KR810000250B1 - 경사형 염기성 제강로의 내화벽의 수명 연장법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

경사형 염기성 제강로의 내화벽의 수명 연장법

본 발명은 염기성 제강공정에 포함되는 일련의 신규공정 단계들, 특히 경사형 산소 제강로의 내화벽의 수명을 연장시키기 위한 방법에 관한 것이다. 염기성 산소 제강공정의 경우에는, 중간 정도 및 고도의 인을 함유하는 용광로 금속[핫트 메탈(hot metal)]으로부터 제강할 수 있도록 본 발명을 수정할 수 있다는 특수한 잇점이 있다. 또한 본 발명은 ＂핫트메탈＂(용광로로부터 용융된 선철)이 많이 포함된 원료를 금속철의 원료로서 사용하는 제강공정의 경우에 특히 바람직하다.

일반적인 산소 제강로는 원통형으로서 접시 모양으로 된 바닥과 입구가 위치하는 원추형 두부로 되어 있고 안쪽은 내화벽으로 쌓여 있다. 또한 제강로는 전후방으로 경사지거나 필요에 따라서는 360°회전할 수 있도록 트러니온 링(trunnion rin)에 부설되어 있다.

제강로가 장입상(床)(일반적으로 지면보다 높은 위치의 플렛트홈위에 설치되어 있다) 쪽으로 기울여지면 고체 스크랩을 장입기에 의해 용기의 입구로 투입한다. 통상 스크랩은 예열되지 않은 경우에는 30％까지 장입할 수 있으며, 40％까지 장입할 수도 있다.

다음에는 자체로 추진되는 장입기가 제강로로부터 이동되며 상부에 장치된 크레인이 핫트 메탈이 담긴 래들(ladle)을 제강로가지 이동시켜 스크랩의 상부에 용융된 선철을 쏟아 붓는다.

제강로는 즉시 똑바로 세워지는 본 위치로 되돌아가며, 산소취입기가 로속으로 하강하여 용탕 상부의 적당한 높이까지 도달하게 한 후 산소취입이 시작된다. 산소는 용탕의 표면에 접촉되자마자 즉시 반응을 시작하여 산화철을 형성시키고 이들의 일부는 급격히 탕내부로 분산된다. 산화철과 탄소의 반응에 의해 발생된 일산화탄소가 방출되어 격렬한 순환을 일으켜 정련을 가속시킨다.

주로 소석회, 형석 및 밀 스케일(mill scale) 산화철로 구성된 슬랙그 형성제를 로 상부에 저장시켰다가 산소의 분사가 시작되기 직전이나 직후에 적당량을 가한다. 적당한 염기도와 유동성의 슬래그를 형성시키기는 상기 물질은 로 입구의 상부에 위치한 수냉식 후드(hood)의 내부에 설치된 슈트(chute)를 통해 가해준다. 이 후드는 산소 취입중 제강로로부터 발생하는 기체 및 농축된 적갈색 미진을 포집하여 방출기체가 대리고 배출되기 전에 고체물질(미진)을 제거하는 정화제로 연결된다. 회수된 고체물질에는 사고 발생 요인인 오염물이 전혀 없으며 이 고체류는 미세 분말상의 광석 및 용광로 미진 등을 응집시키기 위해 사용되는 소결기에 공급되는 혼합물에 섞어 사용할 수 있다. 또한 이 고체류는 퇴적시켜 처리할 수도 있다.

산소취입이 완료되면 산소취입기를 철수시키고 제강로를 기울여 수평위치로 만든다. 침장형 써모 커플로서 온도를 측정하고 화학분석용 강철시료를 채취한다. 만일 강철이 너무 뜨거우면 로를 수직위치로 되돌려 보내고 냉각제로서 스크랩이나 석회암을 후드내의 슈트를 통해 가해준다. 만일 강철이 너무 차거우면 산소기를 다시 낮추고 잠시동안 산소를 취입한다.

온도와 조성비가 만족스러우면, 로를 출탕구 방향으로 경사지게 하고 강철을 대기중인 래들속으로 출탕한 다음 합금 부가물을 슈트를 통해 ㄹ용기내의 강철에 부가한다.

강철의 출탕이 완료되면 로를 역방향으로 경사시켜 거구로 한후 제강로 내의 잔분 슬래그를 슬래그 용기로 쏟아 붓는다. 제강로를 거꾸로 된 위치에서 장입위치로 바꾸어 주면 다음 작업을 위한 준비가 다 된 것이다.

전술한 바와 같이 많은 염기성 내화물들은 제강용 내화벽으로 사용하는 제 적합하다. 이러한 내화물질로는 사소(死燒) 마그테사이트, 크롬내화물질, 해수(海水) 마그네사이트, 사소 백운석 및 감람석 등이다.

마스네시아 내화물질은 산화마그네슘을 함유하는 물질들을 소성시켜 제조한다. 예를 들면 약간의 불순물을 함유하는 탄산마그네슘 원광 또는 해수 등의 용액들로부터 침전된 수산화마그네슘을 소성시킨다. 소성공정 중 경우에 따라서 이산화탄소 또는 수분이 소량의 불순물과 함께 산화마그네슘에서 방출된다.

소결 혹은 사소 마그네사이트는 천연의 탄산마그네슘(MgCo₃)을 1540-2000℃의 온도에서 태워 제조한다. 이러한 처리는 탄산염을 분새시키고, 주로 페리클라제(ericlase)(MgO)로 구성되는 농축 생성물을 생성시킨다. 캘시아(calcia), 실리카 및 알루미나를 포함하는 상(相)은 천연 마그네사이트 내의 부속물질로서 나타나며 대부분의 침전물을 FeCO₃의 형태로 철을 함유한다. 소성 중 FeCO₃는 FeO로 분해되어 정육면체의 페리클라제 구조로 들어가며 소결 및 농축화에 기여하게 된다.

해수는 약 0.5％의 Mgcl₂를 포함하며, MgO가 풍부한 해수인 경우에는 보다 높은 농도의 Mgcl2를 함유하고 있다. 이런 용액들은 먼저 농축시킨 후 수화석회[Ca(oH)₂]로 처리한다. 가용성 Cacl₂과 Mg(OF)₂형태의 침전물은 다음 반응에 의해 형성된다.

Mmg(OH)₂침전은 여과하여 건조시킨 후 소성시킨다. 고순도(98％ MgO)의 내화성 입자가 생성되려면 최초 소성 후 기계적으로 압착시킨 후에 조밀한 생성물을 얻기 위해서 최종의 고온소성이 필요하게 된다.

천연의 백운석[CaMg(CO₃)₂]은 세계의 도처에서 광범위한 퇴적물을 형성하고 있다. 어떤 공정에서는 생백운석이 사용되고 있으나 대부분의 경우에는 소성시켜 MgO(페리클라제) 및 CaO를 주성분으로 하는 내화성 입자의 형태로서 사용된다. 소성 백운석은 대기중에서 수분과 탄산가스를 흡수하여 결국은 와해되어버린다. 그러나 SiO₂, Fe₂O₃및 Al₂O₃같은 용제가 존재하면 내수성이 증가할 뿐 아니라 백운석의 용융점을 크게 강하시킨다. 천연 백운석을 고온에서 소성시키면 고순도이며 2％ 이하의 산화물을 불순물로 함유하는 백운석이 얻어진다. 제강산업에서는 최근의 기술 개발로 인하여 사소 백운석을 단일성분으로 하거나 또는 사소 마그네사이트와 조합하여 벽돌 형태의 제품으로 사용하게끔 되었다. 사익 벽돌의 조해현상을 방지하기 위해 보통 타르 또는 피치로서 특수 처리하는 공정이 필요하다. 내화성 물질을 제조하는데 감람석[(Mg,Fe)₂SiO₄]을 사용하는 종래의 염기성 물질에 대해서는 아직 다른 처리가 필요하게 된다. 포스테라이트(,Mg₂SiO₄)로 알려진 요구되는 광물을 최대로 생성시키기 위하여는 사익 마그네슘 실리케이트에 사소 마그네사이트의 부가가 필요하였다.

이상 열거한 것과 같은 내화성 마그네시아 벽돌과 같이 라이닝 되는데 이런 내화물질로 라이닝된 야금 설비는 내화벽의 교체를 위하여 주기적으로 운행을 정지하거나 또는 내화벽의 유지를 위한 기타 장치가 필요하게 된다. 마그네시아 내화물질의 질의 저하 현상은 눈에 뛸만한 것이다. 예를 들면 염기성 산소 제강로는 내화벽을 교체하기 위하여 자주 손질을 해야만 한다. 내화벽의 실제원가, 설치비용은 상당한 것이며 재 라이닝 작업 중의 생산량의 감소도 상당량이 된다. 따라서 실제 제강분야에서 사용되는 야금설비의 내화벽 교체로 인한 직접 및 간접적 원가는 강철의 큰 영향을 주고 있다. 염기성 산소 제강로에서는 생상되는 강철 매 톤당 내화물질 6.8㎏이나 소모된다고 알려져 왔다.

본 발명의 1차 목표는 경사형 염기성 제강로의 내화물질의 라이닝 수명을 연장시키는 것이다. 이와 같은 신규 방법은 다음 단계로 되어 있다.

a) 강철을 출탕한 후 제강로 내의 슬래그 중 최소한 일부를 잔류시킨다.

b) 잔류 슬래그 통단 약 45-135㎏의 백운석을 잔류 슬래그와 섞는다.

c) 생성된 점성의 석회-슬래그 조성물이 제강로 내화벽의 대부분의 면적에 접촉되어 조성물이 들어붙어 라이닝이 피복되도록 제강로를 흔들어 준다.

d) 필요한 경우에는 추가의 내화물질을 피복위에 입혀준다.

본 발명의 적용에 적합한 제강로로는 용융금속 및 염기성 슬래그와 접촉하는 염기성 내화물로 라이닝되고 또한 최소한 어느 한 방향으로 기울일 수 있는(그러한 전후 양쪽 방향으로 기울일 수 있는 것이 바람직하다)어떠한 야금로도 적합하다. 여기에는 평로, 베셈머(Bessemer)전로, 전기로, 염기성 산소로 카르도(Kaldo)로, 오버호이젠(oberhausen) 회전로 및 Q-BOP로 등이 있다.

강철을 출탕한 후 잔류 슬래그의 양은 슬래깅 시기에 작업자에 의해 결정되며, 그 양은 점도와 같은 슬래그 상태의 함수로서 결정된다. 일반적으로 총량 255톤에 대해 잔류 슬래그의 양은 20-30톤의 범위가 된다. 이 중 슬래깅인 경우에 석회의 양은 최종 슬래깅 후에 잔류하는 슬래그를 근거로 하여 결정되며 작업중에 제거되는 슬래그는 무시한다. 본 발명의 보다 바람직한 형태에서는 처음에 용제를 장입할 때 백운석을 일부분으로 사용한다. 최초 용제장입 물질에서 10％ 이상의 백운석을 사용하는 것이 가장 유리하며 15-20％이면 바람직하다.

톤당 약 45-135㎏의 백운석을 잔류 슬래그에 가하며 톤당 59-113㎏이면 더욱 바람직하다. 생백운석을 사용할 수도 있으나, 소성시켜 MgO 및 CaO를 주성분으로 하는 입자의 형태로 사용하는 것이 바람직하다.

BOF로에서는 전형적으로 강철을 출탕하 후 수직의 위치로 해주고 백운석을 수직의 위치에서 장입한다. 그후 로를 기울여 장입구축에서 슬래그가 쏟아질들한 위치로 한 다음 다시 출탕구쪽으로 기울여 출탕될듯한 위치로 한다. 이러한 두 위치 사이에서 충분한 시간동안 흔들어 주어 석회-슬래그 조성물이 내화라이닝에 들어붙어 피복되도록 한다. 5-15분이면 만족스럽다. 이러한 공정을 매회 가열할 때마다 할수 있으나 필요한 경우에는 그보다 적게 해도 된다. 전형적인 주기는 매 2-4회 가열에 1번 처리한다.

또한 본 발명에서 나타나는 특징은 내화벽위에 피복된 뜨거운 석회-슬래그에 또 다른 내화물을 입힐 수 있다는 것이다. 이러한 특징은 로의 내화벽 중 심하게 손상을 받은 부분을 보수하는데 특별한 잇점이 있다. 이 단계에서 바람직한 내화물질에는 마그네사이트, 마그네사이트-배운석의 혼합물 및 크롬-마그네사이트 혼합물 등이 있다. 이러한 내화물질은 이 분양의 숙련자에게 잘 알려져 있는 여러 가지 방법, 예를 들면 건(gun)이나 삽을 이용하여 보수를 할 수 있다.

전형적인 가열에서의 본 발명의 설명으로 본 발명의 일반적인 제강산업에 어떻게 적용될 수 있은 가를 알수 있다.

250톤용 BOF로에서 전형적인 금속장입량은 약 275톤이다. 여기에는 핫트메탈, 스크랩 및 선철 같은 냉금속이 포함된다. 핫트메탈에 대한 스크랩의 비는 1/3이며, 이것은 변동될 수도 있다.

250톤 가열에 대한 전형적인 용재의 장입량은 약 15톤이며, 여기에서는 소석회 및 소량의 형성이 포함되며 경우에 따라서는 백운석을 포함할 수도 있다. 사용되는 형석의 양은 보통 소석회-백운석 혼합물의 중량비로 약 2-5％이다. 이 혼합물의 온도는 보통 1,567-1,732℃의 범위까지 상승한다. 순수한 산소는 약 10㎏/㎠의압력하에서 분당 60㎥의 속도 약 20분간 취입시킨다. 그후 강철을 출탕하며, 과량의 슬래그가 존재하는 경우에는 슬래그를 제거한다. 잔류 슬래그의 양은 작업자에 의해 결정될 것이며 슬래그의 점도 같은 조건에 의해 좌우된다. 피복공정을 위한 바람직한 슬래그의 상태는 끈적끈적한 시럽 또는 용암같은 점도를 갖는 것이 좋다.

다음에 백운석을 가한다. 전형적으로 철강 250톤에 대해 0.9-7.2톤 정도가 적합하며 이 양은 잔류 슬래그 톤당 약 45-136㎏의 양에 해당된다. 다음에 내화벽의 일부를 슬래그-석회의 혼합물로 피복하기 위해 로를 흔들어 준다. 일반적으로 약 5-15분산 흔들어주나 이 시간은 혼합물의 점도에 의해 변하는 것이며 결정적인 것은 아니다.

피복이 바람직하게 완료되면 과량의 슬래그-석회가 존재하면 제거한다. 만일 필요하다면 이 때에 추가의 내화물질을 아직도 뜨거운 내화벽의 피복위에 가해준다. 이와 같은 추가단계에 의해 내화벽의 손상을 입거나 심지어 금이간 부분모 보수될 수 있으며, 이렇게 되어 내화벽의 수명이 연장되며 경제적인 면에서 향상될 수 있다.

다음의 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며 본 발명의 청구범위를 그에 국한시키는 것은 아니다.

[실시예 1]

BOF에사 205톤을 가열하기 위해 49톤의 스크랩, 9톤의 냉금속 및 147톤의 핫트메탈을 장입한다. 용제는 12톤 소석회, 1.8톤의 백운석 및 0.27톤의 형석으로서 장입한다.

순수한 산소를 10㎏/㎠의 압력하에서 분당 600㎥의 속도로 20분간 취입시켜 로 온도를 1,638℃로 상승시킨다.

강철을 출탕하고 잔류의 슬래그에 2.7톤의 백운석을 가한다. 다음 로를 15분간 흔들어 주고 남아 있는 슬래그를 제거한다. 이렇게 하여 로의 장입구의 가장자리부터 두부의 탕출구 위까지의 내화벽이 슬래그-석회의 혼합물로 피복된다.

[실시예 2]

BOF에서 206톤을 가열키 위해 65톤의 스크랩과 140톤의 핫트메탈을 장입위치에서 장입한다. 다음 12.6톤의 소석회, 2.7톤의 백운석 및 0.3톤의 형석으로 된 용제를 투입한다.

실시예 1과 같이 순수한 산소를 취입하여 로 온도를 1,641℃까지 상승시킨다. 강철을 출탕하고 잔류의 슬래그에 1.8톤의 백운석을 가한다. 그후 로를 5분간 흔들어 주어 내화벽을 슬랙-석회 혼합물로 피복한다.

[실시예 3]

BOF에서 285톤을 가열하기 위해 100톤의 스크랩과 185톤의 핫트메탈을 장입한다. 그후 10.8톤의 소석회, 10.8톤의 백운석 및 0.4톤의 형석으로 된 용제를 가한다.

실시예 1과 같은 방법으로 순수한 산소를 취입시켜 로 온도를 1,644℃까지 상승시킨다. 강철을 출탕하고 로내에 잔류하는 슬래그에 백운석 0.9톤을 가한다. 로를 10분간 흔들어 주어 내화벽을 슬래그-석회 혼합물로서 피복시킨다. 출탕구 부근의 심한 손상을 입은 내화벽에 추가의 내화물질을 입힌다.

Claims (1)

1. 본문에 상술한 바와 같이, 강철을 출탕시킨후 에로내에 슬래그중 최소한 일부분을 남겨두고, 상기의 슬래그 1톤당 45-135㎏(100-300lb)의 백운석을 슬래그에 혼합시키고, 이 혼합 생성물인 점성의 석회-슬래그 조성물이 내화벽의 대부분에 접촉되어 조성물이 내화벽에 부착되고 피복될 수 있도록 로를 흔들어 주고, 필요에 따라서는 상기의 피복 위에 추가의 내화물질을 가해줌을 특징으로 하는 경사형 염기성 제강로의 내화벽의 수명을 연장시키는 방법.