KR101015283B1

KR101015283B1 - 용강침적관

Info

Publication number: KR101015283B1
Application number: KR1020030083076A
Authority: KR
Inventors: 김용환
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2011-02-15
Also published as: KR20050049180A

Abstract

본 발명은 대기와 용강이 접촉하는 것을 차단하여, 용강의 재산화를 방지하고 탈산제의 실수율을 향상시키는 용강침적관을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

따라서, 본 발명은 레이들의 상부에서 용강에 침적되며 직경이 레이들 직경의 20% 내지 50%이고 내외벽이 내화물로 라이닝되어 이루어지는 제1관통체; 제1관통체의 상부에 연장설치되며 직경이 상기 제1관통체 직경보다 작게 형성되는 제2관통체; 제2관통체의 상부에 연장설치되며 직경이 상방으로 갈수록 커지는 깔대기 형상으로 이루어진 제4관통체를 포함하는 용강침적관을 제공한다.

용강, 침적, 탈산, 나탕, 교반

Description

용강침적관{tube submerged in melting steel}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용강침적관의 단면도를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용강침적관의 사용상태를 나타내는 작동상태도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 용강침적관 12 : 제1관통체

13 : 내화물 14 : 제2관통체

16 : 제3관통체 18 : 제4관통체

20 : 레이들 22 : 포러스플러그

본 발명은 용강의 재산화와 합금철 및 각종 탈산제의 산화를 방지하는 용강침적관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용강의 레이들처리공정에서 발생하는 나탕에 침적되어 용강과 대기의 접촉을 차단하여 용강의 재산화 및 각종 탈산제의 산화를 방지하는 용강침적관에 관한 것이다.

일반적으로 탄소강 또는 스테인레스강의 제강공정에서 1차 및 2차정련을 통해 탈탄, 탈질, 탈황 및 탈인을 실시한 후, 용강의 미세성분조정, 탈산 및 개재물부상분리를 위하여 레이들처리(ladle treatment)공정을 실시한다.

레이들처리공정에서는 레이들의 상부가 대기로 개방된 상태에서 불활성가스인 아르곤(Ar)가스로 저취교반하고, 미세성분조정을 위하여 용강에 합금철을 투입하거나, 탈산을 위하여 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 실리콘(Si) 및 칼슘(Ca) 등의 탈산제를 투입한다. 이와 같이 아르곤가스를 저취하여 용강을 교반하므로 개재물이 포집되고, 포집된 개재물은 비중차에 의하여 용강의 상부로 부상분리된다.

한편 레이들처리공정에서 용강의 표면이 대기와 접촉하여 산화되는 것을 방지하기 위하여 액상슬래그(top slag)를 도포하지만, 레이들의 저부에서 취입되는 아르곤가스의 기포가 용강의 탕면으로 빠져나올 때 용강의 표면에 도포되어 있던 슬래그를 밀어내므로 탕면에 대기와 직접접촉하는 나탕이 반드시 발생하게 된다.

이러한 나탕은 대기와 직접적으로 접촉이 이루어지기 때문에 나탕 부위에서 용강이 재산화된다. 이와 같이 용강이 재산화되면 합금철 및 탈산제의 실수율이 떨어질 뿐 만 아니라 용강 중의 개재물 양이 증가되어 용강의 품질이 악화되는 원인이 된다.

또한 용강에 합금철 및 탈산제의 투입시 대기와 접촉하여 산화되므로 합급철 및 탈산제의 실수율이 떨어지는 문제점이 있다. 특히 알루미늄, 티타늄, 칼슘 등의 탈산제는 실수율이 각각 60%, 80%, 5%에 머무르고 있다. 이는 나탕으로 투입된 탈산제가 용강속에서 용해되기 전에 빠른 속도로 산화되기 때문이다.

아울러 합금철 및 탈산제의 실수율이 비중 및 형상에 따라 일정치 않으므로 조업편차가 발생하게 되며, 탈산제가 산화되면서 발생한 산화물들은 용강으로 유입되어 유해 개재물을 형성함으로 개재물에 의한 침지노즐의 막힘 현상이 발생하고 판재의 표면에 결함이 발생되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 대기와 용강이 접촉하는 것을 차단하여, 용강의 재산화를 방지하고 탈산제의 실수율을 향상시키는 용강침적관을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

본 발명은 레이들의 상부에서 용강에 침적되며 직경이 레이들 직경의 20% 내지 50%이고 내외벽이 내화물로 라이닝되어 이루어지는 제1관통체; 제1관통체의 상부에 연장설치되며 직경이 제1관통체 직경보다 작게 형성되는 제2관통체; 제2관통체의 상부에 연장설치되며 직경이 상방으로 갈수록 커지는 깔대기 형상으로 이루어진 제4관통체를 포함하는 용강침적관을 제공한다.

여기서 제2관통체의 상부에 외부의 대기가 유입되지 못하도록 직경이 상기 제2관통체 직경의 70% 이하로 이루어지는 제3관통체를 더욱 포함하는것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 용강침적관의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하 여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용강침적관의 단면도를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용강침적관의 사용상태를 나타내는 작동상태도이다.

본 발명의 실시예에 따른 용강침적관(10)은 관통체가 순차적으로 연장설치된다.

제1관통체(12)는 레이들(20)의 상부에 내열합금강관으로 형성되어 있고, 내열합금강관의 내외벽은 알루미나 내화물(13)로 라이닝되어 있다. 따라서 용강침적시 제1관통체(12)가 소실되지 않는다.

여기서 제1관통체(12)의 직경은 용강의 표면에 형성되는 나탕의 평균적인 직경을 고려하여 나탕부분을 대기와 차단할 수 있는 레이들(20) 직경의 20% 내지 50%로 이루어진다.

제2관통체(14)는 용강으로 직접 침적되지 않는 부분으로서 제1관통체(12)의 상부에 연장설치된다. 또한 제2관통체(14)의 직경은 제1관통체(12) 직경보다 작게 형성된다. 아울러 최소직경은 합금철 및 탈산제의 원료형상을 고려하여 원료가 걸리지 않고 원활하게 투입될 수 있는 직경 이상으로 구비되는 것이 바람직하다.

여기서 용강을 통과하여 표면으로 부상한 아르곤가스는 제1관통체(12)와 제2관통체를 통과하여 외부로 빠져나가면서 용강침적관(10) 내부의 대기를 외부로 밀어낸다. 즉, 제1관통체(12) 및 제2관통체(14)의 내부는 아르곤가스로 채워져 산소 및 질소의 분압이 매우 낮은 상태가 된다.

제3관통체(16)는 제2관통체(14)의 내부를 통과한 아르곤가스가 유출되는 부분으로서 제2관통체(14)와 후술하는 제4관통체 사이에 연장설치되며 외부의 대기가 역유입되지 못하도록 직경이 제2관통체(14) 직경의 70%이하로 이루어지는 것이 바람직하다.

제4관통체(18)는 제3관통체(16)의 상부에 연장설치되며, 합금철 및 탈산제의 투입이 용이하도록 직경이 상방으로 갈수록 커지는 깔때기 형상으로 이루어진다.

용강침적관(10) 내부의 용강 표면은 용강이 나탕된 상태에서 침적되기 때문에 액상슬래그의 양이 매우 적은 상태가 된다. 따라서 용강침적관(10) 내부로 투입된 합금철 및 탈산제는 액체슬래그와 접촉은 거의 없는 상태이고, 상기의 설명한 바와 같이 용강은 대기와 접촉이 완전히 차단된 상태에서 탈산 및 미세성분조정이 이루어진다.

[실시예]

본 실시예에서는 1톤 레이들(20)에서 스테인레스 용강을 탈산하여 그 효과를 확인하였다. 1톤 레이들(20)은 일반 스테인레스 제강공정의 레이들(20)과 동일하며 동일한 재질의 내화물로 구성되어 있다. 레이들(20) 주위에 유도코일을 설치하여 전해철, 합금철, 스크랩 등을 용해시켜 용강을 제조하고 소정의 온도까지 승온한다.

용강이 소정의 온도까지 상승되면 1톤 레이들(20) 바닥에 설치된 포러스플러그(porous plug; 22)를 통하여 용강 교반용 아르곤가스를 취입한다.

본 실시예에서 사용되는 용강은 스테인레스304강의 용강으로서 Cr: 18중량%, Ni: 8중량%, C: 350중량ppm, N: 300중량ppm, Si: 0.6중량%로 구성되어 있다. 또한 용강 상부의 도포용 액상슬래그는 CaO:50중량% 및 Al₂O₃: 50중량%로 구성되어 있다.

아울러 실제 스테인레스 용강의 무게는 800kg이며, 도포된 액상 슬래그는 25 kg으로 실제 현장 조업의 레이들(20) 처리시와 유사한 조건을 만들었다. 또한 저취 아르곤가스의 유량 역시 현장 조업의 레이들(20) 처리시와 유사한 조건으로 용강량 및 아르곤가스 유량의 비율을 동일하게 적용하여 아르곤가스에 의한 용강 교반을 실시하였다.

탈산제의 실수율 증대효과를 확인하기 위하여 Ti탈산제를 스테인레스 용강에 투입하고, 실수율의 증감을 비교하였다. 여기서 Ti탈산제는 용강량에 대해 0.3%가 되도록하였다. 즉, 800kg의 용강에 대해 2.4kg의 Ti을 투입하였다.

먼저 용강침적관(10)을 설치하지 않은 상태에서 통상의 조업을 모사하여 실험하였다. 액상 슬래그가 도포된 용강에 아르곤가스를 저취하여 교반시킴으로써 용강 표면에 나탕을 형성시키고, Ti 탈산제 2.4kg을 나탕면에 투입하였다. 이후 15분간 아르곤가스를 저취하여 용강의 교반을 지속시킨 뒤, 용강의 시편 채취를 실시하여 Ti 농도분석을 실시하였다.

또한 용강침적관(10)을 설치하지 않은 상태에서 실험한 후 동일한 조건으로 용강침적관(10) 제1관통체(12)를 용강의 나탕 부위에 침적시켰다. 이후 Ti탈산제 2.4kg을 용강침적관(10)을 통하여 나탕에 투입하였다. 이후 15분간 아르곤가스를 저취하여 용강의 교반을 지속시킨 뒤, 용강의 시편 채취를 실시하여 Ti농도분석을 실시하였다.

Ti농도분석 결과 용강침적관(10)을 설치하지 않은 상태에서 Ti의 실수율이 80%이고, 용강침적관(10)을 설치한 상태에서 Ti의 실수율은 90%이다. 즉, 용강침적관(10)을 사용하여 탈산을 할 경우 10%의 실수율 개선효과가 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 용강침적관은 나탕이 대기와 직접적으로 접촉하는 것을 차단하므로 용강의 재산화가 방지된다. 따라서 합금철 및 탈산제의 실수율이 향상되고 용강의 품질이 개선된다.

또한, 탈산제의 실수율이 균일하므로 산화물의 발생이 억제되어 개재물로 인한 침지노즐의 막힘 현상이 미연에 방지되므로 생산성이 향상된다.

Claims

레이들의 상부에서 용강에 침적되며, 직경이 상기 레이들 직경의 20% 내지 50%이고 내외벽이 내화물로 라이닝되어 이루어지는 제1관통체;

상기 제1관통체의 상부에 연장설치되며, 직경이 상기 제1관통체 직경보다 작게 형성되는 제2관통체;

상기 제2관통체의 상부에 연장설치되며, 외부의 대기가 유입되지 못하도록 직경이 상기 제2관통체 직경의 70% 이하로 이루어지는 제3관통체; 및

상기 제3관통체의 상부에 연장설치되며, 직경이 상방으로 갈수록 커지는 깔대기 형상으로 이루어진 제4관통체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강침적관.
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