KR100426852B1 - A method for increasing terminal carbon in electric furnace - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미니밀 프로세스에 의한 중탄소강 제조시 전기로 조업에서 종점 카본을 상향시키는 방법에 관한 것으로서, 전기로를 이용하는 미니밀 프로세스에서의 중탄소강을 제조하는 조업방법에 있어서, 종점카본을 상향하기 위하여 원료 장입시 1.5∼2.5 중량 %의 카본을 전기로 내에 투입하여 장입카본을 상향하거나 또는 출강 직전에 0.07∼0.09 중량 %의 카본을 전기로 내에 투입하여 강중의 카본을 상향하여 중탄소강을 제조함으로써 중탄소강 생산시 괴코크나 냉선등의 장입이나 출강전에 랜스를 이용하여 포밍제를 투입하여 전기로 종점카본을 상향시킴으로써 용강의 품질향상과 내화물과 알루미늄 원단위 저감 및 출강실수율 향상으로 생산성을 증대시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.The present invention relates to a method of raising the end point carbon in the electric furnace operation during the production of medium-carbon steel by the mini-mill process, in the operating method for producing a medium carbon steel in the mini-mill process using the electric furnace, in order to raise the end point carbon Production of medium-carbon steel by adding 1.5-2.5% by weight of carbon into an electric furnace to raise charged carbon or by inserting 0.07-0.09% by weight of carbon into an electric furnace immediately before tapping to produce carbon in the steel. It is possible to increase productivity by improving the quality of molten steel, reducing refractory and aluminum units, and improving the yield rate by inserting a foaming agent by using a lance before charging or tapping the steel, etc. It is.

Description

전기로에서 종점 카본을 상향시키는 방법{A METHOD FOR INCREASING TERMINAL CARBON IN ELECTRIC FURNACE}A METHOD FOR INCREASING TERMINAL CARBON IN ELECTRIC FURNACE}

본 발명은 미니밀 프로세스에 의한 중탄소강 제조시 전기로 조업에서 종점 카본을 상향시키는 방법에 관한 것으로서, 특히 스크랩을 주원료로 하는 미니밀 프로세스의 상부 공정인 전기로에서 종점 카본을 상향시킴으로써 탈산에 필요한 알루미늄의 원단위 절감과 출강실수율 증대로 생산성 향상 및 용강의 청정도를 향상시키는 전기로에서 종점 카본을 상향시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of raising the end point carbon in the furnace operation during the production of medium-carbon steel by the mini-mill process, in particular, the raw unit of aluminum required for deoxidation by raising the end point carbon in the electric furnace, which is an upper step of the mini mill process, which mainly uses scrap. The present invention relates to a method of elevating the end point carbon in an electric furnace that improves productivity and improves cleanliness of molten steel through reduction and increased yield rate.

최근 전기로 철강업계는 일관제철소에 비하여 낮은 설비투자비, 생산제품에 소요되는 에너지가 훨씬 낮고, 또한 조업의 유연성등의 장점을 가진 전기로-박슬라브 연주기-압연기로 직접 연결되는 미니밀 프로세스를 도입 적용하고 있다.Recently, the steel industry has introduced a mini mill process directly connected to an electric furnace, a thin slab player, and a rolling mill, which has advantages such as lower equipment investment cost, much lower energy consumption for production products, and flexibility of operation compared to an integrated steel mill. Doing.

이는 종래의 전기로업계가 철근, 형강 및 후판등의 저급재 위주의 제품만을 생산해 왔던 것을 감안해 볼때 매우 획기적인 프로세스로 전기로에서도 열연제품과 고부가가치 강종인 냉연제품의 생산이 가능하게 된 것이다.This is a very groundbreaking process considering that the electric furnace industry has produced only low-grade products such as rebar, section steel, and thick plates, and thus it is possible to produce hot rolled products and cold-rolled products, which are high-value steels, in the electric furnace.

이것은 그만큼 종래 전기로 제품과 비교해 요구조건이 한층 까다로와 졌을 뿐 아니라 이에 따른 상부공정인 전기로에서의 새로운 조업기술이 선행되어져야 함을 의미한다.This means that not only has the requirements become more demanding than those of conventional electric furnace products, but also new operation technology in the electric furnace, the upper process, has to be preceded.

미니밀 프로세스의 큰 특징으로 박슬라브 연속주조법을 들 수 있다.A great feature of the mini mill process is the thin slab continuous casting method.

박슬라브 연속주조법이란 종래의 연속주조법이 150mm에서 300mm 정도의 두께를 가지는 슬라브를 제조하는 것에 비하여 이보다 훨씬 얇은 50mm에서 100mm 두께의 바(bar)상태의 주편을 만드는 혁신적인 연속주조 공정을 말한다.The thin slab continuous casting method is an innovative continuous casting process for making bar casts having a bar thickness of 50 mm to 100 mm, which is much thinner than conventional slabs having a thickness of about 150 mm to 300 mm.

따라서 박슬라브 연속주조법은 종래의 주조법과 비교하여 대등한 생산성을 유지하기 위해서는 4.0m/분 이상의 높은 주조속도를 유지해야만 하는 바 이것은 종래 연속주조법의 주조속도가 0.8~1.5m/분인점을 감안하면 매우 높은 수치이다.Therefore, the thin slab continuous casting method has to maintain a high casting speed of 4.0 m / min or more in order to maintain comparable productivity compared with the conventional casting method. This is considered that the casting speed of the conventional continuous casting method is 0.8 to 1.5 m / min. Very high.

이러한 높은 주조속도하에서 안정적인 조업을 위해서는 무엇보다 생산성과 품질확보가 관건이 된다. 다시 말해서 종래의 연속주조법과 대비하여 볼 때 미니밀 프로세스의 상부 공정인 제강공정, 특히 용강 품질의 원천을 제공하는 전기로는 매우 중용한 프로세스이다.For stable operation under such high casting speed, the most important thing is productivity and quality. In other words, in comparison with the conventional continuous casting method, the steelmaking process, which is the upper part of the mini mill process, in particular, an electric furnace providing a source of molten steel quality is a very important process.

미니밀 프로세스에서 생산되는 강종은 위에서 언급한 고속주조라는 공정특성으로 인하여 강종상의 제약을 받는다. 즉, 야금학적으로 볼 때 탄소가 0.065~0.14 중량%의 구간에서 주조가 곤란한 것으로 알려져 있는 바, 이는 액체상태의 용강이 고체상태로 응고할 때 포정반응(Peritectic Reaction) 영역인 상기 구간에서 델타상의 페라이트가 감마상의 오스테나이트로 상변태가 일어나게 되는데 이때 대략 0.38%의 체적감소를 수반하게 된다.Steel grades produced in the mini mill process are subject to steel grade limitations due to the process characteristics of high speed casting mentioned above. In other words, metallurgy is known to be difficult to cast in a range of 0.065 to 0.14% by weight of carbon, which is a delta phase in the section where the molten steel in the liquid state solidifies to a solid state. The phase transformation of ferrite to gamma-austenite occurs with a volume reduction of approximately 0.38%.

고속주조시 이 영역에서 체적감소는 모울드와 응고셀간의 공기간격(Air Gap)이 생겨 이로인한 모울드와 응고셀간의 열전달이 감소함으로써 응고셀의 두께 불균일을 초래하고 표면의 응력을 가중시켜 결국은 제품에 있어 치명적인 면세로 터짐(브레이크아웃, Break-Out)을 유발하게 된다.In high speed casting, volume reduction in this area causes air gap between mold and coagulation cell, which decreases heat transfer between mold and coagulation cell, resulting in uneven thickness of coagulation cell and increasing stress on the surface. A fatal duty-free operation in the car will cause a burst (break-out).

이러한 연유로 인해 미니밀 프로세스에서 생산되는 강종은 탄소가 0.06%이하의 저탄소강과 탄소가 0.16% 이상의 중탄소강이 주종을 이루게 된다.Due to this condensation, steel produced in the mini mill process is mainly made up of low carbon steel with less than 0.06% of carbon and medium carbon steel with more than 0.16% of carbon.

일반적으로 미니밀 프로세스의 상부 공정인 전기로는 고철을 주원료로 사용함으로써 양질의 용선을 다량 사용하는 고로밀의 전로에 비해 제품의 품질과 조업에 있어서 많은 핸디캡을 가지고 있다.In general, the electric furnace, which is the upper part of the mini-mill process, has much handicap in product quality and operation compared to the furnace of the blast furnace mill using a large amount of high-quality molten iron by using scrap as a main raw material.

즉, 고로밀의 전로조업은 철원으로서 양질의 용선을 80%이상 사용함으로써 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 등과 같은 트램프 원소(tramp element)가 대단히 적어 우수한 품질의 제품생산이 가능하다.In other words, the furnace operation of blast furnace mill uses 80% or more of high-quality molten iron as an iron source, so that there are very few tramp elements such as copper (Cu), nickel (Ni), and chromium (Cr). Do.

이에 비해 전기로 조업은 철원을 전량 스크랩에 의존함에 따라 스크랩 자체내의 품질편차가 심하고 또한 트램프 원소의 함유가 불가피 하여 제품생산에 제약요인으로 작용한다.On the other hand, in the electric furnace operation, as the total amount of iron source depends on the scrap, the quality variation in the scrap itself is severe and the inclusion of the tramp element is inevitable, which acts as a limiting factor in the production of the product.

산화제거 또한 고로밀 전로의 로내 정련반응은 초음속으로 취입된 산소젯트와 용선과의 계면에서 슬래그와 메탈과의 반응에 의해 짧은 시간내 불순성분이 산화제거 된다. 이들의 반응에 의해 강욕은 교반과 승온되며 고체상태로 투입된 생석회, 철광석, 경소돌로마이트, 형석 등 부원료등이 용해함으로써 슬래그 재화를 촉진시킨다.Oxidation removal In the furnace refining reaction of blast furnace, impurities are oxidized and deoxidized in a short time by the reaction of slag and metal at the interface between the oxygen jet blown at supersonic and molten iron. By these reactions, the bath is stirred and heated, and the slag goods are promoted by dissolving the raw materials such as quicklime, iron ore, light dolomite, and fluorspar in the solid state.

이에 비해 전기로는 전기적 에너지와 화학에너지를 열로 전환하여 철원을 용해하고 정련하는 설비로서 투입에너지의 효율을 극대화시켜야 한다.In comparison, an electric furnace is a facility for dissolving and refining an iron source by converting electrical energy and chemical energy into heat to maximize the efficiency of input energy.

일반적으로 전기로의 조업패턴은 고철을 용해하는 용해기와 불순원소를 산화제거시키기 위한 정련기로 구분할 수 있다. 용해기는 주로 저전류 고전압의 롱아크(Long Arc)형태의 전기적 에너지가 스크랩에 가해지게 되는데 이때 가해지는 열에너지는 투입된 전력에너지와 아크 형상에 의해 결정된다.In general, the operation pattern of the electric furnace can be divided into a dissolving device for melting scrap iron and a refiner for oxidative removal of impurities. The dissolver is mainly subjected to electrical energy in the form of a low arc, high voltage, long arc, which is applied to the scrap. The thermal energy applied is determined by the applied power energy and the arc shape.

또한 용해작업이 거의 완료되는 시점인 용락기(Melt Down) 이후에는 본격적으로 랜스를 통하여 산소와 분코크 형태의 슬래그 포밍재(이하 포밍재)가 취입되어 슬래그 포밍조업이 이루어지게 된다. 이때의 주요 반응은 로내의 불순성분을 제거시키기 위한 산화반응이 주가 되며, 또 상부 전극봉을 통한 고전류, 저전압의 숏아크(Short Arc)조업을 통한 승온작업이 병행해서 이루어지게 된다.In addition, after the melting down (Melt Down), which is almost the point at which the melting operation is completed, the slag forming material (hereinafter, the forming material) in the form of oxygen and powdered coke through the lance is blown in and the slag forming operation is performed. At this time, the main reaction is mainly an oxidation reaction to remove impurities in the furnace, and the heating operation is performed in parallel with a short arc operation of high current and low voltage through the upper electrode.

이와 같이 미니밀 프로세스에 있어서 상부 공정인 전기로에서의 조업은 다량의 용선을 사용하는 고로밀의 전로조업과 비교하여 복잡할 뿐 아니라 일반 전기로 조업과는 비교가 안될 정도로 새로운 조업기술이 필요하게 된다.As described above, the operation of the electric furnace, which is an upper step in the mini-mill process, is not only complicated compared with the converter operation of the blast furnace mill using a large amount of molten iron but also requires a new operation technology that is incomparable with the operation of a general electric furnace.

다시 말해서 앞에서도 설명한 바와 같이 미니밀 프로세스가 종래 프로세스와는 다른 전기로-박슬라브 연속주조-압연으로 연결되는 온라인상의 일관공정으로써 세 공정중 어느 한쪽이라도 이상이 발생할 경우 바로 생산성과 품질에 영향을 미치게 된다.In other words, as described above, the mini-mill process is an on-line integrated process connected by electric furnace-thin slab continuous casting-rolling, which is different from the conventional process. do.

특히 고속주조라는 미니밀의 특성상 강종상의 제약으로 탄소가 0.06중량 % 이하의 저탄소강과 탄소가 0.14 중량%이상의 중탄소강 만을 생산할 수 있다.In particular, due to the nature of the mini mill called high-speed casting, it is possible to produce only low carbon steel with less than 0.06 wt% carbon and medium carbon steel with more than 0.14 wt% carbon.

미니밀 프로세스에서 종래 중탄소강의 제조방법과 동일한 방법으로 생산되고 있으나 다음과 같은 문제점이 있다.In the mini-mill process, it is produced by the same method as the conventional method for manufacturing medium carbon steel, but has the following problems.

즉, 다시 부연해서 설명하면 종래의 방법은 전기로 종점에서의 종점카본을 0.03~0.04중량%로 제한 함으로써 저탄소강의 탄소범위 내에는 조건을 만족하나 그에 따른 슬래그의 과산화도를 나타내는 지표인 철 전체의 함량이 35 ~45% 수준으로 매우 높아 이러한 조업방법은 그대로 중탄소강에도 동일하게 적용할 때 다음과 같은 문제점이 있다.In other words, the conventional method limits the end point carbon at the end of the furnace to 0.03 to 0.04% by weight, thereby satisfying the conditions within the carbon range of the low carbon steel. As the content is very high as 35 ~ 45% level, this method of operation has the following problems when applied to the same medium carbon steel as it is.

첫째로 슬래그의 유동성이 급격히 증가하고 점성이 약하여 용락기 이후 슬래그 포밍조업시 포밍성이 악화되어 전력 원단위가 증가되고 이에 따른 제강시간이 증가하는 문제점이 있다.First, there is a problem in that the slag fluidity is rapidly increased and the viscosity is weak, so that the slag forming operation deteriorates after the melter, and thus the power unit is increased and the steelmaking time is increased accordingly.

둘째로 슬래그 과산화에 따른 용강중의 철원손실이 심하여 제품의 실수율 하락으로 생산성이 하락하는 문제점이 있다.Second, there is a problem that productivity decreases due to a decrease in the error rate of products due to severe iron loss in molten steel due to slag peroxidation.

셋째로 용강중 유가금속인 철, 망간등이 지나치게 산화되어 산화물 형태로 슬래그 중에 산화철(FeO)과 산화망간(MnO)이 증가함으로써 이에 따른 전기로 내화물의 과다용손과 용강중 산소가 상승하기 때문에 미니밀 프로세스 조업특성상 탈산재로 고가인 알루미늄 사용량이 증가하게 되는 문제점이 있다.Third, iron and manganese, which are valuable metals in molten steel, are excessively oxidized, and iron oxide (FeO) and manganese oxide (MnO) increase in the slag in the form of oxides, resulting in excessive loss of furnace refractory and oxygen in molten steel. There is a problem in that the use of expensive aluminum as a deoxidizer in nature increases.

넷째로 합금철과 용강중 용해산소와 반응하여 생성되는 산화물은 비금속성 개재물로 잔류하여 용강의 품질열화를 초래하며, 후공정인 2차정련 및 고속주조 공정을 거치는 동안 노즐막힘의 원인이 되어 생산성은 물론 작업성 악화를 초래하며, 제품에서도 각종 결함을 야기시키는 문제점이 있다.Fourth, oxides produced by reacting with dissolved oxygen in ferroalloy and molten steel remain as non-metallic inclusions and cause deterioration of the quality of molten steel, and cause productivity due to nozzle clogging during secondary refining and high speed casting processes. Of course, the deterioration of workability, there is a problem causing various defects in the product.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 미니밀 프로세스의 전기로에서 중탄소강 제조시 발생되는 각종 결점 및 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서 전기로 종점카본을 상향시켜 슬래그 포밍성을 양호하게 하여 전력 원단위를 낮추고 탈산에 필요한 고가의 알루미늄 원단위 절감과 출강실수율 증가 및 용강의 청정도를 향상시킴으로써 연속주조공정의 작업성을 개선시킴은 물론 최종제품의 품질을 향상시킬 수 있는 전기로에서 종점 카본을 상향시키는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve various defects and problems in the production of medium-carbon steel in the electric furnace of the conventional mini-mill process in consideration of the above-described situation, by increasing the end carbon of the electric furnace to improve the slag forming property to lower the power unit and deoxidation. It provides a method to raise the end point carbon in the electric furnace that can improve the workability of the continuous casting process and improve the quality of the final product by reducing the expensive aluminum raw materials required for the construction, increasing the room yield and improving the cleanliness of molten steel. There is a purpose.

도 1은 전기로의 구조도,1 is a structural diagram of an electric furnace,

도 2는 전기로 조업공정의 개략도,2 is a schematic diagram of an electric furnace operation process,

도 3은 전기로내 용강의 산소와 카본의 평형 관계도,3 is an equilibrium relationship diagram between oxygen and carbon in molten steel in an electric furnace;

도 4는 전기로내 장입카본에 따른 T-T변화도,4 is a T-T change diagram according to the charging carbon in the electric furnace,

도 5는 전기로내 장입카본에 따른 종점카본의 변화도,5 is a change of the end point carbon according to the charging carbon in the electric furnace,

도 6은 본 발명에 따른 포밍제 투입에 의한 종점탄소를 상향시키는 개념도,6 is a conceptual view of raising the endpoint carbon by the input of the foaming agent according to the present invention,

도 7은 종래방법과 본 발명에 따른 전기로내 종점산소와 조업실적 비교도이Figure 7 is a comparison between the end point oxygen and operation results in the furnace according to the conventional method and the present invention

다.All.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

1 : 전기로 2 : 전기로 지붕1: electric furnace 2: electric furnace roof

3 : 상부전극 4 : 용강3: upper electrode 4: molten steel

5 : 출강구 6 : 슬래그 도어5: exit door 6: slag door

7 : 산소취입관 8 : 카본투입관7: oxygen injection pipe 8: carbon injection pipe

9 : 랜스본체9: lance body

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기로에서 종점 카본을 상향시키는 방법은 전기로를 이용하는 미니밀 프로세스에서의 중탄소강을 제조하는 조업방법에 있어서, 종점카본을 상향하기 위하여 원료 장입시 1.5∼2.5 중량 %의 카본을 전기로 내에 투입하여 장입카본을 상향하거나 또는 출강 직전에 0.07∼0.09 중량 %의 카본을 전기로 내에 투입하여 강중의 카본을 상향하여 중탄소강을 제조하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object in the present invention, the method of raising the end point carbon in the operation method for manufacturing the medium carbon steel in the mini mill process using the electric furnace, 1.5 to 2.5% by weight at the time of loading the raw material to raise the end point carbon Injecting carbon into the electric furnace to increase the charged carbon or 0.07 to 0.09% by weight of carbon in the electric furnace immediately before the tapping is characterized in that the production of medium carbon steel by raising the carbon in the steel.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명 전기로에서 종점 카본을 상향시키는 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a method for raising the end point carbon in the electric furnace of the present invention.

통상적인 전기로는 도 1에 도시한 바와 같이 전기로(1)의 노체상부에 위치한 전기로 지붕(2)의 중앙으로 전기 양도체인 1개에서 3개의 상부전극(3)이 마련되고, 전기로 내부로 원료를 투입후 상부전극(3)과 원료사이에서 아크를 발생시켜 이에 의한 열로 원료를 용해하는 설비이다.As shown in FIG. 1, one to three upper electrodes 3, which are electrical conductors, are provided in the center of the furnace roof 2 located in the upper part of the furnace body 1, as shown in FIG. 1. After the raw material is introduced into the furnace, the arc is generated between the upper electrode 3 and the raw material, thereby dissolving the raw material by heat.

또한 슬래그 도어(6)를 통하여 산소취입관(7)과 카본투입관(8)으로 산소와 카본을 취입하여 고철의 컷팅(용해기)과 슬래그 포밍조업(승열기)을 할 수 있도록 구성되어 있다. 여기서 도면부호 4는 용강, 5는 출강구, 9는 랜스본체를 각각 나타낸다.The slag door 6 is configured to blow oxygen and carbon into the oxygen inlet pipe 7 and the carbon inlet pipe 8 so as to perform cutting (melting machine) and slag forming operation (heater) of scrap metal. . Reference numeral 4 denotes a molten steel, 5 denotes a tap hole, and 9 denotes a lance body.

일반적인 전기로 공정은 도 2에 나타낸 바와 같이 장입-용해-승열-출강의 일련의 조업진행 형태를 갖고 있으며, 산소와 카본을 사용하는 기간은 주로 용해기와승열기이다.The general furnace process has a series of operation modes of charging, melting, heating, tapping, as shown in FIG. 2, and the period of using oxygen and carbon is mainly a dissolver and a heater.

박슬라브를 생산하는 미니밀에서의 전기로 조업은 카본에 대한 연속주조의 조업영역이 0.06%이하와 0.14%이상에서 가능하므로 전기로에서는 정련중에 승온작업에 의해 상승하는 카본량(일반적으로 0.01~0.02%상승)을 고려하여 0.04%이하로 종점카본(출강직전의 용강중에 함유된 카본)을 관리한다.Electric furnace operation in mini-mill producing thin slab is possible in the continuous casting operation area of carbon in less than 0.06% and more than 0.14%, so in the furnace, the amount of carbon rising by heating up during refining (generally 0.01 ~ 0.02% Taking into account the rise, the end carbon (carbon contained in the molten steel immediately before tapping) is controlled.

이를 위해서 노내 산소량을 과도하게 투입하고 그 결과로 용강중 산소가 증가하여 철산화물의 생성과 출강실수율 감소 및 슬래그 유동성 증가로 내화물 침식이 증가하게 된다.To this end, the amount of oxygen in the furnace is excessively input, and as a result, the oxygen in the molten steel increases, thereby increasing the refractory erosion due to the production of iron oxide, the decrease in missed yield and the increased slag fluidity.

또한 강중에 다량 함유된 산소는 강에 유해한 성분으로 이를 제거하기 위해 출강중 탈산처리를 하며, 이때 탈산재(알루미늄, 실리콘 등) 사용량이 증가하여 원단위가 증가하게 된다.In addition, oxygen contained in a large amount of steel is a harmful component to the steel to remove it during the deoxidation treatment during tapping, at this time, the amount of deoxidizer (aluminum, silicon, etc.) increases the raw unit increases.

본 발명은 전기로내 강중에 랜스 및 바스켓을 이용하여 카본을 첨가하여 용강중 카본을 기존보다 상향하여 용강내 산소를 감소시켜 상기 열거한 문제점을 제거하는 방법이다.The present invention is a method of eliminating the above-mentioned problems by reducing the oxygen in the molten steel by increasing the carbon in the molten steel by adding carbon to the steel in the furnace using a lance and a basket.

일반적으로 강중에 산소와 카본의 평형관계는 반비례하며, 그 관계를 도 3에 나타냈다.In general, the equilibrium relationship between oxygen and carbon in steel is inversely proportional to that shown in FIG. 3.

도 3에서 알 수 있듯이 강중에 카본이 증가하면 산소량은 감소한다. 강중 산소는 Fe와 반응하고 산화물을 생성하여 실수율을 감소시키고, 전기로 및 래들 내화물과 반응하여 원단위를 상승시키며, 탈산재량을 증가시킨다.As can be seen in Figure 3, the amount of oxygen decreases as carbon increases in the steel. Oxygen in steel reacts with Fe and produces oxides to reduce the real rate, reacts with electric furnaces and ladle refractory to raise raw units, and increases the amount of deoxidizer.

본 발명은 중탄소강 제조시 강중의 산소를 낮추기 위해 종점카본을 기존치보다 높게 상향하여 1차 장입시 괴코크류나 가탄재등 카본함량이 높은 원료를 바스켓으로 장입하거나, 출강직전에 랜스를 이용하여 가탄(포밍재 투입)을 실시하여 후공정에서의 알루미늄 사용량 감소, 출강실수율 향상 및 내화물 원단위를 저감하는 방법이다.The present invention is to increase the end carbon higher than the existing value in order to lower the oxygen in the steel during the manufacture of medium-carbon steel to charge the raw material with high carbon content, such as lump coke or carbonaceous material into the basket, or using a lance immediately before the tapping It is a method of reducing the amount of aluminum used in post-processing, improving the yield of tapping, and reducing the unit of refractory unit by adding charcoal (forming material input).

중탄소강은 카본규격이 0.14~0.18%의 조건에서 연속주조를 실시하며, 기존조업과 본 발명에 대해 각 공정별 카본 거동을 표 1에 나타내 비교하였다.The medium carbon steels are subjected to continuous casting under conditions of 0.14 to 0.18% of carbon standards, and the carbon behavior of each process is compared with those of the existing operations and the present invention.

중탄재의 공정별 카본추이Carbon Trends by Process of Heavy Carbon 구분division 전기로종점Electric furnace 정련로Refining furnace 연속주조Continuous casting 기존조업Existing operation 0.03~0.04%0.03-0.04% 0.04~0.18%0.04-0.18% 0.14~0.18%0.14 ~ 0.18% 본발명Invention 0.06~0.09%0.06-0.09% 0.09~0.18%0.09-0.18% 0.14~0.18%0.14 ~ 0.18%

표 1에서 보듯이 전기로 종점에서의 탄소함량을 기존 0.03~0.04 중량%의 2배이상인 0.06~0.09 중량%로 증가시켜 강중의 산소를 줄여 조업하는 것이며, 연속주조 조건에 맞는 중탄소강 탄소(0.14~0.18 중량%)는 정련로에 가탄제등을 투입하여 조정한다.As shown in Table 1, the carbon content at the end of the electric furnace is increased to 0.06 to 0.09 wt%, which is more than twice the existing 0.03 to 0.04 wt%, to reduce the oxygen in the steel, and to operate the medium carbon steel carbon (0.14 ~ 0.18% by weight) is adjusted by adding charcoal to the refinery.

본 발명은 전기로 종점카본을 상향하기 위한 것으로서 두가지 방법을 제시한다.The present invention proposes two methods for upgrading the endpoint carbon with electricity.

먼저, 장입카본(전기로내 장입된 철원에 함유된 카본)을 상향함으로써 종점카본을 상향하는 것이다.First, the terminal carbon is raised by raising the charged carbon (carbon contained in the iron source charged into the electric furnace).

전기로에 사용하는 고철에는 자체내 카본을 함유하고 있기 때문에 노내는 항상 일정량의 장입카본이 있으며, 전체 장입량의 1.0~1.5 중량%수준이다. 일반적인 전기로는 용해전에 고철과 부원료인 슬래그 조재용 생석회를 취입하는 것이 통상적이나, 본 발명은 이와 더불어 고카본 원료인 괴코크스를 함께 투입하여 장입카본을 상승시킨다.Since the scrap used in the electric furnace contains carbon in the furnace, the furnace always has a certain amount of charged carbon, which is 1.0 to 1.5% by weight of the total charged amount. In general electric furnace, it is common to blow scrap metal and slag coarse lime as a raw material before melting, but the present invention also adds high carbon raw material, coke coke, to increase charged carbon.

장입카본은 조업중 랜스에 의해 투입되는 산소에 의해 목표로 하는 종점카본에 도달하며 장입카본이 종점카본에 영향을 미친다. 동일한 조업조건인 경우 장입카본이 증가하면 종점카본이 높아지게 되며, 적정한 양의 장입카본은 조업중 산소와의 적정반응으로 슬래그 포밍조업이 양호하여 용강으로의 아크 전열효율이 높아지나, 과도한 장입카본(2.5 중량% 이상)에서는 노내 존재하는 카본량이 증가하여 슬래그를 환원시키는 효과는 있지만 환원시 흡열반응으로 용강의 온도하락 및 T-T가 급격히 증가하며, 산소와의 급격한 반응으로 용강중 보일링 현상(용강이 끓어 넘치는 현상)이 발생하여 노내 용강이 전기로 외부(슬래그 도어)로 유출되어 실수율이 감소하고, 너무 낮은 장입카본(1.5 중량% 이하)은 용강의 산화도를 증가시켜 실수율 감소 및 슬래그 점도감소로 포밍이 불량해져 아크의 전열효율이 감소하게 된다.The charge carbon reaches the target end point carbon by oxygen introduced by the lance during operation, and the charge carbon affects the end point carbon. Under the same operating conditions, the terminal carbon increases as the charged carbon increases, and the appropriate amount of charged carbon increases the arc heat transfer efficiency to molten steel due to good slag forming operation due to the proper reaction with oxygen during the operation. 2.5 wt% or more) increases the amount of carbon in the furnace to reduce slag, but the temperature decreases and TT rapidly increases due to the endothermic reaction during reduction, and the boiling phenomenon in molten steel due to the rapid reaction with oxygen. Overflow occurs), and the furnace molten steel flows out of the furnace (slag door) to reduce the error rate. Too low charged carbon (1.5 wt% or less) increases the oxidation rate of the molten steel, reducing the error rate and forming the slag viscosity. This becomes poor and the heat transfer efficiency of the arc is reduced.

따라서, 전기로에서 장입카본은 1.5~2.5 중량% 범위가 적정하며, 이를 위해서 카본 함유량이 높은 원료로 냉선이나 용선(카본함량이 4%이상) 등을 사용하고, 부원료로는 괴코크스, 포밍재, 가탄재(카본 함량이 80%이상)등의 원료 사용이 요구된다. 하기 표 2에는 장입카본에 따른 실수율 변화를 나타낸 것이다.Therefore, in the electric furnace, charged carbon is suitable in the range of 1.5 to 2.5% by weight, and for this purpose, a cold carbon or molten iron (carbon content of 4% or more) is used as a raw material having high carbon content. Use of raw materials such as peat ash (carbon content of 80% or more) is required. Table 2 shows the change in the real rate according to the charged carbon.

장입카본에 따른 실수율 비교Comparison of real rates by charged carbon 장입카본Charging Carbon 1.5%미만Less than 1.5% 1.5%이상1.5% or more 실수율(%)% Real 91.2%91.2% 91.8%91.8%

장입카본에 따른 T-T변화를 도 4에 나타냈다.The T-T change according to the charged carbon is shown in FIG. 4.

장입카본은 도 4에 나타낸 바와 같이 적정 장입카본 영역내(ⓑ)에서 실시하는 것이 조업이 양호하며, 기존의 장입카본을 상향하기 위해서 괴코크스 등의 부원료를 첨가하였다.As shown in Fig. 4, it is good to operate the charged carbon in the appropriate charged carbon region (ⓑ), and additional raw materials such as Goke coke are added to raise the existing charged carbon.

하기 표 3에는 괴코크 사용량에 따른 전기로 장입카본의 변화량을 나타냈다.Table 3 below shows the change amount of the carbon charging furnace according to the amount of Goke coke usage.

괴코크 투입량에 따른 장입카본의 변화량Changes in Charged Carbon According to the Input of Goke Coke 괴코크량장입[C]변화량(%)Coke coke amount [C] change (%) 장입량(kg)Charge amount (kg) 비고Remarks 0.2%0.2% 352352 -장입량 150톤/Ch-괴코크 카본품위 85%-Loading amount 150 tons / Ch-Go-coke carbon grade 85% 0.4%0.4% 704704 0.6%0.6% 1,0561,056 0.8%0.8% 1,4101,410 1.0%1.0% 1.7601.760

기존조업 대비 장입카본을 상향(1%수준)하기 위하여 1,500~2,000kg 정도의 괴코크를 장입(1차이상의 장입)시 바스켓이나 호퍼를 이용하여 투입하였다.In order to raise the charging carbon compared to the existing operation (1% level), 1,500 ~ 2,000kg of goose coke was charged by using basket or hopper when charging (1st or more charging).

장입카본이 증가하여 투입되는 산소량이 증가할 것으로 예상하였으나 T-T가 감소하여 투입되는 산소량이 감소하여 산소량은 큰 변화가 없었다.It was expected that the amount of oxygen introduced as the charged carbon increased, but the amount of oxygen decreased due to the decrease in the amount of oxygen introduced as the T-T decreased.

다음은 랜스에 있는 카본 투입관(8)을 이용하는 방법으로 전기로 출강전에 종점카본을 상향하는 방법이다.The following is a method of using the carbon input pipe (8) in the lance to raise the end carbon before the electric furnace tap.

일반적으로 전기로 조업에서 산소와 카본은 붕락기(고철이 80%정도 녹은상태; Melt Down) 이전에는 주로 산소를 이용하여 고철을 용해하고, 붕락기 이후에는 산소와 카본을 동시에 사용하여 슬래그 포밍조업을 한다.In general, in the furnace operation, oxygen and carbon are used to dissolve scrap metal using oxygen before the collapsed phase (80% molten iron; Melt Down) and slag forming operation using oxygen and carbon simultaneously after the collapsed phase. Do it.

이러한 슬래그 포밍기는 고철내 존재하는 장입카본이 거의 종점목표치 수준( 0.04%수준)에 달한 상태이며, 투입하는 카본과 산소는 반응적으로 평형이 유지되어 용강내 카본의 변화량은 거의 없게 된다.The slag forming machine has a state where the charged carbon existing in the scrap metal reaches the final target level (0.04% level), and the injected carbon and oxygen are reactively balanced, so that there is almost no change in carbon in the molten steel.

이러한 슬래그 포밍조업 이후 용강이 출강할 수 있는 온도에 도달하면, 랜스에 부착된 카본투입관(8)을 이용하여 용강으로 카본(포밍재)을 투입하여 용강내 카본의 함량을 상승시킨다. 이때 투입되는 카본에 의한 용강의 침탄시간을 단축하기 위하여 산소는 사용하지 않는다.After the slag forming operation, when the molten steel reaches a temperature at which the steel can be pulled out, the carbon (forming material) is introduced into the molten steel using the carbon injection tube 8 attached to the lance to increase the carbon content in the molten steel. At this time, oxygen is not used to shorten the carburizing time of molten steel by the carbon injected.

도 4에서 구간 ⓐ는 랜스(9)에 의해 산소와 카본이 동시에 취입되는 구간이며, 구간 ⓑ는 카본만 단독으로 투입되는 구간이다. 전기로 종점카본 상향방법은 조업구간 ⓑ에서 카본투입관(8)을 이용하여 용강중에 카본을 투입하여 용강에 함유된 카본의 함량을 높이는 방법이다.In FIG. 4, section ⓐ is a section in which oxygen and carbon are blown at the same time by the lance 9, and section ⓑ is a section in which only carbon is added alone. Electric furnace endpoint carbon up method is to increase the content of carbon contained in the molten steel by injecting carbon into the molten steel using the carbon input pipe (8) in the operating section ⓑ.

도 6은 본 발명에 따른 포밍제 투입에 의한 종점탄소를 상향시키는 방법의 개념도이고, 이때 용강의 카본을 상승시키기 위한 포밍제 투입량을 표 4에 나타냈다.6 is a conceptual diagram of a method of raising the end point carbon by the input of the foaming agent according to the present invention, wherein the input amount of the foaming agent for raising the carbon of the molten steel is shown in Table 4.

포밍재 투입량에 따른 강중 카본의 변화량Changes in Carbon in Steel According to Forming Material Input 포밍제량[C]변화량(%)Forming agent amount [C] change (%) 투입량(kg)Input (kg) 0.02%0.02% 3333 0.04%0.04% 6767 0.06%0.06% 100100 0.08%0.08% 134134 0.10%0.10% 167167

상기 표 4는 포밍제 카본함량이 90%이고, 130톤 전기로(용강량 150톤)에서 실시하였다.Table 4 shows that the carbon content of the foaming agent is 90%, and was performed in a 130 ton electric furnace (150 tons of steel).

상기 두가지 방법을 통하여 전기로내 용강에서의 산소가 500~700ppm 감소하였으며, 종점카본은 0.04~0.05% 상승하였다.Through these two methods, oxygen in the molten steel in the furnace was reduced by 500 ~ 700ppm, the end point carbon was increased by 0.04 ~ 0.05%.

도 7은 본 발명과 종래방법에 따른 조업실적 차이를 비교하여 나타낸 것으로서, (가)는 종래의 중탄소강 제조방법시 실적이며, (나)는 본 발명에 따른 조업실적을 나타낸 것이다.Figure 7 shows a comparison of the results of the operation according to the present invention and the conventional method, (A) is the performance in the conventional method of manufacturing a medium carbon steel, (B) shows the operation results according to the present invention.

전기로 종점카본 상향에 의한 종점산소 감소로 다음 표 5와 같은 조업결과를 얻었다.Operational results as shown in the following table 5 were obtained due to the decrease of the end point oxygen due to the uplink end point of the electric furnace.

항목Item 종래방법Conventional method 본발명Invention 종점카본(전기로)Terminal Carbon (Electric) 0.030~0.040%0.030-0.040% 0.070~0.090%0.070-0.090% 종점산소(전기로)End oxygen (electric furnace) 900~1500ppm900-1500 ppm 300~600ppm300 ~ 600ppm 출강실수율Attendance rate 91.2%91.2% 91.8%91.8% Al 원단위Al unit 4.5kg/ts4.5kg / ts 3.3kg/ts3.3kg / ts 내화물 원단위Refractory unit 17.2kg/ts17.2kg / ts 11.8kg/ts11.8kg / ts 소강산소(턴디쉬)Sogang Oxygen (Tundish) 31ppm31 ppm 29ppm29 ppm

상기 표 5에서와 같이 본 발명의 경우 종래 전기로의 조업방법에 비하여 용강 및 슬래그중 산화도(산소)가 감소하여 Al 및 내화물 원단위가 감소하였으며, 개재물을 조장하는 용존산소가 감소함으로써 용강품질이 향상되었고, 또한 실수율이 증가하여 생산성이 크게 향상되었다.As shown in Table 5, in the present invention, the degree of oxidation (oxygen) in molten steel and slag is reduced compared to the conventional method of operating an electric furnace, thereby reducing Al and refractory raw units, and improving dissolved steel quality by decreasing dissolved oxygen that promotes inclusions. In addition, the error rate was increased, which greatly improved productivity.

상기한 바와 같이 본 발명 전기로에서 종점 카본을 상향시키는 방법에 의하면 중탄소강 생산시 괴코크스나 냉선등의 장입이나 출강전에 랜스를 이용 포밍제를 투입하여 전기로 종점카본을 상향시킴으로써 용강의 품질향상과 내화물과 알루미늄 원단위 저감 및 출강실수율 향상으로 생산성을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the method of elevating the end point carbon in the electric furnace of the present invention, the quality of the molten steel is improved by inputting a forming agent using a lance before charging or tapping the lump coke or cold wire during the production of medium carbon steel. There is an advantage that can increase the productivity by reducing the refractory and aluminum unit and improving the room yield.

Claims (1)

전기로를 이용하는 미니밀 프로세스에서의 중탄소강을 제조하는 조업방법에 있어서, 종점카본을 상향하기 위하여 원료 장입시 1.5∼2.5 중량 %의 카본을 전기로 내에 투입하여 장입카본을 상향하거나 또는 출강 직전에 0.07∼0.09 중량 %의 카본을 전기로 내에 투입하여 강중의 카본을 상향하여 중탄소강을 제조하는 것을 특징으로 하는 전기로에서 종점 카본을 상향시키는 방법.In the operation method for manufacturing medium-carbon steel in the mini mill process using an electric furnace, in order to raise the end point carbon, 1.5-2.5% by weight of carbon is introduced into the electric furnace when charging raw materials to raise the charged carbon or 0.07 to Method of raising the end point carbon in the electric furnace, characterized in that to produce a medium-carbon steel by adding 0.09% by weight of carbon in the electric furnace to raise the carbon in the steel.
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