KR100399220B1

KR100399220B1 - 전기강판제조용용강정련방법

Info

Publication number: KR100399220B1
Application number: KR10-1998-0058973A
Authority: KR
Inventors: 안승관
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1998-12-26
Filing date: 1998-12-26
Publication date: 2004-02-11
Also published as: KR20000042707A

Abstract

본 발명은 소형모터 철심용 소재 등으로 쓰이는 무방향성 전기강판을 연속주조하기 위한 용강정련방법의 개선에 관한 것으로, 특히 목표 성분을 갖는 용강을 고품위로 정련해낼 수 있으면서 용강 온도를 효율적으로 승온시켜 연속주조성을 향상시키도록 하는 전기강판제조용 용강정련방법에 관한 것으로서, 처리대상 용강이 수용되는 레이들(5)과, 이의 상부에 배치된 진공조(1)를 구비하는 진공탈가스 장치에서 진공감압 및 환류가스 공급하에 용강의 탈가스, 개재물 분리부상, 성분제어를 실시하는 용강정련에 있어서, 상기 진공조(1)를 감압함과 동시에 불활성의 환류가스를 공급하여 레이들 내의 용강을 환류시킴과 동시에 합금철 투입구(8)를 통하여 Fe-P 합금철을 투입하여 용강의 성분조정을 실시하는 단계와; 상기 용강의 성분조정이 완료되면, 산소취입노즐(7)을 통해 산소를 취입하여 용강 중 산소농도가 400ppm 이상 확보되면 합금철 투입구(8)를 통하여 용강 톤당 1∼3kg의 Al을 분할 투입하여 용강온도를 승온시켜 탈탄하는 단계와; 상기 용강의 탈탄이 완료되면, 용강에 합금철 투입구(8)를 통하여 Fe-Si를 투입하여 환류가스에 의해 충분히 환류시켜 개재물을 분리 부상시키면서 완전 탈산하는 단계로 구성되는 특징으로 하는 전기강판제조용 용강정련방법을 제공한다.

Description

전기강판제조용 용강정련방법

본 발명은 무방향성 전기강판의 제조를 위한 용강정련방법에 관한 것으로, 특히 강판의 연속주조가 원활히 이루어지도록 하는 데에 충분한 온도로 용강 온도를 상승 유지시키면서 원활한 개재물 부상분리 및 성분제어가 이루어지도록 하여 강판의 품질 및 연속주조성을 높일 수 있는 전기강판 제조용 용강정련방법에 관한 것이다.

본 발명의 제조목적물인 무방향성 전기강판은 주로 소형모터 철심용 소재와 로 사용되는 강판으로서, 0.05∼0.005%의 C, 0.35∼0.45%의 Si, 0.20∼0.30%의 Mn,0.05∼0.07%의 P를 함유하고, S, Al, Ni 등의 성분은 가급적 최소로 함유하는 것이 요구되는 강종이다.

이러한 전기강판의 제조는 일반적으로 고로에서 출선된 용선을 예비처리하여 강중 S성분을 최소화하고 이를 전로취련작업을 거쳐 강중 산소 농도가 높은 미탈산 상태의 용강을 진공탈가스(RH)공정에서, 산소를 취입하여 탈탄하고 P와 Mn 등을 함유한 합금철을 투입하여 성분을 조정하며 Fe-Si와 Al을 투입하여 탈산하는 과정을 거쳐 목표하는 상태의 용강으로 만든 다음 이를 연속주조 몰드에 투입하여 일정 두께의 강판으로 연속주조해내는 것으로 이루어지게 된다.

본 발명은 이러한 전기강판 제조공정중 특히 진공탈가스(RH) 정련설비를 이용한 용강의 정련공정과 관련된 것이다.

도 1은 일반적인 진공탈가스 정련설비의 구성개요 및 정련원리를 도식적인 방법으로 나타낸 것인데, 처리대상 용강(6)이 수용되는 레이들(5) 상부에 진공조 (1)가 설치되고, 이 진공조(1) 하부에는 레이들(5) 내부의 용강(6) 중에 침적되는 용강 상승관(3) 및 하강관(2)을 도시된 양태로 설치한다.

이러한 진공탈가스 정련설비를 통한 용강의 정련 공정은 증기 압력을 6.0㎏/㎠로하여 진공조(1) 내부를 감압하여 적정 진공도로 하고, 도 1도시와 같이 레이들 (5)에 환류가스를 시간당 80∼100N㎥공급하여 용강을 환류시키기 위해 환류가스공급관(4)을 통해 Ar과 같은 환류가스를 상승관(3)쪽에 공급하면 레이들(5)내의 용강(6)이 진공 상태로 된 진공조(1)의 흡입에 의해 상승관(3)을 거쳐 진공조(1)내부로 유동하고 이어서 하강관(2)을 통해 레이들(5) 내부로 되돌아 가는 용강 환류가 이루어지면서 진공조에서의 용강의 탈가스, 개재물 분리부상이 이루어져 용강의 정련이 이루어지게 되는 것이다.

이때, 상승관(3)에 환류가스를 100N㎥/Hr 정도의 유량으로 취입하면 진공도 등의 조건에 따라 차이는 있으나 대략 진공조(1) 내부의 1500㎜ 정도의 높이까지 용강이 상승되고, 상승된 진공조(1)내의 용강이 하강관(2)을 통해 레이들(5) 내부로 하강되는 과정이 반복되면서 용강내의 C가 진공조(1)에 설치된 산소취입관을 통해 취입된 산소와 반응하여 탈탄이 이루어진다.

이러한 과정을 통한 탈탄과 동시에 용강의 스플래쉬(Splash)가 일어나고 진공조(1) 내벽과 용강간의 온도 차이로 인해 용강의 온도가 급격히 하강된다.

이 과정에서, 연속주조용 몰드로 출탕되기전 용강의 온도가 정도 이하로 하강되면 용강의 유동성이 불량해지고 턴디쉬(Tundish)의 노즐막힘이 일어나 불량 주편이 만들어지거나 연속주조가 불가능해지는 문제가 발생하였다.

종래에는 위와 같은 진공탈가스 정련공정에 있어서 용강 온도 하락의 문제점을 해결하기 위해 탈산후 Al을 용강중에 투입하여 용강의 온도 상승을 도모하였으나, 본 발명의 제조 목적물인 무방향성 전기강판의 특징인 낮은 Al 함량 및 높은 Si 함량을 달성함에 있어서는 이러한 Al 투입에 의한 승온은 바람직하지 않다.

또, 탈산후 산소를 취입하여 발열반응을 유도하는 것은 다음 반응식에 나타낸 바와 같이, 일부 Al이 먼저 산소와 반응되나 Al 다음으로 산소와 친화력이 좋은Si도 반응하여 목표 강종에 있어서 Si 성분비가 불안정해지게 되고, 더욱이 후공정에서 개재물에 의한 노즐막힘이 현저히 유발되는 문제점이 있다.

2Al + ⅔O₂→ Al₂O₃

Si + O₂→ SiO₂

또한, 통상적인 방법으로, 진공탈가스 정련공정에 있어서 용강의 도착온도가 낮을시 산소를 취입하고 탈탄이 끝나면 탈산 시점에서 Al을 다량 투입하는 것에 의해 용강의 온도 상승을 가져올 수 있으나, 본 발명이 목표로 하는 강종의 제조에 있어서는 탈산재로서 Al이 아닌 Si를 써야 하므로 위 방법은 사용할 수 없다.

본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 효과적으로 해소하여 목표 강종의 제조를 위한 용강의 정련을 고품위로 이루어낼 수 있으면서 용강의 온도 하락에 의한 후공정에서의 노즐막힘과 같은 문제 발생이 없이 강판의 원활한 연속주조가 이루어지도록 할 수 있는 용강정련방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 진공탈가스 정련설비의 구성개요도,

도 2는 본 발명의 방법을 실행하기 위한 정련설비의 구성개요도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 진공조 2: 하강관 3: 상승관 4: 환류가스공급관

5: 레이들 6: 용강 7: 산소취입노즐 8: 합금철투입구

9: 배기구

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 처리대상 용강이 수용되는 레이들 (5)과, 이 레이들 상부에 배치된 진공조(1)를 구비하고 상기 레이들(5)에 침적된 용강 상승관(3)과 하강관(2)을 구비한 진공탈가스 장치에서 진공감압 및 환류가스 공급하에 용강의 탈가스, 개재물 분리부상, 성분제어를 실시하는 용강정련에 있어서, 상기 진공조(1)를 감압함과 동시에 불활성의 환류가스를 공급하여 레이들 내의 용강을 환류시킴과 동시에 합금철 투입구(8)를 통하여 Fe-P 합금철을 투입하여 용강의 성분조정을 실시하는 단계와; 상기 용강의 성분조정이 완료되면, 산소취입노즐(7)을 통해 산소를 취입하여 용강 중 산소농도가 400ppm 이상 확보되면 합금철 투입구(8)를 통하여 용강 톤당 1∼3kg의 Al을 분할 투입하여 용강온도를 승온시켜 탈탄하는 단계와; 상기 용강의 탈탄이 완료되면, 용강에 합금철 투입구(8)를 통하여 Fe-Si을 투입하여 환류가스에 의해 충분히 환류시켜 개재물을 분리 부상시키면서 완전 탈산하는 단계로 구성되는 특징으로 하는 전기강판제조용 용강정련방법을 제공한다.

본 발명에서는 또한, 산소취입전의 진공감압과 동시에 환류가스를 공급하여 초기에 용강을 환류시 성분 조정을 위해 Fe-P 합금철을 투입하며, 용강온도를 승온시켜 탈탄을 완료후 Fe-Si를 투입하여 탈산한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 2는 상술한 본 발명의 용강정련방법을 실행하기 위한 정련설비의 구성개요 및 정련원리를 도식적인 방법으로 나타낸 것이다.

본 발명을 실시하기 위한 설비는, 처리대상 용강(6)을 수용할 수 있는 상부측이 개방된 용기 형상의 레이들(Ladle)(5)을 구비하고, 배출가스 배기구(9)를 구비한 진공조(1)를 그 상부에 설치하며, 상기 진공조(1) 하부에 레이들(5)내의 용강 (6)중에 침적되는 용강 상승관(3) 및 하강관(2)을 설치구비하며 레이들(5)로의 환류가스 공급관(4)을 설치한 구성이다.

또한, 진공조(1)의 일측에 진공조(1) 내부의 용강 상승 표면보다 높은 위치로부터 고압의 산소를 진공조(1) 내부로 취입해 넣을 수 있도록 산소취입노즐(7)을설치하고, 그 위쪽에는 합금철투입구(8)를 설치한다.

이와 같은 구성의 진공탈가스 정련설비를 통해 실시하는 본 발명의 용강정련 공정을 설명하면 다음과 같다.

처리되어질 용강이 레이들(5)에 도착하면 용강의 온도와 산소농도를 측정한다. 용강이 200∼250PPM 농도의 산소를 가지는 미탈산 상태임과 동시에 레이들로의 이송중 용강 온도가 하강하여 1590℃ 정도의 낮은 온도를 갖는 것이 측정되면, 진공조(1)의 증기압력을 7.0㎏/㎠로하여 내부에 초기 진공을 확보함과 동시에 환류가스공급관(4)을 통해 시간당 200N㎥의 Ar 가스를 레이들(5)에 침적된 상승관(3) 쪽에 공급하여 용강을 환류시키고, 이와 동시에 합금철 투입구(8)를 통해 Fe-P 합금철을 투입하여 용강의 성분 조정을 실시한다.

Fe-P 합금철을 초기에 투입하는 것은 탈산 후 투입시 용강온도의 하락이 발생하고 환류시간이 충분치 않으며 연속주조에 불리하기 때문에 이를 방지하기 위함이다. 즉, 종래의 경우 탈산 이후에 P, Mn 등을 함유한 합금철을 투입하여 성분 미세조정을 실시하였으나 다량의 P가 함유되는 본 발명이 적용되는 강종에서는 공정 말기에 P를 다량 투입시 환류가 충분히 이루어지지 못하여 목표조성을 달성하기 어렵고, 온도 저하 및 노즐막힘을 유발할 수 있어서 이를 방지하기 위함인 것이다.

또한, 환류가스의 공급량을 200N㎥이상으로 하고 진공조의 증기압을 7.0㎏/㎠로 하는 것은 용강의 환류시간을 충분히 확보하고 효과적으로 탈탄을 실시하기 위함이다.

이어서, 성분조정을 위해 합금철을 투입후 일정 시간(약 3분) 경과후에 산소취입노즐(7)을 통해 산소를 고속으로 분사하여 취입하고 용강 중 산소농도를 측정하여 400ppm 이상 확보되면 용강 온도를 승온시키기 위하여 합금철 투입구(8)를 통해 용강 톤당 1∼3㎏의 Al을 분할 투입한다.

Al을 용강 톤당 1∼3㎏로 분할 투입하는 것은 취입된 산소와 반응하여 산화알루미늄을 형성하면서 열을 발생하여 용강 온도를 승온시키기에 적당한 양의 측면과 탈탄반응에 영향을 미치지 아니하고 전기강판의 성분 조성상 Al 함량이 최소화되어야 하는 점을 고려한 것이다.

Al을 한번에 다량 투입하면 온도 상승은 더 기대할 수 있으나 탈탄 반응이 이루어지지 않을 수 있으므로 반드시 소량 분할 투입해야 한다.

산소 농도가 400ppm 정도인 경우 1∼3kg의 Al과 반응하면서 탈탄에 아무런 지장을 미치지는 않는다.

Al 및 O₂의 반응은 발열반응으로, 용강 온도를 10℃ 올리는 데는 10∼20kg의 Al이면 충분하다.

이와 같이, 산소취입에 의해 충분한 산소를 확보하면서 Al을 투입하여 용강의 온도를 승온시킨 후 산소취입을 완료하고 탈탄시간을 확보한다.

탈탄이 완전히 이루어진 것으로 판단되면, 탈산을 위하여 합금철 투입구(8)를 통하여 용강에 Fe-Si을 투입하고 용강을 환류가스에 의해 충분히 환류시켜 개재물을 분리 부상시키면서 완전 탈산을 도모한다.

이때 탈산을 위한 Fe-Si 첨가량은 전기강판의 목표 성분을 달성하기 위하여 용강 톤당 약 6.7kg(용강 300톤에 대해 Fe-Si 2톤)로 하여 첨가한다.

상기 정련과정에서 진공조(1) 내부에서 발생하는 배가스는 배기구(9)를 통해 배출된다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같이 레이들에 도착한 용강의 온도를 효율적으로 승온시킨 상태에서 최소한의 Al을 투입하여 탈탄을 수행한 다음, 탈산을 완전하게 이룸으로써 목표성분의 용강을 고품위로 정련할 수 있고, 기준온도 이상의 승온된 상태로 주조몰드로 용강을 공급할 수 있어서 주조 생산성을 향상시킬 수 있어 소형모터 철심용 소재인 무방향성 전기강판을 보다 높은 품질로 생산할 수 있다.

Claims

처리대상 용강이 수용되는 레이들(5)과, 이 레이들 상부에 배치된 진공조(1) 를 구비하고, 상기 레이들(5)에 침적된 용강 상승관(3)과 하강관(2)을 구비한 진공탈가스 장치에서 진공감압 및 환류가스 공급하에 용강의 탈가스, 개재물 분리부상, 성분제어를 행하는 용강정련에 있어서,

상기 진공조(1)를 감압함과 동시에 불활성의 환류가스를 공급하여 레이들 내의 용강을 환류시킴과 동시에 합금철 투입구(8)를 통하여 Fe-P 합금철을 투입하여 용강의 성분조정을 실시하는 단계와;

상기 용강의 성분조정이 완료되면, 산소취입노즐(7)을 통해 산소를 취입하여 용강 중 산소농도가 400ppm 이상 확보되면 합금철 투입구(8)를 통하여 용강 톤당 1∼3kg의 Al을 분할 투입하여 용강온도를 승온시켜 탈탄하는 단계와;

상기 용강의 탈탄이 완료되면, 용강에 합금철 투입구(8)를 통하여 Fe-Si을 투입하여 환류가스에 의해 충분히 환류시켜 개재물을 분리 부상시키면서 완전 탈산하는 단계로 구성되는 특징으로 하는 전기강판제조용 용강정련방법.