KR100611167B1 - 저실리콘 용선의 제조방법 - Google Patents

Abstract

저실리콘 용선(溶銑)의 제조방법은, 미분탄을 150kg/t- 용선이상 불어넣고, 또한 용광로 슬래그의 MgO를 5.5 ∼ 8.5％로 제어하는 것에 의해, 용선 Si를 0.3 ％ 이하로 제어하는 것으로 이루어진다. 용광로로부터 배출되는 용선의 온도를 적어도 1480℃ 이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 슬래그비를 용선톤당 적어도 270kg 이상으로 제어하는 것이 바람직하다.

용선(溶銑), 용광로 조업, 소결광, 미분탄, 슬래그

Description

저실리콘 용선의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING LOW SILICON HOT-METAL}

본 발명은, 미분탄(PC)을 용광로의 송풍구로부터 다량으로 불어넣는 용광로조업에 있어서, 안정되게 저실리콘 용선(溶銑)을 제조하는 기술에 관한 것이다.

용광로에 있어서의 용선제조 코스트의 삭감과, 더욱이는 코우크스 로(爐)의 수명연장을 도모하는 것에 기여하는 것을 목적으로서, 용광로 송풍구로부터 미분탄을 다량으로 불어넣고, 코우크스 사용량을 저감시키는 용광로 조업방법, 즉 코우크스 치환율을 높이기 위한 용광로 조업방법이 개발되어 왔다. 용광로에의 미분탄 불어 넣기 설비의 일예를 도 1(a)와 도 1(b)에 나타낸다. 동(同)도면에 개략 종단면도를 나타내는 바와 같이, 용광로(1)의 하부에 설치된 로내에의 송풍용 블로우 파이프(2)의 측벽을 비스듬히 관통 삽입해서 미분탄 불어넣기용 랜스(Lance, 3)를 설치하고, 이 미분탄 불어넣기용 랜스(3)로부터 블로우 파이프(2) 내를 흐르는 열풍(7) 중에 미분탄(5)을 내뿜게 해서, 송풍구(4)로부터 용광로(1)의 로내에 불어넣는다. 이렇게 해서 불어넣어진 미분탄(5)은, 블로우 파이프(2) 및 송풍구(4), 및 송풍구(4)의 전방에 형성되는 레이스웨이(Raceway, 6)내에 있어서 연소하지만, 일부분은 미연소분이 숯(Char)이 되고, 혹은 석탄중의 휘발분이 불완전 연소하여 매연이 되고, 이것들은 로내에 가지고 들어 가진다. 미연소 숯 및 매연은 로내에서 연 소되지만, 용광로에 불어넣어진 미분탄의 양이 많아지면, 이것들은 완전히는 연소 소비되지 않고, 로내에 축적되거나, 또는 로정상부로부터 더스트(dust)의 일부가 되어서 배출된다. 따라서, 미분탄의 다량 불어넣기의 효과를 발휘시키기 위해서는, 미분탄의 반응효율의 향상을 도모하여, 코우크스 치환율을 상승시키는 동시에, 안정된 용광로 조업의 확보가 필요하다.

그런데, 다량의 미분탄을 불어넣는 용광로의 조업은 일반적으로, 원(原)연료의 성상이나 출선찌꺼기의 영향을 받기 쉽고, 조업변동이 증대한다. 미분탄의 불어넣기량을 늘려가면, 용광로 내의 광석/코우크스비(O/C)의 증가에 의해 열류비(熱流比, 고체장입물의 열용량/가스의 열용량)이 저하하고, 로정상 배기가스가 가지고나가는 현열(顯熱)이 증가하여 열효율이 저하하는 동시에, 로내 상(上)·중부에 있어서는 장입물의 승온속도가 상승하고, 로 하부에 있어서 융착 대(帶)가 윗쪽으로 이동하는 동시에 그 두께가 증대하고, 또 덩어리 코우크스의 체류시간 증가에 의한 열화가 일어나며, 로내 압손이 증대하여 조업변동의 요인이 된다.

그래서, 이러한 조업변동의 증대나 열효율의 저하대책으로서, 로 열레벨을 올려서 조업의 안정화를 도모한다. 그러나 그 결과, 용선온도 레벨이 상승하여 용선중 Si 농도가 상승한다. 또한, 미분탄의 불어넣기량을 늘려 가면, 광석/코우크스비의 증가, 코우크스의 열화 혹은 미분탄의 미연소 숯의 증가에 의해, 용광로 하부로 중심부의 통기·통액성이 악화하여 불활성화한다. 그 결과, 슬래그가 레이스 웨이 부근을 흘러내리게 되고, 슬래그 중 SiO₂가 코우크스나 미분탄의 C로 환원되어서 SiO 가스가 생성하고, 이것이 용선중 C로 환원되어서 Si가 용선으로 이동하여, 용선의 Si농도가 상승한다. 이사이의 상황은, 하기 화학식:

(SiO₂) + C(코우크스 또는 PC)

= SiO(g) + CO(g) ...... (1)

SiO(g) + [C]= [Si] + CO(g) ...... (2)

로 나타내진다.

용선의 Si 농도상승은, 용광로 내에서 SiO₂를 환원하기 위하여 다량의 열량이 소비된 것을 의미한다. 또한, 출선후의 용선로외 탈규소처리에서는, 탈규제(脫珪劑) 사용량의 증가를 초래하고, 막대한 코스트 디메리트(Demerit)를 초래한다. 그래서, 이 디메리트를 억제하기 위하여, 용광로 로내에 있어서 용선의 Si 농도를 저하시켜 두는 것이 중요하게 된다.

용광로 로내에 있어서 용선의 Si 농도를 저하시키는 기술은 다수 제안되어 있다.

종래의 일반적 방법으로서, 용선온도를 저하시키는 방법이 행하여지고 있다 (이하,「선행기술 1」이라고 한다). 그러나, 이 방법에서는, 슬래그 점성의 상승(슬래그의 유동성악화)이나, 용광로내 부착물의 탈락 등에 의한 용선온도의 급격한 저하가 야기되어, 조업 리스크가 증가한다고 하는 결점이 있다. 특히, 미분탄을 다량불어 넣을 때에는 그 영향이 커진다.

용선Si 농도저하의 다른방법으로서, 일본 특개소 57 - 237402호공보에는, 미 분탄과 함께 산화철을 불어넣고, 송풍구의 고온대에 있어서, 탈규소반응: [Si] + 2(FeO) = (SiO₂) + 2Fe에 의해 용선중 Si를 산화 저감시키는 방법이 제안되어(이하, 「선행기술 2」라고 한다), 선행기술 2를 더욱 개선한 일본 특개소 59-153812호 공보에는, 미분탄에, 산화철과 함께 CaO원(源) 또는 MgO원(源) 물질을 혼합해서 불어넣는 것에 의하여, 상기 고온대에 있어서의 슬래그의 적절한 고염기도화를 도모하고, SiO(g) + 2(FeO) = (SiO₂) + 2Fe반응 및 상기 탈규소반응을 촉진하는 동시에, 상기 2 반응으로 생성하는 고활량의 SiO₂를 고염기도 슬래그에 신속하게 흡수시켜서 재가규(再加珪) 반응을 저지한다고 하는 방법이 제안되어 있다 (이하,「선행기술 3」이라고 한다).

또한, 일본 특개소 61-37902호 공보에는, 미분탄과 함께 Mn광석분을 불어넣고, 송풍구 끝의 고온대에 있어서, (MnO) 및 (FeO)에 의해 탈규소 반응을 일으키게 하여, 용선중 Si를 산화저감시키는 방법이 제안되어 있다(이하,「선행기술 4」라고 한다). 그렇지만, 이들의 방법에서는 산화물을 불어넣기 때문에 광석의 분쇄공정이나 분쇄된 것의 송풍구에의 반송설비의 증설이 필요하게 되고, 용선제조 코스트가 매우 높아진다.

또한, 일본 특개평 5-78718호 공보에는, 불어넣어지는 미분탄중 SiO₂의 하기(3) ∼ (5)식:

SiO₂(코우크스) + C(코우크스) = SiO(g) + CO(g)

...... (3)

(SiO₂) + [C] = SiO(g) + CO(g) ...... (4)

SiO(g) + [C] = [Si] + CO(g) ...... (5)

에 의한 용선에의 가규(加珪)를 억제하기 위하여, SiO₂ 함유율이 높은 미분탄과 낮은 미분탄을 따로 따로인 호퍼에 넣고, 목표 용선 Si농도에 따라, 사용하는 미분탄을 선택하는 방법이 제안되어 있다(이하,「선행기술 5 」라고 한다). 그러나, 상기방법에서는 별개인 호퍼를 설치하고, 장입을 조절해야 하므로, 설비비용이 들고, 석탄수급 공정에 제약이 더하여진다.

또한, 특개평 7-70616호 공보에는, 만들기 구분의 베이스 용선 Si 농도를 저감시키는 방법으로서, 코우크스에 사용하는 비미점결탄(非微粘結炭)보다도 SiO₂ 함유율이 낮은 미분탄을 사용하는 것에 의해, 용선 Si 농도를 저하시키는 방법이 제안되어 있다(이하 「선행기술 6 」이라고 한다). 그러나, 이 방법에 의하면 SiO₂ 함유율이 낮은 석탄이 반드시 저렴하지 않거나, 사용원료의 제약을 받아서 원료수급상의 제약이 많아지고, 장기간의 조업을 계속하는 것은 현실적이지는 않다.

상술한 바와 같이, 선행기술 1 ∼ 선행기술 6에는 어느것이나 일장일단이 있고, 미분탄의 다량 불어넣기가 안정하게 행하여지고, 종합적 코스트 메리트를 얻을 수 있는 것 같은 용광로의 저 Si 조업기술은 발견되지 않는다. 용광로에의 미분탄다량 불어넣기 조업에 있어서, 용광로 장입원료의 수급공정에 제약되지 않는 것을 전제조건으로 하고, 저 Si 용선제조의 용광로 조업에 관련되는 기본사항을 정리하면, 하기와 같다. 여기에서, 하기(1) 및 (2)식은, 가규(加珪)(Si 부가)에 관련되고,

(SiO₂) + C(코우크스 또는 PC)

= SiO(g) + CO(g) ...... (1)

SiO(g) + [C] = [Si] + CO(g) ...... (2)

하기 (3)식:

(SiO₂) + 2 [Fe] = [Si] + 2FeO ...... (3)

은, 로 바닥부 탕류부(湯溜部)에서의 복규(復珪: 復Si)에 관련되는 반응식이다.

기본사항 1: 송풍구 끝에서의 고온반응 영역의 온도를 저하시켜서, (1)식 및 (2)식의 반응속도 및 화학평형 항수(恒數))가 작아지는 방향으로 컨트롤 하고, 용선중 Si 농도를 내릴 것,

기본사항 2: 용융 슬래그중 SiO₂의 활량(活量)을 작게 해서, (1)식의 화학평형 항수가 작아지는 방향으로 컨트롤하고, 이것에 의해 (2)식의 화학평형 항수가 작아지는 방향으로 컨트롤 하여, 용선중 Si 농도를 내릴 것,

기본사항 3: 용융 슬래그가 송풍구 끝의 고온반응 영역에 가까이 가는 것을 억제하는 것에 의해, 슬래그 중 SiO₂ 성분이 (1)식의 반응에 관계되지 않도록 할 것, 더욱이, SiO₂ 가스와 용선과의 접촉, 특히 송풍구 끝의 고온반응 영역에 있어서의 양자의 접촉을 억제하는 것에 의해, (2)식의 반응량을 저감시켜서, 용선에의 가규(加Si)를 억제할 것,

기본사항 4: 로 열레벨을 내려서 저온출선조업을 하고, (3)식의 반응속도를 저하시키는 것에 의해, 복규소(復Si)를 억제하는 동시에, (1)식의 반응속도를 저하시키는 것에 의해 가규(加珪)를 억제할 것.

종래, 상기 기본사항 1 ∼ 4항 중에서도, 로 열레벨을 저하시키고, 특히 송풍구 끝에서의 고온반응영역의 온도를 저하시키는 것이, 용광로로부터 배출되는 용선의 Si 농도저하에 대하여 유효한 수단이며, 또한 로바닥부 탕(湯)정체부에 있어서의 용선온도의 저하에 의한 용융 슬래그로부터의 복규(復珪: 復Si)를 억제하기 위해서 유효한 것으로서, 용광로의 저온조업이 널리 채용되어 왔다.

그런데, 전술한 바와 같이, 용선온도를 저하시킨 용광로 조업에는, 슬래그의 점성증가나 로내 부착물의 탈락 등에 의한 용선온도의 급격한 저하를 초래하는 일이 있고, 조업 불안정의 리스크를 증가시킨다고 하는 결점을 수반한다. 이러한 경향은, 특히 미분탄의 불어넣는 양이 많을 경우에는, 로내 통기성의 악화 경향이 더해지고, 한층 더 현저해진다.

그래서, 본 발명자들은, 미분탄 다량 불어넣기의 용광로 조업에 있어서, 특별한 설비의 신설 혹은 개조를 하는 일없이, 품위가 높은 비싼원료를 특별히 조달하는 일도 없고, 변동하는 원료수급공정을 따라 미리 주어진 소정의 주원료와 부원료등을 사용하고, 그들 원료의 배합구성의 조정수단에 의해, 용광로의 저온조업시에 발생하기 쉬운 로내 부착물의 탈락사고등을 야기하는 일없이, 로내 압손(壓損), 특히 로하부에 있어서의 압손을 증대시키는 일없이, 또한, 로내 적하(滴下)대 및 그 아래쪽부 영역의 로중심부에 있어서의 용선 찌꺼기의 강하유로를, 송풍구 끝의 고온영역에 가까이 가게 하는 일없이, 될 수 있는 한 로내 반경방향의 중앙부를 강하시키도록 하는 것이 효과적인 것에 착안했다.

이렇게 해서, 특히, 상기 기본사항 3에서 설명한 대책을 강구하는 일에 본 발명의 과제해결의 중점을 두고, 그를 위한 방법으로서, 용광로 슬래그의 점성을 저하시켜서 그 유동성을 높이는 것을 본 발명의 최대의 과제로 하였다.

다음에, 상기 과제의 해결에 대하여, 용선제조의 최소비용을 목표로 하고, 소결광 제조공정으로부터 용광로 조업까지의 일관 코스트 저감의 관점으로부터, 소결광으로서 저실리카 소결광을 적절하게 사용하는 경우에 대하여, 상기 용광로 슬래그 점성의 적절한 저하기술을 개발하는 것을 과제로 하였다.

본 발명의 목적은, 용광로에의 미분탄 다량 불어넣기 조업을 실시하는 데 있어, 용광로 장입원료에 제약되는 일없이, 저코스트로 안정한 조업을 할 수 있고, 더욱이는, 저실리카 소결광을 사용하여 소결공정으로부터 용광로에 있어서의 용선제조공정까지의 일관 코스트의 저감을 도모할 수 있고, 저실리콘 용선의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 이하로 부터 이루어지는 저실리콘 용선의 제조방법을 제공한다.

[1] 미분탄을 150kg/t- 용선이상 불어넣고, 용광로에의 미분탄 다량 불어넣 기 조업에 있어서의 저실리콘 용선의 제조방법에 있어서, 용광로로부터 배출되는 슬래그중의 MgO함유율을 5.5 ∼ 8.5 질량％의 범위내에 조정하고, 그리고, 용선의 Si농도를 O.3 질량％ 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 저실리콘 용선의 제조방법.

[2] [1]에 기재한 저실리콘 용선의 제조방법에 있어서, 1470℃이상의 출선온도에서 용광로를 조업하는 것을 특징으로 하는 저실리콘 용선의 제조방법.

[3] [1] 또는 [2]에 기재한 저실리콘 용선의 제조방법에 있어서, 270kg/t - 용선이상의 슬래그비로 용광로를 조업하는 것을 특징으로 하는 저실리콘 용선의 제조방법.

[4] [1]로부터 [3]의 어느 것인가에 기재한 저실리콘 용선의 제조방법에 있어서, 상기 슬래그중의 CaO(질량％)／SiO₂(질량％)를 1.2 ∼ 1.3의 범위내에서, 또한 당해 슬래그중 Al₂0₃농도를 13 ∼ 16 질량％의 범위내에서 용광로를 조업하는 것을 특징으로 하는 저실리콘 용선의 제조방법.

[5] 미분탄을 150kg/t - 용선이상 불어넣고, 용광로에의 미분탄 다량 불어 넣기 조업에 있어서의 저실리콘 용선의 제조방법에 있어서, 로정상으로부터 장입되는 코우크스를 제외하는 장입물의 70 질량％ 이상으로, SiO₂ 함유율이 4.5 질량％이하로, 또한 MgO 함유율이 1.3 질량％ 이하인 소결광을 장입하고, 그리고, MgO원 부원료의 장입에 의해 용광로로부터 배출되는 슬래그중의 MgO 함유율을 5.5 ∼ 8.5 질량％의 범위내로 조정하는 것을 특징으로 하는 저실리콘 용선의 제조방법.

[6] [5] 기재의 저실리콘 용선의 제조방법에 있어서, 상기 저실리콘 용선의 Si 농도를 0.30 질량％ 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 저실리콘 용선의 제조방법.

[도면의 간단한 설명]

도 1(a)와 (b)는, 용광로에의 미분탄 불어넣기 방법의 예를 나타내는 개략종단면도이다.

도 2는, 용광로 슬래그의 MgO 함유율과 슬래그비와의 관계를 예시하는 그래프이다.

도 3은, 용광로 슬래그의 MgO 함유율과 용선 Si 함유율과의 관계를 예시하는 그래프이다.

도 4는, 용광로 슬래그의 MgO 함유율에 대한 상기 슬래그 점도의 계산값과의 관계를 예시하는 그래프이다.

도 5는, 용광로내에의 미분탄 불어넣기 방법의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 6은, 도 5의 측면도이다.

[발명을 실시하기 위한 형태]

본 발명자들은, 고 미분탄 불어넣기비(고 PCR)조건하에 있어서 용광로 조업(고 PCR 용광로 조업)에 있어서, 변동하는 원연료의 수급조건 및 원연료의 저코스트 유지, 및 설비비등의 저코스트 유지를 전제조건으로해서, 우선, 용광로 슬래그의 유동성을 좋게 하기 위하여, 용광로 슬래그의 성분조성의 조정에 대하여 검토하였다.

용광로에서 생성하는 슬래그의 성분조성은, 사용하는 주원료 및 부원료의 각상표별 슬래그화 성분의 함유율 및 그 배합구성, 그리고 코우크스 및 미분탄제조용 석탄의 상표별 슬래그화 성분의 함유율과 그 배합구성 등에 의존해서 변화된다. 용광로 슬래그의 점성은, 상기 슬래그의 성분조성에 의존하여 변화되고, 더욱이, 슬래그의 온도, 따라서 용선온도에 의존하여 변화된다.

용광로 슬래그의 주요구성성분은, SiO₂, CaO, MgO 및 Al₂0₃의 4성분으로부터이루어진다. 이 중, SiO₂ 및 CaO의 함유율은, 슬래그의 염기도(CaO 질량%／SiO₂ 질량％)가 용선성분중 S농도의 중요한 결정요인의 하나이기 때문에, 상기 염기도 설정값의 제약을 받으므로, SiO₂ 및 CaO의 함유율을 각각 독립적으로 설정하는 것은 곤란하다. 따라서, SiO₂ 및 CaO의 함유율을 슬래그 점성의 조정인자라고 하는 것은 반드시 적절하지는 않다. 슬래그의 Al₂0₃ 함유율은, Al₂0₃를 주로하고, 코우크스중의 회분이나 광석중에 포함되어 있으므로, 원(原)연료수급 밸런스에 의해 변동한다. 예컨대, 최근의 고품위 철광석의 고갈화 경향을 반영하고, Al₂0₃ 함유율이 높은 소위 고 알루미나 철광석이 증가하고 있다. 단지, 고 알루미나 철광석의 가격은 저렴한 이점을 갖는다. 따라서, 슬래그중 Al₂0₃ 함유율을 종래 수준이하로 제한하는 것은 유리한 방법이 아님과 동시에, 철광석의 원료수급 공정상, 곤란함이 따른다.

이것에 대하여 용광로 슬래그중 MgO 성분은, 종래, 그 기능이 슬래그의 점성조정에 있다. 그런데, 슬래그중 MgO 함유율의 설정은, 종래, MgO 원 부원료인 MgO-SiO₂계의 사문암(蛇紋巖)이나 MgO-CaO계의 도로마이트를, 용광로 슬래그비(용선1t당의 슬래그량(kg))이, 고유의 용광로조업 조건에 의해 정해진 목표상한치 이하가 되도록 한 뒤에, 슬래그중 MgO 함유율이 필요최소한의 값으로 되도록, 그 때의 원료배합율에 따라 용광로 장입시에 조정된다.

그래서, 본 발명자들은, 슬래그중 MgO 함유율의 상승에 의한, 슬래그의 점성저하 및 용선중 Si 농도의 저하에 대한 작용·효과에 대하여 검토하였다.

이하, 실용 용광로에 있어서의 조업 데이터를 도 2 ∼ 도 4에 도시한다.

도 2는, 슬래그의 MgO 함유율과 슬래그비와의 관계를 나타내고, MgO 함유율의 증가와 함께 슬래그비가 감소하고 있는 것을 알수 있다.

도 3은, 슬래그의 MgO 함유율과 용선 Si 함유율과의 관계를 도시하고, MgO 함유율의 증가에 따라 용선 Si 함유율은 저감하고, MgO 함유율이 7 질량％ 정도가 되면, 용선 Si 함유율에 극소값이 존재하는 것이 추정된다.

도 4는, 슬래그의 MgO 함유율에 대한 상기 슬래그의 점도의 계산값과의 관계를 나타내고, MgO 함유율의 증가에 따라서 슬래그의 점도가 저하하는 것을 나타낸다. 동도에 있어서의 슬래그 점도의 편차는, 주로 용광로간에 있어서의 주원료의 구성 차이에 기인하는 것이다.

이상으로부터 하기의 사실을 알았다.

1. 용융 슬래그중의 MgO 농도를 높이는 것에 의해, 슬래그의 점성을 저하시킨다. 그 결과, 용광로하부의 적하대, 및 그 아래쪽부위의 로중심부에 있어서의 용융 슬래그의 강하유로가, 송풍구 앞쪽으로 형성되어 있는 레이스웨이(Raceway) 부근의 고온반응 영역측으로 빗나가는 것을 막고, 연직 아래쪽으로 곧장 내리게 된다. 그 결과, 상기(1) 및 (2)식의 반응을 억제하고, 용선에의 가규(加珪)를 억제 할 수 있다.

2. 용융 슬래그중의 MgO 농도를 높이는 것에 의해, 레이스웨이 부근의 고온반응영역에 있어서 Mg가스 증기압을 높이고, 상기 (2)식의 반응에 있어서의 SiO가스의 분압을 내려서 SiO가스의 활량을 저하시키는 것에 의해, (2)식의 반응을 억제하고, 슬래그중 SiO₂의 환원에 의한 용선중에의 Si의 이동을 억제해서 용선중 Si농도의 상승을 억제 할 수 있다.

3. 상기 1 및 2항에 부가해서 더욱더, 용광로의 적절한 저온조업을 하는 것에 의해 안정한 조업하에 있어서, 한층 저Si용선의 제조가 가능해진다.

4. 종래, 슬래그비의 증가에 따라서 로하부 압손은 증대한다고 생각되고 있었지만, 본 발명자들은, 이번, 용광로 로내 전체의 통기성을 나타내는 지수로서, 송풍구 윗쪽 1.5m의 위치로부터 로정상까지 이르는 사이의 로내 압손에 근거하는 통기성을 지수(-)표시로 변환하고, 슬래그비와 상기 로내 통기성을 나타내는 지수(-)와의 관계를 조사한 결과, 슬래그중 MgO 함유율을 5.5 ∼ 8.5 질량％의 범위내까지 높이면, 미분탄을 150kg/t - 용선이상 불어넣는 용광로 조업에 있어서도, 출 선온도를 1480℃ 이상으로 유지하고, 슬래그비가 300kg/t - 용선이하이면, 로내 통기성을 악화시키는 일없이, 안정된 저실리콘 조업을 할 수 있는 것을 알았다.

본 발명은, 상기 사실에 기초하여 이루어진 것이다.

본 발명에 관한 저실리콘 용선의 제조방법은, 미분탄을 150kg/t - 용선이상 불어넣고, 용광로에의 미분탄 다량 불어넣기 조업에 있어서의 저실리콘 용선의 제조방법에 있어서, 용광로로부터 배출되는 슬래그중의 MgO 함유율을 5.5 ∼ 8.5 질량％의 범위내로 조정하고, 용선의 Si농도를 0.3 질량％ 이하로 제어하는 것에 특징을 가지는 것이다.

도 1에 도시한 용광로에 있어서의 미분탄의 불어넣기 설비에 있어서, 이 발명의 방법을 하기 대로 행한다. 용광로(1)의 송풍구(4)부에 설치된 었던 블로우 파이프(2)에 비스듬히 관통하여 장착된 미분탄 불어넣기용 랜스(3)로부터, 미분탄을 150kg/t - 용선이상, 열풍(7)과 함께, 용광로(1)내에 불어넣어, 용선을 제조한다. 이 용광로 조업에 있어서, 장입원료는, 출선찌꺼기구(8)로부터 배출되는 용광로 슬래그 성분조성중, MgO 함유율이 5.5 ∼ 8.5 질량％의 범위내에 들어 가도록, 장입 주원료 및 부원료중의 슬래그화 성분조성을 고려하여 상기 장입량의 배합을 정한다. 또한, 로열(爐熱) 레벨은, 종래의 미분탄 불어넣기비가 150kg/t - 용선이상의 용광로 조업에 있어서 채용되어 있는 것 같은 고열 레벨조업, 혹은 저Si 용선제조조업에 있어서 종래 채용되어 있는 것 같은 저온출선 조업은 하지 않는다. 그 밖의 용광로 조업조건에 대해서는 특별한 액션을 채택할 필요는 없다.

장입원료 및 장입 코우크스의 배합율에 관해서는, 용광로 슬래그의 성분조성 중, MgO = 5.5 ∼ 8.5 질량%가 되도록 조정되어, 로 열레벨이 저온조업이 안되는 범위, 예컨대 출선온도가 1480℃정도 이상이 되도록 하면, 특별히 제한하지 않아도 좋지만, 하기조건에서 하면 소결광 제조공정으로부터 용광로 조업까지의 일관 공정에 있어서의 용선의 코스트 저감상 더한층 유리하며, 또한, 용광로에 있어서의 광석의 환원성을 양호하게 유지할 수 있음과 동시에, 용광로 슬래그비(kg-슬래그/t-용선)가 저감하고, 고 PCR 용광로 조업의 안정화에 기여한다. 즉, 장입 코우크스를 제외하는 장입물의 70 질량% 이상으로, Si0₂≤4.5 질량% 인 동시 MgO≤1.3 질량%인 소결광을 사용하고, 그리고, 용광로 슬래그의 MgO 함유율이, 5.5 ∼ 8.5 질량%의 범위 내에 들어가도록 조정하기 위하여, MgO원 부원료를 적절히 장입한다. 여기서, MgO원 부원료로서는, 사문암이나 도로마이트 등을 적당히 사용한다.

상술한 용광로 조업에 있어서, 저실리콘 용선을 얻을 수 있도록, 예컨대, 용선Si 농도가 0.3O 질량％ 이하가 되도록 로 열레벨을 적절히 조정한다. 상기의 경우, 슬래그의 MgO = 5.5 ∼ 8.5 질량％로 조절해 두면, 용광로 슬래그비는, 270kg/t - 용선이상이어도, 300kg/t - 용선이하이면 지장없다.

또한, 본 발명의 어느쪽의 경우에 있어서도, 용광로 슬래그중의 CaO(질량%)／SiO₂(질량％）（염기도)가 1.2 ∼ 1.3의 범위내이고, 또한 A1₂0₃농도를 13 ∼ 16 질량％의 범위내로 조정하여 용광로를 조업하는 것이 바람직하다.

슬래그 염기도를 1.2 ∼ 1.3의 범위내에 조정하는 것에 의해, 용선의 S함유율을 소정의 목표값 이하로 안정하게 할 수 있다. 또한, 전술한 최근 증가 경향에 있는 Al₂0₃ 함유율이 높은 소위 고 알루미나 철광석(예컨대, Al₂0₃ ≥3.O 질량％를 다량으로 사용한 소결광을 장입원료로서 사용할 수가 있고, 철광석의 원료수급 공정상의 제약해소에 기여하는 동시에, 원료 코스트 저감에 기여한다.

상기 실시형태를 취하는 것에 의해, 용광로 조업상태 및 로내 반응 등에 있어서 하기 특징적 현상을 볼 수 있다. 즉, 슬래그의 성분조성중, 특히 MgO 농도를 통상 조업에 있어서 보다도 높게 하여 5.5 ∼ 8.5 질량％의 범위로 했으므로, 슬래그의 점성이 저하하는 동시에, 송풍구 부근의 고온반응 영역에 있어서 Mg의 증기분압이 높아진다. 슬래그의 점성저하에 의해 로중심부에 있어서의 통액성(通液性)이 개선되고, 용융 슬래그가 송풍구 부근의 고온반응 영역인 레이스웨이 부근을 지나지 않고 그대로 로중심부를 흘러내리게 되므로, (1)식으로 나타낸 (SiO₂)의 미분탄이나 코우크스에 의한 환원반응이 억제되어서, SiO가스의 생성이 억제된다. 더욱이, 상기 영역에 있어서의 Mg의 증기분압의 상승에 의해, SiO가스의 활량이 저하하므로, (2)식에서 나타낸 SiO가스의 용선중 C에 의한 환원반응이 억제되어서, 용선중 Si농도의 상승이 억제된다. 이리하여, 용선의 Si농도를 0.3 질량％이하로 제어하는 것이 가능해진다. 또한, 상기와 같이, 로 중심부에 있어서의 통액성이 개선되므로, 슬래그량의 상한을 300kg/t- 용선까지 허용하여도, 조업의 안정성을 확보할 수 있다.

Al₂0₃ 함유율을 13 ∼ 16 질량％의 범위내로 조정하는 것에 의하여, 전술한

대로, 철광석 상표나 코우크스용 원료탄 상표를 특별히 정할 필요가 없다는 것을 의미하고, 사용하는 원(原)연료에 자유도를 줄 수 있는 것 외에, 슬래그 점성이 상승하지 않는 범위내에 있는 것을 의미하고, 용광로 조업을 더한층 행하기 쉽게 할 수가 있다.

이렇게하여, 이 발명의 용광로 조업방법에 의해, 미분탄을 송풍구로부터 다량으로 불어넣어도, 용선의 저실리콘 조업을 안정하게 행하는 것이 가능해진다.

도 5는, 용광로내에의 미분탄 불어넣기 방법의 다른 예를 나타내는 단면도, 도 6은, 도 5의 측면도이다.

도 5 및 도 6에 있어서, 3은, 송풍구(4)에 접속된 블로우 파이프(2)내에 삽입된 2본(本)의 미분탄 불어넣기용 랜스이다. 랜스(3)는, 그 끝단이 송풍구(4)측으로 향하도록, 각 랜스(3)의 중심축선(1)이 블로우 파이프(2)의 축선(L)과 교차하지 않도록, 그리고, 블로우 파이프(2)의 중심축선(0)에 관하여 축대칭이 되도록 배치되어 있다.

미분탄은, 2본의 랜스(3)로부터 캐리어가스(Carrier gas)와 함께 15m/sec 정도의 유속에서 블로우 파이프(2)내에 불어넣어지지만, 2본의 랜스(3)의 끝단은, 동일직선상에 있어서 대향시키지 않고, 축대칭 위치에 배치되어 있으므로, 미분탄은 서로 간섭되지 않고 블로우 파이프(2)내에 불어넣어져서, 신속하게 블로우 파이프(2)내에 있어서 확산한다. 더욱이, 미분탄은, 블로우 파이프(2)내에 있어서 선회하면서 송풍구(4)측으로 이동하므로, 열풍중의 산소와의 접촉효율이 한층더 좋게 되며, 따라서, 미분탄의 연소효율이 향상한다. 캐리어 가스는, 질소, 공기, 산소, CO, CO₂가스 중 적어도 하나로부터 이루어진다.

본 발명을 실시예로부터 더욱더 설명한다.

본 발명에 관계하는 저실리콘 용선의 제조방법의 범위내에 있는 실시예, 및 그 범위외에 있는 비교예에 대하여 시험을 하였다. 실시예에 있어서의 용광로 조업방법 및 조건은, 본 발명의 실시형태에 있어서 상술한 방법 및 조건에 준해서 행하였다. 표 1 ∼ 2에 시험결과를, 표 3, 4에 미분탄 및 소결광의 성분조성을 각각 나타낸다.

시험에 있어서의 조업조건 및 조업 성적판정의 지표로서, 로 열레벨은 출선온도에서, 용광로의 로내 전체의 통기성은 송풍구 윗쪽 1.5m위치로부터 로정상에 이르는 가스의 압손으로, 슬래그의 점성은 슬래그 홈통에 있어서의 슬래그 오버플로우의 발생상황으로, 그리고, 용광로 조업의 안정성은 출선비로 평가하였다. 이들의 결과로부터, 하기 사항이 명백하다.

1 .미분탄 불어넣기비(PCR)가 본 발명의 범위외로 낮은 120kg/t - 용선의 조업에 있어서, 종래 조업에 있어서의 통상의 로 열레벨조건에서, 본 발명의 범위외로 낮은 용광로 슬래그의 MgO 함유율(= 5.O 질량％)이 되도록 장입물의 배합조정을 한 경우에는, 용선 Si농도가 소기목적을 만족하지 않는 수준의 높은 값(Si 함유율 = 0.30 질량％)에 머물고 있다(비교예 1 참조). 이에 대하여, 비교예 2의 용광로 조업에 있어서는, 저Si 용선을 얻기 위하여, 다른 주요조건을 비교예 1과 동일수준에 있어서, 로 열레벨을 저하시키면, 용선 Si농도는 저하하지만, 슬래그 점성의 상승이나 미분탄의 연소율의 저하에 의해, 로내의 통기성이 악화하는 경향을 나타내고, 조업의 안정성이 충분히 확보되지 않는다.

2. 비교예 1에 있어서의 조업조건을 기준으로 하여, PCR을 본 발명의 범위내가 되는 150 내지 200kg/t - 용선에 높이면(각각 비교예 3, 비교예 4), 로내 전체의 통기성이 악화하고, 특히 용광로 하부에 있어서의 통기·통액성이 악화한다. 그 결과, 용광로 조업의 안정성이 나빠진다.

3. 그래서, 로 열레벨을 비교예 2의 저수준에 대하여 통상 수준까지 높여서 복구시킴과 동시에, PCR을 본 발명의 범위내에 들어가는 150 내지 200kg/t - 용선 으로 높인 용광로 조업에 있어서(각각 실시예 1, 실시예 2), 슬래그의 MgO 농도를 본 발명의 범위내까지 높이면, 슬래그의 점성이 저하하여 슬래그의 유동성이 좋게되고, 용광로 하부에 있어서의 통기·통액성이 개선·향상하여 로하부의 압손이 저감하는 동시에, 용선 Si농도가 저하하여 만족해야 할 저실리콘 용선의 제조가 행하여졌다. 더욱이, 용광로 조업의 안정성도 얻을 수 있었다.

4 .다음에 로 열레벨을 통상수준인 채로에 있어서, 소결광의 SiO₂ 함유율이 한층더 낮은 소결광을 장입하여, 용광로 슬래그비를 낮추고, 또한 슬래그의 MgO 농도를 본 발명의 범위내까지 높인 장입원료 배합조건으로 조업하였다. 그 결과, 로내 통기성은 양호하게 유지되어서 용광로 조업의 안정성이 확보되고, 더욱 슬래그의 점성이 저하하며, 또 레이스웨이 부근에 있어서의 고온반응 영역에 있어서의 Mg 가스 분압의 상승이 가해지고, 저실리콘 용선을 안정되게 제조할 수가 있었다.(실시예3, 실시예 4 참조). 또한, SiO₂ 함유율이 낮은 소결광의 용광로 장입비율을 올리는 것에 의해, 로내 환원성이 향상하고, 생산성이 더욱 향상하였다(실시예5, 6 참조).

5. 또한, 실시예 7의 용광로 조업에서는, 실시예 6의 조업조건 중, 로 열레벨을 통상 수준보다도 내렸지만, 슬래그의 유동성 개선효과 상승작용에 의해, 로내 통기성이 확보되어서 안정조업이 행하여짐과 동시에, Si 농도가 더욱 낮은 용선이 제조되었다.

6. 실시예 8은 실시예 2와 거의 같은 조건에서 미분탄 불어넣기의 랜스로서, 편심 더블랜스를 사용한 것이다. (실시예 1 로부터 7은 싱글랜스 사용) 상기 결과, 미분탄의 연소성이 향상하고, 용광로의 통기성을 일정하게 확보한 뒤에 실시예 2에서는 미분탄 200kg/t이었던 것이 실시예 8에서는 216kg/t까지 상승하고, 그 위에 또 슬래그 점성, Si 농도가 함께 상승하는 일은 없었다.

7. 실시예 9는 실시예 6과 거의 같은 조건에서 편심 더블랜스를 사용한 것이다.

이 경우는 미분탄을 200kg/t와 일정하게 한 결과, 슬래그비가 저하하여 Si농도의 저하를 얻을 수 있었다.

상술한 대로, 본 발명에 의하면, 특별히 로 열레벨을 내리지 않아도, 또 용광로 슬래그비를 특별히 저하시키지 않아도, 150kg/t - 용선이상의 고 PCR조업에 있어서, 저실리콘 용선을 안정조업하에 있어서 제조할 수 있는 것을 알수 있다. 또한, SiO₂ 함유율을 적절하게 내린 소결광의 사용, 알맞은 용광로 슬래그비의 저감,또는 알맞은 로 열레벨 저하의 채용을 적절히 조합시키는 것에 의해, 150kg/t - 용선이상의 고 PCR조업에 있어서, 일층의 저 Si농도의 용선을 안정조업하에 있어서 제조할 수 있는 것이 명백하게 되었다.

또한, 본 발명의 방법에 의하면, 원료수급공정의 제약을 받는 일없이, 미분탄을 150kg/t - 용선이상이라고 하는 고 수준의 다량 불어넣기 용광로 조업에 있어서, 용선의 Si 농도를 낮게 억제할 수 있는 조업을, 안정하게 하는 것이 가능해진 다. 그 경우, 반드시, 로 열레벨을 낮게 억제할 필요는 없고, 또한 용광로 슬래그비 상한을 엄하게 제한할 필요도 없다. 이러한 용광로에의 미분탄 불어넣기 조업방법을 제공할 수가 있고, 공업상 유용한 효과가 초래된다.

Claims (6)

1. 용광로의 송풍구로부터 미분탄을 용선(溶銑) 톤당 적어도 150kg이상 불어넣는 공정;

   상기 용광로로부터 용선과 용융 슬래그를 배출하는 공정;

   상기 용광로로부터 배출되는 슬래그의 MgO 함유율을 5.5 ∼ 8.5 질량％로 조정하는 공정;

   상기 용선의 Si농도를 0.3 질량％이하로 제어하는 공정,

   을 가지는 것을 특징으로 하는 저실리콘(Low Silicon) 용선의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   또 다시, 용광로로부터 배출되는 용선의 온도를 적어도 1480℃ 이상으로 제어하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 저실리콘 용선의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   또 다시, 슬래그비를 용선 톤당 적어도 270kg 이상으로 제어하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 저실리콘 용선의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   또 다시, 상기 슬래그중의 CaO(질량％)／SiO₂(질량％）를 1.2 ∼ 1.3의 범위에, 또한 상기 슬래그중 Al₂0₃ 농도를 13 ∼ 16 질량％의 범위로 제어하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 저실리콘 용선의 제조방법.
5. 용광로의 송풍구로부터 미분탄을 용선 톤당 적어도 150kg 이상 불어넣는 공정;

   용광로의 로정상으로부터 소결광, 코우크스와 MgO원(源) 부원료를 장입(裝入)하는 공정;

   상기 소결광의 비율을, 장입되는 코우크스를 제외하고 장입물의 70 질량％ 이상으로 제어하는 공정;

   상기 소결광의 SiO₂ 함유율을 4.5 질량％ 이하로, 또한 MgO 함유율을 1.3 질량％ 이하로 제어하는 공정;

   상기 용광로로부터 용선과 용융 슬래그를 배출하는 공정;

   MgO원 부원료의 장입량을 제어하는 것에 의해 용광로로부터 배출되는 슬래그중의 MgO 함유율을 5.5 ∼ 8.5 질량％의 범위내로 조정하는 공정 및,

   상기 용선의 Si 농도를 0.30 질량％ 이하로 제어하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 저실리콘 용선의 제조방법.
6. 삭제

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