KR101540923B1 - 제강 래들 - Google Patents

Abstract

제강 래들이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 제강 랜들은 전기로에서 출탕되는 용강을 수용하며, 수용된 용강의 교반에 필요한 상승 기류를 형성하는 기포발생부재를 바닥에 구비한다.

Description

제강 래들{Ladle of steel making}

본 발명은 제강 래들에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 래들에 수용되는 용강의 성분 및 온도 편차를 균일하게 할 수 있는 제강 래들에 관한 것이다.

일반적으로 스테인리스강의 정련을 포함하는 제강은 전기로, AOD(Argon Oxygen Decarburization), 래들, 연속주조의 공정으로 이루어진다.

스테인리스강을 제조하기 위해서 전기로에는 주원료인 스크랩(scrap)과 합금원료인 크롬과 니켈류가 투입되며, 전기로 발생시키는 아크 열 및 원료간의 반응열을 이용하여 스크랩(고철)과 합금원료(합금철)을 용해한다. 용해가 완료되어 노 내에 형성된 용강(용탕)은 수용 용기인 래들로 출탕된다.

그런데, 전기로에 투입된 원료는 용융 시 균일한 온도 및 성분으로 혼합되지 않는다. 예컨대, 전기로 내의 아크가 발생하는 전극 주위 및 노 바닥에는 온도 편차에 의해 미용해물(대형 스크랩, 크롬 광석 등)이 다량 발생하며, 나아가 스테인리스강에 사용되는 니켈은 통상적으로 산소와의 친화력이 없어 산화물이 발생하지 않지만, 크롬은 산소와의 친화력이 강하여 산화슬래그를 발생시킨다.

미용해물이 발생하지 않도록 노 내에 버블링(bubbling) 장치 등을 마련하지만, 이를 완전히 제거하기는 현실적으로 어렵다. 미용해물로 인해 출강 말기의 용강은 온도가 낮고 성분이 불균일하게 되며, 출탕된 래들에서 조차도 온도와 성분이 균일하지 못하게 된다. 또한, 출강 말기에는 소량의 용강이 낙하하므로, 래들 내에서의 용강 교반력이 떨어져 이 또한 온도 및 성분 편차를 야기한다. 온도와 성분 편차가 있는 용강은 후공정에서 조정작업이 정확히 이루어지지 않으면, 결국 제품의 품질 결함으로 연결된다.

버블링 장치의 일례로 탑 랜스가 용강에 침지되어 버블링을 형성하는 기포를 분사하는 탑 버블링(Top Bubbling) 방식이 있다. 이 방식은 침지되는 깊이가 대략적인 수치로 계산되어 작업되기 때문에 용강의 균일화 효과가 크지 않다.

본 발명의 실시 예는 내부에 수용되는 용강의 성분과 온도 편차를 용이하게 줄일 수 있는 제강 래들을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전기로에서 출탕되는 용강을 수용하며, 수용된 용강의 교반에 필요한 상승 기류를 형성하는 기포발생부재를 바닥에 구비하는 제강 래들이 제공될 수 있다.

상기 기포발생부재는 이산화탄소를 발생시킬 수 있다.

상기 기포발생부재는 백운석 또는 석회석일 수 있다.

상기 기포발생부재는 콘 형상으로 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 제강 래들은 바닥 중앙에 이산화탄소를 발생시키는 기포발생부재로서 백운석 또는 석회석을 마련함으로써 용강의 대류 현상이 활발히 이루어지도록 할 수 있으며, 이러한 기포발생부재는 별도의 장비를 구비하지 않고 바닥에 거치하여 구현할 수 있기 때문에 제조 비용 및 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제강 장치의 전기로 및 래들을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제강 래들을 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테인리스강 제조 장치의 전기로 및 래들을 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 실시 예의 전기로(10)는 3상의 전극봉(12)에 전력을 투입하여 전극에서 발생하는 아크열과, 랜스(14)를 통해 취입되는 산소가 탄소 및 실리콘과 반응하여 발생하는 반응열을 이용하여 장입된 고철과 합금철을 용해하며, 용융된 용강은 미도시된 크레인을 이용하여 래들(20)로 주입된다.

래들(20)은 철강재로 마련되는 용기 내부에 고열의 용강을 견딜 수 있도록 내화물을 축조하여 마련된다.

래들(20)의 바닥면(22)에는 전기로(10)로부터 장입되는 용강의 성분 및 온도가 균일하게 유지될 수 있도록 기포발생부재(24)가 마련된다. 래들에 유입되는 용강의 온도는 약 1600 ℃ 이며, 래들(20)의 내벽면의 온도는 약 1400~1500 ℃ 정도이다. 따라서, 노 내에는 내외측의 온도차에 의해 자연적으로 대류 현상이 발생하지만 그 차이가 크지 않기 때문에 기포를 발생시켜 용강에 상승기류를 마련함으로써 용강의 교반력을 극대화하여 온도 및 성분의 균일한 혼합을 도모한다.

본 실시 예에 따른 기포발생부재(24)는 이산화탄소를 발생한다. 이산화탄소는 용강의 성분들 특히, 산소와 반응하지 않기 때문에 용강의 성분 변화에 영향을 미치지 않는다. 일례로, 일산화탄소의 경우는 외부로부터 산소를 뺏어 반응하기 때문에 용강의 성분을 변화시킬 수 있다.

이산화탄소를 발생시키는 기포발생부재(24)로서, 본 실시 예는 백운석( MgCO3; 돌로마이트) 또는 석회석(CaCO3)을 이용한다.

아래는 백운석과 석회석의 화학 반응식이다.

MgCO3 -> MgO + CO2

CaCO3 -> CaO + CO2

백운석과 석회석은 약 900 ~ 1200 ℃ 열이 공급되면(흡열), 배기 반응하면서 이산화탄소를 발생시킨다. 상술한 바와 같이 용강의 온도는 1600 ℃ 이므로, 용강 주입만으로 기포발생부재의 흡열 반응은 활발히 이루어질 수 있다.

기포발생부재(24)는 래들 바닥에 콘 형태로 마련된다. 원뿔, 다각뿔 등의 콘 형상은 다른 형상에 비해 응력을 고르게 분산할 수 있는 기하학적 특성을 가지고 있기 때문에, 래들 내부로 투입되는 용강이 백운석을 미는 압력인 철정압(수직압력)을 더욱 균일하게 분산시킬 수 있다.

콘 형태의 기포발생부재(24)는 래들 바닥의 중앙에 마련되며, 별도의 고정 장치가 없더라도 철정압에 의해 이산화탄소 발생 시 위치가 이동되지 않는다. 용강 100t 기준으로 기포발생부재(24)는 약 500t 정도로 마련된다.

고온의 용강과 접촉되어 발생되는 이산화탄소 기포(26)는 용강 내에서 상승 작용하며, 이로 인해 용강 내에는 대류 현상이 활발하게 이루어진다.

온도 및 성분이 균일해진 용강은 크레인으로 운반되어 후속 공정인 슬래그 배재 공정에서 슬래그가 제거되고, 정련로로 장입되어 제강된다.

10: 전기로 12: 전극봉
14: 랜스, 20: 랜들
22: 바닥면 24: 기포발생부재

Claims (5)

1. 삭제
2. 전기로에서 출탕되는 용강을 수용하며, 수용된 용강의 교반에 필요한 상승 기류를 형성하는 기포발생부재를 바닥에 구비하되,
   상기 기포발생부재는 이산화탄소를 발생시키는 제강 래들.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 기포발생부재는 백운석인 제강 래들.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 기포발생부재는 석회석인 제강 래들.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 기포발생부재는 콘 형상으로 마련되는 제강 래들.

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