KR950010711B1 - 용선용 동시 탈린, 탈황제 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용선용 동시 탈린, 탈황제

본 발명은 용선용 동시 탈린, 탈황제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 소결 더스트 및 소다회를 복합 첨가하여 조성되는 용선용 동시 탈린, 탈황제에 관한 것이다.

일반적으로 용선의 탈린반응은 하기(1)식과 같이 용선중 [P]가 첨가된 산화제와 반응을 하여 (P₂O₅)를 생성하며, 이는 슬래그(slag)중 (CaO)에 의해 하기 (2)식과 같이 안정된 화합물을 생성함으로서 진행된다.

2[P]＋5FeO＝(P₂O₅)＋5Fe………………………………………………(1)

3(CaO)＋(P₂O₅)＝(3CaO.P₂O₅)…………………………………………(2)

한편, 탈황반응은 하기 (3)식과 같이 용선중 [S]가 슬래그내 염기성 산화물인 CaO와 반응하여 안정한 화합물을 형성하고 [0]를 생성한다.

(CaO)＋[S]＝(CaS)＋[0]…………………………………………………(3)

따라서 탈린반응은 산소분압과 슬래그의 염기도(CaO/SiO₂)가 높은 조건에서 효율적이지만, 탈황반응은 산소분압이 낮고 염기도가 높을수록 유리하다. 용선 탈린조업에서는 탈린효율을 높이기 위하여 탈린제 내의 산화제 비율을 높이거나 기체산소를 사용하므로, 산소분압이 높아 용선의 동시 탈황을 기대하기가 어렵다. 따라서 일반적으로 탈린과 탈황조업을 별도로 구분하여 실시하고 있으며 이에따른 처리시간 연장, 용선온도 저하등이 문제시 되고 있다.

지금까지 알려진 용선용 탈린제는 밀스케일(Mill Scale), 전로슬래그, 소결더스트 등을 산화제로 사용하고, 슬래그 염기도확보를 위한 생석회(CaO)와 슬래그 유동성 확보를 위한 형석(CaF₂)등의 매용제를 첨가하고 있다.

탈린제의 산화제로 일반적으로 사용되는 밀스케일의 경우, 파쇄비용으로 비경제적이며 입도의 불균질로 본체 취입시 디스펜서(dispenser)내의 막힘현상등이 문제시 되고 있다. 또한, 밀스케일내 뷔스타이트(Wustite : FeO) 함량이 불균일하여 산화재로서의 효율이 저조한 편이다.

전로 슬래그를 산화제로 사용할 경우, 슬래그 산화철(Fe_tO)를 회수할 수 있는 잇점과 아울러 고온에서 재화되었던 상태라는 점에서 슬래그의 조기 용융화를 촉진할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 전로슬래그내에는(P₂O₅) 성분이 함유되어 있어 탈린제의 원료로는 부적합하다.

한편 소결더스트는 소결광 제조공정의 전기칩진설비에서 발생하는 부산물로서 입도가 미세하고 산화력이 높을 뿐만 아니라, Fe₂O₃, CaO, SiO₂등이 함께 혼합되어 약 1300℃에서 열 이력을 거쳤기 때문에 반응성이 매우 우수하다. 또한 탈린제의 산화제로 사용되던 종래의 밀스케일과 대체시 저가의 탈린제 제조가 가능하여 조업의 경제성을 크게 향상시킬 수 있다.

소결더스트를 이용한 용선용 탈인제의 일례가 한국특허 공보 91-465호에 제시되어 있는데, 이 탈리제는 소결더스트의 함량을 전체 탈린제 중량의 60~73%, 생석회를 22~27%, 형석을 8~10%로 조성된 것이다.

그러나, 상기 탈린제의 경우에는 소결과 제조시 혼합되는 코크스때문에 소결더스트내에는 (S)가 약 0.24%로 높게 함유되어 탈린제의 원료로 사용시 경우에 따라 용선내에 상당량의 S가 픽업(pick up)되어 실용화는 문제가 있다.

본 발명자들은 소결더스트의 제반특성이 탈린제의 산화제로 적합하나 함유된(S)로 인해 실용화가 어려운 점을 착안하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 소결더스트와 생석회(CaO)를 주성분으로 하는 탈린제에 탈황능이 극히 우수한 소다회를 소량 첨가하므로서, 소결더스트내 (S)를 안정화 시킬뿐만 아니라 동시 탈린, 탈황이 가능한 용선용 동시 탈린, 탈황제를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 소결더스트 : 50~55중량%, 생석회 : 25~30중량%, 형석 : 8~12중량%, 및 소다회 : 8~12중량%로 조성되는 용선용 동시탈린, 탈황제에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상기 소결더스트의 함량은 소다회의 분해시 발생되는 CO₂가스의 산화력을 감안하여 50~55% 범위로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 소결더스트는 소결광 제조조건 변화에 따라 다소 차이가 있으나 대체적으로 CaO : 13~15중량%, SiO₂: 6~8중량%, 전철(T. Fe) : 40~50중량%, S : 0.3중량% 이하 및 소량의 불순성분으로 구성되어 있으며, 그 입도는 -150mesh 이하가 바람직하다.

상기 생석회의 함량은 탈린조업중 슬래그의 염기도를 3.5이상으로 유지하기 위해 필요한 생석회량에서 소결더스트에 함유된 생석회량을 제외한 값 즉, 25~30중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 형석의 함량은 용선온도범위(1300~1350℃)에서 슬래그의 적절한 유동성 확보를 위한 생석회/형석비율인 3.5를 유지하기 위한 양 즉, 8~12중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 소다회는 융점이 낮고 강한 염기성 산화물로 우수한 탈린제일 뿐만 아니라 탈황능이 특히 우수하여 용선용 동시 탈린, 탈황제로 널리 알려져 있다. 소다회는 용선에 투입되면 하기(4)식과 같이 분해되어 발생된 CO₂가스는 탈린반응에 필요한 산소를 공급한다. 이때 소다(Na₂O)는 생성된 (P₂O₅)와 하기(5)식와 같이 안정된 화합물을 형성하거나 하기 (6)식과 같이 용선중 [S]와 반응한다.

(Na₂CO₂)＝(Na₂O)＋CO₂(g)………………………………………………(4)

3(Na₂O)＋(P₂O₅)＝(3Na₂0.P₂O₅)…………………………………………(5)

(Na₂O)＋[S]＝(Na₂S)………………………………………………………(6)

그러나, 소다회는 단독으로 사용시에는 그중 상당량이 용선중 [C]등과 하기 (7)식과 같이 반응하여, 다량의 발생가스에 의한 용선의 스플래쉬(splash) 현상을 일으키고 Na 증기는 백연발생등 대기오염의 원인이 된다.

(Na₂CO₂)＋2[C]＝2Na(g)＋3CO(g)……………………………………(7)

따라서, 본 발명의 경우에는 소결더스트와 생석회(CaO)를 주성분으로 하는 탈린제에 소다회를 8~12중량%로 첨가하는 것이 바람직한데, 그 이유는 소다회가 12중량% 이상인 경우에는 반응효율은 좋으나, 소다회의 일부와 용선중의 [C]가 반응하여 Na 및 CO 개스를 과다발생시켜 용선의 스플래쉬 현상이 일어나므로 작업성이 저하되고, 8중량% 이하인 경우에는 탈황효율이 떨어져 동시탈린 및 탈황효과를 얻을 수 없기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

C : 4.5%, P : 0.1%, Mn : 0.3%, Si : 0.3%, S : 0.03%, 잔부 Fe 및 기타불가피한 불순물로 조성되는 선철을 50kg용량의 유도용해로를 이용하여 1350℃에서 용해하여 제조한 다음, 하기 표 1과 같이 조성되는 탈린, 탈황제를 용선량 기준으로 60kg/ton-HM로 5분간격으로 6회 나누어 분할 투입한 후 탈린, 탈황효율을 측정하고, 그 측정결과를 하기 표 3에 나타내었다.

한편, 하기 표 1에 있어 소결더스트의 조성은 하기 표 2와 같다.

하기 표 3의 탈린율 및 탈황율은 처리후 제거된 용선중 [P], [S]의 농도를 초기농도로 나눈 백분율(%)로 나타낸 값이다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 소결더스트계 탈린제인 비교제(B, C, E) 및 발명제(D)의 경우가 종래의 밀스케일 탈린제인 비교제(A)에 비하여 탈린율이 우수하며, 특히, 본 발명에 부합되는 발명제(D)의 경우가 탈린율이 가장 우수하고 소다화함량이 15중량%인 비교제(E)의 경우 산화제인 소결더스트의 함량이 상대적으로 낮아 탈린효율이 감소함을 알수 있다.

동시탈황율은 소다회가 10중량% 이상 첨가되는 발명제(D) 및 비교제(E)의 경우 90-95%로 극히 우수함을 알 수 있다.

또한, 슬래그의 유동성에 있어서는 형석함량이 낮은 비교제(A)의 경우가 가장 불량하고, 비교제(B, C)가 가장 양호함을 알 수 있다.

발명제(D)의 경우, 유동성은 보통수준이나 탈린처리후 슬래그의 배재효율을 감안할때 비교제(B, C)의 경우보다 바람직하다.

이상의 결과로부터, 소결더스트를 산화제로 하고 소다회가 10중량% 첨가된 발명제(D)가 탈린, 탈황에 있어 가장 우수함을 알 수 있다.

[실시예 2]

실시예 1로부터 도출된 탈린제 D를 실조업에 적용하여 그 효율을 조사하였다. 비교제로는 종래의 밀스케일 탈린제인 비교제 A와 소다회를 첨가하지 않은 소결더스트 탈린제인 비교제 B를 선택하였다.

약 70톤의 용선에 사용된 각 탈린제의 원단위는 용선량 기준으로 40kg/ton-HM로 하였으며, 랜스(Lance)를 통하여 질소(N₂) 가스와 함께 분체취입하였다. 상부에서는 생석회와 소결반광을 각각 10kg/ton-HM 및 20kg/ton-HM을 투압하였고, 용선온도의 보상을 위하여 기체산소를 별도의 랜스를 이용하여 용선상부에서 취입하였다.

각 탈린제에 대한 탈린율, 탈황율, 탈망간율 및 슬래그상태를 조사하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

[표 4]

상기 표 4에 나타나 바와 같이, 본 발명의 발명제(D)는 탈린율이 90%로 비교제(A) 및 소다회를 첨가하지 않은 소결더스트 탈린제인 비교제(B)에 비하여 우수함을 알수있고, 특히 탈린조업의 비교적 산화성 분위기하에서도 동시 탈황율 55%를 나타내고 있음을 알수 있다. 밀스케일 탈린제인 비교제(A)는 동시 탈황율이 저조하고, 비교제(B)는 소결더스트내 (S)의 픽업에 의해 용선중 [S]가 증가하는 복황현상을 보이고 있음을 알 수 있다.

실시예 1의 경우보다 전체적으로 탈린율이 높고 탈황율이 낮은 이유는 실조업에서는 소결반광이 상부투입, 기체산소 취입등으로 산소분압이 높기 때문이다.

한편, 발명제(D)의 경우 처리후 [Mn] 농도가 증가되는 복망간 현상을 보이고 있는데, 이는 소다회의 첨가로 슬래그의 염기도가 증가함에 따라 슬래그중 NnO의 활동도를 상승시킴으로써 유가성분인 용선중[Mm]의 산화를 억제하고 혼입된 탈규(Desiliconization) 슬래그내 높은 함량(14-16%)의 MnO가 용선중으로 오히려 환원되었기 때문이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 소량의 소다회를 저가의 부산물인 소결더스트와 복합사용함으로서, 탈린효율 향상뿐만 아니라 소결더스트내 (S)의 안정화로 용선으로의 픽업을 방지하고 용선의 동시 탈황도 가능하여 별도의 탈황처리를 생략케하는등 경제적이고 효율적인 용선예비처리 제일뿐만 아니라 용선중 [Mn]의 산화를 억제함으로써 유가원소의 실수율을 높일 수 있는 용선용 동시 탈린, 탈황제를 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 소결더스트 : 50-55중량%, 생석회 : 25-30중량%, 형석 : 8-12중량%, 및 소다회 : 8-12%로 조성됨을 특징으로 하는 용선용 동시 탈린, 탈황제.