KR100406394B1 - 진공탈가스처리시가탄제투입에의한극저탄소강의정련방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차, 가전제품 등의 소재로 사용되는 극저탄소강의 정련방법에 관한 것으로, 그 목적은 진공탈가스처리과정에서 가탄제를 투입하여 용존산소를 최소화함으로써 용강의 청정도를 향상시킬 수 있는 정련방법을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 갖는 본 발명은, 레이들에 수강되어 있는 용강을 진공탈가스설비의 진공조내로 환류시켜 탈탄 및 탈산처리하는 정련방법에 있어서,

상기 탈탄처리전 용존산소량이 400ppm이상의 경우 진공조내로 용강 1톤당 0.09∼0.28Kg의 가탄제를 탈탄처리중에 투입하는 것을 포함하여 이루어지는 진공탈가스처리시 가탄제투입에 의한 극저탄소강의 정련방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

본 발명에 따라 극저탄소강을 정련처리하는 경우 탈산제의 투입량이 대략 60Kg정도까지 절감할 수 있어 제조원가를 낮춤은 물론, 비금속개재물의 생성량을 근본적으로 막을 수 있어 용강의 청정도를 현저하게 높일 수 있다.

Description

진공탈가스처리시 가탄제투입에 의한 극저탄소강의 정련방법{REFINING PROCESS OF EXTRA LOW CARBON STEEL BY THROWING CARBURIZING MATERIAL IN VACCUM DEGASSING}

본 발명은 자동차, 가전제품 등의 소재로 사용되는 극저탄소강의 정련방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공탈가스정련공정에서 가탄제를 투입하여 용존산소를 최소화함으로써 용강의 청정도를 향상시킬 수 있는 정련방법에 관한 것이다.

자동차, 가전제품 등의 소재에는 보통 강중 탄소 함량이 70ppm 이하의 극저탄소강이 이용되고 있으며, 최근 들어 고급강 수요의 증대에 따라 전로 출강후 진공탈가스처리를 실시하여 탄소함량을 극저로 관리하는 비율이 증가하고 있다.

진공탈가스처리는 전로 출강후의 용강을 낮은 압력하에서 환류시킴으로써 수소, 질소 등의 성분을 감소시키거나 CO가스 발생에 의한 탈탄 및 탈산반응을 유도하여 극저탄소강을 제조하는데 주목적이 있는 것으로, 용강교반이나 환류에 의해 용강중의 개재물을 부상분리시켜 청정강을 얻는데도 그 목적이 있다. 이러한 극저탄소강의 정련공정에 있어 각 공정에서 용강은 아래 표 1과 같이 변한다.

[표 1]

이러한 용강의 정련공정에 있어 진공탈가스처리공정을 도 1를 통해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 표 1과 같은 취련종점에서의 용강을 전로에서 레이들(1)로 출강한 다음, 레이들(1)에 수용된 용강(2)에 RH의 환류관(3)을 침적하여 RH의 진공 펌프(미도시)를 이용하여 진공조(4)내를 감압시키면 진공조 내부는 점차적으로 감압되어 수 토르(Torr)에 이르게 된다. 이때, 레이들의 용강은 침적관을 통해 진공조 내부로 상승되어 진공조 내부에서 탈탄 반응 및 탈가스 작업이 약 12∼20분동안 이루어진다.

상기와 같이 탈탄한 다음, 용강중 산소성분을 제거하기 위하여 탈산제인 알루미늄을 첨가하고 일정시간동안 용강을 환류하면서 아래 식(1)의 반응으로 알루미나를 발생시켜 산소를 제거한다. 알루미나는 환류되는 동안 충돌, 합체 및 부상분리과정을 통해 용강으로부터 슬래그층으로 이동하게 되나 일부는 여전히 용강중에 존재한다. 용강중의 비금속개재물은 첨가되는 알루미늄이 많을수록 많아지게 되어 제품의 결함을 유발하는 요인으로 작용하게 된다. 이러한 개재물은 완전히 제거하는 것은 불가능하기 때문에 최소화하는 것이 중요하나, 탈탄종료시점의 산소함량이 많아 최소화가 어려운 실정이다.

따라서, 최근에는 비금속개재물의 최소화보다는 정련시간의 단축을 위해 정련개시 초기 4-8분 동안 용강에 알루미늄을 소량씩 분할 투입하여 탈탄종료시점의 산소함량을 낮추어 탈산시간을 단축하는 방법이 제안된 바 있다. 그러나, 이 방법은 정련시간을 단축하는 장점은 있지만, 탈탄반응중 강한 탈산력을 지닌 알루미늄을 투입함으로써 탈탄반응을 억제하는 문제가 있고 여전히 알루미늄 과다 투입이 불가피하기 때문에 비금속개재물에 의한 고청정강의 제조가 어려운 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기의 종래기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 진공탈가스공정중 탈탄작업에 지장을 주지 않고 탈탄작업후의 용존산소를 최소화하여 용강의 청정도를 효과적으로 향상시키면서 제조원가도 줄일 수 있는 극저탄소강의 정련방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1 진공탈가스설비의 개략도

도 2 가탄제 투입에 따른 알루미늄 투입량의 감소를 나타내는 그래프

도 3 탈산전 산소의 함량과 산화도의 관계를 나타내는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1..... 레이들 2..... 용강

3..... 침적관 4..... 진공조

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 레이들에 수강되어 있는 용강을 진공탈가스설비의 진공조내로 환류시켜 탈탄 및 탈산처리하는 정련방법에 있어서, 상기 용강의 용존산소량이 400 ppm이상의 경우 진공조내에 용강 1톤(TON)당 0.09∼0.28Kg의 가탄제를 탈탄처리중에 투입하는 것을 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 탈탄처리중에 가탄제를 투입하여 불필요한 용존산소를 제거함으로써, 탈산제의 투입량을 효과적으로 줄이는데, 그 특징이 있으며, 본 발명에 따라 가탄제를 투입하더라도 소강 탄소성분에는 아무런 지장이 없다.

극저탄소강의 정련은 위에서 설명한 바와 같이, 전로에서 1차정련하고 레이들로 출강한 다음, 레이들에 수강된 용강에 진공탈가스설비의 환류관을 침적하고, 진공조 내를 감압시켜 용강을 진공조 내부로 상승하여 탈탄 및 탈산처리한다.

진공탈가스처리전 전로에서 출강한 용강에는 산소가 일정량 함유되어야 탄소성분을 70ppm 이하로 만들 수 있어 진공탈가스처리초기에는 용존산소를 350ppm 이상으로 관리하고 있으나, 그 이상 함유되는 경우가 많다. 따라서, 용존산소량이 불필요하게 많아지므로 탈산처리에서 탈산제가 많이 필요로 하게 된다.

본 발명에서는 도착산소가 400ppm 이상의 용강에 가탄제를 투입하는데, 이때 투입량은 적절히 조절할 필요가 있다. 가탄제의 투입량이 많게 되면 용강중의 산소는 급격히 낮아지게 되나 탈탄시간 연장측면에서 불리하고, 산소가 지나치게 낮아지는 경우 탈탄작업이 어렵게되어 소강 탄소성분에 문제가 생기게 된다. 투입량이 적은 경우에는 용강중 산화개재물 최소화 효과가 미미하다. 본 발명에서는 이를 고려하여 탈탄처리중 진공조내로 용강 1톤당 0.09∼0.28kg의 가탄제를 투입한다.

바람직하게는 필요한 양의 가탄제를 일시에 투입하는 것 보다 분할하여 투입하는 것이 좋다. 이는 한꺼번에 많은 양을 투입할 경우 급격한 CO반응에 의해 폭발이 일어날 수 있기 때문이다. 1회 투입량은 실시예에서 확인할 수 있듯이, 용강 320ton 일 경우 1회에 10∼15Kg(용강 1톤당 0.03∼0.047kg)으로 분할 투입하는 것이 좋다.

또한, 가탄제의 투입시기는 탈탄반응이 활발히 일어나는 탈탄처리 초기인 2∼5분내(환류개시후 2∼5분사이)에 투입하는 것이 탈탄시간을 단축시킬 수 있어 유리하다. 본 발명의 실시예에 의하면, 산소함량이 400∼450ppm 일 경우에는 약 1분 동안, 451∼550ppm일 경우 약 2분 동안, 551ppm 이상의 경우 약 3분 동안 투입하는 것이 좋다.

본 발명에 따라 가탄제를 투입하는 경우 가탄제 투입량에 따른 탈산공정에서 탈산제인 알루미늄의 투입량의 변화는 도 2에서 확인할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 탈산전 용존산소의 양을 줄이면 산화도가 적어 품질 및 원가적인 면에서 우수한 청정강을 얻을 수 있다는 것은 도 3에서 알 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

진공탈가스처리전 산소함량이 아래 표 2와 같은 320톤의 용강을 표 2에 기재된 바와 같이 진공탈가스처리하였을 경우에 탈산처리전의 산소함량과 탈산처리시 탈산제의 투입량 그리고, 소강탄소의 함량을 아래 표 2에 나타내었다.

[표 2]

표 2에 나타난 바와 같이, 종래예(1,2)의 경우 탈탄시간측면에서는 다소 유리하지만 탈탄후(탈산전)의 산소함량이 높아 탈산제의 투입량이 많다. 또한, 종래예(3,4,5)의 경우 탈탄후의 산소함량은 낮아 탈산시 Al의 투입량은 적으나, 전체적으로 투입된 Al의 양은 많고, 또한 탈탄시간이 상대적으로 길어지는 문제가 있다.

이에 반해, 발명예의 경우 Al보다 가격이 싼 가탄제를 이용하므로 원가를 줄일 수 있고, 소강 탄소성분에 지장을 주지 않는 범위내에서 일정량을 투입하여 Al의 투입량을 최소화 할 수 있었다. 비교예(6,7,8)의 경우는 알루미늄의 투입량은 줄일 수 있으나, 비교예(6)은 그 효과가 적고 비교예(7,8)은 탈탄에 너무 많은 시간이 걸렸다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 용강의 탈산을 위한 알루미늄과 같은 탈산제의 투입량을 효과적으로 줄임에 따라 고청정강을 제조할 수 있으며 탈산제의 저감에 따라 제조원가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 레이들에 수강되어 있는 용강을 진공탈가스설비의 진공조내로 환류시켜 탈탄 및 탈산처리하는 정련방법에 있어서,

   상기 탈탄처리전 용존산소량이 400 ppm이상의 경우 진공조내로 용강 1톤당 0.09∼0.28Kg의 가탄제를 탈탄처리중에 투입하며, 상기 가탄제의 투입은 환류개시후 2∼5분내의 탈탄처리중 1회에 용강 1톤당 0.03∼0.047Kg으로 분할투입하는 것을 특징으로 하는 진공탈가스처리시 가탄제투입에 의한 극저탄소강의 정련방법.