KR100627468B1

KR100627468B1 - 용강의 저취 교반방법

Info

Publication number: KR100627468B1
Application number: KR1020000026743A
Authority: KR
Inventors: 김상현
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2006-09-22
Also published as: KR20010105802A

Abstract

본 발명은 용강이 수강된 전기로 및 래들 퍼네이스(LF)등과 같은 용기의 저부에서 교반가스를 취입하여 용강을 교반하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 용강이 수강된 용기의 저부에서 교반가스를 취입하여 용강을 교반하는 방법에 있어서, 교반가스로서 일산화탄소가스(CO)를 함유하는 가스를 사용하여 교반력을 확보함과 동시에 CO가스의 2차연소에 의한 용강의 온도상승을 가져올 수 있는 용강의 저취교반방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 용강이 수강된 용기의 저부에서 교반가스를 취입하여 용강을 교반하는 방법에 있어서,

상기 교반가스로 CO 가스: 50-90%, 및 Ar, N₂ 및 CO₂로 이루어진 가스그룹으로부터 선택된 적어도 1종: 10-50%를 혼합 또는 분리하여 취입하는 용강의 저취 교반방법을 그 요지로 한다.

용강, 저취, 교반, 교반가스, CO 가스, Ar가스

Description

용강의 저취 교반방법{Method for Bottom Bubbling Molten steel}

본 발명은 용강이 수강된 전기로, 래들 퍼네이스(LF, Ladle Furnace) 및 브이티디(VTD, Vacuum Tank Degasser)등과 같은 용기의 저부에서 교반가스를 취입하여 용강을 교반하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교반가스로서 일산화탄소가스(CO)를 함유하는 가스를 사용하여 용강을 교반하는 방법에 관한 것이다.

통상, 용강이 수강된 전기로 및 래들 퍼네이스(LF)등과 같은 용기의 저부에서 교반가스를 취입하여 용강을 교반할 때, 용강에 대한 교반력을 얻기 위하여 일반적으로 Ar가스를 사용하고 있으며, 질소 비규제강인 경우에는 N₂ 가스를 사용하기도 한다.

충분한 교반력을 얻기 위해서는 많은 유량으로 취입하여야 하지만, Ar의 경우에는 가격이 비싸 투입량에 한계가 있다.

한편, N₂는 가격은 Ar에 비해 저렴하지만, 용강의 품질을 저하시킬수 있기 때문에 그 사용량이 제한될 수밖에 없다.

또한, 저취가스의 유량을 증가시킬 경우에는 용강의 온도 저하를 초래하게 되어 그 만큼의 온도를 상승시키기 위해서는 또 다른 에너지를 투입해야 하는 원인을 제공 하기도 한다.

이에, 본 발명자는 상기한 종래기술의 문제점을 개선시키기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 용강이 수강된 용기의 저부에서 교반가스를 취입하여 용강을 교반하는 방법에 있어서, 교반가스로서 일산화탄소가스(CO)를 함유하는 가스를 사용하여 교반력을 확보함과 동시에 CO가스의 2차연소에 의한 용강의 온도상승을 가져올 수 있는 용강의 저취교반방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

상기 교반가스로 CO 가스: 50-90%, 및 Ar, N₂ 및 CO₂로 이루어진 가스그룹으로부터 선택된 적어도 1종: 10-50%를 혼합 또는 분리하여 취입하는 용강의 저취 교반방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 용강이 수강된 용기의 저부에서 교반가스를 취입하여 용강을 교반하는 방법에 관한 것으로서, 상기 용기로는 전기로, 래들 퍼네이스, 및 VTD등을 들수 있다.

본 발명에 있어서 교반가스중에 함유되는 CO 가스는 용강에 교반력을 부여함과 동 시에 2차연소에 의한 용강의 온도를 상승시켜주기 위하여 교반가스중에 함유되는 성분이다.

즉, 상기 CO 가스는 전기로에서의 저취교반시 용강에 대한 교반력를 부여할 뿐만 아니라 산소와의 반응에 의해 발생되는 열량으로 아아크(Arc)에 의한 에너지를 줄여 줄수 있을 뿐만 아니라 슬래그 포밍을 원할히 할 수 있고, 래들 퍼네이스나 VTD에서의 저취교반시에는 용강에 대한 교반력를 부여할 뿐만 아니라 용강의 온도를 상승시키는 역할을 하게 된다.

그러나, CO가스의 투입은 전기로등에서의 슬래그 포밍불량, VTD나 LF등에서의 성분조정이 어려울 수 있으므로, Ar, N₂, 및 CO₂등과 적절히 혼합하여 사용해야 한다.

즉, 본 발명에서는 CO 가스: 50-90%, 및 Ar, N₂ 및 CO₂로 이루어진 가스그룹으로부터 선택된 적어도 1종: 10-50%로 이루어진 가스를 교반가스로 사용하며, 그 취입방법은 CO 가스와 Ar, N₂ 및 CO₂로 이루어진 가스그룹으로부터 선택된 적어도 1종을 상기 조성범위로 혼합하여 취입할 수도 있고, 상기 조성이 만족되는 조건으로 각각 분리하여 취입할 수도 있다.

본 발명에 있어서 CO 가스가 교반가스중에 너무 적게 함유되는 경우에는 CO 가스의 함유효과가 미약하고, 너무 많은 경우에는 전기로등에서의 슬래그 포밍이 불량하게 될 우려가 있고, VTD나 LF등에서의 성분조정이 어려울 수 있으므로, 교반가스중의 CO 가스는 50-90%로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 교반가스를 사용하여 용강을 저취교반하는 경우에는 CO가스에 의 한 탈질효과도 부가적으로 얻을 수 있다.

질소는 P_CO가 높으면 흡질이 잘 되지 않고, 용강속에서 Ar보다는 CO를 매개로 같이 부상하여 용강에서 분리되기 쉽기 때문에 CO가스의 저취교반은 탈질에 더욱 큰 위력을 발휘할 수 있다.

특히, CO는 Ar조업보다 탈질효과가 큰 것으로 조사되었다.

또한, 상기 CO가스는 슬래그중의 T.Fe를 감소시키는데 Ar을 불어넣어 교반에 의해 C등과의 반응을 통한 T.Fe의 환원보다 그 효과가 더 크며, P, S, Mn에 대해서도 비슷한 결과를 나타내는 것으로 조사되었다.

따라서, 본 발명에 따라 저취교반할 경우 슬래그중의 T.Fe의 환원을 보다 촉진시키기 위해서는 교반가스중의 CO 가스 함유량은 80-90%로 선정하는 것이 바람직하다.

교반가스의 투입유량이 너무 크면 용강의 온도저하를 초래하고 용강이 넘치거나 스프래쉬(splash)가 발생할 수 있기 때문에 전기로에서는 교반가스의 투입유량으로 15-50Nm³/Hr이 바람직하며, 래들 퍼네이스에서는 20-40Nm³/Hr, 브이티디에서는 10-30Nm³/Hr이 바람직하다.

한편, 전기로에서는 노즐막힘방지를 위해 지속적으로 투입해야 하며, 래들 퍼네이스에서는 20-60분, 그리고 브이티디에서는 10-20분 정도가 바람직하다.

이는 짧은 시간동안 가스를 투입할 경우에는 그 투입효과가 미약하고 장시간 처리시에는 비용증가 및 생산성 저하, 온도 저하 및 CO가스에 의한 위험성이 존재하기 때문이다.

그러나, 브이티디는 진공탈가스 설비이므로 짧은 시간과 적은 유량으로도 큰 효과를 거둘 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1

그 온도가 1,550℃이고, 질소 함유량이 0.01%인 용강 및 T.Fe의 함량이 24.5%인 슬래그가 장입되어 있는 LF의 저부에서 하기 표 1과 같은 조성을 갖는 교반가스를 하기 표 1과 같은 유량으로 취입하여 용강을 50분 교반하고, 교반력, 용강의 온도 상승량, 탈질율, 및 슬래그중 T.Fe의 환원율을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 No.	교반가스조성(%)				취입유량(Nm³/h)	교반력 (Watt/m³)	용강의 온도 상승량(℃)	탈질율(%)	슬래그중의 T.Fe 환원율(%)
실시예 No.	CO	Ar	CO₂	N₂	취입유량(Nm³/h)	교반력 (Watt/m³)	용강의 온도 상승량(℃)	탈질율(%)	슬래그중의 T.Fe 환원율(%)
종래예1	-	100	-	-	30	385	32	-12	50
종래예2	-	50	-	50	32	388	31	-30	42
비교예1	40	60	-	-	31	395	39	12	55
발명예1	50	50	-	-	30	402	48	21	62
발명예2	60	30	10	-	32	405	44	24	68
발명예3	70	20	-	10	32	407	52	15	72
발명예4	80	-	20	-	32	406	55	37	88
발명예5	90	-	-		31	411	54	35	92

상기 표1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 교반가스를 저취하는 경우에는 고가의 Ar가스를 사용하여 취입하는 경우와 유사한 교반력을 가짐과 동시에 용강의 온도상승, 탈질율, 및 슬래그중의 T.Fe의 환원율에 있어서도 우수한 결과가 얻어짐을 알 수 있다.

실시예 2

그 온도가 1,590℃이고 질소함유량이 0.013%인 용강을 승열기 12분간 전기로의 저부에서 저취하여 용강을 교반시키고, 교반력, 용강의 온도 상승량, 탈질율, 및 슬래그 포밍상태를 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

실시예 No.	취입가스 조성 및 취입유량	교반력 (Watt/m³)	용강의 온도 상승량(℃)	탈질율(%)	슬래그 포밍 현상
종래예3	종래예1	850	36	-9	양호
종래예4	종래예2	835	32	-18	양호
비교예2	비교예1	841	35	18	양호
발명예6	발명예1	840	37	21	양호
발명예7	발명예2	862	42	24	양호
발명예8	발명예3	853	43	20	양호
발명예9	발명예4	880	44	28	양호
발명예10	발명예5	865	42	32	양호

상기 표2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 교반가스를 저취하는 경우에는 고가의 Ar가스를 사용하여 취입하는 경우와 유사한 교반력을 가짐과 동시에 용강의 온도상승, 탈질율, 및 슬래그 포밍에 있어서도 우수한 결과가 얻어짐을 알 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 용강을 교반하는 경우에는 교반력을 부여하는 것이외에도 교반가스중의 CO가스가 산소와 반응하여 열원을 제공하고, 비열과 열용량이 높아 냉각효과가 뛰어나 풍구(tuyere)에서 나오면서 주위의 내화물의 열을 빼앗아 냉각시켜 내화물의 수명을 높여줄 뿐만 아니라 Ar보다 CO는 질소에 대한 포집능력이 뛰어나 탈질반응을 원활하게 해주는 효과를 가져오게 된다.

또한, 본 발명에 따라 용강을 교반하는 경우 교반가스중의 CO가스가 슬래그중에 남아 있는 T.Fe와 반응하여 환원시킴으로써 높은 실수율을 가져오는 효과가 있는 것이다.

Claims

용강이 수강된 용기의 저부에서 교반가스를 취입하여 용강을 교반하는 방법에 있어서,

상기 용기가 전기로, 래들 퍼네이스 및 브이티디 중의 어느 하나이고;

상기 교반가스로 CO 가스: 50-90%, 및 Ar, N₂ 및 CO₂로 이루어진 가스그룹으로부터 선택된 적어도 1종: 10-50%를 혼합 또는 분리하여 취입하고; 그리고

상기 교반가스의 투입유량이 상기 전기로에서는 15-50Nm³/Hr이고, 래들 퍼네이스에서는 20-40Nm³/Hr이고, 브이티디에서는 10-30Nm³/Hr이고, 그리고 상기 교반가스는 전기로에서는 지속적으로 투입되고, 래들 퍼네이스에서는 20-60분 동안 투입되고, 브이티디에서는 10-20분 동안 투입되는 것을 특징으로 하는 용강의 저취 교반방법
제1항에 있어서, CO 가스의 함유량이 80-90%인 것을 특징으로 하는 용강의 저취 교반방법
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