KR100455977B1 - 레이들 정련 장치 및 이 장치를 사용하는 레이들 정련 방법 - Google Patents

레이들 정련 장치 및 이 장치를 사용하는 레이들 정련 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 챔버 내의 스컬(skull) 부착을 억제하고, 용융된 강의 교반, 슬래그(slag)의 성질개선(reforming), 가스 제거를 양호한 효율로 수행하는 레이들 정련 장치 및 이를 사용하는 레이들 정련 방법을 제공하는 것이다.
진공·감압 탱크(2)를 레이들(1)의 상부에 직접 연결(coupling)하여, 레이들 내에 불활성 가스에 의한 교반 가스(6)를 불어넣어 용융된 강의 정련을 행하는 장치에 있어서, 진공·감압 탱크(2) 축의 내경을 레이들 상단부의 내경 이하로 하고 또한, 레이들 내에 불어넣는 교반 가스(6)에 의해 발생하는 용융된 강의 탕(湯)면의 돌출부(7)의 투영 단면 직경(D) 이상으로 한다.

Description

레이들 정련 장치 및 이 장치를 사용하는 레이들 정련 방법{Ladle refining device and ladle refining method using it}
요즈음, 강재에 대한 품질 요구는 그 이용 기술의 고도화, 다양화와 함께 엄격해져서, 고순도 강 제조의 필요가 더욱 높아지고 있다. 이와 같은 고순도 강 제조의 요구에 대해 제강 공정에서는 용선(鎔銑)의 예비처리 설비 또는 2차 정련 설비의 확충을 도모하고 있다. 특히 2차 정련 설비로서는 용융된 강의 가스 제거(degas), 개재물 제거(inclusion removal)를 목적으로 하여, RH, DH 등의 진공 정련 설비, LF로 대표되는 아크 가열 슬래그 정련 설비 등이 일반적이고, 베어링 강 등의 고순도(high purity)의 강을 제조하는 경우에는 필요에 따라 LF와 RH 등을 병용하여 처리하는 프로세스도 일반적으로 행해지고 있다.
그러나, RH 진공 정련 설비와 같은 레이들 내의 용융된 강에 침지 관(immersion tube)을 삽입하여, 해당 침지 관으로부터 진공 챔버 내에 용융된 강을 흡인하여 진공 정련 처리를 행하는 설비에서는, 레이들 내의 용융된 강의 교반력이 작고, 침지 관의 외측의 용융된 강의 표면에 존재하는 슬래그의 교반이 불충분하므로 충분한 슬래그 성질 개선을 행할 수 없어, 산화도가 높은 슬래그에 의해 용융된 강이 재산화되는 것, 더욱이 진공 챔버 내에 부착된 스컬(skull) 중의 산화철이 진공 챔버 내의 용융된 강과 반응하여 용융된 강이 재산화되는 것 등의 이유로부터 개재물 제거 정련 능력에 한계가 있다. 또한, 슬래그에 의한 재산화에 의한 용융된 강의 청정도의 악화를 피하기 위해, LF 설비 등을 병용하여 슬래그의 산화도를 저감하는 방법이 일반적으로 행해지고 있지만, 이 방법에 대해서는 처리 공정 시간의 연장 및 이에 따른 열손실·내화물 손상 등의 비용 증가가 과제이다.
이와 같은 관점으로부터 종래 기술로서 레이들 내의 용융된 강의 표면을 직접 감압하여, 진공하에서 슬래그와 용융된 강의 반응을 효율적으로 행하는 방법으로서 VOD법, VAD법, SS-VOD 법 등이 개발되어 왔다. 레이들 내의 용융된 강의 표면을 직접 감압하기 위한 수단으로서, 레이들 전체가 수용될 수 있는 감압용기 내에 레이들을 수용하여 레이들 전체를 감압하는 방법과, 레이들 자체를 하부 감압조로서 이용하고 레이들의 상부에 상부 감압조를 밀착시켜 레이들 내의 용융된 강의 표면을 감압하는 방법이 있다. 이들 중 어느 방법도, 설비가 복잡하며 또한 그 구조상의 제약 때문에 용융된 강 또는 슬래그의 비산(splash)을 회피하기 위한 교반 가스를 대량으로 흐르게 할 수 없다는 문제가 있고, 생산성·설비비·유지보수의 면 때문에 널리 보급될 수 없다는 것이 현상태이다.
이러한 관점으로부터 레이들 전체가 수용할 수 있는 진공·감압 용기 내에 레이들을 수용하여 레이들 전체를 감압하는 방법을 개량한 발명으로서, 진공 챔버 내에 충분히 큰 프리 보드(free board)를 갖는 내부 관(inner tube)을 설치하고, 진공처리시의 용융된 강의 비산·슬래그 포밍(slag foaming)에 대응할 수 있고, 처리시간을 단축하는 방법이 일본 특개평9-111331호 공보에 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은 진공용기가 상하로 분할되고, 진공 챔버의 내경이 레이들 상단부의 외형보다 크고, 레이들 전체를 진공 챔버 내부에 배치하여 정련을 행하는 방식이고, 내부 관의 하단부를 레이들 상단부에 밀착 또는 레이들 내의 슬래그 및 용융된 강에 침지시키는 구조이기 때문에, 진공하에서의 정련시 용융된 강의 비산으로 인한 스컬에 의한 내부 관의 착탈이 불가능함 또는 레이들 내에 침지되는 경우에 스컬에 의한 용융된 강의 오염이 염려된다. 또한 처리시간이 연장되는 경우에 용융된 강의 온도를 확보하는데 문제가 있다.
레이들 자체를 하부 감압 챔버로서 이용하여, 레이들 상부에 상부 감압 챔버를 밀착시켜 레이들 내의 용융된 강의 표면을 감압하는 방법으로서, [재료와 프로세스 Vol.3, No.1, 1990 p250](사단법인 일본 철강협회 발행)에서는 레이들 상부에 내부 덮개(inner lid)를 설치하고 레이들 바닥으로부터 불어넣어지는 가스에 의해 용융된 강의 표면에 발생하는 스플래시(splash)가 직접 레이들과 상부 감압 챔버의 밀착부(레이들 밀봉 부분)에 비산하는 것을 방지하는 동시에, 레이들 상부에는 차폐판(shielding board)을 설치하여, 스플래시가 상기 내부 덮개의 상부를 넘어 레이들 밀봉 부분에 비산하는 것을 방지하고 있다. 그러나, 이 방법에서는 용융된 강의 비산에 의한 스컬에 의해 내부 덮개의 착탈이 불가능하게 되는 문제가 있고, 또한 차폐판에도 용융된 강이 부착하기 때문에 차폐판 자체의 내화물 비용이 문제가 된다. 더욱이 매번 진공처리할 때마다 내부 덮개와 차폐판을 착탈하기 때문에 작업성이 악화된다는 문제도 있다.
본 발명은 용융된 강(molten steel)의 2차 정련공정에서 레이들 정련 장치 및 레이들 정련 방법에 대한 것이다.
도 1은 본 발명의 장치의 실시예의 단면도.
도 2는 본 발명의 장치의 진공 덮개 내부에 원통부를 설치한 경우의 단면도.
도 3은 본 발명의 장치에 가열용 버너를 설치한 단면도.
도 4는 본 발명의 장치를 사용하여 용융된 강의 정련을 행하는 경우의 레이들 내의 슬래그 두께 H와 용융된 강의 배쓰 깊이 X의 비(H/X)와 각종 정련 효율의 관계를 도시하는 도면.
도 5는 베어링 강의 제품 T.O에서 종래기술의 방법과 본 발명에 의한 방법의 비교도.
도 6은 본 발명의 장치에서 진공·감압 챔버 내벽의 내화물 온도와 스컬 부착 두께를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 장치를 이용하여 Al을 포함하는 용융된 강에 산소를 불어 넣은 경우의 챔버 내의 압력과 스플래시 도달 높이를 도시한 도면.
본 발명은 상기 종래기술의 방법의 문제점을 용이하게 해결할 수 있는 레이들 정련장치 및 이를 이용한 레이들 정련 방법을 제공하는 것이다. 즉, 본 발명은 종래의 레이들 정련 방법에서 과제가 된 용융된 강의 비산에 의한 스컬 부착을 억제하는 것에 의해 조업장해(操業障害), 용융된 강의 오염을 근본적으로 개선하면서, 용융된 강의 교반, 슬래그의 성질 개선, 가스 제거를 효율적으로 수행하는 것에 의해, 고순도강을 효율적으로 제조할 수 있고, 더욱이 대폭적으로 내열성(thermal tolerance)을 개선할 수 있는 레이들 정련 장치 및 레이들 정련 방법이다.
본 발명은 아래쪽에 레이들 내의 용융된 강(4)에 침지되는 침지 관을 갖지 않는 진공·감압 챔버(2)를 레이들(1)의 상부에 직접 연결하여 챔버 내를 감압하고, 레이들 내에 불활성 가스를 불어넣어 레이들 내의 용융된 강을 교반하고, 레이들 내의 용융된 강의 정련을 행하는 장치에 있어서, 레이들 상부와 진공·감압 챔버는 밀착되는 밀봉 구조로 하고, 진공·감압 챔버는 축(shaft)부를 갖고, 해당 축부의 내경이 레이들 상단부의 내경보다 작고, 레이들 내에 불어넣어지는 교반 가스에 의해 발생하는 레이들 내의 용융된 강의 탕면(湯面)에서 상승하는 돌출부(7:bulging portion)의 투영단면의 직경 이상이고, 진공·감압 챔버(2)의 상부까지의 높이가 레이들 내의 용융된 강의 탕면으로부터 5m 이상인 것을 특징으로 하는 진공·감압 정련 장치이다.
또한, 진공·감압 챔버(2) 하단에 원통부(9; cylindrical appendage)를 설치하고, 해당 원통부는 레이들 내의 용융된 강의 돌출부의 투영단면의 직경 이상의 내경을 갖고, 또한 레이들 상단의 내경 이하의 외경을 갖고, 해당 원통부의 하단 위치가 레이들(1)의 상단보다 아래쪽이고 또한 레이들 내의 용융된 강에 침지되지 않는 것을 특징으로 하는 진공·감압 장치이다.
또한, 본 발명은 진공·감압 챔버(2) 내에 그 하단으로부터 연료 및 산소 가스를 연소시켜 화염을 분출하는 버너(10; burner)를 설치하고, 용융된 강(4)의 가열 및 진공·감압 챔버 내의 보온을 행할 수 있는 진공·감압 장치이다. 또한, 해당 가열 버너(10)의 하단으로부터 분출되는 화염에 의해 해당 진공·감압 챔버의 내벽의 온도를 연속 사용중의 상태에서 1000℃ 이상으로 항시 유지하는 것을 특징으로 하는 상기 진공·감압 장치를 이용하는 정련 방법이다.
다음에, 본 발명은 해당 진공 정련 장치를 적용하는 경우에, 레이들 내의 용융된 강의 탕면 상의 슬래그 양을 하기의 조건을 만족하도록 정련하는 것을 특징으로 하는 레이들 정련 방법이다.
H: 레이들 내의 슬래그 두께
X: 레이들 내의 용융된 강의 배쓰(bath)의 깊이
또한, 용융된 강 중에 Al을 첨가하고, 산소 가스를 공급하는 것으로 첨가된 Al을 연소시켜, 용융된 강의 온도 상승을 행할 때에, 진공·감압 챔버 내의 압력을 760 Torr 내지 500 Torr 로 하는 것을 특징으로 하는 레이들 정련 방법이다.
하기에, 도면에 근거하여 실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 레이들 정련 장치의 구체적인 예이다. 상기 장치는 레이들(1) 및 진공·감압 챔버(2)로 구성되고, 레이들은 바닥에 교반 가스를 불어넣는 장치(3)를 구비한다. 본 발명에서는 레이들 내의 용융된 강(4)의 교반 방법에 대해서는 한정하지 않는다. 진공·감압 챔버의 축부의 내경은 레이들 상단부의 내경보다 작고 레이들 내의 용융된 강의 탕면에서 상승하는 돌출부(7)의 투영 단면의 직경(D) 이상인 구조이다. 여기서, 용융된 강의 탕면에서 상승하는 돌출부의 투영 단면의 직경은 레이들 바닥으로부터 교반 가스를 불어넣는 것을 행하는 경우에는 이하의 수학식 2로 표현할 수 있다.
D: 탕면의 돌출부의 투영 단면의 직경,
Y: 가스를 불어넣는 플러그의 직경,
X: 레이들 내의 용융된 강의 배쓰(bath)의 깊이.
레이들 상부와 진공·감압 층은 밀착되고, 필요한 진공도가 유지될 수 있는 밀봉 구조를 실시한다. 레이들 바닥으로부터 교반 가스(6)를 불어 넣고, 진공·감압 챔버 내를 상압 또는 진공상태로 용융된 강을 교반한다. 고 진공하에서는 용융된 강의 탕면이 위쪽으로 돌출하고, 용융된 강 및 슬래그(5)의 비산이 발생하지만, 본 발명의 장치에서는 진공·감압 챔버의 축부 내경이 레이들 상단부 내경보다도 작기 때문에, 종래의 VOD에서 문제였던 레이들과 진공·감압 챔버 밀봉부로의 용융된 강 및 슬래그의 비산에 의한 악영향을 최소한으로 할 수 있다. 스플래시에 의한 용융된 강 및 슬래그의 비산은 용융된 강의 탕면의 돌출부(7)로부터 우선 위쪽으로 향해 비산하고, 다음에 아래쪽으로 방향을 바꾸어 레이들 밀봉부에 도달한다. 본 발명에서는 레이들의 상부에 레이들 상단부 내경보다도 작은 내경을 갖는 진공·감압 챔버 축부가 존재하므로, 위쪽으로 비산하는 비말(飛沫)은 해당 진공·감압 챔버 축부의 내면에 충돌하여, 그대로 레이들 내의 용융된 강의 표면에 낙하한다. 그러므로, 비말이 레이들 밀봉부까지 도달하지 않는다. 또한, 차폐판을 사용하는 경우 스플래시의 대부분은 차폐판에 충돌하여 그 중의 일부가 차폐판 표면에서 응고하여 부착되어 스컬로 되지만, 본 발명에서는 차폐판을 사용하지 않으므로, 이러한 현상이 없고, 또한, 내경이 작은 진공·감압 챔버 형상의 경우, 내면 온도를 고온으로 유지하는 것이 용이하므로, 진공·감압 챔버 축부에 충돌한 스플래시가 응고하여 스컬로 성장하는 속도도 매우 작아 산출율 손실(yield loss)도 작다. 진공·감압 챔버 축부의 직경이 작은 형상에 의해 배기용적이 작기 때문에 진공도달까지의 초기 배기시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 차폐판 설치 등의 번잡한 작업 및 코스트 악화가 없다. 여기서, 진공·감압 챔버 축부의 내경을 용융된 강의 탕면에서 상승하는 돌출부의 투영 단면의 직경 이상으로 한 이유는, 용융된 강 및 슬래그 비산이 주로 용융된 강의 탕면의 돌출부로부터 발생하기 때문이다.
또한, 도 2에는 청구범위 1항에 기재된 본 발명의 진공·감압 챔버 하부에 하단 위치가 레이들 상단보다 아래쪽으로 또한 레이들 내의 용융된 강(4) 및 슬래그(5)에 침지되지 않는 원통부(9)를 설치한 예를 나타낸다. 이 원통부(9)는 레이들 내의 용융된 강의 돌출부(7)의 투영단면의 직경 이상의 내경을 갖고, 또한 레이들 상단의 내경 이하의 외경을 갖고 있는, 내화물을 사용하여 제조, 또는 금속 코어의 표면을 내화물로 피복하여 제조한다. 이 원통부(9)를 갖는 경우, 도 1에 도시된 방식에 대해 레이들과 진공·감압 챔버 밀봉부로의 용융된 강 및 슬래그의 비산의 악영향을 작게 할 수 있고, 레이들의 프리 보드(free board)의 용적의 저감에 의한 생산성(t/CH)의 향상이나, 용융된 강 내로 불어넣는 가스량 증대에 의해 정련 효과를 더 향상시키는 것을 도모할 수 있다. 여기서 원통부(9)를 슬래그(5) 또는 용융된 강(4)에 침지시키지 않는 이유로서는, 이 원통부 하단이 레이들 상단부 이하이면 충분한 효과를 발휘할 수 있고, 한편 침지되는 것에 의해 내화물 비용의 악화를 초래하기 때문이다. 또한 고순도강 제조의 관점으로부터도, 레이들 내의 용융된 강의 표면의 슬래그 전체를 교반하여 슬래그(5)와 용융된 강(4)의 충분한 반응에 의한 슬래그 성질 개선이 일어나는 것이 바람직하고, 침지 방식에서는 침지 관 외부의 교반력이 작아 슬래그의 성질 개선이 불충분하게 되기 때문에 비침지 방식이 유리하다.
레이들(1)과 진공·감압 챔버의 사이의 밀봉 방법으로서는 본 발명에서는 특히 한정되지 않지만, 레이들의 프리 보드 높이가 불충분한 경우나 밀봉 부분으로의 레이들 내의 용융된 강 또는 슬래그의 유출이 발생하는 경우 등의 내열성을 고려하여 바람직하게는 석면 또는 금속 Al 등, 내열성이 우수한 밀봉재를 사용한다. 고무계 밀봉재를 사용하는 경우에는 레이들 측에 석면 등을 사용한 2중 밀봉으로 하는 등의 내열 처리를 강구하는 것이 바람직하다. 또한 밀봉 위치는 레이들 상단에 한정되지 않고, 밀봉 위치를 레이들의 외측에서 레이들 상단으로부터 약간 낮은 위치로 하여, 용융된 강으로부터의 복사열을 밀봉 부재가 직접 받는 것을 회피하는 구조로 하여도 좋고, 이러한 구조도 본 발명에 포함된다.
진공·감압 챔버(2)는 진공 처리 중의 용융된 강 및 슬래그 비산에 대해 충분한 높이를 갖는 것이 바람직하고, 본 발명에서는 진공·감압 챔버높이를 5m 이상으로 규정하고 있다. 진공·감압 챔버 높이가 5m보다 낮은 경우에는, 진공·감압 챔버 천장으로의 스컬 부착이나 진공·감압 챔버 축부의 폐쇄, 배기 덕트로의 스컬진입이 발생하여, 현저한 생산효율의 악화나 설비유지비용의 증대를 초래한다. 진공·감압 챔버 높이의 상한에 대해서는 특히 규정하지 않지만, 과도하게 높은 경우에는 배기 용적의 증대에 의한 초기 배기 시간의 증가를 일으키므로 주의가 필요하다.
도 3은 진공·감압 챔버 내에 연료 가스와 산소 가스를 분출하여, 연소시키는 가열 버너(10)를 배치한 예를 도시한다. 해당 버너(10)에 의해 진공·감압 챔버 내의 내화물을 처리중 및 비 처리중에 가열하여, 챔버 내의 내화물의 온도를 항상 고온 상태로 유지하는 것에 의해 챔버 내의 내화물로의 스컬 부착을 보다 한층 억제하고, 스컬 부착에 의한 용융된 강의 오염이나 상이한 종류의 강을 연속처리시의 제약을 회피하고, 스컬 제거로 인한 생산성의 저하를 피할 수 있다. 여기서 충분한 스컬 부착 방지 효과를 얻기 위해서는, 챔버 내벽의 내화물 온도를 항상 1000℃ 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 가열 버너에 의해 진공·감압 챔버 내를 처리중 및 비 처리중에 항상 고온으로 가열함으로써 처리중의 용융된 강의 온도의 하강을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 장치를 사용하여 용융된 강의 정련을 행하는 경우, 레이들 내의 용융된 강의 탕면 상의 슬래그 량을 하기의 수학식으로 조정하는 것에 의해, 양호한 효율의 정련을 행할 수 있다.
H: 레이들 내의 슬래그 두께
X: 레이들 내의 용융된 강의 배쓰(bath)의 깊이
여기서 H/X의 범위를 한정하고 있는 이유는 이하에 설명하는 바와 같다. 슬래그 두께가 두껍고 H/X의 값이 0.025 이상인 경우에는 진공 정련 중에서도 용융된 강의 표면이 슬래그로 덮히고, 진공하에 노출되는 용융된 강의 표면적이 적기 때문에 충분한 탈수소 효율을 얻을 수 없다. 한편, 슬래그 두께가 얇고 H/X의 값이 0.010 이하인 경우에는 슬래그와 용융된 강의 접촉면적이 작게 되어 슬래그의 개재물(inclusion) 흡착력이 저하되어, 충분한 탈수소 효율을 얻을 수 없다. 따라서, 고순도강의 정련에 있어서는 슬래그 두께를 상기 범위 내로 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 장치에서는 챔버 상부에 배치한 가열 버너(7)에 의해 산소만을 공급하여 용융된 강 중의 Al을 연소시켜, 그 반응열에 의해 용융된 강의 가열을 행할 수 있다. 그런데, 종래의 RH 산소 탑 블로잉 법(RH oxygen top blowing method)에서는 용융된 강을 반응 챔버 내에 도입하기 위해 적어도 200 torr 이하의 챔버 내 압력으로 하는 것이 필요하고, 이 때문에 감압하에서 체적이 증대된 산소 가스가 용융된 강을 비산시키고, 또는 산소와 용융된 강 중의 탄소와의 반응에 의해 생성된 CO 가스가 용융된 강을 비산시키는 것에 의해 스플래시 발생이 큰 문제가 있다. 여기서, 본 발명의 장치에서는, 산소를 용융된 강에 공급하는 처리를 행하는 경우의 챔버 내 압력은 대기압 이하로 하면 가능하기 때문에, 500 torr 이상 760 torr 이하의 챔버 내 압력에서 산소 탑 블로잉에 의한 Al 가열을 행하여 스플래시 발생을 최소한으로 억제할 수 있다. 챔버 내 압력을 760 torr 이하로 한 것은, 챔버 내가 대기압 이상의 가압 상태로 되는 것에 의해, 진공 밀봉 부분으로의챔버 내 고온 가스를 불어내는 것에 의해 밀봉재의 소손(燒損)이 발생하기 때문이다.
또한, 본 발명의 장치에서는, 필요에 따라 Ca 등 증기압이 높은 원소를 외피(steel cover)로 피복한 와이어를 이용하여 첨가하는 와이어 첨가장치를 구비하는 것도 가능하고, 이 와이어 첨가장치를 행하는 경우에는, 진공·감압 정련 후에 이어서 대기압에서 행하는 것이 바람직하다.
실시예
전환로(converter)에서 탈탄 정련 후, 강이 나올 때 각 합금의 순수한 분량으로 환산하여 Mn 합금 6.8kg/t, Si 합금 2.7kg/t, 알루미늄 0.45kg/t를 첨가하고, 또한 슬래그 조성 조절을 위해 CaO 3.0kg/t를 첨가한 용융된 강에 대해, 도 3에 도시된 본 발명의 장치를 이용하여 정련을 행하여, 종래의 RH 처리와의 비교를 하였다. 표 1에 본 발명의 예의 제조 조건 및 제조 결과를 나타내고, 표 2에 비교예의 제조 조건 및 제조 결과를 나타내었다.
처리후의 수소의 값은 본 발명의 예, 비교예 모두 동등하게 양호한 레벨이다. 처리후 산소는 비교예가 18ppm인 것에 대해 본 발명의 예는 8ppm으로 매우 양호한 결과이었다. 처리후 슬래그 성분은 T.Fe가, 비교예는 1.40%로 높은 값인 것에 반하여, 본 발명의 예는 레이들 중의 슬래그와 용융된 강의 반응이 충분히 진행되어 T.Fe가 0.24%로 매우 낮은 값으로 실현될 수 있고, 그러므로 슬래그 산화도가 저하되어 용융된 강 중의 산소 농도를 저하시킬 수 있다. 본 발명의 장치를 이용하는 것에 의해, 종래기술의 RH법과 동등한 낮은 수소 함량 레벨을 달성하면서 또한 종래보다도 순도가 높은 고순도강을 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명의 장치를 이용하여 진공 정련을 행한 경우의 레이들 내의 슬래그 두께 H와 용융된 강 배쓰 깊이 X의 비(H/X)와 탈수소 효율 및 탈산소 효율의 관계를 나타내는 도면이다. H/X > 0.025의 영역에서는 용융된 강의 표면이 진공 처리중에서도 슬래그로 덮힌 상태로 되고, 진공에 노출된 용융된 강의 표면적이 적기 때문에 충분한 탈수소 효율을 얻지 못한다. 또한, H/X < 0.010%의 영역에서는 슬래그 양이 적어 슬래그와 용융된 강의 충분한 반응 표면적을 얻지 못하기 때문에, 충분한 탈산소 효율을 얻을 수 없다.
도 5는 베어링 강에 대해서, 종래의 고순도강을 얻기 위해 사용되고 있는 LF-RH법과 본 발명의 장치를 사용하여 정련을 행한 경우의 제품 전체 산소를 비교한 것이다. 본 발명의 장치를 사용하는 것에 의해, 베어링 강과 같은 고급 강의 제조에서도 종래에 비해 동등한 것 이상의 고순도를 얻을 수 있고, 또한 LF 공정을 생략하여 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
도 6은 도 3의 장치에 대해, 챔버 내의 가열 버너의 효과를 나타낸 도면이다. 챔버 내의 가열 버너를 이용하여 진공·감압 챔버 내벽의 내화물 온도를 1000℃ 이상으로 유지하는 것에 의해, 현저하게 스컬 부착량을 저감시킬 수 있다.
도 7은 도 3의 장치를 이용하여 용융된 강에 가열 버너를 통해 산소만을 공급하여, 용융된 강 중의 Al을 연소시켜 용융된 강을 가열하는 처리를 수행하는 경우에, 챔버 내의 압력과 스플래시 도달 높이의 관계를 나타낸 도면이다. 챔버 내의 압력을 500 torr 이상으로 하는 것에 의해, 종래의 RH와 비교하여 스플래시 도달 높이를 저감시킬 수 있고, 챔버 내의 스컬 부착량을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 장치 및 이를 이용하는 정련 방법에 의해, 종래의 레이들 정련 방법에서 문제로 된 레이들 밀봉 부분으로의 용융된 강의 비산에 의한 악영향을 회피할 수 있는 동시에, 챔버 내의 스컬 부착량을 저감시키고, 처리 중의 용융된 강의 온도 하강을 저감시킬 수 있다. 또한, 고순도가 요구되는 강의 제조에 있어서, 슬래그의 산화도를 저하시켜 슬래그의 성질을 개선하는 공정과 가스 제거 공정을 동일한 정련장치에서 행하여 제조공정의 효율이 높아질 수 있다.

Claims (6)

  1. 아래쪽에 레이들(ladle) 내의 용융된 강에 잠기는 침지 관(immersion tube)을 갖지 않은 진공·감압 챔버를 레이들의 상부에 직접 연결하여 챔버 내를 감압하고, 레이들 내에 불활성 가스를 불어 넣는 것에 의해 레이들 내의 용융된 강을 교반하고, 레이들 내의 용융된 강의 정련을 행하기 위한 장치에 있어서,
    레이들 상부와 진공·감압 챔버는 밀착되어 밀봉 구조를 이루고, 진공·감압 챔버는 축 부분을 갖고, 상기 축 부분의 내경이 레이들 상단부의 내경보다 작고, 레이들 내에 불어넣는 교반 가스에 의해 발생하는 레이들 내의 용융된 강의 탕면(湯面)에서 상승하는 돌출부의 투영 단면의 직경 이상이고, 진공·감압 챔버의 상부까지의 높이가 레이들 내의 용융된 강의 탕면으로부터 5m 이상인 것을 특징으로 하는 진공·감압 정련장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    진공·감압 챔버 하부에 원통부를 설치하고, 해당 원통부는 레이들 내의 용융된 강의 돌출부의 투영 단면의 직경 이상인 내경을 갖고, 또한 레이들 상단의 내경 이하인 외경을 가지며, 해당 원통부의 하단 위치가 레이들 상단보다 아래쪽이고 또한 레이들 내의 용융된 강에 잠기지 않는 것을 특징으로 하는 진공·감압 정련장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    진공·감압 챔버 내에 그 하단으로부터 연료 및 산소 가스를 연소시켜 화염을 분출하는 버너(burner)를 배치한 것을 특징으로 하는 진공·감압 정련장치.
  4. 레이들의 용융된 강의 탕면 상의 슬래그의 양을 하기의 조건을 만족하도록 조정하는 것을 특징으로 하는 청구범위 제 1 항에 기재된 진공·감압 정련장치를 사용하는 진공·감압 정련방법.
    0.010 ≤ H/X ≤ 0.025
    H; 레이들 내의 슬래그 두께
    X; 레이들 내의 용융된 강의 배쓰(bath)의 깊이
  5. 진공·감압 챔버 내에 배치된 버너의 하단으로부터 분출되는 화염에 의해 진공·감압 챔버 내벽의 온도를 연속사용중의 상태에서 1000℃이상으로 항상 유지하는 것을 특징으로 하는 청구범위 제 3항에 기재된 진공·감압 정련장치를 사용하는 진공·감압 정련방법.
  6. 용융된 강 중에 Al을 첨가하고 산소 가스를 공급하는 것으로 첨가된 Al을 연소시켜 용융된 강의 온도를 상승시키는 경우에, 진공·감압 챔버 내의 압력을 760 Torr 내지 500 Torr로 하는 것을 특징으로 하는 청구범위 제 1 항에 기재된 진공·감압 정련장치를 사용하는 진공·감압 정련방법.
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