KR20180085954A

KR20180085954A - Silicon pellet

Info

Publication number: KR20180085954A
Application number: KR1020170009698A
Authority: KR
Inventors: 이재혁
Original assignee: 이재혁
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2018-07-30

Abstract

The present invention relates to a manufacturing method of a silicon pellet for manufacturing molten steel, which comprises the following steps of: preparing slurry with 5-30 wt% of moisture contents; extruding the slurry to mold rod-shaped pellet having a uniform cross-section; and drying the pellet. Accordingly, manufacturing costs can be reduced, and a silicon pellet for manufacturing molten steel with a wide surface area by weight can be provided.

Description

Silicon pellets for producing molten steel {SILICON PELLET}

용강 제조용 실리콘 펠렛에 관한 것이다.To silicon pellets for producing molten steel.

용강을 제조할 시 승온이나 탈산을 위해 실리콘이 주성분인 첨가제를 투입하고 있다. 이러한 첨가제는 폐실리콘에 함유되어 있는 수분을 제거하고 점결제를 추가하여 브리켓 형태로 성형한 후 건조하여 완성된다. In the production of molten steel, additive which is a main component of silicon is put in to increase the temperature or to deoxidize. These additives remove water contained in the waste silicone, add the binder, form it into a briquet, and dry it.

종래의 기술들은 폐실리콘이나 브리켓 형태의 제품이 함유하고 있는 수분을 제거하기 위해 많은 시간과 에너지를 소비하고 있고, 브리켓 성형을 위해 점결제를 추가하고 있어 생산비용이 높다는 문제점이 있다. 또한, 브리켓 형태의 제품은 중량 대비 표면적이 작아 용탕에 투입되었을 때 완전히 용해되기 위해 장시간이 소요된다.Conventional technologies have consumed a lot of time and energy to remove the moisture contained in waste silicone or briquetting type products, and have a problem of high production cost because they are added to briquetting. In addition, the briquetting type product has a small surface area by weight and therefore takes a long time to completely dissolve when it is put into the molten metal.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 생산비용이 낮고 용해속도가 빠른 용강 제조용 실리콘 펠렛을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a silicon pellet for producing molten steel having a low production cost and a high dissolution rate.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 용강 제조용 실리콘 펠렛의 제조방법에 있어서, 함수율 5 내지 30wt%의 실리콘 분말 슬러리를 준비하는 단계와; 상기 슬러리를 압출하여 단면적이 균일한 막대형상의 펠렛을 성형하는 압출성형단계와; 상기 펠렛을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강 제조용 실리콘 펠렛의 제조방법에 의해 달성된다.According to the present invention, there is provided a process for producing silicon pellets for producing molten steel, comprising the steps of: preparing a silicon powder slurry having a water content of 5 to 30 wt%; Extruding the slurry to form rod-shaped pellets having a uniform cross-sectional area; And drying the pellets. The present invention also provides a method for producing a silicon pellet for producing a molten steel.

여기서, 상기 슬러리는 고형분 중 20 내지 30 wt%의 철분말을 포함할 수 있다.Here, the slurry may contain 20 to 30 wt% of iron powder in the solid content.

그리고, 상기 압출성형단계는 수직 하방으로 압출하는 수직압출법에 의해 시행되며, 상기 슬러리의 함수율은 20 내지 30 wt% 인 것이 바람직하다.The extrusion molding step is performed by a vertical extrusion method in which the extrusion is performed vertically downward, and the water content of the slurry is preferably 20 to 30 wt%.

그리고, 상기 펠렛은 3 ~ 20 mm의 직경을 갖는 것이 바람직하다.The pellets preferably have a diameter of 3 to 20 mm.

또한, 상기 펠렛은 길이방향을 따른 축공을 갖는 것을 특징으로 한다.Further, the pellet is characterized by having a shaft hole along the longitudinal direction.

본 발명에 따른 용강 제조용 실리콘 펠렛은 건조에 필요한 시간과 에너지가 작고 점결제의 투입이 없이 성형이 가능하여 생산비용를 낮출 수 있고, 중량대비 표면적이 넓어 용해속도가 빠른 효과가 있다. The silicon pellets for producing molten steel according to the present invention have a small time and energy required for drying and can be formed without inputting the viscosity, thereby lowering the production cost.

도 1은 용강 제조용 실리콘 펠렛을 제조하는 방법에 관한 순서도이다.
도 2는 용강 제조용 실리콘 펠렛의 사시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart of a method for producing a silicon pellet for producing molten steel. FIG.
2 is a perspective view of a silicon pellet for producing molten steel.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 용강 제조용 실리콘 펠렛의 제조방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a silicon pellet for manufacturing molten steel according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 용강 제조용 실리콘 펠렛을 제조하는 방법에 관한 순서도 이다. 본 발명에 따른 용강 제조용 실리콘 펠렛을 제조하기 위해 폐실리콘 슬러리를 준비(S11)한다. 폐실리콘 슬러리는 실리콘 웨이퍼 절삭공정에서 발생되는 것으로 폐실리콘 분말과 다량의 수분 및 미량의 탄소를 포함하고 있다. 대부분의 폐실리콘 분말은 직경이 1 내지 5 마이크로미터 이하이나 이보다 클 경우 여과와 분쇄과정을 거쳐 직경이 5 마이크로미터 이하가 되도록 입도관리를 하게 된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart of a method for producing a silicon pellet for manufacturing molten steel according to the present invention. A waste silicon slurry is prepared (S11) in order to produce a silicon pellet for producing molten steel according to the present invention. The waste silicon slurry is generated in the silicon wafer cutting process and contains waste silicon powder, a large amount of water, and a small amount of carbon. Most of the waste silicon powder has a diameter of 1 to 5 micrometers or less, but when it is larger than the diameter, it is subjected to filtration and pulverization to control the particle size to 5 micrometers or less in diameter.

폐실리콘 슬러리는 고객이 요구하는 용강의 승온이나 탈산과 같은 기능을 더하기 위해 성분조절의 필요여부를 확인하여 알루미늄, 칼슘, 마그네슘 등과 같은 첨가제를 추가(S12)하는 단계를 거칠 수 있다. The waste silicon slurry may be subjected to a step of adding additives such as aluminum, calcium, magnesium, etc. (S12) in order to confirm the necessity of component adjustment in order to add functions such as temperature increase or deoxidization required by the customer.

첨가제를 추가(S12)하는 단계에서 가장 일반적으로 첨가되는 것은 철 분말이다. 철분말을 포함하여 제작된 펠렛은 실리콘으로만 제작된 펠렛보다 중량이 높기 때문에 용탕에 투입되었을 때 용강과의 비중차가 줄어들어 용강에 침지되는 면적이 증대된다. 용강과의 접촉면적의 증가로 인해 펠렛의 용해속도가 증가하게 되고 이는 펠렛의 효율을 높이는 것과 동일하다.Iron powder is most commonly added in the step of adding additives (S12). Since the pellets made of iron powder are higher in weight than the pellets made only of silicon, the specific gravity difference with the molten steel is reduced when the molten steel is introduced into the molten steel, thereby increasing the area to be immersed in the molten steel. Increasing the contact area with molten steel increases the dissolution rate of the pellets, which is equivalent to increasing the efficiency of the pellets.

따라서, 폐실리콘 슬러리는 고형분 중 20 내지 30 wt%의 철분말이 포함되도록 하는 것이 바람직하다. 20 내지 30 wt%의 철을 포함하고 있는 슬러리를 길이방향을 따라 축공을 가진 형태의 펠렛으로 성형할 경우 용탕에 침지되는 면적은 전체의 약 50 %가 되어 높은 효율을 가질 수 있다. 만약, 철성분이 20 wt%보다 작게 첨가된 펠렛을 용탕에 투입한다면, 펠렛은 용강과의 비중차를 충분히 줄일 수 없어, 용강에 침지되는 면적은 약 20% 이하로 줄어들게 된다. 반면, 철성분을 30 wt%가 초과되게 투입한다면 상대적으로 펠렛이 가진 실리콘의 비율은 줄어들게 되고 이로 인해 펠렛 당 실리콘의 비율의 줄어들어 동일한 효과를 내기위해 더욱 많은 펠렛을 투입해야 한다. 따라서, 동일한 효과를 보기위한 경제성이 떨어지게 된다. Therefore, it is preferable that the waste silicon slurry contains 20 to 30 wt% of iron powder in the solid content. When the slurry containing 20 to 30 wt% of iron is formed into a pellet having a pore shape along the length direction, the area of the slurry immersed in the molten metal becomes about 50% of the entire pellet, thereby achieving high efficiency. If the pellets to which the iron component is added in an amount less than 20 wt% are introduced into the molten metal, the difference in specific gravity between the pellets and the molten steel can not be sufficiently reduced, and the area immersed in the molten steel is reduced to about 20% or less. On the other hand, if the iron content exceeds 30 wt%, the proportion of silicon in the pellet is relatively reduced, which results in a decrease in the ratio of silicon per pellet, so that more pellets must be injected to achieve the same effect. Therefore, the economical efficiency for the same effect is lowered.

실리콘 또는 첨가제가 포함된 슬러리는 압출성형에 적합한 함수율을 가지기 위해 함수율을 측정(S13)하게 된다. 이 단계에서는 실리콘 분말 슬러리의 함수율이 5 내지 30 wt% 인지를 확인하게 되며, 이 함수율 구간을 만족하지 못하는 경우에는 수분 조절(S14) 단계를 추가로 거치게 된다. The slurry containing silicon or the additive is measured (S13) to have a water content suitable for extrusion molding. At this stage, it is confirmed that the moisture content of the silicon powder slurry is 5 to 30 wt%. If the moisture content is not satisfied, the moisture control (S14) is further performed.

수분 조절(S14) 단계는 수분을 가감하는 일반적인 방법들에 의해 수행된다. 슬러리의 함수율이 30 wt%를 초과하여 수분을 감해야 하는 경우에는 가열로를 이용하여 수분을 증발시키는 방법이 가장 일반적이고, 필요에 따라 슬러리의 산화를 방지하기 위해 질소 환경 하에서 건조시켜 산소와의 반응을 차단시킬 수 있다. 함수율이 5 wt% 이하일 경우에는 슬러리에 물을 투입하고 교반하여 함수율을 조절하게 된다.The moisture control (S14) is performed by general methods of adding and subtracting moisture. When the water content of the slurry exceeds 30 wt% and the water content must be reduced, the most common method is to evaporate water using a heating furnace. If necessary, the slurry is dried under a nitrogen atmosphere to prevent oxidation of the slurry, The reaction can be blocked. When the water content is less than 5 wt%, water is added to the slurry and the water content is controlled by stirring.

슬러리는 수분 조절(S14)을 통해 함수율이 5 내지 30 wt%가 되는 것이 바람직한데, 이는 압출성형(Extrusion)시 수분이 점결제의 역할을 하기 위한 조건과 수분의 건조효율을 고려해야 하기 때문이다. 슬러리를 압출성형 하는 방법은 크게 수직압출성형과 수평압출성형을 선택할 수 있고, 수직 하방으로 압출하는 수직압출법에 의해 성형되는 것이 효율적이다. 수직압출법을 택할 경우 슬러리는 30 wt% 이내의 수분을 함유하고 있어야 하며, 바람직하게는 20 내지 30wt%의 수분을 함유하고 있도록 하는 것이 제품의 성형성과 건조효율에 따른 생산비용을 줄일 수 있다. 만약 수평압출법에 의해 성형할 경우에는 자중에 따른 성형품의 형상변화를 방지하기 위해 5 내지 10 wt% 이내의 수분을 함유하고 있어야 하지만 20wt% 까지의 함수율을 가지더라도 큰 무리는 없다. 함수량이 30wt%를 초과하는 경우에는 압출성형을 하더라도 성형품 내부의 수분으로 인해 형상을 유지하기 어렵고 제품 성형 후 건조단계에서 수분의 증발에 의한 제품의 형상변화가 발생할 수 있다. 함수량이 5 wt%미만일 경우에는 점결제로서의 수분함유량이 너무 낮아 제품의 형상을 유지하기 어렵다. The slurry preferably has a water content of 5 to 30 wt% through moisture control (S14) because it is necessary to take into consideration the conditions for moisture to act as a binder and the drying efficiency of water during extrusion. The method of extrusion molding the slurry can be largely classified into vertical extrusion molding and horizontal extrusion molding, and it is effective to be formed by a vertical extrusion method in which the extrusion is performed vertically downward. When the vertical extrusion method is adopted, the slurry should contain moisture within 30 wt%, preferably 20 to 30 wt%, which can reduce the production cost of the product due to moldability and drying efficiency. If it is molded by the horizontal extrusion method, it should contain water within 5 to 10 wt% in order to prevent the shape change of the molded article due to its own weight, but even if it has a water content of up to 20 wt% When the water content exceeds 30 wt%, it is difficult to maintain the shape due to the moisture inside the molded product even after the extrusion molding, and the shape of the product may be changed due to the evaporation of water in the drying step after molding the product. When the water content is less than 5 wt%, the water content as a binder is too low to maintain the shape of the product.

함수율 5 내지 30wt%의 슬러리가 준비되면, 슬러리를 압출하여 단면적이 균일한 막대형상의 펠렛을 성형하는 압출성형(S20) 단계를 거친다. 이 단계에서 슬러리는 수직 또는 수평압출법을 통해 3 내지 20 mm의 직경을 가진 펠렛으로 성형된다. When a slurry having a moisture content of 5 to 30 wt% is prepared, the slurry is extruded to form a rod-shaped pellet having a uniform sectional area (S20). At this stage, the slurry is formed into pellets having a diameter of 3 to 20 mm through a vertical or horizontal extrusion process.

펠렛은 용강과의 빠른 반응성과, 성형 후 내부의 수분을 효과적으로 제거하기 위해 중량대비 표면적이 큰 형태가 가장 바람직하다. 따라서, 3 내지 20 mm의 직경의 작은 형태의 막대가 바람직하며, 5 내지 7 mm의 직경을 가지는 것이 더욱 바람직하다. 이는 너무 작은 직경을 가진 제품은 쉽게 부서져 형상을 유지하기 어려우면서 분진의 발생 및 취급에 있어 불편하고, 너무 큰 직경을 가진 제품은 내부의 수분을 제거하는데 많은 에너지가 소모되며 중량 대비 표면적을 넓게 가질 수 없기 때문이다.The pellet is most preferably in a form having a large surface area by weight in order to effectively react with the molten steel and to effectively remove moisture after molding. Thus, a rod of small shape with a diameter of 3 to 20 mm is preferred, more preferably with a diameter of 5 to 7 mm. This is because products having a too small diameter are not easy to break and maintain shape, and are inconvenient for dust generation and handling. Products with too large a diameter are consumed a lot of energy to remove moisture inside and have a large surface area by weight I can not.

펠렛은 도 2에 도시된 바와 같이 다양한 형상으로 압출성형이 가능하다. 원기둥 형상(100)은 압출성형에 유리하여 가장 일반적이다. 따라서, 단면적이 작은 원기둥(200)으로 하여 중량대비 표면적을 늘리거나, 길이가 짧은 원기둥(300) 형상으로 하여 종단면으로 인한 표면적의 증가를 고려할 수 있다. 또한, 길이방향을 따라 축공을 가진 원기둥(400) 형상을 택할 시 내부에 다양한 형상의 축공부(401)를 택하여 표면적을 극대화 할 수 있다. 내부에 축공부(401)가 형성된 원기둥(400)의 형상으로 성형된 펠렛을 용탕에 투입할 경우 축공부(401) 내로 용강이 흘러 들어가게 되어 용해시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 축공과 외표면에 파형이나 복잡한 형상의 돌출부(501)를 가진 단면적이 복잡한 형상(500)으로 성형한다면 펠렛의 내부와 외부의 표면적을 모두 극대화 할 수 있다. 하지만, 복잡한 형상으로 인해 제품의 제조효율이 떨어지기 때문에 제품의 직경을 크게 형성할 경우에는 내부에 축공을 형성하고 외부를 복잡하게 하는 것이 효과적이며, 직경이 작을 경우에는 단면적이 작은 원기둥(200) 형상인 것이 바람직하다. The pellets can be extruded in various shapes as shown in FIG. The cylindrical shape 100 is most advantageous for extrusion molding. Therefore, it is possible to increase the surface area by weight with the cylinder 200 having a small sectional area, or to take into account the increase of the surface area due to the longitudinal section by using the cylinder 300 having a short length. In addition, when the shape of the cylinder 400 having the shaft hole along the longitudinal direction is adopted, the axis 401 having various shapes can be adopted to maximize the surface area. The molten steel flows into the shaft shaft 401 when the pellets formed in the shape of the cylinder 400 having the shaft shaft 401 formed therein are introduced into the molten metal 401 to shorten the melting time. In addition, if the pellet is formed into a complex shape 500 having a cross-sectional area having a protrusion 501 of a corrugated or complicated shape on the shaft hole and the outer surface, both the inner and outer surface areas of the pellet can be maximized. However, since the production efficiency of the product is decreased due to the complicated shape, it is effective to form the shaft hole and complicate the outside when the diameter of the product is increased. When the diameter of the cylindrical body 200 is small, Shape.

압출을 통해 중량대비 표면적이 큰 형상으로 성형된 펠렛은 내부의 수분을 완전히 제거하기 위한 펠렛 건조(S30) 과정을 거쳐 최종제품으로 완성된다. 펠렛에 포함되어 있는 수분은 용강에 투입될 시 급격하게 증발 팽창하기 때문에 펠렛의 수분을 제거하는 것이 바람직하다. 펠렛의 건조방법은 슬러리를 건조하는 방법과 마찬가지로 가열로를 이용하게 되며, 펠렛은 슬러리 상태보다 중량대비 표면적이 매우 증대된 상태에서 건조되기 때문에 적은 시간과 에너지로 효율적인 건조가 가능하다. 또한, 길이방향을 따라 축공을 가진 형태로 성형될 경우 펠렛의 외부와 내부에서 동시에 건조가 가능하여 건조에 따르는 시간과 비용을 줄일 수 있어 생산비용이 절감되며, 빠른 건조로 인해 건조과정에서 발생하는 수축을 최소화 할 수 있어 펠렛의 형상을 유지하기 용이하다. The pellet formed into a shape having a large surface area by weight through extrusion is completed as a final product after pellet drying (S30) process for completely removing moisture inside. The moisture contained in the pellets is preferably evaporated and expanded rapidly when the molten steel is put into the molten steel, so that the moisture of the pellets is preferably removed. The drying method of the pellets is similar to the method of drying the slurry, and the heating furnace is used. Since the pellets are dried in a state where the surface area of the pellets is much increased compared with the state of the slurry, efficient drying is possible with less time and energy. In addition, when the pellet is formed into a shape having a shaft hole along the longitudinal direction, it is possible to simultaneously dry the pellet from the outside and the inside of the pellet, thereby reducing time and cost for drying, Shrinkage can be minimized and the shape of the pellet can be easily maintained.

상술한 용강 제조용 실리콘 펠렛의 제조방법은 폐실리콘 슬러리를 준비(S11)하고, 필요에 따라 첨가제를 추가(S12)한 후 슬러리가 가진 함수율을 측정(S13)하게 된다. 슬러리는 함수율 5 내지 30 wt%를 만족하지 못할 경우, 5 wt% 미만에서는 수분의 첨가 및 교반과정을 실시하고, 30 wt% 초과에서는 가열로를 통해 건조시키는 수분 조절(S14) 단계를 추가로 거치게 된다. 함수율 5 내지 30 wt%의 슬러리는 슬러리를 압출하여 단면적이 균일한 막대형상의 펠렛을 성형하는 압출성형(S20)단계를 거쳐 원기둥이나 길이방향을 따라 축공부(401)를 가지거나 외표면에 돌출부(501)를 가진 중량대비 표면적이 큰 펠렛으로 성형된다. 성형된 펠렛은 내부의 수분을 없애기 위한 펠렛 건조(S30) 과정을 거쳐 최종 제품이 된다. 제조자는 상술한 제조방법을 통해 제품이 가지고 있는 수분을 건조하기 위한 시간과 에너지를 줄일 수 있고 점결제의 투입이 없어 생산비용이 낮고, 중량대비 표면적이 넓어 용강에 용해되는 속도가 빠른 용강 제조용 실리콘 펠렛을 얻을 수 있다.The silicon pellet for producing molten steel is prepared by preparing a waste silicon slurry (S11), adding an additive (S12) if necessary, and measuring the water content of the slurry (S13). If the slurry does not satisfy the moisture content of 5 to 30 wt%, the water addition and agitation are performed at less than 5 wt%, and the moisture control (S14) is performed at 30 wt% or more in the heating furnace do. The slurry having a moisture content of 5 to 30 wt% is extruded (S20) by extruding a slurry to form rod-shaped pellets having a uniform cross-sectional area, and has a shaft or a shaft axis 401 along the longitudinal direction, Lt; RTI ID = 0.0 > 501 < / RTI > The molded pellets are dried by pellet drying (S30) to remove moisture from the interior of the molded pellets. The manufacturer can reduce the time and energy required for drying the moisture possessed by the product by using the above-mentioned manufacturing method, and it is possible to produce silicon for manufacturing molten steel which has a low production cost due to no input of the point settlement and a large surface area by weight, Pellets can be obtained.

S11 : 폐실리콘 슬러리 준비 S12 : 첨가제 추가
S13 : 함수율 측정 S14 : 수분 조절
S20 : 펠렛으로 압출성형 S30 : 펠렛 건조
100 : 원기둥 형상 200 : 단면적이 작은 원기둥
300 : 길이가 짧은 원기둥 400 : 축공을 가진 원기둥
401 : 축공부 500 : 단면적이 복잡한 형상
501 : 돌출부S11: Preparation of waste silicon slurry S12: Addition of additives
S13: Measurement of water content S14: Moisture control
S20: Extrusion with pellets S30: Pellet drying
100: Cylindrical shape 200: Cylindrical with small cross-sectional area
300: Cylinder with a short length 400: Cylindrical with a shaft hole
401: Axis work 500: Complex cross section
501: protrusion

Claims

A method for producing a silicon pellet for producing molten steel,
Preparing a silicon powder slurry having a water content of 5 to 30 wt%;
Extruding the slurry to form rod-shaped pellets having a uniform cross-sectional area;
And drying the pellet. The method of manufacturing a silicon pellet for producing a molten steel according to claim 1,

The method according to claim 1,
Wherein the slurry contains iron powder in an amount of 20 to 30 wt% of the solid content.

The method according to claim 1,
Wherein the extrusion molding step is performed by a vertical extrusion method in which the molten steel is extruded vertically downward, and the water content of the slurry is 20 to 30 wt%.

The method according to claim 1,
Wherein the pellets have a diameter of 3 to 20 mm.

The method according to claim 1,
Wherein the pellet has a shaft hole along a longitudinal direction thereof.