KR20020022275A

KR20020022275A - 고크롬 함유 오스테나이트 스테인레스 용강의 정련방법

Info

Publication number: KR20020022275A
Application number: KR1020000054984A
Authority: KR
Inventors: 조용석; 김동식
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-27

Abstract

본 발명은 진공정련 및 대기압 하에서 오스테나이트 스테인레스 용강의 교번조건을 적정하게 제어하여 슬래그성 개재물이 용강으로 혼입되는 것을 방지시킬 수 있는 오스테나이트 스테인레스 용강의 교번방법에 관한 것이고, 전기로에서 용융처리된 고크롬 오스테나이트 스테인레스 용강의 정련방법은 상기 용강을 에오디(AOD) 정련로에서 탈탄처리하는 탈탄단계와, 탈탄처리된 용강을 탈산처리하는 탈산단계와, 탈산처리된 용강을 브이오디(VOD) 정련로에서 불활성가스로 버텀버블링에 의한 교반을 실시하는 버블링단계와, 버블링처리된 용강을 대기압 하에서 교반시키는 교반단계로 이루어진 것을 특징으로 하므로, 고크롬함유 오스테나이트 스테인레스 용강의 청정도를 향상시킬 수 있다.

Description

고크롬 함유 오스테나이트 스테인레스 용강의 정련방법{Method for refining the austenite stainless hot metal having high Cr}

본 발명은 고크롬 함유 오스테나이트 스테인레스 용강을 교번시킬 때 용강과 슬래그의 계면에서 슬래그성 개재물이 용강으로 혼입되는 것을 방지시킬 수 있는 오스테나이트 스테인레스 용강의 교번방법에 관한 것이고, 더 상세하게는 진공정련 및 대기압 하에서 오스테나이트 스테인레스 용강의 교번조건을 적정하게 제어하여 슬래그성 개재물이 용강으로 혼입되는 것을 방지시킬 수 있는 오스테나이트 스테인레스 용강의 교번방법에 관한 것이다.

일반적으로, 19 내지 26% 크롬을 함유하는 고크롬 오스테나이트 스테인레스강종 중에서도 탄소함량이 상대적으로 높은, 예를 들어 0.03% 내지 0.04%의 탄소를 함유하는 듀플렉스(duplex) 용강은 전기로에서 용융되고, 전로 또는 에오디(AOD; argon oxygen decarburization) 정련로에서 탈탄처리되고, 진공 또는 대기압 하에서의 아르곤 버텀버블링(Ar bottom bubbling)에 의해 성분조정된 후, 아르곤가스 버블링에 의해 비금속 개재물 부상분리된다. 이 후에, 듀플렉스 용강은 연속주조 공정을 통해 주편으로 제조된다.

제조된 주편의 표층하 및 내부품질을 좌우하는 중요한 인자가 용강의 청정도이다. 이러한 청정도의 지수를 구성하는 것은 용강 내부의 비금속 개재물(불순물)의 농도, 즉 전체 산소량(total oxygen) 또는 산화물의 면적율이다.

고크롬 오스테나이트 스테인레스 용강에 존재하는 비금속 개재물의 주요 성분은 탄소함량을 낮추기 위해 에오디 정련로에서 취입되는 산소로 구성되고, 또한 취련말기에 탈류 등을 위해 알루미나(Al) 또는 실리콘(Si) 등의 탈산제를 첨가하게 되므로 용강 중에는 Al₂O₃, SiO₂, MnO-SiO₂-Cr₂O₃계의 탈산 생성물이 주로 분포하게 된다.

한편, 에오디 정련로를 거쳐 슬래그제어 및 개재물 부상분리를 목적으로 진공 정련교반(VD; vacuum degassing treatment) 또는 대기압 하에서 아르곤 가스 교반(LT; ladle treatment) 시, 슬래그 입자가 용강으로 혼입된다. 한편, 용강에 혼입된 약 100㎛ 이상의 대형 슬래그 입자(slag droplet)들은 부상되어 분리된다. 그리고, 약 100㎛ 이하의 미세한 슬래그 입자들 중 일부는 탈산 생성물들과 응집성장되어 부상되지만, 대부분의 슬래그 입자들은 연속주조 공정에 의해 제조된 주편까지 잔류하게 된다.

즉, CaO-SiO₂-Al₂O₃계의 미세한 슬래그성 개재물들은 주편 중에 분포되어 있거나 또는 단위 면적부위에 집중적으로 존재하게 되며, 그 결과, 이러한 슬래그성 개재물은 주편의 내부 및 표층하 결함의 원인을 제공하고 또한 열연코일 및 냉연코일 표면상에 개재물성 결함(inclusion line)을 발생시킨다. 그리고, 개재물들은 수요가들의 가공시에도 각종 크랙을 야기시킨다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 연속주조 공정에 의해 제작된 주편에서의 결함발생을 방지시키기 위하여, 고크롬을 함유한 스테인레스 용강의 교반시 슬래그성 개재물이 혼입되는 것을 방지시킴으로써 용강의 청정도를 향상시킬 수 있는 오스테나이트 스테인레스강 정련방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 진공정련 후 교반조건에 따른 산소농도 증감을 나타내는 그래프.

도 2는 진공정련 및 대기압 교반 후 주편 내 존재하는 슬래그성 개재물의 분포비율을 나타내는 그래프.

상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 전기로에서 용융처리된 고크롬 오스테나이트 스테인레스 용강의 정련방법은 상기 용강을 에오디(AOD) 정련로에서 탈탄처리하는 탈탄단계와, 탈탄처리된 용강을 탈산처리하는 탈산단계와, 탈산처리된 용강을 브이오디(VOD) 정련로에서 불활성가스로 버텀버블링에 의한 교반을 실시하는 버블링단계와, 버블링처리된 용강을 대기압 하에서 교반시키는 교반단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

본 발명에 따르면, 19중량% 내지 26중량%의 크롬을 함유하는 오스테나이트 스테인레스 용강은 전기로에서 용융처리된다. 그리고, 오스테나이트 스테인레스 용강은 에오디(AOD) 정련로에서 탈탄처리된 후 실리콘(Si) 및 알루미나(Al)를 사용하여 탈산처리되어 출강된다.

이 후에, 탈산처리된 용강은 진공도 10 내지 50mb의 브이오디(VOD) 정련로에서 용강톤당 교반강도 10 내지 20 watt의 조건으로 아르곤 가스를 사용하는 버텀버블링(buttom bubbling)에 의해 처리되며, 그 결과 슬래그 균일혼합 및 1차 개재물 부상분리가 실시된다.

다시, 용강은 대기압 조건 하에서 용강톤당 교반강도 10 내지 20watt로 교반된 후, 연속주조되어 주편으로 제작된다.

하기 표 1에는 고크롬 오스테나이트 스테인레스강을 종래 실시예 및 본 발명의 실시예에 따라 교반처리하는 각각의 조건을 나타낸다.

< 표 1 >

	정련 공정	진공정련(VD)(진공도 10~50mb)	래들정련(LT)
	정련 공정	교반강도(watt/톤)	시간(분)	교반강도(watt/톤)	압력(mb)	시간(분)
종래실시예	CO1	VD-LT	60	15	40	1013	30
	CO2	VD-LT	48	18	40	1013	15
	CO3	VD-LT	30	15	35	1013	12
본 발명의 실시예	NO1	VD-LT	18	20	20	1013	15
	NO2	VD-LT	17	15	18	1013	12
	NO3	VD-LT	13	10	12	1013	7

하기 표 2는 상기 표 1에 나타난 조건으로 용강을 교반시켰을 때, 진공정련(VD) 전후와 래들정련(LT) 후, 그리고 주편에서 청정도 데이터를 나타낸다.

< 표 2 >

	VD 전후전산소량(ppm)	LT 전후전산소량(ppm)	주편청정도(개재물 크기>5㎛,단, mm²/5x10cm²)
	처리전	처리후	주편청정도(개재물 크기>5㎛,단, mm²/5x10cm²)	처리전	처리후
종래실시예	CO1	100	110	-	98	0.0180
	CO2	110	98	-	88	0.0150
	CO3	120	92	-	80	0.0290
본 발명의 실시예	NO1	110	74	-	65	0.0078
	NO2	130	90	-	58	0.0058
	NO3	120	82	-	64	0.0062

표 1을 참조하면, 진공정련(VD) 및 래들정련(LT) 시, 종래 실시예에서 교반강도는 30watt/톤 내지 60 watt/톤 범위인 반면, 본 발명의 실시예에서 13 내지 18 watt/톤 범위로 설정되었다. 그리고, 처리시간은 10분 내지 20분 범위로 설정되고, 목표온도를 맞추기 위해 냉각제 등을 투입한 것을 고려하면 종래 실시예와 본 발명의 실시예의 차이는 없다.

표 2에 나타난 진공정련 전후 및 래들정련 전후에 있어서 산소농도 변화를 도 1에 막대그래프로 나타내었다.

도 1을 참조하면, 종래 실시예에 따른 교반조건, 즉 60 watt/톤 범위 내에서 교반처리된 강번 CO1의 경우는 진공정련 처리후 산소량(즉, 용강중 산화물의 농도=전체산소량)이 감소하지 않고 오히려 10ppm 정도 증가하였다. 이는 진공정련의 교반 중, 슬래그와 용강계면에서 슬래그성 입자가 혼입되어 용강 내에 산화물이 증가된 것으로 고려된다. 또한, 종래 실시예에 따라 교반처리된 강번 CO2 및 CO3의 경우는 진공정련 후의 산소량이 약 12 ppm 및 18 ppm 정도 각각 감소하였음을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 교번조건, 즉 13 내지 18 watt/톤 범위 내에서 교반처리된 강번 NO1, NO2 및 NO3에 있어서, 진공정련 후의 산소량이 36 ppm, 40 ppm 및 38 ppm 정도 각각 감소하였음을 알 수 있다. 이는 용강교번을 적정하게 수행함으로써, 용강 내부의 산화물이 최대한으로 부상분리되고 또한 슬래그와 용강계면에서 슬래그성 개재물의 혼입이 상대적으로 적게 일어난 것으로 추정된다.

종래 실시예와 본 발명의 실시예에 따른 교반방법에 의해 정련처리된 각 강번의 주편제품 중에 존재하는 슬래그성 개재물들의 분포비율을 나타내는 도 2를 참조하면, 종래 실시예에 따른 강번 CO1, CO2 및 CO3에 있어서 슬래그성 개재물들의 분포비율이 각각 85%, 83% 및 77%로 나타난 반면에, 본 발명에 따른 강번 NO1, NO2 및 NO3에 있어서 슬래그성 개재물의 분포비율은 각각 33.3%, 30% 및 26.7%로 나타났다.

종래 실시예에 비하여 본 발명의 실시예에서 슬래그성 개재물의 분포비율이 크게 감소한 것은, 본 발명에 따른 교반조건에 의하여 진공 및 대기압 하에서 용강을 교반시킬 때, 슬래그와 용강 계면에서 슬래그성 개재물의 혼입이 적게 일어났음을 의미한다.

따라서, 주편 내부 청정도 지수는, 표 2에 나타난 바와 같이, 종래 실시예에 따른 강번 SO1, SO2 및 SO3는 각각 0.018, 0.015 및 0.029인 반면, 본 발명에 따른 강번 NO1, NO2 및 NO3는 0.0078, 0.0058 및 0.0062로서, 청정도가 크게 향상되었다.

따라서, 본 발명에 따르면, 고크롬을 함유한 오스테나이트 스테인레스 용강에 대한 진공정련 및 대기압 하에서의 교반조건을 적정하게 제어함으로써 오스테나이트 스테인레스 용강의 청정도를 향상시킬 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims

전기로에서 용융처리된 고크롬 오스테나이트 스테인레스 용강의 정련방법에 있어서,

상기 용강을 에오디(AOD) 정련로에서 탈탄처리하는 탈탄단계와,

탈탄처리된 용강을 탈산처리하는 탈산단계와,

탈산처리된 용강을 브이오디(VOD) 정련로에서 불활성가스로 버텀버블링에 의한 교반을 실시하는 버블링단계와,

버블링처리된 용강을 대기압 하에서 교반시키는 교반단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 고크롬 오스테나이트 스테인레스 용강의 정련방법.
제1항에 있어서,

상기 브이오디 정련로에서의 진공도와 교반강도는 각각 10 내지 50mb, 10 내지 20 watt/ton인 것을 특징으로 하는 고크롬 오스테나이트 스테인레스 용강의 정련방법.
제1항에 있어서,

상기 버블링처리후의 용강을 대기압 하에서 교반시키는 교반강도는 10 내지 20 watt/ton인 것을 특징으로 하는 고크롬 오스테나이트 스테인레스 용강의 정련방법.