KR102164124B1

KR102164124B1 - 탈인 처리 장치 및 그것을 사용한 용선의 탈인 방법

Info

Publication number: KR102164124B1
Application number: KR1020197007367A
Authority: KR
Inventors: 마사키 미야타; 노리후미 아사하라
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2018-01-29
Publication date: 2020-10-12
Also published as: CN109790590B; KR20190040011A; TWI664295B; TW201833336A; CN109790590A; JPWO2018150858A1; JP6773142B2; WO2018150858A1

Abstract

전로의 노저에는, 노즐과 동수의 저취 송풍구가 배치되고, 상기 전로에 욕 깊이 L₀의 용선이 장입되어 있는 상태에서, 상기 노즐로부터 분출되는 동시 불기 제트의 중심축과 상기 용선의 욕면과의 교점의 위치 U와, 상기 저취 송풍구의 위치에서 연직 상방으로 그은 직선과 상기 용선의 욕면의 교점의 위치 S의 거리(선분 SU의 길이)가 최소가 되는 노즐 및 저취 송풍구의 각조의 모두에 있어서, 선분 SU의 길이≤L₀·tan6°의 조건을 충족시키는 상기 상취 랜스의 높이가 존재하도록, 상기 노즐 및 상기 저취 송풍구가 배치되어 있다.

Description

탈인 처리 장치 및 그것을 사용한 용선의 탈인 방법

본 발명은 특히, 스피팅을 억제하면서 저비용 또한 고효율로 극저 인 용선을 용제하기 위하여 사용하기에 적합한, 탈인 처리 장치 및 그것을 사용한 용선의 탈인 방법에 관한 것이다.

근년, 강재에 대한 요구가 고도화되고, 저인강에 대한 수요가 증가하고 있다. 현재, 용선의 탈인 처리는, 열역학적으로 유리한 용선 단계의 저온 조건에 있어서 처리하는 방법에 의해, 넓게 일반적으로 행하여지고 있다. 용선 탈인 장치로서는 상저취 전로가 적합하다. 그것은, 탈인에 필요한 산화제로서, 고체 산화제에 비하여 열 손실이 적은 기체 산소를, 상취 랜스로부터 고속으로 용선에 분사하는 것이 가능하기 때문이다.

용선의 탈인은, 용선 단계의 저온 조건에 있어서 행해지기 때문에, 탈인제로서 사용되는 CaO의 재화를 촉진시키는 것이 중요하다. 융점이 2300℃ 이상으로 매우 높은 CaO를 재화하기 위해서는 형석(CaF2)의 사용이 효과적이지만, 형석을 사용한 경우에는 CaO의 재화에 의해 발생한 슬래그가 불소(F)를 함유하기 때문에, 슬래그의 재이용처가 대폭 제한되는 등의 폐해가 크다. 그 때문에, 형석을 사용하지 않는 CaO 재화 촉진 방법이 개발되어 왔다.

그 방법으로서, 예를 들어 형석이나 칼슘 페라이트를 사용하지 않고 CaO를 효율적으로 재화하여 저인강을 용제하는 방법으로서, 상취 랜스로부터 CaO분, Al₂O₃분 및 Fe₂O₃분을 함유하는 혼합분을 산소 가스 제트와 함께 용선의 욕면으로 분사하는 방법이 개시되어 있다(특허문헌 1 참조). 이 방법에서는, Al₂O₃이나 Fe₂O₃이 CaO와 반응하여 저융점의 CaO-Al₂O₃-FeO 융체를 용이하게 형성하고, 탈인 반응이 극에 달하여 효율적으로 진행한다.

그러나, 이 방법에서는 상취 혼합분을 용선 욕 깊이 침입시켜서, CaO-Al₂O₃-FeO 융체의 탈인 이용 효율을 높여서 용선 중 [P]를 극저농도까지 저감하기 위하여 상취 제트 동압을 높이면 스피팅이 증가하고, 로 내로의 지금의 부착량이 증가하여 버린다는 문제가 발생해버린다.

또한, 취련 전반에 CaO 함유 커버 슬래그를 형성하고, 그 커버 슬래그의 염기도(중량비: CaO/SiO₂)가 0.4 내지 1.5이고, 그 후, CaO분과 Al₂O₃분 및 Fe₂O₃분의 혼합분을 상취하는 용선 탈인 방법이 개시되어 있다(특허문헌 2 참조). 이 방법에서는 탈인 취련 전반에 저융점의 커버 슬래그를 형성시킴으로써, 스피팅양을 저감 할 수 있다고 되어 있다.

그러나, 용선 탈인 취련 전반은 저온에서 추이하기 때문에, 장입 염기도가 특히 1.3 내지 1.5가 되도록 덩어리 CaO를 첨가하면, 취련 전반에 덩어리 CaO는 미처 완전 용해되지 못하여 탈인 이용 효율이 낮아져버린다. 또한, 용선 탈인 처리 후도 슬래그 중에 미용해 CaO가 잔류해버려, 탈인 슬래그를 로반재 등에 유효 활용 할 때에 문제가 된다. 그것을 회피하기 위해서, 저융점의 칼슘 페라이트를 사용하여 커버 슬래그를 형성시키는 경우에는, 비용이 든다는 문제가 발생한다.

이상과 같이 스피팅을 억제하면서 극저 인 용선을 용제할 경우에는, 저비용으로 또한 고효율로 탈인 처리를 행할 수 없다.

일본 특허 제3525766호 공보 일본 특허 제3687433호 공보

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여, 스피팅을 억제하면서 저비용 또한 고효율로 극저 인 용선을 용제할 수 있는 탈인 처리 장치 및 그것을 사용한 용선의 탈인 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 저취 송풍구로부터 저취 가스가 불어 넣어짐으로써 용면에 형성되는 플룸 영역에서는, 저취 가스의 버블에 의해 혼합분이 용선 내부까지 침투하기 때문에, 제트의 동압을 올리지 않고 효율적으로 탈인 처리를 행할 수 있음에 착안하였다. 그래서, 본 발명을 완성시킴에 있어서, 상저취를 갖는 전로로 용선을 장입하고, 4 내지 6개의 노즐을 갖는 상취 랜스로부터, 산소 가스와 함께 CaO분, CaCO₃분의 어느 한쪽 또는 양쪽과 Al₂O₃분의 혼합분을 용선 욕면에 분사하여, 상취 노즐과 동수의 저취 송풍구로부터 가스를 불어 넣어, 스피팅에 의한 로내 지금의 부착 거동 및 탈인 거동을 조사하였다. 그 결과, 상취 제트와 플룸 영역의 기하학적인 위치 관계를 적정하게 제어함으로써, 스피팅에 의한 로내 지금의 부착을 회피하고 또한 고효율로, 즉 CaO의 탈인 이용 효율을 향상시켜 극저 인 용선([C]≥3.2질량％, [P]≤0.015질량％)을 용제할 수 있는 탈인 처리 장치 및 그 장치를 사용한 용제 방법을 알아내었다.

본 발명은 이하와 같다.

(1) 용선의 탈인 처리를 행하는 탈인 처리 장치이며,

전로와,

상기 전로에, 분체 탈인제 및 산소 가스를 불어 넣는 동시 블로우 랜스와,

상기 상취 랜스에 상기 산소 가스를 공급하는 산소 공급 장치와,

상기 상취 랜스에 상기 분체 탈인제를 공급하는 분체 공급 장치를 구비하고,

상기 상취 랜스의 하단부면에는, 상기 분체 탈인제 및 상기 산소 가스를 분출하는 노즐이 복수 배치되고,

상기 전로의 노저에는, 상기 노즐과 동수의 저취 송풍구가 배치되고,

상기 전로에 욕 깊이 L₀의 용선이 장입되어 있는 상태에서, 상기 노즐로부터 분출되는 상취 제트의 중심축과 상기 용선의 욕면의 교점의 위치 U와, 상기 저취 송풍구의 위치에서 연직 상방으로 그은 직선과 상기 용선의 욕면의 교점의 위치 S의 거리(선분 SU의 길이)이 최소가 되는 노즐 및 저취 송풍구의 각 조의 모두에 있어서, 이하의 식(1)의 조건을 충족시키는 상기 상취 랜스의 높이가 존재하도록, 상기 노즐 및 상기 저취 송풍구가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 탈인 처리 장치.

선분 SU의 길이≤L₀·tan6°···(1)

(2) 상기 분체 탈인제는, CaO원을 주체로 하는 분체와 Al₂O₃원을 주체로 하는 분체와의 혼합분이며, CaO, CaCO₃ 및 Al₂O₃의 3성분의 합계 질량 농도가 90％ 이상, 또한, (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56)이 0.05 내지 0.20인 혼합분인 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 탈인 처리 장치.

(3) 상기 복수의 노즐이 상기 상취 랜스의 중심축에 대하여 동심원형으로 배치되어, 상기 상취 랜스의 중심축과 상기 노즐의 중심축의 사이의 경사각 θ가 모든 노즐에 있어서 동일한 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 탈인 처리 장치.

(4) 상기 상취 랜스의 중심축과 용선의 교점의 위치를 O라 했을 경우에, 선분 OS의 길이가 300mm 이상이고, 또한 상기 상취 랜스의 중심축과 상기 노즐의 중심축의 사이의 경사각 θ가 25° 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 탈인 처리 장치.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 탈인 처리 장치를 사용한 용선의 탈인 방법이며,

상기 전로 내에 용선을 유지하고, 상기 저취 송풍구로부터 N₂ 가스를 용선 중으로 유량 0.1 내지 0.60N㎥/min/t로 불어 넣어서 교반하고, 상기 선분 SU의 길이가 최소가 되는 노즐 및 저취 송풍구의 각조의 모두에 있어서, 상기 식(1)의 조건을 충족하도록 상기 상취 랜스의 높이를 조정하고, 상기 상취 랜스로부터 상기 분체 탈인제를 상기 산소 가스 1.0 내지 2.5N㎥/min/t와 함께 상기 용선에 분사하여, 처리 말기의 장입 염기도를 1.5 내지 2.5로 하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈인 방법.

본 발명에 따르면, 스피팅을 억제하면서 저비용 또한 고효율로 극저 인 용선을 용제할 수 있는 탈인 처리 장치 및 그것을 사용한 용선의 탈인 방법을 제공할 수 있다.

도 1a는, 실시 형태에 있어서, 저취 송풍구의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1b는, 실시 형태에 있어서, 저취 송풍구의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 상취 랜스의 축 방향으로부터 본, 복수의 화점의 위치 및 복수의 저취 송풍구의 위치를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1a 및 도 1b는, 본 실시 형태에 있어서, 저취 송풍구의 위치를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 2는, 상취 랜스의 축방향으로부터 본, 복수의 화점의 위치 및 복수의 저취 송풍구의 위치를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에 따른 탈인 처리 장치는, 전로와, 상취 랜스와, 산소 공급 장치와, 분체 공급 장치를 구비하고 있고, 전로의 저부에는, N₂ 가스나 Ar 가스 등의 불활성 가스를 용선 중에 불어 넣기 위한 저취 송풍구가 복수 마련되어 있다.

상취 랜스의 하단에는, 산소와 함께 분체 탈인제를 분출하는 노즐이 4 내지 6개 설치되어 있다. 그 결과, 전로에 용선이 장입되어, 랜스 높이가 H₀으로 되도록 상취 랜스의 높이를 조정하고, 상취 랜스로부터 제트를 분사하면, 상취한 산소 가스가 용선 욕면과 충돌해서 2000℃ 이상의 고온부에서 되는 화점이 용선 욕면에 형성된다. 도 2에 도시하는 예는, 바람직한 형태로서, 노즐이 동심원형으로 4개 설치되어, 이들 노즐의 중심축과 상취 랜스의 중심축이 이루는 각도(경사각) θ가 모두 동일한 경우의 예를 나타내고 있어, 도 2에 도시한 바와 같이, 제트를 분사하면, 화점의 중심 U₁ 내지 U₄가 동심원형으로 형성된다. 이들 화점의 중심 U₁ 내지 U₄는, 상취 랜스의 높이를 조정함으로써, 상취 랜스의 중심축과 용선의 교점 O로부터의 거리가 동등해지도록 x축 또는 y축 상을 이동한다.

본 실시 형태에서는, 전로의 저부에 노즐의 수와 동수의 저취 송풍구가 마련되어 있고, 상취 랜스의 높이를 조정할 때에는, 화점의 중심 U₁ 내지 U₄와, 저취 송풍구의 위치 T₁ 내지 T₄의 바로 위의 욕면의 위치 S₁ 내지 S₄가 모두 소정의 거리 이하로 되도록 랜스 높이 H₀을 조정한다. 즉, 탈인 처리에서는, 화점의 중심 U₁ 내지 U₄가 목적으로 하는 위치로 되도록, 상취 랜스를 상하로 움직여 랜스 높이 H₀의 값을 조정하도록 한다.

이어서, 저취 송풍구의 위치와 화점의 중심의 조건에 대하여 설명한다. 여기서, 도 1a 및 도 1b에 나타내는 예에서는, 선분 SU의 길이가 최소가 되는 노즐과 저취 송풍구의 조합으로서 설명한다. 즉, 도 2에 있어서, 선분 S₁U₁, 선분 S₂U₂, 선분 S₃U₃, 선분 S₄U₄가 되는 조합이다. 저취 송풍구로부터 용선 중으로 불어 넣어진 저취 가스는, 편 측12°로 퍼지면서 부상해 간다. 그, 저취 가스와 용선이 혼합된 영역을 플룸 영역이라고 칭한다. 이 플룸 영역 내는 밀도가 낮고, 주위의 용선 욕에 비하여 격렬하게 교반 혼합되고 있다. 도 1b에 도시하는 바와 같이, 산소와 함께 상취 랜스로부터 불어 넣어진 분체 탈인제가 이 플룸 영역으로 불어 넣어지면, 분체 탈인제가 용선 내에서 깊이 침입할 수 있고 또한 격렬하게 교반 혼합되기 때문에, 분체 탈인제 중의 CaO의 탈인 이용 효율이 매우 향상되어, 처리 후의 용선 중 [P]가 극저농도까지 저하된다.

본 실시 형태에 따른 탈인 처리 장치에서는, 상취 랜스로부터 산소와 함께 분체 탈인제를 분사하는데, 분체 탈인제는, CaO원을 주체로 하는 분체와 Al₂O₃원을 주체로 하는 분체의 혼합분을 사용한다. CaO원을 주체로 하는 분체는 CaO와 CaCO₃의 합계 질량 농도가 90％ 이상인 것이 바람직하고, 생석회(CaO) 또는 석회석(CaCO₃)의 어느 쪽 또는 혼합분으로 하는 것이 보다 바람직하다. CaO와 CaCO₃의 합계 질량 농도가 90％ 이상이 바람직한 이유는, 90％ 미만으로 하면 CaO나 CaCO₃ 이외의 성분이 많이 섞이게 되고, 탈인 처리 중에 슬래그 포밍이 과대해져서 슬래그가 노구로부터 넘쳐 나오거나, 또는 탈인 불량해지거나 할 위험이 높아지기 때문이다. 또한, Al₂O₃원을 주체로 하는 분체는 Al₂O₃ 질량 농도가 50％ 이상인 것이 바람직하고, 반토혈암 또는 보크사이트의 이외에, Al₂O₃ 질량 농도가 높은 슬래그나 내화물의 폐재 등이 예시된다. 또한, 이들 분체를 혼합한 혼합분에 있어서는, CaO, CaCO₃ 및 Al₂O₃의 3성분의 합계 질량 농도가 90％ 이상인 것이 바람직하다. 이 이유는, CaO와 CaCO₃의 합계 질량 농도가 90％ 이상이 바람직하다고 하는 이유와 동일하다. 또한, 이들의 분체의 최대 입경은, 분체를 기체로 반송하기 위한 용이성이나, 용선 중에서의 반응계 면적 확보의 관점에서 0.5mm 이하가 바람직하고, 0.15mm 이하가 더욱 바람직하다. 또한, CaO원을 주체로 하는 분체와 Al₂O₃원을 주체로 하는 분체의 혼합비에 대해서는 후술한다.

혼합분은, 분체 공급 장치의 디스펜서에 유지되어 있고, 탈인 처리의 취련이 개시되면, 디스펜서로부터 상취 랜스에 직접 또는 산소 가스 라인을 경유하여 혼합분이 상취 랜스에 공급된다. 이때, 산소 공급 장치로부터 산소도 상취 랜스에 공급되어, 상취 랜스로부터 산소와 함께 혼합분이 용선에 분사된다.

이어서, 탈인 처리의 실험에 의해, 선분 SU의 길이의 범위 등 탈인 처리 장치 및 용제 방법의 조건을 확인하였다.

먼저, 상저취 전로로 용선 290t([C]=4.4 내지 4.5질량％, [Si]=0.3 내지 0.5질량％, [P]=0.100 내지 0.120질량％, 욕 깊이 L₀=약 2000mm)을 장입하고, 저취 송풍구 4개로부터 N₂ 가스를 용선 중으로 유량 0.08 내지 0.70Nm 3/min/t로 불어 넣어서 교반하고, 분체 탈인제로서, CaO원을 주체로 하는 분체 및 Al₂O₃원을 주체로 하는 분체를 혼합한 분체(CaO, CaCO₃ 및 Al₂O₃의 3성분의 합계 질량 농도가 90％ 이상, 또한, (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56)이 0.03 내지 0.25인 혼합분)을 저취 송풍구 수와 동수의 노즐을 갖는 상취 랜스로부터, 랜스 높이 H₀을 2500 내지 3500mm으로 하여 산소 가스 0.8 내지 2.7N㎥/min/t와 함께 용선 욕에 분사하여, 용선 탈인 처리를 행하였다. 사용한 분체의 최대 입경은 0.15mm이고, 처리 후의 용선 [C]=3.3 내지 3.6질량％, [P]=0.004 내지 0.023 질량％로, 장입 염기도(CaO/SiO₂ 질량비)는 1.3 내지 2.7, 취련 시간은 6 내지 10분이었다. 또한, 장입 염기도는, (CaO 장입 질량)/(SiO₂ 장입 질량+용선 중의 [Si]의 산화에 의한 SiO₂ 생성 질량)에 의해 계산되는 값이다.

그 때, 상취 산소+혼합분의 제트의 중심축과 용선 욕면의 교점의 위치(화점의 중심) U와, 저취 송풍구 위치 T로부터 연직 상방으로 그은 선과 용선 욕면의 교점의 위치 S의 거리(선분 SU의 길이)가 최소가 되는 상취 노즐과 저취 송풍구의 조합에 대해서, 스피팅에 의한 노구 부근으로의 지금의 부착이나 처리 후의 용선 중 [P]에 미치는 영향에 대하여 검토하였다.

본 발명에서 규정하는 조건을 표 1에 기초하여 설명한다. 표 1에 기재한 제 요건에 대해서는, 본 발명의 검토 경과에 있어서 파악한 경험에 기초하여, 선분 TS와 선분 TU가 이루는 각도α: 0°, 처리 말기의 장입 염기도: 1.8, 상취 산소 유량: 2.0Nm 3/min/t, 저취 가스 유량: 0.25Nm 3/min/t, 상취 혼합분의 (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56): 0.10을 기본 조건으로 하여, 이 기본 조건을 중심으로, 제 요건의 변화가 미치는 처리 후의 용선 중 P 농도와 스피팅에 의한 노구 부근으로의 지금의 부착량에의 영향을 조사하였다. 또한, 표 1에 기재된 처리 후 용선 중 [P], 스피팅에 의한 노구 부근의 지금의 부착은, 각 조건에서 연속 10Ch 시험한 결과의 평균값이다. 본 발명에 따른 효과를 확인하기 위한 베이스 조건으로서는, 표 1의 No. 29에 나타낸 「저취 송풍구 4개가 각각 α=5°, 18°, 23°, 36°인 경우」를 채용하였다. 이 베이스 조건은, 선분 TS와 선분 TU가 이루는 각(α)을 특별히 신경쓰고 있지 않은 종래 조건이다. 또한, 각 조건에서 노구 지금의 부착량이 베이스 조건과 동일 정도였을 경우에는, 종합 평가를 「△」로 하였다. 처리 후 용선 중 [P]가 0.015질량％ 이하이고, 또한 노구 지금의 부착량이 베이스 조건에 비하여 명백하게 적어 70 내지 90％인 경우에는, 종합 평가를 「○」이라고 하고, 동일하게 현저하게 적어 60％ 이하인 경우에는, 종합 평가를 「◎」로 하였다.

또한, 표 1에 있어서, 선분 TS와 선분 TU가 이루는 각도α는, 도 1a에 나타내는 각도α를 나타내고 있고, 선분 SU의 길이가 최소가 되는 상취 노즐과 저취 송풍구의 각 조합(4조)에서의 각각의 각도 중, 최대가 되는 각도를 나타내고 있다. 단, 본 실험에서는, 모든 노즐이 상취 랜스의 중심축에 대하여 동심원형으로 배치되고, 경사각은 각 랜스마다 동일한 각도로서, 12° 내지 18°의 범위로부터 적절히 선택하였다. 또한, 저취 송풍구도, No. 1 내지 No. 28의 실험에 있어서 상취 랜스의 중심축에 대하여 동심원형으로 배치되어 있고, 상취 랜스의 높이를 조정함으로써, 화점의 중심 U₁ 내지 U₄와 저취 송풍구의 위치 T₁ 내지 T₄의 바로 위 욕면의 위치 S₁ 내지 S₄를 일치시키는 것이 가능하게 하였다. 따라서, 본 실험에 있어서는, 선분 TS와 선분 TU가 이루는 각도 α는, No. 1 내지 No. 28의 모든 실험에 있어서, 동일한 실험 No. 내의 모든 조합에서 동일하게 하였다. 한편, 베이스 조건의 실험(No. 29)에서는, 노저의 4개의 저취 송풍구에 대해서, α가 제각각이다.

(1) 표 1의 No. 1 내지 7

화점의 중심 U를 조정함으로써, 도 1a에 나타내는 선분 TS와 선분 TU가 이루는 각도 α(deg)를 변경한 것 이외는 상술한 기본 조건으로 하여, α의 변화가 미치는 영향을 조사한 결과, 0°≤α≤6°의 경우에, 처리 후 용선 중 [P]가 0.015질량％ 이하가 되고, 또한 스피팅에 의한 노구 부근의 지금의 부착량도 적었다.

상술한 바와 같이, 저취 가스에 의해 생성되는 플룸 영역은, 편측 12°로 퍼지기 때문에, 각도 α가 6° 이하인 경우에는, 플룸 영역의 중앙 부근에 상취 제트가 충돌하고 있음을 의미하고 있다. 이 조건 하에서는, 밀도가 낮고, 주위의 용선 욕에 비하여 격렬하게 교반 혼합되고 있는 플룸 영역 내로 불어 넣어진 상취 혼합 분체는, 깊이 침입할 수 있고 또한 격렬하게 교반 혼합되기 때문에, 혼합분 중의 CaO의 탈인 이용 효율이 매우 향상되고, 처리 후의 용선 중 [P]가 극저농도까지 저하되었다고 생각된다. 또한, 상취 제트의 운동 에너지가 플룸 영역 내에서 효율적으로 소비되기 때문에, 스피팅이 감소된 것이라고 생각된다. 이상과 같이 0°≤α≤6°의 경우에는 이하의 식 (1)을 충족시키게 된다. 즉, 식(1)을 충족시키는 경우에는, 본 발명의 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.

선분 SU의 길이≤L₀tan6°(L₀: 욕 깊이) ···(1)

한편, α가 6을 초과, 즉, 선분 SU의 길이>L₀tan6°이면, 처리 후 용선 중 [P]가, 0.015질량％를 초과해버렸다. 이것은, 상취한 혼합분이 용선 욕 중에 깊이 침입하지 못하여, 플룸 영역 내에서의 강력한 교반, 혼합 효과를 향수할 수 없기 때문이라고 생각된다.

여기서, 선분 SU의 길이>L₀tan6°인 경우에 있어서, 화점의 위치가 부적절한 위치이고, 상취 랜스를 상하 방향으로 조정하면, 선분 SU의 길이가 최소가 되는 노즐과 저취 송풍구의 각 조합을 모두 선분 SU의 길이≤L₀tan6°로 하는 것이 가능한 경우와, 랜스 높이 H₀을 변경해도, 선분 SU의 길이가 최소가 되는 노즐과 저취 송풍구의 각 조합을 모두 선분 SU의 길이≤L₀tan6°로 하는 것이 불가능할 경우의 2가지가 생각된다.

본 실시 형태에 따른 탈인 처리 장치에서는, 화점의 중심 U를 목적으로 하는 위치로 조정한 경우에, 목적으로 하는 위치에서는, 선분 SU의 길이가 최소가 되는 노즐과 저취 송풍구의 각 조합의 모두가, 식 (1)의 조건을 충족시킨다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 탈인 처리 장치를 사용하여 탈인 처리를 행할 때에, 랜스 높이 H₀이 부적절해서, 화점의 중심 U가 목적으로 하는 위치가 아닐 경우에는, 전자에 해당할 가능성이 있다. 한편, 후자에 해당할 경우란, 예를 들어 화점의 중심 U가 동심원형으로 형성되지만, 저취 송풍구의 위치가 불규칙한 경우이다. 이러한 경우에는, 랜스 높이 H₀을 조정해도, 선분 SU의 길이가 최소가 되는 노즐과 저취 송풍구의 각 조합 중 적어도 어느 1조는, 식 (1)의 조건을 충족시키지 않게 되기 때문에, 조업 조건을 어떻게 변경해도 본 발명의 효과를 얻지 못한다.

또한, 선분 SU의 길이>L₀tan6°인 경우에는, 화점의 중심 U의 위치에 의해 스피팅에 의한 노구 부근으로의 지금의 부착량이 변동되었다. 상취 제트의 용선 욕면으로의 충돌 위치(화점의 중심 U)가 상취 랜스 중심축과 용선의 교점의 위치 O에 가까울수록 연직 상방으로 비산하는 스피팅양이 증가하고, 반대로, 화점의 중심 U가 위치 O로부터 멀어질수록 연직 상방으로 비산하는 스피팅양이 감소하였다.

이와 같이, 화점의 중심 U가 위치 O에 접근할수록, 연직 상방에 비산하는 스피팅양이 증가할 가능성이 있기 때문에, 선분 OS의 길이는 모두 300mm 이상인 것이 바람직하다. 선분 OS의 길이가 300mm 미만이 되는 저취 송풍구가 존재하면, 상취 제트의 경사각 θ가 작아져서, 연직 상방으로의 스피팅양이 많아져버리기 때문이다. 또한, 상취 랜스의 노즐 경사각 θ은 모두 25° 이하가 바람직하다. 경사각 θ가 너무 큰 노즐이 존재하면, 상취 산소 제트에 의한 2차 연소가 증가하여, 전로노벽의 내화물 손상이 심하게 되어버리기 때문이다.

(2) 표 1의 No. 8 내지 12

이들 실험에서는, 처리 말기의 장입 염기도를 1.3 내지 2.7로 하고, 그 이외는 기본 조건으로 하였다. 또한, 처리 전에 미립 CaO는 첨가하지 않았다.

실험의 결과, 처리 말기의 장입 염기도를 1.5 미만으로 하면, 슬래그의 탈인 능이 너무 낮아져, 처리 후 용선 중 [P]를 목표값인 0.015질량％ 이하까지 저감시킬수 없었다.

한편, 처리 말기의 장입 염기도가 2.5를 초과하면, 처리 후 용선 중 [P]은 0.015질량％ 이하까지 저하되지는 않았다. 처리 말기에 있어서 장입 염기도를 과도하게 높이면, 화점 주위의 벌크 슬래그의 유동성이 급격하게 저하되어, 벌크 슬래그에 의한 탈인 반응이 진행되기 어려워져버리기 때문에, 처리 후 용선 중 [P]가 높아져버린 것이라고 생각된다.

이상으로부터, 처리 말기의 장입 염기도의 적정한 범위는 1.5 내지 2.5임이 확인되었다.

(3) 표 1의 No. 13 내지 17

이들 실험에서는, 상취 산소 유량을 0.8 내지 2.7Nm 3/min/t로 하고 그 이외는 기본 조건으로 하였다. 상취 산소 유량을 1.0Nm 3/min/t 미만으로 하면, 처리 후 용선 중 [P]가 0.015질량％ 이하까지 저하되지는 않았다. 취련 시간을 6 내지 10분으로 했을 경우, 처리 후 용선 중 [P]를 극저농도인 0.015질량％ 이하로 하기에 필요한 산소가 부족했기 때문이라고 생각된다.

한편, 상취 산소 유량을2.5Nm 3/min/t초과까지 높였을 경우도, 처리 후 용선 중 [P]가 0.015질량％ 이하까지 저하되지는 않았다. 이 경우, 탈인에 필요한 산소량을 다 불 때까지의 시간, 즉 취련 시간이 과도하게 짧아져서, 처리 후 용선 중 [P]가 목표값인 0.015질량％ 이하까지 저하되지는 않았다고 생각된다.

이상으로부터, 상취 산소 유량의 적정한 범위는 1.0 내지 2.5N㎥/min/t임이 확인되었다.

(4) 표 1의 No. 18 내지 23

이들 실험에서는, 저취 N₂ 유량을0.08 내지 0.7N㎥/min/t로 하고, 그 이외는 기본 조건으로 하였다. 저취N₂ 유량을 0.1N㎥/min/t 미만으로 하면, 처리 후 용선 중 [P]가 0.015질량％ 이하까지 저하되지는 않았다. 이 경우, 용선 중의 P의 물질 이동 속도가 현저하게 저하되었기 때문에, 6 내지 10분이라고 하는 단시간 취련에서는, 처리 후 용선 중 [P]를 극저농도인 0.015질량％ 이하까지 저감할 수는 없었다고 생각된다.

한편, 저취 N₂ 유량을 0.6N㎥/min/t초과까지 높였을 경우도, 처리 후 용선 중 [P]가 0.015질량％ 이하까지 저하되지는 않았다. 이 경우, 용선과 슬래그가 과도하게 교반 혼합되어, 슬래그 중 FeO 농도가 과도하게 저하되어버렸기 때문에, 처리 후 용선 중 [P]를 목표값인 0.015질량％ 이하까지 저감할 수는 없었다고 생각된다.

이상으로부터, 저취 N₂ 유량의 적정한 범위는 0.1 내지 0.6N㎥/min/t임이 확인되었다.

(5) 표 1의 No. 24 내지 28

이들 실험에서는, 상취한 CaO+Al₂O₃ 혼합분의 조성을, CaO, CaCO₃ 및 Al₂O₃의 3성분의 합계 질량 농도가 95％, 또한, (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56)이 0.03 내지 0.25로 되게 Al₂O₃ 농도를 변화시키고, 그 이외는 기본 조건으로 하였다. 혼합분 중의 (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56)이 0.05 미만이면 처리 후 용선 중 [P]가 목표값인 0.015질량％ 까지 저하되지는 않았다. 이것은, 혼합 분 중의 CaO분이 화점에서 용융하여 충분히 탈인 반응에 소비되지 않게 되어버렸기 때문으로 생각된다.

화점에서는 상취 산소에 의해 용선 중의 Fe가 산화되어서 FeO가 생성되고, 상취된 분체를 용융하여 FeO-CaO계 융체를 형성한다. 그러나, FeO는 용선 중 [C]에 의해 환원되기 때문에, 상기 융체 중의 FeO 농도는 저하되어 쉽다. 그러면, FeO-CaO 융체의 융점이 상승되어, 유동 상태를 유지할 수 없게 되기 때문에, 융체의 탈인 이용 효율이 저하되어버린다. 그에 비하여, 상기 융체에 Al₂O₃이 소량 포함되면, 융체의 융점이 현저하게 저하하기 때문에, 용융 상태를 유지하여 탈인 이용 효율을 높게 유지할 수 있게 되어야 하지만, 혼합분 중의 (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56)이 0.05 미만이면 융체의 융점 저하 효과가 작아, 융체의 탈인 효율을 완벽하게 향상시키지는 못하였다고 생각된다.

한편, 혼합분 중의 (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56)을 0.20 초과까지 높였을 경우도, 처리 후 용선 중 [P]가 목표값인 0.015질량％ 까지 저하되지는 않았다. 이 경우, 화점에서 생성된 상기 융체 중 CaO의 활량이 저하되어, 융체의 탈인 능력이 저하되어버렸기 때문에, 처리 후 용선 중 [P]가 목표값인 0.015질량％ 까지 저하되지 않았다고 생각된다.

상술한 결과로부터, 혼합분 중의 (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56)의 적정 범위는 0.05 내지 0.20임이 확인되었다.

실시예

이어서, 본 발명을 실시예에 기초하여 추가로 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위하여 채용한 일 조건예이고, 본 발명은 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예 1)

상저취 전로로 [C]=4.4질량％, [Si]=0.4질량％, [P]=0.10질량％의 용선을290t 장입하였다. 이때의 정지 욕의 깊이 L₀은 2000mm이었다. 이어서, 4개의 저취 송풍구로부터 N₂ 가스를 용선 중으로 유량 0.25Nm 3/min/t로 불어 넣어서 교반하고, 경사각 17°의 노즐을 4개 배치한 상취 랜스로부터, 랜스 높이 H₀을 2800mm로 하여, 산소 가스 2.0N㎥/min/t와 함께 CaO, CaCO₃ 및 Al₂O₃의 3성분의 합계 질량 농도가 95％, 또한, (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56)이 0.10이고 최대 입경이 0.15mm인 혼합분을 분사하고, 처리 말기의 장입 염기도를 1.8로 하였다.

상취 랜스의 중심축과 용선 욕면의 교점 O와 저취 송풍구의 위치 T로부터 연직 상방으로 그은 선과 용선 욕면의 교점의 위치 S의 거리(선분 OS의 길이)는 어느 저취 송풍구에서도 공통인 860mm으로 하였다. 이 경우, 상취 산소+혼합분의 제트의 중심축과 용선 욕면의 교점의 위치(화점의 중심) U와 저취 송풍구의 위치 T로부터 연직 상방으로 그은 선과 용선 욕면의 교점의 위치 S는, 어느 화점에서도 거의 일치하고 있었다. 즉, 선분 TS와 선분 TU가 이루는 각도α는 모두 거의 0°였다.

취련 시간 7분으로 탈인을 행한 결과, 취련 말기 온도는 1342도, 처리 후 용선 중 [C]은 3.4질량％, [P]은 0.006질량％였다. 노구 부근에의 지금의 부착은 거의 없었다.

(비교예 1)

저취 전로로 [C]=4.4질량％, [Si]=0.4질량％, [P]=0.10질량％의 용선을 290t 장입하였다. 이때의 정지 욕의 깊이 L₀은 2000mm였다. 4개의 저취 송풍구로부터 N₂ 가스를 용선 중으로 유량 0.25N㎥/min/t로 불어 넣어서 교반하고, 경사각 12°의 노즐을 4개 배치한 뒤 블로우 랜스로부터, 랜스 높이 H₀을 2700mm로 하여, 산소 가스 2.0N㎥/min/t와 함께 CaO, CaCO₃ 및 Al₂O₃의 3성분의 합계 질량 농도가 95％, 또한, (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56)이 0.10이고 최대 입경이 0.15mm인 혼합분을 분사하여, 처리 말기의 장입 염기도를 1.8로 하였다.

상취 랜스의 중심축과 용선 욕면과의 교점 O와 저취 송풍구의 위치 T로부터 연직 상방으로 그은 선과 용선 욕면의 교점의 위치 S의 거리(선분 OS의 길이)는 어느 저취 송풍구에서도 공통인 860mm로 하였다. 이 경우, 상취 산소+혼합분의 제트의 중심축과 용선 욕면의 교점의 위치(화점의 중심) U와 저취 송풍구의 위치 T로부터 연직 상방으로 그은 선과 용선 욕면의 교점의 위치 S가 모두 일치하고 있지 않고, 선분 TS와 선분 TU가 이루는 각도 α는 최대로 약 8°이고, 선분 SU의 길이가 L₀tan6°보다도 컸다.

취련 시간 7분으로 탈인을 행한 결과, 취련 말기 온도는 1345℃, 처리 후 용선 중 [C]는 3.4질량％, [P]은 0.017질량％였다. 또한 노구 부근으로의 지금의 부착은 상당히 많았다.

본 발명에 따르면, 스피팅을 억제하면서 저비용 또한 고효율로 극저 인 용선을 용제할 수 있는 탈인 처리 장치 및 그것을 사용한 용선의 탈인 방법을 제공 할 수 있기 때문에, 공업적 가치는 크다.

Claims

용선의 탈인 처리를 행하는 탈인 처리 장치이며,
전로와,
상기 전로에, 분체 탈인제 및 산소 가스를 불어 넣는 상취 랜스와,
상기 상취 랜스에 상기 산소 가스를 공급하는 산소 공급 장치와,
상기 상취 랜스에 상기 분체 탈인제를 공급하는 분체 공급 장치를 구비하고,
상기 상취 랜스의 하단부면에는, 상기 분체 탈인제 및 상기 산소 가스를 분출하는 노즐이 복수 배치되고,
상기 전로의 노저에는, 상기 노즐과 동수의 저취 송풍구가 배치되고,
상기 전로에 욕 깊이 L₀의 용선이 장입되어 있는 상태에서, 상기 노즐로부터 분출되는 상취 제트의 중심축과 상기 용선의 욕면의 교점의 위치 U와, 상기 저취 송풍구의 위치에서 연직 상방으로 그은 직선과 상기 용선의 욕면의 교점의 위치 S의 거리(선분 SU의 길이)가 최소가 되는 노즐 및 저취 송풍구의 각조의 모두에 있어서, 이하의 식 (1)의 조건을 충족시키는 상기 상취 랜스의 높이가 존재하도록, 상기 노즐 및 상기 저취 송풍구가 배치되어, 상기 상취 제트가, 상기 저취 송풍구로부터 상기 용선 중으로 불어 넣어지는 저취 가스와 상기 용선이 혼합된 영역 내로 분사되는 것을 특징으로 하는 탈인 처리 장치.
선분 SU의 길이≤L₀·tan6°···(1)
제1항에 있어서, 상기 분체 탈인제는, CaO원을 주체로 하는 분체와 Al₂O₃원을 주체로 하는 분체와의 혼합분이며, CaO, CaCO₃ 및 Al₂O₃의 3성분의 합계 질량 농도가 90％ 이상, 또한, (Al₂O₃ 질량)/(CaO 질량+CaCO₃ 질량×0.56)이 0.05 내지 0.20인 혼합분인 것을 특징으로 하는 탈인 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 노즐이 상기 상취 랜스의 중심축에 대하여 동심원형으로 배치되어, 상기 상취 랜스의 중심축과 상기 노즐의 중심축의 사이의 경사각 θ가 모든 노즐에 있어서 동일한 것을 특징으로 하는 탈인 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상취 랜스의 중심축과 용선의 교점의 위치를 O라 했을 경우에, 선분 OS의 길이가 300mm 이상이며, 또한 상기 상취 랜스의 중심축과 상기 노즐의 중심축의 사이의 경사각 θ가 25° 이하인 것을 특징으로 하는 탈인 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 기재된 탈인 처리 장치를 사용한 용선의 탈인 방법이며,
상기 전로 내에 용선을 유지하고, 상기 저취 송풍구로부터 N₂ 가스를 용선 중으로 유량 0.1 내지 0.6N㎥/min/t로 불어 넣어서 교반하고, 상기 선분 SU의 길이가 최소가 되는 노즐 및 저취 송풍구의 각조의 모두에 있어서, 상기 식 (1)의 조건을 충족하도록 상기 상취 랜스의 높이를 조정하고, 상기 상취 랜스로부터 상기 분체 탈인제를 상기 산소 가스 1.0 내지 2.5N㎥/min/t와 함께 상기 용선에 분사하여, 처리 말기의 장입 염기도를 1.5 내지 2.5로 하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈인 방법.