KR101356937B1 - 스테인리스강의 정련방법 - Google Patents

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KR101356937B1 KR1020120100049A KR20120100049A KR101356937B1 KR 101356937 B1 KR101356937 B1 KR 101356937B1 KR 1020120100049 A KR1020120100049 A KR 1020120100049A KR 20120100049 A KR20120100049 A KR 20120100049A KR 101356937 B1 KR101356937 B1 KR 101356937B1
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Abstract

본 발명은 정련로에서 스테인리스강의 용강을 정련하는 방법으로, 상기 용강에 산소를 취입하여 탄소를 제거하는 탈탄단계; 및 상기 탈탄단계 후에 용강에 저취가스를 취입하여 크롬산화물을 환원시키고 황을 제거 (탈황)하는 환원단계;를 포함하되, 상기 환원단계에서 저취가스 사용량은 하기 식(1) 및 식(2)에 의하여 결정되는 스테인리스강의 정련방법에 관한 것이다.
식(1) : 탈황률 (%) = ([S]o - [S]) / [S]o * 100
식(2) : 탈황률 (%) = s + (저취가스 사용량) * t
43.6 ≤ s ≤ 64.92
4.094 ≤ t ≤ 7.958
여기에서, [S]o는 환원단계를 거치기 전의 황의 농도이고, [S]는 환원단계를 거친 후의 황의 농도이다.

Description

스테인리스강의 정련방법 {Method for refining stainless steel}
본 발명은 스테인리스강의 정련방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정련로에서 스테인리스강의 용강을 정련할 때, 탈황율에 따른 최적의 저취가스 사용량 및 유속을 제시하여 상기 스테인리스강을 효율적으로 정련시킬 수 있는 스테인리스강의 정련방법에 관한 것이다.
스테인리스강의 생산공정은 전기로-정련로 (AOD)-래들정련 또는 진공정련 (VOD)-연속주조의 순서로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 정련로에서는 스테인리스강의 용강 중에 있는 탄소 (C), 질소 (N) 및 황 (S) 등의 불순물로 작용할 수 있는 물질을 제거하기 위한 공정으로, 탄소를 제거하는 탈탄단계와 환원단계로 구분될 수 있다.
상기 탈단단계에서는 정련로에 구비되는 상취랜스와 투이어를 이용하여 상기 용강 내로 산소를 취입함으로써 탄소를 제거한다. 이와 같은 탈단단계에서 취입되는 산소는 탄소를 연소할 뿐 아니라, 상기 용강 중에 포함된 크롬을 산화시켜 다량의 크롬산화물을 형성시킨다. 이와 같이 산화된 크롬은 환원과정을 통하여 용강 중으로 회수해야 하며, 이는 환원단계에서 주로 수행된다. 상기 환원단계에서 크롬산화물을 환원하기 위해서는 크롬보다 산화력이 강한 금속원소를 투입하는데, 오스테나이트계 스테인리스강의 경우에는 실리콘을 포함하는 실리콘합금이 사용된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 높은 효율로 스테인리스강을 정련할 수 있는 스테인리스강의 정련방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 정련로에서 스테인리스강을 정련할 때 환원단계에서의 반응을 촉진할 수 있는 스테인리스강의 정련방법을 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 환원단계에서의 취입되는 저취가스의 물성을 탈황률에 따라 제어하여 스테인리스강을 효율적으로 정련할 수 있는 스테인리스강의 정련방법을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 정련로에서 스테인리스강의 용강을 정련하는 방법으로, 상기 용강에 산소를 취입하여 탄소를 제거하는 탈탄단계; 및 상기 탈탄단계 후에 용강에 저취가스를 취입하여 크롬산화물을 환원시키고 황을 제거 (탈황)하는 환원단계;를 포함하되, 상기 환원단계에서 저취가스 사용량은 하기 식(1) 및 식(2)에 의하여 결정되는 스테인리스강의 정련방법에 관한 것이다.
식(1) : 탈황률 (%) = ([S]o - [S]) / [S]o * 100
식(2) : 탈황률 (%) = s + (저취가스 사용량) * t
43.6 ≤ s ≤ 64.92
4.094 ≤ t ≤ 7.958
여기에서, [S]o는 환원단계를 거치기 전의 황의 농도이고, [S]는 환원단계를 거친 후의 황의 농도이다.
상기 저취가스는 아르곤가스를 포함할 수 있다.
상기 저취가스 사용량은 6.0Nm3/steel ton 이하일 수 있다. 또한, 상기 저취가스 사용량은 5.1Nm3/steel ton 내지 6.0Nm3/steel ton일 수 있다.
상기 저취가스는 0.55Nm3/min·steel ton 이상의 유속으로 취입될 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 높은 효율로 스테인리스강을 정련할 수 있는 스테인리스강의 정련방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 정련로에서 스테인리스강을 정련할 때 환원단계에서의 반응을 촉진할 수 있는 스테인리스강의 정련방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 환원단계에서의 취입되는 저취가스의 물성을 탈황률에 따라 제어하여 스테인리스강을 효율적으로 정련할 수 있는 스테인리스강의 정련방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아르곤 사용량에 따른 탈황률을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아르곤 취입유도에 따른 황농도를 나타낸 그래프이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 본 발명은 정련로에서 스테인리스강의 용강을 정련하는 방법으로, 상기 용강에 산소를 취입하여 탄소를 제거하는 탈탄단계; 및 상기 탈탄단계 후에 용강에 저취가스를 취입하여 크롬산화물을 환원시키고 황을 제거 (탈황)하는 환원단계;를 포함하되, 상기 환원단계에서 저취가스 사용량은 하기 식(1) 및 식(2)에 의하여 결정되는 스테인리스강의 정련방법에 관한 것이다.
식(1) : 탈황률 (%) = ([S]o - [S]) / [S]o * 100
식(2) : 탈황률 (%) = s + (저취가스 사용량) * t
43.6 ≤ s ≤ 64.92
4.094 ≤ t ≤ 7.958
(여기에서, [S]o는 환원단계를 거치기 전의 황의 농도이고, [S]는 환원단계를 거친 후의 황의 농도이다.)
스테인리스강의 용강을 정련로에서 정련할 때, 용강을 정련하는 반응은 탄소를 제거하는 탈탄단계와 환원단계로 이루어질 수 있는데, 이때, 상기 환원단계에서는 하기 식(1) 및 식(2)에 의하여 저취가스 사용량을 결정할 수 있다.
상기 탈탄단계에서는 상취랜스 및 투이어에 의하여 산소를 취입하여 탄소를 제거하는데, 이때 취입되는 산소는 용강 중의 크롬을 산화시켜 크롬산화물을 형성한다. 크롬은 고가의 금속 중 하나이므로, 상기 환원단계에서는 크롬산화물을 다시 환원시켜 용강 중으로 회수할 수 있다. 이때, 정련로에 구비된 용강 중으로 저취가스, 예컨대 아르곤 등의 불활성가스를 취입함으로써 상기 환원단계에서 수행되는 반응의 효율을 향상시키고, 반응이 균일하게 수행되도록 할 수 있다.
상기 환원단계에는 크게 3단계의 반응이 이루어질 수 있는데, 크롬산화물의 환원, 슬래그의 재화 및 탈황반응이다. 상기 탈탄단계에서 용강 중의 탄소농도가 목표로 하는 수준에 도달하면, 이어서 환원단계가 수행될 수 있다. 상기 환원단계에서는 산소의 취입을 중지하고 크롬산화물을 환원하기 위하여, 예컨대 실리콘합금 (FeSi) 등의 크롬보다 산화력이 강한 금속원소를 상기 용강 중으로 투입한다. 이때, 소정의 슬래그의 염기도를 확보하기 위하여 충분한 양의 생석회가 용강 표면에 존재하는 것이 바람직하다. 상기 실리콘합금은 용강 중으로 빠르게 용해되고, 하기와 화학식(1) (크롬산화물의 산화)과 같은 반응에 의하여 실리콘은 슬래그 중의 금속산화물, 주로 크롬산화물과 반응하여 환원반응이 진행될 수 있다.
화학식(1)
Figure 112012072970912-pat00001
상기 화학식(1)에 따른 반응으로 생성되는 실리콘산화물 (SiO2)는 내화물을 심하게 용손시킬 수 있다. 따라서, 상기 실리콘산화물을 환원하기 위하여 생석회 (CaO)를 미리 투입시킨다. 생석회는 실리콘산화물과 하기 화학식(2)와 같은 반응에 의하여 액상슬래그 (liquid-slag)를 형성하여 실리콘산화물에 의한 내화물 용손을 억제한다. 상기 화학식(2) (슬래그의 재화)에 의하여 형성된 액상슬래그는 액체상태로 존재하므로 물질이동이 촉진되고, 따라서 환원단계에서는 반응을 촉진할 수 있다.
화학식(2)
Figure 112012072970912-pat00002
또한, 환원단계에서 일어나는 다른 중요한 반응 중 하나는 탈황반응인 용강 중의 황을 제거하는 반응이다. 상기 용강 중의 황 (S in molten steel)은 하기 화학식(3) (탈황반응)과 같이, 주로 슬래그 중의 칼슘산화물 (CaO in slag)을 포함하는 생석회와 반응한다. 즉, 환원단계에서 다량 투입되는 생석회는 전술한 화학식(2)와 같이 실리콘산화물과의 반응과 화학식(3)과 같이 탈황반응에 사용된다. 탈황반응은 슬래그의 염기도 (예컨대, wt%CaO/wt%SiO2)가 높을수록 촉진되나 원활한 물질이동 및 탈화반응을 위해서는 상기 슬래그는 적정한 점도의 액상슬래그인 것이 바람직하다. 따라서, 스테인리스강의 용강을 정련하는 정련로에서 종점 슬래그의 염기도는 전술한 반응 등을 최적화하는 수준으로 결정될 수 있으며, 상기 슬래그의 염기도와 관련되는 생석회 투입량도 이에 따라 결정될 수 있다.
화학식(3)
Figure 112012072970912-pat00003
상기 환원단계에서의 크롬산화물의 환원 (화학식(1)), 슬래그의 재화 (화학식(2)) 및 탈황반응 (화학식(3)은 서로 독립적으로 수행되지 않고, 서로 영향을 미치면서 수행된다. 크롬산화물의 환원에 의하여 발생한 실리콘산화물은 생석회와 반응하여 액상슬래그를 형성하고, 상기 액상슬래그는 물질이동을 촉진하여 크롬산화물의 환원을 촉진할 수 있다. 또한, 상기 크롬산화물의 환원이 촉진된 후에 슬래그의 염기도가 적정 수준으로 도달해야만, 이어서 탈황반응이 수행될 수 있다.
탈황반응은 용강 중의 산소의 양에 민감하게 의존하여, 크롬산화물이 슬래그 중으로 대부분 환원되고 난 후에야 본격적으로 반응이 진행될 수 있다. 이와 같이, 상기 환원단계에서의 크롬산화물의 환원, 슬래그의 재화 및 탈황반응은 서로 유기적으로 관련되어 복잡하게 진행되므로, 상기 반응 중 환원단계의 반응속도를 결정하는 율속반응이 무엇인지는 명확하지는 않지만, 슬래그 및 용강 중의 물질이동의 촉진은 반응을 촉진할 수 있다.
상기 스테인리스강의 정련방법에서, 슬래그 및 용강의 물질이동은 대부분은 교반에너지를 증가시킴으로써 촉진될 수 있는데, 교반에너지를 증가시키기 위한 대표적인 방법 중 하나는 상기 용강 중으로 취입되는 가스 (예컨대, 횡취가스 또는 저취가스)의 유량을 증대시키는 것이다. 반면, 실제 스테인리스강의 정련시키는 조업에서는 설비 여건상 취입되는 가스의 유량은 소정의 수준 이하로 제한되어야 하고, 용강의 교반에너지도 취입되는 가스의 유량에 따라 증가하다가 어느 수준부터는 더 이상 증가하지 않은 영역이 존재한다.
전술한 바와 같이, 환원단계에서 탈황반응은 시간적으로 가장 나중에 진해되므로, 환원단계에서의 반응의 진행정도를 나타내는 지표로서 탈황률을 선택할 수 있다. 상기 탈황률은 하기와 같이 식(1)에 의하여 결정될 수 있다.
식(1) : 탈황률 (%) = ([S]o - [S]) / [S]o * 100
여기에서, [S]o는 환원단계를 거치기 전의 황의 농도이고, [S]는 환원단계를 거친 후의 황의 농도이다. 또한, 스테인리스강의 용강은 탈탄단계에서도 용강 중의 황의 농도는 거의 변화가 없이 유지되고, 전술한 바와 같이 탈황반응은 환원단계에서의 가장 마지막에 수행될 수 있다. 따라서, 상기 [S]o는 정련로 내로 구비되기 전의 용강 중의 황의 농도이고, [S]는 정련이 끝난후, 즉 정련로에서 배출된 용강 중의 황의 농도일 수 있다. 상기 정련로에서 스테인리스강의 용강을 반응을 촉진하기 위하여, 저취가스를 이용하여 용강을 교반할 수 있는데, 예컨대, 상기 저취가스는 아르곤 (Ar) 등의 불활성 가스를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아르곤 사용량에 따른 탈황률을 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 스테인리스강의 용강이 구비된 정련로 내에서 탈탄단계가 수행되 후, 환원단계에서 저취가스로 아르곤을 취입하면서 탈황률을 확인한 그래프이다. 도 1의 그래프에 각 데이터들 (둥근 점)은 정련로 내로 용강 톤당 아르곤 사용량을 달리하여 복수회 실험하였고, 이에 따라 상기 식(1)에 따른 탈황률을 확인한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 환원단계에서의 탈황률은 아르곤 사용량이 증가할수록 선형적으로 증가함을 확인할 수 있었다. 이는 아르곤에 의하여 용강 및 슬래그의 교반에너지가 증가하여 물질이동 강화되었기 때문이다. 반면, 상기 아르곤 사용량이 소정 수준, 예컨대 상기 아르곤 사용량이 6.0Nm3/steel ton 초과에서는 상기 아르곤 사용량을 증가하여도 탈황률이 증가하지 않고 일정값으로 유지됨을 확인할 수 있었다. 이는, 탈황반응은 물질이동에 의한 반응속도 증가는 소정의 수준까지만 영향을 받음을 의미하고, 상기 소정 수준을 초과하는 경우에는, 추가로 투입되는 아르곤 등의 저취가스는 탈황반응에 관여하지 못하므로 로스 (loss)로 작용하여 불필요한 공정비 및 공정시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 저취가스 사용량은 6.0Nm3/steel ton 이하인 것이 바람직함을 확인할 수 있다.
또한, 상기 도 1에 도시한 데이터들을 최소자승법을 이용하여 함수로 일반화하였다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 데이터들은 선형의 경향성을 갖으므로 1차 함수로 확인하였고, 그 기울기와 절편은 다음 [표 1]과 같음을 확인할 수 있었다.
값 표준오차
y절편 54.26 10.66
기울기 6.026 1.932
도 1 및 [표 1]을 함께 검토하면, 저취가스 사용량이 6.0Nm3/steel ton 이하인 경우, 탈황률과 저취가스 사용량은 하기 식(2)와 같은 관계를 갖음을 확인할 수 있었다.
식(2) : 탈황률 (%) = s + (저취가스 사용량) * t
43.6 ≤ s ≤ 64.92
4.094 ≤ t ≤ 7.958
식(2)에서의 s는 도 1 및 표 1에서의 y절편으로, s의 최소값은 54.26에서 표준오차인 10.66를 뺀 43.6이고, s의 최대값은 54.26에서 표준오차인 10.66을 더한 64.92임을 확인할 수 있다. 또한, t의 최소값은 6.026에서 표준오차인 1.932를 뺀 4.094이고, t의 최대값은 6.026에서 표준오차인 1.932를 더한 7.958임을 확인할 수 있었다. 즉, s는 43.6 이상 64.92 이하이고, t는 4.094 이상 7.958 이하임을 확인할 수 있었다.
즉, 스테인리스강의 용강을 정련하는 경우, 환원단계에서의 탈황률은 소정 수준 (예컨대, 6.0Nm3/steel ton 이하)에서는 저취가스 사용량에 비례적으로 증가함을 확인할 수 있었다. 반면, 저취가스 사용량이 6.0Nm3/steel ton를 초과하는 경우에는 더 이상 탈황률을 증가시킬 수 없고, 결과적으로 환원단계에서 탈황반응과 유기적으로 관련되는 다른 반응에도 유사하게 영향을 미칠 수 없으므로, 상기 저취가스 사용량은 6.0Nm3/steel ton 이하인 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
스테인리스강 용강이 제품으로 적절하게 제작되기 위해서는 탈황률은 대략 85% 이상으로 제어될 수 있다. 이때, 상기 식(2)에 탈황률을 85%라고 하고, s 및 t를 각각의 중심값인 54.26 및 6.026을 대입한 결과 저취가스 사용량은 5.1Nm3/steel ton임을 확인할 수 있었다. 따라서, 실제조업에서 스테인리스강의 용강의 환원단계에서 아르곤 등의 저취가스의 사용량은 5.1Nm3/steel ton 내지 6.0Nm3/steel ton인 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 아르곤 등을 포함하는 저취가스의 사용량이 정해진 경우, 환원단계의 반응효율은 저취가스의 취입시간 즉 저취가스의 유량에 의하여 영향받을 수 있다. 모리 (Mori) 등에 의하여 저취가스에 의한 교반에너지밀도는 하기 식(3)과 같이 나타낼 수 있다 (참조, Mori et al., 일본학술진흥회 제강 제19위원회 보고서, no. 12044, 1980).
식(3) :
Figure 112012072970912-pat00004
여기에서, εBB: 저취가스에 의한 교반에너지 밀도 (Watt/ton), R: 기체상수 (J/K·mole) QB: 시간당 저취가스의 유량 (Nm3/min), Tsteel: 용강온도 (K), Msteel: 용강량 (ton), H: 용강깊이 (m), P: 분위기 압력 (Pa), ρsteel: 용강밀도, g: 중력가속도를 의미한다. 통상적인 조건에서 식(3)에서의 자연대수 항은 대략 1에 근사하므로 교반에너지 밀도는 하기 식(4)과 같이 저취가스의 유량과 용강질량 및 용강온도에 의존함을 확인할 수 있다.
식(4) :
Figure 112012072970912-pat00005
식(4)에서, 좌변의 단위는
Figure 112012072970912-pat00006
이고, 우변의 단위는
Figure 112012072970912-pat00007
임을 확인할 수 있다. 즉, Mole은 취입가스의 종류별로 부피로 환산가능하고, min을 sec로 환산하면, 식(4)에서 좌면 및 우변은 동일한 단위를 갖음을 확인할 수 있다.
교반에너지 밀도가 증가하면 용강을 균일하게 혼합하는 데 필요한 시간, 즉 용강의 균일혼합시간은 감소한다. 반면, 상기 교반에너지 밀도는 소정 수치, 예컨대, 6000Watt/ton 내지 6500Watt/ton에서 더 이상 용강의 균일혼합시간이 감소하지 않는다 (참조, From Development of top and bottom blowing AOD process II, 杉田 宏, 加藤 木健 , 栗山 明 , Ishikawa Minoru , 望月 則直 , 久保 吉一, Tetsu- to- Hagane 69(12), S877, 1983-09-03). 즉, 균일혼합시간이 짧을수록 용강을 효율적으로 교반할 수 있음을 의미하는 데, 상기 균일혼합시간은 교반에너지 밀도가 증가함에 따라 짧아지나 교반에너지 밀도가 6000Watt/ton 내지 6500Watt/ton인 경우에는 더 이상 변화하지 않는다. 따라서, 상기 교반에너지 밀도의 최대값인 6500Watt/ton과, R인 6.18 및 정련로에서 일반적으로 사용되는 용강온도인 1873K 및 용강량 1000 ton을 대입하면, 저취가스는 0.55Nm3/min·steel ton 이상의 유속으로 취입되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.
비교예 및 실시예들에서 용강의 종류 및 용강온도 및 용강량 및 정련로 등의 조건은 동일하게 하고, 상기 정련로로 취입되는 저취가스인 아르곤의 유속을 0.5 Nm3/min·steel ton, 0.55Nm3/min·steel ton로 달리하여 환원단계를 수행하였다. 이때, 정련로로 투입되기 전인 환원단계 이전의 황농도는 모두 동일하게 하였고, 상기 아르곤의 유속을 달리하여 환원단계를 수행한 후 용강 중의 황농도를 확인하였다. 또한, 추가로 환원단계의 완료시점을 확인하기 위하여 환원단계가 종료되기 약 2분 전에 용강 중의 황농도를 확인하였다.
표 2는 상기 저취가스인 아르곤의 유속 (아르곤 취입유속)을 달리하여 탈황률을 확인한 결과이다.
아르곤 사용량
(Nm3/steel ton)		 아르곤 취입유속
(Nm3/min·steel ton)		 환원단계 소요시간
(min)
비교예 5.1 0.5 10.9
실시예 1 5.1 0.55 9.4
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아르곤 취입유속에 따른 황농도를 나타낸 그래프이다.
도 2에서 A (○)는 표 2의 비교예에 따른 조건으로 복수회 실험한 결과이고, B (
Figure 112012072970912-pat00008
)는 환원단계 종료 2분 전의 용강 톤당 아르곤 취입유속에 대한 용강 중의 황농도를 나타낸 그래프이다. 표 2 및 도 2를 참조하면, 환원단계 종료 2분 전의 용강 중의 황농도는 저취가스인 아르곤 사용량이 같음에도 불구하고, 저취가스인 아르곤의 취입유속에 따라 다름을 확인할 수 있었다. 상기 아르곤의 취입유속이 0.55Nm3/min·steel ton인 실시예인 B인 경우에는 비교예인 A에 비하여 환원단계 종료 2분 전에 이미 용강 중의 황농도가 대략 40ppm 이하로 감소함을 확인할 수 있었다. 반면, 비교예인 A의 경우, 환원단계 종료 2분 전의 용강 중 황농도는 대략 0.01wt% 내지 0.015wt%로, 대략 100ppm 내지 150ppm임을 확인할 수 있었다. 즉, 비교예인 A의 경우는 실시예인 B의 경우에 비하여 용강 중 황농도가 2배 초과임을 확인할 수 있었다. 이는 저취가스인 아르곤의 취입유속은 환원단계에서의 탈황반응의 효율에 영향을 미치므로, 따라서 환원단계에서 수행되는 크롬산화물의 환원, 슬래그의 재화 등의 그 외의 반응에도 영향을 미치고 전반적으로 환원단계에서의 반응효율이 저하됨을 확인할 수 있었다. 따라서, 저취가스의 취입속도도는 0.55Nm3/min·steel ton 이상인 것이 바람직함을 확인할 수 있었다. 즉, 실시예 B의 경우에는 비교예 A에 비하여, 환원단계에서의 소용시간을 단축할 수 있었다.
아래 [표 3]은 상기 [표 2]의 실시예 1과, 상기 실시예 1에 대하여 아르곤 취입유속을 0.6Nm3/min·steel ton 및 0.65Nm3/min·steel ton로 각각 증가시켜 환원단계 소요시간을 확인한 결과이다. 이때, 상기 아르곤 취입유속을 증가시켜도 환원단계의 소요시간은 거의 유사함을 확인할 수 있었다. 즉, 이는 용강 및 슬래그 사이의 황의 분배편형이 거의 도달한 것으로 판단되고, 상기 0.55Nm3/min·steel ton 이상인 경우에는 대략 유사한 시점에서 유사한 황농도에 도달함을 의미하는 것으로 탈황효율이 거의 유사하므로, 저취가스 취입속도는 0.55Nm3/min·steel ton인 것이 가장 바람직함을 확인할 수 있었다.
아르곤 사용량
(Nm3/steel ton)		 아르곤 취입유속
(Nm3/min·steel ton)		 환원단계 소요시간
(min)
실시예 1 5.1 0.55 9.4
실시예 2 5.1 0.6 9.3
실시예 3 5.1 0.65 9.35
전술한 바와 같이, 스테인리스강의 용강을 정련하는 과정에서, 환원단계에서 저취가스의 사용량이 일정한 경우, 저취가스의 취입유속이 일정한 경우 환원단계에서 소정의 농도에 도달하는게 소요되는 시간인 환원단계 소요시간이 단축되므로 공정효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 스테인리스강의 정련방법은 정련로의 환원단계에서 수행되고 서로 유기적으로 관련되는 반응인 크롬산화물의 환원, 슬래그의 재화 및 탈황반응을 촉진시켜 반응효율을 향상시킬 수 있다. 이는 소정의 탈황률에 의하여 환원단계에서 취입되는 저취가스의 사용량을 결정하고, 이에 따른 최적의 저취가스의 유속을 도출하여 얻을 수 있다. 따라서, 최적의 효율로 스테인리스강을 정련할 수 있으므로, 고정효율을 향상시킬 수 있고, 불필요하여 로스를 감소시킬 수 있으므로 생산비를 절감할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 정련로에서 스테인리스강의 용강을 정련하는 방법으로,
    상기 용강에 산소를 취입하여 탄소를 제거하는 탈탄단계; 및
    상기 탈탄단계 후에 용강에 저취가스를 취입하여 크롬산화물을 환원시키고 황을 제거 (탈황)하는 환원단계;를 포함하되,
    상기 환원단계에서 저취가스 사용량은 하기 식(1) 및 식(2)에 의하여 결정되는 스테인리스강의 정련방법.
    식(1) : 탈황률 (%) = ([S]o - [S]) / [S]o * 100
    식(2) : 탈황률 (%) = s + (저취가스 사용량) * t
    43.6 ≤ s ≤ 64.92
    4.094 ≤ t ≤ 7.958
    여기에서, [S]o는 환원단계를 거치기 전의 황의 농도이고, [S]는 환원단계를 거친 후의 황의 농도, s는 탈황률과 저취가스 사용량과의 함수에서의 y절편, t는 탈황률과 저취가스 사용량과의 함수에서의 기울기를 의미함.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저취가스는 아르곤가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강의 정련방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 저취가스 사용량은 6.0Nm3/steel ton 이하인 것을 특징으로 하는 스테인리스강의 정련방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 저취가스 사용량은 5.1Nm3/steel ton 내지 6.0Nm3/steel ton인 것을 특징으로 하는 스테인리스강의 정련방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 저취가스는 0.55Nm3/min·steel ton 이상의 유속으로 취입되는 것을 특징으로 하는 스테인리스강의 정련방법.
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