KR100490737B1 - 전로의 내화물벽에 대한 스플래쉬 슬래그 코팅용 혼합분체 및 그 슬래그 코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전로 내화물의 수명을 향상시키기 위한 스플래쉬 슬래그코팅용 혼합분체 및 그 슬래그코팅 방법에 관한 것으로서,

본 발명은 전로 노체내화물의 수명을 향상시키기 위해서, 입도가 3mm이하인 코크스가 20∼70%함유된 마그네시아와 코크스의 혼합분체로 조성되고, 이 혼합분체를 슬래그1톤당 30∼200kg의 양만큼 슬래그 직상부에 산소랜스를 통해 분사하여 전로노체 내화물에 스플래쉬되어 코팅되는 전로의 내화물벽에 대한 스플래쉬 슬래그코팅용 혼합분체 및 그 슬래그코팅 방법을 특징으로 한것이다.

본 발명에 의하면 전로 스플래쉬 슬래그코팅시 슬래그의 물성을 변화시켜 슬래그의 노체내화물로의 코팅성을 향상시킴으로써 전로 취련조업시에 노체내화물이 재용해되는 것을 억제하고, 내화물수명을 향상시켜 생산원가를 낮출 수 있는 우수한 효과가 있다.

Description

전로의 내화물벽에 대한 스플래쉬 슬래그코팅용 혼합분체 및 그 슬래그코팅 방법{Slag coating mixed powder and slag coating method by splasing on the wall firebrick in converter}

본 발명은 전로 내화물의 수명을 향상시키기 위한 스플래쉬 슬래그코팅용 혼합분체 및 그 슬래그코팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전로 스플래쉬 슬래그코팅조업시 슬래그의 물성을 조절하여 슬래그가 내화물에 부착하는 능력을 향상시킴과 동시에 부착된 슬래그가 재용해되는 것을 적게 함으로써 내화물의 수명을 향상시킬 수 있는 전로 스플래쉬 슬래그코팅용 혼합분체 및 그 슬래그코팅 방법에 관한 것이다.

전로에서 스플래쉬 슬래그코팅이란 취련조업이 종료된 후부터 다시 취련조업을 시작하기 전까지의 기간동안 취련조업시 생성되는 슬래그에 고압의 질소가스를 분사하여 스플래쉬된 슬래그를 노벽내화물에 부착시킴으로써 노벽내화물이 물리적 또는 화학적으로 침식되는 것을 방지하는 방법이다.

도1에서와 같이 스플래쉬 슬래그코팅은 용강(1)을 레이들(2)로 출강시킨 후 전로(3)내에 남게되는 슬래그(4)에 돌로마이트 또는 마그네사이트(5)를 첨가한 후 고압의 질소가스(6)를 슬래그면(7) 직상에서 분사하여 슬래그가 사방으로 튀면서 노벽내화물(8)에 코팅되게 하는 방법으로 진행된다. 이 때 첨가된 돌로마이트나 마그네사이트는 슬래그의 온도를 저하시킴으로써 슬래그의 점성을 증가시켜 슬래그와 노벽내화물과의 부착성을 좋게할 뿐만아니라 슬래그중의 마그네시아함량을 증가시켜 슬래그의 융점을 상승시킴으로써 부착성을 개선하는 효과가 있다.

그러나 슬래그코팅작업이 매우 짧은 시간 내에 이루어지기 때문에 첨가된 돌로마이트나 마그네사이트가 슬래그와 충분히 반응하지 못하고, 단지 슬래그 냉각효과에 의해 점도를 상승시키는 효과 만을 갖게 된다. 따라서, 노벽에 부착된 슬래그의 융점이 크게 변화되지 않기 때문에, 이어서 이루어지는 용강의 취련조업시에 노내 온도가 올라가면서 코팅층이 용융되어 흘러내리는 문제점이 있다. 따라서, 이와 같이 슬래그와 내화물간의 코팅성을 향상시키고 코팅층을 장시간동안 안정적으로 부착시키기 위해서는 슬래그의 점성과 용융점을 증가시켜야 한다.

종래의 공지기술로서 슬래그의 점성과 융점을 높이는 방법으로는 슬래그 중에 첨가되는 돌로마이트나 마그네사이트의 양을 늘리는 일본특허공개 평09-20916(방법1), 돌로마이트와 슬래그가 충분히 반응할 수 있도록 많은 시간동안 유지하는 (방법2), 불활성가스를 슬래그에 분사하여 냉각시켜 슬래그의 점성을 높이는 일본특허공개 평11-335716(방법3)와 괴상의 코크스나 석탄을 슬래그면 위로 투입하여 슬래그 중의 산화철을 환원시켜 그 함유량을 감소시키는 일본특허공개 평平01-152214 및 대한민국 특허출원 97-62701(방법4)이 있다.

상기 방법1은 경제적으로 원가가 많이 들어갈 뿐만 아니라 제약된 시간 내에 충분히 반응시킬 수 없기 때문에 그 효과가 매우 미미한 문제점이 있고, 방법2는 연속적으로 이루어지는 취련조업의 사이사이에 슬래그코팅이 이루어져야 된다는 점을 고려하면 근본적으로 가동율이 높은 전로에서는 적용될 수 없는 문제점이 있고, 방법3은 단순히 슬래그의 온도만을 낮추어 점성을 높이는 방법으로 노벽에 슬래그를 용이하게 부착시킬 수는 있으나 돌로마이트나 마그네사이트와 슬래그와의 반응이 저해되고 부착된 슬래그의 융점이 거의 변화되지 않기 때문에, 이어서 이루어지는 용강의 취련조업시에 노내 온도가 올라가면서 코팅층이 용융되어 흘러내리는 문제점이 있다. 방법4는 투입된 괴상의 코크스나 석탄의 비중이 슬래그보다 작기 때문에 슬래그 위에 부상하여 슬래그와 반응성이 나쁠 뿐 만아니라 본질적으로 코크스나 석탄이 슬래그와의 반응속도가 매우 느려 그 효과가 미비할 뿐만 아니라 산화철이 환원되어 생기는 쇳물이 슬래그와 내화물의 사이에 층을 형성하여 슬래그가 내화물에 코팅되는 것을 방해하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 스플래쉬 슬래그코팅 방법을 개선하기 위한 것으로서, 전로 산소랜스를 통하여 마그네시아와 코크스의 혼합 분체를 불활성가스와 함께 슬래그에 분사하여 취련조업시에 전로 노체내화물이 재용해되는 것을 억제시키는 전로의 내화물벽에 대한 스플래쉬 슬래그코팅용 혼합분체 및 그 슬래그코팅 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전로 노체내화물의 수명을 향상시키기 위해서, 입도가 3mm이하이면서 20∼70중량%인 코크스와 잔여 함량으로 충전되는 마그네시아가 혼합된 마그네시아와 코크스의 혼합분체로 조성되고, 이 혼합분체를 슬래그1톤당 30∼200kg의 양만큼 슬래그 직상부에 산소랜스를 통해 분사하여 전로노체 내화물에 스플래쉬되어 코팅되는 전로의 내화물벽에 대한 스플래쉬 슬래그코팅용 혼합분체 및 그 슬래그코팅 방법을 특징으로 한것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 또한 후술될 본 발명에 의한 혼합분체가 마그네시아와 코크스로 구성되고, 이 마그네시아 및 코크스의 함량에 대한 모든 %단위가 중량%임을 명지하여야 한다.

본 발명에서의 전로슬래그는 주성분이 45∼55중량%의 CaO, 8∼15중량%의 SiO₂, 20∼30중량%의 FeO로 구성되어 있으며, 이 슬래그는 1400∼1600℃의 온도에서 마그네시아(MgO)를 4∼6%까지 포화시킬수 있다. 마그네시아가 포화되면 슬래그의 점도가 급격하게 상승할 뿐만아니라 슬래그의 융점이 증가하여 슬래그의 코팅성이 개선된다. 또한 슬래그에 함유되어 있는 FeO를 감소시키면 마그네시아의 포화도가 감소되게 때문에 슬래그의 코팅성이 향상된다. 따라서, 슬래그의 코팅성을 개선하기 위하여 스플래쉬를 발생시키기 위해 취입되는 고압의 질소가스와 함께 마그네시아와 코크스의 분체 혼합물을 전로에서 용강을 출강후 남아 있는 슬래그 직상부에 랜스를 통해 분사함으로써 분체 코크스는 슬래그 중의 산소포텐셜을 신속히 낮추어 산화철의 함량을 감소시키고, 분체 마그네시아(MgO)는 신속히 슬래그중으로의 용해속도를 향상시킴으로써 슬래그의 점성을 신속히 증가시켜 슬래그의 코팅성을 향상시키고, 뿐만 아니라, 마그네시아와 코크스의 혼합분체와 혼합되어 노벽내화물에 부착된 슬래그내에서도 지속적으로 슬래그와 분체들과의 반응이 일어나 슬래그중의 마그네시아 함량이 증가하고 FeO의 함량이 감소됨으로써 슬래그의 융점이 상승하여 전로 노벽내화물의 재용해를 억제시키는 전로 스플래쉬 슬래그코팅용 혼합분체 및 그 슬래그코팅 방법을 제공한다.

이하 본발명에 있어서 수치한정 이유에 대하여 설명한다.

마그네시아와 코크스의 혼합분체중 코크스의 함량이 20%이하인 경우는 슬래그중 FeO를 효율적으로 환원시키지 못하기 때문에 공지의 기술보다 코팅성이 개선되지 못하는 문제점이 있고, 70%이상인 경우는 부착된 슬래그내에서 마그네시아가 슬래그내로 확산용해되는 것을 방해하여 슬래그의 융점을 높이지 못하여 재용해를 억제시키는 효과가 나빠지기 때문에 20∼70%가 적절하다.

상기 마그네시아와 코크스의 혼합분체를 30kg이하를 분사하면 마그네시아의 증가량과 FeO의 감소량이 매우 적어 슬래그의 점성이 효과적으로 개선되지 못하는 문제점이 있고, 200kg이상을 분사하면 슬래그의 점성이 더 이상 개선되지 못하여 비효율적인 문제점이 있기 때문에 30∼200kg이 적절하다.

상기 분체의 입도가 3mm이상인 경우는 슬래그와 분체와의 반응계면적이 매우 작아 반응속도가 빠르지 못해 슬래그 점성을 효과적으로 증가시키지 못하기 때문에 3mm이하가 적절하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예 1

전로슬래그의 조성이 중량%로 FeO: 22∼27%, CaO: 45∼50%, SiO₂: 8∼12%인 전로슬래그 10kg을 직경 30cm의 마그네시아도가니에 1500℃로 용해시킨 후, 입도가3∼5mm인 돌로마이트 2kg을 첨가한 후 슬래그의 직상부에서 내경이6mm인 석영관을 통하여 0.3Nm³/min의 속도로 취입되는 질소가스와 함께 입도가 1mm이하인 마그네시아와 코크스의 혼합분체 1kg(슬래그톤당 100kg에 해당)를 표1과 같은 비율로 2분간 취입한 후, 도가니벽에 붙어있는 슬래그층의 두께 A를 측정하고, 이 상태에서 도가니의 온도를 1650℃로 상승시켜 10분간 유지시켜 재용해시킨 후의 슬래그층의 두께 B를 측정하여 표1에 나타내었다.

	혼합분체중 코크스 비율(%)	슬래그층 두께 A (mm)	슬래그층 두께 B (mm)
종래방법	분체취입 없음	6.0	4.9
비교방법A	10	6.1	4.9
본발명방법A	20	6.0	5.5
본발명방법B	30	7.5	7.0
본발명방법C	40	8.6	8.1
본발명방법D	50	11.2	11.0
본발명방법E	60	12.2	11.9
본발명방법F	70	8.2	7.5
비교방법B	80	5.8	4.8
비교방법C	90	6.0	4.9

상기 표1에서 보듯이, 질소만을 취입한 종래방법과 혼합분체중 코크스의 비율이 20% 미만이거나 80%이상인 비교방법 A∼C보다 코크스의 비율이 30∼70%인 본발명방법 B∼F의 경우가 슬래그층 두께A와 B가 훨씬 두껍게 코팅되었음을 보여주고 있다. 한편, 코크스의 비율이 20%인 본발명방법A는 종래방법보다 슬래그층 두께 A는 두껍지 않으나 슬래그층 두께B는 두껍게 형성되어 재용해가 억제되고 있음을 알수 있다.

따라서, 혼합분체 중의 코크스의 혼합율은 20∼70%로 하는 것이 바람직함을 알 수 있으며, 본 발명방법이 종래방법 및 비교방법보다 슬래그의 물성을 개선하여 전로 노벽내화물의 슬래그코팅두께를 향상시킬 뿐만 아니라 재용해도 억제시킴으로써 내화물의 수명을 향상시킬 수 있는 방법인 것이다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 마그네시아와 코크스의 혼합분체 취입은 슬래그의 코팅성을 높이고 재용해를 억제하는 데에 매우 효과적임을 알 수 있었다. 본 실시예2에서는 마그네시아와 코크스의 혼합분체 취입량에 따라 슬래그의 코팅성이 개선되는 효과를 구하기 위하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 하고, 마그네시아와 코크스의 혼합분체 중 코크스비율을 60%로 하면서 표2와 같은 양의 마그네시아와 코크스의 혼합분체를 첨가할 때 코팅된 슬래그층의 두께를 표2에 각각 나타내었다.

	마그네시아와 코크스의 혼합분체 취입량(슬래그 1톤당 Kg)	슬래그층 두께 A (mm)	슬래그층 두께 B (mm)
종래방법	0	6.0	4.9
비교방법D	20	6.0	4.9
본발명방법G	30	6.5	5.9
본발명방법H	50	8.8	8.1
본발명방법E	100	12.2	11.9
본발명방법I	150	13.1	12.9
본발명방법J	200	13.3	12.8
비교방법E	250	13.2	12.9
비교방법F	300	13.0	12.8

상기 표2에서와 같이, 마그네시아와 코크스의 혼합분체 취입량을 슬래그1톤당 30kg 이내로 첨가한 비교방법 D는 종래방법과 비슷한 코팅층두께를 나타내나 30kg이상 첨가되는 본발명방법 E, G∼J는 코팅층 두께가 현저히 증가하고 있음을 보여주고 있으며, 비교방법 E, F와 같이 200kg이상이 되면 코팅층 두께가 더 이상 증가되지 않고 있음을 알 수 있다.

따라서, 마그네시아와 코크스의 혼합분체 취입량은 슬래그 1톤당 30∼200Kg을 첨가하는 것이 바람직한 것이다.

실시예 3

상기 실시예 1, 2에서 마그네시아와 코크스의 혼합분체를 슬래그 1톤당 30∼200Kg 취입하면 슬래그의 코팅성이 높아지고 재용해가 억제되는 매우 효과적인 방법임을 알 수 있었다. 본 실시예 3에서는 마그네시아와 코크스의 혼합분체의 입도에 따라 슬래그의 코팅성이 개선되는 효과를 구하기 위하여, 실시예 1,2와 동일한 방법으로 하고, 마그네시아와 코크스의 혼합분체 중 코크스비율을 60%로, 혼합분체의 취입량을 슬래그톤당 100kg으로 하면서 표3와 같은 입도의 마그네시아와 코크스의 혼합분체를 첨가할 때 코팅된 슬래그층의 두께를 표3에 각각 나타내었다.

	마그네시아와 코크스의 혼합분체의 입도	슬래그층 두께 A (mm)	슬래그층 두께 B (mm)
종래방법	0	6.0	4.9
본발명방법E	1mm이하	12.2	11.9
본발명방법K	1~2mm	10.2	9.5
본발명방법L	2~3mm	7.3	6.5
비교방법G	3~4mm	5.8	4.6

표3에서와 같이, 마그네시아와 코크스의 혼합분체의 입도를 3mm이하로 하는 본발명방법 E, K, L이 종래방법보다 두꺼운 코팅층을 나타내나 혼합분체의 입도가 3mm이상이 되는 비교방법 G는 종래방법보다 오히려 얇은 코팅두께를 나타내고 있다. 따라서, 마그네시아와 코크스의 혼합분체의 입도는 3mm이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 전로 스플래쉬 슬래그코팅시 슬래그의 물성을 변화시켜 슬래그의 노체내화물로의 코팅성을 향상시킴으로써 전로 취련조업시에 노체내화물이 재용해되는 것을 억제하고, 내화물수명을 향상시켜 생산원가를 낮출 수 있는 우수한 효과가 있는 것이다.

도 1은 전로 스플래쉬 슬래그코팅 조업상황을 나타내는 개략도.

Claims (2)

1. 전로 노체내화물의 수명을 향상시키기 위한 스플래쉬 슬래그코팅용 혼합분체에 있어서, 입도가 3mm이하이면서 20∼70중량%인 코크스와 잔여 함량으로 충전되는 마그네시아가 혼합된 마그네시아와 코크스의 혼합분체로 조성되는 것을 특징으로 하는 전로의 내화물벽에 대한 스플래쉬 슬래그코팅용 혼합분체.
2. 전로 노체내화물의 수명을 향상시키기 위한 스플래쉬 슬래그코팅방법에 있어서, 입도가 3mm이하이면서 20∼70중량%인 코크스와 잔여 함량으로 충전되는 마그네시아가 혼합된 마그네시아와 코크스의 혼합분체를 슬래그1톤당 30∼200kg의 양만큼 슬래그 직상부에 산소랜스를 통해 분사하여 전로노체 내화물에 스플래쉬되어 코팅되는 것을 특징으로 하는 전로의 내화물벽에 대한 스플래쉬 슬래그코팅방법.