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KR900004158B1 - 금속 및 금속 합금의 정련시 오염 원소의 제거방법 - Google Patents

금속 및 금속 합금의 정련시 오염 원소의 제거방법 Download PDF

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KR900004158B1 KR1019850005163A KR850005163A KR900004158B1 KR 900004158 B1 KR900004158 B1 KR 900004158B1 KR 1019850005163 A KR1019850005163 A KR 1019850005163A KR 850005163 A KR850005163 A KR 850005163A KR 900004158 B1 KR900004158 B1 KR 900004158B1
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Abstract

내용 없음.

Description

금속 및 금속 합금의 정련시 오염 원소의 제거방법
본 발명은 산소 송풍에 의한 정련 과정에서 선철, 강, 그외 금속 및 금속 합금으로 부터 그의 오염 원소를 제거하는 동시에 습식 야금공정을 가속화시키는 방법에 관한 것이다.
현재 통용되고 있는 정의에 따르면, 0~2%의 탄소가 함유된 모든 철합금을 강이라고 통칭하고 있음은 주지의 사실이다. 베세머-토머스(Bessemer-Thomas)법, 시멘스-마르틴
Figure kpo00001
법을 이용하거나, 최근에는 산소를 사용하는 베세머 공정으로 선철 및 철스크랩으로부터 강을 제조하고 있다. 강제조 기술의 과정에서는 액상 선철과 고형 장입물을 용융시킨다. 장입물에 함유된 불필요한 탄소, 오염물질, 황,인 및 합금원소는 소위 정련기간중에 연소하거나 또는 슬래그로 전환된다.
1952년에 베세머-토머스 전로 공정에 의한 제강이 더욱 발전하여 소위 LD 제강법이 개발됨으로써, 양질의 제품을 대량으로 생산할 수 있다는 것도 공지되어 있다. 공지 공정에 비교하면, 소위 LD법의 장점은, 선철의 불순물을 제거하기 위해 음속을 능가하는 속도로 고순도 산소가스를 제련욕에 송풍하여 우수한 품질의 고순도 제품을 얻을 수 있다는 것이다.
각기 다른 경향으로 기술 개발을 실현하기 위해 시도하여 여러가지 형태의 LD법이 고안되어 있다.
LD법을 더욱 개발시킨 형태들 외에, LWS, OBM(Q-BOB), QEK, AOD 공정 등이 잘 알려져 있으며, 또한 80년대초에 코르프(KORF)-공정이 알려지게 되었고, 이 공정을 이용함으로써 제강중에 슬래그 아래의 강욕으로 산소를 직접 송풍하는 것, 즉 하부노상에서의 정련(마르틴 공정)이 가능하게 되었다. 코르프-공정은 독일연방공화국 특허 제 2,946,030 호에 기술되어 있다.
그러나, 상기의 새로운 제강법 그 자체로는 고순도, 우수한 품질 및 특성의 강을 대량 생산할 수 없으며, 생산은 극히 고가의 설비, 예를들면 일렉트로-슬래그(electro-slag), 진공-아아크, 플라즈바 빔, 즉 진공 설비를 갖춘 공정으로써만이 실현할 수 있었다.
강, 그외 금속 및 금속 합금의 실제의 제조로 부터 재료의 특정한 특성은 그에 대응하는 결정 구조 및 격자 구조에 따른다는 것은 잘알려져 있다. 또한 특정의 결정 구조 및 격자는 각각, 합금 원소의 도입 즉 불순물의 제거로써 이루어진다는 것도 공지된 사실이다. 이와같이 합금 원소를 도입하거나 또는 불순물을 제거시킴으로써 특정의 재료 특성을 갖는 일정의 제품이 생산될 수 있음은 자명한 사실이다.
본 발명의 목적은 상기한 결합을 해소하고, 전술한 종래 방법에 비해 그 효율이 훨씬 우수하며 고순도 야금 제품을 대량 생산할 수 있는 방법을 개발하는 것이다.
본 발명에 대해 과해진 목표는, 선철, 강, 그외 금속 및 금속 합금으로부터 불순물을 제거하고 습식 야금공정을 가속화 시키는 공정을 개발하는 것이다.
본 발명은, 화학 반응에 의해 불순물의 양이 감소되고 습식 야금 공정이 가속화된다면, 서두에 언급한 방법에 대해 상기 본 발명의 목적이 해결될 수 있다는 인식에 근거를 둔 것이다.
본 발명에 따르면, 정련욕의 자유산소기(free oxygen radical)의 양과 정련욕의 온도를 조절하여 전술한 목적을 해결하였다.
오존의 도입에 의해 자유산소기의 양이 감소하는 본 방법은, 간단하게 실현할 수 있기 때문에 유리한 것으로 인정되어야 한다.
기술의 단순화라는 관점에서, 이산화탄소를 도입하여 정련욕의 온도를 조절하는 본 발명의 실시 형태도 유리한 것으로 인정되어야 한다.
생산성을 향상시키기 위해서는, 오존화 반응을 위해 0.1∼15v/o의 오존을 함유하는 오존 함유 가스 혼합물의 사용을 권장한다.
오존은 산소 및/또는 공기 및/또는 이산화탄소로부터 제조하는 것이 유리하다.
또한 본 발명에 따라 정련 기간중에 오존 함유 가스 혼합물을 공급하여 전술한 목적을 해결하였다.
본 발명에 따른 여러가지 형태의 방법을 선철, 강, 그외 다른 금속 및 금속 합금의 제조 공정을 특정하여 상세히 설명한다.
실험 결과와 실제 경험을 근거로한 본 발명에 따른 방법을 적용함으로써, 오존 가스의 이용에 의해 탄소, 규소, 인, 황 등과 같은 오염 원소를 금속 용융물로 부터 용이하고 신속하게 제거, 즉 산화시킬 수 있다는 결론에 도달하였다.
상기 현상의 설명은, 금속 용융물내에서 오존(O3)이 원자산소(발생기 산소)로 분해하며, 그 결과 오염물질이 있는 단일 동반 원소와의 반응 속도가 이중 결합을 가진 O2의 반응 속도 보다 빠르다는 점에 있다.
본 발명에 따른 방법에 필요한 오존의 제조를 위하여 몇가지 해결책이 알려져 있다. 그중에서 야금학적으로 가장 적절한 것은 산소 및/또는 이산화탄소로 부터 오존을 제조하는 것이다. 공기로 부터 오존을 제조하기 위해 주로 음료수 정제에 사용되는 공업적 용량의 오존 발생기를 사용하였다. 이런 장치의 용량은 20 내지 30kg/h이다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 오존의 저장과 공급은, 법규 및 당국의 요청에 따라 전용 장치로 규정된 방법으로 행하여 져야 하며, 농도가 16몰%를 초과할때에는, 오존의 사용에 따른 폭발의 위험성도 동시에 고려해야 한다.
야금학적 공정에서는 무시할 수 없는 폭발의 위험, 반응 속도의 불규칙성, 오존 송풍용 장치 및 외장의 기술 개발의 저수준 때문에 오존의 사용이 금지되어 왔다.
본 발명에 따른 공정 과정중에 산소의 오존 함량을 그 사용중에 폭발의 임계값 이하로 유지, 즉 15v/o의 넘지 않아야 한다.
본 발명의 방법을 사용하는 특별한 가능성에 기초하여, 오존 발생기에는 오존 제조의 기초 물질로서 기술적인 산소 및/또는 이산화탄소 및/또는 공기를 도입한다. 가스 혼합물의 오존 함량은 본래 공지인 방법으로 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특수한 적용예에 따라, 야금 기술 및 제조하고자 하는 금속의 성질에 응하여 준비된 가스 혼합물(오존의 양이 0.1 내지 15V/o의 범위에 있는)을 슬래그 수준 아래의 금속 용융물 안으로 송풍하는 동시에, 제품의 성질과 장치의 설계에 따라 송풍 지속 시간 및 오존의 v/o를 변화시킬 수 있다.
서두에 상술한 목적을 해결하기 위하여 적용 분야의 몇가지 예를 기술하면 다음과 같다.
선철의 제조중, 용광로의 노상 온도를 상승시키고 반응 속도를 증가시키기 위해서는 산소의 오존 비율을 풍부하게 하고, 동시에 흡열 반응을 일으키는 CO2가스를 적정 비율로 산소에 혼합하는 방법으로 용광로의 온도를 조절한다.
선철 처리용 기존 설비, 예를 들어 다른 탈황 설비 등에서는, 유출연도가스에 대해 필요한 측정을 행함으로써, 작업자 보호 및 생태학에 관련하여, 온도 조정가스로서 CO2가스를 상방, 하방 또는 조합 송풍하여 선철의 예비 탈탄, 탈규소, 탈황 등에 오존함유 가스 혼합물을 성공적으로 이용할 수 있다.
LD 전로 또는 기타 전로, 혹은 코르프법으로 조작되는 시멘스-마르틴로에서의 제강 과정에서는, 탄소함량이 0.2 내지 0.3%인 강을 통상의 방법으로 O2로써 정의하고, 이어서 원하는 조성의 강을 생산할때까지 적정량의 오존을 함유하는 가스 혼합물을 강욕내로 송풍한다.
시멘스-마르틴로를 코르프법으로 조작할때, 산소 송풍 기간을 단축하기 위하여, 선철을 옮겨담은때부터 시작하여 소량의 오존을 함유한 가스 혼합물을 강욕에 송풍한다. 동일한 목적으로 역시 오존을 함유한 가스혼합물을, 코르프법으로, 선철을 옮겨담은때부터 사용된다.
이중 코르프법의 경우에는, 오존 함유 가스 혼합물의 송풍을 보다 높은 효율로 해결할 수 있다.
제강로에서 냉간장입의 비율을 증가시키고자할 경우에 오존 송풍을 성공적으로 사용할 수 있다. 이 경우 오존 함유 가스 혼합물은 제련중에 미리 송풍한다.
오존 함유 가스 혼합물의 송풍은 (a) 주조용 선철 및 강의 제조, (b) 유색 금속 및 희귀 금속의 야금, 및 (c) 습식 야금에 성공적으로 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서는, 바닥 또는 측면에 배치되는 랜스 또는 노즐을 사용하여 오존이 풍부한 산소를 슬래그 아래의 금속욕중으로 직접 송풍하는 것을 실현하였다. 또한 밀폐 시스템에서는, 오존 및/또는 다른 가스를 함유한 가스 혼합물을, 송풍 후 그것을 세정한 다음, 반복 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 공정의 이점은, 금속중에 용해된 저농도 불순물의 산화 즉 제거가, 우수한 성질의 금속제품을, 간단하고 신속하며 경제적으로 생산할 수 있다는 점이다.
본 발명에 따른 공정의 다른 이점은, 노즐의 냉각에 더하여, 흡열 반응을 일으키는 CO2가스로써 금속욕의 온도를 조절할 수 있다는 점이다.

Claims (4)

  1. 오존의 도입에 의해 자유 산소기의 양이 조절되며, 이산화탄소의 도입에 의해 제련욕의 온도가 조절되는 것을 특징으로 하는, 산소 송풍에 의한 정련 과정중에 습식 야금 공정을 가속화시키기 위한 선철, 강, 그외 다른 금속 및 금속 합금의 오염 원소 제거방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 오존 함량이 0.1∼15v/o인 가스 혼합물을 사용하여 오존화가 편리하게 수행되는 것을 특징으로 하는 오염 원소 제거방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 산소 및/또는 공기 및/또는 이산화탄소로써 오존이 생성외는 것을 특징으로 하는 오염 원소 제거방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제련 기간중에 오존 함유 가스 혼합물의 도입이 개시되는 것을 특징으로 하는 오염 원소 제거방법.
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