KR101008168B1 - 규격상한 성분격외 용강의 재정련방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제철소 제강공정의 노외정련 처리에 관한 것이다.
본 발명은 용강의 화학성분 함량이 규격을 초과하여 성분 격외되는 경우,
상기 성분격외된 용강이 담겨진 래들에 상취랜스를 구비하는 단계; 및
30~50%의 산소와 나머지 아르곤으로 이루어진 혼합가스를 상기 상취랜스를 통해 래들내 용강에 공급하여 노외정련하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 용강의 화학성분 함량이 규격을 초과하여 성분 격외되는 경우 전로에 재장입하여 노내정련하던 것을 대신하여 노외정련만으로 용강의 화학성분 함량을 낮출 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
노외정련, 성분격외, 용강, 산소, 아르곤

Description

규격상한 성분격외 용강의 재정련방법{Repeatedly refining method for molten steel of extraordinary component}
도 1은 종래의 용강 성분 이상시 정련처리 공정도이다.
도 2는 본 발명의 용강 성분 이상시 래들정련처리 공정도이다.
도 3은 본 발명에 이용가능한 장치의 일례이다.
도 4는 본 발명에 이용가능한 혼합탱크의 상세도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1...래들(Ladle) 2...랜스(Lance)
3...호스(Hose) 4...혼합탱크
5, 5a...압력조절밸브 6, 6a...유량검출기(Orifice)
7, 7a...유량조절밸브 8, 8a, 8b...체크밸브(Check Valve)
9, 9a, 9b...역화방지기 11...산소공급 말단부
12...아르곤공급 말단부 13...회전날개
14...베어링(Bearing) 15...축
21...산소공급 배관 22...아르곤공급 배관
23...혼합가스 배출 배관 24...피엘씨(PLC)
본 발명은 제철소 제강공정의 노외정련 처리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용강의 화학성분 함량이 규격을 초과하여 성분 격외되는 경우, 래들정련만으로 용강의 각 화학성분의 함량을 낮출 수 있어 다른 강종으로의 변경이 가능하도록 하는 성분격외 용강의 재정련방법에 관한 것이다.
일반적으로, 용강이 회송되는 경우 회송된 용강을 다른 강종으로 변경하기 위해서는 회송된 용강의 각 화학성분 함량이 변경하고자 하는 강종의 화학성분 함량보다 낮아야 한다. 반대로 회송된 용강의 각 화학성분 함량이 변경하고자 하는 강종의 화학성분 함량보다 높을 경우에는 회송된 용강의 각 성분 함량을 떨어뜨려야만 원하는 강종으로 변경이 가능하게 된다.
즉, 용강의 화학성분 함량이 규격을 초과하여 성분 격외되는 경우 또는 설비등에 이상이 발생하여 회송된 용강을 다른 강종으로 변경하기 위해서는 도 1과 같은 공정을 실시하게 된다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 용강의 화학성분 함량이 규격을 초과하여 성분 격외되는 경우 종래의 기술에서는 전로에 재장입(1-3)하여 노내 정련처리(1- 4)를 하는 것만이 유일한 방법이었다.
그러나, 상기한 종래기술의 문제점은 다음과 같다.
전로에서 출강하는 용강을 수강하는 티밍(Teeming) 래들은 전로에 직장입할 수 없는 구조이기 때문에 회송된 용강(1-1)을 전로에 장입이 용이한 구조의 장입전용 래들에 용강을 옮겨 담은(1-2) 후 전로에 장입(1-3)하게 되고, 이로 인하여 용강의 온도 저하가 심하여 래들에 지금이 다량 부착된다.
또한, 이렇게 장입된 용강을 노내 정련처리(1-4)를 한 후 용강을 수강하는 티밍(Teeming) 래들에 출강(1-5)하여 노외 정련처리(1-6) 하고 연주에서 주조를 하기 때문에 생산성이 현저히 저하된다. 즉, 동일 용강을 전로에서 2회에 걸쳐 노내 정련처리를 행함으로써 1회 생산 분량 만큼의 조강량 감소를 유발하여 용강 제조원가를 상승시키는 문제점이 있다.
게다가 미탈산 강종의 경우, 전로에 재장입시 폭발의 위험이 있으므로 안전상의 위험성이 상시 내재되어 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용강의 화학성분 함량이 규격을 초과하여 성분 격외되는 경우 전로에 재장입하여 노내정련하던 것을 대신하여 노외정련만으로 용강의 화학성분 함량을 낮출 수 있는 규격상한 성분격외 용강의 재정련방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용강의 화학성분 함량이 규격을 초과하여 성분 격외되는 경우,
상기 성분격외된 용강이 담겨진 래들에 상취랜스를 구비하는 단계; 및
30~50%의 산소와 나머지 아르곤으로 이루어진 혼합가스를 상기 상취랜스를 통해 래들내 용강에 공급하여 노외정련하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 용강의 화학성분 함량이 규격을 초과하여 성분 격외되는 경우, 기존의 전로내에서 노내정련하던 것을 대신하여 래들내에서 노외정련함으로써 생산성을 향상시키는데 특징이 있는 것이다.
즉, 기존에는 용강이 회송되면 회송된 용강을 장입래들에 수강하고, 이어 전로에 장입하여 노내정련한 후, 다시 출강하여 노외정련한 다음 연속주조를 해왔다(도 1).
그러나, 본 발명에서는 용강이 회송되면 래들에 상취랜스를 구비한 후, 상기 상취랜스로 혼합가스를 공급하여 노외정련한 다음, 원하는 강종으로 변경한 후 연속주조하게 된다(도 2).
이때, 상기 혼합가스는 30~50%의 산소와 나머지 아르곤으로 이루어진 혼합가스를 사용하게 된다. 상기 혼합가스중 산소의 함량이 30% 미만이면 용강중 감소시키고자 하는 성분의 감소가 미약하며, 50%를 초과하면 래들의 벽체 및 바닥 내화물 이 손상되는 문제점이 있으므로, 상기 혼합가스중 산소의 함량은 30~50%로 제한하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 혼합가스를 래들의 상취랜스를 통해 용강에 공급하여 노외정련하게 된다. 이때, 래들내에서는 하기 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3 및 화학식 4의 반응에 의하여 용강내 C, Si, Mn, Al 등의 함량이 감소하게 된다.
[화학식 1]
C + O → CO(g)↑
[화학식 2]
Si + 2O → SiO2
[화학식 3]
Mn + O → MnO
[화학식 4]
2Al + 3O → Al2O3
도 4는 본 발명의 혼합가스를 만들기 위하여 이용될 수 있는 혼합탱크의 상세도이다. 상기 혼합탱크는 내부에 산소공급 배관(21)과 연결된 산소공급 말단부(11), 아르곤공급 배관(22)과 연결된 아르곤공급 말단부(12) 및 회전날개로 이루어진다. 또한, 산소 비중이 아르곤 비중에 비하여 상대적으로 작으므로 산소를 공급하는 산소공급 말단부는 아르곤공급 말단부에 비하여 길이가 길도록 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산소공급 말단부의 끝부분은 곡관형태로 설치하여 공급되는 산소의 압력이 상기 회전날개(13)를 회전시키도록 하는 것이 바람직하다.
이렇게 회전날개(13)가 회전되면서 각기 다른 배관을 통해서 공급되는 산소와 아르곤이 균일한 농도로 혼합되게 된다.
도 3은 본 발명에 이용될 수 있는 노외정련 장치의 일례이다.
상기 노외정련 장치는 산소와 아르곤의 공급부, 산소와 아르곤을 혼합시키는 혼합부 및 혼합가스의 공급부로 구성된다.
상기 산소의 공급부는 산소공급 배관(21)에 압력조절밸브(5), 유량검출기(6), 유량조절밸브(7), 체크밸브(8), 역화방지기(9)가 일측으로 부착되어 있으며, 그 끝은 원통형의 혼합탱크(4)에 연결되어 있다.
또한, 상기 아르곤의 공급부는 산소공급 배관(21) 반대쪽에 산소공급 배관과 동일한 크기의 아르곤공급 배관(22)이 설치되어 있고, 상기 아르곤공급 배관(22)에는 압력조절밸브(5a), 유량검출기(6a), 유량조절밸브(7a), 체크밸브(8a), 역화방지기(9a)가 일측으로 부착되어 있으며, 그 끝은 원통형의 혼합탱크(4)에 연결되어 있다.
상기 산소와 아르곤을 혼합시키는 혼합부는 도 4에서 설명한 원통형의 혼합탱크(4)로 구성된다.
상기 혼합가스의 공급부는 혼합가스 탱크(4) 하부측 외부에 혼합가스 배출 배관(23)이 설치되어 있고, 상기 혼합가스 배출 배관(23)에는 유량검출기(6b), 유 량조절밸브(7b), 체크밸브(8b), 역화방지기(9b)가 일측으로 부착되어 있으며, 끝부분에는 호스(3)가 연결되어 있다.
상기 산소공급 배관(21)과 아르곤공급 배관(22)에 부착되어 있는 압력 조절밸브(5, 5a)는 산소와 아르곤의 공급압력이 다를 경우 압력이 낮은 쪽의 가스가 잘 공급되지 않는 문제점을 해결하기 위해 산소와 아르곤의 압력을 동일하게 설정하여 공급될 수 있도록 해 주는 것이 바람직하다.
또한, 상기 산소공급 배관(21)과 아르곤공급 배관(22)의 유량조절밸브(7,7a)와 혼합탱크(4) 사이에 설치되는 체크밸브(8,8a)는 산소와 아르곤의 공급 압력이 차이가 발생할 경우 높은 압력의 가스가 낮은 압력의 가스 쪽으로 역류되는 것을 방지해 주는 역할을 하며, 상기 역화방지기(9,9a)는 산소공급 배관에 필수적으로 사용되는 안전장치로서 아르곤 배관쪽으로 산소가 역류될 경우를 대비하여 아르곤 공급배관과 산소 공급배관 모두에 설치되어 있다.
상기 혼합탱크(4)에서 균일한 농도로 혼합된 혼합 가스는 혼합탱크(4) 하부의 혼합가스 배출배관(23)을 통해 랜스(2)에 공급 되어져 용강을 교반시킨다.
상기한 바와 같은 본 발명의 방법은 버블링(Bubbling) 랜스(2)를 사용하고 있는 바프(BAP) 및 엘에프(LF) 공정 모두에 적용 가능하다
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
[실시예]
C, Si, Mn, Al 등의 성분이 규격을 초과하여 성분 격외된 용강을 도 3 및 도 4의 노외정련장치를 이용하여 하기 표 1의 산소:아르곤 혼합비의 혼합가스로 노외정련하였으며, 노외정련 전, 후의 성분의 변동을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 상기 노외정련시 버블링 유량은 60N㎡/시간, 버블링 시간은 5분으로 동일하게 유지하였다.
구분 산소:아르곤 혼합비 노외정련 성분변동(중량%) 래들벽체 및 바닥 내화물 손상
C Si Mn Al
비교예1 70:30 전 0.466 0.204 0.721 0.033
심함
후 0.454 0.140 0.658 0.001
비교예2 60:40 전 0.842 0.223 0.484 0.002
후 0.830 0.172 0.431 0.001
발명예1 50:50 전 0.859 0.257 0.769 0.025

양호
후 0.852 0.216 0.727 0.005
발명예2 40:60 전 0.624 0.226 0.685 0.037
후 0.619 0.197 0.652 0.007
발명예3 30:70 전 0.246 0.215 0.432 0.028
후 0.243 0.193 0.407 0.003
비교예3 20:80 전 0.338 0.214 0.716 0.042 양호
후 0.336 0.201 0.702 0.011

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 산소와 아르곤 혼합시 산소의 함량이 50%를 초과하는 경우(비교예1, 비교예2) 성분함량의 감소량은 양호하나, 래들벽체 및 바닥의 내화물이 다소 심하게 손상되는 문제점이 있었다.
또한, 산소의 함량이 30% 미만인 경우(비교예3) 래들벽체 및 바닥의 내화물 손상은 거의 발생하지 않으나, 성분함량의 감소가 미약한 문제점이 있었다.
그란, 산소의 함량이 본 발명의 범위를 만족하는 경우(발명예1, 발명예2, 발명예3) 성분함량의 감소량도 양호할 뿐만 아니라 래들벽체 및 바닥의 내화물 손상도 거의 발생하지 않았다.
상기한 결과에서 알 수 있듯이, 랜스를 강욕에 침적시키지 않은 상태로 순도 99% 이상의 산소를 블로잉(Blowing)시켜 노내정련을 하는 기존의 전로 정련과는 달리 본 발명의 노외정련 처리는 랜스(2)를 용강에 침적시킨 상태로 가스를 공급하여 용강을 교반하므로, 랜스(2)를 통해 버블링(Bubbling) 가스로 공급되는 산소의 함량이 너무 많으면 용강을 수강한 래들의 벽체 및 바닥 내화물을 심하게 침식시키는 문제점이 있었다.
본 발명에 의한 정련처리 방법은 랜스(2)를 사용하는 엘에프(LF), 바프(BAP: Bubbling & Powder Injection) 공정 모두에 적용이 가능하다.
따라서, 랜스(2)를 사용하지 않는 알에치(RH)에서 규격상한 격외발생시에는 랜스(2)를 사용하는 엘에프(LF) 또는 바프(BAP) 공정으로 용강래들을 이송하여 해당 공정의 기준에 의거 작업하면 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 용강의 화학성분 함량이 규격을 초과하 여 성분 격외되는 경우 전로에 재장입하여 노내정련하던 것을 대신하여 노외정련만으로 용강의 화학성분 함량을 낮출 수 있어 생산성을 월등하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 용강의 화학성분 함량이 규격을 초과하여 성분 격외되는 경우,
    상기 성분격외된 용강이 담겨진 래들에 상취랜스를 구비하는 단계; 및
    30~50%의 산소와 나머지 아르곤으로 이루어진 혼합가스를 상기 상취랜스를 통해 래들내 용강에 공급하여 노외정련하는 단계;를 포함하여 이루어지는 규격상한 성분격외 용강의 재정련방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 산소와 아르곤의 혼합가스는,
    내부에 산소공급 배관(21)과 연결된 산소공급 말단부(11), 아르곤공급 배관(22)과 연결된 아르곤공급 말단부(12) 및 회전날개(13)가 설치되어 있으며, 상기 산소공급 말단부(11)는 아르곤공급 말단부(12)보다 길이가 길며 끝이 곡관인 원통형의 혼합탱크(4)에서 혼합된 것임을 특징으로 하는 규격상한 성분격외 용강의 재정련방법.
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