KR100336854B1 - 직류전기로에서의탄소취입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반강을 생산하는 전기로 설비에서 소요 전력량을 절감하기 위하여 슬래그 포밍을 활성화 시킨 소음도 측정을 이용한 직류 전기로 탄소취입 방법에 관한 것이다.

본 발명의 직류 전기로에서의 탄소 취입 방법은, 일반강을 생산하는 전기로 공정에서 제조원가를 감소시키기 위해 슬래그 포밍을 발생하도록 탄소를 취입하는 직류 전기로에서의 탄소 취입 방법에 있어서, 슬래그 포밍을 활성화시키기 위해 전기로에서 발생하는 아크 굉음의 소음도를 측정하여 측정된 값으로부터 탄소취입속도를 가변시켜서 탄소를 취입하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

Description

직류 전기로에서의 탄소 취입방법

본 발명은 일반강을 생산하는 전기로 설비에서 소요 전력량을 절감하기 위하여 슬래그 포밍을 활성화시킨 소음도 측정을 이용한 직류 전기로 탄소 취입방법에 관한 것이다.

스크랩을 철원료로 사용하는 전기로 공정의 조업패턴은 스크랩 장입 횟수에 따라 1차장입→1차용해(용해1기)→2차장입→2차용해(용해2기)→정련기로 구분되어 있다. 이때 생석회와 같은 부원료는 재화율을 높이기 위해 1차 및 2차 용해기중에 노내에 투입하여, 정련기에 용강중 인의 제거와 같은 정련기능 및 슬래그 포밍 기능을 하게 된다.

이러한 전기로 조업패턴에서 조업의 최대 과제는 용해기부터 종점까지 투입되는 전력량을 절감시켜 용강의 제조원가를 최소화하는 것으로, 이는 슬래그 포밍 정도에 따라 전력원 단위는 큰 영향을 받는다.

슬래그 포밍 정도가 클수록 용강으로 아크열 전달 정도는 36%에서 93%까지 향상시킬수 있으며, 이외 고온의 아크로부터 냉각판넬을 보호하여 냉각수 유출로 인한 대형 사고를 예방하며, 용강의 방사열을 최소화시키는 역할도 한다.

일반적으로 슬래그 포밍(Slag Foaming)은 슬래그에 존재하는 기포로 인해 액상 슬래그의 체적이 팽창되는 현상으로 전기로 조업 이외에 용융환원법, 용선예비처리, 전로의 슬로핑 현상 등에 적용되고 있다.

이때 슬래그 포밍 정도는 슬래그량, 슬래그 점도와 표면장력과 같은 슬래그 물성치, 용강 탄소농도 및 코크스와 같은 탄소물질의 취입량에 따라 달라지게 되는데, 이러한 관련인자를 종합하면 크게 두가지 기술로 나눌수 있다. 즉, 용강 탄소농도 및 탄소물질의 취입량과 같은 가스발생 측면을 이용한 가스 발생 기술과 슬래그 물성의 가스 소멸 측면을 이용한 슬래그 포옴 유지 기술로 구분할 수 있다.

가스발생기술은 전기로에 사용되는 스크랩 탄소 농도가 0.2%로 매우 낮기 때문에 괴탄 및 냉선을 장입하여 용강중 탄소농도를 높이는 방법이지만 냉선의 사용량은 냉선의 비율이 증가할수록 제강시간이 지연되기 때문에 30% 미만으로 사용되고 있으며, 괴 코크스도 크기가 20㎜ 이상일 때에는 용강에 녹지 않으므로 미반응 형태로 슬래그에 잔류하거나, 슬래그 포밍과 함께 슬래그로 유출되므로, 괴탄의 장입은 냉선과 같이 사용량에 제한을 받고 있다.

따라서, 전기로 조업에서 슬래그 포밍 조업은 용강중 발생되는 가스를 이용하기 보다는 분코크스와 같은 탄소물질을 산소와 동시에 슬래그에 취입시켜 식(1),(2)와 같은 반응을 이용하여 강제적으로 일산화탄소를 발생시키는 조업을 하고 있다.

C(s) + ½O₂= CO(g) ­­­­­­­­­­­(1)

FeO(1) + C(s) = CO(g)­­­­­­­­­­­(2)

그러나 이러한 조업은 대부분 조업자 경험에 의존하고 있으며, 그의 결과로 슬래그 포밍 정도는 미약하며 조업 숙련도에 따라 전력원 단위에 큰 편차를 유발시키고 있다. 이와 같은 현상은 수냉랜스를 이용한 전기로 조업에서는 침적랜스를 이용한 전기로 조업 보다 편차가 크다.

슬래그 포밍 조업의 또다른 기술로 슬래그 포옴을 유지하기 위한 종래의 기술을 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 슬래그중에 석회석을 첨가하여 석회석의 CO₂가스로 슬래그 포밍을 조장하는 것이다. 이는 석회석의 분해에 필요한 열이 많이 필요하기 때문에 전기 에너지의 소모가 증가하여, 석회석의 투입량을 제한받게 되므로 큰 효과를 기대하기 곤란하다.

둘째, 석회석과 코크스의 혼합물 단광을 첨가하여 산소취입량을 증가시키는 방법으로 단광을 제조하는 별도의 설비와 공정이 필요하다.

셋째 생석회, 경소돌로마이트 및 형석을 첨가하여 초기에 슬래그 재화를 촉진시켜 슬래그 포밍을 조장하는 방법이다. 이는 첨가된 부원료의 조기 재화에는 유리하나 저탄소강을 생산하는 전기로에서는 정련특성상 종점에 갈수록 철산화물이 40%까지 증가하므로 슬래그 유동성이 증가하게 되는데, 형석 첨가에 의해 슬래그 유동성이 지나치게 높아져 슬래그 포밍이 더욱 불리하게 되므로 적용이 곤란하다.

이러한 슬래그 포옴 유지기술의 가장 큰 문제는 스크랩의 장입 조건 및 전기로 정련기 이후 로내 조건에 따른 슬래그 포밍을 농동적으로 대체할 수 없다는 것이다.

이에 본 발명자는 상기한 종래의 방법보다 로내 상황에 따라 슬래그 포밍을 조장하기 위해 연구 및 실험을 행하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된것으로서, 전기로 포밍을 효과적으로 조장하여 전력원단위를 감소시킬 수 있음을 알게 되었다.

따라서 본 발명은 상기 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 상기와 같은 연구, 실험 과정을 통해 이루어진 것으로, 전기로에 소음 측정기를 설치하여 아크 굉음에 따라 측정된 소음도를 이용하여 수냉랜스의 탄소 취입속도를 가변시켜 슬래그 포밍을 활성화하므로써 전기로 전력효율을 향상시키는 전기로 탄소취입 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기한 목적은

일반강을 생산하는 전기로 공정에서 제조원가를 감소시키기 위해 슬래그 포밍을 발생하도록 탄소를 취입하는 직류 전기로에서의 탄소 취입 방법에 있어서;

전기로에서 발생하는 아크 굉음의 소음도를 측정하여 측정된 값에 따라 80∼120 데시벨의 범위 내에서 탄소취입속도를 60∼130 Kg/분의 속도범위로 가변시키되,

소음도가 120데시벨에 가까운 경우에는 탄소취입속도를 130 Kg/분에 가깝게 높여 다량의 탄소를 공급하도록 하고; 소음도가 80데시벨에 가까울 경우에는 탄소취입속도를 60 Kg/분에 가깝게 낮추어 소량의 탄소가 공급되도록 하여 항상 동일 수준 이상의 슬래그 포밍이 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 직류 전기로에서의 탄소 취입방법을 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는 양호한 실시예와 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

전기로에서 아크 굉음 수준은 슬래그 포밍 정도에 큰 차이를 나타내고 있으므로 전기로 본체에서 7 m 떨어진 곳에 소음 측정기를 설치하여 아크 굉음을 측정하였다.

소음기의 측정 범위는 80에서 120데시벨(dB)로 전기로 아크 굉음의 범위를 만족하였다. 전기로 조업 조건에 따라 소음도를 측정한 결과 슬래그 포밍 대소에 따라 88-108 데시벨 범위로 나타났고, 슬래그 포밍이 전무한 상태에서는 115-118 데시벨이 나타났다. 따라서 아크 소음도를 이용한 슬래그 포밍 정도를 평가할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이에 따라 카본 취입 속도는 시행착오를 반복하면서 4단계로 구분하였고, 소음도에 따른 적정 속도를 설정하여 취입하였다. 이때 카본 취입속도는 표 1에서와 같은 소음도가 가장 낮은 경우 60㎏/분으로, 가장 높은 경우 130㎏/분으로 하였다.

상기 표 1에서와 같이, 슬래그 포밍이 양호할 경우에는 소음이 작게 나타나므로 탄소의 취입량을 줄여도 좋으므로 탄소 취입속도를 60에 가깝게 낮추어줌이바람직하였고,

소음이 크게 나타날 경우에는 슬래그 포밍이 불량한 경우로 판단되어 탄소의 취입량을 늘려 슬래그 포밍 형성이 촉진되도록 할 수 있음을 확인하였다.

이러한 사실은 아크의 굉음에 따라 슬래그 포밍 정도를 판단할 수 있고, 이를 통해 탄소의 취입량을 조절함으로써 상기 슬래그 포밍은 항상 일정한 수준 이상을 유지시킬 수 있게 되어 전기로의 전력효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

본 발명의 효과를 파악하기 위해 조업자의 경험을 이용한 종래 발명법과 본 발명에서 제안된 소음도를 이용한 탄소 취입기술법의 전력원단위, 용강실수율을 비교하였다.

종래 발명과 본발명에서 부원료 첨가량 및 종류는 상기에서 설명한 슬래그 포옴 유지의 영향을 최소화하기 위해 동일하게 적용하였다.

생석회는 용해기 1기에 1500kg, 용해 2기에는 1000kg을 첨가하였고, 경소돌로마이트는 용해1기에 500kg 첨가하였다.

표 2는 종래발명과 본발명에서 나타난 전력원단위 및 용강실수율의 평균치 및 표준편차를 나타낸 것으로, 이는 본 발명이 종래 발명에 비해 슬래그 포밍이 활성화 되어 전력효율이 향상되어 나타난 것으로, 본 발명이 종래 방법에 비해 전력원 단위가 낮게 나타났으며 용강실수율은 향상됨을 알 수 있다.

또한 각 항목의 표준편차를 고려해 보더라도 본 발명이 종래 발명보다 전기로 조업이 효율적으로 운영되고 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 일반강을 생산하는 전기로 설비에서 슬래그 포밍을 활성화시킴으로써 전력 효율이 향상되어 용강 제조 원가를 절감시킬 뿐만 아니라 용강중 질소 농도도 저감시킬수 있는등 유용한 효과가 얻어진다.

Claims (1)

1. 일반강을 생산하는 전기로 공정에서 제조원가를 감소시키기 위해 슬래그 포밍을 발생하도록 탄소를 취입하는 직류 전기로에서의 탄소 취입 방법에 있어서;

   전기로에서 발생하는 아크 굉음의 소음도를 측정하여 측정된 값에 따라 80∼120 데시벨의 범위 내에서 탄소취입속도를 60∼130 Kg/분의 속도범위로 가변시키되,

   소음도가 120데시벨에 가까울 경우에는 탄소취입속도를 130 Kg/분에 가깝게 높여 다량의 탄소를 공급하도록 하고; 소음도가 80데시벨에 가까울 경우에는 탄소 취입속도를 60 Kg/분에 가깝게 낮추어 소량의 탄소가 공급되도록 하여 항상 동일수준 이상의 슬래그 포밍이 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 직류 전기로에서의 탄소 취입방법.