KR920004099B1

KR920004099B1 - 정련 배셀에서 슬래그 화학성분의 조절방법

Info

Publication number: KR920004099B1
Application number: KR1019850700392A
Authority: KR
Inventors: 밸키샨 아그래월
Original assignee: 유니온 카바이드 코포레이션; 에드워드 지. 그리어
Priority date: 1984-04-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1992-05-25
Also published as: BR8506611A; JPH0142323B2; KR860700047A; IN169251B; WO1985004905A1; JPS61501933A; MX168664B; EP0179865B1; DE3574735D1; ES8702317A1; ES542288A0; CA1239540A; EP0179865A1; US4551175A

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

정련 배설에서 슬래그 화학성분의 조절방법

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 일반적으로 정련 배셀(vessel)에서의 금속정련에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정련작업중 정련 전로 배셀 내의 액체 금속욕에 포함되는 슬래그 화학성분의 조절방법에 관한 것이다.

용융금속은 금속을 정련시키는 정련배셀로 이송된다. 용융금속은 탄소강, 저합금강, 공구강 및 스테인레스강과 같은 어떤 강 또는 ; 니켈기나 코발트기 합금으로 구성된다. 정련작업은 대개 욕 또는 용융물의 탈탄을 포함하고 욕 가열, 탈가스, 탈황과 트램프 엘리먼트(Tramp element) 제거를 또한 포함한다.

본 발명에 의하면, 탈탄 및 욕 가열은 산소가스만으로 또는 아르곤, 질소, 암모니아, 증기, 이산화탄소, 수소, 메탄 또는 고급탄화수소가스로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 가스와 산소가스의 조합을 바람직하게 취입하는 것에 의해 달성된다. 그 가스들은 제조된 강의 등급 및 산소와 조합해서 사용된 특정가스의 종류에 의존해서 여러가지의 통상적인 송풍프로그램에 의해 도입된다.

환원단계가 또한 수행되며, 그리고 적어도 환원기 동안에는 비산화가스가 슬래그와 금속사이의 반응평형을 도와주기 위해 욕내로 취입된다.

금속을 정련하기 위해 제강공업에 폭넓게 받아들여진 한 방법은 AOD법이라 불리는 아르곤-산소 탈탄공정이다. AOD법은 미합중국 특허 제 3,252,790호, 제 3,046,107호, 제 4,187,102호 및 4,278,464호에 설명되어 있으며 이는 본원에서 참고문헌으로 언급한다. 본 발명은 AOD 법에 특히 적합하지만, "KVOD", "VODC","VOD" 및 "CLV"와 같은 다른 통상적인 전로 작업에 적용될 수 있으며, 환원단계가 배셀내에서 적용될 수 있고, "BOF" 또는 "Q-BOP" 조업에서도 환원단계가 배셀내에서 수행되고 환원중 평형화를 위해 욕 표면밑 가스취입이 적용될 수 있다. 일반적으로 본 발명은 슬래그에서 발생되는 각 산화물의 양이 질량 평형 및/또는 통계학적 계산에 의해 예견될 수 있고 슬래그의 환원이 정련배셀내에서 수행될 수 있는 모든 금속 정련작업에 적용될 수 있다.

본 발명의 정련방법은 탈탄 및 어떤 욕 가열이 일어나는 산화기와 염기성 슬래그로부터 철 및/또는 산화된 합금원소를 환원하기 위한 환원기를 포함한다. 정련공정은 용융물 규정을 만족시키기 위한 욕조성의 최종 마무리 조절로서 완결된다. 일반적으로 환원기 및 최종 마무리 조절은 산화에 수반되는 정련공정의 완결단계로 이 분야에서 인식되어 있다.

욕을 정련공정의 산화기동안에 일어나는 발열 산화반응에 의해 가열 또는 연료연소되고 일반적으로 환원 및 최종 마무리기동안에 냉각된다. 연료가 필요하다면, 알루미늄 및/또는 실리콘을 충분하게 높은 온도가 완결단계가 수행될 수 있도록 환원기의 출발시에 존재하에 욕에 온도상승을 제공하기 위한 연료 첨가제로서 통상 사용한다.

정련 배셀내로 이송될 때, 초기 슬래그는 어떠한 이송된 슬래그 및/또는 예비장입된 염기성 용제를 포함하고, 또 산성 산화물성분 SiO₂(실리카) 및 Al₂O₃(알루미나)와 염기성 성분 CaO 및 MgO와 더불어 다른 소량의 구성물로 구성된다. 정련공정동안에, 부가적인 산성산화물 성분이 형성되어 알루미늄 또는 실리콘 또는 탄화실리콘과 같은 그들의 화합물이 산화될 때 슬래그의 일부가 된다. 금속의 주어진 열을 처리하는 초기 또는 산화기동안에, 산성성분은 이송금속에 함유된 어느 실리콘의 산화에 의해서 그리고 욕에서 연료로 첨가되는 알루미늄 또는 실리콘 또는 그들의 조합물의 산화에 의해 발생된다. 환원기에서 산성산화물 성분은 알루미늄 또는 실리콘이 슬래그로부터 다른 산화물을 환원시키도록 욕에 첨가될 때 발생된다.

염기성 성분, 다시말해서 CaO 및 MaO는 슬래그에서 예상 Al₂O₃와 SiO₂함량에 대한 고정비율에 따라 석회, 마그네사이트 또는 돌로마이트의 형태로 통상 첨가된다. 이 첨가제들은 조각으로 분할되며, 이것의 일부 또는 전부가 정련공정이 시작될 때 욕에 첨가된다. 예를들어, 1724g(3.8파운드)의 돌로마이트가 이송금속에 함유된 실리콘의 각 중량(파운드)에 대해 첨가되거나 연료 또는 환원제로 사용된다. 현재, 이것은 슬래그 화학성분조절을 위해 첨가되는 염기성 첨가량을 결정하도록 작업자에게 유용하다고 단지 알려져 있다. 또한 염기성 산화물은 탄산칼슘과 같은 화합물이 첨가되고 산화될 때 형성된다.

통상적인 조작방식에 있어서, 슬래그에 공급된 산성성분은 이송금속 및 슬래그 화학성분을 고려하지 않고, 이송금속의 실리콘함량 및 욕의 열과 환원제 요구조건을 폭넓게 근거로 한다. 환원기의 완료시에, 환원에서 슬래그 화학성분과 관계없는 실리콘에 대한 용융물 규정을 찾도록 순금속 또는 합금형태로 용융물에 실리콘을 첨가하는 것은 최종마무리 조절의 일부로서 통상의 실시이다. 따라서, 최종 슬래그 화학성분은 하나의 용융물에서 다른 것으로 대개 변동된다.

슬래그 화학성분의 비조절하에서의 변동은 정련공정, 생산물 및 베셀에서 다음과 같은 해로운 영향을 미친다 :

1. 슬래그 화학성분은 금속으로부터 황을 제거하기 위한 슬래그의 능력에 주된 영향을 미친다. 그러므로 불일치한 슬래그 화학성분은 금속에서 주어진 최종 황함량을 달성하는 예견성을 감소시킨다. 이것은 특정한 황함량의 덜 일치한 달성을 가져오거나 또는 그들의 탈황능력에서 너무 동력적인 슬래그의 사용을 가져오므로 공정에 비해 불필요하게 고가이거나 문제가 된다.

2. 특히 마그네사이트-크로마이트 내화재로서 내화 라이닝된 배셀의 마모속도(wear rate)는 슬래그의 Al₂O₃대 SiO₂비율의 변화가 내화재의 화학적 부식속도에 영향을 미치게 슬래그 화학성분에 감수성이 있으므로 전체 가동비용에 영향을 준다. 단지 모든 슬래그 성분의 평형조절에 의해서 내화재의 비용이 최적화될 수 있다 ;

3. 내화재 마모속도가 예견될 수 없으므로, 또한 생산된 강의 화학성분도 예견될 수 없게 변한다. 마그네사이트-크로마이트 내화재가 용해할 때 그들은 슬래그에 산화철과 산화크롬을 공급한다. 내화재 마모로부터 파생되는 산화물은 환원기동안에 욕과 반응하여 금속상으로부터 실리콘을 산화시키면서 금속상에 금속철과 크롬을 형성한다. 따라서 금속이 예견될 수 없으므로 내화재 마모는 실리콘 손실형태와 철 및 크롬유실을 예견할 수 없다 ;

4. 슬래그의 점도는 그것의 화학성분과 온도의 함수이다. 따라서, 슬래그 화학성분의 비조절하에서의 변동은 슬래그 취급의 용이함, 슬래그-금속혼합을 거치는 정련 효율 및 그 합금회수가 예견될 수 있는 평형수준에 도달하기 위한 한도에 영향을 미친다.

[발명의 요약]

본 발명에 따라서 정련공정이 완결될 때 욕의 슬래그 조성물은 약 0.1-10.0 사이의 범위내에 있는 미리 선택된 값과 같은 알루미나 대 실리카의 비율 X로서 본질적으로 A% 알루미나(Al₂O₃), B% 실리카(SiO₂), C% CaO 및 D% MgO로 구성되는 미리 선택된 조성물과 같다. 정련의 완료시에 미리 선택된 슬래그 화학성분은 산화기, 환원기 및 최종 마무리의 완료에 상응하는 주어진 간격에서 욕의 연료, 환원, 그리고 규정실리콘 요구조건을 동시에 충족시키면서, 가능하면 완전하게 달성되도록 알루미늄과 실리콘의 조합물을 사용함으로서 달성된다. 추정된 첨가는 미리 계산되고 산화기 및/또는 환원기 및/또는 최종 마무리 작업으로 제한되며, 동시에 최적의 결과가 정련공정 완료시의 용융물이 미리 선택된 슬래그 조성물을 성취하게 산화기의 완료, 환원기의 완료 및 조절기의 완료에서 미리 선택된 알루미나 대 실리카 비율을 달성하도록 각 기간에 대하여 알루미늄과 실리콘 첨가를 계산함으로서 달성된다.

어떤 특정 상황하에서는 연료공급, 환원 및 규정실리콘에 대해 선택된 알루미늄과 실리콘 조합물을 고려치않고, 초기 슬래그와 금속화학성분의 조합물, 연료, 환원, 그리고 규정실리콘 요구조건 및 미리 선택된 특수한 슬래그 화학 성분으로 원하는 미리 선택된 슬래그 화학성분을 완전히 성취하는 것이 불가능하다는 것을 알아야 한다. 예를들면, 정련배셀내로 이송된 금속이 매우 많은 양의 실리콘으로 함유하고 욕이 부가연료 또는 환원첨가제를 거의 필요로 하지 않고 알루미나 대 실리카의 비율이 매우 높은 경우에는 연료용으로 알루미늄만을 사용하여 실시할 때조차도 규정실리콘에 대한 환원 및 간접첨가는 미리 선택된 원하는 슬래그 화학성분을 성취하는데 실패할 수 있다.

이와같은 특정 또는 예외적인 경우에 있어서, 본 발명의 사용은 알루미나와 실리콘이용의 모든 상상할 수 있는 조합물의 미리 선택된 화학성분에 거의다 따르는 슬래그 화학성분을 제공하는 실시를 제공한다. 게다가, 본 발명이 단지 연료 및/또는 환원기에 오직 특수하게 적용할 때 본 발명의 덜 적합한 구체형을 사용함으로서 미리 선택된 슬래그 화학성분은 완전히 달성될 수 없다는 것은 자명한 사실이다. 그러므로, 본 발명을 수행하기 위해서, "미리선택된 슬래그 화학성분을 성취하는 것"이란 용어는 소위 두 슬래그 공정에 관련된 비용을 부담하지 않으면서 미리선택된 원하는 슬래그 화학성분으로 슬래그 화학성분을 가능하면 효과적으로 조절하는 것을 의미한다. "두 슬래그 공정"이란 배셀로부터 전체 또는 부분적으로 제거되는 슬래그와 뒤이어 다른 슬래그 제조재료의 첨가에 의해서 정련 배셀내에서 슬래그의 대치를 의미한다.

폭 넓게, 본 발명의 적합한 구체형은 정련공정의 완료시에 슬래그가 본질적으로 A% 알루미나(Al₂O₃), B% 실리카(SiO₂), C% CaO 및 D% MgO로 구성되는 미리 선택된 조성물과 미리 선택된 값과 같은 알루미나 대 실리카의 비율 "X"를 가지게, 산화기동안에 산소가스의 취입과 환원기동안에 비산화가스 또는 가스들의 취입에 의해서 욕을 정련하는 공정동안 내화 라이닝된 전로 배셀에서 금속욕의 슬래그 조성물을 조절하기 위해서 제공되며, 이에는 다음과 같은 단계가 포함된다:

(1) 산화기의 개시에 슬래그와 조성물을 고려하여, 산화기의 완료시에 용융물내에 원하는 온도상승을 가져오는 알루미나와 실리카의 결합비율에서와 산화기의 완료시에 알루미나 대 실리카의 원하는 비율 X를 성취하는 상대비율에서 연료로 용융물에 첨가하게되는 알루미늄과 실리콘의 양을 계산하며 ;

(2) 단계(1)에서 계산된 바와같은 알루미늄과 실리콘의 연료성분을 산화기 동안의 어느 시간에 욕에 첨가하고 상기한 연료성분을 산화시키며 ;

(3) 단계(2)의 완료시에 슬래그에 존재하는 알루미나와 실리카의 중량을 계산하며 ;

(4) 단계(2)의 완료시에 슬래그의 조성물을 고려하여, 욕의 실제 완전한 환원을 가져오는 알루미늄과 실리콘의 결합비율에서와 환원기의 완료시에 알루미나 대 실리카의 원하는 비율 X를 성취하는 상대비율에서 환원제로 용융물에 첨가하게 되는 알루미늄과 실리콘의 양을 계산하며 ;

(5) 단계(4)에서 계산된 양의 환원제를 탈탄의 완료후의 어느 시간에 욕에 첨가하며 ;

(6) 욕 환원의 완료시에 슬래그에 존재하는 알루미나와 실리카의 예견된 중량을 계산하며 ;

(7) 정련공정의 완료시에 원하는 용융물 규정을 가져오도록 첨가하게 되는 규정실리콘의 양을 계산하며 ;

(8) 알루마나 대 실리카의 예견된 비율이 환원의 완료시에 미리 선택된 값 X와 같은 경우에는, 단계(7)에서 계산된 실리콘의 양을 단계(5)와 동시에 또는 뒤이어 첨가하며 ;

(9) 단계(6)에서 계산된 알루미나 대 실리카의 비율이 미리 선택된 값 X미만인 경우에는 다음의 반응 4Al+3SiO₂→2 Al₂O₃+3 Si에 일치하는 실리콘 규정을 찾고 X의 예비선택된 비율을 얻기위해 필요한 알루미늄과 실리콘의 비율을 계산하며 ;

(10) 단계(9)에서 계산된 알루미늄과 실리콘의 양을 단계(5)와 동시에 또는 뒤이어 첨가하며 ;

(11) 단계(8) 또는 (10)을 사용한 후 슬래그에 존재하는 알루미나와 실리카와 예견된 중량을 계산하며 ;

(12) 단계(11)이후에 존재하는 알루미나와 실리카의 계산된 중량과 슬래그에 이미 존재하는 이들 구성물의 어떤 양을 근거로 이미 선택된 슬래그 화학성분을 성취하도록 첨가하게 되는 CaO와 MgO의 양을 게산하며 ; 그리고

(13) 단계(12)에서 계산된 MgO와 CaO를 정련공정 전체동안에 언제든지 용융물에 첨가한다.

때때로, 주어진 열에 대해 필요한 예견된 MgO 및/또는 CaO는 금속이 배셀내로 이송되기 이전에 정련배셀내로 미리 채워진다. 이러한 경우에서, 본 발명에서 계산된 바와같은 이들 구성물의 전체 요구조건은 MgO 및 CaO의 뒤이은 첨가를 계산하기 위해 이미 미리 장입된 양에 의해 감소된다.

[목적]

본 발명의 주요목적은 내화라이닝된 전로 배셀내에서 욕내의 슬래그 화학성분을 조절하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 정련공정의 완료시에 슬래그가 미리 선택된 조성물을 가지게, 바람직하게 표면밑으로 산소가스의 취입을 이용하는 정련배셀에서 욕의 슬래그 조성물을 조절하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 다음에 따르는 발명의 상세한 설명으로부터 알게된다.

[발명의 상세한 설명]

산소가스의 표면취입에 의한 정련 배셀에서 액체금속을 정련하기 위한 통상적인 실시와 본 발명의 실시사이의 비교는 다음에 따른 (표 Ⅰ)과 (표 2)에 나타내었다.

[표 1] 통상적인 실시

[표 2] 슬래그 조성실시

(표 1)과 (2)에 주어진 실례에 있어서, 이송 금속조성물은 이송실리콘 함량이 두 배열의 실례에서 경우 A-B 및 C-D 사이에서 같은 한도까지 다양한 반면에 실제적으로 동일하다. 모든 경우에서, 10,000 파운드(4536kg)의 금속이 정련되어지며, 그리고 처음에 용융물에는 Al₂O₃, SiO₂, CaO 및 MgO가 없다. 환원단계에서 금속성 형태로 반드시 환원하게되는, 산화철, 산화망간 또는 산화크롬으로 존재하는 다른 산화물은 15파운드(6.8kg)의 산소를 함유한다. 실리콘 함량은 정련의 완료에 0.40%와 같다고 기재되어 있다. 또한, 모든 경우에서 400℉(204℃)로 욕 온도를 상승시키는 것이 바람직하며, 그리고 연료평가를 위해 6,500파운드(295kg)의 내화재가 고려되고 열반응에서슬래그 침전물이 본질적으로 없다.

(표 1)의 통상실시는 특히 탄소강 및 저합금강의 정련에 대해 욕의 산소 취입 정련에서 경험한 슬래그 화학성분에 관한 조절의 대표적인 부족을 예증한다. (표 1)중의 경우 A-D의 각각에 있어서, 슬래그에 첨가하기 위한 CaO와 MgO의 양을 계산하기 위한 식은 실리콘의 g당 1724g(3.8파운드)의 돌로마이트 석회를 이송금속, 연료 또는 환원제로 첨가하고 알루미늄의 g당 998g(2.2파운드)의 돌로마이트 석회가 연료 또는 환원제로 첨가되는 적합한 실시를 근거로 한다. 돌로마이트 석회는 60% CaO와 40% MgO로 구성된다. 네 개의 모든 경우 A-D에 있어서 같은 정도의 온도상승이 욕의 열필요성을 충족시키기 위해서 필요하며, 그리고 알루미늄이 초기 실리콘 함량에 공급물로 첨가된 연료 요구조건을 충족시키기 위해 사용된다. B와 D의 경우에서 보다 높은 실리콘 수준이 보다 큰 연료값을 제공하므로 경우 A와 C에서 보다 알루미늄 연료가 덜 요구된다. 실시의 경우 A와 B에서는 실리콘이 환원을 위해 사용된다. 경우 A와 B에서 이송실리콘함량의 예상외의 변동은 16%의 알루미나, 13%의 실리카, 2%의 CaO 및 1%의 MgO로 슬래그의 함량을 다양하게 한다. 슬래그 화학성분에서의 유사한 변동이 경우 C와 D에서의 결과로 보여주고 있으며 여기서 환원은 실리콘 대신에 알루미늄의 첨가에 의해서 달성된다.

이와는 대조로, 본 발명을 예증하는 (표 1)에 있어서 슬래그 화학성분은 미리 선택되고 연료, 환원제 및 규정 실리콘 첨가가 용융물의 환원, 및 열 및 규정 실리콘 필요성을 충족시키면서 미리 선택된 슬래그 화학성분을 성취하도록 정해진다. 공정을 위해 필요한 전체열(℉), 환원, 시스템의 열용량, 그리고 환원하게 되는 산소의 양은 이 분야에 통상의 지식을 가진자들에게 잘 알려진 것들이므로 본 발명의 범위에서 제외된다. 그러나, 본 발명의 실시는 욕에 필요한 정확한 열 추정에 의존하지 않는다. 필요한 열이 부정확하게 추정되었다하더라도, 환원시의 욕 온도가 용융물을 뽑아내는 바람직하지 않지만, 본 발명의 방법은 알맞게 수행되며, 얻어지는 슬래그는 미리 선택된 목적 화학성분을 여전히 따르며, 그리고 얻어지는 실리콘 함량은 실리콘 규정에 일치된다. 보정조치가 본 발명에 일치하던지 또는 다른 상태로 일치하는 욕 온도를 조절하기 위해 취해진다.

(표 2)에서의 경우 A와 B는 이송 실리콘 함량의 예상외의 변형에도 불구하고 마그네사이트-크로마이트에 대한 낮은 부식성과 비교적 낮은 탈황용량의 슬래그가 어떻게 달성되는가를 예증한다. 경우 C와 D는 마그네사이트-크로마이트 내화재에 낮은 부식성을 갖으며 비교적 크게 탈황되는 슬래그가 동일한 이송실리콘 변동임에도 불구하고 어떻게 달성되는가를 예증한다. 경우 D에서, 최종 마무리 조절동안의 실리콘 규정은 실리콘과 알루미늄의 첨가에 의해 성취된다.

본 발명의 방법에 있어서 알루미늄과 실리콘의 조합물이 0.1 내지 10.0 사이의 범위에 있는 알루미나 대 실리카의 특정비율을 갖도록 A% Al₂O₃, B% SiO₂, C% CaO 및 D% MgO의 미리 선택된 슬래그 화학성분을 달성하도록 용융물의 연료공급과 환원 양쪽모두를 위해서 사용된다. 정련공정의 완료에서 미리 선택된 슬래그 조성물에 대한 슬래그 성분의 각각의 최적 %의 선정은 본 발명의 범위가 아니다.

최종 슬래그 화학성분은 조금이라도 중요한 모든 다른 구성물과 함께 본질적으로 Al₂O₃, SiO₂, CaO 및 MgO로 구성된다. 따라서 상기의 네 성분이 100%의 슬래그와 같다는 것은 본 발명을 예증하기 위한 목적으로 가정된다. 물론, 그들 네 성분은 본 발명의 실시에서 벗어나지 않고 100% 미만의 전체 값을 가진다고도 가정될 수 있다.

본 발명을 설명하기 위해 정련의 연료공급 단계가 제 1 단계로 환원단계가 수반되고 제 2 단계로 마무리 단계의 수반에 의해서 일어날지라도, 이와같은 상황은 이들 세 단계중의 어느 하나가 금속의 주어진 열을 정련하는 과정중에 한번이상 수행될 때와 마찬가지로, 다른 순서로 일어나게 된다. 예를들어, 열이 공급될 수 있고 이어서 환원되고 다음에 공급되고 최종마무리 이전에 다시 환원된다. 이들 세 단계의 순서변동은 본 발명의 적용을 제안하지 않으나, 본 설명은 본 발명의 적합한 순서 적용대로 제한된다. 따라서, 본 공정의 제 1 단계는 산화기의 개시에 금속의 조성물을 고려하여 산화기 동안에 수행되고 산화기의 완료시에 욕에서 원하는 온도상승을 내도록 연료로 요구되는 동시에 산화기의 완료시에 알루미나 대 실리카의 비율 X를 성취하도록 상대비율에서 알루미늄 및 실리콘의 양을 계산하는 것으로 이루어진다. 본 발명을 설명하기 위해, 다음 단계의 수반에 의하여 산화기의 완료시에 알루미나 대 실리카 비율이 미리 선택된 화학성분에 도달되어야 하지만 그것이 정확히 도달될 필요가 없다는 것을 알아야 한다. 이것은 또한 환원기에도 해당되며, 그리고 본 발명의 방법은 원하는 알루미나 대 실리카 비율의 성취를 완결하도록 예정된 방식에서 수행하게되는 최종 마무리 조절의 가능성이 고려된다. 그렇지만, 본 발명의 방법은 환원기와 최종 마무리 조절로 슬래그 화학성분의 조절을 제한하는 산화기동안에 연료첨가를 계산하기 위한 통상적인 실시의 사용을 허락한다는 것을 알아야 한다. 본 발명의 변형된 실시에 있어서 연료첨가는 용융물의 열요구조건에 부합되도록 알루미늄과 실리콘의 고정비율의 양으로 계산되어지고 그 다음 이하에 기술되어지는 바와 같이 규정실리콘 첨가와 환원을 위한 알루미늄과 실리콘 첨가의 계산된 조합물에 의해 슬래그 화학성분을 조절한다. 본 발명의 이와 같이 변형된 실시에서 연료로 사용된 알루미늄과 실리콘의 비율은 용융물의 이송 실리콘함량 또는 연료공급 필요성에 상관없이 용융물마다 동일하게 연료단계의 완료시에 형성된 슬래그는 뒤이어 목표화학성분에 조절될 수 있게 된다.

본 발명의 범위를 벗어난 목표에 대하여, 알루미나 대 실리카의 원하는 비율의 다른 값 X는 기술된 공정의 세 개의 각 단계에 대하여 선택된다. 예를들어, 탈탄이 수행되기 이전에 연료가 첨가되고 산화되는 실시에 있어서, 알루미나 대 실리카의 낮은 비율이 슬로핑(slopping)을 피하도록 연료단계에 대해 선택되며, 그리고 알루미나 대 실리카의 높은 비율이 보다 높은 탈탄을 제공하기위해 잇따른 공정에 대해 선택된다.

유사하게, 통상의 실시가 최종 마무리 조절하나만이거나 산화기와의 조합으로 본 발명의 방법을 제한하는 환원기에 아울러 적용된다. 달리말해서, 본 발명의 방법은 단지 최종 마무리 조절하나 또는 산화기 또는 환원기에 적용을 필요로 하거나 또는 어느 조합형태 또는 그것의 치환형태에 적용을 필요로 한다. 그렇지만, 슬래그 화학성분의 조절은 최종 마무리 조절에 부가하여 산화기와 환원기동안에 착수하는 것이 적합하다.

다음은 예증하기 위한 목적으로 영문단위 부호를 사용하는 본 발명의 적합한 실시를 기술한다 :

1.1 목적화학성분은 A% Al₂O₃, B% SiO₂, C% CaO 및 D% MgO이며, 여기서 A+B+C+D=100%이고

내지 10.0의 값이다.

1.2 산화기동안에 용융물의 열 요구조건을 부합시키는데 필요한 알루미늄 연료와 실리콘 연료의 중량을 다음과 같이 계산하고 Al₂O₃대 SiO₂의 비율을 구한다 :

(a) 용융물을 연료공급하여 생산해야만하는 알루미나의 원하는 중량(파운드)는 다음과 같은 두 개의 식중에서 작은 것으로 주어진다 :

상기식에서 AF는 알루미늄 연료첨가에 의해 생산된 알루미나의 중량(파운드)이며 ; SP₁은 연료공급 이전에 산화기에서 슬래그에 존재하는 SiO₂의 중량이다. 이것은(이송된 금속으로 정련배셀에 도입된 실리콘의 중량+첨가된 합금으로부터 도입된 실리콘의 중량)×60/28+배셀내로 이송된 어느 슬래그를 거쳐 배셀로 도입된 실리카의 중량과 같으며 ; AP₁은 연료공급 이전의 산화기에서 슬래그에 존재하는 Al₂O₃의 중량이다. 이는 장입금속 또는 첨가제의 일부로서 배셀에 도입된 알루미늄의 중량×

+이송 슬래그를 거쳐서 배셀에 채워진 알루미늄의 중량과 같으며 ; H는 필요로하는 온도상승(℉)×열 평형에 참여하는 금속, 슬래그 및 내화물의 유효한 중량(ton)과 같다. 계산된 필요한 온도는 용융물이 배셀내에서 정련의 시작부터 끝까지 원하는 탭(tap)온도에 도달하도록 가열되어져야 하는 온도(℉)의 의미하고, 열손실(℉)을 모든 첨가제가 합금이든 또는 용융물이든지간에 용융물에 대한 이들의 냉각 효과 및 가해지는 시간간격에 의해 기대된다.

K₁은 다음 반응 Si(고체, 70℉(21℃))+O₂(가스, 70℉(21℃))=SiO₂(슬래그, 욕온도)에서 생성된 열평형에 참여하는 일톤의 시스템에 대해 발생된 실리콘의 파운드당 ℉로 제공된 열이다.

K₂는 다음 반응 2 Al(고체, 70℉(21℃))+

O₂(가스, 70℉(21℃))=Al₂O₃(슬래그, 욕온도)에 의해 생성된 열 평형에 참여하는 시스템의 1톤에 대해 발생된 알루미나의 파운드당 ℉로 제공된 열이다. K₁과 K₂는 각각 14와 15.9의 적합한 값으로서 일정하다.

(b) 일단 AF가 계산되었으면, 첨가하게 되는 알루미늄 연료의 중량(파운드)는 AF×54/102-용융물에 이미 존재하는 알루미늄의 중량(파운드)와 같으며, (c) 용융물에 연료공급함으로서 생성해야만 하는 실리카의 양(1b)은 다음식으로 주어진다 :

상기식에서 SF는 실리콘 연료첨가에 의해 생성된 실리카의 중량(1b)이다.

(d) 일단 SF가 계산되었으면, 첨가되는 실리콘 연료의 중량(파운드)는 SF×28/160-금속에 이미 존재하는 실리콘의 중량(파운드)와 같다.

1.3 알루미늄과 실리콘의 계산된 첨가가 연료성분을 산화시키도록 산화기동안의 어느 시간에 연료성분으로 용융물에 첨가된다.

2.0 본 공정의 제 2 단계는 산화기의 완료시에 슬래그 조성물을 고려하여, 실제적으로 완전한 환원을 달성하고 환원후에 슬래그에서 알루미나 대 실리카의 양을 계산하는 것이 포함된다. 본 발명을 수행하기위해, Fe,Mn 및 Cr의 산화물이 이들 원소의 금속성 형태를 제공하도록 실제 환원될 때 환원은 실제적으로 완결된다. 계산은 바람직하게 다음과 같다 :

2.1 산화기가 다음 AP₂=AP₁+AF SP₂=SP₁+SF에 기초하여 완결된 후 슬래그에 존재하는 알루미나, AP₂그리고 실리카 SP₂의 중량(파운드)를 계산한다.

2.2 욕을 환원하고 X의 Al₂O₃대 SiO₂비율을 실현하는데 필요한 알루미늄 및 실리콘의 중량을 계산한다. 환원중에 생성해야만되는 알루미나, AR의 원하는 중량(파운드)는 다음에 따르는 두 식중에서 작은 것으로 주어진다 :

상기식에서 R은 알루미늄과 실리콘의 조합물에 의해 환원하게 되는 슬래그에서 산소의 중량(파운드)이다. 이것은 공정동안 용융물내에 첨가된 산소의 총 중량(파운드)으로부터 알루미늄, 실리콘 또는 탄소를 산화시키는 산소의 중량(파운드)을 빼서 계산한다.

K₃는 슬래그속에 453.6g(1파운드)의 실리카가 형성될 때 환원된 산소의 중량(파운드)이다. K₃의 적합한 값은 32/60이다.

K₄는 453.6g(1파운드)의 알루미나가 형성될 때 환원된 산소의 중량(파운드)이다. K₄의 적합한 값은 48/102이다.

2.3 환원제로 사용하게 되는 알루미늄의 파운드 SR은

이다.

2.4 환원중에 생겨난 실리카의 중량(파운드) SR은 다음식

으로 주어진다.

2.5 환원제로 사용하게 되는 실리콘의 중량(파운드)는

이다.

2.6 탈탄후의 어느시간에 용융물에 실제적으로 완전한 환원을 확립하도록 환원제로 사용하기위한 알루미늄과 실리콘의 계산된 양을 첨가한다.

3.0 본 공정의 제 3 단계는 규정실리콘 첨가이전에 슬래그에서 존재하는 알루미나와 실리카의 양을 고려하여, 금속에서 특정실리콘 함량의 제공하고 규정실리콘의 첨가후에 슬래그에서 알루미나와 실리카의 원하는 비율 X를 구하기 위해 규정실리카 첨가의 형성에 의해 슬래그로부터 환원되는 실리카와 생겨나는 알루미나의 양을 계산하는 것을 포함한다. 이 단계는 본 발명에 따라서 두 개의 분리고찰을 필요로하는 최종의 마무리 조절이다. 규정실리콘이 첨가되기전에 알루미나 대 실리카의 비율이 원하는 비율 X와 같은 경우에는, 규정실리콘은 용융물에 실리콘의 첨가로서 단독으로 용해할 수 있다. 그렇지만, 알루미나 대 실리카의 비율이 미리 선택된 비율 X미만인 경우에는, 공정의 완료시에 특정실리콘 함량은 통상적인 실시예에서와 같이 용융물에 실리콘의 첨가에 의해서는 만족스럽지 못하지만 알루미늄과 실리콘의 조합물에 의해서는 만족스럽다. 슬래그를 포함하는 실리카와 혼합할 때 알루미늄 첨가는 다음과 같은 반응에 따라서 반응한다 :

4 Al(%, 금속)+3 SiO₂(슬래그)→3 Si(%, 금속)+2 Al₂O₃(슬래그).

상기의 반응은 알루미나 대 실리카의 비율에서 증가를 가져오는 순 효과(net effect)로서 금속에 대한 특정실리콘 함량을 제공하고 슬래그의 SiO₂함량을 Al₂O₃를 형성하도록 첨가된 알루미늄을 산출한다.

실리콘으로 직접 첨가하고 알루미늄으로 간접 첨가하게 되는 규정실리콘의 양을 계산하는 적합한 방법은 다음과 같다 :

3.1 다음 AP₃=AP₂+AR SP₃=SP₂+SR과 같은 환원단계 뒤에, 개별적으로, 슬래그에 존재하는 알루미나와 실리카의 파운드 AP₃및 SP₃를 계산한다.

3.2 다음에 따르는 두 식중에서 작은 것을 선택하여 용융물에 규정실리콘이 제공되도록 슬래그에서 발생되는 알루미나의 중량(파운드)을 계산한다 :

상기식에서 AS는 규정실리콘이 간접적으로 제공되도록 알루미늄의 첨가의 결과로서 슬래그에서 알루미나의 중량(파운드)이다 ; S는 통상적인 실시에 따라 계산되는 금속에서의 규정실리콘 함량을 달성하는데 필요한 실리콘의 총 중량(파운드)이다. K₅는 슬래그로부터 실리카 1파운드(653.6g)의 환원에 의해 금속에서 생겨난 실리콘의 중량(파운드)이다. 적합하게 K₅는

이다. K₆는 간접 실리콘 첨가로부터 생겨난 실리콘의 중량(파운드)이다 :

4 Al+3 SiO₂→2 Al₂O₃+3 Si

바람직하게 K₆는 7/17이다.

3.3 규정실리콘에 대한 간접 첨가에서 사용하게 되는 알루미늄의 중량(파운드)는

이다.

3.4 규정실리콘 첨가에 의해 생겨난 실리카의 중량(파운드) SS는 다음식으로 주어진다 :

(단 SS는 실리카가 환원된다는 것을 지시하는 음수이다).

3.5 규정실리콘에 대한 직접 첨가로 사용되는 실리콘의 중량(파운드)는 다음식으로 주어진다 : PS=첨가하게 되는 실리콘의 중량(파운드)

(단 SS는 음수이므로 첨가하게 되는 실리콘의 파운드 "PS"는 필요한 전체 파운드 "S"보다 작다).

3.6 탈탄이 완결되어진 후 어느 시간에 3.3 및 3.5에서 계산된 바와 같이해서 알루미나를 발생하고 실리카를 환원하기 위해 용융물에 알루미늄과 실리콘의 조합물을 첨가한다.

3.7 공정의 단계 3.6의 완료시에 슬래그에 존재하는 알루미나 AP₄, 그리고 실리카 SP₄의 총량을 다음과 같이해서 계산한다.

AP₄=AP₃+AS SP₄=SP₃+SS

4.0 실리콘 규정조절을 수반하는 알루미나의 실리카의 계산된 중량에 근거하여 A% 알루미나, B% 실리카, C% CaO 및 D% MgO의 미리 선택된 슬래그 조성물을 달성하도록 슬래그에 첨가되는 CaO와 MgO의 양을 계산한다. 원하는 슬래그 화학성분을 달성하도록 슬래그에 첨가되는 CaO와 MgO의 중량(파운드)에 대한 적합한 계산은 다음과 같다 :

상기식에서 A, B, C 및 D는 미리 선택된 중량%이고, CP와 MP는 각각 슬래그에 이미 존재하는 CaO와 MgO의 파운드이다. 슬래그에서 CaO와 MgO의 필요한 양을 제공토록 첨가되는 석회, 도로마이트 및 마그네사이트의 중량은 계산은 통상적이므로 본 발명의 범위에서 제외된다.

4.1 단계 4에서 계산된 CaO와 MgO의 중량(파운드)는 정련공정동안의 어느시기에 용융물에 첨가되고 또 다중첨가를 포함한다.

상기 단계 1-4는 공지된 이송용융물에 대한 정련작업에 앞서 계산되어져야 하고 그 계산은 컴퓨터를 사용하여 수행되어야함을 이 분야에 통상의 지식을 가진자는 알고 있어야 한다. 작업자는 공정단계 1-4에 기술된 바와 같이 적절한 횟수에서 알루미늄과 실리콘의 미리 계산된 첨가를 용융물에 단지 가산할 필요가 있다.

미리 선택된 화학조성의 슬래그를 형성하는 동시에 용융물의 열, 환원 및 규정실리콘 첨가요구조건을 만족시키는 원리는, 연료첨가, 환원 및 규정실리콘 첨가의 3개의 개별단계에서 사용되고, 여기에서는 알루미늄 및 실리콘의 첨가가 용융물에 대해 상호 교환적으로 행해져 슬래그속에 발생하거나 슬래그로부터 환원되는 알루미나 및/또는 실리카의 계산된 조합을 가져온다. 첨가물로 알루미늄과 실리콘을 결합하기위한 이들 세 단계의 각각은 본 발명의 새로운 부분이다. 본 발명의 적합한 구체형은 세 단계의 각각에서 계산된 실리콘 조합물에 알루미늄과 실리콘을 첨가하는 것이다. 그럼에도, 본 발명의 장점은 사용되는 통상적인 방법 또는 다른 방법을 그들 첨가의 나머지 단계에서 알루미늄과 실리콘의 조합물을 계산하는데 본 발명에 포함시키지 않으면서, 알루미늄과 실리콘의 첨가를 이루기위한 세 단계중의 하나 또는 두 단계를 이용함으로서 완전히 또는 실질적으로 얻어질 수 있다는 것이다.

예를들어, 미리 선택된 화학성분의 슬래그를 얻기위하여, 알루미나 대 실리카의 원하는 비율 또는 미리 선택된 슬래그 화학성분을 달성하는데 필요하지 않지만 연료요구조건을 달성하도록, 초기 슬래그 및 금속화학성분을 고려치 않거나 또는 전체 연료 요구조건을 고려치 않고, 연료로 고정비율의 알루미늄과 실리콘을 첨가할 수 있게 된다. 연료공급의 완료시에 얻어진 슬래그는 환원과 규정실리콘 첨가에서 첨가된 알루미늄과 실리콘의 조합물을 계산하기 위해 본 발명에 기술된 방법을 사용함으로서 뒤이은 정련중에 미리 선택된 슬래그 화학성분을 성취하도록 조절될 수 있다.

유사하게, 주어진 용융물의 환원요건은 미리 계산될 수 있고 알루미늄과 실리콘의 고정비율 고정비율 조합물에 의해 달성되며, 이 경우 고정비율의 값은 본 발명에 의해서 계산되지 않는다. 이어서 알루미늄과 실리콘의 연료 및 규정실리콘 조합물은 슬래그 화학성분에서 환원첨가의 화학적효과를 기대하는, 본 발명과 일치하는 미리 선택된 화학성분으로 슬래그를 조절하도록 만들어진다. 대부분의 경우에서 출발조건, 미리 선택된 슬래그 화학성분, 그리고 환원 및 열 요구조건이 예견되며, 연료 및 환원기에 본 발명은 적용은 간접 알루미늄 첨가의 사용없이도 규정실리콘을 제공하도록 실리콘의 통상첨가를 허락한다. 어떤 경우에서 연료 환원 또는 규정실리콘의 첨가를 위해 첨가되는 알루미늄과 실리콘의 조합물을 계산하기위한 본 발명의 단지 하나의 단계의 사용은 미리 선택된 슬래그 화학성분으로 슬래그를 조절하고 세 개의 단계에서 다른 두 개에 사용된 알루미늄과 실리콘의 조합물을 위한 본 발명에 포함되지 않은 방법의 예견된 사용을 조성하도록 충분하게 할 수 있다.

예증으로, 10톤 금속의 주어진 열은 30% SiO₂, 10% Al₂O₃, 50% CaO 그리고 10% MgO로 구성된 100파운드(45.4kg)의 슬래그를 갖으며 금속에 함유된 10파운드(4.5kg)의 실리콘을 갖는 전로 배셀내로 이송된다. 이 실시에 있어서 환원은 동일한 양의 알루미늄과 실리콘에 의해 달성된다. 주어진 열에 있어서 10파운드(4.5kg)의 산소를 5파운드(2.25kg)의 알루미늄과 5파운드(2.25kg)의 실리콘 첨가가 환원을 달성하도록 첨가되게 욕으로부터 환원시켜야함이 예견된다. 화학양론적 비례관계를 사용하는 이 예증에 있어서, 연료단계의 효과와는 별도로 슬래그는 63파운드(28.6kg)의 SiO₂(이송 슬래그로부터 30파운드(13.6kg), 이송 실리콘의 산화로부터 21파운드(13.7kg) 그리고 환원실리콘 첨가로부터 11파운드(5kg)), 19파운드(5.9kg)의 Al₂O₃(이송 슬래그로부터 10파운드(4.5kg)와 환원 Al 첨가로부터 9파운드(4.1kg), 50파운드(22.7kg)의 CaO와 10파운드(4.5kg) MgO(이송 슬래그로부터)를 함유한다. 주어진 열에 있어서, 10톤의 금속, 0.05톤의 슬래그, 그리고 추정된 3.95톤의 내화재가 연료에 의해 200℃로 가열되고 24% Al₂O₃, 16% SiO₂, 40% CaO 및 20% MgO의 미리 선택된 슬래그 화학성분이 1.5의 Al₂O₃대 SiO₂의 기대된 비율을 제공하면서, 기대된다. 본 발명을 사용하여 연료로 첨가하게 되는 알루미늄과 실리콘의 조합물은 열 필요를 달성하고 미리 선택된 슬래그 화학성분을 달성하도록 계산될 수 있다. 본 발명의 설명에 따라 열 필요 H는 200℉×14톤으로서 2800과 같다. AP₁및 SP₁의 값으로 환원반응과 이송 금속 및 슬래그로부터 발생된 예견된 중량(파운드)의 알루미나와 실리카를 사용하는, 보정연료첨가는 슬래그에서 139파운드(6)의 알루미나와 42파운드(19kg)의 실리카를 발생하는 74파운드(33.5kg)의 알루미늄과 20파운드(9kg)의 실리콘이다. 공정의 결과로서 슬래그의 전체 알루미나 및 실리카 함량을 각각 158파운드(71.6kg)와 105파운드(47.7kg)이므로, 1.5의 알루미나 대 실리카의 비율이 얻어진다. CaO 및 MgO 첨가는 657파운드 슬래그의 미리 선택된 화학성분을 제공하는, 213파운드(96.6kg) CaO와 111파운드(4990kg) MgO이다.

Claims

산화기 동안에 산소가스의 취입에 의해 그리고 환원기 및 용융물 규정 조절 동안에 비산화 가스 또는 가스들의 취입에 의해 내화라이닝된 배셀내의 금속욕을 정련하는 공정동안에 상기 금속욕의 슬래그 조성을 조절하는 방법으로서, 상기 정련 공정의 완료시에 슬래그가 A% 알루미나(Al₂O₃), B% 실리카(SiO₂), C% CaO 및 D% MgO로 구성되고 알루미나 대 실리카의 비율 "X"가 미리 선택된 값 A/B와 같은 미리 선택된 조성을 가지도록 되는 슬래그 조성물을 조절하기 위한 방법에 있어서, (1) 산화기의 개시에 슬래그와 금속의 조성물을 고려하여, 산화기의 완료시에 욕에서 원하는 온도상승을 내도록 하는 알루미늄과 실리콘의 결합비율에서와 산화기의 완료시에 알루미나 대 실리카의 비율 X를 내도록 하는 상대비율에서 연료로서 용융물에 첨가하게 되는 알루미늄과 실리콘의 양을 계산하는 단계 ; (2) 단계(1)에서 개선된 알루미늄과 실리콘의 연료성분을 산화기 동안의 어느시간에 욕에 첨가하고 상기 연료성분을 산화시키는 단계 ; (3) 단계(2)의 완료시에 슬래그에 존재하는 알루미나와 실리카의 중량을 계산하는 단계 ; (4) 단계(2)의 완료시에 슬래그의 조성물을 고려하여, 용융물의 완전한 환원을 가져오는 알루미늄과 실리콘의 결합비율에서와 환원기의 완료시에 알루미나 대 실리카의 비율 X를 얻도록 하는 상대비율에서 환원제로 용융물에 첨가하게 되는 알루미늄과 실리콘의 양을 계산하는 단계 ; (5) 단계 (4)에서 계산된 양의 환원제를 탈탄 완료후 어느 시간에 상기 욕에 첨가하는 단계 ; (6) 욕의 환원 완료시에 슬래그에 존재하는 알루미나와 실리카의 예견된 중량을 계산하는 단계 ; (7) 정련 공정의 완료시에 원하는 용융물 규정을 얻도록 첨가하게 되는 규정실리콘의 양을 계산하는 단계 ; (8) 알루미나 대 실리카의 예견된 비율이 환원의 완료시에 미리 선택된 값 X와 같은 경우에는 단계(7)에서 계산된 실리콘의 양을 단계(5)와 동시에 또는 뒤이어서 첨가하는 단계 ; (9) 단계(6)에서 계산된 알루미나 대 실리카의 비율이 미리 선택된 값 X미만인 경우에는 실리콘 규정을 얻고 X의 미리 선택된 비율을 성취하게 하는 알루미늄과 실리콘의 비율을 반응 4Al+3SiO₂→2Al₂O₃+3Si에 따라서 계산하는 단계 ; (10) 단계(9)에서 계산된 알루미늄과 실리콘의 양을 단계(5)와 동시에 또는 뒤이어서 첨가하는 단계 ; (11) 단계 (8) 또는 (10)을 사용한 후 슬래그 속에서 알루미나와 실리카의 예견된 중량을 계산하는 단계 ; (12) 단계 (11)후에 존재하는 알루미나와 실리카의 계산된 중량과 슬래그에 존재하는 어느 CaO와 MgO에 근거하여 미리 선택된 슬래그 화학성분을 얻도록 슬래그에 첨가하게 되는 CaO와 MgO의 양을 계산하는 단계 ; (13) 단계 (12)에서 계산된 CaO와 MgO를 정련 공정 전체에 걸쳐서 어느 시간에 용융물에 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조절방법.
제 1 항에 있어서, 금속이 탄소강, 저합금강, 스테인레스강, 공구강과 니켈 및 코발트 합금강으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서, 알루미나 대 실리카의 비율 X가 0.1 내지 10.0 사이의 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서, 단계(1)에서의 알루미늄과 실리콘의 양은 식 (i),(ⅱ)중에서 작은 값에 따라 단계(2)로부터 알루미늄 연료에 첨가에 의해서 발생해야만 되는 알루미나의 원하는 중량을 계산하며, AF에 대해 계산된 값으로부터 알루미늄 연료 필요량을 계산하며, 식(ⅲ)에 따라 실리콘 연료의 첨가에 의해 발생해야만 되는 실리카의 원하는 중량을 유사하게 계산하며, 그리고 SF의 계산된 값으로부터 실리콘 연료필요를 계산하므로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법 :

상기식에서 AF는 알루미늄 연료첨가에 의해 생성된 알루미늄의 중량이며 ; AP₁은 연료공급 작업의 개시에서 슬래그에 존재하는 알루미나의 중량이며 ; SP₁은 연료공급 작업의 개시에서 슬래그의 존재하는 실리카의 중량이며 ; H는 열평형에 참여하는 내화재와 용융물의 유효량×원하는 수준까지의 용융물 온도상승을 제공하기 위한 연료 요구량이며 ; K₁은 반응 Si(고체, 70℉(21℃))+O₂(가스,70℉(21℃))=SiO₂(슬래그, 배드온도)에 따라서 열평형에 참여하는 단위 중량에 대해 생성된 실리카의 파운드당 ℉로 제공되는 열을 나타내는 계산된 상수이며 : K₂는 반응 2Al(고체,70℉(21℃))+2/3 O₂(가스, 70℉(21℃))=Al₂O₃(슬래그, 욕온도)에 따라서 생성된 열평형에 참여하는 단위 중량에 대한 알루미나의 단위 중량당 열(℉)을 표시하는 계산된 상수이며 ; 그리고 SF는 실리콘 연료에 의해 생성된 실리콘의 중량이다.
제 4 항에 있어서, H가 필요한 욕 온도상승(℉)×열시스템의 질량(ton)이며, 그리고 모든 다른 중량이 파운드로 측정되기 위해서, K₁은 14.0이고 K₂는 15.9인 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서, 단계(5)에서 환원제로 첨가하게 되는 알루미늄과 실리콘의 상대비율이 다음식 (a), (b) 및 (c)에 따라서 알루미나와 실리카의 개별적인 중량을 계산하며, AR로부터 환원제로 사용하게 되는 알루미늄의 중량을 계산하며, 그리고 SR로부터 환원제로 사용하게 되는 실리콘의 중량을 계산하므로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.

상기식에서 AR은 (a)와 (b)중에서 작은 값으로 주어지는, 환원 동안에 생성된 알루미나의 중량이며 ; AP₂는 환원기의 개시에 슬래그에서 알루미나의 중량이며 ; SP₂는 환원기의 개시에 슬래그에서 실리카의 중량이며 ; R은 알루미늄 및/또는 실리콘의 첨가에 의해 환원하게 되는, 환원기의 개시에서 용융물에 있는 산소의 중량이며 ; K₃는 한 단위 중량의 실리카가 슬래그에서 형성될 때 환원된 산소의 중량이며 ; K₄는 한 단위 중량의 알루미나가 형성될 때 환원된 산소의 중량이며 ; 그리고 SR은 환원중에 생성된 실리카의 중량이다.
제 6 항에 있어서, K₃가 0.533이고 K₄가 0.47인 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서, 규정실리콘을 제공하기 위해 슬래그속에 발생되는 알루미나의 양이, 다음식 (ⅰ)(ⅱ)가운데 작은 값을 선택하여 금속에 규정실리콘이 제공되도록 슬래그에서 발생하게 되는 알루미나의 중량을 계산하며, AS로부터 규정실리콘 첨가에 사용되는 알루미늄의 중량을 계산하며 ; 다음식 (ⅲ)에 따라서 규정실리콘 첨가로부터 발생해야만 되는 실리카의 원하는 중량 SS를 유사하게 계산하며, 그리고 SS와 S로부터 규정실리콘 첨가를 위해 사용하게 되는 실리콘의 중량을 계산하므로서 결정되는 특징으로 하는 방법 :

상기식에서 AS는 규정실리콘을 제공하기 위한 알루미늄 첨가의 결과로서 슬래그내의 알루미늄의 중량이며 ; AP₃와 SP₃는 각각 규정실리콘의 첨가 이전에 슬래그에 존재하고 다음 AP₃=AP₂+AR, SP₃=SP₂+SR과 같이 분리되게 계산된 알루미나와 실리카의 중량이며 ; 그리고 S는 용융물에서 규정실리콘 함량을 얻는데 필요한 실리콘의 총 중량이며 ; K₅는 슬래그로부터 실리카 단위 중량의 환원에 의해 금속내에 발생하는 실리콘의 중량이며 ; K₆는 다음식 4Al+3SiO₂→2Al₂O₃+3Si에 따라 간접 실리콘 첨가로부터 생성된 알루미나의 단위 중량당 금속에서 생성된 실리콘의 중량이다.
제 8 항에 있어서, 모든 중량을 동일 단위로 측정할 경우에, K₅는 0.46이고 K₆는 0.41인 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항 또는 9항에 있어서, 산소가스와 비산화가스가 AOD의 실시에 따라 욕표면 밑으로 취입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항에 있어서, 내화재 배셀의 내화 라이닝의 마그네사이트-크로마이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
산화기 동안에 산소가스의 취입에 의해 그리고 환원기 및 용융물 규정 조절 동안에 비산화 가스 또는 가스들의 취입에 의해 내화라이닝된 배셀내의 금속욕을 정련하는 공정동안에 상기 금속욕의 슬래그 조성을 조절하는 방법으로서, 상기 정련공정의 완료시에 슬래그가 A% 알루미나(Al₂O₃), B% 실리카(SiO₂), C% CaO 및 D% MgO로 구성되고 알루미나 대 실리카의 비율 "X"가 미리 선택된 값 A/B와 같은 미리 선택된 조성을 가지도록 되는 슬래그 조성물을 조절하기 위한 방법에 있어서, (1) 용융물 환원이 완결될 때 슬래그에 존재하는 실리카, SP₃의 중량과 알루미나, AP₃의 예견된 중량을 계산하는 단계 ; (2) 정련 공정의 완료시에 원하는 용융물 규정을 얻는데 필요한 실리콘의 중량을 계산하는 단계 ; (3) 다음 반응 4Al+3SiO₂→2Al₂O₃+3Si에 따라 실리콘 규정을 얻고 X의 예견된 비율을 성취하는데 필요한 알루미늄과 실리콘의 비율을 계산하는 단계 ; (4) 단계(3)에서 계산된 알루미늄과 실리콘을 탈탄의 완료후의 어느 시간에 첨가하는 단계 ;(5) 단계(4)의 완료 후에 슬래그에서의 알루미나와 실리카의 예견된 중량을 계산하는 단계 ; (6) 단계(5) 이후에 존재하는 알루미나와 실리카의 계산된 중량과 슬래그에 이미 존재하는 그들 구성물의 중량을 근거로 미리 선택된 슬래그 화학성분을 성취하기 위해 슬래그에 첨가하게 되는 CaO와 MgO의 중량을 계산하는 단계 ; (7) 단계(6)에서 계산된 CaO와 MgO를 정련 공정 동안의 어느 시간에 용융물에 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서, 규정실리콘을 제공하도록 슬래그에서 발생하게 되는 알루미나의 양은 다음식 (ⅰ)과 (ⅱ)중에서 적은 값에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법 :

상기식에서 AS는 알루미늄 첨가의 결과로서 슬래그에서 알루미나의 중량이며 ; AP₃와 SP₃는 각각 환원의 완료후에 슬래그에 존재하는 알루미나와 실리카의 계산된 중량이며 ; S는 용융물속에서 규정실리콘 함량을 얻는데 필요한 실리콘의 전체 중량이며 ; K₅는 슬래그로부터 환원된 실리콘의 단위 중량당 금속중에 생성된 실리콘의 중량이며 ; 그리고 K₆는 다음 반응 4Al+3SiO₂→2Al₂O₃+3Si에 따라 간접 실리콘 첨가로부터 생성된 실리콘의 알루미나 중량당 금속중에 생성된 실리콘의 중량이다.
제 13 항에 있어서, 모든 중량을 동일 단위로 측정할 경우에 K₅는 0.46이고 K₆는 0.41인 것을 특징으로 하는 방법.
제 14 항에 있어서, 내화재 배셀내의 내화 라이닝이 마그네사이트-크로마이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15 항에 있어서, 금속이 탄소강, 저합금강, 스테인레스강, 공구강과 니켈 및 코발트 주합금강으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항에 있어서, 알루미나 대 실리카의 비율이 0.1 내지 10.0 사이의 범위로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서, 산소가스와 비산화가스가 AOD의 실시에 따라 욕 표면밑으로 취입되는 것을 특징으로 하는 방법.
산화기 동안에 산소가스의 취입에 의해 그리고 환원기 및 용융물 규정 조절 동안에 비산화가스 또는 가스들의 취입에 의해 내화 라이닝된 배셀내의 금속욕을 정련하는 공정 동안에 상기 금속욕의 슬래그 조성을 조절하는 방법으로서, 상기 정련 공정의 완료시에 슬래그가 A% 알루미나(Al₂O₃), B% 실리카(SiO₂), C% CaO 및 D% MgO로 구성되고 알루미나 대 실리카의 비율 X가 미리 선택된 값 A/B와 같은 미리 선택된 조성을 가지도록 되는 슬래그 조성을 조절하기 위한 방법에 있어서, (1) 산화기의 개시에 슬래그 및 금속의 조성과 규정실리콘의 첨가와 환원하는 동안에 슬래그내에 발생하게 되는 알루미나와 실리카의 예견된 양을 고려하여, 산화기의 완료시에 욕에서 원하는 온도상승을 내도록 하는 알루미늄과 실리콘의 결합비율에서와 정련의 완료시에 알루미나 대 실리카의 비율 X를 내도록 하는 상대 비율에서 연료로서 용융물에 첨가하게 되는 알루미늄과 실리콘의 양을 계산하는 단계 ; (2) 단계(1)에서 계산된 알루미늄과 실리콘의 연료성분을 산화기 동안의 어느 시간에 욕에 첨가하고 상기한 연료성분을 산화시키는 단계 ; (3) 욕의 완전한 환원이 달성되도록 탈탄이 완결된 후 어느 시간에 알루미늄과 실리콘의 예견된 필요량을 환원제로 욕에 첨가하는 단계 ; (4) 예견된 규정실리콘 첨가를 단계(3)과 동시에 또는 뒤이어 배드에 첨가하며 ; (5) 단계(4)의 사용후에 슬래그내의 알루미나와 실리카의 예견된 중량을 계산하는 단계 ; (6) 단계(5) 후에 존재하는 알루미나와 실리카의 계산된 중량과 슬래그에 이미 존재하는 어느 CaO와 MgO를 근거로 미리 선택된 슬래그 화학성분을 성취하도록 슬래그에 첨가하게 되는 CaO와 MgO의 양을 계산하는 단계 ; 그리고 (7) 정련공정 전반에 걸쳐서 언제든지 단계(6)에서 계산된 CaO와 MgO를 융체에 첨가하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서, 금속이 탄소강, 저합금강, 스테인레스강, 공구강과 니켈 및 코발트 주합금강으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 20 항에 있어서, 알루미나 대 실리카의 비율 X가 0.1 내지 10.0 사이의 범위로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 산화가스와 비산화가스가 AOD의 실시에 따라서 욕 표면밑으로 취입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 22 항에 있어서, 단계(1)에서의 알루미늄과 실리콘의 중량은, 다음식 (ⅰ)과 (ⅱ)중에서 작은 값에 따라 알루미늄 연료에 의해 발생되어야만 되는 알루미나의 원하는 중량을 계산하며 ; AF에 대해 계산된 값으로부터 알루미늄 연료 필요량을 계산하며 ; 다음식(ⅲ)에 따라 실리콘 연료의 첨가에 의해 생산해야만 되는 실리카의 원하는 중량을 계산하며, 그리고 SF의 계산된 값으로부터 실리콘 연료 필요량을 계산하므로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법 :

상기식에서 AF는 단계(2)에서 알루미늄 연료 첨가에 의해 발생하는 알루미나의 중량이며 ; AP₁은 연료공급 작업의 개시에서 슬래그에 존재하는 알루미나의 중량이며 ; SP₁은 연료공급 작업의 개시에서 슬래그에 존재하는 실리카의 중량이며 ; H는 욕의 원하는 온도상승을 제공하기 위해서 필요한 연료이고 열평형에 참여하는 욕과 내화재의 유효량과 온도상승을 곱한 것이며 ; K₁은 반응 Si(고체 70℉(21℃))+O₂(가스, 70℉(21℃))=SiO₂(슬래그, 욕온도)에 따라서 열평형에 참여하는 단위 중량에 대해 생성된 실리카의 단위 중량당 ℉로 제공된 열을 표시하는 계산된 상수이며 ; K₂는 반응 2Al(고체, 70℉(21℃))+2/3 O₂(가스, 70℉(21℃))=Al₂O₃(슬래그, 욕온도)에 따라 열평형에 참여하는 단위 중량에 대해 생성된 알루미나의 단위 중량당 열(℉)을 표시하는 계산된 상수이며 ; 그리고 SF는 실리콘 연료에 의해 생선된 실리카의 중량이다.
제 23 항에 있어서, H가 필요한 욕 온도상승(℉)×열시스템의 질량(ton)이며, 그리고 모든 다른 중량이 파운드로 측정되기 위해서, K₁은 14.0이고 K₂는 15.9인 것을 특징으로 하는 방법.
산화기 동안에 산소가스의 취입에 의해 그리고 환원기 및 용융물 규정 조절 동안에 비산화가스 또는 가스들의 취입에 의해 내화 라이닝된 배셀내의 금속욕을 정련하는 공정 동안에 상기 금속욕의 슬래그 조성을 조절하는 방법으로서, 상기 정련 공정의 완료시에 슬래그가 A% 알루미나(Al₂O₃), B% 실리카(SiO₂), C% CaO 및 D% MgO로 구성되고 알루미나 대 실리카의 비율 X가 미리 선택된 값 A/B와 같은 미리 선택된 조성을 가지도록 되는 슬래그 조성을 조절하기 위한 방법에 있어서, (1) 산화기의 완료시에 슬래그의 조성 및 규정실리콘의 첨가에 의해 슬래그 속에 발생하게 되는 알루미나와 실리카의 예견된 양을 고려하여, 용융물의 완전한 환원을 유도하는 알루미늄과 실리콘의 결합 비율에서와 정련의 완료시에 알루미나 대 실리카의 비율 X를 성취하도록 상대비율에서 연료로서 용융물에 첨가하게 되는 알루미늄 및 실리콘의 양을 계산하는 단계 ; (2) 단계(1)에서 계산된 양의 환원제를 탈탄의 완료후의 어느 시간에 상기 욕에 첨가하는 단계 ; (3) 욕 환원의 완료시에 슬래그에 존재하는 알루미나의 예견된 중량과 실리카의 중량을 계산하는 단계 ; (4) 규정실리콘 첨가제를 단계(2)와 동시에 또는 뒤이어서 첨가하는 단계 ; (5) 슬래그에 이미 존재하는 CaO와 MgO의 양과 단계(4) 이후에 슬래그에 존재하는 알루미나와 실리카의 계산된 중량을 근거로 미리 선택된 슬래그 화학성분을 성취하도록 슬래그에 첨가하게 되는 CaO와 MgO의 양을 계산하는 단계 ; 그리고 (6) 정련 공정 전반에 걸쳐서 언제든지 단계(5)에서 계산된 CaO와 MgO를 용융물에 첨가하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 25 항에 있어서, 금속이 탄소강, 저합금강, 스테인레스강, 공구강과 니켈 및 코발트 주합금강으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서, 알루미나 대 실리카의 비율 X가 0.1 내지 10.0 사이의 범위로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서, 산소가스와 비산화가스가 AOD의 실시에 따라 욕표면 밑으로 취입되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 28 항에 있어서, 단계(2)에서 환원제로 첨가되는 알루미늄과 실리콘의 상대비율은, 다음식 (a),(b) 및 (c)에 따라 환원중에 발생된 알루미나와 실리카의 개별적인 중량을 계산하고, AR과 SR의 개별적인 계산된 중량으로부터 알루미늄과 실리콘의 양을 계산하므로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법 :

상기식에서 AR은 (a)와 (b)중에서 작은 값으로 주어지고 환원중에 생성된 알루미나의 중량이며 ; AP₂는 환원기의 개시에 슬래그내의 알루미나의 중량이며 ; SP₂는 환원기의 개시에 슬래그 내의 실리카의 중량이며 ; R은 알루미늄과 실리콘의 첨가에 의해서 환원하게 되는 환원기의 개시에서 용융물내의 산소의 중량이며 ; K₃는 한 단위 중량의 실리카가 슬래그에서 형성될 때 환원된 산소의 중량이며 ; K₄는 한 단위 중량의 알루미나가 형성될 때 환원된 산소의 중량이며 ; SR은 환원중에 생겨난 실리카의 중량이다.
제 29 항에 있어서, 모든 중량을 동일 단위로 측정할 경우에 K₃는 32/60이고 K₄는 48/102인 것을 특징으로 하는 방법.
제 30 항에 있어서, 내화 배셀의 라이닝이 마그네사이트-크로마이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.