KR920008680B1 - 슬래그 포움(Foam)진정제 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

슬래그 포움(Foam)진정제

본 발명은 용선탈규, LD 전로취련 및 전기로정련 과정에서 발생되는 슬래그포밍(Slag Foaming)에 의하여 레이들(Ladle), 토페도(Torpedo), 전로 및 전기로 밖으로 흘러넘치는 슬로핑(Slopping)을 사전에 방지하는데에 사용되는 슬래그 포움(Foam) 진정제에 관한 것이다.

일반적으로, 철강제품의 고순도화 추세에 따라서 용선 예비처리 단계에서는 탈인전에 탈규소 처리사, 산소를 공급함에 따라 산소규소(SiO2)량이 급격히 증가되어 점도를 높아짐에 의해서 취입된 가스와 반응가스의 표면방출이 곤란하게 슬래그가 거품(Foam)처럼 부풀어 토페도(Topedo)나 레이들(Ladle)밖으로 흘러넘치게 된다. 또한 용선과 스크립(Scrap)을 정련하는 LD전로와 고철만을 용해시켜 정련하는 전기로에서도 산화규소량의 증가로 반응가스 등이 슬래그 내에서 거품을 이루면서 용기 밖으로 흘러넘치게 된다.

특히, LD전로에서는 밀폐정련과 고속취련기술 등의 신기술개발의 선행해결과제가 되어 있으며 출강실수율 저하, 열손실을 초래하과 환경공해를 유발시키므로써 슬래그 포움(Foam)발생은 신기술개발과 작업성 및 환경개선 등의 커다란 장애요인이 되고 있다.

따라서, 지금까지는 이와 같은 슬래그 Foam진정제로서 제지공장의 페펄프와 전로슬래그를 약깐의 점결제와 함께 압착하여 사용하고 있으며, 공지된 기술로써는 일본특허공보 소59-48925의 페펄프 50-90%, 전로슬래그5-25% 벤토나이트, 시멘트단미 등을 5-25%혼합, 압착한 것과 일본특공보 소 62-52004의 알루민산칼시움(12CaO, 7Al₂O₃, 5CaO·3Al₂O₃) 20-25% 알루미늄(Metalic Aluminum) 10-30%, 탄소(Carbon) 10-20%의 조성물로 된 포움진정제가 있다.

국내에서는 레이들슬래그 15-30%, 분코크스 5-15% 전로더스트 10-25%, 석희소성더스트5-15%, 고로벡필터더스트 10-25% 페퍼프 5-20%와 5-15%의 벤토나이트를 함께 압착한 슬래그 포움진정제가 기출원되어 있다.

그러나, 상기 페펄프와 전로슬래그로 된 포움진전제는 투입초기 심한 화염과 분진이 발생하고 진정속도가 느려 환경오염과 진정효과가 낮은 결점이 있다.

또한 상기 알루민산칼시움, 알미늄, 탄소의 혼합진정제는 진정속도가 빠르고 효과는 좋으나, 고가의 알미늄과 탄소를 사용하므로써 제조원가 상승요인이 되고, 반응된 알미늄은 알루미나(Al₂O₃)로 존재하면서 전로출강시 알미늄 탄산에 따른 알루미누 생성물과 함께 슬래그중의 알루미나량을 대폭증가시키므로 용강중의 비금속개재물 흡착력을 크게 저하시킨다.

국내에서 출원된 염기도 4이상의 레이들슬래고, 분코크스, 전로더스크, 석회성더스트, 고로벡필터디스트, 페펄프를 혼합한 포움진정제는 대부분 제출소 부산물을 재활용한 것으로써 Foam 진정효과와 경제성 그리고 작업성 등에서도 우수하나, 투입초기에 약간의 분진이 발생되어 환경오염방지를 완전히 해결하지 못하고 있다.

이에, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해혁하기 위한 것으로, 스테인레스강 정련시 발생되는 전기로집진더스트 및 그라인딩 더스트를 재활용함으로서, 환경오염을 효과적으로 방지할 수 있는 슬래고 포움(Foam)진정제를 제공하고자 하는데 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 중량%로, 탄산칼시움(CaCo₃)25-35%와, 형석 5-15%와, CaO를 45% 이상 함유한 석회소성슬러지 10-20%와, CaO를 60% 이상 함유한 전기로집진더스트 20-40%와, T·Fe 50% 이상함유한 스텐레스 그라인딩 도스트 5-15%로 조성된 것을 주성부으로 하고, 여기에 점결체로서, 5%의 벤토나이트와 점토가 혼합되는 슬래그 포움(Foam)진정제에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 수치한정이유에 대하여 상세히 설명한다.

상기 탄산칼시움이 25% 이하일 경우에는 슬래그 점도를 낮게 해주는 CaO량이 부족하고 Foam을 파열시켜 가스방출을 촉진하는 Co₂가스 발생량이 감소하게 되며 35%이상일 경우에는 CaO량 증가로 점도는 저하되나 용융온도가 상승되므로 슬래그가 경화되어 포움층 파괴가 불가능해지고 가스발출이 곤란하고 CO₂가스의 과다한 발생으로 비산현상에 의해 슬래그가 산소랜스(Oxygen Lance)에 부착되기 때문에 탄산칼시움의 함량은 25-35%가 바람직하다.

형석은 일반적으로 잘 알려진 유동성개선 부원료로서, 그 함량이 5%이하일 경우에는 점도를 저하시키는 작용력이 크지 못하고, 15% 이상일 경우에는 슬래그 점도는 급격히 저하시켜 주지만 내화물의 침식이 증가하여 로체 수명이 단축되어 제조원가 상승은 물론 용강유출 사고위험이 있기 때문에 형석의 함량이 5-15%가 바람직하다.

또한, 산화마그네슘(MgO)을 상당량 함유하고 있는 상기 석회소성슬러지는 10%이하일 경우에는 CaO량의 부족으로 슬래그 점도 저하효과가 미흡하며, 20%이상일 경우에는 MgO와 함께 슬래그의 용융온도를 상승시켜 경화현상을 초래하여 슬래그 포움층 파열과 가스방출이 오히려 억제되는 역작용을 하게 되기 때문에 석회소성슬러지의 함량은 10-20%가 바람직하다.

또한, 상기 전기로집진더스트는 CaO를 60%이상 함유하고 있으므로 그 함량이 40%이상일 경우에는 슬래그 용융점 상승으로 경화가 일어나서 포움층 파열과 가스방출이 억제되며, 20% 이하일 경우에는 슬래그점도 저항효과가 미비하여 슬래그 포움성장의 억제효과가 적고 가스방출 촉진작용도 적어지게 되기 때문에 전기로집진더스트의 함량은 20-40%가 바람직하다.

또한, 스텐레스 슬래브 표면을 그라인딩시 발생하는 상기 스텐레스 그라인딩(T·Fe)의 부족으로 물리적 충겨고가 연소에 의한 포움층의 파열이 거의 없고 Cr₂O₃량 부족으로 점도저하 효과가 떨어지며, 15%이상에서는 유동성은 좋아지나 대기중 질소흡입속도가 증가하여 용강중에 질소가 상당량 증가하기 때문에 스텐레스 그라인딩 더스트의 합량은 5-15%가 바람직하다.

이하, 일실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예]

100kg고주파 유도용해로에서 주물선을 용해하여 1400±5℃ 온도를 유지시키면서 소결광을 일정량 투입하여 슬래그 포움용적이 일정하도록 하고 포움높이가 20cm가 되는 시점에서, 하기 표 1의 화학성분을 갖는 형석, 석회소성슬러지, 스텐레스 그라인딩 더스크 및 전기로집진더스트가 하기 표 2와 같은 배합비로 조성된 발명제 및 종래제를 투입하였다.

[표 1]

[표 2]

이렇게 한 다음, 포움이 완전히 진정될 때까지 소요되는 시간을 측정하고, 상기 본 발명체 및 종래제의 투입시 발생되는 분진과 화염상태를 동시에 육안판정하였다.

또한, 슬래그 포움진정제 투입에 용철중의 성분에 미치는 영향을 분석하기 위하여 진정제 투입전후에 3mmø석영관으로 시료를 채취하고 CaO, SiO₂분석을 위한 슬래그를 포움진정후에 재취하였으며 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표 3에 나타난 바와 같이 슬래그 Foam 진정 소요시간은 본 발명에서 21-26초, 종래제 47초로써 거의 2배나 소요되며, 진정제 투입량은 본 발명(B·C)에서 15kg/t·s 종래체는 40kg/t·s으로써, 본 발명에 의한 진정제의 투입량은 종래제의 40%에 해당할 정도로 대폭 감소되었다.

또한 이와 같은 진정효과를 입증할 수 있는 슬래그중의 CaO, SiO₂함량은 본 발명에서 48-57%, 11-14%인 반면, 종래제에서는 31.5%, 27.4%로써 본 발명에서는 CaO/SiO₂(염기도)비가 약 4이고 종래제는 약 1.0으로써 슬래그의 점도는 본 발명의 경우 종래제보다 훨씬 낮아서 유동성이 극히 우수하므로 슬래그포움 성장이 억제되고 가스방출이 신속, 원할하여 전로밀폐정련시나 고속취련시의 급격한 슬래그 포움 발생에 의한 슬로핑현상을 효곽적으로 방지하게 된다.

한편 투입시 화염과 분진이 극심한 기존품에 비하여 본 발명은 분진과 화염이 전혀없어서 환경공해를 완전히 방지할 수 있으며 특히 용강탈인율은 부수적인 효과로써 슬래그 염기도가 4로써 높기 때문에 33-38%나 되고, 냉연제나 극저탄소강에 있어서 저농도가 요구되는 질소량은 기존의 31ppm에 비하여 본 발명에서는 16-21ppm으로써 전로종점에서의 대기중 질소흡입속도를 저하시켜 강중 질소량을 낮게 유지시켜줌으로 알 수 있다.

본 발명에 따르는 슬래그 포움진정제의 작용, 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 조성물중 탄산칼시움은 CaCO₃→CaO+Co₂(gas)반응함으로써, 염기도를 높여 진정효과를 갖는 CaO와 CO₂가스가 동시에 생성되므로써 슬래그 Foam을 깨주는 효과를 가지며, 형석은 잘 알려진 바와 같이 슬래그의 점도를 저하시켜 포움 성정을 억제하게 된다.

또한 CaO 함량이 45%이상인 석희소성슬러지와 CaO 함량 60% 이상인 전기로집진더스트는 CaO를 다량공급하므로써, SiO₂증가에 의한 슬래그의 점도 증가를 저하시켜 포움을 억제시키며, T,Fe가 50%이 상인 스텐레스 그라인딩 더스는 산화크롬(Cr₂O₃)을 14% 이상 함유하고 있어서 슬래그 유동성을 증가시킬 뿐만 아니라, 포움층을 파괴해주는 금속철분과 연소시 필요한 산소를 공급해주는 산화철이 함께 유도되어 있으므로 슬래그 포움층에 팽배된 가스의 제거, 방출을 신속하게 촉진시키므로써 슬로핑현상을 사전을 방지할 수 있고 특히 분진이나 화염발생이 전혀 없어서 작업성은 물론 환경공해방지에도 매우 효과적이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하여 첫째, 슬래그 Foam 진정소요시간이 짧으므로 전로밀페정련과 고속취련조업시 슬로핑(Slopping) 예지에 대한 포움을 신속히 지정시킬 수 있어서 작업성 개선과 출강실수율이 향상되고, 둘째, 진종체 투입량감소로 전로조업원단위와 투입작업부하가 경감되며, 셋째, 용강탈인율이 평균 35%이고, 질소가 10-15ppm 더 낮으므로 냉연고급재, 극저탄소강 제조를 더욱 안정화시킬 수 있고, 넷째, 투입시 분진과 화염이 전혀 발생치 않으므로 환경공해를 완전하게 방지할 수 있으며 대부분 조성물들이 체철소 부산물이므로 공급 안정과 가격이 저렴하게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 중량%로, 탄산칼시움(CaCO3) 25-35%, 형석 5-15%와 CaO를 45% 이상 함유한 전기로집진더스트 20-40%와, T·Fe 50% 이상 함유한 스텐레스 그라인딩 더스트 5-15%로 조성된 것을 주성분으로 하고, 여기에 점결제로서5%의 벤토나이트와 점코가 혼합되는 것을 특징으로 하는 슬래그 포움(Foam)진정제.