KR20130075519A - 마그네슘 열환원을 이용한 탈황장치 및 이를 이용한 용선의 탈황방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마그네슘 열환을 이용한 탈황장치 및 이를 이용한 용선의 탈황방법에 관한 것으로, 용선이 장입되는 컨테이너; 상기 컨테이너의 상단을 덮는 덮개; 상기 덮개의 상단에 형성된 홀을 통하여 상기 컨테이너 내부로 뻗어 용선에 일부 침지되며 내부에 장입된 마그네슘 단광의 반응에 의해 마그네슘 증기를 발생시키는 증기 제조기; 를 포함하는 마그네슘 열환원을 이용한 탈황장치 및 마그네슘 열환원 공정에 사용되는 마그네슘 단광과 환원제를 준비하는 단계; 상기 마그네슘 단광과 환원제에 불활성 기체를 주입하여 반응시키는 단계; 상기 반응에 의해 발생되는 마그네슘 증기 및 불활성 기체를 용선에 공급하는 단계; 를 포함하는 마그네슘 열환원을 이용한 용선의 탈황방법을 제공하여, 저가의 원료로부터 마그네슘 증기를 탈황 공정에서 저가로 만들어낼 수 있고, 저농도의 일정한 마그네슘 증기를 용선에 공급함으로써 용선 중의 황을 제거하는 탈황효율을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 마그네슘 열환원을 이용한 탈황장치 및 이를 이용한 탈황방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네슘 열환원 공정에서 발생되는 마그네슘 증기를 이용하여 용선 중의 황을 제거하는 장치 및 이를 이용한 용선의 탈황방법에 관한 것이다.
일반적으로 고로에서 나오는 용선 중에는 많은 불순물들이 5~8% 정도 함유되어 있다. 이러한 불순물 원소들은 제강에서의 생산효율, 제품의 질이 저하되기 때문에 불순물 제거 공정을 거쳐야 한다. 특히 황을 제거하기 위하여 사용되는 탈황제로는 CaO, CaC2, CaCN2, CaF2, Na2CO3, NaOH, KOH, NaCl, NaF 등이 있으며 최근 저황강의 요구 등으로 마그네슘이 탈황제로 사용되는 양이 증가하고 있다.
제철공정 중 현재 마그네슘에 의한 탈황법은 코크스 또는 강판을 프레스한 것에 마그네슘(Mg)을 침투시킨 마그 코크(mag-coke) 또는 마그 스틸(mag-steel)을 용선에 담그는 방법이 있다. 또 다른 방법으로는 염류로 표면이 피복된 마그네슘 입자를 분사용 노즐을 통해 운반 가스(carrier gas)와 함께 투입하는 방법이 있다. 이러한 방법으로 0.005중량% 이하의 황을 함유하는 저황강을 생산할 수 있으나 마그네슘의 급격한 반응으로 인한 문제와 고가인 마그네슘 탈황제의 가격에 대한 개선이 요구되고 있다.
상기한 바와 같이 기존의 마그네슘을 이용한 탈황법의 경우 투입된 마그네슘이 용선과 접촉할 때 마그네슘이 급격이 기화되어 용선 중에서 짧은 시간에 빠져나가 실질적으로 탈황에 사용되는 마그네슘의 양이 감소하는 문제가 있다. 또한, 사용되는 마그네슘 탈황제의 가격이 고가인 것 역시 단점으로 인식되고 있다.
본 발명의 실시예들은 저농도의 마그네슘을 일정하게 용선 내부에 투입하여 탈황제의 역할을 하는 마그네슘 양을 증가시키고, 저가로 황을 제거할 수 있는 장치 및 이를 이용한 탈황방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 용선이 장입되는 컨테이너; 상기 컨테이너의 상단을 덮는 덮개; 상기 덮개의 상단에 형성된 홀을 통하여 상기 컨테이너 내부로 뻗어 용선에 일부 침지되며 내부에 장입된 마그네슘 단광의 반응에 의해 마그네슘 증기를 발생시키는 증기 제조기; 를 포함하는 마그네슘 열환원을 이용한 탈황장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예의 증기 제조기는, 상단에 불활성 기체가 유입되는 불활성 기체 주입구가 형성되고, 하단에는 발생된 마그네슘 증기가 이동하는 증기 통로가 형성될 수 있다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예의 증기 통로의 하단에는 다공성 플러그가 형성될 수 있다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 마그네슘 열환원 공정에 사용되는 마그네슘 단광과 환원제를 준비하는 단계; 상기 마그네슘 단광과 환원제에 불활성 기체를 주입하여 반응시키는 단계; 상기 반응에 의해 발생되는 마그네슘 증기 및 불활성 기체를 용선에 공급하는 단계; 를 포함하는 마그네슘 열환원을 이용한 용선의 탈황방법이 제공될 수 있는데, 본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서의 반응은 용선의 열을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서의 마그네슘 단광은 돌로마이트(MgCO3·CaCO3), 마그네사이트(MgCO3), 돌라임(MgO·CaO), 마그네시아(MgO) 및 설펜타인(3MgO2·SiO2)으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예의 환원제는 실리콘, 페로실리콘, 알루미늄, 알루미늄-페로실리콘, 알루미늄-실리콘 합금 및 탄산칼슘으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들은 저가의 원료로부터 마그네슘 증기를 탈황 공정에서 저가로 만들어낼 수 있고, 저농도의 일정한 마그네슘 증기를 용선에 공급함으로써 용선 중의 황을 제거하는 탈황효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 마그네슘 증기에 의한 탈황 효율성을 향상시키고 마그네슘 증기의 생산 원가를 절감함으로써 용선 탈황 공정의 효율성 향상 및 원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 열환원을 이용한 탈황장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증기 제조기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증기 제조기의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 위주로 설명한다.
이러한 실시예는 본 발명에 따른 일실시예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다 할 것이다.
본 발명에 따른 실시예에서는 마그네슘 열환원 공정에 사용되는 장치를 이용하여 용선 중의 황을 제거하는 장치 및 이를 이용한 용선의 탈황방법이 제공된다.
먼저, 도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마그네슘 열환원을 이용한 탈황장치 및 증류 제조기의 모습을 도시한 것인데, 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예에서는 용선(50)이 장입되는 컨테이너(30)와 상기 컨테이너(30)를 덮을 수 있는 중앙에 홀(44)이 형성되어 있는 덮개(40)가 형성되며, 상기 홀(44)을 통하여 상기 컨테이너(30)의 내부로 삽입되며 마그네슘 열환원 반응에 의해 마그네슘 증기(70)를 발생시키는 증기 제조기(20)를 포함한다. 이때, 상기 덮개(40)에는 상기 컨테이너(30) 내부에서 발생되는 먼지 등의 불순물을 포집할 수 있도록 집진구(42)가 형성되고, 상기 증기 제조기(20)는 용선(50)에 침지되어 있다. 이는 증기 발생기로부터 발생되는 마그네슘 증기(70)와 불활성 기체 주입구(22)로부터 주입되는 불활성 기체(65)가 용선(50)과 반응이 용이하도록 하기 위함이다.
상기 증기 제조기(20)는 상부에 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체(65)를 흘려보내는 불활성 기체 주입구(22)와, 마그네슘 원료 단광(60)이 장입되며 마그네슘 열환원 반응이 일어나는 단광 반응부(62) 및 마그네슘 증기(70)가 용탕으로 배출되는 증기 통로(28)를 포함한다. 상기 증기 통로(28)의 끝단에는 다공질 플러그(26)로 이루어져 있다.
또한, 상기 증기 제조기(20)의 상측에는 냉각수 유로(24)가 형성되어 있어 불활성 기체 주입구(22)가 있는 부품과 반응관과의 틈 사이로 외부 공기가 침투하는 것을 방지하기 위하여 설치한 고무 오링을 고온으로부터 보호할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 용선의 탈황방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예에서는 마그네슘 열환원 공정에 사용되는 원료들인 마그네슘 단광(60)과 환원제를 사용하여 반응시킴으로써 발생되는 마그네슘 증기(70)로 용선(50)을 탈황시키는데, 지속적인 탈황을 위하여 불활성 기체(65)를 계속하여 주입한다.
이때, 사용되는 단광(60)은 마그네슘 산화물을 포함한 마그네슘 원료 분말과 마그네슘 산화물을 환원시킬 환원제 분말 그리고 촉매 분말로 이루어져 있으며, 상기 분말들을 균일하게 혼합한 후 프레스를 이용하여 단광(60)으로 제조되어 증기 제조기(20)에 장입된다. 상기 마그네슘 단광(60)의 원료로는 돌로마이트(MgCO3·CaCO3), 마그네사이트(MgCO3), 돌라임(MgO·CaO), 마그네시아(MgO), 설펜타인(3MgO2·SiO2)과 같이 마그네슘 산화물을 포함하고 있는 원료 또는 이들의 혼합물이다.
그리고, 환원제로는 실리콘, 페로실리콘, 알루미늄, 알루미늄-페로실리콘, 알루미늄-실리콘 합금, 탄화칼슘 또는 이들의 혼합물들이 사용될 수 있다. 또한, 상기 마그네슘 단광과 환원제의 반응을 촉진하기 위한 촉매로는 형석(CaF2)이 사용될 수 있다. 이러한 원료들은 마그네슘의 원소재로써 마그네슘 탈황제에 비하여 매우 저렴하다.
상기의 마그네슘 원료와 환원제로 이루어지는 단광(60)의 반응은 고온에서 마그네슘의 환원이 일어나는 열환원 반응으로 마그네슘 증기를 발생시키는 반응이다. 이 때의 반응식은 아래의 반응식(1) 및 (2)와 같다.
2MgO·CaO + Si --> 2Mg(g) + 2CaO·SiO2 ---------(1)
21(CaO·MgO) + 14Al --> 21Mg(g) + 12CaO·7Al2O3 + 9CaO --------(2)
이때, 본 발명에 따른 실시예에서의 단광(60)의 가열은 용선(50)의 온도를 이용한다. 또한, 지속적인 반응을 위해서는 마그네슘 증기(70)의 압력이 평형값보다 작아야 하므로 지속적으로 불활성 기체(65)를 흘려보내주어야 한다.
상기와 같은 반응에 의해 발생한 마그네슘 증기(70)는 증기 제조기(20)를 통과한 불활성 기체와 함께 다공질 플러그(26)를 거쳐 작은 기체 방울의 형태로 용선(50)에 공급이 된다. 따라서 마그네슘 증기(70)는 저농도로 공급이 되어 급격한 반응이 일어나지 않으며 또한 반응 표면적이 큰 작은 기체 방울 형식으로 공급이 되어 탈황 반응율을 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
Claims (7)
- 용선이 장입되는 컨테이너;
상기 컨테이너의 상단을 덮는 덮개;
상기 덮개의 상단에 형성된 홀을 통하여 상기 컨테이너 내부로 뻗어 용선에 일부 침지되며 내부에 장입된 마그네슘 단광의 반응에 의해 마그네슘 증기를 발생시키는 증기 제조기;
를 포함하는 마그네슘 열환원을 이용한 탈황장치. - 제1항에 있어서,
상기 증기 제조기는,
상단에 불활성 기체가 유입되는 불활성 기체 주입구가 형성되고, 하단에는 발생된 마그네슘 증기가 이동하는 증기 통로가 형성된 마그네슘 열환원을 이용한 탈황장치. - 제2항에 있어서,
상기 증기 통로의 하단에는 다공성 플러그가 형성된 마그네슘 열환원을 이용한 탈황장치. - 마그네슘 열환원 공정에 사용되는 마그네슘 단광과 환원제를 준비하는 단계;
상기 마그네슘 단광과 환원제에 불활성 기체를 주입하여 반응시키는 단계;
상기 반응에 의해 발생되는 마그네슘 증기 및 불활성 기체를 용선에 공급하는 단계;
를 포함하는 마그네슘 열환원을 이용한 용선의 탈황방법. - 제4항에 있어서,
상기 반응은 용선의 열을 이용하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 열환원을 이용한 용선의 탈황방법. - 제4항에 있어서,
상기 마그네슘 단광은 돌로마이트(MgCO3·CaCO3), 마그네사이트(MgCO3), 돌라임(MgO·CaO), 마그네시아(MgO) 및 설펜타인(3MgO2·SiO2)으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마그네슘 열환원을 이용한 용선의 탈황방법. - 제4항에 있어서,
상기 환원제는 실리콘, 페로실리콘, 알루미늄, 알루미늄-페로실리콘, 알루미늄-실리콘 합금 및 탄산칼슘으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마그네슘 열환원을 이용한 용선의 탈황방법.
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| KR1020110143910A KR20130075519A (ko) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | 마그네슘 열환원을 이용한 탈황장치 및 이를 이용한 용선의 탈황방법 |
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| CN106319155A (zh) * | 2015-07-02 | 2017-01-11 | 成功大学 | 钢液添加高蒸气压镁的方法及其装置 |
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2011
- 2011-12-27 KR KR1020110143910A patent/KR20130075519A/ko active Search and Examination
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