KR101735001B1 - 극저류강의 탈황 방법 - Google Patents

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Abstract

극저류강의 탈황 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 극저류강의 탈황 방법에 따르면, 용강을 전로 또는 전기로에서 레이들로 출강시, 생석회(CaO)를 포함하는 용강 탈황제를 5 내지 7Kg/용강-톤(t) 및 알루미늄(Al)을 포함하는 슬래그 탈산제를 상기 용강 탈황제 전체 중량에 대하여 1/3이하로 투입하여 버블링(bubbling)하는 1차 탈황 단계, 1차 탈황된 상기 용강의 성분을 분석하는 단계 및 상기 레이들 내 상기 용강의 황(S) 함량과 목표 용강의 황(S) 함량 사이의 차이를 산정하여, 황(S) 함량 10ppm당 60 내지 100Kg의 상기 슬래그 탈산제를 재투입하고, 상기 용강에 투입된 상기 슬래그 탈산제의 총량에 대하여 상기 용강에 투입된 상기 용강 탈황제의 총량이 2.8 내지 3.5배가 되도록 상기 용강에 상기 용강 탈황제를 재투입하여 버블링하는 2차 탈황 단계를 포함한다.

Description

극저류강의 탈황 방법{METHOD OF DESULFURIZING ULTRA LOW SULFUR STEEL}
본 발명은 극저류강의 탈황 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전로 출강시 그리고 LF 정련시, 용강에 투입되는 생석회 및 알루미늄의 양을 제어하여, 작업자의 실수에 의한 탈황 불량 및 품질 불량을 방지하여 제품의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 극저류강의 탈황 방법에 관한 것이다.
최근, 철강 제품에 대한 고품질화로의 요구가 높아지고 있으며, 그에 따라, 강 중에 포함되는 황(S)의 저감이 중요한 과제가 되고 있다. 철강 제품에 포함되는 황(S)는 그 대부분이 철광석이나 코크스에 유래하는 것이기 때문에, 고로에서 나온 용선중에는 다량의 황(S)가 포함되어 있다. 따라서, 고로 이후의 공정에 있어서, 용선 중 혹은 용강 중의 황(S)를 저감하는 탈황처리가 실행되고 있다.
일반적으로 용강중의 황(S) 농도가 0.005중량% 이하의 강종을 저류강이라고 한다. 상기 탈황 처리를 실행하는 프로세스로서는 통상 크게 구별하면, 용선 예비 처리 프로세스와 2차 정련 프로세스가 있고, 일반적으로 최종 제품에 포함되는 황(S) 농도가 0.003중량％ 이하의 저황강이나 0.002중량％ 이하의 극저황강의 경우에는 상기 용선 예비 처리 프로세스와 2차 정련 프로세스가 병용되고, 황(S) 농도가 0.003중량％를 넘는 보통 강의 경우에는 전자의 용선 예비 처리 프로세스 만으로 탈황 처리되는 경우가 많다.
일반적으로 용강에서의 황(S) 성분은 용선 예비 처리에서 1차적인 용선 탈황을 실시하여 일정한 황성분을 제거한 채(0.010 내지 0.015중량%) 전로에 장입, 취련 후 용강을 출강한다.
특히, 상기 2차 정련에서의 탈황처리에서는 탈황제로서, 생석회(CaO)를 주성분으로 하는 것이 널리 이용되고 있으며, 이 경우의 탈황 반응은 하기 식에 나타나는 반응식에 의거하여 진행된다.
3CaO + [3S] + 2Al --> (3CaS) + (Al2O3)
여기서, [S]는 용강 중의 황, (S)는 슬래그 중의 황을 의미한다.
종래에는, 상기 전로로부터 출강한 용강을 BAP(BUBBLING AND POWDER INJECTION, 이하 BAP라 함)장에서 합금철 및 부원료(생석회, 알루미늄 등) 투입 후, 1차적인 용강 탈황을 실시한다. 그러나, 상기 BAP장에서 탈황 작업시 다음과 같은 문제점이 있었다.
상기 BAP장에서 1차적으로 아르곤 가스를 통한 버블링(bubbling)을 실시하여 용강 중 유해한 황(S) 성분의 제거를 시도하나, 과다한 생석회(2,000 내지 2,200kg)의 투입으로 생석회와 알루미늄 간의 비율이 3.6 내지 4.0배가 되어 슬래그 중 CaO/Al2O3 비율이 1.7 내지 2.0 되어 고융점 슬래그가 형성되어 용강과 슬래그간의 계면반응이 일어나지 않아 탈황이 이루어지지 않고, 다량의 합금철 및 부원료가 투입되므로서 빠른시간 내에 용강 속으로 용해가 되지 않아 미용해 덩어리가 자주 발생하는 문제가 있었다.
이후, 상기 용강을 LF(ladle furnace)로 이송하여 LF에서 용강 정련 작업시, 다음과 같은 추가적인 문제점이 있었다.
LF 도착할 때 탕면이 응고(고융점 슬래그로 인한 슬래그가 고체상태) 또는 미용해 생석회가 많고, 미용해 덩어리로 인해 LF 승온 작업시 전극봉 절손의 우려가 있으며, 다량의 생석회가 투입되어 LF 도착 온도가 낮아져 승온량이 많아지는 문제와 생석회와 알루미늄의 조성비 불량으로 용강과 슬래그간 계면반응 불량, 생석회 재화가 지연되는 문제가 있었고, 이후 2차 용강 탈황 작업시 상기 BAP장에서의 성분을 참고로 하여 용강 중 황의 함량을 확인하고, 황의 함량에 따른 일률적인 생석회를 추가 투입하므로서 슬래그 상태를 더욱 더 악화시켜 탈황작업의 불량으로 2차, 3차 추가적인 탈황작업을 진행해야 하는 문제점이 있었다.
또한, LF에서 용강 탈황 작업시 슬래그 층의 산소와 생석회에 함유된 산소를 제거하기 위한 알루미늄(Al) 투입량 기준이 정립되지 않아 슬래그의 탈산력 부족으로 2차, 3차 탈산 및 탈황 작업으로 인한 LF 처리시간 지연, 추가적인 알루미늄(Al) 투입으로 용강 내 개재물 분리 부상 기회가 적어 알루미나성 개재물 제어가 불량하여 연주 주조작업시 침지노즐에 알루미나성 개재물이 부착되어 노즐막힘의 우려와 탈황불량으로 후공정에서 주조시 주편에 FeS가 형성되어 열간상태에서의 취성이 생겨 크랙 및 생산이 중단 되는 경우가 간헐적으로 발생하였다.
마지막으로 LF에서 용강 탈황 작업시 항시 일정한 패턴으로 버블링(BUBBLING) 작업을 실시하므로 한번에 완전한 탈황작업이 이루어지지 못하고, 지속적인 버블링으로 인해 처리시간 지연, 용강온도 하락으로 용강의 온도를 올리기 위한 전극봉 승온 작업 시간이 길어지고, 상취 및 저취로 버블링을 장시간 실시하므로 레이들 연와 용손량 증가, 레이들 내 PP(POROUS PLUG, 이하 PP라함) 수명저하, 상취 랜스 수명 저하로 인한 원가 상승 등 버블링 패턴의 정립이 되지 않았고, 이 모든 문제는 작업자의 기능도에 따라 현저히 품질 및 생산이 달라지는 문제점이 있다.
한국 공개특허문헌 제10-2014-0017021호
본 발명의 실시예들은 전로 출강시 그리고 LF 정련시, 용강에 투입되는 생석회 및 알루미늄의 양을 제어하여, 작업자의 실수에 의한 탈황 불량 및 품질 불량을 방지하여 제품의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 극저류강의 탈황 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 극저류강의 탈황 방법에 따르면, 용강을 전로 또는 전기로에서 레이들로 출강시, 생석회(CaO)를 포함하는 용강 탈황제를 5 내지 7Kg/용강-톤(t) 및 알루미늄(Al)을 포함하는 슬래그 탈산제를 상기 용강 탈황제 전체 중량에 대하여 1/3이하로 투입하여 버블링(bubbling)하는 1차 탈황 단계, 1차 탈황된 상기 용강의 성분을 분석하는 단계 및 상기 레이들 내 상기 용강의 황(S) 함량과 목표 용강의 황(S) 함량 사이의 차이를 산정하여, 황(S) 함량 10ppm당 60 내지 100Kg의 상기 슬래그 탈산제를 재투입하고, 상기 용강에 투입된 상기 슬래그 탈산제의 총량에 대하여 상기 용강에 투입된 상기 용강 탈황제의 총량이 2.8 내지 3.5배가 되도록 상기 용강에 상기 용강 탈황제를 재투입하여 버블링하는 2차 탈황 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 레이들 내 슬래그 중 CaO/Al2O3 비율이 1.3 내지 1.6의 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 저취로 아르곤 가스를 150Nm3/H 이상의 유량 및 18 내지 21bar의 압력, 상취로 아르곤 가스를 40Nm3/H 이상의 유량 및 6 내지 8bar의 압력으로 수행하며, 상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 2 내지 4분 동안 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 저취로 아르곤 가스를 150Nm3/H 이상의 유량 및 18 내지 21bar의 압력으로 수행하며, 상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 5 내지 7분 동안 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 저취로 아르곤 가스를 60Nm3/H 이상의 유량 및 8 내지 10bar의 압력, 상취로 아르곤 가스를 40Nm3/H 이상의 유량 및 6 내지 8bar의 압력으로 수행하며, 상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 5 내지 7분 동안 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 저취로 아르곤 가스를 60Nm3/H 이상의 유량 및 8 내지 10bar의 압력으로 수행하며, 상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 10분 이상 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 탈황 단계 이후, 상기 용강의 황(S) 함량은 20ppm 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 탈황 단계 이후, 칼슘-실리콘 와이어를 1 내지 2kg/용강-톤(t)을 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 전로 출강시 그리고 LF 정련시, 용강에 투입되는 생석회 및 알루미늄의 양을 제어하며, 이에 따라 전로 출강시 투입되는 생석회의 양을 감소시켜 BAP장에서 탈황에 유리한 슬래그를 조성할 수 있으며, 전로 출강 중의 온도 강하를 방지할 수 있어 LF 도착 온도를 향상시키고 미용해 덩어리를 감소시켜 LF 승온시 전극봉의 절손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 용강 중 황의 함량이 작업자의 기능도에 따라 성분이 불균일하던 것을 균일하게 제어할 수 있어 고품질의 제품 생산이 가능하고, 작업자의 실수에 의한 탈황 불량 및 품질 불량을 방지하여 제품의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 제강 공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 종래의 전로 및 LF에서의 탈황 과정을 설명하기 위한 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 및 LF에서의 탈황 과정을 설명하기 위한 공정도이다.
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 일반적인 제강 공정을 설명하기 위한 순서도이다. 도 2는 종래의 전로 및 LF에서의 탈황 과정을 설명하기 위한 공정도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 및 LF에서의 탈황 과정을 설명하기 위한 공정도이다.
도 1을 참조하면, 제강 공정에 따르면, 원료 단계(1)에서 원료를 가공하며, 이를 고로(2)로 이동시켜 용선을 제조하며, 이후 용선의 예비 처리(3)를 거쳐 장입 레이들(charging ladle)을 거쳐 전로(4)로 이송되며, 전로(4)에서 고철과 용선을 장입하고 산소를 공급하여 용선 중 5대 불순물(C, Si, Mn, P, Ti)을 제거하는 전로 정련을 수행한다. 이후, 2차 정련(5)을 거쳐 추가적인 성분 제어를 한 후, 턴디쉬(6)를 거쳐 연속 주조(7)를 통하여 슬라브를 제조한 후, 압연/도금(8)을 거쳐 제품을 완성한다.
도 2를 참조하면, 상기 전로로부터 용강을 출강(S10)하며, 상기 전로로부터 출강한 용강에 합금철 및 부원료(생석회, 알루미늄 등) 투입하여 BAP(BUBBLING AND POWDER INJECTION, 이하 BAP라 함)장에서 용강의 1차 탈황(S20)을 실시한다.
이때 상기 용강을 전로로부터 BAP장으로 이송하는 과정 중에 합금철, 생석회, 알루미늄을 투입(S21)한 후, BAP장에서 버블링을 실시한다. 일반적으로 투입되는 생석회/알루미늄의 비율은 3.6~4.0으로 투입된다.
BAP장에서 1차적인 버블링을 실시하여 용강 중 유해한 황 성분의 제거를 시도하나, 과다한 생석회(2,000 내지 2,200Kg)의 투입으로 생석회/알루미늄의 비율이 3.6~4.0배가 되어 슬래그 중 CaO/Al2O3 비율이 1.7~2.0 되어 고융점 슬래그가 형성되어 용강과 슬래그간의 계면반응이 일어나지 않아 탈황이 이루어지지 않고, 다량의 합금철 및 부원료가 투입되므로서 빠른 시간 내에 용강 속으로 용해가 되지 않아 미용해 덩어리가 자주 발생하는 문제가 있었다.
이후, BAP장 내의 용강 시료를 채취 및 이의 성분을 분석(S22)하며, 2차 정련(LF)을 개시(S30)하는데, 상기 분석된 성분에 따라 합금철, 생석회, 알루미늄의 투입량(S35)이 결정된다.
이후, 2차 정련에서 용강 정련 작업시 다음과 같은 추가적인 문제점이 있었다. LF에 도착할 때 탕면이 응고(고융점 슬래그로 인하여 슬래그가 고체상태이므로 유동성 저하됨) 또는 미용해 생석회가 많고, 미용해 덩어리로 인해 LF 승온 작업시 전극봉의 절손의 우려가 있으며, 다량의 생석회가 투입되어 LF 도착 온도가 낮아져 승온량이 많아지는 문제와 생석회와 알루미늄의 조성비 불량으로 용강과 슬래그간 계면반응 불량, 생석회 재화가 지연되는 문제가 있었다.
또한, 탈황 작업시 BAP장에서의 성분을 참고로 하여 용강 중 황의 함유 량을 확인하고, 황의 함유량에 따른 일률적인 생석회를 추가 투입하는데, 이때, 일반적으로 상기 용강 시료의 황(S) 성분 함량에 따른 일률적인 생석회 투입이 이루어진다. 예를 들어, 황(S) 함량이 약 0.040중량% 이상이면 생석회 100Kg 투입하며, 황(S) 함량이 약 0.045중량% ~ 0.050중량% 이면 생석회 400Kg 투입하며, 황(S) 함량이 약 0.060중량% 이상이면 생석회 500Kg 투입한다. 이러한 일률적인 생석회의 추가 투입에 따라, 슬래그 상태를 더욱더 악화시켜 탈황작업의 불량으로 2차, 3차 추가적인 탈황작업을 해야 하는 문제점이 있었다.
이후, 2차 탈황, 1차 측온 및 성분 분석 단계(S40)를 거쳐 탈황 완료 여부를 분석하는데, 탈황이 미완료시, 추가 탈황을 위하여, LF에서 용강 탈황 작업시 슬래그 층의 산소와 생석회에 함유된 산소를 제거하기 위한 알루미늄의 정량적인 투입량에 대한 기준이 부재한 실정이다. 즉, 슬래그의 탈산력 부족으로 3차, 4차 탈산 및 탈황 작업으로 인한 LF 처리시간 지연, 추가적인 알루미늄 투입으로 용강 내 개재물 분리부상 기회가 적어 알루미나성 개재물 제어가 불량하여 연주 주조 작업시 침지노즐에 알루미나성 개재물이 부착되어 노즐 막힘의 우려와 탈황 불량으로 후공정에서 주조시 주편에 FeS가 형성되어 열간 상태에서의 취성이 생겨 크랙 및 생산이 중단 되는 경우가 간헐적으로 발생하였다.
이후, 상취 및 저취로 특정 교반 패턴 없이 5분 이상 강하게 교반을 진행한 후, 탈황 완료 여부의 확인 후, LF 승온작업 및 합금철 미세조정, 칼슘-실리콘 와이어 투입, 2차 측온을 거쳐 처리를 종료하였는데, 용강의 탈황 작업시 항시 일정한 패턴으로 작업을 실시하므로 한번에 완전한 탈황작업이 이루어지지 못하고, 지속적인 버블링으로 인해 처리시간 지연, 용강온도 하락으로 용강의 온도를 올리기 위한 전극봉 승온 작업 시간이 길어지고, 버블링을 장시간 실시함에 따른 래들 연와 용손량 증가, 래들 내 포러스 플러그(POROUS PLUG이하 PP라 칭함) 수명저하, 상취 랜스 수명 저하로 인한 원가 상승 등의 문제점이 있었고, 이러한 문제점들은 작업자의 기능도에 따라 현저히 품질 및 생산이 달라지는 크나큰 문제가 대두되었다.
도 3을 참조하면, 상기 전로로부터 용강을 출강(S10)하며, 상기 전로로부터 출강한 용강 합금철 및 부원료(생석회, 알루미늄 등) 투입하여 BAP장에서 용강의 1차 탈황(S20)을 실시한다.
즉, 상기 용강을 전로 또는 전기로에서 레이들로 출강시, 생석회(CaO)를 포함하는 용강 탈황제를 5 내지 7Kg/용강-톤(t) 및 알루미늄(Al)을 포함하는 슬래그 탈산제를 상기 용강 탈황제 전체 중량에 대하여 1/3이하로 투입하여 상기 BAP장에서 버블링(bubbling)을 실시하여 1차 탈황(S20)을 실시한다.
예를 들어, 상기 용강 탈황제는 용강 280t에 대하여, 1,600Kg 투입하며, 상기 알루미늄은 500Kg 투입하여 상기 버블링을 진행하며, 상기 버블링은 상취 랜스를 이송하여 약 0.8~1.2Nm3의 유량으로 3~6분간 수행한다. 따라서, 상기 1차 탈황된 상기 용강에 투입되는 알루미늄(Al)을 포함하는 슬래그 탈산제 총량에 대한 상기 생석회(CaO)를 포함하는 용강 탈산제의 총량을 3.5배 이하로 유지할 수 있으며, 보다 바람직하게는 알루미늄(Al)을 포함하는 슬래그 탈산제 총량에 대한 상기 생석회(CaO)를 포함하는 용강 탈산제의 총량을 2.8 내지 3.5배로 유지할 수 있다. 따라서, 이와 같이 버블링을 수행한 상기 BAP장 내 용강의 슬래그는 유동성이 양호한 상태로 유지할 수 있다.
이후, BAP장 내의 용강 시료를 채취 및 이의 성분을 분석(S22)하며, 2차 정련(LF)(S30)을 개시하는데, 상기 분석된 성분에 따라 레이들에 투입되는 합금철, 생석회, 알루미늄의 재투입량이 결정된다.
이때, 상기 BAP장 내 용강 시료의 성분 분석(S22) 결과에 따라, 상기 용강의 황(S) 함량과 목표 용강의 황(S) 함량 사이의 차이를 산정하여, 상기 용강 탈황제 및 상기 슬래그 탈산제의 재투입량을 결정한다.
이와 달리, 상기 BAP장 내 용강 시료의 성분 분석(S22) 결과 성분 확인이 되지 않은 경우, LF에서 시료를 채취하여 성분 분석(S31)을 수행한다. 상기 LF 내 용강 시료의 성분 분석(S31) 결과에 따라, 상기 용강의 황(S) 함량과 목표 용강의 황(S) 함량 사이의 차이를 산정하여, 상기 용강 탈황제 및 상기 슬래그 탈산제의 재투입량을 결정한다.
이때에, 예를 들어, 황(S) 함량 10ppm당 60 내지 100Kg의 상기 슬래그 탈산제를 재투입하고, 상기 용강에 투입된 상기 슬래그 탈산제의 총량에 대하여 상기 용강에 투입된 상기 용강 탈황제의 총량이 2.8 내지 3.5배가 되도록 상기 용강에 상기 용강 탈황제를 재투입(S35)하여 버블링하는 2차 탈황 단계(S40)를 수행한다. 상기 2차 탈황과 함께 상기 용강의 1차 측온 및 성분 분석(S40)을 수행한다.
예를 들어, 상기 레이들 내 슬래그 중 CaO 및 Al2O3의 비율이 1.3 내지 1.7의 범위일 수 있으며, 바람직하게는 1.4 내지 1.6의 범위일 수 있다.
상기 레이들 내 슬래그 중 CaO/Al2O3 비율이 1.3 미만인 경우, 생석회의 투입량이 상대적으로 작아서 탈황 반응 속도가 저하되는 문제점이 있으며, 상기 레이들 내 슬래그 중 CaO/Al2O3 비율이 1.7 초과인 경우, 고융점 슬래그가 형성되어 용강과 슬래그 간의 계면반응이 일어나지 않아 탈황이 이루어지지 않고, 다량의 합금철 및 부원료가 투입됨으로써 빠른 시간 내에 용강 속으로 용해가 되지 않아 미용해 덩어리가 자주 발생하는 문제점이 있다.
예를 들어, 상기 2차 탈황 단계(S40)에서의 버블링은, 저취로 아르곤(Ar) 가스를 150Nm3/H 이상의 유량 및 18 내지 21bar의 압력, 상취로 아르곤(Ar) 가스를 40Nm3/H 이상의 유량 및 6 내지 8bar의 압력으로 수행하며, 상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 2 내지 4분 동안 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 2차 탈황 단계(S40)에서의 버블링은, 저취로 아르곤(Ar) 가스를 150Nm3/H 이상의 유량 및 18 내지 21bar의 압력으로 수행하며, 상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 5 내지 7분 동안 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 2차 탈황 단계(S40)에서의 버블링은, 저취로 아르곤(Ar) 가스를 60Nm3/H 이상의 유량 및 8 내지 10bar의 압력, 상취로 아르곤(Ar) 가스를 40Nm3/H 이상의 유량 및 6 내지 8bar의 압력으로 수행하며, 상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 5 내지 7분 동안 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 2차 탈황 단계(S40)에서의 버블링은, 저취로 아르곤(Ar) 가스를 60Nm3/H 이상의 유량 및 8 내지 10bar의 압력으로 수행하며, 상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 10분 이상 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 2차 탈황 단계(S40)에서의 버블링 조건 및 이에 따른 탈황 능력을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
버블링 유량 (Nm3/H) 압력(bar) 시간(분) 탈황 능력(ppm)
1 저취 150 20 1 3.0
상취 40 7
2 저취 150 20 1 1.8
3 저취 60 9 1 1.8
상취 40 7
4 저취 60 9 1 1.0
상기 2차 탈황(S40)을 거친 상기 용강의 황(S) 함량은 20ppm 이하일 수 있으며, 이에 따라서, 극저류강을 얻을 수 있다.
상기 2차 탈황(S40) 후 상기 용강의 성분을 분석하여 목표 황의 함량을 만족하는지 여부를 확인한 후, 목표 황의 함량을 불만족시 재탈황을 수행하며, 목표 황의 함량을 만족시 다음 단계로 승온 작업 및 합금 미세 조정(S50)을 수행한다.
이후, 상기 레이들의 용강에 칼슘-실리콘 와이어를 투입(S60)한다. 이를 통해 상기 용강 내 황(S)을 추가로 제거하고, 칼슘(Ca)을 첨가하여 용강의 청정성을 확보할 수 있다. 예를 들어, 상기 칼슘-실리콘 와이어는 1 내지 2kg/용강-톤(t)을 첨가할 수 있다. 상기 칼슘-실리콘 와이어의 함량이 1kg/용강-톤(t) 미만인 경우에는 10ppm 이하의 S 농도를 얻기 어렵고, 2kg/용강-톤(t)을 초과하면 용강 중 Ca 성분이 증가할 뿐 탈황 반응에는 그 효과가 반감된다. 이후, 2차 측온을 거쳐 처리를 종료한다.
실시예
전로에서 출강 중 생석회(CaO) 1,600kg, 알루미늄(Al) 550kg을 투입하고, BAP장에서 용강의 시료를 측정한 결과, 황([S] 기호로 표시함)의 농도가 0.004중량%이었으며, Sol.Al(용강 중에 용해되어 있는 알루미늄) 0.030중량% 이었다. 목표 용강의 성분 범위: [S] ≤ 0.002중량%, Sol.Al 0.020 ~ 0.050중량%의 경우, LF에서의 합금철 투입, 버블링 패턴은 하기와 같다.
[S]를 제거할 목적으로 투입되는 Al량([S] 0.002중량% 제거 목적), 즉 탈황작업에 필요한 Al량은 160kg([S] 20ppm * 8kg)이며, Sol.Al 보정용으로 Sol.Al 0.020중량%(성분범위 상한을 목표로 함)를 올리고자 할 경우, 용강 280t에서 0.010중량% 올리는데 필요한 Al량이 35kg이므로 0.02중량%를 올리기 위하여 필요한 Al량은 70Kg인바, 따라서, Al 투입량의 총합이 230Kg이 되도록 투입하였다. 이러한 Al 투입량에 따라 생석회 량이 결정되므로, 생석회 투입량은 전로에서 투입한 생석회와 Al량과 LF에서 투입하는 Al량을 합계하여 총 3배를 투입하므로, 전로에서 투입한 Al 550Kg과 LF 에서 투입한 Al 230Kg을 합하면 780kg인바, 생석회 량도 이것의 3배, 즉 2,340kg이 투입되어야 한다. 따라서, 전로 출강 중에 투입한 1,600kg을 제외하여, LF에 740Kg을 투입하였다. 이와 동시에 버블링 패턴으로, 저취로 아르곤(Ar) 가스를 150Nm3/H의 유량 및 20bar의 압력, 상취로 아르곤(Ar) 가스를 40Nm3/H의 유량 및 7bar의 압력으로 7분 동안 수행하였다.
이후, 상기 레이들 내 용강의 황 및 Sol.Al 성분 함량을 측정하여 0.002중량% 이하 및 Sol.Al 0.050중량%로 포함됨을 확인하였다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
S10: 전로 출강 S20: 1차 탈황(BAP)
S30: 2차 정련(LF) 개시 S40: 2차 탈황, 1차 측온 및 성분 분석
S50: 승온 작업 및 합금철 미세 조정
S60: 칼슘-실리콘 와이어 투입 S70: 2차 측온

Claims (8)

  1. 용강을 전로 또는 전기로에서 레이들로 출강시, 생석회(CaO)를 포함하는 용강 탈황제를 5 내지 7Kg/용강-톤(t) 및 알루미늄(Al)을 포함하는 슬래그 탈산제를 상기 용강 탈황제 전체 중량에 대하여 1/3이하로 투입하여 버블링(bubbling)하는 1차 탈황 단계;
    1차 탈황된 상기 용강의 성분을 분석하는 단계; 및
    상기 레이들 내 상기 용강의 황(S) 함량과 목표 용강의 황(S) 함량 사이의 차이를 산정하여, 황(S) 함량 10ppm당 60 내지 100Kg의 상기 슬래그 탈산제를 재투입하고, 상기 용강에 투입된 상기 슬래그 탈산제의 총량에 대하여 상기 용강에 투입된 상기 용강 탈황제의 총량이 2.8 내지 3.5배가 되도록 상기 용강에 상기 용강 탈황제를 재투입하여 버블링하는 2차 탈황 단계를 포함하며,
    상기 레이들 내 슬래그 중 CaO/Al2O3 비율이 1.3 내지 1.6의 범위이며,
    상기 2차 탈황 단계 이후, 상기 용강의 황(S) 함량은 20ppm 이하인 것을 특징으로 하는 극저류강의 탈황 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 저취로 아르곤 가스를 150Nm3/H 이상의 유량 및 18 내지 21bar의 압력, 상취로 아르곤 가스를 40Nm3/H 이상의 유량 및 6 내지 8bar의 압력으로 수행하며,
    상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 2 내지 4분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 극저류강의 탈황 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 저취로 아르곤 가스를 150Nm3/H 이상의 유량 및 18 내지 21bar의 압력으로 수행하며,
    상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 5 내지 7분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 극저류강의 탈황 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 저취로 아르곤 가스를 60Nm3/H 이상의 유량 및 8 내지 10bar의 압력, 상취로 아르곤 가스를 40Nm3/H 이상의 유량 및 6 내지 8bar의 압력으로 수행하며,
    상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 5 내지 7분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 극저류강의 탈황 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 2차 탈황 단계에서의 버블링은, 저취로 아르곤 가스를 60Nm3/H 이상의 유량 및 8 내지 10bar의 압력으로 수행하며,
    상기 용강 내 감소시키고자 하는 황(S) 함량 10ppm당 10분 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 극저류강의 탈황 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 2차 탈황 단계 이후, 칼슘-실리콘 와이어를 1 내지 2kg/용강-톤(t)을 첨가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저류강의 탈황 방법.


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