KR100328031B1 - 극저탄소강용용강의청정도향상을위한정련방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극저탄소 강을 제조하기 위한 용강의 정련방법에 관한 것이며; 그 목적은 RH진공탈가스 장치에서 정련조업시 레이들 슬래그의 산소포텐셜을 감소시킴과 동시에 강중개재물의 포집능을 향상시켜 강의 청정도를 향상시킬 수 있는 정련방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용강 및 레이들슬래그가 장입되어 있는 레이들에 RH 진공탈가스장치를 침적하여 레이들의 용강을 RH진공탈가스장치내로 흡상하고 탈탄한 다음, 이어 부원료를 투입하여 탈산하는 것을 포함하는 극저탄소강용 용강의 정련방법에 있어서,

상기 용강과 함께 레이들슬래그의 50중량%미만을 흡상한 다음, 알루미늄을 투입하여 탈산하는 것을 포함하여 이루어지는 극저탄소강용 용강의 청정도 향상을 위한 정련방법에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

극저탄소강용 용강의 청정도 향상을 위한 정련방법{A Refining Method for Cleanliness Lmproving of Molten Steel in Ultra-low Carbon Steel Making Process}

본 발명은 극저탄소 강을 제조하기 위한 용강의 정련방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 RH진공탈가스 장치에서의 정련조업시 레이들 슬래그의 산소포텐셜을 감소시킴과 동시에 강중 개재물의 포집능을 향상시켜 강의 청정도를 향상시킬 수 있는 RH정련방법에 관한 것이다.

일반적으로 극저탄소강을 제조하기 위한 제강공정의 노외정련 공정을 도 1과 같은 RH진공탈가스장치(이하, 단지 'RH'라고 칭함)를 이용하여 용강을 정련하는 방법이 행해지고 있다.

이 방법은 전로(미도시)에서 미탈산상태로 출강된 용강이 레이들(1)에 도달하면, 먼저 RH(2)의 침적관(3)을 레이들에 수강된 용강(4)에 침적하고, 이와 동시에 환류가스 공급장치(5)로 부터 아르곤가스(Ar gas)를 취입하면서 진공펌프(5)를 가동시켜 RH(2)의 내부를 수내지 수십(torr)로 감압시키면 레이들(1)내의 대기와 RH(2) 내부의 압력차이에 의해서 용강(4)이 RH(2)내부로 흡상되며, 흡상된 용강(8) 탕면에는 하기식(1)의 탈탄반응이 진행된다.

[화학식 1]

[C] + [0] = CO(g)

상기 식 1과 같은 반응에 의해 용강중 탄소의 농도가 적정범위로 탈탄되면, RH(2)내로 부원료를 투입하여 남은 산소를 탈산하는 순서로 진행된다.

이때, 레이들슬래그(9)는 RH에 거의 유입되지 않으며, 레이들(1)내에서도 용강(4)과 레이들슬래그(9)와의 교반이 미미하기 때문에 레이들슬래그(9)와 용강(4)간의 반응이 충분히 일어나지 않는다. 따라서, 알루미늄으로 용강을 탈산시킬 때 슬래그중의 철 및 망간산화물의 환원이 충분히 일어나지 않게 되어 용강보다 슬래그의 산소포텐셜이 높은 상태로 조업이 종료된다. 결국, 레이들슬래그(9)중 철 및 망간산화물은 RH 정련처리후의 후속 공정에서 지속적으로 탈산된 용강을 재산화시켜, 즉 용강중의 알루미늄과 반응하여 알루미나를 생성시키고, 이 알루미나는 강의 청정도를 악화시키는 주요인이 되고 있다. 이러한 용강의 재산화에 의한 알루미나의 생성을 억제하여 청정도를 향상시키기 위해서는 슬래그의 산소포텐셜 즉 철 및 망간산화물의 함량을 낮게 유지하여야 한다.

종래, 슬래그의 산소포텐셜을 낮추는 방법으로는 슬래그중에 부원료로 알루미늄 등과 같은 탈산제를 첨가하는 방법이 있으나, RH정련조업시 레이들슬래그는 거의 유동이 없는 상태로서 탈산제와 슬래그가 원활하게 혼합되지 못해 탈산제가 슬래그와 반응하지 못하고, 오히려 대기중의 산소에 의해 산화됨으로써 고가의 탈산제를 첨가한 효과를 기대하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래문제를 해결하기 위해 안출된 것으로써 극저탄소강 제조시 슬래그의 산소포텐셜을 낮춤으로써 용강의 청정성을 향상시킬 수 있는 정련방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 RH진공탈가스장치에서 조업상황을 나타내는 개략도

도 2는 본 발명에 따라 RH 진공탈가스 장치에서 정련조업하는 것을 나타내는 개략도

도 3은 레이들 슬래그의 흡상율에 따른 탈탄시간과 철 및 망간산화물의 환원율을 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 레이들 2 : RH진공탈가스 장치

3 : 침적관 4 : 용강

5 : 환류가스 공급장치 6 : 아르곤가스

7 : 진공펌프 8 : 흡상된 용강

9 : 레이들 슬래그 10 : 흡상된 레이들 슬래그

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 용강 및 레이들슬래그가 장입되어 있는 레이들에 RH진공탈가스장치를 침적하여 레이들의 용강을 RH진공탈가스 장치내로 흡상하고 탈탄한 다음, 이어 부원료를 투입하여 탈산하는 것을 포함하는 극저탄소강용 용강의 정련방법에 있어서,

상기 용강과 함께 레이들슬래그의 50중량% 미만을 흡상한 다음, 알루미늄을 투입하여 탈산하는 것을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 RH내로 레이들슬래그를 적정량 흡상시키므로써 용강과 레이들 슬래그의 교반을 활성화시켜 레이들 슬래그의 산소포텐셜을 낮추어 용강의 재산화를 억제하는데 그 특징이 있다.

일반적으로 레이들내의 용강이 RH로 흡상할 때, 도 1에 도시된 RH 의 침적관(3)중 상승관(3a) 에서 아르곤가스를 취입하면 하강관(3b)쪽의 흡상된 용강(8)의 겉보기 밀도가 낮아지게 되기 때문에 흡상된 용강(8)은 하강관(3b)측으로 하강하는 순환운동을 반복하게 된다.

이때, 취입된 아르곤가스는 흡상되는 용강과 함께 상승하여 RH(2)내를 매우 심한 교반상태로 만든다. 본 발명은 이러한 RH내의 교반특성을 이용하여 용강과 슬래그를 반응하도록 하는 것이다.

즉, 종래 레이들내 용강만을 흡상하여 탈탄, 탈산 정련하던거와는 달리, 도 2에 나타낸 바와같이 용강과 함께 레이들 슬래그(4)를 흡상하여 흡상된 슬래그(10)와 용강(8)을 RH에서 반응하도록 하여 흡상된 슬래그(10)의 산소포텐셜을 용강과 거의 비슷하도록 하는 것이다. 이때 무엇보다 중요한 것은 레이들 슬래그중 흡상되는 레이들 슬래그의 양을 50중량% 미만을 흡상하도록 하는 것이다.

그 이유는 RH 내로 레이들슬래그의 50중량% 이상의 슬래그를 흡상시키게 되면 RH내의 용강과 감압분위기와의 반응계면적이 작아지게 되어 탈탄능이 나빠지기 때문이다.

상기와 같이 흡상하여 탈탄한 다음, 통상의 방법대로 알루미나를 탈산제 투입구(11)로 투입하여 탈산하는데, 이때 본 발명에 따라 알루미나 투입직후 RH 내로 경소돌로마이트를 첨가하면 용강의 청정성이 개선된다. 경소돌로마이트중에는 마그네시아(MgO)와 생석회(CaO)가 함유되어 있는데, 마그네시아는 흡상슬래그와 잔류슬래그가 혼합된 후 슬래그중의 철 및 망간산화물의 활동도계수를 낮추는, 즉 철 및 망간산화물을 환원이 되지 않도록 고정시켜줌으로써 용강의 재산화를 방지하는 효과가 있는 것이다. 그리고, 생석회는 흡상슬래그중의 CaO의 함량을 증가시킴으로써 알루미늄탈산시 용강내에 생성되는 알루미나 개재물을 슬래그가 2CaO + 7Al₂O₃= 12CaO·7Al₂O₃반응에 의해 포집할 수 있도록 생석회의 활동도를 향상시킴으로써 용강의 청정성을 향상시키는 효과가 있다.

이때의 경소돌로마이트는 RH정련로내로 흡상된 슬래그 1톤당 250kg 이하로 첨가하는 것이 바람직한데, 그 이유는 250kg을 초과하면 슬래그중의 MgO와 CaO의 농도가 너무 높아져서 슬래그의 점도가 상승하게 되고 이에 따라 슬래그의 유동성이 저하되어 알루미나의 흡수능력이 감소되어 청정성이 오히려 나빠질 뿐만아니라 정련로벽에 슬래그가 부착되어 작업성을 악화시키는 문제점이 있기 때문이다.

상기와 같이 탈산한 후 정련로를 복압시키면 상기 흡상슬래그(10)는 레이들에 잔류하는 산소포텐셜이 높은 슬래그와 혼합되게 되어 평균적으로 전체 슬래그가갖는 산소포텐셜이 낮아지게 되는 것이다. 또한, 흡상슬래그가 레이들쪽으로 섞일 때 레이들 잔류슬래그 밑으로 유입되어 용강과 잔류슬래그 사이에 위치하게 되어 산소포텐셜이 높은 잔류슬래그와 용강과의 접촉을 차단시켜 용강의 재산화를 방지하게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예 1]

조성이 중량%로, 탄소 : 0.03-0.04%이하, 망간 :0.05-0.15%, 인:0.08-0.012%, 황:0.003-0.005%인 용강 270톤과 조성이 CaO:45-55%, Al₂O₃:30-40%, 철과 망간산화물의 합: 5-15%, SiO₂: 5%이하인 레이들슬래그의 2.5-3.5톤을 갖는 레이들을 250톤 RH 정련로에서, 정련로내의 압력을 0.1-1torr로 감압시키면서 레이들 슬래그를 하기표 1과 같은 양을 흡상시켜 환류시키면서 용강을 채취하여 성분 분석하였다. 이후 알루미늄으로 용강을 탈산처리한 후 다시 환류시키면서 용강을 채취하였고, RH정련조업이 종료된 후 레이들슬래그를 채취하여 성분분석하였다. 이때 환류가스유량은 1시간당 200N㎥ 이었다. 상기 방법으로 얻어진 슬래그흡상율에 따른 슬래그중 철 및 망간산화물의 환원율과 탈탄시간 등을 하기표 1 및 도 3에 나타내었다.

여기에서, 슬래그흡상율은 레이들슬래그중 RH정련로내로 흡상된 양의 비율을 나타낸다. 또한, 철 및 망간산화물의 환원율은 다음식과 같이 계산되며, 그 절대값이 클수록 슬래그의 산소포텐셜을 낮추는 능력이 큼을 의미, 즉 용강의 청정성이향상되는 것을 의미한다.

탈탄시간은 용강중의 탄소농도가 30ppm이 될 때까지 탈탄시키는 데 필요한 시간을 의미하며, 그 절대값이 클수록 탈탄능력이 큰 것을 의미한다.

상기표1과 도 3에 나타난 바와 같이, 슬래그를 전혀 흡상하지 않은 종래예보다 슬래그를 흡상한 발명예(1-4) 및 비교예(1)의 경우가 높은 철 및 망간산화물의 환원율을 나타내며, 슬래그흡상율이 높을수록 환원율이 증가하고 있었다. 탈탄시간은 종래예와 슬래그흡상율이 50%미만인 발명예(1-4)가 거의 유사한 수준을 나타내나, 슬래그 흡상율이 50%이상인 비교예(1-2)의 경우에는 흡상율의 증가에 따라 탈탄시간이 급격하게 증가하였다. 이상과 같이 슬래그의 흡상율이 증가함에 따라 철및 망간산화물의 환원율이 증가하여 용강의 청정성이 향상되는 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 그러나, 슬래그의 흡상율을 50%이상으로 하면 탈탄시간이 급격하게 증가하여 탈탄능력을 급격하게 저하시키는 문제가 있으므로 슬래그 흡상양은 50% 이내로 제한하는 것이 바람직하다.

[실시예 2]

RH정련로내로 레이들슬래그를 흡상하여 처리할 때 RH정련로내로 경소돌로마이트를 첨가하는 경우 용강의 청정성이 개선되는 효과를 구하기 위하여, 실시예 1과 동일한 방법으로 하고, 발명예(2) 슬래그흡상율을 기준으로 하여 경소돌로마이트를 알루미늄탈산 직후에 하기표 2에 표기한 양씩 첨가하였으며, 용강을 연속주조한 주편으로부터 시편을 채취하여 강의 청정성을 나타내는 지표인 강중 Total 산소농도를 분석하였다. 이상의 방법으로 얻은 결과를 하기표 2에 함께 나타내었다.

상기 표 2에 나타난 바와같이, 경소돌로마이트를 첨가함에 따라 강중 Total 산소가 감소하는, 즉 강의 청정성이 향상되는 것을 알 수 있었다(발명예(5-9)). 그러나, 흡상슬래그 1톤당 250kg이상의 경소돌로마이트를 첨가하면 비교예(3-4)의 경우 오히려 종래방법보다 청정성이 나빠지는 것을 알 수 있었다. 이는 경소돌로마이트의 사용량이 많아지면 슬래그의 점도가 상승하여 알루미나를 포집하는 속도가 늦어지기 때문이다.

상술한 바와같이, 본 발명은 극탄소강 제조시 슬래그의 산소포텐셜을 낮추고 알루미나개재물의 포집능을 향상시킴으로써 안정적으로 극저탄소강을 제조할 수 있을 뿐만아니라 강의 청정성을 향상시킬 수 있는 우수한 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 용강 및 레이들슬래그가 장입되어 있는 레이들에 RH정련로를 침적하여 레이들의 용강을 RH정련로내로 흡상하고 탈탄한 다음, 이어 부원료를 투입하여 탈산하는 것을 포함하는 극저탄소강용 용강의 정련방법에 있어서,

   상기 용강과 함께 레이들슬래그의 50중량% 미만을 흡상한 다음, 알루미늄을 투입하여 탈산하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 극저탄소강용 용강의 청정도 향상을 위한 정련방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 알루미늄 투입직후 흡상된 레이들슬래그 1톤당 250kg이하의 경소돌로마이트를 첨가함을 특징으로 하는 극저탄소강용 용강의 청정도 향상을 위한 정련방법.

Images