KR910002863B1 - 산소가 상부를 통해서 주입되는 형태의 제강용 전로의 저부에 설치된 투과성 내화 요소의 수명을 증진시키는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

산소가 상부를 통해서 취입되는 형태의 제강용 전로의 저부에 설치된 투과성 내화 요소의 수명을 증진시키는 방법

본 발명은 금속제조, 특히 강의 제조분야에 관한 것이다. 좀더 상세히 말해서, 본원 발명은 야금학적 정련 용기에 관한 것으로, 특히 정련용 산소가 상부로부터 주입되고, 저부에는 투과성 내화 요소를 설비한 제강용 전로에 관한 것이다.

용융 금속탕(molten metal bath)을 수용하는 용기의 저부를 형성하는 통상의 내화 라이닝(lining)중에 설치된 투과성 내화 요소를 통해서, 통상 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스를 제어 주입함으로써 용융 금속탕을 기체 교반, 즉 버블링(bubbling)시키는 야금학적 처리법이 이미 알려져 있다(프랑스공화국 특허 제 A-2,322,202호 및 미합중국 특허 제3,258,484호).

산소가 상부로부터 주입되는 제강 전로에 이러한 교반 기술을 적용하는 것은 "LBE(Lance-Brassage-Equilibre)법"이라는 상업적 명칭으로 전세계에서 행해지고 있다. 그 LBE법은 명칭에서도 알 수 있는 바와 같이, 금속과 슬래그와의 사이에 평형을 제공하며, 따라서, 상부에서 산소를 주입하는 정련법 및 저부에서 산소를 주입하는 정련법 각각의 장점을 함께 가지고 있다.

교반 유체의 만족스런 흐름을 확실히 하는 한편, 용융금속의 반대 방향으로의 투과를 방지하기에 충분한 선택적 투과성을 내화 요소에 제공하기 위한 다수의 해결 수단이 이제까지 제안되고 있다. 하나의 돌과 같은 내화 블록속에 내재되고 매끄러운 벽을 가지는 본체에 의해서, 또는 병치(竝置)된 내화 판들 사이에 소편(小片)을 배치하여 내화 판을 상호 조립함으로써 밀폐된 내화 벽돌중에 간극(間隙)식의 통로를 제공한다고 하는 해결수단이 제0021861호에 기재되어 있다.

더우기, 이러한 내화 요소는 임의의 내화 재료와 마찬가지로 용융금속과 접촉함으로써 필연적으로 마멸된다. 가스 주입만으로도 주입용 요소의 레벨에서 용융금속의 실질적인 대류 운동을 발생시키기는 하지만 그로부터 유도되는 효과는 주변의 관용적인 내화재의 수명에도 영향을 주므로 마멸이 한층 촉진된다. 이점에서, 경험에 의하면, 상부를 통해 산소를 주입하는 종래의 전로(LD형 전로)의 경우에 저부가 일반적으로 벽의 내화재보다 늦게 마멸되며, 반면에 저부에 투과성 내화 요소가 설치된 전로의 경우에는 오히려 반대 현상이 일어난다.

극도의 불이익을 가져오는 저부의 수리나 마멸된 투과성 요소의 고체를 회피하기 위하여, 투과성을 유지하면서 마멸시킬 수 있는지를 알아야함은 중요한 문제이다.

상기 목적을 위하여, 본 발명은, 야금학적 정련 용기, 특히 상부로부터 산소가 주입되는 제강용 전로의 저부에 설치되고 용기내에 수용된 용융 금속탕속에 교반 유체를 제어 주입하는데 유용한 투과성 내화 요소의 수명을 증진시키는 방법에 있어서, 임의의 장입물의 정련중에 유동성 슬래그를 형성하는 단계 ; 용기를 기울여 용융금속을 주입(鑄入)한 후 슬래그가 전로중에 잔존하게 하는 단계 ; 슬래그가 저부에 넓게 퍼져 부착되도록 용기를 직립위치로 원위치시키는 단계 ; 및 교반 유체의 영속적인 흐름을 초래하기에 충분한 압력을 투과성 내화 요소내에 유지시키면서 슬래그를 건조 경화시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

예를 들면, 용량이 200톤 이상인 제강용 전로의 경우, 요소당 약 30㎥/h 정도의 교반 유체 흐름을 제공하는 압력을 내화 요소중에 계속 유지하는 것이 바람직하다.

필요하다면, 전로를 직립위치 양쪽으로 진동시킴으로써 슬래그가 저부에 넓게 퍼지도록 하는 것도 바람직하다.

이하 설명에 있어서, 야금학적 정련 용기라 함은, 상부를 통해 산소를 주입하는 제강용 전로(LD형 전로)로 가정되지만, 본 발명은 또한 수평축을 중심으로 진동될 수 있고 정련 작업중 슬래그 형성이 수반되는 야금 용기에 적용될 수 있는 것으로 이해될 것이다.

본 발명의 부착(deposit) 기술은, 매번의 장입 후에 또는 투과성 내화 요소가 전부 또는 적어도 부분적으로 드러나는 매번의 장입 후에 계통적으로 행해지는 것이 바람직하다. 본 발명에 의해 제안된 방법은 지극히 간단하고 해결될 수 없는 난점을 가지지 않는다. 이 방법에 있어서, 주의할 사항은, 유동성으로 인하여 전로의 측벽을 따라 흘러서 저부에 경화중에 저부에 부착될 수 있는 슬래그를 장입물의 정련중 또는 정련 종료시에 형성하고, 그 후에 그 슬래그가 저부 전체에 걸쳐 넓게 퍼지도록 하며 경화중에 저부에 부착시키는 것 뿐이다. 실제로 이는 이들 3가지 요건에 따를 수 있는 슬래그의 능력을 당업자가 시각적으로 검사하는 것으로 요약될 수 있는 바, 이는 상기의 본 발명의 설명에서는 "유동성 슬래그를 형성한다"라는 표현으로 언급했다.

따라서, 슬래그의 유동성이 충분치 않은 경우 슬래그를 전로 저부에 넓게 퍼지도록 하여 부착하는 것(기계적 경화)은 확실하게 되질 않는다. 이 경우, 충분한 유동성을 제공하기 위하여 슬래그의 용융 온도를 낮추는 형석(螢石) 또는 일반 플럭스 같은 유동제를 정련작업 말기에 부가하는 것이 바람직하다. 반대로, 슬래그의 유동성이 너무 크면, 슬래그의 경화시간이 불필요하게 길어지고, 슬래그의 용융 온도가 비교적 낮기 때문에 다음 장입물의 정련작업 초기에 슬래그가 소실될 우려가 있다. 이 경우에는 돌로마이트(dolomite), 임의의 다른 내화성 산화물 또는 현재 제강시에 흔히 사용되는 내화성 산화물의 혼합물과 같은 농후제(濃厚劑)를 슬래그에 첨가한다.

일단 저부에 부착하여 기계적으로 경화된 슬래그는 내화 요소를 용융금속과의 직접적인 접촉으로부터 차폐하는 투과성 내화층을 형성한다. 더우기, 저부중에 이들 투과성 요소가 존재함으로써 슬래그 경화중에 상기 요소를 통해서 교반 유체의 흐름을 적게 유지함으로써 경화된 슬래그가 투과성 내화층을 형성할 수 있는 바, 이는 다른 부가적 요건을 필요로 하지 않으며, 또한, 이 교반 유체의 흐름은 "안전한 흐름"으로 인정되며, 또한 이러한 흐름이 슬래그 경화중에 일어나기 때문에 생산성을 저해하지 않는다.

또한, 상기 공정이 용융 금속탕의 처리 자체에 사용되지 않음으로써 손실이라고 생각될 수도 있을 것이나, 이에 사용되는 유량이 탕의 교반중에 사용되는 유량(150㎥/시간 정도)에 비해 아주 적음을 고려하면 작업 전체의 비용에 거의 영향을 주지 않음을 알 수 있다. 예를 들면, 질소 혹은 필요에 따라 CO₂처럼 제철소에서 발생하여 회수가 용이한 가스를 선택하는데 주의를 기울인다면 비용에 있어서의 영향은 실제 무시할 수 있다고 말해도 좋을 것이다.

슬래그가 경화되면 새로운 장입을 위한 준비를 갖추게 된다. 이렇게 하면, 정련 작업의 초기에는 저부의 투과성이 유지될 뿐만 아니라, 슬래그를 사전에 부착시키지 않은채 수행되는 장입물의 정련작업시 수준보다 그 수준이 증대됨을 주목해야 한다.

투과성의 "수준"의 표시는 투과성 내화 요소로 유체를 이송하는 덕트 속에서의 유체의 압력/유속비로 나타내는 것이 바람직하다. 이 비율은 비장입(off-load)중 주입에 의해 새로운 상태로 있는 경우 또는 전로내의 최초의 장입물 정련중에 측정된 기준치와 비교하는 것이 좋다.

투과성에 대해서 얻어진 경과에 관한 한, 그 설명이 아직 완전히 명료하지 않을 것이다. 투과성의 유지는, 요소의 교반 유체 주입면을 부착된 슬래그층을 통해서 저부의 자유 표면에 연결시키는 망상 분포 챈널들에 의해 확보되는바, 그 망상 분포의 챈널들은 교반 유체의 영속적인 주입에 의하여 상기 슬래그층의 건조중에 형성된다.

이 투과성의 개선에 관하여는 투과성 내화 요소에 내재하는 현상에 대해 의문이 있을 수 있다. 우선 열의 기원에 대한 설명을 생각할 수 있을 것이다. 저부의 냉각은 교반 유체의 영속적 흐름이라는 효과를 수반하므로 주입 요소내에 기계적 응력을 발생시키고, 이 응력이 해제되면 슬래그에 형성된 교반 유체의 본래의 통로들의 벽에서 우선 시작하여 망상 분포의 미세 크랙들을 유발한다.

항공 역학적 성질의 설명을 추정할 수 있는바, 교반 유체는 부분적으로 부착 슬래그층과 미리 존재하는 저부의 내화재와의 계면에 형성될 수 있는 저압의 손실 영역내로 횡방향으로 흐를 수 있다.

이미 설명한 바와 같이, 본 발명은 언제든지 이용될 수 있는바, 즉, 동일 작업시 임의의 두 장입물 장입 단계 사이 또는 새로운 상태의 전로의 최초 장입 말기에 이용될 수 있다.

본 발명을 실시함으로써 얻어진 투과성 요소의 수명의 증진으로 인하여, 저부의 내화 요소는 작업의 계속성을 더 이상 제한하지 않는다. 다시 말해서, 저부의 마멸이 더 이상 전로에 대한 문제가 되지않으며, 이와 관련하여, 상부를 통해 산소를 주입하는 종래의 (LD형)전로의 경우도 마찬가지이다.

더우기, 본 발명은 어떤 형식의 투과성 내화 요소에도 적용될 수 있다. 그러나, 서두에서 유럽 특허 출원 제0021861호를 참고로 상세히 설명한 요소에 적용하면 훌륭한 결과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 전로의 저부에 설치되고 전로에 수용된 용융 금속탕에 교반 유체의 제어 주입을 위해 유용한 투과성 내화 요소의 수명을 증진시키는 방법에 있어서, 임의의 장입물 정련중에 유동성 슬래그를 형성하는 단계 ; 전로를 기울여 용융금속을 주입(鑄入)한 후 슬래그를 전로내에 잔존하게 하는 단계 ; 슬래그가 저부에 넓게 퍼져 부착되도록 용기를 직립위치로 원위치시키는 단계 및 ; 교반 유체의 영속적인 흐름을 확실히하기 위하여 충분한 압력을 투과성 내화 요소내에 유지시키면서 슬래그를 저부상에 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 저부의 투과성 요소 수명을 증진시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 저부 전체에 걸쳐 슬래그를 퍼지게 하는 것을 촉진하기 위하여, 전로를 직립위치의 양쪽으로 진동시키는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 슬래그의 유동성을 증대시키기 위하여, 정련중 또는 정련 말기에 유동제를 전로속에 부가하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 정련중 또는 정련 말기에 농후제(濃厚劑)를 전로속에 부가하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 슬래그의 건조중에 투과성 요소당 30㎥/h의 교반 유체의 영속적 흐름을 확실히 하기에 충분한 압력을 투과성 요소내에 유지시키는 것을 특징으로 하는 방법.