KR100388239B1 - Method for producing low sulfer, low carbon steel using eaf-vtd process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기로에서 제조된 용강을 레이들에 출탕한 후 주조작업으로 보내기전에 레이들을 진공조내에 장입하고 진공탱크탈가스장치를 이용하여 1차적으로 강중의 탄소를 제거하고, 2차적으로 강중의 유황을 제거하도록 한 전기로-진공탱크탈가스법에 의한 저황, 저탄소강 제조방법에 관한 것이다.According to the present invention, the molten steel produced in the electric furnace is tapped into a ladle, and then the ladle is charged into a vacuum chamber before being sent to the casting operation, and the carbon in the steel is firstly removed by using a vacuum tank degassing apparatus. The present invention relates to a method for producing low sulfur and low carbon steel by an electric furnace-vacuum degassing method for removing sulfur.

본 발명은 레이들(12)내 슬래그(18)중에 존재하는 FeO+MnO 의 함량을 6-20 중량 %가 되도록 조절하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 조성된 슬래그(18)가 레이들(12) 바닥으로부터 공급된 가스와 용강(16)의 혼합층에 의해 생겨난 나탕부(16a)가 레이들(12) 수평단면의 35-80 % 가 되도록 탈탄을 실시하고, 나탕부(16a) 면적이 10 % 이하가 되면 탈탄 반응을 종결하는 제 2단계와, 상기 제 2단계를 거친 용강(16)에 탈산제, 슬래그(18)에 생석회를 각각 투입하고 교반하여 슬래그(18)중의 FeO+MnO 농도를 1.5 중량 % 이하, CaO/Al2O3비율의 값이 1.2-2.5가 되도록 슬래그(18)의 조성을 제어하여 탈황을 실시하는 제 3단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a first step of adjusting the content of FeO + MnO present in the slag 18 in the ladle 12 to 6-20% by weight, and the slag 18 formed in the first step is a ladle. (12) Decarburization is performed so that the bottom portion 16a generated by the mixed layer of the gas and molten steel 16 supplied from the bottom becomes 35-80% of the horizontal cross section of the ladle 12, and the bottom portion 16a has an area of When it is 10% or less, deoxidizer and slag 18 are added to the molten steel 16 which has completed the decarburization reaction and the slag 18 is subjected to stirring, and the concentration of FeO + MnO in the slag 18 is stirred. 1.5 wt% or less, characterized in that the third step of desulfurization by controlling the composition of the slag 18 so that the value of the CaO / Al 2 O 3 ratio is 1.2-2.5.

Description

전기로-진공탱크탈가스법에 의한 저황, 저탄소강 제조방법 { METHOD FOR PRODUCING LOW SULFER, LOW CARBON STEEL USING EAF-VTD PROCESS }Low sulfur, low carbon steel manufacturing method by electric furnace-vacuum degassing method {METHOD FOR PRODUCING LOW SULFER, LOW CARBON STEEL USING EAF-VTD PROCESS}

본 발명은 전기로에서 제조된 용강을 레이들에 출탕한 후 주조작업으로 보내기전에 레이들을 진공탱크내에 장입하고 진공탱크탈가스장치를 이용하여 1차적으로 강중의 탄소를 제거하고, 2차적으로 강중의 유황을 제거하도록 한 전기로-진공탱크탈가스법에 의한 저황, 저탄소강 제조방법에 관한 것이다.According to the present invention, the molten steel produced in an electric furnace is tapped into a ladle, and then the ladle is charged into a vacuum tank before being cast into a casting operation, and the carbon in the steel is firstly removed by using a vacuum tank degassing apparatus, and secondly, The present invention relates to a method for producing low sulfur and low carbon steel by an electric furnace-vacuum degassing method for removing sulfur.

일반적으로 강재의 품질과 성능 및 특성은 강의 화학 성분에 따라 크게 달라진다. 탄소 농도가 높은 강은 강도는 크지만, 연성이 낮고 취성이 있으므로 높은 가공성이 요구되는 용도에는 사용되기 어렵다.In general, the quality, performance and properties of steels depend greatly on the chemical composition of the steel. Steel having a high carbon concentration has a high strength, but is low in ductility and brittle, so it is difficult to be used in applications requiring high workability.

따라서 고가공성이 요구되는 강재에 있어서는 0.015 중량 %이하의 낮은 탄소 농도값이 요구된다.Therefore, low carbon concentration values of 0.015% by weight or less are required for steels requiring high workability.

한편, 강중의 유황은 열간 취성을 일으키고 비금속 개재물인 MnS를 형성하여 각종 결함과 이방성을 일으키는 요인이 되므로 가급적 낮은 수준까지 제거하고 있으며, 통상 이러한 목적으로는 0.01 중량 % 이하의 농도가 요구된다.On the other hand, sulfur in steel causes hot brittleness and forms MnS, which is a non-metallic inclusion, which causes various defects and anisotropy. Thus, sulfur is removed to the lowest possible level, and a concentration of 0.01% by weight or less is usually required for this purpose.

대량 생산 체제하에서의 강재의 제조는 일단 용융상태의 용강을 제조한 다음, 일정 형상으로 주조하여 응고시킨 뒤 압연 등의 가공 공정을 거쳐 제조하고 있다.The production of steel materials under a mass production system is produced by molten steel in a molten state, then cast into a predetermined shape to be solidified and then processed through rolling or the like.

용융상태의 용강을 제조하는 방법으로는 크게 용광로-전로법과, 전기로법으로 대별된다.As a method of manufacturing molten steel in a molten state, it is roughly classified into a furnace- converter method and an electric furnace method.

강중 유황 농도에 대하여 살펴 보면, 전기로법에서는 고철을 용해하여 용강을 제조하고 있으므로 제품의 가격과 고철 원료의 수급등 시황에 민감할 뿐만 아니라 고철 품질에 따라 강중의 불순물 농도가 달라지는 문제가 있다.Looking at the sulfur concentration in the steel, in the electric furnace method is manufacturing molten steel by melting the scrap metal is not only sensitive to the situation of the price of the product and supply of scrap materials, but also has a problem that the concentration of impurities in the steel depending on the quality of scrap.

강중의 유황 농도를 제어하기 위해서는 고철중에 함유되어 있는 유황 농도를 사전에 파악하고 양질의 재료들만 선별하여 사용하지 않으면 저황 강의 제조가 곤란해진다.In order to control the sulfur concentration in the steel, it is difficult to manufacture low-sulfur steel unless the sulfur concentration contained in the scrap metal is known in advance and only high-quality materials are selected and used.

그러나 이러한 양질의 고철을 선별하는 것은 현실적으로 곤란하므로 전기로만으로 0.01 % 이하의 낮은 유황 농도를 확보하기 어렵다.However, it is difficult to secure a low sulfur concentration of less than 0.01% by electricity alone because it is difficult to select such high quality scrap.

따라서 전기로(Electric Arc Furnace)의 용강을 이용하여 0.01 % 이하의 저황 강을 제조하기 위해서는 전기로에서 출강된 용강을 슬래그와 접촉시켜 슬래그쪽으로 유황이 흡수되도록 처리하고 있다.Therefore, in order to manufacture low sulfur steel of 0.01% or less by using molten steel of an electric arc furnace, molten steel extruded from an electric furnace is contacted with slag and treated to absorb sulfur toward the slag.

유황의 흡수 능력이 큰 슬래그에 대해서는 많은 보고와 특허등이 발표되어 있는 데, 어느 경우를 보더라도 환원성 분위기의 유지가 가능하도록 산화도가 낮아야 하는 것으로 알려져 있다.Many reports and patents have been published for slag with high sulfur absorption ability, and in any case, it is known that the oxidation degree should be low in order to maintain a reducing atmosphere.

그런데 슬래그의 산화도는 산화철(FeO,Fe2O3등), 산화망간(MnO)과 같은 저급 산화물의 양이 많을수록 높아지므로 탈황을 위해서는 용강과 접촉하고 있는 슬래그 중에 포함되어 있는 이들 저급 산화물의 농도를 낮추어야 한다.However, the degree of oxidation of slag increases as the amount of lower oxides such as iron oxides (FeO, Fe 2 O 3, etc.) and manganese oxide (MnO) increases. Should be lowered.

또한, 일정량 이상의 슬래그량을 유지하여 주어야만 기대하는 수준까지 탈황이 가능해진다.In addition, desulfurization is possible to the expected level only if the slag amount is kept above a certain amount.

전기로에서의 탄소 농도는 아래 반응식에서와 같이 산소 농도와 관계 있으며, 강중 산소 농도가 높을수록 낮아지는 경향을 보인다.The carbon concentration in the electric furnace is related to the oxygen concentration, as shown in the following equation, and tends to decrease as the oxygen concentration in the steel increases.

[C] + [O] → CO(g) --------------- (1)[C] + [O] → CO (g) --------------- (1)

강중의 산소 농도는 포화도 이상을 가질 수 없기 때문에 결국 전기로에서의 탈탄 반응에는 한계가 있기 마련이다.Since the oxygen concentration in the steel can not have more than saturation, there is a limit to the decarburization reaction in the electric furnace.

이러한 반응은 대기압하에서 일어나며 이러한 조건에서 강중의 탄소 농도 한계는 약 0.015 중량 % 이하로 알려져 있다. 따라서, 이러한 탈탄 한계보다 낮은 강을 제조하기 위해서는 전기로 이후에서 별도의 감압처리를 실시해야만 한다.This reaction takes place at atmospheric pressure and under these conditions the limit of carbon concentration in the steel is known to be less than about 0.015% by weight. Therefore, in order to produce steel lower than this decarburization limit, a separate depressurization treatment must be performed after the electric furnace.

감압 처리 설비로는 RH, DH와 같이 용강을 담고 있는 레이들이 대기중에 있으면서 관을 통하여 진공탱크내로 이동하여 진공정련되는 형식과, VTD(Vaccum Tank Degassing 또는 VOD) 등과 같이 용강과 레이들을 진공탱크내에 장입하고 전체를 감압 또는 진공 조건에서 처리하는 형식으로 대별된다.In the pressure reducing equipment, the ladles containing molten steel, such as RH and DH, are in the air and are vacuum-refined by moving into the vacuum tank through the pipe, and the molten steel and the ladles, such as VTD (Vaccum Tank Degassing or VOD), in the vacuum tank. It is divided into charging type and processing the whole under reduced pressure or vacuum condition.

도 1은 VTD(진공탱크탈가스장치)의 개략도로서, 진공탱크(10)내에 장입된 레이들(12)의 바닥에 내화물재의 다공질 포러스 플러그(porous plug)(14)를 설치하고, 이를 통하여 아르곤, 질소 등의 가스를 취입하여 용강(16)을 교반하면, 용강(16) 표면에서 (1)식과 같은 탈탄 반응이 일어난다.FIG. 1 is a schematic diagram of a vacuum tank degassing apparatus (VTD), in which a porous plug 14 of refractory material is installed at the bottom of a ladle 12 charged in a vacuum tank 10, thereby argon. When the molten steel 16 is agitated by blowing a gas such as nitrogen or the like, decarburization reaction as in formula (1) occurs on the molten steel 16 surface.

이때, 진공탱크(10)내의 압력이 1기압 이하가 되므로 전기로에서 보다 낮은 수준까지 탈탄이 진행될 수 있다.At this time, since the pressure in the vacuum tank 10 is less than 1 atm, decarburization may proceed to a lower level in the electric furnace.

그러나 이러한 VTD 공정은 첫째, 탈탄이 완료되는 시기를 판단하기가 어렵고 둘째, 용강(16) 상부의 슬래그(18)가 용강(16)과 함께 부풀어 올라 레이들(12) 밖으로 넘쳐 흘러 후속 작업이 불가능해지는 문제점이 있다.However, the VTD process is difficult to determine when decarburization is completed firstly, and secondly, the slag 18 on the molten steel 16 swells with the molten steel 16 and overflows out of the ladle 12 so that subsequent work is impossible. There is a problem.

뿐만 아니라, 저황 강 제조를 목적으로 탈황처리를 하기 위하여 슬래그(18)중의 FeO+MnO를 낮추면 필연적으로 용강(16)이 동시에 탈산되기 때문에 이로 인하여 0.015 중량 % 이하의 탄소 농도가 요구되는 극저탄소강과 같은 강종의 생산시 적용되는 진공처리시에 탈탄 반응 효율이 낮아지거나, 일정 수준 이하의 탄소 농도 수준을 달성하기가 곤란해지는 문제점이 있다.In addition, when the FeO + MnO in the slag 18 is lowered in order to desulfurize for the purpose of manufacturing low sulfur steel, the molten steel 16 is inevitably deoxidized at the same time, which is why the carbon concentration of 0.015% by weight or less is required. In the vacuum treatment applied in the production of the same steel, there is a problem that the decarburization reaction efficiency is lowered, or it is difficult to achieve a carbon concentration level below a certain level.

도면 중 미설명 부호 19는 아르곤 기포이다.In the figure, reference numeral 19 is an argon bubble.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 전기로에서 제조된 용강에 대하여 VTD등과 같은 진공탱크탈가스장치에서 진공처리 및 슬래그 조성을 제어함에 의해 탄소 0.015 중량 % 이하, 유황 0.01 중량 % 이하를 갖는 전기로-진공탱크탈가스법에 의한 저황, 저탄소강 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, by controlling the vacuum treatment and slag composition in a vacuum tank degassing apparatus such as VTD and the like to the molten steel produced in the electric furnace having an electric carbon having 0.015% by weight or less, 0.01% by weight of sulfur The purpose is to provide a low sulfur, low carbon steel manufacturing method by the furnace-vacuum degassing method.

도 1은 VTD(진공탱크탈가스장치)의 개략도,1 is a schematic diagram of a VTD (vacuum tank degassing apparatus),

도 2는 탈탄속도 정수 K에 미치는 FeO+MnO의 영향을 나타낸 그래프,2 is a graph showing the effect of FeO + MnO on the decarburization rate constant K,

도 3a는 저취가스 취입시의 용강/슬래그 거동을 나타내는 정면개략도,3A is a front schematic view showing the molten steel / slag behavior at the time of blowing low gas;

도 3b는 도 3a의 평면도,3B is a top view of FIG. 3A,

도 4는 나탕부 크기와 탈탄진행율과의 관계를 나타내는 그래프,4 is a graph showing the relationship between the size of the bottom and the decarburization progress rate,

도 5는 슬래그중의 산화철과 산화망간의 합이 탈황율에 미치는 영향을 나타내는 그래프,5 is a graph showing the effect of the sum of iron oxide and manganese oxide in the slag on the desulfurization rate,

도 6은 슬래그중의 CaO/Al203비와 탈황율과의 관계를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the relationship between the CaO / Al 2 O 3 ratio in the slag and the desulfurization rate.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

10 : 진공탱크 12 : 레이들10: vacuum tank 12: ladle

14 : 포러스 플러그 16 : 용강14: forrus plug 16: molten steel

16a : 나탕부 18 : 슬래그16a: Bad Butt 18: Slag

상기 목적을 달성하기 위하여 레이들내 슬래그중에 존재하는 FeO+MnO 의 함량을 6-20 중량 %가 되도록 조절하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 조성된 슬래그가 레이들 바닥으로부터 공급된 가스와 용강의 혼합층에 의해 생겨난 나탕부가 레이들 수평단면의 35-80 % 가 되도록 탈탄을 실시하고, 나탕부 면적이 10 % 이하가 되면 탈탄 반응을 종결하는 제 2단계와, 상기 제 2단계를 거친 용강에 탈산제, 슬래그에 생석회를 각각 투입하고 교반하여 슬래그중의 FeO+MnO 농도를 1.5 중량 % 이하, CaO/Al2O3비율의 값이 1.2-2.5가 되도록 슬래그의 조성을 제어하여 탈황을 실시하는 제 3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기로-진공탱크탈가스법에 의한 저황, 저탄소강 제조방법이 제공된다.In order to achieve the above object, the first step of adjusting the content of FeO + MnO present in the slag in the ladle to 6-20% by weight, and the slag formed in the first step is the gas supplied from the ladle bottom and Decarburizing is performed so that the bottom part formed by the mixed layer of molten steel is 35-80% of the horizontal cross section of the ladle, and when the area of the bottom part is 10% or less, the second step of terminating the decarburization reaction is performed. in the quick lime to a deoxidizer, slag in the molten steel, respectively, and stirred to control the composition of the slag FeO + MnO concentration of 1.5 wt% or less, the value of CaO / Al 2 O 3 ratio in the slag such that from 1.2 to 2.5 to carry out desulfurization Provided is a low sulfur, low carbon steel production method by an electric furnace-vacuum degassing method comprising a third step.

이하에 본 발명을 실시예에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.

도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 전기로-진공탱크탈가스법에 의한 저황, 저탄소강 제조방법의 일실시예를 나타낸 것으로서, 이에 따른 저황, 저탄소강 제조방법은 레이들(12)내 슬래그(18)중에 존재하는 FeO+MnO 의 함량을 6-20 중량 %가 되도록 조절하는 제 1단계와, 상기 제 1단계에서 조성된 슬래그(18)가 레이들(12) 바닥으로부터 공급된 가스와 용강(16)의 혼합층에 의해 생겨난 나탕부(16a)가 레이들(12) 수평단면의 35-80 % 가 되도록 탈탄을 실시하고, 나탕부(16a) 면적이 10 % 이하가 되면 탈탄 반응을 종결하는 제 2단계와, 상기 제 2단계를 거친 용강(16)에 탈산제, 슬래그(18)에 생석회를 각각 투입하고 교반하여 슬래그(18)중의 FeO+MnO 농도를 1.5 중량 % 이하, CaO/Al2O3비율의 값이 1.2-2.5가 되도록 슬래그(18)의 조성을 제어하여 탈황을 실시하는 제 3단계로 이루어진다.2 to 6 show one embodiment of a low sulfur, low carbon steel manufacturing method by the electric furnace-vacuum tank degassing method according to the present invention, the low sulfur, low carbon steel manufacturing method according to the slag in the ladle 12 The first step of adjusting the content of FeO + MnO present in (18) to 6-20% by weight, and the slag 18 formed in the first step is supplied with gas and molten steel from the bottom of the ladle 12 Decarburization is carried out so that the bottom part 16a generated by the mixed layer of (16) becomes 35-80% of the horizontal section of the ladle 12, and when the area of the bottom part 16a becomes 10% or less, the decarburization reaction is terminated. Deoxidizer and slag 18 were added to the molten steel 16 after the second step and the second step, and quicklime was added to the slag 18, followed by stirring. The FeO + MnO concentration in the slag 18 was 1.5% by weight or less, and CaO / Al 2 O. The third step is to control the composition of the slag 18 so that the value of the 3 ratio is 1.2-2.5, and desulfurization is performed. .

상기 본 발명에서의 수치 한정 이유를 설명한다.The reason for numerical limitation in the said invention is demonstrated.

레이들 슬래그중의 FeO+MnO 의 함량이 6 중량 % 미만일 경우, 탈탄속도가 저하되고, FeO+MnO 의 함량이 20 중량 % 초과할 경우 탈탄속도의 증가를 기대할 수 없기 때문이며, 또한 후속 공정에서 탈황을 위해 슬래그 중의 FeO+MnO의 농도를 낮추어야 하는 공정의 실시가 불리해지므로 FeO+MnO 의 함량을 6-20 중량 %로 한정한다.If the content of FeO + MnO in the ladle slag is less than 6% by weight, the decarburization rate is lowered. If the content of FeO + MnO is more than 20% by weight, it is not expected to increase the decarburization rate. In order to reduce the concentration of FeO + MnO in the slag for the implementation of the process is disadvantageous, the content of FeO + MnO is limited to 6-20% by weight.

상기 나탕부가 레이들 수평단면의 35-80 % 가 되도록 한 것은 35 % 미만일 경우, 슬래그의 넘침 및 부풀어 오름 현상이 발생하고, 80 % 초과시 레이들 바닥을 통하여 취입된 가스량이 너무 많아서 오히려 슬래그의 부풀어 오름 현상이 발생하므로 35-80 % 로 한정한다.When the lower part of the slab is 35-80% of the horizontal cross section of the ladle, when the slag is less than 35%, the slag overflows and swells, and when the amount exceeds 80%, the amount of gas blown through the ladle bottom is too high. Swelling occurs, so limit to 35-80%.

나탕부 면적이 10 % 이하가 되면 탈탄 반응을 종결하도록 한 것은 이와 같은 나탕부 면적에서 탈탄반응 진행율이 95 % 이상으로 우수하게 나타나기 때문이다.The decarburization reaction was terminated when the area of the slag was 10% or less because the progress of the decarburization reaction was excellent at 95% or more.

슬래그중의 FeO+MnO 농도를 1.5 중량 % 이하, CaO/Al2O3비율의 값이 1.2-2.5가 되도록 한 것은 이와 같은 조성 범위에서 비교적 우수한 70 % 이상의 탈황율이 얻어질 수 있기 때문이다.The reason why the FeO + MnO concentration in the slag was 1.5% by weight or less and the value of the CaO / Al 2 O 3 ratio was 1.2-2.5 is because a relatively good desulfurization rate of 70% or more in such a composition range can be obtained.

이하에서는 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

제 1단계에서 레이들(12)내의 슬래그(18) 중 FeO+MnO 농도가 너무 낮아지면 도 2에 나타난 바와 같이, 감압 처리시 탈탄 속도가 낮아져 진공처리 효율이 저하되는 단점이 있다.If the FeO + MnO concentration in the slag 18 in the ladle 12 is too low in the first step, as shown in FIG. 2, the decarburization rate is lowered during the decompression treatment, thereby lowering the vacuum treatment efficiency.

탈탄속도식은 일반적으로 다음 (2)식과 같이 표시된다.The decarburization rate equation is generally expressed as the following equation (2).

[C] = [C]o exp(-Kt) --------------- (2)[C] = [C] o exp (-Kt) --------------- (2)

여기서, [C]o 는 초기 강중 탄소 농도, t는 반응 시간, [C]는 시간 t에서의 강중 탄소 농도, K는 탈탄 반응 속도 정수이다.Where [C] o is the initial carbon concentration, t is the reaction time, [C] is the carbon concentration at time t, and K is the decarburization rate constant.

K가 클수록 탈탄반응이 빠르게 진행되는 것을 의미하고, 그만큼 처리시간이 단축된다.The larger the K, the faster the decarburization reaction, and the shorter the treatment time.

도 2에서 FeO+MnO 가 6 wt % 이하가 되면 K값이 저하되기 시작하는 것을 알 수 있다. 따라서 탈탄 속도가 저하되지 않는 범위내에서 FeO+MnO를 낮게 유지하기 위해 본 발명의 제 1단계에서 FeO+MnO의 하한을 6% 까지로 한정하였다.In FIG. 2, it can be seen that when the value of FeO + MnO is 6 wt% or less, the K value starts to decrease. Therefore, in order to keep FeO + MnO low within a range where the decarburization rate is not lowered, the lower limit of FeO + MnO is limited to 6% in the first step of the present invention.

한편, FeO+MnO 의 함량이 20 중량 % 초과할 경우 도 2에 도시된 바와 같이 탈탄반응 속도 정수 K의 상승이 없이 수평 상태를 유지하는 것을 알 수 있다.On the other hand, when the content of FeO + MnO exceeds 20% by weight it can be seen that as shown in Figure 2 to maintain a horizontal state without increasing the decarburization rate constant K.

이는 곧 탈탄속도의 증가를 기대할 수 없음을 의미하며, 또한 후술되는 제 3공정에서 탈황을 위해 슬래그 중의 FeO+MnO의 농도를 낮추어야 하는 데, FeO+MnO 의 함량이 20 중량 % 초과할 경우 FeO+MnO의 농도를 낮추는 공정의 실시가 불리해지게 된다.(도 5 참조)This means that an increase in the decarburization rate cannot be expected, and the concentration of FeO + MnO in the slag should be lowered for desulfurization in the third process described later. When the FeO + MnO content exceeds 20% by weight, the FeO + Implementing a process for lowering the concentration of MnO is disadvantageous (see FIG. 5).

다음, 탈탄 반응의 제어 및 완료 시점을 판정하는 제 2단계에 대해 상술한다. 상기 제 1단계에서와 같이 슬래그(18)를 조제하면 슬래그(18)는 비중이 용강(16)보다 작으므로 도 3a에 도시된 바와 같이 용강(16) 상부에 위치하게 된다.Next, the second step of controlling the decarburization reaction and determining the completion time will be described in detail. When the slag 18 is prepared as in the first step, since the slag 18 has a specific gravity smaller than that of the molten steel 16, the slag 18 is positioned above the molten steel 16 as shown in FIG. 3A.

이러한 상태에서 진공탱크(10)내를 감압 처리하면, 용강(16)층에서 발생한 가스에 의해 용강(16)과 슬래그(18)가 순식간에 부풀어 올라 레이들(12) 밖으로 넘치게 되어 장치를 소손시키거나, 레이들(12)과 진공탱크(10) 바닥이 융착되어 후속 작업이 불가능해진다.In this state, if the vacuum tank 10 is depressurized, the molten steel 16 and the slag 18 swell in a moment by the gas generated in the molten steel 16 layer, overflowing the ladle 12 and causing damage to the apparatus. Alternatively, the ladle 12 and the bottom of the vacuum tank 10 are fused so that subsequent work is impossible.

지금까지는 이러한 문제를 해결하기 위해 용강(16)중에 가스 취입량을 극저로 유지하거나, 슬래그(18)의 조성을 변경하거나 슬래그(18)를 사전에 제거하는 노력을 하여 왔다.Until now, in order to solve such a problem, efforts have been made to keep the gas blowing amount in the molten steel 16 extremely low, to change the composition of the slag 18 or to remove the slag 18 in advance.

그러나, 이러한 노력들은 시간과 부원료를 추가적으로 소비시키거나 용강(16) 온도를 낮추는 결과를 초래하였다.However, these efforts have resulted in additional time and subsidiary consumption or lowering the molten steel 16 temperature.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 노력하던 중, 진공탱크(10)내를 감압처리하기 전에 레이들(12) 바닥에 설치된 다공질 포러스 플러그(14)를 통하여 아르곤 또는 질소 가스를 투입하면 도 3b에 도시된 바와 같이 가스와 용강(16)의 혼합층이 상부 슬래그(18)를 밀어 올려 용강(16)이 직접 진공탱크(10)내 가스상과 접촉할 수 있는 나탕부(16a)가 형성되는 데, 이 나탕부(16a)가 레이들(12) 전체 단면 거리의 35-80 % 즉, 도 3b에 있어서의 A/(A+B)=0.35-0.8이 되도록 유지하면서 진공탱크(10)내의 압력을 낮추어가면 슬래그(18)와 용강(16)이 레이들(12) 밖으로 넘치지 않는 것을 확인할 수 있었다.In the present invention, while trying to solve such a problem, when argon or nitrogen gas is introduced through the porous porous plug 14 installed at the bottom of the ladle 12 before the pressure reduction process in the vacuum tank 10 to FIG. As shown, a mixed layer of gas and molten steel 16 pushes up the upper slag 18 to form a molten steel 16a through which the molten steel 16 can directly contact the gas phase in the vacuum tank 10. The pressure in the vacuum tank 10 is lowered while maintaining the bottom portion 16a at 35-80% of the overall cross-sectional distance of the ladle 12, that is, A / (A + B) = 0.35-0.8 in FIG. 3B. It was confirmed that the mask slag 18 and molten steel 16 did not overflow out of the ladle 12.

본 발명은 이러한 사실을 탈탄 처리 조작에 이용하고자 하였으며, 이때 진공탱크(10)내의 압력이 낮아져 감에 따라 나탕부(16a)가 점점 더 커지기 때문에 저취가스의 유량을 저감해야만 한다.The present invention intends to use this fact in the decarburization treatment operation, and at this time, as the pressure in the vacuum tank 10 decreases, the turret 16a becomes larger and larger, so the flow rate of the low odor gas must be reduced.

나탕부(16a)는 슬래그(18)가 덮여 있는 부분에 비하여 휘도(밝기)가 다르기 때문에 공업적으로 널리 이용되고 있는 화상처리장치(Image Analyser)를 사용하면 그 크기를 측정할 수 있다.Since the lower portion 16a has a different brightness (brightness) than the portion covered with the slag 18, the size of the lower portion 16a can be measured by using an image analyzer which is widely used industrially.

< 실시예 1 ><Example 1>

표 1은 측정된 나탕부(16a)의 크기에 따라 슬래그(18)의 넘침현상 발생 여부를 정리한 것이다. 표에 나타난 바와 같이, 나탕부(16a)의 크기가 35-80 % 범위에서는 슬래그(18)의 넘침 현상이 발생하지 않았다. 나탕부(16a)의 크기가 35 % 미만에서는 슬래그(18) 넘침 및 부풀어 오름 현상이 나타났고, 나탕부(16a)의 크기가 80 % 이상이 되면 레이들(12) 바닥을 통하여 취입된 가스량이 너무 많아서 오히려 슬래그(18)의 부풀어 오름에 의한 넘침 현상이 다소 발생할 수 있는 것으로 관찰되었다.Table 1 summarizes whether or not the overflow phenomenon of the slag 18 according to the size of the measured turret 16a. As shown in the table, the overflow phenomenon of the slag 18 did not occur in the size of the bottom part 16a in the range of 35-80%. When the size of the lower part 16a is less than 35%, the slag 18 overflows and swells. When the size of the lower part 16a becomes more than 80%, the amount of gas blown through the bottom of the ladle 12 is increased. It has been observed that the overflow phenomenon due to the swelling of the slag 18 may be somewhat too large.

뿐만 아니라, 이 경우에는 후속 작업시 필요한 탈황 공정에서 탈황율이 낮아 본 발명에서 추구하는 저황 강의 제조가 용이하지 못한 단점이 있다.In addition, in this case, the desulfurization rate is low in the desulfurization process required for the subsequent work, there is a disadvantage that the manufacture of the low sulfur steel pursued by the present invention is not easy.

표 1 나탕부 크기에 따른 슬래그 넘침 및 후속 작업시의 탈황율Table 1 Slag Overflow and Desulfurization Rate in Subsequent Work according to Slender Size

나탕부 크기(%)Locust Size (%) 슬래그 넘침 발생 여부Slag overflow occurs 후속 작업시 탈황율(%)Desulfurization rate in subsequent work (%) 2020 ×× -- 3030 8080 3535 60-8060-80 5050 6060 8080 7575 8585 3535 9090 4040

○ : 넘침 없음, △ : 약간 부풀어 오름, × : 넘침 발생○: No overflow, △: Swell slightly, ×: Overflow

상기와 같이 나탕부(16a)의 크기를 조절하면서 진공탱크(10)내 압력을 낮추어 가더라도 일정 시간이 지나면 나탕부(16a)의 크기가 갑자기 줄어들게 되는 데, 그 크기가 레이들(12) 단면 크기의 10 % 이하가 되면 탈탄 반응이 완료되었다고 판단할 수 있다.Even if the pressure in the vacuum tank 10 is reduced while adjusting the size of the bottom portion 16a as described above, the size of the bottom portion 16a suddenly decreases after a certain time, and the size of the bottom portion of the ladle 12 is reduced. When the size is less than 10%, it can be determined that the decarburization reaction is completed.

탈탄 반응은 전술한 (1)식으로 설명이 가능하며, 탈탄 반응 완료시점에서의 탄소 농도는 강중 산소 농도([wt % O]), 진공조내 압력(P), 온도 등에 따라 달라진다.The decarburization reaction can be explained by the above formula (1), and the carbon concentration at the completion of the decarburization reaction depends on the oxygen concentration in the steel ([wt% O]), the pressure in the vacuum chamber (P), the temperature, and the like.

1,600 ℃ 용강에 대하여 탈탄 반응 완료시의 강중 탄소 농도를 [wt % C]f 라고 하면, 이론적으로 볼 때,In theory, the carbon concentration in steel at the completion of the decarburization reaction for molten steel of 1,600 ° C is [wt% C] f.

[wt % C]f = 0.0024 × P ÷ [wt % O] --------------- (3)[wt% C] f = 0.0024 × P ÷ [wt% O] --------------- (3)

로 표시된다.Is displayed.

따라서, 탈탄 반응 진행율은 다음과 같이 정의할 수 있다.Therefore, the decarburization reaction progress rate can be defined as follows.

탈탄반응 진행율(%) = [wt % C] ÷[wt % C]f × 100 ----- (4)% Decarburization rate = [wt% C] ÷ [wt% C] f × 100 ----- (4)

여기서, [wt % C]는 임의의 시점에서 강중 탄소 농도이다.Where [wt% C] is the carbon concentration in the steel at any point in time.

탈탄 반응중에 측정된 나탕부(16a)의 크기와 탈탄반응 진행율과의 관계가 도 4에 나타나 있다. 그림에서 보이듯이 나탕부(16a) 크기가 10 % 이하가 되면, 탈탄반응 진행율은 95 % 이상이 된다.The relationship between the size of the bottom part 16a measured during the decarburization reaction and the decarburization reaction progress rate is shown in FIG. 4. As shown in the figure, the decarburization reaction progresses to 95% or more when the size of the bottom portion 16a is 10% or less.

즉, 주어진 조건에서 탈탄 반응이 거의 완료되었음을 의미한다. 따라서, 나탕부(16a)의 크기가 10 % 이하가 되면 탈탄 반응 완료 시점으로 판단할 수 있다.This means that the decarburization reaction is almost complete under the given conditions. Therefore, when the size of the bottom part 16a is 10% or less, it may be determined that the decarburization reaction is completed.

상기와 같이 탈탄 완료 시점을 정확하게 판단할 수 있게 됨에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, 탈탄 작업의 재현성이 좋아지는 것은 물론, 탈탄 작업에 소요되던 시간의 감소를 얻을 수 있었다.As described above, since the decarburization completion time can be accurately determined, as shown in FIG. 4, the reproducibility of the decarburization operation is improved, and the time required for the decarburization operation can be obtained.

다음 제 3단계 공정을 상술한다.Next, the third step process will be described in detail.

슬래그의 탈황 능력은 그 조성에 따라 달라지는 데, 특히 FeO, MnO 등의 저급산화물의 농도가 낮을수록 좋아지고, 적정한 산화칼슘, 산화규소/산화알루미늄의 비율을 갖게 될 때 향상된다.The desulfurization ability of slag depends on its composition, in particular, the lower the concentration of lower oxides such as FeO and MnO, the better, and the better the ratio of calcium oxide and silicon oxide / aluminum oxide.

이러한 슬래그 조성에서 용강의 정련에 효과적인 슬래그 조건을 알아보기 위해 진공유도용해로를 이용하여 1,600℃ 에서 실험을 실시하였다.In order to find out the effective slag conditions for refining molten steel in this slag composition, experiments were conducted at 1,600 ° C. using a vacuum induction furnace.

< 실시예 2 ><Example 2>

먼저 극저탄소강 30 kg을 용해한 뒤, 0.15kg의 알루미늄으로 용강을 탈산하고 생석회와 같은 슬래그 조재제를 투입하였다. 상기 슬래그 조재제가 완전하게 용융된 것을 확인한 후, 추가로 알루미늄을 0.15 kg 투입한 후 교반하여 20분 경과 시점에서 용강을 샘플링하여 다음의 (5)식에 따라 탈황율을 조사하였다.First, 30 kg of ultra low carbon steel was dissolved, followed by deoxidation of molten steel with 0.15 kg of aluminum and a slag preparation such as quicklime. After confirming that the slag aid was completely melted, 0.15 kg of aluminum was further added and stirred to sample molten steel at a time point of 20 minutes, and the desulfurization rate was examined according to the following Equation (5).

탈황율(%)=(반응전 농도-반응후 농도)÷(반응전 농도)×100 ----- (5)Desulfurization rate (%) = (concentration before reaction-concentration after reaction) ÷ (concentration before reaction) × 100 ----- (5)

도 6 및 도 7에 각각 탈황율과 슬래그중의 FeO+MnO 및 CaO/Al2O3와의 관계가 나타나 있다.6 and 7 show the relationship between the desulfurization rate and FeO + MnO and CaO / Al 2 O 3 in the slag.

그림에 나타난 바와 같이, FeO+MnO 농도가 1,5 wt % 이하, CaO/Al2O3비율의 값이 1.2-2.5 에서 비교적 우수한 70 % 이상의 탈황율이 얻어지는 것을 알 수 있다.As shown in the figure, it can be seen that the desulfurization rate of 70% or more is obtained at FeO + MnO concentration of 1,5 wt% or less and CaO / Al 2 O 3 ratio of 1.2-2.5.

즉, 처리전 용강중의 유황 농도가 0.03 % 이하라면 처리 후 0.01 % 이하의 유황 농도를 확보할 수 있었다.That is, if the sulfur concentration in the molten steel before the treatment was 0.03% or less, it was possible to secure a sulfur concentration of 0.01% or less after the treatment.

이상에서와 같이, 본 발명에 따르면 전기로-VTD 공정을 이용하여 VTD 처리중의 슬래그 넘침 현상을 방지하고, 탈탄 완료 시점을 정확하게 판단하여 처리 시간을 단축시키면서 강중의 탄소 농도를 0.015 중량 % 이하, 유황 농도를 0.01 중량 % 이하를 갖는 강을 생산할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention by using the furnace-VTD process to prevent the slag overflow phenomenon during the VTD treatment, accurately determine the decarburization completion point while reducing the treatment time, the carbon concentration in the steel is 0.015% by weight or less, There is an effect that can produce a steel having a sulfur concentration of 0.01% by weight or less.

Claims (1)

레이들(12)내 슬래그(18)중에 존재하는 FeO+MnO 의 함량을 6-20 중량 %가 되도록 조절하는 제 1단계와,A first step of adjusting the content of FeO + MnO present in the slag 18 in the ladle 12 to 6-20% by weight, 상기 제 1단계에서 조성된 슬래그(18)가 레이들(12) 바닥으로부터 공급된 가스와 용강(16)의 혼합층에 의해 생겨난 나탕부(16a)가 레이들(12) 수평단면의 35-80 % 가 되도록 탈탄을 실시하고, 나탕부(16a) 면적이 10 % 이하가 되면 탈탄 반응을 종결하는 제 2단계와,In the first step, the slag 18 is formed by the mixed layer of the gas and molten steel 16 supplied from the bottom of the ladle 12, and the bottom part 16a is 35-80% of the horizontal cross section of the ladle 12. Decarburization is carried out so that the second step of terminating the decarburization reaction when the area of the turret 16a is 10% or less; 상기 제 2단계를 거친 용강(16)에 탈산제, 슬래그(18)에 생석회를 각각 투입하고 교반하여 슬래그(18)중의 FeO+MnO 농도를 1.5 중량 % 이하, CaO/Al2O3비율의 값이 1.2-2.5가 되도록 슬래그(18)의 조성을 제어하여 탈황을 실시하는 제 3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기로-진공탱크탈가스법에 의한 저황, 저탄소강 제조방법.The deoxidizer and slag 18 were added to the molten steel 16 after the second step, and quicklime was added to the slag 18, followed by stirring. The FeO + MnO concentration in the slag 18 was 1.5 wt% or less, and the value of the CaO / Al 2 O 3 ratio was increased. A low-sulfur, low-carbon steel production method according to the furnace-vacuum tank degassing method, characterized by comprising a third step of desulfurization by controlling the composition of the slag (18) to be 1.2-2.5.
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