KR850000516B1

KR850000516B1 - 염기성산소 정련의 슬로핑제어방법

Info

Publication number: KR850000516B1
Application number: KR1019800000077A
Authority: KR
Inventors: 브레안 레위스3 제닝스; 패트릭 켈리 페터
Original assignee: 유니온 카바이드 코포레이션; 에드워어드 지. 그리어; 내셔날 스틸코포레이션; 지. 비. 앙게바인
Priority date: 1979-02-07
Filing date: 1980-01-10
Publication date: 1985-04-12
Also published as: NL7908518A; ES486145A1; JPS55110714A; PL219892A1; GB2041410A; FR2448571B1; ZA795966B; FI793614A; CA1141963A; IT7950849A0; MX154122A; LU81971A1; FR2448571A1; FI61520B; PH15269A; GB2041410B; FI61520C; YU288879A; KR830002043A; BR7907470A

Abstract

내용 없음.

Description

염기성산소 정련의 슬로핑제어방법

제 1도는 산소송풍도중 적정양의 유상액을 갖는 염기성 산소로에 대한 단면도.

제 2도는 정련도중 슬로핑이 일어나고 있는 염기성산소로에 대한 단면도.

본 발명은 산소를 융체표면위에 송풍시켜 철융체를 정련하는 소위 "염기성산소법"의 개량에 관한 것으로서, 특히 종래의 염기성 산소공정의 실시중에 용기의 입구로부터 내용물이 넘쳐흐르는 현상을 방지 또는 최소화시키는 방법에 관한 것이다.

송풍된 산소는 융체내의 탄소와 반응하여 가스상으로서 용기를 빠져나가는 CO가스를 형성시킴으로서 융체를 탈탄시키는데 이용된다. 전형적으로 정련되지 않은 철융체는 실리콘과 기타 산화성원소로서 망간 및 인을 함유하며, 그 산화물은 액상 또는 고상으로서 분리된 슬래그를 형성한다. 석회나 백운석회와 같은 문질을 용기에 첨가하여 염기성슬래그를 만든다.

산소송풍중에 "유상액(emulsion)"이라고 하는 물질이 융체위에 형성되면 가장 효과적으로 정련을 행할수 있다는 것이 당업계에 공지되어 있다. 이 유상액은 액상산화물, 기포(주로 CO), 고 형산화물 입자와 용융금속의 소적으로 된 복합혼합물로된 포말상의 물질이다. 이상적으로 상기 유상액의 체적은 융체의 몇배가 된다. (제1도 참조)

염기성산소법에 있어서의 문제점은 유상액의 용적을 조절하기 어렵다는 것이다. 흔히,유상액의 용적이 너무 커지면 이용이 넘치게 된다. 즉 용기의 상부공간을 채워서 하기의 입구로부터 유출되어 유가금속을 손실를게 되고, 제조시간을 지연시키며, 또한 이 융기점 세정하느데 추가로 시간을 소비하게 되는 결은을 갖는다.

종래의 슬로핑 조절법은 다음과 같이 공정이나 이 공정들을 결합해서 사용하는 것이다.

(1) 산소유량의감소(스트라빈스키(stravinskas)등의" "BOF수율에 관한 공정변수의 영향", Ⅰ＆ SM 1978년 5월 제 33-37페이지 참조),

(2) 산소유량의 증가(자아빈(Zarvin)등의 "350톤 염기성 산소로에서 강철용융시 주입에 대한 몇가지 특징", steel in the USSR, 1976년 12월, 제 6권 제 659-662페이지 참조),

(3) 랜스위치의 강하(샤키로브(Shakirov)등의 염기성 산소로 슬래그의 발포기구", steel in the USSR 1976년 6월, 제 6권 참조),

(4) 랜스위치의 상승(체르니야테비치(Chernyetevich)등의 "염기성 산소로부터 분출 및 분산물의 형성기구", steel in the USSR 1976년 10월, 제 6권, 제 544-547페이지 참조),

(5) 랜스노즐설계의 변경(뱁티즈맨스키(Baptizmanskii)등의 "염기성 산소로에서 분출 및 랜싱상태의 조건", stal, 1967년 4월, 제 309-312페이지 참조),

(6) 용제의 첨가량, 성분 및 첨가시간조절의 변경(체르니야테비치(Chernyatevich)등의 상기보고서 참조)

불행하게도 상기 방법들은 모두 신뢰성이 없으며, 그중 몇가지 방법은 공정이 복잡하고 또한 생성시간을 지연시키는 결점을 갖는다.

따라서 본 발명의 목적은 융용철의 염기성산소 정련중에 종래의 방법보다 더욱 간단하고 더욱 신뢰성 있는 방법으로 슬로핑을 방지하기 위한 것이다.

또 다른 목적은 융용철의 산소정련중에 생성시간을 지연시킴이 없이 슬로핑을 방지하는 방법을 제공하는 것이다.

융체표면으로부터 융체에 산소를 공급시켜 융체표면위에 유상액을 형성시킴으로서 용기내에 들어있는 용융철을 정련하는 방법에 있어서, 용기로부터 유상액의 슬로핑을 장치하기 위해

(a) 슬로핑이 임박하거나 또는 시작되었을때, 한편으로는 산소송풍을 계속하면서 슬로핑을 멈추기에 충분한 유량으로 불활성가스를 용기에 송풍시키고,

(b) 슬로핑이 멈추거나 또는 더 이상 임박하지 않을 때에 용기에 불활성가스의 송풍을 중지시키는 것이 개량된 본 발명의 방법이다.

불활성가스의 바람직한 유량은 산소유량의 5-30%이다. 불활성가스를 도입시키는 적합한 방법은 산소와 혼합시킨 후, 산소랜스를 이용하는 것이다.

본 명세서에서 사용되는 "불활성 가스"라는 용어는 산소이외의 다른가스 또는 가슬혼합물이며, 아르곤이 적합한 불활성가스이다.

본 명세서에서 사용하는 "슬로핑(slopping)"이랑 용어는 정련용기의 입구로부터 유상액이 넘쳐흐르는 현상을 의미하는 것이며, "슬로핑방지"라는 용어는 슬로핑을 신속하게 중지시키거나 또는 동시에 슬로핑을 완전히 회피함으로서 더 이상의 슬로핑을 방지하는 것을 의미한다.

염기성 산소정련법은 종래의 방법대로 내화라이닝된 제1도의 염기성 산소용기(1)에서 행한다. 이 용기의 상부균처에 출탕구(2)가 상부에는 입구(3)가 형성되어 있다. 랜스(4)는 융체에 가스를 주입시키기 위해 사용한다. 산소공급관(13)에 연결된 랜스는 용기를 기울여 그 안의 내용물을 제거할 수 있도록 상승시킬 수 있다.

슬로핑현상이 없을 경우에 제1도에 나타낸 장치는 다음과 같이 작동시킨다. 첫째로 용융선철, 스크랩 석회 및 기타 본 기술에 알려진 물질을 용기에 장입한다. 이어서 랜스(4)를 통해 융체표면으로부터 산소를 융체에 송풍시켜 융체표면에 함몰구(16)를 형성시킨다. 융체의 산화성 원소는 산소와 반응하게되고, 융체중의 탄소는 산소와 반응하여 CO가스 기포를 형성하며, 이것은 융체표면으로 상승하여 용기의 입구를 통해 빠져나간다. 대략 송풍시간이

이 경과한 후에 유상액(6)이 형성되며, 이것은 액상산화물, 기포, 고형산화물 입자 및 액상금속 소적의 복합혼합물로 구성된다. 유상액중의 함유된 액상금속소적은 비교표면적이 상당히 크며, 이것이 산소와 융체의 불순물사이의 바람직한 반응을 촉진시키는 역할을 한다. 일반적으로 산소송풍의 후기에 유상액이 가라앉는다. 융체가 소기의 조성의 가질때까지 산소정련을 계속한다. 이어서 산소가스의 유입을 멈추고, 랜스(4)를 입구(13)위로 올린 다음 정련시킨 융체를 출탕구(2)를 통해 용기로부터 출탕시킨다.

용기의 전체용적은 융체의 용적보다 수배이상으로 크다. 용기에서 융체위의 과잉공간, 즉 용기의 상부공간은 유상액을 수용하기 위한 것이다. 그러나 유상액의 용적은 조절하기가 용이치 않을 뿐만 아니라 가끔 상부공간의 용적보다도 커지게 되어 제 2도에서는 나타낸 바와 같은 슬로핑을 일으키게 된다. 여기서 유상액의 높이는 입구(3)위로 상승하게 된다. 유상액의 파동(7)은 입구(3)를 넘어서 용기(1)의 외벽밑으로 흘러넘치게 되어 생산량을 감소시키고, 안전사고를 일으키게 되며, 또한 세정작업을 필요로

시간의 함수로서의 탄소제거율, 결과적으로 CO가스 방출은 일반적으로 산소송풍도중 종(bell)모양의 곡선을 나타내게 된다. 이것은 송풍초기에 대부분의 산소가 탄소보다는 실리콘과 같은 비금속 불순물과 먼저 반응하기 때문이다. 이와같이 생성된 액상 및 고형산화물은 슬래그상으로 들어간다. 금속불순물이 상당히 산화된 후에 보다 많은 양의 산소가 융체중의 탄소와 반응하여 CO가스를 더욱 많이 방출시킨다. CO 기포가 슬래그와 혼합되어 유상액을 만든다. 송풍후기에는 융체의 탄소함유량이 줄어들기 때문에 탄소제거율, 즉 가스방출은 감소되며, 유상액은 가라앉게 된다. CO가스가 가장 많이 방출되는 시기에 슬로핑이 일어날 확률이 가장 높다.

본 발명을 실시하기 위해 불활성가스는 적당한 시간에 적당량으로 용기에 유입시켜야 한다. 이것은 불활성 가스공급관(15)을 산소공급관(13)에 연결시켜 불활성가스를 산소와 혼합시킨 후, 산소랜스를 통해 송풍시켜 행하는 것이 적합하다. 이와는 달리 산소와 불활성 가스용으로 분리된 랜스를 사용하거나 또는 동일한 랜스에서 불활성가스와 산소의 분리된 통로를 사용할 수도 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 불활성 가스공급은 미합중국 특허 제 4,149,878호에 기재되어 있다.

상기 특허에서는 탈탄의 후기단계에서 불활성 가스를 융체에 송풍시키거나, 더욱 구체적으로 질소함량이 그의 최저농도에 이르기 전에서부터 아르곤가스를 BOF 용기에 유입시키고 산소가스의 송풍이 종료될 때까지 아르곤가스를 계속 송풍시켜, 저질소, 저산소강을 제조하는 방법이 기재되었다. 상기 기술에서 아르곤을 주입시키는 송풍단계에서는 아마도 슬로핑을 경험하지 못한것 같으나, 이들은 아르곤(또는 질소가 없는 유체)를 유입시키지 않을 때의 송풍초기 단계에서 여전히 슬로핑현상을 겪게 되었을 것이

본 발명을 실시함에 있어서 시험용으로 사용한 불활성가스중 가장 적합하고 효과적인 것은 아르곤 가스인데, 그 이유는 이것이 비교적 염가이고, 쉽게 구할 수 있으며, 불필요한 오염물이 없고, 열용량이 낮다는 것이다. 그러나 질소, 네온, 크세논, 라돈, 크립톤, 일산화탄소, 증기, 암모니아 또는 이들의 혼합물 등을 기술적으로 대체사용할 수 있다. 본 발명을 실시함에 있어서 불활성 가스로서 질소를 사용할 때에는 공기를 대신 사용할 수 있다는 것은 당업자에게 주지된 사실인데, 그 이유는 공기의 조성이

불활성 가스는 유상액의 높이를 저하시키는데 충분한 양으로 도입시켜야 한다. 요구되는 가스용량은 염기성 산소(BOF)정련시스템에 따라 다를 수 있으며, 산소유량이 5-30%의 불활성가스 유량이 적합한 범위이다.

본 발명의 실시에 있어서 불활성 가스도입의 시기를 맞추는 것이 극히 중요하다. 슬로핑이 일어나는 즉시 용기에 불활성가스를 유입시켜야 하며, 한편 산소를 계속해서 송풍시키고 슬로핑이 멈추거나 또는 더이상 방출되지 않는다고 믿어지거나, 즉 슬로핑의 위험이 제거되었다고 믿어질 때까지 불활성가스를 계속해서 유입시켜야 한다. 불활성가스 유입을 적기에 중지시키는 것 또한 중요한데, 그 이유는 불활성가스를 불필요하게 계속 도입시키면 불활성가스를 낭비하게 되고, 유상액의 높이를 낮추게 됨으로서

본발명은 슬로핑이 일어난 후, 단지 슬로핑을 막아주는 것 대신에 슬로핑의 발생을 방지해 주는 이점을 갖는다. 이것은 슬로핑이 임박할때에 아르곤을 용기에 넣어서 행할 수 있다. 용기의 출탕구로부터 소량의 유상액이 유출됨으로서 슬로핑이 임박했다는 것을 알 수 있다. 출탕구로부터 유상액이 유출되는 순간 본 발명에 따라 불활성 가스를 유입시켜야 한다. 불활성가스 유입은 유상액이 출탕구로부터 유출을 멈출 때에 정지시킨다.

[실시예]

본 발명을 이하 실시예에 의거 더욱 구체적으로 설명한다. 다음과 같은 특성을 갖는 염기성 산소정력 시스템에서 모든 용해작업을 수행하였다.

용기용적 5000ft³용해의 출탕중량 235톤

용기입구의 면적 95ft²사용한 불활성가스 아르곤

실시예 1-3에 나타내 3개의 용해작업은 본 발명에 의하지 않고 종래방법에 의해 단지 산소송풍유량을 저하시킴으로서 슬로핑을 멈추기 위한 10개의 시험용해작업의 대표적인 것이다.

[실시예 1]

18200 SCFM유량으로 산소를 9분동안 송풍시킨 후에 슬로핑이 처음 육안으로 관찰되었다. 상기 산소유량으로 9분 10초까지 융체에 송풍시킨 후 그 산소유량을 16200 SCFM으로 감소시켰다. 10분 30초에 즉 슬로핑이 개시된

에 슬로핑이 늦추어졌는데, 이어서 더욱 약화되었다. 슬로핑은 최종적으로 송풍시간이 12분 30초 경과된 후, 즉 슬로핑이 개시된 후

분 후에 정지되었다. 슬로핑의 재발생을 막기위해 송풍종료시까지 저산소유량을 유지하여 본 용해작업에 대한 생산시간이 지연되었다.

[실시예 2]

산소유량 18600 SCFM에서 송풍시킨지 7분 30초 후에 가벼운 슬로핑이 개시되었으며, 이때에 산소유량을 15,000 SCFM으로 감소되었다. 그러나 슬로핑이 계속되어 9분 15초만에 더욱 악화되었으며 최종적으로 11분 25초만에 슬로핑이 멈추었다. 이어서, 산소유량을 13분 20초까지 1880 SCFM으로 서서히 회복시켰다.

[실시예 3]

18200 SCFM으로 산소를 13분 20초동안 송풍시킨 후에 심한 슬로핑이 갑자기 개시되었다. 산소유량은 송풍시간이 14분 30초동안 경과된 후에 15500 SCFM으로 감소시켰다. 산소유량이 감소된 후, 1-1

분 후에 슬로핑이 멈추었으며, 감소된 산소유량으로 총 2

분동안 송풍시켰다.

산소유량을 감소시켜 슬로핑을 멈추기 위한 10개의 용해작업중에서 단 2개의 용해작업에서만이 1

분내에 슬로핑이 멈추었다. 다른 8개의 용해작업에서는 .1

분동안 슬로핑이 계속되었으며, 10개의 용해작업 모두에서 생산속도가 지연되었다.

실시예 4-6은 슬로핑을 조절하기 위한 분 발명을 설명한 것이다.

[실시예 4]

산소를 15분 25초동안 송풍시킨 후에 슬로핑이 개시되었을며, 이때에 아르곤을 3300 SCFM 유량으로 산소랜슬를 통해 용기에 유입시키는 한편, 산소의 송풍을 18200 SCFM에서 계속했다. 20초 내에 슬로핑이 멈추었으며, 이때에 아르곤의 유입을 중지했다.

[실시예 5]

신소송풍중 약 13분경에 심한 슬로핑이 관찰되었다. 이때에 아르곤을 4000 SCFM유량으로 전과같이 용기에 주입시켰다. 5초이내에 슬로핑이 멈추었다. 1분후에 아르곤 유입을 멈추었다.

[실시예 6]

신소를 13분동안 송풍시킨 후에 슬로핑이 관찰되었으며, 이때에 아르곤을 3200 SCFM유량으로 전과 같이 유입시켰다. 거의 즉시 슬로핑이 멈추었다. 아르곤을 1분동안 유입한 후에 중단시켰다. 슬로핑이 다 시작했을 때에 전과 같은 산소 유입에 의해 다시 중지되었다. 슬로핑이 임박했을 때에 제2의 아르곤을 3분동안 계속했다.

본 발명은 슬로핑을 몇초내에 정지시킬 수 있음에 반해 산소유족을 감소시키는 종래의 방법은 동일한 목적을 성취하기 위해 수분을 필요로 함을 알수 있었다. 시간의 절약은 슬로핑을 멈추게 하는 속도면에서 뿐만 아니라 생산시간을 손실시키지 않는 면에서도 중요한 성과이다. 또한 본 발명에 의해 슬로핑이 보다 신속하게 정지되므로 금속의 손실량이 더욱 적어지게 되고, 세정작업 횟수를 더욱 줄일 수 있다.

Claims

융체표면위에서 부터 산소를 융체에 송풍시켜 융체표면 위에 유상액을 형성시킴으로서 용기내에 들어있는 용강을 정련하는 공정에 있어서, 유상액의 슬로핑 현상을 방지하기 위해, 슬로핑이 임박하거나 또는 개시되었을 때 산소의 송풍을 지속시키는 동시에 산소의 5-30 v/o에 해당하는 불활성가스를 용기내로 송풍시키고, 슬로핑이 멈추거나 또는 더 이상 임박하지 않을 때에 용기의 불활성가스의 송풍을 중지시키는 것을 특징으로 하는 슬로핑 제어방법.