KR20040048268A - 열간 재사용 턴디쉬에서의 용강 정련법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일관 제철소의 연속주조 공정에서 슬라브의 청정도를 높이기 위한

용강 정련 기술에 관한 것으로써,보다 상세하게는 턴디쉬를 열간 재사용하는 연속주조 작업 시, 턴디쉬(turndish)에서 용강과 용강 상부에 부상되어 있는 비금속 개재물인 저급산화물에 의해,턴디쉬내 용강의 재산화 반응을 억제하는 용강 정련기술에 관한 것이다.

본 발명인 열간 재사용 턴디쉬에서의 용강 정련법은, 턴디쉬 열간 재사용 공정에서 턴디쉬가 후속 연연주작업을 위해 대기하는 동안 잔류지금과 슬래그의 산화정도 및 양을 조사하는 단계와, 상기 대기중인 턴디쉬의 탕류부에 칼슘-철 와이어를 투입한 후 레이들로부터 용강을 주입하는 단계와, 상기 주입된 용강이 슬래그화 되는 시점에 턴디쉬 홀 커버를 통해 알루미늄 칩을 투입하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

열간 재사용 턴디쉬에서의 용강 정련법{A Molten Metal Refinery Method in Reused Turndish}

본 발명은 일관 제철소의 연속주조 공정에서 슬라브의 청정도를 높이기 위한

용강 정련 기술에 관한 것으로써,보다 상세하게는 턴디쉬를 열간 재사용하는 연속주조 작업 시, 턴디쉬(turndish)에서 용강과 용강 상부에 부상되어 있는 비금속 개재물인 저급산화물에 의해,턴디쉬내 용강의 재산화 반응을 억제하는 용강 정련기술에 관한 것이다.

일반적으로,액체 상태의 용강을 고체 상태의 슬라브로 제조하는 제강공정은 수강래들에 담겨진 용강을 연속주조기의 턴디쉬에 일시 저장하여 두었다가,연주기 몰드로 용강을 공급,냉각을 시켜,슬라브를 생산하게 된다.

이와 같은 제강 작업 공정에서는 청정 슬라브 제조를 위한 여러 형태의 용강 정련 기술이 개발되고 있으며, 대개는 용강의 최종 정련 공정인 탈가스 공정에서,용강의 청정성을 확보하기 위한 조업기술이 많이 개발되고 있고, 부가적으로,연주기에 용강을 공급하기 이전에, 더욱 용강의 품질도를 높여,슬라브의 청정성을 높이기 위한 일련의 기술 개발도 병행되고 있다.

본 발명에 따른 기술은 상기한 기술개발 부분 중,탈가스 공정 이후,연주기에 용강이 투입되기 직전인, 턴디쉬에서 용강의 청정성을 확보해, 보다 품질 좋은 슬라브를 생산하기위한 조업기술 분야에 관한 것이다.

이하,도면을 참조하여 본 발명에 따른 일반적인 기술과 종래의 기술에 대해서 보다 상세하게 설명한다.

일반적으로, 제강 연주공정에서는 도2에 나타낸 바와 같이,기존의 연속주조 작업에서의 턴디쉬는 연속주조가 완료된 후 별도로 마련된 수리장으로 이동후 수리 및 보수를 거쳐 다시 연속주조 작업에 사용되게 되며, 특별히 턴디쉬 열간재사용 공정에 사용되는 턴디쉬는 도3에 도시 된 바와 같이 연속주조 완료 후 잔류 용강과 슬래그를 주상에서 비운 후 별도의 수리작업 없이 후속 연속주조 작업까지 대기후 다시 사용을 하게 된다.

이는, 새로운 턴디쉬를 사용할 경우,이를 일정한 온도까지 가열을 시켜줘야 하는데서 파생되는 연료비를 절감하기 위한 차원에서 이뤄지며,최근들어 턴디쉬 사용수명을 연장하여 턴디쉬 내화물 축조비용과 내화물 사용비용을 절감하기 위해서다.

참고로, 열간 재사용하는 턴디쉬는 상술한 바와 같이, 용강이 담겨있는 턴디쉬를 비워서 재 사용하는 관계로, 내화물이 새로 축조된 턴디쉬와는 달리,내화물 표면에,비금속 산화물이 다량 부착되어 있는 상태이다.

종래에는 뜨겁게 달궈져 있는 열간 상태의 턴디쉬를 재 사용하는 경우에, 별도로 용강의 청정성을 확보하기 위한 기술은 개발되어 있지 않았다.

따라서, 연속 주조 공정에서 열간 턴디쉬 재사용의 경우, 별도로 용강의 청정성을 확보하기 위한 기술적인 기준이 마련되지 않았던 종래에는 열간 턴디쉬를 이용한 연속주조 작업 시, 용강이 열간 턴디쉬에 담겨져, 일정시간 턴디쉬에 용강이 체류하는 동안, 턴디쉬 내부 내화물의 벽체와 바닥에 응착되어 잔류 된 지금과 슬래그가 대기와의 반응에 의해 FeO,MnO와 같은 저급산화물을 생성시키고, 후속 연연주 작업 시 다음 1식)과 같이 용강을 재산화 시켜 용강 중의 알루미나성 개재물을 형성함으로 용강의 청정도를 열화 시키고 도면의 도5와 같이, 최종 제품공정에서 철강 제품에 치명적인 결함을 유발시키는 문제점이 있었다.

3(FeO,MnO)+2Al = Al2O3(개재물) + 3(Fe,Mn)...........제1식

특히, 열간 턴디쉬를 재활용 하기 위한 조업은 계속적으로 증가되고 있는 추이이며, 이에 따라 턴디쉬 열간 재사용 공정에서의 연속주조 작업 시,후속 연속주조작업을 위해 대기하고 있는 동안 턴디쉬에서 발생되는 저급산화물에 의한 용강재산화 방지를 위한 새로운 기술의 개발이 시급한 상황이었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 열간 재사용 턴디쉬를 이용한 연속주조 공정에서 열간 턴디쉬 내화물 벽체에 부착되거나 잔류 된 용강 및 슬래그로 인해,용강의 품질도가 떨어지는 것을 미연에 방지하기 위함에 주요 목적이 있으며,

연속주조 직전,용강을 연주기 몰드로 공급되기 이전에,용강을 일시적으로 담아두는

턴디쉬서 용강이 상부에 부상되어 있는 슬래브를 탈산하되,종래의 방법과는 달리,

턴디쉬 재활용으로 인해서 파생되는 산화물을 제거하기 위한 정밀한 제조 기술을 적용해, 연속 주조 대기중에서 발생하는 저급산화물을 제거하여 용강의 청정도와 함께, 철강 최종제품의 품질향상에 그 목적이 있다.

제1도는 본 발명이 적용되는 연속주조 공정의 LAY-OUT.

제2도는 연속주조 공정에서 기존의 턴디쉬 운용도

제3도는 턴디쉬 열간재사용 공정의 턴디쉬 운용도

제4도는 턴디쉬 열간재사용시 용강의 재산화를 설명한 모식도

제5도는 용강재산화에 의해 형성된 개재물 사진

제6도는 연속주조 초기 탈산재 투입방법을 설명한 그림

제7도는 본 발명의 적용에 따른 효과를 나타낸 그림

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명인 열간 재사용 턴디쉬에서의 용강 정련법은, 턴디쉬 열간 재사용 공정에서 턴디쉬가 후속 연연주작업을 위해 대기하는 동안 잔류지금과 슬래그의 산화정도 및 양을 조사하는 단계와, 상기 대기중인 턴디쉬의 탕류부에 칼슘-철 와이어를 투입한 후 레이들로부터 용강을 주입하는 단계와, 상기 주입된 용강이 슬래그화 되는 시점에 턴디쉬 홀 커버를 통해 알루미늄 칩을 투입하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용강이 슬래그화 되는 시점은 턴디쉬 용강량이 70톤인 것이 특징이며, 상기 칼슘-철 와이어의 성분조성은 Ca = 75-85g/m, Fe 분말 : 148-168g/m, Fe 외피 : 156-167g/m 인 것이 특징이고, 상기 알루미늄 칩은 Metal Al 함량이 90 중량 % 이상이고 2-7mm의 크기인 것을 특징으로 한다.

다시 설명하면, 본 발명은 턴디쉬 열간 재사용 공정에서 턴디쉬가 후속 연 연주 작업을 위해 대기하는 동안 잔류지금과 슬래그의 산화정도와 그 양을 조사하여,연 연주 초기 작업 시,사용되어야 하는 탈산제의 종류와 투입량을 산출하고,적절한 투입시기 및 턴디쉬내의 투입위치를 선정함으로써 연속주조초기 레이들로부터 턴디쉬로 주입된 용강이 산화지금 및 슬래그에 의해 재산화 되는 것을 방지하여 용강의 청정도를 향상 시키는 용강 정련 기술을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.

본 발명은 열간 재사용 턴디쉬를 이용한 연속주조 작업 시 턴디쉬에서의 저급산화물 탈산을 적용대상으로 하되,저급산화물 탈산을 위한 칼슘-철 와이어(Ca-Fe Wire)탈산제의 조성이 표 1에 나타낸 바와 같이, 미터 당 칼슘의 함량이 75~85 그램 임에 특징이 있고,알루미늄 칩의 조성에 있어,메탈 알루미늄의 함량이 90% 이상임에 특징이 있다.

<표 1> 본 발명에 사용된 탈산재의 조성

a) Ca-Fe Wire 조성

구분	성분(함량),g/m	Size
성분	Ca		Fe-Powder	Fe(외피)	Tot.
함량	75~85	148~168	156~167	390~410	12~13F

b) Al칩의 조성

구분	Metal-Al	T.Fe	수분	Size
함량	90 이상	1.0이하	1.0이하	2~7mm

이러한 원료를 조업기술에 적용,이것의 투입량을 산정 함에 있어서, 용강의 재산화 반응은 턴디쉬 슬래그중의 저급산화물에 의한 것과 턴디쉬 벽체에 잔류하고 있는 잔류지금에 의해 용강 내부에서 일어나는 두 가지 경우로 구분하여 턴디쉬 슬래그 중의 저급산화물은 탈산효과가 크고 투입하기 용이하며 턴디쉬 내부의 용강에 직접적인 영향을 주지않는 Al을 반응속도를 증가시켜 탈산효과를 극대화 하기 위해 칩(chip) 형태로 가공하여 사용하게 되는 바, 턴디쉬 내부의 저급산화물을 탈산하기 위해서는 용강 내부에서 작용하여 개재물화 되어도 저융점 슬래그화 되어 부상분리가 신속히 이우어져 용강 청정도를 저해하지 않는 칼슘(Ca)을 투입하는 것을 특징적인 구성으로 갖되,칼슘(Ca)을 탈산제로 사용함에 있어,용강 온도에서 급격한 반응에 의해 기화되어,탈산효과가 감소되므로 칼슘(Ca)과 철립을 혼합하여 투입,반응속도를 늦추고 철피로 둘러 쌓인 와이어(wire)형태로 제작하여 사용함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

[실시예]

각 탈산제의 투입량은 다음과 같은 전제 조건에 의해 턴디쉬 슬래그중의 저급산화물의 양, 용강의 재산화에 의해 생성되어 Mold로 유입된 Al₂O₃의 양을 조사하여 계산한다.

(전제조건)

- 턴디쉬 슬래그의 양 : 250kg

- 턴디쉬 슬래그중의 저급산화물의 함량 : 27%(62.5kg)

- 몰드슬래그중의 Al₂O₃유입량 : 28.5%(21.5kg)

- Ca-Fe Wire 중의 Ca량 : 75g/m

- Al-Chip중의 Metal Al의 함량 : 95%

(탈산반응식)

ㅇ Al에 의한 슬래그 탈산

3(F_EO,MnO) + 2(Al) = 3Fe + (Al₂O₃) ............. 2)

저급산화물 62.5kg 중의 산소의 량 14kg

산소 14kg과 반응하는 Al의 량 15.74kg

ㅇ Ca에 의한 용강중 저급산화물 탈산

(FeO,MnO) + Ca = Fe + CaO .....................3)

Al2O3, 21.5kg중의 산소량 10.11kg

산소 10.11kg과 반응하는 Ca의 량 25kg

필요한 ca-Fe Wire길이(25000 g ÷75g/m = 333m)

Ca-Fe Wire 333m의 무게 = 333×400g = 133kg

이와 같은 계산에 의거하여 턴디쉬 슬래그 상면에 투입하는 Al-Chip의 양은15.74kg, 레이들로부터 턴디쉬에 용강이 주입되기 전,탕류부에 투입하는 Ca-Fe Wire의 양은 133kg으로 선정함에 특징이 있다.

탈산제별 투입 시점과 위치는 턴디쉬 슬래그 탈산을 목적으로 하는 알루미늄 칩(Al-Chip)은 투입된 턴디쉬 플럭스(turndish flux)가 용융되어, 슬래그(slag)화 되는 턴디쉬 용강량 70톤 시점에 턴디쉬 홀 커버를 통해 투입토록 하도록 하고, 용강중 저급산화물 탈산을 목적으로 하는 칼슘 철 와이어(Ca-Fe Wire)는 레이들로부터 턴디쉬로 용강이 주입되기 전에 용강이 주입되는 위치인 턴디쉬 탕류부에 투입하여,용강이 주입됨과 동시,칼슘(Ca)이 용강 중 용해되어 저급산화물과 반응토록 탈산효과를 극대화 하였다.(도6은 이에 대한 설명도 이다)

본 발명에 사용된 탈산제의 형태는 알루미늄(Al)의 경우 반응효율을 높이기 위해 입도가 2~7mm정도인 Chip형태로 사용하였고, Ca의 경우 대기중에 산화되는 것을 방지하기 위해 Ca과 철립을 혼합한 분말을 철피로 감싸 Wire형태로 제조한 것을 10Cm 길이로 절단하여 사용함이 바람직 하다.

상기한 실시예 대로, 본 발명에 따른 기술을 실 작업에 적용한 결과, 용강 정련 방법의 실시 결과가, 도면의 도7에 나타난 바와 같이 탈산제 투입 후, 턴디쉬 슬래그 중의 저급산화물을 감소시킬 수 있었으며, 용강 중의 생성된 알루미나(Al₂O₃)가 대폭 감소함을 몰드 슬래그 중에 유입된 알루미나(Al₂O₃)의 함량을 보면 이것이 감소한 것을 상세하게 알 수 있었으며, 용강 품질 향상으로 인해 청정 슬라브 제조에 기여함을 알 수 있었다.

또, 이러한 용강 정련효과에 따라,몰드 내 용강 중의 청정도가 대폭 개선되었으며, 이는 식2)와 3)의 탈산제에 의한 저급산화물 탈산에 의한 것으로 설명될 수 있다

본 발명에 의하면 종래의 열간 재사용 턴디쉬를 이용한 연속주조 공정에서 열간 턴디쉬 내화물 벽체에 부착되거나 잔류 된 용강 및 슬래그로 인해,용강의 품질도가 떨어지는 것이 미연에 방지되어, 연속주조 직전,용강이 연주기 몰드로 공급되기 이전에, 용강을 일시적으로 담아두는 턴디쉬에서 용강이 상부에 부상되어 있는 슬래그를 탈산하게 되어, 종래의 방법과는 달리, 턴디쉬 재활용으로 인해서 파생되는 산화물을 제거하기 위한 정밀한 제조 기술 적용으로, 연속 주조 대기중에서 발생하는 저급산화물이 제거되어 용강의 청정도와 함께, 철강 최종제품의 품질이 크게 향상되는 효과가 얻어지게 된다.

상기한 효과 이외에도 본 발명에 따른 기술은, 제강 연주 공정에서,열간 재사용 턴디쉬의 사용폭을 더욱 높일 수 있는 파생효과가 있어, 턴디쉬 수명 연장으로 인한, 턴디쉬 내화물 사용량 저감으로, 원가절감을 이루는 실익이 얻어지게 된다.

Claims (4)

1. 턴디쉬 열간 재사용 공정에서 턴디쉬가 후속 연연주작업을 위해 대기하는 동안 잔류지금과 슬래그의 산화정도 및 양을 조사하는 단계와,

   상기 대기중인 턴디쉬의 탕류부에 칼슘-철 와이어를 투입한 후 레이들로부터 용강을 주입하는 단계와,

   상기 주입된 용강이 슬래그화 되는 시점에 턴디쉬 홀 커버를 통해 알루미늄 칩을 투입하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 열간 재사용 턴디쉬에서의 용강 정련법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용강이 슬래그화 되는 시점은 턴디쉬 용강량이 70톤인 것을 특징으로 하는 열간 재사용 턴디쉬에서의 용강 정련법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 칼슘-철 와이어의 성분조성은 Ca = 75-85g/m, Fe 분말 : 148-168g/m, Fe 외피 : 156-167g/m 인 것을 특징으로 하는 열간 재사용 턴디쉬에서의 용강 정련법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 알루미늄 칩은 Metal Al 함량이 90 중량 % 이상이고 2-7mm의 크기인 것을 특징으로 하는 열간 재사용 턴디쉬에서의 용강 정련법.