KR100267271B1 - 자동차 외판재용 극저탄소의 고청정강 제조방법 - Google Patents
자동차 외판재용 극저탄소의 고청정강 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 제강공정에서 자동차 외판재용 극저탄소강을 제조할 때, 전로 출강 완료후에 백운석-금속알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산제를 첨가하고, RH 설비에서 생석회를 알루미늄과 동시에 첨가하여 레이들 슬래그의 조성을 제어하므로써, 용강의 청정도를 향상시키는 자동차 외판재용 극저탄소의 고청정강 제조 방법에 대한 것이다.
본 발명의 자동차 외판재용 극저탄소의 고청정강 제조 방법은, 전로 출강 완료후에 백운석-금속 알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산제를 투입하고, RH 설비에서 생석회를 알루미늄과 동시에 첨가하여 레이들 슬래그중 산화마그네슘은 5 - 15 %, 산화칼슘은 30-50%, 산화알루미늄은 20 - 40 %의 범위를 가지면서, 슬래그 염기도는 8 - 15, 산화칼슘과 산화알루미늄의 비는 1.4 -1.8을 만족하도록 제어하는 것을 기술 요지로 한다.
Description
본 발명은 제강공정에서 자동차 외판재용 극저탄소강을 제조할 때, 전로 출강 완료후에 백운석-금속알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산제를 첨가하고, RH 설비에서 생석회를 알루미늄과 동시에 첨가하여 레이들 슬래그의 조성을 제어하므로써, 용강의 청정도를 향상시키는 자동차 외판재용 극저탄소의 고청정강 제조 방법에 대한 것이다.
용강 탈산후 탄산생성물(이하 "개재물" 이라 칭함)은 전로 → 2차정련 → 연속 주조로 이어지는 일관 제철공정에서 , 90 - 95 %가 2차 정련 처리중 레이들 슬래그로 제거되는데, 이러한 개재물의 제거는 레이들 슬래그가 개재물의 부상 분리 정도에 크게 달라진다.
이에 따라 용강의 청정도 향상을 위해서는 첫째로 개재물의 부상 분리를 향상시켜야 하며, 둘째로 용강중 미소 개재물의 상호 충돌을 증가시켜 응집 조대화를 촉진시켜야 하며, 셋째로 부상된 개재물의 흡수능이 우수해야 하며, 넷째로 레이들 슬래그에 산화철과 산화망간의 농도(이하 " 저급산화물 "이라 칭함)를 낮게 하여 용존 알루미늄의 제산화를 방지해야 하며, 다섯째로 용강을 탈산할 때 용존 산소량을 낮게 해야 한다.
일본 특개소 53-16314 호 공보 및 특개소 49-115026 호 공보에 의하면, 전로 출강시 탈산력이 약한 페로 망간(Fe-Mn)을 소량 첨가하여, 용강 탈산전 산소 농도를 낮게 관리함으로써 탈산 생성물(Al2O3, SiO2)을 낮게 유지시키는 방법이 공개되어 있다.
또한, 일본 특개소 59-70710호 공보에 의하면 , 개재물의 흡수능을 향상시키고, 용해 알루미늄의 재산화원으로 작용하는 FeO 와 MnO을 저감시키기 위해 , 생석회와 같은 슬래그 개질제와 알루미늄 드로스와 같은 슬래그 탈산제를 동시에 첨가하는 방법이 공개되어 있다.
그리고, 대한민국 특허공보 제 92-4937 호에 의하면, 전로 출강시 레이들에 유출된 슬래그에 생석회와 알루미늄 드로스를 첨가하여 레이들 슬래그의 염기도를 5 - 8, 저급 산화물의 농도를 2 % 이하로 제어함으로써 저탄소강의 청정도를 확보하는 방법이 공개되어 있고, 대한민국 특허공보 제 94-8456 호에 의하면, 투피스캔용 저탄소강의 개재물을 저감시키기 위해 전로 출강시 산소 농도를 일본 특개소 53-16314호 공보와 같이 낮게 하면서, 대한민국 특허공보 제 92-4937 호와 동일한 방법으로 레이들 슬래그를 제어하고 있으나, 이러한 레이들 슬래그 제어에 대한 종래 발명의 공통점은 생석회를 첨가하여 슬래그 염기도를 5 - 8로 제어하고 , 알루미늄 드로스와 알루미늄 펠릿을 첨가하여 저급 산화물의 농도를 낮게 하며 전로 출강시 용강을 알루미늄으로 탈산시키는 저탄소강을 대상으로 하고 있는 점이다.
그러나, 이러한 정련 방법은 전로 출강중 용강을 탈산시키지 않으면서 , 저급 산화물의 농도를 낮게 유지해야 하는 극저탄소강의 정련 특성과는 큰 차이가 있으며, 투입된 부원료가 재화되지 않는 현상으로 개재물의 흡수능이 저감되는 현상이 발생된다.
자동차 외판재와 같이 탄소 함량이 70 ppm 이하의 탄소강(이하"극저탄소강"이라 칭함)을 제조할 경우, 전로에서 출강된 용강을 RH 탈가스 설비를 이용하여 탈탄한후 용강을 탈산하게 되므로 , 탈탄 처리전 250 -406 ppm 농도에서 70 ppm 이하까지 탈산 시간을 제외하면 용강 탈산후 합류 시간은 15분이다. 즉, 자동차 외판재의 청정도를 확보하기 위한 처리 시간은 15분 내외로 매우 짧은 시간에 고청정강을 제조해야 하는 특징을 가지고 있다.
또한, 극저탄소강의 탈산 시간을 단축하기 위해서는 탈탄을 시작하기전에 용강에는 충분한 용존 산소를 가지고 있어야 하므로, 전로 출강과 함께 용강을 탈산시키는 저탄소강의 슬래그 제어법처럼 저급 산화물의 농도를 2 % 이하로 제어하기 어렵다.
이는 극저탄소강에 종래 발명을 적용할 경우, 저급 산화물의 농도를 저감시키기 위해 첨가된 알루미늄 드로스와 알루미늄 펠릿이 용강중 용존 산소를 동시에 탈산시키기 때문에 RH탈가스 설비에서 기체 산소를 강제적으로 취입(이하 "강제탈탄"이라 칭함)하여 용존 산소를 다시 확보하는 조업을 하게 된다.
그러나 강제 탈산제는 산소를 취입하지 않은 처리제에 비해 청정도가 열악하며, 최종 제품에서 블로우홀(Blowhole) 및 스캡(Scab)과 같은 소재 결함을 발생시키게 되므로 용강중 용존 산소를 탈산시키지 않으면서 슬래그의 저급 산화물의 농도를 낮게 하여 용존 알루미늄의 산화 손실을 억제할 수 있는 방법이 강구되어야한다.
따라서, 본 발명은 상기 설명한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 제강 공정에서 자동차 외판재용 극저탄소강을 제조할 때 전로 출강 완료후에 백운석- 금속 알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산제를 첨가하여 , 백운석에서 발생되는 이산화탄소로 인한 슬래그 보일링 현상을 이용하여 금속 알루미늄과 저급 산화물의 반응성을 증대시키며, 금속 알루미늄과 반응하지 않고 남아 있는 저급 산화물은 백운석에서 용해된 산화마그네슘을 이용하여 저급산화물의 활동도를 낮게 함으로써 용강의 재산화를 방지하며, RH 설비에서 생석회와 알루미늄을 동시에 첨가하여 알루미늄 탈산후 개재물의 흡수능을 증대시키는 자동차 외판재용 고청정강의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1도는 레이들 슬래그의 CaO/Al2O3비에 따른 Al2O3의 변화를 나타내는 그래프도,
제2도는 레이들 슬래그의 CaO/Al2O3비에 따른 전산소 농도의 변화를 나타내는 그래프도,
제3도는 본 발명과 종래발명에 의해 제조된 주편의 전산소량을 비교하여 나타낸 그래프도,
제4도는 본 발명과 종래발명에 의해 제조된 코일의 제강성 결함 발생율을 비교하여 나타낸 그래프도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 전로 유출 슬래그 량이 3톤 이하이고, 탄소 농도가 70ppm 이하인 자동차 외판재용 극저탄소강에 있어서,
전로 출강후 레이들에 백운석과 금속 알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산재를 투입하고, RH 설비에서 진공조 내에 생석회와 금속 알루미늄을 첨가하여 레이들 슬래그중 산화마그네슘 5-15%, 산화칼슘 30-50%, 산화알루미늄 20-40%의 범위를 가지면서, 산화칼슘과 산화규소(또는 슬래그 염기도)의 비가 8-15, 산화칼슘과 산화알루미늄의 비가 1.4-1.8을 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차용 외판재용 극저탄소의 고청정강 제조 방법을 제공한다.
이하에서는 본 발명의 자동차 외판재용 극저탄소의 고청정강 제조 방법을 양호한 실시예와 관련하여 상세하게 설명한다.
본 발명에서는, 부원료의 재화도를 향상시키고 레이들 슬래그 조성을 적정하게 제어하여 알루미나 흡수능을 향상시키고 저급산화물에 의한 용존 알루미늄의 재산화를 방지하며 저금산화물의 활동도를 저감시키고 있다.
본 발명에서 레이들 슬래그의 조성을 제어하기 위해 사용된 부원료는 생석회, 백운석-금속알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산재로 구성되어 있으며, 생석회는 전로 출강중과 RH 탈가스 설비에서 알루미늄 탈산중에 사용하였고, 백운석-금속알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산제는 전로 출강 완료후에 사용하였다. 이중 생석회는 레이들 슬래그의 개재물 흡수능을 향상시키기 위한 것으로, 전로에서 사용한 생석회는 슬래그 융점을 1270℃ 가 되도록 제어 하였고, 투입 초기에 용융 슬래그가 형성되도록 전로 출강중에 투입하였다.
백운석과 금속알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산제는 점결재와 혼합된 펠릿형 탈산재로, 각 원료는 1:1 로 혼합되어 있으며, 금속알루미늄은 RH 탈가스 설비에서 용가아을 탈산전에 저급산화물을 저감시키기 위해, 백운석은, 백운석 분해시 발행되는 이산화탄소를 이용하여 슬FORM의 교반 및 저급산화물과 탈산재간의 반응을 촉진시키며, 백운석중의 산화마그네슘을 레이들 슬래그에 용해시켜, 슬래그 탈산후 잔류하는 저급산화물의 활동도를 낮게하여 용강중 용존 알루미늄의 산화 손실을 최소화하기 위해 첨가되었다. RH 탈가스 설비에서 사용된 생석회는 탈산 생성물의 조대화 및 저융점 개재물을 형성시켜 슬래그로 부상분리를 촉진시키기 위해 알루미늄과 동시에 투입되었다.
이하에서는 본 발명을 실시예와 관련하여 보다 상세하게 설명한다.
[실시예]
본 발명의 효과를 파악하기 위해 실험실적 실험과 현장 실험을 병행하였다. 현장실험의 경우, 레이들 슬래그 제어 방법은 전로 출강이 진행되는 중간 시점에 생석회 3.7㎏/톤을 투입하였고, 출강 완료시는 생 돌로마이트-금속알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산재1.8㎏/톤을 투입하였으며, RH 탈가스 설비에서는 생석회를 1 ㎏/톤 투입하였고, 이와 같은 투입량은 전로 유출 슬래그 량이 3톤 이하일 경우 레이들 슬래그 조성이 5-15% 산화마그네슘, 30-50% 산화칼슘, 20-40% 산화알루미늄의 범위를 가지면서, 산화칼슘과 산화규소의 비가 8-15, 산화칼슘과 산화알루미늄의 비가 1.4-1.8을 만족하였다.
먼저, 본 발명의 효과를 파악하기 위해 실험실적으로 30 ㎏ 급 유도용해로를 이용하여 알루미나 흡수능을 비교하였다. 알루미나 흡수능은 슬래그 염기도 (또는 산화칼슘과 산화규소)가 8-15 일 때 전산소농도가 낮게 나타나므로 용강의 청정도 확보에 유리함을 알 수 있다.
도 1은 30 ㎏ 급 유도용해로를 이용하여 CaO/Al2O3비에 따른 처리전후Al2O3흡수량을 나타낸 것으로, CaO/Al2O3비가 약 1.4 일 때, 최대 흡수능을 나타내고 있다.
도 2는 CaO/Al2O3비를, 1.4를 기준으로 CaO/Al2O3비가 1.2 일때와 1.5 의 조건에서 용강중 전산소농도 변화를 살펴본 것이다.
CaO/Al2O3비가 1.5인 경우 전산소농도의 변화는 거의 일정하므로 고청정강 제조시 1.4 이상을 확보해야 한다. 그러나 CaO/Al2O3비가 1.8일 경우, 슬래그 용융점의 상승으로 알루미나 흡수능이 감소하게 되므로 CaO/Al2O3비는 1.4 - 1.8 의 범위로 제어되어야 한다.
표 1에서 본 발명 방법과 종래 방법을 적용시 저급산화물의 저감 효과를 살펴보면 본 발명 방법이 종래 방법에 비해 저급산화물의 저감 효과가 더 우수함을 알 수 있다.
[표 1]
이때 슬래그 탈산제중 금속 알루미늄의 투입량에 따른 편차를 최소화하기 위해 동일한 금속알루미늄 무게를 기준으로 첨가하였다. 또한 저급산화물의 농도가 5%인 조건에서 본 발명의 용존알루미늄 손실 속도는 저급산화물의 활동도 저감으로 용존 알루미늄의 손실 속도가 기존 발명에 비해 2배 정도 낮게 나타나고 있으므로 용강의 재산화 저감으로 인해 용강의 청정도 확보에 유리함을 알 수 있다. 그러나 본 발명에서 사용된 슬래그 탈산제중 돌로마이트 사용량 및 레이들 슬래그 중 MgO 농도는 포화용해도를 고려하여야 한다. 즉, 슬래그중 MgO 가 포화용해도 이상 첨가되면 슬래그의 고융점에 의해 알루미나 흡수능이 저감되기 때문에 슬래그 유동성을 고려하여 슬래그중 MgO 농도는 5 - 15%로 제어 되어야 한다
도 3은 본 발명의 효과를 검증하기 위해 용강량 270 톤의 실제 공정에서 생석회, 형석 및 알루미늄 드로스를 첨가하는 종래 방법과 본 발명재의 주편의 전산소 농도를 비교하여 나타낸 것이다. 종래 방법의 경우 14 ppm 으로, 본 발명재의 12 ppm 보다 더 높은 전산소 농도를 나타내었으며, 도 4 는 본 발명재와 종래 방법에 의해 제조된 코일의 제강성 결합율을 나타낸 것으로, 코일의 제강성 결함 발생율에서도 종래재가 더 높게 나타나고 있으므로, 본 발명재가 청정강 제조에 더 우수함을 알 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 자동차 외판재용 극저탄소의 고청정강 제조 방법에 의하면, 전로 출강 완료전후에 생석회, 백운석- 금속알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산제를 첨가하여, 레이들 슬래그 조성을 제어하므로써 용강의 청정도는 향상되며, 이로 인해 자동차 외판재와 같은 냉연재의 결함을 저감시킬 수 있고, 슬래그 조성이 훨씬 용이하며, 잔류 저급산화물의 활동도를 저감시켜 용존알루미늄의 재산화를 최소화할 수 있는등 유용한 효과가 얻어진다.
Claims (1)
- 전로 유출 슬래그 량이 3톤 이하이고, 탄소 농도가 70ppm 이하인 자동차 외판재용 극저탄소강에 있어서,전로 출강후 레이들에 백운석과 금속 알루미늄으로 구성된 슬래그 탈산재를 투입하고, RH 설비에서 진공조 내에 생석회와 금속 알루미늄을 첨가하여 레이들 슬래그중 산화마그네슘 5-15%, 산화칼슘 30-50%, 산화알루미늄 20-40%의 범위를 가지면서, 산화칼슘과 산화규소의 비가 8-15, 산화칼슘과 산화알루미늄의 비가 1.4-1.8을 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차용 외판재용 극저탄소의 고청정강 제조 방법.
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