KR101366573B1 - 용선의 정련 방법 - Google Patents

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KR101366573B1
KR101366573B1 KR1020120096503A KR20120096503A KR101366573B1 KR 101366573 B1 KR101366573 B1 KR 101366573B1 KR 1020120096503 A KR1020120096503 A KR 1020120096503A KR 20120096503 A KR20120096503 A KR 20120096503A KR 101366573 B1 KR101366573 B1 KR 101366573B1
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Abstract

본 발명에 따른 용선의 정련 방법은 전(前) 조업공정에서 생산된 용강의 출강이 완료되면, 전로를 경동시켜 상기 전(前) 조업공정에서의 슬래그를 배재하는 과정, 전로에 본 조업공정에 이용할 용선을 장입하는 과정, 용선을 취련하는 과정 및 취련 후, 슬래그를 배재하는 과정을 포함하고, 전로의 사용 횟수가 많을수록 상기 전로의 경동 각도를 감소시킨다.
따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면, 산소를 취련하는 정련 공정 시에 상기 산소가 영향을 미치지 못하는 사각지대(dead zone)를 최소화 한다. 따라서, 산소를 취련하는 정련 조업에서, 사각지대(dead zone)에 의해 정련률이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

Description

용선의 정련 방법{Method of refining molten steel}
본 발명은 용선의 정련 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정련 효율을 향상시킬 수 있는 용선의 정련 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전로에서 이루어지는 용선의 정련 방법은 전(前) 조업공정에서 생산된 용강의 출강이 완료되면, 이후 조업에서 정련 시에 필요한 슬래그를 남기기 위해 슬래그를 배재 한다. 그리고, 전로 내로 탈류제, 용선 및 고철을 장입한 다음, 랜스를 이용하여 산소를 분사하여 취련을 개시한다. 이때, 용선중 S와 탈류제가 반응하여 슬래그층으로 픽업되어 이동하며, 이후 슬래그를 배재함으로써, S가 제거된다.
한편, 전로는 용선을 정련하는 용기로서, 수회 반복적으로 조업에 이용된다. 이에, 전로의 사용 횟수가 증가함에 따라 상기 전로 내벽을 구성하는 내화물이 침식되며, 이로 인해 전로 내의 용적이 점차 증가한다. 즉, 전로의 사용 횟수(노령)가 증가할 수록, 전로 내 용적이 증가한다. 그런데, 전로의 사용 횟수에 상관없이 항상 일정한 각도로 전로를 경동시켜 슬래그를 배재 하면, 상기 전로 내에는 일정한 양의 슬래그가 잔류하게 되는데, 내부 용적이 넓을수록 좌우 방향(즉, 수평 방향)으로 넓게 퍼진다. 또한, 일반적으로 랜스는 전로의 중심으로 투입되기 때문에 산소 취입 시에, 전로 내 가장자리 영역과 같은 영역으로는 산소가 미치지 못한다. 이러한 영역이 사각지대(dead zone)이며, 사각지대(dead zone)의 면적이 늘어날 수록 취련 과정에서의 정련 효율이 저하되어, 성분 제어가 용이하지 않다.
한국공개특허 2004-0049631에는 전로에 장입된 용선에 랜스를 이용하여 산소를 취입하면서 정련하는 전로 정련 방법이 개시되어 있다.
한국공개특허 2004-0049631
본 발명은 정련 효율을 향상시킬 수 있는 용선의 정련 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 전로의 사용 횟수에 따른 불순물 제어가 용이한 정련 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 용선의 정련 방법은, 전(前) 조업공정에서 생산된 용강의 출강이 완료되면, 전로를 경동시켜 상기 전(前) 조업공정에서의 슬래그를 배재하는 과정, 전로에 본 조업공정에 이용할 용선을 장입하는 과정; 상기 용선을 취련하는 과정; 및 상기 취련 후, 슬래그를 배재하는 과정;을 포함하고, 상기 전(前) 조업공정에서 상기 전로를 경동시켜, 슬래그를 배재하는 과정에서, 상기 전로의 사용 횟수가 많을수록 상기 전로의 경동 각도를 감소시킨다.
상기 용선을 취련하는 과정은 1차 취련 과정 및 2차 취련 과정을 포함하며, 상기 1차 취련 후에 시간차를 두고 2차 취련이 실시된다.
상기 전로의 사용 횟수가 많을수록 상기 전로의 경동 각도를 감소시키는 데 있어서, 상기 전로의 사용 횟수가 500회 내지 1000회일 때 상기 전로의 각도가 107°, 상기 전로의 사용 횟수가 1001회 내지 2000회일 때 상기 전로의 각도가 106°, 상기 전로의 사용 횟수가 2001회 내지 2500회일 때 상기 전로의 각도가 105°, 상기 전로의 사용 횟수가 2501회 내지 3000회일 때 상기 전로의 각도가 104°, 상기 전로의 사용 횟수가 3001회 이상일 때 상기 전로의 각도가 103°가 되도록 한다.
상기 전로에 취입할 총 산소량의 20% 내지 30%를 취입한다.
상기 1차 취련 과정은 소프트 블로잉(Soft Blowing)을 적용한다.
상기 1차 취련 과정은, 산소를 취입하는 랜스의 높이를 11.5m 내지 12.5m, 산소 취입 유량을 2500Nm3/Hr 내지 30000Nm3/Hr으로 하는 것이 바람직하다.
상기 2차 취련하는 과정에 있어서, 상기 전로에 취입할 총 산소량의 70% 내지 80%가 취입되었을 때, 상기 전로 내에 돌로마이트를 투입하여 상기 전로의 압력을 상승시킨다.
상기 2차 취련 과정에서 상기 돌로마이트를 투입하는데 있어서, 투입할 돌로마이트의 총량의 20% 내지 30%로 분할하여 복수번 투입한다.
상기 2차 취련이 종료된 용선을 출강하고, 상기 전로의 사용 횟수가 많을수록, 상기 전로의 출강구에 설치된 복수의 슬롯 사용 개수를 감소시킨다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 전(前) 조업공정에서 전로를 경동시켜, 슬래그를 배재하는 과정에서, 전로의 사용 횟수가 많을수록 상기 전로의 경동 각도를 감소시킨다. 이에, 전로의 사용 횟수가 증가할수록 상기 전로 내에 잔류하는 슬래그의 양을 늘려, 산소를 취련하는 정련 공정 시에 상기 산소가 영향을 미치지 못하는 사각지대(dead zone)를 최소화 한다. 따라서, 산소를 취련하는 정련 조업에서, 사각지대(dead zone)에 의해 정련률이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 1차 취련 시에 랜스의 높이 및 산소 취입 유량을 조절하여, 취입되는 산소와 반응하는 슬래그의 표면적을 넓혀, 정련 효율을 향상시킨다. 2차 취련 중에는 돌로마이트를 투입하여 전로 내의 압력을 대기압에 비해 높게 상승시킴에 따라, 대기 중의 N이 용선 중으로 픽업되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용강 정련 방법을 도시한 순서도
도 1은 일반적인 전로, 랜스를 도시한 단면도
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 1차 취련 시의 화점 면적(A1) 및 캐비티의 깊이(B1)를 도시한 단면도
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 2차 취련 시의 화점 면적(A2) 및 캐비티의 깊이(B2)를 도시한 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용강 정련 방법을 도시한 순서도이다. 도 1은 일반적인 전로, 랜스를 도시한 단면도이다. 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 1차 취련 시의 화점 면적(A1) 및 캐비티의 깊이(B1)를 도시한 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 2차 취련 시의 화점 면적(A2) 및 캐비티의 깊이(B2)를 도시한 단면도이다.
본 발명에서 사용되는 전로(100) 및 랜스(200)는 제강 공정에서 통상적으로 사용되는 것이므로, 간단히 설명한다.
도 2를 참조하면, 전로(100)는 내부 공간을 가지는 용기로서, 상측은 개방되어 있고(노구), 측부에 출강구(110)가 설치된다. 또한, 출강구(110)에는 다트(미도시)가 설치되며, 다트는 도시되지는 않았지만 복수의 슬롯이 다수개 형성되어, 출강구(110)를 폐쇄하도록 깔대기 형상으로 제조된 다트 헤드와, 다트 헤드의 하부에 연결되어 출강구에 삽입되는 돌출부로 이루어진다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 용강 정련 방법은, 전(前) 조업 공정에서 생산된 용강의 출강을 완료시키는 단계(S100), 출강 완료 후, 슬래그 상에 CaO(생석회)를 투입하는 단계(S200), 전로(100)를 경동시켜 전(前) 조업 공정에서의 슬래그를 배재하는 단계(S300), 전로(100) 내로 본 조업공정(상기 전(前) 조업 공정 이후에 실시되는 후속 조업 공정)에 참여할 용선 및 고철을 장입하는 단계(S400), 전로(100) 내로 랜스(200)를 투입하여 산소를 분사하는 1차 취련 단계(S500), 전로를 경동시켜 1차 취련된 용선에서 발생된 슬래그를 배재하고, 2차 취련 중에 돌로마이트를 투입하는 단계(S600), 2차 취련이 종료되면 용강을 래들로 배출시키는 출강 단계(S800)을 포함한다. 그리고 상기와 같은 일련의 단계들이 반복적으로 복수번 반복되어 실시된다.
출강 완료 단계(S100)는 전(前) 조업공정 중 생산된 용강을 출강하고, 상기 용강의 출강이 완료되는 단계로, 용강의 출강이 완료되는 시점에서 전로(100) 내의 잔류 슬래그의 양은 보통 25 내지 30톤이다.
출강이 완료되면, 상기 슬래그 상에 CaO(생석회)를 투입함으로써, 후속 공정에서 슬래그와 용강 간의 교반 시에 TiO2가 복 Ti가 되는 것을 방지함으로써, Ti 가 픽업(pick up)되는 것을 방지한다.
이후, 전로(100)를 경동시켜 슬래그의 일부를 배재하고, 다른 일부의 슬래그를 잔류시킨다. 이때, 전로(100)의 사용 횟수(노령)에 따라 상기 전로(100)의 경동 각도를 다르게 조절하는데, 전로(100)의 사용 횟수가 증가할수록 경동 각도들 감소시킨다. 이는 전로(100)의 사용 횟수가 증가함에 따라 상기 전로(100) 내 용적이 증가하고, 이로 인해 산소 취련 시에 산소가 직접적으로 영향을 미치지 못하는 사각지대(dead zone)가 생성되기 때문이다. 보다 상세히 설명하면, 전로(100)의 사용 횟수가 증가함에 따라 상기 전로(100) 내벽 즉, 내화물이 침식되어 전로(100) 내 용적이 커지게 된다. 이에,사용 횟수가 상대적으로 적은 전로(100)와 사용 횟수가 상대적으로 많은 전로(100)를 동일한 각도로 경동시켜 슬래그를 배재하는 경우, 상대적으로 사용 횟수가 많은 전로(100)에서 슬래그가 좌우 방향(즉, 수평 방향)으로 보다 넓게 퍼지게 된다. 그리고 슬래그의 높이는 상대적으로 사용 횟수가 많은 전로(100)에서 낮다. 또한, 일반적으로 랜스(200)는 전로(100)의 중심으로 투입되기 때문에 산소 취입 시에, 예컨대 전로(100) 내 가장자리 영역과 같은 영역으로는 산소가 미치지 못한다. 이러한 영역이 사각지대(dead zone)이며, 사각지대(dead zone)의 면적이 늘어날 수록 이후, 취련 과정에서의 정련 효율이 떨어진다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 전로(100)의 사용 횟수가 증가할수록 경동 각도를 감소시켜, 잔류하는 슬래그의 양을 늘림으로써, 사각지대(dead zone)를 최소화 한다.
이를 위해, 실시예에서는 전(前) 조업 공정에서의 슬래그를 배재하는 단계에서, 전로(100)의 사용 횟수가 500회 이하에서는 경동 각도를 107°를 초과하는 각도로 유지하고, 상기 전로의 사용 횟수가 500회를 초과하면 사용 횟수 증가에 따라 점진적으로 경동 각도를 감소시킨다. 그리고 전로 경동 각도는 표 1에 제시된 경동 각도를 기준으로 전로(100)의 사용 횟수에 따라 보정하는 것이 바람직하다. 즉, 전로(100)의 사용 횟수가 500회 내지 1000회 일 때, 전로의 경동 각도를 107°, 전로(100)의 사용 횟수가 1001회 내지 2000회 일 때, 전로(100)의 경동 각도를 106°, 전로의 사용 횟수가 2001회 내지 2500회 일 때, 전로(100)의 경동 각도를 105°, 전로(100)의 사용 횟수가 2501회 내지 3000회 일 때, 전로(100)의 경동 각도를 104°, 전로(100)의 사용 횟수가 3001회 이상일 경우 경동 각도를 103°으로 하여 실시한다.
전로 사용
횟수(회)		 500~1000 1001~2000 2001~2500 2501~3000 3001~
전로 경동
각도°		 107 106 105 104 103
이후, 출선된 용선을 전로에 장입하기 전에 상기 용선을 예비 정련하여, S를 제거한다. 이때, CaO, CaC2 와 같은 탈류제를 투입하여 탈류를 진행한다. 또한, 출선된 용선을 전로(100)에 장입하기 전에 예비 탈류 뿐만 아니라, 예비 탈규소, 탈린 조업을 실시하는 것이 바람직하다.에 장입하기 전에 예비 탈류 뿐만 아니라, 예비 탈규소, 탈린 조업을 실시하는 것이 바람직하다.
예비 정련이 종료되면, 전로(100) 내로 코팅제 및 질소를 분사하고, 상기 전로(100)를 경동시켜, 질소 분사 코팅 및 잔류 슬래그 코팅을 실시한다. 이때, 전로(100)에 장입되는 코팅제의 양 및 분사되는 질소 유량은 잔류 슬래그의 상태에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 또한, 코팅제로 생돌로마이트(doloimite) 중 경소돌로마이트(dolomite) 중 적어도 어느 하나를 사용한다.
질소분사코팅 및 잔류슬래그 코팅 종료 후에, 전로(100) 내로 본 조업공정(상기 전(前) 조업 공정 이후에 실시되는 후속 조업 공정)에 참여할 용선 및 고철을 장입한다(S400). 이때, S(황) 제거를 위한 탈류제 예컨대 CaO(생석회)도 함께 투입되는데, 용선 및 고철 투입 전에 탈류제가 먼저 투입되는 것이 바람직하다. 이는 전로(100) 내에 탈류제를 먼저 투입함으로써, 이후 용선 및 고철 투입시에 충격으로 인한 전로(100)의 손상을 방지하기 위함이다.
탈류제, 고철 및 용선의 장입이 완료되면, 랜스(200)를 이용하여 산소를 취입하는 취련을 실시하는데(S500, S700), 본 실시예에서는 시간차를 두고 1차 취련(S500) 및 2차 취련(S700)을 실시한다. 그리고, 1차 취련(S500)과 2차 취련(S700) 시의 랜스의 높이 및 산소 취입 유량(즉, 송산 유량)을 다르게 하여 화점의 직경(A1, A2) 및 캐비티(Cavity)(B1, B2)를 조절함으로써, 정련 효율을 향상시킨다.
일반적으로, 산소 취입 유량을 고정한 상태에서 랜스(200)의 높이(탕면으로부터 랜스의 하단까지의 간격)가 낮아질 수록 즉, 탕면과 가까워질수록 캐비티의 깊이가 깊어진다. 그리고, 랜스(200)의 높이를 고정한 상태에서 취입되는 산소 유량(송산 유량)이 증가할수록 캐비티의 깊이(B)가 깊어 진다. 산소 취입 유량을 고정한 상태에서 랜스(200)의 높이가 높아질 수록 즉, 탕면과 멀어질 수록 캐비티의 깊이(B)가 낮아지며, 랜스(200)의 높이를 고정한 상태에서 산소 취입 유량이 감소될 수록 캐비티의 깊이(B)가 낮아진다. 실시예에서는 상술한 바와 같이 1차 취련 및 2차 취련 시에 랜스(200)의 높이 및 산소 취입 유량을 다르게 조절하여, 캐피티의 깊이와 화점의 직경을 적절하게 조절함으로써, 정련 효율을 높인다.
먼저, 1차 취련 단계(S500)에서는 소프트 블로잉(soft blowig)으로 취련을 실시하여, 캐피티의 깊이(B1)를 낮게 하고, 화점을 확대한다. 실시예에서는 L/L0(캐비티의 깊이/용탕의 높이)가 0.75이하, 바람직하게는 0.6 내지 0.75가 되도록 하고, 화점을 확대한다. 이를 위해, 실시예에서는 랜스(200)의 높이(탕면에서부터 랜스의 끝단까지의 간격)를 예컨대, 11.5 내지 12.5m가 되도록 하고, 2500Nm3/Hr 내지 30000Nm3/Hr으로 취입한다. 그리고 1차 취련 시에 1차 2차를 합한 총 산소 취입량의 20% 내지 30%를 취입한다. 이를 다른 말로 하면, 취련의 전체 공정에서 20% 내지 30% 시점까지 취련을 실시한다.
이와 같은 조건으로 산소가 취련됨에 따라 용강 내로 투입된 탈류제 즉, CaO와 용강 중 S가 반응하여 CaS 슬래그가 생성되며, 생성된 슬래그는 용탕면 상측에 위치한 슬래그층으로 이동한다. 그런데, 실시예에 따른 1차 취련 단계에서는 상술한 바와 같이 랜스(200)의 높이를 11.5m 내지 12.5m로 하고, 2500Nm3/Hr 내지 30000Nm3/Hr으로 산소를 취입하여, 화점의 직경(A1)이 확대되고, 캐비티의 깊이(B1)가 낮아진다. 따라서, T. Fe의 증가로 슬래그의 S의 제거 효율이 향상될 수 있다. 여기서 화점의 직경(A1)을 확대하고, 캐비티의 깊이(B1)를 낮추는 이유는, 슬래그층과 취입되는 산소가 반응하는 표면적을 확대하여, 슬래그층의 온도를 승온시키고, 반응 효율을 극대화하기 위함이다.
한편, 랜스(200)의 높이 및 산소 취입 유량이 상기 제시된 범위를 벗어날 경우, 화점의 직경이 너무 좁아지거나, 캐비티의 깊이가 너무 깊어져, 슬래그층과 취입되는 산소의 반응 표면적이 좁아질 수 있다. 즉, 캐비티의 깊이가 너무 깊어져, 취입되는 산소가 슬래그층 하측에 위치하는 용선과의 반응이 활발해 짐에 따라, 슬래그층의 S가 제거되지 않거나, 캐피티의 깊이가 너무 낮아 취입되는 산소가 슬래그층으로 충분히 도달하지 않을 수 있다.
1차 취련이 종료되면, 전로(100)를 경동시켜 슬래그를 배재시킨다(S600). 이는 1차 취련 중 발생된 슬래그로서, 슬래그의 배재에 의해 S가 전로(100)로부터 제거되는 것이므로, 가능한 다량의 슬래그를 배재하는 것이 바람직하다. 그런데, 상술한 바와 같이 전로(100)의 사용 횟수에 따라 전로(100) 내부 용적이 커지므로, 실시예에서는 전로(100)의 사용 횟수가 증가할수록 경동 각도를 증가시켜, 슬래그를 제거한다. 예컨대, 전로(100)의 사용 횟수가 500회 내지 1000회일 때 80°내지 82°, 전로(100)의 사용 횟수가 1001회 내지 2000회일 때 83°내지 85°, 전로(100)의 사용 횟수가 2001회 내지 2500회일 때 87°내지 90°, 전로(100)의 사용 횟수가 2500회를 초과하면 92°이상으로 조절한다. 이러한 경동 각도 조절에 의해 1차 취련이 종료된 슬래그 중 S가 용이하게 제거된다. 그런데, 전로의 사용 횟수의 상관없이 일정한 각도로 전로를 경동시킬 경우, 배재되는 슬래그의 양이 작으며, 이로 인해 많은 양의 S가 전로(100) 내에 남아 있게 된다.
2차 취련 단계(S700)에서는 1차 취련 시에 비해 캐비티의 깊이(B2)가 깊게 형성되도록 하여, 취입되는 산소가 슬래그층을 뚫고 그 하측에 위치한 용선으로 용이하게 도달할 수 있도록 한다. 이를 위해, 실시예에서는 2차 취련 단계에서, 1차 취련 시에 비해 랜스(200)의 높이를 낮게 조절하고, 산소 취입 유량을 증가시킨다. 즉, L/L0(캐비티의 깊이/용탕의 높이)가 0.75 이상, 바람직하게는 0.8 내지 0.9가 되도록 하고, 화점의 직경(A2)을 확대한다. 이를 위해, 실시예에서는 랜스의 높이를 11.5m 미만으로 낮추고 송산 유량을 30000Nm3/Hr를 초과하도록 한다. 이에, 내부 용선의 산소 증가로 종래에 비해 재화가 양호하게 일어나며, P 제거 효율이 향상된다. 또한, 이와 같은 2차 취련 시에 용선 중 C가 취입되는 산소와 반응하여, 탈탄이 진행된다.
그리고 이와 같이, 2차 취련을 실시 하던 중, 용선으로 돌로마이트를 투입하여(S700), 전로(100) 내의 압력을 상승시킴으로써, 대기 중의 N 픽업을 방지한다. 이때, 취련 시작 후 70% 내지 80% 시점 이후에서 100%로 완료될 때까지 돌로마이트를 투입하며, 2 내지 3 회로 나누어 분할 투입한다. 실시예에서는 2차 취련 중에 투입할 돌로마이트의 총량의 20% 내지 30%로 양을 분할하여 복수번 나누어 투입한다. 2차 취련 중에 돌라마이트를 투입하는 이유는 전로의 압력을 상승시켜 대기중의 N 픽업을 방지하기 위함이다. 보다 상세히 설명하면, 취련 시작 후 70% 이후 시점에서는 탈탄 반응이 감소하고, 철과의 반응이 주로 이루지기 때문에, 전로 내에서 배가스의 발생량이 급격히 저하되어 CO의 농도가 저하되므로, 전로 내의 압력이 대기압에 비해 낮아진다. 이에, 대기가 전로 내로 유입될 수 있는데, 이때 대기 중의 N이 전로 내로 픽업(pick up)된다. 따라서, 본 발명에서는 취련 시작 후 70% 내지 80% 시점에서 돌로마이트를 투입하며, 이때 전로(100)의 압력이 대기압에 비해 높아져, 대기가 전로 내로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 실시예에서는 2차 취련 시에 투입할 돌로마이트를 100 내지 150kg 단위로 나누어 2 내지 3회 반복 투입하며, 이때 전로(100)의 압력은 7mmaq 내지 10mmaq가 된다.
2차 취련이 종료되면, 생산된 용강을 레이들로 출강한다(S800). 실시예에서는 출강 중에 슬래그의 유출을 방지하기 위하여 돌로마이트와 함께 진정재를 투입한다. 여기서 진정재는 종이 펄프 재질의 재료 일 수 있다. 출강 중에 돌로마이트 및 진정재를 투입하면, 슬래그의 온도가 저하되어 상기 슬래그가 끓어 넘치는 현상으로 방지할 수 있다. 즉, 출강 중 슬래그의 유출을 방지할 수 있다.
또한, 실시예에서는 출강 시에 전로의 사용 횟수에 따라 개방되는 복수의 슬롯의 개수를 조절한다. 예컨대, 다트 헤드에 4개의 슬롯이 마련된다고 할 때, 전로(100)의 사용 횟수가 60회 이하에서는 4개의 슬롯을 사용하고, 61회 이상이면 3개의 슬롯을 사용함으로써, 유출되는 슬래그의 양을 저감한다.
하기에서는 도 1 내지 도 3b를 참조하여, 본 발명의 정련 방법을 이용한 용강 정련 방법을 이용하여 전기 강판을 제조하는 방법을 설명한다.
먼저, 전(前) 조업공정 중 생산된 용강을 출강한다(S100). 여기서, 전(前) 조업공정은 무방향성의 전기 강판을 제조하기 위해 제조된 용강이다. 그리고 전(前) 조업공정 중 생산된 슬래그 상에 CaO(생석회)를 투입함으로써, 후속 공정에서 슬래그와 용강 간의 교반 시에 Ti 가 픽업(pick up)되는 것을 방지한다.
이후, 전로(100)를 경동시켜, 전(前) 조업공정에서 생산된 슬래그의 일부를 배재하고, 일부의 슬래그를 남긴다(S200). 이때, 전로(100)의 사용 횟수(노령)에 따라 상기 전로(100)의 경동 각도를 다르게 조절하는데, 전로(100)의 사용 횟수가 증가할수록 경동 각도를 감소시킨다. 실시예에서는 전(前) 조업 공정에서의 슬래그를 배재하는 단계에서, 전로(100)의 사용 횟수가 500회 이하에서는 경동 각도를 107°를 초과하는 각도로 유지하고, 상기 전로(100)의 사용 횟수가 500회를 초과하면 사용 횟수 증가에 따라 점진적으로 경동 각도를 감소시킨다. 즉, 전로(100)의 사용 횟수가 500회 내지 1000회 일 때, 전로(100)의 경동 각도를 107°, 전로(100)의 사용 횟수가 1001회 내지 2000회 일 때, 전로(100)의 경동 각도를 106°, 전로(100)의 사용 횟수가 2001회 내지 2500회 일 때, 전로(100)의 경동 각도를 105°, 전로(100)의 사용 횟수가 2501회 내지 3000회 일 때, 전로(100)의 경동 각도를 104°, 전로의 사용 횟수가 3001회 이상일 경우 경동 각도를 103°으로 하여 실시한다.
이어서, 용선에 CaO, CaC2 와 같은 탈류제를 투입하여, 예비 정련함으로써, S를 제거한다. 이때, 예비 정련 종료 후 S가 0.001% 내지 0.015% 수준으로 저감되도록 정련하는 것이 바람직하다.
예비 정련이 종료되면, 코팅제 및 질소를 분사하고, 전로(100)를 경동시켜 질소 분사 코팅 및 잔류 슬래그 코팅 한다. 실시예에서는 코팅제로 생 돌로마이트(doloimite), 경소돌로마이트(dolomite) 중 적어도 어느 하나를 사용한다.
그리고 본 조업공정(상기 전(前) 조업공정 이후에 실시되는 후속 조업 공정)을 실시하여, 예컨대, C(30 중량ppm 이하), Si(1.5~3.0 중량%), Mn(0.1~0.4 중량%), P(0.02 중량% 이하), S(30 중량ppm 이하), Al(0.2~0.6 중량%), N(40 중량ppm 이하 및 Ti 30 중량ppm 이하)를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 된 무 방향성 전기강판을 제조한다. 이를 위해, 본 조업공정에 참여할 용선 및 고철을 장입한다(S400). 이때, 추가 S(황) 제거를 위한 탈류제 예컨대 CaO(생석회)도 투입되는데, 용선 및 고철 투입전에 탈류제가 먼저 투입되는 것이 바람직하다.
전로(100) 내로 탈류제, 용선 및 고철이 투입되면, 1차 취련을 실시한다(S500). 실시예에서는 소프트 블로잉(soft blowig)으로 취련을 실시하여, L/L0(캐비티의 깊이/용탕의 높이)가 0.75이하, 바람직하게는 0.6 내지 0.75가 되도록 하고, 화점을 확대한다. 이를 위해, 실시예에서는 랜스의 높이(탕면에서부터 랜스의 끝단까지의 간격)를 예컨대, 11.5m 내지 12.5m가 되도록 하고, 2500Nm3/Hr 내지 30000Nm3/Hr으로 취입한다. 그리고 1차 취련은 1차 2차를 합한 총 산소 취입양의 20% 내지 30%를 취입한다. 이와 같은 조건으로 취련되는 산소에 의해, 틸류제인 CaO와 용강 중 S가 반응하여 CaS 슬래그가 생성되며, 생성된 슬래그는 용탕면 상측에 위치한 슬래그층으로 이동한다.
그런데, 실시예에 따른 1차 취련 단계에서 소프트 블로잉을 실시하여, 화점의 직경(A1)을 확대시키고, L/L0(캐비티의 깊이/용탕의 높이)를 0.75 낮게 함에 따라, 슬래그층과 취입되는 산소가 반응하는 표면적이 넓다. 이에, 슬래그층의 온도가 원하는 온도로 용이하게 승온되고, 반응 효율이 향상되며, 이로 인해 S의 제거율이 높다.
1차 취련이 종료되면, 전로(100)를 경동시켜 슬래그를 배재시킨다(S600). 이는 1차 취련 중 발생된 슬래그로서, 슬래그의 배재에 의해 S가 전로로부터 제거되는 것이므로, 가능한 다량의 슬래그를 배재하는 것이 바람직하다. 또한, 전로(100)의 사용 횟수 증가에 따라 전로(100)의 경동 각도를 증가시켜, 슬래그를 배제한다.
이후, 2차 취련을 실시한다(S700). 실시예에서는 하드 블로잉(hard blowig)으로 취련을 실시하여, 취입되는 산소가 슬래그층을 뚫고 그 하측에 위치한 용선으로 용이하게 도달할 수 있도록 한다. 즉, L/L0(캐비티의 깊이/용탕의 높이)가 0.75 이상, 바람직하게는 0.8 내지 0.9가 되도록 하고, 화점을 확대한다. 이를 위해, 실시예에서는 랜스의 높이를 11.5m 미만으로 낮추고 송산 유량을 30000Nm3/Hr를 초과하도록 한다. 이에, 내부 용선의 산소 증가로 종래에 비해 재화가 양호하게 일어나며, P 제거 효율이 향상된다. 또한, 이와 같은 2차 취련 시에 용선 중 C가 취입되는 산소와 반응하여, 탈탄이 진행된다.
이러한 2차 취련 중 취련 시점이 70% 내지 80%가 되면, 용선으로 돌로마이트를 투입한다(S700). 이때, 돌로마이트는 100 내지 150kg 단위로 나누어 2 내지 3회 반복 투입하며, 이때 전로의 압력은 7mmaq 내지 10mmaq로 대기압에 비해 높게 조절된다. 따라서, 2차 취련 후반에 대기가 전로 내로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 대기 중의 N이 용선으로 픽업(Pick up) 되는 것을 방지할 수 있다.
2차 취련이 종료되면, 생산된 용강을 레이들로 출강을 실시하며(S800), 출강 중에 슬래그의 유출을 방지하기 위하여 돌로마이트와 함께 진정재를 투입하여 출강 중 슬래그의 유출을 방지한다.
또한, 출강 시에 전로(100)의 사용 횟수에 따라 개방되는 복수의 슬롯의 개수를 조절한다. 예컨대, 다트 헤드에 4개의 슬롯이 마련된다고 할 때, 전로(100)의 사용 횟수가 60회 이하에서는 4개의 슬롯을 사용하고, 61회 이상이면 3개의 슬롯을 사용함으로써, 유출되는 슬래그의 양을 저감한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 의하면, 전(前) 조업공정에서 전로를 경동시켜, 슬래그를 배재하는 과정에서, 전로의 사용 횟수가 많을수록 상기 전로의 경동 각도를 감소시킨다. 이에, 전로의 사용 횟수가 증가할수록 상기 전로 내에 잔류하는 슬래그의 양을 늘려, 산소를 취련하는 정련 공정 시에 상기 산소가 영향을 미치지 못하는 사각지대(dead zone)를 최소화 한다. 따라서, 산소를 취련하는 정련 조업에서, 사각지대(dead zone)에 의해 정련률이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 1차 취련 시에 랜스의 높이 및 산소 취입 유량을 조절하여, 취입되는 산소와 반응하는 슬래그의 표면적을 넓혀, 정련 효율을 향상시킨다. 2차 취련 중에는 돌로마이트를 투입하여 전로 내의 압력을 대기압에 비해 높게 상승시킴에 따라, 대기 중의 N이 용선 중으로 픽업되는 것을 방지할 수 있다.
100: 전로 200: 랜스
110: 출강구

Claims (9)

  1. 전(前) 조업공정에서 생산된 용강의 출강이 완료되면, 전로를 경동시켜 상기 전(前) 조업공정에서의 슬래그를 배재하는 과정;
    상기 전로에 본 조업공정에 이용할 용선을 장입하는 과정;
    상기 용선을 취련하는 과정; 및
    상기 취련 후, 슬래그를 배재하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 용선을 취련하는 과정은 1차 취련 과정 및 2차 취련 과정을 포함하며, 상기 1차 취련 후에 시간차를 두고 2차 취련이 실시되며,
    상기 전(前) 조업공정에서 상기 전로를 경동시켜, 슬래그를 배재하는 과정에서,
    상기 전로의 사용 횟수가 많을수록 상기 전로의 경동 각도를 감소시키는 용선의 정련 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전로의 사용 횟수가 많을수록 상기 전로의 경동 각도를 감소시키는 데 있어서,
    상기 전로의 사용 횟수가 500회 내지 1000회일 때 상기 전로의 각도가 107°, 상기 전로의 사용 횟수가 1001회 내지 2000회일 때 상기 전로의 각도가 106°, 상기 전로의 사용 횟수가 2001회 내지 2500회일 때 상기 전로의 각도가 105°, 상기 전로의 사용 횟수가 2501회 내지 3000회일 때 상기 전로의 각도가 104°, 상기 전로의 사용 횟수가 3001회 이상일 때 상기 전로의 각도가 103°가 되도록 하는 용선의 정련 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 취련 과정에 있어서,
    상기 전로에 취입할 총 산소량의 20% 내지 30%를 취입하는 용선의 정련 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 1차 취련 과정은 소프트 블로잉(Soft Blowing)을 적용하는 용선의 정련 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 1차 취련 과정은, 산소를 취입하는 랜스의 높이를 11.5m 내지 12.5m, 산소 취입 유량을 2500Nm3/Hr 내지 30000Nm3/Hr으로 하는 용선의 정련 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 취련하는 과정에 있어서,
    상기 전로에 취입할 총 산소량의 70% 내지 80%가 취입되었을 때, 상기 전로 내에 돌로마이트를 투입하여 상기 전로의 압력을 상승시키는 용선의 정련 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 2차 취련 과정에서 상기 돌로마이트를 투입하는데 있어서,
    투입할 돌로마이트의 총량의 20% 내지 30%로 분할하여 복수번 투입하는 용선의 정련 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 취련이 종료된 용선을 출강하고,
    상기 전로의 사용 횟수가 많을수록, 상기 전로의 출강구에 설치된 복수의 슬롯 사용 개수를 감소시키는 용선의 정련 방법.




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