KR102150412B1 - 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법 - Google Patents

진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102150412B1
KR102150412B1 KR1020187024151A KR20187024151A KR102150412B1 KR 102150412 B1 KR102150412 B1 KR 102150412B1 KR 1020187024151 A KR1020187024151 A KR 1020187024151A KR 20187024151 A KR20187024151 A KR 20187024151A KR 102150412 B1 KR102150412 B1 KR 102150412B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
molten steel
gas
lance
top lance
oxygen
Prior art date
Application number
KR1020187024151A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180102179A (ko
Inventor
유스케 후지이
요시에 나카이
나오키 기구치
나오야 시부타
신이치 나가이
타카히코 마에다
유지 미키
Original Assignee
제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 filed Critical 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Publication of KR20180102179A publication Critical patent/KR20180102179A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102150412B1 publication Critical patent/KR102150412B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10—Handling in a vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0037—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 by injecting powdered material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/064—Dephosphorising; Desulfurising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/064—Dephosphorising; Desulfurising
    • C21C7/0645—Agents used for dephosphorising or desulfurising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/068—Decarburising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072—Treatment with gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

진공 탈가스 설비를 이용하여, 망간 광석이나 CaO계 탈황제 등의 분체를 상취 랜스의 선단에 형성되는 화염으로 가열하여 용강에 투사하는 정련 방법에 있어서, 분체의 첨가 수율 및 착열 효율을 높인다. 본 발명에 따른 용강의 정련 방법은, 상취 랜스(13)의 선단에 탄화수소계 가스의 연소에 의한 화염을 형성하면서, 분체를 가열하여 용강(3)에 투사하는 정련 방법에 있어서, 상취 랜스의 랜스 높이(용강 정지 탕면에서 랜스 선단까지의 거리)를 1.0∼7.0m로 한 후에, 하기의 (1)식으로 산출되는, 상취 랜스로부터 분사되는 분류의 동압 P를 20.0㎪ 이상 100.0㎪ 이하로 제어한다. 여기에서, (1)식에 있어서, P는, 상취 랜스 출구에서의 분류의 동압(㎪), ρg는 분류의 밀도(㎏/Nm3), U는 상취 랜스 출구에서의 분류의 유속(m/sec)이다. P＝ρg×U2/2…(1)

Description

진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법
본 발명은, 진공 탈가스 설비를 이용하여, 망간 광석이나 CaO계 탈황제 등의 분체를 상취 랜스(top blowing lance)의 선단에 형성되는 화염으로 가열하면서, 상기 상취 랜스로부터 감압하의 용강 탕면으로 투사(분사)하여 저탄소 고망간강, 저황강, 극저황강 등을 용제하는, 용강의 정련 방법에 관한 것이다.
최근, 철강 재료는, 그 용도가 다양화하고, 종래보다도 가혹한 환경하에서 사용되는 일이 많아지고 있다. 이에 수반하여, 철강 제품의 기계적 특성 등에 대한 요구도, 종래보다 더욱 엄격해져 있다. 이와 같은 상황하에 있어서, 구조물의 고강도화, 경량화, 저비용화를 목적으로 하여, 고강도와 고가공성을 겸비한 저탄소 고망간강이 개발되고, 라인 파이프용 강판이나 자동차용 강판 등의 여러가지 분야에서 널리 이용되고 있다. 여기에서, 「저탄소 고망간강」이란, 탄소 농도가 0.05질량％ 이하이고, 망간 농도가 0.5질량％ 이상의 강을 말한다.
그런데, 제강 공정에 있어서 사용하는, 용강 중의 망간 농도의 조정에 이용하는 염가의 망간원으로서는, 망간 광석이나 고탄소 페로 망간(high-carbon ferromanganese) 등이 있다. 상기 저탄소 고망간강을 용제하는 경우에는, 전로(converter)에서 용선을 탈탄 정련할 때에, 망간원으로서, 전로 내에 망간 광석을 투입하여 망간 광석을 환원하거나, 전로 출강시에 용강 중에 고탄소 페로 망간을 첨가하여, 망간원에 소비하는 비용을 억제하면서, 용강 중의 망간 농도를 소정의 농도까지 높이는 것이 행해지고 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조).
그러나, 이들 염가의 망간원을 사용했을 경우에는, 망간 광석의 환원을 위해, 전로에서의 탈탄 정련으로 용강 중의 탄소 농도를 충분하게 저감할 수 없게 되거나, 혹은, 고탄소 페로 망간에 함유되는 탄소에 기인하여, 출강 후의 용강 중의 탄소 농도가 상승한다. 그 결과, 용강 중의 탄소 농도가 저탄소 고망간강의 허용 범위를 초과할 우려가 있는 경우에는, 출강 후에 별도, 용강으로부터 탄소를 제거하는 처리(정련)를 실시하는 것이 필요해진다.
전로로부터 출강된 후의 용강 중의 탄소를 효율 좋게 제거하는 방법으로서는, RH 진공 탈가스 장치 등의 진공 탈가스 설비를 이용하고, 용강을 감압하의 분위기에 노출시킴으로써 미(未)탈산 상태의 용강에 함유되는 용존 산소(용강 중에 용해되어 있는 산소)와 용강 중 탄소의 반응을 이용하여 탈탄하는 방법이나, 감압하의 용강에 산소 가스 등의 산소원을 분사하여, 공급하는 산소원으로 용강 중의 탄소를 산화하여 탈탄하는 방법 등이 알려져 있다.
이들 감압하에서의 탈탄 방법은, 대기압하에서 행하는 전로에서의 탈탄 정련에 대하여, 「진공 탈탄 정련」이라고 불리우고 있다. 염가의 망간원에 의해 반입되는 탄소를 진공 탈탄 정련에 의해 제거하기 위해, 예를 들면, 특허문헌 2에는, 진공 탈가스 설비에 있어서의 진공 탈탄 정련의 초기 단계에서, 고탄소 페로 망간을 용강 중에 투입하는 방법이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 진공 탈가스 설비로 극저탄소강을 용제할 때에, 진공 탈탄 정련의 처리 시간의 20％가 경과할 때까지의 기간에, 고탄소 페로 망간을 투입하는 방법이 제안되어 있다. 그러나, 망간을 다량으로 포함하는 용강의 진공 탈탄 정련에서는, 산소가, 용강 중의 탄소와 반응할 뿐만 아니라, 용강 중의 망간과도 반응하기 때문에, 첨가된 망간의 산화 로스가 발생하여 망간 수율이 저하한다. 또한, 이에 따라, 용강 중의 망간 함유량을 정밀도 좋게 제어하는 것이 어려워진다.
또한, 진공 탈탄 정련에 있어서 사용하는 산소원이나 탈탄 반응 촉진 방법에 대해서, 예를 들면, 특허문헌 4에는, 진공조 내에 밀 스케일(mill scale) 등의 고체 산소를 투입하여, 이에 따라 망간의 산화를 억제하여 우선적으로 탈탄 반응을 행하게 하는 방법이 제안되어 있다. 특허문헌 5에는, 전로 취입 정지시의 용강 중 탄소 농도와 용강 온도를 규제한 용강에, 진공 탈가스 장치에서 망간 광석을 첨가하여 용강을 진공 탈탄 정련하는 방법이 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 6 및 특허문헌 7에는, 전로로부터 출강한 용강을 RH 진공 탈가스 장치로 진공 탈탄 정련할 때에, 진공조 내의 용강 표면을 향하여, 반송용 가스와 함께 MnO 가루나 망간 광석 가루를 상취(top-blowing)하여 진공 탈탄 정련하는 방법이 제안되어 있다. 특허문헌 8에는, RH 진공 탈가스 장치의 진공조 내의 용강에, 진공조 측벽에 형성된 노즐을 통하여 반송용 가스와 함께 망간 광석 가루를 취입하여, 망간 광석 중의 산소에 의해 용강의 탈탄을 행함과 함께, 용강 중 망간 농도를 높이는 진공 탈탄 정련 방법이 제안되어 있다.
한편, 철강 재료의 고부가 가치화나 사용 용도의 확대에 수반하여, 재료 특성 향상의 요구가 증가하고 있고, 이 요구에 응하는 수단의 하나로서, 강의 고순도화, 구체적으로는, 용강의 극저황화가 행해지고 있다.
저황강을 용제할 때, 일반적으로, 탈황 반응 효율이 높은 용선 단계에서 탈황 처리가 행해지지만, 황 함유량을 0.0024질량％ 이하로 하는 저황강이나, 황 함유량을 0.0010질량％ 이하로 하는 극저황강에서는, 용선 단계에서의 탈황 처리만으로는 목적으로 하는 황 농도까지 충분하게 저하하는 것이 곤란하다. 따라서, 황 함유량을 0.0024질량％ 이하로 하는 저황강이나 황 함유량을 0.0010질량％ 이하로 하는 극저황강에서는, 용선 단계의 탈황 처리뿐만 아니라, 전로로부터 출강 후의 용강에 대해서도 탈황 처리가 실시된다.
전로로부터 출강 후의 용강에 대하여 탈황 처리를 핼하는 방법은, 예를 들면, 레이들(ladle) 내의 용강에 탈황제를 인젝션하는 방법, 레이들 내의 용강에 탈황제를 첨가한 후에 용강과 탈황제를 교반하는 방법 등, 종래부터 여러가지 방법이 제안되어 있다. 그러나, 이들 방법은, 전로 출강에서 진공 탈가스 설비에서의 처리까지의 기간에, 새로운 공정(탈황 공정)을 추가하게 되어, 용강 온도의 저하나 제조 비용의 상승, 생산성의 저하 등을 초래한다.
이들 문제를 해결하기 위해, 진공 탈가스 설비에 탈황 기능을 갖게 함으로써, 2차 정련 공정을 집약하고, 간소화하는 시도가 이루어지고 있다. 예를 들면, 특허문헌 9에는, 진공 탈가스 설비를 이용한 용강의 탈황 방법으로서, 상취 랜스를 구비한 RH 진공 탈가스 장치로 진공조 내의 용강 욕면 상에, 상취 랜스로부터 CaO계 탈황제를 반송용 가스와 함께 투사(분사)하여 용강을 탈황하는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 진공 탈가스 설비에서의 정련 중에, 저탄소 고망간강을 용제하기 위한 망간 광석이나, 탈황 처리하기 위한 CaO계 탈황제 등의 산화물 분체를 상취 랜스로부터 투사하는 경우에는, 투사하는 산화물 분체의 현열(sensible heat)이나 잠열 및 열 분해에 필요로 하는 분해열에 의해 용강 온도가 저하한다. 이 용강 온도의 저하를 보상하는 방법으로서, 진공 탈가스 설비 전의 공정에서 용강 온도를 높여 두는 방법이나, 진공 탈가스 설비에서의 정련 중에, 용강에 금속 알루미늄을 첨가하고, 알루미늄의 연소열로 용강 온도를 높이는 방법 등이 행해지고 있다. 그러나, 진공 탈가스 설비 전의 공정에서 용강 온도를 높이는 방법은, 전(前)의 공정에 있어서의 내화물의 손모(damage)가 크고, 비용 상승을 초래한다. 또한, 진공 탈가스 설비로 금속 알루미늄을 첨가하여 승온하는 방법은, 생성한 알루미늄 산화물에 기인하여 용강의 청정도가 저하하거나, 부원료 비용이 상승하는 등의 폐해가 있다.
그래서, 용강 온도의 저하를 억제하면서 산화물 분체를 투사하는 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 10에는, 망간 광석 등의 산화물 분체를, 상취 랜스 선단에 형성된 버너의 화염으로 가열하면서 용강 욕면 상에 투사하는 방법이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 11 및 특허문헌 12에는, 상취 랜스로부터 CaO계 탈황제를 투사하여 용강을 탈황할 때에, 상취 랜스로부터 산소 가스와 연소용 가스를 분출하여 상취 랜스 선단에 화염을 형성하고, 당해 화염에 의해 CaO계 탈황제를 가열, 용융하여 용강 욕면(bath surface of the molten steel)에 도달시키는 방법이 제안되어 있다.
진공 탈가스 설비를 이용하여, 망간 광석이나 CaO계 탈황제 등의 분체를, 상취 랜스의 선단에 형성되는 화염 내에서 가열하여 용강에 도달시키고, 이에 따라, 반응 속도를 촉진시킴과 동시에 용강 온도를 상승시키는 것을 목적으로 하는 정련 방법에서는, 상취 랜스로부터 분사되는 분류(jet flow)의 동압(dynamic pressure)이, 망간 광석의 수율이나 CaO계 탈황제의 탈황 효율에 영향을 줄 뿐만 아니라, 분체를 통하여 행해지는 착열 효율(efficiency of heat transfer)을 좌우한다. 즉, 상취 랜스로부터 분사되는 분류의 동압을 적정하게 제어하지 않는 경우에는, 화염에 의한 효과를 충분하게 얻을 수 없다. 그러나, 특허문헌 10, 11, 12를 포함하여 종래 기술에서는, 상취 랜스로부터 분사되는 분류의 동압을 어느 정도로 해야할 것인지가, 분명하지 않다.
일본공개특허공보 평4-88114호 일본공개특허공보 평2-47215호 일본공개특허공보 평1-301815호 일본공개특허공보 소58-73715호 일본공개특허공보 소63-293109호 일본공개특허공보 평5-239534호 일본공개특허공보 평5-239526호 일본공개특허공보 평1-92312호 일본공개특허공보 평5-311231호 일본특허공보 제5382275호 일본특허공보 제2972493호 일본공개특허공보 2012-172213호
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 부분은, 진공 탈가스 설비를 이용하여, 망간 광석이나 CaO계 탈황제 등의 분체를, 상취 랜스의 선단에 형성되는 화염으로 가열하면서, 상취 랜스로부터 용강 욕면에 투사하는 정련 방법에 있어서, 망간 광석이나 CaO계 탈황제 등의 분체의 첨가 수율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 분체를 통하여 행해지는 착열 효율을 높일 수 있는, 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 용강 온도나 용강 성분, 배기 더스트(exhaust dust) 농도의 변화에 주목하여 예의 검토를 거듭했다.
그 결과, 용강으로의 망간 광석의 투사 조건을 적정화함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견했다. 구체적으로는, 상취 랜스의 랜스 높이를 소정의 범위 내로 설정함과 함께, 상취 랜스로부터 분사되는 분류의 밀도 및 분류의 상취 랜스 출구에서의 유속으로부터 산출되는, 분류의 상취 랜스 출구에서의 동압 P를 적정 범위로 제어함으로써, 용강 온도의 저하를 초래하는 일 없이, 높은 수율로 망간 광석을 투사할 수 있는 것을 발견했다.
또한, CaO계 탈황제의 투사에 대해서도, 망간 광석의 투사와 동일하게, 상취 랜스의 랜스 높이를 소정의 범위로 설정함과 함께, 상기 산출 방법으로 산출되는 분류의 상취 랜스 출구에서의 동압 P를 적정 범위로 제어함으로써, 용강 온도의 저하를 초래하는 일 없이, 탈황 처리를 효율적으로 행할 수 있는 것을 확인했다.
본 발명은 상기 인식에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.
[1] 진공 탈가스 설비의 진공조 내를 상하 이동 가능한 상취 랜스의 중심부에 형성된 중심 구멍으로부터 반송용 가스와 함께 분체를 진공조 내의 용강 탕면을 향하여 투사하고,
상기 중심 구멍의 주위에 형성된 연료 분사 구멍으로부터 탄화수소계 가스를 공급하고, 또한, 상기 중심 구멍의 주위에 형성된 산소 함유 가스 분사 구멍으로부터 산소 함유 가스를 공급하고,
상취 랜스 선단에 상기 탄화수소계 가스의 연소에 의한 화염을 형성하면서, 당해 화염을 통하여 상기 분체를 가열하여 용강에 투사하는, 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법에 있어서,
분체 투사시의 상취 랜스의 랜스 높이(용강 정지 탕면에서 랜스 선단까지의 거리)가 1.0∼7.0m이고,
하기의 (1)식에서부터 (5)식으로 산출되는, 상취 랜스로부터 분사되는 분류의 동압 P가 20.0㎪ 이상 100.0㎪ 이하인, 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법.
P＝ρg×U2/2…(1)
ρg＝ρA×FA/FT＋ρB×FB/FT＋ρC×FC/FT＋VP/(FT/60)…(2)
U＝(FT/ST)×(1/3600)…(3)
ST＝SA＋SB＋SC…(4)
FT＝FA＋FB＋FC…(5)
여기에서, (1)식으로부터 (5)식에 있어서, P는, 상취 랜스 출구에서의 분류의 동압(㎪), ρg는, 분류의 밀도(㎏/Nm3), ρA는, 반송용 가스의 밀도(㎏/Nm3), ρB는, 산소 함유 가스의 밀도(㎏/Nm3), ρC는, 탄화수소계 가스의 밀도(㎏/Nm3), Vp는, 분체의 공급 속도(㎏/min), U는, 상취 랜스 출구에서의 분류의 유속(m/sec), ST는, 중심 구멍, 연료 분사 구멍 및 산소 함유 가스 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적의 합계(㎡), SA는, 중심 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적(㎡), SB는, 산소 함유 가스 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적(㎡), Sc는, 연료 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적(㎡), FT는, 반송용 가스의 유량, 산소 함유 가스의 유량, 탄화수소계 가스의 유량의 합계(Nm3/h), FA는, 반송용 가스의 유량(Nm3/h), FB는, 산소 함유 가스의 유량(Nm3/h), FC는, 탄화수소계 가스의 유량(Nm3/h)이다.
[2] 상기 분체가, 망간 광석, 망간계 합금철, CaO계 탈황제 중 어느 1종 또는 2종 이상인, 상기 [1]에 기재된 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법.
[3] 상기 분체 투사시의 진공조 내의 진공도가 2.7∼13.3㎪인, 상기 [1] 또는 상기 [2]에 기재된 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법.
본 발명에 의하면, 상취 랜스의 랜스 높이 및 상취 랜스로부터 분사되는 분류의 동압 P를 적절한 범위로 제어하기 때문에, 투사하는 분체를 높은 수율로 용강에 첨가할 수 있다. 이에 따라 정련 반응이 촉진되고, 또한, 분체를 높은 수율로 용강에 첨가하는 점에서 높은 착열 효율이 얻어지고, 저탄소 고망간강이나 극저황강을 높은 생산성으로, 또한, 저비용으로 용제하는 것이 실현된다.
도 1은, 본 발명을 실시할 때에 이용하는 RH 진공 탈가스 장치의 일 예의 개략 종단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명에 따른 용강의 정련 방법을 구체적으로 설명한다. 본 발명에 따른 용강의 정련 방법으로 이용할 수 있는 진공 탈가스 설비로는, RH 진공 탈가스 장치, DH 진공 탈가스 장치, VAD로(VAD Furnace), VOD로 등이 있지만, 그들 중에서 가장 대표적인 것은, RH 진공 탈가스 장치이다. 그래서, RH 진공 탈가스 장치를 이용하여 본 발명에 따른 용강의 정련 방법을 실시하는 경우를 예로 하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도 1에, 본 발명에 따른 용강의 정련 방법을 실시할 때에 이용하는 RH 진공 탈가스 장치의 일 예의 개략 종단면도를 나타낸다. 도 1에 있어서, 1은 RH 진공 탈가스 장치, 2는 레이들, 3은 용강, 4는 슬래그, 5는 진공조, 6은 상부조, 7은 하부조, 8은 상승측 침지관, 9는 하강측 침지관, 10은 환류용 가스 취입관, 11은 덕트, 12는 원료 투입구, 13은 상취 랜스이고, 진공조(5)는 상부조(6)와 하부조(7)로 구성되고, 또한, 상취 랜스(13)는 진공조(5)의 내부의 상하 이동이 가능해져 있다.
RH 진공 탈가스 장치(1)에서는, 레이들(2)을 승강 장치(도시하지 않음)로 상승시키고, 상승측 침지관(8) 및 하강측 침지관(9)을 레이들 내의 용강(3)에 침지시킨다. 그리고, 환류용 가스 취입관(10)으로부터 상승측 침지관(8)의 내부에 환류용 가스를 취입함과 함께, 진공조(5)의 내부를 덕트(11)에 연결되는 배기 장치(도시하지 않음)로 배기하여 진공조(5)의 내부를 감압한다. 진공조(5)의 내부가 감압되면, 레이들 내의 용강(3)은, 환류용 가스 취입관(10)으로부터 취입되는 환류용 가스에 의한 가스 리프트 효과에 의해, 환류용 가스와 함께 상승측 침지관(8)을 상승하여 진공조(5)의 내부에 유입되고, 그 후, 하강측 침지관(9)을 경유하여 레이들(2)로 되돌아가는 흐름, 소위, 환류를 형성하여 RH 진공 탈가스 정련이 실시된다.
상취 랜스(13)는, 도시는 하지 않지만, 망간 광석, 망간계 합금철, CaO계 탈황제 등의 분체를 반송용 가스와 함께 공급하는 분체 유로와, 탄화수소계 가스를 공급하는 연료 유로와, 탄화수소계 가스를 연소하기 위한 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 유로와, 상취 랜스(13)를 냉각하기 위한 냉각수의 공급 유로 및 배수 유로를 각각 독립적으로 갖는 다중관 구조이다. 분체 유로는, 상취 랜스(13)의 선단 중심부에 형성된 중심 구멍에 연통되고, 연료 유로는, 중심 구멍의 주위에 형성된 연료 분사 구멍에 연통하고, 산소 함유 가스 유로는, 중심 구멍의 주위에 형성된 산소 함유 가스 분사 구멍에 연통되어 있다. 냉각수의 공급 유로 및 배수 유로는, 상취 랜스(13)의 선단에서 연결되어 있고, 냉각수는 상취 랜스(13)의 선단에서 반전하도록 구성되어 있다.
연료 분사 구멍 및 산소 함유 가스 분사 구멍은 그들의 분사 방향이 합류하도록 구성되어 있어, 연료 분사 구멍을 통하여 분사되는 탄화수소계 가스가, 산소 함유 가스 분사 구멍을 통하여 분사되는 산소 함유 가스(산소 가스(공업용 순산소 가스), 산소 부화(oxygen-rich) 공기, 공기 등)에 의해 연소하고, 상취 랜스(13)의 선단 하방에 버너 화염이 형성된다. 이 경우, 착화를 용이하게 하기 위해, 상취 랜스(13)의 선단에, 착화하기 위한 파일럿 버너(ignition pilot burner)를 형성해도 좋다.
상취 랜스(13)는, 망간 광석, 망간계 합금철, CaO계 탈황제 등의 분체를 저장하고 있는 호퍼(도시하지 않음)와 연결되어 있어, 이들 분체가 반송용 가스와 함께 상취 랜스(13)에 공급되고, 상취 랜스(13)의 선단의 중심 구멍으로부터 분사된다. 분체의 반송용 가스로서는, 통상, 아르곤 가스나 질소 가스 등의 불활성 가스를 이용한다. 단, 저탄소 고망간강을 용제하는 경우와 같이, 용강(3)의 진공 탈탄 정련을 행하는 경우에는, 산소 함유 가스를 반송용 가스로서 사용할 수도 있다. 당연히, 분체를 분사하지 않고, 불활성 가스나 산소 함유 가스만을 분사하는 것도 가능하도록 구성되어 있다.
또한, 상취 랜스(13)는, 연료 공급관(도시하지 않음) 및 산소 함유 가스 공급관(도시하지 않음)과 연결되어 있어, 연료 공급관으로부터는, 프로판 가스나 천연가스 등의 탄화수소계 가스가 상취 랜스(13)에 공급되고, 산소 함유 가스 공급관으로부터는, 탄화수소 가스를 연소시키기 위한 산소 함유 가스가 상취 랜스(13)에 공급되어 있다. 전술한 바와 같이, 탄화수소계 가스 및 산소 함유 가스가, 상취 랜스(13)의 선단에 형성된 연료 분사 구멍 및 산소 함유 가스 분사 구멍으로부터 분사되도록 구성되어 있다.
상취 랜스(13)의 연료 유로 및 산소 함유 가스 유로는, 예를 들면, 내관을 탄화수소계 가스의 유로로 하고, 외관을 탄화수소계 가스 연소용의 산소 함유 가스의 유로로 하는 이중관(이 이중관을 중심 구멍의 주위에 복수개 배치함)으로 구성할 수 있다. 또한, 탄화수소계 가스의 유로를, 분체 유로의 외측에 형성된 1개의 관으로 구성하고, 그 외측에 배치한 1개의 관을 산소 함유 가스의 유로로 하는 구성으로 할 수도 있다.
이와 같이 구성되는 RH 진공 탈가스 장치(1)를 이용하고, 상취 랜스(13)의 선단 하방에 탄화수소계 가스의 연소에 의해 화염을 형성하고, 상취 랜스(13)로부터 분출하는 분체를, 형성된 화염으로 가열하면서, 진공조(5)를 환류하는 용강(3)의 욕면을 향하여 투사(분사)한다. 그 때에, 분체 투사시의 상취 랜스(13)의 랜스 높이(용강 정지 탕면에서 랜스 선단까지의 거리)를 1.0∼7.0m로 한 후에, 하기의 (1)식에서부터 (5)식으로 산출되는, 상취 랜스(13)로부터 분사되는 분류의 동압 P가 20.0㎪ 이상 100.0㎪ 이하가 되도록 제어한다.
P＝ρg×U2/2…(1)
ρg＝ρA×FA/FT＋ρB×FB/FT＋ρC×FC/FT＋VP/(FT/60)…(2)
U＝(FT/ST)×(1/3600)…(3)
ST＝SA＋SB＋SC…(4)
FT＝FA＋FB＋FC…(5)
여기에서, (1)식에서부터 (5)식에 있어서, P는, 상취 랜스 출구에서의 분류의 동압(㎪), ρg는 분류의 밀도(㎏/Nm3), ρA는 반송용 가스의 밀도(㎏/Nm3), ρB는 산소 함유 가스의 밀도(㎏/Nm3), ρC는 탄화수소계 가스의 밀도(㎏/Nm3), Vp는 분체의 공급 속도(㎏/min), U는 상취 랜스 출구에서의 분류의 유속(m/sec), ST는, 중심 구멍, 연료 분사 구멍 및 산소 함유 가스 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적의 합계(㎡), SA는 중심 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적(㎡), SB는 산소 함유 가스 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적(㎡), SC는 연료 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적(㎡), FT는, 반송용 가스의 유량, 산소 함유 가스의 유량, 탄화수소계 가스의 유량의 합계(Nm3/h), FA는 반송용 가스의 유량(Nm3/h), FB는 산소 함유 가스의 유량(Nm3/h), FC는 탄화수소계 가스의 유량(Nm3/h)이다.
또한, 「상취 랜스(13)로부터 분사되는 분류」란, 투사되는 분체, 분체의 반송용 가스, 탄화수소계 가스, 탄화수소계 가스를 연소하기 위한 산소 함유 가스의 모두를 1개의 분사류로 간주한 것이다. 또한, 「용강 정지 탕면」이란, 감압하의 분위기에 노출되는 용강의 표면으로서, 산소 가스 등이 분사되어 있지 않을 때의 용강 표면이다. 구체적으로는, RH 진공 탈가스 장치(1)의 경우는, 진공조(5)를 환류하는 용강(3)의 표면이 용강 정지 탕면이 된다.
진공조(5)의 내부의 진공도를 과잉으로 높게 하면, 덕트(11)에 흡인되는 배기가스와 함께 진공조(5)로부터 배출되는 분체가 많아진다. 따라서, 이를 방지하기 위해, 분체 투사시의 진공조(5)의 내부의 진공도를 2.7∼13.3㎪로 하는 것이 바람직하다.
이하, 저탄소 고망간강, 저황강 및 극저황강을 용제할 때에, 본 발명에 따른 용강의 정련 방법을 적용한 예에 대해서 설명한다. 우선, 저탄소 고망간강의 용제 방법에 대해서 설명한다.
고로로부터 출선된 용선을 용선 레이들이나 토페도 카(torpedo car) 등의 보존유지 용기나 반송 용기에서 수선(受銑)하고, 수선한 용선을 탈탄 정련이 행해지는 전로에 반송한다. 통상, 이 반송의 도중에, 용선에 대하여 탈황 처리나 탈인 처리 등의 용선 예비 처리가 실시되어 있다. 본 발명의 실시 형태에 있어서는, 저탄소 고망간강의 성분 규격상으로부터는 용선 예비 처리가 필요하지 않은 경우라도, 용선 예비 처리, 특히 탈인 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이는, 저탄소 고망간강을 용제하는 경우에는, 전로에서의 탈탄 정련으로, 염가의 망간원으로서 망간 광석을 첨가한다. 탈인 처리를 행하지 않는 경우에는, 전로에서의 탈탄 정련시에, 탈탄 반응과 동시에 탈인 반응을 추진시키는 것이 필요해지고, 그러기 위해서는, 다량의 CaO계 매용제(CaO-based flux)를 전로 내에 첨가할 필요가 있다. 그 결과, 슬래그량이 증가하여 슬래그에 분배되는 망간량이 증가하고, 망간의 용강으로의 수율이 저하해 버리기 때문이다.
반송된 용선을 전로에 장입하고, 그 후, 망간원으로서 망간 광석을 전로 내에 첨가하고, 추가로 필요에 따라서 소량의 생석회 등의 CaO계 매용제를 첨가하고, 산소 가스를 상취(top-blowing) 및/또는 저취(bottom-blowing)하여 탈탄 정련하고, 소정의 성분 조성의 용강으로 한다. 그 후, 금속 알루미늄이나 페로실리콘 등의 탈산제를 용강에 첨가하지 않고, 즉, 용강을 미탈산 상태인 채로 하여 레이들(2)에 출강한다. 단, 그 때에, 고탄소 페로 망간 등의 염가의 망간계 합금철은 소정량 첨가해도 상관없다.
또한, 전로에서의 탈탄 정련에서는, 전술한 바와 같이, 망간 광석이나 고탄소 페로 망간 등의 염가의 망간원을 사용하기 때문에, 용강 중의 탄소 농도는 필연적으로 높아지지만, 그 경우라도, 망간 농도 조정 후의 용강 중의 탄소 농도는 0.2질량％ 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 용강 중 탄소 농도가 0.2질량％를 초과하면, 다음 공정의 진공 탈가스 설비에 있어서의 진공 탈탄 정련 시간이 길어져, 생산성이 저하한다. 또한, 진공 탈탄 정련 시간의 연장에 수반하는 용강 온도의 저하를 보상하기 위해 출강시의 용강 온도를 높일 필요가 발생하고, 이에 수반하여 철 수율의 저하나 내화물 손모량의 증대에 의한 내화물 비용의 상승을 초래한다. 따라서, 망간 농도 조정 후의 용강 중의 탄소 농도는 0.2질량％ 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
전로로부터 출강한 용강(3)을 RH 진공 탈가스 장치(1)로 반송한다. RH 진공 탈가스 장치(1)에서는, 미탈산 상태의 용강(3)을 레이들(2)과 진공조(5)의 사이로 환류한다. 용강(3)은 미탈산 상태이기 때문에, 용강(3)이 진공조 내의 감압하의 분위기에 노출됨으로써, 용강 중의 탄소와 용강 중의 용존 산소가 반응하고(C＋O＝CO), 진공 탈탄 정련이 진행된다. 또한, 용강(3)의 환류가 개시되었다면, 상취 랜스(13)로부터, 아르곤 가스를 반송용 가스로하여 망간 광석을 투사한다. 망간 광석의 투사에 전후하여, 상취 랜스(13)로부터 탄화수소계 가스 및 산소 함유 가스를 분사하고, 상취 랜스(13)의 선단 하방에 화염을 형성시킨다. 망간 광석은 화염의 열로 가열되어 용강 욕면에 투사된다.
용강 욕면에 투사된 망간 광석은, 용강 중의 탄소에 의해 환원되고, 용강 중의 망간 농도를 상승시키고, 또한, 용강 중의 탄소 농도를 저하시킨다. 즉, 망간 광석은, 용강 성분 조정용의 망간원으로서 기능할 뿐만 아니라, 용강(3)의 탈탄 반응의 산소원으로서 기능한다.
상취 랜스(13)의 선단 하방에 화염을 형성시키고, 또한, 상취 랜스(13)로부터 망간 광석을 투사시킬 때, 상취 랜스(13)의 랜스 높이(용강 정지 탕면에서 랜스 선단까지의 거리)를 1.0∼7.0m로 한 후에, (1)식으로부터 (5)식으로 산출되는 상취 랜스 출구에서의 분류의 동압 P가 20.0㎪ 이상 100.0㎪ 이하가 되도록, 각각의 가스의 유량 및 망간 광석의 공급 속도를, 상취 랜스(13)의 3종류의 분사 구멍(중심 구멍, 연료 분사 구멍, 산소 함유 가스 분사 구멍)의 단면적에 따라서 제어한다.
상취 랜스 출구에서의 분류의 동압 P를 20.0㎪ 이상 100.0㎪ 이하의 범위 내로 제어함으로써, 망간 광석을 효율적으로 가열하고 또한 효율적으로 용강(3)에 첨가할 수 있다. 그 결과, 망간 광석의 첨가에 수반하는 용강(3)의 온도 저하를 억제할 수 있고, 또한, 망간 광석은 용강(3)에 효율 좋게 첨가되기 때문에, 염가의 망간원인 망간 광석의 환원이 촉진되어 망간 수율이 향상하고, 저탄소 고망간강의 제조 비용을 삭감할 수 있다.
망간 광석의 첨가만으로는 용강 중 망간 농도가 규격을 만족하지 않는 경우에는, 망간 광석의 첨가 전에, 저탄소 고망간강의 망간 농도의 규격에 따라서, 고탄소 페로 망간(탄소 함유량; 약 7질량％)을, 상취 랜스(13)를 통하여 화염으로 가열하면서 투사해도 좋다. 또한, 고탄소 페로 망간과 망간 광석을 혼합한 분체를, 상취 랜스(13)를 통하여 화염으로 가열하면서 투사해도 좋다.
진공 탈탄 정련을 소정 시간 행하고, 용강 중의 탄소 농도가 성분 규격값의 범위 내에 도달했다면, 원료 투입구(12)로부터 용강(3)에 금속 알루미늄 등의 강탈산제를 첨가하여 용강 중의 용존 산소 농도를 저감하여(탈산 처리), 진공 탈탄 정련을 종료한다. 또한, 진공 탈탄 정련 종료 후의 용강 온도가, 예를 들면 연속 주조 공정 등의 다음 공정으로부터 요구되는 온도보다도 낮은 경우에는, 추가로 원료 투입구(12)로부터 용강(3)에 금속 알루미늄을 첨가하여, 상취 랜스(13)로부터 용강 욕면에 산소 가스를 분사하여, 용강 중의 알루미늄을 연소시킴으로써 용강 온도를 상승시켜도 좋다.
강탈산제를 첨가하여 탈산한 용강(3)은, 그 후, 추가로 몇 분간, 환류를 계속한다. 용강(3)의 망간 농도가 규격값 미만인 경우는, 이 환류 중에 금속 망간이나 저탄소 페로 망간을 원료 투입구(12)로부터 용강(3)에 투입하여, 용강(3)의 망간 농도를 조정한다. 또한, 이 환류 중에, 필요에 따라서, 알루미늄, 규소, 니켈, 크롬, 구리, 니오브, 티탄 등의 성분 조정제를 원료 투입구(12)로부터 용강(3)에 투입하여 용강 성분을 소정의 조성 범위로 조정하고, 그 후, 진공조(5)의 내부를 대기압으로 되돌리고, 진공 탈가스 정련을 종료한다.
다음으로, 저황강 및 극저황강의 용제 방법에 대해서 설명한다.
고로로부터 출선된 용선을 용선 레이들이나 토페도 카 등의 보존유지 용기나 반송 용기에서 수선하고, 수선한 용선을 탈탄 정련이 행해지는 전로로 반송한다. 이 반송의 도중에, 용선에 대하여 용선 예비 처리의 탈황 처리를 실시한다. 용선 예비 처리 중 탈인 처리는, 용제하는 저황강 및 극저황강의 인 농도 규격상으로부터 실시할 필요가 있는 경우는 실시하지만, 그 이외에는 실시하지 않아도 상관없다.
반송된 용선을 전로에 장입하고, 그 후, 필요에 따라서, 망간원으로서 망간 광석을 전로 내에 첨가하고, 추가로 필요에 따라서 소량의 생석회 등의 CaO계 매용제를 첨가하고, 산소 가스를 상취 및/또는 저취하여 탈탄 정련하고, 소정의 성분 조성의 용강으로 한다. 그 후, 금속 알루미늄이나 페로실리콘 등의 탈산제를 용강에 첨가하지 않고, 즉, 용강을, 미탈산 상태인 채로서 레이들(2)로 출강한다. 단, 그 때에, 고탄소 페로 망간 등의 염가의 망간계 합금철은 소정량 첨가해도 상관없다.
전로로부터 출강한 용강(3)을 RH 진공 탈가스 장치(1)로 반송한다. RH 진공 탈가스 장치(1)로 반송한 미탈산 상태 그대로의 용강(3)에 대하여, 필요에 따라서, 상취 랜스(13)로부터 산소 가스를 용강(3)에 분사하여 행하는 진공 탈탄 정련을 실시하고, 용강(3)의 탄소 농도를 조정한다. 용강 중의 탄소 농도가 성분 규격 내에 도달했다면, 원료 투입구(12)로부터 금속 알루미늄 등의 강탈산제를 용강(3)에 첨가하여 탈산 처리를 실시하고, 용강 중의 용존 산소 농도를 저감하여 진공 탈탄 정련을 종료한다.
단, 용제하는 저황강 및 극저황강의 탄소 농도 규격이 진공 탈탄 정련을 실시하지 않아도 용제 가능한 레벨인 경우에는, 진공 탈탄 정련은 실시하지 않는다. 또한, 진공 탈탄 정련을 실시하지 않는 경우에는, 용강(3)을 미탈산 상태로 할 필요는 없고, 용강(3)을 전로로부터 레이들(2)에 출강할 때에, 출강 중의 용강류에 금속 알루미늄을 첨가하여 용강을 탈산해도 좋다. 그 때, 출강류(steel being tapped)에 금속 알루미늄의 외에, 생석회나 CaO를 함유하는 매용제를 첨가해도 좋다. 용강(3)을 레이들(2)에 출강한 후, 용강상의 슬래그(4)에 금속 알루미늄 등의 슬래그 개질제를 첨가하고, 슬래그 중의 FeO 등의 철산화물이나 MnO 등의 망간 산화물을 환원한 후, RH 진공 탈가스 장치(1)로 반송하는 것이 바람직하다.
또한, 진공 탈탄 정련의 종료 후의 용강 온도가, 예를 들면 연속 주조 공정 등의 다음 공정으로부터 요구되는 온도보다도 낮은 경우에는, 추가로 원료 투입구(12)로부터 용강(3)에 금속 알루미늄을 첨가하고, 상취 랜스(13)로부터 용강 욕면에 산소 가스를 분사하고, 용강 중 알루미늄을 연소시킴으로써 용강 온도를 상승시켜도 좋다. 또한, 미탈산 상태의 용강(3)을 진공 탈탄 정련하는 경우에는, 전술한 저탄소 고망간강의 용제 방법과 동일하게, 망간 광석을 화염으로 가열하면서 상취 랜스(13)로부터 투사해도 좋다.
그 후, 금속 알루미늄 등의 강탈산제로 탈산 처리하고, 이어서, 탈산 처리한 용강(3)에, 상취 랜스(13)로부터 CaO계 탈황제를 분사함과 동시에, 상취 랜스(13)의 선단에 형성한 화염으로 CaO계 탈황제를 가열하여 용강 욕면에 투사하고, 탈황 처리를 실시한다.
상취 랜스(13)의 선단 하방에 화염을 형성시키고, 또한, 상취 랜스(13)로부터 CaO계 탈황제를 투사시킬 때, 상취 랜스(13)의 랜스 높이(용강 정지 탕면에서 랜스 선단까지의 거리)를 1.0∼7.0m로 한 후에, (1)식에서부터 (5)식으로 산출되는 상취 랜스 출구에서의 분류의 동압 P가 20.0㎪ 이상 100.0㎪ 이하가 되도록, 각각의 가스의 유량 및 CaO계 탈황제의 공급 속도를, 상취 랜스(13)의 3종류의 분사 구멍(중심 구멍, 연료 분사 구멍, 산소 함유 가스 분사 구멍)의 단면적에 따라서 제어한다.
상취 랜스 출구에서의 분류의 동압 P를 20.0㎪ 이상 100.0㎪ 이하의 범위 내로 제어함으로써, CaO계 탈황제를 효율적으로 가열하고 또한 효율적으로 용강(3)에 첨가할 수 있다. 그 결과, CaO계 탈황제의 첨가에 수반하는 용강(3)의 온도 저하를 억제할 수 있고, 또한, 가열된 CaO계 탈황제가 용강(3)에 효율 좋게 첨가되기 때문에, 탈황 반응이 촉진되어 높은 탈황률을 얻을 수 있다. 첨가하는 CaO계 탈황제로서는, 생석회(CaO) 단독, 생석회에 형석(CaF2)이나 알루미나(Al2O3)를 30질량％ 이하의 범위로 첨가·혼합한 혼합체(프리멜트(premelt)를 포함함) 등을 사용할 수 있다.
용강(3)의 황 농도가 소정값 이하로 저감했다면, 상취 랜스(13)로부터의 CaO계 탈황제의 투사를 중지하고 탈황 처리를 종료한다. 그 후도 용강(3)을 몇 분간에 걸쳐 환류하고, 이 환류 중에, 필요에 따라서, 알루미늄, 규소, 니켈, 크롬, 구리, 니오브, 티탄 등의 성분 조정제를 원료 투입구(12)로부터 용강(3)에 투입하여 용강 성분을 소정의 조성 범위로 조정하고, 그 후, 진공조(5)의 내부를 대기압으로 되돌리고, 진공 탈가스 정련을 종료한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상취 랜스(13)의 랜스 높이 및 상취 랜스(13)로부터 분사되는 분류의 동압 P를 적절한 범위로 제어하기 때문에, 투사하는 분체를 높은 수율로 용강(3)에 첨가할 수 있다. 이에 따라 정련 반응이 촉진되고, 또한, 분체를 높은 수율로 용강(3)에 첨가하는 점에서 높은 착열 효율이 얻어진다.
또한, 상기 설명은, RH 진공 탈가스 장치를 이용한 예로 설명했지만, DH 진공 탈가스 장치나 VOD로 등의 다른 진공 탈가스 설비를 이용하는 경우라도, 상기의 방법에 준함으로써, 저탄소 고망간강, 저황강 및 극저황강 등을 용제할 수 있다.
실시예 1
도 1에 나타내는 RH 진공 탈가스 장치를 이용하고, 약 300톤의 용강에 진공 탈탄 정련을 실시하여 저탄소 고망간강을 용제하는 시험을 실시했다.
전로로부터의 출강시의 미탈산 상태의 용강 성분은, 탄소 농도가 0.03∼0.04질량％, 망간 농도가 0.07∼0.08질량％였다. 또한, RH 진공 탈가스 장치로의 도착시의 용강 중의 용존 산소 농도는, 0.04∼0.07질량％였다.
진공조의 상부로부터 삽입한 상취 랜스의 랜스 높이를 0.5∼9.0m로 설정하고, RH 진공 탈가스 장치에 있어서의 진공 탈탄 정련 중에, 상취 랜스로부터 LNG(탄화수소계 가스)와 산소 가스(탄화수소 가스 연소용 산소 함유 가스)를 분사하고, 상취 랜스의 선단 하방에 버너 화염을 형성시켰다. 버너 화염의 형성 후, 반송용 가스로서 아르곤 가스를 사용하고, 모든 시험에서, 망간 광석(이하, 「Mn 광석」이라고도 기재함)을 200㎏/min의 공급 속도로 투사했다. Mn 광석의 첨가량은, 모든 시험에서 용강톤 당 5.0㎏/t로 했다. 또한, 분체 투사 중의 진공조의 진공도는 1.3∼17.3㎪의 범위로 하고, 환류용 아르곤 가스 유량은, 모든 시험에서 3000NL/min으로 했다.
시험에서는, 용강으로의 착열률 및 망간(Mn) 수율을 평가했다. 또한, (1)식에서부터 (5)식을 이용하여 상취 랜스 출구에서의 분류의 동압 P를 산출함에 있어서, 반송용 가스의 밀도 ρA는 1.5㎏/Nm3, 산소 함유 가스의 밀도 ρB는 2.5㎏/Nm3, 탄화수소계 가스의 밀도 ρC는 1.5㎏/Nm3, 분체의 공급 속도 Vp는 200㎏/min, 중심 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적 SA는 0.0038㎡, 산소 함유 가스 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적 SB는 0.0006㎡, 연료 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적 SC는 0.0003㎡, 반송용 가스의 유량 FA는 120∼1000Nm3/h, 산소 함유 가스의 유량 FB는 240∼2200Nm3/h, 탄화수소계 가스의 유량 FC는 400Nm3/h를 사용했다.
표 1에, 각 시험에 있어서의 진공 탈탄 정련시의 랜스 높이, 동압 P 등의 조업 조건 및, 진공 탈탄 정련 후의 용강 중 망간 농도, 망간 수율, 착열률 등의 조업 결과를 나타낸다. 표 1의 비고란에는, 본 발명의 범위 내의 시험을 「본 발명예」, 그 이외를 「비교예」라고 표시하고 있다. 또한, 표 1에 나타내는 착열률은, 하기의 (6)식을 이용하여 산출했다.
착열률(％)＝용강으로의 입열량(㎈)×100/버너 연소의 총열량(㎈)…(6)
여기에서, (6)식에 있어서, 용강으로의 입열량(㎈)은, 버너 연소의 총 발열량 중 용강에 착열한 열량, 버너 연소의 총열량(㎈)은 연료의 발열량(㎈/Nm3)과 연료의 유량(Nm3)의 곱으로 구해지는 값이다.
Figure 112018083079583-pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 랜스 높이가 1.0∼7.0m의 범위 내이고, 또한, (1)식에서부터 (5)식으로 산출되는 분류의 동압 P가 20.0∼100.0㎪의 범위 내를 충족하고 있는 시험 번호 3∼5, 9∼11, 14∼19의 시험에서는, 망간 수율은 70질량％ 이상이고, 착열률도 80％ 이상의 고위(高位)였다.
한편, (1)식에서부터 (5)식으로 산출되는 분류의 동압 P가 20.0∼100.0㎪의 범위 내가 아니고, 또는, 랜스 높이가 1.0∼7.0m의 범위 내가 아니었던 시험 번호 1, 2, 6∼8, 12, 13에서는, 망간 수율 및 착열률이 모두 저위(低位)였다.
이 중, 시험 번호 1, 2, 12, 13에서는, 랜스 높이가 지나치게 높고, 또는 분류의 동압 P가 낮기 때문에, 분류의 용강 욕면에서의 동압이 저위가 되어 버려, 배기가스와 함께 덕트를 통과하여 배출되는 분체가 증대했다. 이것이, 첨가 수율이 나빴던 원인이라고 생각된다.
또한, 시험 번호 6∼8에서는, 정련 종료 후의 진공조 내에 대량의 스컬(scull)이 부착되어 있었다. 이는, 랜스 높이가 낮고, 또는 분류의 동압 P가 고위였기 때문에, 분류의 용강 욕면에서의 동압이 지나치게 높아져, 그 결과, 분체가 진공조 내에 비산하여 진공조 내의 내화물에 용강과 함께 부착되었다. 이것이, 착열률 및 망간 수율이 저위가 된 원인이라고 생각된다.
또한, 분체 투사시의 진공조 내의 진공도가 2.7∼13.3㎪인 시험 번호 14∼17에서는, 착열률 및 망간 수율이, 모두 시험 번호 3∼5, 9∼11, 18, 19의 다른 본 발명예와 비교하여 고위가 되어 있었다. 이는, 분체 투사시의 진공조 내의 진공도를 2.7∼13.3㎪로 제어함으로써, 용강의 환류가 안정적인 점 및, 배기가스와 함께 덕트를 통과하여 배출되는 분체의 양이 감소한 점에 의한다고 생각된다.
실시예 2
도 1에 나타내는 RH 진공 탈가스 장치를 이용하여, 약 300톤의 용강에 CaO계 탈황제를 투사하여 탈황 처리를 실시하고, 저황강(황 농도; 0.0024질량％ 이하)을 용제하는 시험을 실시했다.
RH 진공 탈가스 장치로 정련하기 전의 용강의 성분은, 탄소 농도가 0.08∼0.10질량％, 규소 농도가 0.1∼0.2질량％, 알루미늄 농도가 0.020∼0.035질량％, 황 농도가 0.0030∼0.0032질량％이고, 용강 온도는 1600∼1650℃였다.
필요에 따라서, 용강 온도의 측정을 행하고, CaO계 탈황제를 첨가하기 전에 필요한 용강 온도를 확보할 수 있는지를 확인했다. 여기에서, 「필요한 용강 온도」란, 예정하는 처리 시간 경과에 의한 온도 저하와 CaO계 탈황제의 첨가에 의한 온도 저하를 고려하여, 처리 장치나 처리 조건마다 결정되는 용강 온도이다. 용강 온도 부족의 경우에는, 원료 투입구로부터 금속 알루미늄을 첨가하고, 상취 랜스로부터의 산소 가스의 분사에 의한 승열 처리를 행했다.
그 후, 탈산 목적 및 성분 조정용의 금속 알루미늄을 용강에 첨가하고, 이어서, 진공조의 상부로부터 삽입한 상취 랜스의 랜스 높이를 0.5∼9.0m로 설정하고, 상취 랜스로부터 LNG(탄화수소계 가스)와 산소 가스(탄화수소 가스 연소용 산소 함유 가스)를 분사하고, 상취 랜스의 선단 하방에 버너 화염을 형성시켰다. 버너 화염의 형성 후, 반송용 가스로서 아르곤 가스를 사용하고, 모든 시험에서, CaO-Al2O3계의 프리멜트 탈황제를 200㎏/min의 공급 속도로 투사했다. CaO-Al2O3계의 프리멜트 탈황제의 첨가량은, 모든 시험에서 1차지(charge) 당 1500㎏으로 했다. 또한, 환류용 아르곤 가스 유량은, 모든 시험에서 3000NL/min으로 했다.
시험에서는, 황 농도가 0.0024질량％ 이하인 저황강을 용제할 수 있는지 아닌지로 평가했다. 또한, (1)식에서부터 (5)식을 이용하여 상취 랜스 출구에서의 분류의 동압 P를 산출함에 있어서, 반송용 가스의 밀도 ρA는 1.5㎏/Nm3, 산소 함유 가스의 밀도 ρB는 2.5㎏/Nm3, 탄화수소계 가스의 밀도 ρC는 1.5㎏/Nm3, 분체의 공급 속도 Vp는 200㎏/min, 중심 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적 SA는 0.0028㎡, 산소 함유 가스 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적 SB는 0.0006㎡, 연료 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적 SC는 0.0003㎡, 반송용 가스의 유량 FA는 50∼700Nm3/h, 산소 함유 가스의 유량 FB는 80∼1400Nm3/h, 탄화수소계 가스의 유량 FC는 400Nm3/h를 사용했다.
표 2에, 각 시험에 있어서의 진공 탈탄 정련시의 랜스 높이, 동압 P 등의 조업 조건 및, 탈황 처리 후의 용강 중 황 농도, 탈황 평가, 착열률 등의 조업 결과를 나타낸다. 표 2의 비고란에는, 본 발명의 범위 내의 시험을 「본 발명예」, 그 이외를 「비교예」라고 표시하고 있다. 또한, 표 2의 탈황 평가의 란의 「합격」및 「불합격」은, 탈황 처리 후의 용강 중 황 농도가 0.0024질량％ 이하일 때를 「합격」이라고 하고, 0.0024질량％를 초과했을 때를 「불합격」이라고 표시하고 있다. 또한, 착열률은, 상기의 (6)식을 이용하여 산출했다.
Figure 112018083079583-pct00002
표 2에 나타내는 바와 같이, 랜스 높이가 1.0∼7.0m의 범위 내이고, 또한, (1)식에서부터 (5)식으로 산출되는 분류의 동압 P가 20.0∼100.0㎪의 범위 내를 충족하고 있는 시험 번호 53∼55, 59∼61의 시험에서는, 목적으로 하는 저황강의 용제가 가능하고, 착열률도 80％대로 고위였다.
한편, (1)식에서부터 (5)식으로 산출되는 분류의 동압 P가 20.0∼100.0㎪의 범위 내가 아니고, 또는, 랜스 높이가 1.0∼7.0m의 범위 내가 아니었던 시험 번호 51, 52, 56∼58, 62, 63에서는, 탈황률 및 착열률이 모두 저위였다.
이 중, 시험 번호 51, 52, 62, 63에서는, 랜스 높이가 지나치게 높고, 또는 분류의 동압 P가 낮기 때문에, 분류의 용강 욕면에서의 동압이 저위가 되어 버려, 배기가스와 함께 덕트를 통과하여 배출되는 분체가 증대했다. 이것이, 첨가 수율이 나빴던 원인이라고 생각된다.
또한, 시험 번호 56, 57, 58에서는, 정련 종료 후의 진공조 내에 대량의 스컬이 부착되어 있었다. 이는, 랜스 높이가 낮고, 또는 분류의 동압 P가 고위였기 때문에, 분류의 용강 욕면에서의 동압이 지나치게 높아져, 그 결과, 분체가 진공조 내에 비산하여 진공조 내의 내화물에 용강과 함께 부착되었다. 이것이, 탈황률 및 착열률이 저위가 된 원인이라고 생각된다.
1 : RH 진공 탈가스 장치
2 : 레이들
3 : 용강
4 : 슬래그
5 : 진공조
6 : 상부조
7 : 하부조
8 : 상승측 침지관
9 : 하강측 침지관
10 : 환류용 가스 취입관
11 : 덕트
12 : 원료 투입구
13 : 상취 랜스

Claims (3)

  1. 진공 탈가스 설비의 진공조 내를 상하 이동 가능한 상취 랜스의 중심부에 형성된 중심 구멍으로부터 반송용 가스와 함께 분체를 진공조 내의 용강 탕면을 향하여 투사하고,
    상기 중심 구멍의 주위에 형성된 연료 분사 구멍으로부터 탄화수소계 가스를 공급하고, 또한, 상기 중심 구멍의 주위에 형성된 산소 함유 가스 분사 구멍으로부터 산소 함유 가스를 공급하고,
    상취 랜스 선단에 상기 탄화수소계 가스의 연소에 의한 화염을 형성하면서, 당해 화염을 통하여 상기 분체를 가열하여 용강에 투사하는, 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법에 있어서,
    분체 투사시의 상취 랜스의 랜스 높이(용강 정지 탕면에서 랜스 선단까지의 거리)가 1.0∼7.0m이고,
    하기의 (1)식에서부터 (5)식으로 산출되는, 상취 랜스로부터 분사되는 분류의 동압 P가 20.0㎪ 이상 100.0㎪ 이하인, 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법.
    P＝ρg×U2/2…(1)
    ρg＝ρA×FA/FT＋ρB×FB/FT＋ρC×FC/FT＋VP/(FT/60)…(2)
    U＝(FT/ST)×(1/3600)…(3)
    ST＝SA＋SB＋SC…(4)
    FT＝FA＋FB＋FC…(5)
    여기에서, (1)식에서부터 (5)식에 있어서,
    P는, 상취 랜스 출구에서의 분류의 동압(㎪),
    ρg는, 분류의 밀도(㎏/Nm3),
    ρA는, 반송용 가스의 밀도(㎏/Nm3),
    ρB는, 산소 함유 가스의 밀도(㎏/Nm3),
    ρC는, 탄화수소계 가스의 밀도(㎏/Nm3),
    Vp는, 분체의 공급 속도(㎏/min),
    U는, 상취 랜스 출구에서의 분류의 유속(m/sec),
    ST는, 중심 구멍, 연료 분사 구멍 및 산소 함유 가스 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적의 합계(㎡),
    SA는, 중심 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적(㎡),
    SB는, 산소 함유 가스 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적(㎡),
    SC는, 연료 분사 구멍의 상취 랜스 출구에서의 단면적(㎡),
    FT는, 반송용 가스의 유량, 산소 함유 가스의 유량, 탄화수소계 가스의 유량의 합계(Nm3/h),
    FA는, 반송용 가스의 유량(Nm3/h),
    FB는, 산소 함유 가스의 유량(Nm3/h),
    FC는, 탄화수소계 가스의 유량(Nm3/h)이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분체가, 망간 광석, 망간계 합금철, CaO계 탈황제 중 어느 1종 또는 2종 이상인, 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분체 투사시의 진공조 내의 진공도가 2.7∼13.3㎪인, 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법.
KR1020187024151A 2016-02-24 2017-02-15 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법 KR102150412B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-032620 2016-02-24
JP2016032620 2016-02-24
PCT/JP2017/005391 WO2017145877A1 (ja) 2016-02-24 2017-02-15 真空脱ガス設備における溶鋼の精錬方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180102179A KR20180102179A (ko) 2018-09-14
KR102150412B1 true KR102150412B1 (ko) 2020-09-01

Family

ID=59685122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187024151A KR102150412B1 (ko) 2016-02-24 2017-02-15 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10745771B2 (ko)
EP (1) EP3421620B1 (ko)
JP (1) JP6343844B2 (ko)
KR (1) KR102150412B1 (ko)
CN (1) CN108699614B (ko)
BR (1) BR112018017087B1 (ko)
RU (1) RU2697113C1 (ko)
TW (1) TWI621713B (ko)
WO (1) WO2017145877A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6939733B2 (ja) * 2018-07-31 2021-09-22 Ｊｆｅスチール株式会社 減圧下での溶鋼の精錬方法
JP7163780B2 (ja) * 2019-01-10 2022-11-01 日本製鉄株式会社 溶鋼の精錬方法
CN110955956A (zh) * 2019-11-07 2020-04-03 北京科技大学 基于lf炉精炼过程钢水温度和成分联合预测的方法及系统
CN111298632B (zh) * 2020-03-03 2022-03-01 福建龙净环保股份有限公司 一种湿法脱硫用吸收塔及其静压测试装置
WO2022009630A1 (ja) * 2020-07-09 2022-01-13 Ｊｆｅスチール株式会社 溶鋼の精錬方法
CN115287410B (zh) * 2022-08-10 2023-11-03 中国重型机械研究院股份公司 一种rh喷粉真空精炼装置及其精炼方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5873715A (ja) 1981-10-27 1983-05-04 Nippon Kokan Kk <Nkk> 真空脱ガス処理装置による溶鋼の脱炭方法
JPS63293109A (ja) 1987-05-25 1988-11-30 Sumitomo Metal Ind Ltd 低炭素・高マンガン鋼の溶製方法
JPH0192312A (ja) 1987-09-30 1989-04-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 高マンガン鋼の製造方法
JPH01301815A (ja) 1988-05-30 1989-12-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 低炭素鋼の溶製方法
JPH0247215A (ja) 1988-08-08 1990-02-16 Sumitomo Metal Ind Ltd 極低炭素鋼の製造方法
JPH0488114A (ja) 1990-07-31 1992-03-23 Kawasaki Steel Corp 高マンガン鋼の溶製方法
JP2776118B2 (ja) 1992-02-28 1998-07-16 住友金属工業株式会社 無方向性電磁鋼板材の溶製方法
JP2773525B2 (ja) 1992-02-28 1998-07-09 住友金属工業株式会社 方向性電磁鋼板材の溶製方法
JP3214730B2 (ja) 1992-05-13 2001-10-02 川崎製鉄株式会社 環流式真空脱ガス装置を用いた高純度鋼の精錬方法
AU653294B2 (en) 1992-08-26 1994-09-22 Nippon Steel Corporation Process for vacuum degassing molten steel
RU2073729C1 (ru) * 1993-02-04 1997-02-20 Олег Александрович Ползунов Способ рафинирования стали
JP2972493B2 (ja) 1993-07-15 1999-11-08 新日本製鐵株式会社 溶鋼の真空精錬方法
JP2001316713A (ja) 2000-05-09 2001-11-16 Nkk Corp 酸素製鋼炉の上吹き酸素制御方法
JP3654216B2 (ja) 2001-07-31 2005-06-02 住友金属工業株式会社 減圧精錬方法
RU2294383C2 (ru) * 2005-04-04 2007-02-27 Олег Александрович Ползунов Способ струйно-вакуумного рафинирования стали
JP5061535B2 (ja) 2006-08-31 2012-10-31 Ｊｆｅスチール株式会社 Ｒｈ真空脱ガス装置における溶鋼の精錬方法
JP5685979B2 (ja) 2011-02-23 2015-03-18 Ｊｆｅスチール株式会社 溶鋼の精錬方法
EP2796569B1 (en) * 2011-12-20 2017-08-02 JFE Steel Corporation Converter steelmaking method
JP2013133520A (ja) 2011-12-27 2013-07-08 Jfe Steel Corp 溶銑の脱燐精錬方法
JP5382275B1 (ja) 2012-03-15 2014-01-08 Ｊｆｅスチール株式会社 溶鋼の真空精錬方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2017145877A1 (ja) 2018-03-08
WO2017145877A1 (ja) 2017-08-31
KR20180102179A (ko) 2018-09-14
BR112018017087B1 (pt) 2022-05-17
EP3421620B1 (en) 2020-02-12
EP3421620A1 (en) 2019-01-02
BR112018017087A2 (pt) 2019-01-02
TW201738386A (zh) 2017-11-01
TWI621713B (zh) 2018-04-21
CN108699614B (zh) 2020-11-03
EP3421620A4 (en) 2019-01-02
US20190048431A1 (en) 2019-02-14
US10745771B2 (en) 2020-08-18
JP6343844B2 (ja) 2018-06-20
RU2697113C1 (ru) 2019-08-12
CN108699614A (zh) 2018-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102150412B1 (ko) 진공 탈가스 설비에 있어서의 용강의 정련 방법
KR101529454B1 (ko) 용강의 진공 정련 방법
JP6036172B2 (ja) 転炉における溶銑の精錬方法
WO2013057927A1 (ja) 粉体吹込みランスおよびその粉体吹込みランスを用いた溶融鉄の精錬方法
JP6269550B2 (ja) 高マンガン鋼の溶製方法
JP6028755B2 (ja) 低硫鋼の溶製方法
JP6124022B2 (ja) 低炭素高マンガン鋼の溶製方法
JP5928094B2 (ja) 溶融鉄の精錬方法
KR102315999B1 (ko) 고망간강의 용제 방법 및 고망간강의 제조 방법
JP6547734B2 (ja) 低硫鋼の製造方法
JP6323688B2 (ja) 溶鋼の脱硫方法
JP6939733B2 (ja) 減圧下での溶鋼の精錬方法
JP6806288B2 (ja) 鋼の製造方法
JP6051561B2 (ja) 溶鋼の製造方法
JP2005344129A (ja) 溶鋼の精錬方法
JP5928095B2 (ja) 溶融鉄の精錬方法
JP5949627B2 (ja) 転炉における溶銑の精錬方法
JP2006152368A (ja) 低炭素高マンガン鋼の溶製方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant