KR20020023583A

KR20020023583A - 전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법

Info

Publication number: KR20020023583A
Application number: KR1020000055977A
Authority: KR
Inventors: 손호상; 임문석; 서성모
Original assignee: 이구택; 주식회사 포스코
Priority date: 2000-09-23
Filing date: 2000-09-23
Publication date: 2002-03-29

Abstract

본 발명은 용광로에서 출선된 용선을 전로에 장입하기 전에 상기 용선에 생석회, 소결광과 함께 상기 소결광 투입량의 일부분을 전로 슬래그로 대체 첨가하여 탈린작업을 수행할 수 있도록 한 전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법에 관한 것이다.

본 발명은 용광로에서 출선된 용선의 탈린방법에 있어서, 상기 용선에 생석회, 소결광 및 상기 소결광 투입량의 1/4~1/3에 해당하는 전로 슬래그를 첨가하여 탈린하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 의하여 공해물질인 형석을 사용하지 않고도 래들 슬래그의 재화를 촉진, 탈린반응에 유리하게 작용하여 탈린후 성분의 편차를 대폭 감소시킬 수 있으며, 환경보호는 물론 전로 정련반응의 부산물인 전로 슬래그를 탈린 보조제로 사용할 수 있으므로 자원 재활용 측면에서도 매우 유용한 효과가 있다.

Description

전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법{Dephosphorization method of hot metal by using converter slag}

본 발명은 전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법에 관한 것으로, 특히 용광로에서 출선된 용선을 전로에 장입하기 전에 상기 용선에 생석회, 소결광과 함께 상기 소결광 투입량의 일부분을 전로 슬래그로 대체 첨가하여 탈린작업을 수행할 수 있도록 한 전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법에 관한 것이다.

산업 환경의 고도화에 의하여 고급강에 대한 수요가의 요구가 보다 엄격해짐에 따라 고청정강의 품질 향상이 중요한 과제로 대두되고 있다. 종래에는 고로에서 제조된 용선은 래들(ladle) 혹은 토페도(torpedo)라 불리는 용기에 담아 이송하여 전로에 장입하고 강으로의 정련은 전로에서만 하였다. 그러나 고청정강의 제조는 전로 정련만으로는 충분하지 않을 뿐 아니라 효율도 좋지 않기 때문에 일부의 정련기능을 전로의 전,후공정으로 분담시키는 방법이 실용화되어 있다.

일반적으로 용선 중에는 약 0.1%의 인(P)이 함유되어 있으며, 이러한 [P]는 예비처리, 전로정련, 2차정련 공정을 거쳐서 강재의 성질에 해가 없을 정도로 제거 시키고 있다. 그러나 열역학적으로는 비교적 저온(약 1350℃ 전후)인 용선단계에서의 탈린 처리가 가장 바람직하며 산화탈린을 위해서는 산소를 취입하는 것이 필요하다. 그리고 취입된 산소와 반응한 [P]는 부원료로 투입된 생석회와 다음의 반응식에 따라 슬래그로 제거된다.

3(CaO) + 2[P] + 5[O] = (3CaOㆍP₂O₅) (1)

4(CaO) + 2[P] + 5[O] = (4CaOㆍP₂O₅) (2)

이러한 용선 탈린법은 저린강 제조를 위한 예비 탈린법으로 연구되어 토페도 혹은 오픈 래들내의 용선에 생석회계 플럭스 혹은 소다회를 취입하는 방법이 개발되어 실용화되어 있다. 탈린제로 사용되는 생석회는 융점이 높기 때문에 예비처리 온도에서 재화가 불충분하여 대부분 매용제로서 형석을 사용하고 있다. 한편 소다회는 탈린-탈황을 동시에 처리할 수 있는 장점을 가지고 있으나 내화물의 침식에 악영향을 미치기 때문에 특수한 경우를 제외하고는 사용하지 않으며 대부분생석회-형석-소결광을 이용하여 탈린처리를 실시하고 있다.

용선의 탈린은 산소를 취입하여 산화반응을 일으켜 [P]를 산화물로 만들고 이를 생석회와 반응시켜 안정화 시켜서 제거하고 있다. 일반적으로 예비처리 공정에서의 산소원으로는 소결광을 이용하고 있다, 그리고 생석회는 고융점 물질로서 예비처리 온도에서 쉽게 반응하지 않기 때문에 매용제로서 형석을 투입하고 있다. 그러나 형석은 불소성분을 함유하고 있는 대표적인 공해물질이기 때문에 형석을 대체하여 래들 슬래그의 재화를 촉진하여 탈린반응에 유리하게 작용하도록 하는 물질의 개발이 필요하다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 망간광석을 투입하여 탈린반응을 촉진하고 있으나 고가의 망간광석이 다시 슬래그로 제거되면서 자원손실을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 용선중의 탈린 처리를 위해 사용되는 소결광의 일부를 전로 슬래그로 대치첨가하는 것에 의해 환경 오염이나 자원 손실의 발생을 억제하고, 탈린 반응을 촉진할 수 있는 전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법에 있어서의 전로 슬래그 투입비에 따른 탈규소율을 나타낸 그래프도.

도 2는 본 발명에 따른 전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법에 있어서의 전로 슬래그 투입비에 따른 탈망간율을 나타낸 그래프도.

도 3은 본 발명에 따른 전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법에 있어서의 전로 슬래그 투입비에 따른 탈린율과 종래의 방법으로 처리한 경우의 탈린율을 비교한 그래프도.

상기한 목적을 달성하기 위하여 용광로에서 출선된 용선의 탈린방법에 있어서, 상기 용선에 생석회, 소결광 및 상기 소결광 투입량의 1/4~1/3에 해당하는 전로 슬래그를 첨가하여 탈린하는 것을 특징으로 하는 전로 슬래그를 이용한 용선의탈린방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 기술요지는 용광로에서 출선된 용선을 전로에 장입하기 전에 예비처리로서 용선에 생석회와 형석 및 소결광을 첨가하여 상기 용선의 탈린처리를 하는 방법에 있어서, 공해물질인 상기 형석을 미첨가하고, 상기 소결광 투입량의 1/4 내지 1/3에 해당하는 양을 전로의 정련 과정에서 발생하는 부산물인 전로 슬래그로 대치첨가하여 탈린작업을 수행하는 데 있다.

본 발명에서는 산소원으로서 산화철 성분과 MnO등을 함유하고 있으면서 고염기도(CaO/SiO₂)인 전로 슬래그를 탈린제 및 형석 대용으로 사용하였다. 전로 슬래그의 성분 분석 예를 아래의 표 1에 나타내었다.

구 분	T.Fe	CaO	SiO₂	MgO	MnO	Al₂O₃	P₂O₅	염기도
전로슬래그	19.75	36.83	11.40	6.48	3.75	4.35	1.57	3.23

위의 표 1에 나타낸 바와 같이 전로 슬래그 중에서는 대부분 FeO로 존재하는 철분이 약 20%를 차지하며, 생석회 성분이 약 37%로서 염기도는 약 3.2 정도를 나타내고 있다. 그리고 전로에서의 탈린반응에 의해 제거된 P가 P₂O₅의 형태로 약 1.6% 함유되어 있다. 그러나 전로 조업과 비교하여 처리온도가 낮은 용선 예비처리 조건에서는 예를 들어 슬래그 조성이 동일하여도 열역학적으로는 탈린능이나 산화력이 증대한다.

또한 일반적으로 전로에서의 탈린 분배비는 약 100 정도로 보고 있으나 용선 예비처리 단계에서는 약 300 정도이므로 전로에서 탈린 반응에 사용된 슬래그라도 아직 탈린에는 여유가 있다. 그 결과 용선 예비처리에서는 전로 슬래그 중의 CaO나 FeO 및 기타의 유가 산화물의 재이용에 의한 첨가성분의 보다 효율적인 활용이 기대된다.

특히 전로 슬래그는 고온에서 용융되어 재화가 충분히 이루어진 상태이다. 따라서 용선 단계의 탈린처리에서 슬래그 재화를 위하여 투입하는 형석을 대체할 수 있는 가능성을 가지고 있다.

또한, 상기 전로 슬래그의 투입비를 소결광 투입량 대비 1/4~1/3로 한정한 것은 1/4 이하에서는 형석을 투입하지 않기 때문에 슬래그 재화가 미약하여 탈린에 불리하게 작용하고, 1/3 이상에서는 소결광에 비하여 전로 슬래그의 함유량이 낮기 때문에 산화력 부족에 따라 탈규소 및 탈린에 불리하게 작용하므로 결과적으로 높은 탈린율을 얻기 위해서는 전로 슬래그의 투입비를 소결광 투입량 대비 1/4~1/3로 하는 것이 바람직하다.

아래의 표 2에는 전로 슬래그의 용융특성을 측정한 결과를 나타내었다. 용융점이 용선 온도보다 다소 높으나 기존의 탈린제로 투입하는 생석회와 비교하면 매우 낮은 온도이며, (T.Fe)를 일정량 함유하고 있기 때문에 슬래그 재화에 매우 유리하게 작용할 것으로 판단된다. 따라서 형석은 전혀 투입하지 않고도 일정량의 전로 슬래그를 투입하면 탈린에 효과적으로 작용한다.

연화점	용융점	유동점
1326℃	1333℃	1362℃

이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

(실시예)

우선, 용선의 탈린처리는 100톤 용량의 용선 래들에 약 80톤의 용선을 수선하여 용선 탈린 처리장에서 침지랜스를 통하여 생석회를 질소가스와 함께 용선 중에 취입한다. 그리고 래들의 상부에는 용선 중의 규소농도에 따른 소결광을 연속적으로 투입하고 슬래그의 재화를 촉진하기 위하여 형석 약 100kg~200kg을 투입한다. 본 발명에서는 형석을 전혀 투입하지 않고, 소결광의 일부를 전로 슬래그로 대체하여 투입하였다. 탈린 반응은 용선 중의 규소가 우선 산화제거된 후에 일어나고, 용선 중의 망간 농도가 낮을수록 양호하게 일어나므로 소결광/전로 슬래그의 투입비에 따른 탈규소율, 탈 망간율 및 탈린율을 비교하였다.

첨부된 표 3에는 종래의 방법과 본발명의 실시예를 비교하여 나타내었다. 종래의 예에서는 전로 슬래그는 전혀 투입하지 않았으며 본 발명에서는 형석을 전혀 투입하지 않았다. 그리고 투입비는 용선 100톤에 대하여 투입한 소결광/전로 슬래그의 비를 나타내고 있다. 그리고 처리 결과를 도 1 내지 도 3에 나타내었다.

우선 도 1에는 단위 용선당 소결광과 전로 슬래그의 투입비율(이하 투입비)에 따른 탈규소율을 나타내었다. 탈규소율은 투입비의 증가에 따라 증가하였다. 즉 소결광을 많이 투입할수록 높은 탈규소율을 나타내었다. 그러나 전체적으로 편차가 약 20%정도로 매우 크며, 투입비가 약 3 이상일 경우에는 탈규소율에 큰 차이가 나지 않았다. 즉 전로 슬래그를 소결광 투입량의 약 1/3 수준 이하로 투입할 경우에는 탈규소율에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

도 2에는 투입비에 따른 용선 중의 망간의 제거율을 나타내었다. 망간의 경우에도 편차는 매우 심한 편이지만, 투입비의 증가에 따른 탈망간율은 규소의 경우와 마찬가지로 증가하였다. 그러나 투입비가 약 2이상이 되면 투입비에 따른 탈망간율의 차이는 나타나지 않았으며 탈규소율에 비하여 낮은 제거율을 나타내었다. 이러한 차이는 전로 슬래그 중의 (MnO)의 영향에 의한 것으로 망간은 평형 분배비에 따라 거동하기 때문에 완전히 제거되지는 않는다. 그리고 망간의 경우 탈린에 영향을 미치지 않는다면 가능한 적게 제거되는 것이 바람직하므로 탈규소율과 비교하면 전로 슬래그의 투입비는 2~4 정도가 적절한 것으로 나타났다.

도 3에는 투입비에 따른 탈린율을 나타내었다. 탈린율도 탈규율과 마찬가지로 투입비가 약 3정도까지는 투입비의 증가에 따라 탈린율이 급격하게 증가하지만 그 이상에서는 큰 차이가 없으며 4이상 되면 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 따라서 높은 탈린율을 얻기 위해서는 소결광 투입량의 약 1/3~1/4 정도의 전로 슬래그를 투입하는 것이 가장 적절한 것으로 나타났다. 이 투입비에서 탈규소율도 높게 나타나 탈린에 유리할 것으로 판단된다.

이러한 결과는 투입비가 너무 낮을 경우, 즉 전로 슬래그 투입량이 과다할 경우 소결광에 비하여 전로 슬래그의 산소 함유량이 낮기 때문에 산화력이 부족하여 탈규 및 탈린에 불리하게 작용하고 너무 높으면 형석을 투입하지 않기 때문에슬래그 재화가 미약하여 탈린에 불리하게 작용하기 때문인 것으로 생각된다.

또한 도 3에는 전로 슬래그를 전혀 투입하지 않고 기존의 방법으로 생석회, 소결광, 형석을 투입한 경우의 탈린율을 비교하여 나타내었다. 탈린율은 45~72%로 넓은 분포를 가지고 있다. 본 발명의 경우 전로 슬래그의 투입비를 3~4수준으로 조정하면 약 70% 전후의 높은 탈린율을 나타내고 있다. 이러한 차이는 종래의 방법에서는 고융점인 생석회가 래들 내에서 완전히 재화되지 못하는 경우가 발생하여 산화된 인 성분이 다시 용선으로 되돌아가는 복린 현상이 발생하였기 때문으로 판단된다.

반면에 본 발명에서는 전로의 고온에서 일차적으로 재화된 생석회 성분을 함유하고 있는 전로 슬래그를 투입하였기 때문에 래들 슬래그의 재화가 촉진되어 탈린반응에 유리하게 기여하였기 때문으로 생각된다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따라 소결광의 일부를 전로 슬래그로 대체 투입하여 탈린처리를 실시하게 되면 공해물질인 형석을 사용하지 않고도 래들 슬래그의 재화를 촉진, 탈린반응에 유리하게 작용하여 탈린후 성분의 편차를 대폭 감소시킬수 있으며, 환경보호 측면에서도 매우 유리한 효과가 있다.

또한 전로 정련반응의 부산물인 전로 슬래그를 탈린 보조제로 사용할수 있으므로 자원 재활용 측면에서도 매우 유용한 효과가 있다.

Claims

용광로에서 출선된 용선의 탈린방법에 있어서,

상기 용선에 생석회, 소결광 및 상기 소결광 투입량의 1/4~1/3에 해당하는 전로 슬래그를 첨가하여 탈린하는 것을 특징으로 하는 전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법.