KR20110117264A - 용선의 탈황 처리 방법 - Google Patents

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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

탈황제(8)를 첨가한 용선(hot metal; 2)을 교반함으로써, 상기 탈황제(8)를 분산하여 용선(2)의 탈황 처리를 행하는 용선(2)의 탈황 처리 방법에 있어서, 탈황제(8)를 복수회로 나누어 용선(2)에 첨가하고, 2회째 이후의 탈황제(8)의 첨가 중, 적어도 1회의 첨가는, 일시적으로 상기 교반을 정지 혹은 교반력을 약하게 함으로써 용선(2) 표면에 슬래그(9)를 부상시키고, 그 부상한 슬래그(9) 상에 탈황제(8)를 첨가하며, 바람직하게는 슬래그을 부상시킬 때에 임펠러의 침지 깊이를 얕게 하고, 바람직하게는 부상시킨 슬래그를 용선 내로 취입할 때에 임펠러를 하방으로 이동시킴으로써, 첨가한 탈황제의 반응 효율을 향상시킨다.

Description

용선의 탈황 처리 방법{METHOD OF DESULFURIZING MOLTEN IRON}
본 발명은, 용선(hot metal(pig iron))에 탈황제(desulfurization agent)를 첨가하여 교반(stir)함으로써, 용선을 탈황 처리(desulfurization treatment)하는 기술에 관한 것이다.
종래, 용선에 탈황제를 첨가하여 임펠러(회전날개: impeller)로 교반함으로써, 용선을 탈황 처리하는 방법으로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 기술이 있다. 특허문헌 1에 있어서는, 탈황 처리의 개시에서 소정 시간 경과까지 임펠러를 소정의 회전수로 회전시키고(전기 공정), 그 후 임펠러의 회전수를 상대적으로 낮추거나 회전을 멈추고(중기 공정), 그 후 임펠러의 회전수를 상대적으로 높이거나 회전을 재개하는(후기 공정) 기술이 개시되어 있다. 이 기술은, 중기 공정에 있어서 탈황제의 부상(浮上)을 재촉하고([0015] 단락), 후기 공정에 있어서 부상한 탈황제와 임펠러와의 충돌에 의해 새로운 반응 계면을 탈황제에 발생하게 함으로써([0018], [0019] 단락), 탈황 효율(desulfurization efficiency)을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 탈황제에 대해서는 2∼3회로 나누어 투입하는 것이 바람직하다고 하여([0014] 단락), 전기 공정 및 후기 공정에 있어서 첨가하는 것을 개시하고 있다.
특허문헌 1의 기재로부터 알 수 있는 바와 같이, 탈황제를 포함하는 플럭스(flux)를 복수회로 나누어 용선에 첨가하는 경우, 첨가한 탈황제를 용선 내에 분산(scatter)할 수 있는 교반 상태일 때에, 새로운 탈황제의 첨가를 실시하고 있다. 또한, 특허문헌 1에서는 전술한 바와 같이, 임펠러의 회전수를 일시적으로 낮게 하는 처리가 개시되어 있지만, 탈황제의 첨가는, 임펠러의 회전수를 저하시켰을 때(중기 공정)에서는 실시하지 않는다. 즉, 특허문헌 1의 기술에서 임펠러의 회전수를 일시적으로 낮게 하는 것은, 이미 첨가한 탈황제의 탈황 효율의 향상을 도모하는 것이다.
일본공개특허공보 2008-101262호
본 발명자들은, 종래 기술에 있어서의 이하의 문제점을 새롭게 인식했다. 이미 첨가한 탈황제를 용선 내에 분산시키는 것이 가능한 정도의 교반력으로 교반한 상태에서는, 새롭게 첨가하는 탈황제는 용선 표면에 직접 접촉할 가능성이 높다. 이때, 탈황제와 용선과는 습윤성(wettability)이 나쁘기 때문에, 도 8에 나타내는 바와 같이, 새롭게 첨가한 탈황제(8)는, 용선 표면에 접촉했을 때에 응집해버려, 탈황의 반응 효율의 저하로 이어질 우려가 있다. 본 발명은, 상기와 같은 점에 착안한 것으로, 첨가한 탈황제의 반응 효율을 향상 가능한, 용선의 탈황 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하를 특징으로 한다.
(1) 탈황제를 첨가한 용선을 교반함으로써, 당해 탈황제를 분산하여 용선의 탈황 처리를 행하는 용선의 탈황 처리 방법에 있어서, 탈황제를 복수회로 나누어 용선에 첨가하고, 2회째 이후의 탈황제의 첨가 중, 적어도 1회는, 일시적으로 상기 교반을 정지 혹은 교반력을 약하게 함으로써 용선 표면에 슬래그를 부상시키고, 그 부상한 슬래그 상에 탈황제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 것이다.
(2) 상기 (1)의 기술에 있어서, 상기 교반은, 용선에 침지한 임펠러를 회전하여 실시하고, 상기 임펠러의 회전수를 일시적으로 떨어뜨림(감소시킴)으로써, 탈황제의 첨가를 위해 슬래그를 부상시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
(3) 상기 (2)의 기술에 있어서, 상기 슬래그 상으로의 탈황제의 첨가는, 임펠러의 회전축 근방에 위치하는 슬래그 상에 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
(4) 상기 (2) 또는 (3)의 기술에 있어서, 상기 임펠러의 회전수를 일시적으로 떨어뜨림으로써 부상시킨 슬래그를, 상기 임펠러의 회전수를 증가시킴으로써 용선 내로 취입하고, 그 부상시킨 슬래그를 용선 내로 취입할(draw into hot metal) 때에, 상기 임펠러를 하방으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
(5) 상기 (2)∼(4)의 기술에 있어서, 상기 임펠러의 회전수를 일시적으로 떨어뜨림으로써 슬래그를 부상시킬 때에, 임펠러의 침지 깊이를 얕게 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 슬래그 상에 새로운 탈황제를 첨가함으로써, 새롭게 첨가한 탈황제의 응집을 방지한다. 그 후에, 교반력을 탈황제가 분산 가능한 강도로 되돌림으로써, 부상한 슬래그 중의 신규 탈황제를 슬래그와 함께 용선 내로 도입한다. 이 결과, 탈황의 반응 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 탈황 반응은, 반응계 면적(탈황제와 용선과의 접촉 면적)이 클수록 반응이 촉진된다. 또한, 상기 (2)에 따른 발명에 의하면, 임펠러의 회전수에 의해, 슬래그의 부상을 제어 가능해진다.
또한, 상기 (3)에 따른 발명에 의하면, 임펠러의 회전에 의해, 용선의 표면은, 임펠러의 회전축을 향하여 경사져 있고, 부상한 슬래그의 층은, 회전축 근방으로 근접함에 따라 두꺼워진다. 이 부상한 슬래그의 층이 두꺼운 부분을 타깃으로 하여 탈황제를 첨가함으로써, 보다 확실하게 신규로 첨가한 탈황제의 응집을 방지할 수 있다. 또한, 임펠러의 회전수를 상승시켰을 때에 있어서의, 부상한 슬래그의 용선 내로의 취입은, 회전축 근방의 슬래그층으로부터 행해진다. 따라서, 회전축 근방에 탈황제를 첨가함으로써, 새롭게 첨가한 탈황제의 용선으로의 취입을 단시간에 행하는 것으로도 이어진다.
또한, 상기 (4)에 따른 발명에 의하면, 일단 떨어뜨린 임펠러의 회전수를 상승시켜 부상시킨 슬래그를 권입(drawn)할 때에, 임펠러를 하방으로 이동시킴으로써, 새롭게 첨가한 탈황제의 권입을 촉진함과 함께 임펠러로의 슬래그의 충돌을 증대시킨다. 이에 의해, 탈황의 반응 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 (5)에 따른 발명에 의하면, 임펠러의 침지 깊이를 얕게 함으로써, 부상한 슬래그와 임펠러가 충돌하여, 새로운 반응 계면을 늘림으로써 탈황의 반응 효율을 향상시킨다. 또한, 상기 (4)의 기술에 있어서 임펠러를 하방으로 이동시킬 때에, 부상시킨 슬래그와 임펠러와의 충돌 횟수를 증가시킬 수 있음과 함께, 앞의 공정에서 임펠러를 상방으로 이동시키고 있는 점에서, 하방으로 이동시킨 임펠러의 높이를 최적의 높이로 할 수 있다. 또는 상기 임펠러의 하강량을 늘릴 수 있다.
도 1은 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 탈황 처리의 설비를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 탈황 스케줄을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 기초하는 제1 실시 형태에 따른 슬래그와 탈황제와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 기초하는 제2 실시 형태에 따른 임펠러의 승강 스케줄예를 나타내는 도면이다.
도 5는 임펠러를 상승시킨 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 부상한 슬래그에 탈황제를 첨가하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 임펠러를 하강시키는 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 탈황제의 응집을 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
(제1 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 단, 본 발명은 이하에 개시된 예에 한정되는 것은 아니다. 도 1은, 본 실시 형태에 있어서의 용선의 탈황 처리 설비를 나타내는 개념도이다. 또한 도 3에는 도 1에 나타난 탈황 처리 설비의 이용 상태의 일 예가 나타나 있다.
(구성)
우선, 설비 구성에 대해서 설명한다. 도 1 중, 부호 1은 용선 래들(hot-metal ladle)이다. 이 용선 래들(1) 내에 용선(2)이 수용되어 있다. 그 용선(2)을 수용한 용선 래들(1) 내에 대하여 상측으로부터 임펠러(3)를 삽입함으로써, 상기 임펠러(3)를 용선(2) 내에 침지한 상태로 한다. 상기 임펠러(3)는, 예를 들면 4장 날개(four-bladed; cross-shaped)의 임펠러(3)로 구성한다. 그 임펠러(3)의 회전축(4)은, 축을 상하를 향하여 배치되고, 구동 모터(5)에 의해 회전 가능해지고 있다. 구동 모터(5)는, 컨트롤러(7)로부터의 지령에 따라서 회전수의 제어가 실시된다. 그리고, 임펠러(3)를 소정 회전수로 회전 구동함으로써, 용선 래들(1) 중의 용선(2)이 기계적으로 교반되고, 용선(2)에 첨가한 탈황제(8)(도 3 참조)를 용선(2) 중에 분산시킴으로써 탈황이 가능해지고 있다. 또한, 부호 6은, 탈황제 첨가 장치이다. 탈황제 첨가 장치(6)는, 컨트롤러(7)로부터의 지령에 따라서 소정량의 탈황제(8)를 용선(2)을 향하여 첨가 가능해지고 있다.
컨트롤러(7)에는, 임펠러(3)의 회전 패턴과, 탈황제(8)의 첨가 패턴의 스케줄 정보를 입력한다. 본 실시 형태의 회전 패턴 및 탈황제(8)의 첨가 패턴의 스케줄의 예를, 도 2에 나타낸다. 도 2에 있어서 종축은 임펠러의 회전수, 횡축은 탈황 처리에 있어서의 경과 시간을 나타내고, 화살표는 탈황제의 투입을 나타낸다. 이 도 2에 나타내는 스케줄에서는, 탈황 처리 개시에 의해 임펠러(3)의 회전수를 목적하는 탈황 처리용 회전수(N1)로 회전시키고, 그 회전수(N1)를 목표로 하여 회전수 제어를 행한다. 단, 소정 횟수(본 예에서는 2회)만, 소정 시간 경과마다, 일시적으로 임펠러(3)의 회전수를 슬래그 부상용 회전수(N2)까지 저하시킨다. 또한, 탈황제(8)의 첨가는, 탈황 처리 개시에 의해 임펠러(3)의 회전수를 목적하는 탈황 처리용 회전수(N1)가 된 시점에서, 제1회째의 첨가 처리로서, 소정량(본 예에서는 전체의 약 1/2)의 탈황제(8)를 첨가한다. 또한, 임펠러(3)의 회전수를 슬래그 부상용 회전수(N2)까지 저하시켜 슬래그를 부상시키고, 소정량(본 예에서는 각각 전체의 약 1/4)의 탈황제(8)를 첨가한다.
여기에서, 상기 탈황 처리용 회전수(N1)는, 비중이 가벼운 탈황제(8)를 용선(2) 중에 분산시키는 것이 가능한 회전수이다. 또한, 발명자들의 조사에 따르면, 임펠러(3)의 회전수를 80rpm 이상으로 설정하면 용선(2)에 첨가한 탈황제(8)(혹은 탈황제(8)를 포함하는 플럭스)를 분산시켜 탈황할 수 있을 것이다. 단, 임펠러의 마모 등에 의해 교반 효율이 떨어져 온다. 이 교반 효율의 저하에 따라서 상기 탈황 처리용 회전수(N1)를 증가시킬 필요가 있다. 따라서, 목적하는 교반 상태를 확보하도록, 임펠러(3)의 사용 상황에 따라서 적절히 회전수를 설정 변경하면 좋다. 즉, 상기 탈황 처리용 회전수(N1)의 범위는, 설비 사양, 설비 부하 등을 고려하여 사전에 구할 수 있고, 사용 상황에 따라서, 상기 탈황 처리용 회전수(N1)를 적절히 설정 및 변경하면 좋다.
또한, 슬래그 부상용 회전수(N2)는, 슬래그(9)를 용선(2)의 표면(2a)(도 3 참조)에 부상 가능할 만큼 교반 효율을 떨어뜨린 회전수이다. 통상은, 임펠러(3)의 회전수를 상기 탈황 처리용 회전수(N1)의 60％ 정도까지 떨어뜨리면, 슬래그(9)가 용선(2)의 표면(2a)으로 부상한다. 따라서, 슬래그 부상용 회전수(N2)는, 예를 들면 상기 탈황 처리용 회전수(N1)로부터 40％ 이상 저하시킨 회전수로 하면 좋다. 단, 탈황 처리의 시간의 저하를 억제하는 것도 고려하면, 슬래그를 부상시키는 임펠러(3)의 회전수는, 상기 탈황 처리용 회전수(N1)의 50∼60％로 설정하는 것이 바람직하다고 생각된다. N2도 상기 슬래그의 부상, 소요 시간 등의 상황에 따라서 적절히 설정 및 변경할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
(동작·작용)
다음으로, 상기 설비 및 상기 탈황 스케줄을 사용한 용선(2)의 탈황 처리 방법의 예에 대해서 설명한다. 컨트롤러(7)는, 탈황 처리 개시라고 판정하면, 모터(5)에 상기 탈황 처리용 회전수(N1)로 하는 회전수 지령을 출력한다. 즉, 컨트롤러(7)는, 정지하고 있었던 임펠러(3)를, 탈황 처리용 회전수(N1)를 목표치로 하여 소정의 회전수 증가율로 상승시키는 지령을 모터(5)로 출력한다. 이에 의해, 임펠러(3)는, 상기 탈황 처리용 회전수(N1)를 향하여 소정의 상승률로 회전수가 상승한다. 그리고, 탈황 처리용 회전수(N1)가 되면 그 회전수를 유지하도록 회전수 제어가 행해진다.
또한, 컨트롤러(7)는, 상기 임펠러(3)의 회전 상승에 동기화하여, 제1회째의 탈황제 첨가 지령을 탈황제 첨가 장치(6)로 출력한다. 탈황제(8)의 첨가 시기는, 임펠러(3)의 회전수가 탈황 처리용 회전수(N1)가 된 시점 혹은 그 근방의 시각으로 설정한다. 제1회째의 탈황제(8)의 첨가는, 전체의 탈황제(8)의 1/2로 한다. 첨가된 탈황제(8)는, 순차, 임펠러(3)의 회전에 의해 용선(2) 중에 취입되고, 임펠러(3)의 회전에 의한 교반에 의해 상기 용선(2) 중에 분산된다. 용선(2) 중에 분산된 탈황제(8)는, 용선(2) 중의 유황(S)과 탈황 반응을 일으킨다.
임펠러(3)의 회전수가 탈황 처리용 회전수(N1)가 되면, 소정 시간, 임펠러(3)는 탈황 처리용 회전수(N1)로 회전수 제어가 행해진다. 이 동안에 탈황 반응이 진행된다. 소정 시간이란, 상기 탈황 반응이 소정 이상, 예를 들면 탈황 반응이 포화된다고 추정되는 시간까지로 하면 좋다. 소정 시간이 경과하면, 컨트롤러(7)는, 모터(5)에 대하여, 슬래그 부상용 회전수(N2)가 되는 제어 지령을 출력한다. 이에 의해, 임펠러(3)의 회전수는, 소정의 회전 감소율로 슬래그 부상용 회전수(N2)가 될 때까지 서서히 감소한다.
임펠러(3)의 회전수가 슬래그 부상용 회전수(N2)가 되면, 소정량 이상의 슬래그가 용선(2)의 표면으로 부상한다고 추정되는 시간만큼, 임펠러(3)의 회전수를 슬래그 부상용 회전수(N2)로 유지한다. 소정량 이상의 슬래그가 용선(2)의 표면에 부상하고 있는지 여부는 후술하는 바와 같이 육안으로 확인할 수 있기 때문에, 상기 추정 시간은 용이하게 어림할 수 있다. 임펠러(3)의 회전수를 슬래그 부상용 회전수(N2)로 유지하는 시간은 예를 들면 30초로 한다. 그 후, 임펠러(3)의 회전수를, 소정의 회전 증가율로, 탈황 처리용 회전수(N1)를 향하여 상승시켜, 상기 탈황 처리용 회전수(N1)로 복귀시킨다.
이 임펠러(3)의 회전수의 상승에 동기화하여, 슬래그가 부상하고 있는 중에 제2회째의 탈황제 첨가 지령을 탈황제 첨가 장치(6)로 출력한다. 첨가 위치는, 임펠러(3)의 회전축(4)의 근방이 바람직하다. 회전축(4)의 근방이란, 예를 들면, 회전축(4)과 용선 래들(1) 내벽과의 사이의 거리에 있어서의, 회전축(4)측 1/3 이내의 범위로 한다.
회전축 근방에 첨가하는 이유에 대해서는, 도 1의 설비에서 회전수(N2) 근방에서 조업 중인, 슬래그과 탈황제와의 관계를 나타내는 도 3으로 설명한다. 용선(2)의 표면(2a)은, 도 3에 나타내는 개략도와 같이, 임펠러(3)의 회전축(4)을 향하여 경사져 있고, 임펠러(3)의 회전에 의해, 부상한 슬래그(9)는 당해 임펠러(3)의 회전축(4)측으로 끌어당겨진다. 이 때문에, 부상한 슬래그(9)의 층은, 임펠러(3)의 회전축(4)측에서 두꺼워지고 있다. 이 슬래그층이 두꺼워지고 있는 슬래그(9)의 부분을 향하여 탈황제(8)를 첨가함으로써, 확실하게 탈황제(8)를 슬래그(9) 내로 투입할 수 있다.
또한, 부상한 슬래그(9)는, 임펠러(3)의 회전축(4) 근방 이외에도 존재시킬 수는 있기 때문에, 임펠러(3)의 회전축(4) 근방 이외의 슬래그 상을 향하여 탈황제(8)를 투입해도 좋다. 단, 첨가 위치를 임펠러(3)의 회전축(4)측으로 함으로써, 부상하는 슬래그가 용선(2)의 표면 전면을 덮기 전에, 임펠러(3)의 회전수를 탈황 처리용 회전수(N1)를 향하여 상승을 개시시킬 수 있다. 이것은, 임펠러(3)의 회전수의 일시적인 감소 기간의 단축으로 연결된다. 또한, 임펠러(3)의 회전수를 상승시키면, 부상하고 있는 슬래그(9)는, 회전축(4) 근방에 위치하는 점에서 용선(2) 내로 취입된다. 따라서, 탈황제(8)의 첨가 위치를 회전축(4) 근방으로 하는 것은, 상기 첨가를 위한 일시적인 회전수의 감소 시간의 단축으로 연결된다.
이상과 같이, 부상하고 있던 슬래그(9)와 함께 새로운 탈황제(8)가 용선(2) 내로 취입되어 분산함으로써, 탈황제(8)의 응집을 억제하면서, 탈황제(8)를 용선(2) 내로 분산시키는 것이 가능해진다. 이 결과, 탈황제(8)와 용선(2)과의 접촉 면적을 벌 수 있고, 탈황 반응을 촉진하는 것이 가능해진다.
이어서, 임펠러(3)의 회전수가 탈황 처리용 회전수(N1)로 되돌아가면, 소정 시간, 임펠러(3)는 탈황 처리용 회전수(N1)에 회전수 제어가 행해진다. 그리고, 이 동안에 탈황 반응이 진행된다. 소정 시간이란, 상기 탈황 반응이 소정 이상, 예를 들면 탈황 반응이 포화된다고 추정되는 시간까지로 한다. 소정 시간이 경과하면, 컨트롤러(7)는, 모터(5)에 대하여 제2회째의 슬래그 부상용 회전수(N2)까지 회전수를 떨어뜨리는 제어 지령을 출력한다. 이에 의해, 임펠러(3)의 회전수는, 소정의 회전 감소율에 의해 슬래그 부상용 회전수(N2)가 될 때까지 감소한다.
임펠러(3)의 회전수가 슬래그 부상용 회전수(N2)가 되면, 소정량 이상의 슬래그(9)가 용선(2) 표면으로 부상한다고 추정되는 시간만큼, 임펠러(3)의 회전수를 슬래그 부상용 회전수(N2)로 유지한다. 그 후, 임펠러(3)의 회전수를, 소정의 회전수 증가율로, 탈황 처리용 회전수(N1)를 향하여 상승시켜, 상기 탈황 처리용 회전수(N1)로 복귀시킨다. 이 임펠러(3)의 회전수의 상승에 동기화하여, 제3회째의 탈황제 첨가 지령을 탈황제 첨가 장치(6)로 출력한다. 첨가 위치는 임펠러(3)의 회전축(4) 근방이 바람직하다. 이어서, 임펠러(3)의 회전수가 탈황 처리용 회전수(N1)가 되면, 소정 시간, 임펠러(3)는 탈황 처리용 회전수(N1)로 회전수 제어를 실시하고, 그 후, 임펠러(3)의 회전수를 감소시켜, 탈황 처리를 종료한다.
(본 실시 형태의 효과)
도 8에 종래 기술에 있어서의 탈황제의 첨가 방법(상단), 즉 용선 상으로의 첨가의 개략도와, 그 때의 용선 상에서의 탈황제의 응집 거동(하단)을 나타낸다. 탈황제(8), 특히 CaO계의 탈황제(8)는, 용선(2) 상에서 응집하기 쉽기 때문에 한번에 투입하면 탈황제(8)가 도 8의 하단에 나타내는 바와 같이 응집하여 큰 덩어리가 되어 미반응의 CaO가 많아지지만, 분할하여 첨가함으로써 응집을 저감시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2회째 이후의 탈황제(8)의 첨가를, 부상한 슬래그(9)를 향하여 행함으로써, 더욱, 용선(2) 상에서의 탈황제(8)의 응집을 억제하는 결과, 탈황 반응의 효율을 더욱 촉진할 수 있다.
또한, 부상한 슬래그(9)(탈황제)는, 임펠러(3)의 회전수의 재차 상승으로, 임펠러(3)측으로 취입된다. 이 때문에, 그 부상한 탈황 반응이 포화 상태인 슬래그(9)(탈황제)가, 임펠러(3)와 충돌함으로써 균열이 발생하거나 혹은 깨지거나 한다. 이 때문에, 슬래그(9)를 구성한 탈황제는, 그 균열이나 깨짐 등에 의해 새로운 반응 계면이 출현하고, 그 반응 계면에 의해 새로운 탈황 반응이 진행한다. 이에 의해, 새롭게 첨가한 탈황제(8)와 함께, 슬래그(9)를 구성하는 탈황제도, 용선(2) 중의 유황과 탈황 반응을 일으킨다.
또한, 제2회째 이후의 탈황제(8)의 첨가를 임펠러(3)의 회전축(4) 근방으로 함으로써, 용선(2)의 표면(탕면(湯面)) 전체에 슬래그(9)가 부상하지 않더라도, 제2회째 이후의 탈황제(8)의 첨가가 가능해진다. 또한, 부상한 슬래그(9)는, 임펠러(3)의 회전에 의해 임펠러(3)의 회전축(4)측으로 다가오기 때문에, 임펠러(3)의 회전축(4) 근방에서 부상한 슬래그(9)의 층이 가장 두꺼워진다. 이 슬래그(9)의 층이 두꺼운 부분에 탈황제(8)를 첨가함으로써, 확실하게 탈황제(8)를 슬래그(9)의 층내로 첨가할 수 있다. 또한, 임펠러(3)의 회전수를 상승시켰을 때에, 회전축(4)측에 위치하는 슬래그(9)로부터 용선(2) 중에 취입되기 때문에, 조기에 탈황 반응에 기여시킬 수도 있다.
여기에서, 부상한 슬래그(9)(탈황제)는, 용선(2) 표면이 검게 되어 육안 혹은 모니터로 확인할 수 있다. 이 때문에, 자동적으로 새로운 탈황제(8)를 첨가하도록 자동 제어하는 대신에, 부상하는 슬래그(9)의 상황을 확인하면서, 제2회째 이후의 탈황제(8)의 첨가 타이밍을 조정해도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 일시적으로 임펠러(3)의 회전수를 저하시켜 탈황제(8)를 첨가하는 경우를 예시하고 있지만, 일시적으로 임펠러(3)를 정지하여 탈황제(8)를 첨가해도 좋다. 단, 임펠러(3)를 정지하는 경우에는, 그만큼, 탈황 처리 시간이 길어진다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 일시적으로 임펠러(3)의 회전수를 하강하여 슬래그(9)를 부상시키고, 또한 임펠러(3)의 회전수를 상승시키면서 탈황제(8)를 첨가하는 경우를 예시하고 있다. 이 대신에, 임펠러(3)의 회전수를 슬래그 부상용 회전수(N2)로 유지하고 있을 때에 탈황제(8)의 첨가를 실시해도 좋다. 단, 임펠러(3)의 회전수를 상승시키면서 탈황제(8)를 첨가하는 쪽이, 탈황 처리 시간의 단축이 된다. 그 이유는, 다음과 같다.
임펠러(3)의 회전수의 변화에 대하여 슬래그(9)의 부상에는 지연이 있다. 이 때문에, 임펠러(3)의 회전수를 슬래그 부상용 회전수(N2)로부터 상승하기 시작한 초기 상태에서는, 슬래그(9)의 부상은 아직 발생하고 있다. 계속해서, 임펠러(3)의 회전수의 상승에 수반하여, 부상하고 있던 슬래그(9)는, 임펠러(3)의 회전축(4)측으로 끌어당겨지고, 순차, 용선(2) 내로 취입된다. 이 슬래그(9)의 취입에 동기화하여 탈황제(8)를 첨가함으로써, 첨가한 탈황제(8)의 용선(2)으로의 취입을 빠르게 할 수 있다. 이상과 같이, 임펠러(3)의 회전수를 상승시키면서 탈황제(8)를 첨가하는 경우에는, 임펠러(3)의 회전수를 슬래그 부상용 회전수(N2)를 유지하고 있는 시간을 단축하면서, 탈황제(8)의 첨가로부터 용선(2) 내로의 취입까지의 시간도 단축할 수 있다.
한편, 용선(2)의 교반은, 임펠러(3)가 아니어도 좋다. 다른 수단에 의해 용선(2)의 교반을 행하는 탈황 처리 설비에도 적용 가능하다. 또한 첫회의 탈황제 첨가에 관해서는, 종래 기술과 동일한 첨가 방법을 이용해도 좋고, 상기예의 2회째 이후의 첨가에 준한 방법을 이용해도 좋다. 예를 들면 교반력이 높은 채로 탈황제를 첨가해도 좋고, 슬래그가 충분히 존재하는 경우에 슬래그의 부상을 확보할 수 있는 교반력을 기초로 탈황제를 첨가해도 좋다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 제2 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 상기 제1 실시 형태와 동일한 장치 등에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명한다. 또한 이하의 예에 한정되지 않는 것도 동일하다.
본 실시 형태의 기본 구성은, 상기 제1 실시 형태와 동일하다. 단, 탈황 처리 중인 임펠러(3)의 승강 제어에 있어서 상이하다. 제1 실시 형태에서는 설명하고 있지 않지만, 도 1의 탈황 처리 설비는 임펠러(3)를 승강하는 임펠러 승강 장치(도시하지 않음)를 구비한다. 통상의 임펠러(3)의 승강 제어는, 탈황 처리 전에 임펠러(3)를 용선 래들(1) 내에 하강하여 임펠러(3)의 용선(2)으로의 침지를 행하고, 계속하여 탈황 처리 중에는 임펠러(3)의 높이를 일정하게 유지하면서 회전시켜 교반을 행하고, 또한, 탈황 처리가 종료되면, 임펠러(3)를 상승시켜 상기 임펠러(3)를 용선 래들(1)로부터 취출한다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 탈황 처리 중에 임펠러(3)의 승강을 적절히 실시하는 점이 상이하다.
여기에서, 본 실시 형태에 있어서의 임펠러(3)의 회전 패턴 및 탈황제(8)의 첨가 패턴의 스케줄은, 상기 제1 실시 형태와 동일하게 한다. 예를 들면, 이하의 설명에서는, 임펠러(3)의 회전 패턴 및 탈황제(8)의 첨가 패턴으로서, 도 2의 스케줄을 채용한 경우를 예시한다. 즉, 도 2에 나타내는 스케줄과 같이, 탈황 처리 개시에 의해 임펠러(3)의 회전수를 목적하는 탈황 처리용 회전수(N1)로 회전시키고, 그 회전수(N1)를 목표로 하여 회전수 제어를 행한다. 단, 탈황 처리 중에 있어서의 2회만, 소정 시간 경과마다, 일시적으로, 임펠러(3)의 회전수를 슬래그 부상용 회전수(N2)까지 저하시킨다. 또한, 탈황제(8)의 첨가는, 탈황 처리 개시에 의해 임펠러(3)의 회전수를 목적하는 탈황 처리용 회전수(N1)가 된 시점에서, 제1회째의 첨가 처리로서, 예를 들면 전체의 1/2의 탈황제(8)를 첨가한다. 또한, 임펠러(3)의 회전수를 슬래그 부상용 회전수(N2)까지 저하시켰을 때에, 각각 1/4의 탈황제(8)를 첨가한다. 단, 임펠러(3)의 회전 패턴 및 탈황제(8)의 첨가 패턴은, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전술한 바와 같이, 탈황 처리 중에 임펠러(3)의 승강을 적절히 실시한다. 본 실시 형태에서는, 컨트롤러(7)는, 임펠러(3)의 회전 속도의 변화에 동기하여 임펠러(3)를 승강, 즉 임펠러(3)의 용선(2)에 대한 침지 깊이를 변경하는 지령을 상기 임펠러 승강 장치로 출력한다(도시하지 않음).
그 임펠러(3)의 회전 속도에 동기한 침지 깊이(임펠러(3)의 높이 위치)의 변경 패턴의 스케줄예를, 도 4에 나타낸다. 도 4(a)는 도 2와 동일하게, 탈황 처리의 시간 경과(횡축)에 수반하는 임펠러 회전수(종축)의 변화를 나타내는 도면이고, 도 4(b)는 탈황 처리의 시간 경과(횡축)에 수반하는 임펠러(3)의 침지 깊이(임펠러의 높이 위치로 표시: 종축)의 변화를 나타내는 도면이다. 여기에서, 도 4(b)에 있어서의 파선은, 임펠러(3)의 회전수의 변경 패턴의 스케줄을 나타내고 있다. 임펠러(3)의 높이 위치는, 예를 들면 임펠러(3)의 무게 중심 위치로 한다. 또한, 종축에 나타내는 D0는, 비(非)교반 상태에 있어서의 용선(2)의 표면(2a)(탕면)의 높이로 한다.
상기 임펠러(3)의 회전 속도에 동기한 침지 깊이의 변경 패턴에 있어서는, 상기 임펠러(3)의 회전수를 일시적으로 떨어뜨려 슬래그(9)를 부상시킬 때에, 임펠러(3)의 침지 깊이를 일시적으로 얕게 한다. 예를 들면 임펠러(3)의 일부가 용선(2)으로부터 나와 있는 상태까지 상승시킨다. 또한, 상기 임펠러(3)의 회전수를 일시적으로 떨어뜨림으로써 부상시킨 슬래그(9)를, 상기 임펠러(3)의 회전수를 증가시시킴으로써 용선(2) 내로 취입할 때에, 상기 임펠러(3)를 하방으로 이동시킨다.
(동작·작용)
임펠러(3)의 승강 동작을 중심으로, 본 실시 형태를 도 5∼도 7에 개략적으로 나타낸다. 도 5는 임펠러를 상승시킨 상태, 도 6은 부상한 슬래그에 탈황제를 첨가하는 상태, 도 7은 임펠러를 하강시키는 상태를 각각 나타낸다. 도 4에 나타내는 예에서는, 일단 회전수를 떨어뜨려 슬래그(9)를 부상시키는 데에 맞추어 임펠러(3)를 상방으로 이동시킨다(도 5). 이어서, 임펠러(3)의 회전 상승에 수반하여 뒤늦게 부상한 슬래그(9)에 대하여, 탈황제(8)를 첨가한다(도 6). 또한, 부상한 슬래그(9)가, 첨가한 탈황제(8)와 함께 재차 용선(2) 내로 권입될 때에, 상승시킨 임펠러(3)를 하방으로 이동시켜, 원래의 위치로 되돌린다(도 7).
즉, 슬래그(9)를 부상시킬 때에, 도 5에 흰색의 화살표로 나타내는 바와 같이 임펠러(3)를 상승시키고, 임펠러(3)의 용선(2)으로의 침지 깊이를 얕게 한다. 이때, 회전하는 임펠러(3)가 부상한 슬래그(9)와 충돌하는 상태로 되어 있다. 여기에서, 회전수의 감소와 함께 임펠러(3)의 침지 깊이를 얕게 하고 있지 않은 것은, 이 시기는 또한 충분히 슬래그가 부상하고 있지 않기 때문이다. 그리고, 슬래그(9)가 부상한다고 추정되는 시기에 맞추어 임펠러(3)의 상승을 시키고 있다.
이 상태에서, 도 6과 같이, 부상시킨 슬래그(9) 상에 탈황제(8)를 투입한다. 탈황제(8)의 첨가가 종료되면 도 7에 흰색의 화살표로 나타낸 바와 같이 임펠러(3)를 하방으로 이동시킨다. 임펠러(3)의 하방으로의 이동에 의해, 부상시킨 슬래그(9)를 용선(2) 내로 권입하면서(도 7에서 개략적으로 화살표로 나타냄), 임펠러(3)와의 충돌을 증가시킴으로써, 탈황 반응의 촉진을 도모한다. 이때, 미리 임펠러(3)를 상승으로 이동시키고 있기 때문에, 임펠러(3)의 하강량을 벌 수 있고, 그만큼, 부상시킨 슬래그(9)와의 충돌량을 벌 수 있는 가능성이 있다.
또한, 탈황 처리시에서의 임펠러(3)의 승강을 행함으로써, 슬래그의 평균 입경(粒徑)이 작아진 것을 확인하고 있다.
또한, 부상시킨 슬래그(9)를 권입할 때에, 임펠러(3)를 복수회 승강시키도록 해도 좋다. 또한, 본 실시 형태는, 부상한 슬래그의 권입 개시시에 맞추어 탈황제(8)를 투입하는 경우의 예이지만, 전술보다도 일찍 탈황제(8)를 투입하는 경우라도, 부상하는 슬래그와의 접촉이 많아지는 시기에 임펠러(3)를 하강하는 것이 바람직하다. 또한, 도 5에 나타나는 임펠러 상승과 도 7에 나타나는 임펠러 하강의 어느 한쪽만을 행하는 것으로 해도 좋지만, 승강을 조합하는 쪽이 탈황 효율의 개선 효과가 보다 크다.
또한, 용선욕(hot-metal bath) 내의 흐름을 정상 상태로부터 비정상 상태로 급변시키고, 용선 중의 S와 탈황제(플럭스)와의 접촉 기회를 증가시키기 위해, 탈황제의 첨가를 하지 않고, 임펠러의 회전수를 일시적으로 저감시켜 슬래그를 상승시키면서 임펠러를 상승시키고, 임펠러의 회전수를 증가하면서 임펠러를 하강시키는 임펠러의 승강 제어를 적절히 추가해도 좋다. 또한, 첫회의 탈황제 첨가시에 있어서도, 이상에서 서술한 목적 등에 따라서 적절히 임펠러의 승강 제어를 행해도 좋다.
(본 실시 형태의 효과)
상기 임펠러(3)의 회전수를 일시적으로 떨어뜨림으로써 슬래그(9)를 부상시킬 때에, 임펠러(3)의 침지 깊이를 얕게 한다. 임펠러(3)의 침지 깊이를 얕게 함으로써, 부상한 슬래그(9)와 임펠러(3)가 충돌하여, 새로운 반응 계면을 늘림으로써 탈황의 반응 효율을 향상시킨다. 또한, 상기 임펠러(3)의 회전수를 일시적으로 떨어뜨림으로써 부상시킨 슬래그(9)를, 상기 임펠러(3)의 회전수를 증가함으로써 용선(2) 내로 취입할 때에, 상기 임펠러(3)를 하방으로 이동시킨다. 이 결과, 부상시킨 슬래그(9)를 첨가한 탈황제(8)와 함께 권입할 때에, 임펠러(3)의 침지 깊이를 깊게 함으로써, 새롭게 첨가한 탈황제(8)의 권입을 촉진함과 함께 임펠러(3)로의 슬래그(9)의 충돌을 증대시킨다. 이에 의해, 탈황의 반응 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 이때 미리 임펠러(3)의 침지 깊이를 얕게 하고 있기 때문에, 하방으로 이동시킨 임펠러(3)의 높이를 최적의 높이, 예를 들면 원래의 높이로 복귀시킬 수 있다.
(실시예)
하기 조건에 의해, 제1 실시 형태(도 2), 제2 실시 형태(도 4) 및 비교예(도 2의 패턴으로 탈황제 투입, 임펠러 회전수는 N1에 고정)에서 용선의 탈황 처리를 행했다. 또 통상의 교반에 있어서의 임펠러 상단면 높이는 정지 탕면보다 100㎝ 아래로 하였다.
·용선
처리 전 조성: C: 4.3mass％, S: 0.023mass％(S0)
처리량: 300톤
·탈황제
종류: 석회
사용량: 1500㎏
·처리 시간
회전수(N1)에서의 처리 1회당: 약 8분
회전수(N2)에서의 처리 1회당: 약 2분
얻어진 결과는 하기와 같다. 또한, Sf는 탈황 처리 후의 용선의 S 농도이다.
·제1 실시 형태: 탈 S율 ln(S0/Sf)=2.1
·제2 실시 형태: 탈 S율 ln(S0/Sf)=3.0
·비교예 :탈 S율 ln(S0/Sf)=1.8
본 발명에 따르면, 특별한 설비 부담이 필요하지 않고, 첨가한 탈황제의 응집에 의한 반응 효율의 저하를 방지하여, 우수한 탈황 효율로 용선의 탈황 처리를 행할 수 있다.
1 : 용선 래들
2 : 용선
2a : 표면
3 : 임펠러
4 : 회전축
5 : 모터
6 : 탈황제 첨가 장치
7 : 컨트롤러
8 : 탈황제
9 : 슬래그
N1 : 탈황 처리용 회전수
N2 : 슬래그 부상용 회전수

Claims (6)

  1. 탈황제를 첨가한 용선(hot metal)을 교반함으로써, 당해 탈황제를 분산하여 용선의 탈황 처리를 행하는 용선의 탈황 처리 방법에 있어서,
    탈황제를 복수회로 나누어 용선에 첨가하고, 2회째 이후의 탈황제의 첨가 중, 적어도 1회는, 일시적으로 상기 교반을 정지 혹은 교반력을 약하게 함으로써 용선 표면에 슬래그를 부상시키고, 그 부상한 슬래그 상에 탈황제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈황 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교반은, 용선에 침지한 임펠러를 회전하여 실시하고,
    상기 임펠러의 회전수를 일시적으로 떨어뜨림으로써, 탈황제의 첨가를 위해 슬래그를 부상시키는 것을 특징으로 하는 용선의 탈황 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬래그 상으로의 탈황제의 첨가는, 임펠러의 회전축 근방에 위치하는 슬래그 상에 행하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈황 처리 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 임펠러의 회전수를 일시적으로 떨어뜨림으로써 부상시킨 슬래그를, 상기 임펠러의 회전수를 증가시킴으로써 용선 내로 취입하고, 그 부상시킨 슬래그를 용선 내로 취입할 때에, 상기 임펠러를 하방으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 용선의 탈황 처리 방법.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 임펠러의 회전수를 일시적으로 떨어뜨림으로써 슬래그를 부상시킬 때에, 임펠러의 침지 깊이를 얕게 하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈황 처리 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 임펠러의 회전수를 일시적으로 떨어뜨림으로써 슬래그를 부상시킬 때에, 임펠러의 침지 깊이를 얕게 하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈황 처리 방법.
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