KR20030030873A - 제강공정 동안 제강로 운전방법 - Google Patents

제강공정 동안 제강로 운전방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20030030873A
KR20030030873A KR1020020060385A KR20020060385A KR20030030873A KR 20030030873 A KR20030030873 A KR 20030030873A KR 1020020060385 A KR1020020060385 A KR 1020020060385A KR 20020060385 A KR20020060385 A KR 20020060385A KR 20030030873 A KR20030030873 A KR 20030030873A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
blowing
carbon steel
nitrogen gas
liquid carbon
temperature
Prior art date
Application number
KR1020020060385A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100516732B1 (ko
Inventor
카알에프. 오링
다니엘 골드스타인
Original Assignee
베들레헴 스틸 코포레이션
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 베들레헴 스틸 코포레이션 filed Critical 베들레헴 스틸 코포레이션
Publication of KR20030030873A publication Critical patent/KR20030030873A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100516732B1 publication Critical patent/KR100516732B1/ko

Links

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
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/56—Manufacture of steel by other methods
    • 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
    • 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
    • C21C7/076—Use of slags or fluxes as treating agents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

본 발명은 제강로에 제강 물질을 충전하고 제강로에 산소를 송풍하고 충전된 제강물질이 액체 강철 생성물로 환원될 때 산소 송풍을 중단하고 액체 강철 생성물의 온도를 측정하고 제강로에 질소가스 냉매를 송풍하여 액체 강철 생성물의 온도를 목표 태핑 온도로 감소시키고 액체 강철 생성물의 온도가 목표 태핑 온도로 떨어지면 질소가스 냉매 송풍을 중단하고 하류 처리를 위해 목표 태핑 온도에서 액체 강철 생성물을 태핑하는 단계를 포함하는 제강로 운전 방법에 관계한다.

Description

제강공정 동안 제강로 운전방법{A METHOD FOR OPERATING A STEELMAKING FURNACE DURING A STEELMAKING PROCESS}
본 발명은 산소 송풍 제강로 운전방법, 특히 산소 송풍 중단 후에 조에 질소 가스를 송풍하여 로에 담긴 액체 강철을 냉각하는 방법에 관계한다.
제강은 철이 제련되어 고 순도 저 탄소 액체 강철과 산화물 조합을 포함한 용융된 슬래그를 생성하는 신속 산화공정이다. 금속 잔류 원소의 신속 산화는 액체강철 생성물을 제조하며 슬래그에 첨가된 플럭스를 용융시키는데 충분한 열 이상의 열을 제공한다. 많은 경우에 산화공정에서 과잉 열이 발생되고 과잉 열은 액체 강철 온도를 필요한 태핑 온도 이상으로 상승시킨다. 이러한 경우에 하류에서 추가 가공을 위해 태핑될 수 있기 이전에 액체 강철이 목표 온도로 냉각되어야 한다.
과거에 제강업자는 차가운 조각, 철광석, 또는 돌로마이트 스톤, 석회석 및 복귀(revert) 물질과 같은 기타 냉각제를 제강로에 주기적으로 도입하여 액체 강철의 온도를 낮추었다. 미국특허 6136066(Lynn)은 반응 동안에 송풍된 산소가 조로부터 탄소를 제거할 때로 내의 온도가 상승한다고 발표한다. 산소 송풍 동안에 철광석이 충전되어 반응에 냉각 효과를 제공하며 철광석 충전물은 온도가 바람직하지 않은 수준에 도달하는 것을 막아준다. Lynn은 조개탄이나 과립 형태로 생성된 슬래그/슬러지 복귀물질이 철광석과 혼합되어 산소 송풍 동안에 냉각제로 충전될 수 있음을 발표한다.
미국특허 5135572(Ibaraki)는 제강공정에서 냉각제로서 철광석 도입을 발표한다. 실시예에서 표에 제시된 입자 크기 분포의 광석이 송풍 동안에 냉각제로서 공급된다.
제강로에 철광석과 복귀물질로서 이러한 벌크 물질의 충전은 Ibaraki 특허의 도면과 유사한 충전 시스템을 필요로 한다. 이러한 시스템은 제강공정에 설치 및 유지 비용을 추가한다. 예컨대 복잡한 호퍼 분배 시스템은 설치 및 유지하기가 비싸다. 제강공정에 벌크 냉각제 물질 공급은 수송 및 노동 집약적이고 벌크 물질은 큰 저장 시설을 필요로 한다. 마지막으로 냉각제로 사용하는 철광석 구입은 제강공정과 관련된 비용을 증가시킨다.
그러므로 목표 액체 강철 온도에 도달하기 위해서 산소 송풍된 제강로에 벌크 냉각제 물질을 충전하는 대안을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
목표 액체 강철 온도에 도달하기 위해서 산소 송풍된 제강로를 운전하는 개선된 방법을 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.
산소 송풍된 제강로에서 제조된 액체 강철에 냉각제를 도입하는 방법 제공도 본 발명의 목적이다.
산소 송풍된 제강로에서 목표 액체 강철 온도에 도달하기 위해서 냉각 가스를 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.
용융된 강조에 냉각 가스를 송풍하여 용융된 슬래그/강철 계면에서 추가적 교반 및 효과적 혼합을 제공하여서 용융된 강으로부터 황 및 인과 같은 불순물의 제거를 촉진하는 것도 본 발명의 목적이다.
마지막으로 용융된 강조에 냉각 가스를 송풍하여 용융된 슬래그/강철 계면에서 추가적 교반을 제공하여서 용융된 강에서 산소 농도를 감소시키는 것도 본 발명의 목적이다.
본 발명은 제조된 액체 강에서 목표 온도에 도달하기 위해서 산소 송풍된 제강로를 운전하는 방법을 제공하고 산소 송풍 종료 후에 액체 강철에 질소 가스를 송풍하는 단계를 포함한다. 질소 가스는 제강 조건에 따라 선택된 시간 및 유속에서 주 란스를 통해 액체 강철에 송풍되며, 시간 및 유속은 액체 강철이 목표 온도에 도달하기에 충분해야 한다. 액체 강철에 질소 가스 송풍은 선택된 시간 종료 후에 중지된다.
도1은 질소 송풍 전후에 액체 강조의 질소 함량을 보여준다.
도2는 액체 강조에서 질소 유속과 온도 강하의 관계를 보여주는 그래프이다.
도3은 질소 송풍 후에 액체 강조에서 강철 및 슬래그 온도를 보여준다.
도4는 질소 송풍 후에 액체 강조에서 인 함량을 보여준다.
도5는 질소 송풍 후에 액체 강조에서 황 함량을 보여준다.
도6은 질소 송풍 후에 액체 강조에서 자유 산소 함량을 보여준다.
도7은 질소 송풍 후에 액체 강조에서 탄소 함량을 보여준다.
다음은 연속 주조 공정과 같은 추가 하류 공정에 필요한 목표 온도로 조의 온도를 감소시키도록 액체 강철에 질소 가스를 송풍하는 것에 관계한다. 산소 송풍이 종료될 때 온도 및 조성을 위해 액체 강철이 샘플링된 이후 측정된 조의 온도가 지정된 목표온도보다 높으면 조 온도를 감소시키기 위해서 냉각제로서 질소 가스가 액체 강철에 송풍될 수 있음을 발견하였다. 또한 질소 가스가 냉각제로서 사용될 때 송풍된 질소는 액체 강철에 함유된 인 및 황의 농도를 낮추는 것이 발견되었다. 그러므로 이러한 불순물이 지정된 목표 인 또는 황 농도보다 높을 때 송풍된 질소 냉각제 사용으로부터 획득된 추가 잇점은 이러한 불순물 농도의 감소이다. 마지막으로 질소 가스 냉각제가 액체 강철에 송풍될 때 자유 산소나 액체 강철에 포함된 용존 산소가 감소됨이 발견되었다. 이러한 자유 산소의 감소는 액체 강철 생성물을 환원시키는데 필요한 알루미늄의 양을 감소시킨다.
산소 송풍된 제강로에 질소 가스 냉각제 송풍은 액체 강철 온도와 조 표면에 부유하는 슬래그 층의 온도를 둘 다 감소시킨다. 상이한 상에 대한 이러한 이중 냉각은 질소가 로에 송풍될 때 고려되어야 한다. 예컨대 태핑된 액체 강철이 하류 진공 탈기 공정으로 전달되는 제강공정에서 강철은 전통적인 태핑 온도보다 80-130℉(45-72℃) 높은 온도로 제강로에서 과열된다. 진공 탈기가 태핑된 액체 강철 온도의 급강하를 초래하므로 이러한 과열된 온도가 필요하다. 상승된 온도는 또한 강철 태핑과 강철 탈기 공정 간에 예기치 못한 시간 지연으로 발생할 수 있는온도 손실을 보상한다. 이러한 제강공정에서 액체 강철 생성물을 최소한으로 냉각하면서 슬래그 층을 냉각하는 것이 바람직하다. 이를 위해서 란스 팁 높이가 조 위의 위치로 상승되어 강철을 침투하는 질소의 양을 감소시킨다. 로의 모양 및 용량, 조의 목표 온도와 같은 제강 조건에 따라 적절한 란스 높이 조절이 이루어지고 특정 제강로에 따라 란스 높이가 조절된다.
다른 한편으론 초-가열된 강철 태핑이 바람직하지 않고 최종 강철 생성물이 너무 뜨거운 제강공정에서 란스 높이는 더욱 많은 양의 질소 가스 냉각제를 액체 강철 조에 송풍하는 위치까지 낮추어 진다. 동일한 냉각제 유속에서 유사한 제강 조건이 주어진다면 하강된 란스 위치는 상승된 란스 에 비해서 액체 강철 조의 온도를 더욱 낮춘다. 제강 조건에 따라 적절한 란스 높이 조절이 이루어지고 특정 제강로에 따라 란스 높이가 조절된다.
슬래그 조절제로서도 질소 가스 송풍이 유리하다. 많은 경우에 연소된 석회나 돌로마이트와 같은 용해되지 않은 플럭스 물질이 로의 턴다운 동안에 슬래그 층 위로 부유할 수 있다. 이러한 용해되지 않은 물질은 슬래그 층 위로 빙산 형태로 쌓여서 액체 슬래그에 용해되지 않는다. 용해되지 않은 플럭스는 용융되어 액체 슬래그 층에 용해되어서 슬래그 조성이 황 및 인과 같은 불순물 제거를 위해 개선되는 것이 좋다. 송풍된 질소 냉각제는 강철 제련 공정 종료 후에 추가 교반을 제공하므로 슬래그 조절제로 간주될 수 있다. 질소 냉각 동안에 추가 교반은 용해되지 않은 석회를 액체 슬래그 층에 혼합하여 플럭스 물질의 슬래그로의 용해를 촉진한다. 이러한 추가 교반은 더욱 균일한 슬래그 층과 청정한 태핑 제품을 가져온다.게다가 질소 가스 냉각 효과에 반응하여 슬래그 층 점도가 증가하고 냉각된 슬래그의 증가된 점도는 내화물질 수명 연장에 사용된 슬래그 스플래슁 기술 동안에 유리하다. 이러한 조절된 슬래그는 점성있는 냉각된 슬래그가 스플래쉬 공정 동안에 로의 내화 라이닝에 쉽게 접착하므로 스플래쉬 코팅 기술에 더욱 적합하다.
순산소로(BOF) 제강공정은 (1)충전,(2)송풍,(3)샘플링,(4)태핑 단계로 분할될 수 있다. 유사하게 산소 송풍 기술을 사용하는 전기 제강 공정에서 제강공정은 (1a)충전,(2a)용융,(3a)송풍,(4a)샘플링,(5)태핑 단계로 분할될 수 있다. BOF 충전(1)동안에 용융된 철, 찬 강철 조각, 합금 및 플럭스 물질이 계산된 목표 강철 히트 중량 및 조성을 생성하는 양으로 용기에 충전된다. 충전 이후에 주 란스가 용기 속으로 하강되고 약 20000-40000scfm의 유속으로 마하1.8-2.5의 속도로 충전물에 산소를 송풍하여 단계(2)가 개시됨으로써 충전물이 산화된다. 강철의 탄소 함량이 필요한 수준으로 낮추어질 때까지 산소 송풍이 계속된다. 이후 산소 송풍이 중단되고 로에서 란스가 제거된다. 단계(3)에서 작업자가 액체 강철을 샘플링 할 수 있는 위치로 용기가 회전된다. 이러한 용기의 회전을 턴다운이라 하며 턴다운에서 강철 조성 및 온도를 측정하기 위해서 액체 강철 샘플이 채취되며 테스트된다. 이러한 테스트 결과에 기초하여 합금물질이 첨가되거나 강철 조성을 필요한 수준으로 조절할 필요가 있으면 강철 히트가 재-송풍을 받는다. 화학적 기준에 추가적으로 히트는 필요한 탭 온도(목표 온도)를 만족시켜야 한다. 과거에는 최종 강철 온도가 목표 온도보다 높아서 태핑하기에는 너무 뜨거울 경우에 차가운 조각, 철광석, 또는 돌로마이트나 석회석 및 복귀물질과 같은 다른 냉각제가 강철 히트에 첨가되어서 단계(4) 개시 이전에 강철 조의 온도가 조절되었다. 본 발명에서 액체 강철 온도가 목표 태핑 온도 이상으로 상승되었다고 측정되는 경우에 강철 조를 냉각하기 위해서 질소 가스 냉각제가 로에 송풍된다.
이러한 질소 송풍은 송풍 단계(2) 동안 산소를 전달하는 상부 란스를 사용하여 행해지거나 보조 상부 란스나 당해 분야에 공지된 다른 가스 송풍 장치를 사용하여 수행될 수 있다.
시험 히트:
Burns Harbor의 1번 로에서 13개의 질소 송풍 시험이 수행된다. 이 시험은 하나는 산소 송풍 종료 후이고 하나는 질소 냉각 송풍 이후인 2번의 턴다운을 하는 10개의 히트를 포함한다. 제2 턴다운은 작업자가 질소 송풍이 조의 강과 슬래그 조성 및 온도에 미치는 효과를 더욱 정확히 측정할 수 있게 한다. 나머지 3개의 히트에서 질소 송풍 종료 후에 온도 변화를 측정하기 위해서 온도 센서가 제강로에 낙하된다. 이들 히트에서 제2 턴다운은 수행되지 않았다. 13번 시도 중 2번 인 및 황 제거 효율을 향상시킬 시도로 질소 송풍 이전에 플럭스 물질이 첨가되고 질소 송풍 동안에 란스 높이가 메인 산소 송풍의 란스 높이에 비해서 20인치 더 높이 상승된다. 마지막으로 13번 시도 중 다른 2번 상이한 질소 유속이 조의 강과 슬래그 조성 및 온도에 미치는 효과를평가할 수 있도록 질소 송풍 유속이 25000-15000scfm으로 조절된다. 테스트 결과는 도1-7에 도시된다.
도1에서 질소 가스가 시험 히트에 송풍된 이후에 큰 질소 픽업은 없음이 관찰되었다. 산소 송풍 후(제1 턴다운) 및 질소 송풍 후(제2 턴다운) 질소 함량이 측정되었다. 액체 강철의 온도를 감소시키기 위해서 제강로에 질소가 송풍될 때 질소 픽업 량은 없거나 무시할 정도이다. 제1 및 제2 턴다운 질소 측정 사이에 넓은 분산을 보이는 시험 히트, 가령 히트 번호 2(도1)에서 질소 분산은 측정에러이다.
도2 및 도3은 조에 질소 가스 송풍으로 인한 조의 온도 강하를 보여준다. 도2에서 Burns Harbor의 1번 로에서 특정 제강 조건에서 질소 가스가 25000scfm의 유속으로 로에 송풍되면 조의 온도는 분당 15-20℉의 비율로 감소한다. 상이한 란스 높이의 효과를 판정하기 위해서 란스가 20인치 상승된 2개의 시험 히트를 제외하고는 질소 소풍 란스 높이는 메인 산소 송풍 란스 높이와 동일하다. 이러한 경우에 온도 강하 속도는 액체 강철의 표면 위에서 부유하는 슬래그 층과 강철에서 본질적으로 동일하다. 이러한 발견은 도3의 강철 및 슬래그 온도 데이터에 의해 확인된다. 도시된 온도 데이터는 최종 질소 턴다운 이후 취해진 슬래그 및 강철 온도 측정에 큰 차이가 없음을 보여준다. 이것은 두 온도가 동일한 속도로 떨어짐을 보여준다. 그러나 인 및 황 제거효율을 향상시키기 위해서 란스가 상승된 2번의 시도에서 작업자는 히트의 액체 강철보다 슬래그 층에서 더 큰 온도 강하를 측정하였다. 슬래그 층과 액체 강철 간의 이러한 온도 강하 차이는 질소가 강철에 많이 침투하지 않아 슬래그에 비해서 금속의 냉각작용을 감소시키기 때문이다. 이것은 액체 강철을 최소한 냉각하면서 슬래그 층을 냉각시키는 것이 바람직한 초-가열된 히트에서 특히 유용하다.
이러한 시험 결과에 기초하여 철광석, 석회석 및 복귀(revert) 물질과 같은 고체 냉각제 물질을 제강로에 도입하는 냉각 관행이 산화 이후 질소 송풍으로 대체될 수 있다. 제강로 운전 방법의 한 측면에서 목표 온도보다 20℉이상 높은 온도에서 턴다운 되는 히트에 대해 질소 송풍이 사용된다. 그러나 본 발명의 범위 내에서 20℉미만 높은 온도에서 턴다운 되는 히트에 대해 질소 송풍이 사용될 수 있다. 이러한 질소 송풍으로 질소 픽업이 관찰되지 않으므로 목표 온도로 조를 조절할 목적으로 산화 이후 질소 송풍에는 제한이 없다.
조를 냉각시킬 뿐만 아니라 산화 이후 질소 송풍은 야금학적 장점을 제공한다. 예컨대 도4-7에서 질소 송풍은 인 및 황과 유리 또는 용존 산소를 감소시킴을 알 수 있다. 특히 산소 송풍 이후와 질소 송풍 이후 인 함량을 보여주는 도4에서 도시된 데이터는 질소 송풍의 결과로서 강철에서 인 함량이 감소됨을 보여준다. 이러한 인의 제거는 종래의 고체 냉각제를 사용할 경우에 발생하지 않는다.
인의 제거는 용기에 담긴 액체 강철과 제강 슬래그 간의 반응을 통해 이루어진다. 반응은 발열반응이므로 액체 슬래그에서 고 함량의 FeO, 슬래그 층 부피, 슬래그의 염기성을 증가시키는 고 비율의 실리카에 대한 석회에 의해 저온의 조 온도가 선호된다. 강철 제련 공정 종료 후에 제강 용기에 질소 가스 냉각제를 송풍하여 조의 온도가 낮춰질 수 있음이 발견되어다. 또한 제련 후의 질소 가스 냉각제 송풍은 용기에서 인 제거를 촉진함이 발견되었다.
인 제거 역학은 용기에서 양호한 슬래그/금속 혼합을 위해 중요하다. 본 발명의 제련 후의 질소 가스 냉각제 송풍은 슬래그/금속 혼합을 증가시키는 교반을 시키고 조의 미-용해 석회를 액체 슬래그 층에서 용액으로 들어가게 한다. 석회의 이러한 용해는 슬래그 층 부피를 증가시키고 슬래그의 염기성을 상승시키고 증가된슬래그 부피 및 증가된 슬래그 염기성은 인 제거에 유리하다. 우리의 테스트는 이러한 질소 교반은 현재의 제강 관행에 비해서 0.001-0.002% 정도 인 제거를 증가시킨다.
대개 제강 슬래그는 강철 제련 공정 종료 후에 추가로 인 제거에 적합한 양으로 미-용해 석회를 함유한다. 그러나 제련 후에 슬래그의 석회 함량이 추가적인 인 제거에 부족한 소수의 경우에 질소 가스 냉각제가 용기에 송풍될 때 인의 제거를 증가시키기 위해서 2000-4000파운드의 양으로 조에 연소된 석회가 첨가될 수 있다. 그러나 대체로 석회가 제강 슬래그에 존재하므로 추가로 연소된 석회가 첨가될 필요가 없다. 이러한 미-용해 석회의 존재는 액체 슬래그 표면상에서 플로터 또는 빙산으로 인식된다.
도4에서 질소 송풍 시험은 히트에서 인 함량을 감소시킴을 보여준다. 이러한 시험에서 산소 송풍 종료 후에(턴다운 에서)인 함량이 측정된다. 인 함량은 0.030중량% 미만으로 비교적 적다. 그러나 질소 가스가 냉각제로서 제강 용기에 송풍될 때 플로터 부재에 의해 추가 슬래그/강철 교반이 미-용해 석회를 용해시킴을 목격하였다. 질소 가스 냉각제 송풍에 의한 이러함 석회 용해는 슬래그 부피 및 염기성을 증가시킨다. 이것은 냉각제로 인한 조 온도 강하와 조합으로 턴다운에서 측정된 인 함량에 비해서 17-25%정도 인 함량을 추가로 감소시킨다.
현재의 제강공정에서 턴다운 이후 인이나 황을 추가로 감소시킬 필요가 있을 때 히트에 산소를 재-송풍하는 것이 일반적이다. 이러한 산소 재-송풍은 로의 라이닝에서 내화물을 과도하게 마모시키고 수율을 저하시킨다. 그러나 본 발명에서 질소 가스 냉각제가 용기에 송풍되는 경우에 내화 라이닝 마모 가속화도 없고 수율 손실도 없다. 또한 슬래그 및 강철 온도가 감소되어 인 제거에 유리하다. 산소 재-송풍은 조 온도를 상승시켜 조에 포함된 인 제거를 더욱 어렵게 한다. 그러므로 동일한 수준의 인 제거를 위하여 필요한 질소의 양에 비해서 더 많은 양의 산소가 필요하다.
도5는 산소 송풍 후와 질소 송풍 후에 히트의 황 함량을 보여준다. 이러한 시험은 산화 후에 질소 송풍이 표준편차 0.001%로 평균 0.002% 황을 제거함을 보여준다. 액체 강철에서 황 제거는 제강로의 산화 조건 하에서 효과적이지 못하다. 그러나 턴다운에서 강철의 황 함량이 0.010중량% 이상일 때 질소 가스 냉각제는 강철에서 슬래그로 황을 제거할 수 있다. 이것은 조에 산화 후 질소 냉각제 송풍으로 인한 추가적인 교반과 슬래그/금속 혼합 때문이다.
산소 송풍 후와 질소 송풍 후에 액체 강철에 포함된 자유 산소의 양을 보여준 도6에서 산화 후 질소 송풍은 강철에서 자유 산소를 감소시킨다. 감소된 자유 산소는 단계(4)의 태핑 동안에 강철을 환원시키는데 필요한 알루미늄 첨가량을 감소시킨다. 산화 후 질소 송풍은 교반 및 슬래그/강철 혼합을 개선하므로 강철의 유리 또는 용존 산소가 교반 결과 이루어진 다양한 반응에 의해 환원된다. 그러므로 환원 동안 강철로부터 자유 산소를 제거 하는데 더 적은 양의 알루미늄이 태핑에서 필요하다. 히트는 태핑에서 강철 1톤당 최대 0.65파운드의 양으로 알루미늄이 감소됨을 보여준다.
마지막으로 제강로 운전 방법을 위한 히트 세트에 있어서 산화 후 질소 송풍은 액체 강철의 탄소량은 큰 변화를 초래하지 않는다. 도7에서 몇 개의 히트에서 탄소함량이 약간 떨어지고 탄소 함량은 비교적 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
실시예1
본 발명의 질소 송풍 단계에 따라서 제강로 운전 절차의 일례가 다음과 같다. 산소 송풍의 종료 후 지정된 중량, 온도 및 강철 조성을 생성하는 충전 모델 계산에 따라서 제강로에 차가운 강철 조각 및 액체 탄소 포화된 철(고온 금속)이 충전된다. 충전 물질 위의 예정된 높이로 산소 란스가 제강로로 낮추어지고 산소가 제강로에 송풍된다. 로에서 연소시킨 직후에 플럭스 물질이 히트에 첨가된다.
산소 송풍 종료 후에 턴다운에서 강철온도가 측정되고 화학적 분석을 위해 슬래그 샘플을 취한다. 화학적 분석은 기준 내에 있지만 조의 온도가 목표온도 이상이면 산소 란스나 보조 상부 란스를 사용하여 히트에 질소 가스를 송풍하여 조의 온도가 태핑온도 까지 냉각된다. 제강로 형태와 산소 송풍 후 온도 측정 형태에 기초하여 산소 송풍과 동일한 란스 높이에서 1-5분의 예정된 시간 동안 25000-30000scfm의 유속으로 로에 질소 가스가 송풍된다.
제2 턴다운이 행해지고 적절한 태핑온도로 낮추어 졌는지 알아보기 위해서 조의 온도가 다시 측정된다. 조의 온도가 목표 온도이면 로가 회전되어 하류 제조 공정으로 액체 강철을 전달하는 태핑이 이루어진다. 제련 후나 산화 후 질소 가스 송풍은 슬래그 조절제 및 냉각제로 기능을 한다. 질소에 의해 냉각된 슬래그는 증가된 점도를 가지므로 냉각제로서 질소 가스 사용은 히트 태핑 후 스플래쉬 코팅을 촉진하기 위해 슬래그 조절제를 첨가할 필요성을 제거한다. 제강로에서 액체 강철이 흘러나온 후 로가 직립 위치로 회전되고 수직 란스를 써서 용기에 질소 냉각제가 송풍되어 질소 조절된 슬래그로 로의 내화 라이닝을 스플래쉬 코팅하며 냉각된 점성 슬래그는 로의 라이닝에 쉽게 접착하므로 제강공정 동안 내화물 마모를 감소시키는 보호 슬래그 층을 제공한다. 슬래그 스플래쉬 코팅 후에 새로운 히트의 개시를 위해 로가 충전 위치로 회전된다.
실시예2
하류 진공 탈기 공정으로 전달하기 위해 액체 강철이 초-가열되는 경우에 강철은 전통적인 태핑온도보다 80-130℉(45-72℃) 높은 온도에서 태핑 된다. 이러한 히트에서 본 발명의 질소 송풍 단계에 따라서 제강로 운전 절차는 실시예1과 유사하고, 질소 가스 송풍은 슬래그 조절제로 기능을 하여스플래쉬 코팅 동안에 내화 라이닝에 쉽게 접착하는 냉각된 점성 슬래그를 제공한다. 따라서 이 실시예에서 강철에 침투하는 질소 가스의 양을 줄이기 위해서 란스 팁 높이가 조 위로 더 높은 위치에 상승된다. 이것은 액체 강철을 최소한 냉각하면서 질소 송풍이 슬래그 층을 냉각 및 조절 하도록 행해진다. 진공 탈기 공정에서 더 높은 처리 온도에서 태핑된 액체 강철을 가스 제거장치에 전달할 필요가 있지만 스플래쉬 코팅을 위해 슬래그를 조절하는 것이 여전히 바람직하다. 그러므로 란스가 조 위로 더 높은 위치로 상승되고 로의 모양 및 용량, 목표 조의 온도와 같은 제강 조건에 의해 적절한 란스 높이가 결정되고 제강로에 따라서 란스 높이가 조절된다.
실시예3
고체 강철 조각이 로에 충전되고 전극에서 발생된 열로 용융되는 전기로와가튼 제강공정에서 충전 싸이클을 제외하고는 본 발명의 질소 송풍 단계에 따라서 제강로 운전 절차는 실시예1과 유사하다. 제강로 공정에서 고체 물질만 제강로에 충전되고 전극이 로에 하강되어 조각을 액체 강철로 용융시킨다. 액체 강철 형성 후에 산소 란스가 로에 삽입되고 물질 연소를 위해 산소가 송풍된다. 전기 제강공정의 나머지 절차는 실시예1과 유사하다.
본 발명의 상세한 설명은 냉각제로서 질소 가스 송풍을 발표하지만 본 발명의 범주 내에서 제련 후 냉각제로서 아르곤과 같은 다른 불활성 가스가 송풍될 수 있다. 질소는 비용 측면에서 선호되는 냉각 가스이다. 본 발명은 제강로나 가스 전달 시스템의 형태에 의해 제한되지 않으며 본 발명의 범주 내에서 제련 후 질소 가스 냉각제를 송풍하는데 여러 가스 란스나 송풍구가 사용될 수 있다.

Claims (21)

  1. 제강로에 제강 물질을 충전하고;
    제강로에 산소를 송풍하고;
    충전된 제강 물질이 액체 탄소강 생성물로 제련될 때 산소 송풍을 중단하고;
    액체 탄소강 생성물의 온도를 측정하고;
    액체 탄소강 생성물의 온도를 목표 태핑 온도로 감소시키기 위해서 제강로에 질소 가스 냉각제를 송풍하고;
    액체 탄소강 생성물의 온도가 목표 태핑 온도로 감소될 때 질소 가스 냉각제 송풍을 중단하고;
    액체 탄소강 생성물을 목표 태핑 온도에서 하류 처리를 위해 태핑 하는 단계를 포함하는 탄소강 제조를 위한 제강로 운전 방법
  2. 제 1항에 있어서, 질소 가스 냉각제가 20000-40000scfm(분당 566-1132.68세제곱미터)의 가스 유속으로 제강로에 송풍됨을 특징으로 하는 방법
  3. 제 2항에 있어서, 질소 가스가 최대40000scfm(분당 1132.68세제곱미터)의 가스 유속으로 제강로에 송풍됨을 특징으로 하는 방법
  4. 제 1항에 있어서, 질소 가스 냉각제가 최대 5분간 제강로에 송풍됨을 특징으로 하는 방법
  5. 제 1항에 있어서, 질소 가스 냉각제가 상부 란스를 통해 제강로에 송풍됨을 특징으로 하는 방법
  6. 제 5항에 있어서, 질소 가스 냉각제 송풍이 액체 탄소강의 냉각속도 보다 빠른 속도로 슬래그 층 온도를 냉각시키는 란스 높이에 상기 상부 란스가 위치됨을 특징으로 하는 방법
  7. 제 1항에 있어서, 질소 가스 냉각제 송풍이 액체 탄소강의 인 함량을 감소시킴을 특징으로 하는 방법
  8. 제 1항에 있어서, 질소 가스 냉각제 송풍이 액체 탄소강의 황 함량을 감소시킴을 특징으로 하는 방법
  9. 제 1항에 있어서, 질소 가스 냉각제 송풍이 액체 탄소강의 산소 함량을 감소시킴을 특징으로 하는 방법
  10. 제 1항에 있어서, 질소 가스 냉각제 송풍이 제강용기에 담긴 슬래그를 조절하고, 상기 조절된 슬래그가 증가된 점도를 가져서 액체 탄소강 태핑 후에 슬래그스플래쉬 코팅을 향상시킴을 특징으로 하는 방법
  11. 제련 후에 최종 액체 탄소강 온도를 목표 태핑 온도로 낮추기 위해서 선택된 시간에 걸쳐서 선택된 가스 유속으로 최종 액체 탄소강에 질소 가스 냉각제를 송풍하는 단계를 포함한 제강로에 담긴 최종 액체 탄소강의 온도를 목표 태핑온도로 낮추는 방법
  12. 제 11항에 있어서, 질소 가스 냉각제 송풍이 최종 액체 탄소강과 슬래그 층의 혼합을 향상시킴으로써 최종 액체 탄소강의 인 함량을 감소시킴을 특징으로 하는 방법
  13. 제 12항에 있어서, 상기 향상된 혼합은 슬래그 층 부피를 증가시킴으로써 인 함량을 감소시킴을 특징으로 하는 방법
  14. 제 13항에 있어서, 슬래그 층 부피는 슬래그 층에서 미-용해 석회를 용해시키는 혼합에 의해 증가됨을 특징으로 하는 방법
  15. 제 12항에 있어서, 상기 향상된 혼합은 슬래그염기성 상승에 의해 인 함량을 감소시킴을 특징으로 하는 방법
  16. 제 15항에 있어서, 슬래그 염기성은 슬래그 층에서 미-용해 석회를 용해시키는 혼합에 의해 증가됨을 특징으로 하는 방법
  17. 제 11항에 있어서, 질소 가스 냉각제 송풍이 액체 탄소강의 황 함량을 감소시킴을 특징으로 하는 방법
  18. 제 11항에 있어서, 질소 가스 냉각제 송풍이 액체 탄소강의 용존 산소 함량을 감소시킴을 특징으로 하는 방법
  19. 제 11항에 있어서, BOF에서 제련된 최종 액체 탄소강에 질소 가스 냉각제를 송풍하는 단계를 더욱 포함하는 방법
  20. 제 11항에 있어서, 전기 아아크로에서 제련된 최종 액체 탄소강에 질소 가스 냉각제를 송풍하는 단계를 더욱 포함하는 방법
  21. 제 12항에 있어서, 질소 가스 냉각제 송풍이 슬래그 층에서 산화철 함량을 감소시킴을 특징으로 하는 방법
KR10-2002-0060385A 2001-10-11 2002-10-04 탄소강 제조를 위한 제강로 운전 방법 KR100516732B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/975,134 2001-10-11
US09/975,134 US6500224B1 (en) 2001-10-11 2001-10-11 Method for operating a steelmaking furnace during a steelmaking process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030030873A true KR20030030873A (ko) 2003-04-18
KR100516732B1 KR100516732B1 (ko) 2005-09-22

Family

ID=25522729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0060385A KR100516732B1 (ko) 2001-10-11 2002-10-04 탄소강 제조를 위한 제강로 운전 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6500224B1 (ko)
EP (1) EP1302552A3 (ko)
JP (1) JP2003119511A (ko)
KR (1) KR100516732B1 (ko)
AR (1) AR036788A1 (ko)
BR (1) BR0204151A (ko)
CA (1) CA2406394A1 (ko)
MX (1) MXPA02009974A (ko)
TW (1) TW562864B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103710486A (zh) * 2013-12-20 2014-04-09 鞍钢股份有限公司 一种提高钢含氮量的方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7238222B2 (en) * 2005-03-01 2007-07-03 Peterson Oren V Thermal synthesis production of steel
CA2541092A1 (en) * 2006-03-28 2007-09-28 Murray Thomson Infrared light sensors for diagnosis and control of industrial furnace gases
CN100436603C (zh) * 2007-03-28 2008-11-26 北京科技大学 一种脱氧、脱硫、控制钢中非金属夹杂物的方法
CN110218841B (zh) * 2019-06-27 2021-07-30 武汉钢铁有限公司 一种转炉生产超低磷钢的方法
TWI714364B (zh) * 2019-11-22 2020-12-21 中國鋼鐵股份有限公司 煉焦爐測溫系統及其方法
CN115232923B (zh) * 2022-07-27 2023-06-02 辽宁科技大学 一种vd炉精炼钢液的方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1802693A (en) 1928-05-01 1931-04-28 Fairmont Mfg Company Process of treating metals with nitrogen
US2845343A (en) 1953-08-10 1958-07-29 Yawata Seitetsu K K Method for controlling the bath temperature in a blast furnace
GB758707A (en) * 1953-11-25 1956-10-10 Huettenwerk Oberhausen Ag Process for the production of basic bessemer steel of low nitrogen content
US3062524A (en) * 1958-10-20 1962-11-06 Siderurgie Fse Inst Rech Apparatus for the continuous pre-refining of molten pig iron
US3180726A (en) 1960-03-31 1965-04-27 Ishikawajima Harima Heavy Ind Method for producing nitride-bearing low-carbon ductile steel
US3495814A (en) 1967-07-19 1970-02-17 Inland Steel Co Coolant scrap handling apparatus
US4405365A (en) 1982-08-30 1983-09-20 Pennsylvania Engineering Corporation Method for the fabrication of special steels in metallurgical vessels
US4830666A (en) 1988-05-02 1989-05-16 Tekatch William M Removal of nitrogen from iron
US5135572A (en) 1989-08-29 1992-08-04 Nippon Steel Corporation Method for in-bath smelting reduction of metals
US5417740A (en) 1992-05-26 1995-05-23 Zaptech Corporation Method for producing steel
US5328658A (en) 1993-08-04 1994-07-12 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Method of refining chromium-containing steel
KR0179394B1 (ko) * 1994-06-06 1999-02-18 도자끼 시노부 함Cr용강의 탈탄 정련방법
AT403293B (de) * 1995-01-16 1997-12-29 Kct Tech Gmbh Verfahren und anlage zum herstellen von legierten stählen
US6190434B1 (en) 1996-12-30 2001-02-20 Centro Sviluppo Materiali S.P.A. Method for determination and control of the amounts of nitrogen dissolved in metallic liquid phases and device for its realization
US5785737A (en) 1997-04-08 1998-07-28 Bethlehem Steel Corporation Method for recycling iron bearing sludges in a steelmaking operation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103710486A (zh) * 2013-12-20 2014-04-09 鞍钢股份有限公司 一种提高钢含氮量的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1302552A2 (en) 2003-04-16
KR100516732B1 (ko) 2005-09-22
BR0204151A (pt) 2003-09-16
AR036788A1 (es) 2004-10-06
EP1302552A3 (en) 2004-01-07
JP2003119511A (ja) 2003-04-23
US6500224B1 (en) 2002-12-31
MXPA02009974A (es) 2004-10-15
TW562864B (en) 2003-11-21
CA2406394A1 (en) 2003-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4564388A (en) Method for continuous steelmaking
CN111411300A (zh) 一种高磷铁水生产镍系钢的方法
US4329171A (en) Steel making method
US4726839A (en) Process and an arrangement for the production of steel from sponge iron
KR100516732B1 (ko) 탄소강 제조를 위한 제강로 운전 방법
JP5589688B2 (ja) 溶銑の製造方法
US3323907A (en) Production of chromium steels
US20130167688A1 (en) Method of making low carbon steel using ferrous oxide and mineral carbonates
JP2011084811A (ja) 溶銑の製造方法
SU1484297A3 (ru) Способ получени сталей с низким содержанием углерода
JP3750589B2 (ja) 脱炭炉スラグの製造方法及び製鋼方法
EP0360954B1 (en) Method of melting cold material including iron
JPH02501148A (ja) 取鍋に含まれる溶鋼を加熱するための方法
JPH0987722A (ja) ステンレス粗溶鋼の精錬方法
US3690867A (en) Electric-arc steelmaking
RU2097434C1 (ru) Способ выплавки стали в конвертере
JP4857830B2 (ja) 転炉製鋼方法
US3163522A (en) Method for the production of steel
JP2843604B2 (ja) 溶融還元・スクラップ溶解複合法による溶鉄の製造方法
Wunnenberg et al. Cost-saving operation and optimization on metallurgical reactions in BOF practice
SU1629322A1 (ru) Способ выплавки стали
TW202407107A (zh) 直接還原鐵的熔解方法、固體鐵及固體鐵的製造方法、土木建築用資材及土木建築用資材的製造方法以及直接還原鐵的熔解系統
US1527088A (en) Method of making iron-chromium alloys
SU914634A1 (ru) Способ получения высококачественных чугунов i
JP2817225B2 (ja) 低硫黄銑の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee