KR20130023891A - Quantification method for blast furnace slag analysis - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고로 슬래그 분석 정량화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고로의 풍구 부위에서의 슬래그 조성을 확인하기 위한 고로 슬래그 분석 정량화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a blast furnace slag analysis quantification method, and more particularly to a blast furnace slag analysis quantification method for confirming the slag composition in the tuyere region of the blast furnace.
고로 조업은 고로의 상부로 장입된 철광석이 풍구를 통해 공급된 열풍에 의해 용융되어 용융물(용선과 슬래그)을 생성하게 되고, 이 용융물이 노하부에 축적된 후 출선구를 통해 연속적으로 배출되는 공정이다.Blast furnace operation is a process in which the iron ore charged into the upper part of the blast furnace is melted by hot air supplied through the tuyere to produce a melt (melting and slag), and the melt is accumulated at the bottom of the furnace and continuously discharged through the outlet. to be.
이와 관련된 선행기술로는 국내공개특허 2001-0054888호가 있다.As a related art, there is a Korean Patent Publication No. 2001-0054888.
본 발명의 목적은 고로의 풍구 부위에서의 슬래그 조성을 확인하기 위해 정확한 슬래그만의 분리가 가능하고 측정결과의 신뢰도가 높도록 한 고로 슬래그 분석 정량화 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for quantifying blast furnace slag analysis, which allows accurate slag separation and high reliability of the measurement results in order to confirm slag composition at the blast furnace openings.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 고로의 풍구에 프로브 파이프를 삽입하여 장입물 시료를 채취하는 채취단계와, 상기 채취한 장입물 시료를 탄소 도가니에 장입하고 고온에서 반응시켜 상기 장입물 시료 중의 슬래그와 용선을 분리하는 분리단계와, 상기 장입물 시료에서 분리된 슬래그를 냉각하고 파쇄한 후 고온에서 산화시켜 상기 슬래그에 포함된 코크스를 제거하는 제거단계를 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the object as described above, the present invention is a sampling step of taking a charge sample by inserting a probe pipe into the blast furnace blast furnace, and charging the collected charge sample in a carbon crucible A separation step of separating slag and molten iron from the charge sample by reacting at a high temperature, and removing the coke included in the slag by oxidizing the slag after cooling and crushing the slag separated from the charge sample. do.
상기 분리단계는 1475~1525℃에서 4~6시간 반응시켜 용선과 슬래그를 분리한다.The separation step is reacted for 4-6 hours at 1475 ~ 1525 ° C to separate molten iron and slag.
상기 분리단계는 상기 탄소 도가니의 가스 분위기를 CO 1기압으로 설정한다.The separating step sets the gas atmosphere of the carbon crucible to CO 1 atmosphere.
상기 제거단계는 1000~1100℃에서 10~12시간동안 반응시켜 상기 슬래그에 포함된 코크스를 산화시킨다.The removal step is reacted for 10 to 12 hours at 1000 ~ 1100 ℃ to oxidize the coke contained in the slag.
상기 제거단계는 대기 분위기 또는 공기 분위기에서 수행한다.The removing step is carried out in an air atmosphere or an air atmosphere.
본 발명은 고로의 풍구 부위에서 채취한 장입물 시료로부터 용선 또는 코크스의 혼입없는 슬래그만의 분리가 가능하다. According to the present invention, it is possible to separate only slag without incorporation of molten iron or coke from the charge sample collected at the blast furnace site of the blast furnace.
따라서 슬래그 조성 분석시 신뢰성 있는 데이터의 확보가 가능하고 이를 통해 MgO의 장입량 증량을 비롯하여 SiO2 및 Al2O3를 함유한 각종 철광석 배합량의 조정으로 슬래그 조성을 제어하는 것이 가능하고 고로 조업을 안정화시킬 수 있는 효과가 있다. Therefore, it is possible to secure reliable data when analyzing slag composition, thereby increasing the amount of MgO and SiO 2 And it is possible to control the slag composition by adjusting the amount of various iron ores containing Al 2 O 3 and there is an effect that can stabilize the blast furnace operation.
도 1은 고로의 풍구 부위에서 장입물 시료를 채취하는 프로브 파이프를 보인 작업상태도.
도 2는 본 발명에 의한 고로 슬래그 분석 정량화 방법을 보인 과정도.Figure 1 is a working state showing the probe pipe for taking the charge sample from the blast furnace site.
Figure 2 is a process showing a blast furnace slag analysis quantification method according to the present invention.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 고로 슬래그 분석 정량화 방법은, 고로의 풍구 부위에서 슬래그 조성을 확인하기 위한 것으로, 슬래그 조성의 측정 신뢰도를 높이기 위한 방법이다.The blast furnace slag analysis quantification method of this invention is for confirming slag composition in the tuyere region of a blast furnace, and is a method for improving the measurement reliability of slag composition.
슬래그 조성은 탈황 능력, 용융성 및 점성 등에 중요한 영향을 미친다. The slag composition has an important influence on desulfurization ability, meltability and viscosity.
슬래그의 조성에는 Al2O3, SiO2, CaO, MgO 등이 포함되며, 슬래그의 Al2O3의 함량은 슬래그의 유동성에 큰 영향을 미치고, 슬래그의 염기도 CaO/SiO2는 연화융착대의 용융거동이 안정적인지를 확인할 수 있는 등 슬래그 조성으로 고로 조업 안정화를 판단할 수 있다.The slag composition includes Al 2 O 3 , SiO 2 , CaO, MgO, etc.The content of Al 2 O 3 in the slag has a great influence on the flowability of the slag, and the basicity of the slag CaO / SiO 2 It is possible to determine whether blast furnaces are stabilized by slag composition, such as whether the behavior is stable.
슬래그의 Al2O3의 함량은 유동성에 영향을 미치므로 낮은 편이 좋으나 높아지는 경우에는 MgO의 장입량 증량을 비롯하여 SiO2 및 Al2O3를 함유한 각종 철광석 배합량의 조정으로 슬래그의 조성을 제어할 수 있다. If increasing the content of Al 2 O 3 in the slag is good or low side it affects liquidity has increased, including jangipryang of MgO SiO 2 And the composition of the slag can be controlled by adjusting various iron ore compounding amounts containing Al 2 O 3 .
슬래그 조성을 제어하기 위해서는 고로의 풍구 부위에서 슬래그 조성의 정확한 분석이 요구된다. 그런데, 고로의 풍구 부위에서 슬래그 조성의 분석은 채취과정에서 슬래그 중 용선의 혼입이 빈번하여 측정결과의 신뢰도를 확보하기 어렵다. 따라서, 고로 슬래그 분석 정량화 방법이 제시된다.In order to control the slag composition, an accurate analysis of the slag composition at the blast furnace site is required. However, the analysis of the slag composition in the blast furnace area of the blast furnace is difficult to secure the reliability of the measurement results due to the frequent mixing of molten iron in the slag during the extraction process. Thus, a blast furnace slag analysis quantification method is presented.
구체적인 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 고로(1)의 풍구(3)에 프로브 파이프(5)를 삽입하여 장입물 시료(7)를 채취하는 채취단계와, 채취한 장입물 시료(7)를 탄소 도가니(9)에 장입하고 고온에서 반응시켜 장입물 시료(7) 중의 슬래그(S)와 용선(M)을 분리하는 분리단계와, 장입물 시료(7)에서 분리된 슬래그(S)를 냉각하고 파쇄한 후 고온에서 산화시켜 슬래그(S)에 포함된 코크스(C)를 제거하는 제거단계를 포함한다. As shown in FIG. 1, the sampling step of inserting the
채취단계는 긴 원통형상의 프로브 파이프(probe pipe)(5)를 이용한다. 프로브 파이프(5)는 속이 빈 중공 원통형상으로 선단이 톱니형상으로 되어 고로(1)의 풍구(3)에 프로브 파이프(5)의 삽입을 용이하게 한다. 프로브 파이프(5)는 고로(1)의 풍구(3)에 삽입되는 추진력이 일정하도록 회전을 통해 고로(1)의 풍구(3)에 삽입될 수 있다. The sampling step uses a long
그러면 프로브 파이프(5) 내부에 구역별로 장입물 시료(7)가 채취된다. 여기서 구역은 고로(1)의 풍구(3) 선단에서부터 노심까지 관통한 코크스 층을 의미한다.Then, the
이러한 채취단계는 프로브 파이프(5)를 고로(1)의 풍구(3)에 삽입한 것과 반대방향 즉, 후방으로 프로브 파이프(5)를 이동시켜 고로(1)의 풍구(3)에서 빼내 고로 내의 장입물 시료(7)의 채취가 완료된다.This sampling step moves the
분리단계는 프로브 파이프(5)의 내부에 채취된 장입물 시료(7)를 구역별로 분리하고, 분리된 구역별 장입물 시료(7)를 탄소 도가니(9)에 장입한다. 탄소 도가니(9)에 장입된 장입물 시료(7)는 고온에서 반응시켜 슬래그(S)와 용선(M)으로 분리한다. In the separation step, the
구체적인 분리과정은, 도 2에 도시된 바와 같이, 구역별로 분리한 장입물 시료(7)를 탄소 도가니(9)에 장입한 후 1475~1525℃의 온도로 유지되는 전기로(11)에서 4~6시간 반응시켜 용선(M)과 슬래그(S)를 분리한다.Specific separation process, as shown in Figure 2, 4 to the
1475~1525℃ 온도범위는 장입물 시료(7)가 용융되어 용선(M)과 슬래그(S)로 분리가능하고, 또 전기로(11) 용량을 고려한 범위이다. 전기로(11)의 온도는 1475℃ 미만이면 장입물 시료(7)가 용융되지 않아 용선(M)과 슬래그(S)를 분리하기 어렵고, 1525℃ 이상은 전기로(11) 용량 문제로 어려울 수 있다. The temperature range of 1475 to 1525 ° C is a range in which the
유지온도 4~6시간은 장입물 시료(7)를 용선(M)과 슬래그(S)로 분리하기 위해 요구되는 시간이다. 4시간 미만이면 장입물 시료(7)의 용융이 완료되지 않아 용선(M)과 슬래그(S)의 정확한 분리가 어렵고, 6시간 이상은 그 효과가 포화되어 의미가 없다.The holding temperature of 4 to 6 hours is a time required for separating the
장입물 시료(7)는 용융되면 비중차에 의해 탄소 도가니(9)의 하부에서부터 용선(M), 슬래그(S), 코크스(C)의 3개 층으로 분리된다. 이때, 탄소 도가니(9)의 가스 분위기는 CO 1기압으로 설정하여 다른 반응이 일어나지 않고 슬래그(S) 중의 용선이 모두 Fe로 환원되도록 한다.When the
분리 반응 후, 장입물 시료(7)는 슬래그(S)와 용선(M)의 분리가 완료되어 분리가 용이하다. 슬래그(S)와 용선(M)의 분리는 상부의 코크스(C)를 제거한 후 상부의 슬래그(S)를 다른 도가니로 주입하는 방식으로 수행될 수 있다.After the separation reaction, the
제거단계는 장입물 시료(7)에서 분리된 슬래그(S)를 냉각하고 파쇄한 후 고온에서 산화시켜 슬래그(S)에 포함된 코크스(C)를 제거한다. 이는 슬래그(S) 중 유입되었을 코크스(C)를 제거하기 위한 것이다. In the removing step, the slag S separated from the
구체적인 제거과정은, 분리하여 파쇄한 슬래그(S)를 증발접시(13)에 위치시킨 후 1000~1100℃에서 10~12시간동안 반응시켜 슬래그(S)에 포함된 코크스(C)를 산화시킨다. 이때, 코크스(C)의 산화를 위해 대기 분위기 또는 공기 분위기에서 반응을 수행한다.Specifically, the separated and crushed slag (S) is placed in the
1000~1100℃ 온도범위는 코크스(C)를 태우고 증발접시(13)에 슬래그(S)만 남게하기 위한 범위이다. 1000℃ 미만이면 코크스(C)의 산화가 미비하여 코크스(C)가 완전히 제거된 슬래그(S)를 얻기 어렵고, 1100℃를 초과하면 그 효과가 포화되므로 의미가 없다. The temperature range of 1000 ~ 1100 ℃ is a range for burning the coke (C) and leaving only the slag (S) in the evaporation plate (13). If it is less than 1000 degreeC, the oxidation of coke C is inadequate and it will be difficult to obtain slag S from which coke C was completely removed, and if it exceeds 1100 degreeC, the effect will be saturated, and it is meaningless.
유지온도는 코크스(C)가 산화되는 시간을 고려한 범위로 10시간 미만이면 코크스(C)의 산화가 미비하고 12시간 이상은 그 효과가 포화된다. The holding temperature is in consideration of the time for the coke (C) to be oxidized. If it is less than 10 hours, the oxidation of the coke (C) is insufficient and the effect is saturated for more than 12 hours.
제거 반응 후, 수거된 슬래그(S)는 장입물 시료(7) 중 용선(M)과 코크스(C)가 제거된 슬래그(S) 이므로 조성 분석시 신뢰성 있는 데이터의 확보가 가능하다.
After the removal reaction, the collected slag (S) is the slag (S) from which the molten iron (M) and coke (C) is removed in the charge sample (7) it is possible to secure reliable data during the composition analysis.
이하, 본 발명의 실시예를 실험을 통해 설명하기로 한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described by experiment. However, the following examples are merely to illustrate the invention, the present invention is not limited by the following examples.
<실시예><Examples>
1. 고로의 풍구에 프로브 파이프를 삽입하여 풍구 선단에서부터 노심까지의 구역별로 장입물 시료를 채취한 후, 고로의 풍구 선단에 해당되는 장입물 시료를 탄소 도가니에 장입하고, 1500℃에서 6시간 반응을 시켜서 슬래그와 용선을 분리하였다. 이때, 탄소 도가니의 가스 분위기는 CO 1기압으로 설정하여 Fe가 모두 환원되도록 하였다. 1. After inserting the probe pipe into the blast furnace blast furnace, take charge samples for each zone from the tip of the blast furnace to the core, load the charge sample corresponding to the blast furnace tip into the carbon crucible, and react at 1500 ℃ for 6 hours. To separate slag and molten iron. At this time, the gas atmosphere of the carbon crucible was set to CO 1 atm so that all of the Fe was reduced.
다음으로, 분리된 슬래그를 냉각하고 파쇄시켜 증발접시에 위치시킨 후 대기 분위기 1000℃에서 12시간동안 산화시켰다. 그 과정에서 슬래그 중에 유입되었을 코크스가 산화되어 제거되었다. 이 후 수거된 슬래그의 조성을 분석하였다. Next, the separated slag was cooled, crushed, placed in an evaporating dish, and then oxidized for 12 hours at 1000 ° C in an atmospheric atmosphere. In the process, coke, which would have entered the slag, was oxidized and removed. The composition of the collected slag was then analyzed.
분석된 슬래그의 조성은 구역별로 분류하여 아래의 표 1에 나타내었다. The analyzed slag composition is shown in Table 1 below, classified by zone.
[단위:중량%][Unit:% by weight]
표 1에 도시된 바에 의하면, 고로의 풍구 부위에서 슬래그 조성을 분석한 결과 슬래그 유동도에 영향을 미치는 Al2O3 농도가 20중량% 전후로 관리되고 슬래그 염기도가 1~3 구역은 0.15~0.55범위, Al2O3 농도가 13중량%로 관리되고 슬래그 염기도가 4~7 구역은 1.14~1.32범위로 관리되어 고로 조업이 안정적으로 관리되고 있음을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, as a result of analyzing the slag composition at the blast furnace site, Al 2 O 3 affects the slag flow rate. The concentration is controlled around 20% by weight, and the slag basicity is in the range of 0.15 to 0.55 in the zone of 1-3, Al 2 O 3 It is confirmed that the blast furnace operation is stably managed because the concentration is controlled at 13 wt% and the slag basicity is controlled at the range of 1.14 to 1.32 in the 4 to 7 zones.
상기 과정을 거치지 않았을 경우 슬래그의 조성 분석 결과의 예를 표 2에 나타내었다. Table 2 shows an example of the results of analyzing the composition of the slag in the absence of the above process.
[단위:중량%][Unit:% by weight]
표 2에 의하면, 용선과 코크스를 제거하지 않았을 경우, 분석 후 결과에 다량의 철과 탄소가 측정되는 것을 확인할 수 있다. 철이 측정될 경우 정확한 슬래그의 생성 경로를 유추하기 어렵다. 탄소가 측정되는 것은 분석 시료에 코크스 또는 용선이 유입되었다는 것을 의미하기 때문에 코크스 중에 포함되어 있는 회분에 의하여 정확한 슬래그 생성 경로를 유추하기 어렵다. 따라서 용선과 코크스를 제거하지 않았을 경우 노내 슬래그 거동을 분석하는데 제약이 따른다.According to Table 2, when molten iron and coke are not removed, it can be confirmed that a large amount of iron and carbon are measured after the analysis. When iron is measured, it is difficult to infer the exact path of slag formation. Since the measurement of carbon means that coke or molten iron has flowed into the analyte, it is difficult to infer an accurate slag generation path by the ash contained in the coke. Therefore, there is a limitation in analyzing slag behavior in the furnace if the molten iron and coke are not removed.
또한, 본 분석 결과는 용선 및 코크스가 제거된 슬래그의 조성을 분석한 것이므로 데이터의 신뢰성이 확보된다.In addition, since the analysis results are analyzed the composition of the slag from which the molten iron and coke is removed, the reliability of the data is secured.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but may be defined by the scope of the claims, and those skilled in the art may make various modifications and alterations within the scope of the claims It is self-evident.
1:고로 3:풍구
5:프로브 파이프 7:장입물 시료
9:탄소 도가니 11:전기로
13:증발접시 M:용선
S:슬래그 C:코크스1: blast furnace 3: air balloon
5: probe pipe 7: charge sample
9: carbon crucible 11: electric furnace
13: Evaporation plate M: Charter
S: slag C: coke
Claims (5)
상기 채취한 장입물 시료를 탄소 도가니에 장입하고 고온에서 반응시켜 상기 장입물 시료 중의 슬래그와 용선을 분리하는 분리단계와;
상기 장입물 시료에서 분리된 슬래그를 냉각하고 파쇄한 후 고온에서 산화시켜 상기 슬래그에 포함된 코크스를 제거하는 제거단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그 분석 정량화 방법.A sampling step of taking a charge sample by inserting a probe pipe into the blast furnace blast furnace;
A separation step of charging the collected charge sample into a carbon crucible and reacting at a high temperature to separate slag and molten iron in the charge sample;
Blast slag analysis quantification method comprising the step of removing the coke contained in the slag by cooling and crushing the slag separated from the charge sample and then oxidized at a high temperature.
상기 분리단계는
1475~1525℃에서 4~6시간 반응시켜 용선과 슬래그를 분리하는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그 분석 정량화 방법.The method according to claim 1,
The separation step
Blast furnace slag analysis quantification method characterized by separating the molten iron and slag by reacting for 4-6 hours at 1475 ~ 1525 ℃.
상기 분리단계는
상기 탄소 도가니의 가스 분위기를 CO 1기압으로 설정하는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그 분석 정량화 방법.The method according to claim 1,
The separation step
Blast furnace slag analysis quantification method characterized in that the gas atmosphere of the carbon crucible is set to CO 1 atmosphere.
상기 제거단계는
1000~1100℃에서 10~12시간동안 반응시켜 상기 슬래그에 포함된 코크스를 산화시키는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그 분석 정량화 방법. The method according to claim 1,
The removing step
Blast slag analysis quantification method characterized in that for oxidizing the coke contained in the slag by reacting at 1000 ~ 1100 ℃ 10-12 hours.
상기 제거단계는
대기 분위기 또는 공기 분위기에서 수행하는 것을 특징으로 하는 고로 슬래그 분석 정량화 방법.
The method according to claim 1,
The removing step
Blast furnace slag analysis quantification method, characterized in that carried out in the atmosphere or air atmosphere.
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