KR20190079644A - 슬래그의 포밍 억제 방법 및 전로 정련 방법 - Google Patents

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Abstract

전로의 하방에 설치한 배재 레이들로 노구로부터 슬래그를 배출할 때, S를 20 내지 55질량％ 함유하는 황화 광물을, 슬래그의 배출 속도에 대응하여 슬래그 내의 S 농도가 0.1 내지 0.4질량％가 되는 투입 속도로, 상기 슬래그의 배출 개시 직후부터 배재 레이들로 투입하는, 슬래그의 포밍 억제 방법이다. 전로에 용선을 장입하여 탈규·탈인 취련 또는 탈규 취련을 행한 후, 노 내에 용선을 남긴 채 전로를 틸팅시켜 슬래그를 노구로부터 배출하고, 계속해서 취련을 행하는 전로 정련 방법에 있어서, 슬래그 배출 시의 포밍 억제 방법으로서 적합하게 사용할 수 있다.

Description

슬래그의 포밍 억제 방법 및 전로 정련 방법
본 발명은, 슬래그의 포밍(거품이 읾) 억제 방법 및 전로 정련 방법에 관한 것이다.
철강 제조 프로세스에 있어서 고로 등에서 제조된 용선은 C 농도가 4 내지 5질량％, P 농도가 0.1질량％ 정도로 높아, 그대로 응고시켜 선철로 한 것에서는 가공성이나 인성이 낮기 때문에 철강 제품으로서 사용하는 것이 곤란하다. 따라서 정련 프로세스에 있어서 탈인·탈탄 처리를 행함과 함께 각종 성분을 조정하여 요구 품질을 만족시키는 강을 제조하고 있다. 이 탈인·탈탄 처리에서는 산소 가스나 FeO를 포함하는 슬래그에 의해 용철 내의 C, P를 산화 제거하지만, 고로 용선에 포함되는 Si가 P보다 산화되기 쉽기 때문에, 실질적으로는 탈규·탈인·탈탄 반응이 병행하여 진행된다.
현재, 정련의 예비 처리 프로세스는 생산성과 반응 효율이 양호한 전로 방식이 주류이다. 그 조업 방법으로서는, 고로 용선을 전로에 장입하여 탈규·탈인 취련을 행한 후, 취련을 일단 정지하고 전로를 틸팅시켜, 탈인 슬래그의 일부를 노구로부터 배출하고, 전로를 수직으로 복귀시킨 후에 계속해서 탈탄 취련을 행하는 방법(이후, 연속 처리 방식이라고 표기)이 비특허문헌 1에 개시되어 있다. 또한 다른 조업 방법으로서는, 고로 용선을 전로에 장입하여 탈규 취련을 행한 후, 취련을 일단 정지하고 전로를 틸팅시켜, 탈규 슬래그의 일부를 노구로부터 배출하고, 전로를 수직으로 복귀시킨 후에 계속해서 탈인 취련을 행하고, 또한 탈인 취련 후에는 전로로부터 용선을 일단 배출하여 탈인 슬래그와 분리하고, 당해 용선만을 다른 전로에 다시 장입하여 탈탄 취련을 행하는 방법(이후, 분리 처리 방식이라고 표기)이 특허문헌 1에 개시되어 있다. 전자는 1기의 전로를 사용하는 조업 형태이며, 노구로부터의 슬래그 배출을 탈규·탈인 취련과 탈탄 취련의 중간에서 행하는 방식이다. 후자는 2기 이상의 전로를 사용하는 조업 형태이며, 적어도 1기의 전로를 탈규·탈인 취련에 사용하고, 당해 전로에 있어서 노구로부터의 슬래그 배출을 탈규 취련과 탈인 취련의 중간에서 행하는 방식이다. 양자 모두, 노구로부터 슬래그를 효율적으로 배출하기 위해, 취련 중에 발생하는 슬래그의 포밍(거품이 읾) 현상을 이용하여 슬래그의 체적을 증가시키는 점이 공통되어 있다.
슬래그의 포밍은, 내부로부터의 가스 발생 속도가 표면으로부터의 가스 산일 속도를 상회하면 발생한다. 전로 슬래그의 포밍은, 취련 중에 용선 내의 C와 산소 가스 혹은 슬래그 내의 FeO가 반응하여 CO 기포가 다수 발생하여, 슬래그 내에 체류함으로써 발생한다. 연속 처리 방식, 분리 처리 방식 모두 이 포밍된 슬래그를 노구로부터 배출하여, 전로 하방에 설치한 배재 레이들에 수용한다. 배재 레이들로의 슬래그 배출량이 증가할수록, 노 내에 잔류하는 SiO2나 P2O5를 적게 할 수 있어, 생석회 등 정련재의 사용량을 저감할 수 있다. 따라서 단시간에 다량의 슬래그를 배출하는 것이 바람직하지만, 배재 레이들로 배출된 후에도 슬래그는 포밍되기 때문에, 배재 레이들로부터 넘쳐 버리면 주변 설비를 소손하여 복구에 다대한 시간과 노동력을 필요로 한다. 슬래그 배출 속도를 낮추거나, 또는 슬래그 배출을 일시 중단하는 것과 같은 방법에 의해 넘침을 회피하는 것은 가능하지만, 이것은 생산성을 저하시키기 때문에, 슬래그의 포밍을 억제하는 물질이 배재 레이들로 투입된다.
포밍이나 슬로핑에 수반되는 정련 용기로부터의 슬래그 넘침은, 배재 레이들에 한정되지 않고 혼선차나 용선 레이들, 전로 등에서도 생산성을 저해하는 사상이다. 이 때문에, 지금까지 다양한 포밍 억제 방법이 시도되어 왔다. 종래의 포밍 억제 방법은 크게 두 개로 분류할 수 있다. 먼저 하나는 기포의 발생을 억제하는 방법이며, 예를 들어 특허문헌 2에서는 생 돌로마이트와 같은 탄산염을 투입하여, 열분해할 때의 흡열에 의해 CO 가스의 발생을 억제하는 포밍 방지제가 개시되어 있다. 또 하나는 슬래그 내에 체류한 기포를 파괴(파포)하는 방법이며, 예를 들어 특허문헌 3에서는 펄프 폐재를 주체로 한 포밍 진정제가 개시되어 있다. 이 포밍 진정제는 슬래그 내에서 연소나 열분해의 반응에 의해 급속하게 가스를 발생하고, 그 체적 팽창 에너지에 의해 파포하여 슬래그를 수축시킨다. 또한 특허문헌 4에서는 Al과 S를 함유하는 포밍 억제제가 개시되어 있다. 이것은, 슬래그 내의 FeO를 Al에 의해 환원하여 기포의 발생을 억제함과 함께, S에 의해 슬래그-메탈 사이의 계면 장력을 저감하여 파포를 촉진하는 것을 목적으로 하고 있다.
S가 슬래그의 포밍 현상에 미치는 영향에 대해서는 비특허문헌 2에도 개시되어 있으며, S 농도가 높아지면 CO 기포의 발생 속도가 저하되고, 또한 기포 직경이 증대되어 파포되기 쉬워진다고 되어 있다.
일본 특허 공개 제2013-167015호 공보 일본 특허 공개 제2003-213314호 공보 일본 특허 공개 소54-32116호 공보 일본 특허 공개 제2000-328122호 공보
철과 강, 제87년(2001) 제1호, 제21 내지 28페이지 철과 강, 제78년(1992) 제11호, 제1682 내지 1689페이지
상기한 연속 처리 방식이나 분리 처리 방식에서는, 슬래그가 전로의 노구로부터 연속적으로 배출되어, 낙하 위치에서 격렬하게 교반되기 때문에, 슬래그 내에 현탁되어 있는 선철 입자인 C와 슬래그의 FeO가 반응하여 다량의 CO 기포가 계속적으로 발생하여, 배재 레이들 안에서도 급속하게 포밍된다. 배재 레이들의 용적은 전로보다 대폭 작은 것이 통례이기 때문에, 다량의 슬래그를 전로로부터 단시간에 배재 레이들로 배출하려면, 포밍을 효율적으로 억제하는 것이 중요하다.
이 과제에 대해, 특허문헌 2 내지 3의 방법은 가스 발생 속도 억제 혹은 가스 산일 속도 향상 중 한쪽만의 메커니즘에 의해 포밍을 억제하는 기술이기 때문에, 중간 배재와 같이 배재 레이들로 연속적으로 배출되어 격렬하게 포밍되는 슬래그에 대해 충분한 효과를 얻는 것이 어렵다. 특허문헌 4의 방법은, 슬래그양에 따라서 적절한 양의 포밍 억제제를 투입할 필요가 있지만, 양자의 관계가 명확하지 않기 때문에, 슬래그양에 대해 포밍 억제재의 투입량이 과소한 경우는 포밍 억제 효과를 얻지 못할 우려가 있다. 특히, 전로의 노구로부터 슬래그를 연속적으로 배출하는 프로세스에 있어서는, 배재 레이들 내의 슬래그양이 시간과 함께 변화되기 때문에, 배출된 슬래그양에 대응한 양의 포밍 억제제를 투입하지 않으면, 효과를 얻는 것이 어렵다.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 포밍된 슬래그를 노구로부터 연속적으로 배재 레이들로 배출하는 프로세스에 있어서, 배재 레이들 내의 슬래그 포밍을 효율적으로 억제하는 방법, 및 그 방법을 사용한 전로 정련 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 따르는 본 발명에 관한 슬래그의 포밍 억제 방법은, 이하와 같다.
(1) 전로의 하방에 설치한 배재 레이들로 상기 전로의 노구로부터 슬래그를 배출할 때, S를 20 내지 55질량％ 함유하는 황화 광물을, 상기 슬래그의 배출 개시 직후부터 식(1)의 범위를 만족시키는 속도로 상기 배재 레이들로 투입하는 것을 특징으로 하는, 슬래그의 포밍 억제 방법.
Figure pct00001
Vslag: 슬래그의 배출 속도(㎏/분)
Vore: 황화 광물의 투입 속도(㎏/분)
(％S)ore: 투입하는 황화 광물의 S 농도(질량％)
(2) 상기 황화 광물의 입도는, 입경 3 내지 20㎜가 80질량％ 이상인 것을 특징으로 하는, 본 발명의 슬래그 포밍 억제 방법.
또한, 본 발명에 관한 전로 정련 방법은, 이하와 같다.
(3) 1기의 전로에 용선을 장입하여 탈규·탈인 취련을 행한 후, 노 내에 용선을 남긴 채 전로를 틸팅시켜 슬래그를 노구로부터 배출하고, 전로를 수직으로 복귀시킨 후에 계속해서 탈탄 취련을 행하는 정련 방법에 있어서, 탈인 취련 후의 슬래그 배출 시에 본 발명의 포밍 억제 방법을 사용하는 것을 특징으로 한 전로 정련 방법.
(4) 2기 이상의 전로 중 적어도 1기의 전로에 용선을 장입하여 탈규 취련을 행한 후, 노 내에 용선을 남긴 채 전로를 틸팅시켜 슬래그를 노구로부터 배출하고, 전로를 수직으로 복귀시킨 후에 계속해서 탈인 취련을 행하는 정련 방법에 있어서, 탈규 취련 후의 슬래그 배출 시에 본 발명의 포밍 억제 방법을 사용하는 것을 특징으로 한 전로 정련 방법.
본 발명에 따르면, 고농도의 S를 함유하는 광물을, 전로로부터의 슬래그 배출 속도에 대응한 적절한 속도로 투입함으로써 효율적으로 포밍을 억제할 수 있어, 배재 레이들로부터의 슬래그 넘침을 일으키는 일 없이 다량의 슬래그를 배출할 수 있다.
도 1은 소형로 실험에 있어서의 슬래그 높이의 경시 변화를 나타내는 도면.
도 2는 슬래그의 S 농도와 최대 포밍 높이의 관계를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 전로에 있어서의 탈인 취련에서는, 고속으로 산소 제트를 용선 표면에 분사함으로써 용선 내의 P를 산화하고, 슬래그로 이행시켜 P2O5로서 제거하고 있다. 이와 병행하여, 용선 내의 Si도 산화되고, 슬래그로 이행시켜 SiO2로서 제거하고 있다. 또한, 용선 내의 C는 산소 가스 혹은 슬래그 내의 FeO와 반응하여 CO 기포를 발생하고, 그 일부가 슬래그 내에 체류함으로써 포밍이 일어난다.
슬래그가 적절하게 포밍된 후, 전로의 하방에 설치한 배재 레이들로 노구로부터 슬래그를 배출하지만, 배재 레이들 안에서도 포밍이 발생한다. 이것은, 취련 중에 용선의 일부가 산소 제트에 의해 떨어져 슬래그 내에 입철로서 현탁되어 있고, 이 입철 내에 포함되는 탄소(C)가 배재 레이들 내에서 식(2)의 반응에 의해 CO 기포를 발생하기 때문이다.
배재 레이들 내에서는 낙하해 온 슬래그의 운동 에너지에 의해 강한 교반이 일어나, CO 기포가 다량으로 발생하여 슬래그가 격렬하게 포밍된다. 그 때문에 포밍 억제 효과가 있는 물질을 투입하여, 슬래그의 넘침을 방지할 필요가 있다.
발명자들은, 비특허문헌 2에 있어서 S가 포밍 억제 효과를 갖는다고 되어 있는 것에 착안하여, 상기한 연속 처리 방식이나 분리 처리 방식의 노구 배출 슬래그를 상정한 조성 및 온도의 조건에 있어서, 슬래그의 S 농도가 포밍 억제 효과에 미치는 영향을 소형로 실험에 의해 검증하였다.
즉, 철 도가니 내에서 슬래그 100g을 1350℃에 있어서 용해하고, 황화철을 첨가하여 S 농도를 조정하였다. 이 슬래그에 선철을 상방으로부터 투입하고, 일정 시간 간격으로 철봉을 슬래그에 침지하였다. 그리고 철봉의 슬래그 부착 높이의 경시 변화를 측정하고, 식(3)에 의해 최대 포밍 높이를 산출하여 포밍 억제 효과를 평가하였다.
Figure pct00003
H0: 선철 투입 전의 슬래그 높이(㎜)
Hmax: 선철 투입 후의 최대 슬래그 높이(㎜)
슬래그 부착 높이의 경시 변화를 도 1에 나타낸다. 황화철 없음(S＝0.001％)인 경우는 슬래그가 크게 포밍되었지만, 황화철을 첨가하여 슬래그의 S 농도를 높이면 포밍되기 어렵게 되었다. 슬래그의 S 농도와 최대 포밍 높이의 관계로서 도 2에 나타낸다. S 농도가 높아질수록 최대 포밍 높이는 저하되었다. 이것은, S에 의해 CO 기포의 발생 속도 저하와 기포 직경의 조대화(파포 촉진)가 일어났기 때문이라고 추정된다. 도 2의 결과로부터, 슬래그 S 농도가 0.1질량％ 이상이면 포밍을 대폭 억제할 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명에서는, S원으로서 황화물의 광석(황화 광물)을 사용하는 것이 좋다. 그 이유는, S 품위가 높기 때문에 적은 투입량으로도 효과를 기대할 수 있는 것, 밀도가 크기 때문에 그대로 투입해도 슬래그 내에 충분히 침입할 수 있는 것, 유기물을 포함하지 않기 때문에 열분해에 수반되는 흑연의 발생이 없는 것과 같은 이점이 있기 때문이다. 특히, 황철광이나 자류철석, 섬망간광은, S 이외에 포함되는 원소의 대부분이 Fe나 Mn과 같은 슬래그의 구성 원소이며, 불가피적 불순물로서 포함될 가능성이 있는 CaO, SiO2, Al2O3, MgO도 슬래그의 구성 성분이기 때문에, 슬래그에 투입해도 중금속 용출 등의 환경 오염을 일으킬 리스크는 매우 낮다.
다음으로, 황화 광물의 적합한 조성 범위에 대해 설명한다. 황화 광물 내에 포함되는 S를 슬래그 내에 신속하게 용해시키려면, 슬래그의 S 농도와 황화 광물의 S 농도의 차가 클수록, 즉, 황화 광물의 S 농도가 높은 것이 바람직하다. 이 관점에서, 황화 광물의 S 농도는 20질량％를 하한으로 한다. 20질량％ 미만이면 황화 광물에 포함되는 S가 슬래그에 신속하게 용해되기 어려워, 포밍 억제 효과가 작아진다. 한편, S 농도가 55질량％ 초과가 되면 단체의 S가 황화 광물 내에 존재하게 된다. 단체의 S는 비점이 낮아, 용이하게 증발되어 버리기 때문에 슬래그 내에는 용해되기 어렵다. 또한 증발된 S는 공기 중의 수분과 반응하여 유독한 H2S를 발생할 우려도 있어, 작업 환경면에서도 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명에서는 황화 광물의 S 농도를 20 내지 55질량％로 한다.
황화 광물에 포함되는 불가피적 불순물인 CaO, SiO2, Al2O3, MgO의 합계 농도는 30질량％ 이하인 것이 바람직하다. 이것들이 높은 황화 광물은 S 농도가 상대적으로 낮아, 포밍 억제 효과가 작아지기 쉽기 때문이다. 특히 SiO2와 Al2O3은 슬래그의 점도를 높이는 작용을 갖고, MgO는 슬래그의 융점을 높이는 작용을 갖기 때문에, 포밍된 슬래그 표면으로부터의 가스의 산일을 저해할 우려도 있다. 따라서, 황화 광물에 포함되는 이들 성분의 합계 농도는 30질량％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15질량％ 이하이다.
황화 광물에 포함되는 수분은 10질량％ 이하가 바람직하다. 수분이 높으면 투입 호퍼 내에서 고착되어 매달림이 발생하기 쉬워져, 후술하는 적합한 투입 속도로 황화 광물을 투입하기 어려워지기 때문이다.
복수의 황화 광물을 혼합하는 경우는, 각각의 황화 광물의 조성을 가중 평균한 조성이 본 발명의 적합한 범위 내에 있으면 된다.
다음으로, 황화 광물의 입도는, 입경이 3㎜ 이상 20㎜ 이하인 입자가 80질량％ 이상인 것이 바람직하다. 이것은, 입도가 과잉으로 미세하면 투입 호퍼 내에서의 매달림이 발생하기 쉬워지거나 분진으로서 날아올라 작업 환경을 악화시키거나 하기 쉬워지기 때문이다. 또한, 20㎜ 초과의 입자는 슬래그에 신속하게 용해되기 어려워, 포밍 억제 효과가 작아지기 쉽기 때문이다.
다음으로, 황화 광물의 적합한 투입 방법에 대해 설명한다. 본 발명에 있어서는, 배재 레이들에 배출된 슬래그의 S 농도를 포밍 억제 효과가 있는 범위로 제어하는 것이 중요하다. 도 2에 나타낸 소형로 실험의 결과로부터, 슬래그의 S 농도의 목표 범위는 0.1 내지 0.4질량％이다. 0.1질량％ 미만이면 포밍 억제 효과가 충분하지 않아, 슬래그 넘침의 방지가 어려워진다. 한편, 0.4질량％를 초과하면 포밍 억제 효과가 포화되기 때문에, 필요량 이상으로 황화 광물을 투입하게 되어, 배재 후의 슬래그의 S 농도가 높아진다. 이 때문에, 살수 처리 혹은 또는 수몰 처리에 의해 냉각할 때에 유해한 H2S 가스가 발생할 우려가 있다.
상기한 바와 같이, 배재 중에는, 슬래그 내의 S 농도가 목표 범위보다 지나치게 높으면 냉각 시에 H2S 가스가 생성되기 쉬워지고, 슬래그 내의 S 농도가 지나치게 낮아도 포밍을 억제할 수 없다. 그 때문에, 배재 중에는, 배재되는 슬래그의 양에 대해, 가능한 한 S 농도가 목표 범위로부터 벗어나서는 안 된다. 배재 중에, S 농도가 목표 범위로부터 벗어나지 않도록 하기 위해서는, 슬래그의 배출 속도에 따라서, 황화 광물의 투입 속도를 조정하여 첨가하는 S의 양을 제어할 필요가 있다. 즉, 슬래그의 S 농도를 상기 범위로 제어하기 위해, 황화 광물은 슬래그 배출 속도에 대응한 속도로 투입할 필요가 있다. 가령, 슬래그의 배출 속도에 대응하여 황화 광물의 투입 속도를 조정하지 않으면, 배재 중의 어느 시점에 있어서, 슬래그 내의 S 농도가 부족해져, 포밍을 억제할 수 없다. 슬래그의 배출 속도는, 배재 레이들을 설치하는 대차에 로드셀을 설치하는 등의 방법에 의해 슬래그 중량의 시간 변화를 측정하면 구할 수 있다. 황화 광물의 투입 속도는 식(4)로 표시된다.
Figure pct00004
Vslag: 슬래그의 배출 속도(㎏/분)
Vore: 황화 광물의 투입 속도(㎏/분)
(％S)ore: 투입하는 황화 광물의 S 농도(질량％)
황화 광물은, 배재류의 낙하 위치 근방으로 투입하는 것이 더 바람직하다. 이 위치에서는 슬래그가 격렬하게 교반되기 때문에, 황화 광물에 포함되는 S를 더 신속하게 슬래그에 용해시킬 수 있어, 포밍을 효율적으로 억제하기 쉬워진다.
황화 광물은, 소정량을 배재 개시 전에 배재 레이들 내로 투입하고, 배재 개시 후에는 배출 슬래그양을 실측하여 슬래그 내의 S 농도를 추정하고, 그 추정 S 농도가 0.1질량％ 이상이 되도록 황화 광물을 추가 투입해도 된다. 이 경우는 슬래그 내의 S 농도가 일시적으로 0.4질량％를 초과하는 일이 발생할 수 있지만, 배재 종료 시점에서 0.4질량％ 이하이면 상기한 바와 같은 H2S 가스의 발생은 일어나기 어렵다.
어느 투입 방법에 있어서도, 배재 종료까지 투입을 계속할 필요는 없고, 배재 레이들 내의 슬래그의 포밍 상황을 보고 슬래그 넘침이 일어나지 않을 것이라고 예상할 수 있는 경우는 도중에 중단해도 된다. 그러나 배재 종료 직전에는, 배재 레이들 안의 슬래그의 높이가 높게 되어 있으므로, 포밍이 일어나면 슬래그 넘침이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 배재 종료까지, 황화 광물을 투입하여, 슬래그 내의 S 농도를 목표값 내가 되도록 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 주머니 등의 용기에 넣어 황화 광물을 단속적으로 투입해도 되는데, 이 경우는 투입량의 합계를 투입 개시부터 투입 종료까지의 경과 시간으로 나눈 평균 투입 속도가 상기 식(4)의 범위 내가 되면 된다.
이상의 방법을 실시함으로써, 전로의 노구로부터 슬래그를 배출할 때의 배재 레이들 내에 있어서의 슬래그의 포밍을 억제할 수 있어, 슬래그 넘침을 발생시키는 일 없이 다량의 슬래그를 전로로부터 배출할 수 있다.
본 발명은, 전로에 용선을 장입하여 취련을 행하고, 취련을 일단 중단하고 노 내에 용선을 남긴 채 전로를 틸팅시켜 노체 하방에 설치한 배재 레이들로 슬래그를 배출하는 전로 정련 방법에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 1기의 전로에 용선을 장입하여 탈규·탈인 취련을 행한 후, 노 내에 용선을 남긴 채 전로를 틸팅시켜 슬래그를 노구로부터 배출하고, 전로를 수직으로 복귀시킨 후에 계속해서 탈탄 취련을 행하는 전로 취련 방법이다. 또한 다른 전로 취련 방법으로서는, 2기 이상의 전로 중 적어도 1기의 전로에 있어서 탈규 취련을 행한 후, 노 내에 용선을 남긴 채 전로를 틸팅시켜 슬래그를 노구로부터 배출하고, 전로를 수직으로 복귀시킨 후에 계속해서 탈인 취련을 행하는 전로 취련 방법이다. 이것들은 포밍 현상을 이용하여 노구로부터 슬래그를 배출한다고 하는 형태는 마찬가지이므로, 본 발명을 사용함으로써 그 효과를 향수할 수 있다.
상기한 정련 방법 이외에 있어서도, 어느 정련 용기로부터 다른 정련 용기로 슬래그가 배출·유출되는 단계에서 포밍의 억제가 필요한 경우는, 본 발명을 사용함으로써 슬래그의 넘침을 억제할 수 있다.
실시예
이하에 표 1 내지 표 3을 기초로 하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다. 내용적 300㎥의 전로에 400t의 용선을 장입하여 취련을 행하고, 취련을 일단 중단하고 노 내에 용선을 남긴 채 전로를 틸팅시켜, 노체 하방에 설치한 배재 레이들(내용적: 50㎥)에 3분간 배출하였다. 황화 광물을 슈트로부터 연속적으로 투입하였다. 배재 중에는 배재 레이들 내의 상태를 눈으로 관찰하였다. 슬래그가 넘칠 것 같은 경우는 전로의 틸팅을 일단 정지하여 배재를 중단하고, 포밍의 성장이 정체되어 슬래그가 넘치지 않으면 다시 전로를 틸팅하여 배재를 재개하였다. 배재 시간은, 배재를 중단하고 있는 시간도 포함하여 3분간으로 하였다. 표 1 내지 표 3에 있어서, 본 발명 범위로부터 벗어나는 수치에 밑줄을 긋고, 본 발명 범위이지만 적합 범위로부터는 벗어나는 수치를 굵은 선으로 하고 있다.
배재 레이들을 설치하는 이동 대차에 설치한 칭량기로 중량 변화를 측정하여, 배출된 슬래그의 중량(wslag)을 산출하였다. 노 내 슬래그의 중량(Wslag)은, 생석회 등의 투입한 정련재의 중량과, 채취한 슬래그의 성분값으로부터 물질 수지를 계산하여 구하였다. 식(5)의 배재율(％)에 의해 포밍 억제 효과의 유무를 평가하였다. 포밍 억제 효과가 우수할수록, 포밍에 의한 배재 중단이 없어지므로, 배재율이 높은 값이 된다.
Figure pct00005
wslag: 배출된 슬래그의 중량(t)
Wslag: 노 내 슬래그의 중량(t)
배재율은, 배재 레이들에서의 슬래그의 포밍 외에, 전로의 내용적이나 배재 레이들의 내용적, 용선량 등의 영향을 받는다. 본 실시예의 조건에서는, 표 2에 결과를 나타내는 연속 처리 방식으로 배재율 50％ 이상을, 표 3에 결과를 나타내는 분리 처리 방식으로 배재율 40％ 이상을 양호한 배재율로 한다.
배재 중에는 슬래그 넘침의 유무를 눈으로 보아 판정하고, 배재 종료 후에 슬래그면의 상방 1m에 있어서 공기를 샘플링하여, 황화수소의 농도를 분석하였다. 배재 레이들은 슬래그 처리장으로 반송하여 반전하고, 살수하여 슬래그를 냉각하였다. 냉각 중에 슬래그면의 상방 1m에 있어서 공기를 샘플링하여, 황화수소의 농도를 분석하였다.
본 실시예에 있어서의 황화 광물의 성분 조성을 표 1에 나타낸다. A1 내지 A2는 황철광, B1은 황화망간광이며, 조성은 본 발명의 범위 내이다. C1 내지 C2는 비교예이며, 밑줄로 나타낸 항목이 청구항 기재의 범위 밖이다. C2에 대해서는 시험적으로 S 농도를 높이기 위해, 황철광과 고순도 황의 혼합물로 하였다.
Figure pct00006
배출된 슬래그의 중량(wslag)과 배재 경과 시간으로부터 슬래그의 배출 속도(Vslag)를 산출하고, 황화 광물 투입량 합계와 배재 경과 시간으로부터 황화 광물의 투입 속도(Vore)를 산출하였다. 황화 광물은 배재를 중단하고 있는 동안에도 투입을 계속하였다.
표 2에 연속 처리 방식의 탈규·탈인 취련 후의 배재에 있어서의 실시예를 나타낸다. 표 내의 밑줄은, 본 발명의 범위 밖이 되는 부분을 나타낸다. 또한 「비율」은 식(6)으로부터 구해지는 수치이며, 투입한 황화 광물이 함유하는 S가 슬래그 내에 균일하게 모두 용해된 경우의 슬래그의 S 농도에 상당한다. 이 값이 0.1 내지 0.4이면 상기 식(1)을 만족시키고, 투입 속도는 본 발명의 범위 내이다.
Figure pct00007
Vslag: 슬래그의 배출 속도(㎏/분)
Vore: 황화 광물의 투입 속도(㎏/분)
또한, 슬래그 조성은 염기도(CaO/SiO2)가 1.0 내지 1.2, 산화철 농도가 20 내지 30질량％이고, 온도는 1300 내지 1350℃였다.
표 2의 실시예 1 내지 7은 발명예이며, 모두 황화 광물의 투입 방법이 본 발명의 범위 내였기 때문에, 슬래그를 배재 레이들로부터 넘치게 하는 일 없이 배재 할 수 있어, 배재율은 56％ 이상이 되었다. 또한 발생 H2S 농도는 배재 중, 슬래그 냉각 중 모두 1ppm 이하였다. 또한, 실시예 6에서는 3㎜ 미만의 질량 비율이 실시예 1보다 많았기 때문에, 투입 시에 일부가 날아올라 배재 레이들에 들어가지 않아, 배재율이 실시예 1보다 낮아졌다. 또한, 실시예 7에서는 20㎜ 이상의 질량 비율이 실시예 1보다 많았기 때문에, 슬래그에의 용해가 늦어져, 배재율이 실시예 1보다 낮아졌다.
실시예 8 내지 12는 비교예이다. 실시예 8에서는 황화 광물을 투입하지 않았기 때문에 배재 레이들로부터 슬래그가 넘쳐, 배재율은 20％에 그쳤다. 실시예 9에서는 황화 광물의 S 농도가 본 발명의 범위보다 과소하였기 때문에 포밍 억제 효과가 작고, 배재를 일시 중단하였기 때문에 배재율은 35％에 그쳤다. 실시예 10에서는 황화 광물의 S 농도가 본 발명의 범위보다 과대하였기 때문에 S의 증발이 많아져, 배재 중에 H2S가 최대 1.3ppm 발생하였다. 실시예 11에서는 황화 광물의 투입 속도가 본 발명의 범위보다 과소하였기 때문에 배재를 일시 중단할 수밖에 없어, 배재율은 30％에 그쳤다. 실시예 12에서는 투입 속도가 본 발명의 범위보다 과대하였기 때문에 S의 증발이 많아져, 냉각 중에 H2S가 최대 1.2ppm 발생하였다.
Figure pct00008
표 3에 분리 처리 방식에 있어서의 탈규 취련 후의 배재에 있어서의 실시예를 나타낸다. 슬래그 조성은 염기도(CaO/SiO2)가 0.6 내지 0.8, 산화철 농도가 20 내지 30질량％이고, 온도는 1300 내지 1350℃였다.
실시예 13 내지 19는 발명예이며, 모두 황화 광물의 투입 방법이 본 발명의 범위 내였기 때문에, 슬래그를 배재 레이들로부터 넘치게 하는 일 없이 배재할 수 있어, 배재율은 45％ 초과가 되었다. 또한 발생 H2S 농도는 배재 중, 슬래그 냉각 중 모두 1ppm 이하였다. 또한, 실시예 18은 3㎜ 미만의 질량 비율이 실시예 1보다 많았기 때문에, 투입 시에 일부가 날아올라 배재 레이들에 들어가지 않아, 배재율이 실시예 1보다 낮아졌다. 또한, 실시예 19에서는 20㎜ 이상의 질량 비율이 실시예 1보다 많았기 때문에, 슬래그에의 용해가 늦어져, 배재율이 실시예 1보다 낮아졌다.
실시예 20 내지 24는 비교예이다. 실시예 20에서는 황화 광물을 투입하지 않았기 때문에 배재 레이들로부터 슬래그가 넘쳐, 배재율은 20％에 그쳤다. 실시예 21에서는 황화 광물의 S 농도가 본 발명의 범위보다 과소하였기 때문에 포밍 억제 효과가 작고, 배재를 일시 중단하였기 때문에 배재율은 35％에 그쳤다. 실시예 22에서는 황화 광물의 S 농도가 본 발명의 범위보다 과대하였기 때문에 S의 증발이 많아져, 배재 중에 H2S가 최대 1.2ppm 발생하였다. 실시예 23에서는 황화 광물의 투입 속도가 본 발명의 범위보다 과소하였기 때문에 배재를 일시 중단할 수밖에 없어, 배재율은 28％에 그쳤다. 실시예 24에서는 투입 속도가 본 발명의 범위보다 과대하였기 때문에 S의 증발이 많아져, 냉각 중에 H2S가 최대 1.1ppm 발생하였다.
Figure pct00009

Claims (4)

  1. 전로의 하방에 설치된 배재 레이들로 상기 전로의 노구로부터 슬래그를 배출할 때, S를 20 내지 55질량％ 함유하는 황화 광물을, 상기 슬래그의 배출 개시 직후부터 식(1)의 범위를 만족시키는 속도로 상기 배재 레이들에 투입하는 것을 특징으로 하는, 슬래그의 포밍 억제 방법.
    [수학식 1]
    Figure pct00010

    Vslag: 슬래그의 배출 속도(㎏/분)
    Vore: 황화 광물의 투입 속도(㎏/분)
    (％S)ore: 투입하는 황화 광물의 S 농도(질량％)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 황화 광물의 입도는, 입경 3㎜ 내지 20㎜가 80질량％ 이상인 것을 특징으로 하는, 슬래그의 포밍 억제 방법.
  3. 1기의 전로에 용선을 장입하여 탈규·탈인 취련을 행한 후, 노 내에 용선을 남긴 채 전로를 틸팅시켜 슬래그를 노구로부터 배출하고, 전로를 수직으로 복귀시킨 후에 계속해서 탈탄 취련을 행하는 정련 방법에 있어서, 탈인 취련 후의 슬래그 배출 시에 제1항 또는 제2항에 기재된 포밍 억제 방법을 사용하는 것을 특징으로 한, 전로 정련 방법.
  4. 2기 이상의 전로 중 적어도 1기의 전로에 용선을 장입하여 탈규 취련을 행한 후, 노 내에 용선을 남긴 채 전로를 틸팅시켜 슬래그를 노구로부터 배출하고, 전로를 수직으로 복귀시킨 후에 계속해서 탈인 취련을 행하는 정련 방법에 있어서, 탈규 취련 후의 슬래그 배출 시에 제1항 또는 제2항에 기재된 포밍 억제 방법을 사용하는 것을 특징으로 한, 전로 정련 방법.
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