KR102300458B1 - 용철의 탈황 방법 및 탈황 장치 - Google Patents

용철의 탈황 방법 및 탈황 장치 Download PDF

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Abstract

전로 출강 시에 높은 탈황률로 탈황을 실시하는 기술을 제공한다. 투입 슈트(8)에 설치된 분사 노즐(3)과 탈황제를 저장하는 용기(호퍼)(4)와 그들을 접속하는 배관(5)으로 이루어지는 분사 설비(6)를 이용하며, 정련 용기(1)로부터 레이들(2)에 출강할 시에 분사 노즐(3)로부터 출강류(11)에 탈황제(7)를 분사한다.

Description

용철의 탈황 방법 및 탈황 장치
본 발명은, 용철의 탈황 방법 및 탈황 장치에 관한 것이다.
종래, 예를 들면, [S]≤24ppm의 저황강(低硫鋼)을 용제할 시에는, 2차 정련에 있어서의 탈황 부하를 경감하기 위해, 전로로부터 레이들로의 출강 시에 탈황제 및 탈산제를 동시에 투입 슈트로부터 레이들에 투입함으로써 탈황을 실시하고 있었다. 그러나, 탈황제가 용강으로 말려 들어가기 어렵기 때문에, 탈황률이 낮았다.
특허문헌 1에는, 탈산제, 탈황제 및 슬래그 개질제를 출강 중의 용강에 첨가함으로써 탈황을 실시하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은, 탈황제와 용강을, 전로 출강 시의 출강류가 갖는 교반 에너지를 이용하고 교반하여 반응시킨다.
특허문헌 2에는, 전로로부터 레이들에 출강되는 용강을 향하여, 가열한 가루형의 플럭스를, 랜스를 통하여 분사함으로써, 용강을 정련하는 방법이 개시되어 있다.
일본 특허공개 평8－225824호 공보 일본 특허공개 2005－187901호 공보
특허문헌 1에 의해 개시된 발명은, 출강류가 갖는 교반 에너지만으로 탈황제와 용강을 반응시킨다. 이 때문에, 교반력이 부족하여 탈황제를 유효하게 이용할 수 없기 때문에, 탈황률이 낮다.
또한, 탈황제의 입경을 미세하게 하는 것이 탈황률을 향상시키기 위해서는 유효하다. 그러나, 특허문헌 1에 의해 개시된 발명에 있어서 세립의 탈황제(~1mm 정도)를 이용하면, 탈황제의 일부가 불가피적으로 비산하여 산일(散逸)된다. 이것에 의해, 탈황제의 수율의 저하나 탈황의 불량이 발생한다.
특허문헌 2에 의해 개시된 발명을 실시하려면, 특허문헌 2의 단락 0033 및 도 1에 기재되듯이, 랜스(2)를 주입류(18)에 가까이 하고, 랜스(2)의 경사 각도를 변경하며, 또한, 랜스(2)를 상하 방향으로 이동 및 경사지게 하기 위해서, 랜스 이동 장치(도시하지 않음)를, 원료 투입 장치(16)와는 별도로 새롭게 설치할 필요가 있다. 이 때문에, 설비 비용이 상승한다. 또한, 랜스(2)를, 원료 투입 장치(16)와는 별도로 전로(12)의 근방에 배치할 필요도 있기 때문에, 설비가 대형화된다.
본 발명의 목적은, 정련로(예를 들면, 전로)로부터 정련 용기(예를 들면, 레이들)로의 출탕 시에 높은 탈황률로 용철의 탈황을 실시할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명은, 정련로로부터 정련 용기에 용철을 출탕할 시에, 유하 위치를 변동하면서 유하하는 출탕류에 탈황제를 첨가하는 용철의 탈황 방법으로서,
정련 용기의 내부에 원료를 투입하기 위해서 투입 방향이 가변인 투입 슈트에 장착되고, 탈황제를 방출하는 분사 노즐과, 탈황제를 저장하는 저장 용기와, 저장 용기에 저장된 탈황제를 분사 노즐에 공급하는 탈황제 공급로를 갖는 분사 설비를 이용하며,
분사 노즐에 의한 탈황제의 분사 방향을, 투입 슈트과 더불어, 출탕류의 유하 위치의 변동에 추종시키면서, 분사 노즐로부터 출탕류에 탈황제를 분사하는, 용철의 탈황 방법이다.
다른 관점에서는, 본 발명은, 정련로로부터 정련 용기에 용철을 출탕할 시에, 유하 위치를 변동하면서 유하하는 출탕류에 탈황제를 첨가하는 용철의 탈황 장치로서,
정련 용기의 내부에 원료를 투입하기 위해서 투입 방향이 가변인 투입 슈트에 장착되고, 탈황제를 방출하는 분사 노즐과, 탈황제를 저장하는 저장 용기와, 저장 용기에 저장된 탈황제를 분사 노즐에 공급하는 탈황제 공급로를 갖는 분사 설비를 구비하며,
분사 노즐에 의한 탈황제의 분사 방향은, 투입 슈트과 더불어 가변이며, 분사 노즐은, 탈황제를 출탕류의 유하 위치의 변동에 추종하여 분사할 수 있는, 용철의 탈황 장치이다.
이들의 본 발명에서는, 출탕류에 탈황제를 분사하는 위치는, 정련로의 출탕구로부터 정련 용기 내의 용철의 탕면까지의 사이의 1/2의 높이 위치보다 상측인 것이, 바람직하다.
이들의 본 발명에서는, 탈황제의 입경은 0.5~1.0mm인 것이 바람직하다.
이들의 본 발명에서는, 정련로로부터 정련 용기로의 용철의 출탕의 개시 시부터 출탕의 종료 시까지의 기간의 3/4 이상의 기간에, 분사 노즐로부터 출탕류에 탈황제를 분사하는 것이 바람직하다.
이들의 본 발명에서는, 분사 노즐로부터 탈황제의 분사를 개시할 때와 동시에, 또는 그 개시할 때보다 먼저, 투입 슈트로부터 정련 용기의 내부로의 탈산제의 투입을 개시하는 것이 바람직하다.
이들의 본 발명에서는, 상기 용철은 용강인 것이 예시된다. 이 경우, 상기 정련로는, 2차 정련을 실시하는 제강에 있어서의 1차 정련을 실시하는 정련로인 것, 구체적으로는 전로인 것이 예시되고, 상기 정련 용기는 레이들인 것이, 예시된다.
본 발명에 의하면, 탈황제를 유하하는 출탕류에 분사하기 위해, 탈황제의 출탕류에 대한 분사와 출탕류의 교반력을 이용하여 용철로의 탈황제의 말려듦을 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 탈황률을 높일 수 있다.
또한, 종래와 같이, 투입 슈트 등에서 정련 용기 내의 용탕의 탕면에 탈황제를 첨가하면, 완전히 슬래그화되지 않은 탈황제가 분진화되어, 탈황제의 손실이나 작업 환경 상의 문제 등이 발생한다. 이 때문에, 세립의 탈황제를 사용할 수 없었다. 그러나, 본 발명에 의하면, 탈황제의 슬래그화 속도가 높고, 세립의 탈황제여도 손실 없이 분사할 수 있기 때문에, 탈황률을 보다 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 탈황제를 방출하는 분사 노즐을 기존의 투입 슈트에 장착하는 것만으로, 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 특허문헌 2에 의해 개시된 랜스 이동 장치를 설치할 필요가 없기 때문에, 설비 비용의 상승이나 설비의 대형화를 방지할 수 있다.
도 1은, 본 발명과 관련되는 용강의 탈황 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2는, 본 발명예 및 종래예에 대해서, 탈황제 CaO－CaF2, CaO－Al2O3를 이용했을 경우의 탈황률을 나타내는 그래프이다.
이후의 설명에서는, 용철이 용강이며, 정련로가 2차 정련을 실시하는 제강에 있어서 1차 정련을 실시하는 정련로인 전로임과 더불어, 정련 용기가 레이들인 경우를 예로 취한다. 또한, 이후의 설명에서는, 특별히 언급이 없는 한, 화학 조성 또는 농도에 관한 「%」는 「질량%」를 의미한다.
1. 본 발명과 관련되는 탈황 장치(0)
도 1은, 본 발명과 관련되는 용강의 탈황 장치(0)의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 탈황 장치(0)는, 2차 정련을 실시하는 제강에 있어서, 1차 정련 후의 출강 시에 탈황제(7)를 용강(11)에 첨가하기 위한 장치이다. 탈황 장치(0)는, 분사 설비(6)를 구비한다. 분사 설비(6)는, 1차 정련을 실시한 전로(1)로부터 2차 정련을 실시하는 레이들(2)로 출강되어 유하하는 출강류(11)에, 탈황제(7)를 분사한다. 또한, 1차 정련에서 이용하는 전로(1)의 형식이나 종류는 제한되지 않는다.
분사 설비(6)는, 분사 노즐(3)과, 저장 용기(4)와, 탈황제 공급로(5)를 갖는다. 분사 노즐(3)은, 투입 슈트(8)에 장착된다. 투입 슈트(8)는, 레이들(2)의 내부에 합금(예를 들면, 탈산제)을 투입하기 위해서, 투입 방향이 삼차원이면서 가변 되도록 설치된다. 투입 슈트(8)는 기존의 것을 이용하면 된다.
분사 노즐(3)은, 탈황제(11)를 방출하고, 유하 위치를 변동하면서 유하하는 출강류(11)에 탈황제(7)를 분사한다. 저장 용기(4)는 탈황제(7)를 저장한다. 탈황제 공급로(7)는, 예를 들면, 배관이며, 저장 용기(4)에 저장된 탈황제(11)를 분사 노즐(3)에 공급한다.
분사 노즐(3)은, 투입 슈트(8)에 장착됨으로써, 탈황제(7)의 분사구의 방향이 가변되게 배치된다. 이것에 의해, 분사 노즐(3)은, 출강류(11)의 유하 위치의 변동에 추종하여 탈황제(7)를 분사할 수 있다. 즉, 분사 노즐(3)은, 탈황제(7)의 분사 방향(내뿜는 방향)이 출강류(11)의 유하 위치의 변동 범위를 감싸는 범위에서 가변이 되도록, 배치된다.
분사 노즐의 형식이나 종류는 특별히 제한되지 않는다. 노즐 지름은, 탈황제의 비산 방지를 위하여, 바람직하게는 200~300mm이다.
2. 본 발명과 관련되는 탈황 방법
본 발명은, [S]≤24ppm 정도의 저황강을 대상으로 한다. 본 발명은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 전로(1)로부터 레이들(2)에 출강할 시에 분사 설비(6)를 이용하고, 분사 노즐(3)로부터 출강류(11)에 탈황제(7)를 분사한다.
분사 노즐(3)로부터 출강류(11)에 탈황제(7)를 분사함으로써, 분사의 에너지 및 출강류(11)의 교반 에너지를 유효하게 활용할 수 있다. 이 때문에, 출강류(11)로의 탈황제(7)의 말려듦을 증가시킬 수 있어, 탈황률이 향상된다.
종래, 투입 슈트 등으로부터의 용강의 탕면으로의 탈황제의 첨가에서는, 상술한 바와 같이, 세립의 탈황제를 사용할 수 없었다. 이것에 대하여, 본 발명에 의하면, 출강류(11)로의 탈황제(7)의 말려듦이 증가하기 때문에, 예를 들면, 입경이 0.5~1.0mm인 세립의 탈황제(7)를 이용할 수 있다. 탈황제(7)는, 입도(粒度)가 미세할수록, 탈황 반응에 기여하는 표면적이 증가하기 때문에, 탈황률을 보다 높일 수 있다. 탈황제(7)의 입경이 0.5mm보다 작으면 완전히 슬래그화되지 않은 탈황제가 분진화되고, 한편, 탈황제(7)의 입경이 1.0mm보다 커지면, 탈황률이 저하한다. 이와 같이, 본 발명에 의하면, 세립의 탈황제(7)를 분사하는 것이 가능하게 되어, 탈황률이 향상한다.
탈황제(7)의 조성은, 일반적으로 탈황제로서 이용되는 조성이면 되고, 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는, CaO 단체(單體) 혹은, CaO에 CaF2나 Al2O3를 일부 첨가한 조성 CaO－CaF2, CaO－Al2O3가 예시된다. 탈황제의 첨가량은 제한되지 않는다.
이 때, 분사 노즐(3)의 분사 방향을, 유하 위치를 변동하면서 유하하는 출강류(11)에 추종시키고, 출강류(11)에 탈황제(7)를 계속 분사하는 것이 바람직하다. 전로(1)의 출강구(13)의 지름은 일반적으로 150~250mm이며, 출선구(出銑口)의 지름은 1100~1300mm이다. 이 때문에, 용철류에 비해 출강류(11)는 가늘다. 또한, 출강류(11)는, 전로(1)의 경전 각도나 출강구(13)의 부분적인 막힘 등에 기인하여, 수평면 내에서의 유하 위치를 변동하면서, 유하한다. 이 때문에, 탈황제(7)의 분사 방향이 출강류(11)로부터 어긋나기 쉽고, 탈황률이 저하하기 쉽다. 본 발명에서는, 분사 노즐(3)의 분사 방향을 출강류(11)에 추종시키기 때문에, 탈황제(7)의 손실을 방지할 수 있다.
또한, 출강류(11)에 탈황제(7)를 분사하는 분사 위치는, 출강구(13)로부터 레이들(2) 내의 용강의 탕면(12)까지의 거리의 사이의 1/2의 높이 위치보다 상측인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 보다 높은 위치로부터 출강류(11)와 더불어 탈황제(7)를 탕면(12)에 투입할 수 있고, 위치 에너지도 이용하여 교반력을 높일 수 있기 때문이다.
탈황제(7)의 분사에는 불활성 가스를 이용할 수 있다. 불활성 가스로서는, 바람직하게는 Ar 가스 혹은 N2 가스이다. 탈황제(7)의 분사압은 바람직하게는 0.5~1.0MPa이다.
분사 노즐(3)로부터 출강류(11)로의 탈황제(7)의 분사는, 전로(1)로부터 레이들(2)로의 용강의 출강의 개시 시부터 출강의 종료 시까지의 기간의 3/4 이상의 기간, 가장 바람직하게는 전기간에 실시하는 것이, 탈황률을 높이기 위해서 바람직하다.
또한, 분사 노즐(3)로부터 탈황제의 분사를 개시할 때와 동시에, 또는 이 때보다 먼저, 투입 슈트(8)로부터 레이들(2)의 내부로의 탈산제의 투입을 개시하는 것이 바람직하다. 탈황 반응이 하기의 식 (1)에 나타내는 환원 반응이다. 이 때문에, 용강 중의 산소의 농도나 슬래그 중의 FeO, MnO 등의 산화물의 농도가 높으면 역반응에 의해 복황(復硫)하여 탈황률이 저하한다. 투입 슈트(8)에서 탈산제도 투입함으로써 용강 중의 산소의 농도나 슬래그 중의 산화물의 농도를 저하시킴으로써, 탈황률을 더욱 높일 수 있다.
CaO＋[S]=CaS＋[O]·····(1)
탈산제는, 출강류(11)에 분사할 필요는 없고, 레이들(2)로의 넣어두기나 출강류(11)로의 첨가 등, 여러 가지 방법을 이용할 수 있다. 또한, 탈산제는, 일반적으로 이용되는 것을 이용할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, Al을 함유하는 탈산제가 바람직하다. 탈산제의 첨가량은, 필요로 되는 용강 중 산소량에 따라서 적절히 결정하면 되고, 제한되지 않는다.
또한, 본 발명은, 탈황제(7)를 방출하는 분사 노즐(3)을, 기설의 투입 슈트(8)에 장착하는 것만으로, 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 특허문헌 2에 의해 개시된 랜스 이동 장치를 설치할 필요가 없기 때문에, 설비 비용의 상승이나 설비의 대형화를 방지할 수 있다.
실시예
도 1에 도시하는 본 발명과 관련되는 탈황 장치(0)와, 탈황 장치(0)로부터 분사 설비(6)를 제외한 종래예의 탈황 장치를 이용하여, 탈황률을 구하였다. 즉, 관용 수단에 의해서 전로(1)에 의한 취련(1차 정련)이 실시된 용강(7)의 출강 시에, 탈황제를 첨가하여, 출강 전후의 [S]로부터 탈황률을 구하였다.
전로(1)의 출강 구멍(13)의 크기는 250mm이다. 탈황제(7)를, 분사 장치(0)를 이용하여 출강류(11)에 분사함으로써, 첨가하였다. 분사 노즐(3)의 노즐 지름은 200mm이다. 탈황제(7)의 캐리어 가스로서 Ar 가스를 이용하였다.
탈황 장치(0)에서는, 탈황제(7)의 분사 노즐(3)은, 수평면 내에 있어서의 탈황제(7)의 분사 방향이 수평면 내에 있어서의 투입 슈트(8)로부터의 투입 방향과 일치하도록, 투입 슈트(8)의 상부 중앙에, 용접이나 체결 등의 적절한 수단에 의해 고정되고, 배치된다.
따라서, 분사 노즐(3)로부터의 탈황제(7)의 분사 방향은, 투입 슈트(8)가 조작되어 투입 방향이 레이들(2)로 향하는 방향으로 변경되는 것에 수반하여, 출강류(11)로 향하는 방향으로 변경된다. 이것에 의해, 탈황제(7)를, 전로(1)로부터 레이들(2)로의 용강(11)의 출강의 개시 시부터 출강의 종료 시까지의 전기간에 대해서, 출강류(11)의 유하 위치의 변동에 추종시키면서, 계속 분사하였다.
출강류(11)로의 탈황제(7)의 분사 위치는, 출강구(13)로부터 탕면(12)까지의 사이의 1/2의 높이 위치보다 상측으로 하였다.
한편, 종래예로서, 투입 슈트(8)로부터 레이들(2)의 내부의 용강에 탈황제를 투입하였다.
표 1에 본 발명예 및 종래예 각각의 조건을 나타낸다.
[표 1]
Figure 112018115655152-pct00001
합금 성분으로서 Mn, Si 합금을 투입하고, 탈산제로서 Al을 3kg/t 투입하였다. 표 1에, 용강(출강 후)의 화학 조성과 용강 온도를 나타낸다.
탈황제에는, 본 발명예 및 종래예와 함께, CaO－CaF2, CaO－Al2O3의 2종류를 이용하였다. 탈황제의 입경은, 종래예에서는 -5mm이며, 본 발명예에서는 0.5~1.0mm이었다. 탈황제의 투입량은 모두 5kg/t이었다.
탈황의 전후의 S 농도를 파악하기 위해, 출강의 전후에 샘플링을 실시하고, 용강 중 유황 농도[S]를 확인하였다. 그 후, 각 유황 농도에 의거하여 출강 전후의 탈황률(%)을 구하였다. [S]0을 출강 전 유황 농도,[S]1을 출강 후 유황 농도로 하면, 탈황률은,[S]0－[S]1)/[S]0×100(%)로서 구해진다.
도 2는, 본 발명예 및 종래예에 대해서, 탈황제 CaO－CaF2, CaO－Al2O3를 이용했을 경우의 탈황률을 나타내는 그래프이다. 도 2의 그래프에 있어서의 검은 기둥이 본 발명예이며, 흰 기둥이 종래예이다.
도 2의 그래프에 도시하는 바와 같이, 탈황제 CaO－CaF2, CaO－Al2O3를 이용한 모든 경우에 있어서도, 본 발명예의 탈황률은 비교예의 탈황률의 약 1.2배이다.
또한, 입경이 0.5~1mm인 탈황제(7)를 투입 슈트(8)로부터 레이들(2)에 투입하였다. 그러나, 완전히 슬래그화되지 않은 탈황제(7)가 분진화되어, 레이들(2) 내의 용강으로의 현탁을 확인할 수 없고, 섞이지 않은 것이 육안으로 확인되었다.
0 본 발명과 관련되는 탈황 장치
1 정련로(전로 등)
2 정련 용기(레이들)
3 분사 노즐
4 용기(호퍼)
5 배관
6 분사 설비
7 탈황제
8 투입 슈트
11 출강류
12 탕면
13 출강구

Claims (9)

  1. 정련로로부터 정련 용기에 용철을 출탕할 시에, 유하 위치를 변동하면서 유하하는 출탕류에 탈황제를 첨가하는 용철의 탈황 방법으로서,
    상기 정련 용기의 내부에 원료를 투입하기 위해서 투입 방향이 가변인 투입 슈트의 상부에 장착되고, 분말 상태의 탈황제를 방출하는 분사 노즐과, 탈황제를 저장하는 저장 용기와, 그 저장 용기에 저장된 탈황제를 상기 분사 노즐에 공급하는 탈황제 공급로를 갖는 분사 설비를 이용하며,
    상기 분사 노즐에 의한 상기 탈황제의 분사 방향을, 상기 투입 슈트와 더불어, 상기 출탕류의 유하 위치의 변동에 추종시키면서, 상기 분사 노즐로부터 상기 출탕류에 상기 탈황제를 분사하는, 용철의 탈황 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 출탕류에 상기 탈황제를 분사하는 위치는, 상기 정련로의 출탕구로부터 상기 정련 용기 내의 용철의 탕면까지의 사이의 1/2의 높이 위치보다 상측인, 용철의 탈황 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 탈황제의 입경은 0.5~1.0mm인, 용철의 탈황 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 정련로로부터 상기 정련 용기로의 상기 용철의 출탕의 개시 시부터 그 출탕의 종료 시까지의 기간의 3/4 이상의 기간에, 상기 분사 노즐로부터 상기 출탕류에 상기 탈황제를 분사하는, 용철의 탈황 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 분사 노즐로부터 상기 탈황제의 분사를 개시할 때와 동시에, 또는 그 개시할 때보다 먼저, 상기 투입 슈트로부터 상기 정련 용기의 내부로의 탈산제의 투입을 개시하는, 용철의 탈황 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 용철은 용강인, 용철의 탈황 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 정련로는, 2차 정련을 실시하는 제강에 있어서의 1차 정련을 실시하는 정련로인, 용철의 탈황 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 정련로는 전로(轉爐)임과 더불어, 상기 정련 용기는 레이들인, 용철의 탈황 방법.
  9. 정련로로부터 정련 용기에 용철을 출탕할 시에, 유하 위치를 변동하면서 유하하는 출탕류에 탈황제를 첨가하는 용철의 탈황 장치로서,
    상기 정련 용기의 내부에 원료를 투입하기 위해서 투입 방향이 가변인 투입 슈트의 상부에 장착되고, 분말 상태의 탈황제를 방출하는 분사 노즐과, 탈황제를 저장하는 저장 용기와, 그 저장 용기에 저장된 탈황제를 상기 분사 노즐에 공급하는 탈황제 공급로를 갖는 분사 설비를 구비하며,
    상기 분사 노즐에 의한 상기 탈황제의 분사 방향은, 상기 투입 슈트와 더불어 가변이며, 상기 분사 노즐은, 상기 탈황제를 상기 출탕류의 유하 위치의 변동에 추종하여 분사할 수 있는, 용철의 탈황 장치.
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