KR101301439B1 - Method for decarburizing stainless steel in AOD - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스테인리스강 제강 공정 중 용강 탈탄 공정인 AOD 정련로에서 탄소 함량이 낮은 고순도의 스테인리스강을 제조하기 위하여, 선행 공정인 전기로의 슬래그를 AOD 정련로에서 활용함으로써, 기존의 고체상인 AOD 정련로 슬래그를 액상화 하여, 기존의 AOD 보다 탈탄 산소 효율을 더 높여 탈탄 속도를 빠르게 하고 탈탄 한계를 더 낮출 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 스테인레스 AOD(Argon oxygen decarburization) 정련방법에 있어서, 상기 AOD 정련전의 전기로에서 출탕된 용강에서 슬래그를 일부 잔류하여 상기 AOD 정련시 상기 슬래그를 이용하여 AOD 탈탄기의 슬래그 액상분율을 높여서 AOD 탈탄 초기의 슬래그 적정 염기도를 3~6의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 AOD 정련로의 고속탈탄방법을 제공한다.The present invention, in order to manufacture a high-purity stainless steel with a low carbon content in the AOD refining furnace of the molten steel decarburization process of the stainless steelmaking process, by utilizing the slag of the electric furnace in the AOD refining furnace, the conventional solid phase AOD refining furnace By liquefying slag, the present invention relates to a method for increasing decarburization oxygen efficiency and speeding up the decarburization rate and lowering the decarburization limit than conventional AOD.
According to the present invention, in the stainless steel argon oxygen decarburization (AOD) refining method, the slag is partially retained in the molten steel from the electric furnace before the AOD refining to increase the slag liquid fraction of the AOD decarburizer by using the slag during the AOD refining. Provided is a high speed decarburization method of a stainless steel AOD refining furnace characterized by controlling the slag titration basicity in the initial stage of decarburization in the range of 3-6.
Description
본 발명은 스테인리스강의 고속 탈탄 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 스테인리스강 제강공정에서 아르곤-산소 탈탄방식인 AOD(Argon oxygen decarburization)를 이용한 용강의 고속 탈탄 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high speed decarburization method of stainless steel, and more particularly, to a high speed decarburization method of molten steel using argon oxygen decarburization (AOD) which is an argon-oxygen decarburization method in a stainless steel steelmaking process.
일반적인 스테인리스강 제강 공정 중 가장 필수적인 공정은 탄소(C), 질소(N2), 황 (S)등의 불순물을 제거하는 정련 공정인 AOD 정련단계이다. 한편, 스테인레스 용강의 탈탄 원리를 살펴보면 탈탄의 대표적인 반응 메커니즘이 용강으로 취입된 산소 가스가 1차적으로 크롬(Cr)을 산화 시켜 크롬 산화물을 형성하고, 2차적으로 크롬 산화물과 용강 중의 카본이 반응하여 일산화탄소 가스를 형성하여 용강 외부로 배출되는 것이다. 이와 같은 스테인리스 용강의 산소 취련에 의한 탈탄 과정을 반응식으로 살펴보면 하기와 같다.The most essential process of the stainless steel manufacturing process is the AOD refining step, which is a refining process for removing impurities such as carbon (C), nitrogen (N 2 ), and sulfur (S). On the other hand, when looking at the decarburization principle of stainless steel, the representative reaction mechanism of decarburization is the oxygen gas blown into molten steel primarily oxidizes chromium (Cr) to form chromium oxide, and secondly, chromium oxide and carbon in molten steel react. It forms carbon monoxide gas and is discharged to the outside of molten steel. Looking at the decarburization process by the oxygen blowing of such molten stainless steel as a reaction formula as follows.
3/2 O2 + 2[Cr] = Cr2O3 …… 반응식 (1)3/2 O 2 + 2 [Cr] = Cr 2 O 3 . ... Scheme (1)
Cr2O3 + 3[C] = 3CO + 2[Cr] …… 반응식 (2)Cr 2 O 3 + 3 [C] = 3 CO + 2 [Cr]. ... Scheme (2)
크롬을 함유하고 있는 스테인레스 용강의 탈탄에서 가장 중요한 과정은 반응식 (2)로 표현된 과정으로, 발생되는 CO 가스의 분압을 낮춰 주지 않으면 반응은 정반응으로 진행되지 못한다. 이를 위해 스테인레스 용강의 탈탄 정련과정에서는 희석탈탄이라는 방법을 사용하고 있는데, 이는 발생된 CO 가스를 불활성가스 또는 진공으로 희석시켜 그 분압을 낮춰 주는 것이다. 이와 같이 CO 가스를 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)와 같은 불활성 가스로 희석시키는 방법의 대표적인 정련방법이 AOD이다.The most important process in the decarburization of chromium-containing stainless steel is represented by the reaction (2), and the reaction cannot proceed to the forward reaction unless the partial pressure of CO gas generated is lowered. To this end, in the decarburization refining process of stainless molten steel, dilute decarburization is used, which dilutes the generated CO gas with an inert gas or a vacuum to lower the partial pressure. As such, a typical refining method for diluting CO gas with an inert gas such as argon (Ar) or nitrogen (N 2 ) is AOD.
본 발명은 스테인리스강 제강 공정 중 용강 탈탄 공정인 AOD 정련로에서 탄소 함량이 보다 낮은 고순도의 스테인리스 용강을 더 빠르고 효율 높게 제조하기 위하여, 기존과는 달리 AOD 탈탄기에 형성되는 슬래그의 액상 분율을 높임으로써 중탄역 및 저탄역의 탈탄 산소 효율 또는 탈탄 속도를 높이는 것이 목적이다. The present invention is to increase the liquid fraction of the slag formed in the AOD decarburizer, unlike the conventional, in order to manufacture a high-purity stainless steel molten steel with a lower carbon content in the AOD refining furnace, which is a molten steel decarburization process in the stainless steelmaking process. The purpose is to increase the decarburized oxygen efficiency or decarburization rate in the heavy and low carbon zones.
또한, 본 발명은 AOD의 전 공정인 전기로에서 사용된 CaO-SiO2-Cr2O3계의 슬래그를 일부 잔류시켜 AOD에서 재활용함으로써 AOD에 형성되는 슬래그의 액상 분율을 높여 탈탄 속도를 높이는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to increase the rate of decarburization by increasing the liquid fraction of slag formed in AOD by remaining part of the slag of CaO-SiO 2 -Cr 2 O 3 system used in the electric furnace that is the entire process of AOD and recycling it in AOD. It is done.
본 발명은 스테인레스 AOD(Argon oxygen decarburization) 정련방법에 있어서, 상기 AOD 정련전의 전기로에서 출탕된 용강에서 슬래그를 일부 잔류하여 상기 AOD 정련시 상기 슬래그를 이용하여 AOD 탈탄기의 슬래그 액상분율을 높여서 AOD 탈탄 초기의 슬래그 적정 염기도를 3~6의 범위로 제어하는 스테인리스강 AOD 정련로의 고속탈탄방법을 제공한다.In the present invention, in the stainless steel AOD (Argon oxygen decarburization) refining method, the slag remains in the molten steel from the electric furnace before the AOD refining to increase the slag liquid fraction of the AOD decarburizer by using the slag during the AOD refining AOD decarburization A high speed decarburization method of a stainless steel AOD refining furnace which controls initial slag titration basicity in the range of 3-6 is provided.
또한, 본 발명은 상기 AOD 탈탄 초기의 슬래그의 적정 액상분율을 0.4~0.5의 범위로 제어한다.In addition, the present invention controls the appropriate liquid fraction of the slag in the initial stage of the AOD decarburization in the range of 0.4 ~ 0.5.
또한, 본 발명은 상기 전기로 슬래그의 잔류량을 용강 톤당 0.9~5.0kg의 범위가 되도록 제어한다.In addition, the present invention controls the residual amount of the furnace slag to be in the range of 0.9 ~ 5.0kg per ton of molten steel.
또한, 본 발명은 상기 AOD 탈탄후의 종점 C의 농도는 중량%로 0.05% 이하로 한다.In addition, in this invention, the density | concentration of the end point C after the said AOD decarburization shall be 0.05% or less by weight%.
또한, 본 발명은 AOD 탈탄 초기의 슬래그 적정 염기도는 (%CaO/%SiO2)에 의하여 얻어질 수 있도록 한다.In addition, the present invention allows the slag titration basicity of the initial AOD decarburization can be obtained by (% CaO /% SiO 2 ).
본 발명에 의하면, AOD 정련로에서 탄기의 슬래그의 액상분율을 증대시켜 용강중 탄소와의 반응을 촉진시켜 탄소농도가 낮은 스테인레스강을 보다 효율적이고 용이하게 제조할 수 있다.According to the present invention, in the AOD refining furnace, by increasing the liquid fraction of the slag of the carbon group to promote the reaction with the carbon in the molten steel, it is possible to more efficiently and easily produce stainless steel having a low carbon concentration.
또한, 본 발명은 염기도가 낮은 전기로 슬래그를 일부 잔류시킨 후 AOD에 장입하여 탈탄기 초기 슬래그의 염기도를 적정 수준까지 낮추어서 슬래그의 액상분율이 증대됨에 따라 크롬 산화물 발생량과 환원용 Si 원단위가 감소되어 탈탄효율의 향상 및 탈탄시간 단축 효과를 얻을 수 있다.In addition, the present invention, after partially retaining the slag with a low basicity of electricity to charge into the AOD to lower the basicity of the initial slag decarburizer to an appropriate level to increase the liquid phase fraction of the slag is reduced the amount of chromium oxide generated and the Si raw unit for reduction It is possible to improve the decarburization efficiency and shorten the decarburization time.
도 1은 정련과정에서 탈탄기 중 용강 위에 존재하는 괴상 생석회가 크롬 산화물의 화합물 및 지금과 혼재하여 존재하고 있는 양상을 나타내는 도면이고,
도 2는 본 발명에 관한 전기로 슬래그를 AOD에 장입하는 공정을 나타내는 모식도로서 슬래그를 전부 배제하는 경우와 잔류하는 경우를 대비한 모식도이다.1 is a view showing the appearance of a mixture of chromium oxide and present in the mass quicklime present on the molten steel in the decarburizer during the refining process,
FIG. 2 is a schematic diagram showing a process of charging slag into an AOD according to the present invention, and is a schematic diagram for the case where all slags are excluded and remaining.
이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention and other matters required by those skilled in the art will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in various different forms within the scope of the claims, and thus the embodiments described below are merely exemplary, regardless of expression.
일반적으로 AOD의 탈탄은 고탄역 (1.8%→0.5%) 탈탄, 중탄역 (0.5%→0.1%) 탈탄, 저탄역 (0.1%→0.02%) 탈탄으로 구분하며, 이때 각각의 단계에 적합한 산소 및 아르곤(또는 질소) 가스의 비율을 정하여 주로 용강 저부의 투이어(Tuyere)를 통한 횡취 로 취입하여, 발생하는 CO 가스를 불활성 Ar가스로 희석하면서 용강의 탈탄이 이루어진다.In general, the decarburization of AOD is divided into high carbon (1.8% → 0.5%) decarburization, heavy carbon (0.5% → 0.1%) decarburization, low carbon (0.1% → 0.02%) decarburization, where appropriate oxygen and By arranging the ratio of argon (or nitrogen) gas and blowing through the tuyeres of the bottom of the molten steel, decarburization of molten steel occurs while diluting the generated CO gas with inert Ar gas.
한편, 스테인리스 용강의 탈탄은 용강 중의 탄소 농도가 낮을수록 탈탄이 어려워진다. 즉, 탄소 농도가 0.1% 이하가 되는 저탄역에서는 산소에 의해 산화되는 크롬의 량이 증가하고, 이렇게 형성된 크롬 산화물이 용강 중의 탄소와 결합하여 CO 가스를 형성하는 반응이 매우 느리게 진행된다. 따라서, AOD의 제강 생산성을 좌우하는 요소는 저탄역에서의 크롬 산화물에 의한 Cr2O3 용강 탈탄 반응의 속도, 또는 전체적으로 탈탄 반응에 참여하는 산소의 비율, 즉 탈탄산소효율이 되며, 저탄역의 탈탄 속도 또는 탈탄 산소 효율을 높이는 것이 일반적인 AOD 탈탄 공정 기술에 있어 매우 중요한 의미를 갖고 있다.On the other hand, the decarburization of the molten stainless steel becomes difficult as the carbon concentration in molten steel is low. That is, in the low carbon range where the carbon concentration is 0.1% or less, the amount of chromium oxidized by oxygen increases, and the reaction in which the chromium oxide thus formed is combined with carbon in molten steel to form CO gas proceeds very slowly. Therefore, the factor that affects the steelmaking productivity of AOD is the rate of Cr 2 O 3 molten steel decarburization reaction by chromium oxide in low carbon area, or the ratio of oxygen participating in the decarburization reaction as a whole, that is, decarbonization efficiency. Increasing the decarburization rate or decarburization oxygen efficiency is of great importance in general AOD decarburization process technology.
보통 탈탄산소효율은 하기와 같이 정의할 수 있다.Usually, the decarbonation efficiency can be defined as follows.
탈탄산소효율 →Deoxygenation Efficiency →
탈탄에 쓰인 산소량/총 산소 공급량 = (총 산소 공급량-금속산화에 쓰인 산소량)/총 산소공급량Oxygen amount used for decarburization / total oxygen supply = (total oxygen supply-oxygen used for metal oxidation) / total oxygen supply
AOD에 상취 또는 횡취로 취입되는 산소 중 탄소와 반응하지 못한 산소, 즉 용강 탈탄에 사용되지 못한 산소는 크롬을 산화시켜 크롬 산화물(Cr2O3)을 형성한다. 이렇게 형성된 크롬 산화물은 강욕 표면에 부상하게 되고, 이는 다시 용강 중의 탄소와 반응하여 상술한 반응식 (2)와 같은 반응이 일어나서 용강 중의 탄소가 CO가스가 되고, Cr 산화물은 용강으로 환원되면 탈탄 산소 효율은 증가하게 된다. 그러나, 실제 공정에서 강욕 표면에 부상되어 있는 크롬 산화물은 다음과 같은 원인에 의해 용강 중의 탄소와 반응하기 어려운 상태가 되어 있다.Oxygen that has not reacted with carbon in the oxygen blown into the AOD as a odor or crossover, that is, not used for molten steel decarburization, oxidizes chromium to form chromium oxide (Cr 2 O 3 ). The chromium oxide thus formed floats on the surface of the bath, which in turn reacts with the carbon in the molten steel to produce a reaction such as the reaction formula (2) above, whereby the carbon in the molten steel becomes a CO gas, and the Cr oxide is reduced to molten steel so that the decarburized oxygen efficiency is achieved. Will increase. However, in the actual process, chromium oxide floating on the surface of the bath is hard to react with carbon in the molten steel due to the following reasons.
실제 AOD 공정에서는 용강 산소 취입으로 발생한 SiO2에 의해 내화물이 손상되는 것을 방지하고, 또 미리 생석회를 가열하기 위해 취련 초기에 생석회를 다량 투입하고 있다. 이 때, SiO2와 반응하여 액상화 되지 못한 생석회는 용강 표면에 존재하는 다량의 크롬 산화물과 반응하여 고융점 화합물인 칼슘크로메이트(CaO.Cr2O3)를 형성한다. 이와 같은 칼슘크로메이트(CaO.Cr2O3) 를 도 1에 도시하였다. 이와 같이 투입된 생석회 럼프(Lump)의 표면에 고융점의 칼슘 크로메이트가 형성되면 상대적으로 용강과의 접촉 계면적이 줄어들고, 용강 탄소와의 반응성도 작아진다.In the actual AOD process, refractory is not damaged by SiO 2 generated by molten steel oxygen injection, and a large amount of quicklime is added at the initial stage of the blown to heat the quicklime in advance. At this time, the quicklime which is not liquefied by reacting with SiO 2 reacts with a large amount of chromium oxide present on the surface of the molten steel to form calcium chromate (CaO.Cr 2 O 3 ), which is a high melting point compound. Such calcium chromate (CaO.Cr 2 O 3 ) is shown in FIG. 1. When calcium chromate having a high melting point is formed on the surface of the quicklime lumps thus injected, the contact interface with molten steel is relatively reduced, and the reactivity with molten steel carbon is also reduced.
이와 같이 크롬산화물과 고체 생석회가 고융점의 칼슘크로메이트를 형성하지 못하게 하기 위해서는 슬래그의 염기도를 낮춰 액상 슬래그의 분율을 높여 주는 방법이 필요하고, 슬래그 염기도를 낮추기 위해서는 우선적으로 슬래그 중의 SiO2의 절대량을 증대시키는 것이 필요하다.In order to prevent the chromium oxide and the solid quicklime from forming calcium chromate of high melting point, a method of lowering the slag basicity to increase the fraction of the liquid slag is required.In order to lower the slag basicity, the absolute amount of SiO 2 in the slag is first increased. It is necessary to increase.
통상적인 AOD 조업에 있어 탈탄기에 형성되는 SiO2의 절대량은 용강 톤당 약 0.5kg이며, 이 SiO2는 AOD에 장입된 용강의 초기 Si 성분이 (약 0.2~0.3%) 탈탄기에 취입되는 산소에 의해 산화되어 발생한다. 따라서 슬래그 중의 SiO2량을 증대시키기 위해서는 용강 중의 Si 함량을 더 높이거나, 따로 FeSi 합금철을 투입하여 산소와 반응시킴으로써 SiO2를 형성시켜 주는 방법을 생각할 수 있다.In the conventional AOD operation, and the absolute amount of SiO 2 is formed groups decarburization was about 0.5kg per ton of molten steel, the SiO 2 is oxygen by the initial Si components of the molten steel is charged to the AOD blow decarburization groups (about 0.2 to 0.3%) Occurs after oxidation. Therefore, in order to increase the amount of SiO 2 in the slag, a method of forming SiO 2 by increasing Si content in molten steel or reacting with oxygen by adding FeSi alloy iron may be considered.
그러나, 용강 중의 Si 함량은 AOD의 전공정인 전기로(EAF) 조업 조건상 Si 함량을 높이는데에 한계가 있다. 통상적으로 전기로의 출탕 Si 함량은 0.2~0.3%로 일정하게 조업이 되고 있고, 이 용강은 그대로 AOD 장입되고 있어서, 탈탄 초기에 Si 함량을 높이기 위해서는 별도의 FeSi 합금철과 같은 Si 소스를 이용해야 한다.However, the Si content in the molten steel has a limit to increase the Si content in the electric furnace (EAF) operating conditions, which is the previous step of the AOD. Usually, the tapping content of Si in electric furnace is 0.2 ~ 0.3%, and the molten steel is loaded with AOD as it is. Therefore, in order to increase the Si content in the initial stage of decarburization, a separate Si source such as FeSi alloy iron must be used. .
한편, FeSi 합금철을 용강에 투입하고 이를 산화시켜 SiO2를 증대시키는 방법도 조업 조건상 문제점이 있다. 즉, 일정량의 FeSi를 투입한 후 SiO2를 만들기 위해서는 Si의 산화를 위해 기존에 취입하고 있는 산소외에 추가로 산소를 더 취입해야만 하는 문제점이 있다. 다시 말해서, Si의 산화를 위해 추가로 산소를 취입하지 않고, 기존의 산소 취입량을 유지할 경우, 탈탄에 이용되어야 할 산소가 Si 산화에 사용되어 탈탄 산소 효율이 급격히 저하된다.On the other hand, the method of increasing the SiO 2 by injecting FeSi alloy iron into molten steel and oxidizing it also has a problem in operating conditions. That is, in order to make SiO 2 after a certain amount of FeSi is added, there is a problem in that oxygen must be further blown in addition to oxygen that has been blown in advance for oxidation of Si. In other words, if oxygen is not additionally blown for the oxidation of Si, and the existing amount of oxygen blown is maintained, oxygen to be used for decarburization is used for the oxidation of Si and the decarburized oxygen efficiency is drastically lowered.
따라서, 기본적으로 AOD의 탈탄 효율을 가능한 높여야 하는 점을 감안 할 때, Si를 산소로 연소시켜 SiO2를 얻는 방법은, AOD의 탈탄 효율을 가능한 증대시켜야 하는 현실적인 상황에서 적용하기에 곤란한 방법이 된다.Accordingly, in view of the fact that the decarburization efficiency of AOD should be increased as much as possible, a method of burning Si with oxygen to obtain SiO 2 is a difficult method to apply in a realistic situation where the decarburization efficiency of AOD should be increased as much as possible. .
다음은 전기로 슬래그를 이용하여 AOD 공정의 슬래그의 액상분율을 높이는 방법에 대해서 서술적으로 설명한다.The following describes the method of increasing the liquid phase fraction of the slag in the AOD process using the furnace slag.
위에서 설명한 바와 같이, AOD 공정에서 탈탄 산소 효율을 저해 하지 않고 슬래그 중의 SiO2를 증량시키는 방법은 SiO2를 직접 넣어 주는 방법이 있다. SiO2를 직접 AOD에 투입하는 방법은 SiO2를 함유하고 있는 원료 (SiO2 함량이 높은 광석 또는 폐유리와 같은 SiO2 소스)를 이용하는 방법을 생각해 볼 수 있는데, 이는 원료 구매비의 증가 또는 투입 설비의 필요 등의 문제점이 있다.As described above, the method of increasing SiO 2 in the slag without inhibiting the decarburized oxygen efficiency in the AOD process is a method of directly adding SiO 2 . How to put a SiO 2 directly to the AOD's may be wondering how to use the (SiO 2 source such as ore or waste glass high SiO 2 content) raw materials which contain SiO 2, which increases in raw material purchase rain or commitment There is a problem such as the need for equipment.
본 발명자는 이와 같은 점에 착안하여 본 발명에서는 슬래그 중의 SiO2 절대량을 증대시키기 위한 방법으로 AOD의 전 공정인 전기로(EAF)에서 형성된 슬래그를 AOD에서 재활용하는 방법을 고안하였다.In view of the above, the present inventors devised a method for recycling slag formed in an electric furnace (EAF), which is the entire process of AOD, in the AOD as a method for increasing the absolute amount of SiO 2 in the slag.
즉 전기로에 장입되는 원료(스크랩, 합금철, 부산물 등)에는 약 1.0~1.3%의 Si이 함유되어 있다. 이 Si는 전기로 용해 조업 중에 대기 산소 또는 취입 산소에 의해 80% 정도가 산화되어 SiO2를 형성하고 용강 중에 나머지가 잔류하게 된다. 따라서 전기로에서는 다량의 Si 산화에 의해 SiO2가 형성이 되고, 이를 중화하기 위해 생석회를 투입하여 최종적으로는 염기도 1.0~1.3의 슬래그가 생성된다. That is, raw materials (scrap, ferroalloy, by-products, etc.) charged into the electric furnace contain about 1.0 to 1.3% of Si. This Si is oxidized by about 80% by atmospheric oxygen or blown oxygen during the electric melting operation to form SiO 2 and the remainder remains in the molten steel. Therefore, in the electric furnace, SiO 2 is formed by a large amount of Si oxidation. In order to neutralize this, quicklime is added to finally generate slag having a basicity of 1.0 to 1.3.
일반적인 전기로 슬래그의 조성을 표 1에 나타내었다. 표 1에 나타낸 바와 같이 SiO2의 함유량이 약 40~45%로 높으므로 AOD내 SiO2의 양을 늘여 액상분율을 증대시키는데 충분히 활용될 수 있다. 일반적으로는 전기로 출탕시 용강과 함께 출탕된 전기로 슬래그는 AOD에 장입하기 전에 슬래그 배제 (Slag Skimming) 공정을 통해 완전히 제거하고 있으나 배제 과정에서 슬래그의 일부를 용강과 함께 남겨 AOD에 장입하는 방법으로 AOD내에 SiO2를 공급할 수 있다. 도 2는 이와 같은 슬래그 배제 과정의 모식도를 통상의 공정으로서 전부 배제하는 경우와 본 발명의 공정으로 일부를 잔류시키는 경우를 구분하여 나타내었다.Table 1 shows the composition of a typical electric furnace slag. As shown in Table 1, since the content of SiO 2 is high, about 40 to 45%, it can be sufficiently utilized to increase the amount of SiO 2 in the AOD to increase the liquid fraction. In general, the electric furnace slag tapped together with the molten steel during electric tapping is completely removed through the slag skimming process before charging into the AOD, but a part of the slag is left together with the molten steel and charged into the AOD during the exclusion process. SiO 2 can be supplied into the AOD. FIG. 2 shows a schematic diagram of such a slag exclusion process, in which a case in which all of them are excluded as a typical process and a case in which a portion of the slag exclusion is left in the process of the present invention are shown.
표 1에는 전기로 슬래그의 일반적인 조성에 대하여 나타내었다.Table 1 shows the general composition of the electric furnace slag.
AOD에 장입할 전기로 슬래그의 잔류량에 대해서는 이하와 같이 검토한다. 앞에서 살펴본 바와 같이 크롬산화물의 화합물 생성을 회피하고 탈탄 기여도를 증대시키기 위해서는 생석회 투입량을 줄이고 SiO2 발생량을 증가시켜야 하나, SiO2의 양이 적정수준을 넘어 염기도가 과도하게 작아지면 오히려 탈탄반응을 저해할 우려가 있다. 이는 완전히 액상화된 슬래그가 용강 탕면을 완전히 덮어버리면 저취산소와의 반응에 의해 발생하는 CO가스의 배출이 방해될 가능성이 있기 때문이다. 또한 슬래그의 염기도가 낮아 액상분율이 증가하면 내화물의 용출이 현저해지는 문제점이 있다.The residual amount of furnace slag to be charged into the AOD is examined as follows. As mentioned earlier, in order to avoid the formation of chromium oxide compounds and increase the decarburization contribution, the amount of quicklime input and the amount of SiO 2 Although the amount of generation should be increased, if the amount of SiO 2 exceeds an appropriate level and the basicity is excessively small, there is a fear that it will inhibit the decarburization reaction. This is because if the completely liquefied slag completely covers the molten steel, the emission of CO gas generated by the reaction with low oxygen is likely to be disturbed. In addition, there is a problem that the elution of the refractory becomes remarkable when the slag basicity is low and the liquid phase fraction is increased.
이상으로부터 적정한 슬래그의 액상분율을 약 0.4~0.5로 설정하였다. 즉, 액상 슬래그의 분율이 0.4 미만일 경우에는 고융점 화합물 생성의 회피 및 탈탄반응의 촉진을 기대하기 어렵고, 0.5를 초과할 경우 탈탄반응으로 발생하는 CO배출이 저해될 뿐만 아니라 내화물 침식의 우려가 있다. 적정 액상분율 수준으로부터 다음과 같이 적정 염기도 범위를 결정하였다. AOD 초기(%C 1.8→0.5의 단계)에 발생하는 크롬 산화물양은 약 3000kg로 예상되며 이 때 투입되는 부원료의 양으로부터 슬래그의 염기도(%CaO/%SiO2)를 계산할 수 있고, CaO-SiO2-Cr2O3-MgO의 상태도로부터 최적 염기도를 약 3.0~6.0의 범위로 결정하였다. 또한, 전기로 출탕 용강성분 및 부원료 투입량을 고려할 때 이 최적 염기도를 만족시키기 위한 전기로 슬래그의 필요량은 용강량 톤당 약 0.9~5.0kg가 적당함을 알 수 있었다. From the above, the liquid phase fraction of the appropriate slag was set to about 0.4 to 0.5. That is, when the fraction of the liquid slag is less than 0.4, it is difficult to expect to avoid the formation of high melting point compounds and promote the decarburization reaction, and when it exceeds 0.5, the CO emissions generated by the decarburization reaction are not only inhibited, but also refractory erosion may occur. . From the appropriate liquid fraction level, the titration basicity range was determined as follows. The amount of chromium oxide generated in the initial stage of AOD (% C 1.8 → 0.5) is expected to be about 3000kg, and the basicity of slag (% CaO /% SiO 2 ) can be calculated from the amount of secondary feed added at this time, and CaO-SiO 2 The optimum basicity was determined in the range of about 3.0 to 6.0 from the state diagram of -Cr 2 O 3 -MgO. In addition, when considering the molten steel component and the feedstock input amount, it was found that the required amount of the electric furnace slag to satisfy this optimum basicity is about 0.9 to 5.0 kg per ton of molten steel.
즉, 전기로 슬래그를 용강 톤당 약 0.9~5.0kg를 잔류시켜 AOD에 장입하면, 용강 톤당 약 1.2~3.0kg의 SiO2가 AOD 초기부터 존재하게 된다. 이는 통상적인 조업조건의 SiO2 양의 2배 이상에 해당하며 탈탄기 슬래그 염기도를 3.0~6.0의 범위로 낮추는데 작용된다. 이렇게 탈탄 초기에 생성된 슬래그는 다량의 부원료 투입이 없는 범위내에서 탈탄 말기까지 큰 변화 없이 유지되고, 이를 통해 탈탄효율 및 속도가 향상된다.That is, when the electric furnace slag is charged to the AOD with about 0.9 to 5.0 kg of molten steel remaining, about 1.2 to 3.0 kg of SiO 2 per ton of molten steel is present from the beginning of the AOD. This corresponds to more than twice the amount of SiO 2 in normal operating conditions and serves to lower the decarburizer slag basicity to the range of 3.0 to 6.0. The slag generated in the early stage of decarburization is maintained without significant change until the end of decarburization within a range without a large amount of feedstock input, thereby improving decarburization efficiency and speed.
다음은 본 발명의 실시예를 설명한다.The following describes an embodiment of the present invention.
<실시예><Examples>
본 발명에서는 이하와 같이 100톤 전기로와 AOD공정에서 전기로 슬래그를 잔류시켜 용강과 함께 AOD에 장입하여 탈탄거동을 조사하였다. 전기로에서 발생한 슬래그는 약 10톤으로 확인되었고 그 중 2톤 정도를 잔류시켜 용강과 함께 AOD에 장입하였다. 잔류 슬래그의 중량은 슬래그 배제 전후의 무게를 크레인으로 감지하여 산출하였다. 부원료 투입 및 AOD 취련조건은 통상조건과 동일하게 시행하였다.In the present invention, the slag was left in the 100 ton electric furnace and the AOD process and charged into the AOD with molten steel to investigate the decarburization behavior as follows. The slag generated in the electric furnace was found to be about 10 tons, and about 2 tons of the slag was left in the AOD with molten steel. The weight of the remaining slag was calculated by sensing the weight before and after slag removal with a crane. Subsidiary input and AOD drilling conditions were carried out in the same manner as usual.
우선, CaO의 양은 초기에 내화물 보호를 위해 투입되는 생석회 및 경소 돌로마이트로부터의 약 7000kg, 전기로 슬래그로부터 약 1250kg, 합계 8250kg로 계산된다. 한편, SiO2는 전기로 용강 중의 Si(농도: 0.2%)의 산화량 약 500kg과 부원료 중 Si의 산화량 320kg 을 더해도 1톤 미만이나 전기로 슬래그 중 SiO2 를 합계하면 약 2000kg이 AOD내에 존재하였다고 계산되었다.First, the amount of CaO is calculated to be about 7000 kg from quicklime and light dolomite initially introduced for refractory protection, about 1250 kg from furnace slag, and 8250 kg in total. On the other hand, SiO 2 is less than 1 ton even when the oxidation amount of Si (concentration: 0.2%) in the furnace molten steel and the oxidation amount of Si in the subsidiary material is 320 kg, but the total amount of SiO 2 in the furnace slag is about 2000 kg in the AOD. It was calculated to exist.
실시예와 비교하기 위하여 전기로 슬래그를 AOD에 장입하지 않은 비교예를 실시하였다. 초기 생석회 투입량과 금속 Si의 투입량을 조절하여 탈탄기 염기도를 약 2.4에서 8.5까지 제어하였고, 그 예를 각각 비교예 1, 2, 3이라고 칭하고 상세한 결과를 표 2에 나타내었다.In order to compare with the Example, the comparative example which did not charge electric furnace slag in AOD was implemented. The decarburizer basicity was controlled from 2.4 to 8.5 by adjusting the initial quicklime input and the input of metal Si, and the examples are referred to as Comparative Examples 1, 2 and 3, and detailed results are shown in Table 2.
전기로 슬래그의 일부 AOD장입을 통해 슬래그 염기도를 약 4.1로 감소시키는 것이 가능하였고, 슬래그 염기도가 8.5 및 6.4인 비교예 1과 2의 경우 대비 종점 탄소농도는 약 40ppm정도 저감되었다. 이는 크롬 산화물 생성량 감소를 통해서도 알수 있듯이 탈탄산소효율이 증대되었기 때문으로 생각된다. 한편, 슬래그 염기도를 2.4로 더욱 저감시킨 비교예3의 경우 오히려 종점 탄소농도가 증대되어 과도하게 액상화된 슬래그가 CO가스의 배출을 방해한 효과가 드러났다고 할 수 있다. 또한 최종 슬래그 성분분석 결과 MgO가 약 8% 정도 함유하고 있어 내화물 용손이 심각했음을 알 수 있었다. 따라서, 비교예와의 비교를 통해 알 수 있듯이 탈탄효율을 극대화하고 과도한 내화물 용손을 억제하기 위해서는 탈탄기 슬래그 염기도를 3.0~6.0의 범위로 제어하는 것이 유리함을 알 수 있다.It was possible to reduce the slag basicity to about 4.1 through the AOD loading of the slag in the electric furnace, and the terminal carbon concentration of the comparative examples 1 and 2 having the slag basicity of 8.5 and 6.4 was reduced by about 40 ppm. This is thought to be due to an increase in the decarbonation efficiency, as can be seen through the reduction in the amount of chromium oxide produced. On the other hand, in the case of Comparative Example 3 in which the slag basicity was further reduced to 2.4, the end point carbon concentration was increased, indicating that the excessively liquefied slag prevented the emission of CO gas. In addition, the final slag analysis showed that the refractory loss was severe because MgO contained about 8%. Therefore, it can be seen that it is advantageous to control the decarburizer slag basicity in the range of 3.0 to 6.0 in order to maximize the decarburization efficiency and to suppress excessive refractory loss as can be seen through comparison with the comparative example.
이상의 결과로부터 전기로 슬래그를 이용하여 탈탄기 슬래그의 액상분율을 적정 수준까지 증대시킴으로써 AOD 탈탄 효율의 증대 및 탄소농도의 저감이 가능함을 확인 하였으며 이는 산소 취입량의 조절을 통하여 탈탄시간 단축, 즉 고속탈탄이 가능함을 알 수 있다.From the above results, it was confirmed that it is possible to increase the AOD decarburization efficiency and reduce the carbon concentration by increasing the liquid fraction of the decarburizer slag to an appropriate level by using the electric furnace slag. It can be seen that decarburization is possible.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.The scope of the present invention is defined by the following claims. The scope of the present invention is not limited to the description of the specification, and all variations and modifications falling within the scope of the claims are included in the scope of the present invention.
Claims (5)
상기 AOD 정련전의 전기로에서 출탕된 용강에서 슬래그를 일부 잔류하여 상기 AOD 정련시 상기 슬래그를 이용하여 AOD 탈탄기의 슬래그 액상분율을 높여서 AOD 탈탄 초기의 슬래그 적정 염기도를 3~6의 범위로 제어하되,
상기 AOD 탈탄 초기의 슬래그의 적정 액상분율을 0.4~0.5의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 AOD 정련로의 고속탈탄방법.In the stainless AOD (Argon oxygen decarburization) refining method,
Some slag remains in the molten steel from the electric furnace before the AOD refining to increase the slag liquid fraction of the AOD decarburizer using the slag during the AOD refining, thereby controlling the basicity of slag at the initial stage of AOD decarburization in the range of 3 to 6,
A high speed decarburization method of a stainless steel AOD refining furnace, characterized in that to control the appropriate liquid fraction of the slag in the initial stage of the AOD decarburization in the range of 0.4 ~ 0.5.
상기 AOD 정련전의 전기로에서 출탕된 용강에서 슬래그를 일부 잔류하여 상기 AOD 정련시 상기 슬래그를 이용하여 AOD 탈탄기의 슬래그 액상분율을 높여서 AOD 탈탄 초기의 슬래그 적정 염기도를 3~6의 범위로 제어하되,
상기 전기로 슬래그의 잔류량을 용강 톤당 0.9~5.0kg의 범위가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 AOD 정련로의 고속탈탄방법.In the stainless AOD (Argon oxygen decarburization) refining method,
Some slag remains in the molten steel from the electric furnace before the AOD refining to increase the slag liquid fraction of the AOD decarburizer using the slag during the AOD refining, thereby controlling the basicity of slag at the initial stage of AOD decarburization in the range of 3 to 6,
High-speed decarburization method of the stainless steel AOD refining furnace, characterized in that to control the residual amount of the furnace slag to be in the range of 0.9 ~ 5.0kg per ton of molten steel.
상기 AOD 탈탄후의 종점 C의 농도는 중량%로 0.05% 이하인 것을 특징으로 하는 스테인리스강 AOD 정련로의 고속탈탄방법.The method of claim 1,
The high-speed decarburization method of the stainless steel AOD refining furnace, characterized in that the concentration of the end point C after the AOD decarburization is 0.05% or less by weight.
AOD 탈탄 초기의 슬래그 적정 염기도는 (%CaO/%SiO2)에 의하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 AOD 정련로의 고속탈탄방법.The method of claim 1,
Slag titer basicity of the initial stage of AOD decarburization is obtained by (% CaO /% SiO 2 ).
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