KR101168902B1 - 전로의 취련 장치 및 취련 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 더블 슬래그 조업 방식의 전로의 취련 방법에 관한 것으로, 전로에서 취련 개시후 취련진행 20~30% 시점에서 슬래그를 배재하는 중간 슬래그 배재 단계와; 취련진행 45~55% 시점에서 서브랜스를 침적하여 용강온도 및 탄소농도를 측정하는 단계와; 상기 취련진행 45~55% 시점에서 측정된 용강온도 및 탄소농도를 확인하여 취련진행 75~85%를 목표로 송산유량과 냉각제 투입량을 조정하는 단계와; 상기 취련진행 75~85% 시점에서 서브랜스를 침적하여 용강온도 및 탄소농도를 측정하는 단계와; 상기 취련진행 75~85% 시점에서 측정된 용강온도 및 탄소농도를 확인하여 목표 종점용강온도 및 목표 종점탄소농도를 목표로 송산유량과 냉각제 투입량을 조정하는 단계;를 포함하는 열배합 적중도가 우수한 전로의 취련 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 더블 슬래그 조업 방식의 취련진행 45~55% 시점에서 용강온도 및 탄소농도를 자동으로 측정하여 취련진행 75~85%(다이나믹) 도달 전에 송산유량과 냉각제 투입량을 미리 조정함으로써, 중간 슬래그 배제로 인한 슬래그 배재량 및 그 배재 소요시간에 따라 조업조건이 변화하더라도 이에 대응하여 열배합 적중도를 향상시킬 수 있어 생산성이 향상되고 조업이 안정화되는 효과가 있다.

Description

전로의 취련 장치 및 취련 방법{BLOWING APPARATUS OF CONVERTER AND BLOWING METHOD THEREOF}

본 발명은 전로의 취련 장치 및 취련 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 더블 슬래그 조업 방식에서 열배합 적중도가 우수한 전로의 취련 장치 및 취련 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전로의 취련 공정은, 도 1에 도시된 바와 같이, 고철 및 용선을 전로(1)에 장입한 후, 상부에서는 산소 랜스(2)를 통하여 순산소를 고압으로 공급하고, 하부에서는 노즐을 통하여 질소 및 아르곤 등의 불활성가스를 공급하여 요선을 교반시키면서 산소와 용선 중의 불순물이 아래의 반응식1과 같은 반응에 의하여 제거된다.

[반응식1]

C + 1/2O₂ → CO(gas)

Si + O₂ → SiO₂(slag)

Mn + 1/2O₂ → MnO(slag)

2P + 5/2O₂ →P₂O₅(slag)

상기 반응에 의하여 탄소(C)는 CO가스로 배출되고, 나머지는 슬라그 중에 산화물의 형태로 제거된다.

이때, 용선의 전로 장입이 완료된 후 취련 개시에서 대략 취련진행 70% 시점까지는 전로 내부의 열적 밸런스, 전로 내부 내화물 보호 및 불순물 흡수능이 양호한 슬래그 제조를 위하여 생석회, 형석, 경소돌로마이트, 페로실리콘 등의 부원료를 투입하게 된다.

이러한 전로의 취련 과정중, 전로 내부의 온도를 측정하기 위하여 온도, 탄소 측정을 위한 프로브를 서브 랜스에 장착하고, 취련 말기의 용강중 탄소의 반응이 감소하는 율속 단계에 접어드는 시점에 용강온도 및 탄소농도를 측정하게 되는 바, 이를 다이나믹(dynamic)이라고 부른다. 이는 다이나믹에서의 측정값이 목표 종점용강온도, 목표 종점탄소농도 및 종점산소농도에 어느 정도 가까이 도달했는지를 확인하기 위함이다.

그러나, 취련 과정 도중에 중간 슬래그 배제를 하는 더블 슬래그 조업 방식에서는 중간 슬래그 배재 작업시 슬래그 배재량 및 배재 소요시간 등에 따라 용강온도가 저하되거나 승온계수가 상승하는 등 큰 영향을 미치기 때문에 취련 말기의 다이나믹 시점에서만 용강온도 및 탄소농도를 측정하게 되면 취련 종점의 열배합 적중도가 크게 감소되는 문제가 있다.

이와 같이, 취련 종점의 열배합 적중도가 감소하는 경우에는 재작업 등으로 인하여 생산성이 저하되고, 조업이 불안정해지는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 더블 슬래그 조업 방식에서 중간 슬래그 배제로 인한 슬래그 배재량 및 그 배재 소요시간에 따라 조업조건이 변화하더라도 이에 대응하여 열배합 적중도를 향상시킬 수 있어 생산성이 향상되고 조업이 안정화되는 열배합 적중도가 우수한 전로의 취련 장치 및 취련 방법의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 용강온도 및 탄소농도를 측정하는 프로브가 장착된 서브랜스와; 상기 서브랜스를 기동하는 서브랜스 기동장치와; 상기 서브랜스 기동장치에 의해 취련진행 45~55% 시점과 취련진행 75~85% 시점에 서브랜스를 기동할 수 있도록 자동측정 실행버튼이 구비되고, 산소제어밸브를 조정하여 송산유량을 제어하는 제어부와, 상기 서브랜스에 의해 자동 측정된 취련진행 45~55% 시점의 용강온도 및 탄소농도를 전송받아 취련진행 75~85%를 목표로 한 송산유량과 냉각제 투입량을 산출하고, 상기 서브랜스에 의해 자동 측정된 취련진행 75~85% 시점의 용강온도 및 탄소농도를 전송받아 목표 종점용강온도 및 목표 종점탄소농도를 목표로 한 송산유량과 냉각제 투입량을 산출하는 연산부를 포함하는 전로의 취련 장치를 제공한다.

여기서, 상기 연산부에서 연산된 냉각제 투입량을 제어하는 냉각제 투입 제어장치와; 상기 연산부에서 연산된 송산유량을 산소제어밸브를 거쳐 공급받아 전로 내로 취입하는 산소랜스;가 더 포함되는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 프로브는 TSC 프로브인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 전로에서 취련 개시후 취련진행 20~30% 시점에서 슬래그를 배재하는 중간 슬래그 배재 단계와; 취련진행 45~55% 시점에서 서브랜스를 침적하여 용강온도 및 탄소농도를 측정하는 단계와; 상기 취련진행 45~55% 시점에서 측정된 용강온도 및 탄소농도를 확인하여 취련진행 75~85%를 목표로 송산유량과 냉각제 투입량을 조정하는 단계와; 상기 취련진행 75~85% 시점에서 서브랜스를 침적하여 용강온도 및 탄소농도를 측정하는 단계와; 상기 취련진행 75~85% 시점에서 측정된 용강온도 및 탄소농도를 확인하여 목표 종점용강온도 및 목표 종점탄소농도를 목표로 송산유량과 냉각제 투입량을 조정하는 단계;를 포함하는 열배합 적중도가 우수한 전로의 취련 방법을 제공한다.

이때, 취련 종료후 종점 용강온도 및 종점 산소농도를 측정하여 적중 여부를 판단한 후 출강하는 단계가 더 포함되는 것에도 그 특징이 있다.

게다가, 상기 다이나믹 용강온도의 목표치는 1540~1560℃이고, 상기 다이나믹 탄소농도의 목표치는 0.4~0.6%인 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 냉각제는 철광석, 소결광, HBI, 단광 중에서 선택된 1종 이상인 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 의하면, 더블 슬래그 조업 방식의 취련진행 45~55% 시점에서 용강온도 및 탄소농도를 자동으로 측정하여 취련진행 75~85%(다이나믹) 도달 전에 송산유량과 냉각제 투입량을 미리 조정함으로써, 중간 슬래그 배제로 인한 슬래그 배재량 및 그 배재 소요시간에 따라 조업조건이 변화하더라도 이에 대응하여 열배합 적중도를 향상시킬 수 있어 생산성이 향상되고 조업이 안정화되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전로의 취련 공정을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 취련 진행에 따른 서브랜스 측정 시점을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 취련 방법의 일례를 나타낸 플로우 차트.
도 4는 각 예들의 다이나믹 시점 용강온도 및 탄소농도 측정 결과를 층별화한 그래프.
도 5는 도 4의 측정 결과를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 취련 패턴 및 부원료를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전로의 취련 장치의 구성을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 일부 HMI 화면.

이하, 본 발명의 구성에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

전로의 정련 작업의 준비과정에서 강종 및 공정에 따라 작업자는 용선과 고철비에 따라 부원료의 투입량을 조정하기 위해 열배합을 계산하여 목표로 하는 종점용강온도 및 종점산소량에 적중되어 취지(취련 종료)되도록 준비하는 바, 이를 위하여 본 발명에 따른 열배합 적중도가 우수한 전로의 취련 방법은 더블 슬래그 조업 방식의 취련진행 45~55% 시점에서 용강온도 및 탄소농도를 자동으로 측정하여 취련진행 75~85%(다이나믹) 도달 전에 송산유량과 냉각제 투입량을 미리 조정함으로써 열배합 적중도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 먼저 취련의 준비 작업을 수행한 후, 용선과 고철을 일정한 비율로 전로에 장입한다.

용선의 전로 장입이 완료된 후 전로 내부의 열적 밸런스, 내화물 보호 및 슬래그 제조를 위하여 부원료를 투입하고, 전로 상측에 설치된 랜스를 통해 고속으로 산소를 공급하고, 전로 하부에 설치된 노즐로부터 질소나 아르곤 가스 등의 불활성가스를 취입하여 취련을 개시한다.

상기 취련 중에는 탈규 및 탈인이 이루어지고, 용선에 포함된 규소(Si), 인(P)은 슬래그 중의 산화물 형태로 제거 되는 바, 이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 취련진행 20~30% 시점에서 슬래그를 배재하는 중간 슬래그 배재 단계를 수행한다.

즉, 주로 슬래그 중에 포함된 인의 고농도 산화물(P₂O₅)을 제거하기 위하여 정련된 슬래그를 배재하는 것인데, 중간 슬래그 배제 전의 1차 취련에서 용선에 포함된 약 0.1%의 인(P)을 0.04~0.06% 수준으로 정련한 후에, 정련된 슬래그를 배재한 후 후속공정인 2차 취련에서 인(P)을 0.0015% 이하로 제어하기 위함이다.

또한, 2차 취련을 시작하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 취련진행 45~55% 시점(A)에서 서브랜스를 침적하여 용강온도 및 탄소농도를 측정하는 단계를 수행한다. 이는 중간 슬래그 배제 작업시 슬래그 배재량 및 배재 소요시간 등에 따라 용강온도가 저하되거나 승온계수가 상승하는 등 영향을 미치기 때문에, 취련 말기인 취련진행 75~85% 시점(다이나믹 시점)에만 용강온도 및 탄소농도를 측정하게 되면 취련 종점의 열배합 적중도가 크게 감소하여 신뢰도가 떨어지는 바, 상기 슬래그 배제 작업후 취련진행 45~55% 시점에서 용강온도 및 탄소농도를 측정하여 취련진행 75~85%를 목표로 송산유량과 냉각제 투입량을 조정하기 위함이다.

즉, 상기 측정된 탄소농도에 따라서 탈탄을 위한 적정한 송산유량을 결정하여 랜스를 통해 산소를 탕면에 공급하게 되고, 상기 측정된 용강온도와 탈탄 반응에 따른 승온량을 계산하여 냉각제 투입량을 결정하게 된다.

여기서, 상기 냉각제는 철광석, 소결광, HBI, 단광에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직한 바, 이러한 각 냉각제별 온도보정량과 산소발생량이 아래의 표 1과 같이 정해져 있으므로, 이를 고려하여 냉각제 및 그 투입량을 적절히 선택하여 투입하면 되는 것이다.

[표 1]

그리고, 도 2와 같이, 취련진행 75~85% 시점(B)에서 서브랜스를 다시 침적시켜 용강온도 및 탄소농도를 측정하는 단계를 수행한다. 이는 취련 종료 시점에서 작업자가 원하는 목표 종점용강온도 및 목표 종점산소량의 적중이 용이한가를 판단하기 위해서이다.

이때, 상기 다이나믹 용강온도의 목표치는 1540~1560℃이고, 상기 다이나믹 탄소농도의 목표치는 0.4~0.6%인 것이 용강의 품질 향상에 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 의한 열배합 적중 결과의 작업방법을 설명하면, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 도 4의 Group1에 속하는 다이나믹 용강온도 및 탄소농도이면 도 5의 ①의 경우처럼 목표를 수정함 없이 그대로 정련 작업을 속행한 후 종점 용강온도, 종점산소량에서 정련 작업을 종료하면 된다.

다만, 도 4의 Group2와 Group4는 다이나믹 시점이 늦은 경우에 해당하고, Group3과 Group5는 다이나믹 시점이 빠른 경우에 해당하므로, 추정 종점용강온도를 계산하여 추정 종점용강온도가 목표 종점용강온도보다 낮은 경우에는 필요한 산소량만큼을 취입하여 취련을 행하면 되고, 추정 종점용강온도가 목표 종점용강온도보다 높은 경우에는 추정 종점용강온도가 목표 종점용강온도보다 낮게 될 때까지 냉각제를 투입하고 필요한 산소량만큼을 취입하면서 취련을 행하면 된다.

취련 종료후에는 종점 용강온도 및 종점 산소농도를 측정하여 적중 여부를 판단하여 적중시에는 출강을 행하고, 미적중시에는 재취련 과정을 거친 후에 출강을 행한다.

한편, 본 발명에 따른 전로의 취련 장치는, 도 7에 도시된 바와 같이, 프로브가 장착된 서브랜스(5)가 용강온도 및 탄소농도를 측정하되, 이때 상기 프로브는 용강온도와 탄소농도를 측정할 수 있는 TSC 프로브인 것이 바람직하다.

상기 서브랜스(5)와 연결되어 상기 서브랜스(5)를 상하로 기동하는 서브랜스 기동장치(6)가 설치되고, 상기 서브랜스(5)에 의해 자동 측정된 취련진행 45~55% 시점의 용강온도 및 탄소농도를 전송받아 취련진행 75~85%를 목표로 한 송산유량과 냉각제 투입량을 산출하고, 상기 서브랜스(5)에 의해 자동 측정된 취련진행 75~85% 시점의 용강온도 및 탄소농도를 전송받아 목표 종점용강온도 및 목표 종점탄소농도를 목표로 한 송산유량과 냉각제 투입량을 산출하는 연산부(10)가 구비된다.

또한, 상기 연산부(10)에서 연산된 냉각제 투입량을 제어하는 냉각제 투입 제어장치(9)가 설치되고, 상기 연산부(10)에서 연산된 송산유량을 산소제어밸브(7)를 거쳐 산소공급라인(8)을 통해 공급받아 전로(1) 내로 취입하는 산소랜스(2)가 설치된다.

그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 서브랜스 기동장치(6)에 의해 취련진행 45~55% 시점과 취련진행 75~85% 시점에 서브랜스(5)를 기동할 수 있도록 자동측정 실행버튼이 구비되고, 산소조절밸브(7)를 조정하여 송산유량을 제어하는 제어부가 설치되어 있다.

결국, 본 발명은 더블 슬래그 조업 방식의 취련진행 45~55% 시점에서 용강온도 및 탄소농도를 자동으로 측정하여 취련진행 75~85%(다이나믹) 도달 전에 송산유량과 냉각제 투입량을 미리 조정하고, 취련진행 75~85%(다이나믹) 시점에서 다시 재측정하여 열배합함으로써, 중간 슬래그 배제로 인한 슬래그 배재량 및 그 배재 소요시간에 따라 조업조건의 변화에 대응하여 열배합 적중도를 향상시킬 수 있어 생산성이 향상되고 조업이 안정화되는 것이다.

1. 전로 2. 산소랜스
3. 용강 4. 슬래그
5. 서브랜스 6. 서브랜스 기동장치
7. 산소조절밸브 8. 산소공급라인
9. 냉각제 투입 제어장치

Claims (7)

1. 용강온도 및 탄소농도를 측정하는 프로브가 장착된 서브랜스와;
   상기 서브랜스를 기동하는 서브랜스 기동장치와;
   상기 서브랜스 기동장치에 의해 취련진행 45~55% 시점과 취련진행 75~85% 시점에 서브랜스를 기동할 수 있도록 자동측정 실행버튼이 구비되고, 산소조절밸브를 조정하여 송산유량을 제어하는 제어부와,
   상기 서브랜스에 의해 자동 측정된 취련진행 45~55% 시점의 용강온도 및 탄소농도를 전송받아 취련진행 75~85%를 목표로 한 송산유량과 냉각제 투입량을 산출하고, 상기 서브랜스에 의해 자동 측정된 취련진행 75~85% 시점의 용강온도 및 탄소농도를 전송받아 목표 종점용강온도 및 목표 종점탄소농도를 목표로 한 송산유량과 냉각제 투입량을 산출하는 연산부를 포함하는 전로의 취련 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연산부에서 연산된 냉각제 투입량을 제어하는 냉각제 투입 제어장치와;
   상기 연산부에서 연산된 송산유량을 산소제어밸브를 거쳐 공급받아 전로 내로 취입하는 산소랜스가 더 포함되는 전로의 취련 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 프로브는 TSC 프로브인 것을 특징으로 하는 전로의 취련 장치.
4. 전로에서 취련 개시후 취련진행 20~30% 시점에서 슬래그를 배재하는 중간 슬래그 배재 단계와;
   취련진행 45~55% 시점에서 서브랜스를 침적하여 용강온도 및 탄소농도를 측정하는 단계와;
   상기 취련진행 45~55% 시점에서 측정된 용강온도 및 탄소농도를 확인하여 취련진행 75~85%를 목표로 송산유량과 냉각제 투입량을 조정하는 단계와;
   상기 취련진행 75~85% 시점에서 서브랜스를 침적하여 다이나믹 용강온도 및 다이나믹 탄소농도를 측정하는 단계와;
   상기 취련진행 75~85% 시점에서 측정된 용강온도 및 탄소농도를 확인하여 목표 종점용강온도 및 목표 종점탄소농도를 목표로 송산유량과 냉각제 투입량을 조정하는 단계;를 포함하는 전로의 취련 방법.
5. 제4항에 있어서,
   취련 종료후 종점 용강온도 및 종점 산소농도를 측정하여 적중 여부를 판단한 후 출강하는 단계가 더 포함되는 전로의 취련 방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 다이나믹 용강온도의 목표치는 1540~1560℃이고, 상기 다이나믹 탄소농도의 목표치는 0.4~0.6%인 것을 특징으로 하는 전로의 취련 방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 냉각제는 철광석, 소결광, HBI, 단광에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전로의 취련 방법.
   

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