KR100929178B1 - Calcium input method in molten steel during steel manufacturing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제강 공정 중에 나탕이 형성되는 것을 이용하여 칼슘 투입 및 레이들 하취를 단계적으로 실시하는 칼슘 투입 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 0.04~0.60중량%의 탄소(C), 0.005~0.060중량%의 알루미늄(Al), 1.0~2.0중량%의 망간(Mn), 5~50ppm의 칼슘(Ca), 기타 불순물 및 나머지는 철을 함유하는 용강에 칼슘을 투입하는 방법에 관한 것으로, 나탕을 형성하면서 1차 레이들 하취를 실시하는 단계, 칼슘을 투입하는 단계 및 2차 레이들 하취를 실시하고 나탕 부위에 플럭스를 투입하는 단계를 포함한다. 이러한 본 발명을 통하여 용강내 칼슘의 실수율을 향상키시고, 개재물 농도를 저감시키며, 침지 노즐이 막히는 것을 방지할 수 있다.The present invention relates to a calcium input method for performing calcium input and ladle unloading step by step using the forming of the raked during the steelmaking process. To this end, the present invention is 0.04 to 0.60% by weight of carbon (C), 0.005 to 0.060% by weight of aluminum (Al), 1.0 to 2.0% by weight of manganese (Mn), 5 to 50ppm of calcium (Ca), other impurities and The rest is related to the method of injecting calcium into the molten steel containing iron, and performing the first ladle deodorization while forming the decay, the step of adding calcium and the secondary ladle deodorization and applying flux to the decayed area. Injecting. Through the present invention, it is possible to improve the error rate of calcium in the molten steel, to reduce the concentration of inclusions, and to prevent the immersion nozzle from clogging.
나탕, 칼슘, 개재물, 침지노즐Nagtang, Calcium, Inclusion, Immersion Nozzle
Description
도 1은 본 발명에 따른 나탕 형성의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of forming a tang according to the present invention.
도 2는 본 발명과 종래 기술에 따른 경우의 칼슘 농도를 상호 비교하여 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing a comparison between the calcium concentration in the case of the present invention and the prior art.
도 3은 본 발명과 종래 기술에 따른 경우의 용강내 개재물 지수를 상호 비교하여 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the comparison between the inclusion index in the molten steel in the case of the present invention and the prior art.
도 4는 본 발명과 종래 기술에 따른 경우의 개재물의 침지노즐 부착두께를 상호 비교하여 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the comparison between the thickness of the immersion nozzle of the inclusion in the case of the present invention and the prior art.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1. 레이들 하취노즐 2. 레이들1. Ladle Nozzle 2. Ladle
3. 용강 4. 레이들 슬래그3. molten steel 4. ladle slag
5. Ar 가스5. Ar gas
본 발명은 제강 공정에서 용강에 칼슘을 투입하는 방법에 관한 것으로서, 더 욱 상세하게는 제강 공정 중에 나탕이 형성되는 것을 이용하여 칼슘 투입 및 레이들 하취를 단계적으로 실시하는 칼슘 투입 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of injecting calcium into molten steel in a steelmaking process, and more particularly, to a method of calcium injecting and ladle deodorization step by step using the form of the molten iron during the steelmaking process.
철강 생산시에는 여러 공정을 거치게 되는데, 원하는 목적의 강을 생산하기 위하여 원료인 철광석 등을 사용한 제선 및 제강 공정이 이루어진다. 이 중 제강 공정은 선철에서 불순물을 제거하고 탄소 함량이 2% 이하인 강을 제조하는 공정으로서 크게 용선 예비 처리 공정, 전로 정련 공정 및 2차 정련 공정으로 나누어진다.Steel production goes through several processes, in order to produce steel for the desired purpose, steelmaking and steelmaking processes using iron ore as a raw material is performed. The steelmaking process removes impurities from pig iron and manufactures steel with a carbon content of 2% or less. The steelmaking process is mainly divided into a molten iron pretreatment process, a converter refining process, and a secondary refining process.
이 중 2차 정련 공정은 전로에서 생산된 용강을 후처리하는 과정으로서, 수요자 및 연속 주조에 적합하도록 용강을 조작하여, 레이들에 출강하고 각종 야금 조작을 행하는 일련의 공정이다. 2차 정련 공정은 탈산제 및 합금철 첨가, 용강 승온 및 온도 조정, 용강의 청정도 향상 및 비금속 개재물 제어, 강중 불순물(P, S, N, H 등) 제거, 성분 및 온도의 균일화, 그리고 출강과 주조 사이의 조업시간 조정을 위하여 이루어진다.Among these, the secondary refining process is a post-treatment process of molten steel produced in the converter, and is a series of processes in which molten steel is manipulated to suit the consumer and continuous casting, tapping on the ladle, and performing various metallurgical operations. The secondary refining process involves adding deoxidizer and ferroalloy, adjusting the temperature and temperature of the molten steel, improving the cleanliness of molten steel and controlling non-metallic inclusions, removing impurities in the steel (P, S, N, H, etc.), equalizing the composition and temperature, and This is done to adjust the operating time between castings.
이러한 2차 정련 공정에서는 특히 수요자의 요구에 부합하는 제품을 제조하고, 여러 목적에 사용하도록 합금 원소 및 반응 물질을 첨가하는 공정을 포함한다. 이러한 합금 원소 또는 반응 물질의 용강 중 첨가 방법은 출강 중의 출강류에 투입하거나 레일들내의 용강 표면에 투입하면서 용강을 교반하는 방법, 또는 분체를 운반 가스와 함께 용강중에 취입하는 방법, 및 와이어(wire) 형태로 공급하는 방법 등 다양한 방법들이 활용된다. 특히 와이어 형태로 공급하는 방법은 탄소가 0.03~0.06% 정도 함유된 강 제품을 사용한다. 설비 투자 비용, 첨가 물질의 실수 율 등을 고려하여 적절한 방법을 선택할 수 있다.This secondary refining process includes, in particular, the manufacture of products that meet the needs of the consumer and the addition of alloying elements and reactants for use for various purposes. The method of adding the alloying element or the reactant in molten steel may include stirring the molten steel while pouring it into the tapping flow during tapping or putting it on the molten steel surface in the rails, or blowing powder into the molten steel together with a carrier gas, and a wire. Various methods are used, such as supplying in the form of In particular, in the form of wire, steel products containing 0.03% to 0.06% of carbon are used. Appropriate methods can be chosen, taking into account the cost of the plant investment and the error rate of the additives.
합금 원소 또는 탈산제의 실수율은 용강의 교반 강도와 슬래그 조건 및 공기중 산소에 의한 산화 손실 등에 따라 좌우된다. 대기와의 접촉에 의한 산화, 또는 슬래그 중의 열역학적으로 불안정한 산화물 FeO, MnO, SiO2 등과의 반응에 따른 첨가 물질의 산화 손실은 제어하기가 어렵기 때문에 성분을 목표하는 범위로 맞추는데 장애 요인이 되고 최종 제품의 품질이 불안정하며 첨가 물질의 실수율이 저하된다. 따라서 산소와 친화력이 강한 원소들의 실수율을 향상하기 위해서 대기 또는 산화성 슬래그와의 접촉 기회를 최소화할 필요가 있다.The real ratio of alloying elements or deoxidizers depends on the stirring strength and slag conditions of molten steel and the oxidation loss due to oxygen in the air. Oxidation loss of additives due to oxidation by contact with the atmosphere or by reaction with thermodynamically unstable oxides FeO, MnO, SiO 2, etc. in the slag is difficult to control, and thus it is an obstacle to adjusting the component to the target range. The quality of the product is unstable and the error rate of the additive material is lowered. Therefore, it is necessary to minimize the chance of contact with the atmosphere or the oxidative slag in order to improve the error rate of the elements with strong affinity for oxygen.
일반적으로 탄소(C) 0.04∼0.60 중량%, 알루미늄(Al) 0.005∼0.060 중량%, 망간(Mn) 1.0∼2.0 중량%, 칼슘(Ca) 5∼50ppm을 함유하는 강은 석유 또는 원유 및 천연가스 수송관이나 일반적으로 두께가 50mm 이상으로 두꺼운 소재로 널리 사용되며, 소재를 압연하거나 가공중 기계적 가공성을 향상시키고 제품을 산성 분위기하에서 사용중에 부식을 줄이기 위하여 제강 공정에서 일정 수준 이상의 칼슘을 강중에 첨가하는 것이 요구된다.Generally, steel containing 0.04 to 0.60% by weight of carbon (C), 0.005 to 0.060% by weight of aluminum (Al), 1.0 to 2.0% by weight of manganese (Mn), and 5 to 50 ppm of calcium (Ca) is used for petroleum or crude oil and natural gas. It is widely used in transport pipe or thick material with thickness of 50mm or more in general, and more than a certain level of calcium is added to steel in the steelmaking process to improve the mechanical workability during rolling or processing and to reduce the corrosion during the use of the product under acidic atmosphere. It is required.
본 발명이 속하는 기술분야의 제강 공정에서 전술한 성분 원소를 함유하는 강을 제조하는 방법은 먼저 전로나 전기로에서 정련 작업이 완료된 탄소 0.03~0.08 중량%의 용강을 레이들(ladle)로 출강하면서 알루미늄, 가탄제, 합금철 등을 첨가한다. 여기서, 알루미늄은 용강탈산제로, 가탄제는 용강의 탄소성분 증량, 합금철은 망간(Mn), 실리콘(Si) 등 합금 성분을 증량할 목적으로 각각 첨가한다. 다음으 로 용강을 담은 레이들을 레이들로(ladle furnace, LF)에 이송하여 용강 가열을 실시한 후 마지막으로 칼슘 와이어를 공급하고 레이들 하취(bottom feeding)함으로써 용강 정련을 종료하고 연속 주조를 실시한다. In the steelmaking process of the technical field to which the present invention belongs, a method of manufacturing steel containing the above-mentioned elemental elements is first performed by laminating a molten steel of 0.03 to 0.08% by weight of carbon that has been refined in a converter or an electric furnace with a ladle. , A charcoal agent, ferroalloy, etc. are added. Herein, aluminum is a molten steel deoxidizer, and a charcoal is added to increase the carbon component of molten steel, and the alloy iron is added to increase the alloying components such as manganese (Mn) and silicon (Si). Next, the ladle containing the molten steel is transferred to a ladle furnace (LF) to perform molten steel heating, and finally, the molten steel is finished by continuously feeding the calcium wire and ladle feeding, and the continuous casting is performed. .
이러한 과정에서 칼슘은 탈황, 비금속 개재물 제어 및 노즐 막힘 방지등의 목적으로 널리 사용되고 있다. 칼슘은 상당히 고가이고, 반응성이 커서 용강중에 혼입되기 전에 손실량이 많으므로 손실량을 줄이기 위한 부단한 연구 개발이 행해져 왔다. 칼슘이 손실되는 이유 중의 하나로, 칼슘이 용강에 투입된 후 급속히 기화되는 것을 들 수 있다. 따라서 실제 공정에서는 버블링을 이용한 슬래그 조제, 용강 정련, 온도 성분 조정 등 용강에 필요한 모든 처리를 완료한 후 최소량의 칼슘만을 사용하고 있다. 특히, 연속 주조 중 침지노즐을 통과하기 전에 외부공기의 혼입으로 용강이 재산화되어 발생되는 개재물이 부착하여 침지 노즐을 막아버리는 것을 방지하기 위하여 칼슘이 필요하다. In this process, calcium is widely used for desulfurization, nonmetallic inclusion control, and nozzle clogging. Calcium is considerably expensive and has a high reactivity, so that the amount of loss is high before it is incorporated into molten steel. Therefore, constant research and development has been conducted to reduce the amount of loss. One of the reasons for the loss of calcium is that calcium is rapidly vaporized after being introduced into molten steel. Therefore, in the actual process, only a minimum amount of calcium is used after completing all treatments required for molten steel such as slag preparation, molten steel refining, and temperature component adjustment using bubbling. In particular, calcium is required in order to prevent the inclusion of clogging nozzles caused by the inclusion of molten steel due to the incorporation of external air before passing through the immersion nozzle during continuous casting to block the immersion nozzle.
개재물은 연속 주조 중 발생되는 재산화 현상에 따라 용강중 산화 성분의 반응으로 발생된다. 연속 주조시에 밀폐되지 않아서 용강과 외부공기가 만나는 시점에 개재물이 바로 생성된다.Inclusions are generated by the reaction of oxidized components in the molten steel, depending on the reoxidation phenomenon that occurs during continuous casting. It is not sealed during continuous casting, so inclusions are produced immediately at the point where molten steel and external air meet.
칼슘 투입전의 개재물은 구상이 아닌 불규칙한 형상이어서 슬래그로 부상하기 어려우므로, 일단 용강 중 Ca 농도를 15~25ppm으로 제어한 칼슘을 투입하고 용강내 개재물을 칼슘으로 코팅하여 구상으로 만든 후, 용강을 교반하여 개재물과 칼슘을 슬래그로 부상시키면 용강내 칼슘 농도가 15ppm 이하로 된다. 재산화로 발생한 개재물은 칼슘 농도가 15ppm이하이면 부족하여 용강내의 칼슘으로 코팅하지 못 하므로, 불규칙한 형상으로 그대로 침지노즐을 통과하고 용강내의 침지노즐에 용이하게 부착되어 노즐 내경을 막는다. 이러한 현상을 노즐 크로징(clogging)이라고 하는데, 용강내의 청정도가 안 좋거나 용강내의 칼슘이 부족한 경우에 생긴다.Since the inclusions before calcium input are irregular and not spherical, it is difficult to float as slag. Once the calcium with the concentration of Ca in the molten steel is controlled to 15-25 ppm, the inclusions in the molten steel are coated with calcium to form a sphere, and then the molten steel is stirred. When the inclusions and calcium are floated into the slag, the calcium concentration in the molten steel is 15 ppm or less. Inclusion caused by reoxidation is insufficient when calcium concentration is less than 15ppm, so it cannot be coated with calcium in the molten steel, so it passes through the immersion nozzle in an irregular shape and is easily attached to the immersion nozzle in the molten steel to block the nozzle inner diameter. This phenomenon is called nozzle clogging, which occurs when the cleanliness of molten steel is poor or the calcium in the molten steel is insufficient.
이러한 문제점으로 인하여 용강내의 칼슘 농도를 높이기 위해서는 다량의 칼슘을 투입해야 하지만, 칼슘의 비중이 낮을 뿐만 아니라 칼슘이 개재물에 부착되어 용강위로 부상하여 슬래그내로 혼입되므로 칼슘 투입후 용강 교반에 따른 칼슘 실수율은 매우 낮다.Due to this problem, a large amount of calcium must be added to increase the concentration of calcium in the molten steel, but the ratio of calcium is low, and calcium is attached to the inclusions and floats on the molten steel to be mixed into the slag. Very low
종래에는 이러한 개재물을 제거하기 위하여 용강중에 칼슘(Ca)을 첨가한 후 레이들 하취를 실시하여 용강내의 불순물과 반응을 유도하고 칼슘의 분포를 균일하게 하였으므로 레이들 하취 중에 칼슘의 실수율이 저하하였다. 종래의 이와 같은 레이들 하취는 10~30Nm3/hr으로 실시하여 용강이 교반되면서 상부의 슬래그를 용강속으로 혼입하므로 개재물도 같이 혼입하여 침지노즐에 부착되는 원인이 된다.Conventionally, in order to remove such inclusions, calcium (Ca) was added to the molten steel, and ladle deodorization was performed to induce reaction with impurities in the molten steel and uniform distribution of calcium. Conventional ladle unloading is carried out at 10 ~ 30Nm 3 / hr, so that the molten steel is mixed while the upper slag is mixed into the molten steel, so that the inclusions are also mixed and attached to the immersion nozzle.
이러한 종래기술로서, 한국특허공개공보 제1998-47659호에 개시된 선재용 빌렛 주편제조시 알루미늄 탈산강의 칼슘 투입 방법에 따르면 처음 공장과 후속 공정에서 칼슘 투입량을 변동시키고 연속 칼슘 투입후부터 연속주조개시까지의 시간을 20~30분으로 하여 주조함으로써 비중이 낮은 개재물을 슬래그 중으로 부상 분리하여 적정한 칼슘 농도를 확보하고 있다. 그러나 여기에서는 장기간 대기시 연속 주조의 연결이 불가능해진다는 문제점이 있다.As such a prior art, according to the method of calcium input of aluminum deoxidized steel during the production of billet cast steel for wire rod disclosed in Korean Patent Publication No. 1998-47659, the calcium input amount is changed in the first plant and subsequent processes, and after continuous calcium injection to continuous casting start. By casting for 20-30 minutes, the low specific gravity inclusions are separated from the slag to ensure proper calcium concentration. However, there is a problem in that it is impossible to connect the continuous casting for a long time.
한국특허공개공보 제2001-26771호에 개시된 칼슘와이어 투입위치 제어장치 및 제어방법은 용강정련 처리시 레이들내 용강의 수강량이 일정하게 유지되지 않되더라도 항상 일정량의 용강을 처리할 수 있는 조업 조건을 제시한다. 따라서 용강중에 칼슘을 첨가시에 레이들 하취를 실시함으로써 용강내 불순물과의 반응을 유도하고 칼슘의 분포를 균일하게 만든다. 그러나 이 경우에는 용강중에 칼슘을 첨가 후에 발생되는 조대한 개재물을 분리 부상하기 위하여 레이들 하취를 실시하면 칼슘 실수율이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.Calcium wire input position control device and control method disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2001-26771 maintains operating conditions that can process a certain amount of molten steel at all times even if the amount of molten steel in the ladle is not kept constant during molten steel refining. present. Therefore, ladle deodorization is performed when calcium is added to the molten steel to induce a reaction with impurities in the molten steel and to make the distribution of calcium uniform. However, in this case, when ladle deodorization is performed in order to separate and float the coarse inclusions generated after the addition of calcium in the molten steel, a problem of lowering the calcium error rate will occur.
또한 한국특허출원 제2001-78298호에 기재된 내용에 따르면, 칼슘 투입시 레이들 하취를 실시하지 않고 일정한 수학식에 따라 칼슘을 첨가한 후, 10~30Nm3/hr의 유량으로 5~10분간 레이들 하취를 실시하고 있다. 그러나 이 경우, 칼슘 특성상 투입시에는 칼슘 실수율이 향상되나 투입 후 레이들 하취를 실시할 때 용강내의 칼슘이 슬래그 중으로 부상 분리되며, 개재물이 레이들 하취에 의해 다시 용강속으로 혼입되는 문제점이 발생하게 된다.In addition, according to the contents described in Korean Patent Application No. 2001-78298, after adding calcium in accordance with a constant equation without performing ladle deodorization when calcium is added, it is laid for 5 to 10 minutes at a flow rate of 10 to 30 Nm 3 / hr. We perform deodorization. In this case, however, the calcium error rate is improved when the calcium is added, but when ladle deodorization is carried out, the calcium in the molten steel is separated and separated from the slag, and the inclusions are mixed into the molten steel by ladle deodorization. do.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강 제조시에 있어서 칼슘의 실수율을 개선하고 용강 청정도를 향상시키면서 침지노즐의 개재물 부착을 억제하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve this problem, to provide a method of suppressing the inclusion of the immersion nozzle while improving the error rate of calcium during steel production and improve the cleanliness of molten steel.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 0.04~0.60중량%의 탄소(C), 0.005~0.060중량%의 알루미늄(Al), 1.0~2.0중량%의 망간(Mn), 5~50ppm의 칼슘(Ca), 기타 불순물 및 나머지는 철을 함유하는 용강에 칼슘을 투입하는 방법으로서, 나탕을 형성하면서 1차 레이들 하취를 실시하는 단계, 칼슘을 투입하는 단계 및 2차 레이들 하취를 실시하고 나탕 부위에 플럭스를 투입하는 단계를 포함한다.The present invention for achieving the above object is 0.04 to 0.60% by weight of carbon (C), 0.005 to 0.060% by weight of aluminum (Al), 1.0 to 2.0% by weight of manganese (Mn), 5 to 50ppm of calcium (Ca ), Other impurities and the remainder is a method of injecting calcium into the molten steel containing iron, the step of performing the first ladle deodorization, the step of adding calcium and the second ladle deodorization while forming a tang Injecting the flux to the.
또한, 본 발명에서 나탕의 크기는 100~200mm 으로 하는 것이 바람직하다.In addition, in the present invention, it is preferable that the size of the laden is 100 to 200 mm.
그리고 플럭스는 생석회(CaO), 레이들 슬래그(LSA), 형석(CaF2), 알루미나(Al2O3) 및 B-플럭스(B-Flux) 중에서 1 이상을 선택하여 사용할 수 있다. The flux may be selected from one or more of quicklime (CaO), ladle slag (LSA), fluorite (CaF 2 ), alumina (Al 2 O 3 ) and B-flux (B-Flux).
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1은 본 발명에 따라 나탕이 형성되는 개념을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 레이들(2)내의 용강(3)에 대하여 레이들 하취노즐(1)을 통하여 레이들 하취를 실시하고, 용강(3) 상부의 레이들 슬래그(4)를 통하여 형성된 나탕을 통하여 플럭스를 투입한다. 이와 같이 나탕을 형성하는 이유는 칼슘을 투입하기 전에 레이들 하취를 통하여 용강내 개재물을 최소화하기 위해서이다.1 is a view showing the concept of forming a tang according to the present invention. As shown in FIG. 1, in the present invention, ladle unloading is performed on the
나탕이라고 하는 것은 하부로부터 Ar 가스(5)가 올라오면서 용강 상부에 존재하는 슬래그를 밖으로 밀어내어 발생하는 현상으로, 슬래그에 가려서 외부에서 확인할 수 없던 용강이 그대로 보이는 현상이다. 나탕은 버블 교반과 밀접한 관계를 가지므로, 하취나 상취를 실시하면 슬래그가 존재하는 상부로의 가스의 상승력과 나탕의 크기는 어느 정도 비례하지만, 하취하거나 상취하는 노즐 부위의 막힘 유무나 레이들내 용강량, 레이들내 슬래그량, 레이들 사용횟수, 레이들 슬래그 경화 유무 등에 따라 나탕의 크기가 일정하지 않은 문제점이 있다.Low temperature is a phenomenon caused by pushing out the slag existing in the upper part of the molten steel as the
예를 들어 나탕의 크기가 너무 작으면 용강속 개재물이 천천히 상승하여 슬래그에 부착되는 데 많은 시간이 소요되므로, 작업 여건을 고려할 때 제한 시간내에 개재물이 슬래그에 부착되는 것이 불가능하다. 이와 반대로, 나탕의 크기가 너무 크면 용강내의 개재물은 빠르게 상승하지만 자체의 힘이 너무 커서 다시 슬래그에 부착되지 않고 용강속으로 들어가고, 칼슘 또한 개재물처럼 가벼워서 용강내의 칼슘을 슬래그로 보내므로 용강내에는 칼슘도 부족할 뿐만 아니라 개재물 자체도 많이 존재하게 된다.For example, if the size of the molasses is too small, the molten steel inclusions will slowly rise and take a lot of time to attach to the slag, so that the inclusions cannot be attached to the slag within the time limit given the working conditions. On the contrary, if the size of the molasses is too large, the inclusions in the molten steel rise quickly, but their own strength is so large that they do not adhere to the slag again and enter the molten steel, and the calcium is also as light as the inclusions, and the calcium in the molten steel is sent to the slag. Not only is it lacking, but there are also many inclusions.
또한, 나탕형성부위는 용강중 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 성분이 외부 공기와 바로 접촉하는 부위로서 외부 공기중의 산소와 결합하여 개재물이 생성되는 문제가 있어서, 플럭스를 투입하여 나탕 부위에 차폐층을 형성하여 외부공기와 용강과의 접촉을 차단함으로써 칼슘 실수율을 향상시키고, 투입되는 플럭스로 인하여 나탕 부위로 집중적으로 부상되던 개재물이 부착된다.In addition, the molten steel is a site where calcium (Ca), aluminum (Al), and silicon (Si) components in molten steel come into direct contact with the outside air, so that inclusions are generated by combining with oxygen in the outside air. Thus, by forming a shielding layer at the bottom of the bath, the contact between external air and molten steel is blocked, thereby improving the error rate of calcium, and the inclusions, which are intensively injured in the bath, are attached due to the flux introduced.
나탕의 크기가 100mm 이하인 경우에는 개재물이 부상할 수 있는 시간이 길어져 연속 주조가 불가능해지며, 나탕의 크기가 200mm 이상인 경우에는 슬래그가 용강내로 혼입하여 칼슘이 조기에 슬래그로 부상하므로 용강 청정도가 나빠지고 칼슘 수율이 낮아져서 연속 주조 중 침지 노즐이 막히는 경우가 생긴다.If the size of the molten iron is less than 100mm, the time for the inclusion to rise is long and continuous casting is impossible.If the size of the molten iron is more than 200mm, the slag is mixed into the molten steel and calcium rises into the slag early, resulting in molten steel cleanliness. The immersion nozzles can be clogged during continuous casting due to the falling out and low calcium yield.
본 발명에서의 칼슘 투입 방법은 이하의 화학식을 사용하여 좀더 상세하게 설명한다. Calcium dosing method in the present invention will be described in more detail using the following formula.
용강 생산 과정에 있어서 용강 중에 첨가되는 칼슘은 다음의 화학식 1 및 화학식 2의 반응을 연속으로 일으켜 용강중에 잔존하게 된다.Calcium added in the molten steel in the molten steel production process continuously reacts with the following
여기서, 화학식 1의 [O]는 용강에 용해되어 잔존하는 산소(이하, "용존산소"라고 함)를 의미하며, 금속인 Ca를 첨가하여 금속 Ca와 반응할 용존산소가 부족한 경우, 용강 또는 슬래그에 함유된 FeO, MnO 등이 분해되어 용존산소를 공급하기도 하며, 그 외의 칼슘은 용강 중에 기체로 존재한다.Here, [O] of Formula 1 means oxygen remaining in molten steel (hereinafter, referred to as "dissolved oxygen"), and when there is insufficient dissolved oxygen to react with metal Ca by adding metal Ca, molten steel or slag FeO, MnO, etc. contained in is decomposed to supply dissolved oxygen, and other calcium is present as a gas in molten steel.
화학식 1의 반응으로 생성된 CaO 중 일부는 화학식 2와 같이 용강중에 잔존하는 금속산화개재물과 반응하여 화합물 CaO·MxOy(s)를 형성한다.Some of the CaO produced by the reaction of Formula 1 reacts with the metal oxide inclusions remaining in the molten steel as in
용강중에 존재하는 칼슘은 전체 칼슘으로서, 화학식 1 및 화학식 2에서와 같이 기체상인 Ca(g), 액체상인 Ca(l), 고체상인 CaO(s) 또는 CaO·MxOy(s)로 구분할 수 있다. 용강에 투입시 대부분의 칼슘은 고체상인 CaO(s) 또는 CaO·MxOy(s)의 형태로 존재하게 되며, 전체 칼슘 중 일부만이 기체상인 Ca(g) 및 액체상인 Ca(l)으로 존재하게 된다.Calcium present in molten steel is total calcium, and can be classified into Ca (g) as gas phase, Ca (l) as liquid phase, CaO (s) as solid phase, or CaO · M x O y (s) as in
전술한 화학식 1 및 화학식 2를 합하면 다음과 같은 화학식 3을 구할 수 있다.
When the above Chemical Formula 1 and
화학식 3에서 기재한 기체상 및 액체상의 칼슘은 레이들 하취를 실행하는 경우 가스 버블(gas bubble)에 따라 분리 부상된다. 그러나 나탕의 크기에 따라 분리부상되어 슬래그에 부착되거나 다시 용강내로 혼입되므로, 나탕의 크기를 육안으로 확인하는 것이 중요하다.The gas phase and liquid phase calcium described in the formula (3) are separated and floated according to the gas bubble when ladle deodorization is performed. However, it is important to check the size of the tang visually because it is separated and injured according to the size of the tang and attached to the slag or mixed back into the molten steel.
본 발명에서 칼슘의 실수율은 용강에 투입된 칼슘이 전량 용해되었을 경우에 예상되는 용강내 칼슘량과 실제로 연속 주조중의 용강 샘플에서 분석된 칼슘량과의 비로 계산한다. 연속 주조중에 채취한 용강 샘플로부터 분석한 칼슘량은 용해상태로 존재하는 칼슘과 칼슘계 화합물로 존재하는 칼슘을 모두 포함하는 전체 칼슘량을 의미한다. 그 이유는 용해 상태의 칼슘과 칼슘계 화합물로 존재하는 칼슘을 구분하여 분석하는 방법이 정립되어 있지 않아서, 일반적으로는 전체 칼슘량을 분석하는 방법을 이용하기 때문이다.In the present invention, the real ratio of calcium is calculated by the ratio of the amount of calcium in the molten steel expected when the total amount of calcium in the molten steel is dissolved and the amount of calcium analyzed in the molten steel sample during continuous casting. The amount of calcium analyzed from the molten steel sample collected during continuous casting means the total amount of calcium including both the calcium present in the dissolved state and the calcium present in the calcium compound. The reason for this is that a method for distinguishing and analyzing the calcium present in the dissolved state and the calcium-based compound is not established. Generally, a method for analyzing the total amount of calcium is used.
일반적으로 용강에 칼슘을 취입하는 경우, 용강온도가 높아질수록 칼슘이 액화 또는 기화되기에 필요한 에너지 공급을 많아 실수율이 저하할 것으로 예상되므로, 칼슘의 실수율을 올리기 위해서는 가급적 칼슘을 용강 하부까지 투입해야 한다.In general, when calcium is injected into molten steel, the higher the molten steel temperature is, the more energy is needed to liquefy or vaporize, and the error rate is expected to decrease. Therefore, in order to increase the error rate of calcium, calcium should be injected to the lower part of molten steel. .
본 발명에서는 용강에 칼슘을 투입하기 전에 레이들 하취를 실시하여 용강중에 함유된 개재물이 1차로 부상 분리되도록 하고, 칼슘 투입 후 다시 레이들 하 취를 실시하여 개재물을 2차로 부상 분리하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the ladle deodorization is performed before injecting calcium into the molten steel so that the inclusions contained in the molten steel are separated from the primary, and the ladle is subtracted again after the calcium is added to separate the inclusions in the secondary. do.
본 발명에서는 레이들 공정의 승온 및 성분조정처리가 90% 정도 이루어진 시점에 100~200mm의 크기로 나탕을 형성하고 레이들 하취를 1분 이상 실시한다. 이는 산화물계 비금속 개재물을 저감하기 위한 것으로, 개재물을 포집할 수 있는 가장 최적의 나탕형성범위에서 버블링을 실시하여 용강내의 잔존 개재물을 1차로 제거한다. In the present invention, when the temperature rise and the component adjustment process of the ladle process is made about 90% to form a hot water in the size of 100 ~ 200mm and ladle deodorization is performed for 1 minute or more. This is to reduce oxide-based non-metallic inclusions, and bubbling is performed in the most optimal range for forming the molten metal to collect the inclusions, thereby primarily removing residual inclusions in the molten steel.
다음으로 칼슘을 상부로부터 수직으로 3.0~3.5mm/s로 3분 동안 투입한다. 이와 같이 칼슘을 투입함으로써 개재물을 구상화하고, 용강내에 칼슘을 확보하여 주조중에 재발생하는 개재물을 포집할 수 있다. Next, calcium is added at 3.0-3.5 mm / s vertically from the top for 3 minutes. By injecting calcium in this way, inclusions can be spheroidized, calcium can be secured in molten steel, and the inclusions regenerated during casting can be collected.
칼슘을 투입한 후에는 100~200mm의 크기로 나탕을 형성하고 하취를 5분 이내로 실시하면서 나탕 형성 부위에 플럭스를 0.5kg/t-s 이내로 투입한다. 플럭스의 투입속도가 0.5kg/t-s인 경우에는 용강의 온도가 저하된다. 본 발명에서 용강에 투입하는 플럭스의 종류는 개재물을 포집하거나 슬래그의 융점을 낮출 수 있는 것으로, 예를 들면 생석회(CaO), 레이들 슬래그(LSA), 형석(CaF2), 알루미나(Al2O3), B-플럭스(B-Flux) 등이 있지만, 융점이 낮으면서도 개재물을 포집할 수 있는 B-플럭스가 바람직하다.After the calcium is added, the sugar is formed in the size of 100 ~ 200mm, and the deodorization is performed within 5 minutes, and the flux is added within 0.5kg / ts. If the flux rate is 0.5 kg / ts, the temperature of the molten steel is lowered. In the present invention, the type of flux to be injected into molten steel can collect inclusions or lower the melting point of slag. For example, quicklime (CaO), ladle slag (LSA), fluorite (CaF 2 ), and alumina (Al 2 O). 3 ) and B-Flux, but B-flux which can collect inclusions while having a low melting point is preferable.
칼슘 투입전과 동일하게 버블링을 실시하고 시간을 단축시켜 용강내의 칼슘의 잔류량을 증대시키며 나탕 형성 부위에 플럭스를 투입함으로써 용강과 외부공기와의 차폐막을 형성한다. 특히, 용강개재물이 정점으로 모이는 나탕 부위에 개재 물 포집제를 투입하여 개재물을 제거한다. As in the case of adding calcium, bubbling is performed and the time is shortened to increase the residual amount of calcium in the molten steel, and flux is added to the molten steel to form a shielding film between the molten steel and the external air. In particular, the inclusions are removed by inserting an inclusion trapping agent into the molten steel where the molten steel inclusions are collected at their peaks.
이하에 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명의 단지 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 여기에 한정하는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples. The following examples are merely to illustrate the present invention, and the present invention is not limited thereto.
실시예Example
0.04~0.60중량%의 탄소(C), 0.005~0.060중량%의 알루미늄(Al), 1.0~2.0중량%의 망간(Mn), 5~50ppm의 칼슘(Ca), 기타 불순물 및 나머지는 철을 함유하는 강을 제조하는 데 있어서, 용강내의 칼슘(Ca)의 실수율을 향상시키기 위한 실험을 실시하였다.0.04 to 0.60 wt% carbon (C), 0.005 to 0.060 wt% aluminum (Al), 1.0 to 2.0 wt% manganese (Mn), 5 to 50 ppm calcium (Ca), other impurities and the remainder contain iron In the production of steel, experiments were conducted to improve the error rate of calcium (Ca) in the molten steel.
먼저, 이 실험에서는 100톤의 전로에서 정련을 종료하고, 용강을 100톤의 레이들로 출강하면서 알루미늄, 가탄제, 합금철 등을 첨가하였다. 이어서 용강을 담은 레이들을 용강 승온설비인 LF로 이송하고, 용강을 1530~1550℃로 가열하였으며, 칼슘 와이어를 투입하기 전의 나탕 크기가 100~200mm로 되도록 유량을 1~5Nm3/Hr로 변환하면서 나탕 크기를 적절하게 조정하고 레이들 하취를 3분간 실시하였다.First, in this experiment, refining was completed in a 100-ton converter, and aluminum, a charcoal, and ferroalloy were added while the molten steel was pulled out with a 100-ton ladle. Then, the ladle containing molten steel was transferred to LF, a molten steel heating device, and the molten steel was heated to 1530-1550 ° C, and the flow rate was converted to 1-5 Nm 3 / Hr so that the size of the molten metal before the calcium wire was introduced was 100-200 mm. The ladle size was properly adjusted and ladle underload was performed for 3 minutes.
다음으로 칼슘 와이어를 12kg-Ca/min의 속도로 레이들 상부에서 3m/ton의 양으로 투입하였다. 칼슘 와이어를 투입한 후 레이들 하취를 3분 동안 실시하고, 나탕 크기는 전과 동일하게 100~200mm 크기로 하였으며, 나탕 부위에 B-플럭스를 50kg 투입하였다. 이어서 연속 주조를 실시하여 연속 주조중에 채취된 용강 시편 에 함유되어 있는 칼슘 함량과 용강 청정도를 조사하였다. 또한, 침지노즐부위에 부착된 개재물 두께를 측정하여 노즐의 막힘 여부를 검증하였다.Next, calcium wire was added in an amount of 3 m / ton at the top of the ladle at a speed of 12 kg-Ca / min. Ladle deodorization was performed for 3 minutes after the calcium wire was added, and the size of the bun was the same as the previous 100-200 mm, and 50 kg of B-flux was added to the bun. Subsequently, continuous casting was performed to investigate the calcium content and molten steel cleanness contained in the molten steel specimens collected during the continuous casting. In addition, the thickness of the inclusions attached to the immersion nozzle was measured to verify whether the nozzle was clogged.
이러한 본 발명의 실시예와의 대조를 위한 종래 기술인 비교예에서는 칼슘 와이어 투입시 레이들 하취를 실시하지 않거나, 칼슘 투입 후 레이들 하취를 10~30Nm3/hr의 유량으로 5~10분간 실시하였다.In the comparative example, which is a conventional technique for contrast with the embodiment of the present invention, ladle unloading was not performed when calcium wire was added, or ladle unloading was performed at a flow rate of 10-30 Nm 3 / hr for 5-10 minutes after calcium feeding. .
다음의 표 1은 이와 같은 본 발명의 실시예와 종래 기술의 비교예를 상호 비교하여 나타낸다.Table 1 below shows the comparative examples of the present invention and the comparative examples of the prior art.
표 1에 기재한 바와 같이, 종래 기술인 제1 비교예의 경우 총 10차지(CH)를 실험하고 평균값을 구하였다. 종래 기술에 있어서는 예를 들어, 제2 비교예의 경우 용강내 칼슘은 안정적이었지만, 용강 청정도가 불량하여 노즐에 부착된 개재물이 많았고, 제5 비교예의 경우 용강내 칼슘이 부족할 뿐만 아니라 용강 청정도도 매우 불량하여 노즐에 부착된 개재물이 다량인 것으로 분석되었다. 반면에 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예의 경우, 종래 기술인 비교예에 비하여 그 실험 결과가 좋았으며, 특히 나탕 형성부상에 플럭스를 투입함으로써 좀더 개선된 결과를 얻은 것으로 분석되었다.As shown in Table 1, in the case of the first comparative example of the prior art, a total of 10 charges (CH) were tested and averaged. In the prior art, for example, in the second comparative example, the calcium in the molten steel was stable, but there were many inclusions attached to the nozzle due to poor molten steel cleanliness, and in the fifth comparative example, not only the calcium in the molten steel was insufficient but also the molten steel cleanliness was also very poor. It was analyzed that a large amount of inclusions attached to the nozzle. On the other hand, in the case of the first to third embodiments of the present invention, the experimental results were better than the comparative example of the prior art, and in particular, it was analyzed that more improved results were obtained by injecting flux on the molten metal forming part.
이러한 본 발명의 실시예와 종래 기술의 비교예를 상호 비교한 결과를 도 2 내지 도 4에 나타낸다.Fig. 2 to Fig. 4 show the results of comparing the examples of the present invention with the comparative examples of the prior art.
도 2는 본 발명과 종래 기술을 통한 결과의 용강내의 칼슘 농도를 나타내고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 용강내 칼슘 농도는 본 발명의 경우 종래 기술에 2배 정도 증가하였다.Figure 2 shows the calcium concentration in the molten steel as a result of the invention and prior art. As shown in Fig. 2, the calcium concentration in the molten steel increased by about twice the prior art in the case of the present invention.
도 3은 본 발명과 종래 기술을 통한 결과의 용강내의 개재물 지수를 나타내고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 용강내의 개재물 지수는 본 발명의 경우 종래 기술에 비하여 1/3 정도로 감소하였다.Figure 3 shows the inclusion index in the molten steel of the present invention and the results through the prior art. As shown in FIG. 3, the inclusion index in the molten steel was reduced by about one third in the case of the present invention.
도 4는 본 발명과 종래 기술을 통한 결과로서 노즐막힘두께를 나타내고 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 노즐막힘두께는 본 발명의 경우 종래 기술에 비하여 1/3 정도로 감소하였다.4 shows the nozzle clogging thickness as a result of the present invention and prior art. As shown in Fig. 4, the nozzle clogging thickness was reduced by about one third in the case of the present invention.
이러한 본 발명의 실험을 통하여, 용강내 칼슘의 실수율은 증가하고 개재물 지수는 떨어져서 품질이 우수해졌으며, 노즐의 막힘도 줄어든 것으로 확인되었다.Through the experiments of the present invention, it was confirmed that the error rate of calcium in the molten steel was increased and the inclusion index fell so that the quality was excellent and the clogging of the nozzle was also reduced.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연속 주조 중에 용강내 칼슘의 실수율을 증가시킬 뿐만 아니라 용강내의 개재물량을 획기적으로 감소시키고, 침지 노즐에 개재물이 부착되지 않도록 하여 노즐이 막히는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible not only to increase the error rate of calcium in the molten steel during continuous casting, but also to significantly reduce the amount of inclusions in the molten steel, and to prevent the inclusion of the inclusions in the immersion nozzle, thereby preventing the nozzles from clogging. .
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.Although the present invention has been described above, it will be readily understood by those skilled in the art that various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the claims set out below.
Claims (3)
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| KR20000060222A (en) * | 1999-03-12 | 2000-10-16 | 이구택 | Method for producing low sulfer, low carbon steel using eaf-vtd process |
| KR100328935B1 (en) * | 1997-12-15 | 2002-08-27 | 포항종합제철 주식회사 | Refinement of steel for improving hydrogen induced crack resistance |
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2002
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Patent Citations (2)
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