KR100270108B1 - 용강처리시의 지금 제거장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강의 탈가스, 개재물 부상분리, 성분 조정 및 온도제어 등을 행하는 용강처리시의 지금 제거장치 및 그 방법에 관한 것으로, 용강(6)을 담고 있는 래들(5) 상부에 설치되는 베셀(1)의 하단부에 형성된 상승관(3)에 환류가스인 불활성 가스 Ar(4)을 불어 넣고 베셀(1) 내부를 증기발생 장치등의 감압장치를 이용하여 감압할 때, 상기 베셀(1)의 내측으로 부상하는 용강의 위치보다 더 높은 위치에 장착되는 가탄재 투입관(11)을 통하여 탈산이 이루어지지 않은 용강에 탄소 성분인 가탄재를 투입하여, 상승하는 용강에 의하여 지금을 완전하게 녹여 제거할 수 있다.

Description

용강처리시의 지금 제거장치 및 그 방법

제1도는 일반적인 용강처리시의 지금 제거장치를 도시한 개략 구성도.

제2도는 종래 용강처리를 위하여 용강을 담기 위한 베셀의 내부면에 지금이 부착된 상태를 도시한 상태도.

제3도는 본 발명에 따른 용강처리시의 지금 제거장치 및 그 장치에 의한 지금의 제거상태를 도시한 개략 구성도.

제4도는 용강처리시 관계하는 여러 요소들이 용강처리시에 변화하는 상태를 도시한 그래프도로서, a도는 종래의 용강처리시의 환류가스 Ar의 유량, b도는 본 발명에 따른 용강처리시의 환류가스 Ar의 유량, c도는 종래의 용강처리시의 배가스량, d도는 본 발명에 따른 용강처리시의 배가스량, e도는 본 발명에 따른 용강 온도 및 산소량을 측정한 그래프도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 베셀 2 : 상승관

3 : 하강관 4 : 환류가스 Ar

5 : 래들 6 : 용강

7,8,9,10 : 지금 11 : 가탄재 투입관

12 : 배기구

본 발명은 제철소의 제강공정중 탈산(RH) 처리시에 발생하여 베셀(Vessel)내에 부착하는 지금을 제거하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베셀의 외주면 일측에 탈산이 이루어지지 않은 용강에 가탄재를 투입토록 가탄재 투입관을 설치하고, 1차로 환류가스 Ar의 유량을 적정수준 이상으로 설정하게 되면 베셀 내부의 용강이 지금 형성부위보다 상승하여 그 온도에 의하여 지금을 녹여 제거하고, 계속하여 적정한 시간 후에 용강에 탄소성분인 가탄재를 상기 가탄재 투입관을 통하여 공급하게 되면 용강이 더욱 상승하여 지금을 완전하게 녹여 제거할 수 있도록 한 용강처리시의 지금 제거장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 제강공정에 있어서는 용강의 탈가스, 개재물 부상분리, 성분 조정 및 용강조정 등을 목적으로 하는 RH 설비가 사용되어지며, 이러한 RH 설비는 제1도에 도시한 바와 같이 용강(6)을 담고 있는 래들(Laddle)(5) 상부에 베셀 (1)이 위치되고, 상기 베셀(1)의 하단부에 일정 길이 형성되는 침적관인 하강관(2)과 상승관(3)의 하단부 적정 길이가 래들(5)의 용강(6)에 침적되며, 이 상태에서 환류가스인 불활성 가스 Ar(4)을 상승관(3)에 불어 넣고 베셀(1) 내부를 증기 발생 장치등의 감압장치를 이용하여 감압하게 되면, 베셀(1) 내부는 일정한 정도의 진공 상태를 유지할 수 있게 된다.

이때, 용강(6)에 환류가스 Ar(4)을 시간당 대략 100N㎥으로 불어 넣으면 감압장치 및 침적관(2)(3)의 상태에 따라 약간 다르지만 용강이 그 용강 표면에서 대략 1500mm(베셀바닥에서는 400mm) 정도 상승하게 되며, 이러한 상승된 용강은 환류가스 Ar(4)에 의하여 상승관(3)에서 하강관(2)쪽으로 이동하여 도면상의 화살표 방향으로 회전하게 되고, 동시에 발생하는 배가스는 배기구(12)를 통하여 외부로 빠져 나가면서 용강의 탈가스, 개재물 부상분리, 성분 조정 및 온도제어등을 행하는 것이다.

상기한 RH 처리에 있어서는, 베셀 내부와 용강의 온도 차에 의하여 용강(6)이 화살표 방향으로 회전하면서 스프레쉬(Splash)를 발생하게 되고, 이 스프레쉬의 계속적인 발생에 의하여 제2도에 도시한 바와 같이 베셀(1) 내부에 스프레쉬의 응고물인 지금(7)이 형성되어지며, 이러한 지금(7)은 베셀(1)의 내부 상하 통로를 차단하게 되어 RH 처리를 불가능하게 하는 것으로서, 이는 용강의 RH 처리를 원할하고 안정적으로 행하는 것을 곤란하게 하여 생산 제품의 안정적인 품질이 이루어지는 것을 불가능하게 하고, 지금의 제거를 위한 잦은 설비중단은 물론, 생산성을 저하시키는 것이다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 방법은, 베셀(1)의 내부 표면에 일정한 정도의 지금(7)이 발생하게 되면 우선 RH 처리를 위한 설비의 가동을 중단하고, 계속하여 작업자가 내부 온도가 약 1,200℃ 정도로 고온인 베셀(1) 상부에 올라가서 그 베셀(1)에 형성된 지금제거 구멍(13)을 통하여 일정 길이의 산소 파이프를 넣고 그 산소 파이프에 의해 베셀(1) 내부의 지금(7)에 산소를 불어 넣어 지금을 녹여 제거하는 것이었다.

그러나, 이러한 종래의 지금 제거방법은 작업자가 베셀 상부로 올라가 수동에 의하여 그 베셀 내부의 지금에 산소를 불어 넣는 것이기 때문에 베셀 내부로부터 나오는 고온의 열과, 지금을 녹이는 과정에서 발생하는 매연 등에 작업자가 직접 노출되 열악한 작업환경을 초래하여 안전사고의 위험성이 항상 내재하는 것이었으며, 이러한 지금 제거 작업을 위하여는 RH 처리공정 자체를 중단하여야만 하는 것이기 때문에 생산성을 저하시키는 문제점을 여전히 가지고 있는 것이었다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 탈산이 이루어지지 않은 용강을 선택하여 환류가스 Ar의 유량을 증가시켜 베셀 내부의 용강을 지금 형성 부위보다 상승시킴으로서 제강공정의 RH 처리중 발생하는 베셀 내부의 지금을 높이가 상승하는 용강에 의하여 녹여 제거하고, 계속하여 적정한 시간 후에 용강에 탄소성분인 가탄재를 공급하여 용강을 더욱 상승시켜 지금을 완전하게 녹여 제거할 수 있도록 된 용강처리시의 지금 제거장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 용강을 담고 있는 래들 상부에 베셀이 위치되고, 상기 베셀의 하단부에 일정 길이 형성되는 침적관인 하강관과 상승관중의 상승관에 환류가스인 불활성 가스 Ar을 불어 넣고 베셀 내부를 증기발생 장치등의 감압장치를 이용하여 감압함으로서, 용강의 탈가스, 개재물 부상분리, 성분 조정 및 온도제어등을 행하는 용강의 RH 처리 설비에 있어서,

상기 베셀내에 가탄재를 투입토록 베셀 내부용강의 상측으로 베셀 외주면에 가탄재 투입관을 설치하는 용강처리시의 지금 제거장치를 마련함에 의한다.

또한, 본 발명은, 용강에 환류가스인 Ar을 불어넣고 감압하여 그 용강의 탈가스, 개재물 부상분리, 성분 조정 및 온도제어등을 행하는 용강의 RH 처리방법에 있어서,

탈산이 이루어지지 않은 일정 온도범위와 산소성분을 갖는 용강을 선택하는 제1단계;

환류가스 Ar의 유량을 100 N㎥/Hr 에서 200 N³/Hr 로 상승시켜 투입하는 제2단계; 및

일정시간후 상기 용강 표면에 1회에 10-15 kg 씩 총 100 - 120 kg의 탄소 성분인 가탄재를 공급하는 제3단계;를 포함함으로서,

용강을 담고 있는 베셀의 내표면에 부착하는 지금을 제거하는 용강처리시의 지금 제거방법을 마련함에 의한다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명에 따른 용강처리시의 지금 제거장치 및 그 장치에 의한 지금의 제거상태를 도시한 개략 구성도이고, 제4도는 용강처리시 관계하는 여러 요소들이 용강처리시에 변화하는 상태를 도시한 그래프도로서, a도는 종래의 용강 처리시의 환류가스 Ar의 유량, b도는 본 발명에 따른 용강처리시의 환류가스 Ar의 유량, c도는 종래의 용강처리시의 배가스량, d도는 본 발명에 따른 용강처리시의 배가스량 및, e도는 본 발명에 따른 용강 온도 및 산소량을 측정한 그래프도이다.

먼저, 제3도는 본 발명에 따른 용강처리시의 지금 제거장치를 도시하고 있는데, 용강(6)을 담을 수 있도록 상부측이 개방된 용기 형상의 래들(5)을 갖추며, 이러한 래들(5)의 상부로는 베셀(1)이 위치하고, 상기 베셀(1)의 하단부에 침적관인 하강관(2)과 상승관(3)이 일정 길이로 형성되어, 그 침적관(2)(3)의 하단부 적정 길이가 래들(5)의 용강(6)에 침적되며, 이 상태에서 환류가스인 불활성 가스 Ar(4)을 상승관(3)에 불어 넣고 베셀(1) 내부를 증기발생 장치등의 감압장치를 이용하여 감압하여, 베셀(1) 내부를 일정한 정도의 진공 상태를 유지할 수 있도록 함으로서 그 용강의 RH 처리가 이루어지는 것은 종래와 동일하다.

본 발명의 장치는 상기 베셀(1) 내부용강의 상측으로, 즉 베셀(1)의 내측으로 부상하는 용강의 최고위치 상측으로 베셀(1)의 외주면에 탄소 성분, 바람직하게는 100%의 탄소성분인 가탄재를 투입토록 베셀(1)을 통하는 가탄재 투입관(11)을 설치한다.

상기한 구성으로 된 본 발명의 RH 처리 설비를 이용하여 용강의 RH 처리를 행하기 위하여는 우선 공급하는 용강을 선택하여야 하는데(제1단계), 이는 1,600~1,620℃의 온도범위를 가지는 한편, 350~450 PPM의 산소(O₂)를 갖는 탈산이 이루어지지 않은 용강을 선택한다.

이때, 상기 용강의 온도가 1,600℃ 보다 낮게되면 지금제거효율이 낮게되고, 반대로 1,620℃ 보다 높게 되면 전(前) 공정인 전로의 내화물 손상이 발생되는 한편, 상기 선택된 용강중의 산소가 350~450 PPM 범위를 갖도록 하는 이유는 다음에서 나타내는 식1의 반응을 촉진시키기 위한 것이다.

즉, 상기 용강(6)중의 산소가 350 PPM 보다 낮으면 지금제거효과가 떨어지고, 반대로 용강중의 산소가 450 PPM 보다 높으면 처리시간이 장시간 소요되고 특히, 원가적인 측면에서 문제가 발생하는 것이다.

다음, 상술한 온도 및 산소범위를 갖는 용강을 선택한후 에는, 환류가스 Ar의 유량을 종래의 대략 100 N㎥ 에서 200 N㎥ 로 상승시키고, 종래와 동일한 방법으로 용강을 회전시킨다.(제2단계)

이때, 상기 환류가스 Ar의 유량을 종래와 같은 시간당 100 N㎥ 에서 200 N㎥ 정도로 상승시키는 경우에, 환류가스 Ar의 유량을 200 N㎥ 보다 너무 낮게하면, 다음의 식 1에서의 반응이 취약하게 되어 용강의 상승이 낮아지게 되고, 결국 보다 많은 지금제거효과를 얻을 수 없게 된다.

반대로, 환류가스 Ar의 유량을 200 N㎥ 보다 너무 높게 상승시키면, 제3도에서 도시한 바와 같이, 상술한 용강(60)의 스프래쉬가 발생되면서 베셀(1)의 상부 (13)에 부착되어 베셀(1)의 구조를 취약하게 문제가 있는 것이다.

다음, RH 처리를 개시한 때로부터 2분 정도의 시점에서 그 용강중의 탄소 (C) 성분과 산소(O₂)성분은 다음에서 설명하는 식 1과 같이 반응되기 시작하여, 1,600℃ 정도로 고온인 용강이 베셀 하부에서 400mm 정도 상단에 부착된 지금(7)보다 더 높은 약 600mm 정도까지 상승함으로서, 용융점이 약 900℃ 정도인 지금(7)을 녹이기 시작한다.

C + 1/20₂= CO₂↑ ...... 식 1

이러한 상태로 시간이 지나감에 따라 베셀(1) 내부의 분위기 온도는 상승하게 되고 이는 제3도에 도시한 위치의 지금(9)을 녹이기 시작한다.

계속하여, RH 처리를 개시한 때로부터 4분 정도의 시점에 용강(6)중의 탄소 (C) 함량을 증가하기 위하여 상기 베셀(1)에 설치된 가탄재 투입관(11)을 통하여 탄소성분, 바람직하게는 100%의 탄소성분을 갖는 가탄재를 용강 표면에 투입하여 주는데, 이러한 가탄재 공급은 15초 간격으로 1회에 10~15kg씩 총 100~120kg 정도를 공급한다.(제3단계)

이때, 상기 가탄재의 1회 투입량을 너무 빨리 즉, 15초보다 짧게 투입하거나 또는, 투입량을 과다하게 즉, 15kg 이상씩 총 120kg 이상으로 투입하면, 상기 식 1의 반응이 너무 활발하게 되어 용강폭발의 위험이 있고, 동시에 산소가 없는 상태에서 과도하게 가탄재를 투입하면 용강의 탄소성분이 상승하여 본 발명이 원하는 용강의 성분을 맞출수가 없으며, 반대로 가탄재의 투입량이 적으면 즉, 총 120kg 보다 적으면 상기 식(1)의 반응성이 떨어지는 것이다.

그리고, 상기 식 1의 반응이 더욱 활발하게 이루어져, 이때 시간당 2000kg정도로 발생하는 용강 배가스중의 CO 가스는 60% 이상으로(제4d도의 ⓐ) 상기 제2단계에서 이루어지는 배가스중의 CO 가스(제4d도의 ⓑ)보다 더 높게 나타나 용강이 더욱 활발하게 반응하는 것을 알 수 있으며, 따라서 용강은 베셀바닥에서 1,000mm 이상으로 상승하게 되고, 결국 베셀(1)내의 지금(8)(9)을 완전하게 녹여서 제거하게 되는 것이다.

이러한 베셀(1)내에서 이루어지는 RH 처리 시간은 처리 개시 2분 시점부터 처리 개시 7분 정도까지이며, 이 반응은 5분 정도에서 가장 활발하게 이루어진다.

처리 개시 8분 시점부터는 알루미늄(Al)을 용강의 잔존 산소량에 부합하는 정도로 하여 투입하게 되면, 용강중의 산소성분은 제거되고 이는 RH 처리에서 요구하는 품질의 강을 생산할 수 있도록 한다.

이렇게 연속적으로 3~4회정도 작업을 행하게 되면 베셀(1) 내부에 부착되어 있던 지금(7)을 완전하게 제거할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 용강처리시의 지금 제거장치 및 그 방법에 의하면, 제강공정의 RH 처리중 발생하는 베셀 내부의 지금을 제거하기 위하여 탈산이 이루어지지 않은 용강을 선택하여 환류가스 Ar의 유량을 증가하여 설정하게 되면 베셀 내부의 용강이 지금 형성부위보다 상승하여 지금을 녹여 제거하고, 계속하여 적정한 시간 후에 용강에 탄소성분인 가탄재를 공급하게 되면 용강이 더욱 상승하여 지금을 완전하게 녹여 제거함으로서, 종래와 같이 설비의 가동을 중단하고 수동에 의하여 작업자가 직접 지금을 제거할 필요가 없게 되어 설비 휴지 시간을 제거에 의한 생산성 향상, 안정적인 RH 처리에 의한 적정한 제품 품질의 유지, 안전사고의 위험 제거등의 우수한 효과를 가지는 것이다.

Claims (3)

1. 용강(6)을 담고 있는 래들(5) 상부에 베셀(1)이 위치되고, 상기 베셀(1)의 하단부에 일정 길이 형성되는 침적관인 하강관(2)과 상승관(3)중의 상승관(3)에 환류가스인 불활성 가스 Ar(4)을 불어 넣고 베셀(1) 내부를 증기발생 장치등의 감압장치를 이용하여 감압함으로서, 용강의 탈가스, 개재물 부상분리, 성분 조정 및 온도제어등을 행하는 용강의 RH 처리 설비에 있어서, 상기 베셀(1)내에 가탄재를 투입토록 베셀(1) 내부용강의 상측으로 베셀(1) 외주면에 가탄재 투입관(11)을 설치하는 것을 특징으로 하는 용강처리시의 지금 제거장치.
2. 용강에 환류가스인 Ar을 불어넣고 감압하여 그 용강의 탈가스, 개재물 부상분리, 성분 조정 및 온도제어등을 행하는 용강의 RH 처리방법에 있어서, 탈산이 이루어지지 않은 일정 온도범위와 산소성분을 갖는 용강(6)을 선택하는 제1단계; 환류가스 Ar의 유량을 100 N㎥/Hr 에서 200 N㎥/Hr로 상승시켜 투입하는 제2단계; 및, 일정시간후 상기 용강 표면에 탄소 성분인 가탄재를 1회에 10-15kg 씩 총 100-120kg으로 공급하는 제3단계;를 포함함으로서, 용강을 담고 있는 베셀의 내표면에 부착하는 지금을 제거함을 특징으로 하는 용강처리시의 지금 제거방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1단계에서 선택하는 용강은, 1,600~1,620℃의 온도범위와, 350~450 PPM의 산소(O₂)성분을 갖는 것을 특징으로 하는 용강 처리시의 지금제거방법.