KR100909691B1 - 진공탈가스설비에서 고순도 산화철을 이용한 용강탈린방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강공정의 2차 정련설비인 진공탈가스설비(이하 'RH'라 함)에서 고순도 산화철을 분체상태로 취입하여 용강중 인을 제거하는 진공탈가스설비에서 고순도 산화철을 이용한 용강탈린방법에 관한 것이다.

본 발명은 열연코일을 산세하는 과정에서 발생되는 부산물인 고순도 미세 산화철을 탱크로리를 통하여 제강공장의 진공탈가스설비로 이송하는 과정과; 상기 산화철을 평량기가 갖추어진 디스펜서를 통해 평량한 후 분생석회와 적정비율로 혼합하는 과정과; 산화철과 분생석회의 혼합물을 진공탈가스설비중 진공조 내부로 수냉랜스를 통해 취입하여 용강중 불순물인 인성분을 제거하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 고순도의 산화철을 사용하여 RH에서 일부 인을 제거하는 것이 전로에서의 생석회등 부원료의 사용량을 파격적으로 절감할 수 있고, 또 취련이 끝난 후 용강중 산소농도도 훨씬 낮게 유지하여 용강의 산화를 억제할 수 있으므로 원가와 품질측면에서 상대적으로 유리한 효과가 있다.

Description

진공탈가스설비에서 고순도 산화철을 이용한 용강탈린방법{DEPHOSPHORUS METHOD OF HOT METAL BY USING IRON OXIDE IN RH}

도 1은 본 발명에 따른 고순도 산화철의 운반으로부터 진공탈가스설비에서의 취입시까지의 개략적인 공정도,

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 수냉랜스의 일부 단면도,

도 3은 본 발명 전후의 용강중 인성분 비교 그래프,

도 4는 본 발명과 통상조업시의 극저탄소강 탄소성분 거동 비교 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10....탱크로리 12....산화철호퍼

14....디스펜서 20....진공조

30....수냉랜스 40....용강

본 발명은 제강공정의 2차 정련설비인 진공탈가스설비(이하 'RH'라 함)에서 고순도 산화철을 분체상태로 취입하여 용강중 P(인)를 제거하는 진공탈가스설비에서 고순도 산화철을 이용한 용강탈린방법에 관한 것이다.

철강제품의 성분규격중 인의 함량은 전로에서 거의 결정이 되고, 이상조업이나 예측하지 못한 원인으로 규격범위내에서 조절하지 못하게 되면 후속공정을 거쳐 급외제품으로서 저가로 판매가 되든지 전로로 회송되어 재차 탈린작업을 하게 되므로 원가 및 생산성 측면에서 불리한 결과를 초래한다.

따라서, 제강공정에서 인성분이 매우 낮은 용강을 제조하거나 전로에서 인규격을 벗어난 용강을 처리하고자 할 때 전로 후공정인 RH에서 인성분을 미세조정게 되는데 통상 다음 반응식을 통해 슬래그화된 후 용강위로 부상하게 된다.

6[P] + 5Fe₂O₃ + 12CaO = 3[4(CaO)ㆍ(P₂O₅)] + 10Fe

이와 같은 인성분의 제거는 일반 강종을 생산하는 경우 통상 전로 단독공정에서 이루어지고, 제품의 기계적 성질을 향상시키기 위하여 인을 엄격하게 규제하는 고급강의 경우에는 용선예비처리공정에서 일부 사전 제거한 후 전로에서 최종적인 제거작업을 실시하기도 한다.

그런데, 전로가 인성분을 제거하는 마지막 공정인 경우 최종제품의 규격을 상회하는 조건에서는 더 이상의 조치가 불가하여 소위 격외상태로 후속작업이 진행되어 여재로 값싸게 팔리든지 아니면 전로로 회송되어 재차 탈린작업이 수행되는 등의 기회비용이 증가하는 문제점이 있어 왔다.

최근에는 RH에서 산화철을 사용하여 용강중 인을 제거하는 기술이 공개되었으나 RH가 제강공정중 용강품질을 최종적으로 결정하는 공정이라는 점과 RH 설비의 특성상 제약을 많이 받아 인의 제거효율이 우수하지 못하다는 단점은 해결하지 못 하였다.

다시 말하면, 산화철이라고 할 때에 흔히 철광석류에 해당하는 원료를 사용하고 탈린반응을 효율적으로 하기 위하여 괴상의 철광석을 분말형태로 가공해서 랜스를 통해서 취입을 해야 할 뿐만 아니라 철광석에 함유돠어 있는 불순물에 의해 용강이 오염돠는 문제점을 안고 있으므로 정련처리시간 연장과 슬래그조성 무해화 등 추가적인 정련처리과정을 필요로 하므로 조업관리에 매우 세심한 주의를 요한다.

따라서, 제강공정중 인 성분의 효율적인 제거를 통해 전로공정의 조업편차, 부하감소 등을 충족시킬 수 있는 새로운 탈린방법이 절실히 요청되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 탈린방법상의 제반 문제점을 고려하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 2차 정련공정인 RH에서 고순도 산화철과 생석회 분체를 혼합 취입하여 인을 미세조정함으로써 제강조업에서 성분 제어의 부하가 큰 인 성분을 효율적으로 제어할 수 있고 이에 따라 전로공정에서의 조업편차 및 이상조업에 따른 성분 부적중 문제를 해결하며, 인 성분을 엄격하게 요구하는 제품생산시 전로공정의 부하도 해소시킬 수 있도록 한 진공탈가스설비에서 고순도 산화철을 이용한 용강탈린방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 상기한 목적은, 열연코일을 산세하는 과정에서 발생되는 부산물인 고순도 미세 산화철을 탱크로리를 통하여 제강공장의 진공탈가스설비로 이송하는 과정과; 상기 산화철을 평량기가 갖추어진 디스펜서를 통해 평량한 후 분생석회와 적정비율로 혼합하는 과정과; 산화철과 분생석회의 혼합물을 진공탈가스설비중 진공조 내부로 수냉랜스를 통해 취입하여 용강중 불순물인 인성분을 제거하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공탈가스설비에서 고순도 산화철을 이용한 용강탈린방법을 제공함에 의해 달성된다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명은 제철소내 압연공장에서 열연코일을 만드는 과정중 표면에 생기는 스케일이 산세공정을 통하여 제거되면 염산폐액중 염화철 상태로 녹아 있다가 고온 및 산소분위기에서 분무하였을 때 이물질이 거의 없는 고순도 산화철 분말로 만들어지는데 용강중 인은 산화성 분위기와 고염기성 슬래그 조건에서 잘 제거되므로 이 산화철 분말을 생석회분체와 혼합, 고압의 아르곤가스를 운반가스로 사용하여 RH 랜스를 통해 용강중에 분사하여 용강탈린을 실시하도록 한 것이다.

이때, 산세공정후 회수된 고순도 산화철은 도 1에서와 같이, 입경이 0.8~0.85μm로서 통상 저장호퍼(미도시)에 보관되는데 이를 RH에서 가공없이 그대로 직접 사용하기 위해서는 탱크로리(10)를 통하여 운반하고, 질소를 압송가스로 하여 산화철호퍼(12)에 운반 보관한다.

이후, 인성분을 적절한 수준까지 낮추기 위하여 계산된 사용량만큼 용강(40)에 취입해야 하는데 이를 위하여 산화철호퍼(12)의 하부에 평량기가 갖추어진 디스펜서(14)를 통해 산화철을 아르곤등 불활성가스를 운반가스로 하여 파이프와 프렉 서블호스를 통하여 수냉랜스(30)로 보내지는데 이 수냉랜스(30)가 승하강장치에 의하여 RH의 진공조(20)내의 일정한 높이까지 내려간 상태에서 고압으로 용강(40)에 취입된다.

여기서, 탈린제를 공급하는 상기 수냉랜스(30)는 도 2에서와 같이, 선단이 고온의 복사열에 잘 견딜 수 있도록 구리재질로 되어있는 3중관으로서 바깥쪽 2중관(32)은 냉각수가 흐르고 가운데관(34)으로는 탈린제가 통과할 수 있도록 되어 있다.

아울러, 고순도 산화철을 탈린제로 조업에 적용하기 위해서는 생석회와의 혼합이 필요한데 이 분생석회는 제철소에 탈류제를 공급하는 업체나 제철소내 생석회 제조공장에서 만들어진 괴생석회를 용선탈린용 생석회 분쇄설비를 통하여 가공한 후 조달할 수 있다.

그리고, 하기한 표 1에는 본 발명에서 사용되는 산화제인 산화철과 철광석인 정립광 및 소결광의 성분을 비교하여 나타내었다.

[실시예]

RH에서의 고순도 산화철 탈린효과를 확인하기 위하여 인의 규격이 엄격한 극 저탄소강을 포함하여 전로에서 출강중 용강탈산을 실시하지 않은 경처리재를 대상으로 실시하였다.

탈린제로서는 생석회와 혼합하여 고순도 산화철의 중량비율은 30-35%로 하였다.

래들내 용강이 RH진공조내로 흡입되어 환류하면서 탈탄반응이 일어나는 시기에 진공조내 용강탕면에서 1.0-1.2m 높이에서 아르곤 공급압력을 4-5kg/㎠로 하고,취입속도 70-80kg/min로 하여 본 발명 탈린제를 취입하였다.

처리전 인성분에 대하여 처리후의 인변화를 조사하기 위하여 용강량 280-282톤에 대하여 탈린제를 560-570kg만큼 사용하였다.

즉, 일정한 범위의 원단위 2kg/ts를 적용하였다.

그 결과, 도 3에서 보는 것처럼 처리전 인성분 대비하여 탈린제를 사용한 후 인성분이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 처리전 인이 높을수록 탈린율이 증가하는 것을 알 수 있는데 평균적으로 보면 탈린율이 약 17%에 이르는 것으로 나타났다.

통상적으로 RH후공정에서 목표로 하는 인성분을 0.013%라고 할 때 위에서 언급한 탈린제 원단위 2kg/ts 를 적용한다면 RH 도착성분은 0.016%이면 된다.

그리고, 취입시간은 7-8분이 소요되어 통상적인 탈탄시간이 11-12분을 감안하면 그 범위안에 들어가므로 처리지연의 문제는 없는 것으로 확인되었다.

마지막으로, 탈린제 취입에 따른 탈탄의 영향을 조사하기 위하여 탄소 40ppm 이하의 극저탄소강을 대상으로 처리전후의 탄소성분을 비교하였다.

그 결과는 도 4에서 알 수 있듯이 RH 처리전 탄소성분이 약 0.028%의 유사한 수준에서 RH처리 완료후 탄소성분이 탈린처리한 경우 19ppm으로 기존방법 18.5ppm대비 약간 높은 것으로 나타났지만 규격범위에 충분히 들어가므로 탄소제어에 지장을 주지 않는다.

따라서, 본 발명에 따른 RH에서의 탈린은 다른 품질문제를 수반하지 않으면서 전로에서 최종적으로 인성분을 적중시켜야 하는 부담을 크게 완화할 수 있는 장점을 갖추고 있음을 확인 하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 고순도의 산화철을 사용하여 RH에서 일부 인을 제거하는 것이 전로에서의 생석회등 부원료의 사용량을 파격적으로 절감할 수 있고, 또 취련이 끝난 후 용강중 산소농도도 훨씬 낮게 유지하여 용강의 산화를 억제할 수 있으므로 원가와 품질측면에서 상대적으로 유리한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 열연코일을 산세하는 공정 중 발생하는 고순도 미세 산화철을 진공탈가스설비로 운반하는 단계와;

   상기 운반된 산화철을 평량기가 갖추어진 디스펜서를 통해 평량한 후 상기 산화철과 분생석회를 섞어 혼합물을 제조하는 단계와;

   상기 제조된 혼합물을 진공탈가스설비중 진공조 내부로 수냉랜스를 통해 취입하여 용강중 불순물인 인성분을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공탈가스설비에서 고순도 산화철을 이용한 용강탈린방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 혼합물을 제조하는 단계에서 분생석회와 섞여지는 산화철은 전체 중량대비 30~35%인 것을 특징으로 하는 진공탈가스설비에서 고순도 산화철을 이용한 용강탈린방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 인성분을 제거하는 단계는 아르곤가스와 같은 불활성가스를 운반가스로 사용하는 것을 특징으로 진공탈가스설비에서 고순도 산화철을 이용한 용강탈린방법.

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