COREX 용융가스화로의 출선구 주변 내화물 침식

목차

1. 서 론

2. 기계적 침식

2.1 기계적 에너지 방정식 (mechanical energy equation)

2.2 COREX C-2000의 기초 자료1)

2.1 출선 및 출재의 Reynolds number

2.2 출선 및 출재시 마찰손실(friction loss)

3. 열충격

3.1 이론적 배경

3.1 실험 방법

4. 화학적 침식

5. 결 론

본문내용

까지 가열하여 얻은 실험 결과를 Fig. 14에서 Fig. 16까지 나타내었다. 그림에서 보는 바와 같이 슬래그의 FeO 함량이 증가하여도 Al2O3함량이 90%이상에서는 내화물의 화학적 침식이 거의 일어나지 않았으며, 또한 FeO함량이 증가하여도 동일한 내화물에서의 화학적 침식속도에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 이는 전자의 경우 Al2O3 함량이 90%이상이면 용융체가 나타날 수 있는 최저온도가 아주 높기 때문이고, 후자는 염기도 영향에서 논한 바와 같이 FeO 첨가로 반응속도가 빨라지나 그만큼 용출되는 고점성도의 용융체로 액체경막(liquid film)내의 점도가 증가하고 또 그 경막의 두께가 증가할수록 물질이동이 저항을 받게 되어 슬래그랙내 FeO 영향을 희석시켰기 때문으로 생각된다. 그러나 전술한 바와 같이 이러한 현상은 실제 COREX C-2000 조업에서는 기대하기 어렵고, 열역학적 고찰에서 논의한 바와 같이 FeO 존재로 1210℃의 극저융점의 화합물이 형성되므로 CaO에 의한 염기도 상승경우보다 내화물 침식이 더 심하게 일어날 것으로 예측된다. 이것을 확증해주는 실제의 예로, 환원로의 조업이상으로 미환원광의 양이 많은 경우마다 출선구주변 내화물이 심하게 손상되는 것이 관측되었음으로 확인할 수 있다.
1550℃에서 얻은 결과(Fig. 16)를 앞서의 1600℃의 경우(Fig. 13)와 비교해보면, 비록 50℃차이지만 그 만큼의 저온도에서도 화학적 침식이 매우 저하되었음을 알 수 있다. 그러므로 내화물 냉각이 내화물 조성과 함께 내식성 향상에 가장 중요한 요인이라 할 수 있다. 결론적으로 출선구 주변 내화물의 수명을 높이기 위해서는 냉각시스템을 강화해야함은 물론이고 또한 출선구 주변의 내화물은 Al2O3함량이 85%이상의 high-alumina brick계통을 사용하는 것이 필수적이라 할 수 있겠다.
5. 결 론
(1) 이론적인 계산에서, 출선구에서 출선초기 용선에 의한 침식이 슬래그 분리후 용재에 의한 침식보다 상대적으로 약 1.5배 클 것으로 예측되고, 출선구 입구에서보다 출선구 내에서의 침식이 약 3∼4배 더 클 것으로 추정된다. 그러나 종합적으로 기계적 마모 단독에 의한 내화물 침식은 미미할 것으로 판단된다.
(2) Al2O3함량이 증가함에 따라 기계적 강도는 증가하나, ΔTc1값은 조성에 관계없이 400∼500℃정도로 측정되었고, ΔTc2값은 뚜렷하지 않은 경우가 많지만은 대개 800∼900℃정도로 나타났다. 이 결과를 토대로 COREX C-2000의 용융가스화로 출선구주변 내화물 침식은 열충격이 400℃이상의 경우에는 매우 클 것으로 기대되므로 이런 경우가 예상되는 작업은 되도록 피해야 한다.
(3) 내화물의 alumina 함량이 증가할수록 화학적 침식에 대한 내화물의 내식성이 증가하는 것으로 확인되었고, 또한 온도가 낮을수록 화학적 침식이 저하되는 것으로 확인되어, 내화물의 수명을 연장시키기 위해서는 COREX C-2000 용융가스화로의 출선구 주변 내화물의 냉각시스템을 강화해야함은 물론이고 Al2O3함량이 85%이상의 high-alumina brick 계통을 사용하는 것이 바람직하다. 슬래그 유동이 없는 본 실험에서는, 슬래그의 염기도나 FeO 첨가로 처음에는 반응속도가 빨라지나 그만큼 용출되는 고점성도의 용융체로 액체경막(liquid film)내의 점도가 증가되고 또 그 경막의 두께가 증가하여 물질이동이 저항을 받게 되어 CaO나 FeO 영향을 희석시키는 것으로 나타났다. 그러나 이러한 현상은 슬래그의 유동이 다소 있고 (특히 출선시는 심하며), 주기적인 출선 및 출재로 슬래그가 새롭게 생성되는 실제 COREX C-2000조업에서는 기대하기 어렵고, FeO존재로 1210℃의 극저융점의 화합물이 형성되므로, CaO에 의한 슬래그 염기도 상승경우보다 슬래그 중의 FeO함량 증가가 내화물 침식에 더 치명적인 영향을 줄 것으로 예측된다.
6. 참고 문헌
1) 서영근 외, "COREX 용융가스화로의 노저 용융물 배출 모사 수모델 연구", 포스코기술연구소 연구결과보고서, 1996P003, 1996.
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