KR100812017B1 - 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테인리스 제강 조업시 제강공정의 래들처리 공정에서 산소 및 질소의 혼입을 최소화하여 합금철을 투입시키는 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법에 관한 것으로서, 저부에 다공성 플러그가 설치된 래들 내에 슬래그에 의하여 복개된 용강이 수용되며, 상기 래들 상부로부터 호퍼에 저장된 합금철이 상부, 중간 및 하부 공급관을 통하여 상기 용강에 투입되는 래들처리방법에 있어서, 상기 하부 공급관의 종단부를 하강하는 단계; 상기 중간 공급관에 제1불활성 가스를 투입하는 단계; 상기 하부 공급관의 기단부에 제2불활성 가스를 투입하는 단계; 상기 하부 공급관의 외측에 이를 환포하여 종단부방향으로 분사되는 제3불활성 가스를 제공하는 단계; 및 상기 합금철을 상기 상부, 중간 및 하부 공급관을 순차적으로 거쳐 상기 용강 내에 투입하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

스테인리스강, 합금철, 래들처리, 흡질, 흡산

Description

흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법{Method for laddle treatment}

도 1은 종래의 래들처리방법에 의한 용강표면의 산화물 조성에 따른 용강중 질소의 변화를 나타낸 그래프도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법을 위한 합금철 투입장치가 개략적으로 도시된 도면,

도 3은 도 2의 "A" 부분을 나타낸 부분확대도,

도 4a 및 도 4b는 각각 도 2의 "B" 부분을 단일링 구조체 및 복합링 구조체로서 나타낸 부분확대도,

도 5는 도 2의 확산부를 나타낸 부분단면도,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법의 총괄적 작용개념도.

도 7은 래들 내 합금철 투입 전,후 용강중 질소농도의 변화를 나타낸 그래프,

도 8은 래들 내 합금철 투입 전,후 용강중 산소농도의 변화를 나타낸 그래프,

도 9는 래들 내 합금철 투입시 하부 공급관부터 용강 표면까지의 산소분압 변화를 나타낸 그래프,

도 10은 종래예와 본 발명예에서의 스테인리스 열연코일 표면결함율을 나타낸 그래프.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

501...상부 공급관, 502...중간 공급관,

503...하부 공급관, 523...불활성 가스 차단부,

533...불활성 가스 공급부, 550''...단일링 구조체,

550'...복합링 구조체, 570...확산부,

F... 합금철, M... 용강,

S... 슬래그.

본 발명은 래들처리방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 스테인리스 제강 조업시 제강공정의 래들처리(LT; Laddle Treatment) 공정에서 산소 및 질소의 혼입을 최소화하여 합금철을 투입시키는 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 스테인리스강 제강 정련을 위하여, 스테인리스강 용강은 전기로를 거쳐 AOD(Argon Oxygen Decarburization)정련을 수행한 뒤, 래들정련 혹은 래들 가열(Ladle furnace) 공정과 같은 래들 처리를 거쳐 연속주조를 거치게 된다.

여기서, AOD 정련 뒤에 VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)정련이 더 수행 될 수도 있다.

이러한 일련의 공정 중 연속주조 전 용강의 목표 성분 및 온도를 확보하기 위하여, 래들처리 공정에서 용강에 Al, Fe-Si, Fe-Cr, Fe-Ni, Ti, 냉각제 등과 같은 합금철의 투입과 성분, 온도 균일화 및 개재물의 부상분리를 위해 래들 내 가스교반 정련을 동시에 실시하고 있다.

이러한 합금철 투입은 슬래그에 의하여 복개된 용강이 공기 중에 노출되는 나탕 상태가 되게 함으로써 이루어지므로, 용강의 재산화 및 흡질과 흡산에 의한 용강의 청정도 저하가 야기되고 주조 시 노즐 막힘 및 제강성 표면결함이 빈번하게 발생하는 실정이다.

도 1은 종래의 래들처리방법에 의한 용강표면의 산화물 조성에 따른 용강중 질소의 변화를 나타낸 그래프도면이다.

도 1에 따르면, 전기로와 AOD정련을 거친 90톤의 스테인리스409강(C: 0.010%이하, N: 0.010%, Cr: 11~12%, Ni: 0.5%이하, Si: 0.6%이하, Mn: 0.6%이하)의 용강에 대한 래들 합금철 투입 전 및 후의 흡질농도 즉, 래들 합급철 투입후 질소농도와 투입전 질소농도와의 차의 증감 변화를 보여주고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 합금철 투입 후 흡질농도는 8.2~28 ppm까지 증가하며 평균 9.9 ppm의 흡질이 발생하는 것을 알 수 있으며, 이는 용강 중 산소가 증가했음을 의미한다. 따라서, 용강의 산화물과 같은 불순물의 증가로 인한 연연주비의 저하 및 품질의 편차 발생 가능성이 크다는 것을 알 수 있다.

이러한 래들 내 합금철 투입 시 발생되는 흡산 및 흡질의 문제는, VOD공정을 거치는 강종의 경우도 온도 및 성분 목표를 적중시키기 위해 래들처리 공정을 필수적으로 거치기 때문에, 재산화 및 흡질로 인한 용강의 청정도 저하로 주조시 노즐 막힘 및 제품의 표면 품질문제에 심각한 영향을 미칠 수 있다.

이러한 흡질발생을 최소화하기 위해 용강 상면에 용강을 복개하는 슬래그를 사용하지만, 슬래그가 많을수록 합금철 투입을 위한 가스 교반에 의한 나탕 확보가 불가피 하기 때문에, 합금철 투입 시 흡질 및 재산화 발생 문제가 여전히 잔류하고 있는 실정이다.

즉, 합금철 투입시 재산화에 의한 용강 중 TiO₂(융점: 1830℃), CaO-TiO₂계(융점: 1930℃), Al₂O₃(융점: 2020℃) 등의 고융점 산화물과 같은 재산화 생성물들과 흡질에 의해 발생된 TiN(융점: 2930℃)의 질화물들은 최종제품의 청정도를 저하시키고 주조시 노즐막힘을 발생시켜 연주 생산성 저하뿐만 아니라, 압연 시 열연코일과 냉연코일 제품의 제강성 표면 결함을 야기시키고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 미국특허 제5,211,744호인 "래들 내 용강 중 합금철 투입 장치 및 방법"에서는, 래들 내 합금철 투입시 흡질 및 재산화를 방지하기 위한 장치와 방법이 개시되어 있으나, 아래와 같은 문제점이 있다.

우선, 합금철 투입구가 침적하여 투입관을 통해 합금철이 용강 속으로 직접 투입되므로, 재산화 및 흡질이 거의 없는 장점이 있지만, 합금철 투입관의 용손으로 인한 효율적인 작업성, 투입구의 빈번한 교체로 인한 정비 문제 등이 발생된다.

또한, 용강과 투입관 내 투입되고 있는 합금철과의 응고에 의한 브릿 지(bridge)현상이 발생할 경우, 실조업시 각종 합금철 투입을 위한 투입관이 1500~ 1650℃의 용강 내로 직접침적된 상태에서 작업이 진행되므로, 더 이상의 작업 진행이 불가하기 때문에 수~수백 톤의 래들 내 용강 전체를 비상포트에 스크랩(scrap) 시키거나, 역장입을 해야 하기 때문에 고 생산성이 요구되는 실조업에서 이를 적용하기에 많은 제약이 따른다.

또한, 일본특허공개 제1993-009552호인 "톱 블로잉 랜스래들 정련장치(Top blowing lance type ladle refining Apparatus)의 경우도 침적관을 이용하여 용강의 흡질, 용강의 재산화로 슬래그 재산화도 증가 등의 문제를 해결하고자 하였으나, 1550℃ 이상의 고온 용강에서 모든 작업을 해야 하므로, 이 역시 용강에 직접침적을 하여 흡질 및 재산화를 방지하는데는 효과가 있지만, 침적관의 수명, 정비, 합금철 투입 시 용강과 합금철과의 응고 현상에 의한 작업의 중단 등의 문제가 발생된다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 고안된 발명으로, 스테인리스 제강공정에서 래들 내 스테인리스 용강 중으로 온도, 성분적중을 위해 냉각제 및 각종 합금철 투입시 산소 및 질소의 혼입을 최소화하여, 용강의 흡질을 감소시키고, 재산화를 억제하여 청정도를 향상시킬 수 있도록 하는 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 흡산 및 흡질이 감소된 래 들처리방법은, 저부에 다공성 플러그가 설치된 래들 내에 슬래그에 의하여 복개된 용강이 수용되며, 상기 래들 상부로부터 호퍼에 저장된 합금철이 상부, 중간 및 하부 공급관을 통하여 상기 용강에 투입되는 래들처리방법에 있어서, 상기 하부 공급관의 종단부를 하강하는 단계; 상기 중간 공급관에 제1불활성 가스를 투입하는 단계; 상기 하부 공급관의 기단부에 제2불활성 가스를 투입하는 단계; 상기 하부 공급관의 외측에 이를 환포하여 종단부방향으로 분사되는 제3불활성 가스를 제공하는 단계; 및 상기 합금철을 상기 상부, 중간 및 하부 공급관을 순차적으로 거쳐 상기 용강 내에 투입하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 하부 공급관의 하강은 하기 관계식 1로 특정되며,

[관계식 1]

y = h₀ - x - c

(여기서, y는 상기 래들의 커버 내측에서부터 상기 하부 공급관의 종단부까지의 거리[㎜], h₀는 상기 래들의 커버 내측에서부터 상기 래들 저부까지의 거리[㎜], x는 상기 래들 저부에서부터 상기 용강 표면까지의 거리[㎜], c는 상기 용강 표면에서부터 상기 하부 공급관의 종단부까지의 거리[㎜].)

상기 래들 저부에서부터 상기 용강 표면까지의 거리 x는, 하기 관계식 2로부터 특정된다.

[관계식 2]

w = -51.1*ln(x) + 454

(여기서, w는 상기 용강의 양[ton].)

또한, 상기 하부 공급관의 종단부는 상기 용강표면과 1~3 m 간격을 이루도록 하강할 수도 있다.

이때, 바람직하기로는 상기 제2불활성 가스의 단위 시간당 분사량은 5~50 N㎥/hr이며, 상기 제3불활성 가스의 단위 시간당 분사량은 10~100 N㎥/hr일 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법을 위한 합금철 투입장치가 개략적으로 도시된 도면이다.

도 2에서와 같이, AOD, VOD, 전로 등의 탈탄로에서 탈탄이 종료된 용강(M)이 담긴 래들(22)에는 래들정련 스탠드에서 주조를 위한 목표 성분 달성과 목표온도 확보를 위하여 냉각제 및 합금철(F)가 평량된 후 투입된다.

합금철(F)은 합금철 저장호퍼(1)로 부터 컨베이어 벨트(2)로써 호퍼(3)에 저장되며, 개폐밸브(4)는 합금철(F)이 저장된 호퍼(3)에서 합금철(F)의 투입을 조정하도록 구성된다. 합금철(F)은 호퍼(3)에서 공급관(501, 502, 503)을 거쳐 용강(M)에 투입된다.

용강(M)을 수용하는 래들(22)에는 래들커버(21)가 구비되어 대기분위기와 차단하여 산화를 방지하며 합금철(F)을 투입할 수 있도록 하며, 공급관(503)은 래들 커버(21)를 관통하여 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 공급관(501, 502, 503)은 상부 공급관(501), 중간 공급관(502) 및 하부 공급관(503)으로 세분되며, 호퍼(3)의 위치와 공장의 설비 위치에 따라 첨부된 도면과 같이 중간 공급관(502)이 경사를 이룰 수 있다.

이 중간 공급관(502)의 어느 한 부위에는 호퍼(3)로부터 합금철(F)이 공급될 시에 이와 동시에 유입되는 산소 및 질소를 함유한 공기를 차단하여 합금철(F)의 투입경로를 불활성 분위기로 유지할 수 있도록 제1불활성 가스 공급수단(524)이 구비되는 불활성 가스 차단부(523)가 분기장착된다.

이 불활성 가스 차단부(523)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 유입되는 공기의 효율적인 차단을 위하여 합금철(F)이 투입진행되는 방향에 대하여 역행 분사되도록 중간 공급관(502)의 기단부와 이루는 각(θ₁)이 90˚초과 180˚미만을 이루도록 분기장착된다.

합금철(F)은 미리 래들(22) 바닥부에 설치된 다공성 플러그(23)로부터 강하게 취입된 Ar과 같은 불활성 가스에 의해 용강(M) 상부의 슬래그(S)의 일부를 제거하여 나탕이 되어진 곳으로 자유 낙하된다.

이때의 용강(M)은 중량%로 C: 0~0.05%, N: 0~0.070%, Si: 0~4%, Ti: 0~ 0.5%, S: 0.030% 이하, P: 0.025% 이하, Cr: 11.0~ 30.0%, Ni: 0~36%를 함유하고 기타 성분으로 구성되는 AISI기준 스테인리스 304, 316L, 430, 446, 447 강 등의 스테인리스강의 용강일 수 있으며, 이외의 합금철 투입처리가 실시되는 다른 강 또한 가능할 수 있다.

합금철(F)을 용강(M)에 투입하기 위하여, 길이조절수단(513)을 통하여 하부 공급관(503)의 투입구가 용강(31) 측으로 하강된다.

이 길이조절수단(513)은 통상의 길이조절이 가능한 부재일 수 있으며, 래들(22) 직상에 위치된 하부 공급관(503)의 종단부, 즉 투입구만을 승하강시키도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 공급관, 더 정확하게는 중간 공급관(502)의 종단부 및/또는 하부 공급관(503)의 기단부에는 이와 연통되어 합금철(F)의 투입 시 하부 공급관(503)의 종단부까지 불활성 가스 분위기로 조성되도록 하기 위하여 제2불활성 가스 공급수단(534)이 구비된 불활성 가스 공급부(533)가 제공된다.

이 불활성 가스 공급부(533)는 제2불활성 가스 공급수단(534)으로부터 공급되는 제2불활성 가스를 취입하여 하부 공급관(503)의 종단부에서 분출되도록 함으로써 합금철(F)이 투입될 시 하부 공급관(503)의 경로상에서 불활성 분위기가 조성되도록 하며, 하부 공급관(503)의 종단부로부터 분출될 시에는 이로부터 용강(M) 표면에 이르기까지 불활성 분위기를 유지시키도록 한다.

이 하부 공급관(503)의 외측, 더 상세하게는, 중공의 원통형 하부 공급관(503)의 외주에는 하부 공급관(503)과 동축을 이루어 이를 환포하며, 제3불활성 가스 공급수단(554)이 구비되는 불활성 가스 분사부(550)가 제공된다.

이 불활성 가스 분사부(550)는 제3불활성 가스 공급수단(554)으로부터 공급 되는 상기 제3불활성 가스를 하부 공급관(503)을 환포하여 그 종단부 즉, 용강(M) 표면 방향으로 분사되도록 한다.

불활성 가스 분사부(550)는, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 단일링 구조체(550'') 또는 복합링 구조체(550')일 수 있다.

그러나 상기 제3불활성 가스의 하부 공급관(503) 원주에 대한 균일분배 및 균일분사를 고려하면, 불활성 가스 분사부(550)는 복합링 구조체(550')인 것이 바람직하다.

불활성 가스 분사부(550)로부터 분사되는 상기 제3불활성 가스는 하부 공급관(503)의 종단부에서 확산부(570)에 의하여 확산된다.

확산부(570)는 하부 공급관(503)의 종단에서 일체형으로 외향연장된 형태를 가지며, 상기 제3불활성 가스 또한 이에 의하여 외향연장된다. 즉, 상기 제3불활성 가스는 확산부(570)에 의하여 외향 확산된 형태로 용강(M) 표면에 도달되는데, 이때 확산된 면적에 의하여 더욱 넓은 나탕 직경을 확보할 수 있게 되는 것이다.

도 5를 참조하면, 하부 공급관(503) 내측에서의 확산각(θ₂)은 0˚초과 90˚미만이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법의 총괄적 작용개념도이다.

먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 합금철(F)은 상부 공급관(501)에 인입되어 중간 공급관(502) 및 하부 공급관(503)을 거쳐 용강(M)으로 투입된다.

합금철(F)이 상부 공급관(501)을 통하여 투입되어지기 이전에 길이조절수단(도 2의 513)을 이용하여 하부 공급관(503)을 용강(M)측으로 하강시킨다.

하부 공급관(503)은 그 종단부가 용강(M) 표면으로부터 소정 간격 이격되도록 하강되며, 길이조절수단(513)을 통한 하부 공급관(503)의 하강은 공정에 따라 변동되는 용강(M)의 양에 따라 용강(M) 표면으로부터 항상 일정한 높이까지 하강되도록 하기 위하여 하기 관계식 1을 이용한다.

[관계식 1]

y = (h₀ + x) - c

여기서, y는 래들커버(21) 내측에서부터 하부 공급관(503) 종단부까지의 거리,㎜이며, h₀는 래들커버(21) 내측에서부터 래들(22) 선단까지의 거리,㎜이고 고정값이다. 또한, x는 래들(22) 선단에서부터 용강 표면까지의 거리,㎜이고 용강(M)의 양에 따라 가변하는 변수이며, c는 용강 표면으로부터 하부 공급관(503) 종단부까지의 거리,㎜이다.

이때, x는 하기 관계식 2를 이용하여 구해진다.

[관계식 2]

w = -51.1*ln(x) + 454

여기서, w는 톤 단위의 용강량이다.

통상적으로, 하부 공급관(503)의 종단부가 용강(M) 표면으로부터 3 m 이상 이격되어 배치되면, 이로써 투입되는 합금철(F)의 낙하거리가 커지게 되어 다량의 스플래쉬가 발생되고, 1 m 미만일 시에는 용강(M)과의 거리가 가까워 하부 공급관(503) 용손 등의 문제점이 발생되므로, 하부 공급관(503)의 종단부로부터 용강(M) 표면까지의 거리는 1~3 m인 것이 바람직하다.

그러나, 사용되는 용강(M)의 강종이나 요구되는 품질에 따라 하부 공급관(503) 종단부로부터 용강(M) 표면까지의 거리는 가변가능하다.

상술된 바와 같이 길이조절수단(513)에 의하여 하부 공급관(503) 종단부가 용강(M) 표면으로부터 일정간격 이격되어 하강된 뒤, 중간 공급관(502)에 제1불활성 가스가 투입된다(IG1).

상기 제1불활성 가스는 합금철(F)이 중간 공급관(502)을 경유할 시에는 불활성 가스 차단부(523)로써 분사되어 합금철(F)과 동시에 중간 공급관(502)으로 인입되는 공기를 차단시켜 주게 된다.

상기 제1불활성 가스는 질소 또는 Ar과 같은 8족 기체일 수 있으나, 흡질의 가능성 및 공정단가 등을 고려하면 Ar이 바람직하다. 또한, 오스테나이트 강종의 경우 질소도 사용가능하다.

이후, 하부 공급관(502)의 기단부에는 상기 제2불활성 가스가 투입된다(IG2).

불활성 가스 공급부(533)를 통하여 공급되는 상기 제2불활성 가스는 하부 공급관(503) 기단부에서부터 용강(M) 표면에 이르기까지 불활성 분위기를 유지시켜 주며, 이때 확산부(570)를 통하여 용강(M) 표면에 이르기까지 더욱 넓어진 나탕 면적을 확보한 상태로 합금철(F)이 투입될 수 있도록 한다.

상기 제2불활성 가스는 8족 기체일 수 있고, 바람직하게는 Ar이며, 강종이 300계 오스테나이트의 경우 질소도 가능하다.

또한, 하부 공급관(503)의 종단부 외측에서는 불활성 가스 분사부(550)를 통하여 상기 제3불활성 가스가 확산부(570)를 통하여 외향확산된 형태로 분사되어 상기 제2불활성 가스의 분산을 방지하여 합금철(F) 투입 경로를 불활성 분위기로 유지시켜 주게 된다(IG3).

상기 제3불활성 가스 또한 8족 기체일 수 있으며, 바람직하게는 Ar이다. 또한, 상기 제3불활성 가스는 하부 공급관(503) 내부에서 토출되는 상기 제2불활성 가스의 흐름(IG2)을 그 외측에서 유지되도록 하므로 상기 제2불활성 가스의 유속보다 더 신속하거나 상기 제2불활성 가스의 분사압력보다 더 크거나 더욱 많은 양이 분사되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제2불활성 가스의 단위 시간당 분사량은 5~50 N㎥/hr인 것이 바람직하다. 분사량이 5 N㎥/hr 미만일 경우, 충분한 불활성 분위기가 형성되지 못하여 공기 중의 산소 및 질소에 의한 흡산 및 흡질이 발생될 수가 있기 때문이며, 분사량이 50 N㎥/hr를 초과할 경우, 상기 제3불활성 가스의 컬럼을 파괴하여 측확산에 의하여 상기 제2불활성 가스가 분산되거나 필요 이상의 상기 제2불활성 가스 공급으로 공정단가가 상승될 수 있기 때문이다.

또한, 상기 제3불활성 가스의 단위 시간당 분사량은 10~100 N㎥/hr인 것이 바람직한데, 이는 분사량이 10 N㎥/hr 미만일 경우에는 상기 제2불활성 가스의 측확산에 의한 분산이 발생되어 불활성 분위기가 저해될 수 있기 때문이며, 분사량이 100 N㎥/hr를 초과하면 필요 이상의 상기 제3불활성 가스를 공급하게 되는 것이므로 100 N㎥/hr이하로 조절하는 것이 바람직하다.

상기 제1불활성 가스, 상기 제2불활성 가스 및 상기 제3불활성 가스를 이용하여 합금철(F)의 투입경로를 불활성 분위기로 조성시킨 뒤, 래들(22) 저부에서 불활성 가스 공급관(24)과 연통된 다공성 플러그(23)를 이용하여 제4불활성 가스를 취입한다.

이 제4불활성 가스는 래들(22) 저부에서 부터 버블(bubble) 형태로 용강(M)의 상부 표면까지 상승하여 이 버블로써 나탕을 발생시킨다.

상기 제4불활성 가스의 버블로써 나탕을 발생시켜 어느 정도 안정된 정상상태에 이르게 되면, 즉 나탕의 발생정도가 연속적으로 지속되는 것이 확인되면, 개폐밸브(4)를 오픈하여 저장호퍼(3)에 수납된 합금철(F)을 투입한다.

이때 합금철(F)은 상부 공급관(501)과 불활성 분위기가 조성된 중간 공급관(502) 및 하부 공급관(503)을 거쳐 하부 공급관(503)의 종단부에서 용강(M) 표면까지 불활성 분위기 하에서 낙하된다.

이하, 90톤 전기로에서 용해한 스테인리스 409강 및 436L강을 예로 들어 설명한다.

스테인리스 409강 및 436L강을 AOD 탈탄로에서 출강한 후 래들 처리 스탠드에서 도 2에 도시된 합금철 투입장치를 이용하여 래들 내에 투입시 용강 중 질소 및 산소의 변화를 종래의 합금철 투입방법에 의한 용강 중 질소 및 산소의 변화와 비교한 데이터를 표 1에 나타내었다. 이때, 래들로의 합금철 투입량은 0.5~2 ton/heat 범위이다.

	강종	강번	래들처리전		래들처리후		Δ[O]	Δ[N]	투입관과 용강 간의 산소분압 (PO2,atm)	제강성 결함율(%)
			산소 (O,ppm)	질소 (N,ppm)	산소 (O,ppm)	질소 (N,ppm)
종래예	409L	1	73	58	110	66	37	8	0.185	4.8
	409L	2	91	75	91	87	0	12	0.185	1.5
	409L	3	91	80	110	94	19	14	0.185	3.9
	409L	4	92	79	110	97	18	18	0.185	3.3
발명예	436L	5	91	68	70	72	-21	4	0.3	0.5
	436L	6	75	53	51	54	-24	1	0.17	0.8
	409L	7	86	73	66	75	-20	2	0.5	1.3
	409L	8	92	70	110	72	18	2	0.09	3.7
	409L	9	97	67	90	68	-7	1	1.2	1.3

표 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 종래예, 즉 대기 상태에서의 산소분압이 0.185atm인 조건(강번 1~4)에서는 질소증가량(ΔN)이 8 ppm에서 18 ppm까지 발생되었으나, 본 발명예(강번 5~9)에서는 질소증가량(ΔN)이 1 ppm에서 4 ppm으로 흡질이 크게 감소하였다.

다시 말해서, 도 7에 나타난 바와 같이, 종래예의 강번 1~4 경우는 래들 합금철 투입 처리전, 후의 용강중 질소 농도가 각각 58→6 ppm, 75→7 ppm, 80→4 ppm, 79→7 ppm으로서 합금철 투입 처리후 질소가 처리전의 질소농도 보다 평균 13 ppm 으로 크게 증가하였음을 보여주고 있다. 이것은 대기로부터 용강의 흡질이 합금철 투입동안 발생하였음을 의미한다.

그러나, 본 발명예의 강번 5~9 경우는 합금철 처리전, 후의 용강중 질소 농도가 각각 68→2 ppm, 53→4 ppm, 73→5 ppm, 70→2 ppm, 67→68 ppm으로서 질소는 평균 2 ppm 수준으로 흡질이 크게 감소하였음을 알 수 있다.

그러므로, 본 발명예의 경우 대기로부터 용강의 흡질이 합금철 투입 동안 크게 감소 하였음을 의미한다.

한편, 산소 변화를 살펴보면, 표 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 종래예, 즉 대기 상태에서의 산소 분압이 0.185 atm인 조건(강번: 1~4)에서는 산소 증가량이 0 ppm에서 37 ppm까지 발생되었으나, 본 발명예의 경우(강번: 5~9)는 강번 8을 제외하고는 산소가 7~24 ppm으로 오히려 크게 감소하였다.

즉, 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 종래예의 강번 1~4 경우는 래들 합금철 처리전, 후의 용강중 산소 농도가 각각 73→10 ppm, 91→1 ppm, 91→10 ppm, 92→10 ppm으로서 합금철 투입 처리후 산소가 처리전의 산소농도 보다 평균 18.5 ppm 이 크게 증가하였음을 보여주고 있다. 이것은 용강의 재산화가 합금철 투입동안 발생하였음을 의미한다.

그러나, 본 발명예의 경우(강번: 5~9)의 합금철 처리전, 후의 용강중 산소 농도가 각각 91→0 ppm, 75→1 ppm, 86→6 ppm, 92→110 ppm, 97→90 ppm 으로서 산소는 평균 10.8 ppm이 오히려 감소하였음을 알 수 있다.

즉, 본 발명예의 경우 합금철 투입시 용강의 재산화가 크게 감소하였음을 시사하는 것이다.

이 같은 원인은 도 9에서 잘 나타나고 있는데, 이 도 9는 합금철 투입시 시간에 산소농도의 변화를 보여주고 있다. 질소 및 산소의 변화는 도 2에 도시된 가스 흡입부(201)로부터 하부 공급관(53)에서 용강(M) 표면에까지 이르는 경로 상의 한 지점에서 가스를 채집하여 분압 측정센서(202)로 측정하여 계측부(203)에서 계측하였다.

도 9에 도시된 바와 같이, 종래예에서는 투입관과 용강 표면 사이의 산소분압이 약 0.185 atm(18.5%), 즉 대기산화가 용이한 조건에서 합금철 투입이 이루어지고 있다.

그러나, 본 발명예의 경우는 산소 분압은 약 0.02~0.0002 atm(2~0.02%)조건, 즉 산소분압이 낮은 조건에서 합금철 투입이 이루어 지기 때문에 용강의 재산화가 적게 일어나는 것으로 추정할 수 있다.

도 10은 종래예와 본 발명예의 래들처리공정을 거친 스테인리스 열연코일 표면상에 산화물성(제강성)개재물 결함 발생율을 비교해서 보여주고 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제강성 결함율도 종래예의 강번 1~4의 경우 각각 4.8, 1.5, 3.9, 3.3%으로 평균 3.4%를 나타내었으나, 본 발명예의 강번 5~9의 경우 각각 1.5, 0.87, 1.3, 3.7, 1.3%로서 평균 1.7% 수준으로 크게 감소하였다.

이와 같은 결과는 용강의 청정도가 향상되었기 때문이며, 따라서 제품의 표면품질도 크게 향상되었음을 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 의한 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법에 의하여, 스테인리스 제강공정에서 래들 내 스테인리스 용강 중으로 온도, 성분적중을 위해 냉각제 및 각종 합금철 투입시 산소 및 질소의 혼입을 최소화하여, 용강의 흡질을 감소시키고, 재산화를 억제하여 청정도를 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 저부에 다공성 플러그가 설치된 래들 내에 슬래그에 의하여 복개된 용강이 수용되며, 상기 래들 상부로부터 호퍼에 저장된 합금철이 상부, 중간 및 하부 공급관을 통하여 상기 용강에 투입되는 래들처리방법에 있어서,

   상기 하부 공급관의 종단부를 하강하는 단계;

   상기 중간 공급관에 8족 기체로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 기체인 제1불활성 가스를 투입하는 단계;

   상기 하부 공급관의 기단부에 상기 8족 기체로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 기체인 제2불활성 가스를 단위 시간당 분사량이 5~50 N㎥/hr가 되도록 투입하는 단계;

   상기 하부 공급관의 외측에 이를 환포하여 종단부방향으로 분사되며, 상기 8족 기체로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 기체인 제3불활성 가스를 단위 시간당 분사량이 10~100 N㎥/hr가 되도록 제공하는 단계; 및

   상기 합금철을 상기 상부, 중간 및 하부 공급관을 순차적으로 거쳐 상기 용강 내에 투입하는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡산 및 흡질이 감소된 래들처리방법.
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