KR100709008B1 - 400계 스테인레스강의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LT용 래들을 VOD 처리에 이용 시 래들 내측벽에 부착된 금속산화물로 이루어진 잔류 지금을 고려하여 후공정에서 탈산 및 탈탄을 실시하는 400계 스테인레스강의 제조방법에 관한 것으로서, 용강을 주조하는 주조단계;상기 주조된 용강이 담겨지는 래들을 준비하는 래들준비단계; 상기 래들의 잔류 지금을 강종별로 분석하는 분석단계; 상기 용강을 정련하는 제1차 정련단계; 및 알루미늄을 포함하는 탈산재를 투입하여 상기 용강을 탈산하는 단계 및 상기 용강을 탈탄하는 단계를 포함하는 제2차 정련단계를 포함하는 것을 특징으로 하여, VOD 단계에서의 용강 중 금속산화물의 함량을 효과적으로 제어하며, LT용 및 VOD용을 구분한 주조래들 이원화에 따른 AOD 출강온도 상향, 주조래들 보온 비용 및 내화물 비용증가, VOD용 강재 생산성 제약 등의 문제를 해결할 수 있다.
400계 스테인레스강, VOD, LT, 래들, 잔류 지금
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 400계 스테인레스강의 제조방법의 제조공정을 나타낸 개략도,
도 2는 잔류 지금량과 VD단계 후의 Al 성분량의 관계를 나타낸 그래프도면,
도 3은 잔류 지금량과 C 성분량의 관계를 나타낸 그래프도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 400계 스테인레스강의 제조방법을 적용하기 전과 후의 Al 성분을 나타낸 그래프도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 400계 스테인레스강의 제조방법을 적용하기 전과 후의 C 성분을 나타낸 그래프도면.
본 발명은 400계 스테인레스강의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 LT용 래들을 VOD 처리에 이용 시 래들 내측벽에 부착된 금속산화물로 이루어진 잔류 지금을 고려하여 후공정에서 탈산 및 탈탄을 실시하는 400계 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 400계 스테인레스강 제조공정은 전기로 용해(EAF)를 거쳐 AOD(Argon Oxygen Decarburization; 산소 아르곤 탈탄)를 통한 정련을 거쳐 LT(Laddle Treatment; 래들 처리) 후 연속주조과정을 거치게 된다. 또한, 극저 C, N 요구 강종의 경우에 있어서, 전기로 용해(EAF) 후 AOD 및 VOD(Vacuum Oxygen Decarburization; 진공 탈탄)를 거쳐 LT 후 연속주조과정을 통과하게 된다.
이러한 400계 스테인레스강에서 LT를 거치는 강종은 주로 409L, 430, 410, 420 계열이 주를 이루고, VOD를 거치는 강종은 439, 439Nb, 436JIL, 430Ti, 444, 446M 계열의 강종이 있다.
따라서, 강종별로 VOD 과정을 거치는 것과 거치지 않는 강종이 있으므로, 400계 스테인레스강의 제조공정에는 VOD용 래들 및 LT용 래들이 별도로 존재하며, 생산라인 상에서는 각각 수 대씩 배치되어 있는 실정이다.
그러나, LT용 래들의 내측벽에는 금속산화물로 이루어진 지금이 다량 부착되어 이 LT용 래들이 VOD용으로 사용될 시에는 부착 지금이 VOD O2 블로잉(blowing) 단계에 용융되어 강 중으로 용출되는 문제점이 있다.
이러한 용출된 지금에 의하여 지금 중에 포함된 금속산화물의 함량으로써 미세정련을 실시하는 VOD를 통과할 시에 성분제어 및 표면품질 제어에 난점을 보이게 된다.
또한, LT용 및 VOD용을 구분한 주조래들 이원화에 따른 AOD 출강온도 상향, 주조래들 보온 비용 및 내화물 비용증가, VOD용 강재 생산성 제약 등의 문제가 있 다.
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 고안된 발명으로, 본 발명의 목적은 LT용 래들을 VOD 처리에 이용 시 래들 내측벽에 부착된 금속산화물로 이루어진 지금을 고려하여 후공정에서 탈산 및 탈탄을 실시하여 VOD 단계에서의 용강 중 금속산화물의 함량을 제어할 수 있으며, LT용 및 VOD용을 구분한 주조래들 이원화에 따른 AOD 출강온도 상향, 주조래들 보온 비용 및 내화물 비용증가, VOD용 강재 생산성 제약 등의 문제를 해결할 수 있도록 된 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 400계 스테인레스강의 제조방법은 용강을 주조하는 주조단계, 상기 주조된 용강이 담겨지는 래들을 준비하는 래들준비단계, 상기 래들의 잔류 지금을 강종별로 분석하는 분석단계, 상기 용강을 정련하는 제1차 정련단계, 및 알루미늄을 포함하는 탈산재를 투입하여 상기 용강을 탈산하는 단계 및 상기 용강을 탈탄하는 단계를 포함하는 제2차 정련단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1차 정련은 AOD(Argon Oxygen Decarburization; 산소 아르곤 탈탄) 공정단계이며, 상기 제2차 정련은 LT(Laddle Treatment; 래들 처리) 공정단계 또는 VOD(Vacuum Oxygen Decarburization; 진공 탈탄) 후 LT 공정단계이다.
또한, 상기 분석단계는 상기 주조단계 완료 후 상기 용강을 제거한 래들의 무게와 래들만의 무게를 비교하여 잔류 지금량을 구하는 단계이다.
삭제
이하 본 발명의 실시예를 설명한다.
[실시예]
본 발명의 실시예에 따른 400계 스테인레스강의 제조방법은 용강을 주조하는 주조단계, 상기 주조된 용강이 담겨지는 래들을 준비하는 래들준비단계, 상기 래들의 잔류 지금을 강종별로 분석하는 분석단계, 상기 용강을 정련하는 제1차 정련단계, 및 알루미늄(Al)을 포함하는 탈산재를 투입하여 상기 용강을 탈산하는 단계 및 상기 용강을 탈탄하는 단계를 포함하는 제2차 정련단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 400계 스테인레스강의 제조방법의 제조공정을 나타낸 개략도이다.
통상적인 400계 스테인레스 제강공정은 전기로 용해(scrap 용해)-AOD(제1차 정련)-VOD(제2차정련)/LT(미세성분조정)-연속주조 공정을 거치게 된다. 이러한 공정 중에서 고 Cr 함유강이며 극저 C,N 함량을 요구하는 강종의 경우 AOD 정련만으로는 목표로 하는 성분에 도달하기 어렵다. 따라서, 이러한 강종의 경우에는 VOD 공정을 필수적으로 실시하게 된다. 이때, 종래의 방법과 같이 주조래들을 LT용 강재인 409L, 430, 410, 420 등의 강종에 투입 후 VOD 재에 투입 시 잔류하는 금속산화물에 의해 VOD 공정의 탈탄 및 탈탄 시에 큰 편차를 가지게 된다.
도 1을 참조하면, LT용 강재의 주조 완료 후, 용강을 제거한 래들에는 잔류 지금만 남게된다. 이때 빈 래들의 무게를 측정하면 사용전의 래들만의 무게와 비교하여 잔류 지금량을 알 수 있게 된다. 또한, 이러한 잔류 지금 성분을 분석하면, 탈산편차에 가장 큰 영향을 주는 SiO2의 함량 및 탈탄편차를 야기시키는 잔류 C의 함량 등을 알 수 있다.
도 2는 잔류 지금량과 VD단계 후의 Al 성분량의 관계를 나타낸 그래프도면이며, 도 3은 잔류 지금량과 C 성분량의 관계를 나타낸 그래프도면이다.
도 2를 참조하면, 잔류 지금량에 따라 탈산도의 지표인 VD(Vacuum Degassing; 진공 정련) 후의 Al 성분이 반비례 관계를 나타냄을 알 수 있다. 즉, 지금량이 많을수록 VD단계 후의 Al 성분이 낮아진다. 다시 말하자면, 용존 산소가 상대적으로 많으므로 이 산소가 Al과 반응하여 Al산화물을 형성하므로, 상대적으로 원소 Al량이 적어지게 되는 것이다.
하기 표 1에 전처리 강종에 따른 지금 분석 실시 결과 전처리 강종에 따른 SiO2 함량을 나타내었다. SiO2 함량만을 나타낸 이유는 SiO2가 탈산 편차에 가장 큰 영향을 주기 때문이다.
| 전처리 강종 | SiO2 [중량%] |
| VOD 처리 강종 | ~5% |
| 409L | ~15% |
| 430 | ~25% |
표 1에 따르면, Al 만을 투입하는 VOD 처리 강종에서는 다른 강종에 비하여 SiO2 함량이 적게 측정되었다. 이와같은 이유는 VOD 처리 강종에서는 탈산을 위해 Al만을 투입하여 상대적으로 산소와 결합되는 Si의 양이 적기 때문이다.
도 3은 잔류 지금량과 C 성분량의 관계를 나타낸 그래프도면이다.
도 3을 참조하면, 탈탄 편차는 주로 슬래그에 포함된 C의 영향보다는 래들 재질 및 잔류 지금량에 영향을 받으므로 잔류 지금량을 최소한으로 제어하는 방법이 바람직하다.
표 2에 탈산재인 Al 투입기준 및 탈산시 강종별 추가 송산량, 지금제거 기준을 나타내었다.
| 구분 | 탈산재 투입 기준 | 탈산시 강종별 추가 송산량 | 지금 제거 기준 |
| 신래들 | 투입량 보정 없음(초기 계산량) | 보정 없음 | 보정 없음 |
| 사용된 래들 | 초기 계산량(MVO2환원량+성분조정량)+보정량(잔류 SiO2량×SiO2환원용 Al 투입비) | 17Cr강 추가 송산량: 50 normal㎥, 19Cr강 추가 송산량: 100 normal㎥ | 2 ton 이상 시 제거 필수, VOD 투입 전 제거 필수 |
| 잔류 지금량 | 잔류 지금량 1ton 이상 시 추가 보정(+30㎏) | - | - |
표 2에 따르면, 신래들에서는 탈산재 투입기준 및 탈산시 강종별 추가 송산량, 지금제거 기준 공히 어떠한 보정값이 없다. 사용된 래들에서는 탈산재 투입기준은 초기 계산량(MVO2환원량+성분조정량)과 보정량(잔류 SiO2량×SiO2환원용 Al 투입비)의 합으로 산출한다. 여기서, MVO2는 Metallic Volume Oxide로서 금속의 산화에 참여하는 산소의 체적을 나타낸다.
또한, 사용된 래들에서는 17Cr강의 추가 송산량은 50 normal㎥으로, 19Cr강의 추가 송산량은 100 normal㎥으로 산출되며, 2 ton 이상 시, VOD 투입 전에 지금 제거를 필수로 요한다.
그리고, 잔류 지금량이 1 ton 이상 시에는 +30 ㎏의 추가적인 보정이 필요하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 400계 스테인레스강의 제조방법을 적용하기 전과 후의 Al 성분을 나타낸 그래프도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 400계 스테인레스강의 제조방법을 적용하기 전과 후의 C 성분을 나타낸 그래프도면이다.
도 4 및 도 5에 따르면, 상술된 방법에 따른 400계 스테인레스강의 제조방법에 따라 이의 적용 전과 적용 후의 Al 성분 및 C 성분이 도시되어 있다.
탈산재로 투입되는 Al이 과량투입될 시에, 등축정 불량, Al2O3계 스피넬(spinel) 정출에 의한 노즐 막힘 및 표면 품질 불량 등을 야기하며, 미달량투입될 시에는, 탈산불량에 의한 TiO2성 개재물 정출에 불리하다. 따라서, 적정한 수준에서 안정적인 제어를 하는 것이 중요하며, C 성분 역시 400계 강종에서는 강의 재질을 저하시키는 주요 성분이므로 최대한 하향하여 안정적인 제어가 필요하다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 티타늄 첨가 스테인레스강 제조방법에 의하여, VOD 단계에서의 용강 중 금속산화물의 함량을 효과적으로 제어하며, LT용 및 VOD용을 구분한 주조래들 이원화에 따른 AOD 출강온도 상향, 주조래들 보온 비용 및 내화물 비용증가, VOD용 강재 생산성 제약 등의 문제를 해결할 수 있다.
Claims (4)
- 용강을 주조하는 주조단계;상기 주조된 용강이 담겨지는 래들을 준비하는 래들준비단계;상기 래들의 잔류 지금을 강종별로 분석하는 분석단계;상기 용강을 정련하는 제1차 정련단계; 및알루미늄을 포함하는 탈산재를 투입하여 상기 용강을 탈산하는 단계 및 상기 용강을 탈탄하는 단계를 포함하는 제2차 정련단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 400계 스테인레스강의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1차 정련은 AOD(Argon Oxygen Decarburization; 산소 아르곤 탈탄) 공정단계이며, 상기 제2차 정련은 LT(Laddle Treatment; 래들 처리) 공정단계 또는 VOD(Vacuum Oxygen Decarburization; 진공 탈탄) 후 LT 공정단계인 400계 스테인레스강의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 분석단계는 상기 주조단계 완료 후 상기 용강을 제거한 래들의 무게와 래들만의 무게를 비교하여 잔류 지금량을 구하는 단계인 400계 스테인레스강의 제조방법.
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