KR101701658B1 - 용선의 예비 처리 방법 - Google Patents

Abstract

전로형 정련로 내의 용선에 산소원을 공급하여 탈규 처리한 후, 노 내에 용선을 잔류시킨 상태로 노 내에 존재하는 슬러그의 일부를 전로형 정련로로부터 배출시키고, 그 후 전로형 정련로 내에 CaO 계 매용제 및 산소원을 공급하여 탈린 처리한 용선을 전로형 정련로로부터 출탕시킴으로써, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 용선에 대하여 탈규 처리 및 탈린 처리를 실시하는 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리 중, 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스 중의 적어도 1 종 이상의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도를 분석하고, 그 분석치에 기초하여 탈규 처리의 종료 시점을 결정함으로써, 다음 공정의 탈린 처리를 용선의 온도 저하를 억제하면서 저비용으로 실시하는 것을 가능하게 한다.

Description

용선의 예비 처리 방법{METHOD FOR PRETREATING MOLTEN IRON}

본 발명은, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 도중의 배재 (排滓) 공정을 사이에 두고 용선의 탈규 처리와 탈린 처리를 연속하여 실시하는 용선의 예비 처리 방법에 관한 것이다.

온실 효과 가스의 배출량 삭감이 강하게 요구되는 최근, 철강업에 있어서는 전로나 용선과 등의 처리 용기에서 탈린 처리나 탈탄 정련 등을 실시할 때, 노 내의 용선에 철스크랩 등의 냉철원을 배합하여 철강 제조에 필요로 하는 에너지를 삭감시키는 것이 행해지고 있다. 이는 냉철원은 고로에 장입하는 철광석과 같은 산화철과 달리 환원시킬 필요가 없기 때문에, 고로로부터 출선 (出銑) 되는 선철을 정련하여 용강을 제조하는 것보다 적은 에너지 소비량, 적은 온실 효과 가스 배출량으로 용강을 제조할 수 있기 때문이다.

또 최근 비용면 및 품질면에서 유리한 점에서, 전로에서의 탈탄 정련 전에 용선에 대하여 예비 처리를 실시하여, 미리 용선 중의 인을 제거하는 정련 방법 (「예비 탈린 처리」라고도 한다) 이 실시되고 있다. 일반적으로 탈린 처리는, 산화제 (산소 가스 등의 산소원) 및 탈린 정련제 (CaO 계 매용제) 를 용선에 첨가하여, 용선 중의 인을 산화제로 산화시켜 인 산화물로 하고, 이것을 재화 (滓化) 한 탈린 정련제에 흡수시킴으로써 실시하는데, 이 탈린 반응은 열역학적으로는 정련 온도가 낮을수록 유리하다. 요컨대, 용강 단계보다 온도가 낮은 용선 단계가 탈린 반응은 진행하기 쉽고, 적은 산화제 및 탈린 정련제로 탈린 처리를 실시할 수 있다. 따라서, 상기 예비 탈린 처리를 실시함으로써 처리 공정은 증가하지만, 제강 정련 공정 전체에 있어서의 슬러그 발생량을 삭감시킬 수 있다.

그런데, 고로로부터 출선되는 용선에는 0.3 ∼ 0.6 mass％ 정도의 규소가 함유되어 있어, 규소를 함유하는 용선을 탈린 처리하면, 최초로 규소가 산화 제거되고, 용선 중의 규소 농도가 어느 정도까지 저하된 후, 용선 중의 인이 산화 제거된다. 상기 규소의 산화에 의해 SiO₂ 를 주성분으로 하는 슬러그가 생성되는데, 이 슬러그는 탈린 반응을 저해한다. 이는 탈린 반응을 위해서는 염기도 ([CaO (mass％)]/[SiO₂ (mass％)]) 가 1.2 이상인 슬러그가 필요한 데에 대하여, 규소의 산화에 의해 생성되는 SiO₂ 는 슬러그의 염기도를 낮추는 작용이 있기 때문이다.

고로-전로의 조합으로 이루어지는 철강 정련 공정에서는, 철스크랩 등의 냉철원의 용해용 열원은, 용선이 갖는 현열 (顯熱) 과 용선 중의 탄소 및 규소의 연소열이 주체이며, 기본적으로는 다량의 냉철원을 용해시킬 수 없다. 또한, 상기와 같이 용선에 대한 예비 처리로서 탈규 처리 및 탈린 처리를 실시하는 경우에는, 처리 공정의 추가에 수반하는 용선 온도의 저하와 더불어, 연소 열원이 되는 용선 중의 탄소 및 규소가 상기 탈규 처리 및 탈린 처리로 산화되어 감소하기 때문에, 전로에서의 냉철원의 용해에는 보다 불리해지고 있다.

그래서, 용선 예비 처리를 실시하는 경우라도 보다 많은 냉철원을 용해시키는 것을 목적으로 하여, 예를 들어 특허문헌 1 에는, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 용선의 탈규, 탈린 처리를 실시할 때, 우선 탈규 처리 종료시의 슬러그의 염기도가 0.3 ∼ 1.3 의 범위에 들어가도록 CaO 계 매용제의 공급량을 조절하여 탈규 처리를 실시한 후, 정련로를 경동시켜 노 내에 생성된 슬러그를 노구 (爐口) 로부터 배출시키고, 이어서 새롭게 CaO 계 매용제를 첨가하여 탈린 처리를 실시하는 용선의 예비 처리 방법이 제안되어 있다. 또, 특허문헌 2 에는, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 용선의 탈규, 탈린 처리를 실시할 때, 탈린 처리를 종료하고, 용선을 출탕 (出湯) 시킨 후, 슬러그를 배재시키지 않고 노 내에 잔류시킨 상태로 다음 차지의 용선을 정련로에 장입하고, 산소를 공급하여 탈규 처리를 실시하고, 탈규 처리 후, 일단 취련 (吹鍊) 을 중단하고 슬러그를 배출시키는 중간 배재 공정을 형성하고, 그 후 계속해서 탈린 처리를 실시하는 용선의 예비 처리 방법이 제안되어 있다.

상기 특허문헌 1 의 기술에서는, 탈규 처리 및 탈린 처리를 하나의 전로형 정련로에서 실시함으로써, 용선의 바꿔 옮김에 의한 온도 강하를 방지할 수 있고, 또 특허문헌 2 의 기술에서는, 이 효과와 더불어 탈린 처리로 발생한 슬러그 (이후, 「탈린 슬러그」라고도 한다) 를 탈규 처리에서 재사용하므로, 탈규 처리 공정에서의 조재제 (造滓劑) 의 첨가에 의한 온도 강하를 저감시키는 것이 가능해진다.

즉, 특허문헌 1 이나 특허문헌 2 의 기술 채용에 의해 용선의 예비 처리 공정에 있어서의 열손실을 저감시킬 수 있으므로, 냉철원의 배합 비율을 종래에 비해 증대시킴과 함께, 온실 효과 가스의 배출량의 삭감이나 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.

일본 공개특허공보 평10-152714호 일본 공개특허공보 평11-323420호

그러나, 상기 종래 기술에는 이하의 문제점이 있다.

특허문헌 1 이나 특허문헌 2 에 개시된 기술과 같이, 탈규 처리, 중간 배재, 탈린 처리를 하나의 전로형 정련로에서 연속하여 실시하는 경우에, 슬러그의 염기도를 탈린에 필요한 소정의 값 이상으로 하고, 또한 탈린 처리에서 사용하는 CaO 계 매용제를 저감시키기 위해서는, 탈규 처리로 생성된 SiO₂ 를 대량으로 함유하는 슬러그 (이후, 「탈규 슬러그」라고도 한다) 를 전로형 정련로로부터 소정량 이상 배출시키는 것이 필수가 된다.

이 관점에서 상기 종래 기술을 보면, 특허문헌 1 의 기술은, 탈규 처리 종료시의 슬러그의 염기도를 0.3 ∼ 1.3 으로 제어하면, 슬러그는 충분히 유동성을 나타내어 탈규 슬러그의 배재가 충분히 이루어진다고 되어 있다. 그러나, 탈규 슬러그의 염기도를 0.3 ∼ 1.3 으로 제어하는 것만으로는 슬러그의 포밍이 불충분하고 유동성도 나빠, 용선을 유출시키지 않고 단시간에 슬러그를 배출시키기가 곤란해지거나, 반대로 포밍이 과잉이 되어 탈규 처리 중에 노구로부터 슬러그가 넘쳐 나와 조업을 저해하거나 하는 경우가 있기 때문에, 충분한 배재의 제어는 어렵다.

또, 특허문헌 2 의 기술은, 탈규 슬러그의 염기도를 1.0 ∼ 3.0 으로 하고, 용선 중의 규소 농도가 0.20 mass％ 이하가 된 이후에, 중간 배재를 실시하는 것이 최적임을 제안하고 있다. 그러나, 그 이유는, 탈규 처리 종료시의 용선 중의 규소 농도가 0.20 mass％ 보다 높은 경우에는, 다음 공정의 탈린 처리시의 슬러그의 염기도를 2.0 으로 조정하기 위해서 필요한 CaO 함유 물질이 지나치게 많아져 비용적으로 불리해지기 때문이라고 하고, 탈규 슬러그의 배재성에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않다.

요컨대, 상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 개시된 기술에서는, 탈규 슬러그를 충분히 배재시킬 수 없고, 다음 공정의 탈린 처리에서의 CaO 계 매용제의 사용량을 증가시켜야 하거나, 혹은 탈린 처리 후의 용선 중의 인 농도가 높아질 우려가 있거나 하는 문제점을 안고 있다.

본 발명은, 상기 종래 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 하나의 전로형 정련로를 이용하여 도중의 배재 공정을 사이에 두고 용선의 탈규 처리와 탈린 처리를 연속하여 실시하는 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 탈규 처리로 생성된 탈규 슬러그의 배재성을 개선시킴으로써, 다음 공정의 탈린 처리를 용선의 온도 저하를 억제하면서 저비용으로 실시하는 것을 가능하게 하는 용선의 예비 처리 방법을 제안하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 개발한 본 발명의 제 1 양태는, 전로형 정련로 내의 용선에 산소원을 공급하여 탈규 처리한 후, 노 내에 용선을 잔류시킨 상태로 노 내에 존재하는 슬러그의 일부를 전로형 정련로로부터 배출시키고, 그 후 전로형 정련로 내에 CaO 계 매용제 및 산소원을 공급하여 탈린 처리한 용선을 전로형 정련로로부터 출탕시킴으로써, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 용선에 대하여 탈규 처리 및 탈린 처리를 실시하는 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리 중, 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스 중 적어도 1 종 이상의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도를 분석하고, 그 분석치에 기초하여 탈규 처리의 종료 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법이다.

본 발명의 제 2 양태는, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리 중의 전로형 정련로로부터 배출되는 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도를 상기 흡인 가스 중의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도의 분석치 및 상기 흡인 가스의 유량에 기초하여 산출하고, 상기 산출한 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도가, 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 기초하여 상기 탈규 처리의 종료 시점을 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 양태는, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도 중 어느 하나의 농도의 분석치가, 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 양태는, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도 중 어느 하나의 농도의 분석치와 상기 흡인 가스의 유량의 곱으로부터 산출한, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 유량, CO₂ 가스 유량 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 유량 중 어느 하나의 유량이, 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 5 양태는, 본 발명의 제 2 ∼ 4 중 어느 한 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 있어서, 다시 증대한 값이 극대치에 대하여 90 ％ 이상 150 ％ 이하의 소정 비율의 값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 6 양태는, 본 발명의 제 2 ∼ 5 중 어느 한 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 있어서의 극대치와 극소치의 차이가 극대치의 10 ％ 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 7 양태는, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도 중 어느 하나의 농도의 분석치가 소정의 임계값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 8 양태는, 본 발명의 제 7 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 배기 가스 처리 설비는 흡인한 상기 전로형 정련로의 배기 가스를 연료 가스로서 회수하는 기능을 갖는 것으로, 상기 배기 가스 처리 설비로 전로형 정련로의 배기 가스와 함께 대기를 흡인하여 상기 배기 가스 중의 CO 가스의 적어도 일부를 연소시킴과 함께, 상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 연소 후의 흡인 가스 중의 CO 가스 농도가 2.0 vol％ 이상, 18.0 vol％ 이하의 소정의 임계값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 9 양태는, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도 중 어느 하나의 농도의 분석치와 상기 흡인 가스의 유량의 곱으로부터 산출한, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 유량, CO₂ 가스 유량 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 유량 중 어느 하나의 유량이, 소정의 임계값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 10 양태는, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 흡인 가스 중의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도의 분석치 및 상기 흡인 가스의 유량에 기초하여, 상기 탈규 처리 중의 전로형 정련로로부터 배출되는 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도를 산출하고, 그 배출 속도가 소정의 임계값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 11 양태는, 본 발명의 제 1 ∼ 10 중 어느 한 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 전 (前) 차지의 탈린 처리로 생성된 슬러그를 30 mass％ 이상 노 내에 잔류시킨 상태로 다음 차지의 용선을 전로형 정련로에 장입하고, 탈규 처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 12 양태는, 본 발명의 제 1 ∼ 11 중 어느 한 양태에 관련된 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리 종료시에 상기 전로형 정련로에 존재하는 슬러그의 염기도 ([CaO (mass％)]/[SiO₂ (mass％)]) 를 0.80 ∼ 1.50 의 범위로 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 중간 배재를 사이에 두고 용선의 탈규 처리 및 탈린 처리를 연속하여 실시할 때, 탈규 처리의 종료 시점을, 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비에 흡인되는 흡인 가스 중의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 분석치에 기초하여 결정하므로, 탈규 처리 종료 판정의 편차가 대폭 저감되고, 중간 배재를 항상 탈규 슬러그가 충분히 포밍하여 유동성이 높은 상태로 실시할 수 있어, 탈규 슬러그를 용선을 유출시키지 않고 단시간에 또한 충분히 배재시키는 것이 가능해지고, 나아가서는 탈규 처리 후의 탈린 처리에 있어서의 비용 저감 및 처리 후의 용선 중의 인 농도의 편차를 저감시키는 것이 가능해진다.

도 1 은 탈규 처리에 있어서의 배기 가스 중의 탄소 배출 속도의 변화의 예를 나타내는 그래프이다.
도 2 는 배기 가스 중의 탄소 배출 속도의 변화를 설명하는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 용선의 예비 처리 방법에 사용하는 전로형 정련로의 대략 단면도이다.
도 4 는 탈규 처리 종료시의 흡인 가스 중의 CO 가스 농도와 탈규 슬러그의 배재성의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 예비 처리 방법을 공정순으로 설명하는 모식도이다.
도 6 은 본 발명의 방법에 있어서의 중간 배재 시간과 용선 중 Si 농도의 관계를 종래법과 비교하여 나타내는 그래프이다.

우선, 본 발명의 기본적인 기술 사상에 대하여 설명한다.

발명자들은 하나의 전로형 정련로를 이용하여 탈규 처리 후의 탈규 슬러그의 배출 (이후, 「중간 배재」라고도 한다) 을 사이에 두고 용선에 탈규 처리 및 탈린 처리를 연속하여 실시하는 경우에 있어서, 상기 탈규 슬러그의 배재성을 개선시키는 것을 목적으로 하여, 탈규 슬러그의 배재성에 미치는 각종 요인에 대하여 예의 검토를 거듭하였다.

그 결과, 중간 배재에 있어서의 탈규 슬러그의 배재성은, 탈규 슬러그 자체의 유동성 외에 탈규 슬러그의 포밍 상황도 크게 영향을 미치고 있어, 탈규 슬러그의 배재성을 양호하게 하기 위해서는, 배재시에 탈규 슬러그가 충분히 재화되어 양호한 유동성을 나타내는 상태임과 함께, 슬러그가 충분히 포밍하여 부피 비중이 작아지고 있는 것이 중요함이 분명해졌다.

탈규 처리로 생성되는 탈규 슬러그는, 용선 중의 규소의 연소에 의해 생성되는 SiO₂ 와, 노 내에 첨가 혹은 잔류시킨 조재재가 재화됨으로써 형성된다. 용선 온도가 낮고, 용선 중의 규소 농도가 높은 탈규 처리의 초기에는, 탈규 반응이 우선적으로 진행되어 노 내의 SiO₂ 량이 점차 증대하지만, 배재시의 유동성을 확보하기 위해서는, 생석회나 제강 슬러그 등의 CaO 를 함유하는 조재재를 첨가 혹은 전 장입하여, 슬러그의 조성을 적정 범위로 조정해 두는 것이 중요하다.

한편, CO 가스의 생성 속도는 탈규 처리의 초기에는 저위이지만, 탈규 반응이 진행되어 용선 중의 규소 농도가 0.20 mass％ 미만으로 저하되고, 용선 온도가 상승함에 수반하여 탈탄 반응이 활발해져 점차 증대된다. 또, 슬러그 중의 산화철의 농도도 용선 중의 규소 농도가 높은 탈규 처리의 초기에는 10 mass％ 미만으로 비교적 낮지만, 탈규 반응이 진행되어 용선 중의 규소 농도가 저하되고, 슬러그량이 증대함에 수반하여 점차 증대된다.

그리고, 슬러그 중의 산화철의 농도가 증대하여 10 mass％ 를 초과하면, 슬러그의 저융점화 혹은 액상 비율의 증대가 현저해지고, 이것에 노 내 온도의 상승과 더불어 슬러그의 유동성이 향상된다. 또한, 슬러그 중의 산화철과 용선욕 혹은 슬러그 중에 말려 들어간 용선적의 반응에 의한 CO 가스의 발생도 활발해져 슬러그 중에 다량의 CO 가스 기포를 내포하게 되어, 이른바 「슬러그 포밍」 상태가 된다. 일단 슬러그가 포밍하기 시작하면, 상취 (上吹) 랜스로부터의 송산 (送酸) 에 의한 슬러그층으로의 산소 공급량도 증가하여 철 등의 산화를 촉진시키기 때문에, 랜스 높이 등의 송산 조건에 따라서는 가속도적으로 포밍 높이가 증대하여, 이른바 「슬롭핑」에 이르는 경우도 있다.

탈규 슬러그의 배재시에 이 슬러그 포밍 상태로 제어·유지할 수 있으면, 슬러그의 부피 비중을 매우 작은 것으로 하고, 동일한 슬러그 질량이라도 약 10 배 정도의 큰 체적으로 할 수 있기 때문에, 노구로부터 슬러그를 유출시킬 때, 용선을 유출시키지 않고 신속하게 슬러그를 배출시키는 것이 가능해진다. 그러나, 탈규 처리 중의 슬러그 포밍이 과잉이 되면, 노구로부터 슬러그가 넘쳐 나와 조업을 저해할 우려가 있으므로 주의를 요한다.

그러나, 종래 기술에 있어서는, 상기한 슬러그 포밍을 제어·유지하는 방법이나, 포밍 상태를 적정하게 평가하여, 탈규 처리로부터 중간 배재로 이행하는 타이밍을 적절히 판단하는 기술이 확립되어 있지 않았다. 그 때문에, 중간 배재에 있어서의 탈규 슬러그의 배재율을 안정적으로 높이기가 곤란하였다.

발명자들은, 탈규 처리 중에 있어서의 슬러그의 포밍 상태를 적정하게 평가하여, 탈규 처리를 종료하고 중간 배재를 개시하는 타이밍을 결정하는 방법에 대하여 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 전로형 정련로를 사용한 탈규 처리 중에 있어서는, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도가 특정한 변동 패턴을 나타냄과 함께, 그 변동 패턴의 특정 범위에 있어서 포밍 상태가 배재에 최적이 되고 있는 것, 그리고 탈규 처리를 종료하고 중간 배재를 개시하는 타이밍은, 전로형 정련로가 부대된 배기 가스 처리 설비에 흡인되는 흡인 가스 (이하, 단순히 「흡인 가스」라고도 칭한다) 중에 함유되는 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도 분석치에 기초하여 결정할 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 개발하기에 이르렀다.

도 1 은, 용선 중의 규소 농도가 0.35 mass％ 인 용선을 탈규 슬러그가 포밍하기 쉬운 조건으로 0.10 mass％ 이하까지 저감시키는 탈규 처리를 실시했을 때의, 전로형 정련로에 부대된 배기 가스 처리 설비에 흡인되는 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도 및 흡인 가스 유량 (표준 상태) 에 기초하여 산출한, 배기 가스 중에 함유되는 탄소의 배출 속도 (단위시간당 배출되는 배기 가스 중에 함유되는 탄소량) 의 추이 (시간 경과적 변화) 를 흡인 가스 유량, 송산 속도 및 흡인 가스 중의 CO 가스 농도와 CO₂ 가스 농도의 합의 추이와 함께 나타낸 것이다.

이 도면으로부터 탈규 슬러그가 포밍하는 경우, 배기 가스 중에 함유되는 탄소의 배출 속도는, 탈규 처리 개시 후, 탈규 반응의 진행에 수반하여 점차 상승하고 (스테이지 I), 일단 극대치를 나타낸 후, 감소하여 극소치를 나타내고 (스테이지 II), 그 후 다시 증대된다 (스테이지 III) 는 특이한 변동 패턴을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도에는, 엄밀하게는 배기 가스 처리 설비에 흡인된 공기에 함유되는 CO₂ 도 포함되지만, 공기 중의 CO₂ 는 미량이므로 이에 따른 영향은 무시할 수 있다.

배기 가스 중의 탄소의 배출 속도가 상기와 같은 특이한 변동 패턴을 나타내는 이유에 대하여, 발명자들은 이하와 같이 생각하고 있다.

우선, 스테이지 I 은, 탈규 처리의 진행에 따른 용선 온도의 상승 및 용선 중의 규소 농도의 저하에 따라 CO 가스의 발생량은 점차 상승하는 단계로서, 탈탄 반응 개시 초기의 탈규 슬러그는 아직 생성량이 적은 데다, 온도가 낮고, 포밍하고 있지 않기 때문에, 도 2 의 (a) 에 나타낸 바와 같이, CO 가스는 용이하게 탈규 슬러그층을 통과하여 노 밖으로 배출될 수 있다. 그러나, 탈규 반응이 진행되어 스테이지 II 가 되면, CO 가스의 발생량이 많아짐과 함께, 탈규 슬러그의 온도가 상승하여 점성이 작아지기 때문에, 도 2 의 (b) 에 나타낸 바와 같이, 발생한 CO 가스는 탈규 슬러그 중에 받아들여져 슬러그가 포밍을 일으키게 되어, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도는 외관상 일차적으로 감소한다. 또한 탈규 반응이 진행되어 스테이지 III 이 되면, 탈규 슬러그 중에 CO 가스를 더 이상 받아들일 수 없게 되어 포밍이 포화 상태에 이르기 때문에, 도 2 의 (c) 에 나타낸 바와 같이, CO 가스가 노 밖으로 배출되게 되어 다시 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도가 상승하기 시작한다.

또, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도의 변동 패턴에는 이하와 같은 현상도 관계되고 있는 것으로 생각된다.

탈규 처리의 스테이지 I 에 있어서는, 상취 랜스로부터 공급하는 산소는 주로 탈규 반응 및 탈탄 반응에 소비되지만, 스테이지 II 가 되면, 생성 슬러그량이 증대하여 슬러그층의 두께가 증대됨과 함께, 슬러그 중의 산화철 농도가 상승하여, 공급되는 산소가 철의 산화 반응에도 소비되게 되기 때문에, 탈탄에 사용되는 산소가 그만큼 감소하게 되어 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도가 저하된다. 특히, 슬러그가 포밍하기 시작하여 슬러그층의 두께가 커지면, 상취 랜스로부터의 송산에 의한 슬러그층으로의 산소 공급량이 가속도적으로 증가하여 산화철 농도가 상승한다. 다음으로, 스테이지 III 이 되면, 슬러그 중의 산화철과 용선의 반응에 의해 CO 가스가 발생함과 함께, 슬러그 중의 산화철이 그만큼 감소하여 슬러그 중의 산화철은 수지가 평형인 상태가 되기 때문에, CO 가스의 발생 속도는 다시 증대하여 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도가 상승하기 시작한다.

이상의 고찰로부터, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도가 극대치로부터 극소치가 되고, 극소치로부터 다시 증대하여, 탈규 슬러그가 포밍 상태에 있는 상기 스테이지 III 의 단계에서 탈규 처리를 종료하고 중간 배재를 개시하면, 탈규 슬러그의 배재율을 확실하게 높일 수 있는 것을 알 수 있었다. 또, 이 단계에서의 용선 중의 규소 농도는, 이어서 실시하는 탈린 처리에 있어서 탈린 정련제의 사용량을 저감시켜 효율적으로 탈린할 수 있는 0.10 mass％ 이하까지 안정적으로 저감되고 있는 것을 확인하였다.

또한 발명자들은, 상기 스테이지 III 의 특정 영역, 구체적으로는 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도의 극대치에 대하여 90 ％ 이상 150 ％ 이하의 범위 내에 있어서 탈규 처리를 종료한 경우에는, 탈규 슬러그의 배재율을 보다 향상시킬 수 있는 것을 알아내었다.

그 이유는, 상기에 설명한 바와 같이 탈탄 반응의 진행에 따라 탈규 슬러그의 온도가 상승하여 점성이 저하되고, 유동성이 향상되는 것과 더불어, 포밍에 의해 탈규 슬러그의 비중이 외관상 작아지기 때문에, 용선욕 상의 슬러그층의 높이 (두께) 가 증대하여 노구로부터 유출되기 쉬워지는 것에 의한 것으로 생각된다. 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도가, 상기 극대치에 대하여 90 ％ 미만으로 탈규 처리를 종료한 경우에는, 슬러그의 포밍이 불충분하고, 탈규 슬러그의 배재율도 불충분해지는 경우가 있다. 한편, 상기 극대치에 대하여 150 ％ 초과로 탈규 처리를 종료한 경우에는, 탈규 처리를 종료하기 전에 노구로부터 슬러그가 넘쳐 나와 조업을 저해할 우려가 있기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 신규 지견에 기초하여 개발한 것으로, 그 특징은 전로형 정련로 내의 용선에 산소원을 공급하여 탈규 처리한 후, 노 내에 존재하는 슬러그의 적어도 일부를 전로형 정련로로부터 배출 (중간 배재) 시키고, 그 후 전로형 정련로 내의 용선에 CaO 계 매용제 및 산소원을 공급하여 탈린 처리하고, 출탕하는 용선의 예비 처리 방법에 있어서, 상기 탈규 처리 중의 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스 중의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도를 분석하고, 그 분석치에 기초하여 탈규 처리의 종료 시점을 결정하는 것에 있다.

상기한 본 발명의 용선의 예비 처리 방법에는, 도 3 에 나타낸 바와 같은 상저취 (上底吹) 가능한 전로형 정련로 (1) 를 사용한다. 상취는 전로형 정련로 (1) 의 내부를 승강 가능한 상취 랜스 (2) 를 통하여, 그 상취 랜스 (2) 의 선단으로부터 산소원으로서 산소 함유 가스 (9) 를 용선 (5) 을 향하여 공급하여 실시한다. 상기 산소 함유 가스 (9) 로는 산소 가스 (공업용 순산소), 산소 부화 공기, 공기, 산소 가스와 불활성 가스의 혼합 가스 등을 사용할 수 있다.

한편, 저취 (底吹) 는 전로형 정련로 (1) 의 저부에 형성된 저취 날개구 (3) 를 통하여, 용선 중에 저취 가스 (10) 를 불어넣음으로써 실시된다. 상기 저취 가스 (10) 로는 산소 가스를 함유하는 가스여도 되고, Ar 가스나 질소 가스 등의 불활성 가스여도 된다. 저취 가스 (10) 는 용선 중에 불어넣음으로써 용선 (5) 의 교반을 촉진시켜 냉철원의 용해를 촉진시키는 기능을 갖지만, 저취 날개구 (3) 로부터 조재제를 용선 중에 불어넣는 반송용 가스로서의 기능을 갖게 해도 된다.

또, 전로형 정련로 (1) 의 상방에는, 승강하여 전로형 정련로 (1) 의 노구를 덮는 스커트 (11) 및 이것에 접속하는 연도 (煙道) (12) 가 설치되어 있다. 전로형 정련로 (1) 로부터 배출되는 배기 가스는, 연도 (12) 를 통하여 도시되지 않은 배기 가스 처리 설비로 흡인되고, 물을 뿌려 제진한 후, 흡인 속도를 측정한다. 배기 가스 처리 설비가 흡인한 흡인 가스를 연료 가스로서 회수하는 기능을 갖는 경우에는, 흡인 가스는 조성이나 유량에 따라 연료 가스로서 회수되거나 또는 방산되지만, 탈규 처리 중은 CO 가스의 발생 속도가 낮기 때문에 연료 가스로서 회수되지 않는 것이 일반적이다. 여기서, 도시되지 않은 배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스에는, 전로형 정련로 (1) 로부터 배출되는 배기 가스 외에, 스커트 (11) 내의 대기압과의 차압과, 전로형 정련로 (1) 와 스커트 (11) 의 간격 크기 (이후, 「스커트 높이」라고도 칭한다) 에 따라 흡인되는 공기 (대기) 도 포함된다.

고온의 배기 가스와 함께 스커트 내에 흡인되는 공기 중의 산소는, 배기 가스 중의 CO 와, 산소와 CO 중 어느 것이 실질적으로 다 소비될 때까지 반응하여 CO₂ 를 생성한다. 연도 (12) 에는 분석용 흡인 가스를 채취하는 가스 채취 프로브 (13) 가 형성되어 있고, 이 가스 채취 프로브 (13) 에 접속하여 가스 채취 프로브 (13) 로 채취한 흡인 가스 중의 CO, CO₂, O₂ 등의 가스 조성을 분석하는 가스 분석 장치 (14) 가 형성되어 있다. 요컨대, 가스 채취 프로브 (13) 로 채취한 흡인 가스의 가스 조성이 가스 분석 장치 (14) 로 연속적으로 또는 간헐적으로 측정되도록 구성되어 있다. 또한, 연도 (12) 등의 고온 가스가 통과하는 부분에는 증기 보일러가 설치되는 경우도 있다.

고온의 배기 가스를 배기 가스 처리 설비로 연료 가스로서 회수하는 경우에는, 배기 가스 처리 설비의 운전은 스커트 높이를 가능한 한 작게 하여 흡인되는 공기가 최대한 적어지도록 하는 것이 보통이다. 그러나, 탈규 처리시의 CO 가스의 발생 속도는 작기 (발생량이 적기) 때문에, 통상 연료 가스로서의 회수는 실시하지 않는 점에서 스커트 높이는 임의로 설정할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 연도 (12) 가 증기 보일러의 기능을 갖는 경우에는, 스커트 (11) 를 상승시켜 적극적으로 공기를 흡인함으로써, 배기 가스 중의 CO 가스를 연소시키고, 그 연소열 (열에너지) 을 고압의 증기로서 회수하는 것이 바람직하다. 한편, 연도 (12) 가 증기 보일러의 기능을 갖지 않는 경우에는, 공기의 흡인을 억제하기 위해서, 스커트 (11) 의 위치를 낮추어 배기 가스 처리 설비를 운전해도 되고, 이로써 연도 (12) 등의 열부하를 경감시킬 수 있다.

배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스의 성분 조성은, 배기 가스 처리 설비의 특징이나 그 운전 조건에 따라 완전히 상이한 것이 된다. 즉, 스커트 (11) 의 위치를 낮추어 공기의 흡인량을 억제한 경우에는, CO 및 CO₂ 의 농도는 비교적 높은 것이 되지만, 스커트 (11) 를 상승시켜 적극적으로 공기를 흡인하는 경우에는, 전로형 정련로 (1) 로부터의 CO 가스의 발생 속도가 배기 가스 처리 설비의 가스 흡인 속도에 대하여 어느 정도의 비율 이상 (구체적으로는 약 30 vol％ 이상) 이 아니면, 흡인 가스의 분석에서는 CO₂ 만이 검출되고 CO 는 검출되지 않는다. 이는 배기 가스 중의 CO 가 흡인된 공기 중의 O₂ 로 연소되기 때문이다. 또 흡인 가스 중의 CO 및 CO₂ 의 농도는 N₂ 로 희석되기 때문에 비교적 낮은 것이 된다. 이와 관련하여, 도 1 은 가스 회수 기능은 갖지만, 연도에 증기 보일러를 갖지 않은 배기 가스 처리 설비를 이용하여, 탈규 처리 개시 후에 배기 가스의 착화를 확인하고 나서 스커트 (11) 를 낮추어 공기의 흡인을 억제한 조업을 실시하고 있는 예를 나타낸 것이다.

또, 전술한 도 1 에 나타낸 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도는, 도 3 에 나타낸 전로 배기 가스 처리 설비에 이르는 연도에 배치 형성된 가스 채취 프로브 (13) 로 측정한 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도 및 배기 가스 처리 설비의 가스 흡인 속도 (표준 상태에서의 흡인 가스 유량) 에 기초하여 산출한 것이다. CO, CO₂ 의 가스 조성의 측정에는 적외선 흡수식의 분석계를 사용하는 것이 일반적이지만, 이 측정법은 가스 유량의 측정과 비교하여 응답 속도가 느려 십 ∼ 수십초 정도의 지연 시간이 생기기 때문에, 각 측정 시간에는 보정을 가하고 있다. 또, 배기 가스 처리 설비에 있어서의 가스 흡인량은, 배기 가스의 누설을 방지하기 위해서 탈규 처리나 탈탄 처리로 전로형 정련로로부터 발생하는 가스량보다 많게 하고 있기 때문에, 노구와 스커트 사이부터 공기를 빨아들이고, 발생한 CO 의 적어도 일부는 산화되어 CO₂ 로 변화된다.

따라서, 탈규 처리의 종료 시점을 결정하기 위해서는, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도를 흡인 가스 중의 CO 농도 및 CO₂ 농도와 배기 가스 처리 설비의 흡인 속도 (표준 상태의 유량) 를 측정함으로써 구하는 방법이 유효하다. 그러나, 발명자들의 실험 결과에 의하면, 전로 배기 가스 처리 설비의 조업 조건 (스커트 높이, 노구압 등) 이 일정하면, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도 대신에 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도, 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도 중 어느 하나의 농도의, 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴으로부터도 탈규 처리 종료의 시점을 결정하는 것이 가능하다. 이 때, 흡인되는 공기량이 비교적 적고, 흡인 가스 중에 CO 가 잔류하는 조업 조건에서는, CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도의 변동 패턴에 기초하여 결정할 수 있지만, 흡인되는 공기량이 그다지 변동하지 않고 CO₂ 가스 농도가 안정적인 경우에는, CO 가스 농도만의 변동 패턴에 기초하여 결정할 수도 있다. 또, 흡인되는 공기량이 충분히 크고, 배기 가스 중의 CO 가 완전히 연소되는 조업 조건에서는, CO₂ 가스 농도만의 변동 패턴에 기초하여 결정할 수도 있다.

또한, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도 대신에 흡인 가스 중의 CO 가스 농도 및/또는 CO₂ 가스 농도의 분석치와 흡인 가스의 유량의 곱으로부터 산출한, 흡인 가스 중의 CO 가스 유량, CO₂ 가스 유량, 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 유량 중 어느 하나의 유량의, 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴으로부터 탈규 처리 종료의 시점을 결정하는 것도 가능하다. 이 때, 흡인되는 공기량이 비교적 적고, 흡인 가스 중에 CO 가 잔류하는 조업 조건에서는, CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 유량의 변동 패턴에 기초하여 결정할 수 있지만, 흡인되는 공기량이 그다지 변동하지 않고 CO₂ 가스 유량이 안정적인 경우에는, CO 가스 유량만의 변동 패턴에 기초하여 결정할 수도 있다. 또, 흡인되는 공기량이 충분히 크고, 배기 가스 중의 CO 가 완전히 연소되는 조업 조건에서는, CO₂ 가스 유량만의 변동 패턴에 기초하여 결정해도 된다.

또, 흡인 가스 유량은, 탈규 처리의 전후에 실시되는 스커트 높이의 조절에 따라 대폭 변화하지만 (도 1 참조), 전술한 바와 같이 흡인 가스 유량의 측정과 가스 조성의 분석에서는 응답 속도가 상이하기 때문에, 흡인 가스 유량에 큰 변동이 있으면, 배기 가스 중의 탄소 배출 속도의 변화를 측정할 때 오차를 일으키는 원인이 된다. 따라서, 상기 극대치 및 극소치를 판정함에 있어서는, 극대치 및 극소치가 발생하는 전후의 흡인 가스 유량에 대폭적인 변동을 초래하지 않도록 조업을 실시하는 것이 바람직하다. 스커트 높이는 가스의 흡인압을 일정하게 유지하도록 제어하거나 스커트 높이를 일정하게 유지하도록 제어하거나 하는 것이 일반적이지만, 이러한 경우에는 흡인 가스 유량의 변동은 극대치 및 극소치의 판정에 문제가 없는 레벨이 된다.

상기와 같이, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도, 혹은 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도, CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도, CO 가스 유량, CO₂ 가스 유량, 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 유량 중 어느 하나의 측정치가, 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 기초하여 탈규 처리의 종료 시점을 결정할 수 있지만, 극대치와 극소치의 차이가 극대치의 10 ％ 이상인 경우에, 상기 변동 패턴에 있어서의 극대치 및 극소치로 판정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 차이가 10 ％ 미만에서는, 흡인 가스 유량의 변동 등에서 기인하는 미소한 변동을 상기 슬러그의 포밍 현상에 관련되는 변동 패턴으로 오인할 우려가 있으므로, 미소한 변동은 무시하고 확실하게 오검지를 방지하기 위해서이다. 또한, 상기 측정치의 극대치와 극소치의 차이가 극대치의 10 ％ 미만인 경우에는, 상기 변동 패턴에 있어서의 극대치 및 극소치로는 인식하지 않고 무시하고, 극대치와 극소치의 차이가 극대치의 10 ％ 가 되는 변동 패턴이 나타날 때까지 측정치의 변동을 계속해서 감시하는 것이 바람직하다.

또, 탈규 처리의 종료 시점은, 상기 극소치가 된 후에 다시 증대한 변동치가 상기 극대치에 대하여 90 ％ 이상 150 ％ 이하의 소정 비율의 값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 극대치에 대하여 상기 범위의 소정 비율의 값을 임계값으로 하는 이유는, 상기 변동 패턴에 있어서 극소치가 된 후에 다시 증대하는 영역은, 탈규 슬러그의 포밍이 진행되어 노 내의 슬러그 높이가 급격하게 증대하는 영역인데, 극대치에 대하여 90 ％ 미만의 영역은, 슬러그 포밍이 불충분하기 때문에 탈규 슬러그의 배재율이 불충분해질 우려가 있고, 한편 150 ％ 를 초과하는 영역은, 탈규 처리를 종료하기 전에 노구로부터 슬러그가 넘쳐 나와 조업을 저해할 우려가 있기 때문이다. 또, 탈규 처리의 종료 시점은, 상기 변동치가 임계값 이상이 된 그 시점으로 하는 것이 가능하면 그 시점이어도 되지만, 이 시점으로부터 필요한 조작 등의 작업이나 장치의 작동에 필요로 하는 수십초 정도를 경과한 후로 해도 실제적으로 지장은 없다. 상기 경과 시간은 0 ∼ 50 초의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 0 ∼ 30 초의 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 시간의 범위 내이면, 과잉으로 포밍이 진행되어 조업이 저해되지 않고, 탈규 처리를 종료하고 중간 배재를 충분히 실시하는 것이 가능하다.

또한, 상기와 같이 하여 결정되는 탈규 처리의 종료 시점은, 상기의 어느 측정치가 극대치에 대하여 소정 비율의 값 이상이 된 시점으로 해도 되고, 이 시점으로부터 소정의 처리 시간을 경과한 시점으로 해도 된다. 그러나, 후자의 경우에는, 상기의 어느 측정치가 극대치에 대하여 150 ％ 를 초과하지 않는 시점에서 탈규 처리를 종료하도록 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 탈규 처리의 종료 시점을 결정하는 방법은, 상기와 같은 변동 패턴에 기초하여 결정하는 방법 외에, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도, 혹은 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도, CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도, CO 가스 유량, CO₂ 가스 유량, 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 유량 중 어느 하나의 측정치가, 소정의 임계값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 하는 방법도 유효하다. 여기서, 상기 측정치가 임계값 이상이 된 시점으로부터 탈규 처리의 종료 시점까지의 경과 시간은, 상기와 동일하게 0 ∼ 50 초의 범위 내로 하는 것이 바람직하고, 0 ∼ 30 초의 범위 내로 하는 것이 보다 바람직하다.

단, 이러한 방법의 경우, 탈규 처리의 중반에 있어서, 예를 들어 도 1 에 나타낸 탄소 배출 속도의 변동 패턴에 보여지는 바와 같은 극대치의 부분에서, 상기 측정치가 임계값 이상이 되었다고 인식하지 않도록 하는 것이 필요하다. 그러기 위해서는, 탈규 처리 전의 용선 중의 Si 농도와 목표로 하는 탈규 처리 후의 용선 중의 Si 농도로부터 계산되는 화학량론적으로 필요한 산소량의 1.2 배, 바람직하게는 1.5 배의 산소를 다 공급한 시점 이후에 있어서, 상기 측정치가 소정의 임계값 이상이 된 시점으로 하는 것이 바람직하다. 또, 상기 임계값은 경험적으로 구한 수치여도 되고, 예를 들어 용선 온도나 용선 중의 Si 농도 등의 변수를 이용하여 계산한 값이어도 되지만, 중간 배재시의 배재 상황이나, 그 후의 탈린 처리의 실적을 고려하여 정하는 것이 바람직하다.

여기서, 배기 가스 처리 설비가, 전로형 정련로의 배기 가스를 연료 가스로서 회수하는 기능과 증기 보일러를 구비한 연도를 갖고, 또한 배기 가스 처리 설비를 탈규 처리 중에 적극적으로 대기를 흡인하여 배기 가스 중의 CO 가스의 적어도 일부를 연소시키도록 운전하는 경우에 있어서, 상기에 설명한 임계값에 기초하여 탈규 처리의 종료 시점을 결정했을 때의, 구체적으로는 탈규 처리의 종료 시점을 흡인 가스 중의 CO 가스 농도에 기초하여 결정했을 때의, 탈규 슬러그의 배재성을 조사한 예에 대하여 이하에 설명한다.

이 예에서는, 탈규 슬러그의 배재성은, 탈규 처리 전의 용선 중의 규소 농도 및 생성되는 탈규 슬러그의 질량을 대체로 일정하게 하고, 배재시의 전로형 정련로의 경동 각도를 일정하게 하는 조건으로, 전로형 정련로로부터 배출된 탈규 슬러그의 양에 기초하여 평가하였다. 구체적으로는, 전로형 정련로의 바로 아래에서 수재 (受滓) 하는 수재 용기에, 배출된 탈규 슬러그의 질량이 노 내에 존재한 탈규 슬러그의 질량의 50 ％ 이상인 경우를 「배재 우량」, 상기 값이 30 ％ 이상 50 ％ 미만인 경우를 「배재 양호」, 상기 값이 30 ％ 미만인 경우를 「배재 불량」으로 평가하였다.

도 4 에 상기 조사 결과를 나타냈다. 이 도면으로부터, 탈규 처리 종료시의 흡인 가스 중의 CO 가스 농도가 높아질수록 탈규 슬러그의 배재성이 향상되는 것, 또 탈규 처리 종료시의 흡인 가스 중의 CO 가스 농도가 6.0 vol％ 이상일 때에는 「배재 불량」이 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 탈규 처리 중의 흡인 가스 중의 CO 가스 농도에 기초하여 탈규 처리의 종료를 결정할 수 있는 것, 및 그 경우에는 흡인 가스 중의 CO 가스 농도가 6.0 vol％ 이상인 값을 탈규 처리의 종료 시점을 결정하는 임계값으로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

또한, 전로형 정련로 등의 정련로에서는, 노 내의 용선이나 용강에 대하여 배치식으로 정련을 실시하고, 이 하나의 단위의 정련을 「차지」라고 칭하고 있으며, 도 4 중의 차지수는 그 횟수를 나타내고 있다. 또, 탈규 처리에서는, 배기 가스의 발생량이 적기 때문에 전로형 정련로의 노구와 스커트 사이로부터 빨려들여가는 공기에 의해 흡인 가스 중의 CO 가스 농도는 변화하지만, 상기한 흡인 가스 중의 「CO 가스 농도가 6.0 vol％ 이상」인 임계값은, 조업 조건 (송산량, 스커트 높이, 노구압 등) 을 어떤 일정하게 한 조업 조건하에서 얻어진 것이다. 따라서, 그 조건하이면 임계값으로서 충분히 사용 가능하다.

또한, 상기 임계값으로서 적정한 값은, 배기 가스 처리 설비의 흡인 능력 등의 설비 조건이나, 산소 공급 속도 등의 조업 조건에 따라 상이하기도 하다. 배기 가스 처리 설비가 전로형 정련로의 배기 가스를 연료 가스로서 회수하는 기능을 갖고, 또한 탈규 처리 중에 적극적으로 공기를 흡인하여 배기 가스 중의 CO 를 연소시키는 경우에는, 탈규 처리의 종료 시점을 결정하는 임계값으로서 흡인 가스 중의 CO 가스 농도가 2.0 vol％ 이상 18.0 vol％ 이하인 범위 내에서, 중간 배재시의 배재율이나 배재 시간의 실적으로부터 경험적으로 적정한 값을 선정하여 사용하는 것이 바람직하다. CO 가스 농도의 임계값이 2.0 vol％ 이상이면, 상기 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도의 변동 패턴 대신에, CO 가스 농도의 측정치만을 이용해도 슬러그의 포밍이 충분히 촉진되고 있음을 판정할 때의 오인식을 저감시킬 수 있고, 한편 CO 가스 농도의 임계값이 18.0 vol％ 이하이면, 슬러그의 과잉된 포밍에 의한 조업 저해를 방지하면서, 효율적으로 배재를 실시하기 위한 포밍 상태를 양호한 정밀도로 판정할 수 있다.

이상과 같이, 탈규 처리 중의 슬러그의 포밍 상황 및 탈규 처리를 종료하고 중간 배재를 개시하는 데에 적합한 타이밍은, 흡인 가스로부터 얻어지는 정보만으로부터 판정할 수 있지만, 사전에 얻어지는 조업 조건으로부터 계산되는 탈규 취련에서의 필요 산소량, 배기 가스 온도, 노구로부터의 슬러그 분출 상황, 출강구로부터의 슬러그 유출 상황, 랜스 혹은 서브 랜스의 진동 변화, 산소 취련 중의 음향 변화 등의 정보, 혹은 이미 알려진 방법에 의한 슬러그 레벨의 추정 기술 등을 조합함으로써, 상기 판정 조건을 보다 정밀도가 높은 것으로 해도 된다.

다음으로, 본 발명의 용선의 예비 처리 방법에 대하여, 도 3 에 나타낸 전로형 정련로를 사용하는 경우를 예로 들어 구체적으로 설명한다.

우선, 본 발명의 용선의 예비 처리 방법에서는, 도 5 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 철스크랩 등의 냉철원 (8) 이 장입된 전로형 정련로 (1) 에 탈규 처리 및 탈린 처리가 실시되지 않은, 즉 예비 처리 전의 용선 (5) 을 장입과 (15) 를 개재하여 장입한다 (용선 장입 공정).

이어서, 이 전로형 정련로 (1) 내의 용선 (5) 에, 도 5 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 산소원으로서 산소 함유 가스 혹은 산소 함유 가스 및 산화철을 공급하여 탈규 처리를 실시한다 (탈규 처리 공정). 이 때, 용선 (5) 에 함유되는 규소와 공급하는 산소가 반응하여 탈규 반응 (Si ＋ O₂ → SiO₂) 가 진행된다. 이 탈규 반응에 의한 규소의 연소열로 용선 온도가 상승하여, 용선 중의 냉철원 (8) 의 용해가 촉진된다.

그 후, 상기 탈규 처리의 진행에 수반하여 용선 중의 규소 농도는 서서히 저하되고, CO 가스가 발생하게 되지만, 추가로 탈규 처리가 진행되어 탈규 슬러그의 생성량이 증가하고, 용선 온도가 상승하면, 슬러그의 조성 및 물성도 변화하고, 발생한 CO 가스에 의해 슬러그가 포밍을 일으키게 된다.

여기서, 상기 탈규 처리에 의해 생성되는 탈규 슬러그 (6) 는, 탈규 처리 중에 후술하는 탈린 슬러그 (7) 에서 유래하여 함유되는 인산화물 (P₂O₅) 이 분해되어 생성된 인이 용선 (5) 으로 이행 (이 현상을 「복린 (復燐)」이라고 한다) 하는 것을 방지하기 위해서, 탈규 처리 종료 후의 염기도 ([CaO (mass％)]/[SiO₂ (mass％)]) 를 0.80 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 탈규 슬러그 (6) 의 염기도의 상한치에 대해서는 탈규 반응상에서는 규정할 필요는 없다. 그러나, 염기도가 높은 것은, 생성된 SiO₂ 에 대한 CaO 의 비율이 높은 것을 의미하고, 탈규 슬러그 (6) 의 양이 증대하므로, 상한은 1.50 정도로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.30 미만, 더욱 바람직하게는 1.20 미만이다.

또한, 탈규 슬러그 (6) 의 염기도의 상기 범위 내에 대한 조정은, 탈규 처리 전 및 탈규 처리 중에 노 내에 CaO 계 매용제 등의 매용제를 첨가함으로써 실시할 수 있다. 단, 탈규 처리의 초기에 CaO 계 매용제를 첨가하는 경우에는, 탈규 슬러그 (6) 의 염기도가 가장 낮아지는 것은, 생성된 SiO₂ 량이 가장 많아지는 탈규 처리 종료 시점이므로, 탈규 처리 종료시의 염기도를 0.80 이상으로 하면, 그 이전의 탈규 처리 중의 염기도는 필연적으로 0.80 이상이 된다. 또, 노 내에 잔류시킨 전 차지의 탈린 슬러그 (7) 에 함유되는 CaO 만으로 탈규 처리 종료시의 염기도가 0.80 이상이 되는 경우에는, CaO 계 매용제 등의 매용제 첨가는 기본적으로 필요로 하지 않는다.

또한, 상기 CaO 계 매용제의 첨가 방법은, 입상 및 괴상인 것을 노 상의 호퍼로부터 투입하거나, 분상인 것을 상취 랜스 (2) 를 통하여 투입하거나 하는 방법어어도 되고, 특별히 제한은 없다.

이와 관련하여, 탈규 슬러그 (6) 의 염기도는, 하기 (1) 식 ;

염기도 = [(노 내 잔류 CaO 량 (kg/용선-t)) ＋ (탈규 처리에서의 첨가 CaO 량 (kg/용선-t))]/[(노 내 잔류 SiO₂ 량 (kg/용선-t)) ＋ (탈규 처리로 생성된 SiO₂ 량 (kg/용선-t))] …(1)

에 기초하여 계산할 수 있다. 또한, 상기 식 중의 탈규 처리로 생성된 SiO₂ 량은, 탈규 처리 전후의 용선 중의 규소 농도의 변화로부터 산출한다.

또, 탈규 처리를 위한 산소원으로는, 상취 랜스 (2) 로부터 공급하는 산소 가스 (9) 만이어도 되고, 또 상기 산소 가스 (9) 에 추가적으로 산화철 (도시 생략) 을 병용해도 된다. 단, 본 발명의 목적의 하나인 냉철원 (8) 을 많이 용해시키는 관점에서는, 승온 및 분해시에 흡열하는 산화철을 사용하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 산소원으로서 산화철을 사용할 수 있는 한 피하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 하나의 실시양태에서는, 탈규 처리의 종료 시점을, 탈규 처리 중의 전로형 정련로로부터 배출되는 배기 가스 중에 함유되는 탄소의 배출 속도를 측정했을 때에 얻어지는, 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대한다는 변동 패턴에 기초하여 결정하므로, 상기 탄소의 배출 속도가 극대치 및 극소치가 되는 기간에서는 산소원의 공급 속도를 가능한 한 일정하게 유지하는 조업을 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 통상적인 조업에 있어서는 탈규 처리를 단시간에 완료하기 때문에, 송산 속도를 증대시키거나 산화철을 투입하거나 하는 조작은 탈규 처리의 초기에 실시하므로, 그 후 산소 공급 속도를 일정하게 함으로써, 탄소의 배출 속도의 극대치 및 극소치를 안정적으로 측정할 수 있다.

상기와 같이 하여 용선에 탈규 처리를 실시하고, 그 종료를 결정한 후에는 즉시 상취 랜스 (2) 를 상승시켜 탈규 처리를 종료하지만, 실제의 탈규 처리의 종료 시점은, 상기 결정 시점으로부터 필요한 조작 등의 작업이나 장치의 작동에 필요로 하는 수십초 정도를 경과한 후가 되는 것이 일반적이다. 그 후, 즉시 도 5 의 (c) 에 나타내는 바와 같이, 전로형 정련로 (1) 를 출탕구 (4) 가 형성된 측과는 반대측으로 경동시켜, 탈규 처리로 발생된 SiO₂ 를 대량으로 함유하는 저염기도의 탈규 슬러그 (6) 를 전로형 정련로 (1) 의 노구로부터 배출시킨다 (중간 배재 공정). 또한, 도 5 의 (c) 에 있어서는, 탈규 처리 후의 용선은 탈규 처리 전의 용선 (5) 과 구별하기 위해 (5a) 로 표시하였다.

상기 중간 배재 공정에 있어서의 탈규 슬러그 (6) 의 배재율은, 후술하는 탈린 처리 공정에 있어서 적은 CaO 계 매용제의 사용량으로 효율적으로 탈린 반응을 진행시키기 위해서, 30 mass％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 용선 예비 처리로부터 다음 공정의 탈탄 정련 공정 사이에서 사용하는 CaO 계 매용제의 총량을 중간 배재 공정을 실시하지 않는 종래 방법보다 적게 하기 위해서는, 50 mass％ 이상의 배재율을 안정적으로 확보하는 것이 보다 바람직하다.

그러나, 탈규 슬러그 (6) 를 80 mass％ 초과 배재시켜 버리면, 다음 공정의 탈린 처리 공정에 있어서 새롭게 첨가하는 CaO 계 매용제의 재화가 손상되어, 탈린 반응이 저해될 우려가 있다. 따라서, 본 발명에 있어서는 탈규 슬러그 (6) 의 배재율을 50 ∼ 80 mass％ 의 범위로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배재율은 하기 (2) 식으로 정의된다.

배재율 (mass％) = (배출 슬러그 질량) × 100/[(탈규 처리 공정에서 생성된 슬러그 질량) ＋ (전 차지의 잔류 슬러그 질량)] … (2)

상기 중간 배재시킨 후에는, 도 5 의 (d) 에 나타내는 바와 같이, 전로형 정련로 내에 잔류시킨 탈규 처리 후의 용선 (5a) 에 CaO 계 매용제나 산소원을 공급하여 탈린 처리한다 (탈린 처리 공정). 여기서, 상기 탈린 처리 공정에 있어서 노 내에 생성시키는 탈린 슬러그 (7) 의 염기도는 1.2 ∼ 3.0 의 범위로 조정하는 것이 바람직하다. 염기도가 1.2 이상이면, 슬러그의 탈린능은 적절한 범위가 되고, 적은 슬러그량으로 용선 중의 인 농도를 저감시키는 것이 가능해진다. 한편, 3.0 이하이면, CaO 계 매용제의 재화가 손상되지 않고 슬러그의 유동성이 적절한 범위가 되어 탈린 반응이 진행되기 때문이다.

여기서, 상기 탈린 처리 공정에서 사용하는 산소원은, 탈규 처리와 마찬가지로 상취 랜스 (2) 로부터의 산소 가스 (9) 를 주체로 하지만, 일부에 산화철을 사용해도 된다. 단, 본 발명은 냉철원 (8) 의 사용 확대를 목적의 하나로 하는 것이므로, 승온이나 분해시에 흡열하는 산화철의 사용은 가능한 한 소량으로 하는 것이 바람직하다. 그러기 위해서는, 송산 조건이나 랜스 높이 등을 적정하게 제어하여 탈린 슬러그 (7) 의 T. Fe 농도를 조정하고, 산화철의 사용에 의하지 않고 CaO 계 매용제의 재화를 촉진시키는 것이 바람직하다.

또, 탈린 처리에서 사용하는 CaO 계 매용제로는, 생석회 (CaO), 석회석 (CaCO₃), 소석회 (Ca(OH)₂) 등을 사용할 수 있다. 단, 이들에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 CaO 를 40 mass％ 이상 함유하고, 필요에 따라 불소나 알루미나 등의 다른 성분을 함유하는 것도 CaO 계 매용제로서 사용할 수 있다. 또한, 상기 CaO 계 매용제의 첨가 방법은, 탈규 처리에서 CaO 계 매용제를 첨가할 때와 동일하게, 입상 및 괴상인 것을 노 상의 호퍼로부터 투입하거나, 분상인 것을 상취 랜스 (2) 를 통하거나 하여 투입하는 방법이면 되고, 특별히 제한은 없다.

이 탈린 처리 공정에 있어서는, 용선 중의 인이 공급되는 산소원 중의 산소에 의해 산화되어 인산화물 (P₂O₅) 이 되고, CaO 계 매용제의 재화에 의해 형성된 탈린 정련제로서 기능하는 탈린 슬러그 (7) 에 받아들여져 안정 형태의 화합물 (3CaO·P₂O₅) 이 됨으로써, 용선 (5a) 의 탈린이 진행된다. 또한, 탈린 처리의 종료는, 탈린 처리 시간이 소정의 시간 경과했을 때, 혹은 탈린 반응이 진행되어 용선 (5a) 의 인 농도가 소정치 이하로 저하되었을 때로 하면 된다.

탈린 처리 종료 후에는, 도 5 의 (e) 에 나타내는 바와 같이, 전로형 정련로 (1) 를 중간 배재와는 반대 방향으로 경동시켜, 전로형 정련로 (1) 내의 용선 (5b) 을 출탕구 (4) 를 통하여 도시되지 않은 용선 유지 용기에 출탕시킨다 (출탕 공정). 또한, 도 5 의 (e) 에 있어서, 탈린 처리 후의 용선은 탈규 처리 후의 용선 (5a) 과 구별하기 위해 (5b) 로 표시하였다. 용선 (5b) 의 출선이 종료되면, 도 5 의 (f) 에 나타낸 바와 같이, 노구가 상방을 향하도록 전로형 정련로 (1) 를 반전시켜 출탕을 종료한다.

또한, 상기 출탕 공정에서는, 출탕구 (4) 로부터 유출되는 용선 (5b) 에 섞여 탈린 슬러그 (7) 가 유출되는 경우가 있는데, 이 탈린 슬러그 (7) 의 유출은 불가피한 것이지만, 소량이고, 의도적으로 배출시키는 후술하는 탈린 슬러그의 배출과는 명확하게 구별된다. 따라서, 출탕 종료 후의 전로형 정련로 (1) 내에는 출탕되지 않은 소량의 용선 (5b) (도시 생략) 과 거의 전량의 탈린 슬러그 (7) 가 잔류한다.

또한, 이 탈린 슬러그 (7) 는 인산 농도가 높기 때문에, 그대로 다음 차지의 탈규 슬러그로서 사용하면, 복린을 일으켜 용선 중의 인 농도가 상승해 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 종래에는 상기 출탕 공정 완료 후, 탈린 슬러그를 전량 배재시켰다. 그러나, 탈린 슬러그의 전량을 배재시켜 버리면, 다음 차지의 탈규 처리에 필요한 탈규 슬러그를 생성시키기 위한 조재재의 사용량이 증대하여 부원료 비용의 상승을 초래한다. 그래서, 본 발명에 있어서는, 탈규 처리에 있어서의 정련 조건을 조정하여 탈린 슬러그로부터의 복린을 방지한 다음, 중간 배재 후에 탈린 처리한 후, 용선을 출탕시키고, 그 후 전로형 정련로 내에 잔류한 탈린 슬러그 중 30 mass％ 이상을 노 내에 잔류시키고, 다음 차지의 탈규 슬러그의 원료의 일부로서 사용하는 것이 바람직하다. 잔류시키는 탈린 슬러그는 보다 바람직하게는 50 mass％ 이상이다.

또한, 상기와 같이 탈린 슬러그를 잔류시키는 배재 방법으로는, 통상 실시되고 있는 슬러그의 배재 방법과 마찬가지로, 출탕 후의 노체를 출탕구와 반대측으로 경동시켜 노구로부터 배출시킬 때, 경동 각도를 조절하여 슬러그가 부분적으로 노 내에 머물도록 배출시키는 방법이면 된다. 또한, 탈린 슬러그의 유동성을 배재에 적절한 것으로 하려면, 탈린 처리 후의 슬러그의 염기도가 1.2 ∼ 1.8 의 범위이고, 또한 산화철의 농도가 10 mass％ 이상이 되도록 조정하는 것이 바람직하다.

이어서, 탈린 슬러그 (7) 를 전로형 정련로 (1) 의 노 내에 전량 잔류시킨 경우에는, 상기 출탕 공정 후, 일부의 탈린 슬러그 (7) 를 전로형 정련로 (1) 로부터 배재시킨 경우에는, 도 5 의 (f) 에 나타내는 바와 같이, 전로형 정련로 (1) 를 직립시킨 상태로 한 후, 노 상의 호퍼로부터 전로형 정련로 (1) 내에 소사이즈의 냉철원 (8) 을 장입하거나, 혹은 전로형 정련로 (1) 를 전후로 수회 경동시켜 노 내에 잔류하는 탈린 슬러그 (7) 를 고화시킴으로써 (탈린 슬러그 고화 공정), 노 내에 잔류하는 용선 (5b) 을 응고시켜도 된다. 이 탈린 슬러그 고화 공정은, 노 내에 잔류한 탈린 슬러그 (7) 및 용선 (5b) 이 저취 날개구 (3) 의 내부에 유입됨으로써 저취 날개구 (3) 가 폐색되는 것을 방지하기 위한 공정으로서, 적어도 탈린 슬러그 (7) 및 용선 (5b) 이 고화·응고될 때까지 저취 날개구 (3) 로부터 저취 가스 (10) 를 분출시키는 것이 바람직하다. 단, 저취 가스를 계속 공급하는 경우에는 이 공정은 생략해도 된다.

이 탈린 슬러그 고화 공정 후, 다시 도 5 의 (a) 에 나타내는 용선 장입 공정으로 돌아와, 다음 차지의 탈규 처리 및 탈린 처리를 상기 공정에 따라 실시한다.

상기에 설명한 본 발명에 의하면, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 중간 배재를 사이에 두고 탈규 처리와 탈린 처리를 연속적으로 실시할 수 있으므로, 정련 용기의 바꿔 옮김에 의한 손실열을 냉철원의 용해를 위한 열원으로서 활용하는 것이 가능해진다. 또, 본 발명에 의하면, 탈규 처리의 종료 시점을 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비에 흡인되는 흡인 가스 (배기 가스) 중의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도에 기초하여 결정하므로, 중간 배재를 탈규 슬러그의 부피 비중이 작고, 유동성이 높은 상태에 있어서 항상 실시할 수 있으므로, 탈규 슬러그의 배재율을 안정적으로 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 상기 설명에서는, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 탈규 처리 후의 탈규 슬러그의 배출 (이후, 「중간 배재」라고도 한다) 을 사이에 두고 용선에 탈규 처리 및 탈린 처리를 연속하여 실시하는 경우에 대하여 설명했는데, 그 경우에는 용선 (5) 의 정련에 2 기 이상의 전로형 정련로를 사용하고, 그 중의 적어도 1 기의 전로형 정련로 (1) 를 본 발명에 관련된 용선 예비 처리에 사용하고, 나머지의 적어도 1 기의 전로형 정련로로 본 발명에 관련된 상기 용선 예비 처리를 실시한 용선의 탈탄 정련에 사용하는 것이 바람직하다.

실시예 1

도 3 에 나타낸 용량 300 톤 규모의 전로형 정련로를 이용하여, 상기 노 내에 수용한 300 톤의 용선에 대하여 상취 랜스로부터 정련용 산소 가스를 내뿜음과 함께, 노저에 형성한 저취 날개구로부터 교반용 질소 가스를 용선 중에 불어넣어, 용선에 탈규 처리와 탈린 처리를 실시하는 용선 예비 처리를 실시하였다. 상기 용선 예비 처리는, 구체적으로는 도 3 에 나타낸 전로형 정련로에 철스크랩을 장입한 후, 용선을 장입하고, 추가로 필요에 따라 CaO 계 매용제로서 생석회를 첨가하여, 상취 랜스로부터 산소 가스를 공급하여 탈규 처리하고, 탈규 슬러그의 일부를 배재시킨 후, 상취 랜스로부터 산소 가스를 공급하고, CaO 계 매용제로서 생석회를 첨가하여 탈린 처리한 후, 용선을 출탕시키고, 그 후 탈린 슬러그를 전량 배재시키는 일련의 공정으로 이루어지는 것이다.

또한, 상기 용선 예비 처리를 실시하는 용선에는, 온도가 1250 ∼ 1320 ℃ 이고, 규소 농도가 0.20 ∼ 0.55 mass％, 인 농도가 약 0.12 mass％ 인 것을 사용하였다. 또, 상기 탈규 처리 후의 용선 중의 목표 규소 농도는 0.03 mass％ 로 하고, 탈규 처리 종료 후의 탈규 슬러그의 목표 염기도는 0.6 ∼ 0.9 의 범위로 설정하였다. 또, 상기 탈규 처리 종료시의 목표 용선 온도는 1300 ∼ 1340 ℃ 로 하고, 그 제어는 스크랩 장입량을 80 kg/t 로 일정하게 하고, 장입하는 용선 온도에 따라 냉각재가 되는 냉철원 및/또는 철광석 혹은 열원이 되는 탄재 및/또는 페로실리콘을 탈규 처리의 초기에 첨가하고, 이들 첨가량과 송산량을 조정함으로써 실시하였다.

또, 계속해서 실시하는 탈린 처리에서는, 노 내에 잔류하는 탈규 슬러그량과 그 조성의 추정치에 기초하여, 탈린 슬러그의 염기도가 1.6 ∼ 2.0 의 범위가 되도록 생석회의 사용량을 조정하였다.

상기 용선 예비 처리에 있어서는, 탈규 처리의 종료 시점을 이하의 두 가지의 방법으로 결정하였다.

·방법 1 : 예비 처리 전의 용선 중의 규소 농도와 그 농도에 따른 탈규 산소 효율 (경험치) 로부터 계산되는, 용선 중의 규소 농도가 0.03 mass％ 가 되는 데에 필요한 산소량을 다 공급한 시점으로 하는 종래의 방법 (비교예)

·방법 2 : 도 1 에 나타낸 바와 같이, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도의 변동 패턴에 있어서 극대치, 극소치를 나타낸 후, 다시 상승한 탄소의 배출 속도가 상기 극대치 이상이 된 시점을 기준으로 하여 탈규 처리의 종료를 결정하고, 상기 시점으로부터 약 20 초 경과 후에 탄소의 배출 속도가 상기 극대치에 대하여 100 ％ 이상 150 ％ 이하의 범위에 있어서 탈규 처리를 종료하는 방법 (발명예)

또한, 어느 방법이나 상취 랜스로부터의 송산 속도는 30000 N㎥/hr 로 일정하게 하고, 질소 가스를 불어넣음 속도 1200 N㎥/hr 로 저취하였다.

또, 상기 방법 1 및 방법 2 의 두 가지의 방법으로 탈규 처리의 종료 시점을 결정하는 용선 예비 처리를 각각의 방법으로 각 수십 차지씩 실시하여, 각 방법의 중간 배재에 있어서의 탈규 슬러그의 배재율을 비교하였다.

이 때, 상기 탈규 처리 종료 후의 탈규 슬러그의 배재 (중간 배재) 는, 탈규 처리 종료 후, 즉시 상취 랜스를 상승시키고 나서 노체를 경동시켜 개시하고, 노 아래의 이동 대차 상에 설치한 슬러그용 도가니에 수재하는 데에 지장이 없고, 또한 용선이 유출되지 않는 범위 내에서 전로형 정련로의 경동 각도를 가능한 한 크게 하여 실시하고, 중간 배재의 종료는 칭량값으로 충분한 배재량을 확인할 수 있었을 때, 용선을 유출시키지 않고 슬러그만을 유출시키는 것이 곤란해졌을 때, 및 배재 시간을 조업상 허용할 수 있는 최장 시간이 되었을 때 중 어느 하나의 시점으로 하였다. 또, 상기 중간 배재에 있어서의 탈규 슬러그의 배재율은, 상기 슬러그용 도가니에 수재한 탈규 슬러그의 질량을 노 아래의 이동 대차에 설치한 칭량 장치로 측정하고, 하기 (2) 식으로부터 구하였다.

배재율 (mass％) = (배출 슬러그 질량) × 100/[(탈규 처리 공정에서 생성된 슬러그 질량) ＋ (전 차지의 잔류 슬러그 질량)]…(2)

상기 결과를 표 1 에 나타냈다. 이로부터 용선 중의 Si 농도로 탈규 처리의 종료를 결정하는 종래의 방법 (비교예) 에서는, 탈규 처리 후의 탈규 슬러그의 배재율은 20 ∼ 70 mass％ 의 범위로 편차지고, 평균 배재율은 37 mass％ 인 데에 반하여, 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도로부터 탈규 처리의 종료를 결정하는 본 발명예에서는, 탈규 처리 후의 탈규 슬러그의 배재율은 50 ∼ 80 mass％ 의 범위, 평균 배재율은 67 mass％ 로, 배재율 50 mass％ 이상을 안정적으로 달성할 수 있는 것을 알 수 있다. 또, 이와 같이 중간 배재의 배재율이 향상됨으로써, 탈린 처리에서 첨가하는 조재재의 사용량도 대폭 삭감시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

또, 도 6 은, 중간 배재에 필요로 한 시간과 예비 처리 전의 용선 중의 Si 농도의 관계를 나타낸 것인데, 본 발명예에서는 중간 배재에 필요로 하는 작업 시간을 10 분 이하로 대폭 단축시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 이 배재 시간의 단축에 의해 용선 예비 처리의 처리 피치를 다음 공정의 탈탄 처리의 처리 피치와 거의 동등한 레벨까지 단축시킬 수 있기 때문에, 용선 예비 처리를 거의 용선 전량에 대하여 실시할 수 있게 되었다.

실시예 2

탈린 처리 후의 탈린 슬러그를 배재시키지 않고 전량을 노 내에 잔류시킨 상태로 다음 차지의 용선을 장입하는 것, 및 탈규 처리에 있어서의 슬러그의 염기도를 탈린 슬러그로부터의 복린을 방지하기 위해 0.9 ∼ 1.2 의 범위로 제어하는 것 이외에는, 실시예 1 의 방법 2 에 의해 탈규 처리의 종료 시점을 결정하는 발명예와 동일한 조건으로 용선 예비 처리를 실시하는 실험을 10 차지 연속하여 실시하였다.

그 결과, 탈규 처리에 있어서의 CaO 계 매용제 (생석회) 의 사용량을, 실시예 1 의 본 발명예의 경우의 6.0 kg/용선t (표 1 참조) 에서 2.0 kg/용선t 로 대폭 저감시킬 수 있었다. 또, 전 차지의 탈린 슬러그를 노 내에 잔류시킨 것에 의한, 탈린 처리에서의 생석회 사용량이나 처리 후의 용선 중의 인 농도에 대한 악영향은 거의 없었기 때문에, 상기 탈규 처리에 있어서의 생석회 사용량 삭감 장점을 그대로 향수할 수 있었다.

실시예 3

탈규 처리의 종료 시점을 실시예 1 의 방법 1 과 동일한 방법으로 결정하는 것과, 탈린 처리에 있어서의 생석회 사용량을 7.0 kg/t 로 하는 것 이외에는, 실시예 2 와 동일한 조건으로 용선 예비 처리를 실시한 비교예와, 이 비교예에 있어서의 탈규 처리의 종료 시점의 결정 방법을 후술하는 방법 3 으로 변경한 발명예로 비교 실험을 실시하였다.

구체적으로는 도 5 에 나타낸 바와 같이, 전 차지의 용선 예비 처리로 생성된 탈린 슬러그 (7) 를 배재시키지 않고 전량을 잔류시킨 전로형 정련로 (1) 에 철스크랩 (8) 을 장입하고, 이어서 상기 전로형 정련로 (1) 에 용선 (5) 를 장입하고, 추가로 필요에 따라 생석회를 첨가하고, 상취 랜스 (2) 로부터 산소 가스 (9) 를 공급하여 탈규 처리를 실시한 후, 탈규 슬러그 (6) 의 일부를 배재시키고, 그 후 생석회를 첨가하고, 계속해서 상취 랜스 (2) 로부터 산소 가스 (9) 를 공급하여 탈린 처리를 실시하는 용선 예비 처리를 반복하였다. 또한, 이 전로형 정련로 (1) 의 배기 가스 처리 설비는 흡인 가스를 연료 가스로서 회수하는 기능을 갖는 것으로, 취련시에 스커트 (11) 를 상승시킨 상태로 90000 ∼ 100000 N㎥/hr 정도의 흡인 능력을 갖고 있다. 또 연도 (12) 에는 증기 보일러 (배열 보일러) 를 구비하고 있고, 탈규 처리 중에는 흡인 가스의 회수는 실시하지 않기 때문에, 스커트 (11) 를 상승시켜 대기를 흡인하고, 배기 가스 중의 CO 가스를 적극적으로 연소시켜 고압의 증기로서 에너지의 회수를 실시하였다.

이 때, 상기 탈규 처리의 종료 시점의 결정 방법으로서, 실시예 1 의 방법 1 과 동일한 방법 (비교예) 과, 하기 방법 3 (발명예) 의 두 가지의 방법을 이용하여 비교하였다.

·방법 3 ; 탈규 처리 전의 용선 중의 Si 농도와 목표로 하는 탈규 처리 후의 용선 중의 Si 농도로부터 계산되는 화학량론적으로 필요한 산소량의 1.2 배의 산소를 다 공급한 시점 이후에 있어서, 흡인 가스 중의 CO 가스 농도가 6.0 vol％ 이상이 된 시점을 기준으로 하여 탈규 처리의 종료를 결정하고, 상기 시점으로부터 약 20 초 경과 후에 CO 가스 농도가 6.0 vol％ 이상 18.0 vol％ 이하인 범위 내에서 탈규 처리를 종료하는 방법 (발명예)

상기 방법 1 및 방법 3 의 두 가지의 방법으로 각각 100 차지씩 용선 예비 처리를 실시하고, 탈규 처리 종료 후의 중간 배재에 있어서의 탈규 슬러그의 평균 배재율 및 용선 예비 처리 후의 용선 중의 인 농도를 조사하고, 그 결과를 표 2 에 나타냈다.

이 결과로부터, 탈규 처리 종료 시점을 종래와 동일한 방법으로 결정하는 방법 1 에 있어서의 탈규 슬러그의 평균 배재율은 47 mass％ 인 데에 반하여, 본 발명에 적합한 방법으로 탈규 처리 종료 시점을 결정하는 방법 3 에 있어서의 탈규 슬러그의 평균 배재율은 62 mass％ 로 대폭 향상된 점, 또 그에 수반하여 용선 예비 처리 후의 용선 중의 인 농도가 대폭 저감됨과 함께, 그 편차 (표준 편차) 도 대폭 작아지고 있는 것을 알 수 있다.

1 : 전로형 정련로
2 : 상취 랜스
3 : 저취 날개구
4 : 출탕구
5 : 용선
5a : 탈규 처리 후의 용선
5b : 탈린 처리 후의 용선
6 : 탈규 슬러그
7 : 탈린 슬러그
8 : 냉철원
9 : 산소 가스
10 : 저취 가스
11 : 스커트
12 : 연도
13 : 가스 채취 프로브
14 : 가스 분석 장치
15 : 장입과

Claims (16)

1. 전로형 정련로 내의 용선에 산소원을 공급하여 탈규 처리한 후, 노 내에 용선을 잔류시킨 상태로 노 내에 존재하는 슬러그의 일부를 전로형 정련로로부터 배출시키고, 그 후 전로형 정련로 내에 CaO 계 매용제 및 산소원을 공급하여 탈린 처리한 용선을 전로형 정련로로부터 출탕시킴으로써, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 용선에 대하여 탈규 처리 및 탈린 처리를 실시하는 용선의 예비 처리 방법에 있어서,
   상기 탈규 처리 중, 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스 중 적어도 1 종 이상의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도를 분석하고,
   상기 탈규 처리 중의 전로형 정련로로부터 배출되는 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도를 상기 흡인 가스 중의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도의 분석치 및 상기 흡인 가스의 유량에 기초하여 산출하고, 상기 산출한 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도가, 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 기초하여 상기 탈규 처리의 종료 시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
2. 전로형 정련로 내의 용선에 산소원을 공급하여 탈규 처리한 후, 노 내에 용선을 잔류시킨 상태로 노 내에 존재하는 슬러그의 일부를 전로형 정련로로부터 배출시키고, 그 후 전로형 정련로 내에 CaO 계 매용제 및 산소원을 공급하여 탈린 처리한 용선을 전로형 정련로로부터 출탕시킴으로써, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 용선에 대하여 탈규 처리 및 탈린 처리를 실시하는 용선의 예비 처리 방법에 있어서,
   상기 탈규 처리 중, 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스 중 적어도 1 종 이상의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도를 분석하고,
   상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도 중 어느 하나의 농도의 분석치가, 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
3. 전로형 정련로 내의 용선에 산소원을 공급하여 탈규 처리한 후, 노 내에 용선을 잔류시킨 상태로 노 내에 존재하는 슬러그의 일부를 전로형 정련로로부터 배출시키고, 그 후 전로형 정련로 내에 CaO 계 매용제 및 산소원을 공급하여 탈린 처리한 용선을 전로형 정련로로부터 출탕시킴으로써, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 용선에 대하여 탈규 처리 및 탈린 처리를 실시하는 용선의 예비 처리 방법에 있어서,
   상기 탈규 처리 중, 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스 중 적어도 1 종 이상의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도를 분석하고,
   상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도 중 어느 하나의 농도의 분석치와 상기 흡인 가스의 유량의 곱으로부터 산출한, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 유량, CO₂ 가스 유량 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 유량 중 어느 하나의 유량이, 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 있어서, 다시 증대한 값이 극대치에 대하여 90 ％ 이상 150 ％ 이하의 소정 비율의 값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 있어서의 극대치와 극소치의 차이가 극대치의 10 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 극대치가 되고, 극소치가 된 후에 다시 증대하는 변동 패턴에 있어서의 극대치와 극소치의 차이가 극대치의 10 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
7. 전로형 정련로 내의 용선에 산소원을 공급하여 탈규 처리한 후, 노 내에 용선을 잔류시킨 상태로 노 내에 존재하는 슬러그의 일부를 전로형 정련로로부터 배출시키고, 그 후 전로형 정련로 내에 CaO 계 매용제 및 산소원을 공급하여 탈린 처리한 용선을 전로형 정련로로부터 출탕시킴으로써, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 용선에 대하여 탈규 처리 및 탈린 처리를 실시하는 용선의 예비 처리 방법에 있어서,
   상기 탈규 처리 중, 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스 중의 CO 가스 농도 및 CO₂ 가스 농도 중 적어도 1 종 이상의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도를 분석하고,
   상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도 중 어느 하나의 농도의 분석치가, 탈규에 필요한 화학량론적인 산소량의 1.2 배의 산소를 다 공급한 시점 이후에, 소정의 임계값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 함으로써,
   상기 탈규 처리 종료 후에 노 내에 존재하는 슬러그의 30 mass% 이상을 전로형 정련로로부터 배출할 수 있도록, 슬러그를 포밍한 상태로 상기 탈규 처리를 종료하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 배기 가스 처리 설비는 흡인한 상기 전로형 정련로의 배기 가스를 연료 가스로서 회수하는 기능을 갖는 것으로, 상기 배기 가스 처리 설비로 전로형 정련로의 배기 가스와 함께 대기를 흡인하여 상기 배기 가스 중의 CO 가스의 적어도 일부를 연소시킴과 함께,
   상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 연소 후의 흡인 가스 중의 CO 가스 농도가 2.0 vol％ 이상, 18.0 vol％ 이하의 소정의 임계값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
9. 전로형 정련로 내의 용선에 산소원을 공급하여 탈규 처리한 후, 노 내에 용선을 잔류시킨 상태로 노 내에 존재하는 슬러그의 일부를 전로형 정련로로부터 배출시키고, 그 후 전로형 정련로 내에 CaO 계 매용제 및 산소원을 공급하여 탈린 처리한 용선을 전로형 정련로로부터 출탕시킴으로써, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 용선에 대하여 탈규 처리 및 탈린 처리를 실시하는 용선의 예비 처리 방법에 있어서,
   상기 탈규 처리 중, 상기 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스 중의 CO 가스 농도 및 CO₂ 가스 농도 중 적어도 1 종 이상의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도를 분석함과 함께, 상기 흡인 가스의 유량을 측정하고,
   상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 농도, CO₂ 가스 농도 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 농도 중 어느 하나의 농도의 분석치와 상기 흡인 가스의 유량의 곱으로부터 산출한, 상기 흡인 가스 중의 CO 가스 유량, CO₂ 가스 유량 및 CO 가스와 CO₂ 가스의 합계 유량 중 어느 하나의 유량이, 탈규에 필요한 화학량론적인 산소량의 1.2 배의 산소를 다 공급한 시점 이후에, 소정의 임계값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 함으로써,
   상기 탈규 처리 종료 후에 노 내에 존재하는 슬러그의 30 mass% 이상을 전로형 정련로로부터 배출할 수 있도록, 슬러그를 포밍한 상태로 상기 탈규 처리를 종료하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
10. 전로형 정련로 내의 용선에 산소원을 공급하여 탈규 처리한 후, 노 내에 용선을 잔류시킨 상태로 노 내에 존재하는 슬러그의 일부를 전로형 정련로로부터 배출시키고, 그 후 전로형 정련로 내에 CaO 계 매용제 및 산소원을 공급하여 탈린 처리한 용선을 전로형 정련로로부터 출탕시킴으로써, 하나의 전로형 정련로를 이용하여 용선에 대하여 탈규 처리 및 탈린 처리를 실시하는 용선의 예비 처리 방법에 있어서,
    상기 탈규 처리 중, 상기 전로형 정련로의 배기 가스 처리 설비로 흡인한 흡인 가스 중 적어도 1 종 이상의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도를 분석함과 함께, 상기 흡인 가스의 유량을 측정하고,
    상기 탈규 처리의 종료 시점을, 상기 흡인 가스 중의 탄소 원자를 함유하는 가스종의 농도의 분석치 및 상기 흡인 가스의 유량에 기초하여, 상기 탈규 처리 중의 전로형 정련로로부터 배출되는 배기 가스 중의 탄소의 배출 속도를 산출하고, 그 배출 속도가, 탈규에 필요한 화학량론적인 산소량의 1.2 배의 산소를 다 공급한 시점 이후에, 소정의 임계값 이상이 된 시점을 기준으로 하여 소정의 경과 시간 범위 내로 함으로써,
    상기 탈규 처리 종료 후에 노 내에 존재하는 슬러그의 30 mass% 이상을 전로형 정련로로부터 배출할 수 있도록, 슬러그를 포밍한 상태로 상기 탈규 처리를 종료하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전 차지의 탈린 처리로 생성된 슬러그를 30 mass％ 이상 노 내에 잔류시킨 상태로 다음 차지의 용선을 전로형 정련로에 장입하고, 탈규 처리하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
12. 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈규 처리 종료시에 상기 전로형 정련로에 존재하는 슬러그의 염기도 ([CaO (mass％)]/[SiO₂ (mass％)]) 를 0.80 ∼ 1.50 의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
13. 제 6 항에 있어서,
    전 차지의 탈린 처리로 생성된 슬러그를 30 mass％ 이상 노 내에 잔류시킨 상태로 다음 차지의 용선을 전로형 정련로에 장입하고, 탈규 처리하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
14. 제 6 항에 있어서,
    상기 탈규 처리 종료시에 상기 전로형 정련로에 존재하는 슬러그의 염기도 ([CaO (mass％)]/[SiO₂ (mass％)]) 를 0.80 ∼ 1.50 의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
15. 제 11 항에 있어서,
    상기 탈규 처리 종료시에 상기 전로형 정련로에 존재하는 슬러그의 염기도 ([CaO (mass％)]/[SiO₂ (mass％)]) 를 0.80 ∼ 1.50 의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.
16. 제 13 항에 있어서,
    상기 탈규 처리 종료시에 상기 전로형 정련로에 존재하는 슬러그의 염기도 ([CaO (mass％)]/[SiO₂ (mass％)]) 를 0.80 ∼ 1.50 의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 용선의 예비 처리 방법.

Images