KR102356773B1 - 용철의 정련 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 양호한 정밀도로 2 차 취련 슬래그 염기도를 조정하는 것이다. 본 발명의 용철의 정련 방법은, 용철의 정련을 전로형 용기를 사용하여 실시할 때에, 미리, 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량을 목적 변수로 하고, 1 차 취련 슬래그 염기도 및 슬래그 배출 개시 각도 중 어느 1 개 이상, 그리고 1 차 취련 슬래그량을 포함하는 정보를 설명 변수로 하는 중회귀 분석을 실시하고, 용선을 전로형 용기 내에 장입하여 1 차 취련을 실시하고, 이어서, 1 차 취련 처리 후의 슬래그의 일부를 그 용기 밖으로 배출시키는 중간 배재를 실시한 후에, 상기 중회귀 분석의 결과를 이용하여 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량 및 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량을 산출하고, 계속해서, 그 용기 내에 잔류시킨 1 차 취련 후의 용선 및 슬래그에 대해 석회계 매용재를 첨가하여 2 차 취련을 실시함에 있어서, 상기 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량 및 상기 1 차 취련 슬래그의 계산 조성을 이용하여 2 차 취련 처리에서 첨가할 석회계 매용재량을 정제 시간의 연장 없이 산출한다.

Description

용철의 정련 방법
본 발명은 상취 (上吹) 전로, 저취 (低吹) 전로, 상저취 전로 등의 전로형 용기 (이하, 전로라고 약칭한다) 에 있어서의 용철의 정련 방법에 관한 것으로, 중간 배재 (排滓) 를 사이에 두고 1 차 취련 (吹鍊) 과 2 차 취련을 계속해서 실시하는 용철의 정련 방법에 관한 것이다.
전로에 있어서의 정련 방법으로서, 현재 차지의 1 차 취련 (탈규만을, 또는 탈규 및 탈린을 목적으로 함) 에 의해 생성된 비교적 저염기도의 슬래그를 중간 배재에 의해 일부 노 외로 배출한 후, 노 내에 잔류한 슬래그에 석회계 매용재를 첨가하여 비교적 고염기도의 슬래그를 생성시키는 2 차 취련 (탈린 및 탈탄 중 적어도 일방) 을 실시함으로써, 석회계 매용재량이나 슬래그 배출량을 저감시키는 방법이 있다.
이 방법에서는, 2 차 취련시에 석회계 매용재를 첨가하여 슬래그 염기도를 조정함으로써, 탈린량 (탈탄 취련의 경우에는 탈린량 및 커버 슬래그량 중 적어도 일방) 을 조정하는 것이 가능하지만, 첨가해야 할 석회계 매용재의 적정량은, 목표가 되는 슬래그 염기도에 더하여, 중간 배재 직후의 노 내 잔류 슬래그량과 노 내 잔류 슬래그 염기도에 의해 변화한다. 그러나, 노 내 잔류 슬래그량 및 노 내 잔류 슬래그 염기도는 조업에 있어서의 여러 가지 인자에 의해 변동되기 때문에, 각 차지에 있어서의 슬래그 염기도나 중간 배재량을 정확하게 파악하지 않으면, 2 차 취련시에 첨가하는 CaO 량의 부족에 의한 탈린 불량, 또는 CaO 의 과잉 첨가에 의한 과잉 탈린을 초래한다는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하는 방법으로서, 현재 차지의 중간 배재에 있어서의 슬래그 배출량을 칭량함으로써 중간 배재량을 파악하는 방법이나, 취련 상황을 나타내는 대량의 데이터를 사용하여 슬래그 염기도 실적을 보다 양호한 정밀도로 추정하는 방법 등이 제안되어 있다. 즉, 중간 배재 전후에서의 배재 레이들의 칭량값의 질량 변화를 중간 배재량으로 간주하고, 2 차 취련에서 첨가하는 CaO 량을 조정하는 방법 (특허문헌 1) 이나 대량의 과거 데이터로부터 당해 처리와 유사한 처리의 슬래그 실적값으로부터 당해 처리의 슬래그 염기도를 추정하는 방법 (특허문헌 2) 이다.
일본 공개특허공보 2010-126790호 일본 공개특허공보 2016-188404호
그러나, 특허문헌 1 의 방법과 같이, 중간 배재 전후에서의 칭량기의 질량 변화를 중간 배재량으로 간주하는 방법으로는, 중간 배재된 슬래그 중에 포함되는 입철 (粒鐵) 의 질량과 슬래그량을 구별할 수 없어, 중간 배재량을 과잉으로 추측해 버린다는 문제가 있다. 또, 슬래그 중에 포함되는 입철량은 슬래그의 성상, 중간 배재 상황 등에 따라 크게 차이가 나기 때문에, 중간 배재에 의해 배출된 슬래그 중의 입철 함유 비율을 일정하게 평가하는 것도 곤란하다. 또, 슬래그 배출량의 칭량기 등의 대대적인 설비 투자도 필요해진다.
또 특허문헌 2 의 방법과 같이, 과거의 유사 처리의 슬래그 성분 실적으로부터 슬래그 염기도를 추정하는 경우, 2 차 취련의 슬래그 염기도를 적정하게 조정하기 위해서는 1 차 취련의 슬래그 염기도뿐만 아니라, 중간 배재 후에 2 차 취련으로 넘어오는 슬래그량을 파악할 필요가 있는데, 게다가, 제강 시간의 연장은 조업상의 걸림돌이 된다. 특허문헌 1 과 같은 방법으로는, 중간 배재를 끝내고 칭량이 종료될 때까지, 정확한 탈린제량을 계산할 수 없다. 탈린제는 통상적으로 노상 호퍼에 감아올리거나, 또는 디스펜서에 압송의 형태로 준비하기 때문에, 소정의 탈린제가 공급 가능해질 때까지 2 차 취련 개시 시간이 늦어져 버리는 것이다. 특허문헌 2 에는 넘어오는 슬래그량의 취급법에 대해서는 전혀 나타나 있지 않고, 2 차 취련 슬래그의 염기도를 직접 추정할 때에 필요하다고 생각되는 중간 배재와 관련해서 기록하고, 참조해야 할 조업 파라미터에 대해서도 전혀 언급되어 있지 않다. 또, 이 방법에서는, 대량의 조업 데이터로부터, 조업 조건의 유사성에 기초하여 슬래그 중 각 성분의 농도가 유도될 뿐이고, 취련 제어에 있어서 중요한 정보 중 하나인 슬래그량에 관한 정보는, 중간 배재량이 명확하지 않기 때문에 결여되어 있다는 문제도 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 전로에 있어서의 1 차 취련 공정, 중간 배재 공정, 및 2 차 취련 공정을 포함하는 정련 방법에 있어서, 1 차 취련의 슬래그 성상이나 중간 배재 상황으로부터 중간 배재량을 추정, 산출하고, 2 차 취련에서 필요한 CaO 량을 적정하게 첨가함으로써, 양호한 정밀도로 2 차 취련 슬래그 염기도를 조정하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 1 차 취련 처리 후 슬래그의 중간 배재량에 대하여, 1 차 취련 처리 후 슬래그량이나, 1 차 취련 처리 후 슬래그 염기도, 슬래그 배출 개시 각도 (「슬래그가 노 외로 유출되기 시작할 때의 전로의 경동 (傾動) 각도」를 말한다) 등으로부터 추정할 수 있는 것을 알아내고, 이 지견에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 여기에서, 슬래그 염기도는, 일반적으로 「슬래그 중 CaO 농도 (질량％)/슬래그 중 SiO2 농도 (질량％)」로 나타내는 것인데, 분자에 e × 슬래그 중 MgO 농도 (질량％) 를 부가하거나, 분모에 f × 슬래그 중 Al2O3 농도 (질량％) (e 및 f 는, 각각 1 이하의 계수) 를 부가하거나 하는 지표를 사용할 수도 있어, 각각의 조업 조건에 따라 결정하면 된다. 슬래그 중 MgO 농도가 15 질량％ 이상, 또한, 「슬래그 중 CaO 농도 (질량％)/슬래그 중 SiO2 농도 (질량％)」가 0.8 미만이 되는 조업을 포함하는 경우에는, 분자에 상기의 MgO 농도의 항을 부가하는 지표를 사용하는 것이 바람직하다. 슬래그 중 Al2O3 농도가 30 질량％ 이상, 또한, 「슬래그 중 CaO 농도 (질량％)/슬래그 중 SiO2 농도 (질량％)」가 4.0 초과가 되는 조업을 포함하는 경우에는, 분모에 상기의 Al2O3 농도의 항을 부가하는 지표를 사용하는 것이 바람직하다. 통상적인 1 차 취련 및 2 차 취련의 슬래그에서는, 상기와 같은 슬래그 조성이 되는 경우는 거의 없어, 「슬래그 중 CaO 농도 (질량％)/슬래그 중 SiO2 농도 (질량％)」를 지표로 하는 슬래그 염기도를 충분히 적용할 수 있다. 또한, 슬래그 염기도의 단위는 무차원이다. 또, 슬래그 배출 개시 각도 θ 는, 전로 직립 상태를 0°로 하여 노구로부터 슬래그가 노 외로 유출되기 시작한 각도로 하고 있다.
즉, 본 발명이 그 요지로 하는 바는, 이하와 같다.
[1] 용철의 정련 방법으로서,
용철의 정련을 전로형 용기를 사용하여 실시할 때에, 미리, 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량을 목적 변수로 하고, 1 차 취련 슬래그 염기도 및 슬래그 배출 개시 각도 중 어느 1 개 이상, 그리고 1 차 취련 슬래그량을 포함하는 정보를 설명 변수로 하는 중회귀 분석을 실시하고,
용선을 상기 전로형 용기 내에 장입 (裝入) 하여, 탈규만을, 또는 탈규 및 탈린을 목적으로 하는 1 차 취련을 실시하고,
이어서, 1 차 취련 처리 후의 슬래그의 일부를 상기 전로형 용기 밖으로 배출시키는 중간 배재를 실시한 후에, 상기 중회귀 분석의 결과를 이용하여 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량 및 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량을 산출하고,
계속해서, 상기 전로형 용기 내에 잔류시킨 1 차 취련 후의 용선 및 슬래그에 대해 석회계 매용재를 첨가하여 2 차 취련을 실시함에 있어서, 상기 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량 및 상기 1 차 취련 슬래그의 계산 조성을 이용하여 상기 2 차 취련에서 첨가할 석회계 매용재량을 산출하여, 2 차 취련의 대기 시간 없이 2 차 취련 슬래그의 염기도 제어의 정밀도를 높이는, 용철의 정련 방법.
[2] 하기 (1) 식을 사용하여, 상기 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량을 산출하는, [1] 에 기재된 용철의 정련 방법.
WD(n) ＝ a1 ＋ b1 × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} － c1 × BC,1(n) … (1) 식
여기에서, WD(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량 (t/ch)
W1(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그량 (t/ch)
WH(n) : n 차지째의 용선 장입량 (t/ch)
WSC(n) : n 차지째의 스크랩 장입량 (t/ch)
BC,1(n) : 1 차 취련 슬래그 염기도 (무차원수)
a1, b1, c1 : 정수
[3] 하기 (2) 식을 사용하여, 상기 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량을 산출하는, [1] 에 기재된 용철의 정련 방법.
WD(n) ＝ a2 ＋ b2 × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} － d2 × θ(n) … (2) 식
여기에서, WD(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량 (t/ch)
W1(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그량 (t/ch)
WH(n) : n 차지째의 용선 장입량 (t/ch)
WSC(n) : n 차지째의 스크랩 장입량 (t/ch)
θ(n) : 슬래그 배출 개시 각도 (°)
a2, b2, d2 : 정수
[4] 하기 (3) 식을 사용하여, 상기 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량을 산출하는, [1] 에 기재된 용철의 정련 방법.
WD(n) ＝ a3 ＋ b3 × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} － c3 × BC,1(n) － d3 × θ(n) … (3) 식
여기에서, WD(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량 (t/ch)
W1(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그량 (t/ch)
WH(n) : n 차지째의 용선 장입량 (t/ch)
WSC(n) : n 차지째의 스크랩 장입량 (t/ch)
BC,1(n) : 1 차 취련 슬래그 염기도 (무차원수)
θ(n) : 슬래그 배출 개시 각도 (°)
a3, b3, c3, d3 : 정수
본 발명의 용철의 정련 방법은, 2 차 취련의 대기 시간 없이 2 차 취련 슬래그의 염기도 제어의 정밀도를 높일 수 있다. 보다 상세하게는, 본 발명에 의하면, 1 차 취련의 슬래그 성상 및 중간 배재 상황으로부터 중간 배재량을 추정하는 것이 가능해지기 때문에, 제강 시간의 연장 없이 2 차 취련 개시시에 있어서의 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량과 1 차 취련 슬래그 염기도에 기초하여 2 차 취련에서 첨가해야 할 CaO 량을 조정하여, 2 차 취련 슬래그 염기도를 양호한 정밀도로 조정할 수 있다.
도 1 은, 본 발명에 의한 전로의 정련 방법의 개요를 나타내는 플로도이다.
도 2 는, 각 실시예에 있어서의 2 차 취련 슬래그 염기도의 추이를 나타내는 그래프이다.
이하에, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위해 적합한 형태에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1 에 본 발명의 일 실시형태에 관련된 전로의 정련 방법의 개요와 각 공정에서 산출되는 항목에 대하여 나타낸다. 이전 차지의 2 차 취련 슬래그를 현재 차지의 1 차 취련으로 리사이클하는 전로의 조업 방법에서는, 이하에 설명하는 제 1 공정 ∼ 제 5 공정을 반복하여 실시한다. 이하에서는, 주목하는 현재 차지를 n 차지 (n 은 자연수), 그 전의 차지를 (n-1) 차지, 다음의 차지를 (n+1) 차지로 하여 설명한다.
n 차지째의 제 1 공정 (장입) 에서는, 예를 들어, 철 스크랩 (1) 이 장입된 전로 (전로형 용기) (2) 에, 용선 장입 레이들 (3) 로부터 용선 (4) 을 장입한다. 이 때, 노 내에는 (n-1) 차지째의 2 차 취련 슬래그 (5) 가 있다.
제 2 공정 (1 차 취련) 을 실시하기 전에, n 차지째의 용선 장입량 WH(n) 이나 용선 중 Si 농도 MSi(n) (질량％), 스크랩 장입량 WSC(n), Si 열원의 투입량 등은 미리 결정되는 점에서, (n-1) 차지째의 2 차 취련 슬래그 (5) 의 슬래그량 W2(n-1) 과 슬래그 염기도 BC,2(n-1) 의 값을 알면, n 차지째의 1 차 취련에서 투입해야 할 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재량 WSL,1(n) 이 산출된다. 예를 들어 후술하는 실시예와 같이 탈탄로 찌꺼기로 염기도 조정을 실시하는 경우, n 차지째의 1 차 취련 슬래그량 W1(n) 과 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n) 은 각각 물질 수지 (收支) 로부터 이하의 (4) 식 및 (5) 식과 같이 산출된다. 또한, 이하에서는, 슬래그 염기도 BC,1(n) 은, 슬래그 중 CaO 농도 (질량％)/슬래그 중 SiO2 농도 (질량％) 를 의미하는 것으로서 설명한다.
Figure 112020058486052-pct00001
Figure 112020058486052-pct00002
XW2 는 2 차 취련 슬래그의 CaO 농도 (질량％) 와 SiO2 농도 (질량％) 의 합이고, CaO 및 SiO2 이외의 성분 함유량에 따라 상이하지만, 조업의 평균적인 값 (예를 들어 실시예에서는 50.6) 을 고정값으로서 채용하면 된다. XW1 은 1 차 취련 슬래그 (7) 의 CaO 농도 (질량％) 와 SiO2 농도 (질량％) 의 합이고, 마찬가지로 CaO 및 SiO2 이외의 성분 함유량에 따라 상이하지만, 조업의 평균적인 값 (예를 들어 실시예에서는 60.0) 을 고정값으로서 채용하면 된다. XSL 은 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재 (실시예에서는 탈탄로 찌꺼기) 의 CaO 농도 (질량％) 와 SiO2 농도 (질량％) 의 합이다. CSL 은 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재 (실시예에서는 탈탄로 찌꺼기) 의 CaO 농도 (질량％), SSL 은 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재 (실시예에서는 탈탄로 찌꺼기) 의 SiO2 농도 (질량％) 이다. 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재로서 복수의 재료를 사용하는 경우에는, 상기 식 중의 WSL,1(n) × XSL/100, WSL,1(n) × CSL/100, 및 WSL,1(n) × SSL/100 의 각 항에 대해서는, 복수의 재료마다 적산한 값을 사용하면 된다. 또, WCaO,1(n), WSiO2,1(n) 은 각각 1 차 취련에서 투입하는 슬래그 염기도 조정용 석회계 매용재 이외의 부원료에서 유래하는 CaO 량, SiO2 량 (Si 연소에 의해 발생하는 SiO2 를 포함함) 이다. 또한, 상기의 계산식은, 1 차 취련에 있어서 용선 중의 규소를 거의 전부 탈규하는 조업을 전제로 하고 있는데, 탈규 도중에 1 차 취련을 종료하는 조업의 경우에는, 조업 조건으로부터 경험적으로 지정되는 용선의 탈규량 (질량％) 에서 식 중의 MSi(n) 을 치환하면 된다. 여기에서, 1 차 취련에서 투입해야 할 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재량 WSL,1(n) 을 조정함으로써 목표로 하는 염기도 BC,1(n) 을 얻을 수 있다. 또, 특히 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재를 첨가하지 않고, WCaO,1(n), WSiO2,1(n) 을 조정함으로써 목표로 하는 염기도 BC,1(n) 을 얻을 수도 있다. 이상과 같이, 1 차 취련 슬래그의 조성 (계산 조성) 은, 노 내에 잔류시킨 슬래그의 양과 조성의 추정값, 반응 생성물의 양 및 노 내로의 첨가물의 양과 조성으로부터 계산에 의해 추정할 수 있다.
n 차지째의 제 2 공정에서는, 용선 (4) 이 장입된 전로 (2) 내에 필요에 따라 페로실리콘이나 SiC 와 같은 Si 열원이나 CaO, 탈탄로 찌꺼기 등의 1 차 취련 부원료 (6) 를 첨가하여, 생성되는 1 차 취련 슬래그 (7) 를 목표 염기도 (예를 들어, 염기도 1.5 이하) 가 되도록 조정하고, 상취 랜스 (8) 등으로부터 정련용 산소를 불어넣으면서 탈규만을, 또는 탈규 및 탈린을 목적으로 한 1 차 취련을 실시한다. 이 때, 산출되는 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n) 을 목표 염기도에 일치시키도록, 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재량 WSL,1(n) 을 결정한다.
제 2 공정 종료 후, 제 3 공정으로서 1 차 취련 슬래그 (7) 의 일부를 전로 (2) 밖으로 배출하는 중간 배재를 실시한다. 여기에서, 발명자들은, 노 외로 배출된 1 차 취련 슬래그 (10) 의 양, 즉 중간 배재량 WD(n) (이하, 「배재량」이라고 부른다) 의 추정 방법으로서, 오차가 큰 칭량에 의한 방법 대신에, 여러 가지 조업 조건으로부터 추정하는 방법을 사용하는 것을 착상하고, 지금 (地金) (슬래그 중 입철을 포함함) 을 제외한 배재량의 실적을 조사, 축적하여, 여러 가지 조업 인자와의 관계를 정량적으로 밝힘으로써 본 발명을 완성시키기에 이르렀다. 즉, 1 차 취련 슬래그량 W1(n) 에 더하여, 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n), 전로를 경동하여 중간 배재할 때의 슬래그 배출 개시 각도 θ(n) 으로 이루어지는 군 중 어느 1 개 이상의 정보를 사용하여 산출함으로써, 배재량을 양호한 정밀도로 추정할 수 있다.
예를 들어, 후술하는 실시예에서는, 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량 (배재량) 을 목적 변수로 하는 중회귀 분석을 실시하고 있으며, 배재량 WD(n) 을 이하의 식으로 추정하고 있다.
(ⅰ) 1 차 취련 슬래그량 W1(n) 및 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n) 으로부터 산출하는 경우
WD(n) ＝ a1 ＋ b1 × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} － c1 × BC,1(n) … (1) 식
여기에서, WD(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량 (t/ch)
W1(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그량 (t/ch)
WH(n) : n 차지째의 용선 장입량 (t/ch)
WSC(n) : n 차지째의 스크랩 장입량 (t/ch)
BC,1(n) : 1 차 취련 슬래그 염기도 (무차원수)
또, 정수인 a1, b1, c1 은, 후술하는 바와 같이 중회귀 분석에 의해 구하여, 각각 6.26, 0.143, 2.86 으로 하였다.
(ⅱ) 1 차 취련 슬래그량 W1(n) 및 슬래그 배출 개시 각도 θ(n) 으로부터 산출하는 경우
WD(n) ＝ a2 ＋ b2 × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} － d2 × θ(n) … (2) 식
여기에서, WD(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량 (t/ch)
W1(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그량 (t/ch)
WH(n) : n 차지째의 용선 장입량 (t/ch)
WSC(n) : n 차지째의 스크랩 장입량 (t/ch)
θ(n) : 슬래그 배출 개시 각도 (°)
또, 정수인 a2, b2, d2 는, 후술하는 바와 같이 중회귀 분석에 의해 구하여, 각각 9.19, 0.1592, 0.0885 로 하였다.
(ⅲ) 1 차 취련 슬래그량 W1(n), 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n), 및 슬래그 배출 개시 각도 θ(n) 으로부터 산출하는 경우
WD(n) ＝ a3 ＋ b3 × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} － c3 × BC,1(n) － d3 × θ(n) … (3) 식
여기에서, WD(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그의 중간 배재량 (t/ch)
W1(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그량 (t/ch)
WH(n) : n 차지째의 용선 장입량 (t/ch)
WSC(n) : n 차지째의 스크랩 장입량 (t/ch)
BC,1(n) : 1 차 취련 슬래그 염기도 (무차원수)
θ(n) : 슬래그 배출 개시 각도 (°)
또, 정수인 a3, b3, c3, d3 은, 후술하는 바와 같이 중회귀 분석에 의해 구하여, 각각 9.25, 0.146, 1.78, 0.0650 으로 하였다.
추정식 중의 각각의 항의 계수에 대해서는, 전로의 용적이나 형상에 따라 변화하기 때문에, 형상이 상이한 전로에서 적용할 수 있는 계수를 구하기 위해서는, 배재량의 실적값과 변수가 되는 조업 인자의 관계에 대하여 미리 중회귀 분석을 실시하고, 얻어진 중회귀식을 사용하여 평가할 필요가 있다. 이 때, 배재량의 실적값으로는, 중간 배재된 슬래그와 입철을 포함하는 배출물로부터, 분쇄하여 자선 (磁選) 하는 방법, 재용해하여 비중 분리하는 방법, 또는 이들 양방을 사용한 방법 등에 의해 배출물 중에 포함되는 입철을 분리하여, 슬래그량을 구하는 것이 바람직하다.
상기는 중회귀 분석의 설명 변수로서 1 차 취련 슬래그 염기도 및 슬래그 배출 개시 각도 중 어느 1 개 이상, 그리고 1 차 취련 슬래그량을 사용하였지만, 그 외에도 임의의 설명 변수를 사용할 수 있다. 예를 들어, 중간 배재 시간 (sec), 슬래그 배출 종료 각도 (°), 용선 온도, 용선 배합률, 알루미나 투입량, 슬래그 중 (T. Fe) 농도의 추정값 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 슬래그 중 (T. Fe) 농도 (＝토탈 Fe 농도) 는 슬래그 중에 존재하는 산화철에 포함되는 철분을 슬래그량으로 나눈 것으로서, 배기 가스 성분으로부터 탈탄에 소비된 산소량을 구하여 적산하고, 산소의 물질 수지로부터 구하는 방법 등에 의해 추정할 수 있다. 상기 (1) ∼ (3) 식에서는, 1 차 취련 슬래그량에 관하여 W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} 으로 함으로써, 실질적으로 1 차 취련 슬래그 원단위 (㎏/t-용선) 로 하고 있지만, 동일 또는 유사 형식의 전로에서 조업하는 경우에는 W1(n) (t/ch) 를 사용해도 본 발명의 실시에 지장 없다.
또, 상기 (1) ∼ (3) 식에서는, 중회귀식으로서 선형을 사용하고 있지만, 선형에 한정되는 것은 아니고 비선형이어도 된다. 비선형의 예로는, 예를 들어, α, β, γ 를 결정해야 할 파라미터로서, 하기 (6) 식과 같은 함수형에 대하여 중회귀 분석을 실시한 결과를 사용할 수 있지만, 그 밖에도, 파라미터를 포함하는 식이 모델식의 분모나 거듭제곱의 지수에 들어가 있거나, 지수, 대수, 삼각함수 등의 내부에 들어가 있는 경우와 같은 다양한 함수형이 비선형 중회귀의 대상이 될 가능성이 있는 것은 말할 필요도 없다.
WD(n) ＝ (α ＋ β × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)}) × exp(-γ × BC,1(n)) … (6) 식
배재량 WD(n) 의 추정으로부터, 제 4 공정의 2 차 취련으로 넘어가는 1 차 취련 슬래그 (9) 의 질량 WS(n) (1 차 취련 슬래그 잔류량이라고 부른다) 도 이하의 (7) 식으로 산출할 수 있다.
WS(n) ＝ W1(n) － WD(n) … (7) 식
n 차지째의 제 4 공정에서는, CaO, 탈탄로 찌꺼기 등의 2 차 취련 부원료 (11) 를 첨가하여, 생성되는 2 차 취련 슬래그 (12) 를 목표 염기도 (예를 들어, 염기도 2.0 이상) 가 되도록 조정하고, 상취 랜스 (8) 등으로부터 정련용 산소를 불어넣으면서 탈린 또는 탈린ㆍ탈탄을 목적으로 한 2 차 취련을 실시한다. 2 차 취련에 있어서는, 1 차 취련 슬래그 잔류량 WS(n) 과 1 차 취련 슬래그의 계산 조성 (예를 들어 염기도 BC,1(n) 의 값) 을 사용하여, n 차지째의 2 차 취련에서 투입하는 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재량 WSL,2 를 조정함으로써, 목표로 하는 2 차 취련 슬래그 염기도 BC,2(n) 을 얻을 수 있다. 예를 들어 후술하는 실시예와 같이 탈탄로 찌꺼기로 염기도 조정을 실시하는 경우, n 차지째의 2 차 취련 슬래그량 W2(n) 과 2 차 취련 슬래그 염기도 BC,2(n) 은 각각 이하의 (8) 식 및 (9) 식과 같이 산출된다.
Figure 112020058486052-pct00003
Figure 112020058486052-pct00004
슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재로서 복수의 재료를 사용하는 경우에는, 상기의 식 중의 WSL,2(n) × XSL/100, WSL,2(n) × CSL/100, 및 WSL,2(n) × SSL/100 의 각 항에 대해서는, 복수의 재료마다 적산한 값을 사용하면 된다. WCaO,2(n), WSiO2,2(n) 은 각각 2 차 취련에서 투입하는 슬래그 염기도 조정용 석회계 매용재 이외의 부원료에 포함되는 CaO 량, SiO2 량 (Si 의 경우에는 연소에 의해 발생하는 SiO2 를 포함함) 이다. 여기에서, 2 차 취련에서 투입해야 할 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재량 WSL,2(n) 을 조정함으로써, 목표로 하는 BC,2(n) 을 얻을 수 있다. 또, 특히 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재를 첨가하지 않고, WCaO,2(n), WSiO2,2(n) 을 조정함으로써 목표로 하는 BC,2(n) 을 얻을 수도 있다.
제 4 공정 종료 후, 용선 또는 용강을 출탕하는 제 5 공정을 실시하여, 노 내에 잔류시킨 n 차지째의 2 차 취련 슬래그는 (n+1) 차지째로 넘어와, 다시 제 1 공정부터 순서대로 조업을 반복한다.
이상과 같이 본 발명을 이용하면 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재량 WSL,2(n) 이나 그 밖의 부원료 등에 포함되는 WCaO,2(n), WSiO2,2(n) 을 적정하게 조정함으로써, 2 차 취련 슬래그 염기도 BC,2(n) 을 양호한 정밀도로 조정할 수 있다. 예를 들어 1 차 취련 후, 중간 배재로 충분히 슬래그를 배출할 수 없었던 경우에도, 본 발명에 의해 산출한 현재 차지의 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n) 과 1 차 취련 슬래그 잔류량 WS(n), 2 차 취련에서 첨가할 탈린용 석회계 매용재량을 고려하여, 2 차 취련에서 투입해야 할 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재량 WSL,2(n) 이나 기타 탈린용의 석회계 매용재를 포함하는 WCaO,2(n), WSiO2,2(n) 을 조정하여, 2 차 취련 슬래그 염기도 BC,2(n) 을 양호한 정밀도로 목표값으로 조정할 수 있다. 이로써, 용철의 인 농도의 제어 정밀도를 향상시키거나, 목표로 하는 용철의 인 농도를 얻기 위한 CaO 사용량을 억제하거나 하는 것이 가능해진다. 확보해야 할 2 차 취련 슬래그 염기도 BC,2(n) 은 목표가 되는 처리 후의 용철 중 인 농도나 처리 후의 용철 온도 등에 따라 변화하지만, 예를 들어 1 차 취련으로 탈규를 목적으로 하고, 2 차 취련에서 탈탄 취련의 예비 처리로서 탈린 처리를 목적으로 하는 경우에는, 2 차 취련 슬래그 염기도 BC,2(n) 을 2.1 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또, 확보해야 할 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n) 은 목표가 되는 처리 후의 용철 중 인 농도나 처리 후의 용철 온도 등에 따라 변화하지만, 예를 들어 1 차 취련에서 탈규를 목적으로 하고, 2 차 취련에서 탈탄 취련의 예비 처리로서 탈린 처리를 목적으로 하는 경우에는, 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n) 을 0.8 이상 1.5 이하로 하는 것이 바람직하다. 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n) 을 0.8 보다 저하시키면, 이전 차지의 2 차 취련 슬래그로부터 용선으로의 복린 (復燐) 이 크고, 처리 후 용선 인 농도가 상승하게 된다. 한편, 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n) 을 1.5 보다 높게 하면, 처리 후 용선 인 농도는 저위 (低位) 이지만, 배출된 1 차 취련 슬래그 중의 입철량이 증대되어 처리 후 Fe 수율이 저하되어 버리게 된다. 또, 처리 후 용선 인 농도를 저위 안정으로 하기 위해서는, 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n) 을 1.1 이상 1.5 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
실시예
상저취 전로를 사용하고, 스크랩량 46.2 t 와 용선량 283.8 t (용선의 Si 농도는 0.4 질량％) 를 장입하고, 1 차 취련에서는 탈규 처리를 실시하고, 중간 배재를 실시 후, 2 차 취련에서는 탈린 처리를 실시하고, 2 차 취련 슬래그는 전량 다음 차지로 넘겼다. 비교예, 본 발명예 모두 이 일련의 처리를 10 차지 연속으로 실시했지만, 1 차지째에 대해서는, 1 차 취련에서는 노 내에 잔류 슬래그가 없는 상태에서 처리를 개시하고 있다. 모든 실시예에 있어서, 1 차 취련에 있어서의 슬래그 염기도 조정은 탈탄로 찌꺼기를 사용하여 실시하고, 2 차 취련에 있어서는 탈린용 석회계 매용재인 괴석회 첨가량을 변화시켜 슬래그 염기도 조정을 실시하였다.
비교예 1 에서는 로드 셀을 구비한 슬래그 배출 레이들 반송 대차 (臺車) (도시 생략) 를 사용하여, 중간 배재시의 실측 배출물 질량 WM(n) 을 측정하고, 배재량 WD(n) 의 추정식으로서, 실측 배출물 질량 WM(n) 을 사용하는 이하의 (10) 식을 사용하였다.
WD(n) ＝ 0.85 × WM(n) … (10) 식
(10) 식에서는, 실측 배출물 질량 WM(n) 에 대해, 금속 Fe 가 조사 (調査) 된 다수 차지에서의 평균으로 15 질량％ 포함되어 있었던 점에서, 금속 Fe 분을 제외한 0.85 를 곱하고 있다. 비교예 2 에서는 배재량 WD(n) 의 추정식으로서, 1 차 취련 슬래그량 W1(n) 만을 사용하는 이하의 (11) 식을 사용하였다.
WD(n) ＝ 3.76 ＋ 0.126 × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} … (11) 식
본 발명예 1 에서는 배재량 WD(n) 의 추정식으로서, 1 차 취련 슬래그량 W1(n) 및 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n) 을 사용하는 상기 서술한 (1) 식을 사용하였다. 본 발명예 2 에서는 배재량 WD(n) 의 추정식으로서, 1 차 취련 슬래그량 W1(n) 및 슬래그 배출 개시 각도 θ(n) 을 사용하는 상기 서술한 (2) 식을 사용하였다. 본 발명예 3 에서는 배재량 WD(n) 의 추정식으로서, 1 차 취련 슬래그량 W1(n) 및 1 차 취련 슬래그 염기도 BC,1(n), 슬래그 배출 개시 각도 θ(n) 을 사용하는 상기 서술한 (3) 식을 사용하였다. 각 추정식에 따라 산출된 배재량 WD(n) 을 사용하여, 2 차 취련 슬래그 염기도 BC,2(n) 이 목표값 2.40 이 되도록 2 차 취련에서 투입하는 괴석회량을 조정하였다.
또한, 실시예에서는, 1 차 취련 슬래그의 CaO 농도 (질량％) 와 SiO2 농도 (질량％) 의 합 XW1 ＝ 60.0, 2 차 취련 슬래그의 CaO 농도 (질량％) 와 SiO2 농도 (질량％) 의 합 XW2 ＝ 50.6 으로 하였다. 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재로서 1 차 취련에서 사용한 탈탄로 찌꺼기에서는, CaO 농도 (질량％) 와 SiO2 농도 (질량％) 의 합 XSL ＝ 50, 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재의 CaO 농도 (질량％) CSL ＝ 40, 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재의 SiO2 농도 (질량％) SSL ＝ 10 으로 하여, 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재로서 2 차 취련에서 사용한 괴석회에서는, 각각 XSL ＝ 95, CSL ＝ 95, SSL ＝ 0 으로 하여 계산하였다. 또, 1 차 취련에서는, 슬래그 염기도 조정용 석회계 매용재로서 탈탄로 찌꺼기만을 사용하고, 슬래그 염기도 조정용 석회계 매용재 이외의 부원료는 사용하지 않았다. 2 차 취련에서는 슬래그 염기도 조정용의 석회계 매용재로서 괴석회만을 사용하고, 추정한 배재량에 기초하여 산출되는 2 차 취련 후 슬래그의 계산 염기도가 목표값의 2.40 이 되도록 괴석회량 (즉 WSL,2(n)) 을 조정하였다. 또, 2 차 취련에서 슬래그 염기도 조정용 석회계 매용재 이외의 부원료는 사용하지 않았다.
표 1 및 표 2 에 비교예 1 및 비교예 2, 표 3 ∼ 5 에 본 발명예 1 ∼ 3 에 있어서의 조업 제원 (諸元) 과 추정 결과 및 첨가물의 실적값의 정리를 나타내고, 도 2 에 각 실시예의 2 차 취련 슬래그 염기도 (실측값) 의 추이를 나타낸다.
Figure 112020058486052-pct00005
실측 배출물 질량 WM(n) 을 사용하여 배재량을 추정한 비교예 1 의 경우, 목표로 하는 슬래그 염기도 2.40 에 대해 실적값이 크게 차이가 나는 결과가 되어, 전체 10 차지의 염기도 실적값의 표준 편차 (σ) 는 0.102 로 모든 실시예 중에서 가장 컸다. 요컨대, 크게 차이가 나 양호한 정밀도로 2 차 취련 슬래그 염기도를 조정할 수 없었다. 이것은 배출물 중에 포함되는 금속 Fe 량의 편차가 커, 배재량의 추정값과 실적값에 큰 괴리가 생겨 버리기 때문이다. 또, 2 차 취련에 필요한 탈린제를 준비하고, 공급 가능해질 때까지의 시간, 즉 2 차 취련 개시 대기 시간은 0.8 ∼ 3.1 분, 평균 약 2 분이었다.
Figure 112020058486052-pct00006
1 차 취련 슬래그량만으로 배재량을 추정한 비교예 2 의 경우, 불어넣은 슬래그량은 중간 배재 개시 전에 알 수 있기 때문에, 중간 배재 개시 시점부터 2 차 취련의 탈린제량을 계산할 수 있다. 이 때문에, 2 차 취련 개시 대기 시간은 0 분이었다. 목표로 하는 슬래그 염기도 2.40 에 대해 실적값이 목표값으로부터 크게 벗어나 있는 처리가 산견 (散見) 되어, 전체 10 차지의 염기도 실적값의 표준 편차 (σ) 는 0.089 였다. 요컨대, 편차가 있어, 양호한 정밀도로 2 차 취련 슬래그 염기도를 조정할 수 없었다. 예를 들어 5 차지째 처리에서는 비교적 작은 경동각으로부터 중간 배재하고 있기 때문에 배재량이 많아, 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량은 적을 것이 예상되지만, 슬래그 배출 개시 각도의 정보를 사용하고 있지 않기 때문에, 추정 배재량은 실제의 배재량보다 적게 추측되었다고 생각할 수 있다. 그 결과, 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량에 비해 2 차 취련에서 투입한 괴석회량이 과잉으로 되어 있다. 이어지는 6 차지째에서는 크게 노 경동시킬 때까지 1 차 취련 슬래그가 배출되지 않은 것으로부터, 배재량이 적어, 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량은 많을 것이 예상되지만, 추정 배재량은 실제의 배재량보다 적게 추측되었다고 생각할 수 있다. 그 결과, 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량에 비해 2 차 취련에서 투입한 괴석회량이 부족하게 되어 있다.
Figure 112020058486052-pct00007
본 발명예 1 에서는, 1 차 취련 슬래그량에 더하여, 1 차 취련 슬래그 염기도도 고려하여 배재량을 추정하고 있다. 이것들은 중간 배재 전에 알 수 있는 정보이기 때문에, 비교예 2 와 동일한 이유에 의해 2 차 취련 개시 대기 시간은 0 분이었다. 1 차 취련 슬래그 염기도는 중간 배재시의 슬래그의 유동성에 크게 영향을 주고 있기 때문에, 1 차 취련 슬래그의 목표 염기도의 변경을 수반하는 처리의 경우, 양호한 정밀도로 2 차 취련 슬래그 염기도를 조정할 수 있을 것으로 생각된다. 전체 10 차지의 염기도 실적값의 표준 편차 (σ) 는 0.059 로, 비교예보다 2 차 취련 슬래그 염기도를 양호한 정밀도로 조정할 수 있었다.
Figure 112020058486052-pct00008
본 발명예 2 에서는, 1 차 취련 슬래그량에 더하여, 배출 개시 각도도 고려하여 배재량을 추정하고 있다. 이 중 배출 개시 각도는, 중간 배재를 개시하고 나서 알 수 있는 정보이지만, 중간 배재 시간 쪽이 2 차 취련에서 필요한 탈린제의 준비 시간보다 길어, 2 차 취련 개시 대기 시간은 0 분이었다. 배재 상황을 나타내는 직접적인 인자의 변동을 반영한 파라미터는, 1 차 취련 슬래그 염기도보다 더욱 크게 배재량에 영향을 줄 것으로 생각되고, 전체 10 차지의 염기도 실적값의 표준 편차 (σ) 는 0.035 로, 2 차 취련 슬래그 염기도를 보다 양호한 정밀도로 조정할 수 있었다.
Figure 112020058486052-pct00009
본 발명예 3 에서는, 1 차 취련 슬래그량에 더하여, 1 차 취련 슬래그 염기도, 배출 개시 각도를 전부 고려하여 배재량을 추정하고 있다. 발명예 2 와 동일한 이유에 의해, 2 차 취련 개시 대기 시간은 0 분이었다. 이들 파라미터를 전부 고려함으로써, 2 차 취련 슬래그 염기도를 더욱 양호한 정밀도로 조정할 수 있고, 전체 10 차지의 염기도 실적값의 표준 편차 (σ) 는 0.019 까지 저하되었다.
1 : 철 스크랩
2 : 전로 (전로형 용기)
3 : 용선 장입 레이들
4 : 용선
5 : (n-1) 차지째의 2 차 취련 슬래그
6 : 1 차 취련 부원료
7 : 1 차 취련 슬래그
8 : 상취 랜스
9 : 2 차 취련으로 넘어오는 1 차 취련 슬래그
10 : 노 외로 배출된 1 차 취련 슬래그
11 : 2 차 취련 부원료
12 : 2 차 취련 슬래그

Claims (4)

  1. 용철의 정련 방법으로서,
    용철의 정련을 전로형 용기를 사용하여 실시할 때에, 미리, 1 차 취련 슬래그의 지금 (地金) 을 제외한 중간 배재량을 목적 변수로 하고, 1 차 취련 슬래그 염기도 및 슬래그 배출 개시 각도 중 어느 1 개 이상, 그리고 1 차 취련 슬래그량을 포함하는 정보를 설명 변수로 하는 중회귀 분석을 실시하고,
    용선을 상기 전로형 용기 내에 장입하여, 탈규만을, 또는 탈규 및 탈린을 목적으로 하는 1 차 취련을 실시하고,
    이어서, 1 차 취련 처리 후의 슬래그의 일부를 상기 전로형 용기 밖으로 배출시키는 중간 배재를 실시한 후에, 상기 중회귀 분석의 결과를 이용하여 1 차 취련 슬래그의 지금을 제외한 중간 배재량 및 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량을 산출하고,
    계속해서, 상기 전로형 용기 내에 잔류시킨 1 차 취련 후의 용선 및 슬래그에 대해 석회계 매용재를 첨가하여 2 차 취련을 실시함에 있어서, 상기 1 차 취련 슬래그의 노 내 잔류량 및 상기 1 차 취련 슬래그의 계산 조성을 이용하여 상기 2 차 취련에서 첨가할 석회계 매용재량을 산출하여, 2 차 취련의 대기 시간 없이 2 차 취련 슬래그의 염기도 제어의 정밀도를 높이고,
    n 차지째의 1 차 취련 슬래그량은 (n-1) 차지째의 2차 취련 슬래그량에 따라 산출하고, 또한 n 차지째의 1 차 취련 슬래그 염기도는 (n-1) 차지째의 2차 취련 슬래그량 및 2차 취련 슬래그 염기도에 따라 산출하는, 용철의 정련 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기 (1) 식을 사용하여, 상기 1 차 취련 슬래그의 지금을 제외한 중간 배재량을 산출하는, 용철의 정련 방법.
    WD(n) ＝ a1 ＋ b1 × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} － c1 × BC,1(n) … (1) 식
    여기에서, WD(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그의 지금을 제외한 중간 배재량 (t/ch)
    W1(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그량 (t/ch)
    WH(n) : n 차지째의 용선 장입량 (t/ch)
    WSC(n) : n 차지째의 스크랩 장입량 (t/ch)
    BC,1(n) : 1 차 취련 슬래그 염기도 (무차원수)
    a1, b1, c1 : 정수
  3. 제 1 항에 있어서,
    하기 (2) 식을 사용하여, 상기 1 차 취련 슬래그의 지금을 제외한 중간 배재량을 산출하는, 용철의 정련 방법.
    WD(n) ＝ a2 ＋ b2 × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} － d2 × θ(n) … (2) 식
    여기에서, WD(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그의 지금을 제외한 중간 배재량 (t/ch)
    W1(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그량 (t/ch)
    WH(n) : n 차지째의 용선 장입량 (t/ch)
    WSC(n) : n 차지째의 스크랩 장입량 (t/ch)
    θ(n) : 슬래그 배출 개시 각도 (°)
    a2, b2, d2 : 정수
  4. 제 1 항에 있어서,
    하기 (3) 식을 사용하여, 상기 1 차 취련 슬래그의 지금을 제외한 중간 배재량을 산출하는, 용철의 정련 방법.
    WD(n) ＝ a3 ＋ b3 × W1(n) × 1000/{WH(n) ＋ WSC(n)} － c3 × BC,1(n) － d3 × θ(n) … (3) 식
    여기에서, WD(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그의 지금을 제외한 중간 배재량 (t/ch)
    W1(n) : n 차지째의 1 차 취련 슬래그량 (t/ch)
    WH(n) : n 차지째의 용선 장입량 (t/ch)
    WSC(n) : n 차지째의 스크랩 장입량 (t/ch)
    BC,1(n) : 1 차 취련 슬래그 염기도 (무차원수)
    θ(n) : 슬래그 배출 개시 각도 (°)
    a3, b3, c3, d3 : 정수
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