KR101930746B1 - 용선 정련 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 전로 내 용선으로 산소 취입을 개시하여, 취련을 개시하는 과정, 취련 개시 시점부터 상기 취련 종료 지점 사이의 취련 구간 중, 용선 취련 75% 이상 시점 내지 85% 미만 시점에서 상기 용선의 성분 함량 및 온도를 측정하는 과정 및 측정된 상기 용선 중 탄소(C) 함량에 따라 KR 지금 투입 여부를 결정하는 과정을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 전로 취련 시에 탄소 농도에 따라 KR 지금을 투입하여 탄소(C)를 제공함으로써, 취련 말기에 노내 압력이 부압(-)이 되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 전로 내로 외부 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 외부 공기 흡입에 따른 용선으로의 흡질을 방지할 수 있으며, 저질소강의 제조가 용이하다.

Description

용선 정련 방법{Method for refining hot metal}
본 발명은 용선 정련 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저질소강 제조 가 용이한 용선 정련 방법에 관한 것이다.
용강 중 질소(N)는 침입형 고용체를 형성하여, 냉연 강판에서 가공 후 시간이 경과함에 따라 재질의 편차가 일어나는 시효현상이 발생한다. 이에, 용강 중 질소 농도를 낮출 필요가 있다. 또한, 질소 농도가 30ppm 이하를 요구하는 고부가가치 강종의 수요가 늘어나고 있어, 이를 대응하기 위한 정련 기술 적용이 필요하다.
일반적으로 질소 농도를 낮추는 조업은 전로 취련 조업 및 RH 조업에서 실시된다. 즉, 전로로 랜스를 이용하여 산소 취련시에 용선 중 탄소와 산소 간의 반응 의해 CO 가 발생되고, CO 가스가 전로 외부로 배출될 때, 용선 중 질소(N)가 CO 가스와 함께 배출된다. 따라서, 탈탄 속도가 클수록 탈질이 촉진된다. 이후 전로로부터 출강된 용강은 용강은 RH 설비로 이송되어 용강의 환류 작용을 통해 질소 농도를 더 낮춘다.
그런데, 용선 취련 개시 후, 취련 75% 이후 시점부터는 용선 중 탄소 농도가 낮아 탈탄 속도가 현저히 감소하며, 이에 따라 CO 가스의 발생이 줄어든다. 이로 인해, 취련 75% 이후 시점 즉, 탈탄 정체기에는 전로 내 압력이 부압(-)이 되며, 이에 따라 외부 공기가 전로 내로 흡입된다. 그런데 공기에는 질소(N)가 포함되어 있기 때문에, 외부 공기가 전로로 흡입됨에 따라 질소가 용선으로 흡질되며, 이에 따라 용선 중 질소(N) 농도가 증가하는 문제가 있으며, 이에 따라 저린강 제조가 용이하지 않다.
한국공개특허 KR20020051960A
본 발명은 취련 말기에 전로 내 압력이 부압(-)이 되는 것을 방지할 수 있는 용선 정련 방법을 제공한다.
본 발명은 취련 말기에 외부 공기가 전로로 흡입되는 것을 방지할 수 있는 용선 정련 방법을 제공한다.
본 발명은 용선 중 흡질을 방지할 수 있는 용선 정련 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 용선 정련 방법은 전로 내 용선으로 산소 취입을 개시하여, 취련을 개시하는 과정; 상기 취련 개시 시점부터 상기 취련 종료 지점 사이의 취련 구간 중, 상기 용선 취련 75% 이상 시점 내지 85% 미만 시점에서 상기 용선의 성분 함량 및 온도를 측정하는 과정; 및 측정된 상기 용선 중 탄소(C) 함량에 따라 KR 지금 투입 여부를 결정하는 과정;을 포함한다.
상기 용선 중 탄소(C) 함량이 1.0 wt% 이하일 때, 상기 KR 지금을 투입한다.
측정된 상기 용선의 온도에 따라 제강 스케일(MSB) 및 Fe-Si 중 적어도 하나를 투입하는 과정을 포함한다.
상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 높을 때, 상기 용선으로 제강 스케일(MSB)을 투입하고, 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 낮을 때, 상기 용선으로 Fe-Si을 투입한다.
상기 취련 개시 시점부터 상기 취련 종료 지점 사이의 취련 구간 중, 상기 취련 88% 내지 93% 시점에서 상기 용선으로 진정제를 투입하는 과정을 포함한다.
상기 용선 취련 75% 이상 시점 내지 85% 미만 시점에서 측정된 상기 용선의 온도가 1580℃ 이상인 경우, 상기 용선으로 래들 슬래그(LSA) 및 석회 CP(cold pellet)를 투입하는 과정을 포함한다.
상기 KR 지금을 투입하는데 있어서, 상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.7 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 3.2 ton 초과, 4.2 ton 이하 투입하고,
상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.7 wt% 초과, 0.8 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 2.2 ton 초과, 3.2 ton 이하 투입하며, 상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.8 wt% 초과, 0.96 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 1.4 ton 이상, 2.2 ton 이하 투입하고, 상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.96 wt% 초과, 1.0 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 0.8 ton 이상, 1.2 ton 이하 투입한다.
상기 제강 스케일(MSB)을 투입하는데 있어서, 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 이하로 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)를 1.2 ton 이상, 1.8 ton 이하 투입하고, 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 초과, 20℃ 이하 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)를 1.8 ton 초과, 2.4 ton 이하 투입하며, 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 20℃ 초과, 30℃ 이하 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)를 2.4 ton 초과, 3.6 ton 이하 투입하고, 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 30℃를 초과하도록 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)을 3.6 ton을 초과하도록 투입한다.
상기 용선 중 탄소(C) 함량이 1.0 wt% 이하인 취련 시점에서 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 낮을 때, 상기 용선으로 Fe-Si를 투입하는데 있어서, 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 0.6 ton 이하 투입하고, 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 초과, 20℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 0.8 ton 초과, 1.2 ton 이하 투입하며, 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 20℃ 초과, 30℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 1.2 ton 이상, 1.8 ton 이하 투입하고, 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 30℃를 초과하도록 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 2.0 ton 이상, 3.0 ton 이하 투입한다.
상기 용선으로 래들 슬래그(LSA) 및 석회 CP(cold pellet)를 투입하는데 있어서, 상기 용선 온도가 1580℃ 이상, 1600℃ 이하인 경우, 상기 래들 슬래그(LSA)를 255ton 이상 내지 345 ton 이하, 상기 석회 CP(cold pellet)를 425 ton 이상, 575 ton 이하 투입하고, 상기 용선 온도가 1600℃ 이상, 1620℃ 이하인 경우, 상기 래들 슬래그(LSA)를 425ton 이상 내지 575 ton 이하, 상기 석회 CP(cold pellet)를 850 ton 이상, 1050 ton 이하 투입하며, 상기 용선 온도가 1620℃ 이상, 1640℃ 이하인 경우, 상기 래들 슬래그(LSA)를 595ton 이상 내지 805 ton 이하, 상기 석회 CP(cold pellet)를 1700 ton 이상, 2300 ton 이하 투입하고, 상기 용선 온도가 1640℃을 초과하는 경우, 상기 래들 슬래그(LSA)를 850 ton 이상, 상기 석회 CP(cold pellet)를 2550 ton 이상 투입한다.
상기 전로에서의 산소 취련 종료 후에, 상기 산소 취련에 의해 제조된 상기 전로 내 용강을 출강하는 과정; 및 상기 용강 출강 시에 석회 CP(cold pellet)를 투입하는 과정;을 포함한다.
상기 용강 출강 시에 석회 CP(cold pellet)를 투입하는 데 있어서, 상기 취련 중 상기 용선의 종점 산소 농도 및 종점 온도에 따라 상기 석회 CP(cold pellet) 투입량을 조절한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 전로 취련 시에 탄소 농도에 따라 KR 지금을 투입하여 탄소(C)를 제공함으로써, 취련 말기에 노내 압력이 부압(-)이 되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 전로 내로 외부 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 외부 공기 흡입에 따른 용선으로의 흡질을 방지할 수 있으며, 저질소강의 제조가 용이하다.
또한, KR 제철소 산업용 폐기물인 KR 지금을 재활용하는 것이기 때문에, 원료 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용선 정련 방법을 도시한 순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전로 정련 방법에 있어서, 취련 시점에 따른 KR 지금, 제강 스케일, Fe-Si 및 진정제 투입 시기를 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 실시예 및 비교예에 따른 정련 방법에 있어서, 취련 시점에 따른 탈탄 속도를 나타낸 그래프
도 4는 실시예 및 비교예에 따른 정련 방법에 있어서 전로 내 압력(노내압)을 나타낸 그래프
도 5는 실시예 및 비교예에 따른 정련 방법에 있어서, 취련 종점 질소 및 산소 농도 간의 관계를 나타낸 그래프
도 6은 실시예 및 비교예에 따른 정련 방법에 있어서, KR 지금 투입에 따른 질소 농도를 나타낸 그래프
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.
본 발명은 용선 중 흡질을 방지할 수 있는 용선 정련 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 탈탄 정체기에 외부 공기가 전로로 흡입되는 것을 방지함으로써, 저린강 제조가 용이한 용선 정련 방법에 관한 것이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 용선 정련 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용선 정련 방법을 도시한 순서도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전로 정련 방법에 있어서, 취련 시점에 따른 KR 지금, 제강 스케일, Fe-Si 및 진정제 투입 시기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 및 비교예에 따른 정련 방법에 있어서, 취련 시점에 따른 탈탄 속도를 나타낸 그래프이다. 도 4는 실시예 및 비교예에 따른 정련 방법에 있어서 전로 내 압력(노내압)을 나타낸 그래프이다. 도 5는 실시예 및 비교예에 따른 정련 방법에 있어서, 취련 종점 질소 및 산소 농도 간의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 6은 실시예 및 비교예에 따른 정련 방법에 있어서, KR 지금 투입에 따른 질소 농도를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 질소(N) 농도가 낮은 저린강 제조를 위한 용선의 정련 방법에 관한 것이다. 이러한 용선 정련 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 전로 내 용선으로 산소를 취입을 개시하는 취련 개시 과정(S100), 현 취련 시점이 취련 75% 시점 내지 85% 시점일 때, 용선 중 성분 농도 및 온도를 측정하는 과정(S200), 측정된 용선의 탄소(C) 함량이 1.0wt% 이하인지 판단하는 정(S300), 용선 중 탄소(C) 함량이 1.0wt% 이하인 경우 KR(KANVARA REACTOR) 지금을 투입하는 과정(S310), 용선 온도가 기준 온도인지 판단하는 과정(S400), 용선 온도와 기준 온도가 다른 경우(yes), 용선 온도가 기준 온도에 비해 큰지 여부를 판단하는 과정(S500), 용선 온도가 기준 온도에 비해 큰 경우(yes), 상기 용선으로 제강 스케일(MSB)를 투입하는 과정(S510), 용선 온도가 기준 온도에 비해 작은 경우(no), 상기 용선으로 Fe-Si를 투입하는 과정(S520), 취련 말기에 진정제를 투입하는 과정(S600), 취련을 종료하는 과정(S700), 전로로부터 제조된 용강을 출강하는 과정(800), 용강 출강 중에 석회 CP를 투입하는 과정(S900)을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 용선 정련 방법의 각 단계에 대해 설명한다.
용선 중 황(S) 등을 제거하는 탈황 조업이 종료된 용선은 별도로 마련된 전로로 장입된다. 그리고 랜스를 통해 전로 내 용선으로 산소를 취입하는 취련이 개시된다(S100). 용선 취련이 개시되면, 취련 초기에는 용선 중 인(P)과 산소 간의 반응이 우선적으로 일어나는 탈린이 실시된다. 이후, 탈린 말기에서부터 용선 중 탄소(C)와 산소가 반응하는 탈탄이 일어나며, 탈탄 반응에 의해 CO 가스가 발생된다. CO 가스는 전로 외부로 배출되는데, 이때 용선 중 질소(N)도 함께 전로 외부로 배출될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 취련 75% 시점 내지 85% 시점 이상에서부터는 용선 중 탄소와 산소 간의 반응 즉, 탈탄속도가 감소하는 율속 단계 또는 탈탄 정체기에 접어들게 되며, 통상적으로 취련 75% 시점 내지 85% 시점 이상의 시점을 다이나믹(dynamic) 시점이라고 부른다. 통상 다이나믹 시점이 되면, 서브 랜스를 투입하여, 상기 서브 랜스에 장착된 프로브를 이용하여 용선 온도 및 탄소 농도를 측정한다.
그런데, 취련 75% 시점 내지 85% 시점 이상에서부터는 상술한 바와 같이 탄소와 산소 간의 반응이 감소하여, CO 가스의 발생량도 감소한다. 이에 전로 내 압력이 낮아져 부압(-)이 되며, 이로 인해 외부 공기가 전로 내로 흡입되어 용선 중으로 질소가 흡입되는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 취련 75% 시점 내지 85% 시점 즉, 다이나믹 시점의 용선 중 탄소 함량이 1.0wt% 이하인 경우, KR 지금을 투입한다. KR(KANVARA REACTOR) 지금은 KR 설비로부터 용강 출선시에 비산으로 발생되는 지금 및 KR 설비에서 탈류시에 탈황제로 투입되는 CaO와 용선 교반시에 발생되는 지금일 수 있다. 그리고 투입되는 KR 지금은 그 입도가 10mm 내지 20mm 인 것이 바람직하다.
C 함량(wt%) CaO 함량(wt%) P2O5 함량(wt%) SiO2 함량(wt%) T.FE 함량(wt%)
KR 지금 2.97 0.94 0.19 0.35 93.91
KR 지금에는 표 1과 같이 탄소(C)가 2.97 wt% 내외로 함유되어 있기 때문에, KR 지금의 투입은 용선으로 인위적으로 탄소(C)를 공급하는 작용을 한다. KR 지금이 투입되면, KR 지금 중 탄소(C)와 산소 간의 반응이 일어난다. 따라서, 도 3에서와 같이, 취련 말기에 탈탄 속도가 실시예가 KR 지금을 투입하지 않는 비교예에 비해 높다.
또한, KR 지금 중 탄소(C)와 산소 간의 반응에 의해 CO 가스가 발생되며, 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이 실시예의 경우 전로 내 압력이 정압(-)으로 조절된다. 즉, 다이나믹 시점의 용선 중 탄소 함량이 1.0wt% 이하인 경우, KR 지금을 투입함으로써, 탈탄 정체기에 CO 가스를 인위적으로 발생시킴에 따라, 전로 내 압력을 정압(+)으로 조절할 수 있다.
그리고, 이렇게 전로 내 압력을 정압(+)으로 조절할 수 있기 때문에, 외부 공기가 전로 내로 흡입되는 것이 방지되므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 실시예의 경우 비교예에 비해 전로 정련 종점의 질소 및 산소 농도(ppm)가 낮다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 전로 취련이 종료되었을 때, 실시예에 따른 방법으로 정련된 용강의 질소 농도가 비교예에 비해 낮다.
C 함량(wt%) C 함량≤0.7 0.7<C 함량≤0.8 0.8<C 함량≤0.96 0.96<C 함량≤1.0
투입량(ton) 3.2<투입량≤4.2 2.2 < 투입량≤ 3.2 1.4 ≤투입량≤ 2.2 0.8 ≤투입량≤ 1.2
본 발명의 실시예에서는 다이나믹 시점의 용선 중 탄소 함량에 따라 KR 지금의 투입량을 조절한다.
위의 표 2에서 나타낸 바와 같이, 취련 75% 시점 내지 85% 시점 즉, 다이나믹 시점에 측정된 용선 중 탄소(C) 함량이 0.7 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 3.2 ton 초과, 4.2 ton 이하 투입하고, 용선 중 탄소(C) 함량이 0.7 wt% 초과, 0.8 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 2.2 ton 초과, 3.2 ton 이하 투입하며, 용선 중 탄소(C) 함량이 0.8 wt% 초과, 0.96 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 1.4 ton 이상, 2.2 ton 이하 투입하고, 용선 중 탄소(C) 함량이 0.96 wt% 초과, 1.0 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 0.8 ton 이상, 1.2 ton 이하 투입한다. 이와 같이 탄소(C) 함량에 따라 KR 지금 투입량을 조절함에 따라, 전로 내 압력을 정압(+)으로 조절이 가능하여, 외부 공기의 흡입을 방지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는 별도로 마련된 원료를 투입하여 탄소(C)를 제공하는 것이 아니라, 통상적으로 제철소 산업용 폐기물인 KR 지금을 재활용하는 것이기 때문에, 원료 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
한편, 전로 취련이 종료되었을 때, 용선이 소정 온도를 유지할 필요가 있으며, 이는 후속 공정의 용이성 때문이다. 즉, 전로 취련 종료 시점에서 용선의 실제 온도는 목표 온도(이하, 취련 종점 목표 온도)가 되어야 하며, 취련 종점 목표 온도는 예컨대 1660℃일 있다. 그리고 이를 위해서는 다이나믹 시점에서 용선이 도달해야 하는 온도가 있으며, 이를 기준 온도라 명명하며, 기준 온도는 예컨대 1570℃일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 다이나믹 시점에서의 용선 온도에 따라 제강 스케일(MSB) 및 Fe-Si 중 어느 하나를 투입한다. 즉, 다아니믹 시점에서 측정된 용선의 온도와 기준 온도를 비교하고, 비교 결과에 따라 제강 스케일(MSB) 및 Fe-Si 중 어느 하나를 투입한다(S510, S520). 즉, 다이나믹 시점의 용선 온도가 기준 온도와 다른지를 판단하고(S400), 다른 경우(yes) 용선의 온도가 기준 온도에 비해 큰지 여부를 판단(S500)한다. 이때, 용선의 온도가 기준 온도에 비해 큰 경우(yes), 냉각제로 제강 스케일(MSB)를 투입하고(S510), 용선의 온도가 기준 온도에 비해 작은 경우(no), 승온제로서 Fe-Si를 투입한다(S520).
여기서, 제강 스케일(MSB)은 열연 공정에서 발생된 스케일일 수 있다.
다이나믹 시점의 용선 온도에 따라 냉각제인 제강 스케일(MSB) 및 승온제인 Fe-Si 중 어느 하나를 투입함으로써, 취련 종료 시점에 용선 온도가 취련 종점 목표 온도가 되도록 조절할 수 있다.
이때, 다이나믹 시점의 용선 온도와 기준 온도간의 온도 편차에 따라 제강 스케일(MSB) 및 Fe-Si의 투입량을 다르게 조절한다.
온도 편차 온도 편차≤10℃ 10℃<온도 편차≤20℃ 20℃<온도 편차≤30℃ 30℃<온도 편차≤40℃
MSB 투입량(ton) 투입량≤1.8 1.8 < 투입량≤ 2.4 2.4 < 투입량≤ 3.6 3.6 < 투입량
즉, 표 3에 나타낸 바와 같이, 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 이하로 높은 경우, 상기 용선으로 제강 스케일(MSB)을 1.8 ton 이하 투입하고, 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 초과, 20℃ 이하 높은 경우, 상기 용선으로 제강 스케일(MSB)을 1.8 ton 초과, 2.4 ton 이하 투입하며, 용선의 온도가 기준 온도에 비해 20℃ 초과, 30℃ 이하 높은 경우, 상기 용선으로 제강 스케일(MSB)을 2.4 ton 초과, 3.6 ton 이하 투입하고, 용선의 온도가 기준 온도에 비해 30℃를 초과하도록 높은 경우, 상기 용선으로 제강 스케일(MSB)을 3.6 ton을 초과하도록 투입한다.
온도 편차 온도 편차≤10℃ 10℃<온도 편차≤20℃ 20℃<온도 편차≤30℃ 30℃<온도 편차≤40℃
Fe-Si 투입량(ton) 투입량 ≤0.6 0.8≤ 투입량≤1.2 1.2< 투입량≤ 1.8 2.0≤투입량 ≤3.0
또한, 표 4에 나타낸 바와 같이, 다이니믹 시점의 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 이하로 낮은 경우, 용선으로 상기 Fe-Si를 0.6 ton 이하 투입하고, 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 초과, 20℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 0.8 ton 초과, 1.2 ton 이하 투입하며, 용선의 온도가 기준 온도에 비해 20℃ 초과, 30℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 1.2 ton 이상, 1.8 ton 이하 투입하고, 용선의 온도가 기준 온도에 비해 30℃ 초과, 40℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 2.0 ton 이상, 3.0 ton 이하 투입한다.
이와 같이, 다이나믹 시점의 온도에 따라 제강 스케일(MSB) 및 Fe-Si 중 어느 하나를 투입함에 따라, 취련 종점 목표 온도를 달성할 수 있도록, 다이나믹 시점에서 기준 온도를 확보할 수 있다.
그리고, 제강 스케일(MSB)는 FeO, Fe2O3 등의 철 산화물을 포함하는 원료로서, 열연 공정에서 발생된 스케일일 수 있다. 이에, 다이나믹 시점의 용선 온도가 기준 온도에 비해 높아 제강 스케일(MSB)을 투입하는 경우, 제강 스케일(MSB) 중 철 산화물로 인해 용선으로 고체 산소가 투입된다. 이때, 용선으로 투입된 KR 지금의 탄소는 랜스로부터 취입되는 산소 외에 제강 스케일(MSB)의 투입에 의해 제공된 고체 산소와 반응하여 CO를 발생한다.
따라서, 제강 스케일(MSB)은 냉각제 및 CO 가스 발생을 위한 산소 공급 원료로서 기능한다.
또한, 도 1에는 도시되지 않았지만, 다이나믹 시점에서 측정된 용선의 온도에 따라 래들 슬래그(LSA) 및 석회 CP(석회 CP(cold pellet)의 투입 여부 결정하며, 투입의 기준이 되는 온도는 1580℃일 수 있다. 즉, 다이나믹 시점의 용선의 온도는 1580℃ 미만이거나, 1580℃ 이상일 수 있는데, 다이나믹 시점의 용선 온도가 1580℃ 이상일 경우, 래들 슬래그(LSA) 및 석회 CP(석회 CP(cold pellet)를 투입하여, 슬래그의 유동성과 슬래그 포밍을 증대시킨다. 여기서, 래들 슬래그(LSA)는 전 차지(charge)의 전로 정련 조업에서 발생되며, 폐기물인 고염기도의 슬래그를 매용제로 만든 것일 수 있고, 석회 CP(석회 CP(cold pellet))는 제강공정에서 발생하는 생석회 폐기물과 고형재인 시멘트와의 결합에 의해 형성되는 원료를 포함할 수 있다.
이때, 용선의 온도에 따라 석회 CP 및 LSA의 투입량을 조절한다.
1580℃≤용선 온도≤1600℃ 1600℃<용선온도≤1620℃ 1620℃<용선온도≤1640℃ 1640℃<용선온도
LSA(kg) 255≤투입량≤345 425≤투입량≤575 595≤투입량≤805 850≤투입량≤1050
석회 CP(kg) 425≤투입량≤575 850≤투입량≤1050 1700≤투입량≤2300 2550≤투입량≤3450
즉, 표 5에 도시된 바와 같이, 다이나믹 시점의 용선 온도가 1580℃ 이상일 경우, 온도가 증가함에 따라 석회 CP 및 래들 슬래그(LSA)의 량을 증가시켜 투입한다.
이렇게 용선 온도가 1580℃ 이상일 때, 본 발명에서는 래들 슬래그(LSA) 및 석회 CP를 투입함으로써, 1580℃ 이상의 온도에서도 슬래그의 조제가 용이하고, 슬래그의 유동성을 확보할 수 있어, 정련 효율이 향상되는 효과가 있다.
한편, 다이나믹 시점의 C 함량에 따라, 취련 75% 내지 85% 시점에 KR 지금을 투입하더라도, 용선 중 탄소 또는 투입된 KR 지금에 의한 탄소와 산소 간의 반응에 의, 취련 말기 보다 구체적으로는 취련 88% 시점 이후에는 용선 C 함량이 0.05 내지 0.07 wt%로 낮아질 수 있다. 그리고 C 함량 감소에 따라 노내 CO 가스량이 감소하여 노내 압력이 부압(-)이 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 취련 88% 내지 93% 시점에서 진정제를 투입하여(S600) CO 가스 발생을 인위적으로 유도하여 노내 압을 정압(+)으로 조절함으로써, 외부 공기가 노내로 유입되어 흡질되는 것을 방지하고, 종점 산소를 450± 500ppm으로 관리하여 취련 말기의 과취를 방지한다.
진정제는 전로 슬라그(40wt%), 폐펄프(58 wt%) 및 점결제(2 wt%)를 포함하는 원료일 수 있다.
상술한 KR 지금, 제강 스케일(MSB), Fe-Si 및 진정제 투입에 대해 보다 구체적인 예로 설명하면, 다이나믹 시점에 측정된 용선 중 탄소(C) 함량이 1.0 wt% 이하이고, 용선 온도가 기준 온도에 비해 높은 경우, 용선으로 KR 지금 및 제강 스케일(MSB)를 투입한다. 다른 예로, 다이나믹 시점에 측정된 용선 중 탄소(C) 함량이 1.0 wt%를 초과하고 용선 온도가 기준 온도에 비해 높은 경우, 용선으로 KR 지금을 투입하지 않고, 제강 스케일(MSB)를 투입한다. 또 다른 예로, 탄소(C) 함량이 1.0 wt%를 초과하고, 용선 온도가 기준 온도에 비해 낮은 경우, 용선으로 Fe-Si 및 진정제를 투입할 수 있다. 다른 예로, 탄소(C) 함량이 1.0 wt% 이하이고, 용선 온도가 기준 온도에 비해 낮은 경우, 용선으로 KR 지금 및 Fe-Si를 투입한다.
이와 같은 전로 정련이 과정을 거친 후에, 랜스를 이용한 산소 취입 즉, 취련을 종료한다(S700).
그리고, 전로 내에서 정련된 용선 즉, 용강을 래들(Ladle)을 출강한다(S800). 이때, 출강 초기 예컨대, 출강이 개시된 후 30초 내지 1분 후에 래들에 석회 CP를 투입한다(S900). 래들 내 용강으로 투입된 석회 CP는 CaCO3 --> CaO + CO2와 같은 분해 반응을 통해 CO2를 발생시키고, 이에 따라 외부 공기의 흡입이 억제되며, 이에 따라 흡질이 억제된다.

석회 CP 투입량
종점산소≤500 ppm 500 ppm<종점산소≤550 ppm 550 ppm<종점산소≤600 ppm 600 ppm<종점산소≤650 ppm 650 ppm<종점산소
종점온도≤1640 ℃ ≤500kg 500kg<투입량≤600kg 600kg<투입량≤700kg 700kg<투입량≤800kg 800kg<투입량
1640℃<종점온도≤1650 ℃ ≤600kg 600kg<투입량≤700kg 700kg<투입량≤800kg 800kg<투입량≤900kg 900kg<투입량
1650℃<종점온도≤1660℃ ≤700kg 700kg<투입량≤800kg 800kg<투입량≤900kg 900kg<투입량≤1000kg 1000kg<투입량
1660℃<종점온도≤1670 ℃ ≤800kg 800kg<투입량≤900kg 900kg<투입량≤1000kg 1000kg<투입량≤110kg 110kg<투입량
이때, 전로 취련 종점에 측정된 산소 농도(즉, 종점 산소) 및 온도(즉, 종점 온도)에 따라 표 6과 같이 석회 CP의 투입량을 조절함으로써, 다음 조업 전에 산소 농도 및 온도를 목표 농도 및 온도로 조절한다.
이후, 출강 중기에는 석회 CP 용해에 의한 염기성 산화물로 용강과 흡감철인 Fe-Al과의 반응으로 Al2O3의 개재물이 발생하므로, 슬래그 중 Al2O3의 산소 활동 계수를 낮추는 작용으로 인해 질소 분압이 감소하며, 이로 인해 흡질이 억제되어 탈질이 효과적으로 이루어진다.
이와 같이, 본 발명에서는 전로 취련 시에 탄소 농도 및 온도에 따라 따라 KR 지금, 제강 스케일(MSB) 및 석회 CP를 투입하고, 출강 시에 석회 CP를 투입함으로써, 외부 공기에 의한 흡질을 방지할 수 있다. 그리고 이렇게 전로 정련이 종료된 용강은 RH(Ruhrstahl-Heraess) 설비로 이송되어 용강 환류를 통한 2차 탈탄 및 탈질을 실시한다. 이때, 전로에서 상술한 바와 같은 방법으로 외부 공기 유입에 따른 흡질을 방지하였으므로, RH 설비에서 질소를 원하는 농도로 용이하게 낮출수 있다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전로 정련 방법을 설명한다.
설명의 용선으로 산소를 취입하기 시작하는 시점을 취련 개시 시점이라 하고, 산소 취입을 종료하는 시점을 용선 취련 종료 시점이라고 정의하고, 취련 100% 시점을 취련 종료 시점으로 명명한다.
용선 중 황(S)을 제거하는 등의 예비 정련이 종료된 용선을 전로에 장입한다. 그리고, 전로 상측의 랜스를 이용하여 용선으로 산소를 취입하는 용선 취련을 개시한다(S100). 랜스를 통해 산소가 취입되면, 먼저 산소 친화도가 상대적으로 높은 인(P)과 산소가 반응하면서 P2O5가 슬래그층으로 이동하는 탈린이 진행된다.
이후, 인(P)이 소정 농도 이하로 감소되는 탈린 말기에 용선 중 탄소(C)와 산소가 반응하는 탈탄이 일어나기 시작하며, 탈탄 반응시에 CO 가스가 발생된다. CO 가스는 전로 외부로 배출되는데, 이때 용선 중 질소(N)도 함께 전로 외부로 배출될 수 있다.
이렇게 용선으로 취련을 연속적으로 실시하면, 인(P) 및 탄소(C)의 농도가 점차 감소하게 되는데, 취련 75% 내지 85% 시점 즉, 다이나믹 시점이 되면, 서브 랜스를 용선으로 장입하여, 상기 서브 랜스에 부착된 프로브를 이용하여 용성 성분 농도 및 온도를 측정한다.
통상적으로, 취련 75% 내지 85% 시점(다이나믹 시점)에서 측정된 탄소(C) 농도는 1.0 wt% 이하가 되며, 이에 전로 내 CO 가스의 발생량이 감소한다. 이에 따라 전로 내 압력이 부압(-)이 발생하여, 외부 공기가 전로 내로 흡입될 수 있다. 즉, 다른 말로하면 용선 중 탄소(C) 농도가 1.0 wt% 이하일 때, 전로 내 압력이 부압(-)이 되어, 외부 공기가 전로 내로 흡입될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 취련 75% 내지 85% 시점에서 KR 지금과, 제강 스케일(MSB) 및 Fe-Si 중 어느 하나를 투입한다. 즉, 측정된 용선 중 탄소(C) 함량이 1.0wt% 이하인 경우, KR 지금을 투입하고, 1.0wt%를 초과하는 경우 KR 지금을 투입하지 않는다. 이때 용선 중 탄소(C) 함량에 따라 KR 지금의 투입량을 다르게 조절한다.
이렇게 용선 중 탄소(C) 농도가 1.0 wt% 이하가 되는 시점에 KR 지금을 투입하여 C를 인위적으로 공급함에 따라,CO 발생을 유도할 수 있다. 따라서, 다아니믹 시점 이하 구간에서의 탈탄 속도 및 CO 가스 발생을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 전로 내 압력을 정압(+)이 되도록 할 수 있고, 이에 따라 전로 내로 외부 공기가 흡입되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 전로의 종점 질소 농도 및 산소 농도를 종래에 비해 낮출 수 있다.
그리고, 측정된 용선 온도가 기준 온도에 비해 높은 경우 냉각제인 제강 스케일(MSB)를 투입하며, 측정된 용선 온도가 기준 온도에 비해 낮은 경우 승온제인 Fe-Si를 투입한다. 이때, 측정된 온도와 기준 온다 간의 편차에 따라 제강 스케일(MSB) 및 Fe-Si의 투입량을 조절한다. 이로 인해, 용선의 취련 종점 온도를 취련 종점 목표 온도가 되도록 조절 할 수 있어, 이후 조업이 용이해진다.
또한, 다이나믹 시점의 용선 온도가 1580℃ 이상일 경우, 들 슬래그(LSA) 및 석회 CP(석회 CP(cold pellet)를 투입하여, 슬래그의 유동성과 슬래그 포밍을 증대시킨다.
이후, 취련 88% 내지 93% 시점에서 진정제를 투입하여(S600) CO 가스 발생을 인위적으로 유도하여 노내 압을 정압(+)으로 조절함으로써, 외부 공기가 노내로 유입되어 흡질되는 것을 방지하고, 종점 산소를 450± 500ppm으로 관리하여 취련 말기의 과취를 방지한다.
이와 같은 전로 정련이 과정을 거친 후에, 랜스를 이용한 산소 취입 즉, 취련을 종료한다(S700).
다음으로, 전로 내에서 정련된 용선 즉, 용강을 래들(Ladle)을 출강한다(S800). 이때, 출강 초기 예컨대, 출강이 개시된 후 30초 내지 1분 후에 래들에 석회 CP를 투입한다(S900). 래들 내 용강으로 투입된 석회 CP는 CaCO3 --> CaO + CO2와 같은 분해 반응을 통해 CO2를 발생시키고, 이에 따라 외부 공기의 흡입이 억제되며, 이에 따라 흡질이 억제된다.
상술한 바와 같은 전로 정련이 종료된 용강은 RH(Ruhrstahl-Heraess) 설비로 이송되어 용강 환류를 통한 2차 탈탄 및 탈질을 실시한다. 이때, 전로에서 상술한 바와 같은 방법으로 외부 공기 유입에 따른 흡질을 방지하였으므로, RH 설비에서 질소를 원하는 농도로 용이하게 낮출수 있으며, 이에 따라 저질소강의 제조가 용이하다.
S200: 다이나믹 시점의 용선 성분 농도 및 온도 측정
S310: KR 지금 투입
S510: MSB 투입

Claims (12)

  1. 전로 내 용선으로 산소 취입을 개시하여, 취련을 개시하는 과정;
    상기 취련 개시 시점부터 상기 취련 종료 지점 사이의 취련 구간 중, 상기 용선 취련 75% 이상 시점 내지 85% 미만 시점에서 상기 용선의 성분 함량 및 온도를 측정하는 과정; 및
    측정된 상기 용선 중 탄소(C) 함량에 따라 KR 지금 투입 여부를 결정하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 KR 지금 투입 여부를 결정하는데 있어서, 상기 용선 중 탄소(C) 함량이 1.0 wt% 이하일 때, 상기 KR 지금을 투입하며,
    상기 KR 지금을 투입하는데 있어서,
    상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.7 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 3.2 ton 초과, 4.2 ton 이하 투입하고,
    상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.7 wt% 초과, 0.8 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 2.2 ton 초과, 3.2 ton 이하 투입하며,
    상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.8 wt% 초과, 0.96 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 1.4 ton 이상, 2.2 ton 이하 투입하고,
    상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.96 wt% 초과, 1.0 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 0.8 ton 이상, 1.2 ton 이하 투입하는 용선 정련 방법.
  2. 삭제
  3. 전로 내 용선으로 산소 취입을 개시하여, 취련을 개시하는 과정;
    상기 취련 개시 시점부터 상기 취련 종료 지점 사이의 취련 구간 중, 상기 용선 취련 75% 이상 시점 내지 85% 미만 시점에서 상기 용선의 성분 함량 및 온도를 측정하는 과정; 및
    측정된 상기 용선 중 탄소(C) 함량에 따라 KR 지금 투입 여부를 결정하는 과정;
    측정된 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 높을 때, 상기 용선으로 제강 스케일(MSB)을 투입하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 제강 스케일(MSB)을 투입하는데 있어서,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 이하로 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)를 1.2 ton 이상, 1.8 ton 이하 투입하고,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 초과, 20℃ 이하 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)를 1.8 ton 초과, 2.4 ton 이하 투입하며,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 20℃ 초과, 30℃ 이하 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)를 2.4 ton 초과, 3.6 ton 이하 투입하고,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 30℃를 초과하도록 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)을 3.6 ton을 초과하도록 투입하는 용선 정련 방법.
  4. 전로 내 용선으로 산소 취입을 개시하여, 취련을 개시하는 과정;
    상기 취련 개시 시점부터 상기 취련 종료 지점 사이의 취련 구간 중, 상기 용선 취련 75% 이상 시점 내지 85% 미만 시점에서 상기 용선의 성분 함량 및 온도를 측정하는 과정; 및
    측정된 상기 용선 중 탄소(C) 함량에 따라 KR 지금 투입 여부를 결정하는 과정;
    측정된 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 낮을 때, 상기 용선으로 Fe-Si을 투입하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 용선 중 탄소(C) 함량이 1.0 wt% 이하인 취련 시점에서 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 낮을 때, 상기 용선으로 Fe-Si를 투입하며,
    상기 용선으로 Fe-Si를 투입하는데 있어서,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 0.6 ton 이하 투입하고,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 초과, 20℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 0.8 ton 초과, 1.2 ton 이하 투입하며,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 20℃ 초과, 30℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 1.2 ton 이상, 1.8 ton 이하 투입하고,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 30℃를 초과하도록 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 2.0 ton 이상, 3.0 ton 이하 투입하는 용선 정련 방법.
  5. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취련 개시 시점부터 상기 취련 종료 지점 사이의 취련 구간 중, 상기 취련 88% 내지 93% 시점에서 상기 용선으로 진정제를 투입하는 과정을 포함하는 용선 정련 방법.
  6. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용선 취련 75% 이상 시점 내지 85% 미만 시점에서 측정된 상기 용선의 온도가 1580℃ 이상인 경우, 상기 용선으로 래들 슬래그(LSA) 및 석회 CP(cold pellet)를 투입하는 과정을 포함하는 용선 정련 방법.
  7. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 KR 지금을 투입하는데 있어서,
    상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.7 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 3.2 ton 초과, 4.2 ton 이하 투입하고,
    상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.7 wt% 초과, 0.8 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 2.2 ton 초과, 3.2 ton 이하 투입하며,
    상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.8 wt% 초과, 0.96 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 1.4 ton 이상, 2.2 ton 이하 투입하고,
    상기 용선 중 탄소(C) 함량이 0.96 wt% 초과, 1.0 wt% 이하인 경우, 상기 KR 지금을 0.8 ton 이상, 1.2 ton 이하 투입하는 용선 정련 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    측정된 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 높을 때, 상기 용선으로 제강 스케일(MSB)을 투입하는 과정을 포함하고,
    상기 제강 스케일(MSB)을 투입하는데 있어서,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 이하로 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)를 1.2 ton 이상, 1.8 ton 이하 투입하고,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 초과, 20℃ 이하 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)를 1.8 ton 초과, 2.4 ton 이하 투입하며,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 20℃ 초과, 30℃ 이하 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)를 2.4 ton 초과, 3.6 ton 이하 투입하고,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 30℃를 초과하도록 높은 경우, 상기 용선으로 상기 제강 스케일(MSB)을 3.6 ton을 초과하도록 투입하는 용선 정련 방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 용선 중 탄소(C) 함량이 1.0 wt% 이하인 취련 시점에서 상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 낮을 때, 상기 용선으로 Fe-Si를 투입하는 과정을 포함하며,
    상기 용선으로 Fe-Si를 투입하는데 있어서,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 0.6 ton 이하 투입하고,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 10℃ 초과, 20℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 0.8 ton 초과, 1.2 ton 이하 투입하며,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 20℃ 초과, 30℃ 이하로 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 1.2 ton 이상, 1.8 ton 이하 투입하고,
    상기 용선의 온도가 기준 온도에 비해 30℃를 초과하도록 낮은 경우, 상기 용선으로 상기 Fe-Si를 2.0 ton 이상, 3.0 ton 이하 투입하는 용선 정련 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 용선으로 래들 슬래그(LSA) 및 석회 CP(cold pellet)를 투입하는데 있어서,
    상기 용선 온도가 1580℃ 이상, 1600℃ 이하인 경우, 상기 래들 슬래그(LSA)를 255ton 이상 내지 345 ton 이하, 상기 석회 CP(cold pellet)를 425 ton 이상, 575 ton 이하 투입하고,
    상기 용선 온도가 1600℃ 이상, 1620℃ 이하인 경우, 상기 래들 슬래그(LSA)를 425ton 이상 내지 575 ton 이하, 상기 석회 CP(cold pellet)를 850 ton 이상, 1050 ton 이하 투입하며,
    상기 용선 온도가 1620℃ 이상, 1640℃ 이하인 경우, 상기 래들 슬래그(LSA)를 595ton 이상 내지 805 ton 이하, 상기 석회 CP(cold pellet)를 1700 ton 이상, 2300 ton 이하 투입하고,
    상기 용선 온도가 1640℃을 초과하는 경우, 상기 래들 슬래그(LSA)를 850 ton 이상, 상기 석회 CP(cold pellet)를 2550 ton 이상 투입하는 용선 정련 방법.
  11. 청구항 1, 청구항 3 및 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전로에서의 산소 취련 종료 후에, 상기 산소 취련에 의해 제조된 상기 전로 내 용강을 출강하는 과정; 및
    상기 용강 출강 시에 석회 CP(cold pellet)를 투입하는 과정;
    을 포함하는 용선 정련 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 용강 출강 시에 석회 CP(cold pellet)를 투입하는 데 있어서,
    상기 취련 중 상기 용선의 종점 산소 농도 및 종점 온도에 따라 상기 석회 CP(cold pellet) 투입량을 조절하는 용선 정련 방법.
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JP2006274329A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Jfe Steel Kk 溶銑の脱炭精錬方法

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