KR19980080961A

KR19980080961A - 철산화물 펠리트 부가물을 갖는 염기성 산소 제강법

Info

Publication number: KR19980080961A
Application number: KR1019980011345A
Authority: KR
Inventors: 청에스 김; 켄엠 굿선
Original assignee: 글렌제이모란; 엘티브이스틸컴패니,인코포레이티드
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1998-11-25
Also published as: JPH10306307A; BR9800833A; CA2225291A1; US5897684A; AU727872B2; AU5282998A

Abstract

철산화물 유니트가 송풍하는 동안 용융물에 부가되는 BOF 공정은 산소유동이 펠리트를 공급하는 동안에 감소되고 불활성 가스로 보충되어 총 가스유동이 최적 BOF 실시를 달성하도록 설계된 것과 같은 것으로 유지되는 것을 특징으로 한다.

Description

철산화물 펠리트 부가물을 갖는 염기성 산소 제강법

본 발명은 일반적으로 용융 및 제련 강철의 염기성 산소 제강법에 관한 것으로서, 보다 상세히는 철산화물을 함유하는 물질이 송풍 동안에 용융물에 추가되는 혼합가스를 송풍하는 새로운 기술에 관한 것이다.

혼합가스(산소와 불활성 가스)송풍은 다양한 이유로 BOF(염기성 산소로 :basic oxygen furnace) 공정에 사용되었다. 참조로 설명되는 미국 특허 제 4,210,442호 명세서는 일산화탄소의 생성에 의해 발생되는 슬로핑(slopping)을 방지하기 위해서 아르곤이 산소와 함께 용융물로 송풍되는 염기성 산소 제련법을 설명하고 있다. 이 특허에서 논의된 바와 같이, 실리콘, 망간 등은 초기 송풍단계에서 우선적으로 산화된다. 금속성 불순물이 산화된 후, 더 많은 산소가 용융물에서 탄소와 반응하도록 사용될 수 있고, 이것은 일산화탄소의 생성을 증가시키게 된다. 이 단계에서 더 많은 일산화탄소가 발생하여 슬로핑과 같은 것이 발생한다. 특허 제 4,210,442호에 따르면, 아르곤은 슬로핑이 멈출 때까지 산소와 함께 용융물로 송풍된다. 이 특허에 기술된 방법의 실시예에서, 초기 산소유동속도는 아르곤을 분사할 때 유지된다.

특허 제 4,514,220호는 조(bath)를 형성하고 용융금속 충전물을 갖는 상부 송풍 용기에서 스테인레스강을 만드는데 사용되는 혼합가스를 송풍하는 방법을 나타낸다. 그 방법은 송풍을 통해 충전물의 표면 하부로 불활성 가스를 공급하는 것을 포함한다. 상부 송풍이 시작된 후, 불활성 가스는 상부 송풍 유속이 감소될 때 산소와 함께 분사된다. 상부 송풍 불활성 가스가 용융물의 탈탄화 기간동안에 형성된 일산화탄소를 희석시키는데 사용되는 동안, 하부 불활성 가스 유동은 조의 교반(stirring)을 생성시키는데 사용된다.

혼합가스송풍은 저질소 강을 생산하고 가스를 제거하기 위해 스테인레스강을 생산할 때 크롬의 산화를 최소화하는데 사용되었다. 미국 특허 제 5,374,297호에 기술된 다른 방법에 있어서, 불활성 가스의 유동은 탄소를 함유한 연료가 산소와 함께 로내로 공급될 때 사용된다. 불활성 가스는 미리 연소하는 것을 방지하도록 연료와 산소유동 사이의 관계로 분사된다.

최적 로 작업을 유지하는 반면 송풍동안에 철산화물을 함유하는 물질 공급을 촉진하는 공정이 필요하였다. 철산화물이 용융물에 부가될 때 일산화탄소의 발생은 철산화물이 감소되므로서 증가된다. 종래의 실시는 용융물에 철광석 펠리트를 부가할 때 산소유동을 감소시켰다. 송풍하는 동안 산소유동의 이런 감소는 다수의 단점을 갖는다. 감소된 분사 모멘트와 조내로의 침투는 공급물질에 의해 이미 공급된 철산화물에 부가하여 슬래그에서 더 많은 철산화물이 발생한다. 또한 산소유동의 감소는 조의 교란을 감소시키고 다음 철광석 또는 산화철의 반응과 용융비를 감소시키므로서, BOF의 실시에 나쁜 영향을 끼친다.

본 발명은 BOF의 최적 실시에 영향을 끼치는 것 없이 송풍 동안에 철산화물 단위체를 부가하는 것을 가능하게 하는 혼합가스를 송풍하는 기술을 사용하는 향상된 염기성 산소 제강법을 제공한다. 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 송풍이 시작된 후 BOF로 철산화물을 함유하는 물질을 공급하고, 일산화탄소의 발생과 이에 따른 슬로핑을 감소시키기 위해서 철산화물을 함유하는 물질을 공급하는 동안 불활성 가스를 공급하는 단계, 분사를 설계된 그대로 유지시키기에 충분한 양으로 불활성 가스로 가스 유동을 보충하고 공급하는 동안 산소량 유동속도를 감소시키므로서 실행되는 불활성 가스를 공급하는 단계를 포함한다.

본 발명의 방법을 실시하는데 있어서, 산소는 용융물의 탄소를 산화시키고 철산화물을 감소시키는 조합된 효과에 의해 발생된 일산화탄소의 발생으로 발생하는 슬로핑을 방지하는 충분항 양으로 용융물에 철산화물 유니트를 공급하는 동안 감소된다. 부가적으로 슬로핑을 방지하기 위해, 본 발명의 방법은 불완전연소 가스 및/또는 높은 후드 압력에서 높은 일산화탄소 함량을 피한다. 분사유동을 설계된 그대로 유지시키기에 충분한 양의 불활성 가스로 감소된 산소유동을 보충하는 주요 특징은 조로 들어가는 가스분사의 침투성과 조의 교란이 감소되지 않는다는 것을 보장한다. 이것은 감소된 용융속도, 철산화물로 감소된 반응 및 펠리트를 공급하는 동안 단순히 산소유동을 아래로 하강시키는 종래의 실시에서 발생하는 슬래그에서 증가한 철산화물의 문제들을 피한다.

송풍하는 동안 저가의 철산화물을 함유하는 물질을 부가하도록 성능을 증진시키므로서, 본 발명의 방법은 용기의 생산성능을 유지하는 동안 송풍로에서 나오는 용융물에 따라 그리고 더 비싼 고철부가물에 대한 필요를 감소시킨다. 용융물과 고철에 대한 필요의 감소는 BOF 공정의 유연성을 향상시킨다. 예컨대, 평판을 주물하는 동안 용융물의 필요를 감소시키므로서, 가능한 한 반복적으로 그리고 경제적으로 용융물을 생산하는 것이 가능하다. 부가로 비용을 절감하는데 있어, 고유 조성의 가변성을 갖는 고철 필요의 감소는 강철에 더 높은 열량을 제공하고 화학작용을 제어하는 작동기의 성능을 향상시킨다.

본 발명의 방법은 BOF 공정에 관한 것으로서 여기서 철산화물 단위체는 송풍하는 동안 용융물에 공급된다. 일반적으로 위에서 논의된 바와 같이, 용융물에 철산화물을 부가하는 것은 슬로핑과 일산화탄소의 과잉발생의 위험을 증가시킨다. 이 위험은 산소유동을 감소시키고 불활성 가스로 가스유동을 보충하고 공급하는 동안에 극복되어 총유동이 용융물의 최대 침투 및 교란의 발생으로 분사를 처음 그대로 유지시키도록 설계된 것과 실질적으로 같은 것이다.

본 발명은 불활성 가스로 아르곤과 질소를 사용하므로서 실행될 수 있다. 질소를 사용할 때 송풍은 조에서 과잉량을 용융시키는 것과 이에 따른 상기 질소를 초과시키는 것을 피하도록 제어되어야 한다. 질소 픽업은 송풍 사이클 동안 질소 분사를 처리하는 시간과 송풍되는 질소 가스의 양을 좌우한다. 흡수비가 하부 조 온도보다 낮기 때문에 송풍에서 초기 질소 분사가 강에서 질소 픽업을 최소화한다는 것을 알았다. 부가로, 그 후 일산화탄소 가스 발생은 조에서 나오는 질소를 제외하고 약간 넘칠 것이다. 강철의 질소 함량 등급을 낮추기 위해 또는 불활성 가스의 송풍 시간을 연장시키기 위해, 아르곤은 전체 혼합가스를 송풍하는 사이클 또는 혼합가스를 송풍하는 사이클의 후부 중 어느 한 기간 동안 불활성 가스로 사용될 수 있다.

본 발명의 주요 장점은 새로운 혼합 가스 송풍과 펠리트 공급 기술이 기존 용융공장 장비를 사용하여 실시될 수 있다는 것이다. 실시예로서, 펠리트가 분당 3000파운드로 공급되고 26,200 SCFM의 일반 속도로 산소 유동을 공급할 수 있는 기존 시스템을 사용하여 강철이 14회 용융작업 되었다. 5,200 SCFM으로 분사할 수 있는 질소 첨가 시스템은 변형없이 사용되었다.

시스템이 작동되었을 때, 26,200 SCFM의 정상 산소유동속도는 21,200 SCFM의 속도로 감소되었고 달리 질소로 대체된 다른 산소 유동 속도는 5,200SCFM의 속도로 분사되었다. 펠리트의 부가량, 질소 송풍기간, 질소 송풍 시기는 아래 표로 제공된 데이터를 얻도록 변화된다.

시스템이 작동되었을 때 어떤 용융작업도 슬로핑되지 않고 몇몇 용융작업에서 시스템이 작동되자마자 곧 슬로핑이 멈추었던 것이 관찰되었고, 이것에 의해 질소 유동과 펠리트 공급이 양호한 슬로핑 억제제라는 것을 확신하게 되었다. 14회 용융작업한 생산물에서 관찰된 탁월한 슬로핑 실시는 처음 5분 50초간 송풍하도록 시작되는 공급과 함께 임계 슬로핑 기간을 지속하는 20,000파운드에 도달하는 양으로 펠리트 부가를 촉진했다. 정상 질소 픽업이 정상 용융작업을 하는 동안 30 PPM에서 20 PPM으로 감소되는 것을 경험했다. 2회 용융작업에서, 하강할 때 질소가 의도적으로 증가되는 반면, 다른 용융작업시 질소는 질소 송풍이 펠리트 공급기의 불규칙성으로 인하여 즉 속도 저하 또는 재밍(jamming)으로 인하여 불필요하게 연장되기 때문에 더 높아졌다. 일반적인 고철 충전물에서 나오는 정상 황 입력부하가 일반적으로 감소되기 때문에, 황 제어는 고철 편석이 없어도 양호했다.

실시 결과에 근거하여, 예비 해석은 하강시 질소 함량의 다른 세 수준을 인가할 수 있는 펠리트 부가량을 예상하도록 하였다. 예상된 펠리트 부가량은 표에 포함된다. 펠리트 양은 (1) 3,000 파운드의 플럭스(flux)를 갖는 초기 충전물, (2) 질소 첨가물을 갖는 분당 3,000 파운드의 초기에 측정된 공급물, (3) 질소 첨가물없이 분당 3,000 파운드 (총 5,000 파운드)의 마지막에 측정된 속도를 포함하도록 계산된다. 마지막에 측정된 공급량은 약간의 슬로핑 위험을 갖는 송풍으로 300 내지 352 산소 단위 (약 12내지 14분)가 될 수 있다.

N₂송풍 말기시 O₂단위	기대되는 펠리트 소비량	감소시 기대되는 질소
220	20,000	27
260	25,000	31
280	28,000	34

(N₂송풍 개시시 140 O₂유니트 여기서 1단위 = 소비된 1000SCF O₂)

본 발명의 실시가 송풍을 통해 양호한 펠리트 소비를 보장하고 펠리트 소비량이 질소 송풍 기간과 하강시 질소 함량에 따라 변할 것이다라는 것이 표1 로 제공된 데이터로 알게 될 것이다.

다른 특징, 장점 및 본 발명의 더 완전한 이해를 아래 청구의 범위로 갖게 될 것이다. 첨부한 청구의 범위내에서 본 발명이 상술한 것 이상으로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

산소가 강철을 제련하도록 용융물로 송풍되고 불활성 가스가 슬로핑을 방지하도록 용융물로 송풍되는 BOF공정에 의해 용융물을 용융하고 제련하는 방법에 있어서,

a)송풍이 시작된 후에 BOF로 철산화물을 함유하는 물질을 공급하는 단계

b)일산화탄소 발생과 이에 따른 슬로핑을 감소시키기 위해서 철산화물을 함유하는 물질을 공급하는 동안 불활성 가스를 공급하는 단계

c)분사 유동의 유지성과 용융물내로의 침투성이 실질적으로 변하지 않도록 어떤 양의 불활성 가스로 감소된 산소유동을 공급하고 보충하는 동안 산소량 유동속도를 감소시키므로서 실행되는 불활성 가스를 상기 단계로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 BOF공정에 의해 용융물을 용융하고 제련하는 개선된 방법.
제 1항에 있어서, 불활성 가스는 철광석을 함유하는 물질을 공급하는 전체 시간동안 BOF로 송풍되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 불활성 가스와 철산화 물질은 송풍을 시작한 후 5분 내지 10분 동안 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.