KR20040056063A - Process for dry quenching of stainless refining slag - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스테인레스 정련로 슬래그를 건식으로 급냉하여 입상화하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of granulating the dry slag by quenching dry slag.
스테인레스 제강공정에서는 스크랩 등을 전기로에 장입하고 용융한 다음 정련하여 스테인레스 용강을 제조한다. 이러한 정련과정에서는 용융 스테인레스 정련로 슬래그가 발생하는데, 이를 전용 래들에 모아서 서냉시킨 다음, 지금을 분리 회수하면 스테인레스 정련로 슬래그가 남는다. 스테인레스 정련로 슬래그의 주 구성광물은 2CaOㆍSiO2로 잘 알려져 있다.In the stainless steelmaking process, scraps and the like are charged into an electric furnace, melted and refined to produce stainless molten steel. In this refining process, slag is generated in a molten stainless steel refinery, which is collected in a dedicated ladle, slowly cooled, and then separated and recovered. The main constituent mineral of stainless refining furnace slag is well known as 2CaO.SiO 2 .
용융 스테인레스 정련로 슬래그를 자연 방냉하면 냉각과정에서 주 구성광물인 2CaOㆍSiO2는 α조직에서 α'조직으로 변태하고, 830℃에서 γ조직으로 변태하게 된다. 이 변태 과정에서 체적이 약 10% 정도 팽창하여 분화현상이 발생하는데, 이 γ 조직은 수경성이 없는 것이다. 따라서, 서냉된 스테인레스 정련로 슬래그는 수경성이 없는 분말이므로 활용처가 거의 없는 실정이고, 조업 현장에서는 분진이 되므로 작업환경 개선과 정련로 슬래그의 골재화를 목적으로 분화방지에 관한 많은 연구결과가 발표되고 있다(일본 공개특허공보 평9-165238호, 평9-256024, 평8-49007, 평8-26791, 평6-171993, 평2001-181725, 평11-61219).When the slag is naturally cooled by molten stainless steel refining, 2CaO.SiO 2 , the main constituent mineral, is transformed from α tissue to α 'tissue and then to γ tissue at 830 ℃. In this metamorphosis, about 10% of the volume expands and differentiation occurs. This γ tissue is not hydraulic. Therefore, because the slow-cooled stainless steel refining slag is a powder without hydrophobicity, there is almost no application, and since the dust is generated at the operation site, many research results on the prevention of differentiation have been published for the purpose of improving the working environment and aggregate of the slag of the refining furnace. (Japanese Patent Laid-Open Nos. Hei 9-165238, Hei 9-256024, Hei 8-49007, Hei 8-26791, Hei 6-171993, Hei 2001-181725, Hei 11-61219).
공지된 기술들은 2CaOㆍSiO2의 변태중에서 α, β, γ상은 안정한 상이나 α상을 과냉각하면 β상이 생기는 원리를 이용하고 있다. 즉 B2O3, P2O5가 함유된 물질을 용융슬래그에 첨가하여 γ상의 생성을 방지시켜 골재화하고 있다. 한편, 시멘트에도 2CaOㆍSiO2가 주구성광물인데 이 2CaOㆍSiO2는 수경성이 있는 상이다. 이는 시멘트 클링커 제조시에 회전로에서 소성한 클링커를 냉각기에서 급냉시켜 α→α'→β과정을 거쳐 β상이 되도록 하기 때문이다. 또, 시멘트중에는 Al2O3+Fe2O3, Na2O, B2O3, BaO, Cr2O3, MnO2, P2O5가 미량 고용되어 β→γ전이를 방지하는 것으로도 알려져 있다.Known techniques use the principle that the α, β, and γ phases are stable phases during the transformation of 2CaO.SiO 2 , and the β phases are generated when the α phase is overcooled. In other words, a substance containing B 2 O 3 and P 2 O 5 is added to the molten slag to prevent the formation of the gamma phase to aggregate. On the other hand, in cement, 2CaOSiO 2 is the main constituent mineral, and 2CaOSiO 2 is a hydraulic phase. This is because the clinker calcined in the rotary furnace at the time of manufacture of the cement clinker is quenched in a cooler so as to be β-phase through α → α ′ → β process. In addition, a small amount of Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 , Na 2 O, B 2 O 3 , BaO, Cr 2 O 3 , MnO 2 , P 2 O 5 is dissolved in cement to prevent β → γ transition. Known.
상기한 종래의 분화방지 기술들의 주내용도 시멘트중의 미량 고용성분을 용융정련로 슬래그에 투입하여 개질하는 방법이다. 그런데, 이 개질도 용융정련로 슬래그가 정련로내에 있을 때 투입하면 개질이 용이하지만 용융정련슬래그를 래들에 받은 상태에서는 이미 냉각이 되기 시작한 상태이므로 미량고용성분이 충분히 용해 혼합되지 않으므로 정련로슬래그 개질이 쉽지 않다. 용융 정련로내에 이들 미량성분을 투입하면 용강이 오염되므로 실제로는 개질자체가 활발히 행하여 질 수 없는 공정조건인 것이다.The main contents of the above conventional anti-differentiation techniques are also a method of reforming by inputting a trace solid solution component of cement into the smelting furnace slag. However, this reforming is easy to reform when the molten refinery slag is in the refining furnace, but since the molten refinement slag has already been cooled in the state where the molten refinery slag has been received, the refinery furnace slag is not sufficiently dissolved and mixed. This is not easy. Injecting these trace components into the smelting furnace contaminates the molten steel, which is actually a process condition that cannot be actively carried out.
따라서, 본 발명에서는 용융정련로 스테인레스 슬래그중의 2CaOㆍSiO2가 수경성을 갖는 β상이 되도록 급냉하여 입자화하는 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a method for quenching and granulating 2CaO.SiO 2 in stainless slag into a β-phase having hydraulic properties.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 급냉처리장치의 일례도1 is an example of a quench treatment apparatus to which the present invention can be applied
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스테인레스 정련로 슬래그의 건식급냉 처리방법은, 용융 스테인레스 정련로 슬래그를 노즐을 통해 냉각회전체로 낙하시켜 냉각회전체와의 충돌로 이탈하는 적열슬래그 입자를 냉각벽과 2차 충돌하도록 하는 단계 및,In the dry quenching treatment method of the stainless steel refinery slag of the present invention for achieving the above object, the molten stainless steel refinery slag is dropped into the cooling rotor through the nozzle to the red slag particles to escape from the collision with the cooling rotor cooling wall Causing the second collision with; and
2차 충돌하여 낙하하는 슬래그 입자에 송풍하여 슬래그 입자를 얻는 단계를 포함하여 구성된다.And blowing the slag particles falling in the secondary collision to obtain slag particles.
본 발명에 따라 얻어지는 입상의 정련스테인레스 슬래그는 수경성을 가지므로 시멘트 대체 재료로서 사용될 수 있다.The granular refined stainless slag obtained in accordance with the present invention is hydraulic and can be used as a cement substitute material.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에서는 용융상태의 스테인레스 정련로 슬래그를 자연낙하방식으로 냉각회전체상에 낙하시켜 건식 급냉시킴으로써, β상, α'상이 존재하는 입상슬래그로 만들어서 γ상이 존재하지 않도록 하여 수경성을 갖도록 하는 것이다.In the present invention, the molten stainless steel refining furnace slag is dropped onto the cooling rotary body by a natural dropping method and dry-cooled to make granular slag in which the β phase and the α 'phase are present so that the γ phase does not exist to have hydraulic properties.
본 발명을 도 1를 참고로 설명하는데, 본 발명이 도 1에 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described with reference to FIG. 1, but the present invention is not limited to FIG. 1.
발명에서는 용융 스테인레스 정련로 슬래그를 노즐을 통해 냉각회전체에 자유낙하시킨다. 본 발명에 적용될 수 있는 스테인레스 정련로 슬래그의 일례가 표 1에 제시되어 있다.In the present invention, the molten stainless steel refinery slag is freely dropped onto the cooling rotor through the nozzle. An example of a stainless refinery slag that can be applied to the present invention is shown in Table 1.
용융 스테인레스 정련로 슬래그는 액상이면 가능한데 액상의 온도가 너무 높으면 수냉 회전체와 충돌에 의해 입상화된 슬래그 입자끼리 부착이 발생될 수 있다. 따라서, 스테인레스 정련로 슬래그의 융점보다 너무 높지 않은 것이 좋다. 일례로 스테인레스 정련로 슬래그의 융점 보다 30~40℃ 높은 것이 좋다. 물론, 이 보다 높더라도 노즐과 냉각회전체의 거리가 멀어지면 낙하중에 냉각이 일어나므로 슬래그 입자끼리의 부착의 염려는 없다.The molten stainless refining slag can be a liquid phase. If the temperature of the liquid phase is too high, the granulated slag particles may be attached to each other by collision with the water-cooled rotating body. Therefore, it is better not to be too high above the melting point of the slag in the stainless refining furnace. For example, stainless steel refining furnace 30 ~ 40 ℃ higher than the melting point of the slag is good. Of course, even if it is higher than this, if the distance between the nozzle and the cooling rotor increases, cooling occurs during the fall, so there is no fear of adhesion of the slag particles.
노즐을 통해 자유낙하 되는 슬래그는 일정 흐름(stream)을 유지하는데, 이때 스트림의 굵기도 입상화에 영향을 준다. 결국, 노즐의 내경을 통해 스트림의 굵기를 조절하게 된다. 노즐경은 5~7mm가 가장 바람직하다. 노즐의 내경이 5mm 보다 작을 경우에는 용융슬래그의 유출에 어려움이 있고, 7mm 보다 커질 경우에는 입상화되는 슬래그의 입자가 커져서 슬래그 입자의 냉각속도가 느려지게 된다. 물론, 노즐내경이 7mm 보다 크더라도 노즐과 냉각회전체의 거리가 멀어지면 낙하하는 동안 용융슬래그의 표면장력에 의해 스트림의 굵기가 가늘어지므로 어느 정도 노즐내경이 큰 것은 문제가 없다.Slag freely falling through the nozzle maintains a constant stream, where the thickness of the stream also affects granulation. As a result, the thickness of the stream is controlled through the inner diameter of the nozzle. The nozzle diameter is most preferably 5-7 mm. If the inner diameter of the nozzle is less than 5mm, it is difficult to flow out the molten slag, if larger than 7mm granules of granulated slag becomes large, the cooling rate of the slag particles is slowed. Of course, even if the nozzle inner diameter is larger than 7mm, if the distance between the nozzle and the cooling rotor is far, the thickness of the stream is thinned by the surface tension of the molten slag during the fall, so that the nozzle inner diameter is not a problem to some extent.
자유낙하되는 용융 스테인레스 정련로 슬래그는 냉각회전체와 충돌하는데, 이 냉각회전체는 도 1과 같이 우산형이 바람직하다. 냉각회전체에는 내부에 냉각수를 공급하여 냉각할 수 있다. 냉각회전체의 회전속도 또한 스테인레스 정련로 슬래그의 입상화에 영향을 준다. 회전하지 않게 되면 동일 위치에 용융 스테인레스 정련로 슬래그가 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 냉각회전체는 서서히 회전하는 것이 바람직하다. 그렇다고 고속회전할 필요는 없다 고속회전하면 동력이 많이 소용되어 비경제적이다. 가장 바람직한 회전속도는 5~10rpm이다. 5rpm 이상되면 용융 스테인레스 정련로 슬래그가 동일 위치에 떨어질 염려가 없으며, 10rpm 보다 빨리 회전하는 경우에는 효과차이는 없으면서 비경제적이다.The molten stainless steel refinery slag falling freely collides with the cooling rotor, and the cooling rotor is preferably an umbrella type as shown in FIG. The cooling rotor can be cooled by supplying cooling water therein. The rotational speed of the cooling rotor also affects the granulation of slag in the stainless steel refinery. If it does not rotate there is a problem that slag falls into the molten stainless steel refining in the same position. Therefore, it is preferable that the cooling rotating body rotates slowly. However, it is not necessary to rotate at high speeds. When rotating at high speeds, power is consumed a lot and it is uneconomical. The most preferable rotation speed is 5-10 rpm. If it is 5rpm or more, there is no fear that the slag of molten stainless refining furnace will fall in the same position.
냉각회전체와 충돌한 용융 스테인레스 정련로 슬래그는 급냉되면서 입자상태로 이탈하게 된다. 즉 입자는 냉각회전체의 원심력 방향과 입자의 중력에 의한 낙하방향의 힘이 합성된 궤적 방향으로 비산된다. 비산되는 입자는 냉각회전체와 이격되어 설치된 냉각벽과 2차 충돌하게 된다. 냉각벽은 냉각자켓을 가진 원통형의 벽이다. 이 냉각벽과 충돌하면 비산을 멈추고 아래로 떨어진다. 이 낙하하는 입자에 송풍하여 슬래그 입자를 얻는다. 송풍온도는 찬공기를 공급한다.The molten stainless refining furnace slag collided with the cooling rotor is quenched and is released into the granular state. That is, the particles are scattered in the trajectory direction where the force in the dropping direction due to the centrifugal force direction of the cooling rotor and the gravity of the particles is synthesized. Particles scattered collide with the cooling wall, which is spaced apart from the cooling rotor, in a secondary collision. The cooling wall is a cylindrical wall with a cooling jacket. When it collides with this cooling wall, it stops scattering and falls down. It blows to this falling particle and obtains slag particle | grains. Blowing temperature supplies cold air.
본 발명에 따라 건식 급냉처리된 스테인레스 정련로 슬래그 입자는 β상과 α'상이 공존한다. 따라서, 수경성을 가지므로 시멘트 대체재료서 사용될 수 있다.The slag particles of the dry quenching furnace of the dry quenching treatment according to the present invention coexist in the β phase and the α 'phase. Therefore, since it is hydraulic, it can be used as a cement substitute.
이하 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
[실시예]EXAMPLE
용융 스테인레스 정련로 슬래그를 도 1의 건식급냉장치에서 입상처리 하였다. 먼저, 스테인레스 정련로 슬래그를 가스 용융로에서 그 융점 ( 1510℃)보다 35℃ 높은 약 1545℃로 용융시킨 후 충분히 예열된 턴디쉬에 장입하고 턴디쉬 하단의 노즐을 개방하여 용융슬래그를 도 1의 우산형 회전체에 낙하시켰다. 우산형 냉각 회전체는 내부에 냉각수가 흐르는 것이다. 융용슬래그는 우산형 회전자의 표면에 부딪혀서 표면이 급냉되면서 입자가 되었다. 이 때 입자는 회전자의 원심력 방향과 입자의 중력에 의한 낙하 방향의 힘이 합성된 궤적 방향으로 비산되게 된다. 비산되는 입자 적열 슬래그는 냉각수가 순환되는 냉각자켓을 가진 원통형의 벽에 부딪혀 비산을 멈추고 이 비산된 입자는 한 곳으로 모이게 된다. 이들 입자가 모이는 곳에는 냉풍을 공급하여 이들 슬래그 입자를 상온까지 냉각시켰다.The molten stainless steel refinery slag was granulated in the dry quenching apparatus of FIG. First, the stainless refinery slag is melted at about 1545 ° C., which is 35 ° C. higher than its melting point (1510 ° C.) in a gas melting furnace, charged into a sufficiently preheated tundish, and the nozzle at the bottom of the tundish is opened to form molten slag in the umbrella of FIG. 1. Dropped to the mold rotating body. The umbrella-shaped cooling rotor flows cooling water therein. The molten slag hit the surface of the umbrella-shaped rotor and quenched to form particles. At this time, the particles are scattered in the trajectory direction where the centrifugal force of the rotor and the force in the dropping direction due to the gravity of the particles are synthesized. Particles of glowing particles The slag hits a cylindrical wall with a cooling jacket through which the coolant is circulated to stop the scattering and the scattered particles are collected in one place. Where these particles gather, cold air is supplied to cool these slag particles to room temperature.
노즐의 내경과 냉각회전체의 회전속도 및 열풍의 온도에 따른 입상 슬래그의 상태를 조사하고 그 결과를 아래에 나타내었다.The state of the granular slag according to the inner diameter of the nozzle, the rotational speed of the cooling rotor and the temperature of the hot wind was investigated and the results are shown below.
노즐에서부터 냉각회전체의 거리가 3.5m였는데 내경이 5~7mm일 때 슬래그 유출도 잘 될 뿐 아니라 최고 8~10mm정도의(대부분 5mm이하) 슬래그 입자가 생성되고 냉각도 잘 되었다.The distance from the nozzle to the cooling rotor was 3.5m. When the inner diameter was 5-7mm, the slag was not only released well, but the slag particles of up to 8-10mm (mostly 5mm or less) were produced and cooled well.
냉각회전체의 회전속도가 5~10rpm일 경우에 동일한 위치에 용융스트림이 낙하되지 않을 뿐더러 저렴하게 입상 슬래그를 얻을 수 있었다.When the rotational speed of the cooling rotor was 5 ~ 10rpm, the molten stream did not fall to the same position and granular slag was obtained at low cost.
본 실시예에서 얻어진 급냉 스테인레스 정련로 슬래그의 광물상을 분석하였던 바 거의 대부분이 β상이었다. 극히 일부의 α'상이 공존하였다,The mineral phase of the slag was analyzed by the quenched stainless steel refining furnace obtained in this example, and almost all of them were β-phase. Very few α 'phases coexisted,
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 스테인레스 정련로 슬래그를 건식급냉하여 β상과 α'상이 혼재하여 수경성을 가지는 입상의 슬래그를 제공할 수 있으며, 이슬래그 입자는 시멘트 대체재료서 재활용할 수 있다.As described above, according to the present invention, the slag may be dry-quenched in a stainless refining furnace to provide a granular slag having a hydraulic property by mixing the β phase and the α 'phase, and the slag particles may be recycled as a cement substitute material.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |