KR19980065564A

KR19980065564A - 고청정강의 제조방법

Info

Publication number: KR19980065564A
Application number: KR1019970000638A
Authority: KR
Inventors: 김동식; 장준섭; 오유청; 김혁
Original assignee: 서순화; 기아특수강 주식회사
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1997-01-13
Publication date: 1998-10-15
Also published as: KR100215105B1

Abstract

본 발명은 전기로 제강공정에 있어서, 용강의 환원정련에 의해 고청정강을 제조하는 방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 전기로 출강시 용강탈산용 알루미늄(Al)과 조재제를 각각 출강 중, 말기에 레이들에 투입하고 레이들내의 전기로 슬래그 유입량을 억제하여 출강을 완료한 후 레이들에서 슬래그 탈산제를 전기로 슬래그에 투입하고, 출강후 또는 용강 탈산 후 개재물 흡수능이 우수하고 내화물 침식을 억제시킬 수 있는 첨가제(합성 플럭스)를 슬래그 상부에 투입하여 탑 슬래그(Top Slag)를 조제한 후, 진공조내에서 적정 교반에 의해 비금속 개재물을 부상시켜 효과적으로 흡수제거함과 동시에 레이들 내화물의 침식을 억제하는 고청정강을 제공한다.

Description

고청정강의 제조방법

본 발명은 전기로 제강공정을 이용한 고청정강의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용강의 환원정련에 의해 고청정강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 특수강의 요구품질이 엄격해지고 고급화되어 가는 추세에 따라 고청정화 기술은 필수적인 제강정련기술로 받아들여지고 있으며, 특히 강중의 비금속개재물의 부상제거기술은 특수강의 제강정련에 있어서 중요한 요소기술이 되고 있다.

이와같은 개재물의 부상제거기술은 용강중에서 탈산 또는 재산화에 의해 형성된 개재물을 교반에 의해 응집, 부상시키고 슬래그에 흡착, 용해, 흡수제거하는 과정으로 진행된다. 따라서, 용강의 교반과 슬래그의 개재물흡수능은 매우 중요한 요소이며, 부상된 개재물이 슬래그에 용이하게 흡수되기 위해서는 개재물과 슬래그간의 계면장력이 작아야 하므로 저융점의 슬래그 조성이 필요하다.

일반적으로 전기로 제강공정에서는 출강시 알루미늄과 함께 CaO, CaF₂를 투입하여 레이들에서 용강을 탈산하고 있으나, 이들 조재제에 의해 형성되는 슬래그는 대부분 고융점의 조성이므로 개재물의 흡수능이 클 수 없다. 결국 슬래그의 개재물흡수능이 적으면 용강교반에 의한 비금속개재물의 부상제거가 어렵게 되어 용강을 청정화 시킬 수 없다.

따라서, 실제조업에서 탈산 또는 재산화과정에서 형성되는 비금속개재물을 환원성 슬래그에 의해 효과적으로 흡수제거하여 안정적으로 고청정강을 제조하는데는 한계가 있다.

또한 종래의 조재제(CaO-CaF₂계)를 사용하여 청정강을 제조하는 방법에 있어서, 전기로 출강말기에 투입되는 조재제중 CaF₂는 저융점의 첨가물로서 슬래그의 유동성을 개선하여 재화(滓化)를 촉진할 목적으로 투입하고 있으나, 레이들 내화물의 침식원으로 작용하여 마그네시아 내화물(MgO계)로 형성된 슬래그 라인(Slag Line) 즉, 용강과 슬래그의 계면부위의 내화물을 침식하여 용손(溶損)을 심화시키고 있으며, 그 결과 내화물 수명을 단축시키는 요인이 되고 있다.

이에 따라, 제강업체에서는 고청정강을 안정적으로 제조하기 위해서 레이들 슬래그 상부에 개재물 흡수능이 우수한 탑 슬래그를 형성하여 효율적으로 환원정련을 수행할 수 있는 합성플럭스(Premelted Synthetic Flux)의 사용을 고려하고 있다. 이와 같은 플럭스의 요구특성은 우선 저융점(1,300∼1,400℃)이어야 하고, 용융속도가 빨라 쉽게 재화되어야 하며, 내화물의 침식원인 저융점의 첨가물(CaF₂등)이 없는 점이 특징이다.

최근들어 상기의 요구조건을 충족하는 합성플럭스가 개발되어 현재 공업적으로 CaO-Al₂O₃계가 탑슬래그용으로 사용이 시도되고 있으며, 실제조업에서 상기의 개재물흡수능이 우수한 CaO-Al₂O₃계 플럭스를 이용하여 탑슬래그를 조제하고, 적정 교반에 의한 개재물의 부상과 탑슬래그에 의한 효과적인 흡수제거를 통해 고청정강을 제조하는 방법이 가능해지고 있다.

그러나, 상기의 CaO-Al₂O₃계 플럭스를 사용시 실조업에서 탑슬래그를 조제하여 개재물을 효율적으로 제거할 수 는 있으나, CaF₂에 의한 내화물의 침식의 문제를 해결해주지 못하는 결점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 합성플럭스에서 해결하지 못하는 문제점을 해결하기 위해 내화물 침식에 의해 발생되는 슬래그중의 MgO성분이 포화 함유되어 CaF₂에 의한 내화물 침식의 억제가 가능하고, 개재물의 흡수능이 우수한 합성플럭스(CaO-Al₂O₃-MgO계)를 사용하여 탑슬래그를 조제하므로써, 고청정강을 제조함과 동시에 레이들 내화물의 침식을 억제하여 내화물의 수명을 증가시킬 수 있는 고청정강의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 고청정강의 제조방법은 전기로 출강시 레이들내 전기로슬래그의 유입량을 3Kg/T-S이하로 억제하고, 용강탈산용 알루미늄을 0.5∼1.5Kg/T-S의 범위에서 출강중기에 투입하고, 조재제로서 CaO를 6∼10Kg/T-S, CaF₂를 1.2∼1.8Kg/T-S의 범위에서 출강말기에 투입하여 출강을 완료한 후에 레이들에서 슬래그 탈산제 0.4∼0.8Kg/T-S를 전기로 슬래그에 투입하고, 출강후 또는 용강 탈산 후 개재물흡수능이 우수하고 내화물 침식을 억제시킬 수 있는 CaO-Al₂O₃-MgO계 합성플럭스를 1.0∼3.0Kg/T-S의 범위 내에서 슬래그 상부에 투입하여 탑슬래그를 조제한 후, 진공조내에서 적정교반에 의해 비금속개재물을 부상시켜 흡수제거한다.(여기에서 T-S는 용강 1톤을 기준으로 함을 의미하며, 이하 동일함)

본 발명에 있어서, 레이들내로 유입되는 전기로 슬래그는 산화물로서 FeO, MnO, SiO₂등이 다량 함유되어 있어서, 환원성 분위기하에서 정련하는 레이들에서 탈산제 또는 합금철에 의해 재산화되어 개재물 형성의 요인이 되므로 가능한한 전기로슬래그의 유입량을 억제할 필요가 있다.

전기로 슬래그는 제조방법에 따라 다소 차이는 있으며, 그 일예를 들면 표 1과 같다.

[표 1]

(단위 : %)

CaO	SiO₂	Al₂O₃	MnO	T.Fe	MgO	기타
35.1	16.7	18.9	5.7	13.5	6.4	3.7

여기에서 슬래그의 조성은 중량 %단위이며, T.Fe는 산화철(Fe_xO_y)에서 Fe함량만을 나타내는 것으로 이하 동일하다.

이와같은 전기로 슬래그의 유입량과 환원성 슬래그의 목표조성 그리고 슬래그량, 두께를 고려하여 조재제로서 CaO를 6∼10Kg/T-S, CaF₂를 1.2∼1.8Kg/T-S의 범위에서 출강말기에 투입할 필요가 있다.

또한, 용강탈산용 Al은 출강전의 용존산소량과 전기로 슬래그의 유입량에 따라 투입량을 조절할 필요가 있으며, 최적의 Al탈산을 위해서는 0.5∼1.5Kg/T-S의 범위에서 투입하는 것이 바람직하다.

한편, 출강후 레이들상부의 전기로슬래그에 투입하는 슬래그탈산제는 전기로 슬래그성분중 산화물을 제거하여 개재물의 형성을 최소화할 목적으로 투입하며, 전기로 슬래그의 조성과 유입량에 따라 슬래그탈산용 Al(또는 CaSi, FeSi 분말등)을 전기로 슬래그 10Kg에 대하여 0.4∼0.8Kg/T-S범위내에서 투입할 필요가 있다.

본 발명에서 사용되는 합성플럭스는 저융점(1,400℃이하)이고, 용융속도가 빠르고 개재물흡수능이 우수하여야 하며, 레이들슬래그에 포화되는 함량의 MgO를 함유하여 CaF₂에 의한 내화물의 침식을 억제할 수 있는 조성이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 합성플럭스는 CaO, Al₂O₃, MgO를 기본 성분으로 하고, 함유량이 중량%로 각각 36∼40%, 40∼44%, 5∼15%이며, SiO₂: 1.5∼3.5%, Fe₂O₃: 1.5%이하의 조성으로 구성된 것이다.

한편, 플럭스의 투입에 의해 개재물을 흡수제거하는데 있어서 중요한 요소는 진공탈가스중 개재물을 슬래그로 부상시키는 용강의 교반속도이며, 이때 교반속도가 느리면 용강중의 개재물이 슬래그로의 부상속도가 느려 개재물의 흡수제거가 어렵고, 상대적으로 교반속도가 과도하게 빠르면 진공조내의 용강이 심하게 유동되어 개재물이 슬래그에 흡착되기 어려울 뿐 아니라 오버플로우(Overflow) 될 수 있으므로 진공중의 교반속도는 175∼275 Nℓ/min의 범위가 바람직하다.

[실시예]

이하에서 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명에 있어서 제조공정은 60톤 용량의 전기로-레이들-진공탈가스(Vacuum Degassing:VD)-연속주조(또는 강괴주조)-열간압연의 공정으로 이루어져 있다.

본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하면, 0.1∼0.3%C의 저탄소강을 대상으로 하여 전기로출강시 표 1과 같은 전기로슬래그의 레이들내의 유입량을 3Kg/T-S이하로 억제하고, 용강탈산용 Al 0.5∼1.5Kg/T-S을 출강중기에, CaO 6∼10Kg/T-S와 CaF₂1.2∼1.8Kg/T-S을 출강말기에 레이들에 투입하여 출강을 완료한 후에, 슬래그탈산용 Al을 전기로슬래그 10Kg에 대하여 0.4∼0.8Kg을 용강상부의 전기로 슬래그에 투입하고, 출강후 또는 용강 탈산 후 CaO-Al₂O₃-MgO계 합성플럭스를 각각 0.5, 1.5, 2.5, 3.5Kg/T-S으로 변화시켜 슬래그층 상부에 투입하여 탑슬래그를 조제하고, 용강의 교반속도를 각각 150, 200, 250, 300Nℓ/min으로 변화시켜 진공탈가스처리를 한 후, 통상적인 연속주조(또는 강괴주조)와 열간압연을 통해 고청정강을 제조하였으며, 합성플럭스 투입량 및 교반속도에 따른 강재의 청정도를 비교조사하였다.

또한, 레이들내화물에 대한 합성플럭스의 내침식성을 조사하기 위해 종래의 조재제 및 종래의 플럭스와 비교하여 내화물의 침식율을 측정하였다.

[실시예 1]

60톤 용량의 전기로-레이들-진공탈가스-연속주조-열간압연의 공정에서, 전기로 출강시 표 2와 같은 전기로슬래그의 레이들내의 유입량을 3Kg/T-S이하로 억제하고, 용강의 용존산소량과 유입되는 전기로슬래그의 양에 따라 용강탈산용 Al 0.5∼1.5Kg/T-S을 출강중기에, CaO 6∼10Kg/T-S와 CaF₂1.2∼1.8Kg/T-S을 출강말기에 레이들에 투입하여 출강을 완료한 후에, 슬래그탈산용 Al을 전기로슬래그 10Kg에 대하여 0.4∼0.8Kg을 용강상부의 전기로슬래그에 투입하여 용강을 탈산한 후에, CaO-Al₂O₃-MgO계 합성플럭스를 각각 0.5, 1.5, 2.5, 3.5Kg/T-S으로 변화시켜 슬래그층 상부에 투입하여 탑슬래그를 조제하고, 용강의 교반속도를 200Nℓ/min으로 하여 진공탈가스 처리한 후, 통상적인 연속주조(또는 강괴주조)와 열간압연하였다.

그 결과, 본 발명에서 사용된 CaO-Al₂O₃-MgO계 플럭스의 투입에 따라 레이들슬래그는 종래의 조재제(CaO-CaF₂)에 비해 저융점인 조성으로 변화되었으며, 기존의 CaO-Al₂O₃계 플럭스를 사용할 때와 유사한 조성을 나타내었다. 그 일예를 표 2에 나타내었다.

또한, 합성플럭스 투입량에 따라 강재의 청정도를 비교조사한 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1을 참조하면, 1.0∼3.0Kg/T-S의 범위내에서 강재의 전산소량이 안정적으로 12ppm이하를 나타내었으며, 플럭스의 투입시기에 있어서 출강후에도 동일한 효과를 나타내었다.

[표2]

(단위 : %)

구 분	CaO	SiO₂	Al₂O₃	MnO	T.Fe	MgO	기타	비 고
조재제+CaO-Al₂O₃-MgO플럭스	44.3	6.8	38.7	0.1	0.1	7.3	2.7	발명제
조재제(CaO-CaF₂)	48.3	9.2	26.5	0.6	0.2	12.4	2.8	종래제
조재제+CaO-Al₂O₃플럭스	45.1	7.2	34.1	0.2	0.1	10.8	2.5	비교제

[실시예 2]

실시예 1과 동일한 방법으로 레이들에서 용강을 탈산한 후 CaO-Al₂O₃- MgO 계 합성플럭스 2.0Kg/T-S을 슬래그층 상부에 투입하여 탑슬래그를 조제하고, 용강의 교반속도를 각각 150, 200, 250, 300Nℓ/min으로 변화시켜 진공탈가스 처리한 후, 통상적인 연속주조(또는 강괴주조)와 열간압연을 행한 후, 용강의 교반속도에 따른 강재의 청정도를 비교조사하였다. 조사결과, 도 2에서 보는 바와 같이, 교반속도가 175∼275Nℓ/min의 범위내에서 강재의 전산소량이 안정적으로 12ppm이하를 나타내어 고청정강이 제조되었음을 알 수 있었다.

[실시예 3]

합성플럭스의 내침식성을 조사하기 위하여 마그네시아 캐스타블로 침식성 시편을 제작하여 레이들내 용강-슬래그 계면부위인 슬래그라인에 설치하고 동일조건하에서 조재제인 CaO-CaF₂(종래제)를 투입할 때와 CaO-CaF₂투입후 CaO-Al₂O₃계 합성플럭스(비교제)를 투입할 때, 그리고 CaO-CaF₂투입후 CaO-Al₂O₃-MgO계 합성플럭스(발명제)를 투입할 때의 각각에 대한 침식율을 측정한 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3에 도시된 바와 같이, 발명제의 경우가 종래재 및 비교재에 비해 내화물의 침식율이 현저하게 낮게 나타났다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 것으로서, 플럭스 투입량에 따른 전산소량의 변화를 나타낸 그래프.

도2는 진공조내 용강의 교반속도에 따른 강재의 전산소량의 변화를 나타낸 그래프.

도3은 본 발명제, 종래제 및 비교제에 대한 마그네시아 캐스타블의 침식율을 나타낸 그래프.

내용없음

이상의 실시예로부터 본 발명은 내화물의 침식성이 양호하면서 개재물의 흡수능이 우수한 합성플럭스를 제공하므로써 고청정강을 제조할 수 있을 뿐 아니라 내화물의 수명을 증가시킬 수 있는 잇점을 갖는 것이다.

여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하 특허청구범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

Claims

전기로 출강시 레이들내 전기로슬래그의 유입량을 3Kg/T-S이하로 억제하고, 용강탈산용 알루미늄을 0.5∼1.5Kg/T-S(T-S는 용강 1톤을 기준으로 함)의 범위에서 출강중기에 투입하고, 조재제로서 CaO를 6∼10Kg/T-S, CaF₂를 1.2∼1.8Kg/T-S의 범위에서 출강말기에 투입하여 출강을 완료한 후에 레이들에서 슬래그 탈산제를 슬래그 상부에 투입하여 용강을 탈산하는 것을 특징으로 하는 고청정강의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 슬래그탈산제는 Al, CaSi, FeSi 분말중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 고청정강의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 선택된 슬래그탈산제는 전기로 슬래그 10Kg에 대하여 0.4∼0.8Kg/T-S범위내에서 투입하는 것을 특징으로 하는 고청정강의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 방법에 의하여 제조된 강재의 전산소량이 12ppm이하를 만족하는 것을 특징으로 하는 고청정강의 제조방법.
전기로 출강시 레이들내 전기로슬래그의 유입량을 3Kg/T-S이하로 억제하고, 용강탈산용 알루미늄을 0.5∼1.5Kg/T-S(T-S는 용강 1톤을 기준으로 함)의 범위에서 출강중기에 투입하고, 조재제로서 CaO를 6∼10Kg/T-S, CaF₂를 1.2∼1.8Kg/T-S의 범위에서 출강말기에 투입하여 출강을 완료한 후에 레이들에서 개재물 흡수능을 향상시키고 내화물 침식을 억제시키기 위하여 기본성분이 중량 %로 CaO: 36∼40%, Al₂O₃: 40∼44%, MgO: 5∼15%이고, SiO₂: 1.5∼3.5%, Fe₂O₃: 1.5%이하의 조성으로 구성된 CaO-Al₂O₃-MgO계 합성플럭스를 1.0∼3.0Kg/T-S의 범위내에서 슬래그 상부에 투입하여 탑슬래그를 조제한 후 진공조내에서 용강을 교반하는 것을 특징으로 하는 고청정강의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 상기 전기로 출강의 완료단계후와 합성플럭스의 투입단계전에 레이들에서 슬래그 탈산제 0.4∼0.8Kg/T-S를 슬래그 상부에 투입하여 용강을 탈산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고청정강의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 상기 용강의 교반속도는 175∼275 Nℓ/min의 범위인 것을 특징으로 하는 고청정강의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 상기 방법에 의하여 제조된 강재의 전산소량이 12ppm이하를 만족하는 것을 특징으로 하는 고청정강의 제조방법.