전로에서 제강용 석회의 품질

Converter의 제강용 석회 품질

석회는 융점이 2572℃인 백색 결정성 고체입니다. 이것은 염기성 산화물이며 산성 산화물(예:실리카)과 반응하는 데 사용됩니다. 석회석(CaCO3)을 900℃ 이상(보통 1100℃)의 온도로 가열(소성)할 때 생성되는 산화칼슘(CaO)입니다.

CaCO3(s) + 열 =CaO(s) + CO2(g)

이 반응은 가역적입니다. 산화칼슘은 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘을 형성합니다. 반응은 방출될 때 혼합물에서 이산화탄소를 플러싱함으로써 오른쪽으로 진행됩니다.

수화석회 Ca(OH)2는 석회와 물의 반응(소석회화)에 의해 형성됩니다. 수화석회는 소석회라고도 합니다.

CaO + H2O =Ca(OH)2 + 열

석회는 철강 생산의 기본 플럭스로서 전로에서 일어나는 야금 반응의 순서에 중요한 역할을 합니다. 철강은 뜨거운 금속에서 황(S), 인(P), 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn) 및 기타 불순물을 산화시켜 슬래그 또는 기상에 들어갈 수 있도록 하여 분리하여 생성합니다. 금속 단계. 제강에서 석회는 주로 액욕에서 이러한 유해 원소를 제거하고 액강의 품질을 최적화하기 위한 슬래그를 생산하는 데 사용됩니다.

염기성 산소 공정은 뜨거운 금속이 산소와 접촉하는 염기성 산소로(BOF)라고도 하는 산소 변환기에서 불순물을 산화시킵니다. 뜨거운 금속의 산화된 불순물은 소석회의 도움으로 형성된 슬래그에 흡수됩니다.

50년대의 야금용 석회는 매우 거친 것부터 아주 미세한 것까지 모든 크기의 입자 혼합물로 이루어졌으며 이산화규소와 황과 같은 추가 성분이 미세 입자에 집중되어 있었습니다. 강철을 만들기 위한 노상 공정이 6~8시간의 제련 기간을 가졌기 때문에 석회 품질은 분명히 덜 중요했습니다. BOF(Basic Oxygen Converter)의 도입으로 제강 공정은 18분에서 20분의 산소 분사 시간으로 가속화되었습니다. BOF에서 일어나는 반응 속도는 매우 빠릅니다. 단시간에 다량의 소석회가 전로에 투입되기 때문에 슬래그에서의 용해도를 높이고 반응속도에 대처하기 위해서는 석회질의 신중한 선택이 중요하다. 석회의 화학적, 물리적 특성에 주의를 기울이는 것이 매우 중요합니다.

석회의 화학적 성질

석회의 CaO 함량은 가능한 한 높아야 하지만 어떤 경우에도 90% 이상이어야 하는 것이 매우 중요합니다. 이산화탄소의 함량은 가능한 한 낮아야 하며, 이는 열 균형과 변환기의 조용한 산소 송풍 조건에 중요합니다. CO2는 석회를 생산하는 동안 소성 정도에 따라 달라지며 연탄 전로 등급 석회의 상한선은 일반적으로 CO2의 1.5%입니다.

석회의 실리카(SiO2) 함량은 매우 중요합니다. SiO2는 산성 산화물로 전로의 기본 마그네시아-탄소 내화 라이닝에 부식 영향이 크다. 전로에서 석회 첨가의 주요 목적 중 하나는 고온 금속 및 스크랩에 존재하는 Si의 산화에 의해 생성된 SiO2를 중화하는 것입니다. 전로에서 석회를 통한 SiO2의 도입은 역효과를 낳습니다. 따라서 석회의 SiO2 함량은 가능한 한 낮아야 합니다. 이상적으로는 1.0% 미만입니다.

석회의 산화마그네슘(MgO) 함량이 점점 더 중요해지고 있습니다. MgO를 포함하는 석회는 전로의 내화 라이닝 ​​수명에 유리한 영향을 미칩니다. 전로 공정에 사용되는 일부 야금 석회에는 약 2%의 MgO 함량이 있습니다.

전로에서 탈황을 제한하는 석회의 황 함량은 중요합니다. 일부 조건에서 석회의 황 함량은 강의 재황화를 증가시킬 수 있습니다. 황 함량은 연강 및 저망간강에 매우 중요합니다. 낮은 황 함량은 강철의 황 함량을 제어하는 ​​데 도움이 됩니다. 석회의 황 함량은 석회 소성에 사용되는 연료의 종류, 석회석의 품질 및 소성 조건에 따라 다릅니다. 일반적으로 소석회의 황은 0.05%로 제한됩니다. 석회의 일반적인 분석은 0.025%의 황을 보여줍니다.

적절하게 소성된 석회는 전로에서 액체 수조의 탈인을 돕습니다. 전로에서 석회를 통한 인의 도입은 비생산적입니다. 따라서 석회의 P 함량은 가능한 한 낮아야 합니다. 일반적으로 0.03% 미만이어야 합니다.

소석회의 물리적 특성

제강의 BOF 공정에서 소석회의 크기는 매우 중요하다. 일반적으로 석회는 8mm에서 40mm 사이의 크기 비율로 전로에 사용되는데, 이는 전로 욕조에서 용해를 돕고 슬래그 형성을 돕기 때문입니다. 석회 크기가 8mm 미만이면 대부분의 미세한 석회(8mm 미만)가 전로 배기 가스와 함께 날아가고 후드에 부착물이 형성되기에 유리한 조건을 만듭니다. 전로에 충전된 석회의 미세한 부분에 대한 허용 한계는 일반적으로 약 5%입니다.

BOF 공정 중 슬래그 형성에 큰 영향을 미치는 소석회의 두 번째 물성은 석회 반응성이다. 석회 반응성은 전로 욕조에서 유해 요소를 제거하기 위한 더 빠른 용해와 더 높은 반응 능력을 결정하는 석회의 특성입니다. 액강에서 석회의 반응성을 결정할 수 없기 때문에 재현 가능한 테스트 결과를 얻을 수 있도록 일반적으로 표준화된 테스트 절차를 사용하여 물에서 결정합니다.

소석회는 큰 비표면을 초래하는 좋은 다공성으로 인해 반응성 특성을 얻습니다. 큰 비표면적은 야금 반응에 유리한 영향을 미칩니다.

석회가 가마에서 생산되는 동안 과소성되면 기공이 닫히고 석회의 비표면적이 감소하여 반응성이 손실됩니다. 유사하게 저소성 석회의 경우, 석회의 코어는 소성되지 않는다. 이러한 석회는 잔류 이산화탄소(CO2)가 있어 반응성이 낮다. 저소성 석회는 취급 중에 더 많은 미세 입자를 생성합니다. 석회의 반응성은 균질성, 열분해 정도 및 비표면적에 따라 달라집니다.

높은 다공성 때문에 소석회는 본질적으로 흡습성이 높습니다. 석회 덩어리의 표면은 공기 중 수분을 흡수하여 수화됩니다. 석회를 취급하는 동안 수화된 표면은 가루로 떨어지고 수화되기 위해 석회의 신선한 표면을 습기에 노출시킵니다. 수분을 흡수하면 석회가 반응성을 잃습니다. 소석회는 고속에서 발생하는 전환기의 반응에 참여하지 않습니다. 따라서 소석회는 생산 후 최단 시간 내에 전로에서 소비되는 것이 필수적입니다.

석회의 반응성을 측정하는 일반적인 방법은 4N 염산(HCl)으로 적정하는 것입니다. 이 시험에서 1mm에서 3mm 크기 범위의 석회 샘플 12.5g을 취하고 60℃에서 물 100ml로 포화 용액을 준비한다. 이 용액에 메틸 오렌지 시약 두 방울을 첨가한다. 그런 다음 4N(몰) 농도의 염산을 완전히 중화될 때까지 한 방울씩 첨가합니다. 종점은 주황색에서 분홍색으로의 색상 변화로 알 수 있습니다. 그런 다음 중화에 사용된 HCl의 부피에 4를 곱한 값을 일반적으로 반응성 값이라고 합니다. 중화에 필요한 HCl의 양이 많을수록 석회의 반응성이 높아집니다.

좋은 소석회의 물리적 특성

석회 가마에서 적절하게 소성된 석회(그림 1)의 주요 물리적 특성은 다음과 같다.

• 1.5ton/cum에서 1.7ton/cum 범위의 값으로 낮은 부피 밀도를 가지고 있습니다.
• 공극률은 일반적으로 높으며 약 50% 범위입니다.
• 비표면적이 표면적보다 큽니다. 1.5 sq m/kg ~ 2.0 sq m/kg 범위입니다.
• 미네랄 결정체는 작습니다.
• 반응성이 매우 높을 것입니다. 일반적으로 반응성 값은 4N HCl 300ml 이상입니다.
• 잔류 CO2 함량이 낮습니다. 값은 일반적으로 2% 미만입니다.
• 과태료 함량이 낮습니다. 일반적으로 5% 미만입니다.

그림 1 변환기에 사용되는 석회의 특성 

석회 및 제강 슬래그

석회는 제강에 매우 중요합니다. 블로우가 시작될 무렵에 소석회와 소성 백운석이 첨가되지만 때때로 이들은 열 전체에 걸쳐 점진적으로 첨가됩니다. 소석회의 CaO와 소성 백운석의 CaO+MgO는 산화된 불순물 및 산화철과 반응하여 슬래그를 형성한다. 따라서 슬래그는 복합 칼슘 및 마그네슘 실리케이트, 알루미노-실리케이트, 페라이트 및 인산염 등으로 구성됩니다. 우수한 염기성 슬래그의 형성은 철강 품질을 보장하는 데 필수적입니다. 염기도(CaO/SiO2) 수준은 일반적으로 2.8 및 3.5 범위에서 유지됩니다.

슬래그 염기도라는 용어는 전로에서 사용되는 기본 내화물과 관련하여 슬래그가 얼마나 산성 또는 염기성인지를 결정하는 수단입니다. 슬래그가 더 산성이면 벽돌을 부식시키고, 더 염기성이면 벽돌을 보호합니다. 슬래그의 염기도는 일반적으로 석회와 소성된 백운석의 첨가량으로 고정됩니다. 비율의 낮은 값은 슬래그가 산성임을 나타내며 비율이 증가함에 따라 슬래그는 점점 더 염기성화됩니다

염기도가 좋은 적절하게 소성된 석회는 탈인 및 탈황에 유리하고 침을 감소시켜 제강 공정을 용이하게 합니다. 욕과 슬래그 사이의 유황 분포는 동일한 염기도의 슬래그를 사용하더라도 과소성된 석회보다 적절한 소석회를 사용할 때 더 좋습니다. 탈인의 경우에도 마찬가지이다. 또한 이 경우 특히 슬래그의 산화철 함량이 낮으면 적절하게 소성된 석회를 사용하여 강의 인 함량이 감소합니다.

적절하게 하소된 석회를 사용하면 전로에서 석회 첨가를 줄일 수 있으므로 전로에서 슬래그와 온도를 더 잘 제어할 수 있습니다. 또한 전로에서 액강의 수율을 높이는 데 도움이 됩니다.