KR20010100203A

KR20010100203A - 용선용 탈규제

Info

Publication number: KR20010100203A
Application number: KR1020000013260A
Authority: KR
Inventors: 최봉호; 정태정
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2000-03-16
Publication date: 2001-11-14

Abstract

본 발명은 용선용 탈규제에 관한 것으로서, 탈규제로서 소결더스트 및 분생석회를 이용해 용선에 인젝션함으로써, 탈규효율향상, 작업환경 오염방지는 물론 대형사고를 유발시킬 수 있는 포밍발생을 줄이고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소결더스트 70~90wt와 분생석회 10~30wt로 조성되고, 그 입도가 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 용선용 탈규제를, 그 기술적 요지로 한다.

Description

용선용 탈규제{A DESILICONIZER FOR MOLTON PIG IRON}

본 발명은 용선을 전로에 장입하기 전에 불순물인 인(燐)을 제거하기 위하여 토페도카(TORPEDO LADLE CAR)에서 용선중 규소를 제거할 때 사용되는 용선용 탈규제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소결더스트와 분생석회를 혼합하여 제조된용선용 탈규제에 관한 것이다.

전로에서 탈린(脫燐)처리된 용선을 사용하기 위해서는, 전로 이전단계에서 용선탈린을 실시해야 하는데, 그 효율을 증대시키기 위해서는 고로 주상이나 탕도에서 탈규제를 이용해 용선중의 규소를 일정비율까지 제거해야만 한다.

즉, 용선 탈린작업을 하기 위해서는, 하기 표1에 나타난 바와 같은 용선을 탈규처리한 후 용선중 규소의 함량을 일반적으로 0.08~0.15로 낮추어 주어야 하는 것이다.

성분	C	Mn	Si	P	S	Ti
wt.	4.0~4.6	0.2~0.4	0.2~0.6	0.07~1.10	0.02~0.04	0.02~0.06

일반적으로 공지된 고로에서의 용선탈규소작업은 도1에 나타난 바와 같이, 고로(8)에서 토페도카(6)에 용선을 흘러보내는 중간과정인 탕도(9)나 경주통(11)에서 실시하는데, 탈규제는 저장호퍼(12) 및 탈규제 평량호퍼(13)를 거쳐 탕도에 투입한다. 도1에서 미설명 부호 "7"은 용선을, "10"은 드라이 피트를, 그리고 "14"는 스크류 컨베이어를 나타낸다. 상기 투입되는 탈규제는 1mm 이상의 과립이며 주로 소결반광이나 밀스케일(mill scale) 같은 산화철이 사용된다. 상기 탕도는 깊이가 얕기 때문에, 탈규제는 탕도에 투입되어 토페도카까지 흘러가는 과정과 토페도카에서 탈규소반응을 하게 된다.

상기와 같은 고로 탕도에서의 탈규소작업은 간이방식으로, 탈규제 투입설비만 갖추어져 있으면 작업은 가능하다는 장점은 있으나, 다음과 같은 문제점을 가진다.

첫째, 탕도의 깊이가 너무 얕기 때문에 탈규제의 반응효율이 낮으며,

둘째, 용선탕면에 투입되기 때문에 다량의 분진이 발생하며,

셋째, 탈규제로서 주로 밀스케일(mill scale)이나 소결공장에서 나오는 소결반광을 사용하기 때문에, 토페도카 내부에서 반응시 포밍(foaming)이 다량발생하여 설비의 대형사고를 유발시킨다.

한편, 상기한 문제점을 하기와 같은 토페도카내부에서의 반응과 관련하여 살펴보면 다음과 같다.

Si + 2FeO = (SiO₂) + 2Fe

C + FeO = CO + Fe

C + 2FeO = CO₂+ 2Fe

상기 반응식1의 용선중 규소(Si)는 소결반광이나 밀 스케일 같은 과립의 산화철(FeO)로서 탕도에서 투입된 탈규제와 반응하여 (SiO₂)형태로 산화되고 슬래그로 되어 제거된다. 이 때, 생성된 산화규소(SiO₂)는 점도가 매우 큰 물질로서, 토페도카 내부에 다량 존재하면 반응식(2),(3)에 의해 생성된 이산화탄소 및 일산화탄소가 외부와의 차단에 의해 토페도카 상부에 있는 슬래그를 밖으로 오버플로우(OVERFLOW)시키는 포밍(FOAMING)현상을 유발하여 대형사고를 일으키게 된다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 탈규제로서 소결더스트 및 분생석회를 이용해 용선에 인젝션함으로써, 탈규효율향상, 작업환경 오염방지는 물론 대형사고를 유발시킬 수 있는 포밍발생을 줄이고자 하는데, 그 목적이 있다.

도1은 고로에서의 탈규작업을 위한 설비구성도

도2는 토페도카에서의 탈규작업을 위한 설비구성도

*도면 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 분체 저장 호퍼(HOPPER), 2: 디스펜서(DISPENSER),

3: 취입배관, 4: 랜스(LANCE),

6: 토페도카(TORPEDO LADLE CAR),

8: 고로(BLAST FURNACE), 9: 탕도

11: 경주통, 12: 탈규제 저장호퍼(HOPPER),

13: 탈규제 평량호퍼(HOPPER)

본 발명은 소결더스트 70~90wt와 분생석회 10~30wt로 조성되고, 그 입도가 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 용선용 탈규제에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 탈규작업은 도2에 나타난 바와 같이, 용선이 들어있는 토페도카에 인젝션(INJECTION)하기 전에 분체저장호퍼(1)에 들어 있는 각각의 소결더스트와 분생석회를 일정량만큼 디스펜서(2)에 평량해 놓은 다음, 용선의 성분을 확인하여 탈규량이 많을 경우는 분생석회의 비율을 높게 설정하고, 두개의 디스펜서의 평량이 완료되면 가압시킨 후 취입배관(3) 및 랜스(4)를 통하여 탈규제를 토페도카(6)에 취입하므로써 행해진다. 도2에서 미설명 부호 "5"는 후드를 나타내고, "7"은 용선을 나타낸다.

이 때, 탈규제인 소결더스트와 분생석회는 다음과 같은 역할을 한다.

먼저, 본 발명에서 사용된 소결더스트에 대하여 설명한다.

제철소의 소결공정에서는 철광석과 생석회를 이용하여 소결작업을 실시하여 용광로에서 사용될 소결광을 제조하는데, 이 때 발생되는 더스트가 바로 소결더스트이다.

상기 소결더스트는 그 일례를 나타내는 하기 표2에도 나타난 바와 같이, 산소함량을 좌우하는 전철함량이 높고 생석회(CaO)까지 함유되어 있어 용선중의 규소와 반응하여 탈규반응은 물론, 생석회에 의한 염기도 상승에 의해 슬래그의 점도를 낮추어주는 역할을 하여, 탈규제의 주성분으로서 큰 역할을 한다.

성분

전철

CaO

SiO₂

MgO

Al₂O₃

TiO₂

Mn

K₂O

Na₂O

S

C

산소

wt

48.72±5

13.25±3.0

7.85±2.0

2.70

2.56

0.20

0.26

0.17

0.10

0.150

1.92

22.12±5.0

본 발명에 있어서, 상기 소결 더스트는 상기 반응식 1과 같이 용선중의 규소와 반응하는데, 탈규제로서 소결더스트만을 전량(100) 사용하면 슬래그중 산화규소(SiO₂)가 다량 발생하여 염기도(aO)/(iO₂)가 1.5 이하가 되어 슬래그의 점도가 높아지므로, 슬래그 포밍을 유발시킬 수 있기 때문에, 소결 더스트 단독으로는 탈규제의 역할을 행할 수가 없다. 따라서, 별도의 슬래그 포밍을 억제시킬 수 있는 원료가 추가되어야 한다.

용선[Si]이 0.05이하인 경우에는 소결더스트 90분생석회 10의 조성으로도 염기도가 2.0 이상이고 점도가 낮은 슬래그가 되어 탈규조업중 슬래그 포밍발생이 없기 때문에, 상기 소결더스트의 최대 함량은 90로 설정하는 것이 바람직하다.

반면에, 상기 소결더스트의 함량이 70이하가 되면 슬래그 중의 염기도가 3.0 이상이 되어 탈규조업중 탈황반응이 일어나고, 또한 슬래그 포밍 또한 일어나지 않아 조업은 가능하지만 슬래그의 염기도가 2.0 이상만 되면 슬래그 포밍을 억제할 수가 있는데 필요이상이 분생석회를 사용함으로써 원래 목적인 탈규반응에 필요한 소결더스트량이 부족하여 탈규반응은 상대적으로 하락하게 되는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 상기 소결더스트의 함량은 70~90wt로 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 소결더스트와 함께 본 발명에서 사용되는 분생석회는 생석회를 분쇄기로 분쇄하여 1mm 이하의 입도로 분쇄한 것으로서, 그 성분의 일례가 하기 표3에 나타나 있다.

성분	SiO₂	CaO	Al₂O₃	MgO	Fe₂O₃	기타
wt	2.20±2.0	88.53±5.0	0.89	7.30±3.0	0.89	0.19

상기 표3에 나타난 바와 같이, 분생석회는 생석회(CaO)를 주성분으로 하고 있고 소결더스트중의 생석회와 함께 슬래그의 염기도를 높여주어 탈규작업시 일어날 수 있는 포밍을 억제시키는 작용을 한다.

분생석회는 상기한 바와 같이 탈규량이 많을 경우 슬래그 점도가 높아지는 것을 방지하는 것으로, 염기도를 적정치인 2.0 이상으로 맞추어 슬래그의 점도를 낮춤으로써, 토페도카 내에 있는 일산화탄소(CO)나 이산화탄소(CO₂)가스가 잘 배출되어 포밍이 발생되지 않도록 한다.

상기 분생석회의 함량이 30보다 많을 경우에는 탈규제를 많이 투입한 경우로서, 포밍을 방지할 수 있으나 소결더스트량이 상대적으로 적게 되어 탈규효율이 저조하기 때문에 오히려 더 많은 탈규제를 투입해야 하는 문제를 가지고 있다.

반면에 그 함량이 10미만인 경우에는 염기도가 2.0 이하로 되어 전기한 바와 같이 점도가 높은 슬래그가 형성되면서 슬래그 포밍을 유발하게 된다. 따라서, 본 발명에 있어서 분생석회는 10~30wt로 첨가하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 용선중의 규소함량과 탈규제중의 분생석회 함량과의 관계를 나타내면 다음과 같다.

구분	A	B	C	D(비교)
탈규소량	0.05	0.20	0.35	0.20
탈규제중 분생석회 비율()	10	20	30	10
염기도	2.0	2.0	2.0	1.3
탈규제 투입 원단위(kg/T)	11.0	30.0	45.0	30.0

상기 표4에 나타난 바와 같이, A의 경우는 탈규소량이 적으므로 탈류제중의 분생석회 비율을 10만 해도 염기도가 2.0 이상이 되어 슬래그 포밍현상없이 작업을 할수 있다. 반면, D(비교)의 경우는 탈규소량이 0.20인데 비하여 탈규제중의 분생석회 비율을 10만 할 경우 염기도가 1.3밖에 나오지 않아 작업 도중에 슬래그 포밍현상이 발생하게 된다. 즉, B와 같이 분생석회비율을 20로 해야 된다. 따라서, A,B,C와 같이 탈규소량에 따라 분생석회 비율을 조정하여 염기도를 2.0 이상으로 유지하여 사용하면 슬래그 포밍현상없이 작업을 진행할수가 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

하기 표5와 같이 조성되는 탈규제를 이용하여, 250톤의 용선이 들어있는 토페도카에 취입속도를 300kg/분, 캐리어가스(carrier gas) 유량은 5.0~7.0N㎥/분, 취입압력은 4.0~5.0kg/㎠으로 하여 탈규작업을 실시하고, 포밍발생여부를 조사한 후 그 결과를 하기 표5에 나타내었다. 탈규후 목표 규소는 0.15로 하였으며 사용되는 탈규제 원단위는 규소 0.01당 1.5kg/톤, 입도는 0.1mm였다.

구분	종래재	비교재1	비교재2	발명재1	발명재2	발명재3
탈규제원료조성비()	소결반광	100	0	0	0	0	0
	소결더스트	0	100	60	90	80	70
	분생석회	0	0	40	10	20	30
탈규전 규소함량()	0.35	0.35	0.35	0.20	0.35	0.50
탈규후 규소함량()	0.20	0.21	0.19	0.14	0.14	0.15
포밍발생여부	불량	불량	보통	우수	우수	우수

상기 표5에서 알 수 있는 바와 같이, 탈규전 규소가 0.35인 용선에서 종래 탈규제를 사용한 경우에는 조업말기에 슬래그 포밍이 발생하여 도중에 중단하는 결과가 나타났고, 탈규후의 규소값도 목표에 미달하는 0.20를 나타내었다.

비교재(1)의 경우는 분생석회 투입없이 전량 소결더스트만을 사용한 결과,염기도가 낮게 나와 종전 고로탈규제와 같이 작업도중에 슬래그 포밍이 발생하여 작업이 중단되었으며, 이로 인해 탈규후 규소값이 목표치보다 미달인 0.21의 결과를 나타내었다.

비교재(2)는 본 발명재와 같이 탈규제에 분생석회 비율을 40로 하여 혼합한 것으로 작업중 슬래그포밍 현상은 발생하지 않았으나, 탈규후 규소함량이 0.19로 나타나 탈규효율이 저조한 결과를 나타내었다.

반면에, 본 발명의 발명재(1)~(3)은 탈규소량과 슬래그 염기도 2.0 이상을 고려하여 탈규소량별 분생석회 함량을 조정하여 시험한 결과, 슬래그 포밍발생없이 전량 목표치보다 우수한 값을 나타내었다.

따라서, 본 발명재는 탈규소량에 따라 슬래그 염기도를 2.0 이상이 되도록 분생석회의 함량을 조정하여 사용하기 때문에, 작업중 슬래그 포밍현상의 발생도 없고 탈규제 효율도 우수한 결과를 가져오게 된것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 탈규효율을 향상시키고 작업환경의 오염을 방지할 수 있으며, 포밍발생도 저감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 활용하지 못하고 폐기되는 소결더스트를 탈규제로 재활용하여 유효자원화함으로써, 용강의 제조원가를 절감할 수 있는 효과도 있는 것이다.

Claims

소결더스트 70~90wt와 분생석회 10~30wt로 조성되고, 그 입도가 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 용선용 탈규제