KR100226928B1 - 저용선비 저유황 함유 용강의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로에서 제조된 용선을 이용하여 전로에서 용강을 제조하는 공정에서 열원제를 투입하여 저용선비 저유황함유 용강을 제조하는 방법에 관한 것으로써, 용선중의 유황의 함량을 제어하고 전로 취입시 무연탄과 코크스를 열원제로 투입하고 버블링 공정을 적절히 제어함으로써, 저용선비로 저유황함유 용강을 제조하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 탈류처리공정에서 탈류처리된 용선과 고철을 투입하여 전로취련한 후 버블공정에서 버블정한 다음, 탈가스 공정에서 탈가스처리하여 용강을 제조하는 방법에 있어서, 상기 탈류처리공정에서 용선중의 유황(S)의 함량이 0.005%이하가 되도록 탈류처리하고; 상기 고철은 경량 고철이고; 상기 전로취련중 입도 10-50mm의 무연탄과 입도 10-100mm코크스를 단독 또는 복합으로 2-10ton/345ton-장입을 투입하고; 그리고 상기 버블공정에서 강 버블링하는 저용선비 저유황함유 용강의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

저 용선비 저유황 함유 용강의 제조방법

본 발명은 고로에서 제조된 용선을 이용하여 전로에서 용강을 제조하는 공정에서 열원제를 투입하여 저용선비 저유황 함유 용강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

전로 제강법은 용선중 탄소, 실리콘(Si)등을 산소와 반응시켜 불순물 제거 및 발생되는 산화열을 이용하여, 고철을 용해하고 용강의 온도를 강종별 필요한 온도까지 상승시켜 강을 제조하는 방법이다. 전로 제강법의 특성은 용선에 의한 용해 및 정련을 함으로써 고철을 사용한 전기로 대비 우수한 품질의 강을 생산하는 생산성이 뛰어난 프로세서이다.

일관제철소에서는 고로의 노후화 혹은 일시적으로 고로의 개수로 인하여 용선의 공급이 부족하거나, 고철가격 대비 용선의 원가가 높아질 경우 전로에서 고 스크랩(Scrap)비 조업으로 생산성 및 경제성을 확보하고자 노력하고 있다.

전로는 용선자체의 현열과 산소에 의한 용선중 탄소, 실리콘 등의 산화반응열을 활용하여 스크랩을 용해시키는 프로세스이며, 일반적으로 열손실의 최소화를 통한 최저 용선비는 약 77-78%수준이다.

이론적으로 전로내에 투입되는 탄소의 양에 따라 스크랩 사용 증가량을 계산하면,

C + 1/2 02 = CO 2200kcal/kg-C

C + 02 = CO2 7830kcal/kg-C

전로내에서 발생하는 일산화탄소(CO)의 약 10%가 산소와 반응하여 이산화탄소로 생성된다고 가정시 탄소 1㎏당 발생하는 열량은

2200*0.9 + 7830*0.1 = 2763㎉/㎏-C

이다. 스크랩의 용해열이 280㎉/㎏인 점을 고려시 1㎏의 탄소 투입으로 약 9.8㎏의 스크랩을 추가로 용해할 수 있다. 그러나 실 조업에서는 용강으로 회수되는 열량은 이보다 작으며, 이는 무연탄의 투입 및 연소 방법에 따라 연소효율이 다르고, 상당량의 반응열이 배가스 현열등으로 노외로 방산되기 때문이다.

스크랩 다량용해를 위한 프로세스의 대표적인 예로는 독일 Klockner사의 KS프로세스를 들수 있는데, 이 프로세스에서는 저취 노즐을 통하여 무연탄을 취입하고 상취렌스에서 2차 연소를 일으키도록 하고 있다. 이는 125톤 전로를 사용하여 스크랩비가 50%혹은 100%로 조업가능하며, 열원으로는 용강 톤당 247㎏의 탄재와 280Nm²의 산소를 사용하여 제조하고 있으며, 생산성은 매회당 약 110분이 소요되어 기존의 전로의 1/3수준을 나타내고 있다. 이 프로세스는 기존의 저취노즐로 무연탄을 취입할수 없는 전로의 경우 설비개조가 필요하며 스크랩비가 50 혹은 100%인 경우 생산성은 통상 전로대비 매우 낮은 문제점을 가지고 있다.

또한, 구 소련의 Zap Sib제철소에서는 전로의 설비 변경없이 무연탄의 상부 투입에 의한 연소열을 이용하여 스크랩 비를 약 30-100%로 변경하여 조업이 가능하다. 그러나 제강시간이 약 50-80분 이상으로써 생산성이 기존의 전로에 비하여 매우 낮은 실정이다. 또한 다량의 무연탄을 사용함으로써 용강중의 유황성분(S)이 0.035%이하인 강종의 생산만이 가능하며, 통상의 전로에서 생산중인 유황성분이 0.025%이하인 강의 생산이 불가하다. 이러한 품질은 냉연등의 고급재질로 사용이 불가하여 전기로에서 생산중인 강의 품질과 비슷한 수준이다.

이에, 본 발명자들은 상기한 종래방법의 문제점을 개선시키기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로써, 본 발명은 용선중의 유황의 함량을 제어하고 전로 취입시 무연탄과 코크스를 열원제로 투입하고 버블링 공정을 적절히 제어함으로써, 저용선비로 저유황함유 용강을 제조하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 탈류처리공정에서 탈류처리된 용선과 고철을 투입하여 전로취련한 후 버블공정에서 버블링한 다음, 탈가스 공정에서 탈가스처리하여 용강을 제조하는 방법에 있어서, 상기 탈류처리공정에서 용선중의 유황(S)의 함량이 0.005%이하가 되도록 탈류처리하고; 상기 고철은 경량 고철이고; 상기 전로취련중 입도 10-50mm의 무연탄과 입도 10-100mm코크스를 단독 또는 복합으로, 1.0톤/분 이하의 투입속도로 2-10ton/345ton-장입을 투입하고; 그리고 상기 버블공정에서 2.0-2.5Nm³/분의 유량으로 강버블링하는 저용선비 저유황함유 용강의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

상기 탈류처리공정에서 탈류처리된 용선중의 유황함량이 0.005%을 초과하는 경우에는 소강중의 유황함량이 0.025%를 초과하기 때문에 상기 탈류처리공정에서는 용선중의 유황함량이 0.005%이하가 되도록 탈류처리되어야 한다.

또한, 본 발명이 적용되기 위해서는 전로에 주입되는 고철은 경량 고철이어야 하며, 연주품, 분괴품 및 폐롤등과 같은 중량 고철을 투입하는 방법에는 적용될수 없다.

상기 취련중에 전로에 투입되는 열원제로는 무연탄 및 코크스인데, 이들은 단독 또는 복합으로 투입될 수 있으며, 그 투입량은 2-10ton/345ton-장입물로 제한되는 것이 바람직하다.

상기한 무연탄 및 코크스의 단독 또는 복합 투입량이 2ton/345ton-장입물 미만인 경우에는 열량이 부족하여 용선비 저하가 어렵고 10ton/345ton-장입물을 초과하는 경우에는 용강중의 유황 함량을 증가시키기 때문이다.

상기 무연탄의 입도는 10-50mm로 제한되는 것이 바람직한데, 그 이유는 입도가 10mm미만인 경우에는 전로에 투입시 배가스와 함께 외부로 배출되어 무연탄 손실이 커지고, 50mm이상인 경우에는 용강내에 용해시간이 길어지거나 미용해 상태로 존재하게 되어 열효율을 저하시키기 때문이다.

상기 코크스의 경우에는 상기한 무연탄의 경우와 같은 이유에 의해 그 입도는 10-100mm로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명에 바람직하에 사용될수 있는 무연탄과 코크스 성상이 하기 표 1에 나타나 있다.

상기 무연탄은 반응은 빠르나, 지속성이 부족하고, 코크스는 반응이 느리게 지속적으로 일어나는 특성이 있으므로, 열손실 및 상호특성의 보완을 위하여 무연탄 및 코크스를 복합사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어 버블링은 강 버블링을 5분이상 행해야 하는데, 그 이유는 버블링 시간이 5분 미만인 경우에는 용강중의 유황을 충분히 탈류시킬수 없기 때문이다.

바람직한 버블링 조건은 하기 표 2와 같다.

본 발명에 있어 탈가스 공정은 통상의 방법으로 행하면 되며, 질소 비규제강의 경우에는 진공도 50토르 이하로 5분 이내로 행하는 것이 바람직하고, 질소규제강의 경우에는 진공도 2토르 이하로 4분 이내로 행하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명의 저용선비 조업방법을 적용하는 경우에는 70%이하의 저용선비 조업이 가능하고, 제조된 소강중의 유황함량은 0.013-0.025%로 저유황함유강을 제조할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명들 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

본 실험에서는 용선비 70%조업과 75%조업이 행해졌다.

용선비 70%조업의 경우

원료 및 부원료 투입은 하기표 3과 같은 순서로 행해지고 주원료의 배합비는 하기 표 4와 같으며, 부원료인 무연탄 및 코크스는 각각 4톤/345ton-장입물 및 3톤/345ton-장입물 투입하였다.

상기 무연탄 및 코크스의 투입속도는 1.0톤/분 이하로 유지하였다.

그리고 하기 표 5와 같은 취련패턴이 적용되었다.

(상기 표 5에서 % 는 취련시간에 대한 비율을 의미함)

용선비 75% 조업인 경우

원료 및 부원료 투입은 하기 표 6과 같은 순서로 행해지고 주원료의 배합비는 하기표 7과 같으며, 부원료인 무연탄은 5ton/345ton-장입물 투입하였다.

상기 무연탄 투입속도는 1.0톤/분 이하로 유지하였다.

그리고, 하기 표 8과 같은 취련 패턴이 적용되었다.

(상기 표 6에서 %는 취련시간에 대한 비율을 의미함)

다음에, 상기와 같이 취련된 용강을 하기 표 9과 같이 버블링 처리하였다.

다음에, 탈가스처리 장치에서 5분동안 2토르 이하의 진공도에서 용강을 탈가스 처리하였다.

저 용선비 조업적용 결과 생산성 지표인 제강시간과 품질을 나타낼수 있는 유황성분의 공정간 거동을 조사하고 그 결과를 일반 용강제조 공정을 적용한 경우에 대한것과 함께 하기 표 10 및 11에 각각 나타내었다.

상기 표 10에 나타난 바와같이 용선비 70%조업의 경우 제강시간이 일반 조업 대비 약 5.7분 증가되나, 이는 고로의 개수등 용선의 부족이 제강시간의 증가에 따라 생산의 제약은 일어나지 않는 수준이다.

상기 표 11에 나타난 바와같이 용선비 70%조업의 경우 종점에서의 유황은 일반 조업대비 약 0.0045%높은 실적을 나타내고 있음을 알 수 있으며, 열보상재 1톤 사용시 약 0.002%가 증가된다. 그러나 버블링 공정에서 강 버블링을 적용함에 따라 소강에서의 유황의 성분은 0.015이하가 얻어짐을 알 수 있다. 저 용선비 조업의 경우 공정간의 유황의 편차는 일반조업에 비하여 낮은 수준을 나타내었다.

한편, 상기 표 10에 나타난 바와같이 용선비 75%조업의 경우 제강시간이 일반 조업대비 2.8분 증가됨을 알 수 있고, 상기 표 1에 나타난 바와같이, 소강중의 유황함량은 0.0113로 나타남을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 저용선비 저유황함유 용강을 제조함으로써, 고로개수나 일시적인 고로조업 이상에 따라 용선이 부족한 경우에 적용되어 소강증산을 할 수 있고, 이에 따라 생산에 대하여 고로의 상황에 유연성 있게 대처할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 탈류처리된 용선과 고철을 투입하여 전로취련한 후 버블공정에서 버블링한 다음, 탈가스 공정에서 탈가스처리하여 용강을 제조하는 방법에 있어서, 상기 탈류처리공정에서 용선중의 유황(S)의 함량이 0.05%이하가 되도록 탈류처리하고; 상기 고철은 경량 고철이고; 상기 전로취련중 입도 10-50mm의 무연탄과 입도 10-100mm코크스를, 단독 또는 복합으로 1.0톤/분 이하의 투입속도로 2-10ton/345ton-장입을 투입하고; 그리고, 상기 버블공정에서 2.0-2.5Nm³/분의 유량으로 강 버블링하는 저용선비 저유황함유 용강의 제조방법.