KR101613659B1 - 강의 정련 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 형태는 금속 용융물이 담긴 용기에 산소를 공급하여 금속 용융물내 불순물을 제거하는 취련을 개시하는 과정; 산소 공급을 유지하며, 취련 개시와 동시에 부원료 및 생석회를 상기 용기에 투입하는 전반부 투입 과정; 산소 공급을 유지하며, 미리 설정한 투입 제1시점에 상기 부원료 및 생석회의 투입을 중단하는 투입 중단 과정; 산소 공급을 유지하며, 미리 설정한 투입 제2시점부터 취련을 종료할 때까지 상기 생석회를 투입하는 후반부 투입 과정; 및 산소 공급 및 생석회 투입을 중지하고 취련을 종료하는 과정;을 포함할 수 있다.

Description

강의 정련 방법{Method for converter oxygen clowing}
본 발명은 강(鋼)의 정련 방법으로서, 상세하게는 전로에서 용선 내의 탄소, 인 등을 제거하는 정련 방법에 관한 것이다.
용선 중에 함유된 불순물을 산화 정련하는 전로 공정은 여러 제강 공정 중 가장 중요한 공정으로, 수많은 정련 기술 및 설비 등이 꾸준히 개발되었다. 전로는 상취랜스를 활용하여 산소를 공급하는 상취전로, 저취랜스를 활용하여 산소를 공급하는 저취전로, 그리고 그 두 가지의 장단점을 보완한 복합취련전로로 나뉘어진다. 현재 전세계적으로 가장 많이 사용되는 전로 형태는 설비가 단순하고, 정련능이 무난하며 설비 사고 위험성이 적은 불활성 가스 하취형 복합취련전로 이다.
한편, 최근 철강 공급 과잉으로 인해 각 유수의 제철소들은 철강제조 비용 절감을 위해 많은 노력을 하고 있다. 특히 제철소의 주원료인 용선 제조원가를 저감하기 위해 저렴하고 품질이 떨어지는 철광석 및 무연탄 등을 사용하는 추세이다. 그럴 경우, 용선중 주요 불순원소(Si,P)등의 함량이 상승하게 되어 제강의 정련 부담이 증가하게 된다. 특히 규소(Si) 및 (P) 등은 대표적으로 전로에서 산화제거되는 불순물로서 용선중 그 함량이 증가하게 되면 전로 작업이 매우 어렵게 된다. 이러한 이유로, 많은 제철소에서는 용선 중 규소(Si) 및 인(P)을 사전에 제거하는 용선 예비처리작업을 진행한다.
하지만, 용선을 사전 처리하게 되면 공정 부하가 증가하고, 원가가 상승하는 등의 부작용이 수반되므로 가급적 높은 규소(Si) 및 인(P)이 함유된 용선을 전로에서 대부분 처리하고 있는 상황이다. 현재 주로 사용되는 복합취련 전로는 고 Si,P 함유 용선을 처리하기 위해 대부분 더블 슬래그법(Double slag)을 적용하고 있다. 더블 슬래그법(Double slag)은 전로 취련 작업 중 산소와의 친화력이 높은 규소(Si) 등을 선행적으로 제거하는 1차 취련 단계, 그 이후 탄소(C), 인(P)등을 제거하는 2차 취련단계로 나누어진다. 1차 취련은 통상 공급되는 총 산소량의 약 15% ~ 30% 수준으로 산소를 공급하게 되며 일정량의 산소가 공급된 이후에는 취련을 중단하고 전로를 경동하여 슬래그를 배재한 후 다시 2차 취련 작업을 실시한다. 용선 중의 규소(Si) 및 인(P)의 함량에 따라서는 이러한 작업을 2회 이상 반복하는 트리플 슬래그법(triple slag)도 진행하고 있다.
그런데 이러한 방식으로 취련을 진행하는 경우 싱글 슬래그법(single slag) 대비 취련시간이 증가하게 되고 슬래그를 배재하는 과정에서 용선의 유출 등에 의해 실수율 저하 및 열손실 등이 불가피하게 발생하게 되는 문제가 있다.
한국공개특허 10-2005-0005622
본 발명의 기술적 과제는 용선에 대한 단일의 취련 방법을 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 용선의 취련 시간을 단축하면서도 동시에 고품질의 용강을 제조하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 금속 용융물이 담긴 용기에 산소를 공급하여 금속 용융물내 불순물을 제거하는 취련을 개시하는 과정; 산소 공급을 유지하며, 취련 개시와 동시에 부원료 및 생석회를 상기 용기에 투입하는 전반부 투입 과정; 산소 공급을 유지하며, 미리 설정한 투입 제1시점에 상기 부원료 및 생석회의 투입을 중단하는 투입 중단 과정; 산소 공급을 유지하며, 미리 설정한 투입 제2시점부터 취련을 종료할 때까지 상기 생석회를 투입하는 후반부 투입 과정; 및 산소 공급 및 생석회 투입을 중지하고 취련을 종료하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 용기는 전로이고, 상기 전로의 하측에서 산소를 불어넣는 저취전로일 수 있다.
상기 용기 내에 공급되는 산소 유량은 1.0Nm3/min·ton ~ 6.0Nm3/min·ton 범위를 가질 수 있다.
상기 투입 제1시점까지 공급되는 산소 유량을 초기 산소 유량, 상기 투입 제1시점부터 투입 제2시점까지 공급되는 산소 유량을 중간 산소 유량, 상기 투입 제2시점부터 취련 종료 시점까지 공급되는 산소 유량을 말기 산소 유량이라고 할 때, 상기 초기 산소 유량, 말기 산소 유량, 중간 산소 유량이 각각 다를 수 있다.
상기 초기 산소 유량, 말기 산소 유량 및 중간 산소 유량은, 초기 산소 유량 < 말기 산소 유량 < 중간 산소 유량의 관계를 가질 수 있다.
상기 부원료는, 돌로마이트(dolomite), LSA(Ladle Slag Agent) 중 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
취련을 개시하는 시점부터 취련을 종료하는 시점까지 걸리는 전체 취련 작업 시간을 T라고 할 경우, 상기 투입 제1시점은, 0.1T ~ 0.3T 범위 내의 어느 한 시점일 수 있다.
취련을 개시하는 시점부터 취련을 종료하는 시점까지 걸리는 전체 취련 작업 시간을 T라고 할 경우, 상기 투입 제2시점은, 0.7T ~ 0.9T 범위 내의 어느 한 시점일 수 있다.
상기 전반부 투입 과정에서 투입되는 생석회의 양이 상기 후반부 투입 과정에서 투입되는 생석회의 양보다 더 많게 되도록 할 수 있다.
상기 전반부 투입 과정에서 투입되는 생석회의 양을 X라 하고, 상기 후반부 투입 과정에서 투입되는 생석회의 양을 Y라고 할 때, X:Y는, 6:4 ~ 9:1의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 취련 구간별로 산소 유량, 부원료, 생석회의 투입 패턴을 달리함으로써, 1차의 취련 과정만으로 고품질의 용강을 제조할 수 있다. 따라서 2차의 취련 과정을 필요로 하지 않기 때문에 취련 시간을 단축할 수 있다. 또한 2차 취련 작업의 전제 조건인 슬래그를 배재하는 과정 역시 필요 없기 때문에, 용선의 유출 등에 의해 실수율 저하 및 열손실이 발생되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 저취전로의 구조를 간단하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저취전로의 취련 과정을 도시한 플로차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 산소 유량, 부원료 및 생석회의 투입패턴을 도시한 그래프이다.
도 4는 저취전로의 취련 공정 중에 인 함유량을 변화를 도시한 그래프이다.
도 5(a)는 생석회를 초반에 100% 다 투입하고 저취 취련을 수행한 후의 인(P) 함유량 및 탄소(C) 함유량을 측정하여 도시한 그래프이다.
도 5(b)는 본 발명의 실시예에 따라 생석회 투입량을 A구간:C구간=8:2의 비율로 A구간에서 더 많이 투입했을 때의 인(P) 함유량 및 탄소(C) 함유량을 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 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. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
또한 이하에서는 금속 용융물이 담기는 용기의 예로서 전로를 예로 설명할 것이나, 전로 이외에도 금속 용융물이 담기는 다양한 용기가 해당될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 저취전로의 구조를 간단하게 도시한 도면이다.
금속 용융물인 용선에 잔존하는 여분의 탄소를 산화해서 제거하기 위해 고철, 철산화물 등을 섞어서 녹이고, 산소를 불어넣어 탄소를 산화해서 제거하는 취련(정련) 작업을 필요로 한다. 취련을 위해 사용되는 제강용 노는, 일반적으로 전로가 사용되며, 전기로, 도가니 등도 사용될 수 있다. 취련에 사용되는 전로는, 상취전로(上吹轉爐), 저취전로(底吹轉爐), 복합취련전로(상하취전로)가 있다.
본 발명의 실시예는, 전로의 하측에서 산소를 불어넣는 저취전로를 예로 들어 설명한다.
저취전로는, 내부에 금속 용융물인 용선(150)이 채워지는 전로부(110), 전로부(110)의 용선에 저취 가스(산소,불활성가스) 및 생석회를 분사하는 저취 노즐부(130), 용선(150)에 부원료를 투입하는 상취랜스(120)를 포함한다.
전로부(110)는 내부에 금속 용융물인 용선(150)이 수용되는 부재이다. 전로부(110)는 일측에 개구부(111)가 형성되어 이를 통해 용선을 수용할 수 있으며, 이에 따라 용선(150)이 탈탄, 탈인되는 공간을 제공할 수 있다. 따라서, 전로부(110)는 내부에 공간부가 마련되는 용기 형태로 구현될 수 있다. 또한, 전로부(110)의 외측에는 지지대(미도시)가 구비되어 전로부(110)가 유동되는 경우 전로부(110)를 지지할 수 있다. 또한, 탈탄, 탈인 과정이 모두 수행된 용강은 전로부(110)의 측면에 형성된 출강구(112)를 통해 배출될 수 있다.
상취랜스(120)는 전로부(110)의 개구된 일측에 위치되어, 전로부(110) 내의 용선에 부원료를 투입한다. 상취랜스(120)는 전로부(110)의 개구부(111)를 통해 일부가 전로부(110) 내로 삽입되어 전로부(110) 내의 용선(150)에 부원료를 투입할 수 있다. 또한 상취랜스(120)는 수동으로, 또는 모터 등을 이용하여 자동으로 좌우로 이동 가능하게 구현될 수 있다. 따라서, 상취랜스(120)의 부원료가 투입되는 위치를 용이하게 조정할 수 있다. 상취랜스(120)을 통해 용선(150)으로 투입되는 부원료는 돌로마이트(dolomite), LSA 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 참고로 돌로마이트는 CaMg(CO3)2의 화학성분을 가지는 탄산염 광물이며, LSA(Ladle Slag Agent)는 제강 공정 중 발생된 슬래그를 재활용하여 제조된 것으로서, 연속 주조 완료 후 래들(laddle) 내에 남아 있는 열간 슬래그를 수거하여 냉각시킨 후 일정 크기로 파쇄하여 제조될 수 있다. 본 발명의 실시예는 상취랜스(120)를 통해 투입되는 부원료는 취련 전체 과정 중에서 초반에 투입되도록 한다. 취련 초기에 SiO2의 생성되는 속도를 조절하여 슬로핑(slopping) 등을 방지하기 위함이다. 취련 초기에 투입되는 부원료 및 생석회의 양은, 분당 300kg~800kg(300kg/min ~ 800kg/min)의 양으로 투입되는 것이 바람직하다.
저취 노즐부(130)는 전로부(110) 내의 용선에 저취 가스를 분사하는 복수의 노즐을 구비한다. 저취 노즐부(130)의 복수의 노즐은 전로부(110)의 바닥면(113)을 관통하도록 구현될 수 있으며 이에 따라 저취 노즐부(130)를 통해 저취 가스를 분사할 수 있다. 저취 노즐부(130)는 노즐배관(140)으로부터 산소(O2), 불활성가스(N2,Ar), 생석회를 설정된 투입 패턴에 따라 공급받아, 전로부(110)의 바닥에 분사할 수 있다.
저취 노즐부(130)에 산소, 불활성가스, 생석회를 공급하기 위하여, 저취 노즐부(130)에 연결된 노즐배관(140)은 이중관으로 구현될 수 있다. 이중관 구조로 된 노즐배관(140)의 중앙에는 메인 랜스관, 그 주변에는 부랜스관이 구비되어, 메인 랜스관을 통하여 산소(O2)가 전로부(110)로 분사되며, 부랜스관을 통하여 불활성가스(N2,Ar 등)가 분사될 수 있다.
저취 노즐부(130)를 통해 산소가 분사되면 전로부(110) 내의 용선에 산소에 의한 가스 버블 기둥이 생성되어 용선 상면으로 상승될 수 있다. 또한, 용선 내에 포함된 탄소(C) 등을 산화시켜 제거할 수 있다. 예를 들어, 용선 내에 포함되어 있던 탄소(C)가 저취 노즐부(130)를 통하여 분사되는 산소 가스와 반응하여 일산화탄소(CO) 또는 이산화탄소(CO2)로 변환되어 제거될 수 있다. 따라서 상기와 같은 방법으로 용선, 용강의 탈탄이 효율적으로 진행될 수 있다.
저취 노즐부(130)를 통해 분사되는 산소의 저취유량은 1.0Nm3/min·ton ~ 6.0Nm3/min·ton 범위를 가짐이 바람직하다. 저취전로에서 분사되는 저취 유량의 경우 측정 결과 1.0Nm3/min·ton 이상을 가질 때 20초 이내의 균일 혼합시간을 가질 수 있기 때문이다. 또한 저취 유량이 강하면 강할수록 교반력이 우수해져 정련특성이 증가되나, 노즐 하나당 공급되는 유량이 6.0Nm3/min·ton 이상일 경우 노즐 주변 내화물의 침식이 가속화되는 문제가 발생하므로 저취 유량의 범위를 상기와 같이 한정한다.
한편, 산소가 분사되지 않는 경우에는 전로부(110) 내의 용선(150)이 저취 노즐부(130)를 통하여 노즐배관(140)으로 역류되는 것을 방지하기 위하여 불활성가스(N2,Ar 등)를 분사할 수 있다. 또한 노즐배관(140)을 통해 산소가 공급될 때 열이 발생할 수 있어 노즐배관(140)의 외부에는 LNG 등이 공급되어 노즐배관(140)을 냉각시키도록 구현할 수 있다.
또한 노즐배관(140)에는 생석회(Lime)가 공급되어 산소와 함께 전로부(110)에 투입될 수 있다. 생석회를 투입함으로써, 칼슘 페라이트(calcium-ferrite)의 빠른 형성으로 탈린 반응을 촉진시킬 수 있다. 본 발명에서 생성회의 투입 시기는, 취련 전과정의 전반부 및 후반부에 이루어지도록 한다. 즉, 취련 전체 작업 시간의 10% ~ 30% 시점까지 생석회 투입이 이루어지며, 취련 전체 작업 시간의 70% ~ 90% 시점부터 취련 종료시까지 생석회 투입이 이루어지도록 한다. 바람직하게는, 취련 전체 과정의 25% 시점까지 생석회 투입이 이루어지며, 취련 전체 작업 시간의 75% 시점부터 취련 종료시까지 생석회 투입이 이루어지도록 한다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 저취전로를 이용한 용선의 취련 시에 산소 유량, 부원료(돌로마이트,LSA) 및 생석회의 투입 패턴에 특징을 가진다. 따라서 전로 제어부(미도시)는 취련 공정 시에 산소 유량, 부원료(돌로마이트,LSA) 및 생석회의 투입 패턴에 따라서, 산소, 부원료, 생석회의 투입을 조절하는 제어를 수행한다. 이하 상술한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저취전로를 이용한 정련 과정을 도시한 플로차트이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 산소 유량, 부원료 및 생석회의 투입패턴을 도시한 그래프이다.
우선, 용선이 담긴 저취전로에 산소를 공급하여 용선내 불순물을 제거하는 취련을 개시하는 과정을 가진다(S21). 저취전로에는, 용광로에서 제조된 용선이 담기는데, 용선은 철광석에서 직접 제조되는 철의 일종으로서 철 속에 높은 탄소 함유량이 포함되어 있다. 전로의 하측에 있는 저취 노즐부에서 전로 내부에 산소를 불어넣는 방식으로 산소 공급이 이루어진다. 전로의 저취에서 전량 산소가 공급되므로 매우 우수한 교반력을 확보할 수 있다. 저취 교반력이 강하므로 슬로핑(slopping) 발생이 현저히 감소할 수 있다. 보통 복합취련 전로에서는 Si 함량이 높은 경우에 SiO2 생성속도가 투입되는 생석회의 재화속도보다 빠르므로 슬래그 중 SiO2함량이 높은 고점성 슬래그가 형성되어 용탕에서 발생되는 가스가 외부로 원활하게 배출되지 못하고 슬래그의 겉보기 부피를 증대시켜 노구 밖으로 넘치는 슬로핑(slopping) 현상이 자주 발생하게 된다. 하지만 저취전로의 경우는 저취에서 공급되는 가스의 교반력이 매우 강해 용탕에서 발생되는 가스가 슬래그 표면으로 원활하게 방출되어 슬로핑(slopping) 발생이 거의 없다.
저취 노즐부를 통해 공급되는 산소의 저취유량은 1.0Nm3/min·ton ~ 6.0Nm3/min·ton 범위를 가짐이 바람직하다. 저취전로에서 분사되는 저취 유량의 경우 측정 결과 1.0Nm3/min·ton 이상을 가질 때 20초 이내의 균일 혼합시간을 가질 수 있기 때문이다. 또한 저취 유량이 강하면 강할수록 교반력이 우수해져 정련 특성이 증가되나, 노즐 하나당 공급되는 유량이 6.0Nm3/min·ton 이상일 경우 노즐 주변 내화물의 침식이 가속화되는 문제가 발생하므로 저취 유량을 1.0Nm3/min·ton ~ 6.0Nm3/min·ton의 범위를 가지도록 한다. 참고로, 단위 [Nm3/min]은 실제의 온도와 압력 조건 하에서의 부피를 나타내는 단위로서, 'N'은 'Normal Condition'을 의미하여 0℃에 1atm(기압)의 조건을 나타낸다.
저취 노즐부를 통해 공급되는 산소는 취련 개시부터 취련 종료시까지 지속적으로 이루어진다. 용선 내의 탄소(C) 등의 불순물을 산화시켜 제거하기 위함이다. 다만, 취련 개시부터 취련 종료시까지 동일한 양의 산소를 공급하지 않고, 취련 공정 중의 각 구간별로 공급되는 산소의 유량을 다르게 하여 제어한다. 저취취련 개시 시점부터 투입 제1시점까지의 A구간에서 공급되는 산소 유량을 초기 산소 유량, 투입 제1시점부터 투입 제2시점까지의 B구간에서 공급되는 산소 유량을 중간 산소 유량, 투입 제2시점부터 취련 종료 시점까지의 C 구간에서 공급되는 산소 유량을 말기 산소 유량이라고 할 때, 초기 산소 유량 < 말기 산소 유량 < 중간 산소 유량을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 초기 산소 유량보다 말기 산소 유량이 더 많게 하며, 말기 산소 유량보다 중간 산소 유량이 더 많게 되도록 한다. 이와 같이 취련 전체 작업 시간의 10% ~ 30% 시점인 투입 제1시점까지의 구간에서는 산소의 유량이 낮은 속도를 유지하는데, 이는 취련 초기에 SiO2의 생성되는 속도를 조절하여 슬로핑(slopping) 등을 방지하기 위함이다. 또한 투입 제1시점부터는 탈탄을 위해서 산소 공급 속도를 최대로 조절하며 70% ~ 90% 시점인 투입 제2시점부터는 잔류 탄소(C) 함량을 측정하여, 용선 내의 잔류된 탄소(C) 함량에 따라서 산소 유량을 조절하며 적극적으로 탈린 반응을 유도하기 위함이다.
한편, 도 4에서 보는 바와 같이 저취전로의 취련 과정을 시점별로 구간 I과 구간 II로 나눌 수 있다. 도 4를 참조하면, 구간Ⅰ은 저취전로 내의 저취의 강력한 교반으로 슬래그의 FeO가 용선 내의 탄소(C)에 의해 환원이 빠르게 진행되어 탈린이 미미하고, 구간 Ⅱ는 탄소(C) 농도가 낮아진 이후에 슬래그중 FeO가 증가되어 탈린이 급격히 진행되는 특징을 가진다. 따라서 이러한 저취전로의 특징을 고려하여 부원료 투입패턴을 설정한다. 저취전로는 취련 초기 대부분의 부원료(Dolomite, LSA등)를 일괄적으로 투입하고, 생석회도 투입한다. 바람직하게는 생석회는 취련 1분후 투입되도록 한다. 취련 전체 작업 시간의 70% ~ 90% 시점 이후에 투입시점을 조절하여 생석회를 추가로 투입한다. 이는 용탕내 탄소(C) 함량이 낮아지는 시점, 즉 FeO가 생성되는 시점에 생석회를 투입함으로써, 칼슘 페라이트(Calcium-ferrite)의 빠른 형성으로 탈린반응을 촉진하기 위함이다.
이하, 부원료 및 생석회의 투입 패턴을 설명한다.
전로에 산소를 공급하는 저취가 개시되면, 저취전로에 산소를 공급하는 것을 유지하면서 동시에 부원료 및 생석회를 저취전로에 투입하는 전반부 투입 과정을 가진다(S22). 부원료 및 생석회가 투입되는 전반부는 취련 개시시점부터 제1투입 시점까지의 구간인 A 구간에 해당한다. 저취전로는, 우수한 교반력으로 인하여 슬래그의 산화도가 매우 낮다. 상취랜스를 사용하는 기존의 복합취련전로와 달리 화점이 노즐 부위에 형성되므로 슬래그 온도가 낮아 괴생석회 등의 재화에 불리하다. 슬래그의 재화가 원활하지 않을 경우, 정련 능력이 저하되고 조업 능률이 악화되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 이유로 저취전로 내에서 탈린 능력 확보와 조업성 확보를 위하여 저취 노즐부(130)를 통하여 산소와 함께 생석회를 투입하는 것이다.
부원료는 돌로마이트(dolomite), LSA 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 참고로 돌로마이트(dolomite)는 CaMg(CO3)2의 화학성분을 가지는 탄산염 광물이며, LSA(Ladle Slag Agent)는 제강 공정 중 발생된 슬래그를 재활용하여 제조된 것이다. 취련 초기에 투입되는 부원료 및 생석회의 양은, 전로에 담기는 용선의 양에 따라 결정될 수 있는데, 예컨대, 분당 300kg~800kg(300kg/min ~ 800kg/min)의 양으로 투입되는 것이 바람직하다.
부원료 및 생석회가 투입되는 전반부 구간(취련 개시 ~ 제1투입 시점)인 A 구간이 종료하면, 탈탄을 위하여 산소의 유량을 늘려 지속적으로 공급하며, 아울러, 투입 제1시점부터 투입 제2시점까지의 B 구간에서는 부원료 및 생석회의 투입을 중단하는 투입 중단 과정을 가진다(S23). 산소의 유량을 A 구간보다 늘려 탈탄을 수행하기 위함이다.
그 후, 산소 공급을 유지하면서, 미리 설정한 투입 제2시점부터 취련을 종료할 때까지의 C 구간에서는 생석회를 추가 투입하는 후반부 투입 과정을 가진다(S24). 투입 제2시점부터 취련을 종료하는 시점까지의 구간인 C 구간에서는 생석회를 다시 투입하여 탈린 반응을 촉진하기 위함이다. 이때, 저취 공급되는 산소의 유량은 B구간의 저취 유량보다 적게 공급하여 탈린 반응이 촉진되도록 한다.
상기의 후반부 투입 과정을 거친 후 산소 공급 및 생석회 투입을 중지하고 취련을 종료하게 된다(S25).
한편, 상기의 투입 제1시점은, 취련을 개시하는 시점부터 취련을 종료하는 시점까지 걸리는 전체 취련 작업 시간을 T라고 할 경우, 상기 투입 제1시점은, 0.1T ~ 0.3T 범위내의 어느 한 시점이다. 바람직하게는 0.25T의 시점이다. 즉, 투입 제1시점은 취련 전체 작업 시간의 10% ~ 30% 시점으로 설정되며, 바람직하게는 25%의 시점으로 설정되는 것이 바람직하다. 이는 저취 초기의 10% ~ 30% 시점까지는, 저취의 강력한 교반으로 슬래그의 FeO가 용성 중의 탄소(C)에 의해 환원이 빠르게 진행되어 탈린이 미미한 구간이다.
또한 취련을 개시하는 시점부터 취련을 종료하는 시점까지 걸리는 전체 취련 작업 시간을 T라고 할 경우, 투입 제2시점은, 0.7T ~ 0.9T 범위 내의 어느 한 시점이다. 바람직하게는 0.75T의 시점이다. 즉, 투입 제2시점은 취련 전체 작업 시간의 70% ~ 90% 시점으로 설정되며, 바람직하게는 75%의 시점으로 설정되는 것이 바람직하다. 이는 도 4에 도시한 바와 같이 70% ~ 90% 시점부터 탈린이 활발히 이루어지기 때문에 탈린을 촉진시키고자 하는 시점이 된다.
상기에 설명한 바와 같이, 생석회를 전반부인 A 구간(취련 개시 시점부터 투입 제1시점까지의 구간)과 후반부인 C 구간(투입 제2시점부터 취련 종료 시점까지의 구간)으로 나누어 투입함으로써, 탈린 효과를 극대화할 수 있다. 도 5는 이러한 실험예를 도시한 그림으로서, 도 5(a)는 생석회를 초반에 100% 다 투입하고 저취 취련을 수행한 후의 인(P) 함유량 및 탄소(C) 함유량 측정하여 도시한 그래프이며, 도 5(b)는 생석회 투입량을 A구간:C구간=8:2의 비율로 A구간에서 더 많이 투입했을 때의 인(P) 함유량 및 탄소(C) 함유량을 도시한 그래프이다.
초반에 100%로 투입했을 때는 A 구간(취련 개시 시점부터 투입 제1시점까지의 구간)에서는 0.129%, B 구간(투입 제1시점부터 투입 제2시점까지의 구간)에서는 0.08%, C 구간(투입 제2시점부터 취련 종료 시점까지의 구간)에서는 0.038%의 인 함유량을 가지고 있음을 알 수 있다.
이에 반해, 생석회 투입량을 A구간:C구간=8:2의 비율로 분할하여 투입했을 때는 A구간에서는 0.131%, B 구간에서는 0.026%, C 구간에서는 0.025%의 인 함유량을 가지게 됨을 알 수 있다. 따라서 분할 투입없이 초반에 생석회를 투입했을 때보다 분할 투입했을 때, 취련 공정의 마지막 구간인 C구간에서 0.13%의 탈린(130ppm 인 함량 감소)이 더 이루어졌음을 알 수 있다.
한편, 이와 같이 생석회를 분할 투입하는 것이 효율적인데, 전반부인 A 구간(취련 개시 시점부터 투입 제1시점까지의 구간)에 투입되는 생석회의 양이, 후반부인 C 구간(투입 제2시점부터 취련 종료 시점까지의 구간)에 투입되는 생석회의 양보다 더 많게 되도록 설정한다. 이는 취련 공정의 초반에 부원료를 더 많이 투입하여 SiO2의 생성 속도를 조절하여 슬로핑(slopping) 등을 방지하기 위함이다. 따라서 전반부 투입 과정인 A 구간에서 투입되는 생석회의 양을 X라 하고, 후반부 투입 과정인 C 구간에서 투입되는 생석회의 양을 Y라고 할 때, X:Y는, 6:4 ~ 9:1의 범위를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
S21:취련 개시 과정 S22:전반부 투입 과정
S23:부원료 및 생석회 투입 중단 S24:후반부 투입 과정
S25:취련 과정 종료

Claims (10)

  1. 전로의 하측에서 산소를 불어넣는 저취전로에서, 고 규소(Si) 및 인(P) 함유 금속 용융물에 대한 단일 취련 방법의 강의 정련 방법으로서,
    상기 저취 전로에 담긴 금속 용융물에 저취 노즐부를 통해 산소를 공급하여 금속 용융물내 불순물을 제거하는 취련을 개시하는 과정;
    산소 공급을 유지하며, 취련 개시와 동시에 부원료 및 상기 저취 노즐부를 통해 생석회를 상기 저취전로에 투입하는 전반부 투입 과정;
    산소 공급을 유지하며, 미리 설정한 투입 제1시점에 상기 부원료 및 생석회의 투입을 중단하는 투입 중단 과정;
    산소 공급을 유지하며, 미리 설정한 투입 제2시점부터 취련을 종료할 때까지 상기 생석회를 투입하는 후반부 투입 과정; 및
    산소 공급 및 생석회 투입을 중지하고 취련을 종료하는 과정;을 포함하며,
    상기 투입 제1시점까지 공급되는 산소 유량을 초기 산소 유량, 상기 투입 제1시점부터 투입 제2시점까지 공급되는 산소 유량을 중간 산소 유량, 상기 투입 제2시점부터 취련 종료 시점까지 공급되는 산소 유량을 말기 산소 유량이라고 할 때,
    상기 말기 산소 유량은 상기 초기 산소 유량보다 더 많게 하고,
    상기 투입 제1시점부터는 탈탄을 위해 상기 초기 산소 유량 및 말기 산소 유량보다 상기 중간 산소의 유량을 더 많게 되도록 하는 정련 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 저취전로 내에 공급되는 산소 유량은 1.0Nm3/min·ton ~ 6.0Nm3/min·ton 범위를 가지는 강의 정련 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 부원료는, 돌로마이트(dolomite), LSA(Ladle Slag Agent) 중 적어도 하나 이상 포함하는 강의 정련 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 취련을 개시하는 시점부터 취련을 종료하는 시점까지 걸리는 전체 취련 작업 시간을 T라고 할 경우, 상기 투입 제1시점은, 0.1T ~ 0.3T 범위내의 어느 한 시점인 강의 정련 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 취련을 개시하는 시점부터 취련을 종료하는 시점까지 걸리는 전체 취련 작업 시간을 T라고 할 경우, 상기 투입 제2시점은, 0.7T ~ 0.9T 범위 내의 어느 한 시점인 강의 정련 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 전반부 투입 과정에서 투입되는 생석회의 양이 상기 후반부 투입 과정에서 투입되는 생석회의 양보다 더 많게 되도록 하는 강의 정련 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 전반부 투입 과정에서 투입되는 생석회의 양을 X라 하고, 상기 후반부 투입 과정에서 투입되는 생석회의 양을 Y라고 할 때, X:Y는, 6:4 ~ 9:1의 범위를 가지는 강의 정련 방법.
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