KR20010038522A

KR20010038522A - 소단면 빌레트 연주기용 알루미늄 단독 탈산강의 정련방법

Info

Publication number: KR20010038522A
Application number: KR1019990046507A
Authority: KR
Inventors: 지용태; 임문석
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-05-15

Abstract

본 발명은 볼트, 너트, 스크류 등의 재료로 사용되는 냉간압조용 알루미늄 단독 탈산강의 정련방법에 관한 것으로, 그 목적은 전로의 종점산소에 따라 용강출강중에 생석회를 차등 투입하여 슬래그를 저융점화시키면서 또한 슬래그 탈산제도 차등 투입하여 산화도를 낮춤으로써 소단면 빌레트 연주기에서 노즐막힘 발생 없이 연속주조 될 수 있는 용강을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소단면 빌레트 연속주조기에 적용되는 알루미늄 단독탈산 용강을 전로에서 래들로 출강하여 정련하는 방법에 있어서, 상기 출강중에 알루미늄과 생석회를 투입하여 생석회/알루미나의 비를 1.0-2.0으로 조정하는 단계; 상기 출강후에 슬래그탈산제로서 알루미늄:0.3-0.8kg/톤-용강과 조재제:0.3-0.6kg/톤-용강을 투입하여 슬래그의 산화도를 2.0%이하로 유지하는 단계;를 포함하여 이루어지는 소단면 빌레트 연주기용 알루미늄 단독 탈산강의 정련방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

Description

소단면 빌레트 연주기용 알루미늄 단독 탈산강의 정련방법{Method of refining Al killed steel for small section billet continuous caster}

본 발명은 볼트, 너트, 스크류 등의 재료로 사용되는 냉간압조용 알루미늄 단독 탈산강의 정련방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소단면 빌레트 연속조조시 알루미나 개재물에 의한 턴디쉬 침적 노즐 막힘현상을 방지할 수 있는 용강의 정련방법에 관한 것이다.

일반적으로 고로에서 전로로 출선된 용선은 탄소, 규소, 인 기타의 불순원소를 제거할 목적으로 용선중에 산소를 취입하여 정련한다. 정련이 진행됨에 따라 용선중의 용존산소량은 점차 증가하여 전로 취련말기에는 상당량의 산소가 용강중에 남게 된다. 이 용존산소는 주조시에 탄소와 반응해서 기포(CO 가스)를 생성하여 불건전한 제품의 원인이 되거나 산화물 등의 개재물을 생성하여 강질을 나쁘게 한다. 따라서, 전로를 이용한 제조공정에서는 도 1에서와 같이 출강시 래들(12)에 수동으로 또는 슈트(16)를 이용하여 탈산제(14)를 용강(11)내에 투입하여 산소를 용강에서 제거하는 탈산조업을 실시하게 된다.

볼트, 너트 등으로 제조되는 냉간압조용 강도 전로에서 용강으로 제조한 다음, 래들로 출강할 때 탈산제를 투입한다. 탈산제는 산소와의 친화력이 철 보다 큰 알루미늄, 규소, 망간 등이 사용되며, 탈산방법은 알루미늄과 규소 등 두가지 이상을 투입하는 복합탈산과 알루미늄이나 규소만을 투입하는 단독 탈산방법으로 구분할 수 있다. 냉간압조용강중에는 제품특성상 0.05%이하의 규소함량을 요구하는 강종은 알루미늄만 투입하는 단독탈산을 실시하고 있다.

이러한 알루미늄 단독 탈산과정에서는 알루미늄과 용존산소의 반응물인 알루미나 개재물이 생성된다. 이 개재물은 복합탈산과는 달리 고융점이어서 주조시에 고체상태로 응고되어 주조중 노즐을 통과하는 중에 노즐에 부착되어 노즐막힘의 원인이 될 수 있다. 따라서, 주조전 래들에서 버블링을 통해 제거하고 있다.

그러나, 도 2와 같이, 160mm×160mm 빌레트 연속주조기는 몰드(24)가 작아 침적노즐(22) 구경이 30mm로 다른 슬라브 연속조조에 사용되는 침적노즐의 구경 80mm와 비교할 때 매우 작다. 따라서, 알루미나 개재물에 의한 주조중 침적노즐 막힘 발생확율이 다른 주조설비 대비 높다. 이러한 점을 고려하여 연속주조 전 단계인 버블링 조업에서 알루미나 개재물의 충분한 분리부상을 목적으로 10분이상의 버블링을 행한 다음, 칼슘와이어를 용강톤당 1.5∼2.5m 정도 투입하고 있지만, 여전히 노즐막힘 빈도가 높은 편이다.

이는 종래의 정련조업이 전로종점산소의 변화에 능동적으로 대처하지 못한데서 그 원인을 살펴볼 수 있다. 보통, 전로의 종점산소가 높아지면 알루미늄 투입량이 많아지며 이에 따른 알루미나 개재물의 발생량도 많아진다. 종래의 전로 종점산소에 따른 알루미늄투입량은 아래 표 1과 같다.

종점산소(ppm)	Al투입량(kg/톤-용강)	Al실수율(%)	종점산소(ppm)	Al투입량(kg/톤-용강)	Al실수율(%)
500	2.35	29.4	1050	3.08	22.4
550	2.40	28.7	1100	3.16	21.8
600	2.47	28.0	1150	3.24	21.3
650	2.52	27.3	1200	3.33	20.7
700	2.59	26.6	1250	3.41	20.3
750	2.65	26.0	1300	3.50	19.7
800	2.71	25.3	1350	3.58	19.2
850	2.79	24.7	1400	3.67	18.8
900	2.86	24.1	1450	3.76	18.3
950	2.93	23.5	1500	3.86	17.9
1000	3.00	22.9	1550	3.98	17.4

알루미나 개재물이 많아짐에 따라 슬라그중 생석회/알루미나의 비가 변화가 되는데, 종래에는 이 알루미나의 변화를 고려하지 않고 생석회를 용강톤당 약 5.0kg정도 일정하게 투입하고 있다. 특히, 그 투입시점이 버블링중에 행해지고 있어 용강중 개재물의 포집에 효과적인 슬래그 조제가 조기에 행해지지 못하는 문제가 있다. 또한, 이러한 슬래그는 산화도가 높아 용강의 재산화의 문제도 있다.

본 발명은 용강중의 알루미나를 효과적으로 제거하면서 용강의 재산화를 방지할 수 있는 용강의 정련방법을 도출하여 소단면 빌레트 연주기에서 노즐막힘 발생없이 연속주조 될 수 있는 용강을 제공함에 있다.

도 1은 전로출강중 용강의 탈산조업 개략도

도 2는 소단면 빌레트 연주설비의 개략도

도 3은 알루미나-생석회 이원계 상태도

도 4는 전로종점산소에 따른 알루미늄 단독 탈산강의 노즐막힘정도를 나타내는 그래프

도 5는 노즐막힘 히트에 대한 슬래그중 생석회/알루미나의 비를 나타내는 그래프

도 6은 종점산소에 따른 생석회를 차등 투입하는 경우 슬래그중 생석회/알루미나의 비를 나타내는 그래프

도 7은 종래방법과 본 발명에 의한 슬래그 산화도의 차이를 나타내는 그래프

도 8은 종래방법과 본 발명의 노즐막힘 발생빈도를 비교한 그래프

*도면의 주요부분에 대한 보호의 설명*

10.....전로 11.....용강

12.....래들 14.....탈산제

16.....슈트 20.....턴디쉬

22.....침적노즐 24.....몰드

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정련방법은, 소단면 빌레트 연속주조기에서 주조하는 알루미늄 단독탈산 용강을 전로에서 래들로 출강하여 정련하는 방법에 있어서, 상기 전로의 용강을 래들로 출강하는 중에 전로종점산소에 따라 알루미늄과 생석회를 차등 투입하여 생석회/알루미나의 비를 1.0-2.0으로 조정하는 단계; 상기 출강후에 전로종점산소에 따라 래들 슬래그의 탈산제로서 알루미늄:0.3-0.8kg/톤-용강과 조재제:0.3-0.6kg/톤-용강을 차등 투입하여 슬래그의 산화도를 2.0%이하로 유지하는 단계;를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 래들내 용강의 상부에 슬래그를 효율적으로 관리하여 소단면 빌레트 연주기에서 노즐막힘 없이 생산될 수 있는 냉간압조용 알루미늄 단독 탈산 용강을 제공하는데, 그 특징이 있다.

이러한 본 발명은 다음과 같은 기술배경하에서 도출된 것이다.

첫째, 생석회를 전로종점산소에 따라 차등 투입하되 그 투입시점을 용강을 래들로 출강할때 알루미늄과 함께 투입하여 생석회/알루미나의 비를 조기에 적절히 관리하면서, 저윰점의 알루미나-생석회(12CaO-7Al₂O₃) 개재물을 생성한다.

둘째, 전로의 용강을 래들로 출강후에는 슬래그에 탈산제와 조재제를 투입하여 산화도를 관리함으로써 용강의 재산화를 방지하여 용강의 청정성을 극대화하는 것이다. 상기한 기술배경을 중심으로 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

도 3에는 알루미나-생석회의 이원계 상태도가 나타나 있으며, 그 조성에 따라 녹는점이 달라짐을 알 수 있다. 보통 연주기에서 1500∼1550℃의 주조온도를 고려할때 이 온도이하로 저융점의 반응물(mAl₂O₃-nCaO)이 생성되어야 노즐막힘이 원인이 안됨을 알 수 있다. 또한, 슬래그가 저융점이 되어야 개재물 포집능이 좋다.

본 발명에서는 이를 고려하여 슬래그중 생석회/알루미나의 비가 1.0-2.0이 되도록 하여 개재물 포집능과 함께 개재물의 저융점화를 달성한다. 이를 위해서는 전로종점산소에 따라 변화하는 알루미나의 생성량을 고려하여 생석회의 투입양도 차등 투입하는 것이 필요하다. 통상 전로종점산소가 300-1400ppm으로 변화하는 것을 감안하여 생석회/알루미나의 비를 1.0-2.0로 조절하기 위해서는 생석회의 투입량은 용강톤당 3.0-3.7kg으로 투입하는 것이 바람직하다. 전로종점산소에 따른 생석회의 투입량의 일례가 표 2에 나타나 있다.

종점산소(ppm)	300-400	400-500	500-600	600-700	700-800	800-900	900-1000	1000-1100	1100-1200	1200-1300	1300-1400	＞1400
생석회투입량(kg/톤-용강)	3.0	3.5	4.0	4.5	5.0	5.5	6.0	6.3	6.5	6.8	7.0	7.3

상기와 같이 하여 슬래그중 생석회/알루미나의 비를 관리하는 것과 함께, 슬래그에 의한 용강의 재산화를 방지하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 슬래그의 산화도를 2.0%이하로 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 탈산제로 알루미늄을 용강톤당 약 0.3-0.8kg 정도, 조재제를 용강톤당 약 0.3-0.6kg 정도 투입하여 조절할 수 있다. 본 발명에 적용될 수 있는 조재제의 일례가 표 3에 제시되어 있다.

화학조성(중량%) 및 물리적특성
S.Al	CaO	Al₂O₃	SiO₂	Fe₂O₃	비중
≥40	20-30	≤5.0	≤10.0	≤1.0	0.8-1.3

아래 표 4와 표 5에는 목표로 하는 슬래그의 산화도를 위해 전로종점산소에 따라 투입할 슬래그 탈산제와 조재제의 투입량의 예가 제시되어 있다.

종점산소(ppm)	300-400	400-500	500-600	600-700	700-800	800-900	900-1000	1000-1100	1100-1200	1200-1300	1300-1400	＞1400
Al투입량(kg/톤-용강)	0.30	0.35	0.40	0.44	0.48	0.53	0.58	0.62	0.66	0.71	0.75	0.80

종점산소	≤750	750-900	900-1050	1051≤
조재제 투입량(kg/톤-용강)	0.30	0.40	0.50	0.60

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

100톤 전로에서 아래 표 6의 용강을 160mm×160mm 빌레트 연주기에서 주조할 경우 전로 출강중 생석회 5.0kg/톤-용강과 형석 0.1kg/톤-용강, 그리고 전로종점산소에 따라 표 1에 나타난 알루미늄 투입량에 따라 조업할 경우 전로종점 산소와 노즐막힘분포도를 알아보고 이를 도 4에 나타내었다.

화학조성(중량%)
C	Si	Mn	P	S	Sol.Al	N(ppm)
0.03-0.22	≤0.05	0.25-0.95	≤0.020	≤0.015	0.02-0.07	≤70

도 4에서 보는 바와 같이, 전로종점 산소가 높을 경우 즉, 알루미늄 투입량이 많을 경우 노즐막힘 빈도수가 많음을 알 수 있었다. 더 상세히 설명하면, 도 5에서 보는 바와 같이 노즐막힘 히트에 대한 슬래그중 생석회/알루미나 비는 전로종점산소에 따라 감소하는 경향을 보이며, 이것은 상대적으로 알루미나 발생량이 많음에 기인하였음을 알 수 있으며, 또한, 비율도 0.5-1.5의 낮은 분포를 보이고 있다.

이와는 달리, 상기 래들로 출강할때 투입된 알루미늄과 함께 표 2와 같이 생석회를 변동투입할 경우 슬래그중 생석회/알루미나의 비를 도 6에 나타내었다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 종점산소와 관계없이 슬래그중의 생석회/알루미나의 비가 1.0-2.0으로 안정되게 얻을 수 있었다.

또한, 전로의 종점산소에 따라 슬래그 탈산제로서 알루미늄과 슬래그 조재제를 표 4, 5와 같이 차등 적용할때의 슬래그 산화도를 도 7에 나타내었다. 슬래그 산화도를 2.0%이하의 감소시킬 수 있어 재산화에 의한 알루미나의 개재물 생성을 억제할 수 있다.

또한, 도 8에는 종래의 조업과 본 발명에 따른 노즐막힘발생율을 나타내었는데, 본 발명에서는 노즐막힘이 전혀 발생하지 않았다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 노즐막힘의 발생 없이 소단면 빌레트 연주기에서 안정적으로 주조할 수 있어 노즐막힘에 의한 회송을 저감시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims

소단면 빌레트 연속주조기에 적용되는 알루미늄 단독 탈산 용강을 전로에서 래들로 출강하여 정련하는 방법에 있어서,

상기 전로의 용강을 래들로 출강하는 중에 알루미늄과 생석회를 투입하여 슬래그중 생석회/알루미나의 비를 1.0-2.0으로 조정하는 단계;

상기 출강후에 슬래그탈산제로서 알루미늄:0.3-0.8kg/톤-용강과 조재제:0.3-0.6kg/톤-용강을 투입하여 슬래그의 산화도를 2.0%이하로 유지하는 단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 소단면 빌레트 연주기용 알루미늄 단독 탈산강의 정련방법.