KR100992242B1 - 고망간 용선의 전로정련방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고망간 용선의 전로 정련방법에 관한 것이다. 이 전로정련방법은, 취련개시로부터 취련 30%이내의 시점인 취련초기에는 랜스높이를 240~270cm로 하고, 산소유량을 800~870Nm³/min으로 하며, 철광석을 취련 1~3%시점에 총투입량의 50~60중량%를 투입하고, 생석회를 취련 3~8%시점에 총투입량의 50~60중량% 투입하는 단계, 이어 취련초기에서부터 취련 80%이내의 시점인 취련중기에는 랜스높이를 170~180cm로 하고, 산소유량을 650~700Nm³/min로 하며, 생석회를 취련 33~35%시점에 총투입량의 20~30중량% 투입하고 취련 60~65%시점에 총 투입량의 10~20중량% 투입하고, 철광석을 취련 60~65%시점에 총투입량의 40~50중량% 투입하고, 돌로마이트를 취련 40~45%시점에 총투입량의 40~50중량%를 투입하고 취련 50~55%시점에 나머지를 투입하는 단계, 이어 취련중기 이후인 취련말기에는 랜스높이를 190~200cm로 하고, 산소유량을 750~800Nm³/min으로 하는 단계를 포함하여 이루어진다.

고망간 용선, 부원료, 취련패턴, 저린강

Description

고망간 용선의 전로정련방법{Method for Refining Pig Iron Containg High Mn}

도 1은 취련작업중 망간 함량의 변화를 나타낸 그래프이고

도 2는 취련작업중 인의 변화를 나타낸 그래프이며,

도 3은 종래의 부원료 투입 및 취련패턴을 나타내는 그래프이고,

도 4는 본 발명의 부원료 투입 및 취련패턴을 나타내는 그래프이며,

도 5는 종래의 정련방법에서 용선 망간과 종점인의 관계를 나타내는 그래프이고,

도 6은 본 발명의 정련방법에서 용선 망간과 종점인의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 고망간 용선의 전로 정련방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용강중의 망간을 높게 유지하면서 저인강을 생산할 수 있는 전로정련 방법에 관한 것이다.

일반적으로 고로에서 출선된 용선은 망간을 0.2~0.3중량%을 함유하고 있으며, 망간함량이 0.3%이상 함유되는 경우에 고망간 용선이라 한다.

고망간 용선의 전로정련방법은 망간함량이 0.2~0.3중량%의 용선과 대비하여 취련패턴에는 별다른 차이점이 없고 부원료 투입에 차이를 두고 있다. 즉, 취련 3%시점에서 생석회와 경소돌로마이트를 일괄 투입하여 슬라그재화를 촉진시키고, 취련 30%시점에서 철산화물을 전부 투입한다. 여기서 부원료의 투입은 전로에서 필요한 열수지를 맞춰 작업자가 목표로 하는 온도 및 산소, 성분을 맞추기 위한 것이다.

전로 취련조업에서 용선중의 망간은 전로 취련 초기에 다음과 같은 반응식에 의해서 슬라그중으로 제거된다.

[반응식 1]

(FeO) + [Mn] = (MnO) + [Fe]

여기서, ( )는 슬라그성분 [ ]는 강욕성분

[관계식 1]

log K = (MnO)/[Mn]·(FeO) = 6440/T -2.95

상기 관계식 1은 평형상수를 나타낸다.

상기와 같은 반응으로 취련초기에 용선중의 망간이 철산화물에 의해서 슬라그로 제거된다. 도 1에는 고망간용선에서 취련시간에 따른 용선의 망간함량이 변화를 나타낸 것이다. 취련초기에 감소하던 망간이 취련중기에서부터 서서히 증가하게 된다. 이것은 취련중기 활발한 탈탄반응에 의해서 슬라그중의 산화물과 탄소가 반응하면서 슬라그중 산화물도 감소하여 서서히 용강중의 망간이 증가하다가, 취련말기 에 슬라그중의 철산화물이 증가하면서 다시 망간이 감소하는 복망간현상이 일어나기 때문이다. 취련중에 인도 도 2에 도시한 바와 같이 망간과 같이 복인반응이 일어나게 된다.

따라서, 종래의 고망간용선의 정련방법에서는 종점망간이 높고 용강중의 인의 함량도 높아서 수요가가 요구하는 저인강을 생산할 수 없을 뿐더러 저품질강을 제조하게 된다.

이를 해결하기 위하여 고망간 용선에 대해서는 도 3와 같은 취련패턴이 시도되고 있다. 즉, 전로 정련작업을 취련 말기 철산화물이 증가하도록 하여 용강중의 프리산소가 750PPM이상이 되도록 취련을 종료하면서(과취), 슬라그중의 철산화물 함량을 21%이상으로 만들어서 용강중의 망간을 0.1%이하로 하여 용강중의 인을 0.02%이하로 하는 전로정련법을 사용하였다. 이 방법은 저인강을 생산하기 위하여 취련말기 과취를 실시하는 것으로, 다음과 같은 문제점이 있다.

(1) 과취에 의해 용강중의 많은 프리산소가 높아지면 결국 탈산제의 투입량이 높아지게 되며, 또한 탈산작업중 발생하는 개재물에 의해서 품질열화의 원인이 된다.

(2) 용선중의 망간을 억지로 태워 0.1%이하가 되므로 출강작업시 합금철을 다시 투입해야 되는 등의 원가손실의 문제점이 있다.

(3) 용강중의 과다 프리산소에 의해서 전로내의 내화물과 프리산소가 반응하면 서 내화물을 소손하여 노체수명을 저하시킨다.

(4) 과취에 의한 슬라그중에 유가금속인 철분이 많이 함유되어 원가손실의 원인이 되고 또한, 슬라그가 다량 발생되어 슬라그처리 비용이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용강중의 망간을 높게 유지하면서 저인강을 생산할 수 있도록 하여 원가절감 및 과취방지에 의한 탈산제 절감, 노체수명연장, 개재물 저감에 의한 품질향상, 슬라그 처리물량 절감에 의한 처리 비용을 저감하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전로정련방법은,

취련개시로부터 취련 30%이내의 시점을 취련초기, 취련초기에서부터 취련 80%이내의 시점을 취련중기, 취련중기 이후를 취련말기로 구분하여 고망간 용선을 전로정련하는 방법에 있어서.

상기 취련초기에는 랜스높이를 240~270cm로 하고, 산소유량을 800~870Nm³/min으로 하며, 철광석을 취련 1~3%시점에 총투입량의 50~60중량%를 투입하고, 생석회를 취련 3~8%시점에 총투입량의 50~60중량% 투입하는 단계,

상기 취련중기에는 랜스높이를 170~180cm로 하고, 산소유량을 650~700Nm³/min로 하며, 생석회를 취련 33~35%시점에 총투입량의 20~30중량% 투입하고 취련 60~65%시점에 총 투입량의 10~20중량% 투입하고, 철광석을 취련 60~65%시점에 총투입량의 40~50중량% 투입하고, 돌로마이트를 취련 40~45%시점에 총투입량의 40~50중량%를 투입하고 취련 50~55%시점에 나머지를 투입하는 단계,

취련말기에는 랜스높이를 190~200cm로 하고, 산소유량을 750~800Nm³/min으로 하는 단계를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 고망간 용선에 대한 취련패턴과 부원료 투입을 적절히 조정함으로써 용강의 망간 함량 조정을 위한 추가 합금철 투입 없이 저인강을 생산할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 대상이 되는 용선은 고망간 용선으로, 구체적으로는 망간의 함량이 0.3% 이상의 것이다. 보다 바람직하게는 망간의 함량이 0.3~0.5%의 용선이다.

이러한 고망간용선을 대상으로 전로정련하는 방법을 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 가장 바람직한 실시예의 하나로서, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서는 편의상 취련 개시로 부터 취련 30%이내의 시점을 취련초기, 취련초기에서부터 취련 80%이내의 시점을 취련중기, 취련중기 이후를 취련말기로 구분한다.

본 발명의 취련패턴은 취련초기에는 랜스높이를 높게 유지하면서 산소유량을 많이 취입하여 철산화물을 증가시키도록 하고, 취련중기에는 활발한 탈탄반응이 최적으로 일어나면서 슬로핑을 방지하도록 하고, 취련말기에는 랜스높이를 올리면서 유량을 750~800 N㎥/min으로 취입하여 철산화물을 증가시키도록 하는 것이다. 이러한 취련패턴을 부원료 투입방법과 함께 구체적으로 설명한다.

먼저, 취련초기에는 랜스높이를 240~270cm로 하고, 산소유량을 800~870Nm³/min으로 하며, 철광석을 취련 1~3%시점에 총투입량의 50~60중량%를 투입하고, 생석회를 취련 3~8%시점에 총투입량의 50~60중량% 투입한다.

취련초기에 랜스높이를 240~270cm로서 높게 유지하는데, 이는 취련초기에 투입되는 생석회가 철산화물과 용선망간이 반응하면서 저융점의 슬라그를 만들 수 있도록 하기 위한 것이다.

부원료 투입은 취련 1~3%시점에서 철광석을 총투입량의 50~60중량% 투입한다. 용선중의 망간은 초기 철산화물의 양에 따라 반응식 식1과 같이 반응하면서 초기에 많은 양의 망간이 슬라그중으로 제거된다. 또한 취련 1~3%시점에서 철산화물을 투입하는 것은 망간은 1,420℃이상에서는 망간이 탄소보다 산소와 결합하기가 어렵기 때문에 철산화물에 의한 슬라그중 망간제거 및 온도를 하강시키기 위해서 취련초기 즉 1%이후 시점에서부터 투입하는 것이 바람직하다.

취련 3%이후 시점에서 생석회를 총투입량의 50~60%을 투입하는 단계에서는 생석회는 용융온도가 2500℃이상에서 용융되기 때문에 한꺼번에 많은 양의 생석회를 일괄 투입하는 경우에는 슬라그 재화가 되지 않기 때문에 3%이후 시점에서 투입량의 50~60%을 투입하는 것이 바람직하다. 생석회의 투입량이 늦어지는 경우에는 슬라그의 재화가 잘 일어나지 않으므로 신속한 투입이 바람직하나, 철산화물이 투입되어 용융점을 낮추도록 노내 분위기를 상기와 같이 유도한 후 생석회를 투입하는 것이 바람직하다.

다음으로, 취련중기에는 랜스높이를 170~180cm로 하고, 산소유량을 650~700Nm³/min로 하며, 생석회를 취련 33~35%시점에 총투입량의 20~30중량% 취련 60~65%시점에 총 투입량의 10~20중량% 투입하고, 철광석을 취련 60~65%시점에 총투입량의 40~50중량% 투입하고, 돌로마이트를 취련 40~45%시점에 총투입량의 40~50중량%를 투입하고 취련 50~55%시점에 나머지를 투입한다.

취련중기에는 취련작업중 탈탄반응을 최대화하기 위해서 랜스높이를 170~180cm로 유지하여 탈탄을 진행하도록 하는 것이 바람직하다.

생석회는 취련 33~35%%시점에서 총투입량의 20~30%을 투입하는데, 슬라그의 재화를 촉진하기 위해서 분할 투입하는 것이 바람직하다. 취련 60~65%시점에서는 생 석회를 총투입량의 10~20%투입한다.

철광석은 취련 60~65%시점에 총투입량중 40~50%을 투입한다. 생석회와 함께 철산화물을 투입하여 슬라그중 철산화물을 증대시키면서 용강중의 인을 슬라그중으로 이동하도록 한다.

돌로마이트는 취련 40~45%시점에 총투입량의 40~50%을 투입한다. 이때, 돌로마이트를 일괄 투입할 경우에는 돌로마이트 중의 MgO가 한꺼번에 투입되어 슬라그의 재화를 억제하기 때문에 분할 투입이 바람직하다. 취련 50~55%시점에서는 나머지의 돌로마이트를 분할 투입한다.

다음으로, 취련말기에는 랜스높이를 190~200cm로 하고, 산소유량을 750~800Nm³/min으로 한다. 취련말기에 랜스높이를 190~200cm을 유지하여 취련말기 철산화물 생성을 촉진시키면서 슬라그 재화를 촉진시키는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

도 3과 도 4의 조건으로 취련패턴과 부원료 투입조건으로 정련하고 그 결과를 표 1에 나타내었다. 단, 도 3~4에서 랜스높이는 표 1에 기재된 조건으로 하였다.

표 1에서 비교에는 취련패턴과 부원료 투입조건은 도 3의 종래예와 동일하게 하면서 용강중의 용존산소를 높게 한 것이다. 즉, 산소의 취입량을 늘려 용존산소를 높게 하여 용강중의 Mn과 P를 낮춘 것이다.

표 1에 나타난 바와 같이, 종래의 방법에서는 종점 망간이 높으면 종점 인도 높은 것을 알 수 있으며, 모두 종점[P]이 200ppm을 초과하여 저인강을 생산할 수 없다. 비교예에서는 과취를 실시하여 용강중의 망간이 낮아지면서 용강중의 인은 낮게 된다. 그러나, 프리산소가 높아 탈산제 투입량이 많아지며 또한 슬라그중 T.Fe가 높다. 발명예의 경우에는 종점 망간이 높은데도 종점인이 낮은 것을 알 수 있다.

한편, 도 5에는 종래의 정련방법에서 용선Mn에 따른 종점P의 함량을 나타낸 것이고, 도 6은 본 발명의 경우에 해당한다. 도 6를 보면, 용선Mn이 0.3%를 초과하더라도 종점P의 함량이 200ppm이하인 것을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전로 정련작업중 용강중의 망간을 높게 유지하면서도 용강중의 인을 낮게 유지할 수 있어 탈산제 투입량을 줄일 수 있고, 망간 성분 보정을 위한 합금철 투입량이 줄며, 또한 슬라그의 생성량을 줄일 수 있어 처리비용감소 및 유가금속을 최대화하여 원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 취련개시로부터 취련 30%이내의 시점을 취련초기, 취련초기에서부터 취련 80%이내의 시점을 취련중기, 취련중기 이후를 취련말기로 구분하여 고망간 용선을 전로정련하는 방법에 있어서.

   상기 취련초기에는 랜스높이를 240~270cm로 하고, 산소유량을 800~870Nm³/min으로 하며, 철광석을 취련 1~3%시점에 총투입량의 50~60중량%를 투입하고, 생석회를 취련 3~8%시점에 총투입량의 50~60중량% 투입하는 단계,

   상기 취련중기에는 랜스높이를 170~180cm로 하고, 산소유량을 650~700Nm³/min로 하며, 생석회를 취련 33~35%시점에 총투입량의 20~30중량% 취련 60~65%시점에 총 투입량의 10~20중량% 투입하고, 철광석을 취련 60~65%시점에 총투입량의 40~50중량% 투입하고, 돌로마이트를 취련 40~45%시점에 총투입량의 40~50중량%를 투입하고 취련 50~55%시점에 나머지를 투입하는 단계,

   취련말기에는 랜스높이를 190~200cm로 하고, 산소유량을 750~800Nm³/min으로 하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고망간 용선의 전로 정련방법.

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