KR850001211B1 - 크롬강의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

크롬강의 제조방법
첨부도면은 본 발명에 따른 제조공정을 표시한 개략도임.
본 발명은 스텐레스강 제조방법에 관한 것으로, 특히 산화크롬을 함유한 개시원료로부터 탄소 함유량이 적은 크롬강을 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래의 통상기술로서 크롬철광(크롬강)은 크롬강을 제조하는데 사용되었고, 여러단계의 처리과정이 이 목적에 사용 되었다.
예를들어 철-크롬 용광로 내에서 광석을 환원하여 적당한 크롬 합금을 얻은다음, 큰 막대형으로 주조한 후, 아아크로에 스크랩과 같이 넣어 혼합하여, 기본 용융물을 만드는 3단계 공정으로 알려져 있다.
이 용융물을 아르곤-산소-탈기(AOD)전환로로 보내 산소 가스와 불활성 가스(예, 아르곤)의 혼합물로 스텐레스강을 제련하게 된다.
이러한 종래의 공정은, 시설비가 많이들고 실시하기가 불편할 뿐만 아니라 에너지가 많이 소비된다.
또한 본 발명은 미국특허 제4,072,504호에 발표된 방법 즉, 최종 환원 공정중 유출되는 환원가스로 산화물을 예비 환원함으로써 금속 산화물을 환원시키는 방법을 개량한 것이다.
공지 방법에서의 여러 결함과 단점을 해결할 수 있음을 우연히 알아냈다. 따라서 본 발명에서는 제1단계에서 고체 환원제로 충전된 반응로 바닥으로 개시원료를 송풍시켜 프라즈마 발생기에서 형성된 환원 영역을 통과 시키는 것을 특징으로 하는 스텐레스강 제조방법을 제공한다.
고체환원제로는 목탄. 석탄을 섞은 목탄, 성형코우크스, 또는 어떤 다른 공지의 환원제 또는 환원제 혼합물이 사용될 수 있다. 개시원료에 존재하는 산화물은 대체로 최종적으로 환원 및 용융된다. 그후 용융물을 배출시켜 제2단계인 제련 공정에 도입한다. 이 방법에서 본 발명에 따른 2단계 방법은 종래에 사용된 철-크롬 용광로와 아아크로가 필요없게 된다. 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해서 첨부도면을 참고로 설명한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따라 미세 입자의 개시 원료, 양호하기로는 크롬광과 철광석이 사용될 수있다. 개시 원료는 운반가스에 의해 반응로 내로 송풍되고 반응로 내에서 생성된 반응 가스중 일부는 운반 가스로 이용 될 수 있다.
본 발명에서는 슬랙 형성제와 탄소 및/또는 탄화수소와 같은 연료를 이 운반가스에 첨가할 수 있다. 첨부 도면을 참고로 할때, 최종환원단계를 실시하기 위한 축형상의 용광로를 닮은 반응로(1)가 제시되어 있다.
반응로는 고체 환원제, 이 경우에는 탄소 이를테면 코우크스(3)를 (2)의 상부를 지나 가스 밀폐 충전장치(4)를 통해 공급받는다. 산화물질(예 : 철광석)과 크롬광석(용기(20)에 들어 있음)은 용기(19)에 들어있음은 슬랙과 함께 관(6)을 지나 분사구(5)를 통해 반응로 바닥으로 송풍된다. 동시에 연료는 관(7)을 통해 양호하기로는 분사구(5)를 통해 송풍된다.
최종 환원 및 용융반응은 동시에 일어나고 용융 금속(8)은 동시적인 침탄 과정중 바닥으로 흐른다. 이때 생성된 고온 금속과 슬랙은 출구(9), (10)를 통해 연속적 또는 단속적으로 배출될 수 있다. 반응로의 온도가 제어되며, 환원을 실시하기 위한 열이 플라즈마 아아크 히터(11)에 의해 공급된다.
미국특허 제4,072,504호에 기술된 바와같이 산화물질(예를들면 철광석)은 반응로(1)로부터 나오는 고온 환원가스(12)에 의해 예비 환원될 수 있다. 일산화탄소와 비교적 많은 양의 수소와의 혼합물을 함유하는 상기 고온환원 가스는 반응로 상부에서 물을 주입함으로써 그 온도가 조절된다.
예비환원 단계는 공지 방법에 따른 1이상의 단계에서 예를들면 유동상(床)(14)에서 실시될 수 있다. 이점에 있어서, 산화물질에 대한 예비 환원도는 50~70%가 적당하다.
예비 환원단계로부터 관(15)을 통해 배출되는 가스는 비교적 다량의 가연성가스를 포함하고 있기 때문에 유입된 산화물질의 예열 및 건조를 포함한 여러 목적에 사용될 수 있다.
예비환원단계로부터 반응로까지 공급되는 산화물질(이경우에는 철광석)은 미세한 입자가 양호하나 광석농축물 또는 농축혼합물로 이용될 수 있다. 물질을 주입하기 위한 운반가스로서는 적당한 세척기 또는 여과기에서 정제되고 압축기(18)에 의해 운반되는 반응기로 부터 나온 관(16)의 환원가스 소량을 이용할 수 있다.
이 운반가스에 대해 구체적으로 설명하면, 운반가스로서는 재순환되는 노정(TOP)가스가 사용되거나, 또는 노정가스량이 적어지는 경우는 N2가 사용되고, 또 이를테면 에너지 발생시와 같이 많은 양의 운반가스가 필요할 때는 공기가 사용된다.
반응로와 코우크스상(床)은 예비 환원 물질과 크롬광의 주입 혼합물이 고온인 코우크스 상하부로 이동되고, 관(12)내의 배출 환원가스가 상기한 일산화탄소와 고함량의 수소 혼합물로 구성되도록 그 크기가 고안되어져야 한다.
CO/H2의 비율은 반응로 하부에 첨가되는 연료에 의해 조절된다. 본 발명은 연도가스 분진, 예를들면 크롬 함유 분진등을 처리하는데 특히 적당하다. 본 발명에 따른 일단게 처리에서 조(粗)철에 함유된 크롬은 분진형태로 혼합함으로써 AOD내에 소정 크롬이 함유되도록 쉽게 조절될 수 있다.
소정의 크롬 함유량은 철-크롬 용광로에서 얻어진 양보다는 항상적으며, 이는 크롬 생성을 저하 시키지 않고, 본 발명에 따른 제1단계를 약 1500-1650℃, 양호하기로는 1550-1600℃의 온도 수준에서 적당하게 실시할 수 있게 하며, 이에 반해 철-크롬 용광로에서는 1600-1700℃에서 제1단계를 실시할 수 있다.
이는 본발명의 제1단계에서 금속 상태의 크롬 활성이 낮기 때문이다. 상기온도 범위는 조철을 제조할때의 온도, 즉 1350-1450℃와는 대조적인 것이다.
크롬함유 조철에 함유된 규소 함량은 온도 수준을 조절함으로써 쉽게 조절될 수 있으므로 AOD전환로의 스크랩용융 용량을 조절할 수 있다. 예를들어 규소 함량을 0.1%증가하면 크롬 함유조철 1톤당 약 75kg의 스크랩용융 용량의 증가를 나타낸다. 이와같이 크롬함유 조철중 규소함량을 조절하면 AOD전환로의 스크랩용융 용량이 쉽게 조정되어 일반적인 스크랩 평형을 알맞게 맞출 수 있다.
본 발명에 따른 제1단계 공정이 완전히 끝나기 때문에 에너지가 풍부한 가스가 발전을 위한 가열 용광로 에서 연료로서, 그리고 종래의 철-크롬 용광로보다 훨씬 더 간단하고 안전한 방법으로 유용하게 이용될 수 있다. 이는 크롬당 배기 가스의 양이 증가하고 AOD장치에 직접 적용돼 크롬 함유 조철이 생산될 수 있도록 하기 위해 크롬당 많은 양의 철을 쉽게 환원할 수 있다는 것을 의미한다. 이는 반대로 본 발명에 다른 제1단계를 실시하기 위한 장치, 예를들면 크롬 함유 분진을 처리하기 위한 장치가 AOD작업과 명백히 관련되어 있다는 것을 뜻한다. 그러므로 총 에너지 소비량은 아아크로를 사용하지 않기 때문에 약 600KWH까지 감소되며, 본 발명에 다른 제1단계는 종래의 공정보다 약 150℃낮은 온도 수준에서 실시되기 때문에 톤당 150KWH를 더 감소할 수 있다.
마지막으로 배기가스 에너지는 본 발명에 따라 유용하게 이용될 수 있다. 더우기, 본 발명에 따른 방법에 의하면 AOD작업시 제조 용량을 크게 증가시킬 수 있는데, 그 이유는 본 발명의 방법을 실시하는데 사용되는 수단에서 AOD작업시 공급시간과 배출 간격은 서로 쉽게 조절될 수 있다.
다음 실시예를 들어 본 발명을 더 자세히 설명한다.
[실시예 1]
(크롬광석 이용)
스텐레스강 제조용 기본 금속은 플라즈마 용융공정, 즉 본 발명에 따른 제1용융 환원단계에 따라 Cr/Fe(1.8/1)의 비율이 낮고 철광석(65% 철함유)을 갖는 크롬광 혼합물로 부터 제조되었다.
기본 금속의 조성은 다음과 같다.
48% 탄 소 19.6% 크롬
1.2% 규 소 나머지는 주로 철
0.3% 망 간
다음 자료는 기본 금속 1톤을 제조하는데 이용 되었다.
530kg의 낮은 비율의 크롬 광석(38%Cr, 22%Fe)및 970kg의 철광석(65%Fe)의 혼합물을 연속적으로 연결된 2개의 유동상에서 산화제이철의 예비환원 정도가 약 70%로 될때까지 환원 시켰다.
이 혼합물을 185kg의 석탄분진과 함께 상기 혼합용융 환원 반응로에 주입한 후, 용융환원하여 상기 조성을 갖는 기본 금속을 제조 하였다.
185kg의 석탄분진 이외에도 용융환원을 위해 소모된 물질 및 에너지는 60kg의 코우크스, 1750KWH의 전력, 약 300kg의 슬랙, 배출온도는 1,640℃이었다. 기본 금속을 배출시킨 즉시 철-니켈 100kg과 스텐레스강 180kg으로 정련하여 탄소 함량이 0.04%인 18/8형 스텐레스강을 얻었다.
액상의 스텐레스강 수율은 1180kg이었다. 스텐레스강 1톤당 소모된 물질 및 에너지는 다음과 같다.
157kg 석 탄 1.05Gcal 에너지총합 2.67Gcal
51kg 코우크스 0.35Gcal 85kg 니 켈
1455KWH 1.27Gcal 153kg 스텐레스강 스크랩
스텐레스강을 제조하는데 지금까지 가장 일반적으로 사용된 공정을 비교로 언급한다.
1. 철-크롬 용광로 3. 전기 아아크로
2. 스폰지 철 용광로 4. AOD 제련
상기 실시예에서와 똑같은 스크랩을 사용하고, 이 공지 공정에서 소모된 에너지는 다음과 같다.
철-크롬(67%) 236kg 1.3Gcal
스폰지철 580kg 1.8Gcal
스텐레스강 스크랩 185kg -
니 켈 85kg -
아아크로에서 용융 0.5Gcal
에너지 총합 3.6Gcal
상기로부터 비교해보면 본 발명에 따른 2단계 공정은 더 간단할 뿐만 아니라 25%의 에너지를 절감할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (1)

  1. 제1단계와 크롬함유 제품을 더 정련하기 위한 제2단계로 구성된 크롬강의 제조방법에 있어서, 제1단계가 산화크롬, 산화철 및 슬랙 형성제를 함유하고 미세한 입자 형태의 개시원료를 환원제가 포함되고 약1500℃ 내지 1650℃로 유지되는 반응로의 하부로 주입한 후, 상기 원료를 플라즈마 발생기에 의해 유지되는 반응로 하부의 환원 영역에 탄소 또는 탄화수소 연료와 함께 동시에 주입하고, 환원 영역내에서 상기 원료를 거의 동시에 환원 및 용융시킨 다음, 반응로 저부로부터 용융 및 환원된 크롬함유 제품을 제거하는 것으로 구성된 것을 특징으로 하는 크롬강의 제조방법.
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