KR102312427B1 - 전기로 조업용 부원료 - Google Patents

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Abstract

전기로 조업용 부원료와 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 전기로 조업용 부원료는 철(Fe) 65~85 중량%, 알루미늄(Al) 5~20 중량% 및 나트륨(Na) 5~15 중량%를 포함한다.

Description

전기로 조업용 부원료 {SUB-RAW MATERIAL FOR OPERATING ELECTRIC FURNACE}
본 발명은 전기로 조업용 부원료에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전기로 제강 공정시 투입되어 전력 저감효과, 이산화탄소 배출량 감소가 우수하며, 용강 승온효과 및 인(P) 정련능이 우수한 전기로 조업용 부원료에 관한 것이다.
일반적인 전기로 제강 공정은 액상의 주원료를 공급 받아 산소를 취입/산화 정련하는 전로와는 달리 고체의 원료(스크랩)을 고전압-고전류로 인가한 전극에서 발생하는 고열의 아크로 용해하는 용해 공정과 이후 액상화된 용탕을 산소 인젝션을 통해 산화 정련함과 동시에 이 때 발생하는 화학에너지를 용강의 승온에 활용하는 복합적인 공정으로 이루어진다.
최근에는 이산화탄소(CO2) 발생량 저감을 위해, 전기로 조업시 전력 에너지를 줄이는 노력이 이루어지고 있다. 당사 전기로에서도 이산화탄소 저감을 위한 노력으로 전력사용량 저감을 하고자 노력하고 있다. 이러한 전력사용량 저감을 위해서는 전력에너지 외의 화학에너지를 투입하는 방법이 가장 효과적이다.
이때 화학에너지 종류는 알루미늄(Al) 및 실리콘(Si)의 발열 반응을 이용할 수 있다. 그러나, 이러한 Al, Si의 투입은 제한적인데 그 이유는 전기로에서 용강 중의 P(인) 등의 불순물을 제어하는데 있어서, Al 및 Si의 투입시 탈린능이 저하되어 용강 조성에 악영향을 미치기 때문이다.
또한 상기 Al 및 Si는 밀도가 낮아 전기로내 장입시 슬래그(slag) 층에서 발열 반응을 일으키게 된다. 따라서 대부분의 발열 에너지가 용강 온도 상승의 기여하기 보다는, 대기 중에 방산되며, 전력에너지 저감에 크게 기여하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명과 관련한 배경기술은 제2000-0060817호(2018.04.25. 공고, 발명의 명칭: 전기로 용강중의 탈인 처리방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 발열 효율성이 우수하며, 용강 슬래그의 인(P) 정련능을 저해하지 않는 전기로 조업용 부원료를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 전력량 저감 효과 및 이산화탄소 배출량 저감 효과가 우수한 전기로 조업용 부원료를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 전기로 조업용 부원료에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 전기로 조업용 부원료는 철(Fe) 65~85 중량%, 알루미늄(Al) 5~20 중량% 및 나트륨(Na) 5~15 중량%를 포함한다.
한 구체예에서 상기 부원료는 브리켓(briquet) 형태이며, 상기 부원료는 밀도가 2.8g/cm3를 초과할 수 있다.
한 구체예에서 상기 부원료 전체중량에 대하여 바인더 3~20 중량%를 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 알루미늄 및 나트륨은 1:1~1:2 중량비로 포함될 수 있다.
본 발명의 전기로 조업용 부원료를 적용하여 전기로 조업시, 발열 효율성이 우수하여 용강 승온효과가 우수하며, 용강 슬래그의 인(P) 정련능을 저해하지 않으며, 전력량 저감 효과 및 이산화탄소 배출량 저감 효과가 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 부원료 투입시 슬래그의 인 정련 증대효과를 나타낸 것이다.
도 2는 전기로 조업시 알루미늄 함유 부원료 투입량과 나트륨 투입량에 따른 출강된 용강의 인(P) 함량을 나타낸 그래프이다,
도 3(a)는 비교예 조업시 용강 슬래그의 인 정련도를 나타낸 것이며, 도 3(b)는 실시예 조업시 용강 슬래그의 인 정련도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
전기로 조업용 부원료
본 발명의 하나의 관점은 전기로 조업용 부원료에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 전기로 조업용 부원료는 철(Fe) 65~85 중량%, 알루미늄(Al) 5~20 중량% 및 나트륨(Na) 5~15 중량%를 포함한다. 상기 함량범위로 포함시 전기로 용강 내에서 발열 효율성이 우수하면서, 인(P) 정련능의 저하를 방지할 수 있다.
상기 철은 상기 부원료 전체중량에 대하여 65~85 중량% 포함된다. 상기 철을 65 중량% 미만으로 포함시 부원료 밀도 저하로 인해 전기로에 부원료 투입시, 용강 내로 낙하하지 않고 용강 표면의 슬래그에 부유하게 되어 발열 효율성이 저하되며, 85 중량%를 초과하여 포함시 인 정련능과 용강의 승온 효과가 저하될 수 있다.
상기 알루미늄은 상기 부원료 전체중량에 대하여 5~20 중량% 포함된다. 상기 알루미늄을 5 중량% 미만으로 포함시 용강의 승온 효과가 미미하며, 20 중량%를 초과하여 포함시 용강 슬래그의 인 정련능이 현저히 저하될 수 있다.
상기 나트륨은 슬래그의 인(P) 정련능 증가를 위해 투입된다. 도 1은 본 발명의 부원료 투입시 슬래그의 인 정련 증대효과를 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 부원료 투입시 상기 나트륨 성분에 의해, 상기 나트륨과 용강 중의 인이 반응하거나, 용강 슬래그 중의 오산화인(P2O5)과 반응하여 결합을 절단하여, 인 정련능이 향상되는 것을 알 수 있다.
상기 나트륨은 상기 부원료 전체중량에 대하여 5~15 중량% 포함된다. 상기 나트륨을 5 중량% 미만으로 포함시 인 정련능과 용강의 승온 효과가 저하되며, 15 중량%를 초과하여 포함시, 용강 승온효과가 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 알루미늄 및 나트륨은 1:1~1:2 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비 범위로 포함시, 인 정련능이 우수하면서, 용강 승온 효과가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 부원료는 브리켓(briquet) 형태일 수 있다. 상기 조건에서 전기로 투입과 조업 효율성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 부원료는 밀도가 2.8g/cm3를 초과할 수 있다. 상기 밀도 조건에서 부원료가 밀도가 약 7.8g/cm3인 용강 내로 낙하하여 발열되며, 밀도가 약 2.8g/cm3인 용강 슬래그 상에 부유하여 발열 효과가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면 밀도가 2.8g/cm3 초과 8.0g/cm3 이하일 수 있다.
한 구체예에서 상기 부원료 전체중량에 대하여 바인더 3~20 중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 조건에서 상기 부원료의 결합성과 성형성이 우수할 수 있다. 상기 부원료는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 당밀을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예를 들면 상기 부원료는 철 함유 원료, 알루미늄 함유 원료와, 탄산나트륨(Na2CO3) 및 바인더를 포함하여 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
도 2는 전기로 조업시 알루미늄(Al) 함유 부원료 투입량(kg)과 나트륨(탄산나트륨) 투입량에 따른 출강된 용강의 인(P) 함량을 나타낸 그래프이다. 상기 도 2를 참조하면, 알루미늄 함유 부원료를 미투입한 경우 전기로 출강된 용강의 인 함량은 260ppm (철근재 기준) 이었다.
상기 도 2의 결과를 참조하면, 알루미늄 함유 부원료 투입량의 증가시에도 나트륨 투입을 통해 정련능을 유지할 수 있으며, 특히 나트륨:알루미늄을 1:1.4 중량비로 투입시 정련능이 저하되지 않는 것을 알 수 있었다.
상기 결과에 근거하여, 철(Fe) 70 중량%, 알루미늄(Al) 7 중량%, 나트륨(Na) 5 중량% 및 잔량의 바인더를 이용하여 밀도: 2.8g/cm3 초과 8.0g/cm3 이하의 브리켓 형태를 갖는 부원료를 성형하였다.
상기 부원료를 전기로 용강에 탈인 공정시 투입 후, 용강에 알루미늄계 발열재를 투입하여 정련하였다. 이때 상기 용강 슬래그는 Lp(인 정련능)가 약 60이며, 인 농도([P])는 약 150ppm이었다.
비교예
상기 부원료를 투입하지 않고 용강에 알루미늄계 발열재를 투입하여 정련한 것을 제외하고, 상기 실시예와 동일한 방법으로 전기로 정련을 실시하였다.
하기 도 3(a)는 비교예 조업시 용강 슬래그의 인 정련도를 나타낸 것이며, 도 3(b)는 실시예 조업시 용강 슬래그의 인 정련도를 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 비교예와 같이 알루미늄계 발열재만 투입시 슬래그 인 정련능이 열위(보라색 영역)하였으나, 본 발명의 부원료 투입시, 슬래그 상에 부유하지 않고 용강에 낙하하게 되어 발열 효율성이 우수하였으며, 슬래그의 인 정련능이 우수한 것을 알 수 있었다. 또한 본 발명의 부원료 투입시 알루미늄계 및 실리콘계 발열재를 투입하여도 인 정련능이 저하되지 않음을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (4)

  1. 철(Fe) 70~85 중량%, 알루미늄(Al) 5~15 중량% 및 나트륨(Na) 5~15 중량%를 포함하는 전기로 조업용 부원료이며,
    상기 알루미늄 및 나트륨은 1:1~1:2 중량비로 포함되고,
    상기 부원료는 브리켓(briquet) 형태이며, 밀도가 2.8g/cm3 초과 8.0 g/cm3 이하인 것을 특징으로 하는 전기로 조업용 부원료.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부원료 전체중량에 대하여 바인더 3~20 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기로 조업용 부원료.
  4. 삭제
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