KR20070005046A - 용선의 탈규처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용선의 탈규처리 방법에 있어서, 예비처리 작업을 마친 용선을 출선하는 동시에 탈규 처리를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈규처리 방법을 제공한다. 상기 탈규 처리를 하는 단계는, 상기 용선의 출선과 동시에 탈규제, 생석회 및 형석을 투입하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 용선의 탈규처리 방법은 용선의 예비처리 단계에서 탈류 효율을 향상시킬 수 있으며, 안정된 규소 성분을 포함하는 용선을 전로에 공급함에 따라 슬로핑을 방지하여 실수율을 높이고 조업의 안정성을 도모하며, 제강 시간의 단축, 부원료 사용량의 감소 등으로 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

용선, 탈류, 탈규처리, 고로, 전로, 슬래그, 슬로핑

Description

용선의 탈규처리 방법 {Method for desiliconinzation of hot metal}

도 1a 및 도 1b는 종래 탈규처리 방법의 진행을 도시한 공정 순서도.

도 2는 일반적인 고로의 출선 상황을 도시한 개략도.

도 3은 본 발명의 탈규처리 방법의 진행을 도시한 공정 순서도.

도 4는 본 발명의 탈규처리 상황을 도시한 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 토페도 래들 카(TLC) 20 : 평량 호퍼

30 : 장입 래들

본 발명은 용선의 탈규처리 방법에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래 탈규처리 방법의 진행을 도시한 공정 순서도이고, 도 2는 일반적인 고로의 출선 상황을 도시한 개략도이다.

도면을 참조하면, 일반적으로 개공기(4)에 의하여 관통된 고로(1)의 출선구(2)를 통하여 고로(1) 내에서 철광석을 용융시킴으로써 형성된 용융물은 대탕도(3)로 출선된다. 이러한 용융물은 대탕도(3) 내에서 비중차에 의하여 용선과 슬래그로 분리된다. 용선은 지탕도(5)를 통해 경주통(6)으로 유도된 후 경주통(6) 하단에 대기하고 있는 토페도 래들 카(7, TLC;torpedo ladle car)에 수선된다. 토페도 래들 카(7)에서 탈류 처리 등의 용선 예비처리 작업이 이루어지고, 이후 장입 래들에 출선되어 전로 정련 공정으로 이어진다.

용선 내의 불순물 성분 중 규소 성분(Si)은 고로에서 용융성을 확보해주고, 전로에서는 산소와 반응하여 열원으로 사용되며 슬래그를 구성하는 중요 원소이다. 그러나 용선비가 높고 규소 성분(Si)의 농도가 높게 되면 부원료, 특히 생석회, 냉각제의 사용량이 급격히 많아지고, 산소와 용철과의 급격한 반응과 과다한 슬래그 량으로 인해 슬로핑이 심하게 일어난다. 따라서 상기 고로 공정에서 규소 성분(Si)을 적당하게 유지하도록 성분 조정하는 것이 바람직하다.

그러나 고로(1)의 조업 상황에 따라서 용선 내의 규소 성분(Si)의 조성은 적정 범위를 벗어나게 된다. 그 결과, 규소(Si)는 제강 공정에서의 취련 작업시 취련 적중율을 어렵게 하고, 또한 용선 온도 저하에 의한 연료비의 상승을 초래한다. 특히 고급강의 정련시 성분의 조정이 어려워지는 문제점이 생긴다.

이러한 현상을 방지하기 위해 용선에 함유된 규소 성분(Si)의 조성치가 적정 범위 이상이 되면 탈규 작업을 진행한다. 탈규 작업시 투입되는 탈규제로서는 하기 반응식 1 및 반응식 2에 나타난 바와 같이 규소(Si)를 산화 제거할 수 있도록 산소포텐셜이 높은 물질을 사용한다.

[Si] + 2FeO = SiO₂

[Si] + 2/3 Fe₂O₃ = SiO₂ + 4/3Fe

이러한 탈규 작업은 고로 주상 또는 용선 예비처리장에서 이루어진다. 예를 들어 용선 출선량 250톤을 기준으로 용선 내 규소 성분(Si)이 0.030%일 경우, 대탕도 및 토페도 래들 카 내에 100%의 탈규제 2 내지 3톤을 투입하고 있다.

도 1a에 도시한 바와 같이 고로로부터 출선되어 대탕도를 진행하는 용강에 탈규 처리하는 경우가 있다. 그러나 상기의 탈규 처리시 대탕도의 용강에 탈규제가 침입하지 못해 탈규가 골고루 이루어지지 못하고 용강의 표면에서만 이루어져 탈규의 효율성이 떨어지는 문제점이 발생한다.

또한 도 1b에 도시한 바와 같이 경주통으로부터 래들로 수선되는 낙하 용선에 탈규제를 투입함으로써 탈규 처리하는 경우가 있다. 그러나 이러한 탈규 처리는 용선의 함유된 실리콘, 망간, 철 등의 금속 원소가 탈규제의 산소원과 반응하여 산화되면서 발생하는 CO 또는 CO₂ 가스가 슬래그층을 빠져나오지 못하고 슬래그층 내부에 잔존하여 슬래그층이 부풀어오르는 슬래그 포밍 현상을 동반한다. 이러한 슬래그 포밍 현상은 슬래그가 래들 밖으로 넘쳐 흐르는 슬로핑(slopping) 현상을 동반한다. 그 결과, 슬래그 포밍 현상은 작업자의 작업 능률을 저하시키고, 슬래그에 의해 토페도 래들 카 내에 담겨져야 할 용강의 양이 상대적으로 적어지므로 실수율이 떨어지고 생산성을 저하시킨다. 또한 슬래그 포밍을 억제하기 위해 별도의 포밍 억제제를 사용함에 따라 원가 상승을 야기하기도 한다.

이와 같이 종래에는 대탕도 및 토페도 래들 카 내에서 탈규 처리 작업이 이루어졌으나 탈규제 투입시 용선 온도의 급격한 저하로 인해 유동성이 저하되며 용선의 탈류 효율이 크게 떨어지고, 작업 간 용선의 이동 시간 및 작업 시간의 증대로 효율적인 용선 수급이 이루어지지 않는 문제점이 있다. 또한 예비처리 단계 후 출선 작업시 용선 내 규소 성분(Si)이 0.040% 이상으로 과다하게 높을지라도 작업 여건이 불리하여 탈규 처리를 하지 못해 이후 제강 공정에서 어려움이 발생한다. 즉, 전로 정련에서 규소 성분(Si)이 다량 함유된 용선은 슬로핑 방지를 위해 취련 중간에 취련을 중지하고 슬래그를 배재한 후 다시 취련을 진행하는 더블 슬래그 작업을 적용하고 있으나, 이는 부원료 사용량 증대, 제강 시간의 증대 등의 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고로에서 출선된 용선을 탈규처리하지 않고 예비처리 단계로 이동하여 탈류 효율을 향상시키고, 규소 성분이 높은 용선을 장입 래들에 출선 작업시 동시에 탈규 작업을 실시함으로써 슬로핑을 방지하여 실수율을 높이고 조업의 안정성을 도모하며, 제강 시간의 단축, 부원료 사용량의 감소 등으로 생산성을 향상시킬 수 있는 용선의 탈규처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 용선의 탈규처리 방법에 있어서, 예비처리 작업을 마친 용선을 출선하는 동시에 탈규 처리를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈규처리 방법을 제공한다.

상기 탈규 처리를 하는 단계는, 상기 용선의 출선과 동시에 탈규제, 생석회 및 형석을 투입하는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 탈규제, 생석회 및 형석을 포함하는 총 투입량 중에 상기 탈규제는 상기 총 투입량의 68 내지 75 중량%를 포함하고, 상기 생석회는 20 내지 28 중량%를 포함하고, 상기 형석은 2 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.

상기 용선의 출선량이 200 내지 300톤인 경우에 상기 탈규제, 생석회 및 형석의 총 투입량은 2000 내지 3000kg인 것을 특징으로 한다. 상기 탈규제, 생석회 및 형석은 상기 출선의 준비 중에 총 투입량의 1/2을 투입하고, 상기 출선 중에 총 투입량의 1/2을 투입할 수 있으며, 상기 출선 중에 투입되는 상기 탈규제, 생석회 및 형석은 다시 2회로 나누어 투입할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 용선의 탈규처리 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

상기 언급한 바와 같이 용선 중 규소 성분(Si)은 산소와의 친화력이 크기 때문에 제강의 취련시 열원으로 작용하지만, 그 양이 많을 경우 불순물 제거를 위한 산소 투입 원단위가 증가할 뿐만 아니라 슬로핑을 발생시켜 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 전로 정련으로 공급되는 용선 내 규소 성분(Si)을 적정 범위 내로 유지시키는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 탈규처리 방법의 진행을 도시한 공정 순서도이다.

도면을 참조하면, 고로 내에서 철광석을 용융시킴으로써 형성된 용융물은 대탕도로 출선되고, 이러한 용융물은 대탕도 내에서 비중차에 의해 용선과 슬래그로 분리된다. 용선은 경주통으로 이동하여 경주통 하단에 대기하고 있는 토페도 래들 카(TLC)에 수선되고, 토페도 래들 카에서 탈류 처리 등의 용선 예비처리 작업이 이루어진다. 상기 대탕도 또는 토페도 래들 카에서 탈규처리 하지 않고 용선 예비처리 작업을 진행함으로써, 용선의 현열을 유지하여 유동성을 확보하고 탈류 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 용선의 처리 시간을 단축하여 원활한 물류 흐름을 유지할 수 있다. 이후 용선은 장입 래들에 출선되어 전로 정련 공정으로 이어진다.

본 발명은 상기 용선의 예비처리 작업 후 출선시 동시에 탈규처리 작업을 진행하도록 한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 토페도 래들 카(10)로부터 장입 래들(30)로 출선 작업시 동시에 상부 호퍼(20)에서 평량된 탈규제(B)를 투입함으로써, 출선시 발생되는 자연 낙하와, 고온 용선(A)이 이동되어 형성된 와류 현상을 이용하여 탈규처리 작업을 실시한다. 자연 낙하되는 고온 용선(A)의 낙하 에너지에 의해 형성되는 교반력을 이용하면 투입된 탈규제(B)가 용선(A)과 활발히 반응하기 때문에 탈규 반응의 효율을 향상시킬 수 있다.

또한 출선과 동시에 탈규처리 작업을 실시하여 규소 성분(Si)의 함량이 낮아진 안정된 용선을 전로에 공급할 수 있게 된다. 그리하여 전로 조업에 있어서 생석회, 냉각제 등과 같은 부원료의 사용량을 줄일 수 있고, 슬래그 형성이 감소됨에 따라 슬로핑 발생을 억제할 수 있으며, 그로 인해 실수율이 향상되고 조업의 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 규소 성분이 안정된 용선을 공급받아 전로 정련시 더블 슬래그 작업을 생략할 수 있어 제강 시간을 단축시킬 수 있으며, 전로 내에서 급격한 산화 반응으로 고열을 발생하는 용선 내 규소 성분이 안정적으로 공급됨에 따라 전로 내화물 용손 감소로 노체의 사용 횟수가 증가하는 장점이 있다.

이와 같이 본 발명은 용선의 예비처리 작업 후 출선과 동시에 탈규처리 작업을 진행하며, 탈규처리시 투입되는 탈규제로서는 밀스케일(Mill scale) 또는 분소결광을 사용한다. 이의 조성은 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.

종래에는 탈규 처리를 위해 상기 탈규제만 100%로 하여 투입하였으나, 본 발명은 탈규처리 작업시 탈규제와 동시에 생석회, 형석을 투입한다. 탈규처리를 위해 상기 표 1과 같은 밀스케일 또는 분소결광을 포함하는 탈규제를 투입하고, 출선 중 복류를 방지하기 위해 생석회를 투입하고, 생석회와 용선 간의 유동성 향상을 위해 형석을 투입한다. 그리하여 출선시 탈규처리와 동시에 복류 현상을 방지할 수 있다.

상기 탈규제와 생석회, 형석의 투입 비율은 다음과 같다. 탈규제는 68 내지 75 중량%로 유지하고, 생석회는 20 내지 28 중량%로 유지하고, 형석은 2 내지 5 중량%의 비율로 유지한다.

바람직하게는 탈규제 75 중량%, 생석회 23 중량%, 형석 2 중량%의 비율로 하여 투입한다.

전체 용선의 출선량 250톤(ton)의 경우에, 용선 내 규소 성분의 함량 0.050%를 기준으로, 상기 탈규제, 생석회, 형석을 포함하는 총 투입량은 용선 1톤당 10kg을 기준으로 하여 2500kg으로 유지한다. 이 때, 용선 내 규소 성분의 함량이 0.050%를 기준으로, 0.010% 변동시 상기 탈규제, 생석회, 형석을 포함하는 총 투입량은 500kg씩 보정하도록 한다. 예를 들어 용선 내 규소 성분의 함량이 0.060%인 경우에, 상기 총 투입량에 500kg을 더하여 투입하도록 한다.

또한 상기 탈규제, 생석회, 형석은 용선과의 지속적인 반응을 위해 분할 투입하는 것이 바람직하다. 총 투입량의 1/2은 용선 예비처리 후 출선을 준비하는 단계에서 투입하고, 남은 1/2은 출선 중에 투입하도록 한다. 이 때 출선 중에 투입되는 상기 탈규제, 생석회, 형석은 다시 2회로 나누어 분할 투입된다. 분할 투입함으로써 탈규처리와 복류 방지를 위한 지속적인 반응을 유도할 수 있고, 탈규 효율을 상승시킬 수 있다. 물론 상기 탈규 처리 작업시 투입 방법은 이에 한정되지 않고, 공정 상의 편의 및 목적에 따라 다양하게 이루어질 수 있다.

이와 같이 본 발명의 탈규처리 작업은 예비처리 작업을 마친 용선의 출선 작업과 동시에 이루어지며, 이후 전로에 장입되어 취련하고 출강되는 전로 조업으로 이어진다.

이하, 본 발명에 대한 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 2는 상술한 본 발명에 의한 용선의 탈규처리 방법에 따른 실시예의 탈규처리 결과를 나타낸 것이다. 즉, 출선 작업시 형성되는 와류 현상을 이용하여 탈규제, 생석회, 형석을 투입하였으며, 이들의 비율은 각각 75%, 20%, 5%이다. 또한 상기 탈규제, 생석회, 형석의 총 투입량 중 1/2은 용선 예비처리 후 출선 전에 준비하는 단계에서 투입하고, 남은 1/2은 출선 중에 투입하였다.

상기 표 2에서 실시예1 내지 실시예7은 규소 성분의 함량이 높은 용선을 효율적으로 탈규처리한 것을 볼 수 있다. 또한, 탈규제와 동시에 생석회 및 형석을 투입함으로써 복류가 발생하지 않은 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 탈규처리 방법은 출선 작업과 동시에 탈규처리 작업을 실시하기 때문에, 상기와 같이 규소 성분이 안정된 용선을 전로에 공급할 수 있게 된다. 그리하여 전로 조업시 낮아진 규소 성분에 의해 부원료의 사용량을 대폭 줄일 수 있고, 슬래그 형성이 감소하기 때문에 슬로핑 발생을 억제하여 실수율이 향상된다. 뿐만 아니라, 전로 정련시 더블 슬래그 작업을 생략할 수 있어 제강 시간을 단축시키고, 전로 내에서 급격한 산화 반응으로 고열을 발생하는 용선 내 규소 성분이 안정적으로 공급됨에 따라 전로 내화물 용손 감소로 노체의 사용 횟수가 증가된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 이용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

본 발명에 의한 용선의 탈규처리 방법은 용선을 고로 주상 또는 토페도 래들 카에서 탈규처리하지 않고 진행함에 따라 고로에서 출선된 용선의 높은 현열을 유지하여 용선의 예비처리 단계에서 용선의 유동성 확보로 인해 탈류 효율을 극대화할 수 있으며, 용선의 처리 시간을 단축하여 원할한 물류 흐름을 유지할 수 있다.

또한, 규소 성분이 높은 용선을 장입 래들에 출선 작업시 동시에 탈규처리 작업을 실시하여 전로에 공급된 용선의 낮아진 규소 성분에 따라 부원료, 즉, 생석회, 냉각제 등의 사용량이 급감하여 원가를 절가할 수 있고, 슬래그 형성이 감소함에 따라 슬로핑 발생을 억제하여 실수율이 향상되고 조업의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전로 정련시 더블 슬래그 작업을 생략할 수 있어 제강 시간을 단축시킬 수 있으며, 전로 내에서 급격한 산화 반응으로 고열을 발생하는 용선 내 규소 성분이 안정적으로 공급됨에 따라 전로 내화물 용손 감소로 노체의 사용 횟수가 증가하는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 용선의 탈규처리 방법에 있어서,

   예비처리 작업을 마친 용선을 출선하는 동시에 탈규 처리를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈규처리 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 탈규 처리를 하는 단계는,

   상기 용선의 출선과 동시에 탈규제, 생석회 및 형석을 투입하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈규처리 방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 탈규제, 생석회 및 형석을 포함하는 총 투입량 중에 상기 탈규제는 상기 총 투입량의 68 내지 75 중량%를 포함하고, 상기 생석회는 20 내지 28 중량%를 포함하고, 상기 형석은 2 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈규처리 방법.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 용선의 출선량이 200 내지 300톤인 경우에 상기 탈규제, 생석회 및 형석의 총 투입량은 2000 내지 3000kg인 것을 특징으로 하는 용선의 탈규처리 방법.
5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 탈규제, 생석회 및 형석은 상기 출선의 준비 중에 총 투입량의 1/2을 투입하고, 상기 출선 중에 총 투입량의 1/2을 투입하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈규처리 방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 출선 중에 투입되는 상기 탈규제, 생석회 및 형석은 2회로 나누어 투입하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈규처리 방법.

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