KR20050031325A - Ｆｉｎｅｘ 유동 환원로 분산판 하부용 내화물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동 환원로의 분산판 하부용 내화물에 관한 것으로 ZrO₂-Al₂O₃ 조성물로서 ZrO₂ 를 40중량% 이상 함유한 것을 특징으로 하는 FINEX 유동환원로의 분산판 하부에 사용되는 내화 조성물을 제공한다.

Description

ＦＩＮＥＸ 유동 환원로 분산판 하부용 내화물{Refractory Composition For Using Distributor of Fluidized Reduction Furnace of FINEX}

본 발명은 내화 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FINEX 공정의 유동 환원로의 분산판 하부에 적용되는 내 마모성이 우수한 내화 조성물에 관한 것이다.

고로법이라고 하는 통상의 제철법은 용융선철을 제조하기 위하여 고로에 장입하는 원료를 전처리 공정에서 코크스와 괴상의 철광석으로 가공한 다음 이와 같이 덩어리 상태의 원료를 이용하여 용융선철을 제조하여 왔다.

그러나 이러한 전처리 공정이 필요한 기존의 고로법은 석탄의 코크스화 과정과 괴상의 철광석으로 소결하는 과정에서 많은 유해 가스를 배출하여 환경오염문제를 야기하고 있다.

따라서 최근들어 이러한 환경오염문제를 극복하면서 아울러 자원고갈에 대한 대비책으로 새로운 제철법인 용융환원법에 대하여 많은 관심과 연구가 집중되고 있다.

현재 개발되고 있는 용융환원 제철법 중 FINEX 공정은 미립의 석탄과 분체 형태의 철광석을 최초 채광한 상태에서 입도만 분리하여 그대로 사용함에 따라 고로법에 비해 원료비가 저렴하여 상업화가 진행되고 있다.

FINEX 공정은 크게 분체 형태의 철광석(분광석)을 유동 환원로내에서 환원시키는 유동환원공정과 이와 같이 직접환원된 분철광을 용융가스화로 내에서 용융시키는 용융공정으로 이루어져 있다.

분광석의 환원공정은 유동 환원로 내에서 진행되며, 환원 가스로는 용융 가스화로에서 석탄의 연소에 의해 발생한 다량의 일산화탄소를 사용한다. 용융 가스화로에서 발생한 일산화탄소 가스는 유동 환원로 하부에 형성된 분산판 하부를 통하여 분산판 상부로 공급하면서 이 가스가 유동 환원로 상부로 공급되는 분광석과 혼합되어 분광석-일산화탄소 유동층이 형성된다.

이 때 용융가스화로로부터 공급된 일산화탄소는 약 800℃에 이르는 고온상태므로 이와 같은 고온의 일산화탄소에 의하여 유동환원로 내에서 분광석이 환원반응을 진행하게 된다.

이와 같이 환원 반응이 완료 된 분광석은 유동 환원로로부터 용융가스화로로 이송된다.

유동 환원로로부터 용융가스화로로 분광석이 이송될 경우 일부 분광석은 분산판 하부로 낙하하여 분산판 하부에 잔류하게 된다.

분산판 하부에 잔류하는 분광석은 일산화탄소 송풍 시 일산화탄소와 함께 고속으로 비산하게 된다. 이렇게 비산된 분광석은 분산판 하부의 내화물과 충돌, 분산판 하부 내화물을 마모시킨다.

분산판 하부 내화물의 마모가 과도하게 발생하게 되면 분산판이 붕괴될 우려가 있을 뿐 아니라 유동 환원로 조업효율을 저하시키므로 유동 환원 공정의 안정적인 운용에 심각한 장애요인으로 작용하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 내 마모성이 우수한 FINEX 유동 환원로의 분산판 하부용 내화물을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 ZrO₂-Al₂O₃ 조성물로서 ZrO₂ 를 40중량% 이상으로 함유한 것을 특징으로 하는 FINEX 유동환원로의 분산판 하부에 사용되는 내화 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

FINEX 공정에서 유동 환원로는 원뿔형상으로 이루어진 로 내에 분산판이 설치되어 있어서 분산판 상부에는 분광석이 장입되며 분산판 하부로부터 용융가스화로에서 발생된 환원용 가스가 유입되어 유동상을 형성하면서 분광석이 환원된다.

이와 같이 분산판 하부로 공급되는 일산환 탄소 가스(환원용 가스)는 유동특성상 유동 환원로 분산판 하부에서 고속 비산하는 분광석과 함께 분산판을 가격하게 된다. 따라서 유동 환원로 분산판 하부에 사용되는 내화물은 이들 미립자의 충돌에 견딜 수 있는 높은 인성을 가져 내마모성이 우수하여야 한다.

따라서 본 발명은 이러한 조건에 사용될 수 있는 내마모성이 우수한 ZrO₂-Al₂O₃ 내화물을 선택하여 이들의 물리적 특성을 측정함으로써 최적의 내마모 특성을 나타내는 조성비를 아래와 같이 실험하였다.

먼저, SiC 분체에 의한 ZrO₂-Al₂O₃ 내화물의 내마모 특성에 대하여 설명한다.

이를 위하여 서로 다른 함량의 ZrO₂ 원료를 함유한 ZrO₂-Al₂O₃ 내화물들을 제조하고 제조된 각각의 시편에 대하여 70m/sec의 유속으로 직경 0.3 ~ 0.5mm의 SiC 분체를 450초 동안 분사하면서 내화물의 마모량을 측정하였다. 이러한 방법으로 측정된 각각의 시편들의 마모량을 표 1에 정리하였다.

ZrO2 원료 함량	마모량 (cm3)
90	1.5
80	2.1
70	2.3
60	2.4
50	2.7
40	3.5
30	5.6
20	6.8

표1에 나타난 바와 같이 ZrO₂ 함량에 따른 ZrO₂-Al₂O₃ 내화물의 SiC 분체에 대한 마모량 변화는 ZrO₂ 함량이 40% 이상일 경우 그 마모량이 감소하는 것을 알 수 있다.

한편, 직접환원광 분체에 의한 ZrO₂-Al₂O₃ 내화물의 내마모 특성에 대하여 설명하면 다음과 같다.

이를 위하여 서로 다른 함량의 ZrO₂ 원료를 함유한 ZrO₂-Al₂O₃ 내화물들을 제조하고 제조된 각각의 시편에 70m/sec의 유속으로 직경 0.3 ~ 0.5mm의 직접환원철(DRI) 분체를 450초 동안 분사하면서 내화물의 마모량을 측정하였다. 이러한 방법으로 측정된 각각의 시편들의 마모량을 표 2에 정리하였다.

ZrO2 원료 함량	마모량 (cm3)
90	1.8
80	2.4
70	2.6
60	2.9
50	3.1
40	3.9
30	6.1
20	7.5

표2에 나타나 있는 바와 같이 ZrO₂ 함량에 따른 ZrO₂-Al₂O₃ 내화물의 직접환원철 분체에 대한 마모량 변화는 ZrO₂ 함량이 40중량% 이상일 경우에 기계적 충격에 대한 내화물의 마모 저항성이 향상 된다는 것을 알 수 있다.

이상의 두 가지 실험결과에서 알 수 있듯이 FINEX 유동 환원로의 분산판 하부에 사용되는 내화물은 ZrO₂ 함량이 40중량% 이상인 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 유동환원로의 분산판 하부에 사용되는 내화물은 상술한 바와 같이 그 내마모성이 우수하여 유동환원로의 분산판 하부에 사용되기에 적합하다.

Claims (1)

1. ZrO₂-Al₂O₃ 조성물로서 ZrO₂ 를 40중량% 이상으로 함유한 것을 특징으로 하는 FINEX 유동환원로의 분산판 하부에 사용되는 내화 조성물.