KR19980039236A - 전기 슬래그 코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중성 염화물 용액에서 아연도금을 실시하는 데 있어서, pH 가 6 내지 7 인 중성용액에 아연이온 약 10 g/l 내지 약 50 g/l, 염소이온 약 25 g/l 내지 약 100 g/l, 광택제 약 0.1 내지 약 2 ml/l 및 착화제로 유가 다수산화산을 아연이온의 6 배 이상의 조성을 갖는 용액을 2 m/sec 이상의 유속으로 하여 도금하므로써 한계전류밀도 및 음극전류효율이 우수한 연속 전기아연도금강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

전로 슬래그 코팅방법

본 발명은 제강공정중 전로에서 수명향상을 위한 슬래그 코팅방법에 관한것이다.

전로에서 용선중에 산소를 취입하여 용강을 생산할 때에는 온도가 매우 높고 산화철을 다량으로 함유하는 슬래그가 전로 연와를 침식하게 되므로 노체보호를 위해 슬래그 코팅을 실시한다. 슬래그 코팅은 취련이 완료된 후 출강을 실시하고 나머지 슬래그 중에 백운석 및 경소 백운석을 투입하여 슬래그의 냉각 및 점도상승을 유도하고 전로를 경동하여 전로의 벽체에 부착되게 한다. 백운석 및 경소백운성의 비율은 조업 조건에 따라 다르고 따라서 제철소 마다 상이하다.

슬래그 코팅을 용이하게 하고 코팅층의 수명을 향상시키는 방법은 두 가지가 있다. 하나는 공기나 불활성 가스 취입 또는 물 분무(water spray)를 실시하여 슬래그의 냉각을 촉진시키는 방법이다. 그러나 이 방법은 냉각능이 낮아서 조업 시간이 길고 설비 투자가 요구되는 문제점이 있다. 또 하나는 첨가제를 사용하는 방법이다. 첨가제로는 출강전에 경소백운석을 첨가하고 출강후 철계 절삭설을 첨가하는 방법이 있으나 출강시 용강 온도의 저하 및 철계 절삭설의 수급 문제 등이 있다. 다른 방법으로는 코팅시에 알루미늄 드로스(dross)나 코우크(coke)를 투입하여 슬래그 중의 산화철을 환원시키는 방법이 있으나, 알루미늄 드로스는 분진이 심하게 발생하고 산화시에 발생되는 Al₂O₃가 코팅층의 융점을 떨어뜨리고 취련시 정련능의 저하를 초래하게 되는 문제가 있으며, 코우크는 유황 함유량이 높기 때문에 (일반적으로 0.5 중량 % 함유) 사용시 제약을 받는다. 또한, 이러한 첨가제는 원가를 높이는 요인으로 작용하는 문제점을 지니고 있다.

일반적으로, 전로에서 슬래그 코팅시에 투입되는 부원료는 전로내의 용응슬래그의 냉각 및 융점 상승을 일으키는데, 융점 및 점도 상승의 주요인은 융용슬래그 중에 고체상태로 존재하는 입자때문으로 전로슬래그에 용해하지 않는 고체 입자는 백운석과 동일한 효과를 나타낸다. 전로슬래그는 화학성분상 CaO와 MgO 가 포화된 슬래그로 CaO 와 MgO 를 함유하는 백운석은 전로슬래그중에서 용해하지 않고 고체 상태로 존재한다. 또한 경소백운석은 다공성으로 용융슬래그가 내부로 침투하여 미세한 입자로 슬래그 중에 분산되어 전로 슬래그의 융점 및 점도 상승을 일으킨다. 한편, 백운석도 열분해시 흡열반응에 의해 냉각효과를 나타내고 열분해 후에는 다공성의 경소백운석과 동일한 거동을 보인다. 코팅시 백운석을 첨가하는 목적은 슬래그의 융점 및 점도 상승 이외에 취련중에 발생되는 슬래그 중의 MgO 함량을 조절하는 목적도 있다. 따라서 코팅시 투입되는 부원료는 가능한 한 다공성의 MgO 함유물질이 바람직하다.

그러나 MgO 를 다량으로 함유하는 다공성 물질로는 천연적으로 산출되는 백운석이 가장 이용하기 쉽기 때문에 부원료로 사용되는 것이 일반적이다.

한편, 전로슬래그의 융점은 슬래그중의 철산화물의 함량에 의해 주로 좌우되기 때문에, 취련 종료시점에서 가능한 한 철산화물이 낮은 슬래그를 확보하는 것이 필수적이다. 그렇지만 슬래그 자체의 철산화물을 제어하는 것은 매우 힘든 일이다. 따라서 산화철을 다량으로 함유하는 전로 슬래그는 슬래그 코팅시에 많은 양의 부원료를 투입해야 코팅을 할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기위해 환원제를 투입하여 철산화물을 환원하여 코팅시 슬래그의 융점을 높이는 방법이 시도되고 있는데 알루미늄 드로스나 코우크가 그것이다. 그러나 알루미늄 드로스는 알루미늄 생산시 부산물로 발생되는 것으로 입도가 극히 불균일하고 다량의 미분 및 불순물을 함유하고 있기 때문에 전로에서 투입시 대부분의 미분이 전로 후드로 빠져나가서 효율이 떨어지고 슬래그와 반응시 다량의 분진을 발생시키고 함유된 알루미늄이 산화하여 발생되는 Al₂O₃가 코팅 슬래그의 융점을 떨어뜨리는 작용을 하여 코팅 슬래그의 수명이 짧아지는 문제점이 있다.

한편 코우크는 수명을 증가시키지만 다량의 유황을 함유하고 있기 때문에 상기한 바와 같이 취련시 용강중으로 유황의 혼입을 일으키므로 사용시 제약이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 열거한 슬래그 코팅시 문제점을 해결하여, 전로 수명을 향상시키고, 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 폐기물을 줄일 수 있는 슬래그 코팅 방법을 제공하는 것이다.

도 1 은 경소백운석와 MgO 첨가와 용융 온도의 관계를 나타내는 그래프.

도 2 는 전로슬래그-백운석, MgO 혼합물의 용융 거동에 미치는 흑연의 영향을 나타내는 그래프.

도 3 은 MgO-흑연 혼합물과 슬래그 코팅층 두께의 관계를 나타내는 그래프.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명자들은 환원제로서 흑연을 사용할 경우, 상기와 같은 문제점을 일으키지 않고, 슬래그 중의 철산화물을 환원시켜 슬래그 자체의 융점을 높이고 슬래그 중의 FeO 를 다량으로 발생시키므로, MgO 가 공존하게 되면, FeO 가 MgO 입자중에 고용되어 융액 형성량이 현저하게 줄고, 또한 MgO 입자가 주변과 일체화하여 슬래그 유출이 억제된다는 것을 확인하였다.

따라서 본 발명은 MgO 와 흑연의 혼합물을 사용함을 특징으로 하여 전로에서 슬래그 코팅을 하는 방법에 관한 것이다.

보다 상세하게는 본 발명은 약 2 내지 30 중량 % 의 흑연, 약 70 내지 98 중량 % 의 MgO 를 함유하는 혼합물을 사용함을 특징으로 하여 전로에서 슬래그 코팅을 하는 방법에 관한 것이다.

따라서 MgO 흑연 혼합물을 사용하면 코팅이 용이하게 되고 형성된 코팅층의 유출도 상당히 억제된다.

또한 MgO 함량이 높기 때문에 취련시 슬래그중 MgO 농도를 확보하는 것도 용이하게 된다. 이상과 같은 MgO 와 흑연의 혼합물을 코팅시 사용함으로써 슬래그 코팅이 용이하게 되고 코팅층의 수명도 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 사용되는 흑연은 가능한한 불순물 함량이 적고 탄소함량이 높은 것을 사용하는 것이 좋지만 본 발명의 실시예 2 에서와 같이 비교적 손쉽게 입수할 수 있는 저품위 흑연을 사용할 수 있다.

본 발명의 슬래그 코팅 방법에서 흑연을 2 중량 % 이상 치환첨가하는 경우는 슬래그 중에 다량의 Fe0 가 생기고 이들이 MgO 중에 고용되어 슬래그의 유출이 느려지기 때문에 MgO 단독이 훨씬 높은 융점을 나타내고 있는데, 이는 ? 에 의해 이며, 10중량 % 이상 치환첨가시는 융점이 서서히 저하하는데, 이는 흑연의 양이 지나치게 많아 FeO 를 고용하는 MgO량이 감소하여 융역이 쉽게 연결된 결과이다.

본 발명에서 사용할 수 있는 MgO-C 폐연와는 다양한 종류가 있으나 일반적으로 탄소함량이 15-25 중량%, MgO 함량이 약 70-80 중량 % 의 어떤 것을 사용하여도 무방하며, 비교적 많은 양으로 입수하기 쉬운 전로용 폐연와를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 MgO-C 폐연와는 전량이 매립되고 있는 폐기물로서 지금까지는 전혀 이용되고 있지 않던 것이다. MgO-C 폐연와는 그 구성이 MgO와 흑연을 주축으로 하고 MgO 의 순도가 매우 높고, 흑연은 유황을 거의 함유하고 있지 않다. 또한 MgO 입자들을 흑연이 결합제로 고정시키고 있기 때문에 흑연이 산화하고 나면 MgO 입자들은 미세한 입자들로 분리되게 된다.

따라서 이것을 슬래그 코팅시 사용하게 되면 슬래그 중으로 유황의 혼입을 일으키지 않고 또한 흑연이 슬래그 중의 철산화물을 환원시켜 슬래그의 융점을 높이는 작용을 하게 된다. 그리고 흑연이 반응하고 나면 나머지 MgO 입자들이 미세한 입자로 슬래그중에 분산하기 때문에 슬래그의 융점 및 점도를 상승시킨다. 또한, MgO 의 함량이 높기 때문에 취련시 슬래그 중 MgO 농도를 확보하는 것도 용이하게 된다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

(실시예 1)

전로 슬래그 중에 코팅시 일반적으로 사용되는 경소 백운석과 MgO 단독을 첨가한 경우의 융점상승 거동을 조사하기 위해, 하기 표 1 에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 경소 백운석 및 폐연와 증 MgO 입자를 분리하여 전량 0.074 mm이하로 파쇄하여 0.074 mm 이하로 파쇄한 전로 슬래그와 혼합하여 직경 2mm, 높이 4 mm 크기로 성형하여 백금판 위에 놓고 온도를 올리면서 초기 시료높이의 2/3 까지 녹았을 때를 용융 온도로 규정하여 고온 카메라로 촬영하여 용융 온도를 측정하여 결과를 도 1에 나타냈다. 도 1 에서는 경소 백운석이나 MgO 단독이나 거의 동일한 융점 상승 거동을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 따라서 슬래그 코팅시 MgO-C 폐연와를 사용하여도 무방하다는 것을 알 수 있다.

(실시예 2)

흑연을 사용할 경우의 융점상승 거동을 조사할 목적으로 실시예 1 의 전로슬래그를 70 중량% 함유하는 계에 대해 나머지 30 중량 % 의 경소백훈석 및 MgO 단독을 100 중량 %로 하고 이 중에 하기 표 2 의 흑연을 치환첨가하여 융점상승을 실시예 1 과 동일한 방법으로 조사하였다. 코팅시에 사용된 흑연은 가능한한 불순물 함량이 적고 탄소함량이 높은 것을 사용하는 것이 좋지만 본 실시예에서는 비교적 손쉽게 입수할 수 있는 저품위 흑연을 사용하였다 그 결과, 도 2 에서 흑연이 치환첨가된 경우 2 중량 % 이상 첨가시 경소백운석에 비해 MgO 단독이 훨씬 높은 융점을 나타내고 있는데, 이는 ? 에 의해 슬래그 중에 다량의 FeO가 생기고 이들이 MgO 중에 고용되어 슬래그의 유출이 느려지기 때문이며, 10 중량 % 이상 치환첨가시는 융점이 서서히 저하하는데, 이는 흑연의 양이 지나치게 많아 FeO 를 고용하는 MgO량이 감소하여 융액이 쉽게 연결된 결과이다.

(실시예 3)

MgO 와 흑연 혼합물을 투입하였을 때에 슬래그 코팅의 효과를 파악하기위해 내부에 5cm 두께의 전로연와 8 매를 조합하여 내장하고 프로판 가스 버너로 가열하여 1600℃ 로 유지된 가스로 내부에 표 1 의 전로슬래그 2 kg을 녹이고 여기에 5-10 mm 크기로 조정된 경소백운석 및 MgO 단독, 그리고 MgO 와 흑연 혼합물을 투입하여 3 회 전로연와 표면에 슬래그 코팅을 실시하고 냉각한 후 전로연와를 절단하여 슬래그코팅층의 두께를 조사하여 비교하였다. 첨가량은 통상 조업에서 슬래그 1 톤당 약 400 kg 정도이므로 본 실시예에서는 800 g 을 사용하였다.

도 3 에는 전로연와 표면의 슬래그 코팅층의 두께를 나타내었다. MgO 단독첨가시에는 기존의 경소백운석 첨가시에 비해 코팅층의 두께가 얇은데 반해 흑연이 2 - 30 중량 % 함유된 MgO 흑연 혼합물의 경우는 코팅층의 두께가 기존의 경소백운석 첨가에 비해 두껍게 나타냈다. 이는 상기 용융도 측정 결과와 비교적 잘 일치하고 있으며, MgO 와 흑연의 병용 효과를 잘 나타내고 있다.

상기와 같이 전로에서 슬래그 코팅 조업시에 MgO-흑연 혼합물을 사용함으로써, 불순원소의 혼입이 없이 슬래그 중의 철산화물을 환원하여 슬래그 자체의 융점을 높이고 환원에 의해 발생된 FeO 를 MgO가 고용하여 슬래그의 융점 상승 및 주변과 일체화하여 유출을 억제시킬 수 있어, 코팅 조업이 용이하게되고 MgO 함량이 높기 때문에 전로 슬래그 중에 MgO 농도 유지가 용이하게 되어 전로의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 제강 공정에서 다량으로 발생되는 MgO-C 폐연와를 사용할 수 있게 됨으로써 원가 절감 및 매립비 절감, 환경 문제 해결 등의 부수적인 효과도 거둘 수 있게 된다.

이상의 본 발명에 대한 상세한 설명 및 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이고, 이러한 수정, 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (2)

1. 약 2 내지 30 중량 % 의 흑연, 약 70 내지 98 중량 % 의 MgO 를 함유하는 혼합물을 사용함을 특징으로 하여 전로에서 슬래그 코팅을 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 흑연과 MgO 혼합물이 MgO-C 폐연와임을 특징으로하는 방법.