KR890004042B1 - 석회계 용선탈린제 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

석회계 용선탈린제

본 발명은 용선의 예비처리 공정에서 기송취입법(氣送吹入法) 또는 가스나 기계식 교반법으로 용선을 탈린하는데 사용하기 위한 정련제에 관한 것으로서 CaO를 조제제로 하여 CaO-산화제-매용제의 단순한 삼성분계로 구성되어 제조가 용이하고 가격이 저렴하며 높은 탈린 능력을 보유한 석회석계 용선 탈린제에 관한 것이다.

최근 청강제품이 고급화에 대한 수요가 증대되고 있으며 이에따라 철강의 고급화에 기여하는 강의 저린화(低燐化) 대책이 철강제조 공정에서 중요한 과제로 되고있다.

이제까지 저린강을 제조하기 위한 탈린방법으로는 제강토에서 제강작업을 도중에 생성된 슬라그를 제거한후 CaO등의 조제제를 재차 투입하여 다시 정련하는 이중 슬라그법이 통상적으로 채용되고 있다. 그러나 이방법은 부원료의 원당위증가와 생산효율 저하의 결점이 있으며 또한, 출강온도의 저하 때문에 다음 공정인 연속 주조가 곤란해지는 문제점이 있다.

따라서 최근에는 제강의 전공정인 용선 예비처리 단계에서 탈린하는 용선탈린법이 채용되고 있는데 여기에 사용되는 탈린제로는 소다계(Na₂CO₃)와 알카리 금속화합물이나 염화물을 함유하는 석회계로 대별된다. Na₂CO₃는 탈린능이 클뿐만 아니라, 탈황반응이 동시에 진행하기 때문에 용선탈린제로서 크게 주목되고 있다. 그러나 Na₂CO₃는 강알카리성으로 내화물 침식이 크고, Na₂CO₃의 분해열 손실로 용선온도가 저하하며, 가격이 고가이므로 탈린슬라그로 부터 Na₂CO₃를 회수하기 위한 부대시설이 필요한점 등의 문제가 있다.

이에대하여 종래 석회계는 가격적으로 유리하나 반응 촉진제로 함유된 알카리 금속화합물(Na₂B₄O₇, K₂O)이나 염화물(CaCl₂)은 용선온도인 1350℃전후에서 휘발손실량이 크기 때문에 탈린후 일정기간 경화후에는 슬라그중의 인(P)이 다시 용선으로 돌아가는 복린의 문제가 있어 이를 해소하기 위하여는 자연히 반응촉진제의 중량이 불가피하게 된다.

본 발명에서는 상술한 바와같은 현행 탈린제의 결점을 해결하기 위하여 자원적으로 풍부하고 저렴한 CaO를 조제제로 하고 여기에 산화제와 매용제로 산화철과 형석(CaF₂)만을 포함하는 CaO-FeOn-CaF₂3원계 탈린제의 탈린 특성에 대한 연구를 거듭한 결과 Phosphate Capacity가 높은 슬라그를 형성할 수 있도록 각성분 조성을 조절하면 알카리 금속화합물과 같은 특별한 반응촉진제의 첨가 없이도 70% 이상의 높은 탈린율을 달성할 수 있다는 실험적 사실에 착안하여 성능이 우수하고 가격이 싸며 제조법이 용이한 석회계 탈린제를 개발하기에 이르렀다.

본 발명에 의한 탈린제의 필수성분을 산화칼슘(CaO), 산화철(Fe₂O₂+FeO) 및 불화칼슘(CaF₂)으로서 이들 성분의 균일 혼합체를 용선중에 투입하면 CaF₂가 매용제로 작용하며 탈린제는 통상의 탈린작업 온도인 1350-1400℃에서 쉽게 용융되어 용융슬라그를 형성하며 산화철은 용성중의 인을 산화시켜 P₂O₅를생성하고 CaO는 탈린생성물인 P₂O₅와 인산염(3 CaO P₂O₄)을 형성하므로 P₂O₅는 슬라그 성분중에 안정화되어 탈린을 용이하게 한다.

다만 본 발명의 탈린제를 사용함에 있어서는 용선중의 Si 함량을 0.2중량% 이하로 미리 탈규해야 높은 탈린 효과를 얻을 수 있는데 이는 Si 함량이 0.2중량% 이상으로 높은 경우에는 탈린제 중의 신화철이 탈규 반응에 우선적으로 소모되어 탈린에 필요한 산화력이 저하하며 또한 Si의 산화에 의하여 생성되는 SiO₂는 CaO와 규산염(2CaO.SiO₂)을 형성하므로 탈린에 필요한 유효 CaO농도를 저하시키기 때문이다.

CaO는 전술한 바와같이 인의 산화물인 P₂O₅와 탈규 생성물인 SiO₂를 안정한 화합물 형태인 인산염과 규산염으로 재화시키는 조제제이나 탈린제 중의 함유량이 50중량% 이상으로 과다하게 되면 슬라그상의 융점이 높게되어 오히려 탈린 반응을 저해한다. 따라서 슬라그의 융점과 탈린 효과면을 고려하여 슬라그의 염기도(중량% CaO/ 중량% SiO₂＋중량% P₂O₅)가 2.5-3.5를 유지할 수 있도록 CaO의 배합량을 조절할 필요가 있다.

즉, 용선중의 Si 및 인의 함량으로부터 SiO₂및 P₂O₅의 생성량을 산출하여 필요한 량의 CaO를 결정해야 하나 통상의 용선 조건이라면 15중량%-50중량%의 범위가 바람직하다.

산화철은 Fe₂O₃성분을 함유하는 철광석, 소결광, 밀스케일(Mill scale 이하 MS라함)중 어느것이나 사용 할 수 있다. 이러한 산화철 함유물질은 산화철성분으로서 Fe₂O₃외에 FeO를 함유하고 있으나 전 함량이 60중량% 이상이면 탈린용 산화제로서 무방하다. Fe₂O₃와 같은 철산화물은 탈린반응에 직접적으로 관여하는 산소의 공급원이므로 산화반응에 필요충분한 산소포텐샬(oxygen potential)을 유지하고 불순물의 유입을 가급적 억제하기 위하여는 Fe함량이 높을수록 좋으며, 이런점에서 철광석 보다는 제철소의 부산물로 발생하는 MS나 소결광분(燒結鑛粉)을 사용하는 것이 바람직하다. 탈린제 조성물중 산화철의 배합비율이 과다하면 용선의 유효성분인 C나 Min의 산화손실이 크고 슬라그의 재화성이 불량하게되며, 반대로 너무 적으면 산화력의 부족으로 탈린반응이 불충분하게 된다. 따라서 산화철의 배합량은 적정한 산소포텐샬을 유지할 수 있도록 조절할 필요가 있으며, 이를 위한 하나의 지표로서 탈린제 조성물중 산화철의 결합산소량과 CaO와의 중량비(r=CaO/O)가 1.5-3.0의 범위가 되도록 배합하면 양호한 탈린효과를 얻을 수 있다. 여기에서 r값은 다음식으로 계산된다.

r=W×[%CaO]/W×[%Fe₂O₃]×0.30＋[%FeO]0.22]

위식에서 W는 탈린제의 사용량이며 (%CaO), (%Fe₂O₃), (%FeO)는 각각 탈린제 조성물중 CaO, Fe₂O₃, FeO의 중량% 이다. 탈린작업에서는 보조적인 산소공급원으로 기체산로를 용선중에 취입하는 경우도 있는데 이런경우에는 취입되는 기체산소량을 위식의 분모항에 가산하여 r값을 계산한다.

CaF₂는 매용제이므로 탈린제 및 탈린슬라그위 용체화를 촉진시켜 슬라그와 용선간의 반응성을 향상시킬 뿐만 아니라, 부차적으로는 슬라그 중에서 P₂O₅성분과 플루오아파타이트[Fluorapetite CaF₂. 9CaO. 3P₂O₅]를 형성함으로써 P₂O₅의 활량계수 감소와 FeO의 활량계수 증대에 기여하므로 탈린반응 자체를 촉진시킨다. CaF₂의 첨가량은 내화물 용손등의 문제를 고려하여 30중량% 이내로 억제함이 바람직하며 탈린제의 원료로서는 CaF₂의 함량이 70중량% 이상인 형석을 사용할 수 있다.

이상의 성분과조성을 갖는 탈린제를 사용함에 있어서는 입도를 1mm 이하의 분말상태로 하여 질소 또는 질소＋산소의 혼합가스를 운반 매체로 하는 기체 수송법으로 용선내에 탈린제를 취입하거나, 용선 표면에 첨가하여 가스교반 또는 기계적 교반으로 용선과 슬라그를 원활하게 접촉시켜 용선탈린을 행한다.

[실시예 1]

흑연도가니에 Si 함량 2% 이하인 선철 약 1.6kg을 용해하여 1350℃로 유지한 후 표 1의 조성을 갖는 탈린제를 80g 첨가하고 알곤 가스로 용선을 교반시키면서 탈린반응을 측정한 결과는 표 2와 같다.

[표 1. 실시예 1의 탈리제시표]

[표 2. 실시예 1의 결과]

* 10-15분 처리후의 탈린율임.

** 20분 처리후의 탈황율임.

표 1에서 보는 바와같이 처리시간 10-15분에서 70% 이상의 탈린반응이 진행함을 알수있는데 상온에서 각성분을 배합한 시료나 상온에서 배합후에 1000℃에서 소결시켜 적정입도로 한 시료나 탈린성능에는 큰차가 없다.

또한 탈린과 동시에 탈황도 60% 정도 진행되는데 다만 이경우에는 처리시간을 20분정도 유지할 필요가 있는데 이는 탈황반응이 Fe₂O₃가 탈린으로 거의 소모된 반응 말기에 활발히 진행되기 때문이다.

[실시예 2]

마그네시아 도가니에 Si 함량 2% 이하인 선철 17kg을 용해한후 1350℃에 유지시키고 표 3의 조성을 갖는 탈린제 950-1150g을 알곤 가스를 용선내에 취입하여 탈린반응을 측정한 결과를 표 4에 표시하였다.

탈린제는 10분에 걸쳐 취입하였으며 이후 용선의 가스 교반상태에서 10분간 유지시켰다.

[표 3. 실시예 2의 탈린제시표]

[표 4. 실시예 2의 결과]

취입법에 의한 탈린시험에서도 CaF₂함량이 매우 적은 B-1의 경우를 제외하면 높은 탈린율을 나타내고 있으며 또한 탈홍율도 70% 이상에 달하고 있다. 취임법에 의한 탈린반응에서는 탈린제 취입이 완료되는 시점에서 탈린반응은 거의 완료되고 있어 본 탈린제를 취입법으로 사용하는 경우에는 실시예 1과 같은 탈린방법을 채용하는 경우보다 반응시간이 빠를뿐만 아니라, 탈린제의 사용 원단위도 10-20% 정도 줄일수 있다.

Claims (2)

1. 기체수송 방식에 의한 분체 취입법 또는 통상의 레이들 정련법으로 용선중의 인을 제거하기 위하여 사용하는 산화칼슘(CaO) 15-30중량%, 불화칼슘(CaF₂) 7-30중량%, 나머지 산화철(Fe₂O₃)로 조정되고 CaO/O의 중량비가 1.5-3.0인 석회계 용선탈린제.
2. 제 1 항에 있어서, 산화철 성분으로 밀스케일 또는 소결광 또는 철광석을 사용하는 석회계 용선탈린제.