KR100328060B1 - 극저류극저탄소용강의탈황방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 텔레비젼 브라운관에 사용되는 새도우마스크, 또는 첨단 자동차 외판소재인 심가공용 소재 등에 적합한 극저류 극저탄소강의 제조에 관한 것이며; 그 목적은 유황함량이 80ppm이하, 탄소함량이 100ppm이하인 극저탄소강을 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 유황함량이 120ppm이하로 예비 탈황처리된 용선을 전로에서 탄소를 500ppm 이하로 탈탄하여 1차 정련한 다음, 1차 정련된 용강을 레이들내로 출강하여 노외정련하고, 이어서 버블링공정 및 진공 탈가스처리하여 탄소함량을 100ppm이하, 질소함량을 40ppm이하인 극저탄소 용강을 제조하는 방법에 있어서, 상기 용강을 레이들에 출강시 용강톤당 생석회를 4.6~7.8Kg의 범위에서 투입하고, 출강종료후 노외정련시 슬래그층에 Al₂O₃계 플럭스를 용강톤당 1.25~2.25Kg의 범위에서 투입한 다음, 버블링공정에서 용강을 2분이상 교반함을 포함하여 구성되는 극저류 극저탄소 용강의 탈황방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

극저류 극저탄소 용강의 탈황방법{A method for desulfurizing extremely low carbon low sulfurmelt in steel making}

본 발명은 텔레비젼 브라운관에 사용되는 새도우마스크, 또는 첨단 자동차 외판소재인 심가공용 소재 등에 적합한 극저류 극저탄소강의 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유황함량이 80ppm이하, 탄소함량이 100ppm이하인 극저탄소강의 제조가 가능한 용강의 탈황방법에 관한 것이다.

통상 텔레비젼 브라운관에 사용되는 새도우마스크, 또는 첨단 자동차 외판 등과 같은 심가공소재로 사용되는 극저탄소강은 일반적으로 도1과 같은 용강의 정련과정을 통해 제조된다. 즉, 유황이 약 120ppm이하로 탈황된 용선중의 탄소를 1차적으로 전로에서 순산소를 이용하여 제거한다. 전로에서의 탄소제거는 진공탈가스설비와는달리 외부에서 산소를 불어 산화반응에 의해 이루어지기 때문에 용철중 탄소가 어느 정도 제거되면 취입된 산소는 용철과의 반응을 일으켜서 실수율의 저하뿐만아니라 용강의 품질을 악화시킨다. 따라서, 전로에서의 탄소는 0.03% 정도까지 탈탄작업을 실시하고 나머지 탄소는 진공탈가스 설비에서 제거한다. 탈가스설비에서의 탄소제거는 용강중에 있는 산소와 탄소를 저진공상태로 유지하여 용강을 환류시키면 된다. 이때 탄소를 제거시키기 위한 산소는 외부에서 취입하는 것이 아니고 전로공정에서 취입된 산소가 용강중에 300~500ppm 정도로 다량 남아 있어 이 용존산소에 의존하는 것이다. 이렇게 전로에서 1차로 탈탄을 마친후 진공탈가스설비에서 2차탈탄을 위해 용강을 레이들에 붓는 출강작업을 한다. 이때, 종래에는 탈가스설비에서의 2차탈탄을 위해 출강작업시 통상의 제품과는 달리 극저탄소강을 제조하는 경우에는 용강중의 산소를 제거하지 않고 탈가스 설비에서 탈탄후에 산소를 제거하였다. 상기 탈가스설비에서의 2차탈탄은 용강중 탄소가 산소와 반응하여 반응식1과 같은 탈탄현상이 일어난다.

[C] + [O] → CO(g)↑

반응식1과 같이, 탈가스설비에서의 탈탄은 용강중의 산소가 많이 있어야 함을 알 수 있다. 그러나, 용강중에 산소가 많이 있으면 용강내에 존재하는 황의 제거가 어렵다. 즉, 용철중에 있는 황의 제거는 반응식2와 같이 제거되는데, 반응식2에서도 알 수 있듯이, 용강에 산소가 많이 존재하면 반응이 오른쪽으로 진행되기 어렵다는 것을 알 수 있다.

[S] + (CaO) → (CaS) + [O]

결국 탈가스설비에서 2차탈탄을 위해 산소를 높게 하는 일반적인 극저탄소강의 제조방법으로는 높은 산소로 인해 용강중의 황의 제거가 매우 곤란하다.

이에 본 발명은 용강중 산소가 다량 존재하는 극저탄소 용강의 제조시 적절한 용강 탈황을 행하므로써 탄소함량이 100ppm이하로 유지되면서도 유황함량이 80ppm이하로 저하될 수 있는 극저류 극저탄소 용강을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래의 극저탄소용강의 제조공정도

도2는 본 발명의 극저류 극저탄소 용강의 제조공정도

도3은 극저탄소용강의 슬래그층을 구성하는 Al₂O₃-CaO-SiO₂의 3원계상태도

상기 목적달성을 위한 본 발명은 유황함량이 120ppm이하로 예비 탈황처리된 용선을 전로에서 탄소를 500ppm 이하로 탈탄하여 1차 정련한 다음, 1차 정련된 용강을 레이들내로 출강하여 노외정련하고, 이어서 버블링공정 및 진공 탈가스처리하여 탄소함량을 100ppm이하, 질소함량을 40ppm이하인 극저탄소 용강을 제조하는 방법에 있어서,

상기 용강을 레이들에 출강시 용강톤당 생석회를 4.6~7.8Kg의 범위에서 투입하고, 출강종료후 노외정련시 슬래그층에 Al₂O₃를 주성분으로 하는 Al₂O₃계 플럭스를 용강톤당 1.25~2.25Kg의 범위에서 투입한 다음, 버블링공정에서 용강을 2분이상 교반함을 포함하여 구성되는 극저류 극저탄소 용강의 탈황방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

보통 용철중에 황은 표면활성화성분이다. 즉, 황은 용강의 내부에 존재하는 것보다는 레이들이나 표면부위에 존재할 때에 에너지가 낮아 안정적으로 존재하므로 슬래그와 접촉하고 있는 부위에 주로 존재한다. 이러한 황의 고유성질을 이용하면 용강중에 산소가 높더라도 슬래그와 반응을 일으켜 탈황을 유도할 수 있다. 그러나, 산소성분 역시 표면활성화성분이므로 표면에 산소성분이 높아 탈황이 어렵다.

본 발명은 종래의 극저탄소 용강의 제조와는 달리 우선 탈가스처리에서 2차탈탄전에 용존산소의 함량이 높은 상태에서 탈황을 하고 이후 2차탈탄을 행함에 특징이 있다. 즉, 반응식2에 의해 용철중의 황이 제거되므로 본 발명은 슬래그중에 생석회 성분을 높이고 이 생석회와 황의 특성을 이용하여 용강중의 황을 제거하는 것이다. 도2는 본 발명의 극저류, 극저탄소 용강의 제조공정을 보이고 있다.

우선, 본 발명은 전로에서 탄소를 500ppm 이하로 탈탄하여 1차 정련한 다음, 1차 정련된 용강을 레이들내로 출강하여 노외정련하고, 이어서 버블링공정 및 진공 탈가스처리하여 탄소함량을 100ppm이하, 질소함량을 40ppm이하인 극저탄소 용강을 제조하는 방법에 적용된다.

본 발명은 상기 용강을 레이들에 출강단계에서 탈황의 목적으로 용강톤당 생석회를 4.6~7.8Kg의 범위에서 투입한다. 생석회 투입량은 슬래그의 조성이 용강의 탈황율을 가장 우수하게 하는 범위내에서 투입하는 것이 바람직한다. 슬래그의 조성은 도3과 같은 Al₂O₃-CaO-SiO₂의 3원계상태도에서 알 수 있듯이, 슬래그층이 "A" 영역에 존재할 때 최대 탈류능을 갖는데, 상기 생석회의 투입량은 이러한 슬래그 조성이 "A" 영역을 갖도록 한다.

이같이 생석회를 투입한 다음에는 출강종료후 노외정련시 슬래그층부와 접촉하고 있는 용강중의 산소를 제거하기 위해서 산소와 반응을 잘하는 Al이 함유된 플럭스를 슬래그층에 용강톤당 1.25~2.25Kg의 범위에서 투입한다. 본 발명에 부합되는 플럭스 성분은 슬래그층부에 존재해야 하므로 Al을 함유하면서도 비중이 용강보다 작은 것이면 어느 것이든지 가능하다. 이러한 플럭스로는 Al₂O₃를 주성분으로 하는 Al₂O₃계 플럭스가 적당하며, 바람직하게는 50~70중량%의 Al₂O₃, 10~30중량%의 CaO, 10중량%이하의 SiO₂및 12%이하의 기타성분을 포함하여 조성되는 플럭스를 들 수 있다. 상기 기타 성분들의 경우에는 불순물에 해당하는 것으로서 P₂O₅, S, FeO 및 MgO등을 들수 있다.

상기 플럭스의 경우 Al성분이외에도 CaO가 다량 함유된다. CaO외의 SiO₂광물 성분은 도 3의 "A"와 같은 슬래그 조성을 벗어나게 하여 나쁜 영향을 미치므로 10중량%이하로 제한한다. 상기 플럭스 투입으로 슬래그층의 용강 산소가 제거되어 많이 투입하면 탈가스처리공정에서 2차탈탄시 산소가 부족할 수 있으므로 플럭스 투입량을 지나치게 많이 투입하는 것은 바람직하지 않다. 구체적으로 용강톤당 2.25Kg 을 초과시 탈가스설비에 도착한 용강의 용존산소량은 200ppm이하가 되어 탈탄이 어렵다. 또한, 플럭스의 양이 용강톤당 1.25Kg보다 적으면 슬래그층부의 산소제거가 잘 안되어 용강의 탈류가 잘 안된다.

상기 생석회와 플럭스의 투입이 완료된 다음에는, 버블링공정에서 생석회와 플럭스간 반응을 촉진시키는 용강교반을 한다.

본 발명에서의 용강교반은 통상적인 방법으로 행한다.

본 발명에서의 용강교반은 슬래그에 플럭스와 생석회가 있으므로 슬래그와 용강이 충분히 반응할 수 있을 정도로 해주어야 한다.

상기 버블링(bubbling)공정에서의 용강교반은 전자기 교반 혹은 가스취입을 이용한 교반 등 어느 것이나 가능하다. 본 발명의 경우 용강교반은 적어도 2분이상 교반함이 바직하다. 교반시간이 작으면 반응시간이 짧아서 탈류가 잘 안되고 너무길면 온도강하량이 많아져서 후공정의 작업성이 떨어진다. 그리고, 교반의 세기는 버블링시 분당 1~4Nm³유량 정도의 교반이면 충분하다. 이상과 같은 조업을 통해 탈가스처리에 의해 2차탈탄공정을 거치게 되면 유황함량이 80ppm이하, 탄소함량이 100ppm이하로 떨어져 극저류, 극저탄소 용강이 제조될 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예1]

300톤급 전로에서 유황함량이 100~130ppm인 용선을 산소취련에 의해 탈탄하고, 탈탄된 용강을 레이들에 출강중 표1과 같은 양으로 생석회를 투입하고, 출강완료후 플럭스를 투입하였다. 플럭스로는 55중량%의 Al₂O₃, 25중량%의 CaO, 8중량%의 SiO₂, 및 나머지 기타성분(불순성분)을 포함하여 조성되는 플럭스를 사용하였다. 생석회와 플럭스의 투입에 의해 슬래그의 조성은 CaO/Al₂O₃의 비:2.1~2.5, CaO/SiO₂의비:5~7, 그리고 CaO + SiO₂+ Al₂O₃의 함량이 85%이상, 기타 성분이 15% 이내로 조성되었다.

상기 용강을 버블링에 의해 교반한 다음, 탈가스설비에서 탈탄처리한 후 용강중의 유황함량을 분석하고, 그 결과를 표1에 나타내었다.

표1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의하면 탄소함량이 약 100ppm이하로 유지되면서 유황함량이 80ppm이하인 극저류 극저탄소 용강의 제조가 가능함을 알 수 있었다. 반면 종래방법과 비교예(a)(b)의 경우 극저류 강종 생산이 불가능함을 알 수 있다.

[실시예2]

생석회 투입량을 용강톤당 6.2Kg로 하고, 용강의 교반시간을 2~3분간 실시하고, 또한 플럭스의 투입량을 표2와 같이 한 것을 제외하고는 실시예1과 같이 극저류 용강을 제조하였다.

표2에 나타난 바와 같이, 본 발명예(5-9)의 경우 용강중의 산소함량이 2차탈탄이 가능하도록 유지된 상태에서 80ppm이하로 유황이 감소됨을 알 수 있었다.

반면 비교예(c)(d)의 경우 극저류강의 제조가 불가하였으며, 특히 비교예(e)(f)의 경우 극저류강은 가능하나 2차탈탄이 곤란하여 극저탄소강의 제조가 불가함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 통상의 전로조업에서 미탈산된 강을 이용하여 극저류 탈황이 가능하며, 이러한 탈황방법에 의해 제조된 강은 새도우마스크, 또는 심가공 소재의 생산에 매우 유용한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 유황함량이 120ppm이하로 예비 탈황처리된 용선을 전로에서 탄소를 500ppm 이하로 탈탄하여 1차 정련한 다음, 1차 정련된 용강을 레이들내로 출강하여 노외정련하고, 이어서 버블링공정 및 진공 탈가스처리하여 탄소함량을 100ppm이하, 질소함량을 40ppm이하인 극저탄소 용강을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 용강을 레이들에 출강시 용강톤당 생석회를 4.6~7.8Kg의 범위에서 투입하고, 출강종료후 노외정련시 슬래그층에 Al₂O₃를 주성분으로 하는 Al₂O₃계 플럭스를 용강톤당 1.25~2.25Kg의 범위에서 투입한 다음, 버블링공정에서 용강을 2분이상 교반하는 것을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 극저류 극저탄소 용강의 탈황방법
2. 제1항에 있어서, 상기 Al₂O₃계 플럭스는 50~70중량%의 Al₂O₃, 10~30중량%의 CaO, 10중량%이하의 SiO₂및 12중량%이하의 기타성분(P₂O₅, S, FeO 및 MgO등)를 포함하여 조성되는 것임을 특징으로 하는 극저류 극저탄소 용강의 탈황방법

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