KR100402018B1 - 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오스테나이트계(300계) 스테인레스 강을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 정련로의 로체 내화물를 보호하고, 또한 강중의 [S]를 보다 효율적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 보다 효율적으로 유가금속을 회수할 수 있는 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본 발명은 전기로에서 출탕된 용탕을 정련로에 장입하여 탈탄공정 및 환원, 탈류공정으로 이루어지는 정련공정을 거쳐 종점 용강중 [S]의 양이 0.004%이하가 되도록 하는 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법에 있어서,
상기 환원, 탈류공정에서의 스래그 염기도를 하기와 같이 구하는 단계;
염기도 = b - a × 산화물량
(b: 4.619 ∼ 4.799, a : 0.003353 ∼ 0.003016)
상기와 같이 구한 염기도를 이용하여 생석회 투입량을 구하는 단계; 및
상기와 같이 구한 생석회 투입량을 상기 환원, 탈류공정에서 투입하는 단계를 포함하여 구성되는 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법을 그 요지로 한다.

Description

오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법{Method For Manufacturing Austenite Stainless Steel}
본 발명은 오스테나이트계(300계) 스테인레스 강을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정련로에서의 환원,탈류공정에서 투입되는 CaO의 량을 최적화하여 용강중의 [S]를 안정적으로 관리할 수 있는 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 오스테나이트계 스테인레스 강은 전기로에서 출탕된 용탕을 정련로에 장입하여 탈탄 및 환원, 탈류의 정련공정을 거쳐 제조된다.
상기 탈탄공정에서는 산소가 취입되어 이로 인해 SiO2산화물이 형성되고, 상기환원,탈류공정에서는 SiO2에 상응하는 CaO가 투입된다.
상기한 스테인레스 강 정련공정의 환원,탈류공정에서의 탈류는 탄소강과 같이 스래그(Slag) - 용강(Metal) 반응에 의해 이루어진다.
(Km : 용강 → 스래그로의 이동계수, Ks : 스래그 → 용강으로의 이동계수)용강중의 [S]의 변화는 S 분배비 (스래그 염기도, 강욕의 탈탄도, 기상의 산소분압) 용강/스래그 간 계면적(교반), 스래그의 물성조건(온도, 점도특성등)에 의해 지배된다.
스래그 염기도란 스래그중의 CaO wt% 와 SiO2wt%와의 비를 말하며 실적 염기도란 정련로 스래그를 채취하여 분석실에 이송하고 분석실에서 분석된 스래그중의 CaO wt%를 SiO2wt%로 나눈값을 말한다.
정련로 조업에서의 염기도는 탈류작업 뿐만 아니라 산화기중에 일어난 유가금속의 회수에도 큰 영향인자로 작용하고 있다.
정련로 조업에 있어서 스래그중의 크롬(Cr)량을 최소화하기 위해서는 스래그의 염기도는 1.4 이상으로 하여야 하며, 강중의 [S]을 제거하기 위해서는 스래그의염기도는 1.6 이상으로 하여야 한다고 문헌상으로 되어 있으나, 실제로 작업한 결과에 의하면 스래그 염기도는 2.1 ~ 2.3 사이에서 관리되는 것이 최적으로 나타났다.
정련로 조업에 있어서 스래그 염기도가 2.1 이하로 내려가면 탈류불량으로 강중의 [S]가 높게 관리되고, 스래그(Slag) 염기도가 2.3 이상으로 올라가면 강중의 [S]가 0,001%이하로 관리되는 과잉의 염기도 관리가 되고 있음을 알 수 있다.
따라서 안정된 [S]의 관리와 유가금속을 회수하기 위해서는 스래그의 염기도는 2.1 ~ 2.3 사이에서 관리되어야 한다.
상기한 염기도는 모두 실 염기도를 말하는 것이며, 실제로 정련로에 장입되는 용탕량, 용탕중의 [Si] 성분, 용탕과 함께 장입되는 용탕중의 잔류 스래그 량, 잔류 스래그의 염기도 편차와 정련로에서 탈탄작업시 발생되는 금속산화물량에 의하여 염기도의 변화요인이 많이 발생되고 있어 실 염기도의 산출이 불가능하고 실 조업에 적용이 불가능한 문제점이 있다.
더우기, 염기도 적용이란 당 히트(Heat)의 작업에 실제로 적용되어야 하는 것인데 상기한 실 염기도란 실제 작업시는 적용하지 못하고 결과를 확인하는 것에 불과하다는 문제점이 있다.
본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 정련로에 장입되는 용탕중의 [Si] 성분등 용탕조건의 변동과 정련로에서 탈탄기중의 작업조건의 변화에 따른 금속산화물(MVO2)의 변화에 대응하는 스래그의 염기도를 산출하고 이에 근거하여 최적의 생석회(CaO)량을 결정하여 투입하므로써, 염기성 내화물로 구성되어 있는 정련로의 로체 내화물를 보호하고, 또한 강중의 [S]를 보다 효율적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 보다 효율적으로 유가금속을 회수할 수 있는 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 정련로 슬래그의 염기도 및 종점[S]을 나타내는 그래프
도 2는 본 발명에 부합되는 염기도와 산화물과의 상관관계식을 나타내는 그래프
도 3은 본 발명에 따라 생석회를 투입하여 정련한 후 종점[S]의 변화를 나타내는 그래프
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 전기로에서 출탕된 용탕을 정련로에 장입하여 탈탄공정 및 환원, 탈류공정으로 이루어지는 정련공정을 거쳐 종점 용강중 [S]의 양이 0.004%이하가 되도록 하는 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법에 있어서,
상기 환원, 탈류공정에서의 스래그 염기도를 하기와 같이 구하는 단계;
[수학식 1]
염기도 = b - a × 산화물량
(b: 4.619 ∼ 4.799, a : 0.003353 ∼ 0.003016)
상기와 같이 구한 염기도를 이용하여 하기 식(2)에 의해 생석회 투입량을 구하는 단계; 및
(SiO2: 용강중 Si함량×2.14 + 정련공정에서 투입된 SiO2량)
상기와 같이 구한 생석회 투입량을 상기 환원, 탈류공정에서 투입하는 단계를 포함하여 구성되는 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에서는 염기성 내화물로 구성되어 있는 정련로의 로체 내화물를 보호하고 용강중에 함유되어 있는 황[S}을 효과적으로 제거하고 보다 효율적으로 유가금속을 회수기 위하여 오스테나이트계 스테인레스 강을 제조하는 공정중 환원,탈류공정에 생성된 산화물에 근거하여 스래그의 염기도를 구하고, 이 염기도에 근거하여 생석회의 투입량을 구하고, 구해진 투입량 만큼 생석회를 환원,탈류공정에서 투입한다.
본 발명에 따라 오스테나이트계 스테인레스 강을 제조하기 위해서는 스테인레스 제강공정 중 탈탄공정 및 환원, 탈류공정이 행해지는 정련로에서 용탕중의 실리콘(Si) 산화에 소요된 산소량(O2)과 정련공정의 산화기 작업중 용강중의 금속이 산화되어 발생된 금속산화량(MVO2)에 근거하여 하기 식(1)과 같이 염기도를 구해야 한다.
[수학식 1]
계산 염기도 = b - a × 산화물량(kg)
(b: 4.619 ∼ 4.799, a : 0.003353 ∼ 0.003016)
상기 식(1)에서 보다 바람직한 b는 4.709이고, a는 0.003253이다.
상기 산화물량은 실리콘 산화량 + 금속산화량을 의미하는 것이다.
즉, 상기 산화물량은 정련로에서 용탕중의 실리콘(Si) 산화에 소요된 산소량(O2)과정련공정의 산화기 작업중 용강중의 금속이 산화되어 발생된 금속산화량(MVO2)의 합을 나타낸다.
다음에, 상기와 같이 구한 염기도를 이용하여 하기 식(2)에 의해 생석회 투입량을 구한다.
[수학식 2]
염기도 =
(SiO2: 용강중 Si함량×2.14 + 정련공정에서 투입된 SiO2량)
다음에, 상기와 같이 구한 생석회 투입량을 상기 환원, 탈류공정에서 투입하므로써, 용강중의 종점 [S]의 양을 0.004%이하로 관리할 수 있게 된다.
상기한 본 발명의 염기도 식의 일례를 구하는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 나타난 바와 같이 실 염기도와 계산 염기도의 차이가 발생되고, 또한 산화물량(실리콘 산화량 + 금속산화량)의 차이에 의해서도 염기도의 변화가 발생되어 실 염기도 산출 및 계산염기도 산출이 어려웠다.
본 발명에 부합되는 계산 염기도 식은 일례로서 정련로 작업에서 용강중의 [S]가 0.002% ~ 0.003%인 히트(heat)의 산화물량(실리콘 산화량 + 금속산화량)를 인자로 하여 회귀분석법을 통해 구해질 수 있다.
즉 도 2에서 나타낸 것과 같이 정련로 조업중 강중[S]가 0.002% ~ 0.003%인 히트만을 발췌하여 산화물량과 투입된 생석회(CaO)와 경소 돌로마이트중의 석회분으로계산염기도를 산출하고 산화물량과 계산염기도와의 상관관계를 회귀분석법에 의해 구할 수 있다.
상기한 계산 염기도란 (CaO투입량 × CaO품위)와 (경소 돌로마이트 투입량 × CaO품위)를 합한량을 (용탕중 Si 산화 O2량 + 정련로 탈탄작업중 발생된 금속 산화 O2량) × 1.25 × 2.14 의 합으로 나눈값을 말한다.
상기 상관 관계식을 이용하면 현장에서 작업중에 쉽게 정련로의 노내 실 염기도를 2.1 ~ 2.3으로 조정 할 수 있게 되며, 이렇게 조정하므로써 용강중 [S]의 함량을 0.001% ~ 0.004%로 안정되게 관리할 수 있게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예 1
본 발명에 부합되는 관계식의 일례인 하기 식(3)을 이용하여 생석회의 투입량을 구한 후, 이 투입량에 근거하여 생석회를 용탕에 투입하여 정련한 다음, 용강중의 종점 [S]를 구하고 그 결과를 도 2에 나타내었다.
계산 염기도 = 4.709 - 0.003253×산화물량(X : [Si]산화 O2+ 금속산화 O2)
도 2에는 계산 염기도와 실 염기도가 나타나 있다.
본 실시예에서 사용된 용탕의 조성은 하기 표(1)과 같았다.
용탕조성(중량%)
C Si Mn P S Cr Ni
2.074 0.14 0.68 0.025 0.029 19.92 4.49
도 3에 나나탄 바와 같이, 본 발명에 따라 염기도를 구하고, 이 염기도에 근거하여 생석회를 투입하므로써 실 염기도 2.1 ~ 2.3의 안정적인 염기도 관리와 안정된 종점[S] 관리가 이루어짐을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 강의 고온 취성을 크게 저하시키는 용강중의 황[S]을 안정적으로 관리함으로써 보다 우수한 품질의 스테인레스강을 생산 할 수 있을 뿐만 아니라 안정된 정련로 스래그(Slag)관리로 정련로의 로체수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 전기로에서 출탕된 용탕을 정련로에 장입하여 탈탄공정 및 환원, 탈류공정으로 이루어지는 정련공정을 거쳐 종점 용강중 [S]의 양이 0.004%이하가 되도록 하는 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법에 있어서,
    상기 환원, 탈류공정에서의 스래그 염기도를 하기와 같이 구하는 단계;
    [수학식 1]
    염기도 = b - a × 산화물량
    (b: 4.619 ∼ 4.799, a : 0.003353 ∼ 0.003016)
    상기와 같이 구한 염기도를 이용하여 하기 식(2)에 의해 생석회 투입량을 구하는 단계; 및
    [수학식 2]
    염기도 =
    (SiO2: 용강중 Si함량×2.14 + 정련공정에서 투입된 SiO2량)
    상기와 같이 구한 생석회 투입량을 상기 환원, 탈류공정에서 투입하는 단계를 포함하여 구성되는 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 식(1)에서 b가 4.709이고, a가 0.003253인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조방법
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