KR102271525B1 - 열원 보상 기능을 갖는 다기능 전로용 함철 단광, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 취련 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 단광 혼합물을 가압 및 건조하여 제조되는 다기능 전로용 함철 단광에 관한 것으로, 상기 단광 혼합물은, 코크스 제조 공정에서 발생하는 카본 부산물 100 중량부에 대하여, 밀스케일(Mill scale) 및 제강 슬러지 중 어느 하나 이상을 포함하는 제강 부산물 800~1800 중량부, 생석회 슬러지 100~300 중량부 및 바인더 30~100 중량부를 포함하여, 열원 보상 기능을 부가됨으로써 이를 이용한 취련 공정시 용선 사용 조건에 구애 받지 않고 안정적인 공정 운영이 가능하며, 제철 부산물을 효율적으로 재사용할 수 있어 친환경적일 뿐만 아니라 경제적인 장점이 있다.

Description

열원 보상 기능을 갖는 다기능 전로용 함철 단광, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 취련 공법{Multi-purpose Fe-containing briquette with heat compensation function, manufacturing method thereof and slag process using the sam}

본 발명은 열원 보상 기능을 갖는 다기능 전로용 함철 단광, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 취련 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제철소의 제강 공장에서 철의 공급원으로 사용하는 함철 단광에 열원 보상 기능을 부가하여 이를 이용한 취련 공정시 용선 사용 조건에 구애 받지 않고 안정적인 공정 운영이 가능하고, 제철 부산물을 효율적으로 재사용할 수 있으며, 수익성을 향상시킬 수 있는 함철 단광, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 취련 공법에 관한 것이다.

일반적으로 대규모의 철강 제조공정은 생산원가를 낮추기 위해 도 1에 도시된 바와 같은 일관 제조 공정을 채택하고 있다. 이 공정은 원료탄을 고온으로 가열하여 철광석에 포함된 철(Fe)을 녹여 쇳물, 즉 용선을 생산하는 제선공정, 용선에 포함된 인(P)이나 황(S), 탄소(C)와 같은 불순물을 제거하는 제강공정 및 제강공정을 거처 얻어진 고상의 철을 성형하여 판재, 선재 등의 형태로 성형하는 압연공정으로 구성된다.

이 중 제강공정은 고로에서 생산된 용선의 탄소 함량을 조절하여 원하는 성분으로 바꾸는 공정으로, 제강공정에서는 도 2에 도시된 바와 같이 장입(Charging), 취련(Blowing), 측온/측산(Temp. Oxygen Measurement), 출강 (Tapping), 배재(Discharging)의 공정 단계를 거치는 전로 설비가 사용된다.

이때 사용되는 일반적인 전로 설비는 도 3에 도시된 바와 같은 구조를 갖고, 고철 및 용선이 순차적으로 전로 내부에 장입되면, 전로의 본체 상부에 위치한 랜스 돔(Lance Dome)으로 부터 산소 랜스(Lance)가 하강하며 산소 랜스(Lance)를 통해 산소가 공급되면서 취련이 시작된다. 취련이 진행됨에 따라 탄소(C), 규소(Si), 인(P) 등 용선에 함유된 불순물들이 산소와 반응하여 산화되며 제거된다.

이와 같은 대규모의 철강 제조공정에서는 슬래그, 더스트 등 제철 부산물이 대량으로 발생하고 있으며, 그 발생량은 조강 생산량의 약 50%에 달하고 있는 실정이다.

이러한 제철 부산물에는 Fe, C, CaO 등의 유용 성분이 포함되어 있어, 이들의 활용 방안에 대한 연구 개발이 활발하게 진행되고 있다.

한편, 고로에서 생산되는 용선량이 부족하거나, 용선의 온도가 현저히 낮을 경우에는 전로에서 충분히 원하는 만큼의 함철 단광을 사용할 수 없기 때문에 용선의 사용 조건이 불리한 경우에도 전로에서 안정적으로 함철 단광을 사용할 수 있는 기술 개발이 필요하다.

등록특허 제10-0749023호(2007.08.07 등록)

제철소의 제강 공장에서 철의 공급원으로 사용하는 함철 단광에 열원 보상 기능을 부가하여 이를 이용한 취련 공정시 용선 사용 조건에 구애 받지 않고 안정적인 공정 운영이 가능하고, 제철 부산물을 효율적으로 재사용할 수 있으며, 수익성을 향상시킬 수 있는 함철 단광, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 취련 공법을 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 다기능 전로용 함철 단광에 관한 것으로, 상기 다기능 전로용 함철 단광은, 단광 혼합물을 가압 및 건조하여 제조되되, 상기 단광 혼합물은, 코크스 제조 공정에서 발생하는 카본 부산물 100 중량부에 대하여, 밀스케일(Mill scale)과 제강 슬러지 중 어느 하나 이상을 포함하는 제강 부산물 800~1800 중량부, 생석회 슬러지 100~300 중량부 및 바인더 30~100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 바인더는 당밀, 전분계 바인더, 벤토나이트, 물유리 및 시멘트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.

상기 카본 부산물의 탄소 함량은 35 중량% 이상일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는 코크스 제조 공정에서 발생하는 카본 부산물, 밀스케일(Mill scale)과 제강 슬러지 중 어느 하나 이상을 포함하는 제강 부산물, 생석회 슬러지 및 바인더를 혼합하여 단광 혼합물을 제조하는 혼합 단계; 상기 단광 혼합물을 가압 성형하여 단광체를 제조하는 성형 단계; 및 상기 단광체를 건조 및 양생하는 건조 단계;를 포함하는, 다기능 전로용 함철 단광의 제조 방법에 관한 것이다.

상기 단광 혼합물은, 코크스 제조 공정에서 발생하는 카본 부산물 100 중량부에 대하여, 밀스케일(Mill scale) 및 제강 슬러지 중 어느 하나 이상을 포함하는 제강 부산물 800~1800 중량부, 생석회 슬러지 100~300 중량부 및 바인더 30~100 중량부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 상기 일 실시예의 함철 단광 또는 다른 실시예의 제조 방법에 따라 제조된 함철 단광과 고철 및 용선을 전로에 장입하는 장입 단계; 상기 전로에 산소를 취입하고, 가열하는 1차 취련 단계; 상기 1차 취련 단계를 거쳐 생성된 슬래그 및 사용된 함철 단광을 배재하는 슬래그 배재 단계; 및 상기 배재 단계를 거쳐 슬래그 및 함철 단광이 배재된 혼합물에 생석회를 투입한 후 취련하는 2차 취련 단계;를 포함하는 다기능 함철 단광을 이용한 전로 취련 공법에 관한 것이다.

본 발명의 함철 단광에는 열원 보상 기능이 부가되어, 이를 이용하여 취련 공법을 수행할 때 용선 사용 조건에 구애 받지 않고 안정적인 공정 운영이 가능하고, 제철 부산물을 효율적으로 재사용할 수 있으며, 수익성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 철강 제조공정을 간략히 나타낸 모식도이다.
도 2는 제강공정 순서를 간략히 나타낸 도면이다.
도 3은 제강공정에 사용되는 전로를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 함철 단광의 사진이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.

본 발명은 제철 과정에서 발생되는 각종 부산물들을 함철 단광의 원료로 사용하여, 철강 제조 공정의 하나인 취련 공정에서 용선 사용 조건에 구애 받지 않고 안정적인 공정 운영을 가능하게 함으로써 용선에 함유된 탄소(C), 규소(Si), 인(P)과 같은 불순물을 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 하며, 각종 부산물을 원료로 재사용하여 부산물 적재에 요구되는 비용이나 처리 비용 등을 절감할 수 있어 친환경적이고 경제적인 장점이 있다.

본 발명은 제철 과정에서 발생되는 각종 부산물들을 이용하여 제조된 열원 보상 기능을 갖는 다기능 전로용 함철 단광, 이의 제조 방법 및 이를 사용한 취련 공법에 관한 것이다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 전로용 함철 단광은, 카본 부산물, 제강 부산물, 생석회 슬러지 및 바인더를 포함하는 단광 혼합물을 가압 및 건조하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 함철 단광을 제조하기 위한 단광 혼합물은, 코크스 제조 공정에서 발생하는 카본 부산물 100 중량부에 대하여, 밀스케일(Mill scale) 및 제강 슬러지 중 어느 하나 이상을 포함하는 제강 부산물 800~1800 중량부, 생석회 슬러지 100~300 중량부 및 바인더 30~100 중량부를 포함한다.

상기 카본 부산물은 코크스 제조 공정에서 부가적으로 발생하는 코크스 더스트와 코크스 슬러지를 포함하는 코크스 공정 부산물로, 함철 단광에 이와 같은 탄소류 성분이 포함되는 경우, 제강 단계에서 공급되는 산소와 반응하여 발열하며 용선의 온도 저하를 방지한다. 또한, 이와 같은 탄소류 성분에 포함되어 있는 에탄이 분해되며 발생되는 가스에 의해 전로 내 혼합물의 교반력이 증대되며, 에탄의 분해에 의해 생성된 탄소와 생석회 슬러지에 포함된 생석회(CaO) 및 황이 반응하여 황화칼슘(CaS)을 형성하기 때문에 추가적인 탈황 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

따라서 카본 부산물을 포함하는 함철 단광을 사용하는 경우, 함철 단광 자체의 흡열 반응이 일부 상쇄되며 온도 저하에 의한 탈황, 탈인 효율이 저하를 방지할 수 있으며, 이에 따라 용선량이 부족하거나 용선의 규소 함량이 부족한 경우에도 안정적인 조업을 가능하게 한다.

상기 카본 부산물의 탄소 함량은 35 중량% 이상일 수 있으며, 탄소 함량이 이보다 적은 경우에는 탄소에 의한 열원 보상 기능이 충분히 발현되지 않고 오히려 상대적으로 적은 철원 공급이 공급되므로, 함철 단광을 사용함으로 인해 얻어지는 철원 공급, 취련 효율 향상, 온도 보상 등의 효과가 미미한 문제가 있다.

상기 카본 부산물은 코크스 더스트와 코크스 슬러지를 포함한다.

상기 코크스 더스트는 고온의 코크스를 질소를 이용해 냉각시키는 과정에서 산출된다. 특히, 코크스 부산물 중 코크스 더스트는 매우 가는 형상을 가지고, 높은 경도를 가지므로, 코크스 더스트를 그대로 재활용하기 곤란하였으나, 본 발명에서는 코크스 더스트를 수분이 포함된 각종 슬러지와 혼합하여 입상 형태의 함철 단광으로 제조하므로, 코크스 더스트를 재활용함으로써 제철소내 분진의 발생을 방지할 수 있고, 코크스 부산물의 재활용률을 높일 수 있다.

상기 코크스 슬러지는 코크스 제조 공정에서 발생되는 수분을 함유한 부산물로, 탄소류 성분을 공급하는 기능뿐만 아니라, 단광 혼합물의 수분 함량을 조절하는 기능도 수행한다.

코크스 슬러지와 코크스 더스트는 모두 코크스 제조 과정에서 발생되므로 그 조성 성분은 유사하나, 코크스 슬러지는 평균 입도가 크고 입도 분포가 넓은 반면, 코크스 더스트는 평균 입도가 낮고 입도 분포가 좁기 때문에 함철 단광에 사용되는 경우 입도차에 의한 함철 단광의 성질 변화를 야기한다.

따라서 카본 부산물로 사용되는 코크스 슬러지와 코크스 더스트는 1 : 0.4~0.8의 중량비로 혼합되어 사용되는 것이 바람직하며, 코크스 슬러지에 대한 코크스 더스트의 함량이 상기 중량비 미만으로 사용되는 경우 함철 단광의 균일한 물성 형성이 곤란하고, 상기 중량비를 초과하는 경우에는 함철 단광으로부터 미세 분진 발생률이 증가하는 문제가 있으므로 상술한 중량 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다

상기 제강 부산물은 밀스케일(Mill scale) 및 제강 슬러지 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것으로, 카본 부산물 100 중량부에 대하여 800~1800 중량부로 포함될 수 있다.

제강 부산물의 함량이 800 중량부 미만인 경우에는 함철 단광의 철 함량이 미미하여 함철 단광 사용으로 인한 철원 공급 효율이 충분하지 않고, 1800 중량부를 초과하는 경우에는 전로 온도가 과도하게 낮아져 카본 부산물이나 생석회 슬러지에 의한 열원 보상 특성에도 불구하고 취련 공정에서의 탈인, 탈황 효율이 저하되고, 이에 따라 제조되는 강의 품질을 저하시킬 수 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

상기 밀스케일(Mill scale)은 제강공정 또는 압연공정에서 강의 표면에 생기는 산화철 피막으로, 일반적으로 철 함량이 70 wt% 이상으로 높으나 입자 크기가 작고 산화철의 함량이 높은 특징이 있다.

상기 제강 슬러지는 제철 공정에서 발생하는 철 성분을 포함한 슬러지로, 상술한 효과를 보다 향상시키기 위해 철(Fe) 함유량이 40 wt% 이상인 것이 바람직하다.

바람직하게는, 본 발명에 사용되는 제철 부산물로 밀스케일 및 제강 슬러지를 모두 사용할 수 있으며, 이로 인해 철원(Fe source) 공급원의 역할을 하면서 고철 대용 가능에 따라 원가절감이 가능하다. 뿐만 아니라, 수분 함유로 인해 재활용이 곤란하였던 제강 슬러지를 재활용함으로써 환경에 이바지하고 경제적으로 유리한 장점이 있다.

이 경우, 밀스케일과 제강 슬러지는 1: 0.5~1.0 중량부의 중량비를 갖도록 함께 사용될 수 있으며, 제강 슬러지의 함량이 상기 비율 미만으로 과도하게 적은 경우에는 함철 단광을 구성하는 각 성분을 혼합할 때의 혼합력 저하, 바인더의 접착 성능 저하 등의 문제가 발생하고, 제강 슬러지의 함량이 상기 비율을 초과하도록 포함되는 경우에는 탈황 효율 향상 효과가 저하되므로 밀스케일과 제강 슬러지를 상술한 중량비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 생석회 슬러지는 생석회 소결 공정에서 발생되는 부산물로, 기존에는 재활용되지 않고 폐기되었으나, 본 발명에서는 이를 재활용하여 함철 단광을 제조한다.

생석회 슬러지는 함철 단광에 포함되어 취련 단계에서 용선의 염기도를 높임으로써 탈인 반응을 유도할 수 있다. 따라서 취련 단계에서 인 제거 효율이 향상되는 효과가 얻어진다.

생석회 슬러지는 카본 부산물 100 중량부에 대하여 100~300 중량부로 포함될 수 있으며, 100 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 상술한 효과를 얻기 곤란하고, 300 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 제철 부산물이나 카본 부산물의 함량이 감소하여 용선의 온도 저하, 탈인 및 탈질율 저하 등의 문제가 발생하므로 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 함철 단광을 구성하는 대부분의 성분은 분말상이기 때문에 이를 소정 크기 이상의 형태로 성형하고 그 형태를 유지시키기 위한 바인더가 포함된다.

상기 바인더는 당밀, 전분계 바인더, 벤토나이트, 물유리 및 시멘트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. 바람직하게는 가열시 호화를 통해 점도가 발현되어 입자성 물질의 결합력을 향상시킬 수 있는 전분계 바인더가 사용될 수 있다. 이러한 전분계 바인더로는, 쌀 전분, 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 밀 전분, 애로루트 전분, 타피오카 전분 중 적어도 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 바인더는 카본 부산물 100 중량부에 대하여 30~100 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 바인더의 함량이 상기 중량 범위 미만인 경우에는 함철 단광에 포함되는 분말성 물질들을 서로 결합시키는 접착력이 부족하여 함철 단광의 성형성이 저하되는 문제가 있고, 상기 중량 범위를 초과하여 과도하게 경우에는 과도한 바인더의 함량에 의해 오히려 함철 단광으로 인한 탈황, 탈인 효율이 저하될 수 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시예는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 전로용 함철 단광을 제조하는 제조 방법에 관한 것이다.

구체적으로, 본 실시예에 따른 제조 방법은, 코크스 제조 공정에서 발생하는 카본 부산물, 밀스케일(Mill scale) 및 제강 슬러지 중 어느 하나 이상을 포함하는 제강 부산물, 생석회 슬러지 및 바인더를 혼합하여 단광 혼합물을 제조하는 혼합 단계; 상기 단광 혼합물을 가압 성형하여 단광체를 제조하는 성형 단계; 및 상기 단광체를 건조 및 양생하는 건조 단계;를 포함한다.

상기 혼합 단계에서 단광 혼합물은, 코크스 제조 공정에서 발생하는 카본 부산물 100 중량부에 대하여, 밀스케일(Mill scale) 및 제강 슬러지 중 어느 하나 이상을 포함하는 제강 부산물 800~1800 중량부, 생석회 슬러지 100~300 중량부 및 바인더 30~100 중량부를 포함하며, 앞서 본 발명의 일 실시예에서 설명한 것과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

일 예로, 상기 혼합 단계는, 카본 부산물, 제강 부산물, 생석회 슬러지 및 바인더를 동시에 넣고 혼합하는 단계일 수 있다.

일 예로, 상기 혼합 단계는, 카본 부산물, 제강 부산물 및 생석회 슬러지를 먼저 혼합하고 교반하여 균일화시킨 후 여기에 바인더를 넣고 혼합하는 단계일 수 있다.

일 예로, 상기 혼합 단계는, 카본 부산물, 제강 부산물 및 생석회 슬러지를 상온에서 혼합하고 교반하여 균일화시키는 1차 혼합 단계, 1차 혼합 단계를 통해 얻어진 혼합물에 전분계 바인더를 투입하고 상온에서 교반하는 2차 혼합 단계 및 2차 혼합 단계를 통해 얻어진 혼합물을 80~90℃의 온도 범위로 가열하며 8~15분 동안 교반하는 3차 혼합 단계;를 포함할 수 있다.

이와 같이 혼합 단계가 1차, 2차 및 3차의 다단계로 이루어지는 경우에는 보다 균일한 혼합물이 형성되어 최종적으로 얻어지는 개별 함철 단광의 품질이 균일화되는 장점이 있으며, 특히 전분계 바인더를 사용하여 3차 혼합 단계에서 가열하며 혼합이 이루어짐으로써 전분이 호화되어 점도가 증가하며 각 성분들간의 결합력을 현저히 향상시키므로 함철 단광의 강도가 향상되는 장점이 있다.

이때, 1차 혼합 단계 및 2차 혼합 단계에서 혼합 시간은 혼합을 통해 균일한 혼합물이 형성된다면 특별히 한정되지 않는다.

상기 성형 단계는, 상기 단광 혼합물을 가압 성형하여 소정 형상으로 제조하는 단계로, 함철 단광의 적절한 강도 발현을 위해 이때 가압 압력은 320~400 psi 범위일 수 있다.

더욱 바람직하게는 120~170℃의 온도 범위에서 가압이 이루어질 수 있는데, 이 경우 성형된 단광체의 외부 표면의 수분이 제거되며 양생되어 건조 단계 이전까지 단광체의 형태가 손상되거나 부서지지 않고 성형된 형태가 그대로 유지되어 건조 단계나 제조된 단광을 이송하거나 사용할 때 미분 발생량이 저감되므로, 단광에 포함된 성분들의 손실을 최소화할 수 있기 때문이다.

상기 건조 단계는, 성형 단계를 통해 얻어진 단광체를 건조 및 양생하는 단계이다. 건조 및 양생은 온풍 가열을 통해 이루어질 수 있으며, 구체적으로, 40~80℃의 온도 범위에서 16~36시간 동안 온풍이 공급되어 이루어질 수 있다.

이와 같은 조건에서 건조 단계가 진행됨에 따라 함철 단광의 강도가 발현되고, 미립분 생성률이 저하되어, 제강 공정에서 함철 단광이 투입될 때 이송 과정에서 발생하는 미립이 최소화되어 미립에 의한 투입 효율 저하, 제강 효율 저하 등의 문제를 최소화할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예는 앞서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 다기능 함철 단광을 이용한 전로 취련 공법에 관한 것이다.

구체적으로, 함철 단광과 고철 및 용선을 전로에 장입하는 장입 단계; 상기 전로에 산소를 취입하고, 가열하는 1차 취련 단계; 상기 1차 취련 단계를 거쳐 생성된 슬래그 및 사용된 함철 단광을 배재하는 슬래그 배재 단계; 및 상기 배재 단계를 거쳐 슬래그 및 함철 단광이 배재된 혼합물에 생석회를 투입한 후 취련하는 2차 취련 단계;를 포함한다.

상기 장입 단계는 전로에 함철 단광, 고철 및 용선을 장입하는 단계로 여기서 장입되는 함철 단광은 앞서 본 발명의 일 실시예에서 설명된 함철 단광 또는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 함철 단광일 수 있다.

장입 단계에서 함철 단광은 고철 및 용선과 함께 장입되거나, 고철 및 용선이 장입된 이후에 장입될 수 있다. 특히, 고철 및 용선을 먼저 장입한 뒤 함철 단광이 장입되는 것이 바람직한데, 이는 반응 및 장입 효율을 높이기 위한 것으로, 고철, 용선 및 함철 단광이 동시에 투입되는 경우에는 함철 단광의 일부가 집진기로 빨려들어가 손실될 가능성이 존재하기 때문이다.

상기 1차 취련 단계는 고철 및 용선이 투입된 전로에 고순도의 산소 가스를 취입하며 고온에서 취련하는 단계이다.

이와 같이 1차 취련 단계를 통해 생성된 슬래그는 슬래그 배재 단계에서 배재되며, 이때 함철 단광도 슬래그와 함께 배재될 수 있다.

상기 2차 취련 단계는 배재 단계를 거쳐 슬래그와 함철 단광이 배재된 혼합물을 취련하여 탈탄 처리하는 단계이다.

2차 취련 단계에서 바람직하게는 생석회가 함께 투입되어 취련이 이루어지는 것이 바람직한데, 이와 같이 2차 취련 단계에서 생석회가 추가로 투입되는 경우 전로 내 혼합물의 염기도가 상승하여 추가적인 탈린이 진행되어 생성되는 철강의 순도와 품질을 더욱 높일 수 있기 ‹š문이다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.

[ 제조예 ]

하기 표 1의 배합비에 따라 각 성분을 혼합하고, 128℃의 온도에서 340 psi의 압력으로 가압 성형한 후, 60℃에서 24시간 동안 온풍을 공급하여 건조 및 양생함으로써 함철 단광을 수득하였다. 이때 수득된 함철 단광을 촬영하여 도 4에 도시하였다.

	카본 부산물 (중량부)	제강 부산물(중량부)			옥수수 전분 (중량부)	생석회슬러지 (중량부)
		밀스케일(M)	제강슬러지(S)	합계
비교예 1	-	500	300	800	35	100
실시예 1	100	500	300	800	35	100

[ 실험예 1]

상기 제조예에서 제조된 각 함철 단광을 이용하여 본 발명의 실시예에 따라 취련 공정을 수행하였다. 각 공정별로 동일한 양의 용선, 고철 및 함철 단광을 사용하였고, 동일한 종류의 강종을 사용하였다. 취련 종료 후 즉시 용강 온도를 측정하고 측정 결과를 표 2에 기재하였다.

	전로 종점 온도(℃)
비교예 1	1642
실시예 1	1672

상기 표 2의 결과를 참조하면, 함철 단광에 카본 부산물이 첨가되는 경우, 전도 종점 온도가 높게 나타나, 카본 부산물 첨가에 따른 용강 내 온도 상승 효과를 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

[ 실험예 2]

실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 함철 단광을 제조하되, 생석회 슬러지를 제외하고, 카본 부산물, 제강 부산물 및 바인더만을 사용하여 비교예 2의 함철 단광을 제조하였다.

이후, 실시예 1과 비교예 2의 함철 단광을 이용하여 본 발명의 실시예에 따라 취련 공정을 수행하였다. 각 공정별로 동일한 양의 용선, 고철 및 함철 단광을 사용하였고, 동일한 종류의 강종을 사용하였으며, 전로 장입 전 용선의 성분을 분석하여 인과 황의 함량(A)을 측정하고, 1차 취련 단계와 슬래그 배재 단계 사이에 용선을 일부 채취하여 용선에 포함되어 있는 인과 황의 함량(B)을 측정한 뒤, 1차 취련 단계를 거친 이후의 인과 황의 감소율을 하기 수식 1을 이용하여 계산하고, 그 결과를 표 3에 기재하였다.

[수식 1] (감소율) ={(A-B)*100}/(A)

	인 감소율(%)	황 감소율(%)
실시예 1	67.5	2.5
비교예 2	58.6	2.4

상기 표 3의 결과를 살펴보면, 실시예 1과 비교예 2의 황 감소율은 유사하게 나타났으나, 실시예 1의 인 감소율이 현저히 높게 나타났다. 이는, 실시예 1의 경우 함철 단광에 생석회 슬러지가 포함되어 용강 내 염기도를 높임으로써 탈린 반응을 유도하기 때문에 이와 같은 결과가 얻어진 것으로 판단되며, 이러한 실험 결과로부터 본 발명의 함철 단광 제조시 생석회 슬러지를 포함하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.

[ 실험예 3]

앞서 제조예에서 제조된 실시예 1과 비교예 1의 함철 단광의 압축강도를 측정하고 그 결과를 표 4에 기재하였다.

	카본 부산물 첨가 여부	압축 강도(kg/cm2)
실시예 1	첨가	167
비교예 1	미첨가	169

표 4의 실험 결과를 참고하면, 카본 부산물의 첨가 여부는 압축 강도에 영향을 주지 않는 것으로 확인되었다.

[ 실험예 4]

실시예 1과 동일한 조성을 갖도록 함철 단광을 제조하되, 각 성분을 혼합하는 혼합 단계를 하기와 같은 다단 방식으로 수행하여 실시예 2의 함철 단광을 제조한 후, 압축강도를 측정하여 그 결과를 표 5에 기재하였다.

실시예 2의 함철 단광을 제조하기 위한 혼합 단계는 다음과 같이 수행되었다.

먼저, 카본 부산물, 제강 부산물 및 생석회 슬러지를 상온(21℃)에서 혼합하고 교반하여 균질화 시키는 1차 혼합 단계, 여기에 전분계 바인더인 옥수수 바인더를 혼합하고 동일한 온도에서 교반하여 균질화시키는 2차 혼합 단계를 거쳐 균질 혼합물을 획득하였다. 이후, 이 균질 혼합물을 87℃로 가열하며 12분 동안 교반하는 3차 혼합 단계를 수행하였다.

	압축 강도(kg/cm2)
실시예 1	167
실시예 2	194

상기 표 5의 실험 결과를 살펴보면, 실시예 2의 함철 단광의 압축 강도가 현저히 높게 나타났다. 이는 다단 혼합 단계를 통해 단광 혼합물을 구성하는 각 성분들이 균일하게 분산되고, 특히 3차 혼합 단계를 통해 전분류 바인더의 호화가 이루어져 각 성분들간의 결합력이 향상되었기 때문에 나타난 결과로 판단된다.

따라서, 본 실험 결과로부터 본 발명의 함철 단광을 제조하기 위한 혼합 단계는, 카본 부산물, 제강 부산물 및 생석회 슬러지를 상온에서 혼합하고 교반하는 1차 혼합 단계; 여기에 전분계 바인더를 혼합하고 동일한 온도에서 교반하는 2차 혼합 단계; 및 2차 혼합 단계를 거쳐 얻어진 혼합물을 가열하며 3차 혼합 단계;의 다단 혼합 단계인 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (6)

1. 단광 혼합물을 가압 및 건조하여 제조되되,
   상기 단광 혼합물은, 코크스 제조 공정에서 발생하는 카본 부산물 100 중량부에 대하여,
   밀스케일(Mill scale)과 제강 슬러지를 1 : 0.5~1.0 중량비로 포함하는 제강 부산물 800~1800 중량부, 생석회 슬러지 100~300 중량부 및 바인더 30~100 중량부를 포함하고,
   상기 카본 부산물은, 코크스 슬러지와 코크스 더스트가 1 : 0.4~0.8의 중량비로 혼합되어, 탄소 함량이 35 중량% 이상이며,
   상기 밀스케일은 철 함량이 70wt%이상이고, 제강 슬러지의 철 함유량이 40wt%이상인 것을 특징으로 하는, 다기능 전로용 함철 단광.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 바인더는 당밀, 전분계 바인더, 벤토나이트, 물유리 및 시멘트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 다기능 전로용 함철 단광.
   
3. 삭제
4. 코크스 제조 공정에서 발생하는 카본 부산물, 밀스케일(Mill scale)과 제강 슬러지 중 어느 하나 이상을 포함하는 제강 부산물, 생석회 슬러지 및 바인더를 혼합하여 단광 혼합물을 제조하는 혼합 단계;
   상기 단광 혼합물을 가압 성형하여 단광체를 제조하는 성형 단계; 및
   상기 단광체를 건조 및 양생하는 건조 단계;를 포함하고,
   상기 단광 혼합물은, 코크스 제조 공정에서 발생하는 카본 부산물 100 중량부에 대하여,
   밀스케일(Mill scale)과 제강 슬러지를 1 : 0.5~1.0 중량비로 포함하는 제강 부산물 800~1800 중량부, 생석회 슬러지 100~300 중량부 및 바인더 30~100 중량부를 포함하고,
   상기 카본 부산물은, 코크스 슬러지와 코크스 더스트가 1 : 0.4~0.8의 중량비로 혼합되어, 탄소 함량이 35 중량% 이상이며,
   상기 밀스케일은, 철 함량이 70wt%이상이고, 제강 슬러지의 철 함유량이 40wt%이상인 것을 특징으로 하는, 다기능 전로용 함철 단광의 제조 방법.
   
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항의 함철 단광, 혹은 제4항의 방법으로 제조된 함철 단광;과 고철; 및 용선;을 전로에 장입하는 장입 단계;
   상기 전로에 산소를 취입하고, 가열하는 1차 취련 단계;
   상기 1차 취련 단계를 거쳐 생성된 슬래그 및 사용된 함철 단광을 배재하는 슬래그 배재 단계; 및
   상기 배재 단계를 거쳐 슬래그 및 함철 단광이 배재된 혼합물에 생석회를 투입한 후 취련하는 2차 취련 단계;를 포함하는 다기능 함철 단광을 이용한 전로 취련 공법.

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