KR100361778B1 - Manufacturing method of ultra low carbon stainless steel by slag control - Google Patents
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Abstract
본 발명은 AOD를 이용한 스테인레스강의 제조공정에서 탈탄기 슬래그 조성 및 특성을 조절함으로써 극저탄소 스테인레스강의 제조를 용이하게 하는 슬래그 제어에 의한 극 저탄소 스테인레스강의 제조방법에 관한 것으로,The present invention relates to a method for producing ultra low carbon stainless steel by slag control to facilitate the production of ultra low carbon stainless steel by adjusting the decarburizer slag composition and characteristics in the manufacturing process of stainless steel using AOD,
탈탄과정과 환원,탈류과정으로 이루어지는 AOD 정련로를 이용한 극 저탄소 스테인레스강의 제조방법에서, 탈탄과정 말기에 탈탄과정중에 생성된 크롬 산화물을 환원시키기 위하여 환원제로써 Si, Al중의 단독 또는 양자를 슬래그중에 첨가하여 일정시간 교반하는 단계와; 슬래그중 생석회량을 기준으로 하여 슬래그 조재재인 형석을 7wt% 첨가하여 용강을 교반하는 단계와; 로 이루어져 슬래그에 의한 탈탄반응을 촉진하고 탄소픽업을 억제할 수 있는 슬래그 제어에 의한 극 저탄소 스테인레스강의 제조방법을 제공한다.In the manufacturing method of ultra low carbon stainless steel using AOD refining furnace consisting of decarburization process and reduction and deflow process, in order to reduce chromium oxide produced during decarburization at the end of decarburization process, Si or Al alone or both are added to slag as a reducing agent. And stirring for a predetermined time; Stirring molten steel by adding 7 wt% of fluorite which is a slag preparation material based on the amount of quicklime in slag; It provides a method for producing ultra-low carbon stainless steel by slag control to promote the decarburization reaction by the slag and to suppress the carbon pickup.
본 발명에 의하면, AOD 정련에서 탈탄말기에 실리콘 또는 알루미늄을 첨가하고, 형석을 소량 첨가하는 방법으로 슬래그 조성 및 물성을 조절하여 탈탄효율을 향상시키고, 탄소 픽업을 억제함으로써 극 저탄소 스테인레스강의 제조에 큰 효과를 가진다.According to the present invention, by adding silicon or aluminum to the end of decarburization in AOD refining, and adding a small amount of fluorite, slag composition and physical properties are improved to improve decarburization efficiency and to suppress carbon pick-up, thereby greatly reducing the production of ultra low carbon stainless steel. Has an effect.
Description
본 발명은 AOD를 이용한 스테인레스강의 제조공정에서 탈탄기 슬래그 조성 및 특성을 조절함으로써 극저탄소 스테인레스강의 제조를 용이하게 하는 슬래그 제어에 의한 극 저탄소 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing ultra low carbon stainless steel by slag control to facilitate the production of ultra low carbon stainless steel by adjusting the decarburizer slag composition and characteristics in the manufacturing process of stainless steel using AOD.
최근 스테인레스강의 사용 범위가 확대됨에 따라 가혹한 사용 조건에서도 우수한 품질 특성을 나타내는 다양한 용도의 스테인레스강이 개발되고 있다. 그러나, 이와같은 강종들의 품질 특성을 만족시키기 위해서는 강중의 탄소를 극히 낮은 수준까지 낮추어야 하는 하는 과제를 안고 있다. 이는 일반적으로 스테인레스강중의 탄소가 페라이트(Ferrite)계 강의 내공식성, 인성 등을 나쁘게 하고, 오스테나이트(austenite)계 강에서는 응력부식균열 등에 나쁜 영향을 미치는 것으로 알려져 있기 때문이다. 일반적으로, 스테인레스강중의 탄소는 일반적으로 AOD(Argon Oxygen Decarburization) 정련로에서 산소와 아르곤의 혼합가스를 용강중에 취입하여 제거하고 있지만, AOD에 의한 극 저탄소 스테인레스강의 제조는 VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)보다 불리하다. 특히 선재용으로 사용되는 스테인레스강에서 탄소 농도가 높으면 최종제품의 냉간가공시에 크랙이 발생되어 불량의 원인이 되므로 탄소를 AOD 정련로에서는 100ppm 이하로 낮출것이 요망된다. 그러나 기존의 산소/아르곤 취입에 의해 탄소농도를 낮추는 것은 정련시간이 길어지고, 부원료 등의 사용량이 증가하는 문제점이 있다. 또한 산소 취입 종료후에 발생하는 슬래그로부터의 탄소 픽업(pick up)을 고려하여 탄탄단계에서 목표 탄소 농도 보다 과도하게 탄소를 낮추어야 하기 때문에 정련시간이 더욱 길어지고, 고가인 아르곤 사용량이 증가하는 문제점이 있다.Recently, as the usage range of stainless steel is expanded, stainless steels of various uses that exhibit excellent quality characteristics even under severe use conditions have been developed. However, in order to satisfy the quality characteristics of such steel grades, there is a problem of lowering carbon in the steel to an extremely low level. This is because carbon in stainless steel is generally known to deteriorate pitting resistance and toughness of ferrite steel, and to adversely affect stress corrosion cracking in austenitic steel. In general, carbon in stainless steel is generally removed by blowing the mixed gas of oxygen and argon into molten steel in an AOD (Argon Oxygen Decarburization) refining furnace. It is disadvantageous. In particular, if the carbon concentration is high in the stainless steel used for the wire rod, it may cause cracks during cold working of the final product, so it is desirable to lower the carbon to less than 100 ppm in the AOD refining furnace. However, lowering the carbon concentration by conventional oxygen / argon blowing has a problem in that the refining time is long and the amount of auxiliary materials and the like is increased. In addition, in consideration of carbon pick-up from slag generated after the end of the oxygen injection, carbon should be excessively lowered than the target carbon concentration in the tanning step, resulting in a longer refining time and an increase in expensive argon usage. .
AOD 정련은 대개 탈탄과정과 환원-탈류과정으로 구분할 수 있는데, 탈탄과정은 고탄소 함유 스테인레스조 용탕중 탄소를 제거하는 과정이고, 환원-탈류과정은탈탄과정에서 생성된 크롬산화물을 환원시키고, 유황을 제거하는 과정이다. 탈탄과정에서는 크롬 등 유가금속의 산화를 최대한 억제하면서 탄소를 효과적으로 제거해야 하는데 이를 위해 용강중 탄소농도에 맞추어 산소/아르곤 혼합가스 중 산소비를 낮추어 주면서 우선 탈탄반응을 유도하고 있으나, 극 저탄소 영역에서는 공급된 산소의 대부분이 크롬을 산화시키는데 소비되므로 슬래그중 크롬산화물의 농도가 크게 증가하게 된다. AOD 탈탄과정에서 생석회는 용강의 온도조절과 환원단계의 슬래그 조재를 목적으로 첨가된다. 이렇게 첨가된 생석회는 탈탄과정에서 생성된 크롬 산화물과 함께 고융점 슬래그가 되어 고체 상태로 존재하게 된다. 저탄소 영역에서의 탈탄반응의 율속단계는 슬래그층을 통한 크롬산화물의 확산속도이므로 고체상태의 슬래그 중 크롬 산화물은 탈탄반응에 크게 기여하지 못한다. 또 고체 슬래그중에 함유된 고탄소의 금속 입자는 환원단계에서 슬래그가 액체가 될 때 용강의 탄소 픽업의 원인이 되어 극 저탄소강 제조에 큰 장애 요인이 되고 있다.AOD refining is generally divided into decarburization process and reduction-deflow process. The decarburization process is a process of removing carbon from high carbon containing stainless steel molten metal, and the reduction-deflow process reduces chromium oxide generated from decarburization process and sulfur. Is the process of removing it. In the decarburization process, carbon must be effectively removed while oxidizing valuable metals such as chromium as much as possible. To this end, decarburization reaction is induced by lowering the oxygen ratio in the oxygen / argon mixed gas in accordance with the carbon concentration in molten steel. Since most of the oxygen is consumed to oxidize chromium, the concentration of chromium oxide in the slag is greatly increased. In the AOD decarburization process, quicklime is added for the purpose of temperature control of molten steel and slag preparation in the reduction step. The added quicklime becomes a high melting point slag together with the chromium oxide produced during the decarburization process and is present in the solid state. Since the rate step of decarburization in the low carbon region is the diffusion rate of chromium oxide through the slag layer, chromium oxide in solid slag does not contribute significantly to decarburization. In addition, the high carbon metal particles contained in the solid slag causes carbon pickup of molten steel when the slag becomes a liquid in the reduction step, which is a major obstacle to the production of ultra low carbon steel.
따라서, 본 발명은 상기의 제문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 극저탄 스테인레스강의 제조시에 저탄소 영역에서 슬래그 조성을 제어하여 슬래그 중 크롬산화물에 의한 탈탄반응을 촉진하고, 슬래그를 액상으로 만들어 줌으로써 용강중의 산소농도가 충분히 높은 상태에서 금속입자를 용해시킴으로써 탈탄반응을 유도하고, 고탄소 금속입자에 의한 탄소 픽업을 감소시키는 방법에 의해 극 저탄소 스테인레스강을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the present invention is to control the slag composition in the low carbon region in the manufacture of ultra low carbon stainless steel to promote the decarburization reaction by chromium oxide in the slag, the slag into the liquid phase The present invention aims to provide a method for producing ultra low carbon stainless steel by inducing decarburization reaction by dissolving metal particles in a state where the oxygen concentration in molten steel is sufficiently high to reduce carbon pickup by high carbon metal particles. do.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 탈탄과정과 환원,탈류과정으로 이루어지는 AOD 정련로를 이용한 극 저탄소 스테인레스강의 제조방법에서, 탈탄과정 말기에 탈탄과정중에 생성된 크롬 산화물을 환원시키기 위하여 환원제로써 Si, Al중의 단독 또는 양자를 슬래그중에 첨가하여 일정시간 교반하는 단계와; 슬래그중 생석회량을 기준으로 하여 슬래그 조재재인 형석을 7wt% 첨가하여 용강을 교반하는 단계와; 로 이루어져 슬래그에 의한 탈탄반응을 촉진하고 탄소픽업을 억제할 수 있는 슬래그 제어에 의한 극 저탄소 스테인레스강의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing an ultra low carbon stainless steel using an AOD refining furnace comprising a decarburization process and a reduction and degassing process. Adding Al or both in Al to the slag and stirring for a predetermined time; Stirring molten steel by adding 7 wt% of fluorite which is a slag preparation material based on the amount of quicklime in slag; It is characterized by providing a method for producing ultra-low carbon stainless steel by slag control to promote the decarburization reaction by the slag and to suppress the carbon pickup.
상기에서, Si, Al중의 단독 또는 양자를 슬래그에 첨가할 때, 첨가되는 양은 탈탄과정중에 생성된 크롬산화물을 환원시키기 위해 필요한 양의 1/3 ∼ 1/2에 상당하는 양으로 하는 것을 제안한다.In the above, when adding only one or both of Si and Al to the slag, it is suggested that the amount added is equivalent to 1/3 to 1/2 of the amount necessary to reduce the chromium oxide generated during the decarburization process .
도 1은 슬래그 조성제어 방법에 따른 탈탄량의 변화를 도시한 그래프도.1 is a graph showing a change in decarburization amount according to the slag composition control method.
도 2는 본 발명에 의한 탄소 픽업 감소효과를 도시한 그래프도.Figure 2 is a graph showing the carbon pickup reduction effect according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 종점 탄소 감소효과를 도시한 그래프도.Figure 3 is a graph showing the end point carbon reduction effect according to the present invention.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
종래에 탈탄기 슬래그 제어에 의한 극 저탄소강의 제조방법에 관해서는 용강량을 기준으로 하여 4.5-5Kg/T의 형석과 7.5-10Kg/T의 Fe-Si를 탈탄말기에 투입하는 것이 효과가 있는 것으로 대한민국 특허 117825에 공지되어 있다. 본 발명은 대한민국 특허 117825를 더욱 개량하고 발전시킨 것으로, 대한민국 특허 117825에서 주장하는 실리콘(Si)과 형석 첨가량 보다 적은 량을 투입하여 동등 이상의 효과를 내고, 환원제로써 Si과 Al을 각각 또는 동시에 사용하여 실조업에서 원료 선택의 폭을 넓히고, 보다 효율적인 극 저탄소 스테인레스강 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.Conventionally, the method of manufacturing ultra low carbon steel by controlling the decarburizer slag is effective to inject 4.5-5Kg / T fluorite and 7.5-10Kg / T Fe-Si into the decarburization terminal on the basis of molten steel amount. It is known from Korean Patent 117825. The present invention further improved and developed the Republic of Korea Patent 117825, which is less than the amount of silicon (Si) and fluorite addition claimed in the Republic of Korea Patent 117825 to achieve the same or more effect, using Si or Al as a reducing agent, respectively or simultaneously It is intended to provide more efficient ultra low carbon stainless steel manufacturing methods and to expand the selection of raw materials in the actual industry.
본 발명은 AOD 정련로를 이용한 극 저탄소 스테인레스강의 제조과정에서 슬래그 중 크롬산화물의 이동을 용이하게 하여 슬래그에 의한 탈탄반응을 촉진하고, 슬래그와 물리적으로 혼합되어 있는 고탄소 함유 금속입자를 분리시켜 환원단계에서의 탄소 픽업을 최소화하기 위한 방법으로 먼저, 환원제로써 실리콘이나 알루미늄을 사용할 수 있는데 탈탄기에 생성된 크롬산화물을 환원시키기 위해 필요한 실리콘(Si)양이나 알루미늄(Al)양의 1/3에서 1/2에 상당하는 양을 각각 탈탄 말기 슬래그중에 첨가하거나, 또는 실리콘(Si)이나 알루미늄(Al)을 동시에 첨가하는 경우, 실리콘(Si)이나 알루미늄(Al)의 첨가량의 합이 클롬산화물 환원에 상당하는 양의 삼분의 일(1/3)에서 이분의 일(1/2)을 슬래그 중에 첨가하여 용강을 일정시간 교반한 후,The present invention facilitates the movement of chromium oxide in the slag in the manufacturing process of ultra-low carbon stainless steel using AOD refining furnace to promote the decarburization reaction by slag, and to separate and reduce the high-carbon-containing metal particles physically mixed with slag As a method for minimizing the carbon pickup in the step, first, silicon or aluminum can be used as a reducing agent, and 1/3 to 1 of the amount of silicon (Si) or aluminum (Al) required to reduce the chromium oxide generated in the decarburizer. When the amount equivalent to / 2 is added to the final decarburization slag, or when silicon (Si) or aluminum (Al) is added at the same time, the sum of the addition amounts of silicon (Si) or aluminum (Al) corresponds to chromium oxide reduction. In a third (1/3) of the amount to add a half (1/2) in the slag and stirring the molten steel for a certain time,
슬래그 중 생석회량을 기준으로 하여 슬래그 조재재인 형석을 7중량% 첨가하고, 용강을 교반함으로써 슬래그에 의한 탈탄반응을 촉진하고, 탄소픽업을 억제하여 극 저탄소 스테인레스강을 효과적으로 제조하는 방법이다.It is a method of promoting the decarburization reaction by slag by adding 7% by weight of fluorite, which is a slag crude material based on the amount of quicklime in slag, by stirring molten steel, and suppressing carbon pickup to effectively produce ultra low carbon stainless steel.
이하 상술한 방법의 실리콘(Si)이나 알루미늄(Al) 첨가 이유와 첨가량의 한정 이유에 대해 설명한다.The reason for adding silicon (Si) or aluminum (Al) and the reason for limiting the amount of the above-described method will be described below.
극 저탄소강 제조시의 탈탄말기에는 탄소 농도가 매우 낮기 때문에 용강중에 공급된 산소는 대부분 크롬의 산화에 소비되므로 슬래그 중 크롬산화물이 증가하여 고융점의 CaO-Cr2O3화합물을 만들기 때문에 슬래그에 의한 탈탄반응을 기대하기 어렵다. 본 발명에서 슬래그 중 실리콘(Si)이나 알루미늄(Al)을 첨가하는 것은 이와같이 탈탄 말기에 과량으로 존재하는 크롬산화물의 일부를 환원시켜 슬래그 조성을 CaO-SiO2-Cr2O3또는 CaO-Al2O3-Cr2O3로 유도하여 저융점 슬래그로 만들고, 여기에 조재재인 형석(CaF2)을 첨가하여 슬래그를 액체 상태로 만들어 줌으로써 슬래그중의 (Cr2O3)에 의한 탈탄반응을 촉진시키고자 하는 것이다.Since carbon concentration is very low at the end of decarburization in the production of ultra low carbon steel, most of the oxygen supplied to molten steel is consumed for oxidizing chromium. Therefore, chromium oxide is increased in slag to make high melting point CaO-Cr 2 O 3 compound. It is difficult to expect decarburization. In the present invention, the addition of silicon (Si) or aluminum (Al) in the slag is thus reduced to some of the chromium oxide present in the end of the decarburization slag composition CaO-SiO 2 -Cr 2 O 3 or CaO-Al 2 O Induced by 3 -Cr 2 O 3 to make a low melting slag, and to add the crude material fluorite (CaF 2 ) to make the slag into a liquid state to promote the decarburization reaction by (Cr 2 O 3 ) in the slag I will.
또한 본 발명에서 크롬산화물을 환원시키는데 필요한 실리콘(Si)이나 알루미늄(Al)량의 1/3에서 1/2에 상당하는 양을 각각 슬래그 중에 첨가하는 이유는 환원제의 양이 1/3보다 적으면, 슬래그 중 크롬산화물의 농도가 높아 액체 슬래그가 형성되기 곤란하고, 슬래그 중 크롬산화물의 이동이 어렵기 때문에 탈탄효율이 떨어지게 된다. 또 환원제가 1/2보다 많이 첨가되면 크롬산화물의 환원량이 증가하여 탈탄반응에 이용할 수 있는 크롬산화물이 부족하게 되고, 용강중 용존산소도 감소하여 탈탄반응이 잘 진행하지 못하게 된다. 그리고 실리콘(Si)이나 알루미늄(Al)을 동시에 첨가하는 것은 슬래그 조성을 CaO-Cr2O3-Al2O3-SiO2로 만들어 융점저하에 의한 슬래그 유동성 향상을 유도하고자 한 것이다.In addition, in the present invention, the amount of 1/3 to 1/2 of the amount of silicon (Si) or aluminum (Al) required to reduce the chromium oxide is added in the slag, respectively, when the amount of the reducing agent is less than 1/3 In addition, since the concentration of chromium oxide in the slag is high, it is difficult to form liquid slag, and the movement of chromium oxide in the slag is difficult, so the decarburization efficiency is lowered. In addition, when the reducing agent is added more than 1/2, the reduction amount of chromium oxide is increased, the chromium oxide available for the decarburization reaction is insufficient, the dissolved oxygen in the molten steel also decreases so that the decarburization reaction does not proceed well. In addition, the addition of silicon (Si) or aluminum (Al) at the same time is to make the slag composition CaO-Cr 2 O 3 -Al 2 O 3 -SiO 2 to induce improved slag flowability by lowering the melting point.
또 본 발명에서 형석을 AOD 정련로내 생석회 투입량의 7중량% 첨가하는 것은 슬래그의 유동성을 향상시켜 크롬산화물에 의한 탈탄속도의 향상과 슬래그 중 존재하는 고탄소 금속입자의 제거를 용이하게 하기 위한 것이다. 형석은 슬래그중 실리케이트(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3)의 망상구조를 끊어 슬래그의 유동성을 향상시키는 물질이므로, 본 발명이 보다 효과적이기 위해서는 실리콘(Si)이나 알루미늄(Al)을 슬래그중에 첨가한 후, 슬래그 중 실리케이트(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3)가 생성된 후, 형석을 첨가하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 생석회 투입량 기준으로 한 7wt%의 형석은 통상 조업의 환원기 첨가량(생석회 첨가량의 14중량%)의 1/2에 상당하는 것으로, 형석이 7wt% 이하로 첨가되면 슬래그의 유동성이 부족하여 탈탄효율이 감소하게 되고, 그 이상 첨가되면 정련로 내화물의 용손이 크게 증가하게 된다.In addition, in the present invention, adding 7% by weight of fluorspar in the AOD refining furnace to improve the slag fluidity is to facilitate the improvement of the decarburization rate by chromium oxide and the removal of the high carbon metal particles in the slag. . Fluorite is a material that improves the fluidity of slag by cutting off the network structure of silicate (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) in slag. Therefore, in order for the present invention to be more effective, silicon (Si) or aluminum (Al) is added to slag. After addition, after the silicate (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) is produced in the slag, it is preferable to add fluorite. In the present invention, 7wt% of fluorspar based on the amount of quicklime input is equivalent to 1/2 of the amount of reducing group added in the operation (14% by weight of the quicklime amount), and when the fluorspar is added at 7wt% or less, the slag fluidity is insufficient. The decarburization efficiency is reduced, and if it is added more, the melting loss of the refining furnace is greatly increased.
이하 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.The present invention will be described in detail through the following examples.
(실시예 1)(Example 1)
정련로의 탈탄말기 슬래그 조성 제어에 의한 18wt% 크롬 함유 스테인레스강의 탈탄거동 조사를 위해 실험실 규모의 유도로 실험을 실시하였다. 환원제로는 실리콘(Si)을 사용하였으며 실리콘(Si)량과 CaF2량을 변화시키면서 탈탄 거동을 비교하였다. 실험 조건은 표 1에 나타내었다. 0.03wt%의 탄소를 함유한 600g의 스테인레스강을 용해한 후 30g의 슬래그를 용강 상부에 투입하였다. 초기 슬래그 조성은 50%CaO-50%Cr2O3로 하였고, 슬래그중으로 아무것도 첨가하지 않는 고체 슬래그에 의한 탈탄방법(종래방법), 실리콘은 첨가하지 않고 CaO 중량을 기준하여 7.0wt%의 CaF2를 첨가한 탈탄방법(비교방법 1), 크롬산화물 환원에 필요한 실리콘량의 삼분의 일을 첨가하고, CaO 중량을 기준으로 하여 7.0중량%의 CaF2를 첨가한 탈탄방법(비교방법 2), 크롬산화를 환원에 필요한 실리콘량의 삼분의 일을 첨가하고, CaO의 중량을 기준으로 하여 7.0wt%의 CaF2를 첨가한 탈탄방법(비교방법 3)으로 구분하여 반응시간 20분후의 탈탄량을 비교하였다. 도 1은 실시예 1의 실험결과를 나타낸 것이다. 그림에서 보듯이 아무것도 첨가하지 않는 종래방법과 비교하여 실리콘을 첨가하고 형석을 첨가한 비교방법 2, 3의 경우 탈탄량이 증가하였다. 그리고 실리콘을 크롬산화물 소요량의 1/3을 첨가한 비교방법 2의 경우가 실리콘을 더 많이 첨가한 비교방법 3 보다 양호한 결과를 얻었다. 이는 상술한 바와 같이 알루미늄이나 실리콘과 같은 환원제를 적정량 이상으로 첨가하면 슬래그 중 크롬산화물의 부족에 의해 탈탄효율이 감소하기 때문이다. 그러나 실리콘을 첨가하지 않고, 형석(CaF2)만을 첨가한 비교방법 1에서 탈탄반응이 가장 저조한 것을 볼 수 있다. 이것은 CaF2만을 첨가하는 경우 슬래그중 실리카(SiO2)가 없는 상태에서는 CaF2에 의한 슬래그의 유동성을 개선효과가 크지 않기 때문이다. 이와 같이 고체 슬래그중 환원제와 형석을 첨가하여 탈탄효과가 나타나는 것은 전술한 바 같이 슬래그의 액상화에 따른 슬래그 중의 (Cr2O3)의 이동속도 증가에 의해 탈탄속도가 증가하기 때문이다. 이상의 실시예로부터 탈탄기 슬래그를 액화시켜 탈탄반응을 촉진하기 위해서는 실리콘을 첨가하고, 형석을 첨가하는 것이 바람직하며, 이 경우 실리콘의 첨가량은 크롬산화물(Cr2O3) 환원에 필요한 량의 1/3에서 1/2까지 첨가하고, 형석은 생석회 중량을 기준으로 하여 7.0wt% 첨가하는 것이 바람직하다.Laboratory scale induction furnace experiments were carried out to investigate the decarburization behavior of 18wt% chromium-containing stainless steel by controlling the slag composition in the final stage of decarburization. Silicon (Si) was used as a reducing agent and decarburization behavior was compared while changing the amount of silicon (Si) and CaF 2 . The experimental conditions are shown in Table 1. After dissolving 600 g of stainless steel containing 0.03 wt% carbon, 30 g of slag was added to the top of the molten steel. The initial slag composition was 50% CaO-50% Cr 2 O 3 , decarburization method by solid slag without adding anything into the slag (conventional method), 7.0 wt% CaF 2 based on CaO weight without adding silicon Decarburization method (Comparative Method 1) added, a third of silicon amount required for chromium oxide reduction, and decarburization method (Comparative Method 2) in which 7.0% by weight of CaF 2 was added based on CaO weight. One-third of the amount of silicon needed to reduce oxidation is added and the decarburization method after 20 minutes of reaction time is divided by the decarburization method (Comparative Method 3) in which 7.0 wt% of CaF 2 is added based on the weight of CaO. It was. Figure 1 shows the experimental results of Example 1. As shown in the figure, the amount of decarburization was increased in the comparative methods 2 and 3 in which silicon was added and fluorspar was added as compared to the conventional method in which nothing was added. In the case of Comparative Method 2 in which silicon was added 1/3 of the chromium oxide requirement, better results were obtained than Comparative Method 3 in which more silicon was added. This is because the decarburization efficiency decreases due to the lack of chromium oxide in the slag when the reducing agent such as aluminum or silicon is added in an appropriate amount as described above. However, it can be seen that the decarburization reaction was the lowest in Comparative Method 1 in which only fluorite (CaF 2 ) was added without adding silicon. This is because the addition of CaF 2 alone does not significantly improve the flowability of slag due to CaF 2 in the absence of silica (SiO 2 ) in the slag. As described above, the decarburization effect is obtained by adding a reducing agent and fluorite in the solid slag because the decarburization rate is increased by increasing the moving speed of (Cr 2 O 3 ) in the slag due to the liquefaction of the slag. In the above embodiment, in order to liquefy the decarburizer slag to promote the decarburization reaction, it is preferable to add silicon and fluorite, and in this case, the amount of silicon is 1/1 of the amount required for reduction of chromium oxide (Cr 2 O 3 ). 3 to 1/2 is added, and fluorspar is preferably added 7.0 wt% based on the weight of quicklime.
본 발명을 실제 조업에 적요할 때 AOD 정련시의 크롬산화물의 환원에 필요한 환원제량은 다음과 같이 구할 수 있다. AOD 탈탄초기부터 탈탄말기까지 용강중으로 공급한 산소중, 탄소와의 반응에 소비된 산소를 제외한 나머지 산소는 전부 크롬산화물로 슬래그중에 존재하게 된다. 이 때 산소 22.4Nm3는 화학 양론적으로 실리콘 28kg과 반응하게 되므로, 탄소와 반응하지 못한 산소를 용강중 탄소 분석치를 이용하여 구하면, 이를 기준으로하여 실리콘 투입량을 결정할 수 있다. 또 본 발명에서 환원제로써 실리콘 대용으로 알루미늄을 사용할 수 있는 알루미늄은 비중이 작기 때문에 AOD 정련로내 슬래그 환원에 유리하고 실리콘에 비해 반응 속도가 빠른 장점이 있다. 또 반응생성물인 알루미나(Al2O3)는 CaO와 반응하여 저융점 화합물인 CaO, Al2O3를 형성함으로써 실리콘의 반응에 의해 생성된 실리카(SiO2) 보다 슬래그의 융점강하 효과가 큰 장점도 있다. 이 알루미늄을 환원제로 첨가하는 경우는 산소 22.4Nm3에 대하여 알루미늄 36kg이 반응하게 된다. 그리고 알루미늄과 실리콘을 함께 사용하는 경우는 각 원소의 산소 당량을 고려하여 투입하며, 슬래그의 조성이 CaO-Cr2O3-Al2O3-SiO2-CaF2로 형성되어 융점 강하효과가 더욱 크게 되므로, 본 발명에서 목표로 하는 슬래그에 의한 탈탄효율의 향상이 더욱 효과적으로 이루어지게 된다.When the present invention is applied to practical operation, the amount of reducing agent required for the reduction of chromium oxide in AOD refining can be obtained as follows. In the oxygen supplied to molten steel from the initial stage of AOD decarburization to the end of decarburization, all of the oxygen except for the oxygen consumed in the reaction with carbon is present in the slag as chromium oxide. At this time, since oxygen 22.4Nm 3 is stoichiometrically reacted with 28 kg of silicon, oxygen that has not reacted with carbon can be obtained by using a carbon analysis value in molten steel. In the present invention, aluminum, which can be used as a reducing agent instead of silicon, is advantageous in reducing slag in an AOD refining furnace because of its small specific gravity, and has a faster reaction rate than silicon. In addition, alumina (Al 2 O 3 ), which is a reaction product, reacts with CaO to form CaO and Al 2 O 3 , which are low melting point compounds, so that the slag lowering effect of slag is greater than that of silica (SiO 2 ) produced by silicon reaction. There is also. When this aluminum is added as a reducing agent, 36 kg of aluminum reacts with 22.4 Nm 3 of oxygen. In addition, when aluminum and silicon are used together, the oxygen equivalent of each element is considered, and the slag composition is formed of CaO-Cr 2 O 3 -Al 2 O 3 -SiO 2 -CaF 2 to further lower the melting point. Since it becomes large, the improvement of the decarburization efficiency by the slag aimed at by this invention becomes more effective.
(실시예 2)(Example 2)
슬래그 조성 제어에 의한 탈탄효율의 향상 및 환원기 탄소 픽업 저강을 확인하기 위해 실제 스테인레스강을 생산하고 있는 90 AOD 정련로에서 극 저탄소 스테인레스강인 PWAXM7을 대상으로 본 발명의 적용시험을 실시하였다. 표 2에는 PWAXM7강의 요구 조성을 나타내었다. AOD 정련의 탈탄 최종 단계에서 슬래그 중 크롬 산화물의 부분적인 환원을 목적으로, 탈탄단계에서 발생된 크롬산화물을 환원시키는데 필요한 실리콘량의 1/3을 투입하고 2분간 교반한 다음, 생석회 중량을 기준으로 하여 7.0wt%의 형석을 투입한 후 3분간 아르곤 가스에 의한 교반을 실시한 후, 용강중 탄소농도를 분석하였다. 도 2는 PWAXM7강의 정련시 탈탄기 슬래그 중에 실리콘(Si)과 형석을 투입한 경우와 통상 조업에서의 탄소 픽업량을 비교한 것이다. 투입한 실리콘량은 크롬산화를 환원에 필요한 량의 1/3이고, 형석은 환원기 소요량의 1/2이었다. 종래방법과 비교하여 시험 대상 전 탄소 농도 범위에서 본 발명의 경우 탄소픽업량이 작은 것을 볼 수 있다. 도 3은 탈탄기 슬래그중에 본 발명을 적용하였을 때, 통상 조업의 환원기 종점 탄소농도를 비교한 것이다. 종래방법의 경우 110ppm, 본 발명을 적용한 경우 86ppm로 나타나 본 발명에 의해 20ppm이상 탄소 농도를 낮추는 효과가 있는 것으로 판단된다.In order to improve the decarburization efficiency by controlling the slag composition and to confirm the low carbon steel of the reducing machine, the application test of the present invention was conducted on PWAXM7, which is an ultra low carbon stainless steel, in a 90 AOD refining furnace that is actually producing stainless steel. Table 2 shows the required composition of PWAXM7 steel. In the final stage of decarburization of AOD refining, for the purpose of partial reduction of chromium oxide in slag, add 1/3 of the amount of silicon needed to reduce the chromium oxide generated in the decarburization step, stir for 2 minutes, and then, based on the weight of quicklime After the addition of 7.0 wt% of fluorspar, stirring was performed for 3 minutes by argon gas, and the carbon concentration in the molten steel was analyzed. Figure 2 compares the amount of carbon pickup in normal operation and when silicon (Si) and fluorspar were added to the decarburizer slag during refining of the PWAXM7 steel. The amount of silicon added was 1/3 of the amount required to reduce chromium oxide, and the fluorspar was 1/2 of the amount required for the reducing group. Compared with the conventional method, it can be seen that the carbon pick-up amount is small in the case of the present invention in the entire carbon concentration range to be tested. Figure 3 when comparing the present invention in the decarburizer slag, compares the end point carbon concentration of the reducer in normal operation. In the case of the conventional method 110ppm, 86ppm when the present invention is applied, it is determined that the present invention has an effect of lowering the carbon concentration of 20ppm or more.
상술한 바와 같이, 본 발명은 AOD 정련에서 탈탄말기에 실리콘 또는 알루미늄을 첨가하고, 형석을 소량 첨가하는 방법으로 슬래그 조성 및 물성을 조절하여 탈탄효율을 향상시키고, 탄소 픽업을 억제함으로써 극 저탄소 스테인레스강의 제조에 큰 효과가 있다.As described above, the present invention improves the decarburization efficiency by controlling the slag composition and physical properties by adding silicon or aluminum to the end of the decarburization in AOD refining and adding a small amount of fluorspar, thereby suppressing carbon pick-up of ultra low carbon stainless steel. It has a great effect on manufacturing.
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