KR100709009B1 - 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 래들 상부에 AOD 정련로 슬래그를 잔류시켜 용강과 대기와의 반응을 차단해 줌으로써 용강의 온도강하를 방지하여 AOD 정련로의 내화물 수명을 향상시키고 용강과 대기 중 산소와의 반응을 억제하여 강의 청정도를 향상시키도록 된 티타늄 첨가 스테인레스강 제조방법에 관한 것으로서, AOD를 이용한 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조방법에 있어서, 상기 AOD 정련로에서 래들로 용강이 출강될 시, 상기 용강의 상부에 100 ton 용량의 상기 래들 당 AOD 슬래그 1~2 ton을 잔존시키는 단계, 상기 용강 내의 질소 농도를 측정하는 단계, 상기 AOD 슬래그가 잔존된 용강에 티타늄(Ti)을 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하여, 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조시에 AOD 정련로의 내화물 수명을 향상시키면서 용강의 산소농도를 효과적으로 저감시킬 수 있다.

티타늄, 스테인레스강, AOD 정련로, 내화물

Description

티타늄 첨가 스테인레스강의 제조방법{Method for producing Ti added stainless steel}

도 1은 Cr,11% 스테인레스 강의 온도에 따른 용강중 Ti와 O의 관계를 나타낸 그래프 도면,

도 2a는 STS409L강의 종래 방법의 제조공정을 개략적으로 나타낸 흐름도,

도 2b는 STS409L강의 본 발명의 실시예에 따른 제조공정을 개략적으로 나타낸 흐름도,

도 3은 STS409L강의 종래의 방법과 본 발명의 실시예에 의하여 생산된 용강의 산소농도를 비교한 그래프도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 용강 내 스폰지 티타늄 첨가 및 티타늄 와이어 첨가 시의 용강 내 질소농도 변화량을 나타낸 그래프도면,

도 5는 종래의 방법과 본 발명의 실시예의 제조공정에 따른 정련로 노체의 수명을 비교한 그래프도면.

본 발명은 티타늄 첨가 스테인레스강 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적 으로는 래들 상부에 AOD 정련로 슬래그를 잔류시켜 용강과 대기와의 반응을 차단해 줌으로써 용강의 온도강하를 방지하여 AOD 정련로의 내화물 수명을 향상시키고 용강과 대기 중 산소와의 반응을 억제하여 강의 청정도를 향상시키도록 된 티타늄 첨가 스테인레스강 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 스테인레스강 중의 산소는 가공 중의 연신율 및 용접부의 인성 저하 등 제품의 기계적 성질을 열화시키는 원소이다. 이러한 스테인레스강에 있어서, 크롬, 망간 등 산소와의 친화력이 높은 원소 때문에 스테인레스강의 산소 제거에는 많은 난점이 있다. 특히, STS409L강과 같이 티타늄을 첨가하는 강은 산소농도가 높을 경우 산화물을 형성하며, 연속주조 공정에서 티타늄 산화물은 노즐 막힘을 야기하거나 표면 결함을 일으키므로 용강 중의 산소농도를 낮추어야 한다.

도 1은 Cr,11% 스테인레스 강의 온도에 따른 용강중 Ti와 O의 관계를 나타낸 그래프 도면이다. 도 1을 참조하면, Ti농도가 증가함에 따라 용해 산소농도는 감소한다. 만약 용강 중 산소가 용해산소농도보다 높으면 산소는 티타늄과 반응하여 티타늄 산화물로 석출되며, 티타늄 산화물은 상술된 바와 같은 문제를 야기시킨다.

동일 티타늄 농도에서 용강온도가 감소할수록 용해 산소농도도 감소한다. 즉, AOD 정련로 출강 후 응고할 때까지 용강의 온도는 점차 감소하는데, 정련로 출강온도가 낮을수록 용해 산소가 낮아져 강의 청정도를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, STS409L강을 AOD 정련로를 이용하여 생산하는 경우 주조온도가 1560℃로 STS304강과 같은 다른 스테인레스강의 주조온도 1485℃에 비하여 매우 높기 때문에 AOD 정련로의 출강온도도 높아지게 되어 AOD 내화물의 수명을 크게 단축시키는 원인이 되 고 있다. AOD 정련로 내화물로 사용되는 돌로마이트 내화물의 허용한계는 1790℃ 이하로 알려져 있으나, 종래의 작업방법으로는 AOD 출강온도가 1800℃ 이상인 경우도 빈번하게 발생되어 내화물 수명에 결정적인 문제가 되고 있다.

또한, Ti 첨가 스테인레스강의 제조방법으로 일본특허공개공보 제2000-160229호, 제2000-160230호 및 제2001-049322호에서도 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조방법이 개시되어 있으나, 이와 같은 방법은 진공조건에서의 개재물 조성제어방법(일본특허공개공보 제2000-160229호, 제2000-160230호) 또는 래들 용강의 가스 버블링에 의한 개재물 저감방법(일본특허공개공보 제2001-049322호)에 관한 것으로 래들 상부의 슬래그 이용에 의한 청정도 향상방법은 미개시되어 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 고안된 발명으로, 본 발명의 목적은 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조시에 AOD 정련로의 내화물 수명을 향상시키면서 용강의 산소농도를 효과적으로 저감시킬 수 있도록 된 티타늄 첨가 스테인레스강 제조방법을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 티타늄 첨가 스테인레스강 제조방법은, AOD를 이용한 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조방법에 있어서, 상기 AOD 정련로에서 래들로 용강이 출강될 시, 상기 용강의 상부에 100 ton 용량의 상기 래들 당 AOD 슬래그 1~2 ton을 잔존시키는 단계, 상기 용강 내의 질소 농도를 측정하는 단계, 및 상기 AOD 슬래그가 잔존된 용강에 티타늄(Ti)을 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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여기서, 상기 티타늄 첨가 단계는 상기 질소 농도 측정단계에서 측정된 질소 농도가 70 ppm 이상일 경우, 질소 농도 증가분이 11 ppm 이하가 되도록 럼프 형태의 스폰지 티타늄을 상기 용강에 첨가시키는 것을 특징으로 하고, 측정된 질소 농도가 70 ppm 이하일 경우, 질소 농도 증가분이 31 ppm 이하가 되도록 와이어 형태의 티타늄을 상기 용강에 첨가시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 수치한정 이유를 설명한다.

본 발명의 실시예에서, AOD 정련로에서 래들로 용강이 출강될 시, 상기 용강의 상부에 100 ton 용량의 상기 래들 당 AOD 슬래그 1~2 ton을 잔존시키는 단계를 포함한다.

상기 용강의 상부에 100 ton용량의 상기 래들 당 잔존되는 AOD 슬래그량을 1~2 ton으로 한정한 것은 슬래그량이 2 ton 보다 많으면, 슬래그 두께가 너무 두꺼워 티타늄 등의 합금철을 용강 내로 용이하게 첨가하기 어려우며, 슬래그량이 1 ton 보다 적으면, 용강을 효과적으로 피복할 수 없게 되어 용강과 대기와의 반응을 차단시키는 효과가 떨어지며 온도 강하량 또한 증가되기 때문이다.

본 발명의 실시예에서, 티타늄 첨가 단계는 질소 농도 측정단계에서 측정된 질소 농도가 70 ppm 이상일 경우, 질소 농도 증가분이 11 ppm 이하가 되도록 럼프 형태의 스폰지 티타늄을 용강에 첨가시키는 것을 특징으로 하고, 측정된 질소 농도가 70 ppm 이하일 경우, 질소 농도 증가분이 31 ppm 이하가 되도록 와이어 형태의 티타늄을 용강에 첨가시키는 것을 특징으로 한다.

티타늄 첨가 전 강 중의 질소 농도가 70 ppm 이상인 경우에 럼프(덩어리) 형태의 스폰지 티타늄을 사용하는 것은, 스폰지 티타늄이 고가이지만 순도가 높아 질소 픽업의 염려가 없어 STS409L강의 질소농도를 120 ppm 이하로 조절하는 것이 용이하기 때문이다. 그러나, 티타늄 첨가 전 용강 중 질소농도가 70 ppm 이하인 경우에 저가의 티타늄 와이어를 사용하는 것은, 티타늄 와이어는 Fe-Ti로 이루어져 있으므로 질소 함유량이 높아 용강 중의 질소농도는 약간 상승되지만, 이러한 질소농도 상승은 용강 중에서 TiN이 석출되지 않는 농도범위로 조절하는데 문제가 없기 때문이다.

이하 본 발명의 실시예를 설명한다.

[실시예]

본 발명에 따른 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조방법의 실시예에서는, STS409L강이 사용되었으며, 이의 조성을 하기 표 1에 나타내었다.

원소	C	Si	Mn	Cr	Ti	N
중량%	0.03이하	0.2~0.4	0.3~0.5	11.5	0.15	0.03이하

또한, 실제 스테인레스 생산 공정에 사용되는 100 ton 용량의 래들이 사용되었다.

슬래그 잔류 시의 용강 청정도를 비교하기 위하여, 슬래그를 1~2 ton 남긴 상태에서 티타늄을 첨가한 후 용강 시료를 채취하여 산소농도를 측정하였고, 이를 종래의 방법에 의해 생산된 용강 시료의 산소농도와 비교하였다.

도 2a는 STS409L강의 종래 방법의 제조공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이며, 도 2b는 STS409L강의 본 발명의 실시예에 따른 제조공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

본 발명에 따른 티타늄 첨가 스테인레스강 제조방법은 AOD를 이용한 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조방법에 있어서, 상기 AOD 정련로에서 래들로 용강이 출강될 시, 상기 용강의 상부에 100 ton 용량의 상기 래들 당 AOD 슬래그 1~2 ton을 잔존시키는 단계; 및 상기 AOD 슬래그가 잔존된 용강에 티타늄(Ti)을 첨가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 티타늄 첨가 단계 이전에 상기 용강 내의 질소 농도를 측정하는 단계가 더 포함되어 이루어진지며, 상기 질소 농도 측정단계에서의 측정된 질소 농도가 70 ppm 이상일 시, 상기 티타늄 첨가단계에서 럼프 형태의 스폰지 티타늄을 상기 용강에 첨가시키는 것을 특징으로 하며, 측정된 질소 농도가 70 ppm 이하일 시, 상기 티타늄 첨가단계에서 와이어 형태의 티타늄을 상기 용강에 첨가시키는 것을 특징으로 한다.

도 3은 STS409L강의 종래의 방법과 본 발명의 실시예에 의하여 생산된 용강의 산소농도를 비교한 그래프도면이다.

종래의 방법과 비교하여 본 발명의 실시예에 의한 용강은 용강 중 산소농도가 33 ppm에서 25 ppm으로 낮아진 효과를 보인다. 본 발명의 실시예에 의한 산소농도 저감 효과에 의하여, 용강의 청정도 향상에 효과가 있음을 알 수 있다. 이것은 래들 상부의 슬래그 잔류에 의하여 슬래그가 용강 및 공기와의 접촉을 차단함으로써 용강의 재산화가 방지되기 때문이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 용강 내 스폰지 티타늄 첨가 및 티타늄 와이어 첨가 시의 용강 내 질소농도 변화량을 나타낸 그래프도면이다.

도 4를 참조하면, 스폰지 티타늄 사용 시에는 11 ppm, 티타늄 와이어 사용 시에는 31 ppm의 질소농도 증가를 관찰할 수 있다. 이에 따라, 질소농도에 따라 사용되는 티타늄 합금철의 종류를 스폰지 티타늄과 티타늄 와이어로 구분하는 본 발명의 실시예의 효과를 검증할 수 있다.

표 2는 본 발명의 실시예에 따른 AOD 정련로의 출강온도를 나타낸 것으로 본 발명의 실시예에 의하여 AOD 정련로의 온도가 20℃ 이상 낮아진 것을 알 수 있다.

	종래 방법	본 발명의 실시예
출강온도[℃]	1790	1770

AOD의 출강온도는 용강의 산소농도에도 큰 영향을 미치는 중요 변수이며, 정련로 출강온도가 낮을수록 용해산소가 낮아져 강의 청정도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 종래 방법에 비하여 강의 청정도를 더 향상시키는 효과를 관찰할 수 있다.

도 5는 종래의 방법과 본 발명의 실시예의 제조공정에 따른 정련로 노체의 수명을 비교한 그래프도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의하여 종래의 방법에 비하여 AOD 노체의 수명을 155회에서 169회로 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

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, 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조시에 AOD 정련로의 내화물 수명을 향상시키면서 용강의 산소농도를 효과적으로 저감시킬 수 있다.

Claims (4)

1. AOD를 이용한 티타늄 첨가 스테인레스강의 제조방법에 있어서,

   상기 AOD 정련로에서 래들로 용강이 출강될 시, 상기 용강의 상부에 100 ton 용량의 상기 래들 당 AOD 슬래그 1~2 ton을 잔존시키는 단계;

   상기 용강 내의 질소 농도를 측정하는 단계; 및

   상기 AOD 슬래그가 잔존된 용강에 티타늄(Ti)을 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 티타늄 첨가 스테인레스강 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 티타늄 첨가 단계는 상기 질소 농도 측정단계에서 측정된 질소 농도가 70 ppm 이상일 경우, 상기 질소 농도 증가분이 11 ppm 이하가 되도록 럼프 형태의 스폰지 티타늄을 상기 용강에 첨가시키는 것을 특징으로 하는 티타늄 첨가 스테인레스강 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 티타늄 첨가 단계는 상기 질소 농도 측정단계에서 측정된 질소 농도가 70 ppm 이하일 경우, 상기 질소 농도 증가분이 31 ppm 이하가 되도록 와이어 형태의 티타늄을 상기 용강에 첨가시키는 것을 특징으로 하는 티타늄 첨가 스테인레스강 제조방법.

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