중의 금속철의 대부분을 용선 중에 회수하여, 철원의 로스를 삭감하는 효과가 있다.

또한, 탈규 처리 종료시의 슬래그(탈규 처리 후 슬래그, 이하, 「탈규 슬래그」라고 함)에 대해서는, 액상률이 높아, 유동성이 비교적 높기 때문에 슬래그 중의 금속 철분이 분리되기 쉽고, 슬래그의 분쇄 및 자선 처리 후에 회수되지 않아 슬래그 중에 잔류하는 금속 철분은 적다. 따라서, 본 발명 방법에서는, 용선 예비 처리 전체를 통하여 슬래그 중으로의 철로스를 삭감할 수 있다.

(2) 탈규 처리 공정 (B)

이 공정 (B)는, 전로(1)를 직립시키고, 상기 버너 기능이 있는 랜스(2) 등으로부터 주로 용선(9)을 향하여 정련용 산소 가스(5)를 분사하여 탈규 취련을 행하면서, 아울러 지연성 가스(6)인 연소용 산소와 연료 가스(7)와 정련용 분체를 동시에 분사하여 탈규를 행하는 처리이다. 특히, 이 탈규 처리 공정의 특징은, 호퍼(8) 내에 수용된 규소원(15) 및 석회계 매용재(16)로 이루어지는 정련용 분체를 상기 버너 기능이 있는 랜스(2)의 중심 통로(18)로부터 버너에 의한 연소 분위기 중에서 상취 분사하는 것에 있다. 또한, 필요에 따라서, 도시하고 있지 않은 슈트(chutes)로부터 이들 분체를 공급해도 좋다. 이때, 당해 버너 기능이 있는 랜스(2)는, 지연성 가스(6)와 연료 가스(7)에 의한 버너 기능에 의해, 중심 통로로부터 공급되는 열원이 되는 탄재나 규소원 혹은 산소원이 되는 산화철 등을 동일하게 첨가해도 좋다. 탈규 처리를 위한 산소원으로서는, 다량의 냉철원(11)을 용해시키는 관점에서는, 흡열량이 큰 산화철을 이용하지 않고 당해 버너 기능이 있는 랜스(2)의 정련용 산소 가스 통로(21)로부터 산소 가스(5)만을 취입하는 것이 바람직하다.

이 탈규 처리에 있어서, 용선(9) 중에 포함되는 규소 혹은 규소원(15) 및 냉철원(11)에 함유되어 있어 용해에 의해 용선 중으로 이행하는 규소는, 산소원과 반응(Si＋O₂→SiO₂)하여 탈규됨으로써, 그 후의 탈인 처리에 있어서의 반응 효율을 높일 수 있다. 이 탈규 처리시에는 산화열이 발생하고, 이 산화열로 용선 온도가 상승되어 용선 중의 냉철원(11)의 용해가 촉진되게 된다.

이 탈규 처리 단계에서의 슬래그의 조성은, 로 내에 미리 잔류시킨 전회 차지의 탈인 슬래그(17)의 양 및 그 조성의 추정값과, 상기 반응에 의해 생성되는 이산화 규소의 생성량을 고려하여, 탈규 처리 종료시의 슬래그 염기도가 0.5 이상 1.5 이하가 되도록 조절한다. 이 염기도가 0.5 미만에서는, 로 내에 잔류시킨 전회 차지의 탈인 슬래그(17)로부터 복인하여 용선 중 인 농도의 상승을 초래하여, 후 공정에서의 탈인 부하가 커져 효율적이지 않다. 따라서, 탈규 처리 종료시의 탈규 슬래그의 염기도는 0.5 이상, 보다 바람직하게는 0.7 이상으로 한다. 또한, 염기도가 1.5보다 높아지면, 슬래그의 유동성이 저하되기 때문에, 계속되는 중간 배재시의 배재량이 적어지거나 배재량의 제어가 어렵거나 하는 문제가 있어, 석회계 매용재를 삭감하는 데에 있어서도 효율적이지 않다. 따라서, 탈규 처리 종료시의 슬래그 염기도는 1.5 이하, 보다 바람직하게는 1.2 이하로 한다. 또한, 염기도의 조절에는, 생석회나 석회석, 돌로마이트(dolomite) 등의 석회계 매용재의 외에, 탈탄 슬래그나 탈인 슬래그, 레이들 슬래그 등으로부터 선택되는 제강 슬래그를 매용재로서 이용한다.

탈규 처리 종료시의 용선 온도는, 1260℃ 이상 1450℃ 이하로, 보다 바람직하게는 1400℃ 이하로 조절한다. 그것은 1450℃보다도 고온이 되면, 로 내에 잔류시킨 탈인 슬래그(17)로부터 복인하여 용선 중 인 농도의 상승을 초래하기 때문에, 후 공정에서의 탈인 부하가 커져 효율적이지 않을 뿐만 아니라, 내장(lining) 마그네시아 카본 벽돌의 손모(damage)를 방지하기 위해 슬래그 중의 마그네시아 농도를 상승시키는 것도 필요해져 고비용이 된다. 한편, 1260℃ 미만에서는, 슬래그의 유동성이 저하되고, 다음의 중간 배재시의 배재량이 적어지거나 배재량의 제어가 곤란해지거나 하는 문제가 있는 데다가, 스크랩의 용해 속도가 저하되기 때문이다.

또한, 이 단계에서의 용선 온도의 제어는, 후의 탈인 공정에 있어서, 탈인을 효율 좋게 행하기 위해서도 유효하다. 예를 들면, 탈규 처리 종료시의 용선 온도를 1350℃ 이하로 하면, 탈인 처리에 있어서 온도 조절을 위해 첨가하는 철광석 등의 냉각재 투입량을 대폭으로 삭감할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 동일한 전로에서 탈규 처리와 탈인 처리를 계속하여 행하는 점에서, 탈인 처리 전에 스크랩을 장입하는 것은 작업 시간의 점에서 곤란하다는 사정도 있다. 또한, 처리 중에 로 상으로부터 투입할 수 있는 스크랩 등의 냉철원은, 정립된 고가의 것이거나, 제철소 내에서 발생하는 지금 등 양적으로 한정된 것이기 때문에, 정상적으로 대량으로 사용하는 것은 어렵다. 실제로는, 로 상 투입 장치에서 사용할 수 있는 부원료의 종류 수의 제약으로부터, 냉철원을 로 상으로부터 투입할 수 없는 것도 있다. 요컨대, 종래, 탈인 처리 공정에 있어서 이용하고 있는 냉각재는, 철광석 등의 산화철에 한정되어 있고, 염가의 스크랩 등의 냉철원이 충분히 활용되어 있지 않은 것이 실정이다.

이러한 탈규 처리의 공정에서는, 염가의 스크랩의 사용량을 증대시키는 것이 비교적 용이하고, 이에 따라 탈규 처리 후의 용선 온도를 1400℃ 이하로 할 수 있다. 그러나, 스크랩의 용해 속도는 용선 온도의 영향이 크고, 실질적으로는 열공급이 필요하다. 또한, 용선의 Si 농도가 높은 경우에는, 로 내에 잔류시킨 상기 탈인 슬래그(17) 중의 석회분만으로는 탈규 취련 중의 염기도의 조정에는 불충분한 경우가 있다. 이 경우에 있어서, 본 발명에서는, 탈탄로 슬래그 등의 신규 석회원을 상기 버너가 있는 랜스(2)나 슈트를 이용하여 첨가해도 좋다. 그것은 첨가한 석회원의 용해를 촉진하는 것이, 탈규 처리 후의 배재성(slag-removing property), 배재 슬래그 중의 입철 로스의 저감에 유효한 바, 상기 버너 기능이 있는 송산 랜스(2)의 이용은 확실히, 이 점의 개선에 힘을 발휘한다.

용선 배합율이 낮은 경우, 스크랩이 녹아 나머지가 발생하는 경우가 있지만, 당해 전로 내에 그대로 용선과 함께 보존유지(保持)하여, 다음의 탈인 처리 단계까지 용해를 진행시키면 좋다. 즉, 냉철원에 대해서는, 탈인 처리 종료시까지 용해가 완료되어 있으면 조업상의 문제는 발생하지 않는다.

또한, 탈규 처리 후의 용선 온도는, 열전대 등에 의한 측정값을 이용해도 좋고, 열수지로부터의 계산값을 이용해도 좋다. 예를 들면, 열수지로부터의 계산 방법으로서, 하기 (1)식에 기초하여 계산할 수 있지만, 반드시 이것에 한정되지 않는다. 그것은, 개별의 장치 조건이나 조업 조건에 따라서 계수를 조절하거나, 변수를 추가 혹은 삭제한 계산값보다도 약간 높아지는 경향이 있지만, 오차 정도이다.

T: 탈규 처리 후 용선 온도(℃)

T_i: 장입 용선 온도(℃)

X_p: 용선 원단위(kg/t)(용선 중량과 냉철원 중량의 합계 1t당, 이하 동일)

X_s: 냉철원 원단위(kg/t)

X_Si: 산화물이 되는 규소 원단위(kg/t)

X_C: 첨가물 중 탄소 원단위(kg/t)

X_ore: 산화철 원단위(kg/t)

X_O2: 기체 산소 원단위(N㎥/t)

X_f: 매용재 원단위(kg/t)

W: 전로 용철 용량(t)

X_t: 전 차지(charge) 출선에서 탈규 처리 종료까지의 시간(분)

상기 (1)식 중의 산화물이 되는 규소(X_si)란, 용선이나 냉철원, 첨가물 등에 포함되는 것의 합계이다. 그 중, 용선 중의 규소 농도는, 매 차지 장입 전의 용선으로부터 채취한 시료의 신속 분석값을 이용한다. 단, 고로의 출선 성분 등 다른 분석값을 이용하여 연산하는 등 하여 대용하는 방법을 이용해도 좋다. 또한, 각종 냉철원 중의 규소 농도는, 예를 들면, 로트마다의 대표 시료의 분석값이 이용되지만, 냉선에서는 용선과 동(同) 정도의 농도로 안정되어 있는 경우가 많다. 또한, 스크랩 중의 규소 농도는, 발생원에 의한 변동은 있기는 하지만, 평균적으로는 선철의 1/10 정도 이하의 농도로 안정되어 있기 때문에 이것을 대표값으로서도 이용해도 좋고, 무시해도 지장은 없다.

상기 첨가물 중에는 산화물이 아닌 규소가 있다. 이것은 규화철이나 금속 규소, 탄화 규소, 질화 규소 혹은 그 외의 규화물로서 함유하는 것을 가리키지만, 대표적인 첨가물로서는, 페로실리콘의 외에, 탄화 규소를 약 60질량％ 포함하는 분체를 브리켓(briquettes)으로 성형한 것(이하, 탄화 규소 브리켓이라고 함) 등을 들 수 있다.

첨가물 중의 산화물이 아닌 규소의 분석 방법으로서는, JIS G 1312에 기재된 페로실리콘의 분석 방법의 외에, 전체 규소 분석, 산 가용(acid-soluble) 규소 분석, 전체 탄소 분석, 전체 산소 분석, 전체 질소 분석, 열질량 분석, 온도 이력을 조정한 연소법에 의한 탄소 분석, 그 외의 함유 원소의 분석, X선 회절법에 의한 화합물의 분석 등을 조합하여 추정할 수 있다.

또한, 첨가물 중에는, 그 외에 탄소가 있다. 이 탄소원으로서는, 코크스 혹은 토상 흑연(amorphous graphite) 등의 탄재의 외에, 전술한 탄화 규소 등의 탄화물 중 탄소가 이용된다. 또한, 첨가물 중의 매용재로서는, 생석회나 경소 돌로마이트(light-burned dolomite), 마그네시아 클링커 등의 부원료가 사용되지만, 그 외, 탈인 슬래그, 탈탄 슬래그, 레이들 슬래그 등의 슬래그도 산화 칼슘원 혹은 산화 마그네슘원으로서 사용할 수 있다. 또한, 염가의 부원료의 예로서는, 칼슘 혹은 마그네슘의 탄산화물이나 수산화물 등을 이용해도 좋지만, 이들은 흡열량이 크기 때문에 대량으로 사용하는 경우는 다른 매용재와 구별하여 위에 기재된 (1)식을 수정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에 있어서의 탈규 처리에서는, 이 처리 후의 용선 온도를 적절한 범위로 제어하고, 규소를 열원으로서 이용하기 때문에, 용선과 냉철원의 합계 중량당 100∼300kg/t와 같은 다량의 냉철원을 사용해도 생산성의 저하나 정련 비용의 상승을 초래하는 일 없이, 냉철원의 용해와 용선의 예비 처리 정련을 효율 좋게 행할 수 있다. 단, 냉철원 원단위가 300kg/t 이상에서는, 더 한층의 열원이 필요해져 비용의 상승을 초래하거나, 취련 시간이 길어져 생산성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 냉철원의 장입 설비의 제약으로부터도 사용량을 더욱 증가시키는 것은 효율적이지 않다.

뒤에서 상술하지만, 탈규 처리 후 슬래그, 즉, 탈규 슬래그(10)의 배재성을 높이기 위해서는, 용선 예비 처리용 전로(1) 내에서 슬래그에 적절한 포밍(foaming)을 일으키게 하는 것이 바람직하다. 그러기 위해서는 용선 중의 탄소와 슬래그 중의 산화철의 반응에 의해 발생하는 CO 가스의 발생 속도를 높이는 것이 효과적이다. 따라서, 다음의 배재 공정에 있어서 안정된 배재율(slag removing ratio)을 얻기 위해서는, 용선 중 및 첨가한 규소원 중의 규소를 산화하는 데에 필요한 화학량론 이상의 산소를 공급하는 것이 바람직하다.

탈규 처리 중에 용선에 공급하는 산소의 원단위는, 화학량론적으로 탈규에 필요한 양에 더하여 2N㎥/t 이상, 바람직하게는 4N㎥/t 이상으로 하는 것이 적합하다. 본 발명에서는, 이러한 송산(oxygen transmittal)을 행하여 탈규 처리 종료시에 있어서의 용선 중 규소 농도를 0.1질량％ 이하, 바람직하게는 0.05질량％ 이하로 한다. 이 점에 의해, 탈규 처리 후에 배재할 때에도 포밍 상태를 유지하여 배재성을 양호하게 유지할 수 있음과 함께, 슬래그로부터 용선으로의 복인을 억제할 수 있게 된다. 발명자들의 연구에서는, 상기 버너 기능이 있는 랜스(2)로부터의 송산 속도는 1∼3N㎥/min·t, 하취 가스의 취입 속도는 0.1∼0.6N㎥/min·t의 범위에 있어서, 상기한 효과가 얻어지는 것을 확인하고 있다. 또한, 탈규 처리 종료의 판정에 대해서는, 전술과 같이 탈탄 반응 진행에 의한 슬래그 배출을 행하기 위해, 탈규 취련 중의 배 가스(exhaust gas) 농도, 배 가스 중 CO, CO₂ 농도, 배 가스 유량, 배 가스 분석값으로부터 계산되는 탈탄 속도를 모니터링하면서 판정하는 것이 적합하다.

(3) 중간 배재 공정 (C)

본 발명에 있어서, 용선의 예비 처리에 있어서는, 전술한 탈규 처리 후에 그 탈규 슬래그의 배재하는 공정을 형성한다. 이 배재 공정 (C)에 있어서, 탈규 처리시에 발생한 대량의 SiO₂를 포함하는 저염기도의 탈규 슬래그가 당해 전로(1)로부터 배출된다. 소위, 탈규 슬래그(10)를 배출하는 것은, 다음 공정의 탈인 처리에 있어서, 적절한 슬래그 염기도가 얻어지도록 하기 위해 및, 석회계 매용재의 사용량을 저감하기 위해 유효하다. 또한, 전회 차지의 탈인 슬래그(17)를 대량으로 로 내에 잔류시킨 채로 차회 차지에서 새로운 용선의 탈규 처리를 행하는 용선의 예비 처리 방법의 경우, 슬래그로부터 용선으로의 복인을 방지하도록 탈규 처리하기 때문에, 탈규 슬래그 중의 인산 농도가 종래보다도 높아진다. 따라서, 만약 당해 탈규 슬래그를 전로(1) 내에 대량으로 잔류시킨 경우, 다음의 탈인 처리 공정에 있어서의 로 내 슬래그 중의 인산량이 과대해져 탈인 효과가 저하되는 점에서, 이것을 방지하는 데에 있어서도 이 공정 (C)의 역할은 중요하다. 또한, 탈규 취련 종료 후의 중간 배재는, 전로를 경동(tilting)시켜, 로구(爐口)로부터 배출해도, 용선의 출탕구멍(4)으로부터 행해도 좋다.

본 발명에 따른 전로 제강법 중, 특히 제1 전로(1)에 의한 용선 예비 처리 방법에 있어서는, 이들 공정 (A)∼(C)의 처리를 반복 연속하여 실시하기 때문에, 탈규 슬래그의 배출이 불충분하면 인산의 로 내로의 축적이 진행되는 점에서 주의를 필요로 한다. 그것은, 탈인 처리 단계에 있어서 로 내 슬래그 중의 인산량이 지나치게 많아지면, 슬래그 중의 인산 농도의 상승에 의해 탈인 반응 효율이 저하되어 처리 후의 용선 중 인농도가 상승되거나, 탈인 반응을 위해 필요한 석회계 매용재의 사용량이 증대되거나 하는 문제가 있기 때문이다.

그래서, 본 발명에서는, 이 문제점을 해결하기 위해, 상기 버너 기능이 있는 랜스(2)를 이용한다. 본 발명의 탈규 처리의 적합한 조건의 일 예를 표 1에 나타내고, 그리고, 그 효과를 도 4에 나타낸다. 표 1 및 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 버너 기능이 있는 랜스(2)를 이용함으로써, 용선, 슬래그로의 효과적인 열공급이 가능해지고, 스크랩 용해, 석회, 산화철원의 용융 촉진, 슬래그 용융 촉진에 의한 중간 배재율 고위 안정화, 중간 배재 슬래그 중의 입철 저감이 가능해진다.

즉, 동일한 탈규 취련 조건에 있어서는, 종래 방법에 따라 정련제를 장입하는 방법을 대신하여, 본 발명과 같이, 이들 탈규용 정련제인 분체를 버너 기능이 있는 랜스(2)를 사용하여 첨가하면, 첨가되는 정련용 플럭스 등의 취입 분체가 욕면에 도달하기 전에 가열되기 때문에, 슬래그의 용융이 보다 효율적이다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 중간 배재에 착안할 때, 버너 기능이 있는 랜스(2)로 10MJ/t 이상의 열공급을 행할 때에, 탈규 슬래그 배재율은 비약적으로 향상된다. 또한, 슬래그 중에 현탁하는 입철 비율에 대해서 관찰한 결과, 통상의 버너가 없는 상취 랜스에 의한 경우에는 10질량％였지만, 버너의 연소에 의한 열량이 10MJ/t 이상인 버너 기능이 있는 랜스(2)를 사용한 경우에는 6질량％까지 저감되어 있었다.

(표 1)

또한, 탈규 처리시에 생성한 탈규 슬래그의 대부분을 배재해 버리면, 다음 공정의 탈인 처리에 있어서 새롭게 첨가하는 석회계 매용제의 재화가 늦어져, 탈인 반응의 저해 요인이 된다. 이 문제에 대해서는, 형석을 첨가하여 재화를 촉진시킬 수 있지만, 그러면 전술한 바와 같이 발생 슬래그의 용도가 제약을 받아 슬래그의 처리가 곤란해진다. 또한, 철광석 등의 산화철을 첨가하여 재화를 촉진하는 방법도 있지만, 이 방법이면 산화철의 분해 흡열 반응에 의한 열로스가 크고, 냉철원의 용해에 이용할 수 있는 열량이 감소하기 때문에 득책은 아니다.

그래서, 이 중간 배재 공정에 있어서의 배재율에 대해서는, 다음과 같이 대처한다. 즉, 탈규 슬래그의 배재율(질량％)＝(배출 슬래그 질량)×100/(탈규 처리 종료시의 로 내 전체 슬래그 질량))은, 적어도 40％ 이상, 바람직하게는 60％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그것은 상기 배재율이 40질량％ 미만에서는, 상기와 같이 다음 공정의 탈인 처리에 있어서의 석회계 매용재의 사용량이 증대되기 때문이다. 또한, 잔류 슬래그량이 증대되면 슬래그 포밍을 억제할 수 없게 되어, 탈인 처리시에 로구로부터의 슬래그 분출이 발생하여, 슬래그 분출에 의한 조업 장해를 초래할 우려가 있다.

본 발명에서는, 탈규 처리 종료시의 슬래그의 염기도는 0.5∼1.5의 범위 내가 되도록 하고, 또한 탈규 처리 공정 종료시의 용선 온도가 1260℃ 이상 1350℃ 이하가 되도록 하고, 산소 원단위를 적성화하여 슬래그 포밍을 촉진한다. 이 점에 의해, 양호한 슬래그의 유동성과 가스 홀드업(gas hold-up)을 확보할 수 있어, 탈규 처리 종료 후에 로체를 경동하여 로구로부터 슬래그를 유출시키는 것만으로 양호한 배재를 행할 수 있게 된다. 이 점에 관하여, 용선을 유출시키지 않도록 로체의 경동 각도를 조절하여 슬래그를 유출시키는 경우, 어느 정도의 슬래그량은 로 내에 잔류시키지 않을 수 없지만, 포밍하고 있는 슬래그는 진 비중(眞比重)에 비하여 부피 비중이 저하되어 있기 때문에, 로 내에 잔류하는 슬래그량을 낮게 제어할 수 있다.

(4) 탈인 처리 공정 (D)

상기 배재 공정 (C)의 후는, 동일한 하나의 전로(1) 내에 잔류시킨 용선에 탈인용 정련제인 석회계 매용제를 포함하는 분체 및 산소원을 공급하여, 용선을 탈인 처리한다. 이 탈인 처리 공정에 있어서 사용하는 산소원은, 상기 버너 기능이 있는 상취 랜스(2)로부터의 산소 가스(5)만을 사용하는 것이 열로스를 저감하는 데에 바람직하다. 용선 중의 인은, 공급되는 산소원 중의 산소에 의해 산화되어 인산화물(P₂O₅)이 되고, 이 인산화물이, 석회계 매용제의 재화에 의해 생성하는 슬래그 중에 안정적으로 취입되어, 용선의 탈인이 진행된다. 탈인 반응을 효율 좋게 진행하려면, 탈인 처리 후의 슬래그(금회 차지의 탈인 슬래그(17))의 염기도는 1.2 이상 3.0 이하가 되도록, 상기 버너 기능이 있는 랜스(2) 또는 슈트를 사용하여 상기 석회계 매용재를 분사 또는 투입하고, 또한 송산에 의해 탈인 처리 종료 후의 용선 온도가 1280℃ 이상 1360℃ 이하가 되도록 하여 탈인 처리를 행하는 것이 바람직하다.

(표 2)

그 이유는, 이 탈인 처리시에 생성하는 금회 차지의 탈인 슬래그(17)의 슬래그 염기도가, 1.2 미만 혹은 용선 온도가 1360℃ 초과에서는, 슬래그의 탈인능이 저하되어, 처리 후의 용선 중 인농도를 충분히 저하할 수 없는 경우가 있다. 한편, 그 슬래그 염기도가 3.0을 초과하면 석회계 매용제의 재화가 곤란해져, 석회계 매용제의 비용이 상승되고, 용선 온도가 1280℃ 미만에서도, 역시 석회계 매용제의 재화가 곤란해져, 후 공정의 탈탄 정련시의 열량이 부족하다. 그리고, 그 후에 행하는 다른 전로에 의한 탈탄 정련시에 있어서의 열량을 충분히 확보하려면, 탈인 처리 종료 후의 용선 온도를 1280℃ 이상 1360℃ 이하로 함과 함께, 탈인 처리 종료시의 용선 중 탄소 농도가 2.5질량％ 이상이 되도록, 탈규 처리 및 탈인 처리에서의 산소 사용량 및/또는 탄소 첨가량을 조절하는 것이 바람직하다.

이 탈인 공정 (D)에 있어서, 버너 기능이 있는 랜스(2)를 적용하는 효과는, 도 5에 나타내는 대로이다. 즉, 당해 버너 기능이 있는 랜스(2)에 있어서는, 석회나 산화철과 같은 탈인제 분체가 버너 연소열의 전열 매체가 됨과 동시에, 탈인제 자신이 가열되고, 탈인제 성분의 물질 이동이 촉진되어 탈인 효율이 높아진다. 이것은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 버너 연소 열량으로 하여 10MJ/t의 열량을 당해 버너 기능이 있는 랜스(2)를 통하여 열공급한 경우에, 동일 석회 원단위에 대하여, 처리 후 [P]가 저위 안정화됨으로써 이해할 수 있다.

(5) 출탕 공정 (E)

이 공정 (E)에서는, 상기한 탈인 공정 (D)를 거쳐 용선 중의 인농도가 소정의 값에까지 저하되었을 때, 당해 전로(1)를 출탕구가 설치된 측으로 경전(tilting)시켜, 전로형 정련로 내의 용선을 용선 보존유지 용기(도시하지 않음)로 출탕한다.

(6) 탈탄 정련

상기 공정 (A)∼(E)로 이루어지는 제1 전로(1)에 의한 용선 예비 처리를 거쳐, 출탕된 탈인 용선은, 다음으로, 제2 전로인 탈탄 정련용 전로, 즉, 상하취 전로를 이용하여 탈탄 정련하여 소정의 용강을 정제한다. 이 공정에서는, 탈인된 용선을 이용하여 탈탄 처리하기 때문에, 종점 탄소 농도를 낮게 하고, 종점 슬래그 중의 FeO 생성 촉진에 의해 탈인의 향상을 도모할 필요가 없기 때문에, 예를 들면, Mn 광석 환원에 유리하다. 그러나, Mn 광석 환원을 위해서는 환원열의 보상, Mn 광석 환원 효율 향상이 필요하다. 이 점, 상기 버너 기능이 있는 랜스(2)를 표 3에 나타내는 조건으로 사용하면, 도 6에 나타내는 대로 유효하다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 탈탄 정련용 전로에 있어서, Mn 광석 환원을 행하는 경우, 주로 Mn 광석 당해 버너 기능이 있는 랜스(2) 또는 슈트를 사용하여, 버너로부터의 열공급량 10MJ/t 이상이 되도록 분사 또는 투입함으로써, Mn 광석 환원시의 열보상이 가능해짐과 동시에, 환원 효율도 향상되어, Mn 수율의 향상에 기여한다.

(표 3)

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 적합하도록, 전로를 이용하여 용선의 예비 처리 및 탈탄 정련하는 전로 제강법에 있어서는, 용선의 탈인 처리 종료 후에 출탕한 후, 탈인 처리 후 슬래그의 적어도 일부를 배출하지 않은 채로 로 내에 잔류시키고, 거기에, 새로운 용선을 장입하여 탈규 처리를 행한다는 연속적인 처리가 되기 때문에, 결국, 전로형 정련로(예비 처리로)로부터 배출되는 슬래그의 대부분은 탈규 슬래그가 된다. 이와 같이, 탈규 슬래그는 비교적 염기도가 낮고, 지금의 혼입도 적기 때문에, 알칼리 용출이나 수화 반응에 의한 팽창의 문제가 발생하지 않는다. 특히, 탈인 슬래그를 전혀 배출하지 않는 방법에서는 이러한 문제가 전혀 발생하지 않기 때문에, 슬래그의 처리를 단순화할 수 있는 데다가, 고부가 가치의 용도에도 적용 가능해진다. 이러한 특징을 갖는 프로세스의 효율화, 안정화를 도모하기 위해, 본 발명에서는, 버너 기능이 있는 상취 랜스를 이용하는 것이며, 탈규 후의 배재율 향상, 슬래그 중의 입철 저감이 가능해진다.

실시예 1

도 1에 나타내는 용량 300톤의 전로(1)를 이용하여 우선, 용선의 예비 처리를 실시했다. 이 처리에 있어서는, 도 3에 나타내는 버너 기능이 있는 랜스(2)를 이용하여 정련용 산소 가스를 욕면(용선)을 향하여 분사함과 함께, 로체 저부에 형성한 8개의 하취 송풍구로부터는 용선 중에 교반용의 질소 가스를 취입했다. 단, 버너 랜스를 사용하지 않을 때에는, 도 3에 있어서 연료 가스 통로(19) 및 지연성 가스 통로가 없는 4중관 랜스를 사용했다. 또한, 용선의 예비 처리용 전로에 있어서의 탈규 취련, 탈인 취련, 탈탄용 전로에 있어서의 탈탄 정련의 각 조건은, 표 1∼3에 나타냈지만, 용선 성분 등에 대해서는 표 4-1∼표 4-3에 나타냈다. 그리고, 실시의 결과에 대해서는, 탈Si 취련의 결과를 표 4-1에, 탈P 취련의 결과를 표 4-2에, 탈C 취련의 결과를 표 4∼3에 나타냈다. 이들 실시예는, 전(前) 공정으로서 용선 탈인 처리에서 생성한 탈인 처리 후 슬래그의 일부 혹은 전부를 로 내에 잔류시킨 채로, 그 전로 내에, 우선 냉철원을 장입하고, 이어서, 그 로 내에 용선을 장입하고, 그 후, 상기 버너 기능이 있는 랜스(2)로부터 정련용 산소를 상취하여 탈규 취련을 개시하고, 이어서, 중간 배재한 후, 동일한 전로에서 탈인 취련하고, 그 후, 다른 전로에서 탈탄 취련을 한 예이다. 또한, 상기 탈규 처리에 있어서 생성하는 슬래그의 염기도 보상은, 필요에 따라서, 덩어리 형상 석회를 투입 슈트 또는 가루 형상 석회를 버너 기능이 있는 랜스(2)의 분체 취입 통로(18)로부터 버너 연소하에 첨가했다. 또한, 용선 예비 처리 단계의 탈규 취련(처리)의 종료는, 배 가스 온도, 배 가스 중 CO 농도의 변화에 의해 판정했다. 표 중의 중간 배재율은 슬래그 레이들의 칭량(weighing)에 의해 평가했다.

비교예 1 및 발명예 1∼9로서 나타내는 표 4-1∼4-3으로부터 분명한 바와 같이, 탈규 취련시 및 탈인 취련시의 양쪽의 처리 모두 버너 기능이 있는 랜스를 이용하지 않는 예(비교예 1)에서는, 중간 배재율이 뒤떨어짐과 함께 탈P 후의 P농도도 높다. 또한, 탈규 취련시에는 버너 기능이 있는 랜스를 이용하는 한편, 탈인 취련시에는 이 버너 기능이 있는 랜스는 이용하지 않는 예(발명예 1∼3))에서는, 탈P 후의 P농도가 약간 높지만, 탈규 취련시에는 버너 기능이 있는 랜스가 없는 비교예 1에 대하여 중간 배재율은 향상되었다. 그리고, 탈규 취련시에는 버너 기능이 있는 랜스로부터 충분한 열량을 더하기는 하지만 탈인 취련시에는 당해 버너 기능이 있는 랜스를 사용하지 않는 예(발명예 2, 3)에서는, 중간 배재율은 더욱 개선되었다. 이 점에서, 적어도 탈규 취련의 단계에서는, 버너 기능이 있는 랜스의 사용이 바람직한 것을 알 수 있었다.

게다가, 탈규 취련시 및 탈인 취련시에 상기 버너 기능이 있는 랜스를 사용하고, 또한 그 투입 열량을 10MJ/t 이상으로 조정하면, 중간 배재율, 인 농도 모두 바람직한 결과가 얻어지는(발명예 4∼9) 것을 알 수 있다. 그리고, 이 버너 기능이 있는 랜스를 동일한 조건으로 탈탄 취련시에 사용한 경우, Mn 수율이 향상되는(발명예 8, 9) 것도 알 수 있었다. 특히, 탈규, 탈인, 탈탄의 각 공정에서 모두 당해 버너 기능이 있는 랜스를 이용하면, 중간 배재율, CaO 원단위, Mn 수율의 어느 점에 있어서도 바람직한 결과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

(표 4-1)

(표 4-2)

(표 4-3)

실시예 2

이 실시예는, 탈규 취련시에 있어서의 탈인 슬래그 잔류율의 영향을 조사한 결과를 나타내는 것이다. 또한, 이 실시예에 있어서, 사용한 전로나 버너 등은, 실시예 1과 동일한 것으로 하고, 취련의 조건도 또한 기본적으로는 실시예 1과 동일한 조건으로 실시했지만, 탈인 슬래그 잔류율만은 변경한다는 조업 조건으로 했다. 그리고, 그 결과를 표 5-1∼표 5-3에 나타낸다.

표 5-1에 나타내는 결과로부터 분명한 바와 같이, 발명예 10∼15에 의하면, 비교예 2와 비교하면, 탈인 슬래그의 일부(50∼100％)를 잔류시킨 다음의 차지에서의 탈규 취련에 있어서, 중간 배재율의 향상이나 CaO 첨가량의 감소가 달성되는 것을 알 수 있었다. 또한, 표 5-2에 나타내는 결과로부터 분명한 바와 같이, 발명예 10∼15와 비교예 2에서는 유의차가 없는 것도 알 수 있었다. 또한, 표 5-3에 나타내는 대로, 탈규 취련, 탈인 취련 및 탈탄 정련과 같은 일련의 처리에 있어서, 토털 Fe 수율, 토털 CaO 원단위는 향상되는 것이 분명해졌다.

(표 5-1)

(표 5-2)

(표 5-3)

본 발명은, 전로의 제강 방법에 관한 기술이지만, 소위, 용선의 예비 처리 기술이라고 해도 당연 유효하다.

1 : 전로
2 : 버너 기능이 있는 상취 랜스
3 : 하취 송풍구
4 : 출탕구
5 : 정련용 산소 가스
6 : 지연성 가스
7 : 연료 가스
8 : 호퍼
9 : 용선
10 : 탈규 슬래그
11 : 냉철원
14 : 장입 레이들
17 : 탈인 슬래그
18 : 분체 취입 통로
19 : 연료 가스 통로
20 : 지연성 가스 통로
21 : 정련용 산소 가스 통로
22a : 냉각수 통로
22b : 냉각수 통로

Claims (7)

1. 제1 전로에서 용선의 탈탄 정련과 함께 탈규 처리 및 탈인 처리를 행하고, 다음으로, 제2 전로에서 탈탄 정련을 행하여 용강으로 하는 전로 제강법에 있어서,
   우선, 상기 제1 전로 내에 용선을 장입한 후, 랜스로부터 정련용 산소 및 석회계 매용재를 포함하는 분체를 분사함으로써, 용선의 탈규 처리를 행하고,
   다음으로, 그 탈규 처리 후 슬래그의 일부를 배재(排滓)하고, 그 나머지는 용선과 함께 당해 용기 내에 잔류시키는 중간 배재의 처리를 행하고,
   다음으로, 당해 전로 내에 남긴 탈규 후의 용선의 욕면(浴面)에 대하여, 랜스로부터 정련용 산소 및 석회계 매용재를 포함하는 분체를 분사함으로써 용선의 탈인 처리를 행하고,
   다음으로, 탈인 후의 용선을 출탕(出湯)함과 함께, 탈인 처리 후 슬래그의 적어도 일부를 전로 내에 잔류시키고,
   그 후, 출탕한 탈인 처리 후의 용선을 상기 제2 전로로 옮겨 탈탄 정련을 행하여 용강을 얻을 때에,
   상기 탈규 처리 및 상기 탈인 처리 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 처리를, 정련용 산소, 석회계 매용재를 포함하는 분체, 연료 가스 및 지연성(支燃性) 가스를 분사할 수 있는 버너 기능이 있는 랜스를 이용하여 행함과 함께, 당해 탈규 처리시 및 당해 탈인 처리시에 있어서의 당해 버너 기능이 있는 랜스로부터의 열공급량을 10MJ/t 이상으로 함으로써, 탈규 처리 종료시의 용선 온도를 1260℃ 이상 1350℃ 이하로 함과 아울러, 탈인 처리 종료시의 용선 온도를 1280℃ 이상 1360℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 전로 제강법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 전로 내에, 전회(前回) 탈인 처리시에 생성한 양의 30mass％ 이상의 탈인 처리 후 슬래그를 잔류시키고, 추가로 그 제1 전로 내에는, 적어도 미처리의 용선을 장입함과 함께, 상취 랜스 또는 버너 기능이 있는 랜스로부터 정련용 산소 및 석회계 매용재를 포함하는 분체, 또는 추가로 연료 가스 및 지연성 가스를 분사함으로써 용선의 탈규 처리를 행하고,
   다음으로, 탈규 처리 후의 슬래그의 40mass％ 이상을 로 외로 배출하는 중간 배재를 행하고,
   그 후, 상기 제1 전로에서 상취 랜스 또는 버너 기능이 있는 랜스를 이용하여 정련용 산소 및 석회계 매용재를 포함하는 분체, 또는 추가로 연료 가스 및 지연성 가스를 분사함으로써 용선의 탈인 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 전로 제강법.
3. 제1항에 있어서,
   탈탄 정련시에 상기 버너 기능이 있는 랜스를 이용하는 것을 특징으로 하는 전로 제강법.
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   탈규 처리, 탈인 처리, 탈탄 정련 중 어느 1 또는 2 이상의 처리에 이용하는 상기 버너 기능이 있는 랜스는, 정련용 산소 통로 및 분체 공급 통로, 연료 가스 통로, 지연성 가스 통로를 갖는 다중관 랜스인 것을 특징으로 하는 전로 제강법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 분체는, 매용재나 부원료의 외에, 산화철 재료나 망간 산화물 중 어느 1 이상을, 아르곤이나 질소와 같은 불활성 가스로 이루어지는 반송 가스와 함께 취입하는 것을 특징으로 하는 전로 제강법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   탈인 처리 후 슬래그는, 탈인 처리시에 생성한 양의 60mass％ 이상을 전로 내에 잔류시키는 것을 특징으로 하는 전로 제강법.
   
   
   

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