KR100544422B1 - 용강제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강공정에서 연속 주조를 종료하거나, 연속 주조 도중에 주조를 중지한 래이들에 남아 있는 슬래그와 용강을 재활용하는 방법에 관한 것으로서, 보다 경제적이고 보다 효율적으로 연주 래이들 슬래그와 잔탕을 재활용 할 수 있는 용강제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 2차 정련된 용강을 연주 래이들에 수강한 후, 연속주조기로 이송시켜 래이들내에 슬래그와 잔탕이 남을 때까지 용강을 공급하여 연속주조하는 공정을 포함하는 용강의 제조방법에 있어서, 상기 연속주조공정에서 발생된 연주 래이들내의 슬래그와 잔탕을 미리 용선을 담아 놓은 전용 래이들에 쏟아 부은 다음, 전용 래이들내의 용선, 래이들 슬래그 및 잔탕이 응고되지 않은 용융 상태로, 슬래그가 응고되어 있는 전로에 주원료로서 장입한 후 취련하여 용강을 제조하는 용강제조방법을 그 요지로 한다.

본 발명에 의하면, 용강 제조 원가를 낮추고 또한 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 발생을 저감시킬 수 있다.

용강, 잔탕, 슬래그, 래이들, 재활용, 전로

Description

용강제조방법{Method for Manufacturing Molten Steel}

도 1은 통상적인 제강조업을 나타내는 공정도

도 2는 종래방법에 따라 래이들 슬래그 및 잔탕을 재활용하는 공정을 나타내는 공정도

도 3은 본 발명에 따라 래이들 슬래그 및 잔탕을 재활용하는 공정을 나타내는 공정도

도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 공정 흐름도

본 발명은 제강공정에서 연속 주조를 종료하거나, 연속 주조 도중에 주조를 중지한 래이들(LADLE) (이하, "연주 래이들"이라 함)에 남아 있는 슬래그(SLAG) (이하, "래이들 슬래그"라고도 함)와 용강(이하, "잔탕" 이라고도 함)을 재활용하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연주 래이들에 남아 있는 래이들 슬래그 및 잔탕을 용선이 일정량 담겨진 래이들에 모아서, 쇳물이 응고되지 않은 용융 상태 그대로 전로에 장입하여 용강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제강조업은 도 1에 나타난 바와 같이 용선예비처리→전로정련→2차정련→연속주조공정으로 이루어진다. 용광로에서 철광석을 녹여 제조한 용선은 용선예비처리공정에서 유황과 인성분을 제거한다. 이러한 용선에는 탄소함량이 매우 높기 때문에, 탄소 제거를 위해서 용선을 전로에 담고 순산소를 취입함(이하, "취련"이라 함)으로써 일정 함량(0.04중량%)까지 용선내 탄소를 제거하는데, 이렇게 탄소가 제거된 용융철을 용강이라고 한다. 전로공정을 마친 용강은 래이들(LADLE)이라고 하는 용기에 담아 2차 정련 설비인 알에치(RH) 또는 래이들 퍼니스(LADLE FURNACE)로 이송하여 용강 성분과 온도를 균일하게 하거나, 용강내 잔존하는 가스성분을 제거하거나, 혹은 용강의 온도를 상승시킨 후, 연속 주조 공정에서 응고시킴으로써 제강단계의 최종 제품인 주편을 생산한다. 이러한 제강공정을 도 1에 나타내었다.

연속 주조 공정에 있어서, 래이들에 담겨진 용강은 래이들 바닥의 토출구를 통해 연속 주조기로 공급되며, 래이들내 용강의 대부분이 주조기에 공급되거나, 조업상의 부득이한 사정으로 주조를 중단할 경우에 래이들 바닥의 토출구가 폐쇄됨으로써 주조가 완료된다.

주조가 완료된 래이들 내부에 슬래그와 용강이 남는 이유는 다음과 같다. 주조중에 래이들 안에는 용강이 하부에, 비중이 가벼운 슬래그는 상부에 위치하게 된다. 그러나, 주조가 진행됨에 따라 점차 래이들 바닥에 까지 탕면의 높이가 낮아지게 됨으로써, 주조 말기에는 주조기 안으로 슬래그가 혼입될 우려가 있고, 주조기 안으로 용강이외의 불순물인 슬래그가 혼입될 경우 주편 품질이 나빠지기 때문에, 이것을 미리 차단하기 위하여 적정량의 용강이 남아 있을 때 주조를 종료한다.

또한, 조업상의 부득이한 사정으로 주조를 중간에 중단할 경우에도 마찬가지로 래이들 하부에 용강이, 상부에 슬래그가 존재하게 된다.

일반적으로 연주 래이들의 래이들 슬래그 및 잔탕은 도 2에 나타난 바와 같이, 슬래그 포트(SLAG POT) 및 팬(PAN)등 별도의 용기를 이용하여 받은 다음, 슬래그 야드(SLAG YARD)에 폐기하고 있다.

도 2에는 상기한 종래의 래이들 슬래그 및 잔탕의 재활용 공정이 나타나 있는데, 이를 참고로 하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제강공정에서 연주 래이들내 래이들 슬래그와 잔탕은 슬래그 포트에 쏟아 붓고, 그 용기를 슬래그 야드로 이송한 후, 그 곳에 슬래그 포트에 담긴 래이들 슬래그와 잔탕을 흩어 뿌려 냉각시킨 후, 응고되면 별도의 장치를 이용하여 일정한 크기로 파쇄하고, 슬래그와 철(鐵:STEEL)을 분리한다. 분리된 슬래그는 매립 또는 여러가지 용도로 처리되고, 철은 고철과 함께 전로에 장입되어 용강 생산량을 보충하는데 사용된다.

상기한 바와 같이, 종래의 래이들 슬래그 및 잔탕의 재활용 방법에서는 슬래그 포트에 담긴 래이들 슬래그와 잔탕을 슬래그 야드로 이송하여 흩어 뿌려 냉각시키지 않으면, 래이들 슬래그와 잔탕이 슬래그 포트안에서 냉각, 응고하여 중량(重量)의 대형 덩어리가 되므로 수송, 파쇄 및 분리하기가 불가능해 진다.

따라서, 종래의 재활용방법에서는 래이들 슬래그와 잔탕을 냉각시키기 위한 별도의 슬래그 야드와 응고된 래이들 슬래그 및 잔탕을 파쇄, 분리하기 위한 별도의 장치가 반드시 설치되어야 하는 문제점이 있다.

더욱이, 전로에 장입된 철은 용선의 온도를 떨어뜨림으로써 열 손실을 가져와 추가 열 공급을 위한 제조 원가 상승 및 전로 취련시간 지연에 따른 생산성 저하를 초래하게 되는 문제점이 있다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하게 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 연주 래이들의 래이들 슬래그와 잔탕을 재활용하는 과정에서 래이들 슬래그와 잔탕을 응고 시키기 위한 별도의 장소나 이것들을 파쇄, 분리하기 위한 별도의 설비 없이, 별도의 래이들(이하,"전용 래이들"이라고도 칭함)에 모아서 전로로 이송하여 원료로 사용함으로써 보다 경제적이고 효율적으로 연주 래이들 슬래그와 잔탕을 재활용 할 수 있는 용강제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 용선의 예비처리공정, 예비처리된 용선을 전로에 장입하여 용강으로 정련하는 전로정련공정, 전로정련된 용강을 2차정련하는 공정, 및 2차 정련된 용강을 연주 래이들에 수강한 후, 연속주조기로 이송시켜 래이들내에 슬래그와 잔탕이 남을 때까지 용강을 공급하여 연속주조하는 공정을 포함하는 용강의 제조방법에 있어서, 상기 연속주조공정에서 발생된 연주 래이들내의 슬래그와 잔탕을 미리 용선을 담아 놓은 전용 래이들에 쏟아 부은 다음, 전용 래이들내의 용선, 래이들 슬래그 및 잔탕이 응고되지 않은 용융 상태로, 슬래그가 응고되어 있는 전로에 원료로서 장입한 후 취련하여 용강을 제조하는 용강제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 용선의 예비처리공정, 예비처리된 용선을 전로에 장입하여 용강으로 정련하는 전로정련공정, 전로정련된 용강을 2차정련하는 공정, 및 2차 정련된 용강을 연주 래이들에 수강한 후, 연속주조기로 이송시켜 래이들내에 슬래그와 잔탕이 남을 때까지 용강을 공급하여 연속주조하는 공정을 포함하는 용강의 제조방법에 적용되는 것으로서, 상기 연속주조공정에서 발생된 연주 래이들내의 슬래그와 잔탕을 재활용하는 것에 그 특징이 있는 것이다.

본 발명에 따라 잔류슬래그와 잔탕을 재활용하기 위해서는 잔류슬래그와 잔탕을 받을 전용 래이들에 용선을 일정량 채워야 한다.

만약, 래이들 슬래그와 잔탕을 전용 래이들에 일정량 모은 후에 용선을 채울 경우에는 하기 반응식(1)과 같이 래이들 슬래그중 산소 성분((O))과 용선의 탄소성분 ([C])이 반응하여 일산화 탄소 가스(CO)를 발생시킴으로써 급격한 가스발생에 의한 폭발 및 슬래그가 끓어 넘치는 슬래그 포밍 (SLAG FOAMING) 현상이 발생할 수 있기 때문에 본 발명의 적용이 불가능하게 된다.

[반응식 1]

(O)in slag + [C]in iron = CO(g)

더욱이, 연주 래이들의 래이들 슬래그와 잔탕만으로는 전로에서 1회 생산에 필요한 장입량 기준에 만족할 수 없을 뿐 아니라, 만약, 용선을 미리 채워두지 않고, 래이들 슬래그와 잔탕만을 래이들에 쏟아서 전로 장입기준량을 채우려고 할 경우는 과다한 시간 소요로 인해 래이들안에 래이들 슬래그와 잔탕이 응고되어 전로에 장입할 수 없게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 잔류슬래그와 잔탕을 전용 래이들에 받기 전에 반드시 전용 래이들에 용선을 일정량 채워야 한다.

본 발명에 있어서 래이들내 슬래그와 잔탕 및 용선을 혼합한 쇳물을 전로에 장입할 경우에는 사전에 전로내에 남아있는 슬래그를 모두 응고시켜 놓아야 한다.

이는 전로내 액상의 슬래그가 남아있는 상태에서 래이들내 래이들 슬래그와 잔탕 및 용선을 혼합한 쇳물을 전로에 장입할 경우에도 역시 상기 반응식 (1)과 같이 전로내 슬래그중 산소 성분과 잔탕 및 용선을 혼합한 쇳물의 탄소성분이 반응하여 폭발 및 슬래그 포밍을 유발할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명에 있어서 래이들내의 슬래그, 잔탕 및 용선을 혼합한 쇳물은 응고되지 않은 용융된 상태로 전로에 장입되어야 한다.

이는 래이들내에서 쇳물이 냉각되어 응고되었을 경우에는 전로내 장입이 불가할 뿐 아니라, 쇳물을 용해하기 위한 열손실이 증가하여 오히려 생산성에 장애를 주기 때문이다.

도 3에는 본 발명에 따라 용강을 제조하는 공정의 일례가 나타나 있다.

도 3에도 나타나 있는 바와 같이, 래이들내의 슬래그, 잔탕 및 용선을 혼합한 쇳물의 일부 또는 전부가 응고된 경우에는 승온설비에 의하여 이들을 용해시켜 용융된 상태로 장입하여야 한다.

예를 들면, 전용 래이들내 쇳물 상부에 일부 고화된 슬래그가 존재할 경우, 래이들 퍼니스등에서 쇳물 상부의 일부 고화된 슬래그를 용해시킨 다음, 전로에 장입하여야 한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다

(실시예)

연주 래이들내의 래이들 슬래그 및 잔탕의 재활용을 위해 다음과 같은 방법으로 조업을 수행하였으며, 이 공정은 도 4와 같은 흐름도에 따라 행해졌다.

도 4에서, ①은 용선 준비동에서 전용 래이들(LADLE)에 용선을 담는 단계를, ②는 용선을 담은 전용 래이들을 배재장으로 이송하여 안치시키는 단계를, ③은 연주 래이들에 남아 있는 래이들 슬래그 및 잔탕을 전용 래이들에 붓는 단계를, ④는 래이들 퍼니스(LADLE FURNACE : LF)에서 쇳물을 가열하고, 쇳물 상부의 고화된 슬래그를 녹이는 단계를, ⑤는 전용 래이들을 전로로 이송하는 단계를, 그리고 ⑥은 전용 래이들의 쇳물을 전로에 장입후, 용선 준비동으로 이동하는 단계를 나타낸다.

도 4에 나타난 바와 같이, 먼저 전용 래이들을 용선 준비동으로 이송하여 용선을 담은 후(①), 연주 래이들로부터 래이들 슬래그 및 잔탕을 받기 위해 배재장으로 이송하여 안치시켰다.(②)

이때, 전용 래이들에 담은 용선의 화학조성은 하기 표 1과 같다.

화학조성(중량%)							온도(℃)	중량(톤)
C	Mn	Si	P	S	S.Al	Ti
4.50	0.13	0.16	0.095	0.004	0.000	0,019	1300	170

다음에, 주조를 완료한 연주 래이들로부터 래이들 슬래그 2ton과 1500℃의 잔탕 8ton을 전용 래이들에 쏟아 부었고, 같은 방법으로 연주 래이들 12대를 차례로 전용 래이들 1대에 모두 쏟아 부었다.(③)

이때, 각 연주 래이들내 잔탕의 화학조성, 온도, 중량 및 래이들 슬래그 중량을 하기 표 2에 나타내었다.

구분	잔탕									잔류슬래그
	화학조성(중량%)							온도 (℃)	중량 (톤)	중량(톤)
	C	Mn	Si	P	S	S.Al	Ti
래이들1	0.19	0.15	0.00	0.011	0.007	0.036	0.000	1530	8	2.0
래이들2	0.35	0.22	0.00	0.013	0.005	0;038	0.000	1539	9	2.0
래이들3	0.76	0.41	0.46	0.096	0.006	0.034	0.004	1525	9	2.0
래이들4	0.44	0.25	0.01	0.015	0.007	0.022	0.001	1539	10	2.0
래이들5	0.49	1.57	0.22	0.010	0.001	0.025	0.025	1530	10	1.5
래이들6	0.36	0.24	0.00	0.013	0.008	0.033	0.001	1537	8	1.5
래이들7	0.45	0.24	0.01	0.011	0.010	0.027	0.001	1541	8	2.0
래이들8	0.40	0.24	0.01	0.014	0.008	0.036	0.000	1538	10	2.5
래이들9	0.43	0.24	0.00	0.014	0.010	0.036	0.001	1538	8	2.5
래이들10	0.25	0.19	0.00	0.010	0.006	0.043	0.001	1539	10	2.0
래이들11	0.26	0.18	0.00	0.008	0.006	0.036	0.000	1531	12	2.0
래이들12	0.37	0.22	0.00	0.013	0.008	0.024	0.000	1534	11	3.0

전용 래이들에 받아 둔 용선 및 잔탕은 분당 0.5℃의 온도 강하속도를 보였으며, 연주 래이들 1개가 공급되는 시간은 평균 16분이 소요되어 총 192분이 소요되었다. 쇳물이 담겨 있는 전용 래이들을 이차정련 설비인 래이들 퍼니스(LADLE FURNACE)로 이송하여 측정한 전용 래이들내 쇳물의 온도는 1369℃로서 용철중 탄소성분이 2.72중량%인 경우의 이론응고 온도인 약 1280℃보다 높았다.

래이들 퍼니스에 설치되어 있는 전극봉 가열장치를 이용하여, 래이들 상부에 덮혀 있는 부분적으로 고화된 슬래그를 균일하게 녹여 전로 장입시 원활한 조업이 되도 록 하였다.(④)

이때, 전용 래이들내 쇳물의 최종 화학조성을 하기 표 3에 나타내었다.

화학조성(중량%)							온도(℃)	중량(톤)
C	Mn	Si	P	S	S.Al	Ti
2.72	0.22	0.12	0.065	0.005	0.013	0,013	1369	283

다음에, 주조를 완료한 연주 래이들로부터 래이들 슬래그 2ton과 1500℃의 잔탕

래이들 퍼니스를 경유한 전용 래이들을 전로로 이송하여 장입하였다.(⑤)

전로 장입후 빈 전용 래이들을 용선 준비동(①)으로 이송하였다.(⑥)

상술한 ①~⑥ 단계를 반복하여 연주 래이들의 래이들 슬래그 및 잔탕을 계속 재활용하는 것이 가능하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 용선을 담아 놓은 전용 래이들에 연주 래이들에 남아있는 래이들 슬래그와 잔탕을 쏟아 붓고, 이것을 응고시키지 않고 용융 상태 그대로 전로에 장입하여 재활용함으로써, 용강의 실수율을 증가시키고, 래이들 슬래그와 잔탕을 재활용하기 위한 별도의 장소나 설비가 필요 없고, 또한 래이들 슬래그와 잔탕을 고온의 용융 상태 그대로 재활용함으로써 별도의 열원을 공급하지 않으므로써, 용강 제조 원가를 낮추고 또한 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 폐기물 발생을 저감시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 용선의 예비처리공정, 예비처리된 용선을 전로에 장입하여 용강으로 정련하는 전로정련공정, 전로정련된 용강을 2차정련하는 공정, 및 2차 정련된 용강을 연주 래이들에 수강한 후, 연속주조기로 이송시켜 래이들내에 슬래그와 잔탕이 남을 때까지 용강을 공급하여 연속주조하는 공정을 포함하는 용강의 제조방법에 있어서, 상기 연속주조공정에서 발생된 연주 래이들내의 슬래그와 잔탕을 미리 용선을 담아 놓은 전용 래이들에 쏟아 부은 다음, 전용 래이들내의 용선, 래이들 슬래그 및 잔탕을 슬래그가 응고되어 있는 전로에 원료로서 장입한 후 취련하여 용강을 제조하는 것을 특징으로 하는 용강제조방법
2. 제1항에 있어서, 전용 래이들내의 용선, 래이들 슬래그 및 잔탕을 전로에 장입하기 전에 승온설비에서 가열하여 용융상태로 전로에 장입하는 것을 특징으로 하는 용강제조방법
3. 제2항에 있어서, 상기 승온설비가 래이들 퍼니스인 것을 특징으로 하는 용강제조방법

Images