KR100847102B1 - Ｌｆ공정에서의 탈류방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LF공정에서의 탈류방법에 관한 것으로, 전로정련을 마친 용강의 성분 및 온도를 확인하는 제 1 샘플링단계와, 상기 제 1 샘플링단계에서 용강 중의 [S]가 목표수준 이상이면 슬라그 개질을 위한 부원료를 준비하는 부원료 준비단계와, 상기 용강을 LF로 이송하여 정련하는 LF 정련단계와, 상기 LF 정련단계에서 용강 중 부원료를 투입하여 슬라그를 개질하는 부원료 투입단계와, 상기 부원료 투입 후 용강의 성분 및 온도를 확인하는 제 2 샘플링단계와, 상기 제 2 샘플링단계에서 용강의 온도가 목표온도 이하이면 용강을 승온하는 용강 승온단계와, 상기 제 2 샘플링단계에서 용강 중의 [S]가 목표수준 이상이면 [Ca]을 함유한 합금철을 투입하는 합금철 투입단계와, 상기 합금철 투입단계 후 용강 중의 [Ca]를 제거하기 위하여 바텀 버블링을 실시하는 바텀 버블링 실시단계를 포함하는 LF공정에서의 탈류방법이 제공된다. 이에 따라서, LF공정에서 용강 중의 [S]를 수요가가 요구하는 목표수준으로 낮출 수 있고, 탈류를 위한 별도의 후처리 공정을 거칠 필요가 없기 때문에 생산성이 향상되는 효과가 있다.

슬라그 개질, 페로 칼슘, LF, 탈류

Description

ＬＦ공정에서의 탈류방법{method for desulfurization of ladle funarce}

도 1은 종래의 LF공정에서 정련과정을 타나낸 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따른 LF공정에서 정련과정을 타나낸 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따른 용강 중 생석회의 투입량과 탈류의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명에 따른 용강 중 알루미늄 투입량과 탈류의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 LF공정에서의 용강 온도와 탈류의 관계를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 LF공정에서의 탈류방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전로에서 레이들 퍼니스로 이송된 용강 중 [S]의 농도가 높을 때 슬라그 개질, 바텀 버블링, 칼슘을 함유한 합금철을 투입하여 용강 중 포함된 [S]를 목표수준 이하로 저감시킬 수 있는 LF공정에서의 탈류방법에 관한 것이다.

일반적으로 용강 중의 황은 환원반응에 의해서 제거되기 때문에 용선 상태에 서 용선중에 고CaO탈류제나 CaCO₃와 같은 탈류제를 이용하여 용선예비처리에서 식 1 및 식 2와 같이 제거된다.

(식 1)

(식 2)

용선 중의 [S]는 상기 식과 같은 화학 반응식에 의해서 용선예비처리에서 제거된다. 이렇게 정련된 용선을 전로에 고철과 같이 장입하여 상부에서 순산소를 불어 넣어 산화반응에 의한 전로정련을 실시하게 된다. 전로정련과정에서 투입되는 고철, 용선중의 슬라그, 투입되는 부원료에 의해서 장입전 용선 중 포함된 [S]이 30ppm이하로 관리되더라도 높게 유지되는 경우가 발생한다. 이렇게 정련된 용선은 레이들 퍼니스(Ladle Funarce, 이하 LF라 칭함)에서 도 1과 같은 과정을 거치게 된다.

도 1은 종래의 LF공정에서 정련과정을 타나낸 흐름도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 전로에서 래이들로 용강을 이송하는 과정인 출강작업이 완료되면 BAP장에서 측온 샘플링을 하게 되며, 샘플링에 의해서 분석된 분석치는 LF작업자들에 의해서 참고값으로 쓰여진다. 상기 래이들이 LF에 도착하면 정련을 개시하게 되는데, 이때 용강성분을 균일화하고 용강의 청정도를 향상시키기 위해서 바텀 버블링(Bottom Bubbling)과 탑 버블링(Top Bubbling)을 실시한다.

상기 바텀 버블링과 탑 버블링이 실시되고 용강의 성분과 온도가 균일화된 시점인 3분 정도에 측온 및 샘플링을 하게 된다. 용강의 온도가 목표온도보다 낮게 측정될 때에는 전극봉을 이용하여 승온하게 되고, 샘플은 화학 분석실에서 분석하여 분석값이 나온 시점에서 용강의 성분이 목표값에 도달했으면 처리를 완료하게 된다.

만약 용강중의 성분이 불균일한 경우에는 식 3에 의해서 합금철 투입량을 산출하고 합금철을 투입하게 된다.

(식 3)

상기 식에서 산출된 합금철 투입량을 투입하고 바텀 버블링을 5분 이상 실시한 후 LF공정에서의 정련을 완료하게 된다. LF공정에서는 용강의 청정도와 성분조정, 연속주조에서 필요로 하는 용강의 온도를 조정하여 연속주조공정에 용강을 공급하는 기능을 가지고 있다. 그러나, 상기 LF공정에서는 용선예비처리나 전로에서와 같이 용철중의 [S], [Si], [Mn], [P]등을 제거하는 기능이 없기 때문에 유황분배비가 우수한 슬라그를 조성하기 위하여 전로공정에서의 취련 종료시 용강 중 용존 탄소 수준과 전로 출강구 상태에 따라 부원료의 투입순서 및 투입방법을 결정하고 조업 패턴을 적정화시켰다.

그러나, 상기와 같은 유황분배비가 우수한 슬라그를 조성하여 용강 중 포함된 [S]를 수요가가 요구하는 목표수준 이하로 저감시키기 위해서는 슬라그 중 백운 석을 투입하게 되는데, 상기 백운석의 투입으로 인하여 용강의 온도가 저하되고, 상기 용강의 온도를 상승시키기 위해서 승온용 전력소비가 증가하게 되고, 슬라그 개질을 위해 투입되는 부원료의 가격이 비싸 용강의 제조원가를 상승시킨다. 또한 LF공정에서의 처리 시간이 오래 걸리게 됨으로써 생산성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, LF공정에서 용강 중의 [S]를 수요가가 요구하는 목표수준으로 낮출 수 있는 LF공정에서의 탈류방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 전로정련을 마친 용강의 성분 및 온도를 확인하는 제 1 샘플링단계와, 상기 제 1 샘플링단계에서 용강 중의 [S]가 목표수준 이상이면 슬라그 개질을 위한 부원료를 준비하는 부원료 준비단계와, 상기 용강을 LF로 이송하여 정련하는 LF 정련단계와, 상기 LF 정련단계에서 용강 중 부원료를 투입하여 슬라그를 개질하는 부원료 투입단계와, 상기 부원료 투입 후 용강의 성분 및 온도를 확인하는 제 2 샘플링단계와, 상기 제 2 샘플링단계에서 용강의 온도가 목표온도 이하이면 용강을 승온하는 용강 승온단계와, 상기 제 2 샘플링단계에서 용강 중의 [S]가 목표수준 이상이면 [Ca]을 함유한 합금철을 투입하는 합금철 투입단계와, 상기 합금철 투입단계 후 용강 중의 [Ca]를 제거하기 위하여 바텀 버블링을 실시하는 바텀 버블링 실시단계를 포함하는 LF공정에서의 탈류방법에 의해 달성된다.

여기서 상기 전로정련에서 용강 중의 [S]가 30~100ppm이 되도록 상기 전로정련을 제어하는 것이 바람직하다.

또한 상기 제 1 샘플링단계 전에 용강을 70Nm³/min 이상의 압력으로 3분 이상 탑 버블링을 실시하는 것이 바람직하다.

또한 상기 부원료 투입단계는, 용강 중 생석회를 500Kg 이상 투입하고, 용강 총 중량 대비 알루미늄이 0.05% 이상이 되도록 제어하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 용강 승온단계는, 용강의 목표온도가 1590℃ 이하이면 승온하는 것이 바람직하다.

또한 상기 합금철 투입단계는, 용강 중 페로칼슘이 60Kg 이하로 투입되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 LF공정에서 정련과정을 타나낸 흐름도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 전로에서 정련이 완료되고 래이들에 용강을 이송하는 단계에서 수요가가 요구하는 설질의 강을 만들기 위해서 합금철을 투입하게 된다. 합금철 투입은 레이들 내의 용강이 1/3 정도 수강된 후에 합금철을 투입하게 되며, 전로 내의 슬라그가 출강구로 토출되는 시점에서 출강을 완료하게 된다.

출강이 완료되면 레이들에 수강된 용강의 성분 및 온도를 확인하기 위하여 BAP장으로 레이들을 이송하여 제 1 샘플링을 실시하게 된다. BAP장에서 샘플링된 샘플은 출강 작업 중 용강이 서로 완전히 혼합되지 않은 상태이기 때문에 용강의 성분이 불안정하여 작업자들이 참고값으로만 사용하기 때문에 제 1 샘플링단계 전에 탑 버블링을 실시하여 용강의 성분을 균일하게 만든다. 여기서, 상기 제 1 샘플링 전에 실시되는 탑 버블링은, 용강을 70Nm³/min 이상의 압력으로 3분 이상 실시하여 용강의 성분을 균일하게 만든다.

상기와 같이 탑 버블링이 완료되면 제 1 샘플링을 실시하여 용강의 성분 및 온도를 확인하게 되며, 제 1 샘플링을 통해 용강 중의 [S]가 목표수준 이상이면 유황분배비가 우수한 슬라그를 조성할 수 있도록 용강 중 투입되는 부원료를 준비하게 된다.

상기 부원료는, 생석회와 알루미늄을 준비하게 되는데, 용강 중 생석회를 500Kg 이상, 용강 총 중량 대비 알루미늄이 0.05% 이상이 되도록 생석회와 알루미늄을 용강에 투입하게 된다. 여기서, 상기 생석회가 500Kg 이상, 알루미늄이 용강 총 중량 대비 0.05% 이상 되도록 하는 이유는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 생석회가 500Kg 이상, 알루미늄이 용강 총 중량 대비 0.05% 이상 되도록 용강에 투입될 때 탈류를 20ppm 이상으로 제어할 수 있기 때문이다.

또한 제 1 샘플링을 통해 측정된 용강의 온도를 이용하여 LF에 도착하는 용강의 온도를 예측하게 되는데 이는 식 4에 의해서 구해진다.

(식 4)

상기 식 4에 의해서 LF에 도착하는 용강의 온도를 예측하게 되면, 식 3에 의해 구해진 투입량 만큼 합금철을 용강에 투입하게 된다. 예를 들어, 용강량이 280,000Kg이고 [Mn]의 목표성분이 0.8% 이고, BAP장의 성분이 0.6% 로 실적되며, Fe-Mn의 함유율이 75% 이고, 실수율이 95% 라고 가정한다면, 식 3에 의하여 용강에 투입될 합금철 량은 442Kg 이다.

예) 합금철 투입량

상기와 같이 용강에 투입할 합금철의 투입량이 산출되면, 래이들을 LF로 이송하고 정련하게 되는 바, 용강의 청정도, 성분 및 온도의 균일화를 위하여 래이들 하부에서 바텀 버블링을 실시하게 된다. 이때 래이들 하부를 통해 용강으로 공급되는 바텀 버블링 압력은 15Nm³/min 이상이 되도록 하며, 경우에 따라서는 바텀 버블링과 함께 탑 버블링을 실시할 수도 있다. 상기 바텀 버블링 시 래이들 상부를 통해 용강으로 공급되는 탑 버블링 압력은 70Nm³/min 이상이 되도록 한다.

이와 함께 식 4에 의해서 구해진 LF도착 예측온도가 1590℃ 이하인 경우에는 전극봉을 이용하여 용강을 승온하게 된다. 여기서 LF도착 예측온도가 1590℃ 이하인 경우 승온하는 이유는, 도 5에 도시된 바와 같이 용강의 온도가 1590℃ 일때 탈류를 20ppm 이상으로 제어할 수 있기 때문이다.

상기와 같이 용강의 청정도, 성분 및 온도의 균일화를 위하여 버블링이 실시 되면 준비된 부원료를 용강에 투입하여 유황분배비가 우수한 슬라그를 조성하게 된다. 상기 유황분배비가 우수한 슬라그의 조성 목적은 다음과 같은 식에 의해서 용강 중의 [S]를 제어할 수 있기 때문이다.

(식 5)

상기 식에 의해서 용강 중의 [S]가 탈류가 되면, 상기 식 4에 의해서 산출된 합금철을 용강에 투입하고 용강의 성분 및 온도가 균일화되는 5분 이후에 제 2 샘플링을 실시하여 용강의 성분 및 온도를 확인하게 된다. 이때 상기 제 2 샘플링에서 측온된 용강의 온도가 1590℃ 이상일 경우 용강의 승온 및 바텀 버블링을 중지하게 된다.

본 발명에 따라서 LF정련 중 슬라그 개질을 위한 부원료를 투입하게 되면, 용강 중에 산화성 분위기를 만들게 된다. 즉, 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 갖는 슬라그에 부원료를 투입하게 됨으로써 표 2와 같은 산화성 분위기로 변하게 된다.

상기 표 1과 같이 일반적인 슬라그는 T.Fe, MnO 등의 탈산제로 투입하는 산소와 반응이 쉽게 일어 날 수 있는 산화성 분위기를 갖는다. 따라서 상기와 같은 조성을 갖는 슬라그에 부원료(생석회 및 알루미늄)을 투입하게 되면 T.Fe, MnO 가 최소화 되면서 환원성 분위기가 조성된다.

상기 표 2와 같이 부원료가 LF정련 중 용강에 투입됨으로써 환원성 분위기가 조성되고, 이때 상기 [S]가 목표수준 이상인 경우에는 [Ca]를 함유한 합금철을 용강에 투입하고 용강의 성분 및 온도가 균일화되도록 바텀 버블링을 실시하게 된다.

여기서 [S]가 목표수준 이상인 경우 투입되는 [Ca]를 함유한 합금철은 페로칼슘(Fe-Ca)이 될 수 있다. 상기 페로칼슘은 식 6과 같이 용강 중의 [S]와 반응하여 탈류하게 된다.

(식 6)

페로칼슘이 용강에 투입되면 상기 식과 같이 탈류반응이 쉽게 일어나게 된다. 이것은 생석회의 경우에는 산소와 친화력이 아주 크기 때문에 환원성 분위기에서도 식 5와 같은 반응이 쉽게 일어나기 어렵지만 페로칼슘이 투입됨으로써 용강 중의 [S]와 반응이 쉽게 일어난다. 이때 용강 중에 투입되는 페로칼슘이 60Kg 이상 투입될 때에는 용강 중에 칼슘이 잔류하여 용강의 품질이 저하되므로 바람직하게는 용강에 투입되는 페로칼슘의 투입량은 60Kg 이하가 바람직하다.

상기와 같이 용강 중에 페로칼슘이 투입되고 난 후에는 바텀 버블링을 6분 이상 실시하는 것이 바람직하다. 이는 바텀 버블링에 의해서 용강과 슬라그와의 반응면적을 최대한 넓혀 용강 중의 칼슘과 용존 산소가 반응하여 칼슘을 제거하기 위해서이다.

부연하자면, 용강 중의 칼슘은 연속주조공정에서 침적 노즐 중의 내화물과 반응하여 화학적 침식을 유도하기 때문에 용강 중의 칼슘이 잔류하는 것은 바람직하지 못하다. 따라서, 바텀 버블링을 통해서 용강 중에 잔류하는 페로칼슘은 식 7에 의해서 슬라그 중으로 분리 부상된다.

(식 7)

그리고 바텀 버블링이 완료되면, 용강의 온도를 측온하여 연속주조공정에 공급하기 적당한 온도가 되면 LF에서의 정련을 완료하고 용강을 연속주조공정으로 공급하게 된다.

상기한 바와 같이 용강의 슬라그 개질을 위하여 용강에 투입되는 부원료 중 생석회와 알루미늄이 각각 500Kg 이상, 용강 총 중량 대비 0.05% 이상 투입되고, 용강의 온도가 1590℃ 이상일 때 페로칼슘을 투입하게 되면 용강 중의 [S]를 30ppm 이하로 제어할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로서만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

본 발명에 의한 LF공정에서의 탈류방법은, LF공정에서 용강 중의 [S]를 수요가가 요구하는 목표수준으로 낮출 수 있고, 이로부터 탈류를 위한 별도의 후처리 공정을 거칠 필요가 없기 때문에 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 전로정련에서 용강 중의 [S]가 30~100ppm이 되도록 상기 전로정련을 제어하는 단계와,

   상기 전로정련을 마친 용강의 성분 및 온도를 확인하는 제 1 샘플링단계와,

   상기 제 1 샘플링단계에서 용강 중의 [S]가 목표수준 이상이면 슬라그 개질을 위한 부원료를 준비하는 부원료 준비단계와,

   상기 용강을 LF로 이송하여 정련하는 LF 정련단계와,

   상기 LF 정련단계에서 용강 중 부원료를 투입하여 슬라그를 개질하는 부원료 투입단계와,

   상기 부원료 투입 후 용강의 성분 및 온도를 확인하는 제 2 샘플링단계와,

   상기 제 2 샘플링단계에서 용강의 온도가 목표온도 이하이면 용강을 승온하는 용강 승온단계와,

   상기 제 2 샘플링단계에서 용강 중의 [S]가 목표수준 이상이면 [Ca]을 함유한 합금철을 투입하는 합금철 투입단계와,

   상기 합금철 투입단계 후 용강 중의 [Ca]를 제거하기 위하여 바텀 버블링을 실시하는 바텀 버블링 실시단계를 포함하여,

   상기 용강 중의 [S]를 30ppm 이하로 제어하는 LF공정에서의 탈류방법.
2. 청구항 1에 있어서 상기 제 1 샘플링단계 전에 용강을 70Nm³/min 이상의 압력으로 3분 이상 탑 버블링을 실시하는 것을 특징으로 하는 LF공정에서의 탈류방법.
3. 청구항 1에 있어서 상기 부원료 투입단계는, 용강 중 생석회를 500Kg 이상 투입하고, 용강 총 중량 대비 알루미늄이 0.05% 이상이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LF공정에서의 탈류방법.
4. 청구항 1에 있어서 상기 용강 승온단계는, 용강의 목표온도가 1590℃ 이하이면 승온하는 것을 특징으로 하는 LF공정에서의 탈류방법.
5. 청구항 1에 있어서 상기 합금철 투입단계는, 용강 중 페로칼슘이 60Kg 이하로 투입되는 것을 특징으로 하는 LF공정에서의 탈류방법.
6. 삭제

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