KR19980044909A - 고성능 슬래그 진정제 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강공정에서 용선중 탄소의 제거 및 승온을 위한, 전로에서의 산소 취련작업중에, 노내 슬래그가 부풀어 올라 노구 밖으로 넘쳐 흐르는 현상을 방지하기 위한 슬래그 진정제 제조방법에 관한 것으로, 슬래그 진정제의 구성 물질로서 종래의 전로슬래그 및 폐펄프와 알루미늄 정제공정의 부산물인 알루미늄 드로스(Aluminum dross) 및 코우크(coke)분을 사용하여 슬래그 포밍 억제 효과가 우수한 진정제를 제조하여서 된 것이다.

Description

고성능 슬래그 진정제 제조방법

본 발명은 제강공정에서 용선중 탄소의 제거 및 승온을 위한 전로에서의 산소 취련작업중에, 노내 슬래그가 부풀어 올라 노구 밖으로 넘쳐 흐르는 현상을 방지하기 위한 슬래그 진정제 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 제강공정의 전로에서는 용선중의 불순원소인 탄소를 제거하고 용강을 원하는 온도로 승온하기 위하여 상부의 랜스로 부터 산소를 고속으로 취입한다.

이때 용선중 탄소는 산소와 결합하여 CO기포를 생성하여 전로 밖으로 배출되며, 용선중의 Fe, [Mn], [Si], [P] 등의 원소의 산화반응도 동시에 진행된다.

이중 Si는 취련초기에 거의 SiO₂로 산화되어 변하고 투입된 생석회와 함께 제화되어 전로슬래그의 주체를 이룬다. 한편, 고속으로 취입되는 산소 Jet는 용철표면에 캐비티(cavity)를 형성하고 주변에 수많은 철 입자를 비산시킨다.

따라서 슬래그내에는 많은 양의 철입이 혼재되며 슬래그와 반응을 하면서 강욕으로 되돌가 간다. 이러한 슬래그내에 가스와 철입이 혼재되어 있는 반응 영역을 에멀젼(emulsion)이하 하며, 슬래그의 가장 상부에는 비누거품과 유사한 포옴(foam)층이 생성된다.

이러한 에멀젼과 포옴은 전로 정련에서 중요한 역활을 하고 있다. 취련중 전로내 슬래그의 높이는 에멀젼내 CO기포의 생성속도와 소멸속도에 의해 좌우되며, 생성속도가 비정상적으로 급격히 빨라져서 슬래그의 일부가 전로 노구로 넘쳐 흐르게 되는데, 이를 슬로핑(slopping) 이라 한다. 전로조업에서의 슬로핑에 대하여는 2가지의 발생기구가 추정되고 있다. 소프트 블로우(soft blow) 등의 경우 슬래그중의 FeO 농도가 높은 경우 에멀젼내의 슬래그/철입계면에서 급격한 탈탄반응이 일어나고 CO기포의 크기가 미세하여 과다한 포밍이 일어난다.

그리고 온도가 비교적 낮은 취련초기부터 냉각제인 철광석을 투입하면 슬래그 온도가 저하되어 2CaO·SiO₂등의 석출로 슬래그 표면 점도가 급격히 상승한다.

따라서 포옴이 안정화되고 슬래그 높이가 상승하여 노구로 넘치게 된다. 실제 전로조업에서는 상기 두가지 요인이 복합적으로 작용하여 슬로핑이 발생하는 것으로 추정된다.

이러한 슬로핑의 발생을 억제시키기 위해서 현재 전로내에 진정제를 투입하고 있는데, 이 진정제는 폐펄프와 전로슬래그를 혼합하여 압착한 것으로 용강내에 투입될 경우 폐펄프가 연소하면서 발생하는 가스가 슬로핑을 구성하는 미세한 기포를 함께 파괴시켜 슬로핑을 억제하는 작용을 한다.

한편, 진정제에 사용되는 전로슬래그는 진정제가 전로내에 투입되었을 때 슬래그 포옴층을 뚫고 침투할 수 있도록 비중 조정의 역할을 한다.

그러나 전로슬래그와 폐펄프로 제조한 진정제의 슬로핑 억제 효과가 크지 못하여 슬로핑이 다발함으로써 분진 발생에 의한 환경공해 유발 및 출강 실수율 저하의 요인이 되고 있다.

종래의 진정제가 슬로핑 억제효과가 크지 못한 원인으로서는 진정제의 강도가 낮아 이송이나 저장탱크 보관중에 부서지거나 분진으로 되어 비중이 작아져 슬래그층 내부로 제대로 침투하지 못하거나, 진정제가 슬래그층 내부로 침투된 이후에는 폐펄프가 연소되어 발생하는 가스가 적어 슬래그 포옴을 파괴할 수 있는 능력이 미흡하며, 단시간안에 완전히 연소하지 않아 취련후 출강할 때에 슬래그위에 떠서 연소하고 있는 것이 종종 관찰된다.

또한, 투입된 진정제가 연소될 때까지 덩어리 형태를 유지하고 있어 그 효과가 진정제의 주위만으로 국한되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로, 전로에서의 슬래그 포밍을 억제하여 슬로핑을 방지하기 위한, 진정효과가 매우 우수한 진정제를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 특징은 슬래그 진정제의 구성 물질로서 종래의 전로슬래그 및 폐펄프와 알루미늄 정제공정의 부산물인 알루미늄 드로스(Aluminum dross) 및 코우크(coke)분을 사용하여 슬래그 포밍 억제 효과가 우수한 진정제를 제조함에 의한다.

도 1은 전로내 슬래그 포옴 생성을 나타낸 상태도

본 발명은 전로 슬래그 20~30wt% 폐펄프 30~40wt% 알루미늄 드로스 20~30wt% 코크스분 10~20wt% 혼합 후, 적당량의 물을 첨가하고 압착 성형하여 건조시켜서 된 것이다.

본 발명의 실시예에서는 우수한 진정효과를 가지는 최적의 혼합 비율로 도출하기 위하여 전로슬래그, 폐펄프, 알루미늄 도로스 및 코크스분을 하기 표 1과 같이 5가지 종류의 진정제를 제조하여 각각의 특성을 조사하고, 형광 X-선 투시장치를 이용하여 슬래그 진정효과를 평가하였다.

[표 1]슬래그 진정제 구성물질 혼합 비율(중량 %)

상기 표 1의 각 슬래그 진정제는 각 구성물질을 중량 비율로 혼합한 후, 적당량의 물을 첨가하고 다이를 이용하여 압착하여 직경 1cm로 성형한 후, 약 100℃의 온도에서 15시간 건조시켰다.

슬래그 진정제가 갖추어야 할 요건중의 하나로서 제품의 진정효과도 중요하나 강도가 불충분할 경우 운송시 형상이 파괴되어 분말이 되거나, 포옴층에 투입되어도 포옴층 내부로 들어가지 못하여 제기능을 다하지 못하게 된다.

상기 표 1에서 A, B, C, D의 경우는 건조후 깨지거나 부스러지는 현상이 없었으나, E의 경우는 건조 후, 강도가 충분치 않아 쉽게 깨어져 사용상 문제점이 있는 것으로 판정되어 진정효과 실험을 실시하지 않았다.

슬래그 포밍에 대한 진정기능은 다음과 같은 시험을 통하여 확인하였다.

형광 X-선 투시장치에서 마그네시아 도가니에 용선은 200g 정도 용해하고 소결반광 70g을 투입하여 포옴을 발생시켰다.

이때 실험온도는 1500℃로 하였으며, 슬래그의 염기도는 3으로 조정하였다. 포옴의 높이를 확인하고 준비한 약 3g 정도의 슬래그 진정제를 투입한다.

진정제 투입후 슬래그 포옴의 높이를 확인하여 진정효과를 평가하였다. 실험중 로내 현상은 비디오로 촬영하였다.

각 슬래그 진정제별 슬래그 진정기능 시험결과는 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]슬래그 진정제의 진정효과 비교

본 발명에서 사용된 알루미늄 도르스중의 알루미늄은 슬래그내에 투입되면 급격한 연소반응을 일으켜 진정제의 결합 상태를 파괴하여 작은 조각으로 분해시키는 작용을 하는 것이 관찰되었다.

그리고 알루미늄 드로스중에 포함되어 있거나 또는 알루미늄의 산화반응에 의하여 생성된 알루미나는 슬래그의 점도를 낮추어 포옴의 발생을 억제한다.

또한 코크스분도 마찬가지로 진정제가 포옴층내로 침투 한 후, 코우크가 급격한 연소에 의하여 진정제를 분해시키는 효과를 나타내었다.

상기 표 2의 진정제중에서 코크스분을 첨가하지 않은 진정제 A의 경우는 슬래그층내에서 작은 조각으로 분해되는 정도가 진정제 B, C, D 대비 작았으며, 진정효과도 상대적으로 작았으나, B, C, D의 진정효과는 유사하였다.

그러므로 본 발명에서 최적의 슬래그 진정제의 원료배합으로서는 중량비로 전로슬래그 20~30%, 폐펄프 30~40%, 알루미늄 드로스 20~30%, 코크스분 10~20%가 적정한 것으로 도출하였다.

이상과 같이 본 발명은 전로슬래그, 폐펄프, 알루미늄 드로스 및 코크스분의 원료를 적정 비율로 혼합하여 적당량의 물을 첨가한 후, 압착 성형하여 건조시켜 고성능의 슬래그 진정제를 제조하기 위한 사양을 제공한 것으로서, 제강공정의 전로내에 투입하여 슬래그 포옴을 효과적으로 진정시켜 슬로핑을 방지 할 수 있었다.

Claims (1)

1. 노내 슬래그가 부풀어 올라 노구 밖으로 넘쳐 흐르는 현상을 방지하기 위한 슬래그 진정제를 조성함에 있어서,

   전로슬래그 20~30wt%, 폐펄프 30~40wt%, 알루미늄 드로스 20~30wt%, 코크스분 10~20wt%를 혼합하여 적당량의 물을 첨가한 후, 압착 성형하여 건조시켜서 됨을 특징으로 하는 고성능 슬래그 진정제 제조방법.