KR101689633B1 - 종래의 제강설비를 사용하는 저탄소, 저황, 및 저질소 강의 저비용 제조방법 - Google Patents

종래의 제강설비를 사용하는 저탄소, 저황, 및 저질소 강의 저비용 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법으로서, 진공탱크 탈기장치에서 탈황을 위해 필요한 탭핑 온도로 제강용 노에 1 히트의 용강 조성물을 준비하는 과정, 600 내지 1120ppm의 산소 레벨을 갖는 상기 용강 조성물을 레이들로 개방 탭핑하는 과정, 상기 레이들에 있는 용강 조성물 위에 슬래그 커버를 형성하도록 슬래그 형성 화합물을 레이들로 제공하는 과정, 상기 레이들에 있는 상기 용강 조성물을 진공탱크 탈기장치에 이송하는 과정, 650 밀리바 미만으로 진공압을 끌어냄으로써 상기 진공탱크 탈기장치에서 용강 조성물을 탈탄하는 과정, 탈탄소 과정 후, 하나 또는 다수의 탈산제(deoxidizer)를 용강 조성물에 첨가하고 상기 용강 조성물을 환원하는 과정, 환원 과정 후, 하나 또는 다수의 플럭스 화합물을 첨가하여 상기 용강 조성물을 탈황하는 과정, 그리고 상기 용강 조성물을 캐스팅함으로써 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 형성하는 과정을 포함하여 이루어진다.

Description

종래의 제강설비를 사용하는 저탄소, 저황, 및 저질소 강의 저비용 제조방법{LOW COST MAKING OF A LOW CARBON, LOW SULFUR, AND LOW NITROGEN STEEL USING CONVENTIONAL STEELMAKING EQUIPMENT}
본 발명은 종래의 제강설비를 사용하는 저탄소, 저황, 및 저질소 강의 저비용 제조방법에 관한 것이다.
어떤 상업용 강 조성물들(steel composition)은 상대적으로 소량의 탄소(0.035% 미만), 질소(50ppm 미만), 그리고 황(30ppm 미만)을 필요로 한다. 종전의 이러한 저탄소 및 저황 강을 생산하는 방법에서는 제강용 노(steelmaking furnace) 및 탈기장치(degasser)에서 여러 공정들의 조합을 활용하였다. 종래의 방법은 전기로(electric arc furnace: EAF)와 같은 제강용 노에서 강 조성물에 있어서의 탄소 레벨을 감소시키는 공정, 탭핑 공정 중에 합금 첨가물들을 넣어 강을 탈황하고 합금으로 만드는 공정, 그 다음으로 그 강철을 진공 탱크 디가서(vacuum tank degasser: VTD)와 같은 탈기장치에 이송하는 공정을 수반하였다. 이러한 공정 경로는 간단하고 아주 수월한 편이었다.
종전에 그러한 상업용 등급의 강 조성물 요건을 달성하기 위하여 0.025% 미만의 매우 낮은 수준의 저탄소 강이 제강용 노에서 배출되었다. 이러한 낮은 탄소 함유량과 관련된 용해 산소 레벨은 노에서 출강(tapping) 전에는 1200ppm 내지 1400ppm의 정도였다. 탈기장치가 노에서 떨어져 있는 경우, 강은 탈기장치로 이송 중의 온도손실에 대해 보상하기 위하여 대략 1700℃에서 인출되었다. 이러한 출강 공정 중, 강은 알루미늄 및 페로실리콘(FeSi)을 이용하여 산소가 제거되었다. 석회 및 알루미늄 부스러기(dross)들이 또한 첨가되어 유동체의 탈산소, 탈황된 슬래그를 생성하였다. 이러한 첨가물들에 의해 탈황반응이 탈기장치로 이송되는 도중에 레이들에서 시작되었다. 탈기장치에서 알루미늄, 석회, 알루미늄산칼슘 및 고토석회(dolomitic lime)과 같은 첨가물들이 추가로 제공되어 탈기공정 중의 황의 제거를 실행하도록 하였다. 알루미늄이 주 탈산제로서 사용되는 반면에 이러한 강 조성물들은 상업적으로는 규소진정 강(silicon-killed steel)인 것으로 간주된다.
종래의 공정은 제강용 노에서 높은 내화물 마모(refractory wear)를 포함하는 결점들이 있었다. 제강용 노를 탭핑하기 전에 요구되는 상승한 탭핑 온도 및 높은 산소 성분은 노에서의 생산성에 불리하게 작용한다. 높은 온도 및 높은 산소 조건들은 고온에서 슬래그에 있어 다량의 FeO를 가능하게 하여, 노의 벽에 과도한 내화물 마모를 일으켰다. 이것은 노의 내화물들이 거나이트(gunite)로 보수되는 동안의 노의 가동휴지시간의 증가를 가져왔다. 또한 슬래그에서의 높은 FeO 성분은 더 많은 철 단위들이 슬래그에서 상실되므로 제강시 효율저하로 귀착된다.
종래의 공정은 또한 0.035 중량% 미만의 저탄소 레벨을 유지하기 위해 제강용 노로부터의 후속 공정들 내내 저탄소 합금 및 첨가물들의 이용을 필요로 하였다. 저탄소 FeMn과 같은 저탄소 합금 성분들은 강철의 최종적인 탄소 성분을 뒤흔들지 않고 소망하는 성분들을 제공하는 것을 필요로 하였다. 최근에는 저탄소 페로-합금(ferro-alloy)의 가격이 상당히 상승하였기에 상기 방법은 저탄소 강을 생산하기에 경제적으로 바람직하지 않다. 더욱이, 제강용 노에서 강 조성물 내의 탄소량을 낮추는 것은 추가적인 탈탄 시간을 필요로 하였고, 이것은 또한 제강용 노에서의 생산성에 불리하게 작용하였다. 산소성분이 더 높아질수록 강 조성물에서 산소를 제거하기 위한 실리콘 및 알루미늄이 더 많이 필요하게 되므로 비용이 더욱 증가하였다. 따라서 저탄소, 저질소, 및 저황 강의 생산비용을 더욱 낮출 필요가 있다.
본 발명자들은 저탄소 페로-합금(low carbon ferro-alloys)를 필요로 하지 않고, 내화물들에 대한 마모를 경감시키며 또한 제강 효율을 증가시키는, 0.035중량% 미만의 저탄소 성분을 갖는 강을 제조하는 대안적인 방법을 개발하였다.
본 발명은 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은,
(a) 진공탱크 탈기장치에서 탈황을 위해 필요한 탭핑 온도로 제강용 노에서 1 히트(heat)의 용강 조성물을 준비하는 과정,
(b) 600 내지 1120ppm 범위의 산소 레벨을 갖는 상기 용강 조성물을 레이들로 개방 탭핑하는 과정,
(c) 상기 레이들에 있는 용강 조성물 위에 슬래그 커버를 형성하도록 슬래그 형성 화합물을 레이들로 제공하는 과정,
(d) 상기 레이들에 있는 상기 용강 조성물을 진공탱크 탈기장치에 이송하는 과정,
(e) 650 밀리바 미만으로 진공압을 인출함으로써 상기 진공탱크 탈기장치에서 용강 조성물을 탈탄하는 과정,
(f) 탈탄 과정 후, 하나 또는 다수의 탈산제(deoxidizer)를 용강 조성물에 첨가하고 상기 용강 조성물을 환원하는 과정,
(g) 환원 과정 후, 하나 또는 다수의 플럭스 화합물을 첨가하여 상기 용강 조성물을 탈황하는 과정, 그리고
(i) 상기 용강 조성물을 캐스팅함으로써 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 형성하는 과정을 포함한다.
캐스팅 공정 전에, 상기 탈탄 및 환원된 용강 조성물은 20 내지 70ppm 의 범위로 그리고 적어도 70ppm의 전체 산소성분으로 자유산소를 용강 조성물에 첨가하고, 그런 다음 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강 스트립을 형성하도록 쌍롤식 주조장치에서 상기 용강 조성물을 캐스팅하는 과정에 의해 재산화될 수 있다.
탭핑(tapping) 과정 중의 강 조성물에 있어서의 황의 함량은 0.02 내지 0.06중량%일 수 있다. 탭핑 과정 중의 강 조성물에서의 탄소의 함량은 0.02 내지 0.05중량%일 수 있고, 질소의 함량은 0.005중량% 미만일 수 있다. 또한, 1 히트의 용강 조성물을 준비하는 과정은 전기로에서 수행될 수 있다. 상기 탭핑 과정은 1600℃ 내지 1650℃의 온도에서, 또는 1650℃ 내지 1700℃의 온도에서, 또는 1700℃ 내지 1750℃의 온도에서 수행될 수 있다.
상기 탈탄 과정은 1 내지 650 밀리바, 또는 350 내지 550 밀리바, 또는 530 밀리바 또는 그 미만의 진공 레벨에서 이루어질 수 있다.
상기 탈탄 과정 전에, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 상기 방법은,
(ⅰ) 진공탱크 탈기장치에서 상기 레이들에 있는 용강 조성물을 교반하는 과정,
(ⅱ) 상기 강 조성물의 탄소 함량, 산소 함량, 그리고 강 조성물의 온도를 측정하고 기록하는 과정,
(ⅲ) 상기 강 조성물에서 원하는 탄소 함량에 도달하기 위한, 탈탄 시간과 상기 강 조성물에서의 산소 및 탄소 함량의 상관관계를 보여주는 프로세스 모델(process model)을 제공하는 과정, 그리고
(ⅳ) 상기 강 조성물에서의 산소 및 탄소의 측정된 함량에 기초하여 상기 프로세스 모델에 의해 탈탄 시간을 결정하는 과정을 또한 포함할 수 있다.
대안으로서 또는 부가적으로, 상기 탈탄 과정 전에, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 상기 방법은,
(ⅰ) 진공탱크 탈기장치에서 상기 레이들에 있는 용강 조성물을 교반하는 과정,
(ⅱ) 상기 강 조성물의 탄소 함량, 산소 함량, 그리고 강 조성물의 온도를 측정하고 기록하는 과정,
(ⅲ) 강 조성물을 환원시키기 위해 필요한 환원 첨가제의 양과 강 조성물에 있는 산소 및 탄소의 함량의 상관관계를 보여주는 프로세스 모델을 제공하는 과정, 그리고
(ⅳ) 상기 강 조성물에서의 산소 및 탄소의 측정된 함량에 기초하여 상기 프로세스 모델에 의해 상기 강 조성물에 대한 환원 첨가제의 양을 결정하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.
하나 또는 다수의 플럭스 화합물들을 첨가하는 과정은 석회, 알루미늄, 알루미늄산칼슘, 고토석회(dolomitic lime), 및 페로실리코망간(ferrosilicomanganese)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 다수의 화합물들을 첨가하는 과정을 수반할 수 있다.
또한, 대안으로서 또는 부가적으로, 상기 탈탄 과정 전에, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 상기 방법은,
(ⅰ) 진공탱크 탈기장치에서 상기 레이들에 있는 용강 조성물을 교반하는 과정,
(ⅱ) 상기 강 조성물의 탄소 함량, 산소 함량, 그리고 강 조성물의 온도를 측정하고 기록하는 과정,
(ⅲ) 강 조성물을 탈황시키기 위한 플럭스 성분의 양과 강 조성물에서의 산소 및 탄소 함량의 상관관계를 보여주고, 또한 상기 플럭스 성분의 가격에 기초하여 하나 또는 다수의 플럭스 성분들을 선택할 수 있도록 하는 프로세스 모델을 제공하는 과정, 그리고
(ⅳ) 상기 강 조성물에서의 산소 및 탄소의 측정된 함량에 기초하여 플럭스 성분들의 선택 및 그것들의 양을 상기 프로세스 모델에 의해 결정하는 과정을 더 포함하여 이루어진다.
도 1은 저탄소, 저질소 및 저황 강을 생산하기 위해 사용된 공정의 개략적 흐름도이다;
도 2는 종래의 공정을 사용하여 진공탱크 탈기장치에 들어가는 히트(heat)들의 황 성분에 대한 그래프이다;
도 3은 본 발명에 개시된 방법의 일 실시예(유일한 예는 아니지만)와 비교하여 종래의 공정을 이용하는 전기로 탭핑 공정에서 강 내의 산소분포를 나타낸 그래프이다;
도 4는 본 발명에 개시된 방법과 비교하여 종래의 공정을 이용한 전기로에 있는 슬래그 내의 FeO의 분포를 나타낸 그래프이다;
도 5는 본 발명에 개시된 방법의 실시예와 비교하여 종래의 공정을 이용하는 전기로 탭핑 공정 중의 강 온도 분포를 나타낸 그래프이다;
도 6은 본 발명에 개시된 방법의 실시예와 종래의 공정을 이용하여, 전기로 탭핑 공정 후의 강에서의 탄소 함량과 전기로 탭핑 공정 전의 산소의 함량을 비교하여 나타낸 그래프이다;
도 7은 본 발명에 개시된 방법의 실시예와 비교하여 종래의 공정을 이용한 진공탱크 탈기장치에 들어가는 히트들의 황 성분을 나타낸 그래프이다;
도 8은 본 발명에 개시된 방법의 실시예와 비교하여 종래의 공정을 이용하는 탈기(degassing) 사이클 후의 강에서의 탄소의 분포를 나타낸 그래프이다; 그리고
도 9는 본 발명에 개시된 방법의 실시예와 비교하여 종래의 공정을 이용하는 탈기 사이클 후의 강에서의 황의 분포를 나타낸 그래프이다.
도 1에는 저탄소, 저질소 및 저황의 강의 등급을 제조하기 위한 공정이 개략적으로 도시된다. 캐스팅을 위해 강을 준비하는 공정에 있어 강은 전형적으로 전기로(electric arc furnace: EAF)에서 진공탱크 탈기장치(vacuum tank degasser: VTD), 레이들 야금노(ladle metallurgical furnace: LMF), 캐스터(caster)(미도시)의 순서로 진행한다. 본 발명에서 개시된 방법에 의해 제조된 강의 등급은 약 0.035중량% 미만의 저탄소 성분을 갖는다. 상기 강은 또한 약 0.005중량% 미만의 저질소 성분과 약 0.003중량% 미만 또는 약 0.0015중량% 미만의 저황 성분을 전형적으로 갖는다.
강 용선 공장은 110 메가볼트-암페어(MVA) 트랜스포머가 장착된 120톤 EAF와 같은 하나 또는 다수의 전기로를 전형적으로 구비한다. 그러한 전기로들은 약 30톤 내지 400톤의 용량을 가질 수 있으나, 일반적으로 60톤 내지 120톤 용량의 연속 주조를 위한 것이다. 각각의 노는, 탄소 주입용 파이프뿐만 아니라, 산소와 천연가스의 조합체를 노에 불어넣을 수 있는 "프렉스(Praxair)"사의 Co-Jet™ 상표의 3-랜스 가스 주입 시스템과 같은 가스 주입 랜스들을 구비할 수 있다. 이들 제품은 강의 가열처리 과정에 있어 다른 비율로 탄소와 산소를 주입하기 위해 사용되는데 기포가 있는 전기로 슬래그를 생성한다. 기포가 있는 슬래그의 준비에 대해서는 E. B. Pretorius 및 R. C. Carlisle의 간행물 "Foamy Slag Fundamentals and Their Practical Application to Electric Furnace Steelmaking, ISS-AIME, EF Conference Proceedings, 1998, pp. 275-291"에 기술되어 있다. 전기로에는 또한 용해 중에 더 양호한 슬래그 기포 형성을 위하여 슬래그 염기성과 점성을 제어하기 위해 석회, 고회석(dolomite) 및 탄소가 공급될 수 있는 상부 공급 플럭스 시스템이 장착될 수 있다. 본 공정은 기본 산소로(oxygen furnace)와 같은 다른 제강용 노들과 함께 사용될 수 있다.
본 발명의 방법에 따른 실시예에 있어서 전기로에서 가열된 용융 금속은 강 조성물의 온도와 산소 성분이 원하는 파라미터 범위 내에 있을 때 탭핑된다. 상기 전기로가 진공탱크 탈기장치(VTD)로부터 이격되어 있을 수 있으므로, 전기로에서의 강 조성물의 탭핑 온도는 전기로에서 VTD로 이송 중에 온도감소를 허용하도록 선택되어 탈탄(decarburization) 그리고 질소 및 황의 감소를 위해 상기 VTD에서 원하는 온도를 제공하게 된다. 상기 강 조성물은 편심 노저 출강(eccentric bottom tap: EBT) 방식을 통해 노에서 레이들로 출강(탭핑)될 수 있는데, 이 방식은 전형적으로 출강 중의 전기로에서 레이들로의 캐리-오버(carry-over)를 최소화하도록 설계된다. 예를 들면, 120톤 용량의 전기로에서 약 105톤 정도의 강이 노에서 레이들로 출강된다.
상기 레이들에는 강 조성물에 원하는 대로 아르곤을 투입할 수 있는 두 개의 다공 플러그(porous plug)들이 전형적으로 장착된다. 상기 다공 플러그의 연결은 상응하는 레이들 트러니언(ladle trunnion)을 통한 자동화된 연결구조를 사용할 수 있다. 탭핑 스테이션은 출강 후에 직접적으로 강의 온도를 측정하고 기록할 수 있는 측정 시스템이 또한 장착되고, 강 조성물에서의 산소 레벨과 같은 부가적인 정보를 측정하고 기록할 수 있다. 출강 공정이 완료되자마자 슬래그 샘플이 전기로에서 수득되어 전기로 슬래그에서의 FeO의 양을 측정한다.
본 발명의 방법에 따른 실시예에 있어서, 탈탄 작용은 이전 공정에서와 같이 전기로에서 완료되지 않는다. 대신에 본 방법의 실시예에서는 전기로 출강(tap) 산소는 상응하게 더 높은 출강(tap) 탄소 레벨과 함께 낮아진다. 이러한 개선된 방법은 제강용 노에서 개방 태핑(open tapping)하는 과정과 VTD에서의 후속적인 탈탄 과정을 포함한다. 개방 태핑(open tapping 또는 tapping open)이란 탈산제의 고의적인 추가가 없이 출강하는 것을 의미한다. 본 방법의 실시예에 있어 강의 출강 산소 성분은 600 내지 1120 ppm 사이의 범위로, 더 바람직하게는 600 내지 900 ppm 범위까지 낮아진다.
상기 VTD가 제강용 노에서 떨어져 있을 때 탭 온도는 노에서 VTD로의 이송 중의 온도 감소를 허용하도록 약 1700℃ 내지 1750℃ 사이에 있을 수 있다. 또는, 상기 VTD로의 이송시간이 더 짧을 때의 탭 온도는 약 1600℃ 내지 1650℃, 또는 선택적으로는 1650℃ 내지 1700℃의 범위일 수 있다. 본 탭핑 공정 중에 아르곤 플러그(argon plug)들은 차단됨으로써 강 조성물은 교반되지 않을 수 있다. 노에서 레이들로의 탭핑(출강)이 완료되자마자 강 샘플이 취해지고, 또한 석회와 같은 슬래그 형성 혼합물의 첨가물이 레이들에서 첨가되어 상기 VTD로의 이송중에 열손실과 산화를 감소시키도록 강을 보호하게 된다. 바람직하게는 VTD로의 이송 전에 레이들 위에 뚜껑이 놓일 수 있다.
본 탭핑(tapping) 공정은 석회석, 칼슘 알루미네이트, 알루미늄, 슬래그 탈산소제(slag deoxidant) 및 페로실리콘(ferrosilicon)의 첨가가 탭핑 중에 강 조성물에 대해 이루어지고, 강 조성물이 상기 첨가물들과 잘 혼합되도록 탭핑 과정 내내 레이들에 있는 강 조성물이 교반되었던 종래의 공정과 비교하면 대조적이다. 본 방법의 실시예에 있어서 강 조성물은 바람직하게는 탭핑 중 교반되지 않는다. 대안으로서, 레이들에 있는 강 조성물을 보호하기 위한 석회의 첨가 외에는 어떤 플럭스도 본 탭핑 과정 중에 첨가되지 않을 수 있다.
과거의 공정은 0.025% 미만의 탄소와 같은 매우 낮은 탄소 레벨로 전기로에서 강 조성물을 탭핑하는 것을 필요로 했고, 그 후에 부분적인 탈황과정이 탭핑 후에 레이들에서 수행되고, 그 다음 탈황이 완료되어 수소와 질소가 VTD에서 제거되었다. 종래의 공정에서 평균 탭 온도는 1708℃이었다. 부가적으로 평균 용해 산소 성분(탭 산소)은 탭핑 전에 전기로에서 1398ppm이었고, 이것은 레이들에서 0.022%의 평균 탄소 성분으로 귀착되었다. 슬래그의 평균 FeO 성분은 종래의 공정에서는 38.6%이었다. 종래의 탭핑 공정 중, 상기 레이들에 FeSi, 알루미늄 및 석회가 첨가되었다.
부가적으로, 종전의 공정에서는 캐리-오버된 전기로 슬래그로부터의 환원가능한 산화물들, FeO 및 MnO의 농도를 줄이기 위해 알루미늄 부스러기(aluminum dross)가 레이들에 첨가되었다. 전형적인 캐리-오버 전기로 슬래그는 일반적으로 500kg 미만이었다.
본 발명에 따른 방법의 실시예에 있어 대조적으로 강 조성물은 첨가물들을 환원함이 없이 노에서 개방출강(tapped open) 된다. 후술하는 바와 같이, 개방출강 공정은 VTD 이전의 레이들에서 탈황을 위한 능력을 감소시킨다. 종래의 공정은 레이들에 탈산제의 첨가와 VTD 전에 일정 양의 탈황을 제공하기 위해 금속과 슬래그를 교반하는 것을 수반하였다. 종래의 공정에서 강 조성물의 황 성분은 전형적으로 VTD 과정 전의 레이들에서 대략 0.035%에서 0.016%로 감소되었다.
본 방법의 실시예에 있어, 탭핑 공정 후에, 강 조성물은 수소 및 질소 성분을 감소시키기 위한 후속 처리를 위하여 레이들에 담겨져 VTD로 이송되고 탈황과정이 수행된다. 상기 레이들은 운반수단 또는 오버헤드형 크레인에 의해 이송될 수 있다. 상기 VTD에 도달하면, 레이들은 오버헤드형 크레인을 경유해 이동되고 VTD 탱크에 놓인다. 일단 VTD에서 다공성 플러그 연결이 이루어지면, 플러그가 개방되고 1 ㎥/min 미만의 전형적인 유속으로 아르곤 가스를 사용해 레이들에 있는 강 조성물에서의 다공성 플러그들을 통해 아르곤이 주입된다. 아르곤의 흐름은 슬래그를 깨뜨려 액화하게 하고 레이들을 통해 강 온도를 더욱 올림으로써 초기 교반(initial stirring)을 야기한다. 슬래그가 액화하게 될 때 상기 다공 플러그들은 차단되고, 산소의 온도 및 양에 대한 측정치가 기록된다. 탭핑 과정 전후에 기록된 VTD에서의 이러한 측정치들과 노에서의 측정치들은 강 조성물에 대한 합금과 플럭스 첨가물들을 결정하기 위해 그리고 상기 VTD에서의 탈탄(decarburization) 과정을 위한 시간의 양을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
본 방법의 실시예에 있어서, 상기 탈탄 과정은 탈산(deoxidation) 과정, 슬래그 형성(slag building) 과정, 탈황 과정, 그리고 VTD에서의 질소제거 과정에 의해서 후속되며 상기 VTD에서 수행된다. VTD 스테이션에서의 전체적인 시간은 탈탄과정으로 인해 종전의 공정에서보다 대략 10분 정도 더 걸릴 수 있다. 그러나, VTD에서의 처리시간의 증가는 강 조성물 제조의 전체적인 시간에 본질적으로는 영향을 미치지 않을 것이다.
상기 탈탄 과정은 아르곤 교반(argon strirring)이 종료되고 VTD에서 강 조성물의 산소의 온도 및 양에 대한 측정치들이 기록된 후에 시작될 수 있다. 상기 뚜껑은 레이들 상에 놓이고 탱크 배출(tank evacuation)이 시작된다. 레이들에서 진공 상태가 형성됨에 따라 일산화탄소(CO), 수소 및 질소와 같은 가스들이 레이들에 있는 강 조성물로부터 제거된다. CO의 증기압력이 강 조성물 위에서 감소함에 따라서 부가적인 탄소 및 산소가 반응하여 CO를 형성하는데, 이것은 강 조성물로부터 인출된다. 본 발명자들은 산소와 탄소의 반응이 충분한 교반 작용을 제공하고 아르곤 교반은 필요치 않을 수도 있다는 것을 발견하였다. 650 밀리바 미만의 진공레벨이 탈탄 과정 중에 사용된다. 상기 진공 레벨은 탈탄 과정 중에 약 1 내지 650 밀리바의 범위일 수 있고, 그리고 350 내지 550 밀리바 또는 530 밀리바 미만일 수 있다.
본 방법의 실시예에 있어서, 상기 VTD에서의 탈탄 후, 탈산(deoxidization)을 위한 강 조성물에 대한 알루미늄의 첨가가 행해진다. 석회, 알루미늄, 칼슘 알루미네이트, 고토석회(dolomitic lime), 페로실리코망간(FeSiMn), 및 다른 플럭스들의 바람직한 조합물들이 또한 첨가되어 탈황 슬래그를 형성한다. 첨가물들은 공정에서 바람직한 시간에 압력 균등화 호퍼(pressure equalization hopper)를 통해 레이들에 있는 강 조성물에 첨가된다. 진공하에서 알루미늄의 첨가는 반응성이다. 알루미늄의 첨가 전의 진공 레벨은 약 530 내지 1000 밀리바 사이로 조절될 수 있다.
강 조성물의 탈산 및 슬래그 형성을 위한 탈탄 시간 및 바람직한 첨가물들은 소정의 프로세스 모델(process model)을 사용해 결정될 수 있다. VTD에서의 탈탄 및 탈산 과정들은 슬래그의 화학작용에 영향을 미치기 때문에 상기 프로세스 모델은 VTD에서의 슬래그 화학작용을 조절하기 위해 사용될 수 있다.
VTD에서의 강 조성물 및 슬래그 조성물에 대해 측정된 측정치들과 그리고 탭핑 후에 기록된 강 조성물의 측정치들은 '프로세스 모델' 또는 '첨가 모델(Addition Model)'로 제공될 수 있다. 상기 첨가 모델은 측정치들 또는 입력 데이터를 분석하고 그 입력 데이터를 원하는 값들 또는 소정의 값들과 비교하기 위해 사용될 수 있는 하나의 알고리즘이다. 상기 입력 데이터와 원하는 또는 소정의 값들 사이의 차이에 기초하여, 상기 첨가 모델 알고리즘은 원하는 수준으로의 질소와 황의 제거를 촉진하기 위하여 어떤 합금들 및 플럭스들이 강 조성물에 첨가될 것인지 그리고 그들의 양을 결정할 수 있다.
상기한 '첨가 모델'은 황화물 용량의 견지에서 양호한 슬래그 조성물을 생성하기 위해 광학 염기도(optical basicity) 개념을 사용할 수도 있다. 상기 광학 염기도 개념은 Sosinsky, D. J. 및 Sommerville, I. D.의 "The Composition and Temperature Dependence of the Sulfide Capacity of Metallurgical Slags, Met. Trans. B, vol. 17B, 1986, pp. 331-337"에 기술되어 있다. 부가적으로 상기 첨가 모델은 원하는 조성물을 만들기 위한 합금과 플럭스 첨가물들의 저비용의 조합물을 사용한다. 상기 첨가 모델은 유체의 염기성 슬래그 및 탈산된 강 조성물에 원하는 강-슬래그 혼합 품질을 제공할 수 있다.
본 방법의 실시예에 있어서 상기 첨가 모델은 탈탄 시간을 결정하기 위해, VTD에서 초기 교반 후 강 조성물에서의 산소 및 탄소의 양과 탈탄 시간의 상관관계를 보여주는 실험적 데이터에 기초한 알고리즘을 사용할 수 있다. 상기 첨가 모델은 탈탄 과정 후 첨가될 알루미늄의 양을 결정하기 위해, VTD에서 초기 교반 후에 강 조성물에서의 산소의 양을 이용할 수 있다. 상기 알루미늄의 양과 산소의 양에 입각하여 상기 첨가 모델 추정(Addition Model projection) 방법은 탈황 슬래그를 형성하기 위해 바람직한 플럭스 첨가물들을 결정한다.
상기 첨가 모델 알고리즘은 강 조성물에 선택된 합금들 및 플럭스들의 결정된 양을 자동적으로 첨가할 수 있는 컨트롤러에 상기 결정된 양들을 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 VTD는 강 조성물에 합금들 및 플럭스들을 제공하기 위해 배치된 네 개의 용기(bin)들을 구비할 수 있다. 상기 네 개의 용기들은 원하는 강 조성물 및 슬래그 조성물에 따라서 석회, 알루미늄, 칼슘 알루미늄 및 고토석회 또는 페로실리코망간을 함유할 수 있다. 상기 컨트롤러는 결정된 양에 상응하는 선택된 합금 또는 플럭스 첨가물들의 측정된 양을 강 조성물에 제공하기 위해 각 용기를 독립적으로 활성화하는 것이 가능하도록 되어 있다. 필요한 합금 및 플럭스 첨가물의 중량을 잰 후, 이들은 본 공정에서 원하는 시간에 압력 균등화 호퍼를 통해 레이들에 있는 강 조성물에 첨가된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 원하는 첨가물들이 호퍼로부터 공급될 때 탱크 뚜껑은 그것의 작동 위치로 배치된다. 다공성 플러그들이 개방(턴온)되어 탱크 배출이 시작된다. VTD에서의 전체적인 사이클 시간은 약 35분일 수 있다.
탈탄 및 탈산 과정 후에 질소 제거를 위해 1 내지 2.5 밀리바의 진공 레벨이 달성될 수 있다.
대안으로서 또는 부가적으로, 탈황 과정 후에 질소 제거를 위해 1 내지 2.5 밀리바의 진공 레벨이 달성될 수 있다. 1 내지 2.5 밀리바로의 펌프의 다운 시간은 탱크의 열 이력(thermal history)에 부분적으로 의존하면서 전형적으로 7분 미만이다. 탈황 및 질소 제거를 완료하는 시간은 대략 20분일 수 있다.
종래의 공정에 있어서 상기 첨가 모델은 단지 황과 질소만을 제거할 수 있는 조건들을 생성하기 위해 주로 프로그램되었다. 종래의 공정에서 강 조성물은 약 1645℃의 높은 투입 레이들 온도로써 부분적으로, 어떤 히트(heat)들에서는 약 6.6ppm로, 탈산되었다. 탭핑 후에 VTD로의 이송중에 약간의 탈황작용이 발생하였기 때문에 VTD로의 투입 강 조성물에 있어서의 황 성분의 분포는 불규칙하였다. 도 2는 종래의 공정에서 VTD에 대한 투입 황의 분포를 나타내고 있다. VTD로 투입되는 평균적인 탄소, 질소 및 황 농도들은 아래의 표 1에 나타나 있다.
종래의 공정에서의 VTD로 투입된 탄소, 질소 및 황의 평균 농도
성분 농도(중량%)
탄소 0.022
질소 0.0072
황 0.016
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 종래의 공정에 있어서, 강 조성물의 탄소 농도는 전기로에서 직접적으로 0.035% 미만의 탄소와 같은 원하는 범위 내이었다. 전술한 바와 같이, 이것은 강 조성물에서 낮은 탄소량을 뒤집지 않을 VTD에서의 강 조성물에 대한 합금 및 플럭스 첨가물들의 선택을 필요로 하였다.
종래의 공정에서의 평균 VTD 투입 슬래그 조성물(wt%)
CaO SiO2 Al2O3 MgO FeO+MnO
57.8 5.6 28.4 7.7 0.5
본 방법의 실시예에 의하면, 강 조성물에서의 산소 및 그 온도가 투입된 강 조성물에서 VTD에서 측정되며 그리고 VTD 사이클 후에 다시 한번 측정된다. 슬래그 및 강 샘플들이 화학적 분석을 위해 탈기 사이클 후에 또한 수득된다. 탈기 과정 후에 강 조성물의 목표하는 탄소 및 황 성분은 약 0.015% 및 약 0.0010%일 수 있다. 상기 VTD로 투입되는 강 조성물의 탄소, 질소 및 황 평균 농도가 하기 표 3에 나타나 있다.
본 발명의 방법에 대해 VTD로 투입되는 탄소, 질소 및 황의 평균 농도
성분 농도(중량%)
탄소 0.035
질소 0.0069
황 0.036
일단 탈기 사이클이 본 발명의 방법의 실시예에서 완료되면, 다공성 플러그들이 차단(턴오프)되고 VTD는 대기압으로 복귀되어 뚜껑이 개방된다. 이때 강 조성물과 슬래그 조성물의 샘플이 수득되어 강 조성물의 온도와 산소가 측정된다. 레이들에 있는 강 조성물은 그 다음에 오버헤드형 크레인을 경유해 레이들 야금로(Ladle Metallurgical Furnace: LMF)에 이송되어 후속하여 원하는 캐스팅 온도로의 열처리와 합금처리를 수행하게 된다.
이러한 기술은 또한 IF강(interstitial-free steel)을 제조하기 위해 사용될 수도 있다. 상기 IF강은 0.01% 미만의 탄소 레벨을 가질 수 있고 또한 0.005% 미만의 탄소 레벨을 가질 수 있다.
본 발명의 방법에 따른 실시예의 효율성을 결정하기 위해 종래의 공정을 사용해 준비된 500 히트들로부터 기록된 종래의 데이터가 본 발명에 개시된 방법에 따른 실시예를 이용하여 준비된 500 히트들의 2개월간의 시험 생산으로부터 얻은 데이터와 비교되었다. 상기 데이터는 탭핑 과정에서 강 조성물에서의 산소, 탄소, 황의 양, 캡핑 과정에서 강 조성물의 온도, 그리고 전기로(EAF) 슬래그 조성물에서의 FeO의 양을 포함하는 측정치들을 포함하였다. 종래의 공정과 본 발명의 방법 사이의 강 조성물의 탭핑 산소 성분에 대한 비교가 도 3에 도시된다. 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 방법에 따른 실시예는 종래의 공정보다 더 낮은 산소 성분을 제공하였다. 출강된 평균 산소는 비교 대상의 종래의 공정에서는 1398ppm이었으나 본 발명에 따른 방법에 의해 962ppm으로 감소하였다.
노의 슬래그 조성물의 FeO 성분에 대한 더 낮은 출강 산소 성분의 효과는 도 4에 도시된다. 슬래그 조성물의 FeO 성분은 종래의 방법을 사용하면 38.6%이었으나 본 발명의 방법을 사용하면 27.7%로 감소하였다.
도 5에는 탭 온도(종래의 공정 및 본 발명의 방법)가 도시된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 평균적인 탭 온도는 1708℃에서 1724℃로 다소 증가하였다. VTD에서의 부가적인 탈탄 과정은 동일한 VTD 출구 온도를 제공하기 위해서는 약간 더 높은 탭 온도를 필요로 하였다.
도 6은 레이들로부터 수득한 샘플로부터 탭핑 후에 직접 측정된 것과 같은 강 조성물의 탄소 성분에 대한 더 낮은 탭 산소 레벨들의 효과를 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 강 조성물의 감소된 탭 산소 성분과 연관된 탄소 성분은 0.022%에서 0.035%로 증가하였다. 이것은 하기의 반응식을 따르는 것이다.
[C] + [O] = ( CO ) gas (1)
여기서, [C], [O] 및 (CO)gas 는 용해된 탄소, 용해된 산소 및 일산화탄소를 각각 나타낸다. 상기 반응식 (1)로부터 강 조성물의 더 낮은 용해 산소 성분은 일정한 CO 부분압에서 더 높은 용해 탄소 성분으로 귀착됨을 알 수 있다.
종래의 공정의 VTD로 투입될 때의 강 조성물의 황 성분은 도 7에서 본 발명의 방법에 따른 실시예에 비교된다. 도 7은 VTD로 투입될 때의 강 조성물의 황 레벨이 0.016%에서 0.036%로 평균적으로 증가하였음을 나타낸다. 탭핑 과정 후에는 어떤 황도 슬래그로 제거되지 않았기 때문에 황 분포는 더 규칙적이 되었다. 본 발명의 방법은 탭핑 후 강 조성물에서 탈산 과정을 행하는 것이 아니라 개방 탭핑(tapping open) 과정을 제공하고, VTD에서 강 조성물에서 탈탄 과정을 수행한다. 이러한 조건하에서 탭핑 과정에서의 탈황은 황의 제거가 하기의 반응식에 의해 수행되기 때문에 일반적으로 불가능하다.
[S] + ( O 2 - ) = ( S 2 - ) + [O] (2)
여기서, [S] 및 [O]는 강 조성물에서의 용해된 황 및 산소 성분을 각각 나타내고, 반면에 (O2 -) 및 (S2 -)는 슬래그에서의 산소 및 황 이온들을 나타낸다. 강 조성물에서의 낮은 용해 산소 성분과 슬래그 조성물에서의 산소 이온의 높은 농도는 상기 반응식 (1)을 오른쪽으로 진행토록 하여 강 조성물에서 탈황을 한다. 강 조성물의 탈산은 탈황작용을 돕는 낮은 용해 산소 성분으로 귀착된다. 그러나 본 방법에 의해 제조되는 강 조성물은 탭핑 동안에 탈산작용이 이루어지지 않고 따라서 탈황작용은 시작되지 않는다. 부가적으로 높은 슬래그 염기성은 슬래그 조성물에서 높은 산소 이온농도를 가능하게 하는데, 이것은 또한 플럭스 첨가물들이 강 조성물로 혼합되지 않기 때문에 본 방법의 실시예에서는 존재하지 않는다. 그러므로 본발명에 따른 실시예로써 VTD에 들어가는 강 조성물의 황 레벨은 종래의 공정에 의해 제조된 강 조성물에 비교하여 두 배 이상 높다. 하기 표 4는 종래의 공정과 본 발명의 방법에 의한 강 조성물에서의 평균적인 출강 탄소, 황, 산소 및 온도 수치들의 요약이다.
선택된 탭 변수 평균 수치들의 요약
탭 C% 투입 VTD S% 탭 산소 ppm 탭 온도 ℃
종래의 공정 0.022 0.016 1398 1708
본 발명의 방법 0.035 0.036 962 1724
본 발명의 방법에 따른 실시예의 진공탱크 탈기장치로 들어오는 슬래그 조성물과 강 조성물은 종래의 공정과는 아주 상이하다. 본 VTD 공정은 저탄소, 저황 강철 제품을 제조한다. 본 발명의 첨가 모델은 0.015% 탄소 밑으로 투입 강 조성물을 탈탄하기 위해 필요로 하는 시간을 계산하도록 개발되었다. 탈탄 시간은 탭 탄소의 함수로서 변화하지만, 그 탈탄 시간은 약 2 내지 5분 사이의 범위에 존재한다. 또한, 상기 첨가 모델은 탄소가 제거된 후에 3ppm 미만의 산소와 같은 원하는 양으로 강 조성물을 탈산하기 위해 필요한 알루미늄 및 페로실리코망간의 양을 계산한다. 상기 모델은 또한 탈황을 위해 결과적인 탈산 처리된 강과 슬래그 조성물들과 결합할 석회 및 칼슘 알루미네이트의 양을 계산한다. 상기 첨가 모델은 VTD에서 측정된 투입 산소 레벨을 이용한다.
표 5에는 최종적인 VTD 슬래그들(종래의 및 새로운 공정)의 평균 화학적 조성물들이 요약되어 있다.
평균적 최종 VTD 슬래그 조성물
CaO SiO2 Al2O3 MgO FeO+MnO
종래의 공정 60.5 6.0 25.2 7.7 0.6
본 발명 방법 60.4 7.1 23.5 8.3 0.7
상기 표 5는 본 발명의 실시예와 종래의 공정에서부터의 최종적인 슬래그 조성물이 현저하게 유사하다는 것을 보여준다. 이것은 본 발명의 방법에 의해 제조된 강 조성물에 존재하는 강의 황 레벨들이 이전의 공정 경로를 통해 획득된 것들과 일치해야 한다는 것을 나타낸다. 황 분포(Ls) 는 하기의 식에 의해 정의되며, 본 방법과 종래의 공정 모두에 대해 계산될 수 있다.
L s = ( wt % S) slag / [ wt % S] steel (3)
종래의 공정에 대한 Ls는 2100이었고, 반면에 본 발명의 방법에 따른 실시예에 대해서는 1975이었다. 이들은 황 분포에 대해서는 현저하게 높은 값들인데, 강 조성물에 있어 낮은 황 레벨을 제거하고 낮게 유지하기 위한 최종적인 슬래그 조성물의 효율성을 명확히 설명하고 있다. 전술한 Sosinsky, D. J. 및 Sommerville, I. D.의 "The Composition and Temperature Dependence of the Sulfide Capacity of Metallurgical Slags, Met. Trans. B, vol. 17B, 1986, pp. 331-337"에 기술되어 있듯이, 평형 황 분포는 슬래그-금속 시스템의 산소 전위(potential)가 알려져 있거나 또는 탈산 평형(deoxidation equilibrium)으로부터 계산될 수 있을 경우 계산이 가능하다. 상기 수식 (3)은 슬래그의 광학 염기도 및 온도의 견지에서 평형 황 분포율을 표현한다.
Log L s = (21920 - 54640∧) / T + 43.6∧ - 23.9 - log [ a 0 ] (4)
여기서 ∧는 슬래그 조성물의 광학 염기도이고, T는 켈빈 온도값이며, a 0 는 강 조성물의 산소의 활동도(activity)이다. 상기 계산된 평형 황 분포율은 아래의 표 6의 측정치들과 비교된다.
측정된 및 계산된 평형 황 분포
측정된 L s 계산된 평형 L s
종래의 공정 2100 2476
본 발명의 방법 1975 2569
상기 표 6은 종래의 공정과 본 방법에 따른 실시예에 대한 황 분포가 매우 유사하며 양자 모두 계산된 대로 평형상태에 접근한다는 것을 보여준다. 계산된 평형값에 접근하기 위한 능력은 두 개의 다공 플러그가 장착된 진공탱크 탈기장치(VTD)에서 혼합되는 바람직한 슬래그/강 조성물들을 나타낸다.
도 8 및 도 9는 종래의 공정과 본 발명의 방법에 따른 실시예에 대한 탈기(degas) 사이클 후의 칸소 및 황을 각각 보여주고 있다. 도 8에서는 탄소 분포가 변화하였고 평균 탄소가 0.0245% (종래의 공정)에서 0.0195% (본 발명)로 감소하였음이 명백하다. 본 발명에 개시된 방법에 있어서 탄소량은 상기 첨가 모델에 의해 계산된 것보다는 약간 더 높다. 본 첨가 모델은 0.015% 탄소를 생산하기 위해 필요한 탈탄 시간의 양을 계산한다. 최종적인 황 분포는 도 9에 도시된 바와 같이 현저하게 변화되지는 않았다.
상기 결과들은 저탄소 및 저황 강 조성물들이 본 발명에 개시된 방법을 사용해 일상적으로 생산될 수 있음을 보여준다. VTD에서 탈탄 과정을 행함으로써 본 방법은 고품질의 저잔류(low residual) 등급 강의 생산을 제공하며, 그리고 현저하게 감소된 노 내화물 및 합금 비용을 갖는다. 비용의 절감액은 톤당 약 미화 20불정도가 될 것이다. 이러한 방법을 사용해 시제품 생산이 약 8개월 동안 연장될 수 있었다.
이상 본 발명은 첨부한 도면들 및 전술한 설명에서 상세히 예시되고 기술되었지만, 이들은 단지 예시적인 것으로 간주되어야 할 것이고 그 성격에 있어 제한적인 것이 아니며, 단지 바람직한 실시예들이 예시되고 기술되었는바, 본 발명은 그의 개념의 영역 내에 들어가는 모든 변경 및 변형들도 보호되어야 함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (30)

  1. 하기 과정들을 포함하는, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법:
    (a) 진공탱크 탈기장치에서 탈황을 위해 필요한 탭핑 온도로 제강용 노에 1 히트(heat)의 용강 조성물을 준비하는 과정,
    (b) 600 내지 1120ppm 범위의 산소 레벨을 갖는 상기 용강 조성물을 레이들로 개방 탭핑하는 과정,
    (c) 상기 레이들에 있는 용강 조성물 위에 슬래그 커버를 형성하도록 슬래그 형성 화합물을 레이들로 제공하는 과정,
    (d) 상기 레이들에 있는 상기 용강 조성물을 진공탱크 탈기장치에 이송하는 과정,
    (e) 용강 조성물 내의 원하는 탄소 함량과 상관관계를 보이는 용강 조성물 내의 산소 레벨을 갖도록, 650 밀리바 미만으로 진공압을 인출함으로써 상기 진공탱크 탈기장치에서 용강 조성물을 탈탄하는 과정,
    (f) 탈탄 과정 후, 하나 또는 다수의 탈산제(deoxidizer)를 용강 조성물에 첨가하고 상기 용강 조성물을 환원하는 과정,
    (g) 환원 과정 후, 하나 또는 다수의 플럭스 화합물을 첨가하여 상기 용강 조성물을 탈황하는 과정, 그리고
    (h) 상기 용강 조성물을 캐스팅함으로써 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 형성하는 과정.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탭핑 과정 중의 강 조성물에서의 탄소 함량은 0.02 내지 0.05중량%인 것을 특징으로 하는, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 1 히트의 용강 조성물을 준비하는 과정은 전기로(electric arc furnace)에서 수행되는 것인, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탈탄 과정은 1 내지 650 밀리바의 진공 레벨에서 이루어지는 것인, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 탈탄 과정은 350 내지 550 밀리바의 진공 레벨에서 이루어지는 것인, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 하나 또는 다수의 탈산제를 첨가하는 과정은 530 내지 1000 밀리바의 진공 레벨에서 원하는 양의 알루미늄을 첨가하는 과정을 포함하는 것인, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 탈황 과정 후에, 질소 제거를 위해 1 내지 2.5 밀리바 범위의 진공압을 인출하는 과정을 더 포함하는, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하나 또는 다수의 플럭스 화합물을 첨가하는 과정은 석회, 알루미늄, 알루미늄산칼슘, 고토석회(dolomitic lime), 및 페로실리콘망간으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 또는 다수의 화합물을 첨가하는 과정을 포함하는 것인, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 탭핑 과정 중 상기 강 조성물에서의 황의 함량은 0.02 내지 0.06 중량% 인, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탈탄 과정 전에,
    (ⅰ) 진공탱크 탈기장치에서 상기 레이들에 있는 용강 조성물을 교반하는 과정,
    (ⅱ) 상기 용강 조성물의 탄소 함량, 산소 함량, 그리고 용강 조성물의 온도를 측정하고 기록하는 과정,
    (ⅲ) 상기 강 조성물에서 원하는 탄소 함량에 도달하기 위한, 탈탄 시간과 상기 강 조성물에서의 산소 및 탄소 함량의 상관관계를 보여주는 프로세스 모델을 제공하는 과정, 그리고
    (ⅳ) 상기 강 조성물에서의 산소 및 탄소의 측정된 함량에 기초하여 상기 프로세스 모델에 의해 탈탄 시간을 결정하는 과정을 더 포함하는, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 탈탄 과정 전에,
    (ⅰ) 진공탱크 탈기장치에서 상기 레이들에 있는 용강 조성물을 교반하는 과정,
    (ⅱ) 상기 용강 조성물의 탄소 함량, 산소 함량, 그리고 용강 조성물의 온도를 측정하고 기록하는 과정,
    (ⅲ) 상기 강 조성물을 환원시키기 위해 필요한 환원 첨가제의 양과 강 조성물에 있는 산소 및 탄소의 함량의 상관관계를 보여주는 프로세스 모델을 제공하는 과정, 그리고
    (ⅳ) 상기 강 조성물에서의 산소 및 탄소의 측정된 함량에 기초하여 상기 프로세스 모델에 의해 상기 강 조성물에 대한 환원 첨가제의 양을 결정하는 과정을 더 포함하는, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  12. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 탈탄 과정 전에,
    (ⅰ) 진공탱크 탈기장치에서 상기 레이들에 있는 용강 조성물을 교반하는 과정,
    (ⅱ) 상기 용강 조성물의 탄소 함량, 산소 함량, 그리고 용강 조성물의 온도를 측정하고 기록하는 과정,
    (ⅲ) 상기 강 조성물을 탈황시키기 위한 플럭스 성분의 양과 강 조성물에서의 산소 및 탄소 함량의 상관관계를 보여주고, 또한 상기 플럭스 성분의 가격에 기초하여 하나 또는 다수의 플럭스 성분들을 선택할 수 있도록 하는 프로세스 모델을 제공하는 과정, 그리고
    (ⅳ) 상기 강 조성물에서의 산소 및 탄소의 측정된 양에 기초하여 플럭스 성분들의 선택 및 그것들의 양을 상기 프로세스 모델에 의해 결정하는 과정을 더 포함하는, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 개방 탭핑 과정은 1600℃ 내지 1650℃의 온도에서 수행되는 것인, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 개방 탭핑 과정은 1650℃ 내지 1700℃의 온도에서 수행되는 것인, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 개방 탭핑 과정은 1700℃ 내지 1750℃의 온도에서 수행되는 것인, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
  16. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    20 내지 70ppm의 레벨로 그리고 적어도 70ppm의 전체 산소 성분으로 용강 조성물에 자유산소를 첨가하는 과정을 (g) 과정과 (h) 과정 사이에 수행하는 것인, 0.035중량% 미만의 저탄소 함량을 갖는 강을 제조하는 방법.
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