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용선, 냉선, 고철

1. 육안은로선별

2. 자석으로 비철 재료 제거

3. 해체 후 이물질 분류

4. 기계 장치를 이용한 선별 및 제거

5. 소각으로 불순물 제거 후 선별

1. 장입성이 좋다.

2. 충진율이 좋다.

3. 용해성이 좋다.

4. 전극봉, 노벽 손상을 방지한다.

1. 언로더 : 선박으로 운송되어 온 제철 원료를 하역기 내부의 구조물을 통해 벨트컨베이어로 이송하는 설비

2. 스태커 : 벨트컨베이어를 통해 운송된 석탄, 광석등의 제철원료를 야드에 적치하는 설비

3. 리클레이머 : 야드 쌓여있는 석탄이나 광석을 컨베이어 위로 옮기는데 사용하는 설비

탈황, 탈인, 탈규소

생석회

∙탈황제 : 생석회(CaO), 석회석(CaCO3), 형석(CaF2), 칼슘카바이트(CaC2), 소다회(NaCO3)

P, S

염기도를 높게 하고, 용선온도를 높인다.

∙탈황조건

1. 슬래그의 염기도가 높을것

2. 슬래그의 유동성이 좋을것

3. 슬래그의 양이 많을것

4. 강욕의 온도가 높을것

※염기도 : 염기성 성분의 총량 / 산성 성분의 총량 = Cao / SiO2

CaO, CaC2

1. 고염기도의 강재를 사용한다.

2. 강재의 유동성을 높인다.

3. 형석을 증량한다.

4. 강재량을 증량한다.

1. 강재의 염기도가 높을것

2. 산화력이 클 것

3. 용강 온도가 낮을것

4. 강재 중에 P5O2가 낮을것

5. 강재량이 많을것

2P + 4CaO + 5FeO = 4CaO ∙ P2O5 + 5Fe

※P가 산화하면 P2O5가 됨

1. 염기도가 높아야한다.

2. 강재의 유동성이 좋아야 한다.

3. 강재량이 많아야 한다.

원소 : 규소

이유 : 산소와의 친화력이 다른 원소에 비해 크다.

※산소와의 친화력이 강한 순서

Zr → Al → Ti → Si → V → Mn → Cr

용선 5대 불순물

Si, Mn, S, P, C

염기도 또는 열배합 계산을 정확하게 하기위해

용선 중 규소량이 많으면 제거하기 위해 많은 산화제와 산소가 필요하며, 염기도 조정을 위한 생석회(CaO)가 투입되게된다. 이로 인해 슬래그량이 증가하여 제강 시간이 길어지게된다. 따라서 노체수명은 감소한다.

용선 중 규소량에 따른 전로 노체수명의 변화

1. 전로의 주 반응은 탈탄 반응이며, 이는 취련 초기 천천히 상승해 취련 중기에 최대로 발생하고, 취련 말기에 서서히 감소한다.

2. 규소량이 증가하면, 산소와의 친화력이 탄소보다 커 탈탄 반응이 지연되게 되고, 이로 인해 취련 시간이 증가하게 된다.

3. 노 내 반응시간이 길어질수록 내화물의 수명이 줄어들어 내화물의 교체주기가 빨라지게 되고, 이는 노체수명 감소로 이어진다.

1. 부원료 절감

2. Fe 회수율 증가

3. 노체 수명의 증가

4. Mn 회수율 증가

1. 밀 스케일

2. 소결광

3. 기체 산소

염기도 저하

800L

※반응식 Si + O2 = SiO2

필요 산소량(g) = (32 X 1,000) ➗ 28 = 1,143

(1,000g : 필요 산소량(g) = 28 : 32)

몰수로 환산 = 1,143 ➗ 32 = 35.7mol

필요 산소량(L) = 35.7 X 22.4 = 800L

CaO / SiO2

염기도 : 염기성 성분의 총량 / 산성 성분의 총량

스키머

∙슬래그는 비중의 낮아 용선 위에 뜨게 되는데, 슬래그와 용선을 분리하여 용선만을 얻기 위해 사용하는 설비이다.

∙레이들에서 사용하는 스키머 외에 고로 출선 시 대탕도에 설치된 대규모 슬래그 제거 설비(스키머)도 있다.

복합취련법

∙상취법 : 상부에서 랜스를 통해 산솔르 불어 넣는다.(용강 교반효과 적음)

∙하취법 : 하부에서 랜스를 통해 산소를 불어 넣는다.(용강 교반효과는 크나 노즐이 막힐 위험이 있음)

∙복합취련법 : 상부에서는 랜스를 통해 산소를 불고, 하부에서는 불활성가스를 통해 교반을 시켜 효율을 높인다.

용선의 현열, 불순물의 연소열

용선, 냉선(형선, 황선, 고선), 고철

자가 발생고철

- 강재의 제조 공정중에 발생하며, 제철소 밖으로 나가지 않고 그대로 제강로에 장입하여 사용하는 고철을 말한다.

온도 불균일, 성분 불균일, 연와 수명단축

폭발 방지

- 고철 내 수분을 함유하고 있을 경우 용선에 의한 폭발이 일어날수있다.

수분에 의한 폭발 방지

- 용강에 수분이 반응하면 폭발을 야기하므로 시료 채취 전 스푼을 건조시킨다.

철광석, 석회석, 밀스케일, 고철, 소결광

1. 산화제로써의 역할

2. 냉각제로써의 역할

3. 매용제로써의 역할

∙산화제, 냉각제 : 철광석, 소결광, 밀스케일

∙매용제 : 철광석, 소결광, 밀스케일, 형석

∙조재제 : 생석회, 석회석

∙가탄제 : 분코크스, 분탄

∙탈산제 : Fe-Mn, Fe-Si, Al

분코크스, 분탄, 전극가루, 흑연

트러니언링(Trunnion Ring)

마우스링(노구금물)

※전로노체

∙강판 용접 구조, 30~40mm 두께

∙전로 경동 장치는 노체 중앙부 트러니언링으로 노체를 지지, 구동설비의 구동력을 노체에 전달

∙마우스링 : 전로 내의 분출물에 의한 노구부 벽돌을 보호

∙슬래그커버 : 분출물에 의한 트러니언, 노저부, 냉각수 파이프 등 슬래그가 부착되는 것을 방지

∙저취 랜스 : Ar 가스를 취입하여 교반을 극대화

∙내화물은 돌로마이트(MgO-CaO) 및 MgO-C 내화물을 사용한다.

무게중심이 노체 아래에 있기 때문이다.

※무게중심이 노체의 아래에 있어 정전이 되어도 오뚝이처럼 자동으로 직립

정전이 발생하여도 비상발전기를 가동하여 안전에 문제가 없게 한다.

1.산화스케일이 생기지 않는다.(내식성이 좋다.)

2. 열전도성이 좋다.

랜스 선단으로부터 강욕면까지의 거리

1. 용강 교반촉진

2. 용강 분출량 감소

3. 실수율 향상

1. 용강의 온도 측정

2. 성분분석용 시료채취

3. 탕면 측정

∙원료장입 → 취련(랜스) → 온도 측정 및 시료채취(서브랜스) → 출강 → 배재

서브랜스

∙서브랜스의 역학 : 용강 온도 측정, 시료채취, 탕면 측정, 탄소 농도 측정, 용강 산소 측정

스커트

∙스커트는 노구와 후드 사이에 위치한 설비, 노구를 덮는 뚜껑과 같은 역할

∙스커트와 노구 간격이 크면 외부공기가 침입하여 CO가스와 2차 연소가 발생할 수 있으며, 폐가스 및 용강이 외부로 새어나올 수 있다.

∙스커트와 노구 간격이 너무 작으면 불꽃 판정이 곤란하여 취련작업 종료를 위한 종점 판정을 결정하는 것이 어려워진다.

∙불꽃 판정 : 고온-백색, 저온-적색

클때 : 외부공기 침입

작을때 : 불꽃 판정 곤란

IDP

폐가스 처리설비(OG 설비)는 그 길이가 길어서 중간에 폐가스의 흐름을 원활하게해 주는 팬(IDP : induced Draft Fan, 흡인송풍기)을 사용한다.

1. 전기집진기

2. 벤투리 스크러버

3. 백필터

4. 제진기

∙벤투리 스크러버 : 기계식으로 폐가스를 좁은 노즐(Venturi)에 통과시킨 후 고압수를 분무하여 가스 중의 분진을 포집하는 방식

∙백필터 : 여러 개의 여과포에 배가스를 통과시켜 분진을 제거하는 방식

∙전기집진기 : 분진을 함유한 가스가 통과하면 분진이 양극으로 대전하여 집진극에 부착되고, 전극에 쌓인 분진은 물 또는 기계적 충격으로 제거하는 방식

백필터(Bag Filter)

상부 안전밸브

∙압력밥솥의 뚜껑밸브처럼 일정 압력 이상 시 내부의 가스가 외부로 새어나갈 수 있도록 만든 안전설비

슬래그포트(슬래그팬)

∙슬래그포트(슬래그팬) : 용선레이들 또는 전로조업 후 생성된 슬래그를 담아두는 설비

∙용선장입레이들 : 전로조업의 원료인 용선을 담아 두는 설비

∙고철장입슈트 : 전로조업의 원료인 고철을 전로내에 장입하는 설비

∙용강 레이들(수강 레이들) : 전로조업 중 생산된 용강을 담아두는 설비

1. 슬래그 혼입이 많아진다.

2. 용각의 비금속개재물이 증가한다.

3. 성분 목표치를 벗어난다.

백운석(돌로마이트)

∙노 보수하기 : 출강 후 원료 장입에 앞에 국부적 손상 부위를 미세한 입자의 돌로마이트를 투사하여 보수한다.

1. 생산성향상

2. 노체수명 연장

∙일반공정 : 원료 장입 → 취련 → 측온 및 시료채취 → 출강 → 배재

∙QDT : 원료 장입 → 취련 → 출강 → 배재

∙공정 단축으로 생산성이 향상되고 노체수명이 연장된다.

1. 실로 축조 후 첫 조업 시

2. 탕면측정 시

3. 연구연와 돌출 시

4. 고철 장입크레인 고장 시

∙용선 100% 장입(All 용선, 전 용선 장입) : 신로 축조 후 첫 조업 시와 고철크레인 고장 시 주로 사용하게 된다.

올(All) 용선 조업한다.

정확한 취련 패턴 유지

∙신축된 전로에 장입된 용선의 높이를 측정하여 정확한 취련 패턴을 유지하기 위해 탕면 측정을 실시한다.

전로에 장입된 용선의 높이를 측정하는 것

규소

※제강에서 규소의 역할

∙산소와 반응하여 산화열 발생

∙슬래그 염기도에 영향

∙전로조업 중 탈규처리를 하게 되면 인, 탄소와 경합하게 되어 효율이 낮아지고, 슬래그 염기도 조절을 위한 생석회 투입량이 증가되어 슬래그 발생량이 많아지게된다.

∙탈탄반응시간이 줄어들면 전로조업시간 단축으로 인해 노체수명이 상승하며, 부원료 절감, 회수율 증가 등의 효과를 기대할 수 있다.

가장 먼저 없어지는 원소 : 규소

이유 : 산소와의 친화력이 다른 원소에 비해 크기 때문에

취련 중기(2기)

∙취련 중 탈탄은 1기, 2기, 3기로 나눠짐

∙1기 : 취련이 시작되면 산소는 가장 먼저 규소와 반응하며, 잔존 규소, 망간량에 따라 탄소와의 반응이 점점 시작

∙2기 : 산소와 탄소가 온전히 반응하는 시기, 가장 활발하게 이루어짐

∙3기 : 갈수록 반응할 수 있는 탄소량이 적어지며 반응이 점점 줄어들게됨

정련반응 : 산화반응

용강의 온도 : 상승한다.

∙제선 : 산화철(Fe2O3)의 산소를 제거하는 환원반응

∙제강(전로) : 용선과 산소의 반응을 통해 불순물을 제거하는 산화반응, 규소 등의 불순물은 발열반응을 하므로 온도는 상승한다.

생석회(CaO) : 착화 직후

형석(CaF2) : 착화 직전

생석회

∙생석회(CaO)는 염기도 조절 및 탈황, 탈인 작업 시 사용된다.

∙염기도 = 염기성산화물의 총량/산성성산화물의 총량 = CaO/SiO2$$

슬래그의 융점을 낮추어 재화속도를 촉진하고 유동성을 좋게 하기 때문이다.

∙형석 : 대표적인 매용제, 슬래그 유동성을 증가시키기 위해 투입

다이내믹 컨트롤

∙Static Control : 취련 전 물질 정산, 열정산에 근거하여 냉각제 및 산소량을 제어

∙Dynamic Control : 서브 랜스를 이용하여 취련 중 온도, 성분, 폐가스 등을 파악하여 종료점 제어

1. TNB : 종점의 온도가 목표온도보다 낮을때

2. CNB : 종점의 [C]%가 목표보다 많을 때

3. [P], [S]NB : 종점의 [P]%, [S]%가 목표보다 높을때

4. SNB : Slag의 상태가 불량하여 측온 및 Sample 채취가 곤란할 때

※취련 후 탄소량이 많다는 것은 불순물이 충분히 제거되지 않았다는 뜻이며, 저온 역시 강재 및 강욕의 유동성을 저하시킬 우려가 있으므로 재취련을 한다.

고온인 경우 백색

저온인 경우 적색

1. 산소의 사용량 확인

2. 취련시간 확인

3. 불꽃상태 확인

∙종점(End Point) : 소정의 종점 목표 [C] 및 온도에 도달하면 랜스를 올리고 산소 취입 종료

∙취련사가 산소의 사용량, 취련시간, 불꽃상태를 파악하여 종점판정을 한다.

1. 불꽃 양 감소

2. 불꽃 투명도 증가

※불순물이 산소와 반응하여 산화되면서 고유의 불꽃색을 발생하게 되는데, 불꽃 양이 줄고, 투명도가 높아진다는 이야기는 그만큼 불순물이 제거되고 있다는 것이다.

용강온도 강하

∙출강 전 경동 : 용강온도의 저하

∙출강 후 경동 : 슬래그를 노벽에 부착하여 노체 수명 연장을 위한 슬래그 코팅

노체 수명 연장

※슬래그 코팅(Slag Coating) : 슬래그를 노벽에 부착시켜서 노체 수명 연장

출강실수율 = 제출강량/(용선량 + 냉선량 + 고철량) X 100

∙실수율 = (생성된 양 / 투입된 양) X 100

∙용선 배합비 : (용선 / 전 장입량) X 100 = 84.1%

∙냉선 배합비 : ((황선 + 형선 + 고선) / 전 장입량) X 100 = 8.4%

∙고철 배합비 : (고철 / 전 장입량) X 100 = 7.4%

∙선철 배합비 : ((황선 + 형선 + 고선 + 용선) / 전 장입량) X 100 = 92.5%

8.6%

1. 폭발한다.

2. 보일링이 발생한다.

∙전로에서는 배재 후 슬래그를 소량 남겨 놓고 전로를 경동시키는 슬래그 코팅을 한다.

∙슬래그를 다량으로 남겨 놓고 용선을 장입하면 슬래그와 용선의 온도 및 성분 차에 의하여 폭발이 발생할 수 있다.

1. 고∙저속 경동범위 및 경동방향의 확인

2. 비상버튼 작동상태 확인

3. 브레이크 개방버튼으로 경동상태 확인

1. 소프트 블로(Soft Blow)

2. 저취련

3. 연취련

스피팅

※스피팅(spitting) : 취련 초기 미세한 철 입자가 노구로 비산하는 현상

∙발생 원인 : 노 용적 대비 장입량 과다, 하드 블로 등

∙대책 : 슬래그를 조기에 형성

슬로핑

※슬로핑(slopping) : 취련 중기 용재 및 용강이 노 외로 분출하는 현상

∙발생 원인 : 노 용적 대비 장입량 과다, 잔류 슬래그 과다, 고용선 배합률, 고실리콘 용선, 슬래그 점성 증가 등

∙대책 : 취련 초기 탈탄 속도 증가, 취련 중기 탈탄 과다 방지, 취련 중기 석회석과 형석 투입

(A) : 스피팅

(B) : 슬로핑

1. 산소량 감소

2. 산소 분사압력 감소

3. 소프트 블로

4. 진정제 투입

용강과 슬래그가 노 외로 빈산하지 않고 노구 근방에 도넛형으로 쌓이는 것

∙바렌 : 노구 위로 강재 및 강욕이 도넛 형태로 쌓이는것, 외부공기 침입 방지 및 용강 보온 등의 효과도 있지만, 일정 높이 이상이 되면 제거해 준다.

∙지금 : 강재 및 강욕 등이 비산되어 랜스 및 노체 등에 붙어 굳어 있는 형태이며, 가능한 한 제거해 주는 것이 좋다.

1. 고철이 용선의 표면을 덮고 있는 경우

2. 역장입하는 경우

3. HBI(Hot Briquetted Iron, 환원철의 일종)를 노 내에 다량 투입한 경우

∙취련 시작 후 용선과 산소가 반응을 시작하는 것을 착화라고 한다.

탈탄에는 유리하나 탈인에는 불리하다.

∙유량과 압력이 높은 하드 블로를 하게 디면 산소의 양이 충분하게 제공되어 탈탄에는 유리하나 온도의 상승으로 탈인에는 불리하게 된다.

상온(저온) 취성

∙상온취성 : P에 의해 발생

∙저온취성 : S에 의해 발생

1. 황

2. 인

※용선 성분이 제강 조업에 미치는 영향

∙C : 함유량 증가에 따라 강도, 경도 증가

∙Si : 강도∙경도 증가 , 산화열 증가, 탈산, 슬래그 증가로 슬로핑 발생

∙Mn : 탈산 및 탈황, 강도∙경도 증가

∙P : 상온취성 및 편석 원인

∙S : 유동성을 나쁘게 하며, 고온취성 및 편석 원인

낮아진다.

∙용강 내 불순물이 많을수록 출강온도는 낮아지게 된다.

∙출강 실수율이 향상된다.

∙합금제(가탄제) 투입량을 줄일 수 있다.

∙탈산제 투입량을 줄일 수 있다.

∙툴산생성물이 적다.

※캐치 카본법 : 목표 탄소 농도 도달 시 취련을 끝내고 출강하는 방법으로 취련 시간을 단축하고 철분 재화 손실을 감소시킨다.

열원

• 전로의 열원 : 용선 자체의 열과 불순물이 산화하며 발생하는 발열반응에 의한 열

• 전기로의 열원 : 외부에서 공급되는 전기 아크에 의한 열 및 저항열

1. AC 전기로 : 한쪽 전극 - 강재(고철) - 용강 - 다른전극

2. DC 전기로 : 상부 전극 - 강재(고철) - 용강 - 하부 전극

• 구조적 설비 : 노체, 노 천정, 상승선회장치, 노 경동장치, 전극장치

• 전기적 설비 : 차단기, 제어반, 노용 변압기, 자동전극조정장치

Roof(루프), Panel(패널)

장입버킷

• 전로 고철장입 설비명 : 고철장입슈트

• 전기로 고철장입 설비명 : 장입버킷

1. 크레인에 장입버킷을 견인한 채로 평탄 작업 실시

2. 장입버킷, 대형 중량물을 이용한 평탄 작업 실시

스키머

표면상태 확인

절연 상태 확인

• 바인더 역할

- 시공 후 보수 표면과의 부착성이 양호하게 한다.

- 시공 후 내침식성이 증진되도록한다.

- 짧은 시간에 입자 크기별로 분리된 입자들이 고르게 분포되도록한다.

• 종류 : 규산소다, 제1인산칼슘, 헥사메타인산소다

돌로마이트

1. 내마멸성이 클 것

2. 내열성이 좋을 것

3. 내식성이 높을 것

1. 내침식성이 클 것

2. 내충격성이 클 것

3. 내마모성이 클 것

4. 내스포일링성이 좋을 것

지금부착을 방지하기 위함이다.