KR970005197B1 - 레이들 슬래그를 매용제로 투입하는 전로 취련방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

래이들 슬래그를 매용제로 투입하는 전로 취련방법

제1도는 반응시간에 따른 용철중의 인(P)의 거동을 나타내는 그래프.

제2도는 형석 및 레이들 슬래그를 매용제로 투입하여 전로취련후 염기도에 따른 종점 인(P)의 변화를 나타내는 그래프.

제3도는 형석 및 레이들 슬래그를 매용제로 투입하여 전로취련후 염기도에 따른 종점 Mn의 변화를 나타내는 그래프.

본 발명은 레이들 슬래그를 매용제로 투입하여 취련하는 전로 취련방법에 관한 것이다.

전로 취련중에는 염기성 슬래그를 확보하고 불순 원호인 인(P), 유황(S), 규소(Si) 등의 안정적 저감을 위하여 약 25-30Kg/Ton-Steel 정도의 생석회가 부원료로 노내에 투입된다. 슬래그라 함은 전로(轉爐)에서 회수하려는 유가금속 이외의 무가치한 물질(유황, 인, 기타산화물)을 포함하고 있는 것을 의미하며 강과 슬래그는 비중차에 의해서 분리된다. 좋은 슬래그의 조건은 유기금속의 용해도가 적고 비중, 융점이 낮으며 점성이 낮고 유동성이 좋으며 불순물 포집능력이 크고 내화물의 침식이 적어야 한다. 전로내에서 취련중 슬래그 거동은 취련패턴, 부원료 투입방법 등에 따라 달라지며, 부원료란 좋은 슬래그를 형성하기 위해서 공급하는 물질로 생석회, 혁석, 돌로마이트, 규사, 소결광등이 있다. 투입된 생석회는 취련초기 규소(Si)의 산화와 더불어 급격히 재화되지만 취련 중기에는 고융점의 물질인 다이칼슘 실리케이트(dicalcium silicate, 2CaO·SiO₂, 융점 : 2130℃)라는 물질의 생성으로 재화가 정체되며 말기에 용강온도 상승과 더불어 미재화된 생석회가 재화되어 슬래그화된다. 이러한 과정에서 슬래그의 재화를 촉진시키고 유동성을 확보하여 반응성을 향상시키고 반응을 유리한 방향으로 이끌기 위한 매용제로서 형석(CaF₂)이 첨가된다.

하지만, 형석은 원료수급에 많은 문제가 발생되고 형석에 부착되어 있는 점토등의 이물질에 의해 호파(Hopper)막힘이 발생하며, 집진수내 불소(F)가 다량 함유됨으로 인하여 환경문제를 야기하는등 사용상 많은 문제점을 갖고 있다.

한편, 종래의 형석 이외의 매용제투입방법으로는 칼슘 페라이트(Ca-Ferrite, 2Cao·Fe₂O₃)계, 망간광석-형석계 및 붕소산화물계등을 매용제로 투입하는 방법등이 있다.

그러나 칼슘 페라이트계의 경우 (Fe₂O₃)계, 망간광석-형석계 및 붕소 산화물계등을 매용제로 투입하는 방법등이 있다.

그러나 칼슘 페리이트계의 경우 Fe₂O₃함량이 많아지면 냉각능이 크게되어 사용상 제약을 받게 되며 이의 보상을 위해 TiO₂, Al₂O₃등을 첨가할 경우 슬래그 발생량이 증가하므로 슬래그의 전로외 분출을 야기시킬 수도 있다.

또한, 망간광석-형성계의 경우 별도의 단광처리가 필요하며 이에따라 제조원가 상승 측면에서 불리하다. 또한, 붕소 산화물계는 붕사(Resorite, Na₂B₄O₇·4H₂O), Colemanite(Ca₂B₆O₁₁·5H₂O)등이 있으나 수급상의 어려운으로 인하여 실조업에서 사용하기에는 무리가 있다.

본 발명자들은 상기한 종래방법들의 제반문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 레이들 슬래그가 슬래그 탈산 및 개질기술의 향상으로 융점이 낮고 염기도가 높은 특성을 갖고 있음에도 불구하고 재활용되지 못하고 대부분 매립되어지고 있다는데 착안하여 폐기물인 레이들 슬래그를 전로 매용제로 활용하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 전로 취련 방법에 있어서, 중량%로, CaO : 30-5%, SiO₂: 15% 이하, MgO : 15% 이하, MnO : 15% 이하, Al₂O₃: 20-50%, T·Fe : 20% 이하, P₂O₅: 1% 이하 및 S : 0.05% 이하로 조성되는 레이들 슬래그를 전로 취련 중 275톤 용강기준으로 3-5톤 범위로 투입하여 전로취련하는 방법에 관한 것이다.

제강조업은 고속의 산호를 랜스를 통하여 취입하여 용철중의 불순원소와 탄소를 제거하여 용강(溶鋼)을 제조하는 산화전련 조업이며 이때 발생된 산화물(SiO₂, P₂O₅등)이 용강내로 다시 환원되지 않도록 생석회 등의 염기성 부원료를 투입하여 안정한 상태로 유지하게 된다.

취련후 용강은 용기(래들)에 받아 노외정련, 연속주조의 과정을 거쳐 슬라브 생산하게 되는데 강의 청정정확보를 위해 생석회, 형석, 합성슬래그등을 투입하는 슬래그 개질(改質), 탈산(脫酸)처리를 실시한다. 이와 같은 슬래그의 개질 및 탈산은 생석회, 형성, 알루미늄 드로스(Aluminum dross)등을 레이들 상부에 투입함으로써 이루어진다. 이렇게 개질, 탈산처리된 전형적인 레이들 슬래그의 조성은 하기 표 1과 같으며, 이러한 레이들 슬래그는 고염기도, 저융점의 조성을 갖는 슬래그이나 현재 대부분 매립되어지고 이어 환경오염을 유발시키고 있다.

본 발명에서는 현재 대부분 매립되어지고 있는 상기 레이들 슬래그를 전로 매용제로 전로 투입하여 취련하는 것이다.

그러나, 상기 레이들 슬래그의 투입량은 상기 레이들 슬래그를 매용제로 투입하여 전로 취련한 종점 슬래그중의 AlO의 함량이 8중량% 이하가 되도록 조정되어야 한다.

왜냐하면, 종점 슬래그중의 AlO함량이 8중량% 이상이 되도록 레이들 슬래그가 첨가되는 경우에는 탈인율이 오히려 감소하게 되는, 탈망간율이 큰폭으로 상승하게 되기 때문이다.

이와 같이, 본원발명의 레이들 슬래그 매용제는 종점 슬래그중의 AlO가 8% 이하, 보다 바람직하게는 6-8%로 유지하도록 투입하는데, 구체적인 양으로 환산하면 275톤 용강 기준으로 3-5톤 정도입니다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

하기 표 2와 같이 조성되는 합성 슬래그를 제조하였다. 하기 표 2에서 종래제(1)는 일반적인 전로 슬래그에 형석을 2.5% 첨가한 것을 나타낸 것이며, 발명제(1) 및 비교제(A-B)는 일반적인 전로 슬래그에 상기 표 1과 같이 조성되는 레이들 슬래그를 각각 10%, 20% 및 30% 첨가하여 합성된 슬래그를 나타낸다.

상기 표 2에서 종래의 매용제인 형석을 첨가한 종래제(1)에 비하여 레이들 슬래그를 첨가한 발명제(1) 및 비교제(A-B)의 경우가 AlO의 함량이 상대적으로 높음을 알 수 있는데, 이는 레이들 슬래그중에 다량 함유돈 AlO성분이기 때문이다.

상기 표 2와 같이 조성되는 슬래그가 제화되는 온도를 알아보기위하여 측정기기인 heating microscope를 사용하여 연화점, 융점, 유동점을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

이때, 연화점은 시료의 모서리가 붕괴되는 시점을, 용융점은 시료높이의 2/3까지 붕괴되는 시점을, 유동점은 시료높이의 2/9까지 녹아내리는 시점의 온도를 측정하였다.

상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 연화점의 경우 형석을 사용한 경우(종래제(1))가 가장 낮았으나 용융점과 유동점은 레이들 슬래그를 첨가한 경우(발명재 및 비교제(A-B))가 더 낮은 수준임을 알 수 있다.

이것은 레이들 슬래그를 매용제로 사용할 때 전로 슬래그의 액상온도를 저하시키는 효과가 있음을 의미한다. 레이들 슬래그가 이렇게 우수한 재화능을 보인 이유는 레이들 슬래그가 융점이 가장 낮은 상태의 화합물의 조성으로 되어 있기 때문이다.

상기와 같이 제조된 합성 슬래그를 이용하여 유도 용해로시험을 실시하였다. 즉, 용해된 용철에 상기 표 2이 합성 슬래그를 투입하고 연속으로 샘플링을 실시하여 각각의 슬래그에 대하여 처리시간에 따른 탈인능의 변화를 조사하고, 그 결과를 제1도에 나타내었다. 제1도에 나타난 바와 같이, 슬래그중 AlO의 함량이 6%인 발명제(1)가 탈인능이 가장 우수하고, 비교제(A-B)의 경우는 탈인능이 감소하는 경향을 보이고 있음을 알 수 있다.

이것은 레이들 슬래그를 너무 많이 첨가하면 탈인능 측면에서 오히려 불리함을 나타내는 것이고 동시에 망간 손실도 커지게되며, 노체에도 악영향을 미치게 되는 것을 의미하는 것이다.

실시예 2

중량%로 CaO : 46.1%, SiO:5.0%, MgO :20%, AlO:31,6%, T·Fe : 5.12%, PO: 0.69%, 및 S : 0.19% 로 조성되는 레이들 슬래그를 매용제로서 최종 전로 슬래그의 AlO의 함량이 6.0%가 되도록 3ton/275ton-steel 투입하여 전로 취련하였다(발명예(1)). 또한, 형석을 매용제로 400-500Kg/275ton-steel 투입하여 전로 취련하였다(종래예(1)).

상기와 같이 전로취련한후 염기도에 따른 종점 P량의 변화와 종점 Mn량 변화를 측정하고, 염기도에 따른 종점 P량의 변화는 제2도에, 그리고 염기도에 따른 종점 Mn량의 변화는 제3도에 각각 나타내었다.

제2도에 나타난 바와 같이, 발명예(1) 및 종래예(1)의 경우 모두 염기도(CaO/SiO)가 증가할수록 종점 인(P)은 낮아지는 경향을 보이고 있는데 이는 산화제거된 인이 아래 반응식에 의해 안정화되는데 유리하기 때문이다.

상기 (1)식에서 오른쪽으로의 반응이 계속 일어나기 위해서는 산화생성물인(P₂O₅)가 역반응에 의해 재차 환원되지 않아야 하며 이 목적을 위해 생석회(CaO)가 첨가되어야 하고, 첨가된 생석회가 충분한 유동성을 갖도록 형석등의 매용제가 첨가되어야 하는 것이다.

제2도에서 종래예(1)의 경우와 발명예(1)의 경우 조업의 종점 인(P) 수준을 비교해 보면 거의 유사한 거동을 나타내고 있음을 알 수 있다.

또한, 제3도에 나타난 바와 같이, 발명예(1)와 종래예(1)의 경우는 종점 망간(Mn) 수준에 있어서도 거의 동등한 거동을 보이고 있음을 알 수 있다.

한편, 개질 레이들 슬래그 사용량이 증가할수록 알루미나(Al₂O₃)함량이 증가하게 되므로 슬래그의 액상온도를 저하시키는 즉 슬래그의 재화를 촉진시키는 장점이 있는 반면 알루미나에 의한 노체 내화물 침식이 증가하는 단점이 따르게 되지만, 종점 슬래그중 알루미나 함량이 6%가 되도록 레이들 슬래그를 투입하는 경우(발명예(1))에는 형석을 투입하는 경우(종래예(1))와 대비하여 내화물 침식에 영향이 거의 없었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 폐기되고 있는 레이들 스래그를 전로매용제로 사용하고 있는 형석을 대체하여 사용함에 따라 형석 사용비를 절감할 수 있고, 레이들 슬래그중에는 생석회가 30-50% 함유되어 있기때문에 전로 부원료로 사용되는 생석회량 절감이 가능하여 용강제조 원가 절감을 가능하게 할뿐만 아니라 집진수내 불소 함량도 현저히 줄일수 있어 환경오염을 방지할 수 있고 호파막힘등의 설비이상도 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 전로 취련 방법에 있어서, 중량%로 CaO : 30-55%, SiO₂: 15% 이하, MgO : 15% 이하, Al₂O₃: 20-50%, T·Fe : 20% 이하, P₂O₅: 1% 이하 및 S : 0.05% 이하로 조성되는 레이들 슬래그를 전로 취련중 전로에 275톤 용강 기준으로 3-5톤 범위로 투입함을 특징으로 하는 레이들 슬래그를 매용제로 투입하는 전로 취련 방법.