KR101046027B1 - 탈가스 처리후 복인방지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탈가스 정련방법에 관한 것이다.

본 발명은 진공조 하부 침적관을 용강내로 침적시키고, 이어 진공조를 진공상태로 한 후 용강중 산소, 수소, 질소가스를 제거함으로써 용강 청정성을 확보하는 탈가스 정련방법에 있어서,

상기 탈가스 정련이 종료되기 직전 진공조에 용강 톤당 0.74~1.11kg의 산화칼슘(CaO)을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 복인현상을 차단함으로써 원단위 절감과 양질의 좋은 제품을 안정적으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

진공조, 래들, 슬라그, 복인, 탈가스

Description

탈가스 처리후 복인방지 방법{Method for preventing rephosphorization after degassing}

도 1은 제선-제강 공정도이다.

도 2는 제강공정시 탈가스 장치의 모식도이다.

도 3은 종래의 탈가스 처리후 용강래들의 모식도이다.

도 4는 본 발명에서 산화칼슘을 첨가하는 예를 보여주는 모식도이다.

도 5는 본 발명에서 탈가스 처리 종료시 산화칼슘이 래들에 유입되는 예를 보여주는 모식도이다.

도 6은 본 발명의 탈가스 처리후 산화칼슘 집적층이 형성된 래들의 모식도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

4a...상승침적관 4b...하강침적관

11...래들(Ladle) 12...용강

13...산소랜스 14...산소

15...진공조 21...슬라그(Slag)

22...턴디쉬(Tundish) 24...산화칼슘(CaO)

25...산화칼슘 집적층

본 발명은 탈가스 정련방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제강공정중 용강을 탈가스 정련작업한 후 래들 용강중의 슬라그에 존재하고 있던 인(P)성분이 용강중으로 이동하여(이하, '복인'이라 함.) 제조하고자 하는 철강제품의 인(P) 함량이 격외되는 것을 방지하기 위한 탈가스 처리후 복인방지 방법에 관한 것이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 일반적으로 일관제철소의 제선~제강공정은 고로 → 용선예비처리 → 전로 → 2차정련설비(탈가스 설비, 래들 퍼니스 설비) → 연속주조공정을 포함하여 이루어진다.

고로에서 출선된 용선은 용선예비처리 공정에서 황과 인성분을 제거한 후에 전로에 고철을 장입하고 용선예비처리 공정을 거친 용선을 장입한 다음에 산소랜스를 통해 산소를 취입하면서 부원료를 투입하여 용강을 정련하게 되며 정련된 용강을 래들에 출강하면 전로 작업을 마치게 된다.

전로에서 1차정련작업을 마친 용강을 2차정련공정인 탈가스 공정과 래들 퍼니스 공정으로 이송하여 탈탄, 탈산, 탈황함과 아울러 합금철을 첨가하여 제조하고 자 하는 철강제품으로 성분을 조정하고, 온도조정작업을 실시하면서 용강중의 개재물을 분리부상하면 용강의 청정성이 확보되게 된다. 이후, 상기 용강을 연주공정에 이송하여 연속주조설비에서 슬라브를 제조하게 된다.

일반적으로 전로에서 출강작업을 하면 일정한 양의 슬라그가 래들로 유입되게 되며, 이때 유입된 슬라그 성분에는 인이 다량 함유되어 있다. 상기 출강중에 유입된 슬라그는 비중이 가벼워 래들 용강 상부로 부상되며, 상부로 부상된 슬라그 상층부 표면은 대기중으로 열이 자연손실되어 딱딱하게 경화되어지나 하부 슬라그는 용융물로 존재하게 된다.

이렇게 1차 제조된 용강을 탈가스공정으로 이송하여 2차정련작업을 실시하게 되는데, 탈가스 진공조(15)는 상부조, 하부조, 침적관(4a,4b)으로 구성된다. 상기 침적관은 용강에 불활성가스를 취입하여 비중차에 의하에 용강을 상승시키는 상승관(4a)과 진공조내의 용강을 래들로 배출시키는 하강관(4b)으로 구분된다.

도 2에 나타낸 바와같이 래들 슬라그(21)를 파쇄하고 침적관을 용강속으로 침적시킨 다음에 진공조를 진공상태로 만들어 용강을 흡상시킨후 상승침적관과 하강침적관으로 용강을 연속적으로 순환시키면서 용강중에 내재되어 있는 산소, 수소, 질소가스를 제거하고 있으며, 합금철을 첨가하여 용강성분을 미세조정 하게 된다. 용강이 연속적으로 순환되면서 용강중의 개재물을 상승시켜 강의 청정도을 확보한 후에는 진공장치를 종료하면서 질소가스를 진공조에 취입하며, 이때 진공조에 형성되어 있던 진공상태가 없어지면서 대기압으로 복귀된다. 이때, 진공조에 있던 용강이 래들내로 완전히 유입되어 진공조에 용강이 없어지면 탈가스 정련작업이 종료되는 것이다.

상기와 같이, 탈가스 정련작업을 거친 용강은 연속주조설비로 안착된 후 래들 저부에 설치되어 있는 슬라이딩 노즐을 통해 턴디쉬(22)로 유입되고, 유입된 용강은 주형을 거쳐 슬라브로 제조된다. 이 과정에서 슬라그중의 인성분이 용강중으로 복인되어 인(P) 성분의 함량이 기준을 초과하는 성분격외가 발생하며 이러한 슬라브는 여재처리되고 있다.

즉, 상기와 같은 종래기술의 문제점은 용강중의 인 성분이 화학성분 기준에 적중되었다 하더라도 래들 용강을 연주설비로 이동하는 과정에서 슬라그가 유동되며, 주조과정에서 래들 용강의 탕면이 하강되면서 발생되는 슬라그의 움직임으로 슬라그중의 인 성분이 용강중으로 이동하는 복인반응이 발생하게 되고, 이러한 이유로 인(P) 성분이 제조하고자 하는 철강제품의 기준을 초과하는 성분격외가 발생하여 정상제품을 제조하지 못하고 불량제품이 제조되는데 있다.

도 3은 탈가스 처리 후 슬라그 중의 인(P) 성분이 용강중으로 이동되는 예를 보여주고 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제강공정의 탈가스 정련이 완료되기 직전에 진공조에 적정한 양의 산화칼슘을 첨가함으로써, 탈가스 처리후 복인을 방지하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

진공조 하부 침적관을 용강내로 침적시키고, 이어 진공조를 진공상태로 한 후 용강중 산소, 수소, 질소가스를 제거함으로써 용강 청정성을 확보하는 탈가스 정련방법에 있어서,

상기 탈가스 정련이 종료되기 직전 진공조에 용강 톤당 0.74~1.11kg의 산화칼슘(CaO)을 첨가하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

전로에서 출강완료된 용강을 탈가스 정련설비로 운반하여 진공조 하부에 설치된 침적관을 용강에 침적시킨 후에 진공장치에 진공을 발생시키면 래들내 용강이 진공조내로 흡상되어진다. 상기 흡상된 용강이 상승침적관과 하강침적관을 통하여 연속적으로 순환되면 강중 산소, 수소, 질소가스가 제거되며, 합금철 첨가작업을 통해 성분을 미세하게 조정하고 야금학적으로 생성된 개재물을 분리부상시켜 강의 청정도를 확보하게 된다.

본 발명에서는 상기와 같은 탈가스 정련작업이 종료되기 직전에 도 4에 나타낸 바와 같이 산화칼슘(CaO)을 진공조 내로 첨가한 후 탈가스 정련작업을 완료하게 된다. 이때, 산화칼슘은 용강 톤당 0.74~1.11kg으로 제한하는 것이 바람직한데, 그 이유는 산화칼슘의 첨가량이 용강 톤당 0.74kg 미만이면 이후에 생성되는 산화칼슘 집적층이 얇아져 복인방지 효율이 떨어지며, 1.11kg을 초과하면 용강온도를 하강시 킬 뿐만 아니라 포밍(foaming) 현상이 발생될 가능성이 있기 때문이다.

이후 진공조 내에 형성되었던 진공이 제거되면서 진공조 내의 용강이 래들내로 급격히 유입된다. 이때, 도 5에 나타낸 바와 같이 유입되는 용강과 함께 진공조내에 첨가되었던 산화칼슘이 래들내 용강속으로 유입되며, 유입된 산화칼슘이 용강의 비중에 비해 가볍기 때문에 자연부상되어 슬라그층 하부에 위치하게 된다. 이렇게 부상된 산화칼슘은 도 6에 나타낸 바와 같이 슬라그와 용강 계면 사이에 위치하여 산화칼슘 집적층(25)을 형성하게 된다.

상기 산화칼슘 집적층은 탈가스 정련작업 후 슬라그에 존재하고 있는 인 성분이 용강으로 이동하지 못하도록 차단하는 동시에 하기 화학식 1과 같은 반응에 의하여 슬라그층의 인(P) 성분을 포집하게 된다.

[화학식 1]

4CaO + 2P + 5O = 4CaOㆍP₂O₅

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

전로 정련을 종료한 용강을 탈가스 정련 설비로 이송하여 용강정련을 시작하였고, 정련작업 완료 직전에진공조에 산화칼슘을 200~300kg 첨가한 직후에 진공을 종료하였다. 이때 용강의 총질량은 270톤이었다. 이후 진공조내 용강과 산화칼슘이 래들 용강속으로 유입되는 것을 확인할 수 있었다.

이와 같은 방법으로 탈가스 정련작업 종료 직전 진공조에 산화칼슘을 첨가하여 탈가스 처리후 복인반응 여부를 조사하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.

산화칼슘 첨가시 진공조내로 첨가된 산화칼슘의 비중이 3.2로 용강보다 가볍고 용융점이 2570℃인 관계로 곧바로 용해되지 않고 진공조내 용강상부에 남아 있다가 진공 종료와 동시에 래들내로 유입되는 것을 확인할 수 있었다.

상기와 같이, 용강으로 유입된 산화칼슘이 슬라그층과 용강계면 사이에 집적층을 형성하는 것을 확인하기 위하여, 래들 슬라그를 파쇄한 후 슬라그을 제거한 결과 슬라그층 하부에 산화칼슘 집적층이 형성된 것을 확인할 수 있었다.

상기 표 1과 같이, 본 발명의 경우 탈가스 용강정련 제조 말기에 산화칼슘을 첨가함으로써, 탈가스 처리후 연속주조작업 간에 슬라그 층에 존재하고 있던 인성 분이 용강으로 이동하는 복인현상이 발생하지 않음을 알 수 있었으며, 용강중에 산화칼슘을 첨가하는 것이 연속주조성에는 전혀 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.

또한, 산화칼슘 첨가로 인한 래들내 용강 성분의 변화를 확인하기 위하여, 산화칼슘 투입 전, 후 시료를 채취하여 화학분석하였으나 용강성분에는 거의 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었으며, 그 상세한 내용은 하기 표 2과 같다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 용강 제조시 산화칼슘을 첨가하여 직접적으로 용강의 화학성분에는 영향을 주지 않으면서 탈가스 정련작업후 슬라그층에 존재하던 인 성분이 용강으로 이동되는 복인현상을 차단함으로써, 원단위 절감과 양질의 좋은 제품을 안정적으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 진공조 하부 침적관을 용강내로 침적시키고, 이어 진공조를 진공상태로 한 후 용강중 산소, 수소, 질소가스를 제거함으로써 용강 청정성을 확보하는 탈가스 정련방법에 있어서,

   진공 종료 직전에 진공조에 용강 톤당 0.74~1.11kg의 산화칼슘(CaO)을 첨가하는 것을 특징으로 하는 탈가스 처리후 복인방지 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 첨가된 산화칼슘이 슬라그와 용강사이에 산화칼슘 집적층을 형성하는 것을 특징으로 하는 탈가스 처리후 복인방지 방법.

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