KR20040057707A

KR20040057707A - 편심노저 출강방식의 전기로에서의 벽체 내화물 보수방법

Info

Publication number: KR20040057707A
Application number: KR1020020084498A
Authority: KR
Inventors: 조정우; 최등모
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-02

Abstract

편심노저 출강방식의 전기로에서의 벽체 내화물 보수방법이 제공된다.

본 발명은, 편심노저 전기로를 이용한 전기로 제강공정에 있어서, 용강의 출강후 잔류하는 슬래그중 T.Fe함량이 20%이하가 되도록 돌로마이트를 투입하고, 이어, 그 슬래그중으로 질소가스를 30~70Nm³/min로 분사함으로써 슬래그를 비산시켜 상기 전기로 출강측 및 주변 내화벽돌을 코팅시키는 것을 특징으로 하는 내화물 보수방법에 관한 것이다.

Description

편심노저 출강방식의 전기로에서의 벽체 내화물 보수방법 {Method of repairing refractories in electrical furnace}

본 발명은 전기로 용해완료후 용강을 출강한 다음, 전기로내에 일정량의 슬래그를 잔류시킨후 이러한 전기로 슬래그를 전기로 출강측 및 벽체 내화벽돌에 분사코팅함으로써 전기로 벽체내화물을 보수하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 편심노저 전기로 설비의 개략 설명도이다. 도 1과 같이, 이러한 전기로(1)에는 고철 및 용선을 원료로 하여 노내에 전기 에너지 및 산소를 투입하여 전기로 용강을 마련하게 하는 하부전극(4), 산소랜스(7), 카본랜스(7)이 구비되어 있으며, 또한 마련된 용강을 배출하는 출강구(3), 출강구벽체(2), 및 노내발생열로 부터 전기로를 보호하는 냉각판넬(5), 형성된 슬래그를 배출하는 슬래그 배제구(6)등을 포함하여 구성되어 있다.

그리고 전기로(1)의 하부에는 고온의 용강을 보관하는 Stamp 재의 내화물로 구성되어 있으며, 출강측 벽체(2)에는 마그네시아 - 카본질 내화벽돌로 축조되어 있다. 이러한 벽체내화물과 접촉하는 부분은 용강과 용강 및 산소를 함유하고 있는 슬래그로 되어있는데, 산소가 함유된 슬래그와 내화물 사이에 화학적 침식, 용강의 유동반응등 기계적 침식등으로 계속적으로 손상을 입는다.

그러므로 일정횟수의 사용기간(약 1100 Heat)이 경과하면 조업을 중단하고,내화벽돌을 해체한 다음 다시 축조를 해야한다. 전기로와 같이 내용적이 큰 용기를 재축조하기 위해서는 상당한 기간이 필요함과 동시에, 인력소모, 연와비용등의 제경비가 많이 소모되므로 용강제조 원가측면이나 생산성측면에서 가능한한 사용기간을 연장시키는 것이 유리하다.

상기 전기로 내화물의 사용수명을 연장하기 위하여 여러가지 보수방법이나 내화물 재질등이 검토되어지고 있다. 종래에는 도 2와 같이, 전기로 출강 종료후, 용강으로부터 노출된 내화물 표면에 스프레이 보수재 보관호퍼(10)에 보관된 스프래이 보수재(돌로마이트 계통의 분말 내화물에 물을 적정하게 배합하여 마련)를 그 이송관(11)을 통하여 용손된 내화물 표면에 분사함으로써 그 내화물을 보수하는 방법을 사용하였다. 그러나 전기로출강구(3)는 스프레이 기기로부터 가장 먼거리에 위치하고 있으며, 또한 편심출강구 형태의 전기로에서는 냉각판넬(5)에 의해 구조적으로 스프레이가 효력이 많이 떨어져 보수재의 원단위 증가로 인한 비용의증가, 고열작업등으로 작업자의 부하증가등의 어려움이 있었다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 마련된 것으로서, 편심노저 전기로공정에서 출강후 남아있는 슬래그중에 돌로마이트를 투입하여 그 슬래그중 T.Fe함량이 20%가 되도록 제어한후, 이를 전기로 출강측 및 주변의 내화벽돌에 분사부착시키는 내화물 보수방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 편심노저 전기로 설비의 개략 설명도

도 2는 종래의 편심노저 전기로에서의 내화물 보수방법을 나타내는 개략도

도 3은 본 발명의 내화물 보수방법을 나타내는 개략도

도 4는 본 발명의 슬래그 코팅용 기체분사 장치

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1. 전기로 2. 출강측 벽체

3. 출강구 4. 하부전극

5. 냉각판넬 6. 슬래그배재구

7. 산소랜스 8. 카본랜스

9. 랜스구동부 10. 스프레이 보수재 보관호퍼

11. 스프레이 이송관 12. 스프레이 취입구

13. 스프레이 기기에 의한 보수범위

14. 전기로 노내 슬래그 15. 전기로 출강후 노내 잔류용강

16.비산슬래그 17. 포밍재 보관함

18. 공기취입관 19. 산소취입관

20. 불활성가스 취입관

상기 목적을 달성하기 달성하기 위한 본 발명은,

편심노저 전기로를 이용한 전기로 제강공정에 있어서, 용강의 출강후 잔류하는 슬래그중 T.Fe함량이 20%이하가 되도록 돌로마이트를 투입하고, 이어, 그 슬래그중으로 질소가스를 30~70Nm³/min로 분사함으로써 슬래그를 비산시켜 상기 전기로 출강측 및 주변 내화벽돌을 코팅시키는 것을 특징으로 하는 하는 내화물 보수방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 편심노저 전기로조업에 있어서, 출강후, 전기로내에 남아있는 슬래그를 벽체내화물에 도포함으로써 그 출강측 벽체내화물 수명을 향상시킴을 특징으로 하는 것으로, 도 3에는 본 발명에 의한 벽체 내화물 보수공정이 나타나 있다.

본 발명에서는 먼저, 편심노저 전기로조업에서, 출강후 잔류하는 슬래그중 T.Fe성분을 소정치로 제한다. 통상 전기로 조업후, 출강후 잔류하는 슬래그중에는 산화철이 대략 30~35중량%로 함유되어 있다. 따라서 이러한 슬래그를 MgO-C를 주로하여 이루어진 벽체 내화물에 분사취입하면, 슬래그중 산화철이 벽체내화물과 반응하여 벽체내화물의 카본을 탈탄시키는 문제점이 있다. 또한 슬래그내에 산화철이 높은 경우 점성이 낮아져 전기로 벽체내화물에서의 부착성이 낮아 흘려내려 부착량의 두께가 작아진다.

따라서 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 슬래그중 T.Fe함량이 20%이하가 되도록 돌로마이트를 슬래그중에 투입할 것이 요구된다.

일반적으로, 전기로 내부에 산화철 함량이 30%중량 이상인 슬래그가 약 4톤정도 존재하므로, 이러한 슬래그중 T.Fe함량을 20%이하로 감소시키기 위해선 약 1~3톤의 돌로마이트가 투입할 필요가 있다.

보다 바람직하게는, 상기 돌로마이트를 투입함으로써 T.Fe: 20%이하, MgO: 8~10%, 염기도(CaO/SiO₂): 2~3을 유지하는 벽체 내화물 보수에 적합한 슬래그 조성을 조성하는 것이다.

다음으로, 본 발명에서는 상기와 같이 조성된 슬래그중으로 도 3과 같이 질소와 같은 불활성가스를 취입함으로써 그 슬래그를 비산시키고, 이러한 비산된 슬래그는 전기로의 출강측 내화벽돌에 부착되어 전기로의 출강측 벽체 내화물을 보수할 수 있는 것이다. 즉, 도 3에 나타난 바와 같이, 전기로 배재측에 설치되어 있는 산소랜스(7)에 부착된 기체분사 랜스인 카본분사렌스(8)를 전기로 노내로 인입시킨 다음, 노내에 잔류한 슬래그 표면에 고압의 불활성 가스를 분사하여 슬래그 표면에 충돌시키고, 이로부터 발생한 비산된 슬래그에 의하여 전기로 내화벽돌을 코팅시키는 것이다.

도 4는 본 발명의 슬래그 코팅용 기체분사장치로서, 본 발명의 장치는 슬래그에 불할성가스를 취입할 수 있도록 산소랜스(7)에 부착된 카본렌스(8)를 통하여 불활성가스가 취입될 수 있도록 불활성가스취입관(20)이 구비되어 있으며, 구체적으로, 이러한 질소취입관이 포밍재보관함(17)로부터의 포밍재를 취입하기 위한 공기취입관(18)에 연결되도록 구성되어 있다. 즉, 내화물 보수를 위하여 전기로(1)에 불활성가스를 취입할 경우에는, 상기 공기취입관(18)을 닫고 상기 불활성가스취입관(20)만을 개방함으로써 불활성가스가 상기 카본랜스(8)를 통하여 노내에 공급되도록 구성되어 있다.

본 발명은 상기 슬래그의 비산을 위해 슬래그나 잔류 용강중의 철성분을 산화시키지 않는 불활성가스를 사용하는데, 경제성을 고려할때 아르곤 보다는 질소가 더 경제적이다.

본 발명에서는 이때, 상기 노즐을 통해 분사되는 불활성가스의 유량은 30~70Nm³/min으로 제한한다. 상기 불활성가스 유량이 너무 적으면 슬래그 비산량이 작아 목표로 하는 내화물 보수효과를 기대할 수 없다.

한편, 슬래그의 비산측면만을 고려할때는 상기 유량은 클수록 좋지만, 가스가 슬래그 표면에 충돌함으로써 생성되는 공동(空洞)의 깊이를 반드시 고려하여야만 한다. 상술하면 가스분사에 의해 생성된 공동의 깊이가 슬래그의 두께보다 클 경우, 분사가스가 슬래그 표면에 직접 충돌함으로써 용존산소가 있는 용강이 출강벽체에 코팅시 용강속에 포함된 산소에 의해 출강측 내화물이 침식될 수도 있으며, 또한 벽체에 붙은 용강이 고온의 전기로 조업에서 액상을 존재하여 출강측 벽체에서의 코팅된 상태에서 박리되는 현상을 초래할 수 있기 때문이다.

일반적으로, 가스분사에 의해 슬래그에 형성되는 공동의 깊이는 다음과 같은 관계식을 갖는 것으로 알려져 있다.

[관계식 1]

Hc = [5 ×10^-6Dg Q²/[Rn²Di(Hc + Ho)]] ×sinθ

단, Hc는 공동의 깊이(cm), Rn은 노즐반경(cm), Q는 가스유량 (cm³/sec), Ho는 Slag 상부에서부터 노즐높이(cm), θ는 질소취입각도, Dg, Di는 각각 가스 및 슬래그의 밀도 (g/cm³).

상기 관계식에서 노즐반경, 노즐높이, 가스 및 슬래그의 밀도는 이미 정해진 값이므로, 가스유량과 공동의 깊이와의 관계를 알수 있으며, 공동의 깊이를 슬래그두께로 보면 슬래그두께에 따른 분사가능한 최대유량을 산출할 수 있다. 예컨데, 노즐반경이 4cm이고, 슬래그두께가 20cm, 질소취입각도가 30°일때, 최대 가스유량은 대략 60Nm³/min였다.

한편, 본 발명에서는 슬래그 배제구를 통하여 불활성 가스를 취입하기 때문에, 그 취입각도에 따라 슬래그공동의 깊이가 변경될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 상기 불활성가스 취입각도를 20~30°로 제한함이 바람직하다. 만일 그 취입각도가 20°미만이면 전기로 벽체내화물 상단까지 코팅이 되지 않고, 반대로 취입각도가 30°를 초과하면 전기로 벽체내화물 하단부위가 코팅되지 않을 수 있기 때문이다.

그리고 이러한 불활성가스를 10분이상 분사취입함이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 1)

130톤 용량의 편심노저 전기로에서 용강을 출강한후, 노내에서 발생한 슬래그의 1/3 정도는 배제하고, 약 2/3 정도의 슬래그에 돌로마이트를 투입하여 슬래그중 T.Fe함량이 20중량%이하가 되도록 제어하였다. 그리고 상기 전기로를 배재구를 통하여 가스분사용 랜스를 노내로 인입하여, 질소가스를 하기 표 1과 같이 분사유량을 달리하면서 15분동안 분사하였다. 이때, 가스분사 노즐의 반경은 40cm, 노즐의 높이는 150cm 였으며, 슬래그의 밀도는 2.5g/cm³, 질소가스의 밀도는 0.0012g/cm³였다. 그리고 전기로내에 2/3정도 슬래그가 잔류할 경우 슬래그의 두께는 대략 20cm 정도였다.

이러한 질소가스 분사취입에 따른 출강측 벽체내화물 두께를 측정하여 또한 표 1에 나타내었다.

	질소가스분사 유량(Nm³/min)
	20	50	60	80
출강측 벽체내화물 부착두께(Cm)	20	50	60	70

표 1과 같이, 질소가스분사 유량이 30 Nm³/min미만이면 벽체내화물에 슬래그의 부착력이 떨어져서 출강측 벽체 내화물 부착두께가 20mm로 낮아 벽체내화물 보호에 취약하였으며, 질소가스분사 유량을 70 Nm³/min를 초과하면 출강측 벽체두께는 70mm로 증가하나 슬래그 스프레쉬에 의해 출강구가 막히는 경우가 발생하는 문제가 발생하였다.

따라서 질소가스분사 유량은 30~70 Nm³/min가 가장 적정하였다.

(실시예 2)

편심노저 전기로를 이용한 용강제조공정에서, 출강후 로내에 돌로마이트를 투입하여 슬래그중 T.Fe함량이 표 2과 같이 변화시켰다. 이와 같이, 슬래그 성분을 조정한후 그 슬래그중으로 질소가스를 60Nm³/min으로 약 10분동안 분사취입하여 출강측 벽체 내화물을 보수하였으며, 이때 그 보수결과를 표 2에 나타내었다.

	슬래그중 T.Fe함량(중량%)
	20%이하	20~30%	30%이상
출강측 벽체내화물 부착슬래그 두께(cm)	60	50	20
벽체내화물 침식량(mm/회)	0.33	0.36	0.43

상기 표 2와 같이, 슬래그중 T.Fe함량이 20%이하일때, 출강측 벽체내화물에 부착된 슬래그 두께 및 벽체내화물의 침식량 측면에서 우수한 효과를 얻을 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 편심노저 전기로 공정에서 용강을 출강한 다음, 남은 슬래그에 돌로마이트를 투입하여 슬래그중 T.Fe함량을 20%이하로 제어하고, 이어, 그 슬래그중에 질소가스를 취입함으로써 전기로 출강측 벽체내화물에 보수를 효과적으로 하여 그 수명을 향상시킬 수 있다.

Claims

편심노저 전기로를 이용한 전기로 제강공정에 있어서,

용강의 출강후 잔류하는 슬래그중 T.Fe함량이 20%이하가 되도록 돌로마이트를 투입하고, 이어, 그 슬래그중으로 질소가스를 30~70Nm³/min로 분사함으로써 슬래그를 비산시켜 상기 전기로 출강측 및 주변 내화벽돌을 코팅시키는 것을 특징으로 하는 내화물 보수방법
제 1항에 있어서, 상기 질소가스를 20 ~ 30°의 각도로 슬래그중에 분사취입함을 특징으로 하는 내화물 보수방법