KR102139632B1 - 용선 처리 방법 - Google Patents

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KR102139632B1 KR1020180115152A KR20180115152A KR102139632B1 KR 102139632 B1 KR102139632 B1 KR 102139632B1 KR 1020180115152 A KR1020180115152 A KR 1020180115152A KR 20180115152 A KR20180115152 A KR 20180115152A KR 102139632 B1 KR102139632 B1 KR 102139632B1
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Abstract

본 발명의 실시예에 다른 용선 처리 방법은 용선 표면에 부유하고 있는 슬래그의 상태에 따라 슬래그를 분류하는 슬래그 분류 과정 및 용선 중으로 임펠러를 침지시켜 회전시키고, 정련제를 투입하여, 용선을 정련하는 정련 과정 을 포함하고, 정련 과정에 있어서, 분류된 슬래그의 타입에 따라, 상기 정련 과정 전에 슬래그를 배재하는 전배재 과정을 실시하거나, 생략한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 슬래그의 상태에 따라 전배재를 생략할 수 있다. 이에, 전배재 시 함께 배출되는 용선에 의한 지금 발생량 증가를 방지할 수 있다. 그리고, 전배재 생략으로 인해 정련 조업 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Description

용선 처리 방법{Method for processing hot metal}
본 발명은 용선 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지금 발생량을 줄일 수 있는 있는 용선 처리 방법에 관한 것이다.
고로로부터 출선된 용선은 래들로 장입된 후에 케이알(KR; Kanvara Reactor) 정련 및 전로 정련을 거쳐 용강이 된다. 여기서, 케이알(KR) 정련 장치는 래들 내 용선으로 침지 및 회전 가능한 임펠러를 구비하는 장치이다.
한편, 케이알 정련을 실시하기에 앞서 용선 표면에 부유하고 있는 슬래그를 배재하는 전배재를 실시한다. 이때, 스키머 장치의 패들을 이용하여 용선 표면의 슬래그를 긁어내는 방법으로 슬래그를 배재한다.
슬래그의 전배재가 완료되면, 케이알(KR) 장치의 임펠러를 용선으로 침지시켜 회전시키고, 정련제인 탈류제를 투입한다.
그런데, 슬래그의 점도가 낮은 경우, 슬래그 전배재 시 슬래그와 함께 배출되는 용선량이 많다. 이에 따라, 용선(M) 및 슬래그(S)가 응고되어 형성되는 지금(또는 선지금)량이 증가하는 문제가 있다. 발생된 지금은 선별 및 가공을 통해 제강 부산물로 사용하고 있으나, 지금 발생량이 많을 경우 이를 처리하기 위한 비용이 증가하는 문제가 있고, 이 지금 처리는 환경 오염을 야기시킨다.
한국공개특허 10-2015-0002094
본 발명은 슬래그 배재에 따른 지금 발생량을 줄일 수 있는 용선 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 정련 시간을 단축할 수 있는 용선 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 용선 처리 방법은 용선 표면에 부유하고 있는 슬래그의 상태에 따라 슬래그를 분류하는 슬래그 분류 과정; 및 상기 용선 중으로 임펠러를 침지시켜 회전시키고, 정련제를 투입하여, 상기 용선을 정련하는 정련 과정; 을 포함하고, 상기 정련 과정에 있어서, 분류된 슬래그의 타입에 따라, 상기 정련 과정 전에 슬래그를 배재하는 전배재 과정을 실시하거나, 생략한다.
상기 슬래그 분류 과정에 있어서, 상기 슬래그의 점도, 염기도 및 SiO2 함량 중 적어도 하나를 이용하여 슬래그를 분류한다.
상기 정련 과정에서, 상기 임펠러 회전에 의해 용선의 표면이 소정 면적 이상으로 노출되도록 유동 가능한 점도를 가지는 슬래그를 제 1 타입 슬래그로 분류하고, 이외의 슬래그를 제 2 타입 슬래그로 분류한다.
슬래그가 제 1 타입 슬래그로 분류되는 경우, 상기 전배재를 생략하고 상기 정련 과정을 실시하며, 슬래그가 제 2 타입 슬래그로 분류되는 경우, 상기 전배재를 실시한 후에 상기 정련 과정을 실시한다.
상기 슬래그 분류 과정에 있어서, 상기 슬래그의 상측에서의 색을 확인하여, 분류한다.
상기 슬래그의 색을 확인하는데 있어서, 상기 슬래그의 상측에 위치된 촬상기를 통해 획득된 이미지 또는 영상 중 적어도 하나를 확인한다.
상기 슬래그 분류 과정은, 상기 슬래그로 테스트 부재를 침지시키는 과정; 상기 테스트 부재를 슬래그로부터 인출시키는 과정; 상기 테스트 부재 상에 부착되어 있는 슬래그량을 이용하여 제 1 타입 슬래그 또는 제 2 타입 슬래그로 분류한다.
상기 테스트 부재를 침지시키기 전에, 상기 테스트 부재의 온도를 80℃ 이하의 온도로 조절한다.
상기 테스트 부재로서, 상기 슬래그를 배재하는 배재 장치의 패들을 사용한다.
상기 전배재를 생략하고 상기 정련 과정을 실시할 때, 상기 임펠러의 회전 속도는 상기 전배재를 실시한 후 상기 정련 과정을 실시할 때의 상기 임펠러의 회전 속도에 비해 빠르도록 조절한다.
상기 전배재를 생략하고 상기 정련 과정을 실시하는데 있어서, 상기 임펠러의 회전 속도를 80 rpm 내지 98 rpm로 조절한다.
상기 전배재를 생략하고 상기 정련 과정을 실시하는데 있어서, 상기 임펠러의 승하강 동작을 반복하여 실시한다.
상기 임펠러의 승하강 동작을 반복하여 실시하는데 있어서, 상기 임펠러의 높이가 750mm 내지 950mm 범위 내에서 가변되도록 승하강시킨다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 슬래그의 상태에 따라 전배재를 생략할 수 있다. 이에, 전배재 시 함께 배출되는 용선에 의한 지금 발생량 증가를 방지할 수 있다. 그리고, 전배재 생략으로 인해 정련 조업 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 슬래그의 상태에 따라 전배재를 생략하고 정련을 실시하더라도, 전배재를 실시한 후 전배재를 실시할 때와 상응하는 정련 효율을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용선 처리 방법을 개념적으로 나타낸 공정도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용선 처리 방법을 나타낸 순서도
도 3은 일반적인 배재 장치를 도시한 도면
도 4는 일반적인 케이알(KR) 정련 장치를 나타낸 도면
도 5(a) 내지 도 5(c)는 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 슬래그를 분류하기 위한 제 1 타입 슬래그 및 제 2 타입 슬래그를 예시한 사진
도 6(a) 내지 도 6(c)는 실시예의 변형예에 따른 슬래그 분류 방법 및 제 1 타입 슬래그 및 제 2 타입 슬래그를 예시한 도면
도 7은 용선 탕면에 제 1 타입 슬래그가 부유하고 있을 때, 임펠러 회전시 슬래그의 상태를 개념적으로 도시한 도면
도 8은 제 1 내지 제 5 실험예에 따른 용선의 탈류후 결과를 나타낸 표
이하, 본 발명의 실시예를 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용선 처리 방법을 개념적으로 나타낸 공정도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용선 처리 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3은 일반적인 배재 장치를 도시한 도면이다. 도 4는 일반적인 케이알(KR) 정련 장치를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 용선 처리 방법은 고로로부터 출선된 용선(M)을 래들(L)로 장입하는 과정(S100), 래들(L) 내 수용된 용선(M)의 표면 위에 부유하고 있는 슬래그(S)의 타입을 분류하는 과정(S200), 분류된 슬래그의 타입에 따라 슬래그(S)의 배재 과정(S300)을 생략하고 케이알(KR) 정련(S400)을 바로 실시하거나, 슬래그(S)를 배재(S300)시킨 후, 케이알(KR) 정련을 실시하는 과정(S400), 케이알(KR) 정련 종료 후 슬래그(S)를 배재 하는 과정(S500)을 포함한다. 또한, 용선 처리 방법은 케이알(KR) 정련이 완료된 용선(M)에 대해 후속 조업 예컨대 전로 정련 하는 과정(S600)을 포함할 수 있다.
이하에서는 케이알(KR) 정련 전에 실시되는 슬래그의 배재를 전(前)배재, 케이알(KR) 정련 후에 실시되는 슬래그의 배재를 후(後) 배재라 명명한다.
먼저, 슬래그를 배재하는 일반적인 배재 장치 및 케이알(KR) 정련 장치에 대해 설명한다.
배재 장치는 용선(M) 상에 부유하고 있는 슬래그(S)를 긁어 밖으로 배출시키는 장치로서, 통상 스키머(Skimmer) 장치라 불린다. 이러한 배재 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 일 방향 또는 래들(L)의 폭 방향으로 연장 형성되며, 그 연장 방향으로 전후진 이동이 가능한 암(110) 및 암(110)과 직교 또는 교차하는 방향으로 연장 형성되어 암(110)의 선단에 장착되며, 래들(L) 내 슬래그(S)를 긁어내는 패들(120)을 포함한다.
이하, 상술한 배재 장치를 이용한 슬래그 배재 방법에 대해 설명한다. 먼저 래들(L)의 하측에 배재되는 슬래그(S)를 수용할 용기 예컨대 슬래그 포트(P)를 배치시키고, 래들(L)을 배재 장치 방향으로 경동시킨다. 그리고 패들(120)이 래들(L) 내 슬래그(S)와 접촉 가능하도록 한 후, 암(110) 및 이에 연결된 패들(120)을 전후진 이동시키는 동작을 반복한다. 이에, 용선(M) 탕면에 부유하고 있는 슬래그(S)가 패들(120)의 전후진 동작에 의해 용선(M) 표면으로부터 긁어지거나, 이동되어 래들(L) 밖으로 배출 즉, 배재된다. 배재된 슬래그(S)는 래들(L) 하측에 위치된 슬래그 포트(P)로 장입된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 케이알(KR) 정련 장치는 용기에 수강된 용선(M)으로 침지되어, 회전 동작에 의해 용선(M)을 교반시키는 수단이다. 이러한 케이알(KR) 정련 장치는 용기 내 수용된 용선을 회전시키는 교반기(200)를 포함한다. 여기서, 용기는 래들(L)일 수 있다.
교반기(200)는 회전 및 승하강 이동이 가능한 임펠러(210) 및 임펠러(210)를 회전시키거나 승하강시키는 구동부(220)를 포함한다.
임펠러(210)는 블레이드(211) 및 일단이 블레이드(211)에 연결되고 타단이 구동부(220)에 연결된 샤프트(212)를 포함한다. 블레이드(211)는 상단부의 폭이 하단부의 폭에 비해 크게 형성될 수 있다. 즉, 상단부에서 하단부로 갈수록 폭이 좁아지도록 경사지게 형성될 수 있다. 블레이드(211)의 형상은 용선을 충분히 교반시킬 수 있으면 되고, 그 구조나 형상이 특별히 한정되지 않는다.
이러한 임펠러(210)의 회전에 의하면, 용선(M)이 교반되어 와류(vortex)가 발생된다. 이때, 용선(M) 중 임펠러(210)와 인접한 영역의 와류의 세기가 가장크고, 임펠러(210)와 가까워질수록 와류의 세기가 증가할 수 있다. 이에, 임펠러(210)를 회전시키면, 그 와류에 의해 도 4에 도시된 바와 같이, 임펠러(210) 주변으로 갈수록 탕면의 높이가 낮아지는 형태가 된다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 용선 처리 방법을 구체적으로 설명한다.
도 5(a) 내지 도 5(c)는 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 슬래그를 분류하기 위한 제 1 타입 슬래그 및 제 2 타입 슬래그를 예시한 사진이다. 도 6(a) 내지 도 6(c)는 실시예의 변형예에 따른 슬래그 분류 방법 및 제 1 타입 슬래그 및 제 2 타입 슬래그를 예시한 도면이다. 도 7은 용선 탕면에 제 1 타입 슬래그가 부유하고 있을 때, 임펠러 회전시 슬래그의 상태를 개념적으로 도시한 도면이다.
고로로부터 용선이 출선되면 이를 래들(L)로 장입시킨다(S100). 이를 위해 고로로부터 출선된 용선을 토페도카(Topedo Ladle CAR; TLC)의 용기로 장입시키고, 이를 별도로 마련된 래들(L)(즉, 장입 래들) 위치로 이송시킨다. 그리고, 토페토카의 용기 내 용선을 래들(L)로 출선시킨다.
한편, 일반적으로 케이알(KR) 정련 전에 용선(M) 표면에 부유하고 있는 슬래그(S)를 배재 즉, 전배재한다. 이후, 케이알(KR) 정련을 실시하는데, 슬래그 배재에 의해 노출된 용선(M)으로 정련제 예컨대 탈류제가 투입되면 상기 정련제와 용선(M) 중 불순물 간의 반응에 의해 정련이 실시된다.
그런데, 슬래그(S)의 점도가 낮은 경우, 슬래그 배재시 슬래그(S)와 함께 배출되는 배출되는 용선(M)량이 많고, 이에 따라 용선(M) 및 슬래그(S)가 응고되어 형성되는 지금(또는 선지금)량이 증가하는 문제가 있다. 발생된 지금은 선별 및 가공을 통해 제강 부산물로 사용하고 있으나, 지금 발생량이 많을 경우 이를 처리하기 위한 비용이 증가하는 문제가 있고, 이 지금 처리는 환경 오염을 야기시킨다.
그리고, 케이알(KR) 정련 전에 전배재를 실시하지 않고, 용선 상에 점도가 낮은 슬래그가 부유하고 있는 상태에서 그대로 케이알(KR) 정련 장치의 임펠러(210)를 회전시켰을 때, 임펠러(210)를 기준으로 슬래그(S)가 외측으로 밀려나가 임펠러(210) 주위의 용선(M)이 노출되는 현상 즉, 슬래그층 파괴 현상을 확인하였다(도 7(b) 참조).
또한, 슬래그(S)가 갈라져 또는 슬래그층이 파괴되어 용선이 노출된 위치로 정련제를 투입시켰을 때, 정련이 용이하게 이루어짐을 확인하였다.
다른 말로 하면, 슬래그층이 파괴되어 노출된 용선으로 정련제를 투입시켜 정련을 실시하였을 때의 정련 효율이 종래와 같이 전배재를 실시한 후에 정련제를 투입시켜 정련을 실시하였을 때의 정련 효율과 대등하게 나타남을 확인하였다.
따라서, 실시예에서는 케이알(KR) 정련 전에 슬래그(S)의 상태를 확인하고, 점도가 낮은 슬래그로 분류되는 경우 전배재를 실시하지 않고 바로 케이알(KR) 정련을 실시한다.
보다 구체적으로 설명하면, 케이알(KR) 정련 전에 슬래그의 상태를 확인하여, 상기 슬래그가 전배재를 실시해야 하는 타입의 슬래그인지, 전배재를 생략해도 되는 타입의 슬래그인지 분류 또는 판단한다(S200).
이하에서는 전배재(S300)를 실시하지 않을 타입의 슬래그를 제 1 타입 슬래그로 명명하고, 전배재(S300)를 실시할 타입의 슬래그를 제 2 타입 슬래그로 명명한다.
여기서, 제 1 타입 슬래그는 제 2 타입 슬래그에 비해 점도가 낮고, SiO2 함량이 낮으며, 염기도가 높다.
그리고, 제 1 타입 슬래그는 케이알(KR) 정련 과정에서, 임펠러 회전에 의해 용선의 표면이 소정 면적 이상으로 노출되도록 유동 가능한 점도를 가지는 슬래그이다. 다른 말로 하면, 임펠러 회전에 의해 용선 표면이 정련제의 투입이 가능한 면적으로 노출되도록 하는 점도를 가지는 슬래그이다. 보다 구체적인 예로, 제 1 타입 슬래그는 래들(L) 내 직경 방향의 전체 면적을 100%라고 할 때, 상기 전체 면적 중 노출되는 용선 표면 면적이 3% 이상 보다 바람직하게는 5% 이상이 되는 점도를 가지는 슬래그이다.
상술한 바와 같이, 용선(M) 표면에 점도가 낮은 슬래그(S)가 부유되어 있을 때, 임펠러(210)를 회전시키면, 슬래그(S)가 상기 임펠러(210)의 외측 방향으로 밀려나가 슬래그층이 파괴되며, 이에 따라 용선(M) 표면이 노출되게 된다.
이러한 슬래그(S)의 유동은 슬래그(S)의 점도에 따라 달라지는 것으로, 슬래그(S)의 점도가 낮을수록 임펠러(210) 회전에 의한 이동력 또는 이동이 용이하다. 반대로, 슬래그(S)의 점도가 높을수록 임펠러(210)의 회전에 의한 이동력 또는 이동이 어렵다.
슬래그(S)의 점도는 SiO2 함량에 따라 달라지며, SiO2 함량이 높을수록 점도가 높다. 그리고, SiO2 함량에 따라 슬래그(S) 중 염기도(CaO/SiO2)가 달라지며, 염기도(CaO/SiO2)가 높을수록 점도가 낮다.
또한, 슬래그(S)의 상측에서 바라봤을 때, 점도가 낮거나, SiO2 함량이 적거나, 염기도가 높을수록, 슬래그(S)의 하측에 있는 고온의 용선(M)의 열 또는 빛 샘으로 인해 붉은 빛을 띄게 된다. 다른말로 하면, 슬래그(S)의 상측에서 바라봤을 때, 점도가 높거나, SiO2 함량이 많거나, 염기도가 낮을수록 흙빛을 띄게 된다.
따라서, 실시예에서는 케이알(KR) 정련 전에 래들(L) 내로 장입된 슬래그(S)를 제 1 타입 슬래그 또는 제 2 타입 슬래그로 분류하는데 있어서, 래들(L)의 상측에서 슬래그(S)의 상태를 육안으로 확인하여 분류하거나, 슬래그(S)로 테스트 부재를 침지시켰다가 다시 인출 시켰을때, 테스트 부재에 부착되어 있는 슬래그의 량을 이용하여 분류한다.
먼저, 도 5를 참조하여, 래들의 상측 방향에서 슬래그의 상태를 육안으로 확인하여, 슬래그의 타입을 분류하는 예시에 대해 설명한다.
도 5(a)를 참조하면, 전체적으로(래들 직경 방향 기준) 붉은 빛을 띄고 있으나, 도 5(b) 및 도 5(c)를 보면 흑 빛을 띄는 것을 확인할 수 있다. 또한, 점도가 높은 경우 그 내부에 산소와 같은 가스가 다량 함유되어 있어, 도 5(b)와 같이 상측으로 볼록한 상태가 될 수 있다.
도 5(a)와 같이 래들 직경 방향 전체적으로 붉은 빛을 띄는 경우, 케이알(KR) 정련 시 임펠러 회전 시에 그 와류(vortex)로 인해 용선이 노출되도록 이동 가능할 정도로 슬래그의 점도가 낮다. 다른 말로 하면, 도 5(a)와 같은 슬래그의 점도는 임펠러 회전에 따른 와류로 인해 임펠러로부터 외측 방향으로 용이하게 밀려 나갈 정도의 점도를 갖는다.
반대로, 도 5(b) 및 도 5(c)와 같이 흑 빛을 띄는 경우, 임펠러 회전에 따른 와류로 인해 상기 임펠러의 외측 방향으로 밀려나가지 않고, 정련제가 투입될 만한 면적으로 용선 표면이 노출되지 않는다.
상술한 바와 같이, 슬래그(S)의 점도를 직접 측정하지 않고, 작업자가 래들(L) 또는 슬래그(S)의 상측 방향에서 슬래그의 상태를 확인하여, 전배재의 생략이 가능한 제 1 타입 슬래그인지 전배재를 실시해야 하는 제 2 타입 슬래그인지 분류한다.
이는, 작업자가 여러번의 조업 또는 실험을 통해 슬래그(S) 상측에서의 래들(L) 내 슬래그의 상태 또는 색의 기준이 마련되면, 이 기준에 따라 슬래그(S)의 타입을 분류할 수 있다.
상술한 바와 같이 래들 또는 슬래그의 상측 방향에서 슬래그의 상태를 육안으로 확인하는데 있어서, 카메라와 같은 촬상기를 이용할 수 있다. 즉, 래들(L) 상측에 촬상기를 설치하고, 촬상기에서 촬상되는 이미지 또는 영상을 작업자가 실시간으로 모니터링할 수 있도록 제어 모듈로 전송한다.
그리고, 작업자는 제어 모듈로 전송된 이미지 또는 영상을 확인하여, 미리 마련한 작업자의 기준에 따라 슬래그(S)를 제 1 타입 슬래그 또는 제 2 타입 슬래그로 분류한다.
상기에서는 작업자가 촬상기로부터 촬상된 이미지 또는 영상을 확인하여 슬래그(S)를 제 1 타입 슬래그 또는 제 2 타입 슬래그로 분류하는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 촬상기를 이용하지 않고, 작업자가 래들(L)의 상측에서 상기 래들(L) 내부를 확인하여 슬래그(L)를 분류할 수도 있다.
또한, 상기에서는 촬상기를 이용한 이미지 또는 영상을 이용하여 슬래그를 분류하는 예를 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 도 6에 도시된 변형예와 같이 테스트 부재(T)를 침지시켰다가 인출시켰을 때, 테스트 부재(T)에 남아있는 슬래그(S)의 정도를 파악하여 분류할 수 있다.
먼저, 소정 면적을 가지는 테스트 부재(T)를 도 6(a)와 같이 래들(L) 내 슬래그로 침지시킨다. 이때, 테스트 부재(T)를 침지시키기 전에, 상기 테스트 부재(T) 80℃ 이하의 온도로 냉각 또는 온도를 조절한 후에 침지시키는 것이 바람직하다.
그리고, 도 6(b) 및 도 6(c)와 같이 테스트 부재(T)를 슬래그로부터 인출시키는데, 이때 지면에 대해 수직 또는 교차하거나, 하향 경사지도록 한다. 그리고, 작업자가 슬래그(S) 밖으로 나온 테스트 부재(T)에 남아있는 슬래그 량을 확인한다.
이때, 점도가 낮을수록 테스트 부재(T)에 부착 또는 잔류하고 있는 슬래그량이 적거나, 없다(도 6(b) 참조). 이는 점도가 낮을수록 그 유동성이 크기 때문에, 테스트 부재(T)를 인출시켰을 때, 대부분 테스트 부재(T)의 하측으로 낙하하기 때문이다.
하지만, 점도가 높은 경우, 테스트 부재(T)에 부착 또는 잔류하고 있는 슬래그량이 많으며(도 6(c) 참조). 일부는 테스트 부재(T)로부터 래들(L) 내 슬래그(S)까지 연장되도록 흘러내린 상태일 수 있다. 이는, 점도가 높을수록 그 유동성이 작아, 테스트 부재(T)의 하측으로 낙하된 량이 작기 때문이다.
작업자는 슬래그로부터 인출된 테스트 부재(T)를 확인하여, 제 1 타입 슬래그 또는 제 2 타입 슬래그로 분류한다.
상술한 바와 같이, 테스트 부재(T)가 슬래그(S)로 침지되었다가, 인출되었을 때, 테스트 부재(T) 상에 부착 또는 잔류하고 있는 슬래그가 거의 없는 상태일 경우, 상기 슬래그는 케이알(KR) 정련시 임펠러(210)의 회전에 의해 정련제가 투입될 공간이 확보되도록 유동이 용이한 낮은 점도를 가진다.
따라서, 작업자는 테스트 부재(T)가 슬래그(S)로 침지되었다가, 인출되었을 때, 테스트 부재(T) 상에 부착 또는 잔류하고 있는 슬래그(S)가 거의 없는 상태일 때, 슬래그(S)를 제 1 타입 슬래그로 분류한다.
이때, 작업자는 슬래그(S)를 분류하는데 있어서, 보다 정량적인 방법으로 분류할 수 있는데, 예컨대 테스트 부재(T)의 전에 면적 중 슬래그(S)가 낙하되어 노출되는 면적이 95% 이상, 보다 바람직하게는 98% 이상일 때, 제 1 타입 슬래그로 분류할 수 있다.
한편, 테스트 부재(T)를 침지시키기 전에, 상기 테스트 부재(T) 80℃ 이하의 온도로 냉각 또는 온도를 조절하는데, 이는 슬래그의 분류 또는 슬래그의 부착을 보다 용이하게 하기 위함이다.
예컨대, 80℃를 초과하는 테스트 부재를 슬래그로 침지시켰다가 인출할 경우, 제 2 타입 슬래그로 분류되어야 할 슬래그가 테스트 부재에 부착되는 량이 적거나 감소할 수 있어, 슬래그 타입을 분류하는 신뢰성이 떨어질 수 있다.
상기에서는 별도로 마련된 테스트 부재(T)를 이용하여 슬래그(S)를 분류하는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 배재 장치의 패들(120)을 테스트 부재(T)로 활용할 수 있다. 즉, 배재 장치의 패들(120)을 슬래그(S)로 침지시킨 후, 인출시켰을 때, 작업자가 상기 패들(120)에 잔류하고 있는 슬래그량을 확인하여 슬래그를 분류할 수 있다. 그리고, 제 2 타입 슬래그로 분류되는 경우, 이 배재 장치를 이용하여 슬래그 전배재를 실시한다.
상술한 방법으로 래들 내 슬래그가 제 1 타입 슬래그 또는 제 2 타입 슬래그로 분류되면, 이후 조업을 실시한다.
먼저, 제 1 타입 슬래그로 분류된 경우를 먼저 설명한다.
슬래그(S)가 제 1 타입 슬래그로 분류되면, 래들(L)을 바로 케이알(KR) 정련 장치로 이동시켜, 용선 정련을 실시한다(S400). 이를 위해, 임펠러(210)를 용선(M)으로 침지시켜 회전시키면서 용선(M)으로 정련제(R)를 투입한다. 정련제(R)는 상술한 바와 같이 탈류제일 수 있으며, 탈류제는 CaO와 CaF2를 포함할 수 있다.
임펠러(210)의 회전 속도는 전배재를 실시한 후 케이알(KR) 정련을 실시할 때에 비해 빠르도록 한다. 보다 구체적인 예로, 임펠러(210)의 회전 속도는 80 rpm 내지 98 rpm이 효과적이며, 임펠러(210)의 높이(H)는 750mm 내지 950mm인 것이 바람직하다.
여기서, 임펠러(210)의 높이(H)는 용선(M) 표면(탕면)을 기준으로 한 것으로, 임펠러(210)의 높이(H)가 750mm 내지 950mm라는 것은, 탕면으로부터 임펠러(210) 하단까지의 이격 거리가 750mm 내지 950mm라는 의미이다.
임펠러(210)를 회전시키면, 래들(L) 내 용선에서 와류(vortex)가 발생되며, 특히 임펠러(210) 주변 영역에서 다른 영역에 비해 강한 와류가 발생된다.
그리고, 임펠러(210)의 회전에 의한 와류로 인해, 임펠러(210) 주변에 있는 슬래그(S)가 외측 방향, 보다 구체적으로는 래들(L)의 측벽 방향으로 이동 또는 밀려나가게 된다. 이에 도 7(b)와 같이 임펠러(210) 주변의 용선이 외부로 노출된다. 실시예에서는 이 노출 영역으로 정련제 예컨대 탈류제(R)를 투입한다. 즉, 임펠러(210)의 회전에 따른 슬래그(S)의 이동에 의해 용선(M) 표면이 노출됨에 따라, 슬래그(S)의 전배재를 실시하지 않고도, 용선(M) 표면으로 정련제(R)를 바로 투입시킬 수 있다.
이에, 슬래그의 전배재를 실시하지 않고 케이알(KR) 정련을 실시하더라도, 전배재 실시한 후에 케이알(KR) 정련할 때만큼 또는 대등한 정련 효율을 얻을 수 있다.
한편, 임펠러(210) 회전시 그 회전 속도를 80 rpm 미만, 98 rpm을 초과하는 경우, 용선(M) 표면이 충분히 노출되지 않을 수 있다. 즉, 80 rpm 미만, 98 rpm을 초과하는 경우, 그 와류가 약해 슬래그(S)의 이동이 부족하거나, 과도한 유동으로 인해 정련제(R)가 투입될 만한 충분한 면적을 확보하지 못할 수 있다.
따라서, 임펠러(210)를 회전시키는데 있어서, 80 rpm 내지 98 rpm로 한다.
또한, 임펠러(210)의 높이(H)가 750mm 미만인 경우, 용선(M) 표면과 너무 가까워 용선(M) 또는 투입된 정련제(R)의 교반 효율이 저감될 수 있다. 반대로, 임펠러(210)의 높이(H)가 950mm를 초과하는 경우, 용선(M) 표면 또는 슬래그(S)와의 거리가 멀어, 임펠러(210) 회전에 의한 슬래그(S)의 유동이 부족하여, 정련제(R)를 투입할 공간의 면적이 충분하지 않거나, 이를 확보하지 못할 수 있다.
따라서, 임펠러(210)를 회전시키는데 있어서, 그 높이(H)를 750mm 내지 950mm인 것이 바람직하다.
상술한 실시예에서는 임펠러를 회전시키는 동작에 의해 정련제 투입을 위한 공간을 확보하는 것을 설명하였다.
하지만 이에 한정되지 않고, 임펠러(210)의 회전과 함께 임펠러(210)의 승하강 동작을 반복적으로 실시할 수 있다. 이때, 임펠러(210)의 높이(H)가 750mm 내지 950mm 범위 내에서 가변되도록 한다.
이렇게 임펠러(210)의 회전과 함께 임펠러(210)를 상하 방향으로 반복 운동시킴으로써, 그 와류의 세기가 증가된다. 이에 따라 임펠러(210) 주변의 슬래그(S)의 이동이 보다 활발이 일어나, 정련제(R)가 투입될 공간이 보다 용이하게 확보될 수 있다.
다음으로, 제 2 타입 슬래그로 분류된 경우에 대해 설명한다.
슬래그(S)가 제 2 타입 슬래그로 분류되면, 슬래그를 전배재시킨다(S300). 이를 위해 먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 래들(L) 하측에 슬래그 포트(P)를 배치시키고, 래들(L)을 배재 장치 방향으로 경동시킨다. 이후, 패들(120)이 래들(L) 내 슬래그(S)와 접촉 가능하도록 한 후, 암(110) 및 이에 연결된 패들(120)을 전후진 이동시키는 동작을 반복한다. 이에, 용선(M) 표면에 부유하고 있는 슬래그(S)가 용선(M)으로부터 긁어지거나, 이동되어 슬래그 포트(P)로 장입된다.
슬래그 전배재(S300)가 완료되면, 래들(L)을 다시 직립시킨 후에 케이알(KR) 정련 장치로 이동시킨다. 그리고, 케이알(KR) 정련 장치에서 케이알(KR) 정련을 실시한다(S400). 이를 위해, 임펠러(210)를 용선(M)으로 침지시킨 후 회전시킨다. 임펠러(210)의 회전 속도는 70 rpm 내지 88 rpm이 효과적이며, 임펠러의 높이는 750mm 내지 950mm인 것이 바람직하다.
그리고, 임펠러(210)가 회전되면 용선(M) 표면으로 정련제(R) 예컨대 탈류제를 투입한다.
임펠러(210)가 회전되면, 래들(L) 내 용선에서 와류(vortex)가 발생되며, 특히 임펠러(210) 주변 영역에서 다른 영역에 비해 강한 와류가 발생된다. 그리고 용선(M) 표면으로 투입된 정련제(R)가 와류로 인해 용선(M) 내부로 권입 또는 침투되어 용선 중 불순물 예컨대 황(S)과 반응한다.
케이알(KR) 정련이 종료되면, 케이알(KR) 정련 중에 발생된 슬래그(S)를 배재하는 후배재(S500)를 실시한다. 후배재 방법은 상술한 배재 장치를 이용한 배재 방법과 동일할 수 있다.
후배재가 완료된 래들(L)은 다음 조업을 위해 이동시키는데, 예컨대 다음 조업은 전로 정련(S600)일 수 있다.
전로 정련(S600)을 위해 먼저 래들(L) 내 용선(M)을 전로(310)로 장입시킨다. 그리고, 랜스(320)를 전로(310) 내 용선(M)으로 침지시킨 후, 랜스(320)를 통해 산소를 취입하면, 산소와 용선(M) 중 불순물 간의 산화 반응을 통한 정련이 실시된다. 보다 구체적인 예로, 랜스(320)로부터 취입된 산소와 용선 중 인(P) 및 탄소(C)와의 반응을 통한 탈린 및 탈탄이 실시된다.
상술한 실시예에서는 슬래그의 점도를 이용하여 슬래그를 분류하는 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 슬래그의 SiO2 함량 및 염기도 중 적어도 하나를 이용하여 슬래그를 분류할 수 있다. 이를 위해, 기준 SiO2 함량 및 기준 염기도를 미리 마련하고, 측정된 SiO2 함량을 기준 SiO2 함량과 비교하거나, 측정된 염기도를 기준 염기도와 비교하여 슬래그를 제 1 타입 슬래그 또는 제 2 타입 슬래그로 분류할 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여, 실시예에 따른 방법으로 용선을 처리하였을 때, 정련 결과에 대해 설명한다. 도 8은 제 1 내지 제 5 실험예에 따른 용선의 탈류후 결과를 나타낸 표이다.
여기서, 도 8의 제 1 내지 제 5 실험예에 따른 용선 중 황(S)의 함량은 각기 다르며, 슬래그는 실시예에 다른 방법으로 분류된 제 1 타입 슬래그이다. 제 1 타입 슬래그가 부유된 용선에 대해 케이알(KR) 정련을 실시하는데 있어서, 전배재를 생략하고 바로 케이알(KR) 정련을 실시하였으며, 탈류제를 투입하였다. 그리고 케이알(KR) 정련이 종료 후, 용선 중 황(S) 함량을 측정하였으며, 황(S)의 함량이 20ppm 이하일 때, 정상 용선을 판단한다.
여기서, 황(S)의 기준 함량인 20ppm은, 케이알(KR) 정련이 종료되었을 때 통상 정상 용선으로 판단하거나, 다음 조업으로 넘어갈 수 있는 상태의 기준이 되는 값이다.
도 8을 참조하면, 제 1 내지 제 5 실험예 모두 케이알 정련 후, 즉 탈류 정련 종료 후에 용선 중 황(S)의 함량이 기준 함량인 20ppm 이하이다.
이를 통해, 제 1 타입 슬래그가 부유된 용선을 케이알(KR) 정련하는데 있어서, 전배재를 생략하더라도, 목표로하는 또는 정상 용선의 성분 함량을 갖도록 정련이 실시됨을 알 수 있다.
이와 같이 제 1 타입 슬래그가 부유된 용선을 케이알(KR) 정련하는데 있어서, 전배재를 생략할 수 있어, 전배재시 함께 배출되는 용선에 의한 지금 발생량 증가를 방지할 수 있다.
그리고, 전배재 생략으로 인해 정련 조업 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
M: 용선 S: 슬래그
L : 래들 R: 정련제
110: 암 120: 패들
210: 임펠러

Claims (13)

  1. 용선 표면에 부유하고 있는 슬래그의 상태에 따라 슬래그를 분류하는 슬래그 분류 과정; 및
    상기 용선 중으로 임펠러를 침지시켜 회전시키고, 정련제를 투입하여, 상기 용선을 정련하는 정련 과정; 을 포함하고,
    상기 정련 과정에 있어서,
    분류된 슬래그의 타입에 따라, 상기 정련 과정 전에 슬래그를 배재하는 전배재 과정을 실시하거나, 생략하는 용선 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬래그 분류 과정에 있어서,
    상기 슬래그의 점도, 염기도 및 SiO2 함량 중 적어도 하나를 이용하여 슬래그를 분류하는 용선 처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 정련 과정에서, 상기 임펠러 회전에 의해 용선의 표면이 소정 면적 이상으로 노출되도록 유동 가능한 점도를 가지는 슬래그를 제 1 타입 슬래그로 분류하고, 이외의 슬래그를 제 2 타입 슬래그로 분류하는 용선 처리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    슬래그가 제 1 타입 슬래그로 분류되는 경우, 상기 전배재를 생략하고 상기 정련 과정을 실시하며,
    슬래그가 제 2 타입 슬래그로 분류되는 경우, 상기 전배재를 실시한 후에 상기 정련 과정을 실시하는 용선 처리 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 슬래그 분류 과정에 있어서,
    상기 슬래그의 상측에서의 색을 확인하여, 분류하는 용선 처리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 슬래그의 색을 확인하는데 있어서,
    상기 슬래그의 상측에 위치된 촬상기를 통해 획득된 이미지 또는 영상 중 적어도 하나를 확인하는 용선 처리 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 슬래그 분류 과정은,
    상기 슬래그로 테스트 부재를 침지시키는 과정;
    상기 테스트 부재를 슬래그로부터 인출시키는 과정;
    상기 테스트 부재 상에 부착되어 있는 슬래그량을 이용하여 제 1 타입 슬래그 또는 제 2 타입 슬래그로 분류하는 용선 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 테스트 부재를 침지시키기 전에, 상기 테스트 부재의 온도를 80℃ 이하의 온도로 조절하는 용선 처리 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 테스트 부재로서, 상기 슬래그를 배재하는 배재 장치의 패들을 사용하는 용선 처리 방법.
  10. 청구항 4 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전배재를 생략하고 상기 정련 과정을 실시할 때, 상기 임펠러의 회전 속도는 상기 전배재를 실시한 후 상기 정련 과정을 실시할 때의 상기 임펠러의 회전 속도에 비해 빠르도록 조절하는 용선 처리 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 전배재를 생략하고 상기 정련 과정을 실시하는데 있어서,
    상기 임펠러의 회전 속도를 80 rpm 내지 98 rpm로 조절하는 용선 처리 방법.
  12. 청구항 4 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전배재를 생략하고 상기 정련 과정을 실시하는데 있어서,
    상기 임펠러의 승하강 동작을 반복하여 실시하는 용선 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 임펠러의 승하강 동작을 반복하여 실시하는데 있어서,
    상기 임펠러의 높이가 750mm 내지 950mm 범위 내에서 가변되도록 승하강시키는 용선 처리 방법.
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