KR100191011B1 - 용강정련용 용제 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기로 제강공정에서 용강정련용으로 사용되는 용제(FLUX) 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 용강정련용 용제의 제조방법은, 전기로에서 출강시 레이들내의 전기로 슬래그 유입량을 5Kg/T-S이하로 조정하고, 용강탈산용 Al을 출강초기에, 생석회(CaO)를 출강중기에 레이들에 투입하여 출강을 완료한 후에 슬래그탈산용 Al을 용강상부의 전기로 슬래그에 투입하고, 불활성가스를 용강에 취입하여 조성이 균일하게 형성된 슬래그를 용강과 분리하여 공냉시키는 것으로, 이 때 사용된 용제는 기본성분이 중량%로서 CaO : 40-60%, SiO₂: 10%이하, Al₂O₃: 30-50%로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

용강정련용 용제 및 그 제조방법

본 발명은 전기로 제강공정에서 용강정련용으로 사용되는 용제 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

근래들어 특수강 수요자의 요구품질이 엄격해지고, 고급화되는 추세에 따라 고청정강의 제조기술은 특수강 제조에 있어서 필수적인 요소기술이 되고 있으며, 특히 비금속개재물의 부상분리 제거에 의한 용강의 청정화 기술은 특수강의 제강공정에서 그 중요성이 날로 증대되고 있다.

이러한 비금속개재물은 주로 Al탈산후 형성되는 탈산생성물이며, 용강상부에 형성되어 있는 슬래그의 개재물흡수능이 적을 경우에는 개재물의 부상분리 제거에 의한 청정화 효과가 상대적으로 적게 된다.

또한, 출강시 불가피하게 유입되는 전기로슬래그는 MnO, T, Fe등 산화물의 농도가 높기 때문에 용강중에 투입되는 합금철 및 탈산제와 반응하여 반응생성물인 Al₂O₃, SiO₂등이 용강으로 유입되어 개재물로 작용하게 되므로, 결국 청정화된 용강을 얻을 수 없다.

제강공정에서 용강탈산후 생성되는 비금속 개재물을 강환원성 분위기하에서 고염기성의 슬래그에 의해 레이들에서 부상분리 제거하기 위해 전기로슬래그를 개질하거나 제거한 후 합성슬래그를 투입하는 방법이 실시되고 있다.

이러한 합성슬래그를 구성하는 주요 성분은 CaO, SiO₂, Al₂O₃로서, 이 합성슬래그의 3원계 상태도를 제1도에 도시하였다.

제1도를 참조하면, I, II, III영역이 저융점의 조성을 나타내며, 고염기성이고 개재물흡수능이 우수한 II영역의 조성이 청정강 제조에 적합한 것으로 알려져 있다.

그러나, 합성용제를 제조하는 종래의 방법은 원료의 건조, 분쇄, 혼합, 괴상화 소성 및 냉각등으로 제조공정이 복잡하게 구성되었을 뿐 아니라, 제조비용이 큰 결점이 있으며, 합성용제의 재화반응을 촉진할 목적으로 저용점인 CaF₂, Na₂O등을 첨가하게 되는데, 이들 첨가물에 의하여 레이들 내화물의 용손이 심화되는 결점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 고려하여 저융점의 첨가물 없이도 재화속도가 빠르고 비금속개재물의 흡수능이 우수한 용제를 종래에 비해 경제적으로 제조하는 용강정련용 용제 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 CaO-SiO₂-Al₂O₃의 3원계 상태도를 나타내는 그래프.

본 발명에 따르면, 용강정련용 용제는 CaO, SiO₂, Al₂O₃를 기본성분으로 하고 그 각각의 함유량이 각각 40~60중량%, 10중량%이하, 30~50중량%로서 3원계 상태도에서 저융점 영역인 II영역의 조성으로 구성된 것이다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 용강정련용 용제의 제조방법은 전기로에서 출강시 레이들내의 저기로 슬래그 유입량을 5Kg/T-S이하로 조정하고, 용강탈산용 Al을 출강초기에 투입하고, 생석회(CaO)를 출강중기에 레이들에 투입하여 출강을 완료한 후에 슬래그 탈산용 Al을 용강상부의 전기로 슬래그에 투입하고, 불활성 가스를 용강에 취입하여 조성이 균일하게 형성된 슬래그를 용강과 분리하여 공냉시키는 것을 특징으로 한다.(여기서, T-S는 용강1톤을 기준으로 함을 의미하며, 이하 동일함)

전기로슬래그의 조성은 제조업체에 따라 다소 차이는 있지만, 본 발명에서 사용된 전기로 슬래그를 예로 들면 표 1과 같다.

여기에서 슬래그의 조성은 중량%단위이며, T.Fe는 산화철(Fe_XO_Y)에서 Fe 함유량만을 나타내는 것으로 이하 동일하다.

전기슬래그는 표 1에서와 같이 CaO, Al₂O₃가 다량 함유되어 있으므로, 슬래그 성분을 적절하게 조정할 경우, 본 발명이 목표로 하는 용제의 제조원료로 사용될 수 있다.

본 발명은 이와 같은 전기로슬래그의 용제 제조원료로의 사용가능성에 착안하여 용강정련용 용제를 개발하게 되었다.

이하, 전기로슬래그를 이용한 용제의 제조방법에 대하여 설명한다.

전기로 출강시 전기로 슬래그의 레이들내의 유입량은 일정수준으로 제어될 필요가 있다. 즉, 레이들에 유입되는 전기로슬래그의 양이 증가할 수록 용제의 목표조성으로의 조종에 필요한 CaO투입량이 증가하여 출강후 레이들내의 용강온도가 저하되고, 전기로슬래그중에 MnO 및 T.Fe 그리고 SiO₂가 약 20중량%만큼 함유되어 있어서 레이들로 유입되는 슬래그의 양이 많을수록 이들 성분의 탈산에 필요한 Al투입량이 증가되어 목표로 하는 용제의 조성으로 조정이 어려울 뿐 아니라 이들에서의 정련부하가 가중되므로 레이들에 유입되는 전기로 슬래그의 양을 5Kg/T-S이하로 조정할 필요가 있다.

한편, 전기로슬래그에는 MnO 및 T.Fe 그리고 SiO₂가 다량 함유되어 있는데, 이들 산화물은 출강후 레이들에서 Al과 반응하며 반응생성물인 Al₂O₃가 용강중으로 유입되어 결과적으로 비금속개재물의 증가에 의해 청정도가 저하되는 주요인이 되고 있다.

따라서 본 발명은 전기로 출강초기에 전기로 산화정련후의 용존산소량과 용제의 목표조성을 고려하여 용강탈산용 Al을 1.0~2.0Kg/T-S을 투입하고, 출강 후 레이들 상부의 전기로슬래그에 슬래그탈산용 Al을 유입된 전기로슬래그 10Kg에 대하여 0.4~0.8Kg을 투입하여 환원반응에 의해 전기로슬래그 성분인 MnO, T.Fe, SiO₂등의 산화물을 극소화시키는 것이다.

이와같이 융강탈산과 슬래그탈산에 의해 형성된 탈산생성물인 Al₂O₃은 환원정령중에 슬래그에 흡수되어 본 발명의 용제제조에 필요한 Al₂O₃의 공급원으로 작용하게 되며, 종래의 용제 제조방법에서와 같이 Al₂O₃을 별도로 공급할 필요가 없다.

한편, 목표로 하는 용제제조를 위하여 용강 및 슬래그 탈산후 CaO를 투입하는데, 조기에 재화될 수 있도록 출강중기에 3~6Kg/T-S을 투입한다.

상기한 방법으로 투입된 CaO와 탈산생성물인 Al₂O₃는 슬래그성분으로서 융점이 매우 높기 때문에 재화를 촉진하기 위해서는 전기로슬래그와의 균일한 혼합이 필요하다. 이를 위해 레이들내의 용강에 불활성가스를 취입하는데 이 때 취입시간은 10분 이상을 실시하는 것이 바람직하다.

이와같이 불활성 가스의 취입에 의해 조성이 균일하게 형성된 슬래그를 환원처리후 용강과 분리하여 공냉시키고 냉각된 슬래그를 수화방지한 후에 사용 목적에 따라 분말상 또는 괴상으로 하여 용강정련용 용제로 사용하는 것이다.

[실시예]

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

본 발명에 있어서, 제조공정은 60통 전기로-레이들-진공탈가스(VD)-연속 주조(강괴주조)-열간압연의 순으로 이루어져 있다.

본 발명의 실시예를 상세히 설명하면, 전기로출강시 표1과 같은 전기로슬래그의 레이들로의 유입량을 5Kg/T-S이하로 조정하고, 용강탈산용 Al 1.0~2.0Kg/T-S을 출강초기에 CaO 3~6Kg/T-S을 출강 중기에 레이들에 투입하여 출강을 완료한 후에 슬래그탈산용 Al을 전기로슬래그 10Kg에 대하여 0.4~0.8Kg을 용강상부의 전기로슬래그에 투입하고, 불활성가스를 용강에 취입하여 조성이 균일하게 형성된 슬래그를 용강과 분리하여 공냉시키고 냉각된 슬래그를 수화방지한 후에 분말상 또는 괴상으로 하여 용강정련용 용제를 제조하였다.

상기한 방법에 의해 제조된 용제의 조성은 표2(A~E)와 같으며, CaO~CaF₂를 사용하여 용강을 정련하는 기존의 슬래그조성(F)과 비교할 때, 저융점인 슬래그조성으로 용강정련용 용제로서 사용가능한 수준이었다.

본 발명에 의해 제조된 용제를 저탄소강을 대상으로 전기로 출강후 레이들에 2.5~4.5Kg/T-S을 투입하고 진공탈가스처리를 실시한 후 연속 주조(또는 강괴주조)하고, 1,050~1,250℃의 온도로 가열하여 총성형단련비 6S이상으로 열간압연을 완료한 후 압연재에서 전산소량과 비금속개재물을 분석한 결과, 최종압연재에서 전산소량은 15ppm이하, 비금속개재물은 강10Kg당 0.25mmg이하를 나타내는 고청정강이 제조됨을 알 수 있었다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 용제는 용강온도보다 낮은 저융점(1,400℃이하)이고 고염기성일 뿐 아니라 재화된 상태이므로 용강에 투입시 종래의 용제에 비해 신속하게 용해되고 비금속개재물의 흡수효과가 더욱 우수하다.

한편, 제조원료에 있어서는 제강공정에서 발생되어 폐기되는 전기로 슬래그를 기본원료로 하고 출강시 기존의 Al과 CaO만이 사용되므로 종래의 용제제조 방법에 비해 제조원료의 원단위가 작을 뿐 아니라 재화를 촉진할 목적으로 종래에 첨가되던 CaF₂, Na₂O등이 함유되어 있지 않은 반면, MgO가 부화되어 있으므로 레이들의 내화물 침식을 억제할 수 있는 잇점이 있다.

또한, 용제를 제조하는데 있어서, 종래의 용제 제조방법은 용융설비와 에너지를 필요로 하고, 제조공정이 복잡한 반면, 본 발명은 용강의 현열을 이용하고 기존의 용해정련설비를 활용하게 되므로 용제제조용 전용설비와 에너지가 불필요한 효과가 있다.

더욱이, 본 발명은 상기한 방법으로 용제를 제조하므로 용제의 제조비용이 정래의 용제 제조방법에 비해 저렴하며, 경제성이 우수한 장점을 가진다.

여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하 특허청구범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

Claims (3)

1. 전기로에서 출강시 레이들내로 유입시키는 전기로슬래그 유입량을 5Kg/T-S이하로 조정하고, 출강초기에 용강탈산용 AL을 1.0~2.0Kg/T-S, 출강 중기에 생석회(CaO)를 3~6Kg/T-S을 레이들에 투입하여 출강을 완료한 후에 출강후 레이들상부의 슬래그에 슬래그탈산용 AL을 전기로슬래그 10Kg에 대하여 0.4~0.8Kg을 토입한 후 불활성 가스를 용강에 취입하여 조성이 균일하게 형성된 슬래그를 용강과 분리하여 공냉시키는 것을 특징으로 하는 용강정련용 용제의 제조방법.(여기서, T-S는 용간 1톤을 기준으로 함)
2. 제1항에 있어서, 상기 불활성 가스의 취입시간은 10분 이상인 것을 특징으로 하는 용강정련용 용제의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 공냉된 슬래그를 수화방지한 후에 사용목적에 따라 분말상 또는 괴상으로 만드는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용강정련용 용제의 제조방법.