KR101606986B1 - 전로 취련 방법 - Google Patents

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Abstract

전로 취련 방법이 개시된다. 탈린전로에 산화칼슘 계 복합산화물을 함유하는 슬래그 볼(slag ball)을 투입하는 단계; 상기 탈린전로 내에 용선을 장입하는 단계; 상기 탈린전로 내에 산소를 취입하여 상기 용선을 탈린하는 단계; 및 상기 용선을 출탕하는 단계를 포함하는 전로 취련 방법이 제공된다.

Description

전로 취련 방법{METHOD FOR MAKING MOLTEN STEEL BY CONVERTER}
본 발명은 전로 취련 방법에 관한 것이다.
제강조업은 용선 예비처리, 전로공정, 2차정련, 연속주조공정으로 이루어진다. 용광로에서 철광석을 녹여 제조된 용선은 용선 예비처리공정에서 유황(S) 성분을 제거한다.
전로공정에서는 용선의 탄소(C)를 제거하는 탈탄반응과 용선의 인(P)를 제거하는 탈린반응이 일어난다. 전로에는 랜스(lance)를 통하여 순산소가 취입될 수 있다.
용선 내 탄소와 인이 제거된 용융철은 용강이라고 하며, 용강은 2차정련설비에서 용강 성분 및 온도가 제어된다. 이후에 연속주조공정에서 주편이 생산된다.
전로에서 탄소와 인을 제어하는 과정은 후공정까지 영향을 주므로 중요하다. 한편, 탈린의 경우, 부원료로서 생석회가 사용될 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2002-0023583호(2002.03.29, 전로 슬래그를 이용한 용선의 탈린방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 실시예들은, 전로슬래그 중 액상 슬래그 비율을 증가시킬 수 있는 전로 취련 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 탈린전로에 산화칼슘 계 복합산화물을 함유하는 슬래그 볼(slag ball)을 투입하는 단계; 상기 탈린전로 내에 용선을 장입하는 단계; 상기 탈린전로 내에 산소를 취입하여 상기 용선을 탈린하는 단계; 및 상기 용선을 출탕하는 단계를 포함하는 전로 취련 방법이 제공된다.
상기 슬래그 볼은 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2) 및 산화철(FeO)의 복합산화물을 포함할 수 있다.
상기 용선을 탈린하는 단계에서, 상기 용선 내에 생석회를 투입할 수 있다.
상기 생석회의 투입량은 상기 슬래그 볼의 투입량 보다 작을 수 있다.
상기 용선을 출탕하는 단계는, 상기 용선 및 상기 용선의 상층에 형성된 슬래그 사이에 위치하는 다트(dart)에 의하여, 상기 슬래그가 배재될 수 있다.
상기 탈린전로 내에 용선을 장입하는 단계 이전에, 상기 탈린전로에 스크랩을 장입하는 단계를 더 포함하고, 상기 탈린전로에 슬래그 볼을 투입하는 단계에서, 상기 탈린전로에 보호생석회를 투입할 수 있다.
상기 용선을 출탕하는 단계 이후에, 탈탄전로에서 상기 용선을 탈탄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전로슬래그 중 액상 슬래그 비율이 증가됨으로써 슬래그 배재가 용이해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 취련 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 취련 방법의 출탕 단계를 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 전로 취련 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 취련 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 취련 방법의 출탕 단계를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 취련 방법은, 슬래그 볼을 투입하는 단계(S110), 용선을 장입하는 단계(S120), 용선을 탈린하는 단계(S130), 용선을 출탕하는 단계(S140) 및 용선을 탈탄하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
슬래그 볼을 투입하는 단계(S110)는, 탈린전로에 산화칼슘 계 복합산화물을 함유하는 슬래그 볼을 투입하는 단계이다.
슬래그 볼은 용융 상태의 전로슬래그를 인위적으로 급냉처리한 슬래그 덩어리로서, 본 발명에서 사용되는 슬래그 볼의 입도(직경)는 약 5mm 이하일 수 있다.
슬래그 볼은 산화칼슘(CaO)을 포함하는 복합산화물을 포함할 수 있다. 슬래그 볼은 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2) 및 산화철(FeO)의 복합산화물을 포함할 수 있다. 즉, 슬래그 볼에는 산화칼슘 계 복합산화물이 존재할 뿐, 산화칼슘의 free CaO 는 존재하지 않는다.
슬래그 메이킹에 사용되는 고체 생석회는 용선 내 규소가 이산화규소가 되고, 용선 내 철이 산화철로 생성된 이후에, 이산화규소와 산화철과 반응하여 재화될 수 있다. 그러나 슬래그 볼에서 이미 산화칼슘, 이산화규소 및 산화철이 복합산화물 형태의 액적(droplet) 상태로 존재하므로 일반 고체 생석회 보다 융점이 낮아, 슬래그가 형성되는 시간이 줄어든다. 즉, 슬래그 볼은 슬래그 메이킹에 유리하게 작용한다.
또한, 슬래그 볼에 의하여 탈린전로에서 생성되는 전로슬래그 중에서 액상으로 존재하는 슬래그 양이 증가될 수 있으며, 슬래그 배재에 유리해질 수 있다. 특히, 또한, 슬래그 볼에 포함된 산화철(FeO)은 전로슬래그와 용선 계면 간의 반응을 촉진시키고, 전로슬래그의 점성을 떨어뜨려 전로슬래그의 유동성이 증가시킬 수 있다.
다음의 [표 1]은 슬래그 볼의 성분(wt%)의 예를 나타내는 표이다.
CaO SiO2 MnO FeO P2O5 MgO Al2O3
40 13 4 20 2.5 6.5 2.0
상기와 같은 성분을 가지는 슬래그 볼은 산화칼슘을 40w% 만큼 함유하며 비교적 높은 산화칼슘 함유량을 가진다. 슬래그 볼의 원가는 고체 생석회 원가의 20%에 불과하므로, 이러한 슬래그 볼을 이용하는 것은 슬래그 메이킹에 있어서 원가 절감에 현저한 효과가 있게 된다.
용선 내 규소(Si) 함유량이 0.3 이상 0.4 이하인 경우에 있어서, 상기 표 1의 성분을 가지는 슬래그 볼의 투입량은 2톤이 될 수 있다.
용선을 장입하는 단계(S120)는, 탈린전로에 용선을 장입하는 단계이다. 용선은 고로에서 생성되는 쇳물로, 고로에서 토페도카(torpedo ladle car)로 이동된 후 탈황처리(KR처리)된 후 탈린전로에 장입된다.
용선을 장입하는 단계(S120)는 탈린전로에 스크랩(고철)을 장입하는 단계를 포함할 수 있다. 용선은 철광석 등의 원료로 생성되는데, 스크랩을 활용함으로써 용선 생성에 있어서 비용을 절감할 수 있다.
이 경우, 슬래그 볼을 투입하는 단계(S110)는 탈린전로에 보호생석회를 투입하는 단계를 포함할 수 있다. 보호생석회는 거친 스크랩으로부터 전로를 보호하는 역할을 하는 동시에 초기 슬래그 메이킹에도 참여할 수 있다. 보호생석회는 고체 생석회 형태일 수 있다.
용선을 탈린하는 단계(S130)는 탈린전로 내에 산소를 취입하여 용선 내 인의 일부를 제거하는 단계이다. 용선의 탈린은 용선 내 인(P)과 산소(O2)이 반응하여 전로슬래그 내 오산화인(P2O5)이 생성되는 과정과 산화칼슘, 인 및 산소가 반응하여 슬래그 내 (CaOㆍP2O5)화합물이 생성되는 과정이다.
이 경우, 용선 내 인 함유량(%P)이 목표함유량 이하로 수렴하도록 용선 탈린을 실시하게 된다. 예를 들어, 극저린강의 경우, 전로 취련(탈린, 탈탄) 종료 시 용선 내 인 함유량이 100ppm 이하가 되도록 용선 탈린을 실시할 수 있다. 목표함유량은 강종마다 다르게 설정될 수 있다.
용선을 탈린하는 단계(S130)에서, 용선 탈린 중에 용선 내에 생석회를 투입할 수 있다. 여기서 사용되는 생석회는 고체 생석회로서 탈린 과정에 참여하게 된다.
탈린전로에 슬래그 볼이 투입되지 않은 경우보다 탈린전로에 슬래그 볼이 투입된 경우에, 용선 탈린 중 투입되는 생석회 양은 감소할 수 있다. 예를 들어, 용선 내 규소 함유량이 0.3 이상 0.4 이하라면, 전자의 경우에 3톤이 투입되어야 한다면, 후자의 경우에는, 슬래그 볼이 2톤, 생석회가 1.5톤만 투입되더라도, 슬래그 볼 내의 산화칼슘 성분 때문에 탈린이 충분히 이루어질 수 있다.
또한, 상기 예와 같이, 생석회 투입량은 슬래그 볼의 투입량 보다 작을 수 있다. 이 경우, 탈린의 효과는 충분히 유지되는 한편, 슬래그 볼의 원가가 생석회의 원가보다 저렴하기 때문에 탈린 비용이 절감될 수 있다.
스크랩을 탈린전로에 투입하고, 탈린 전에 탈린전로에 보호생석회를 투입하는 경우에 있어서, 슬래그 볼 투입량에 대한 보호생석회 및 생석회의 투입량 비는 2.22 이상 2.27 이하일 수 있다. 상기 비가 2.27 보다 높으면 원가 절감의 효과가 떨어지고, 상기 비가 2.22 보다 낮으면 탈린 효율이 떨어질 수 있다.
용선을 출탕하는 단계(S140)는 탈린전로에서 생성된 용선을 배출하는 단계이다. 용선을 출탕하는 단계(S140)는, 탈린전로를 경동하는 단계, 다트를 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
탈린전로를 경동하는 단계는 탈린전로의 용선 배출구가 래들(ladle)로 향하도록 탈린전로를 기울이는 과정이다.
다트를 투입하는 단계는, 탈린전로를 경동하여 용선 일부를 배출시킨 후에 다트(dart)를 투입하고, 전로슬래그를 배재시키면서 용선을 출탕하는 단계이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 다트는 용선과 전로슬래그 사이에 위치하게 되며, 용선의 배출량이 많아질수록 다트가 용선 배출구 내부로 하강하게 되어 결국에는 용선 배출구를 폐쇄하게 된다.
전로슬래그가 용선과 함께 배출되는 경우에는 용선 탈탄 단계에서 오산화인(P2O5)이 인(P)과 산소(O2)로 다시 분리되는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 적어도 전로슬래그의 70% 이상은 배재될 필요가 있다. 배재되는 슬래그는, 이산화규소(SiO2), 산화칼슘(CaO), 오산화인(P2O5) 등을 포함할 수 있다.
슬래그 볼을 투입하고 탈린 취련을 하게 되면, 결과적으로 생성되는 전로슬래그 중에서 액상으로 존재하는 슬래그 양이 증가될 수 있다. 전로슬래그에서 고상으로 존재하는 슬래그가 많은 경우에는 다트를 이용하여 슬래그를 배재하기 어려우나, 슬래그 볼에 의하여 액상으로 존재하는 슬래그의 양이 많은 경우에는 다트를 이용할 수 있게 된다. 다트를 이용하면 슬래그가 자동적으로 배재되면서 용선만 탈린전로로부터 배출할 수 있다.
용선을 탈탄하는 단계(S150)는, 탈린전로에서 출탕된 용선을 탈탄전로로 이송하고, 산소를 취입하여 용선 내 탄소(C)를 일부 제거하는 공정이다. 탈탄은 1600℃ 이상의 온도에서 이루어지며, 용선 내 탄소는 산소(O2)와 반응하여 이산화탄소(CO2)가 될 수 있다. 탈탄과정을 거친 용선은 용강이 되어 출강된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 취련 방법에 의하면, 슬래그 볼의 이용에 의하여, 전로슬래그 중 액상 슬래그 생성량이 많아짐으로써 전로슬래그 배재가 용이해질 수 있다.
보호생석회 4톤, 탈린 시 생석회 3톤을 투입하는 경우에 비하여, 보호생석회 3톤, 슬래그 볼 2톤, 탈린 시 생석회 1.5톤을 투입하는 경우에 있어서, 전로슬래그 중 액상 슬래그 비율은 33.8%에서 77.6%로 증가할 수 있다.
또한, 상기 조건에서, 염기도는 2.5에서 1.6으로 감소하였으나, 염기도가 더 낮은 환경에도 불구하고, 전로 취련 공정이 종료된 이후에 용강 내 인 함유량은 70ppm 에서 68ppm으로 감소하였다.
이는 슬래그 볼을 이용하는 경우에, 인 제어가 용이해지는 동시에 보호생석회와 탈린 시 생석회 투입량이 적어질 수 있으므로 비용의 현저한 절감 효과가 발휘될 수 있음을 의미하는 결과이다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 탈린전로에 산화칼슘 계 복합산화물을 함유하는 슬래그 볼(slag ball)을 투입하는 단계;
    상기 탈린전로 내에 용선을 장입하는 단계;
    상기 탈린전로 내에 산소를 취입하여 상기 용선을 탈린하는 단계; 및
    상기 용선을 출탕하는 단계를 포함하고
    상기 슬래그 볼의 투입에 의해 상기 탈린 공정시 1.6의 슬래그 염기도를 가지며, 상기 슬래그 볼은 생성되는 전로슬래그 중 액상 슬래그의 비율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬래그 볼은 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO2) 및 산화철(FeO)의 복합산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용선을 탈린하는 단계에서,
    상기 용선 내에 생석회를 투입하는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 생석회의 투입량은 상기 슬래그 볼의 투입량 보다 작은 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용선을 출탕하는 단계는,
    상기 용선 및 상기 용선의 상층에 형성된 슬래그 사이에 위치하는 다트(dart)에 의하여, 상기 슬래그가 배재되는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 탈린전로 내에 용선을 장입하는 단계 이전에,
    상기 탈린전로에 스크랩을 장입하는 단계를 더 포함하고,
    상기 탈린전로에 슬래그 볼을 투입하는 단계에서,
    상기 탈린전로에 보호생석회를 투입하되,
    상기 슬래그 볼 투입량에 대한 상기 보호생석회 및 상기 생석회의 투입량 비는 2.22 이상 2.27 이하인 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용선을 출탕하는 단계 이후에,
    탈탄전로에서 상기 용선을 탈탄하는 단계를 더 포함하는 전로 취련 방법.
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