KR101821375B1 - 탈황능이 우수한 전기로 및 용강 탈황 방법 - Google Patents

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Abstract

탈황능이 우수한 전기로 및 용강 탈황 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 탈황능이 우수한 전기로에 따르면, 본체 및 상기 본체의 하부에 상기 본체 내 수강된 용강을 레이들로 출강하기 위한 용강 출강구를 포함하며, 상기 용강 출강구의 측면에 탈황제 및 탈산제를 취입하기 위한 분체 취입구가 형성된다. 따라서, 출강 중인 용강에 탈황제를 취입하여 직접 탈황 처리를 함에 따라 우수한 탈황능을 얻을 수 있으며, 레이들에서 저염기도의 CaO-SiO2계 슬래그를 제조하여 저융점 개재물 생성할 수 있어 스피넬 개재물로 인한 노즐 막힘 및 제품 표면 결함을 방지할 수 있다.

Description

탈황능이 우수한 전기로 및 용강 탈황 방법{ELECTRIC FURNACE WITH IMPROVED DESULFURIZING ABILITY AND DESULFURIZING METHOD OF MOLTEN STEEL}
본 발명은 전기로 및 용강 탈황 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈황능이 우수한 전기로 및 용강 탈황 방법에 관한 것이다.
일반적으로 강 중에 황이 과량으로 존재하는 경우에는 제품에 크랙 발생을 유발하므로 특수 목적의 일부 강종을 제외하고는 용강의 정련 과정에서 황의 농도를 가급적 낮게 유지해야 한다.
강 중의 황의 제거는 슬래그와 용강 간의 반응에 의해 이루어지며, 탈황 반응식은 다음과 같다.
(CaO) + [S] = (CaS) + [O] --- 반응식 (1)
2[Al] +3[O] = (Al2O3) --- 반응식 (2)
[Si] + 2[O] = (SiO2) --- 반응식 (3)
반응식 (1)은 탈황 반응식이며, 반응식 (2), (3)은 탈산 반응식이다. 반응식에 의하면, 탈황이 일어나기 위해서는 용강의 산소 포텐셜이 낮아야 하므로 반응식 (2) 또는 (3)의 탈산 반응이 먼저 수행되어야 한다. 따라서 탈산력이 강한 알루미늄 또는 규소를 먼저 투입하고 생석회(CaO) 및 소량의 형석(CaF2)을 투입한다. 그러면, 생석회와 형석은 탈산 생성물인 산화알루미늄(Al2O3) 또는 산화규소(SiO2)와 반응하여 슬래그를 형성하고, 이 슬래그는 용강 중의 황을 일정 수준 이하로 제거하게 된다.
이러한 탈황 작업은 전기로 조업 단계에서 일정 정도의 탈황 작업을 실시한 후 최종 강재의 사용 목적에 따라 2차 정련 공정에서 일정 수준 이하까지 황의 함량을 제어하게 된다. 그러나 전기로 조업은 스크랩을 주원료로 사용하므로 장입된 황의 농도 편차가 크고, 전기로의 특성상 탄소(C), 인(P), 규소(Si)와 같은 불순물을 제거하기 위해 산소를 취입하여 노내가 산화성 분위기이므로 전기로에서의 탈황은 거의 이루어지지 않는다. 이에 따라, 전기로 용강을 래들로 출강 시 부원료를 투입하여 탈황을 수행하거나 래들에 수강한 후 LF 공정에서 탈황 처리를 하는 것이 일반적이다.
선행문헌 1에 따르면, 적정한 슬래그 조성에 필요한 부원료(알루미늄과 생석회)를 사전에 혼합하여 전기로의 용강을 래들로 출강 전 래들 바닥에 투입하여 슬래그 형성이 쉽게 이루어지도록 함으로써 탈황률을 향상시킨다. 이 경우 탈산제가 산화되는 문제와 생석회가 래들 바닥 내화물 또는 지금과 반응하여 저융점 산화물을 형성시켜 래들 용손을 일으키는 문제가 있다.
선행문헌 2에 따르면, 전기로의 용강을 래들로 출강시 용강이 래들에 1/3~1/2 정도 출강되었을 때 부원료를 투입하여 탈황이 수행되도록 한다. 그러나 때에 따라 부원료가 용강과 잘 안 섞이는 경우가 발생하여 탈황 편차가 발생하는 문제와 다량의 분진이 발생하는 문제가 있다.
선행문헌 3에 따르면, LF에서 2차 탈황을 실시할 경우에는, 생석회의 함량이 높으면 슬래그의 융점이 높고 유동성이 낮아 탈황반응이 진행되지 않으며, 탈산제의 투입량이 높으면 슬래그의 유동성은 좋아지나 추가적인 생석회 투입이 이루어져야 하므로 불필요한 합금철 사용이 이루어지게 된다. 따라서, 부원료의 투입 비율을 조정하여 탈산과 슬래그를 제어함으로써 탈황 효율을 향상시킬 수 있다. 그러나 부원료의 투입 비율이 중요한데, 2차 정련시 일회에 많은 양의 부원료 투입은 슬래그 넘침 현상을 유발하므로 슬래그 상태를 확인하면서 임의적으로 탈산제와 부원료를 첨가해야 한다. 하지만 실조업에서 생석회를 첨가하면서 탈황을 실시하는 것은 조업자의 경험에 주로 의존하므로 숙련도에 따라 큰 편차를 가지게 된다. 그리고, 상술한 용강의 탈황 방법에서는 투입되는 탈산제가 대기와의 접촉에 의해 표면에 산화막이 형성되어 있는 상태이므로 탈산제 표면의 산화막이 제거된 후 탈산제와 산소의 반응이 이루어진다. 따라서 슬래그 형성에 오랜 시간이 소요되어 2차 정련 공정 시간이 늘어나게 된다. 또한, 2차 정련의 슬래그화 과정에서 적정한 슬래그 조성을 만들기 어려워 탈황률이 낮은 문제점이 있다.
(선행문헌 1) 대한민국 공개특허문헌 제10-2010-0035814호(2010.04.07 공개) (선행문헌 2) 대한민국 공개특허문헌 제10-2001-0037012호(2001.05.07 공개) (선행문헌 3) 대한민국 공개특허문헌 제10-2014-0017167호(2014.02.11 공개)
본 발명의 실시예들은 전기로의 용강 출강구에 탈황제 및 탈산제 분체를 취입하기 위한 취입구가 형성되어 용강을 레이들로 출강하면서 1차적으로 탈황을 수행할 수 있으며, 레이들에서의 2차 탈황을 통하여 탈황능을 향상시킬 수 있는 전기로를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 상기 전기로를 이용하여 2번에 걸친 탈황 단계를 통하여 탈황능이 우수한 용강 탈황 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탈황능이 우수한 전기로에 따르면, 본체 및 상기 본체 내 수강된 용강을 레이들로 출강하기 위한 상기 본체의 하부에 형성되는 용강 출강구를 포함하며, 상기 용강 출강구의 측면에 탈황제 및 탈산제를 취입하기 위한 분체 취입구가 형성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 아크를 발생시켜 상기 본체에 장입된 장입물을 용융시키는 아크 전극을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전기로는 편심노저 출강식(eccentric bottom tapping, EBT) 전기로일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분체 취입구는 2개가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분체 취입구는, 상기 탈황제 분체가 투입되는 제1 투입구 및 상기 탈산제 분체가 투입되는 제2 투입구를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 투입구 및 상기 제2 투입구는 상기 용강 출강구의 일 측면에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 투입구 및 상기 제2 투입구는 상기 용강 출강구의 타 측면에 각각 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탈황제는 CaO, CaO-SiO2 및 CaO-Al2O3로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탈산제는 Al 또는 Si를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탈황능이 우수한 용강 탈황 방법에 따르면, 전기로-2차 정련(LF)에 따른 용강의 탈황 방법에 있어서, 상기 전기로로부터 레이들로 용강의 출강시 상기 전기로의 용강 출강구 측면에 형성된 분체 취입구로 탈황제 및 탈산제를 취입하는 1차 탈황 단계 및 상기 레이들에 수강된 상기 용강에 상기 탈황제 및 상기 탈산제를 투입하는 2차 탈황 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전기로는, 본체 및 상기 본체 내 수강된 용강을 레이들로 출강하기 위한 상기 본체의 하부에 형성되는 용강 출강구를 포함하며, 상기 용강 출강구의 측면에 탈황제 및 탈산제를 취입하기 위한 상기 분체 취입구가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈황제는 CaO, CaO-SiO2 및 CaO-Al2O3로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 1차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈산제는 Al 또는 Si를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 탈황 단계에서 상기 탈황제 및 상기 탈산제를 투입하여 상기 용강 상에 탑 슬래그(top slag)를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈황제는 CaO 및 CaO-SiO2로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈산제는 Si를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탑 슬래그는 CaO-SiO2계 슬래그일 수 있다.
출강 중인 용강에 탈황제를 취입하여 직접 탈황 처리를 함에 따라 우수한 탈황능을 얻을 수 있으며, 레이들에서 저염기도의 CaO-SiO2계 슬래그를 제조하여 저융점 개재물 생성할 수 있어 스피넬 개재물로 인한 노즐 막힘 및 제품 표면 결함을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로-2차 정련(LF)에 따른 용강의 탈황 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 용강 출강구를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용강의 탈황 방법의 단계별 탈황율을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주편 내 개재물 평균 조성 변화를 나타내는 그래프이다.
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 실시예에 따른 전기로-2차 정련(LF)에 따른 용강의 탈황 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로의 용강 출강구를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈황능이 우수한 전기로는 본체(1) 및 용강 출강구(2)를 포함한다.
상기 용강 출강구(2)는 상기 본체(1) 내 수강된 용강(7)을 레이들(4)로 출강하기 위한 상기 본체(1)의 하부에 형성된다.
상기 전기로는 아크를 발생시켜 상기 본체에 장입된 장입물을 용융시키는 아크 전극을 포함한다.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 전기로는, 예를 들어 편심노저 출강식(eccentric bottom tapping, EBT) 전기로일 수 있다. 즉, 상기 용강 출강구(2)는 상기 본체(1) 일측 하부에 형성될 수 있다.
일반적으로 봉강이나 형강 등 선재를 생산하는 전기로-2차 정련(LF) 공정에서 탈황 처리를 하기 위해서 LF 공정에서 알루미늄 및 규소(Si)로 탈산 후 생석회 등 부원료를 투입하여 슬래그 제어를 함으로서 황을 제거하고 Ca-Si 처리를 함으로서 연주 조업 시 노즐 막힘을 방지한다.
그러나 탈황 처리가 미흡한 경우 Ca-Si 처리를 하더라도 용강 중 CaS 개재물에 의해서 노즐 막힘이 발생하고, LF에서 알루미늄을 투입한 경우 탈황 처리는 양호하나 Al2O3 개재물, 즉 스피넬 개재물에 의한 노즐 막힘이 발생하기도 한다.
도 1은 전기로 및 대차의 구성 관계를 도시한 개략도이며, 전기로 본체(1) 내에 수강되어 있는 용강(7)을 용강 출강구(2)를 통하여 레이들(4)로 출강한다.
상기 용강 출강구(2)의 하부에는 오프너(3)가 설치되어 있어 출강시에 상기 오프너(3)가 열리면서 상기 용강 출강구(2) 하부에 배치되어 있는 상기 레이들(4)로 용강을 출강할 수 있다.
상기 레이들(4)은 상기 레이들(4)의 이송을 위한 대차(5) 상에 배치되어 있으며, 상기 대차(5)에는 로드셀(6)이 설치되어 있어 상기 레이들(4)에 수강되는 용강의 무게를 측정하여 출강의 시작 및 종료를 결정할 수 있다.
도 1에 따른 상기 전기로는 편심노저 출강식(EBT, Eccentric Bottom Tapping) 전기로이다. 도 2는 도 1의 용강 출강구(2)의 부분 확대도이다.
상기 용강 출강구(2)의 내측에 출강구 내화물(11)이 배치되어 있으며, 상기 출강구 내화물(11)의 내측에 상기 용강(7)을 출강하기 위한 유로(10)가 제공된다.
상기 출강구 내화물(11)은 상기 용강 출강구(2)의 상측에서 경사면(12)을 가지도록 형성되고, 하측으로 갈수록 평탄면(13)을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 용강 출강구(2)의 측면에 탈황제 및 탈산제를 취입하기 위한 분체 취입구(8, 9)가 형성된다.
예를 들어, 상기 분체 취입구(8, 9)는 2개가 형성될 수 있으며, 상기 분체 취입구(8, 9)는, 상기 탈황제 분체가 투입되는 제1 투입구(8) 및 상기 탈산제 분체가 투입되는 제2 투입구(9)를 포함할 수 있다.
상기 제1 투입구(8) 및 상기 제2 투입구(9)의 위치는 한정되지 않으며, 상기 제1 투입구(8)에 상기 탈산제 분체가 투입되고, 상기 제2 투입구(9)에 상기 탈황제 분체가 투입될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제1 투입구(8) 및 상기 제2 투입구(9)는 상기 용강 출강구(2)의 일 측면에 형성될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 이와 달리, 상기 제1 투입구(8) 및 상기 제2 투입구(9)는 상기 용강 출강구(2)의 타 측면에 각각 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 탈황제는 CaO, CaO-SiO2 및 CaO-Al2O3로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 탈산제는 Al 또는 Si를 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 일 실시예에 따른 전기로를 이용하여 상기 용강 출강구(2)의 평탄면(13)에 위치한 상기 제1 투입구(8)로부터 CaO, CaO-SiO2 및 CaO-Al2O3로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 탈황 플럭스를 Ar 가스 또는 N2 가스를 이용하여 유로(10)로 취입하여 하강 중인 용강에 직접적으로 탈황처리를 함으로써 효과적인 탈황을 수행할 수 있다. 또한, 상기 용강 출강구(2)의 평탄면(13)에 위치한 상기 제2 투입구(9)로부터 Al 또는 Si를 포함하는 탈산제, 예를 들어, Si-Mn 탈산제 또는 Al 탈산제를 Ar 가스 또는 N2 가스를 이용하여 유로(10)로 취입하여 하강 중인 용강에 직접적으로 탈황처리를 함으로써 효과적인 탈산을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탈황능이 우수한 용강 탈황 방법은, 전기로-2차 정련(LF)에 따른 용강의 탈황 방법에 있어서, 상기 전기로(1)로부터 레이들(4)로 용강(7)의 출강시 상기 전기로의 용강 출강구(2) 측면에 형성된 분체 취입구(8, 9)로 탈황제 및 탈산제를 취입하는 1차 탈황 단계 및 상기 레이들(4)에 수강된 상기 용강에 상기 탈황제 및 상기 탈산제를 투입하는 2차 탈황 단계를 포함한다.
즉, 본 발명은 출강 중 레이들(4)에 부원료를 투입하거나 LF에서 부원료를 투입하여 탈황 처리를 할 경우 통상적인 조업 기술 혹은 상기 공지 기술들을 적용하더라도 발생할 수 있는 탈황의 편차나 부작용들을 해결하기 위한 것으로, 상기 용강 탈황 방법에 따라 용강을 정련하여 탈황 효율을 향상시키고 고융점 개재물인 스피넬 개재물로 인한 노즐 막힘 및 제품의 표면 결함을 방지하는 것을 목적으로 한다.
예를 들어, 상기 전기로는, 본체(1) 및 상기 본체(1) 내 수강된 용강(7)을 레이들(4)로 출강하기 위한 상기 본체(1)의 하부에 형성되는 용강 출강구(2)를 포함하며, 상기 용강 출강구(2)의 측면에 탈황제 및 탈산제를 취입하기 위한 상기 분체 취입구(8, 9)가 형성된다. 상기 전기로에 관한 설명은 상술한 설명과 동일한 바 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
예를 들어, 상기 1차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈황제는 CaO, CaO-SiO2 및 CaO-Al2O3로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 일 실시예에 따른 전기로를 이용하여 상기 용강 출강구(2)의 평탄면(13)에 위치한 상기 제1 투입구(8)로부터 CaO, CaO-SiO2 및 CaO-Al2O3로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 탈황 플럭스를 Ar 가스 또는 N2 가스를 이용하여 유로(10)로 취입하여 하강 중인 용강에 직접적으로 탈황처리를 함으로써 효과적인 탈황을 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 1차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈산제는 Al 또는 Si를 포함할 수 있다.
또한, 상기 용강 출강구(2)의 평탄면(13)에 위치한 상기 제2 투입구(9)로부터 Al 또는 Si를 포함하는 탈산제, 예를 들어, Si-Mn 탈산제 또는 Al 탈산제를 Ar 가스 또는 N2 가스를 이용하여 유로(10)로 취입하여 하강 중인 용강에 직접적으로 탈황처리를 함으로써 효과적인 탈산을 수행할 수 있다.
이후, 상기 레이들(4)에 수강된 상기 용강에 상기 탈황제 및 상기 탈산제를 투입하는 2차 탈황 단계를 수행하는데, 상기 2차 탈황 단계에서 상기 탈황제 및 상기 탈산제를 투입하여 상기 용강 상에 탑 슬래그(top slag)를 제조할 수 있다.
예를 들어, 상기 2차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈황제는 CaO 및 CaO-SiO2로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 2차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈산제는 Si를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 탑 슬래그는 CaO-SiO2계 슬래그일 수 있다.
즉, 상기 2차 탈황 단계에서는 CaO-Al2O3계 탈황제 및 Al 탈산제를 사용하지 않고, CaO 및 CaO-SiO2계 탈황제 및 Si계 탈산제를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 Al을 포함하는 탈황제 및 탈산제를 사용하는 경우 CaO-Al2O3계 슬래그가 형성되는데, 이에 따라, 추후 연주 주편 제조시 고융점 개재물인 MgO-Al2O3 개재물이 형성됨에 따라 노즐 막힘 및 제품 표면 결함의 원인이 되기 때문이다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로는 용강 출강구(2)의 평탄면(13)에 위치한 제1 투입구(8)로부터 탈황제가, 제2 투입구(9)로부터 탈산제가 유로(10)로 취입되어 레이들(4)로 하강중인 용강(7)에 직접적으로 1차적으로 탈황 처리를 함으로써 효과적인 탈황이 이루어 진다.
그 다음으로 상기 레이들(4) 내에 수강이 완료된 상기 용강(7)을 LF로 이송하고, 용강 성분 조정 및 탈황을 동시에 실시하기 위하여, 상기 용강(7) 내에 탈황제 및 탈산제를 투입하여 2차적으로 탈황 처리를 하여 용강 중 황 함량을 감소시킬 수 있다.
구체적으로, 2차 탈황 단계에서 탈황제 및 탈산제를 투입하고 상기 용강을 교반시키는 단계 이후에, 상기 용강의 성분 중 황의 함량을 분석하여, 상기 용강 중 황(S) 성분의 함량이 0.01wt%를 초과하면 탈황제를 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 2차 탈황 단계에 투입되는 탈산제는 Si-Mn 탈산제 및 생석회(CaO)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 2차 탈황 단계에 투입되는 탈황제는 Ca-Si 탈황 부원료로 Ca 5 내지 10 wt%, Si 30 내지 50 wt%, Fe 40 내지 50 wt%를 포함할 수 있다.
이하 실시예들을 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
실시예
100톤의 스크랩, 합금철 및 각종 부원료를 편심 노저출강식 전기로에서 용해한 다음 레이들에 출강하였다. 이때에, 용강 출강구의 평탄면에 형성된 제1 투입구로부터 탈황 플럭스로 CaO 분체를 50kg/min의 속도로, 그리고 제2 투입구로부터 탈산제로 알루미늄(Al) 분체를 100kg/min의 속도로 Ar 가스를 이용하여 유로로 취입하여 하강 중인 용강에 직접적으로 1차 탈황 처리를 실시하였다.
이후, 출강이 완료된 용강의 상부에 발생한 슬래그를 제거한 다음 LF로 레이들을 이송한 후, Si-Mn 탈산제 및 탈황 플럭스로 생석회(CaO)를 투입하여 2차 탈황 처리를 실시하였다. 레이들 바닥의 퍼징 플러그로부터 Ar가스를 취입하여 용강을 교반하면서 CaO-SiO2계 슬래그가 생성되도록 하였다. 전술한 각각의 공정에서 용강 샘플을 채취하여 용강 중 황(S) 농도를 분석하여 탈황 효과를 확인하였다. 이를 표 1에 나타내었다.
비교예1
실시예와 동일한 방식으로 100톤의 스크랩, 합금철 및 각종 부원료를 편심 노저출강식 전기로에서 용해한 다음 레이들에 출강하였다.
이후, 출강이 완료된 다음 LF로 레이들을 이송한 다음 탈산제로서 알루미늄, 탈황 플럭스로 생석회(CaO)를 투입하였다. 레이들 바닥의 퍼징 플러그로부터 Ar가스를 취입하여 용강을 교반하면서 CaO-Al2O3계 슬래그가 생성되도록 하였다. 이때, 각각의 공정에서 용강 샘플을 채취하여 용강 중 황(S) 농도를 분석하여 탈황 효과를 확인하였다. 이를 표 1에 나타내었다.
비교예2
실시예와 동일한 방식으로 100톤의 스크랩, 합금철 및 각종 부원료를 편심 노저출강식 전기로에서 용해한 다음 레이들에 출강하였다.
이후, 출강이 완료된 다음 LF로 레이들을 이송한 다음 Si-Mn 탈산제를 투입하고, 탈황 플럭스로 생석회(CaO)를 투입하였다. 레이들 바닥의 퍼징 플러그로부터 Ar가스를 취입하여 용강을 교반하면서 CaO-SiO2계 슬래그가 생성되도록 하였다. 이때에, 슬래그 염기도 (CaO/SiO2)는 2.0으로 조절하였다. 이때, 각각의 공정에서 용강 샘플을 채취하여 용강 중 황(S) 농도를 분석하여 탈황 효과를 확인하였다. 이를 표 1에 나타내었다.
(%) 출강 전 출강 후 LF 도착 LF 후 1차 탈황능
실시예 0.030 0.024 0.016 0.007 △0.014
비교예1 0.030 0.028 0.027 0.010 -
비교예2 0.030 0.028 0.027 0.018 -
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용강의 탈황 방법의 단계별 탈황율을 설명하기 위한 그래프이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 주편 내 개재물 평균 조성 변화를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 효과에 대한 이해를 돕기 위해서 실시예와 비교예의 결과를 도 3에 함께 나타내었다. 도 3의 비교예는 상기 비교예 1을 도시한 것이다.
표 1에서 실시예의 경우 용강의 출강 중에 알루미늄과 생석회에 의해서 탈황이 이루어졌음을 알 수 있다. 반면 비교예1과 비교예2의 경우에는 LF 도착 시점까지 황 농도의 변화가 거의 없음을 알 수 있다.
또한, 탈황 후 최종 황 농도는 비교예1의 0.01% 대비 실시예의 경우 0.007%로 더 낮으며, 비교예2의 경우 탈산제로 Si계를 사용하였기 때문에 탈황 효과가 낮아 최종 황 농도가 0.018%로 나타났음을 확인하였다.
실시예와 비교예1 및 비교예 2의 용강을 이용하여 연주 공정을 통해 주편을 생산하였다.
이 때 주편 중 개재물 성분을 확인한 결과는 도 4와 같다.
도 4를 참조하면, 실시예와 비교예2의 경우에는 LF에서 Si-Mn 탈산제를 투입하고 생석회를 투입하여 CaO-SiO2계 슬래그가 생성되도록 하였기 때문에 CaO-SiO2-Al2O3계의 저융점 개재물이 생성된 반면, 비교예1의 경우에는 Al계 탈산제를 투입하여 Si계 탈산제에 비하여 탈황 효과가 좋으나, Al의 함유에 따라 CaO- Al2O3계 슬래그가 생성되도록 하였기 때문에 MgO-Al2O3가 정출된 고융점 개재물이 생성됨을 알 수 있다. CaO-SiO2계의 저융점 개재물과 달리 MgO-Al2O3 개재물, 즉, 스피넬 개재물은 노즐 막힘의 원인이 되고, 제품 표면의 결함을 발생시키게 된다.
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.
1: 전기로 본체 2: 용강 출강구
3: 오프너 4: 레이들
5: 대차 6: 로드셀
7: 용강 8, 9: 분체 취입구
10: 유로 11: 출강구 내화물
12: 경사면 13: 평탄면

Claims (17)

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  10. 전기로-2차 정련(LF)에 따른 용강의 탈황 방법에 있어서,
    상기 전기로로부터 레이들로 용강의 출강시 상기 전기로의 용강 출강구 측면에 형성되고, 제1 투입구 및 제 2투입구를 포함하는 분체 취입구로 탈황제 및 탈산제를 취입하는 1차 탈황 단계; 및
    상기 레이들에 수강된 상기 용강에 탈황제 및 탈산제를 투입하여 CaO-SiO2계 탑 슬래그(top slag)를 제조하는 2차 탈황 단계를 포함하는 탈황능이 우수한 용강 탈황 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전기로는,
    본체 및 상기 본체 내 수강된 용강을 레이들로 출강하기 위한 상기 본체의 하부에 형성되는 용강 출강구를 포함하며, 상기 용강 출강구의 측면에 탈황제 및 탈산제를 취입하기 위한 상기 분체 취입구가 형성되는 탈황능이 우수한 용강 탈황 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 1차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈황제는 CaO, CaO-SiO2 및 CaO-Al2O3로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 탈황능이 우수한 용강 탈황 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 1차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈산제는 Al 또는 Si를 포함하는 탈황능이 우수한 용강 탈황 방법.
  14. 삭제
  15. 제10항에 있어서,
    상기 2차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈황제는 CaO 및 CaO-SiO2로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 탈황능이 우수한 용강 탈황 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 2차 탈황 단계에서 투입되는 상기 탈산제는 Si를 포함하는 탈황능이 우수한 용강 탈황 방법.
  17. 삭제
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