KR890000157B1 - 용선의 탈인 및 탈황제 - Google Patents

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Abstract

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Description

용선의 탈인 및 탈황제
제1도 및 제2도는 특정 조성의 본 발명 탈인 및 탈황제에 의한 처리시간에 따른 탈인 및 탈황을 나타낸 도표이다.
본 발명은 용선중에 함유된 인과 화을 함께 제거하기 위해 사용하는 탈인 및 탈황제에 관한 것이다.
일반적인 용선에는 인의 함량이 0.08%-0.12%황은 0.04-0.06%가 함유되어 있다. 용선중 인과 황은 강의 기계적 성질을 크게 저하시키므로 이를 제거하기 위해 필수적으로 경련 처리를 하여야 한다.
현행 정련공정은 전로 처리방식으로, 인을 제거하기 위해 전로에서 대량의 CaO를 투입하며, 용선중 C와 Si 의 산화열을 일원으로 하여 냉선이나 산화철을 투입하면서 탈탄과 동시에 탈인을 수행하고 있다. 반면에 황은 용선 에비처리공정에서 CaC2나 CaO계 탈황제를 사용하여 분말주입 또는 기계 교반식으로 탈황처리를 한다. 그러나, 이러한 전로에 의한 정련법으로는 고급강 및 인 함량이 적은 강의 제조에 많은 어려움이 있다.
왜냐하면, 이 방법의 최대의 결점은 반응면으로 볼 때 탈탄과 탈인이 동시에 일어나기 때문에 최종적으로 고온인 상태 즉, 슬라그-용철 간에 인 분배비가 불리한 상태에서 탈인이 행하여 지기 때문이다. 한편, 고탄소강 제조에 있어 고탄소 영역에서는 슬라그 중 철의 함량을 높이기 어려워 탈인이 곤란하며, 고급킬드강(Killed Steel)제조시 일반적으로 진공탈가스 처리를 위해 고온 취련이 필요하다. 이와함께 슬라그 부피 증가에 따른 배재의 어려움, 슬라그로부터 용가으로 복인 현상이 필연적으로 발생한다.
그러므로, 전로에서 슬라그가 없는 조업을 하기위하여 전로 처리방식의 정련 공전을 벗어나, 탈규소, 탈인, 탈황 등의 정련기능을 개별적으로 분리시켜 그 효율성을 극대화시키는 추세에 있다. 즉, 용선 예비처리 단계에서 탈인, 털황 처리를 전로에서는 탈탄만을 수행하는 방법이다. 그러나, 용선 예비처리에서 탈인과 탈황처리를 분리하여 정련할 경우 처리시간이 길어지고, 용선의 온도 강하 등에 따른 조업비 상승 등의 제반문제가 야기된다.
따라서, 용선의 탈인과 탈황처리는 함께 병행하여야만 한다. 이러한 관점에서는 본 발명에서는 반응 효율 높고 저렴한 용선의 탈인 및 탈황제를 개발하기에 이르렀다. 본 발명은 용선의 탈인, 탈황 효율을 높이기 위해 생석회 및 산화철에 소량의 할로겐 화합물과 탄산화물을 단독 또는 복합적으로 첨가하여 융점 강하와 유동성을 개선하였고, 반응성을 증대시키기 위하여 입도를 1.0m/m이하로 하여 정련제 첨가시 용선중 황과 인과의 반응표 면적을 크게 한 것이다.
CaO의 배합비가 25%이하(FeO가 50%이상)인 경우, 탈인반응한 집중적으로 진행하며 탈황반응은 거의 진행되지 않는다. 그 이유는 FeO가 용선온도에서 Fe와 [O]로 분해하여 용존산소의 함량을 높이게 되어 산소폰텐샬(Oxygen Potential)을 증가시키며 산화성 분위기를 조성하는 한편 탈인 생성물인 P2O5를 안정한 3CaO, P2O5로 고정시키기 위해 CaO가 소모되기 때문에 탈황반응에 기여하는 CaO가 그만큼 적게되기 때문이다.
반대로, CaO가 50%이상(FeO가 25%이하)일때에는 투입하는 산소원으로서의 FeO(또는 Fe2O3)상대적으로 적어져 탈인 반응보다 우선적으로 탈황반응이 일어나기 때문에 동시탈인, 탈황반응을 기대하기 어렵다.
따라서 효율적인 동시탈인, 탈황반응을 얻기위한 본 발명 용선의 탈인 및 탈황제의 조성은,
CaO : 25-50% FeO(Fe2O3또는 Fe3O4) : 25-50%
CaF2: 15-20%, Na2CO3: 4-10%
실리콘오일 : 0.01-1%의 범위가 효과적이다.
한편 스라그 용선의 반응계면적을 증대하고 탈인 및 탈황반응을 촉진시키기 위하여 분체의 입도는 1mm이하로 하는 것이 바람직하다.
그러나, 분체의 입도가 작을 경우 분체를 취입할 때 자주랜스(Lance)의 막힘협상(Clogging)이 발생된다. 따라서 본 발명에서는 실리콘 오일을 첨가하여 이를 방지하고 분체의 유동성을 개선하였다. 본 발명 탈인 및 탈황제의 각성분의 특성을 보면 CaO와 FeO(또는 Fe2O3)는 용선과 다음과 같이 반응한다.
5FeO+2P――――――――――――5Fe+P2O5(1)
3CaO+P2O5―――――――――――――3CaO.P2O5(2)
CaO+S――――――――――――――――CaS+O (3)
상기의 반응식(1)에서 FeO는 탈인 반응에 있어 고체 산소원으로 작용하여 탈인 반응을 촉진한다. 이때, 생성된 P2O5는 불안정한 상태로 존재하기 때문에, 반응식(2)에서와 같이 CaO와 같이 반응하여 고정된다 또한, CaO는 용선중 황과 반응식(3)과 같이 반응하여 탈황제로서의 역할을 한다. 그러나, 이와같은 반응이 잘 이러날려면 용선중에 규소함량이 적어야 한다. 이는 용선중의 인보다 규소가 먼저 산화되어 SiO2로 되기 때문이다.
따라서, CaO는 탈인 및 탈황을 위해 투입되지만, 용선중에 규소 함량이 많으면 대부분 2CaO·SiO2로서 SiO2를 고정시키는데 소비되어, 본질적으로 필요하지 않은 탈규 반응을 위하여 CaO를 공급하는 것이 되므로 용선중 규소의 함량이 적어야 한다. CaF2는 분체를 용선에 첨가할 때, 슬라그의 융점을 낮추어 유동성과 재화성을 좋게하여 슬라그-용철간에 반응을 촉진시킨다. 또한, 탈인 및 탈황제를 분체로 주입할 때 반응이 신속히 일어나 탈인 및 탈황 효율을 높여준다.
Na2CO3는 본 발명이 가지고 있는 가장 중요한 성분으로 용선의 탈인 및 탈황반응을 일으키는데 중요한 역할을 한다.
Na2CO3의 분해 반응식은 다음과 같다.
400℃이상
Na2CO3――――――Na2O+CO2(4)
반응식(4)에서 보는 바와같이 용선온도 이하에서 반응이 일어나 CO2가스가 발생한다. 이로 인하여 가스 거품이 일어나 분체와 용선의 반응표면적을 증대시켜서 탈인 및 탈황반응을 크게 향상시킨다. 또한, 생성되는 Na2O는 다음과 같이 탈인과 탈황작용을 한다.
Na2O+S――――――Na2S+O (5)
Na2O+P2O5――――――3Na2O·P2O5(6)
다시 말하면, Na2O는 용선중에 황과 직접 반응을 하여 Na2S로 되어 슬라그로 부상되며, 다른 한편으로는 P2O5를 고정시켜 CaO와 더불어 고염기도의 슬라그를 형성한다. 그 결과, 탈인 및 탈황효율을 증대되고 유가성분인 망간의 산화를 억제시킨다. 본 발명의 가장 큰 특징은 할로겐화합물과 더불어 첨가되는 Na2CO3의 첨가량이며, 갖고 있는 성분의 물리화학적특성, 반응조건, 조업조건 등을 감안하여 조절한다.
제1도 및 제2도는 본 발명 탈인 및 탈황제의 조성을 달리하여 처리 시간에 따른 탈인 및 탈황을 나타낸도표로서 도표에서 보는 바와같이 본 발명 조성범위 내에서는 약 25분간 처리하면 용선중의 인과황이 약 80%정도 제거됨을 알수있고 본 발명 탈인 및 탈황제에 의한 처리 시간은 30분으로 족하다.
실시예
본 발명 용선의 탈인 및 탈황제를 사용하여 시험조건을 달리한 시험 결과는 다음 표와 같았다.
[표]
Figure kpo00001
조성 1. CaO 25%, FeO 50%, CaF215%, Na2CO39.5% 실리콘 오일 0.5%
조성 2. CaO 50%, FeO 25%, CaF220%, Na2CO34.99% 실리콘 오일 0.01%
조성 3. CaO 25%, FeO 50%, CaF220%, Na2CO34.99% 실리콘 오일 0.01%
조성 4. CaO 30%, FeO 50%, CaF215%, Na2CO34.99% 실리콘 오일 0.01%

Claims (1)

  1. CaO : 25-50%, FeO(Fe2O3또는 Fe3O4) : 25-50%
    CaF2: 15-20%, Na2CO3: 4-10%
    실리콘오일 : 0.01-1%로 조성되고 입도가 1mm이하인 용선의 탈인 및 탈황제.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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