KR970007201B1 - 용철제련용 단광형 플럭스(Flux) - Google Patents

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Description

용철제련용 단광형 플럭스(Flux)

제1도는 용철의 탈인시 시간에 따른 탈인율의 변화를 나타내는 그래프이다.

제2도는 후락스 샘플형성과 크기에 따른 탈류효과를 나타낸 그림이다.

제3도는 본발명상의 탈류제 B 샘플만의 투입에 따른 B 샘플사용원단위(Kg/TON)에 대한 탈류후의 용철내 잔존 S 량의 변화도이다.

본 발명은 생석회 및 기타 플럭스조성화합물을 분말상태로 혼합하여 압축성형하여 만든 통상 20kg/㎠ 이상의 강도를 가진 일정크기의 괴(덩어리)상태의 용철제련용 플럭스(flux)에 관한 것이다. 즉, 일반 전기로 및 전로등의 제강공정에서 용철의 품질을 확보하기 위하여 필수적으로 사용해야 할 탈류로서의 제강조업을 포함하는 용철 플럭스에 관한 것이다.

강의 재질에 있어서, 황과 인은 강의 취성을 일으키는 해로운 원소이다. 따라서 제강공정에서는 이들 원소를 제거시키는 것이 중요한 일중의 하나이다. 황 또는 인을 제거시키는 방법으로는, 일반적으로 탈류제로서의 플럭스를 용철중에 첨가하여 반응시키는 방법이 널리 이용되고 있다.

이미 공지된 플럭스를 이용한 용철의 정련 방법을 살펴보면, 괴상의 생석회와 기타 첨가물을 용철 상부에 투입하여 정련하는 방법(종래방법 1이라 함)과 분말상태의 생석회와 기타 첨가물들을 혼합하여 용철중에 취입(injection)하는 방법(종래방법 2라 함)이 알려져 있다. 그러나, 종래에 알려진 방법을 보면, 종래방법 1은 생석회등을 각각 용철위에 단순히 첨가만 하기 때문에 조업이 매우 간편한 점이 있지만, 생석회가 괴상이기 때문에 반응속도가 늦을 뿐만 아니라, 첨가제중에 생석회의 용해속도를 향상시키고 반응효율을 개선하고자 첨가하는 형석과 같은 매용제는 용해속도가 생석회에 비해서 빠르기 때문에 반응에 앞서 매용제에 의한 내화물의 침식이 심하고 반응도 매우 불균일하게 일어나는 문제점이 있다.

한편, 종래방법 2와 같이 생석회 및 기타 플럭스성분을 가진 혼합물을 분쇄 및 혼합하여 용철중에 취입하여 정련하는 경우에는 종래방법 1보다는 반응 면적이 넓기 때문에 정련효과는 좋으나, 복잡하고 값비싼 취입장치를 특별히 구비하여야 하고 유지비가 높기 때문에 철강제조원가가 매우 높은 뿐만 아니라 다량의 분진(dust)이 발생되기 때문에 공해 방지 시설을 필요로 하는 문제점이 있어 일반적으로 이를 사용하는 데에 많은 제약이 따른다.

즉, 전자와 같이 괴(塊))상태의 생석회만을 투입하여 사용하였을 때는 용철중의 S분(유황)를 최대로 제거하는 기능이 부족하기 때문에 목표하고자 하는 S분을 제거하기 위해서는 많은 양의 생석회를 투입하여야 하고 이로 인해 다량의 슬라그량이 증가함은 물론 철강제조 원단위도 상승 할뿐만 아니라 슬라그 처리도 상당한 환경공해 유발요인을 가지고 있었다. 또한 후자의 경우, 즉 생석회 및 기타화합물을 혼합하여 용철중에 투입하므로써 탈류처리 할 경우 탈류효과는 생석회 덩어리만을 사용했을때 보다는 효과가 좋으나 이는 투입장치를 특별히 설치하여야 할 뿐아니라 또 다량의 분진발생이 유발되어 또다른 공해방지 시설이 필요하게 되고 플럭스가 분말상태이기 때문에 용철중에서 부상할 때문 반응이 일어나고 탕면부유시는 일부비산과 동시에 잔여 Flux는 큰 비중차 때문에 용철과의 표면접촉이 용이치 않아 반응이 잘 안 되거나 분균일하여 탈류제로서의 제 기능을 다하지 못해 탈류처리시간도 많이 소모되었다.

따라서 본 발명은 이러한 종래결함을 개선하기 위하여 생석회 및 기타화합물을 미분쇄 후 혼합하여 다시 일정크기의 단광형태로 브리켓트(Briquette)화 한 것으로, 플럭스가 운반 및 보관중 파손되지 않고 용철중에 투입하여도 비산되지 않아 분진이 발생되지 않으며 일정높이에서 낙하하여 용철과의 접촉반응이 완벽하게 이루어지면서 용해와 동시에 짧은 시간동안 용철중 유황분 S와 반응을 일으켜 처리할 탈류효과를 발휘할 수 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명상의 플럭스로서는 생석회 및 기타 플럭스(flux)조성을 이루는 형석(CaF2)등의 화합물 예컨데 생석회(CaO) 70 중량%이상, 90중량%이하, 형석(CaF₂)2∼6중량%, 탄소(C)5∼10중량%, 산화나트륨(Nz₂O)2∼6 중량%의 화학조성으로 된 것을 미립상 또는 분말상으로 혼합하고 이를 통상의 기술에 의하여 고압으로 압축하여 일정크기(size)를 가진 단광(briquette)으로 제조한 것을 정련로에 투입하되 그 단위크기를 통상 중량 50∼300 그램(g) 범위내에서 선택하여 사용한다. 이 단위크기는 50g 이상의 것이 핸들링하기도 좋고 비산이 안되나 300g 이상으로 하면 반응면적이 작아져 오히려 반응에 부정적인 영향을 미친다.

여기에서 생석회(CaO)를 70∼90중량%로 한 것은, 종래의 경우 대부분 생석회를 투입했으나, 본 발명의 경우 생석회(CaO)의 점유율을 줄이되 적어도 70중량%이상으로 하므로써 너무 급격한 변화를 방지하고. 또한 용철중의 유황(S)분 제거기능을 향상시키기 위하여 최소한 70중량%이상으로 하였으며, 그러나 90중량%이상으로 할 경우 탈류제거기능이 열화됨에 따라 70∼90중량%를 적정범위로 잡았다.

형석 2∼6중량%는, 형석의 유동성향상에 기여하기 위한 효과가 2중량%이상인 경우 나타나나, 로벽의 침식이 심하므로 6중량%를 넘지 않도록 하였으며, 산화나트륨 또한 형석과 같은 이유로 첨가하였다.

산화나트륨의 경우에는 특히 용강아래부분에서의 반응성이 좋아 이를 첨가한 것이다. 탄소가루 5∼10중량%를 혼합한 이유는 용강속에서의 탄소의 산소와의 반응에 따른 버블효과를 기대한 것으로 5중량%이상의 경우 효과가 좋으나 10중량%이상일 경우 용강성분에 영향을 미치므로 이 범위로 정하였다.

이하, 실시예를 통하여 본발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예 1

생석회 및 기타 화합물을 1.0 m/m 이하로 각기 미분쇄 한 후 표 1과 같은 조성을 갖도록 이를 혼합하고 이를 직경이 20밀리미터이고 길이가 20밀리미터인 크기의 원통형으로 브리켓팅(Briquetting)하여 단광형 플럭스(Flux)를 제조하였다.

표 2와 같이 A, B, C 형태의 단광형 플럭스와 평균 40 미리미터 크기의 순 생석회괴(塊) 및 표 1과 같은 조성을 가진 1.0 미리미터 이하의 분말 플럭스의 샘플

탈황제의 조성

[표 1]

탈류제의 형상

[표 2]

선철의 성분

[표 3]

을 비교시험 하기 위하여 다음 표 3과 같은 조성을 갖는 주물선(pig iron) 20킬로그램을 대기유도로에서 용해시켜 1600℃로 유지 시킨 다음, 플럭스 150 그램을 첨가하고 20분간 유지시켰다.

표 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 경우는 종래방법 1 보다는 탈활능이 현지히 향상되었으며, 종래방법 2에 비해서는 분진발생량이 현격하게 감소되었음을 알 수 있으며 또한 종래방법과 본발명의 탈황율과 백필터(bag filter)에 포집된 분진량을 비교한 것이다. 이 때 탈활율은 플럭스를 첨가하여 전의 선철의 황(S)함량에 대한 감소된 황(S)함량의 비율로써 다음식과 같이 계산하였다.

이와 같이, 탈황율이 향상되는 이유는 일정한 비율로 혼합된 후 단광형으로 제조된 본발명의 플럭스에서 생석회의 용해를 촉진시키는 형석의 역할이 충분히 발휘되었기 때문이다.

즉, 종래방법 1의 경우는 괴상으로 생석회와 형석이 각각 분리되어 참가되었기 때문에 형석이 생석회를 충분히 용해시키는 데에는 한계가 있으나, 본발명의 경우는 적정배합비가 반응이 종료될 때까지 일정하게 유지될 수 있어 반응효율이 충분하게 발휘되었기 때문이다.

분진발생량도 종래방법 2는 물론 종래방법 1보다도 적게 발생된 것은, 본발명의 단광플럭스는 종래방법의 플럭스보다 강도가 매우 높아 이동 및 투입시에 발생되는 분말의 량이 적었기 때문이다. 종래방법 2에서 분진이 심하게 발생되는 이유는 전술한 바와 같이 고압의 가스를 이용하여 미분의 플럭스를 취입하기 때문에 미처 용철에 포집되지 못한 플럭스들이 비산되기 때문이다.

한편, 샘플형성과 크기에 따라 탈류(탈황)정도를 확인하기 위하여 표 2와 같이 브리켓팅하여 샘플종류별로 각각 150gr, 100gr, 50gr을 용철상부에 투입후 분석한 결과 제1도에 나타낸 바와 같다.

이 그림에서 보면 분말 상태의 샘픔을 탈류반응이 극히 미진하여 탈류효과가 아주 적었으며 그 반면 합성 플럭스인 A, B, C 형태의 샘플은 아주 양호하였다.

순생석회 덩어리 상태의 샘플은 약간 탈류가 진행되었으나 활발하지는 못하였다. 합성플럭스는 근본적으로 용철중의 유황분 S와 생석회와의 반응을 활발히 진행시켜주도록 형성(CaF₂), 탄소분(C), 산화나트륨성분(Na₂O)등이 촉진제 역활을 함과 동시에 괴상태로서 용철과의 접촉반응이 쉽게 이루어졌기 때문이었다.

분말상태의 플럭스는 별도의 투입장치가 없는 한 탈류효과는 거의 없고 오히려 분진비산만 심할 뿐이었다. 샘플 중 B형이 가장 탈류효과가 좋았으며, 이는 용탕내에서의 반응중 분해 즉 괴상태의 샘플보다도 빨리 진행되었기 때문이었다.

실시예 2

표 5와 같은 조성을 갖는 용선 탈인 플럭스를 100 mesh 이하로 미분쇄한 후, 이를 직경이 20 밀리미터이고 길이가 20 밀리미터인 크기의 원통형으로 브리켓팅하여 단광형 플럭스를 제조하였다. 표 3과 같은 조성을 갖는 선철(Pig iron) 20 킬로그램을 대기유도로에서 용해시켜 1600℃로 유지시킨 다음, 플럭스 1.2 킬로그램을 15분 간격으로 4회로 나누어 300 그램씩 첨가하면서 용선시료를 채취하였다. 제2도는 종래방법과 본 발명에 있어서의 경과시간에 탈인율의 변화를 도시한 것이다.

이때, 탈인율은 플럭스를 첨가하기 전의 선의 인 함량에 대한 감소된 인함량의 비율로서 다음식과 같이 계산하였다.

그림에서 보는 바와 같이, 본발명의 경우는 종래방법 1보다는 실시예 1과 마

탈황율과 분진량

[표 4]

탈인제의 조성

[표 5]

탈인처리시 발생된 분진량

[표 6]

찬가지로 탈인능이 현저하게 향상되었다. 종래방법 2에 비해서는 반응초기에는 탈인율이 떨어지나 시간이 경과됨에 따라 이러한 격차가 감소되어 반응이 종료되는 시점에서는 오히려 본발명의 경우가 높은 탈인율은 나타내고 있다. 이와 같이 탈인율이 역전되는 이유는 다음과 같다.

종래방법 2의 경우에는 동시에 취입된 생석회와 밀스케일중 밀스케일의 반응속도가 빠르기 때문에 반응초기에 높은 산소포텐셜을 형성시킴으로써 탈인이 활발하게 일어나나, 시간이 경과함에 따라 밀스케일이 반응되어 소진됨으로써 산소포텐셜이 감소되어 탈인능이 급격하게 저하되기 때문이다. 그러나, 본발명의 경우에는 플럭스중의 생석회와 밀스케일의 조성비가 항상 일정하게 유지되기 때문에 탈인효과를 지속적으로 유지시킬 수 있었기 때문이다.

표 6은 종래방법과 본발명의 백필터에 포집된 분진량을 비교한 것으로 표 3과 마찬가지로 본발명의 경우가 종래방법에 비해서 분진발생량이 적은 것을 알 수 있다.

한편, 전 시험에서 B 샘플이 형상적으로 가장 양호한 결과를 얻어서 B 샘플에 대해서만 투입량에 따른 탈류후의 용철 S량을 조사하여 그 결과를 제3도에 나타냈다.

여기에서 알수 있는 바와 같이 용철중 초기 [S]는 0.030 중량%이었던 것이 탈류제 투입과 동시에 그 농도가 저하하나 사용원단위 6kg/TON 이상에서부터 용철중 S 농도가 낮아서 플럭스와의 접촉기회가 적어짐에 따라 반응효과가 차츰 감소하여 8kg/TON 이상에서는 S 농도 0.002중량%로써 더이상 나타나지 않았다. 따라서 본 탈류제 샘플시료는 사용량의 증가에 따라 탈류효율이 좋으며 대략 6.5kg/TON 원단위 부근에서 사용시 가장 경제적인 탈류작업을 할 수 있음을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명의 단광 플럭스에 의한 용철의 제련방법은 제강을 포함하는 정련조업에 있어서, 정련효율을 높이고 분진발생량을 줄임으로써, 환경공해를 최소하 시킬 수 있는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 용철제련용 플럭스(flux)에 있어서, 생석회 및 기타 플럭스성분조성의 것을 미립상 또는 분말상의 것으로 만들어 혼합하고, 그 조성비는 생석회(CaO) 70중량%~90중량%, 형석(CaF₂) 2∼6중량%, 탄소(C) 5∼10중량%, 산화나트륨(Na₂O) 2∼6 중량%로 하고, 단위중량 50~300g의 범위로 괴상화 하여 용철제련에 투입하도록 한 용철의 탈류제.