KR970004987B1

KR970004987B1 - 슬래그 조재제

Info

Publication number: KR970004987B1
Application number: KR1019940032268A
Authority: KR
Inventors: 최인섭; 허완욱; 이형복; 김만래
Original assignee: 포항종합제철 주식회사; 김만제
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1997-04-10
Also published as: KR960017864A

Abstract

내용 없음.

Description

슬래그 조재제

본 발명은 청정한 용강 제조에 있어서 작업 환경이 우수할 뿐만 아니라 슬래그에 의한 용강의 오염 억제 및 고효율의 강종 개재물 흡수를 목적으로 슬래그 상부에 첨가되는 슬래그 조재제에 대한 것이다.

일반적으로 전로 중심의 용강 제조 공정에서는 전로내 산호 취련을 함으로써 강중의 산소 농도가 600-1000ppm 잔류하게 되며, 용강 상부에 존재하는 슬래그중에 FeO+MnO는 25-35%로 매우 높은 상태이다. 이처럼 취련이 완료된 후의 용강 및 슬래그의 산소 포텐셜(Potential)은 매우 높기 때문에 청정강을 제조하기 위해서는 전로 이후에서 이들을 낮추기 위한 일련의 정련 작업이 불가피하다. 이러한 일련의 조작을 탈산이라하며, 탈산 대상에 따라 용강 탈산, 슬래그 탈산으로 구분한다.

또 탈산 방법에 따라 용강과 슬래그를 동시에 탈산하는 방법과 슬래그만을 탈산하는 방법이 있으며, 탈산제로는 용강의 경우 Al, Fe-Si, Fe-Mn등이 있으며, 슬래그의 경우에는 고순도 알루미늄 또는 알루미늄드로스 등을 구입하여 실시하고 있다.

슬래그 탈산에 있어서 기본적으로 갖추어야 할 조건은 전술한 바와 같이 슬래그의 산소 포텐셜을 효과적으로 낮추어 주어야 함은 물론, 탈산제 투입에 따른 작업 환경의 악화가 없어야 한다.

또한 슬래그의 조성은 강중에 잔존하는 산화성 개재물을 흡수할 수 있는 능력이 커야 한다.

종래에 슬래그 탈산제로서 사용되는 알루미늄은 일본 특허 공개 91-153816, 91-193815에 공지된 바와 같이 슬래그중 용강 오염원인 Fe_tO, MnO의 농도를 저감시키는데 효과적인 물질이다.

그러나 이러한 알루미늄은 95% 이상의 Al을 함유하고 있기 때문에 고가이며, 펠렛트(Pellet)상이기 때문에 슬래그 또는 용강과 급격한 반응을 하여 투입직후 심한 분진과 함께 화염이 발생하므로 작업성이 매우 열악하다.

또 전로 출강시 용강을 탈산하지 않는 극저탄소강의 경우는 탈산제가 슬래그외에 용강까지 과도하게 탈산시킴으로서 RH처리시에 부족분의 산소를 오히려 공급해야 하므로 작업 부하가 가중되는 문제가 있다.

알루미늄 이외에 슬래그 탈산제로서 종래 사용되던 알루미늄 드로스는 알루미늄을 제련할 때 나오는 부산물이다. 이러한 부산물의 알루미늄 형태는 일본 특허 공개 92-88117에 공지된 바와 같이 금속 알루미늄(Al) 및 알루미나, 알루미늄 질화물(AlN)등으로 되어 있으며, 이외에 나트륨(Na), 칼륨(K), 염소(Cl), 불소(F)등의 성분을 함유하고 있다.

이와 같은 것을 탈산제로 사용할 경우에 저렴하다는 잇점은 있으나 탈산제 제조시 뿐만 아니라 탈산제 투입 직후 다량의 유해한 백연이 발생하므로 작업성이 나쁠 뿐만 아니라, 환경을 오염시키는 문제를 안고 있다.

또한 이와 같은 알루미늄 또는 알루미늄 드로스는 용강 및 슬래그와 반응하여 알루미나(Al₂O₃)로 됨에 따라 슬래그 조성은 변하게 된다.

즉, 슬래그의 Fe_tO, MnO농도는 낮아지는 반면에 알루미나 농도는 증가한다. Fe_tO와 MnO는 용강 오염, 다시 말해서 용강 재산화를 일으킬 수 있는 성분이기 때문에 농도가 낮을수록 좋으나, 알루미나의 농도가 높으면 강중 비금속 개재물의 흡수능이 저하하게 된다. 이러한 관점에서 볼때, 알루미나만을 사용하여 슬래그를 탈산할 경우에는 슬래그 조성 제어에 효과적이지 못하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 최우선적으로 분진 또는 백연 발생을 극소화시킬 수 있어 작업 환경이 양호하며 슬래그 탈산에만 기여함과 동시에 슬래그의 비금속 개재물 흡수능이 탈산직전의 것에 비해 동등 이상을 확보할 수 있는 슬래그 조재제를 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도는 본 발명과 종래법의 FeO+MnO의 RH처리시 [O]의 비교 그래프도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 작업환경이 양호하고 슬래그 탈산 및 개재물 흡수능이 우수한 슬래그 조재제에 관한 것으로서, 금속 알루미늄 : 30-60중량%, CaCO₃: 20-50중량%, Al₂O₃: 10중량%이하, SiO₂: 10중량%이하, N : 0.2중량%이하, Na+K : 0.1중량%이하, Cl+F : 0.3중량%이하로 구성된 혼합물을 5-30mm로 입상화함을 특징으로 하는 슬래그 조재제를 제공하는 것이다.

이하에서는 양호한 실시예와 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 슬래그 조재제는 무엇보다도 작업환경에 주안점을 둔 것이 특징이다. 즉 조재제 투입 직후에 분진 또는 백연 발생을 극소화하여 작업성을 개선한 것이다. 이와 같은 분진 또는 백연 발생을 극소화하기 위해서는 Al의 폭발적인 반응을 억제시켜야 하며, 또한 N, Na, K, Cl, F등의 성분을 최소화하여야 한다.

본 발명에서는 이러한 관점에서 Al공급원(Source)을 95중량%이상의 금속 Al을 함유하고 있고, 크기가 5mm이하인 박편으로된 것을 사용한다.

또한 알루미늄에 의한 슬래그중 Fe_tO와 MnO농도 저감과 동시에 슬래그의 비금속 개재물 흡수능을 확보하기 위해서는 조재제에 CaO성분이 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 성분의 원료로는 생석회(CaO)와 석회석(CaCO₃)을 들 수 있는데, 생석회는 잘 알려진 바와 같이 수분과 접촉하게 되면 소석회로 변하기 쉬운 것으로서 조재제 제조 또는 취급과정에서 많은 주의를 요하는 원료이다.

그러나 석회석은 안정된 원료로서 상기와 같은 문제점을 배제할 수 있으며, 또 이것은 900℃ 이상에서 분해하는 특징을 갖고 있기 때문에 고온에서 분화될 수 있는 잇점이 있다.

따라서 본 발명에서는 박편상의 알루미늄과 1mm이하 크기의 석회석을 주원료로 하여 입상의 슬래그 조재제를 제조한 것이다. 이러한 입상의 조재제가 슬래그와 접촉하게 되면 석회석이 열분해를 일으키기 때문에 슬래그에 교반을 동반한 탈산반응이 일어나게 된다. 한편 조재제를 입상화하기 위해서는 결합제가 필수적이며, 분진 또는 백연 발생을 극소화하기 위해서는 무기질 결합제를 사용해야만 한다. 이러한 원료로는 시멘트류가 바람직하다.

이와 같은 것들로서 제조된 본 발명의 조재제에 대하여 화학성분으로 볼때, 금속 알루미늄(Al)은 30-60중량%가 바람직하였다. 즉, 금속 알루미늄이 30중량% 미만일때는 슬래그 탈산력이 부족하며, 60중량%를 초과할 경우에는 백연 및 분진이 과다하게 발생한다.

한편 CaCO₃성분(결합제에 함유된 CaO성분을 포함)이 20중량% 미만일 때는 슬래그 교반력이 적기 때문에 탈산력이 저하하며, 50중량%를 초과할 경우에는 CO가스가 다량 발생하므로써 분진이 과다하게 발생하여 작업성이 악화된다. 따라서 CaCO₃성분은 20-50중량%가 바람직하다.

한편 Al₂O₃와 SiO₂성분은 강중 개재물 흡수능에 영향을 주는 성분들로서, 이러한 성분들은 결합제 및 석회석에 기인되며, 가능한한 그 함량이 적어야 한다. 따라서 본 발명에서 Al₂O₃와 SiO₂성분은 10중량%이하에서는 강중 개재물 흡수능에 영향은 없다.

또한 분진 또는 백연 발생의 원인이 되는 N, Na, K, Cl, F등은 제반 원료에 의해 불가피하게 함유되는 성분들로서 조재제에 적게 함유될수록 좋다.

이러한 관점에서 볼때, 본 말명에서는 N : 0.2중량%이하, Na+K : 0.1중량%이하, Cl+F : 0.3중량%이하이면 상기와 같은 현상은 억제할 수 있다.

또한, 슬래그 조재제의 입도가 5-30mm로 한정되는 것은 입도가 5mm보다 작으면 작업성이 불량하고 용강 표면에 부유하여 반응성이 불량하며, 30mm보다 큰 경우에는 멜팅 속도가 늦어져 반응성이 나빠지기 때문에 5-30mm로 한정한 것이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

일반적으로 슬래그 조재제를 포함한 용제류들은 순수 시약을 사용하지 않는한, 금속 알루미늄, 석회석 이외에 여러 가지의 성분을 함유하고 있으며, 그 함량은 원료 선택에 따라 다르다. 본 발명에서는 실용성 극대화를 고려하여 금속 알루미늄(Al), CaCO₃, Al₂O₃, SiO₂, N, Na, K, Cl, F등의 성분을 기준으로 표 1과 같이 조성을 변화시켰다. 각 시험예에서 잔여량은 상기 제시한 이외의 기타 불순물이다.

● : 양호, △ : 보통, × : 불량

표 1의 CaCO성분은 전술한 바와 같이 결합제에 함유된 CaO성분을 CaCO로 환산하여 백분율로 나타낸 것이다.

본 발명에서는 백연 및 분진 제거를 최우선으로 하고, 그외 교반력 및 탈산력(산소 잔류량으로 나타내짐)이 양호한 적정 범위를 도출하기 위해 표 1과 같은 조성이 되도록 알루미늄, 석회석, 무기결합제를 혼합한 다음 입상화하였다.

이와 같이 제조된 슬래그 조재제들에 대하여 100kg 유도용해로를 이용하여 동일 강종 및 슬래그 조성으로 용해한 다음, 각각 200g을 투입하여 백연 또는 분진 발생과 슬래그 교반 및 탈산 정도를 관찰하였다.

본 실시예에서는 각각의 조성에 대해 상대 평가를 하였으며, 여기서 양호는 야금학 및 조업상에 문제가 없을 의미하며, 보통은 종래재보다 상회하는 특성을 갖은 바 실용상에 문제가 없음을 의미한다. 즉 백연 및 분진은 발생정도가 낮을수록, 교반력 및 탈산력은 클수록 양호함을 의미한다.

이와 같은 일련의 결과를 보면 표 1에 나타낸 바와 같이 알루미늄 함량이 높을수록 백연이 많이 발생하는 반면 탈산력은 저조하다. 한편, 석회석의 함량이 높을수록 분진이 많이 발생하나 교반력은 높으며, 반면에 탈산력은 저조하다. 따라서 상기 4항목에 있어서 종래재보다 상회하는 특성을 갖는 보통이상을 모두 만족하는 조성은 본 발명예(B-1, B-2, B-3, B-4)이다.

실시예 2

일반적으로 슬래그가 용강을 요염시키지 않기 위해서는 슬래그중에 FeO+MnO 함량은 낮으면 낮을수록 좋지만 용강 미탈산강은 슬래그중 FeO+MnO가 5중량%이하가 되면 양호한 품질의 제품을 얻을 수 있다. 본실시예에서는 종래 조재제, 즉 펠렛트상의 금속 알루미늄과의 비교를 위해 300톤 래들에 수강된 용강에 대하여 탈산 효과를 살펴보았다. 이때 용강중 산소는 600-1000ppm수준이였으며 투입된 조재제는 모두 1.5kg∼3.5kg/T. S이었으며 슬래그 조재제 조성은 표 1의 B-2이었다.

종래 조재제와는 비교는 RH탈가스 처리전의 슬래그중 FeO+MnO함량과 용강중 산소로 하였다. 그 결과는 도 1에 나타내었다.

도 1에서 알 수 있듯이 본 발명의 슬래그 조재제는 종래의 것보다 슬래그 탈산에 효과적이었으며, 슬래그중에 FeO+MnO의 농도가 5중량% 이하인 강을 제조할 수 있게 되었다. 또한 투입직후에 분진 또는 백연발생이 종래의 것에 비하여 50%이상 감소하는 효과가 있었다.

이와 같이 본 발명의 조성으로 제조된 슬래그 조재제는 전술한 바와 같이 최우선적으로 분진 또는 백연 발생을 극소화시킬 수 있어 작업환경이 양호하며, 야금학적으로도 슬래그에 의한 용강 오염을 극소화할 수 있다.

또 본 발명의 조재제는 수강완료 직후 뿐만 아니라 그 이후의 정련 공정에서도 적용이 가능하며, 특히 슬래그중 FeO+MnO의 농도를 5중량% 이하로 낮출 수 있기 때문에 극저탄소강 제조에 효과적이다.

Claims

금속 알루미늄(Al) : 30-60중량%, CaCO₃: 20-50중량%, Al₂O₃: 10중량%이하, SiO₂: 10중량%이하, N : 0.2중량%이하, Na+K : 0.1중량%이하, Cl+F : 0.3중량%이하 및 잔여량의 불가피한 불순물로 조성되고, 그 입도가 5-30mm인 것을 특징으로 하는 분진 또는 백연 발생이 적고, 슬래그 탈산 및 강중 개재물 흡수능이 양호한 슬래그 조재제.