KR102021210B1 - Briquettes for heating furnace and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따른 전로 승온용 브리켓의 제조방법은, 제강 공정에서 용탕의 온도를 높이기 위하여 사용되는 승온용 브리켓의 제조방법에 있어서, 실리콘 카바이드(SiC) 분말과, 생석회(CaO), 실리콘옥사이드(SiO2) 및 알루미나(Al2O3)를 포함하는 래들 슬래그 분말을 1:1.5~2의 중량비로 혼합하여 브리켓을 제조한다. According to one aspect of the present invention, a method for manufacturing a converter heating briquette includes a silicon carbide (SiC) powder, quicklime (CaO), and silicon in a method for manufacturing a temperature raising briquette used to increase the temperature of a molten metal in a steelmaking process. A ladle slag powder including oxide (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) is mixed at a weight ratio of 1: 1.5 to 2 to prepare a briquette.

Description

전로 승온용 브리켓 및 그 제조방법{BRIQUETTES FOR HEATING FURNACE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Briquette for converter heating and manufacturing method {BRIQUETTES FOR HEATING FURNACE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 전로 승온용 브리켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실리콘 카바이드와 래들 슬래그를 활용한 승온용 브리켓 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a converter heating briquette, and more particularly, to a temperature raising briquette utilizing silicon carbide and ladle slag and a method of manufacturing the same.

태양광 소재나 반도체를 제조, 가공하는 데 사용되는 실리콘(Si)은 그 순도가 고순도이다. 특히 가공 공정시 고순도 실리콘 슬러지가 다량으로 배출되고 있다. 이 때 발생되는 고순도의 실리콘 슬러지를 건조 가공하여도 실리콘이 슬러지화되면서 공기 중의 산소와 결합하여 순도가 저하되어 다시 진공상태의 고온 용융로에서 재용융하여야 하는 등 비효율적인 면이 있었다. 따라서, 종래에는 폐 실리콘 슬러지를 폐기물 처리업체에 의해 매립하여 처리하였으나, 최근에는 실리콘이나 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 소재를 회수 및 정제하여 경제적 활용가치를 높이려는 연구가 진행되어 왔다.Silicon (Si) used to manufacture and process solar materials and semiconductors has high purity. In particular, a large amount of high-purity silicon sludge is discharged during the processing process. Even when the high purity silicon sludge produced at this time was dried, the silicon was sludged and combined with oxygen in the air to lower the purity, which required re-melting in a vacuum high temperature melting furnace. Therefore, in the past, waste silicon sludge was disposed of by a waste treatment company, but recently, research has been conducted to increase the economic utility value by recovering and refining a material such as silicon or silicon carbide (SiC).

한편, 일반적으로 제강조업에서 용탕의 온도를 올리기 위한 열원재로서 실리콘 함량이 60% 이상인 페로실리콘(FeSi) 성형품이 많이 사용되어 왔으나, 비중이 용탕보다 낮으면 용탕 위에 뜨게 되고 이로 인해 산화 발열량의 상당부분이 용탕의 승온에 기여하지 못하고 빠져나가는 문제점이 있었다.In general, ferro-silicon (FeSi) molded articles having a silicon content of 60% or more have been used as a heat source for raising the temperature of the molten metal in the steelmaking industry, but when the specific gravity is lower than the molten metal, it floats on the molten metal, thereby causing a considerable amount of oxidative calorific value. There was a problem that the part does not contribute to the temperature rise of the molten metal and exits.

이에 관련된 기술로는 대한민국 특허공개공보 제2013-0056992호(2013.051.31 공개, 실리콘 웨이퍼 폐 슬러지의 처리방법 및 그 방법으로 제조된 Fe-Si-SiC 브리켓)가 있다.As related technology, Korean Patent Publication No. 2013-0056992 (2013.051.31 publication, a method for treating silicon wafer waste sludge and Fe-Si-SiC briquette manufactured by the method) is disclosed.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 반도체 제조 공정에서 발생하는 부산물인 폐 실리콘 슬러지와 제강 공정에서 발생하는 부산물인 래들 슬래그를 활용하여 제조된 전로 승온용 브리켓 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a converter raising temperature briquette manufactured by using waste silicon sludge as a by-product generated in a semiconductor manufacturing process and ladle slag as a by-product generated in a steelmaking process, and a method of manufacturing the same.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따른 전로 승온용 브리켓은 제강 공정에서 용탕의 온도를 높이기 위하여 사용되는 승온용 브리켓에 있어서, 실리콘 카바이드(SiC)와, 생석회(CaO), 실리콘옥사이드(SiO2) 및 알루미나(Al2O3)를 포함하는 래들 슬래그를 1:1.5~2의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, a converter heating briquette according to an aspect of the present invention is a temperature raising briquette used to increase the temperature of a molten metal in a steelmaking process, including silicon carbide (SiC), quicklime (CaO), and silicon oxide ( A ladle slag including SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) may be included in a weight ratio of 1: 1.5 to 2.

본 발명에 있어서, 상기 브리켓의 비중 확보를 위하여 소입철 또는 밀스케일을 5~10중량% 더 포함하고, 유기 바인더를 5~10중량% 더 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, in order to secure the specific gravity of the briquette, it is preferable to further include 5 to 10% by weight of hardened iron or mill scale, and 5 to 10% by weight of the organic binder.

본 발명에 있어서, 상기 브리켓은 실리콘 카바이드(SiC)가 전체의 15~30 중량%, 래들 슬래그가 30~60 중량%, 소입철 또는 밀스케일이 5~10 중량%, 그리고 유기 바인더가 5~10 중량%로 혼합된 것이 바람직하다.In the present invention, the briquette is silicon carbide (SiC) is 15 to 30% by weight of the total, ladle slag 30 to 60% by weight, hardened iron or mill scale 5 to 10% by weight, and organic binder 5 to 10 Preference is given to mixing by weight.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 관점에 따른 전로 승온용 브리켓의 제조방법은, 제강 공정에서 용탕의 온도를 높이기 위하여 사용되는 승온용 브리켓의 제조방법에 있어서, 실리콘 카바이드(SiC) 분말과, 생석회(CaO), 실리콘옥사이드(SiO2) 및 알루미나(Al2O3)를 포함하는 래들 슬래그 분말을 1:1.5~2의 중량비로 혼합하여 상기 브리켓을 제조하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, a method for manufacturing a converter heating briquette according to another aspect of the present invention includes a silicon carbide (SiC) powder and a method for manufacturing a heating briquette used to increase the temperature of a molten metal in a steelmaking process; The briquette (CaO), silicon oxide (SiO 2 ) and the ladle slag powder containing alumina (Al 2 O 3 ) is characterized in that the briquette is mixed by mixing in a weight ratio of 1: 1.5 ~ 2.

본 발명에 있어서, 상기 브리켓의 비중 확보를 위하여 소입철 또는 밀스케일을 5~10중량% 더 포함하고, 유기 바인더를 5~10중량% 더 첨가하는 것이 바람직하다.In the present invention, in order to secure the specific gravity of the briquette, it is preferable to further include 5 to 10% by weight of hardened iron or mill scale, and 5 to 10% by weight of the organic binder.

본 발명에 있어서, 상기 실리콘 카바이드(SiC)를 전체의 15~30 중량%, 래들 슬래그를 30~60 중량%, 소입철 또는 밀스케일을 5~10 중량%, 그리고 유기 바인더를 5~10 중량%로 혼합하는 것이 바람직하다.In the present invention, 15 to 30% by weight of the total silicon carbide (SiC), 30 to 60% by weight of the ladle slag, 5 to 10% by weight of hardened iron or mill scale, and 5 to 10% by weight of the organic binder It is preferable to mix with.

본 발명에 따르면, 반도체 제조 공정에서 발생하는 부산물인 폐 실리콘 슬러지와 제강 공정에서 발생하는 부산물인 래들 슬래그를 활용하여 전로 승온용 브리켓을 제조함으로써, 제강 현장의 조업 조건에 최적화된 부원료를 생산할 수 있으며, 제철 과정에서 발생하는 부산물을 열원제로 활용하여 제강 과정에 투입함으로써 자원의 재활용을 실현하며 제품의 단가를 저감할 수 있다. 또한, 기존에 브리켓 형태의 완제품을 구매 적용함에 따라 발생하는 성분 및 제품 품질 문제를 해결할 수 있다. 또한, 부원료의 자체 개발을 통해 조업의 효율화 및 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 폐기물을 재활용하므로 환경보호의 측면에서도 바람직한 기술이라 할 수 있다.According to the present invention, by manufacturing a converter heating briquette using waste silicon sludge as a by-product generated in the semiconductor manufacturing process and ladle slag as a by-product generated in the steelmaking process, it is possible to produce an auxiliary raw material optimized for the operating conditions of the steelmaking site. In addition, by utilizing by-products generated during the steelmaking process as a heat source, it is possible to realize the recycling of resources and to reduce the unit cost of products. In addition, it is possible to solve the components and product quality problems caused by purchasing and applying the finished product in the form of conventional briquettes. In addition, it can be expected to improve the efficiency and productivity of the operation through the self-development of the subsidiary materials, it can be said to be a desirable technology in terms of environmental protection because recycling the waste.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. Like reference numerals designate like or similar components throughout the specification. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

본 발명은 웨이퍼 절삭 등 반도체 제조공정에서 발생하는 폐 실리콘 카바이드(SiC) 슬러지 분말과, 래들 슬래그 분말, 그리고 유기 바인더를 혼합하여 전로 승온용 브리켓을 제조함으로써 전로 내 열원을 확보하고 생석회의 재화를 촉진하는 제강 부원료를 제시한다.The present invention is to prepare a converter heating briquette by mixing the waste silicon carbide (SiC) sludge powder, ladle slag powder, and an organic binder generated in the semiconductor manufacturing process such as wafer cutting to secure the heat source in the converter and promote the goods of quicklime Present steelmaking subsidiary materials.

실리콘 카바이드(SiC)는 반도체 제조공정 중 웨이퍼 절삭시 나오는 부산물로, 파우더 형태로 전로 공정에서 승온용으로 주로 사용되고 있다. 기존에는 페로실리콘(Fe-Si) 브리켓이 승온용으로 많이 사용되었으나, 최근에는 단가의 상승으로 인한 원가적 부담으로 사용이 줄어들고 있으며 그 대체제로서 실리콘 카바이드(SiC)를 브리켓화한 제품이 사용되고 있다. 그러나, 실리콘 카바이드(SiC)를 브리켓화한 제품들은 제품의 강도나 특성이 제대로 관리되지 않고 있는데, 특히 강도 확보 측면에서 미흡한 점이 많다.Silicon carbide (SiC) is a by-product from wafer cutting in semiconductor manufacturing processes and is mainly used for heating in the converter process in powder form. In the past, ferro-silicon (Fe-Si) briquettes have been used for increasing the temperature, but recently, due to the cost burden due to the increase in unit cost, the use is decreasing, and as a substitute, silicon carbide (SiC) briquette products are used. However, the briquettes of silicon carbide (SiC) products are not properly managed the strength or characteristics of the product, especially in terms of securing strength in many cases.

따라서, 실리콘 카바이드를 브리켓화한 완제품 말고 실리콘 카바이드(SiC) 분말을 구입한 후 래들 슬래그와 혼합하여 승온제로 활용하면 제조 단가를 저감하는 측면에서 매우 유리한 이점이 있다. 또한, 제강 공정의 부산물인 래들 슬래그는 알루미나(Al2O3) 성분을 다량 함유하므로 이를 활용할 경우 전로 제강에서 생석회의 재화를 촉진하는 효과를 기대할 수도 있다.Therefore, the purchase of silicon carbide (SiC) powder rather than the finished product of the briquette of silicon carbide and mixed with the ladle slag as a heating agent has a very advantageous advantage in terms of reducing the manufacturing cost. In addition, ladle slag, which is a by-product of the steelmaking process, contains a large amount of alumina (Al 2 O 3 ), and when it is used, it may be expected to promote the effect of quicklime ash in converter steelmaking.

래들 슬래그는 제강 단계에서 불순물 제거 또는 용강의 온도를 유지하는 목적으로 용강의 표면을 덮고 있는 부산물로서 주성분이 생석회(CaO), 실리콘옥사이드(SiO2), 그리고 알루미나(Al2O3)로 이루어져 있다. 제강 단계에서의 슬래그는 점도, 즉 유동성이 중요한데, 생석회를 첨가할 경우 알루미나(Al2O3)가 생석회(CaO)와 결합하여 재화가 촉진된다.Ladle slag is a by-product covering the surface of molten steel for the purpose of removing impurities or maintaining the temperature of molten steel in the steelmaking stage, and its main components are quicklime (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), and alumina (Al 2 O 3 ). . Slag in the steelmaking stage is important for viscosity, that is, fluidity. When quick lime is added, alumina (Al 2 O 3 ) is combined with quicklime (CaO) to promote goods.

본 발명에 따르면, 실리콘 카바이드 분말, 래드 슬래그 분말, 및 유기 바인더를 혼합하여 브리켓을 제조한다. 여기에, 브리켓의 비중 확보를 위하여 소입철 또는 밀스케일을 첨가할 수 있으며, 첨가 비율을 적절히 제어할 경우 철(Fe)의 소스이자 유기 바인더 역할까지 할 수 있어 별도의 유기 바인더를 첨가하지 않아도 된다.According to the present invention, briquettes are prepared by mixing silicon carbide powder, rad slag powder, and an organic binder. Hardened iron or mill scale may be added to secure the specific gravity of the briquette, and if the addition ratio is properly controlled, it may serve as a source of iron (Fe) and an organic binder. .

한편, 실리콘 카바이드(SiC) 분말과 래들 슬래그의 혼합 비가 중요하다. 현재 실제 승온에 사용되는 Fe-Si류의 평균 투입량을 240㎏(Si 투입량: 약 170㎏), 실리콘 카바이드(SiC) 분말 내 실리콘(Si)의 함량이 약 60%라고 가정하고, 동일 실리콘(Si) 투입량을 고려할 때, 실리콘 카바이드(SiC) 분말은 약 280㎏을 투입할 수 있다. 또한, 슬래그의 유동성을 고려할 때 슬래그 내의 생석회(CaO)와 실리콘옥사이드(SiO2)의 비(CaO/SiO2), 즉 슬래그의 염기도의 영향을 최소화하는 것이 바람직하다.On the other hand, the mixing ratio of silicon carbide (SiC) powder and ladle slag is important. The average input amount of Fe-Si used for the actual temperature raising is 240 kg (Si input amount: about 170 kg), and the content of silicon (Si) in the silicon carbide (SiC) powder is about 60%. In consideration of the dosage, about 280 kg of silicon carbide (SiC) powder may be added. In addition, considering the flowability of the slag, it is desirable to minimize the effect of the ratio (CaO / SiO 2) of quicklime (CaO) and silicon oxide (SiO 2) in the slag, that is, the slag basicity.

투입된 실리콘(Si)이 모두 실리콘옥사이드(SiO2)로 산화된다고 가정했을 때, 슬래그 염기도의 영향을 최소화하기 위해 실리콘옥사이드(SiO2)의 양과 동일 양의 생석회(CaO)가 투입되도록 래들 슬래그를 약 470㎏을 투입할 수 있다. 따라서, 280:470=1:1.7의 결과가 얻어진다. 결과적으로, 실리콘 카바이드(SiC) 분말과 래들 슬래그 분말의 투입량을 1:1.5~2로 설정하는 것이 바람직하다. Assuming that all the silicon (Si) is oxidized to silicon oxide (SiO 2 ), to minimize the effect of slag basicity, the ladle slag is applied so that the same amount of quicklime (CaO) is added to the amount of silicon oxide (SiO 2 ). 470 kg can be added. Thus, a result of 280: 470 = 1: 1.7 is obtained. As a result, it is preferable to set the dosage of silicon carbide (SiC) powder and ladle slag powder to 1: 1.5-2.

한편, 브리켓의 비중 확보를 위하여 첨가되는 소입철 또는 밀스케일은 전체의 5~10%의 범위로 투입하고, 분말을 서로 혼합하고 결합시키기 위하여 유기 바인더를 5~10% 첨가할 수 있다.On the other hand, quenched iron or mill scale is added to ensure the specific gravity of the briquettes in the range of 5 to 10% of the total, 5 to 10% of the organic binder may be added to mix and combine the powder with each other.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 승온용 브리켓에 있어서, 상기 실리콘 카바이드(SiC) 분말을 전체 브리켓의 15~30 중량%, 래들 슬래그를 30~60 중량%, 소입철 또는 밀스케일을 5~10 중량%, 그리고 유기 바인더를 5~10 중량%로 혼합할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, in the temperature increase briquette of the present invention, the silicon carbide (SiC) powder 15 to 30% by weight of the total briquettes, ladle slag 30 to 60% by weight, quenched iron or mill scale 5 to 10% by weight, and the organic binder may be mixed in 5 to 10% by weight.

본 발명에 따르면, 조업 조건에 최적화된 부원료를 생산할 수 있으며, 제철 과정에서 발생하는 부산물을 열원제로 활용하여 제강 과정에 투입함으로써 자원의 재활용을 실현하며 제품의 단가를 저감할 수 있다. 또한, 기존에 브리켓 형태의 완제품을 구매 적용함에 따라 발생하는 성분 및 제품 품질 문제를 해결할 수 있다. 또한, 부원료의 자체 개발을 통해 조업의 효율화 및 생산성 향상을 기대할 수 있다. 또한, 폐기물을 재활용하므로 환경보호의 측면에서도 바람직한 기술이라 할 수 있다.According to the present invention, it is possible to produce the subsidiary materials optimized for the operating conditions, by utilizing the by-products generated during the steelmaking process as a heat source agent into the steelmaking process to realize the recycling of resources and to reduce the unit cost of the product. In addition, it is possible to solve the components and product quality problems caused by purchasing and applying the finished product in the form of conventional briquettes. In addition, it is expected that production efficiency and productivity will be improved through in-house development of subsidiary materials. In addition, it is a preferable technology in terms of environmental protection because it recycles waste.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.In the above description, the embodiment of the present invention has been described, but various changes and modifications can be made at the level of those skilled in the art. Such changes and modifications may belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention will be determined by the claims described below.

Claims (6)

제강 공정에서 용탕의 온도를 높이기 위하여 사용되는 승온용 브리켓에 있어서,
실리콘 카바이드(SiC)와, 생석회(CaO), 실리콘옥사이드(SiO2) 및 알루미나(Al2O3)를 포함하는 래들 슬래그를 1:1.5~2의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 승온용 브리켓.
In the temperature increase briquette used to increase the temperature of the molten metal in the steelmaking process,
A temperature raising briquette comprising silicon carbide (SiC), quicklime (CaO), silicon oxide (SiO 2 ), and a ladle slag including alumina (Al 2 O 3 ) in a weight ratio of 1: 1.5 to 2.
제1항에 있어서,
상기 브리켓의 비중 확보를 위하여 소입철 또는 밀스케일을 5~10중량% 더 포함하고, 유기 바인더를 5~10중량% 더 포함하는 것을 특징으로 하는 승온용 브리켓.
The method of claim 1,
In order to secure the specific gravity of the briquette further comprises a hardened iron or mill scale 5 to 10% by weight, the temperature increase briquettes characterized in that it further comprises 5 to 10% by weight of the organic binder.
제1항에 있어서,
상기 브리켓은 실리콘 카바이드(SiC)가 전체의 25~30 중량%, 래들 슬래그가 50~60 중량%, 소입철 또는 밀스케일이 5~10 중량%, 그리고 유기 바인더가 5~10 중량%로 혼합된 것을 특징으로 하는 승온용 브리켓.
The method of claim 1,
The briquettes are 25-30% by weight of silicon carbide (SiC), 50-60% by weight of ladle slag, 5-10% by weight of hardened iron or mill scale, and 5-10% by weight of organic binder. A warming briquette, characterized in that.
제강 공정에서 용탕의 온도를 높이기 위하여 사용되는 승온용 브리켓의 제조방법에 있어서,
실리콘 카바이드(SiC) 분말과, 생석회(CaO), 실리콘옥사이드(SiO2) 및 알루미나(Al2O3)를 포함하는 래들 슬래그 분말을 1:1.5~2의 중량비로 혼합하여 상기 브리켓을 제조하는 것을 특징으로 하는 승온용 브리켓 제조방법.
In the manufacturing method of the temperature rising briquette used to increase the temperature of the molten metal in the steelmaking process,
Preparation of the briquette by mixing a silicon carbide (SiC) powder, a ladle slag powder containing quicklime (CaO), silicon oxide (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) in a weight ratio of 1: 1.5-2. Temperature raising briquette manufacturing method characterized in that.
제4항에 있어서,
상기 브리켓의 비중 확보를 위하여 소입철 또는 밀스케일을 5~10중량% 더 포함하고, 유기 바인더를 5~10중량% 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 승온용 브리켓 제조방법.
The method of claim 4, wherein
In order to ensure the specific gravity of the briquettes hardened iron or mill scale further comprises 5 to 10% by weight, the temperature increase briquette manufacturing method, characterized in that 5 to 10% by weight is added to the organic binder.
제4항에 있어서,
상기 실리콘 카바이드(SiC)를 전체의 25~30 중량%, 래들 슬래그를 50~60 중량%, 소입철 또는 밀스케일을 5~10 중량%, 그리고 유기 바인더를 5~10 중량%로 혼합하는 것을 특징으로 하는 승온용 브리켓 제조방법.
The method of claim 4, wherein
25 to 30% by weight of the total silicon carbide (SiC), 50 to 60% by weight of the ladle slag, 5 to 10% by weight of hardened iron or mill scale, and 5 to 10% by weight of the organic binder Temperature raising briquette manufacturing method.
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