KR20040056914A

KR20040056914A - 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그제조방법

Info

Publication number: KR20040056914A
Application number: KR1020020083652A
Authority: KR
Inventors: 이순빈; 김재경; 김기성
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-01
Also published as: KR100916564B1

Abstract

본 발명은 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 전기로 출강시 유입된 슬래그의 승온효율을 향상시켜 에너지를 절감하고 승온시간을 단축시킬 수 있는 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은, 전기로로부터 출강된 후 온도가 강하된 래들 내의 슬래그 및 용강을 승온시키기 위하여, 전기아크 가열장치에 도착 전 제조되는 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법에 있어서, 전기로로부터 래들내로 투입된 슬래그 중량의 64%~250%에 해당하는 중량을 가지는 액체슬래그를 주조를 마친 래들 내에 잔존하는 용강으로부터 취하여, 래들 내의 응고된 슬래그 상부에 투여하고,

전기로로부터 래들 내로 유입된 슬래그 중량의 15%~50%에 해당하는 중량의 경소백운석을 투여하여 응고된 슬래그 상부에 고온의 액상층을 가지는 승온용 슬래그를 형성시킴으로써, 래들 내의 슬래그 및 용강의 승온효율을 향상시켜 승온시간 및 속도를 향상시킬 수 있다.

Description

래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법{Method for producing temperature rising slag for rising temperature of metal in ladle}

도 1에 도시된 바와 같이, 미니밀공정에서의 직류전기로(1)는, 상부에 음극으로서 전극봉(2)을 배치하고, 하부에 양극으로서 소정의 전극(3)을 배치하여 상부의 전극봉(2)으로부터 발생되는 아크열을 이용하여 고철을 용해하여 용해된 용강(4)을 출강구를 통해 출강하는 설비이다.

전기로(1)로부터 출강된 용강(4)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 래들(10)에 담긴 채로 대기상태에 있으면서 고속주조 및 다단계의 공정에 대비하게 되며, 이 과정에서 래들 내의 용강(11)의 온도는 강하된다.

이와 함께, 전기로로부터 용강이 래들(10) 내로 담겨지는 과정에서 용강과 함께 슬래그가 유입는데, 유입되는 슬래그(12)는 두께가 60~120mm로서 그 편차가 크고, 용융점이 높아 짧은 시간 내에 응고된다. 따라서, 래들(10)에서 대기중인 용강(11) 및 슬래그(12)는 후공정인 2차정련 공정시 승온과정을 거쳐야 한다.

2차정련 공정시 래들(10) 내 용강(11)의 승온을 위하여 설치되는 전기아크 가열장치(20)는 전극봉(21)을 래들(10) 내의 응고된 슬래그(12)에 침적시켜슬래그(12)를 가열하는 동시에 아르곤 가스를 이용한 버블링(bubbling)을 실시한다. 버블링은 대기중으로 손실되는 열을 감소시키고, 용강을 래들 전체에 균일하게 퍼지게 하여 용강(11)의 성분 및 온도의 편차를 감소시키므로 용강(11)의 온도는 상승된다.

전기아크 가열장치(20)에 의한 승온조업에 있어서, 래들(10) 내에 응고된 슬래그(12)의 두께가 두꺼우면, 전기아크 가열장치(20)가 슬래그(12)를 용융시키는데 시간이 많이 소요되고 주조 중 래들막힘의 원인이 된다. 따라서, 전기로로부터 용강의 출강시 래들(10) 내로 유입되는 슬래그(12)의 유입량을 인위적으로 줄이고 있으며 이로 인해, 요구되는 두께를 만족시키지 못하는 경우가 빈번하게 발생된다.

슬래그(12)의 두께가 얇을 경우, 전기아크 가열장치(20)에 의한 슬래그(12) 가열시 슬래그(12)의 보온효과가 떨어져 용강(11)의 승온소요시간이 증대되며 투입된 전력효율도 저하된다.

이를 방지하기 위하여, 전기아크 가열장치에 도착 전 래들(10) 내부의 용강(11)을 승온시키기 위하여 슬래그(12)의 상부에 첨가되는 승온용 슬래그가 제작된다.

이 승온용 슬래그는, 래들(10) 내의 응고된 슬래그(12) 상부에 고체상태의 융점이 낮은 플럭스(flux)를 투입하여 제작된다. 이렇게 하면 플럭스와 반응하여 응고된 슬래그(12)가 부분용융되면서 새로운 승온용 슬래그가 완성되며, 이로 인해 적정 슬래그 두께가 확보될 수 있게 된다. 여기에 전기아크 가열장치(20)의 전극봉(21)을 침적시켜 승온을 시작한다.

표 1은 플럭스의 성분을 나타낸다.

성분	Cao	Al₂O₃	SiO₂	Fe₂O₃	P₂O₅	S
wt(%)	53	38.5	4	1.4	0.03	0.15

그러나, 상기와 같은 방법은, 다음과 같은 문제점을 가진다.

첫째, 플럭스가 슬래그(12)로 투입되면, 예컨대, FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄와 같은 결합력이 약한 산화물들로 구성된 슬래그(12)들이 부풀면서 래들(10) 외부로 유출되는 문제점이 있으며 이에 따라, 래들(10)과 전기아크 가열장치(20)의 루프 또는 대차의 바퀴를 고착시켜 사고를 유발시킨다.

둘째, 전기아크 가열장치(20)가 고체상태인 플럭스와 슬래그(12)를 용융시킨 후, 이 열을 하부의 용강(11)까지 전파하여야 하기 때문에 용강(11)의 승온시간증가하여 승온속도 떨어진다. 이는 전력효율 및 제품 생산량을 저하시킨다.

세째, 전기아크 가열장치(20)의 전극봉(21)이 래들 내의 슬래그를 향해 하강하면서 플럭스에 의한 용융이 미쳐 진행되지 않은 슬래그(12)의 응고부분과 충돌하여 전극봉(21)이 절단되거나 분진 및 소음을 일으키는 문제가 발생된다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 래들내에 응고된 슬래그 및 용강의 승온을 위하여 투입되는 플럭스와 반응함으로써 래들외부로의 슬래그 유출, 승온시간 및 속도저하 및 전극봉과 슬래그와의 충돌로 인한 조업사고가 방지되는 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 빌렛형 전기로의 단면도.

도 2는 종래의 래들 내의 용강을 승온시키기 위해 래들상부에 전기아크 가열장치가 설치된 상태를 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 용강의 승온속도와 종래방법에 따른 승온속도를 비교하는 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 용강의 평균승온속도와 종래방법에 따른 평균승온속도를 비교하는 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 100℃ 승온시 소요시간과 종래방법에 따른 소요시간을 비교하는 그래프.

도 6는 본 발명에 따른 제강실수율과 종래방법에 따른 제강실수율을 비교하는 그래프.

도 7은 본 발명에 따른 용강내 T.Fe의 함량비율과 종래방법에 따른 T.Fe의 함량비율을 비교하는 그래프.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 전기로로부터 출강된 후 온도가 강하된 래들 내의 슬래그 및 용강을 승온시키기 위하여, 전기아크 가열장치에 도착 전 제조되는 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법에 있어서,

전기로로부터 래들내로 투입된 슬래그 중량의 64%~250%에 해당하는 중량을 가지는 액체슬래그를, 주조를 마친 래들 내에 잔존하는 용강으로부터 취하여, 래들 내의 응고된 슬래그 상부에 투여하고,

전기로로부터 래들 내로 유입된 슬래그 중량의 15%~50%에 해당하는 중량의 경소백운석을 투여하여 응고된 슬래그 상부에 고온의 액상층을 가지는 승온용 슬래그를 형성시킴으로써, 래들 내의 슬래그 및 용강의 승온효율을 향상시켜 승온시간 및 속도를 향상시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 제강실수율의 향상과 래들 내의 슬래그 및 용강의 승온효율을 향상시키기 위하여, 전기로로부터 래들로 출강된 용강의 0.5%~15%에 해당하는 중량을 가지는 용강을 주조를 마친 래들 내에 잔존하는 용강으로부터 취하여, 래들 내의 응고된 슬래그 상부에 투여할 수 있다.

또한, 상기 용강은, 승온전 슬래그의 산화도를 떨어뜨려 안정된 조업이 이루어지도록 0.01%~0.1%의 알루미늄을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 승온용 슬래그의 제조과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 주조가 완료된 래들 내에 잔류하는 고온의 용융슬래그와 용강을 추출한다. 이 때, 주조가 완료된 래들로부터 추출되는 용융슬래그와 용강의 양은, 승온시키고자 하는 래들에 형성된 슬래그 중량의 64%~250%와, 승온시키고자 하는 래들에 투입된 용강의 0.5%~15%로 한다.

그리고, 추출해 낸 용융슬래그와 용강을 승온하고자 하는 래들 내에 응고된 슬래그의 상부에 첨가시킨다. 이렇게 하면 응고된 슬래그 상부가 용융되면서 유동성이 큰 액상의 용융슬래그층이 형성된다.

다음, 전기로로부터 래들 내로 유입된 슬래그 중량의 15%~50%에 해당하는 중량의 경소백운석을 상기 용융슬래그층에 첨가한다.

경소백운석을 첨가하는 이유는, 용융슬래그층의 형성됨에 따른 유동성의 증대로 인하여, 전기아크 가열장치에 의한 승온작업시, 버블링 과정중 공급되는 아르곤 가스에 의해 전기아크 가열장치의 전극봉이 유동됨으로써 전류가 불안정해지는 현상을 방지하기 위함이다.

표 2는 경소백운석의 조성함량 비율을 나타낸다.

성분	MgO	CaO
Wt(%)	40~70	30~60

상기한 바와 같이, 래들의 응고된 슬래그 상부로 일정량의 용융슬래그와 용강과 경소백운석을 투입함으로써 본 발명의 승온용 슬래그가 완성된다.

다음은, 본발명의 승온용 슬래그를 이용하여 래들 내의 용강을 승온시킨 결과를 종래의 방법과 비교실험하였다.

1. 전기아크 가열장치로써 승온을 실시하되, 버블링 과정에서 공급되는 아르곤의 유량을 승온효율에 최적인 5~10N㎥/Hr로 유지하고 승온간격을 5분으로 하여 승온속도와, 평균승온속도를 다음의 식에 의거하여 조사하였다.

승온속도=(승온 후 용강온도-승온 전 용강온도)/5

평균승온속도=(도착용강온도-출발전 용강온도)/총 승온시간

단, 이 실험은 승온전 용강온도와 승온후 용강온도의 차이가 100℃가 될 때까지 승온하여 승온시간을 150회 반복실험을 통해 조사하였고, 그 결과를 도 3 내지 도 5에 도시하였다.

도 3 내지 도 5를 살펴보면, 본 발명은 용융슬래그와 용강이 가지는 고열을 이용하여 액상의 승온용 슬래그를 형성시킴으로써 승온시 아크열의 효율이 향상되므로, 종래와 같이 플럭스를 첨가하여 소정의 슬래그 두께를 확보한 후, 래들 내의 용강을 승온시키는 방법에 비하여 승온속도 및 승온효율이 향상되는 것을 알 수 있다. 그리고, 승온시에 전기아크 가열장치의 전극봉이 액상층에 침착되므로 종래와같이, 전극봉이 응고된 슬래그층과 충돌하여 절단되는 조업사고를 방지할 수 있다.

2. 다음의 식에 의하여 제강실수율을 조사하였다.

제강실수율=(연주도착용강량/총전기로장입량)×100(%)

도 6을 살펴보면, 종래보다 제강실수율이 향상된 것을 알 수 있다. 이는, 래들 내의 응고된 슬래그 상부로 용융슬래그와 함께 투여되는 용강이 주조후 래들에 잔재하는 용강으로부터 래들로 출강된 용강의 0.5%~15%에 해당하는 중량의 용강을 취하도록 하였기 때문에, 주조 후 슬래그 포트로 버려지게 되는 용강을 재활용함으로써 철원의 손실을 감소시켰기 때문이다.

한편, 경소백운석과 용융슬래그를 각각 전기로로부터 래들 내로 유입된 슬래그 중량의 15%~50%와, 전기로로부터 래들내로 투입된 슬래그 중량의 64%~250%로 한정한 이유는, 경소백운석 15%와 용융슬래그 64% 이하를 투입하였을 경우에는 응고되는 슬래그가 액체슬래그의 열량을 흡수하게 되어 승온효과가 떨어지는 원인이 되고, 경소백운석 50%와 용융슬래그 250% 이상을 투입하였을 경우에는 슬래그의 양이 과도하게 증가되어 슬래그가 래들 외부로 넘쳐 아르곤 버블링 중 슬래그 내의 개재물이 용강 내로 혼입되어 제품의 표면크랙 발생의 원인이 되기 때문이다.

3. 이에 따라 슬래그가 래들외부로 넘치는 현상을 방지하기 위하여, 래들 내의 슬래그 상부로 투입되는 용강에 알루미늄 0.01~0.10%를 함유시킨 후, 슬래그가 래들외부로 넘치도록 경소백운석과 용융슬래그의 함량비를 조절(경소백운석 50%, 용융슬래그 250%)하여 150회 반복실험하였다.

그 결과, 도 7에 도시된 바와 같이, 첨가된 알루미늄에 의해 슬래그에 포함된 결합력이 약한 T.Fe가 종래의 3.5%~6.5%에서 0.5%~3.5%로 감소되면서 산화도가 떨어져 슬래그의 넘침현상이 발생하지 않았다.

상기한 바와 같이 본 발명의 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법에 따르면, 종래의 고체의 플럭스 대신 주조후 래들에 남은 액상의 용융슬래그 및 용강을 일정양 래들로 투입하고, 이들로부터의 고열을 이용하여 승온시 아크열의 효율을 높임으로써, 래들에 응고된 슬래그의 두께에 무관하게 슬래그 및 용강을 승온시킬 수 있을 뿐만 아니라, 승온에 걸리는 시간 및 속도를 단축시킬 수 있어 승온시 필요한 전기아크전력의 효율 및 제품의 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 상기 액상의 용융슬래그 및 용강에 소정의 경소백운석 및 알루미늄을 추가로 투입하면, 슬래그의 산화도를 떨어뜨려 슬래그가 래들외부로 넘치는 현상이 방지되므로 안정된 조업이 가능하다.

Claims

전기로로부터 출강된 후 온도가 강하된 래들 내의 슬래그 및 용강을 승온시키기 위하여, 전기아크 가열장치에 도착 전 제조되는 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법에 있어서,

전기로로부터 래들내로 투입된 슬래그 중량의 64%~250%에 해당하는 중량을 가지는 액체슬래그를 주조를 마친 래들 내에 잔존하는 용강으로부터 취하여, 래들 내의 응고된 슬래그 상부에 투여하고,

전기로로부터 래들 내로 유입된 슬래그 중량의 15%~50%에 해당하는 중량의 경소백운석을 투여하여 응고된 슬래그 상부에 고온의 액상층을 가지는 승온용 슬래그를 형성시킴으로써, 래들 내의 슬래그 및 용강의 승온효율을 향상시켜 승온시간 및 속도를 향상시키는 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법.
제 1항에 있어서,

제강실수율의 향상과 래들 내의 슬래그 및 용강의 승온효율을 향상시키기 위하여, 전기로로부터 래들로 출강된 용강의 0.5%~15%에 해당하는 중량을 가지는 용강을 주조를 마친 래들 내에 잔존하는 용강으로부터 취하여, 래들 내의 응고된 슬래그 상부에 투여하는 것을 특징으로 하는 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법.
제 2항에 있어서, 상기 용강은,

승온전 슬래그의 산화도를 떨어뜨려 안정된 조업이 이루어지도록 0.01%~0.1%의 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 래들 내부의 용강을 승온시키기 위한 승온용 슬래그 제조방법.