KR100349160B1

KR100349160B1 - 저린 고탄소용강 제조를 위한 전로정련방법

Info

Publication number: KR100349160B1
Application number: KR1019980058704A
Authority: KR
Inventors: 김정식; 이정모; 이철무; 오주성
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1998-12-26
Filing date: 1998-12-26
Publication date: 2002-10-19
Also published as: KR20000042501A

Abstract

본 발명은 저린 고탄소 용강 제조를 위한 전로 정련 방법에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 전로조업에 있어서 취련중 부원료인 생석회, 경소백운석 및 소결광의 투입시기 및 양을 적절히 조정하여 용강중 탄소 및 망간, 슬래그를 효과적으로 제어하므로서, 고탄소 영역에서 화학적으로 불안정한 인화합물을 슬래그에 안정하게 유지시켜 0.02중량% 이하의 인을 함유하는 저린고탄소 용강을 제조할 수 있는 전로정련 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전회 조업의 슬래그를 15-40% 남긴 전로에, 전장입량에 대하여 0.8-2중량%의 경소백운석을 투입한 후, 노를 경동시켜 슬래그를 노벽에 코팅하고, 이어서 노체보호용 생석회를 1.5-2중량%를 투입한 다음 고철을 장입하며, 이후 용선을 장입한 다음, 송산에 의해 노내 용선을 취련시킴과 동시에 생석회와 소결광을 일괄투입하고, 전체 취련시간 30-70%에는 생석회, 경소백운석 및 소결광을 연속 분할투입하며, 취련 80%전후에는 생석회, 경소백운석을 소량 일괄투입하여 저린 고탄소 용강제조를 위한 정련방법에 있어서, 상기 취련개시와 동시에 전장입량에 대하여 0.5-1.5중량%의 생석회와 0.3-1.5중량%의 소결광을 일괄투입하고, 전체취련시간 30-70% 시점에는 전장입량에 대하여 생석회:2중량%이하, 소결광:3중량%이하, 경소백운석:0.5중량%이하 중에서 선택된 1종이상을 연속분할 투입하며, 전체취련시간 80-85% 시점에는 전장입량에 대하여 생석회, 경소백운석, 소결광 중에서 선택된 1종 이상을 각각 0.1-0.3중량% 일괄투입하는 저린 고탄소강 제조를 위한 전로 정련방법에 관한 것이다.

Description

저린 고탄소 용강 제조를 위한 전로 정련 방법

본 발명은 저린(P) 고탄소 용강 제조를 위한 전로 정련방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 용선과 고철을 주원료로 하는 전로조업에서 부원료인 생석회 및 경소 백운석 또는 냉각재(소결광 등)의 투입방법을 적절히 조정함으로서 취련중 노내 슬래그 및 용철 조성의 효율적으로 제어하여 용강중 인 함량이 0.02중량퍼센트 이하인 고탄소 용강을 제조할 수 있는 전로 정련방법에 관한 것이다.

일반적으로 전로조업은 주원료인 용선(hot metal)과 고철(scrap)을 전로에 장입하여 송산과 동시에 부원료인 생석회(주성분이 산화칼슘, CaO임), 경소백운석(주성분이 산화칼슘 및 산화마그네슘, CaO·MgO임) 및 소결광(주성분이 산화철임), 형석(주성분이 불화칼슘, CaF₂임) 등을 투입하여 용선중 불순원소인 탄소(C), 규소(Si), 망간(Mn), 인(P), 유황(S), 티탄(Ti)등을 산화 정련에 의해 제거하는 일련의 작업을 통칭한다.

이와같은 전로조업을 통해 얻어지는 용강은 통상 인함량이 0.02중량%이하가 요구된다. 종래에는 인함량 0.02중량% 이하의 용강을 얻기위해 용철(용선 및 용강을 통칭하여 사용함)중 탄소를 4.5중량%에서 0.04중량% 정도까지 탈탄하여야만 하였다. 그러나, 탄소가 0.10중량% 이상 함유되어 있는 고탄소강을 제조해야하는 철강재를 상기와 같은 방법으로 취련한다면, 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 취련이 종료되었을 때의 용철중 유가금속인 철, 망간등이 지나치게 산화되므로서 이 산화물들이 슬래그중에 함유되게 되며, 그 결과 전로내에 슬래그량이 급격히 증가되어 노체 내화물의 용손과 더불어 용강중 용해산소가 급격히 상승한다. 또한 이렇게 하여 만들어진 전로내 용강을 출강중에 다시 수요가의 목표 용강조성을 맞추기 위해 산화제거된 만큼 재투입해야하고, 또한 이때 각종 합금철의 실수율은 용강중 용해산소의 과다로 낮게 되는 문제점이 있다.

뿐만아니라 상기 전로 조업시 합금철과 용강중 용해산소와 반응하여 생성하는 산화물은 비금속개재물이 되어 용강의 품질열화를 초래하며, 후공정인 2차정련 및 연속주조 공정을 거치는 동안 각종 노즐막힘의 원인되어 생산성은 물론 작업성 악화를 초래하며, 제품에서도 각종 결함을 야기시키는 문제점이 상존하고 있다.

한편, 전로조업시 용철중 인함량을 0.02중량% 이하로 효율적으로 제거하기 위해서는 용철중 탄소, 규소, 망간 등의 원소와 슬래그중의 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO), 산화규소(SiO₂), 산화망간(MnO), 산화철(FeO) 등의 산화물 농도의 제어가 중요하다.

이것을 화학반응식을 통해 살펴보면 다음과 같다.

4(CaO) + 2[P] + 5[O] = (4CaO·P₂O₅)

여기서, K는 상기 반응식의 평형상수로서 온도만에 의존하며, a_i는 용철중 i성분의 활동도를 의미한다. 상기 반응식(1) 및 수학식(1)로부터 용강중 인([P])을 제거하기 위한 이론적인 조건, 즉 a_p를 낮추기 위해서는 다음과 같은 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

첫째, 취련중 슬래그 및 용철 온도를 낮게 관리한다.

둘째, 슬래그중 염기도((CaO중량%)/(SiO₂중량%))를 높여준다.

셋째, 용철중 용해산소 및 슬래그중 철산화물 함량을 높게 유지한다.

넷째, 슬래그중 산소 포텐샬(Oxygen Potential)을 높인다.

다섯째, 용철중 산소와의 친화력이 강한 원소를 가능한 낮게 관리한다.

한편, 일반적으로 통상의 전로조업 조건하에서 저린 고탄소강 취련은 지금까지 불가능한 것으로 알려져 있고, 이의 취련은 매우 중요한 기술이 선결되지 않으면 안된다. 즉, 용철중 탄소가 높으면 생석회 재화가 미흡하여 충분한 탈린효과를 기대하기 어렵고, 또한 용철중 인을 반응에 의해 안정적으로 슬래그측으로 존재되도록 하여야 한다. 여기에 착안하여, 취련중 슬래그 재화에 미치는 부원료 투입방법, 즉 취련중 부원료의 종류, 투입시기 및 양 등을 적절히 조정하면, 그 가능성이 있음을 예측할 수 있다.

그러나, 취련중, 용철중 탄소와 인은 상반된 야금반응 특성에 의해 진행되며, 특히 0.02중량% 이하의 낮은 인농도를 만족하는 고탄소강을 제조하기 위한 조업은 많은 어려움이 내포되어 있다.

취련시 용철중 망간은 융기현상(취련중 탈탄 왕성기의 슬래그중 산화망간의 환원에 의해 용철중 망간 농도가 상승하는 현상)을 일으키는 대표적인 원소로서 탄소(산화반응만에 의해 일어나며, 일산화탄소로 되어 노외로 배출됨)와는 달리 산화, 환원반응을 동시에 일으키는 원소이다. 따라서 동일 취련패턴 상황에서도 부원료 투입량이나 시기에 따라 망간의 성분거동을 적절히 제어하는 기술이 필수적으로 요구된다.

본 발명은 상기 요구에 부응하기 위한 것으로, 전로조업에 있어서 취련중 부원료인 생석회, 경소백운석 및 소결광의 투입시기 및 양을 적절히 조정하여 용강중 탄소 및 망간, 슬래그를 효과적으로 제어하므로서, 고탄소 영역(탄소함량 0.10중량% 이상)에서 화학적으로 불안정한 인화합물(P₂O₅)을 슬래그에 안정하게 유지시켜 0.02중량% 이하의 인을 함유하는 저린고탄소 용강을 제조할 수 있는 전로정련 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 전로 조업 공정도

도 2는 발명예와 비교예의 전로조업을 비교하기 위한 비교 그래프

도 3은 발명예와 비교예의 취련중 용철의 성분 거동을 나타내는 그래프

도 4는 발명예와 비교예의 취련완료 시점에서의 용강중 탄소함량과 인함량의 상관관계를 나타낸 그래프

본 발명자들은 고탄소영역에서도 인함량이 0.02중량% 이하인 저린용강을 제조하기 위하여 연구와 실험을 행한 결과, 해결방안으로 다음과 같은 방법 및 조건에 착안하고 본 발명을 제안하게 된 것이다.

즉, 상기 용강중 인을 제거하기 위한 a_p를 낮추는 다섯가지 조건을 응용하고, 또한 실제 전로조업에서의 순간순간의 격렬한 화학반응 현상을 효과적으로 활용한다는 점에 착안한 것이다.

이와같은 관점으로 출발한 본 발명은 전회 조업의 슬래그를 15-40% 남긴 전로에, 전장입량에 대하여 0.8-2중량%의 경소백운석을 투입한 후, 노를 경동시켜 슬래그를 노벽에 코팅하고, 이어서 노체보호용 생석회를 1.5-2중량%를 투입한 다음 고철을 장입하며, 이후 용선을 장입한 다음, 송산에 의해 노내 용선을 취련시킴과 동시에 생석회와 소결광을 일괄투입하고, 전체 취련시간 30-70%에는 생석회, 경소백운석 및 소결광을 연속 분할투입하며, 취련 80%전후에는 생석회, 경소백운석을 소량 일괄투입하여 저린 고탄소 용강제조를 위한 정련방법에 있어서, 상기 취련개시와 동시에 전장입량에 대하여 0.5-1.5중량%의 생석회와 0.3-1.5중량%의 소결광을 일괄투입하고, 전체취련시간 30-70% 시점에는 전장입량에 대하여 생석회:2중량%이하, 소결광:3중량%이하, 경소백운석:0.5중량%이하 중에서 선택된 1종이상을 연속분할 투입하며, 전체취련시간 80-85% 시점에는 전장입량에 대하여 생석회, 경소백운석, 소결광 중에서 선택된 1종 이상을 각각 0.1-0.3중량% 일괄투입하는 것을 특징으로 하는 저린 고탄소강 제조를 위한 전로 정련방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

일반적으로, 전로조업은 (취련조업 준비단계) → (주원료 장입단계) → (취련작업) → (출강단계) → (배재단계)의 순으로 구성된다. 이의 개략적인 작업 공정도를 도 1에 나타내었다. 전로조업은 매회 도 1과 같은 반복된 작업으로 이루어진다.

상기 취련조업 준비단계에서는 전회 조업한 총 슬래그에 대하여 중량%로 15-40%를 남기고, 전로 내화물의 침식을 방지할 목적으로 경소백운석을 전장입량(용선과 고철을 합한 무게임)에 대하여 0.8-2중량% 투입하여 노체(爐體)를 3-4회 반복 경동시켜 노벽에 슬래그를 코팅(Coating)하고, 다음 단계의 주원료 장입시 노벽을 보호하기 위해 생석회를 전장입량에 대하여 1.5-2중량%를 투입한다.

이어서 주원료 장입단계에서는 주원료인 고철과 용선을 노내에 장입하여 2회정도 노체를 경동한 후 바로 세우면, 즉시 송산에 의해 노내용선이 착화되면, 바로 이어서 부원료인 생석회를 일괄 투입하는데, 이때 전장입량에 대하여 0.05-0.2중량%의 형석을 투입한다. 그리고 소결광도 0.3-1.5중량%를 일괄 투입한다.

그리고 통상 전로조업에서는 취련시간 85-90% 시점에서 서브랜스(sublance)를 이용, 용강중 탄소함량을 예측하고, 온도를 측정하여 목표하는 종점온도를 조정해야 하므로 적정량의 냉각재를 추가로 투입함으로써 취련조업은 완료된다.

취련 종료후에는 출강하여 용강조성 조정용 탈산재, 합금철 및 가탄재 등을투입하여, 출강이 완료되면 노내에 남아있는 슬래그의 60-85% 버리는 배재작업을 하면, 일련의 전로조업이 끝난다.

본 발명에서는 노내 주원료를 장입한 후 취련작업 단계에서 송산을 개시하여 용선이 착화되면 부원료인 생석회 및 소결광을 일괄투입할 때 그 투입량을 전장입량에 대하여 0.5-1.5중량% 및 0.3-1.5중량% 범위로 투입함에 바람직한데, 그 이유는 다음과 같다.

상기 생석회 투입량이 0.5중량% 미만이면 취련중 슬래그화율은 좋으나, 온도 과다상승 및 슬래그의 염기도 부족으로 인한 탈린효과가 미흡한 문제점이 있으며, 1.5중량%를 초과하면 투입 생석회의 슬래그화율이 저하하고, 취련초기 슬로핑이 유발되어 환경공해의 원인이되는 문제점을 안고 있다.

상기 소결광을 0.3중량%미만 투입하면 탈린 및 탈망간의 효과 미흡과 동시에 슬래그화율이 저하되며, 1.5중량% 이상 투입하면 열원 확보 측면에서 문제점을 안고 있다.

또한, 본 발명에서는 상기와 같은 투입량 범위로 생석회를 투입한 후 전체 취련시간의 30-70% 시점에 부원료인 생석회, 경소백운석 및 소결광 중 1종류 이상을 선택적으로 연속 분할 투입할 때, 그 투입량을 전장입량에 대하여 각각 2중량%이하, 0.5중량%이하 및 3중량%이하의 범위로 투입함이 효과적이다.

그 이유는 취련초기에 용철중 인과 망간이 효과적으로 제거되어 슬래그중에 안정하게 인화합물 및 산화망간으로 존재하는데 이 시점에 이들 부원료를 투입하지 않으면 왕성한 탈탄반응에 의해 생성된 일산화탄소(CO)에 의해 슬래그중 산화철이 환원되고, 소결광을 투입하지 않으면 슬래그 고온화에 의한 인화합물의 불안정 및 적정 산소포텐샬 부족으로 인한 복린 및 복망간현상이 일어나는 문제점을 안고 있기 때문이다. 반면에 생석회, 경소백운석을 너무 많이 투입하면 부원료가 과잉 투입됨으로써 야기되는 슬래그화율 저하로 스피팅(용철이 송산젯트에 의한 튀는 현상)에 의해 랜스 지금 부착이 유발되어 작업성을 해치는 문제점이있고, 소결광을 과잉투입하면 열원부족으로 인해 취련 완료시점에 적정탄소를 확보하는데 문제점을 안고 있다. 따라서, 생석회, 경소백운석 및 소결광은 각각 선택적으로, 전장입량에 대하여 2중량%이하, 0.5중량%이하 및 3중량%이하의 범위로 투입함이 바람직하다.

상기의 취련 30-70% 시점에서 생석회, 경소백운석 및 소결광의 투입속도는 생석회 및 경소백운석은 전장입량에 대하여 분당 0.1-0.3중량%를, 소결광은 0.1-0.5중량%를 투입하는 것이 바람직하다. 그 이유는 생석회 및 경소백운석을 너무 느리게 투입하는 경우 초기 슬래그중 생성된 인화합물 및 산화망간을 안정적으로 고정시켜줄 수가 없고, 너무 빠르게 투입하면 슬래그의 온도가 너무 낮아 슬래그화에 불리하여 효과적인 탈린반응 유도가 곤란하다. 또한, 소결광을 너무 빠르게 투입하게 되면 저온으로 인한 종점 온도제어는 물론 슬래그중 산화철의 과잉존재로 출강실수율이 저하하는 문제점이 있다.

또한, 본 발명에서는 전체 취련시간 80-85%에 생석회, 경소 백운석 및 소결광 중 1종 이상을 선택적으로 연속 분할 투입하며, 그 투입량을 전장입량에 대하여 각각 0.1-0.3중량% 범위로 투입함이 바람직하다.

그 이유는 이 시점에 이들 부원료를 투입하지 않으면 취련 85%이후 탈린반응에 의해 생성되는 인화합물을 안정적으로 고정화시키지 못하여 종점 인함량의 재현성이 미흡하여 간헐적으로 격외 발생의 요인이 된다는 문제점이 있고, 과다 투입하게 되면 단시간내 본래의 야금반응특성에 충분히 기여하지 못하는 문제점이 있다.

이상과 같이 취련작업에 있어서는 전과정을 통하여 적정한 투입시기에 적정한 부원료를 적정량 투입하여야함이 매우 중요하다.

또한, 본 발명은 100톤정도의 전로에 적용하는 경우 보다 효과적이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

전회조업한 총슬래그(10-13톤)중 1.5-4톤을 남긴 전장입량(고철과 용선을 합한 무게) 100톤 전로에 경소백운석 0.8-2톤을 투입하여 노체를 3-4회 반복 경동시켜 노벽에 슬래그를 코팅한 다음 생석회 1.5-2톤을 노내 투입하였다. 이어서 주원료로 고철을 전장입량의 15중량% 이하 그리고 하기 표1과 같은 성분을 함유하는 용선을 80중량% 이상 전로내에 장입하였다.

용강성분 (중량%)
탄소	규소	망간	인	유황	티탄
4.4-4.6	0.1-0.6	0.15-0.50	0.040-0.105	0.003-0.025	0.025-0.113

이후 노체를 2회 경동한후 순산소를 송산하면서 용선을 착화하여 취련을 개시함과 동시에 생석회를 0.5-1.5톤을 일괄 투입하고 이어 소결광 0.3-1.5톤을 일괄 투입한 후 전체 취련시간의 30-70% 시점에 생석회, 경소백운석 및 소결광을 적정량 연속 분할투입하며, 80% 시점에는 생석회, 경소백운석 및 소결광을 각각 0.1-0.3톤을 노내상황에 따라 적정량 선택하여 일괄 투입했다. 전체 취련시간의 85-90%시점에는 서브랜스를 이용, 용철의 온도 측정 및 탄소함량을 예측하고, 온도가 높을때에는 냉각재를 적정량 투입하고, 낮을 때는 송산량을 늘여 온도를 낮췄다.

참고로 본 실시예에서 사용한 각종 부원료에 대한 조성 분석치는 하기 표2에 나타낸다.

단위 : 중량%
구분	산화칼슘	산화 마그네슘	철분	산화망간	산화규소
생석회	92.50	2.20	0.39	-	0.92
경소 백운석	56.16	38.80	0.60	-	1.40
형 석	-	-	-	-	13.54
소결광	8.42±0.78	1.24±0.21	48.29±3.14	0.42±0.18	4.54±0.37
구 분	산화알미늄	산화티탄	불화칼슘	탄소	유황
생석회	0.30	-	-	-	-
경소 백운석	0.51	-	-	-	-
형 석	-	-	83.86	-	-
소결광	1.56±0.19	0.17±0.11	-	2.60±1/50	0.034±0.017

상기표 2의 생석회 및 소결광 투입시 종래방법인 비교예의 경우에는 노내용선이 착화된 즉시 용선의 규소함량에 관계없이 생석회를 전량 일괄투입하고, 취련 35-70%시점에는 소결광만을 연속 분할 투입하였다.

본 발명의 방법인 발명예의 경우에는 노내용선이 착화된 즉시 용선중 규소함량에 따라 생석회를 투입해야할 양의 일부인 0.5-1.5톤을 넣고, 나머지는 취련 30-70%에 연속 분할 투입, 그리고 취련 80%에 불꽃상황을 관찰하면서 0.1-0.3톤을 추가일괄 투입하였다. 경소백운석 및 소결광은 착화직후에 투입하지 않고, 취련 30-70% 및 80% 시점에 상기와 동일한 방법으로 적정량을 효과적으로 투입하였다.

도 2는 본 실시예의 취련시 송산유량, 랜스높이에 대한 취련패턴과 취련시간에 따른 생석회, 경소백운석, 소결광의 투입시기 및 양을 나타낸 것이다.

하기표 3은 부원료 투입시기 및 양을 변화시켰을 경우에 얻어진 용강성분의 변화를 보인 것이다.

하기표 3에서 발명예는 비교예3의 생석회 투입량과 시점(취련개시와 동시에 노내용선과 순산소와 반응에 의해 불이 붙어 화염이 발생되는 현상을 착화라고 함)이 동일할 때 소결광 투입방법만에 의한 인함량 거동에 대해 조사한 결과이다. 비교예는 종래 조업방법으로 생석회를 초기에 투입하고 취련 30-70%에 소결광을 투입하는 것으로 생석회 투입량만을 변형시켰다.

구분	번호	부원료 투입시기 및 양(kg/톤)	용강성분(중량%)
		착화직후	취련30-70%	취련80%	취련80%	취련종료
		생석회	소결광	소결광	소결광	탄소	인	탄소	인
비교예	1	0	-	20	-	0.49	0.056	0.03	0.028
	2	5	-	20	-	0.56	0.035	0.02	0.021
	3	10	-	20	-	0.50	0.038	0.03	0.018
	4	15	-	20	-	0.47	0.039	0.04	0.018
	5	20	-	20	-	0.39	0.032	0.04	0.015
	6	25	-	20	-	0.70	0.042	0.06	0.023
발명예	1-1	10	3	17	1	0.45	0.021	0.13	0.016
	1-2	10	5	15	2	0.65	0.025	0.25	0.018
	1-3	10	10	10	2	0.55	0.023	0.18	0.015
	1-4	10	15	5	3	0.58	0.021	0.28	0.017

상기표 3에서 알 수 있는 바와같이, 비교예(1-6)의 결과를 보면 취련 80% 시점에서 탄소 0.39-0.70중량%일 때 인이 0.032-0.056중량%로 높고, 종점에서는 탄소가 낮은 0.02-0.06중량%에서도 인함량은 0.015-0.023중량%로 불안함을 알 수 있었다. 반면에 발명예의 결과는 취련시간 80%에서 탄소가 0.38-0.65중량%인데도 불구하고 인은 0.018-0.025중량%로 안정되어 있고, 취련종점에서는 탄소 0.13-0.28중량% 영역에서도 인은 0.015-0.018중량%로 안정되어 있음을 확인할 수 있었다.

실시예 2

본 실시예에서는 상기 실시예 1과 전로 조업방법은 동일하고, 동일한 생석회 및 소결광 투입방법을 적용한 경우, 생석회량을 변경시켰을 때의 용강성분을 조사한 것이다. 그 결과를 하기표 4에 나타내었다.

구분	번호	부원료 투입시기 및 양(kg/톤)	용강성분(중량%)
		착화직후	취련30-70%	취련80%	취련80%	취련종료
		생석회	소결광	생석회	소결광	생석회	탄소	인	탄소	인
발명예	2-1	25	10	-	10	3	0.55	0.023	0.18	0.015
	2-2	20	10	5	10	2	0.55	0.016	0.25	0.013
	2-3	15	10	10	10	2	0.75	0.013	0.27	0.009
	2-4	10	10	15	10	1	0.60	0.012	0.35	0.008
	2-5	5	10	20	10	1	0.45	0.015	0.29	0.012

상기표 4에서 알 수 있는 바와같이 생석회 투입량을 변경시켰을 때, 즉 장입량 1톤당 생석회를 착화직후에 0.5-1.5톤을 투입하고, 취련시간 30-70%에서 0.5-1.5톤 투입하였을때 취련시간 80%에서 탄소가 0.55-0.75중량%인데도 불구하고 인은 0.012- 0.020중량%로 낮게 안정되어 있고, 취련종점에서는 탄소 0.18-0.35중량% 영역에서도 인은 0.008-0.015%로 매우 안정되어 있음을 확인할 수 있었다.

실시예 3

본 실시예는 상기 실시예 1과 전로 조업방법은 동일하고, 생석회 투입방법을 동일하게 적용하고, 취련시간 30-70% 및 80%에 상기 실시예 2의 생석회 대신에 일부를 경소백운석으로 대체 투입하거나 취련시간 80%에서는 소결광 투입량을 변경시켜 가면서 실시했을 때의 용강성분을 조사한 것이다. 그 결과를 표5에 나타내었다.

구분	번호	부원료 투입시기 및 양(kg/톤)	용강성분(중량%)
		착화직후	취련30-70%	취련80%	취련80%	취련종료
		생석회	소결광	경소 백운석	소결광	경소 백운석	탄소	인	탄소	인
발명예	3-1	10	10	-	15	1	0.52	0.020	0.20	0.016
	3-2			2	10	2	0.43	0.015	0.23	0.013
	3-3			3	5	3	0.65	0.017	0.27	0.015
	3-4			5	3	1	0.46	0.018	0.25	0.013

상기표 5에서 알 수 있는 바와같이, 생석회를 착화직후에 1.0톤을 투입하고, 취련시간 30-70% 및 80%에 경소백운석을 0.2-0.5톤 및 0.1-0.3톤을 투입하였을 때 취련시간 80%에서 탄소가 0.43-0.65중량% 인데도 불구하고 인은 0.015-0.020중량%로 낮게 안정되어 있고, 취련시간 80%에 경소백운석을 0.1-0.3톤을 투입한 경우에는 취련종점에서 탄소 0.20-0.27중량% 영역에서 인은 0.013-0.016%로 안정되어 있음을 확인할 수 있었다.

실시예 4

상기 실시예 1-3에서 조사한 결과, 착화직후 생석회 및 소결광 투입방법에 대한 효과가 확인되었고, 또한 취련시간 30-70%시점 및 80%시점에서의 생석회, 경소백운석 및 소결광을 연속분할 및 일괄투입한 결과 취련 80%시점 및 종점에서의 탄소농도별 인함량의 상관성을 살펴본 결과 비교예에 비교해서 우수한 탈린효과가 입증되었다.

따라서, 본 실시예에서는 앞서 행한 실시예와 전로 조업방법은 기본적으로 동일하게 하면서, 취련중에 시간대별로 생석회, 경소백운석 및 소결광 투입방법이 적정하다고 생각되는 양을 임의로 선정하여 적용하였을 때의 용강성분을 조사하였다. 그 결과는 하기표 6에 정리한 바와같다.

구분	번호	부원료 투입시기 및 양(kg/톤)	용강성분(중량%)
		착화직후	취련30-70%	취련80%	취련80%	취련종료
		생석회	소결광	생석회	경소 백운석	소결광	생석회	경소 백운석	소결광	탄소	인	탄소	인
발명예	4-1	3	5	15	5	10	3	2	3	0.44	0.020	0.26	0.017
	4-2	5	8	12	5	5	2	2	2	0.39	0.015	0.22	0.013
	4-3	8	12	8	-	-	2	3	-	0.56	0.012	0.31	0.007
	4-4	12	15	-	-	10	1	-	1	0.45	0.013	0.27	0.010
	4-5	15	3	3	-	15	2	1		0.56	0.014	0.25	0.011
	4-5	20	8	-	-	12	-	-	2	0.49	0.015	0.22	0.013

상기표 6에서 알 수 있는 바와같이, 착화직후에 생석회 0.3-2.0톤과 소결광을 0.3-1.5톤을 일괄투입하고, 취련시간 30-70% 및 80%에 생석회 및 경소백운석은 분당 0.1-0.3톤을, 소결광은 0.1-0.5톤을 연속 분할 투입하는 것이 어떠한 경우이든 양호한 탈린 실적으로 얻었다. 단, 투입한 생석회, 경소 백운석 및 소결광은 1종류 이상을 반드시 이시점에 투입해야만 한다. 또한 취련시간 80%에서는 3종류중 1종류만 0.1-0.3톤을 투입하면 취련말기의 안정된 인의 거동과 재현성 있는 종점 인을 확보할 수 있었다. 취련시간 80% 시점에서의 탄소가 0.39-0.56중량%의 고탄소영역에서 인은 0.012-0.020중량%로 낮게 안정되어 있고, 취련종점에서는 탄소 0.22-0.31중량% 영역에서 인은 0.007-0.017%로 매우 안정되어 있음을 확인할 수 있었다.

전술한 실시예 1-4에서 취련을 행할시 서브랜스를 이용하여 취련시간에 따른 용철시료를 채취하였으며, 분석한 성분결과에 대한 비교예와 발명예의 취련시간에 따른 전형적인 용철성분 거동을 도 3에 도시하였다. 도 3(a)에 탄소농도를, 도 3(b)에 망간농도를 도 3(c)에 인농도를 나타내었다. 여기서 발명예와 비교예의 취련중 경시변화에 대한 각성분의 거동은 어떠한 경우이든 거의 동일한 경향인 도 3과 같이 나타났다.

탄소는 도3(a)에 나타낸 바와같이 취련 70%까지는 비교예가 높게 나타나다가 이후에는 발명예가 높으며, 망간은(도3(b)) 취련 75%까지는 비교예가 높게 나타나다가 이후에는 발명예가 높게 나타났다. 한편 인은(도 3(c)) 발명예의 경우가 취련 전과정에서 낮은 값을 나타내고 있다. 본 발명의 경우, 탄소 및 망간농도가 취련개시-취련 70-75% 시점까지 낮은 것은 취련초기 생석회가 비교예 대비 적은 양이 투입되어 슬래그화율이 높아지고, 산소원(酸素源)인 소결광을 취련초기에 일괄 투입함으로써 탈탄 및 탈망간 반응이 촉진된 결과이다. 즉, 발명예와 비교하여 비교예는 취련 20% 시점부터 복망간현상이 현저하며, 이 효과가 탈린반응에 유리하게 작용한다. 이와 같이 본 발명의 경우는 취련시간 25%이내, 즉 탄소함량 2.5중량% 영역에서도 인함량이 0.02%이하로 제어가능하게 된다.

상기 도 3에서와 같이 발명예의 경우가 취련시 용철중의 인의 기동이 고탄소 영역에서도 복린 현상이 거의 없이 제어 가능함을 입증해 주고 있는 반면 비교예는 취련 25-75%사이에 현저한 복린현상이 나타나므로 종점탄소를 높게 유지하면서 인을 낮게 제어하는 것은 불가능하다는 사실이 입증되었다. 이렇게 됨으로써 발명예의 경우는 취련중 탄소농도에 무관하게 0.02중량% 이하의 인함량의 용강을 제조할 수 있음을 제공해주고 있다.

생석회, 경소백운석 및 소결광의 적절한 공급에 따라 노내 온도를 보다 낮게 유지시키면서 슬래그의 산화철 함량 및 염기도를 높게 유지되도록 함으로써 슬래그 산화도가 상승하여 생성된 인화합물을 슬래그중에 안정적으로 존재시켜 0.02중량% 이하의 인함량을 유지하면서 탄소함량 0.1중량% 이상의 용강을 안정적으로 제조할 수 있었다.

도 4는 상기 실시예 1-4에서 얻어진 취련 종점에서의 용강중 탄소함량과 인의 상관관계를 도시한 것으로 비교예의 경우에는 탄소함량이 높을수록 인의 급격히 상승하며, 동일 탄소함량에서도 인함량은 비교예에 비해 발명예의 경우가 현저히 낮다. 이는 취련초기 산소가스가 용철중 인과 반응하여 제거되어 생성된 인산화물이 투입된 생석회 소결광의 투입효과에 의해 취련시간과 더불어 안정하게 슬래그중에 존재하고, 투입한 생석회의 슬래그화율이 높아진 결과를 반영하고 있다. 또한 취련 30% 이후에도 초기에 생성되었던 인산화물 및 산화망간이 연속 분할투입된 생석회, 경소백운석 및 소결광에 의해 슬래그층의 저온화, 적정 산소포텐샬의 유지와 더불어 적정 염기도를 확보해 줌으로써 안정적으로 고정시킨 효과 때문에 발명예의 경우가 비교예에 비해 동일한 취련종점 탄소함량에서도 인함량을 현저히 낮출 수 있는 조건을 제공하고 있음을 입증하고 있다.

한편, 도 3에서와 같이 취련 30% 이후에 0.025중량% 이하의 안정된 인함량의 제어에 의해 얻어진 결과로서 도4에서 재확인할 수 있듯이 발명예의 경우는 0.10중량% 이상의 고탄소영역에서도 0.02중량% 이하의 인함량을 갖는 용강을 제조할 수 있음을 입증하고 있다.

전로 취련작업중 용선중 규소는 취련초기 전부 산화되어 슬래그가 되며, 탄소는 일산화탄소(CO)가 되어 전로밖으로 배출된다. 반면에 망간 및 인은 취련중 부원료 투입방법 및 취련패턴 등에 따른 노내 분위기에 의해 다소 차이는 있으나 산화되어 슬래그중에 잔류된다. 따라서 전로정련은 이와같은 일련의 과정을 어떻게 제어하느냐에 따라 용강중 인의 효율적인 제어가 좌우된다.

상술한 바와같이 본 발명은 취련중 생석회, 경소백운석 및 소결광의 적절한 투입시점과 양을 도출하므로서 용철 및 슬래그의 산소포텐샬과 생석회, 경소백운석의 슬래그화율을 높게 유지할 수 있고, 취련중 슬래그의 온도를 낮게 제어할 수 있어 산화칼슘의 활동도를 높여주는 역할을 한 결과, 인의 함량이 0.02중량% 이하인 고탄소강을 제조할 수 있을 뿐만아니라 출강실수율 향상, 전로내화물 수명향상, 가탄제, 합금철, 알미늄의 사용량 철감, 용강의 고청정화 및 연연주비 증가에 따른 생산성 향상, 용강 품질향상과 같은 효과가 있다.

Claims

전회 조업의 슬래그를 15-40% 남긴 전로에, 전장입량에 대하여 0.8-2중량%의 경소백운석을 투입한 후, 노를 경동시켜 슬래그를 노벽에 코팅하고, 이어서 노체보호용 생석회를 1.5-2중량%를 투입한 다음 고철을 장입하며, 이후 용선을 장입한 다음, 송산에 의해 노내 용선을 취련시킴과 동시에 생석회와 소결광을 일괄투입하고, 전체 취련시간 30-70%에는 생석회, 경소백운석 및 소결광을 연속 분할투입하며, 취련 80%전후에는 생석회, 경소백운석을 소량 일괄투입하여 저린 고탄소 용강제조를 위한 정련방법에 있어서,

상기 취련개시와 동시에 전장입량에 대하여 0.5-1.5중량%의 생석회와 0.3-1.5중량%의 소결광을 일괄투입하고, 전체취련시간 30-70% 시점에는 전장입량에 대하여 생석회:2중량%이하, 소결광:3중량%이하, 경소백운석:0.5중량%이하 중에서 선택된 1종이상을 연속분할 투입하며, 전체취련시간 80-85% 시점에는 전장입량에 대하여 생석회, 경소백운석, 소결광 중에서 선택된 1종 이상을 각각 0.1-0.3중량% 일괄투입하는 것을 특징으로 하는 저린 고탄소강 제조를 위한 전로 정련방법.
제1항에 있어서,

상기 전체취련시간 30-70% 시점에서의 생석회, 경소백운석은 전장입량에 대하여 분당 0.1-0.3중량%를, 소결광은 전장입량에 대하여 분당 0.1-0.5중량%를 연속적으로 분할하여 투입함을 특징으로 하는 저린 고탄소강 제조를 위한 전로 정련방법.