KR20040108433A - Coating material for preventing skull from sticking on oxygen lance of - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 L.D(Linze Donawitz) 전로의 용강 취련 과정에서 고순도, 고압, 대유량의 산소를 취입하기 위해 사용되는 산소 랜스(Oxygen Lance)에 지금(Skull)이 부착되는 것을 방지하는 도포재에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coating material for preventing the adhesion of skull to an oxygen lance used for blowing high purity, high pressure, and large flow oxygen in the molten steel blowing process of a Linze Donawitz (LD) converter. .
일반적으로 제선 공정을 거쳐 나온 선철은 탄소 함유량이 많고 상당량의 인(P), 유황(S), 규소(Si)와 같은 불순물이 함유되어 있어 경도가 높고 취약한 성질이 있다. 이러한 선철을 잘 늘어나면서 강인한 강으로 만들려면 다시 정련하여 탄소(C)의 양을 줄이고 유해한 불순물을 제거하지 않으면 안된다.In general, pig iron from the iron making process has a high carbon content and contains a large amount of impurities such as phosphorus (P), sulfur (S), and silicon (Si), and thus has high hardness and brittleness. To make these pig irons stretch well and make them strong steels, they must be refined to reduce the amount of carbon and remove harmful impurities.
이러한 유해한 불순물을 제거하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 전로 본체(6) 상부에 위치하며 수냉식 파이프로 된 산소 랜스(1)를 전로 본체(6) 내부로 수직 하강하여 고 순도, 고압 대유량의 산소를 일정 시간 취입하는데 통상 용선 1톤당 40~50Nm3의 산소를 취입하게 된다.In order to remove such harmful impurities, as shown in FIG. 1, the oxygen lance 1 located in the upper part of the converter body 6 is vertically lowered into the converter body 6 so as to have a high purity and high pressure flow rate. for a predetermined time of oxygen blowing it is blown into the molten iron per ton of oxygen of the normal 40 ~ 50Nm 3.
이때 산소와 직접 접촉하는 부근의 용강(4) 온도는 1600℃ 내외로 상승하여 선철중의 탄소를 비롯한 불순물이 급격히 산화되며 산화물은 생석회(CaO)와 화합하여 슬래그(Slag : 5)가 되어 용강(4)의 상부로 부유하게 된다.At this time, the temperature of molten steel (4) in direct contact with oxygen rises to around 1600 ° C, and impurities such as carbon in pig iron are rapidly oxidized, and the oxide is combined with quicklime (CaO) to become slag (Slag: 5). To the upper part of 4).
산소 랜스(1)는 고온 분위기에서 견디기 위하여 통상 도 3에 도시된 바와 같이, 3중 구조의 강관(Steel Pipe)으로 구성되어, 중앙의 산소통로(11)로 산소 가스가 공급되고 그 외곽의 냉각수통로(12)에는 냉각수가 흐르게 되어 있다.Oxygen lance (1) is composed of a steel pipe (Steel Pipe) of a triple structure, as shown in Figure 3 to withstand a high temperature atmosphere, oxygen gas is supplied to the central oxygen passage 11 and the coolant outside Cooling water flows through the passage 12.
이 같은 구조의 산소 랜스(1)를 통해 분사된 고압의 산소 젯트(Jet)는 용융물의 표면에 부딪힘으로써 다량의 지금(3)과 전로 슬래그(5)를 비산하게 되고, 비산된 지금(3)이나 전로 슬래그(5)는 도 2에 도시된 바와 같이 산소 랜스(1) 표면에 부착된 후 응고되거나 흘러내리게 된다.The high pressure oxygen jet jetted through the oxygen lance 1 having such a structure hits the surface of the melt and scatters a large amount of current 3 and converter slag 5, and the scattered current 3 The converter slag 5 adheres to the surface of the oxygen lance 1 as shown in FIG. 2 and then solidifies or flows down.
상기 전로 슬래그(5)는 랜스(1)에 부착되더라도 취련이 끝난 후 냉각 과정에서 박리됨으로써 랜스(1)와의 분리가 용이하다. 그러나 지금(3)의 경우에는 랜스(1) 표면에 일단 융착되면 분리가 어려울 뿐만 아니라 다음의 취련시 지금(3)이 더욱 용이하게 부착되며, 랜스(1) 사용 횟수가 증가함에 따라 지금(3) 부착량은 증가하여 결국 랜스(1)를 사용하지 못하게 되는 것이다.Although the converter slag 5 is attached to the lance 1, it is easily separated from the lance 1 by being peeled off in the cooling process after finishing the blow. However, in the case of now (3), once fused to the surface of the lance (1), not only is difficult to separate, but now (3) is more easily attached at the next drilling, and now (3) as the number of times of use of the lance (1) increases ) The amount of adhesion increases and eventually the lance 1 cannot be used.
따라서 산소 랜스(1)의 지금(3) 부착을 방지하기 위한 방법은, ⅰ) 지금(3)이나 슬래그(5)의 비산 현상 자체를 억제시키는 방법과, ⅱ) 산소 랜스(1) 표면의 온도를 감소시킴으로써 지금(3) 부착을 방지하는 방법 및 ⅲ)산소 랜스(1)의 표면 물성을 변화시키는 방법이 있다.Therefore, the method for preventing the adhesion of the now (3) of the oxygen lance (1) includes: i) a method of suppressing the scattering phenomenon itself of the now (3) and the slag (5); There is a method of preventing the adhesion (3) now and reducing the surface properties of the oxygen lance (1).
ⅰ)의 방법으로서 산소 유량, 노즐의 형상, 탕면과의 거리 등을 조절함으로써 어느 정도 소기의 성과를 걷을 수는 있으나, 산소를 분사하는 이상 비산 자체를 완전히 억제시키는 것은 사실상 불가능하다는 문제가 있다.Although the desired result can be achieved to some extent by adjusting the oxygen flow rate, the shape of the nozzle, the distance to the hot water surface, etc. as the method of i), it is practically impossible to completely suppress the scattering itself as long as oxygen is injected.
ⅱ)의 방법으로는, 산소 랜스(1)에 냉각능을 증대시키기 위하여 산소 랜스(1) 표면에 해당되는 외측 파이프의 두께를 줄임으로써 냉각수(10)의 열 전달 효과를 크게 하거나 냉각수 펌프(미도시)의 용량을 증대 시켜 냉각수(10) 유량 자체를 증가시키는 방법 등을 고려할 수 있으나 조업 적용상 한계가 있으며, 지금(3)부착을 억제하는 효과 또한 만족스럽지 못하다.In the method of ii), the heat transfer effect of the cooling water 10 may be increased or the cooling water pump may be reduced by reducing the thickness of the outer pipe corresponding to the surface of the oxygen lance 1 in order to increase the cooling capacity of the oxygen lance 1. It may be considered to increase the capacity of the si) to increase the flow rate of the cooling water 10 itself, but there are limitations in the operation of the operation, and the effect of suppressing the attachment (3) is also not satisfactory.
ⅲ)의 방법으로는, 산소 랜스(1) 표면에 크롬 코팅 또는 세라믹 용사 코팅을 실시하는 방법이 있으나, 산소 랜스(1)의 길이가 20m 이상이므로 코팅 자체가 용이하지 않을 뿐만 아니라 특별 제작할 경우에도 원가 측면에서 상당히 불리한 문제점이 있었다.I) As a method of chromium coating or ceramic spray coating on the surface of the oxygen lance 1, the length of the oxygen lance 1 is 20 m or more, so that the coating itself is not easy and specially manufactured. There was a significant disadvantage in terms of cost.
이들 방법 외에도 도 1에 도시된 랜스 돔(Lance Dome : 2)상에 스크래퍼(Scraper, 미도시)를 설치하여 산소 랜스(1) 상승시 지금(3)을 스크래핑하는 장치도 있으나 일단 지금(3)이 산소 랜스(1) 표면에 융착된 경우는 거의 효과가 없으며, 단지 슬래그(5) 만을 용이하게 긁을 수 있는 것이다. 미설명된 도면 부호 7은 출강구, 8은 스커트를 나타낸다.In addition to these methods, a scraper (not shown) is installed on the Lance Dome 2 shown in FIG. 1 to scrape the present 3 when the oxygen lance 1 rises. The case where it is fused to the surface of this oxygen lance 1 has little effect, and only the slag 5 can be easily scratched. Unexplained reference numeral 7 denotes the exit hole and 8 denotes the skirt.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전로의 산소 랜스 표면에 슬러리 상태의 도포재를 도포하여 취련 과정에서 발생되는 지금이 산소 랜스 표면이 아닌 도포재에 부착되도록 하고, 도포재는 고온의 분위기에서 이산화탄소를 발생시켜 지금이 발생된 층에 기공을 형성시킴으로써 지금이 산소 랜스 표면으로부터 용이하게 박리되도록 하는 전로의 산소 랜스의 지금 부탁 방지용 도포재를 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, by applying a slurry coating material on the surface of the oxygen lance of the converter so that the current generated during the blowing process is attached to the coating material, not the surface of the oxygen lance, the coating material An object of the present invention is to provide a coating material for preventing the oxygen lance of the converter, which generates carbon dioxide in a high temperature atmosphere and forms pores in the layer where the current is generated so that the current is easily peeled off from the surface of the oxygen lance.
도 1은 전로의 산소 랜스를 이용한 취련 과정을 나타내는 개략도.1 is a schematic diagram showing a blowing process using an oxygen lance of the converter.
도 2는 취련 작업 후 지금이 부착된 산소 랜스의 종단면도.2 is a longitudinal sectional view of an oxygen lance now attached after a blow operation.
도 3은 일반적인 산소 랜스의 횡단면도.3 is a cross-sectional view of a typical oxygen lance.
도 4는 본 발명에 의한 도포재가 도포된 상태에서 지금이 부착된 산소 랜스의 종단면 부분 확대도.Figure 4 is an enlarged longitudinal sectional view of the oxygen lance now attached to the coating material according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 도포재의 고온 분위기에 시간 경과에 따른 반응 상태를 나타내는 모식도.Figure 5 is a schematic diagram showing the reaction state over time in the high temperature atmosphere of the coating material according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 산소 랜스 2 : 랜스 돔1: oxygen lance 2: lance dome
3 : 지금 4 : 용강3: now 4: molten steel
5 : 슬래그 6 : 전로 본체5: slag 6: converter body
9 : 도포재 10 : 냉각수9: coating material 10: cooling water
11 : 산소 통로 12 : 냉각수 통로11: oxygen passage 12: cooling water passage
13 : 기공13: pore
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전로의 산소 랜스 지금 부착 방지용 도포재는, 전로 본체 내부로 산소를 취입하기 위한 산소 랜스 표면에 도포되어 지금이 부착되는 것을 방지하는 도포재에 관한 것으로,In order to achieve the above object, the coating material for preventing oxygen lance adhesion of the converter of the present invention relates to a coating material that is applied to the surface of an oxygen lance for blowing oxygen into the converter body and prevents the adhesion of the current.
CO3 2-이온이 포함되어 흡열시 CO2가 발생되는 0.05mm 이하의 입도를 갖는 80~90중량%의 슬러지; 및 10~20중량％의 바인더가 균일하게 혼합되어 있되, 산소 랜스 표면에 2~3mm 두께로 도포되는 것을 특징으로 한다.80 to 90% by weight of sludge having a particle size of 0.05 mm or less that includes CO 3 2- ions and generates CO 2 during endotherm; And 10 to 20% by weight of the binder is mixed uniformly, characterized in that applied to the surface of the oxygen lance with a thickness of 2-3mm.
바람직하게는, 상기 슬러지는, 10~15중량％의 수분을 하는 석회석 슬러지 또는 백운석 슬러지 중 어느 하나이다.Preferably, the sludge is any one of limestone sludge or dolomite sludge having 10 to 15% by weight of water.
이하에서는 본 발명에 대하여 참고 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 의한 도포재가 도포된 상태에서 지금이 부착된 산소 랜스의 종단면 부분 확대도이고, 도 5는 본 발명에 의한 도포재의 고온 분위기에 시간 경과에 따른 반응 상태를 나타내는 모식도이다.4 is an enlarged vertical cross-sectional view of an oxygen lance attached to the present invention in a state where the coating material according to the present invention is applied, and FIG. 5 is a schematic diagram showing a reaction state over time in a high temperature atmosphere of the coating material according to the present invention.
본 발명에 의한 도포재(9)는 CO3 2-이온이 포함되어 흡열시 CO2가 발생되는 슬러지와, 일정량의 수분이 함유된 슬러지와 결합되어 산소 랜스(1) 표면에 도포될 수 있도록 하는 바인더로 구성된다.The coating material 9 according to the present invention is combined with the sludge which contains CO 3 2- ions and CO 2 is generated at the endotherm, and the sludge containing a certain amount of water to be applied to the surface of the oxygen lance (1) It consists of a binder.
상기 슬러지는 제철소의 부산물로 생성되는 석회석 또는 백운석 슬러지를 사용하는 것이 자원의 재활용 및 생산 원가의 절감 측면에서 바람직하다. 이때 슬러지에 함유된 수분은 슬러지 전체 중량에 대하여 10~15중량%의 범위 내이다.It is preferable to use the limestone or dolomite sludge produced as a by-product of the steel mill in terms of recycling resources and reducing production costs. At this time, the water contained in the sludge is in the range of 10 to 15% by weight based on the total weight of the sludge.
이러한 석회석 슬러지 또는 백운석 슬러지는 CO3 2-이온이 포함되어 지금(3)이 산소 랜스(1) 표면에 부착되는 경우 고온의 지금(3)에 의하여 소성(Calcining)반응으로 체적 팽창되며, 이때 이산화탄소가 석회석 또는 백운석으로부터 분출되면서 지금(3)에 균열(Crack)을 유발시키는 작용을 하며 이산화탄소가 빠져나간 자리(13)에는 생석회(CaO) 또는 고토(MgO)가 형성되어 산소 랜스(1)의 냉각능에 의해 냉각될 때 생석회 또는 고토(MgO)가 분화(Dusting) 되어 산소 랜스(1) 표면에 부착된 지금(3)이 용이하게 박리된다.Such limestone sludge or dolomite sludge contains CO 3 2- ions and when the now (3) is attached to the surface of the oxygen lance (1) is expanded by a calcining reaction by the hot current (3), wherein Erupted from the limestone or dolomite, which acts to cause cracks in the now (3), and quicklime (CaO) or goto (MgO) is formed at the site where carbon dioxide escapes, thereby cooling the oxygen lance (1). The quicklime or gouge (MgO) is differentiated when cooled by the tungsten, and the porcelain 3 attached to the surface of the oxygen lance 1 is easily peeled off.
상기 석회석 슬러지 또는 백운석 슬러지는 전로 취련 중 지금(3)이 비산되어 산소 랜스(1) 표면에 부착되는 순간은 고온에서 소성 반응성이 양호하도록 가능한 한 미분을 사용할 수록 좋다.The limestone sludge or dolomite sludge may use fine powder as much as possible so that plastic reactivity at high temperature is good at the moment when the now 3 is scattered and adheres to the surface of the oxygen lance 1 during the converter blowing.
그러나 분쇄비용의 증대 및 일반 미분쇄기로 용이하게 얻을 수 있는 크기를 고려하는 동시에 단시간 내에 수분이 증발되고 석회석이 소성 반응을 일으킬 수 있도록 하기 위해서는 최소 0.05mm 이하 크기의 석회석 슬러지 또는 백운석 슬러지 사용이 바람직하다.However, it is desirable to use limestone sludge or dolomite sludge of at least 0.05 mm in order to increase the cost of crushing and to easily obtain the size that can be easily obtained by a general pulverizer, and to allow the water to evaporate in a short time and the limestone to cause a plastic reaction. Do.
또한, 도포재(9) 중의 석회석 슬러지 또는 백운석 슬러지는 전체 중량에 대하여 80~90중량％로 제한함이 바람직하다. 슬러지가 80중량% 미만인 경우 산소 랜스(1) 표면에 도포된 도포재(9) 중의 석회석 또는 백운석의 분포가 불균일하여 부분적으로 지금(3)의 박리가 원활하게 이루어지지 않으며, 슬러지가 90중량% 초과인 경우 상대적으로 바인더의 함량이 적어져 지금(3)이 부착되기도 전에 박리될 수 있기 때문이다.The limestone sludge or dolomite sludge in the coating material 9 is preferably limited to 80 to 90% by weight based on the total weight. If the sludge is less than 80% by weight, the distribution of limestone or dolomite in the coating material 9 applied on the surface of the oxygen lance 1 is uneven, so that part of the sludge (3) is not easily removed, and the sludge is 90% by weight. If it is exceeded, the content of the binder is relatively low, so that it may be peeled off before the now 3 is attached.
또한, 바인더는 도포재(9)의 전체 중량에 대하여 10~20중량%로 하는 것이 바람직하다. 만약, 바인더가 10중량％ 미만이면 석회석 슬러지 또는 백운석 슬러지의산소 랜스(1) 표면과의 부착력이 저하되고, 반대로 20중량％ 초과인 경우 석회석 슬러지 또는 백운석 슬러지의 유동성이 저하되어 도포재(9)의 도포가 난이하기 때문이다.In addition, it is preferable to make a binder into 10 to 20 weight% with respect to the total weight of the coating material 9. If the binder is less than 10% by weight, the adhesion to the surface of the oxygen lance (1) of limestone sludge or dolomite sludge is lowered. On the contrary, when the binder is more than 20% by weight, the fluidity of limestone sludge or dolomite sludge is lowered. This is because the application of is difficult.
이와 같이 조성된 도포재(9)는 슬러지와 바인더가 균일하게 혼합되어 슬러리 상태로 산소 랜스(1) 표면에 도포된 후, 산소 랜스(1)가 전로 본체(6) 내부로 진입되어 취련이 시작되면 도포재(9)에 함유된 수분이 건조되고, 전로 본체(6) 내부의 복사열에 의해 도포재(9)의 표면부는 대략 700℃까지 상승된다.In the coating material 9 thus formed, the sludge and the binder are uniformly mixed and applied to the surface of the oxygen lance 1 in a slurry state, and then the oxygen lance 1 enters the converter body 6 to start the blowing. When the moisture contained in the coating material 9 is dried, the surface portion of the coating material 9 is raised to approximately 700 ° C. by the radiant heat inside the converter body 6.
만일, 취련 중에 지금(3)이 비산되어 산소 랜스(1) 표면에 부착되면, 지금(3)의 온도가 1500℃ 이상의 고온이기 때문에 지금(3)과 접촉하는 도포재(9)의 온도는 순간적으로 상승하여 도포체(9) 중의 석회석 또는 백운석이 소성반응을 일으키게 된다.If now (3) is scattered and attached to the surface of the oxygen lance (1) during the blowing, the temperature of the coating material (9) in contact with the now (3) is instantaneous because the temperature (3) is at a high temperature of 1500 ° C or more. As a result, the limestone or dolomite in the coating body 9 causes a calcination reaction.
이러한 소성반응 과정에 의한 도포재(9)의 변화 상태를 살펴보면, 지금(3)이 부착된 도포재(9)는 도 5의 (a)에서 도 5의 (b)와 같이 체적 팽창되면서 도 5의 (c)와 같이 이산화탄소가 분출되면서 도 5의 (d)와 같이 생석회 또는 고토가 형성된다.Looking at the state of change of the coating material (9) by the firing reaction process, the coating material (9) attached to the now (3) is expanded in volume as shown in Figure 5 (a) to Figure 5 (b) 5 As carbon dioxide is ejected as shown in (c), quicklime or goto is formed as shown in FIG.
이와 같이 형성된 생석회 또는 고토는 산소 랜스(1)의 냉각능에 의하여 700℃ 정도로 다시 냉각되면서 분화(Dusting)된다.The quicklime or goya formed as described above is differentiated while being cooled again to about 700 ° C. by the cooling ability of the oxygen lance 1.
완전한 소성반응이 종료되면 도 5의 (d)와 같이 다량의 기공(Pore : 13)이 존재하는 분화된 생석회 또는 고토가 생성되어, 산소 랜스(1) 표면에 부착된 지금(3)의 자중에 의한 미끄러짐(Slip) 현상이 발생되어 지금(3)의 박리를 용이하게 수행할 수 있게 된다.When the complete calcination reaction is completed, as shown in (d) of FIG. 5, differentiated quicklime or goto with a large amount of pores (Pore: 13) is generated, and the present weight (3) attached to the surface of the oxygen lance (1) is generated. Due to the slip phenomenon occurs, the peeling of the now 3 can be easily performed.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
실제 전로의 산소 랜스(1) 표면에 하기의 표 1과 같은 조성을 갖는 4 종류의 도포재(9)를 2~3mm 범위의 두께로 도포한 후 초기 도포 상태와 취련 작업을 실시하여 산소 랜스(1)의 지금(3) 부착 방지 효과를 비교 평가하고 그 결과를 표 2에 표시하였다.On the surface of the oxygen lance 1 of the actual converter, four kinds of coating materials 9 having a composition as shown in Table 1 below were applied to a thickness in the range of 2 to 3 mm, and then the initial application state and the blowing operation were performed. (3) comparative anti-adherence effect of) and the results are shown in Table 2.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 조건 범위를 만족하고 있는 도포재(실시예1, 2)의 경우 산소 랜스(1) 표면에 도포된 도포재(9)의 도포 상태와 부착된 지금의 박리 상태가 양호한 반면, 비교예 1, 2의 경우 그렇지 않음을 확인할 수 있었다.As shown in Table 2, in the case of the coating material (Examples 1 and 2) satisfying the condition range of the present invention, the coating state of the coating material 9 applied on the surface of the oxygen lance 1 and the present While the peeling state was good, in the case of Comparative Examples 1 and 2 it was confirmed that it is not.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 도포재를 구성하고 있는 석회석 슬러지 또는 백운석 슬러지의 소성반응으로 인하여 생성되는 생석회 또는 고토가 지금과 함께 용이하게 박리되므로 산소 랜스 표면에 부착된 지금 제거를 위한 별도의 작업이나, 취련 횟수 증가에 따라 지금의 부착량 증가로 인한 산소 랜스의 교체 작업이 필요 없게 됨에 따라 생산성의 현저한 향상 효과를 가져올 수 있다.As described above, according to the present invention, the quicklime or goto produced due to the calcining reaction of the limestone sludge or dolomite sludge constituting the coating material is easily peeled off as it is now removed for removal now attached to the oxygen lance surface. As there is no need for a separate operation or replacement of the oxygen lance due to the increase in the amount of attachment now, the productivity can be remarkably improved.
또한 도포재의 성분인 석회석 슬러지나 백운석 슬러지는 제철소의 여러 공정에서 부산물로 발생되는 것을 재활용할 수 있다는 점에서 생산 비용의 감소 효과를 가져온다.In addition, limestone sludge or dolomite sludge, which is a component of the coating material, can reduce production costs in that it can recycle what is produced as a by-product from various processes in the steel mill.
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