용강 중 Al 최대 농도에 대한 Al 드로스 장입 조건의 영향: 전기로 공정 내 화학 에너지 향상을 위한 기반 연구
Influence of Charging Condition of Al-dross on Maximum Concentration of Al in Molten Steel : Fundamental study for improvement of chemical energy in EAF process
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초록
국내 전기로 공정에서 산화 반응열 및 탄소 연소열 등으로 인한 화학에너지는 전체 투입 에너지 대비 30%정도로 알려져 있다. 전기로에서 CO2를 저감하기 위해서는 전기로 용해 구간 중에 사용되는 전력에너지를 줄이고 화학에너지 사용을 높여야 한다. 일반적으로 용강 중 탄소를 단독으로 투입할 경우, 탄소가 용강에 용해되기 전 낮은 밀도로 인해 슬래그 층으로 부유한다. 용강 중 탄소 농도가 높을 시 취입하는 산소와 용강 중 탄소의 연소반응으로 인해 전력에너지를 낮추며 화학에너지 사용량을 높일 수 있다. 따라서 탄소 연소열의 효율을 높이기 위해서는 용강 중 새로운 탄재 장입 조건이 필요하다. 한편, Al 제련 후의 부산물로 알려져있는 Al 드로스는 금속성 Al을 25 mass% 이상 함유하고 있으며 Al은 탄소와 비교하여 높은 산화열을 가지고 있다. 그러나 Al 드로스는 재활용이 어려워 거의 매립하고 있으며, Al 드로스 내 Al의 산화열을 효과적으로 활용하기 위해서는 철강 공정 적용에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 화학 에너지의 활용 증대를 위한 기반연구로서, 분코크스와 Al 드로스를 화학에너지 연료로서활용하여 다양한 배합비 및 반응 온도에서 용강 중 탄소 및 알루미늄의 용해 농도와 용해효율을 조사하였다.
Abstract
In the electric arc furnace process, the chemical energy such as the heat of oxidation reaction and the heat of carbon combustion etc. is consumed as 30% of the total input energy. In order to reduce CO2 emission in EAF, it is necessary to decrease the use of electric power energy during scrap melting stage and increase the use of chemical energy. In general, when the carbon materials is individually charged into the molten steel, the carbon materials floated to the slag layer due to low density before it is dissolved in molten steel. When the concentration of carbon in the molten steel is high, the combustion energy of carbon by oxygen injection can lower the electric power energy and improve the chemical energy consumption. Therefore, an efficient charging methods of carbon material is required to increase the efficiency of carbon combustion heat. On the other hand, Aldross, which is known as a by-product after Al smelting, includes over 25 mass% of metallic Al, and the oxidation heats of Al is lager than that of carbon. However, the recycling ratio fo Al-dross was very low and is almost landfilled. In order to effectively utilize the heats of oxidation of Al in Al-dross, it is necessary to study the application of Al-dross in the steel process. In this study, the dissolution efficiency of carbon and aluminum in molten steel was investigated by varying the reaction temperature and the mixing ratios of coke and Al-dross.
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