KR101246213B1 - Method for predicting dissolved oxygen quantity in vacuum degassing process - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공탈가스 공정에서 용강의 청정도 향상을 위해 탈산 전 용존 산소량을 정확히 예측할 수 있는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법에 관한 것으로, 용강의 측온시점시의 예상탄소량을 계산하고, 계산된 예상탄소량에 설정된 한계탄소값을 감산하여 탈탄반응에 의해 감소되는 감소탄소량을 계산하는 단계와, 상기 감소탄소량에 탈탄시 반응에 참여하는 산소계수를 곱하여 탈탄 중 감소할 감소산소량을 계산하는 단계와, 상기 감소산소량에 TOB로 인해 증가할 증가산소량을 가산하여 변화산소량을 계산하는 단계, 및 상기 변화산소량을 측정된 초기산소량에서 감산하여 탈산 전 산소량을 예측하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for predicting dissolved oxygen in a vacuum degassing process that can accurately predict the dissolved oxygen amount before deoxidation in order to improve the cleanliness of molten steel in a vacuum degassing process. Calculating a reduced carbon amount reduced by the decarburization reaction by subtracting the threshold carbon value calculated from the estimated carbon amount, and multiplying the reduced carbon amount by the oxygen coefficient participating in the decarburization reaction to reduce the oxygen content to be reduced during decarburization. Comprising a step of calculating the amount of oxygen increase to increase due to TOB to the reduced oxygen amount to calculate the change oxygen, and subtracting the change oxygen amount from the measured initial oxygen amount to predict the amount of oxygen before deoxidation.

Description

진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법{METHOD FOR PREDICTING DISSOLVED OXYGEN QUANTITY IN VACUUM DEGASSING PROCESS}METHODS FOR PREDICTING DISSOLVED OXYGEN QUANTITY IN VACUUM DEGASSING PROCESS}

본 발명은 진공탈가스 공정에서 용강의 청정도 향상을 위해 탈산 전 용존 산소량을 정확히 예측할 수 있는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for predicting dissolved oxygen in a vacuum degassing process that can accurately predict the amount of dissolved oxygen before deoxidation in order to improve cleanliness of molten steel in a vacuum degassing process.

철광석을 용해한 형태인 용선에 탈린, 탈탄, 탈산 등의 공정을 순차적으로 수행하여 용선 내 불순물을 제거하는 1차정련 과정을 거쳐 용강을 제조하게 된다. 불순물이 제거된 용강은 2차정련 과정을 거쳐 용강 내의 미세 성분 조절까지 완료되면, 연속주조 공정으로 이동하게 된다.Molten steel is manufactured through a first refining process to remove impurities in the molten iron by sequentially performing delineation, decarburization, and deoxidation in molten iron in the form of iron ore. After the impurities are removed, the molten steel is moved to the continuous casting process after the secondary refining process is completed to control the fine components in the molten steel.

이후 연속주조 공정을 거쳐 반제품을 성형하고, 압연 등의 최종 성형과정을 거쳐 반제품은 최종적으로 얻고자 하는 형태의 제품으로 제조된다.
After that, the semi-finished product is formed through a continuous casting process, and the final product is manufactured into a product to be finally obtained through a final molding process such as rolling.

본 발명의 목적은 진공탈가스 공정에서 탈산 전 산소량을 정확히 예측함으로써, 냉각제나 TOB 실시 및 탈산재(알루미늄) 투입량을 적절히 조절하는 것이 가능하여 용강의 청정도 향상을 도모할 수 있는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to accurately predict the amount of oxygen before deoxidation in a vacuum degassing process, so that the amount of coolant, TOB, and deoxidizer (aluminum) can be adjusted appropriately so that the cleanliness of molten steel can be improved. It is to provide a method for predicting dissolved oxygen amount in.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 용존 산소량 예측방법은, 용강의 측온 시점시의 예상탄소량을 계산하고, 계산된 예상탄소량에 설정된 한계탄소값을 감산하여 탈탄반응에 의해 감소되는 감소탄소량을 계산하는 단계; 상기 감소탄소량에 탈탄시 반응에 참여하는 산소계수를 곱하여 탈탄 중 감소할 감소산소량을 계산하는 단계; 상기 감소산소량에 TOB로 인해 증가할 증가산소량을 가산하여 변화산소량을 계산하는 단계; 및 상기 변화산소량을 측정된 초기산소량에서 감산하여 탈산 전 산소량을 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.In the dissolved oxygen amount prediction method of the present invention for realizing the above object, the amount of carbon reduced by decarburization is calculated by calculating an expected carbon amount at the time of temperature measurement of molten steel and subtracting the threshold carbon value set to the calculated estimated carbon amount. Calculating; Calculating a reduced oxygen amount to be reduced during decarburization by multiplying the reduced carbon amount by an oxygen coefficient participating in the reaction during decarburization; Calculating a change oxygen amount by adding an increase oxygen amount to increase due to TOB to the decrease oxygen amount; And subtracting the changed oxygen amount from the measured initial oxygen amount to predict the amount of oxygen before deoxidation.

구체적으로, 예상탄소량은 측온시점과 미리 설정된 관계상수를 연산한 후 미리 측정된 초기탄소량을 곱셈하여 획득되며, 상기 관계상수는 측온시의 조업실적을 기본으로 한 실제탄소량과 초기탄소량 간의 상관관계에 의해 도출된 값일 수 있다.Specifically, the estimated carbon amount is obtained by calculating the temperature measurement time and a predetermined relational constant and then multiplying the measured initial carbon amount, and the relational constant is the actual carbon amount and the initial carbon amount based on the operation performance at the temperature measurement. It may be a value derived by correlation between the two.

상기 한계탄소값은 탈탄 반응에 의해 감소되는 탄소량으로 10 내지 20 사이의 값으로 설정될 수 있다.The threshold carbon value may be set to a value between 10 and 20 as the amount of carbon reduced by the decarburization reaction.

상기 산소계수는 탈탄 반응에 의해 감소되는 탄소에 대한 산소의 반응비로서, 0.5 내지 0.6 사이의 값으로 설정될 수 있다.The oxygen coefficient is a reaction ratio of oxygen to carbon reduced by the decarburization reaction, and may be set to a value between 0.5 and 0.6.

상기 증가산소량은 기체 산소의 취입시 용강 내에서 증가되는 산소의 증가계수와 취입된 TOB량을 곱하여서 획득되며, 증가계수는 2로 설정될 수 있다.
The increase oxygen amount is obtained by multiplying the increase coefficient of oxygen increased in the molten steel when blowing gas gas and the amount of TOB blown, the increase coefficient may be set to 2.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 탈산 공정 전에 용강 중에 포함된 산소량을 예측함에 따라 진공탈가스 공정에서의 냉각제나 TOB 실시 및 탈산재(알루미늄) 투입량을 적절히 조절 가능함으로써, 용강의 청정도 향상을 도모할 수 있는 극저탄소강의 제조 방안을 얻을 수 있는 이점이 있다.
As described above, according to the present invention, by predicting the amount of oxygen contained in the molten steel before the deoxidation process, the amount of coolant or TOB and the amount of deoxidizer (aluminum) added in the vacuum degassing process can be properly adjusted, thereby improving the cleanliness of the molten steel. There is an advantage to obtain a way to manufacture ultra-low carbon steel.

도 1은 본 발명이 적용된 진공탈가스 설비를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용존 산소량 예측장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 진공탈가스 공정시의 용존 산소량 예측과정을 나타낸 순서도이다.
1 is a view showing a vacuum degassing apparatus to which the present invention is applied.
2 is a view showing the dissolved oxygen amount prediction apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a process of predicting dissolved oxygen in a vacuum degassing process according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like elements in the figures are denoted by the same reference numerals wherever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명이 적용된 진공탈가스 설비를 나타낸 도면으로서, 진공조(10)와 래들(50)을 포함하여 이루어져 있다.1 is a view showing a vacuum degassing apparatus to which the present invention is applied, and includes a vacuum chamber 10 and a ladle 50.

일반적으로, 탄소함량이 70ppm 이하인 극저탄소강을 제조하기 위해서는, 도 1과 같은 진공탈가스 설비(이하, 'RH'라고도 함)를 이용하여 용강(M)을 정련하게 된다.In general, in order to manufacture ultra low carbon steel having a carbon content of 70 ppm or less, the molten steel M is refined using a vacuum degassing facility (hereinafter, also referred to as 'RH') as shown in FIG. 1.

RH 정련에서는 전로(미 도시됨)에서 미탈산 상태로 출강된 용강(M)이 진공조(10)에 도달하면, 먼저 소정의 환류가스공급기(미 도시됨)로부터 아르곤가스(Ar Gas)를 취입하면서 침적관(11, 15)을 래들(50)에 수강된 용강(M)에 침지시키며, 동시에 진공펌프(20)를 가동시켜 진공조(10)의 내부를 수 내지 수십 토르(Torr)로 감압시킨다. 이때, 래들(50) 내의 용강(M)이 대기와 진공조(10) 내부의 압력 차이에 의해서 용강(M)이 진공조(10)의 내부로 더욱 상승하면서 용강(M)에서는 아래 반응식1의 탈탄반응이 진행된다. 탈탄 반응이 진행됨에 따라 용강(M) 중 탄소함량이 감소된다. In the RH refining, when the molten steel (M), which is stepped out of the converter (not shown) and reaches the vacuum chamber 10, is first blown with argon gas (Ar gas) from a predetermined reflux gas supplier (not shown). While immersing the immersion pipe (11, 15) in the molten steel (M) received in the ladle 50, at the same time by operating the vacuum pump 20 to decompress the interior of the vacuum chamber 10 to several to several tens of Torr (Torr) Let's do it. At this time, the molten steel (M) in the ladle 50 is further raised to the interior of the vacuum chamber 10 by the pressure difference between the atmosphere and the interior of the vacuum chamber 10, the molten steel (M) in the reaction The decarburization reaction proceeds. As the decarburization reaction proceeds, the carbon content in the molten steel (M) decreases.

반응식 1Scheme 1

C + O = CO(gas)↑C + O = CO (gas) ↑

그리고, 상기의 반응성을 향상시키기 위해서는 래들(50)과 진공조(10) 사이의 용강(M)의 순환이 빠르게 되도록 교반력을 높여야 한다. 용강(M)의 순환은 진공조(10)의 하부에 환상으로 배열되어 있는 상승관(11)과 하강관(15)을 통하여 이루어지는 데, 환류가스로서 불활성가스(Ar)를 취입하여 상승관(11) 내부의 용강(M) 내에 가스기포를 내포시켜 용강(M)의 비중을 낮춤으로써 상대적으로 비중이 높은 하강관(15) 측의 용강(M)과의 비중차이에 의해 화살표 방향(8)으로 용강(M)이 순환되도록 구성되어 있다.In addition, in order to improve the reactivity, the stirring force should be increased so that the circulation of the molten steel M between the ladle 50 and the vacuum chamber 10 is faster. Circulation of the molten steel (M) is carried out through the ascending pipe 11 and the down pipe 15 arranged annularly in the lower portion of the vacuum chamber 10, the inert gas (Ar) as a reflux gas is blown up ( 11) The direction of the arrow (8) due to the difference in specific gravity from the molten steel (M) of the downcomer 15 having a relatively high specific gravity by lowering the specific gravity of the molten steel (M) by embedding gas bubbles in the molten steel (M) inside. The molten steel M is configured to circulate.

도 1에 도시된 진공조(10)를 사용하여 용강(M)을 정련하는 경우에 진공조(10)에서 탄소함량이 70ppm 이하로 감소하는 데 15분 이상이 걸리고 용강 탈탄 중 용강온도가 탈탄 매분당 1.5℃ 이상 저하되어 용강의 온도가 낮아진다.In the case of refining molten steel M using the vacuum chamber 10 shown in FIG. 1, it takes more than 15 minutes to reduce the carbon content to 70 ppm or less in the vacuum chamber 10 and the molten steel temperature during decarburization of the molten steel. It lowers more than 1.5 degreeC per minute, and the temperature of molten steel falls.

한편, 극저탄소강의 탈탄시간을 단축하기 위하여 진공조(10)의 천정에 기체산소 취입용 랜스(30)를 설치하고, 용강(M)의 탈탄 중 랜스(30)를 통하여 진공조(10)내 용강(M) 탕면에 기체산소를 고속으로 분사한다.Meanwhile, in order to shorten the decarburization time of the ultra low carbon steel, a gas oxygen blowing lance 30 is installed on the ceiling of the vacuum chamber 10 and the inside of the vacuum chamber 10 through the lance 30 during decarburization of the molten steel M. Gas oxygen is sprayed at high speed on the molten steel (M).

이와 같은 제강 공정에서 극저탄소강의 생산 프로세스는, 전로에서 미탈산 출강한 용강(M)을 진공탈가스 설비인 RH에서 탈탄 작업을 실시하여 생산한다. 예비처리부터 2차정련의 공정 전체가 청정도 향상을 위해 중요한 공정이지만, 특히 2차정련의 마지막 공정인 RH 공정의 조업 변수가 용강(M)의 청정도 제어에 큰 영향을 미친다. 극저탄소강을 생산할 때, RH에서의 작업 사항을 살펴보면 미탈산 용강(M)을 진공조(10) 내에 환류시켜 용강(M)의 탄소를 감소시키는 탈탄 공정과, 알루미늄(Al)을 첨가하여 산소를 감소시키는 탈산 공정, 및 생성된 알루미나 개재물(Al2O3)을 부상 분리시키는 분리 공정으로 구분된다.In such a steelmaking process, the production process of ultra low carbon steel is produced by decarburizing molten steel (M) which has not been deoxidized from the converter in a vacuum degassing facility (RH). Although the entire process from pretreatment to secondary refining is an important process for improving cleanliness, the operating parameters of RH process, which is the last process of secondary refining, have a great influence on the cleanliness control of molten steel (M). When producing ultra-low carbon steel, the work in RH shows that the decarburization molten steel (M) is refluxed in the vacuum chamber 10 to reduce carbon in the molten steel (M), and the addition of aluminum (Al) to oxygen The deoxidation process to reduce the and a separation process for floating separation of the resulting alumina inclusions (Al 2 O 3 ).

이때, 탈산 전의 용존 산소량을 정확히 예측하지 못하면, 탈산 후 온도가 과잉 또는 부족하여 추가적으로 용강(M)의 온도 조정작업을 실시하게 된다. 추가적인 온도 조정을 위해 냉각제를 투입하거나 TOB(Top of Blowing)를 실시하면 용강(M)의 청정도를 극히 열위하게 만든다. 그러므로 용강(M)의 청정도 향상을 위해 탈산 전의 용존 산소량을 정확히 예측하는 방법이 필요하다.At this time, if the amount of dissolved oxygen before deoxidation is not accurately predicted, the temperature after deoxidation is excessive or insufficient, and thus temperature adjustment of molten steel M is additionally performed. Adding coolant or Top of Blowing (TOB) for further temperature adjustment makes the molten steel M extremely inferior. Therefore, in order to improve the cleanliness of the molten steel (M), a method for accurately predicting the amount of dissolved oxygen before deoxidation is needed.

본 발명에서는 용강(M)의 청정도 향상을 위해 탈산 전 산소량을 정확히 예측할 수 있는 극저탄소강의 정련방법을 설명하고자 한다.In the present invention will be described a method for refining ultra-low carbon steel that can accurately predict the amount of oxygen before deoxidation to improve the cleanliness of molten steel (M).

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진공탈가스 설비에서 용존 산소량 예측장치를 나타낸 도면으로서, 산소예측장치(100)는 온도측정수단(110), 산소측정수단(120), 메모리(130), 입력부(140), 표시부(150), 및 제어부(160)를 포함하여 구성되어 있다.2 is a view showing a dissolved oxygen amount prediction apparatus in a vacuum degassing apparatus according to an embodiment of the present invention, the oxygen prediction apparatus 100 is a temperature measuring means 110, oxygen measuring means 120, memory 130, The input unit 140, the display unit 150, and the controller 160 are configured to be included.

온도측정수단(110)은 래들(50)의 용강(M)에 침지되어 용강(M)의 온도를 측정한다. 여기서, 온도측정수단(110)은 열전대(thermocouple)와 온도센서 등이 이용될 수 있다.Temperature measuring means 110 is immersed in the molten steel (M) of the ladle 50 to measure the temperature of the molten steel (M). Here, the temperature measuring means 110 may be a thermocouple and a temperature sensor.

산소측정수단(120)은 래들(50)의 용강(M)에 침지되어 용강(M)내의 산소량을 측정하는 프로브로 구성되어 있다. 여기서, 측산하는 원리는 용강(M) 내에서 프로브에 흐르는 전류량을 측정하여 용강(M) 내의 산소량을 알 수 있다. 상기 측온과 측산은 RH의 진공시작 후 대략 3분 시점에서 실시될 수 있다.Oxygen measuring means 120 is immersed in the molten steel (M) of the ladle 50 is composed of a probe for measuring the amount of oxygen in the molten steel (M). Here, the principle of the acidic measurement can determine the amount of oxygen in the molten steel (M) by measuring the amount of current flowing through the probe in the molten steel (M). The temperature measurement and the measurement may be performed at about 3 minutes after the start of the vacuum of the RH.

메모리(130)는 탈산 전 산소량을 예측하기 위한 용강(M) 중의 초기탄소량과 관계상수(A, B), 산소계수(Co), 및 증가계수(Cio) 등에 대한 각종 파라미터에 대한 설정값 및 예측 알고리즘이 저장되어 있다. The memory 130 includes setting values for various parameters such as the initial carbon amount in the molten steel M and the relational constants (A, B), the oxygen coefficient (Co), the increase coefficient (Cio), etc. The prediction algorithm is stored.

입력부(140)는 외부로부터 각종 설정값을 입력받아 메모리(130)에 저장한다. 입력부(140)는 키보드나 GUI 화면 등으로 구성될 수 있다.The input unit 140 receives various setting values from the outside and stores them in the memory 130. The input unit 140 may be configured as a keyboard or a GUI screen.

표시부(150)는 용강(M)의 측정온도나 초기산소량 및 탈산 전 용존 산소량 등을 제어부(160)의 제어에 따라 문자 또는 그래프로 디스플레이한다.The display unit 150 displays the measured temperature, initial oxygen amount, and dissolved oxygen amount before deoxidation of the molten steel M in a text or graph form under the control of the controller 160.

제어부(160)는 측온시점에서 용강(M)의 탈탄 공정 중 감소할 감소산소량을 계산한 후 계산된 감소산소량에 TOB에 의해 증가할 증가산소량을 가산하여 변화산소량을 계산하고, 계산된 변화산소량을 초기산소량에서 감산하여 탈산 전 산소량을 계산 및 예측하게 된다. The control unit 160 calculates the change oxygen amount by calculating the decrease oxygen amount to decrease during the decarburization process of molten steel M at the time of temperature measurement, and then add the increase oxygen amount to be increased by the TOB, and calculate the calculated change oxygen amount. Subtract from the initial oxygen amount to calculate and predict the amount of oxygen before deoxidation.

즉, 제어부(160)는 감소산소량을 계산할 때, 용강(M)의 측온 시점시의 예상탄소량을 계산한 후 계산된 예상탄소량에 메모리(130)에 미리 설정된 한계탄소값을 감산하여 탈탄반응에 의해 감소되는 감소탄소량을 계산하고, 계산된 감소탄소량에 탈탄시 반응에 참여하는 산소계수를 곱하여 탈탄 중 감소할 감소산소량을 계산하게 된다.That is, when calculating the reduced oxygen amount, the control unit 160 calculates the estimated carbon amount at the time of temperature measurement of the molten steel M, and then subtracts the threshold carbon value preset in the memory 130 to the calculated carbon amount to decarburize the reaction. The amount of reduced carbon reduced by is calculated and the amount of reduced oxygen to be reduced during decarburization is calculated by multiplying the calculated reduced carbon amount by the oxygen coefficient participating in the reaction during decarburization.

그리고, 제어부(160)는 감소산소량에 TOB로 인해 증가할 증가산소량을 가산하여 변화산소량을 계산하고, 계산된 변화산소량을 초기산소량에서 감산하여 탈산 전 산소량을 예측하게 된다. The controller 160 calculates the change oxygen amount by adding the increase oxygen amount to be increased due to TOB to the decrease oxygen amount, and predicts the oxygen amount before deoxidation by subtracting the calculated change oxygen amount from the initial oxygen amount.

구체적으로, 상기 예상탄소량은 아래 수학식 1에 의해 계산될 수 있다. 수학식 1에서 초기탄소량은 RH 정련 이전 공정이나 RH 정련시에 용강을 샘플링한 후 용강내 탄소성분을 분석하여 계산된 탄소량일 수 있다.Specifically, the expected carbon amount may be calculated by Equation 1 below. In Equation 1, the initial carbon amount may be a carbon amount calculated by analyzing molten carbon components after sampling molten steel during the RH refining process or RH refining.

수학식 1Equation 1

Figure 112011023010732-pat00001
Figure 112011023010732-pat00001

여기서, 측온시점은 진공이 개시된 후 측온시점까지의 경과시간[min]이고, A와 B는 측온시의 조업실적을 기본으로 한 실제탄소량과 초기탄소량 간의 상관관계에 의해 도출된 상수이고, 초기탄소량은 RH정련시 용강 내 탄소량[ppm]이다.Here, the measurement time point is the elapsed time [min] from the start of the vacuum to the measurement time point, A and B are constants derived by the correlation between the actual carbon amount and the initial carbon amount based on the operation performance at the temperature measurement, The initial carbon amount is the amount of carbon in molten steel [ppm] during RH refining.

상기에서 측온시점은 진공이 개시된 후 대략 3분 시점이 될 수 있다. 이 시점의 탄소량은 3분 동안 약간의 탈탄 반응이 일어났기 때문에 진공이 가해지기 전의 탄소량보다는 조금 줄어들 것이다. 즉, 측온시의 탄소량은 진공이 가해지기 전의 탄소량에서 측온한 시점(몇 분 시점에)에 따라 계산방법이 달라질 것이다. 예컨대, 진공이 개시된 후 늦게 측온하면 할수록 그 만큼 용강 중 탄소량이 더 감소될 것이기 때문이다. In the above, the temperature measurement time point may be approximately 3 minutes after the vacuum is started. At this point the amount of carbon will be slightly lower than the amount of carbon before vacuum is applied, as some decarburization has occurred for three minutes. That is, the amount of carbon at the time of temperature measurement will vary depending on the time point (at a few minutes) at temperature measured at the amount of carbon before vacuum is applied. For example, the later the temperature is measured after the vacuum is started, the more carbon will be reduced in the molten steel.

그리고, 측온시점과 연산되는 상수 A는 B보다 작은 수로 설정될 수 있는 데, 상수 A는 0.1 내지 0.2 사이의 값이고, B는 1 내지 2 사이의 값으로 설정될 수 있다. 바람직하게는 상수 A는 0.15일 수 있고, 상수 B는 1.3일 수 있다.In addition, the constant A calculated at the time of temperature measurement may be set to a number smaller than B. The constant A may be set to a value of 0.1 to 0.2, and B may be set to a value of 1 to 2. Preferably the constant A may be 0.15 and the constant B may be 1.3.

한계탄소값은 탈탄 반응에 의해 감소되는 탄소량으로 10 내지 20 사이의 값으로 설정될 수 있다. 예상탄소량에서 한계탄소량을 감산하는 것은 탈탄반응 중 탈탄반응에 의해서 감소되는 탄소량을 의미한다. 즉, 탈탄 반응 중 감소되는 탄소량이라 할 수 있다. 통상적으로 아무리 탈탄 시간을 늘린다하더라도 한계탄소값 이하의 탄소값에는 이론적으로 도달하기가 어렵기 때문에 최종적으로 도달할 수 있는 한계탄소값으로 10 내지 20 사이의 값으로 설정할 수 있다. 한계탄소값은 바람직하게는 10이 될 수 있다. The threshold carbon value may be set to a value between 10 and 20 as the amount of carbon reduced by the decarburization reaction. Subtracting the marginal carbon amount from the expected carbon amount means the amount of carbon reduced by the decarburization reaction during the decarburization reaction. That is, it can be said that the amount of carbon reduced during the decarburization reaction. In general, no matter how long the decarburization time is increased, it is difficult to theoretically reach a carbon value below the threshold carbon value, and thus it can be set to a value between 10 and 20 as a finally reached limit carbon value. The marginal carbon value may preferably be 10.

감소산소량을 계산할 때 감소탄소량에 곱해지는 산소계수는 탈탄 반응에 의해 감소되는 탄소에 대한 산소의 반응비로서, 0.5 내지 0.6 사이의 값으로 설정될 수 있다.The oxygen coefficient multiplied by the reduced carbon amount when calculating the reduced oxygen amount may be set to a value between 0.5 and 0.6 as a reaction ratio of oxygen to carbon reduced by the decarburization reaction.

그리고, TOB로 인해 증가되는 증가산소량을 계산할 때, 증가산소량은 취입된 TOB량과 기체산소의 취입시 용강 내에서 증가되는 산소의 증가계수를 서로 곱하여서 구한다. 여기서, 증가계수는 2로 설정될 수 있다. 용강에 산소를 공급할 때 탑 랜스(Top Lance)를 이용하여 용강에 산소를 공급하게 된다. 이때, 용강의 산소 100ppm을 증가시키고자 한다면 이론적으로 22.4Nm3의 기체 산소를 취입하면 된다. 즉, 용강의 산소 100ppm은 320톤 용강 기준으로 32kg의 산소와 상응하는 양이며, 32kg의 산소(O2)는 1000몰에 해당하는 양이고 이는 22.4Nm3의 양이다. 하지만, 실제 조업실적의 분석 결과, 용강의 산소 100ppm을 상승시키기 위해서는 22.4Nm3의 기체 산소가 아니라 50Nm3의 기체 산소를 취입해야 하는 것으로 나타났다. 이로 인해 증가계수는 '2'(100ppm/50Nm3)로 설정되었으며, 이는 기체 산소 1Nm3을 취입하면 2ppm의 산소가 증가한다는 의미이다. In addition, when calculating the increased oxygen amount due to TOB, the increased oxygen amount is obtained by multiplying the amount of TOB blown and the increase coefficient of oxygen increased in molten steel when blowing gas gas. Here, the increase coefficient may be set to two. When oxygen is supplied to molten steel, oxygen is supplied to molten steel using a top lance. At this time, if the oxygen of molten steel is to be increased, theoretically, gaseous oxygen of 22.4 Nm 3 may be blown. That is, 100 ppm of oxygen in molten steel is equivalent to 32 kg of oxygen on the basis of 320 tons of molten steel, and 32 kg of oxygen (O 2 ) is equivalent to 1000 moles, which is 22.4 Nm 3 . However, analysis of the actual operation results, in order to increase the oxygen in the molten steel was found to 100ppm as the oxygen gas in 3 22.4Nm be blown into the gaseous oxygen of 50Nm 3. Due to this, the increase factor was set to '2' (100 ppm / 50 Nm 3 ), which means that 2 ppm of oxygen increases when gaseous oxygen 1 Nm 3 is injected.

상기와 같이 탈산 전 산소량(Op) 예측을 위한 전체식을 나타내면 아래 수학식 2와 같다.As shown in Equation 2 below, the overall equation for the prediction of oxygen amount (Op) before deoxidation is represented.

수학식 2Equation 2

Figure 112011023010732-pat00002
Figure 112011023010732-pat00002

여기서, 초기산소량은 측온시점에서의 측산량이고, 초기탄소량은 RH정련시 용강 내 탄소량[ppm]이고, Co는 산소계수이며, Cio는 증가계수이다. Here, the initial oxygen amount is the acid value at the time of temperature measurement, the initial carbon amount is the amount of carbon in molten steel [ppm] during RH refining, Co is the oxygen coefficient, and Cio is the increase coefficient.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 용존 산소량 예측과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 산소 예측과정을 설명한다.3 is a flowchart illustrating a process of predicting dissolved oxygen according to an embodiment of the present invention, with reference to the accompanying drawings.

먼저, 산소예측장치(100)의 메모리(130)에 탈산 전 산소량을 예측하기 위한 용강 중의 초기탄소량과 관계상수(A, B), 산소계수(Co), 및 증가계수(Cio) 등에 대한 각종 파라미터를 저장한다(S11). 상기에서 초기탄소량은 RH 이전 공정이나 RH 정련시에 용강을 샘플링하여 분석한 값으로, 이는 샘플러를 용강에 침적하여 용강의 일부를 채취한 후 성분분석기를 통해 분석하면 알 수 있다.First, in the memory 130 of the oxygen predicting apparatus 100, various types of initial carbon in molten steel, relation coefficients (A, B), oxygen coefficients (Co), increase coefficients (Cio), and the like, for predicting the amount of oxygen before deoxidation are obtained. The parameter is stored (S11). The initial carbon amount is a value obtained by analyzing molten steel during the RH refining process or the RH refining process, which can be determined by analyzing a component analyzer after collecting a portion of the molten steel by immersing the sampler in the molten steel.

이어, 제어부(160)는 RH 진공 후 설정된 시간이 경과된 시점(이하, 측온시점이라 함)에서, 온도측정수단(110)과 산소측정수단(120)을 통해 측정된 용강 온도와 초기산소량을 메모리(130)에 각각 저장한다(S12). 여기서, 측온시점은 진공이 개시된 후 대략 3분 시점이 될 수 있다.Subsequently, the controller 160 stores the molten steel temperature and the initial oxygen amount measured by the temperature measuring means 110 and the oxygen measuring means 120 at a time point at which a predetermined time elapses after the RH vacuum (hereinafter, referred to as a temperature measurement time point). Each is stored in the 130 (S12). Here, the temperature measurement time point may be approximately 3 minutes after the vacuum is started.

제어부(160)는 측온시점에서, 상기 수학식 1과 같이 측온시점[min]과 미리 설정된 관계상수(A, B)를 연산한 후 메모리(130)에 저장된 초기탄소량을 곱셈하여 측온시점에서의 예상탄소량을 계산한다(S13). 측온시점과 곱해지는 상수 A는 음수로서 -0.1 내지 -0.2 사이의 값이고, 측온시점과 더해지는 상수 B는 양수로서 1 내지 2 사이의 값으로 설정될 수 있다. 바람직하게는 상수 A는 -0.15일 수 있고, 상수 B는 1.3일 수 있다. 상기 측온시점과 곱해지는 상수 A는 측온시점이 지연될수록 그 만큼 용강 중 탄소량이 더 감소될 것이기 때문에 음수가 된다.The control unit 160 calculates the temperature measurement time [min] and the preset relation constants (A, B) at the time of temperature measurement, and then multiplies the initial carbon amount stored in the memory 130 at the temperature measurement time. Calculate the expected carbon amount (S13). The constant A multiplied by the temperature measurement time is a negative value between -0.1 and -0.2, and the constant B added by the temperature measurement time may be set to a value between 1 and 2 as a positive number. Preferably the constant A may be -0.15 and the constant B may be 1.3. The constant A multiplied by the temperature measurement time becomes negative since the amount of carbon in the molten steel will be further reduced as the temperature measurement time is delayed.

상기 예상탄소량을 획득한 후 제어부(160)는 획득된 계산된 예상탄소량에 메모리(130)에 미리 설정된 한계탄소값을 감산하여 탈탄반응에 의해 감소되는 감소탄소량을 계산한다(S14). 한계탄소값은 탈탄 반응에 의해 감소되는 탄소량으로 10 내지 20 사이의 값으로 설정될 수 있다. 즉, 예상탄소량에서 한계탄소량을 감산하는 것은 탈탄반응 중 탈탄반응에 의해서 감소되는 탄소량을 의미한다. 즉, 탈탄 반응 중 감소되는 탄소량이라 할 수 있다. 통상적으로 아무리 탈탄 시간을 늘린다하더라도 한계탄소값 이하의 탄소값에는 이론적으로 도달하기가 어렵기 때문에 최종적으로 도달할 수 있는 한계탄소값으로 10 내지 20 사이의 값으로 설정할 수 있다. 한계탄소값은 바람직하게는 10이 될 수 있다. After obtaining the estimated carbon amount, the controller 160 calculates the reduced carbon amount reduced by the decarburization reaction by subtracting the threshold carbon value preset in the memory 130 to the calculated estimated carbon amount (S14). The threshold carbon value may be set to a value between 10 and 20 as the amount of carbon reduced by the decarburization reaction. That is, subtracting the marginal carbon amount from the expected carbon amount means the amount of carbon reduced by the decarburization reaction during the decarburization reaction. That is, it can be said that the amount of carbon reduced during the decarburization reaction. In general, no matter how long the decarburization time is increased, it is difficult to theoretically reach a carbon value below the threshold carbon value, and thus it can be set to a value between 10 and 20 as a finally reached limit carbon value. The marginal carbon value may preferably be 10.

이어, 제어부(160)는 계산된 감소탄소량에 탈탄시 반응에 참여하는 산소계수(Co)를 곱하여 탈탄 중 감소할 감소산소량을 계산하게 된다(S15). 상기 산소계수(Co)는 탈탄 반응에 의해 감소되는 탄소에 대한 산소의 반응비로서, 0.5 내지 0.6 사이의 값으로 설정될 수 있다. 화학양론적으로는 탄소와 산소의 원자량에 따라 탈탄 반응에 참여하는 탄소와 산소의 비는 1:1.33이지만, 실제 조업결과 분석에 따라 1:0.55의 비율로 반응이 발생되는 것을 알 수 있다. 이는 탈탄 반응에 참여하는 산소가 용존 산소뿐만 아니라 슬래그, 내화물 등에 존재하는 산소까지 반응에 참여하는 결과로 볼 수 있다. 결국 탈탄 중 감소하는 산소량은 탈탄 중 감소하는 탄소량을 산소계수(Co)인 예컨대, 0.55를 곱셈함에 따라 얻어진다.Subsequently, the controller 160 calculates the reduced oxygen amount to be reduced during decarburization by multiplying the calculated reduced carbon amount by the oxygen coefficient Co participating in the reaction during decarburization (S15). The oxygen coefficient Co is a reaction ratio of oxygen to carbon reduced by the decarburization reaction, and may be set to a value between 0.5 and 0.6. The stoichiometric ratio of carbon and oxygen participating in the decarburization reaction is 1: 1.33 depending on the atomic weight of carbon and oxygen, but it can be seen that the reaction occurs at a ratio of 1: 0.55 according to the analysis of the actual operation results. This can be seen as a result of the oxygen participating in the decarburization reaction participates in not only dissolved oxygen but also oxygen present in slag and refractory materials. Eventually, the decreasing amount of oxygen during decarburization is obtained by multiplying the decreasing amount of carbon during decarburization by the oxygen coefficient Co, for example, 0.55.

그리고, 제어부(160)는 감소산소량에 TOB로 인해 증가할 증가산소량을 가산하여 변화산소량을 계산한다(S16). 여기서, 증가산소량은 기체산소의 취입시 용강 내에서 증가되는 산소의 증가계수(Cio)와 취입된 TOB량을 곱해서 구한다. 여기서, 증가계수(Cio)는 2로 설정될 수 있다. 증가계수(Cio)로 설정된 값('2')은 기체 산소 1Nm3을 취입하면 2ppm의 산소가 증가한다는 의미이다.The controller 160 calculates the change oxygen amount by adding the increase oxygen amount to increase due to the TOB to the decrease oxygen amount (S16). Here, the increased oxygen amount is obtained by multiplying the increase coefficient (Cio) of oxygen that is increased in molten steel upon blowing of gaseous oxygen and the amount of TOB blown. Herein, the increase coefficient Cio may be set to two. The value '2' set as the increase coefficient Cio means that 2 ppm of oxygen increases when gaseous oxygen 1Nm 3 is charged.

마지막으로, 제어부(160)는 측온시점에서 산소측정수단(120)을 통해 측정된 용강 내 초기산소량을 상기에서 계산된 변화산소량을 수학식 2와 같이 감산하여 탈산 전 산소량을 예측하게 된다(S17). Lastly, the control unit 160 subtracts the initial oxygen amount in the molten steel measured by the oxygen measuring means 120 at the temperature measurement time point as shown in Equation 2 to predict the oxygen amount before deoxidation (S17). .

통상적으로 탈산 전 산소량은 300ppm을 목표로 한다. 예를 들어 산소측정수단(120)을 통해 측정된 초기산소량이 250ppm이라면, 탈산 중에 감소할 산소량은 상술한 바와 같이 계산할 수 있다. 통상적인 초기 조건에서의 감소산소량은 대략 150ppm 정도이다. 즉, 300=250-150+(Cio×TOB량)란 것을 알 수 있다. 만일 TOB를 실시하지 않는다면, 탈산 전 산소가 100ppm 정도밖에 안 될 것이기 때문에 300ppm을 만들기 위해서는 200ppm에 상응하는 산소를 취입해야 한다는 것을 알 수 있다. 산소계수(Co)에서 알 수 있듯이 1Nm3의 산소를 취입하면 2ppm의 산소가 올라가기 때문에 200ppm의 산소를 올리려면 100Nm3의 기체 산소를 취입해야 되는 것을 알 수 있다.Typically, the amount of oxygen before deoxidation is aimed at 300 ppm. For example, if the initial oxygen amount measured by the oxygen measuring means 120 is 250ppm, the amount of oxygen to be reduced during deoxidation may be calculated as described above. The amount of reduced oxygen at typical initial conditions is about 150 ppm. That is, it turns out that 300 = 250-150 + (Cio × TOB amount). If TOB is not carried out, the oxygen will only be about 100ppm before deoxidation, so it can be seen that 200ppm of oxygen is required to make 300ppm. As can be seen from the oxygen coefficient (Co), when 1Nm 3 of oxygen is injected, 2ppm of oxygen goes up, so it is understood that 100Nm 3 of gaseous oxygen needs to be injected to raise 200ppm of oxygen.

이와 같이 본 발명에서는 탈산 공정 전에 용강 중에 포함된 산소량을 예측함에 따라 RH 공정에서의 냉각제나 탈산재(알루미늄) 투입량 및 TOB량을 적절히 조절 가능함으로써, 용강의 청정도 향상을 도모할 수 있는 극저탄소강의 제조 방안을 얻을 수 있다. Thus, in the present invention, by predicting the amount of oxygen contained in the molten steel before the deoxidation process, the amount of coolant, deoxidizer (aluminum) input and TOB in the RH process can be adjusted appropriately, thereby improving the cleanness of the molten steel. Obtain a steel fabrication plan.

상기와 같은 산소예측장치 및 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
Such an oxygen prediction apparatus and method is not limited to the configuration and operation of the embodiments described above. The above embodiments may be configured such that various modifications may be made by selectively combining all or part of the embodiments.

10: 진공조 11: 상승관
15: 하강관 20: 진공모터
30: 산소랜스 50: 래들
100: 예측장치 110: 온도측정수단
120: 산소측정수단 130: 메모리
140: 입력부 150: 표시부
160: 제어부
10: vacuum chamber 11: rising tube
15: down pipe 20: vacuum motor
30: oxygen lance 50: ladle
100: prediction device 110: temperature measuring means
120: oxygen measuring means 130: memory
140: input unit 150: display unit
160:

Claims (10)

용강의 측온시점시의 예상탄소량을 계산하고, 계산된 예상탄소량에 설정된 한계탄소값을 감산하여 탈탄반응에 의해 감소되는 감소탄소량을 계산하는 단계;
상기 감소탄소량에 탈탄시 반응에 참여하는 산소계수를 곱하여 탈탄 중 감소할 감소산소량을 계산하는 단계;
상기 감소산소량에 TOB로 인해 증가할 증가산소량을 가산하여 변화산소량을 계산하는 단계; 및
상기 변화산소량을 측정된 초기산소량에서 감산하여 탈산 전 산소량을 예측하는 단계;를 포함하며,
상기 예상탄소량은 아래 수학식에 의해 계산되는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법.
수학식
Figure 112012104018304-pat00007

단, 측온시점은 진공이 개시된 후 측온시점까지의 경과시간[min]이고, A와 B는 측온시의 조업실적을 기본으로 한 실제탄소량과 초기탄소량 간의 상관관계에 의해 도출된 상수이고, 초기탄소량은 용강 내 탄소량[ppm]임.
는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법.
Calculating an expected carbon amount at the time of temperature measurement of the molten steel, and calculating a reduced carbon amount reduced by the decarburization reaction by subtracting a threshold carbon value set to the calculated expected carbon amount;
Calculating a reduced oxygen amount to be reduced during decarburization by multiplying the reduced carbon amount by an oxygen coefficient participating in the reaction during decarburization;
Calculating a change oxygen amount by adding an increase oxygen amount to increase due to TOB to the decrease oxygen amount; And
And subtracting the changed oxygen amount from the measured initial oxygen amount to predict the amount of oxygen before deoxidation.
The expected carbon amount is a dissolved oxygen amount prediction method in the vacuum degassing process is calculated by the following equation.
Equation
Figure 112012104018304-pat00007

However, the temperature measurement time is the elapsed time [min] from the start of the vacuum to the temperature measurement time, A and B are constants derived by the correlation between the actual carbon amount and the initial carbon amount based on the operation performance at the temperature measurement, Initial carbon amount is carbon amount in molten steel [ppm].
Is a method of predicting dissolved oxygen in vacuum degassing process.
청구항 1에 있어서,
상기 예상탄소량은 측온시점과 미리 설정된 관계상수를 연산한 후 미리 측정된 초기탄소량을 곱셈하여 획득되는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법.
The method according to claim 1,
The estimated carbon amount is a method for predicting dissolved oxygen in a vacuum degassing process obtained by multiplying an initial carbon amount measured after calculating a temperature-related time point and a predetermined relational constant.
청구항 2에 있어서,
상기 관계상수는 측온시의 조업실적을 기본으로 한 실제탄소량과 초기탄소량 간의 상관관계에 의해 도출된 값인 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법.
The method according to claim 2,
The relationship constant is a method for predicting dissolved oxygen in a vacuum degassing process, which is a value derived from a correlation between an actual carbon amount and an initial carbon amount based on an operation temperature at a temperature.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 상수 A는 B보다 작은 수로 설정되는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법.
The method according to claim 1,
The constant A is a dissolved oxygen amount prediction method in a vacuum degassing process is set to a number less than B.
청구항 1에 있어서,
상기 상수 A는 0.1 내지 0.2 사이의 값이고, B는 1 내지 2 사이의 값으로 설정되는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법.
The method according to claim 1,
The constant A is a value between 0.1 and 0.2, B is set to a value between 1 and 2 dissolved oxygen amount prediction method in a vacuum degassing process.
청구항 1에 있어서,
상기 한계탄소값은 탈탄 반응에 의해 감소되는 탄소량으로 10 내지 20 사이의 값으로 설정되는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법.
The method according to claim 1,
The threshold carbon value is the amount of carbon reduced by the decarburization reaction is set to a value between 10 to 20 dissolved oxygen amount in the vacuum degassing process.
청구항 1에 있어서,
상기 산소계수는 탈탄 반응에 의해 감소되는 탄소에 대한 산소의 반응비로서, 0.5 내지 0.6 사이의 값으로 설정되는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법.
The method according to claim 1,
The oxygen coefficient is a reaction ratio of oxygen to carbon reduced by the decarburization reaction, it is set to a value between 0.5 to 0.6 dissolved oxygen amount in the vacuum degassing process.
청구항 1에 있어서,
상기 증가산소량은 취입된 TOB량과 기체산소의 취입시 용강 내에서 증가되는 산소의 증가계수를 서로 곱하여서 획득되는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법.
The method according to claim 1,
The increased oxygen amount is a dissolved oxygen amount prediction method in a vacuum degassing process is obtained by multiplying the amount of TOB blown and the increase coefficient of oxygen that is increased in the molten steel when blowing gas.
청구항 9에 있어서,
상기 증가계수는 '2'로 설정되는 진공탈가스 공정에서의 용존 산소량 예측방법.
The method according to claim 9,
The method of predicting the dissolved oxygen amount in the vacuum degassing process wherein the increase coefficient is set to '2'.
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