KR900006610B1

KR900006610B1 - 임펠러 교반법에 의한 고순도 페로실리콘의 제조방법

Info

Publication number: KR900006610B1
Application number: KR1019860003936A
Authority: KR
Inventors: 심재동; 현도민; 박찬수
Original assignee: 한국과학기술원; 이정오
Priority date: 1986-05-20
Filing date: 1986-05-20
Publication date: 1990-09-13
Also published as: KR870011260A

Abstract

내용 없음.

Description

임펠러 교반법에 의한 고순도 페로실리콘의 제조방법

첨부원 도면은 본 발명에 사용원 교반장치중 임폘러 및 가스취입관을 예시한 단면도임.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이들(Ladle) 2 : 용탕(FeSi)

5 : 가스취입구 6 : 레이들덮개

7 : 덕트(duct) 8 : 모터

9 : 가스취입관

본 발명은 통상의 방법으로 제조된 용융상태의 페로실리큰(이하 FeSi이라 칭항)에 정련제를 침가시켜 임폘러 교반법으로 Al,Ca,C 등의 불순물을 제거하는 고순도 FeSi의 제조방법에 관한 것이다.

통상의 방법에 의해서 제조원 FeSi중에는 약 1.5%의 Al과 약 0.4%의 Ca 및 0.1%전후의 C를 함유하고있다. 일반제강시에 사용되는 FeSi는 상기와 같은 정도의 불순물을 함유하여도 별문제점이 없으나, 최근에는 제강기술의 발달에 따라서 고순도의 FeSi수요가 증가추세에 있으며, 규소강판의 게조시에는 FeSi중의Al,Ca,C 등이 히스테리시스 손실의 증가, 투자율감소, 시효증대의 요인으로 작용하여 규소강판의 전기적특성에 좋지 않은 영향을 미치게 되므로 A1＜0.05%, Ca＜0.05%, C＜0.02% 정도의 고순도 FeSi를 사용하는 것이 요구되고 있다.

종래의 고순도 FeSi의 기조방법으로는 (1)A1과 같은 불순물 함량이 극히 적은 원료를 사용하여 제련하는방법,(2)용융 FeSi에 SiOz-CaO계 슬라그를 첨가시켜 교반하는 방법 등이 채용되어 왔으나 (1)의 방법은고순도 원료의 안정적 확보가 곤란하고, 확보된다 하더라도 경제성이 없다는 결함이 있고,(2)의 방법은 온도저하 때문에 정련시간을 20분 이내에 종료해야 하므로 정련한계는 Al의 경우 0.3%수준에 불과하며,20분 이상 처리시 온도저하로 인하여 제품의 손실이 많아지므로 경제적으로 불리한 점이 있다. 이와 같은 결점을 보완시키기 의한 방법으로 용융 FeSi를 중유로 가열하여 정련하는 방법, 용융 FeSi를 순환시키는 환류교반법, 례이를(Ladle)을 회전시키는 용탕 교반법이 출현하고 있으나 가열용 에너지가 필요하고, 용탕교반을 위한 븍잡한 기케설비가 소요되므로 경제적인 방법이라 볼 수 없으며, 정련설비의 보수 및 유지나 정련조건의 안정화 등과 같은 제문제점들이 생기게 된다.

이와 같은 문제점들을 해결하는 방법으로 본 발명자를은 SiO₂-CaO-MgO-CaF₂의 4원계를 SiO₂40-70%, CaO 10-40%, MgO 5-20%, CaF₂5-20%의 화학성분비로 조성하여 정련제로서 사용하되, 이 정련제를 1차정련처리→슬라그게거→정련제재투입→2차정련처리 하는 순서로 2회로 나누어서 처리하여 고순도의 FeSi를 제조하는 방법을 개발하고 이미 특허출원을 한 바 있으나, 이러한 방법은 2차로 나누어 정련제를 투입하고 또한 슬라그제거를 2회에 걸쳐서 행하게 되므로 정련처리 작업상 번거로움은 물론 슬러그제거시에 제품이 손실되는 등의 결함이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 결함을 해결하기 위하여 정련제를 1차만 투입하고 교반력을 강화하는 방법으로서 임팰러 교반법을 채택하였으며 임폘러 중심부에 가스취입관을 설치하여 산화성가스를 FeSi용탕 대부에 취입시킴으로써 정련제와의 접촉효과가 촉진되어 약 25분이내에 정련 조작이 가능케 됨을 알아내고 본 발명에 도달하게 된 것이다.

본 발명의 주목적은 규소강판 제조용 고순도의 FeSi를 간단하고도 고수율로 제조하는 방법을 제공하는데있다

본 발명의 또한가지 목적은 통상의 방법으로 제조된 FeSi를 레이들에 직접 급탕하여 외부 전원의 공급없이 FeSi를 고순도를 정련하는데 사용되는 정련제를 제공하는 데 있다

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 FeSi의 제조방법을 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하고자한다.

정련제는 생성된 슬라그의 유동성과 불순물의 흡수능력을 좌우하는 것으로 본 발명에 사용되는 정련제는 SiO₂45-70%, CaO 20-40%, MgO 5-15%, FeO 0-15%, CaF₂0-15%의 조성을 갖는 것이다. 이러한 조성을 갖는 슬라그는 융정이 1300℃ 이하이므로 정련하는 동안 액상을 유지하기가 충분하고 유동성이 양호하여 정련후에 용응 FeSi으로부터 용이하게 분리제거된다.

상기 조성을 갖는 정련제를 전기로로부터 레이들(1)에 출탕된 용융 FeSi의 중량의 15-20%를 첨가시킨후 임펠러(3)의 회전에 의하여 용융 FeSi를 교단하는 동시에 산화성 가스로 불순물을 산화제거시킨다. 정련제를 투입하게 되면 용응 FeSi의 표면은 투입된 정련제로 균일하게 피복되며, 이러한 상태에서 중심부에가스취입관(9)이 내장된 임폘러(3)를 용탕(2)내에 침지시켜 산화성가스를 취입하면서 임폘러(3)를 회전시켜용탕(2)을 교반한다 도면중 미설명 부호 4는 플럭스(flux)이며, 6은 레이들덮개이고, 7은 덕트이며, 8은임펠러(3)의 회전을 위한 구동원으로서의 모터이고, 10은 가스의 유입량을 조절하기 위한 밸브이다. 이때FeSi중의 불순물인 Al,Ca,C 등은 Al₂O₃, CaO 등의 산학물과 CO가스로 산화되며 산화생성물은 용탕(2)의 교반력에 의하여 신속하게 부상하여 표면의 용융 슬라그에 흡수되므로 20-25분 동안만 정면처리하여도 불순물 95%이상이 제거된다.

본 발명에 사용된 임펠러(3)의 재질은 캐스터블(castable)이나 탄소혹연중 어느것이나 무방하나 용탕(2)의 온도가 높고 장시간 사용하는 네에는 후자가 유리하다

임펠러(3)의 중심부의 가스취입관(9)의 내경은 10mm∮로 하며 산화성가스는 산소와 질소의 혼합가스로서 전체 가스유량은 FeSi 1톤에 대하여 3-6Nm3/℃의 범위가 적당하며 산소가스 비율은 20-50% 범위로질소가스 대신 콤프레서에 의하여 공기를 취입시켜도 정련은 가능하나 적정 산소가스 비율을 항상 유지하도록 부족분의 산소를 별도로 보충시킬 필요가 있다 임펠러(3)의 크기는 레이들(l)의 대경의 1/3정도가 적당하며, 회전수는 50-150 RPM 범위에서 용웅 FeSi 및 용융 슬라그가 레이들(1)의 외부로 비산되지 않도록 침적 깊이에 맞는 적정 회전수를 유지하여야 하며 정련 초기 및 마무리 단계에서는 서서히 회전시켜야 임괠러(3)의 수명 및 안전에 무리가 없게 된다

본 발명의 방법에서는 외부열원의 공급없이 용융 FeSi의 보존열만을 이용하므로 정련과정에서 온도가 저하되는 현상이 일어난다. 예를 들어 출탕시의 FeSi 용탕(2)의 온도는 1630°-1700℃이나 정련제 투입 완료시에는 1550°-1630℃까지 저하하며, 이후의 정련시에는 더욱 급격하게 온도가 띨어지지만 Al,Ca,C 등의산화발열에 의하여 어느정도 온도 보상이 이루어지므로 급격한 온도저하는 최대한 억제되며 또한 임폘러 교반으로 불순물의 산화반응 속도와 생성산화물의 부상속도가 촉진되어 만시간에 정련조작을 완료시킬 수 있어 추가열원의 공급이 없어도 20-25분 이내의 처리시간으로 고순도 FeSi, 즉 Al＜0.05%, Ca＜0.05%,C＜0.02%의 제품이 얻어지는 것이다.

본 발명의 실시에를 들어 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

7,500KVA 용량의 전기로에서 제조된 75% FeSi 1.9-2.2톤을 레이들내에 급탕하여 다음 표 1과 같은조건으로 정련제를 투임한 후 임팰러 교반을 실시한 결과 다음 표 2와 같은 결과를 얻었다.

[표 1]. 정련조건

[표 2]. 정련결과표

표 2에서 표시원 정련후의 FeSi순도는 규소강판 제조용에서 요구되는 FeSi의 요구성분을 충분히 만족하고 있어 본 발명은 종래의 어떤 방법보다도 효율적으로 고순도 FeSi을 제조할 수 있는 방법임을 알 수 있으며 특히 추가열원의 공급을 요하지 않는다는 점과 교반력을 강화하기 의하여 임펠러 교반과 동시에 산화성가스를 취입함으로써 정련제의 투임의 1차 처리만으로도 가능케 하여 작업상의 번거로움을 없애고, 정련수율을 증가시킬 수 있는 것이다.

Claims

통상의 방법으로 제조원 용융 FeSi를 레이들 내에 급탕하고, 그 용당의 표면에 SiO₂55-60%, CaO26-31% 및 나머지 MgO 7-10%,CaF₂7-10%, FeO 7-10%중 어느 두 성분으로 조성된 정련제를 용융FeSi중량의 15-20% 투입한 다음, 용탕내부에 침지된 임폘러의 중심부이 형성된 가스취입판을 통하여 산소의 비을이 30-50%를 유지하는 산소와 필소의 혼합가스로 이루어진 산화성가스를 FeSi 1톤당 3-6Nm3/℃ 취입시킴과 동시에 임펫러를 50-150RPM으로 회전시켜 20-25분간 교,반항으로써 용탕내의 불순물을 산화제거함을 특징으로 하는 임폘러 교반법에 의한 고순도 페로실리큰의 제조방법.