KR20040110901A - Method for predicting dissolved carbon quantity in vacuum degassing process - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 진공 탈가스 공정에서의 용존 탄소량 예측방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 탈가스 공정에서 탈탄 반응에 대한 분압 평형식을 이용하여 상기 진공 탈가스 처리 후 용강 내에 잔존하는 용존 탄소량을 정확히 예측하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting dissolved carbon in a vacuum degassing process, and more particularly, to the amount of dissolved carbon remaining in molten steel after the vacuum degassing process using a partial pressure equilibrium for decarburization in a vacuum degassing process. It is about how to predict correctly.
진공 탈가스 공정은 전로에서 1차 정련한 용강을 보다 정확한 성분 제어를 위해 탈탄, 탈산 반응 등을 행하는 2차 정련으로, 노외 정련이라고도 한다. 진공 탈가스 공정을 행하는 장치로는 대표적으로 환류식 탈가스 장치(RH), 래들 퍼어니스(LF) 등이 있는 바, 도1을 참조로 상기 환류식 탈가스 장치의 구조 및 가동 방식에 대해 간단히 살펴본다.The vacuum degassing process is a secondary refining process for decarburizing, deoxidizing, and the like for molten steel firstly refined in a converter for more accurate component control. As a device for performing the vacuum degassing process, there are typically a reflux degassing device (RH), a ladle furnace (LF) and the like. Referring to FIG. 1, the structure and operation of the reflux degassing device are briefly described. Take a look.
환류식 탈가스 장치의 상부조(1)는 용강(6)을 순환시킬 수 있는 흡입력을 일정하게 유지해 주는 것으로 진공 상태를 유지한다. 하부조(3)는 용강(6)이 접촉되어 직접 순환하는 부분으로 상기 상부조(1)의 하부에 마련된다. 침적관(4)은 2개의 원통형 내화물로 하부조(3)의 하부에 마련되며, 래들(5) 내의 용강(6)이 한쪽으로 흡입되어 다른 한쪽으로 배출된다. 침적관(4)을 통해 하부조(3)와 래들(5) 간을 환류하는 용강 내에 산소를 공급하는 산소 랜스(2)가 상기 상부조(1) 상에 설치된다. 이와 같이 구성된 환류식 탈가스 장치에 의한 진공 탈가스 공정은 다음과 같다. 먼저, 전로에서 출강된 용강(6)을 담은 래들(5)이 대차(7)에 의해 이송되어 오면 상기 상부조(1)에 의해 진공상태가 유지되는 상태에서 용강(6)이 침적관(4)을 통해 환류되고, 상기 산소 랜스(2)를 통해 환류되는 용강(6) 내에 산소가 공급되어 탈탄 반응이 일어난다. 이 탈탄 반응에 의해 생성된 일산화탄소(CO)는 상기 상부조(1)를 따라 외부로 배출되고, 2차 정련이 완료된 용강(6)은 대차(5)에 실려 다음 공정인 연주 공정으로 이송된다.The upper tank 1 of the reflux type degassing apparatus maintains a vacuum state by maintaining a constant suction force capable of circulating the molten steel 6. The lower tub 3 is provided at the lower portion of the upper tub 1 as a portion where the molten steel 6 contacts and circulates directly. The immersion pipe 4 is provided in the lower part of the lower tank 3 with two cylindrical refractorys, and the molten steel 6 in the ladle 5 is sucked to one side, and discharged to the other side. An oxygen lance 2 is provided on the upper tank 1 for supplying oxygen into the molten steel flowing back between the lower tank 3 and the ladle 5 through the immersion pipe 4. The vacuum degassing process by the reflux type degassing apparatus comprised in this way is as follows. First, when the ladle 5 containing the molten steel 6 pulled out of the converter is transported by the trolley 7, the molten steel 6 is deposited in the vacuum tube 4 by the upper tank 1. ) Is refluxed and oxygen is supplied into the molten steel 6 which is refluxed through the oxygen lance 2 to cause decarburization. Carbon monoxide (CO) produced by this decarburization reaction is discharged to the outside along the upper tank (1), and the molten steel (6) having the secondary refining is loaded on the trolley (5) and transferred to the next step of the reproducing process.
탄소는 강의 기계적 성질에 가장 큰 영향을 미치는 합금원소이므로 그 함량의 조절이 매우 중요한 바, 상기 2차 정련에 의한 탈탄 반응 후에 용강 내의 잔존하는 탄소 함량은 정확히 측정되어야 한다. 진공 탈가스 처리 후의 용존 탄소량을 측정하는 종래의 방법으로는 시료분석에 의한 방법이 널리 사용되어 왔다. 이 방법은 용강의 정련 처리 중에 시료 채취 장치를 이용하여 용강의 침지 시료를 채취하고 이를 기송관을 통해 분석실로 보낸 후 그 시료 내 탄소량을 측정하는 방법이다. 그러나, 이 방법에 따르면 반드시 용강의 시료가 채취되어야 하므로 연주 공정으로 용강을 인계할 시간이 촉박한 경우 시료 분석값을 기다릴 여유가 없기 때문에, 용존 탄소량에 대한 보정없이 용강을 연주 공정으로 이송시키는 경우가 빈번히 발생하여 최종 제품의 불량 발생에 대한 큰 원인이 되었다.Since carbon is an alloying element which has the greatest influence on the mechanical properties of the steel, the control of the content is very important. The carbon content remaining in the molten steel after the decarburization reaction by the secondary refining should be accurately measured. As a conventional method for measuring the amount of dissolved carbon after vacuum degassing, a method by sample analysis has been widely used. This method is to collect the immersion sample of the molten steel using a sampling device during the refining process of the molten steel, send it to the analysis chamber through the pneumatic tube and then measure the amount of carbon in the sample. However, according to this method, a sample of molten steel must be collected, so if the time to take over the molten steel is not enough, there is no time to wait for the sample analysis value. Frequent occurrences are a major cause of defects in the final product.
용존 탄소량을 측정하는 다른 방법은 대한민국 공개특허 제1994-15511호에 게시되어 있다. 이 방법은 진공 탈가스 공정 중에 발생한 배가스 중 CO, CO2, O2성분 및 그 배가스 유량을 측정한 후 그 측정된 데이터값을 근거로 탈탄량 및 탈산량을 계산하고 이를 이용하여 용강 중에 잔존하는 탄소량을 측정하는 방법이다. 그러나, 이 방법에 따르면 상기 측정된 데이터값이 정확한 경우에는 매우 신뢰도가 높으나, 임의 시간에 측정된 데이터값이 부정확한 경우, 특히 임의 시간 동안 데이터값이 누락된 경우에는 용강 중의 탄소량의 판정오차가 커져 신뢰도가 떨어지는 단점이 있었다.Another method of measuring the amount of dissolved carbon is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 1994-19511. This method measures CO, CO 2 , O 2 components and the flow rate of flue gas in the flue gas generated during vacuum degassing process and calculates decarburization and deoxidation amount based on the measured data value and uses it to It is a method of measuring carbon amount. However, according to this method, when the measured data value is accurate, it is very reliable, but when the measured data value is incorrect at any time, especially when the data value is missing for a certain time, the determination error of the amount of carbon in the molten steel There was a disadvantage that the reliability is lowered.
용존 탄소량을 측정하는 또 다른 방법이 대한민국 공개특허 제1995-19699호에 게시되어 있다. 이 방법은 용강의 미탈산 상태에서 발생되는 배가스량을 측정하고, 이 배가스 중 일산화탄소의 함량을 정량 분석하여, 용강의 단위시간당 탈탄량을 산정하는 방법이다. 이 방법은 하기한 식을 근거로 단위시간당 탈탄량을 산정한다.Another method of measuring the amount of dissolved carbon is published in Korean Patent Publication No. 195-19699. This method is to calculate the decarburization amount per unit time of molten steel by measuring the amount of flue gas generated in the undeoxidized state of molten steel, quantitatively analyzing the content of carbon monoxide in the flue gas. This method calculates decarburization amount per unit time based on the following formula.
Kc는 탈탄 반응계수로서, 진공 탈가스 장치의 환류관 지름, 상·하부조의 크기, 환류관의 유량 등에 따라 달라진다. 여기서 [C]i는 용강의 초기 탄소량으로, 이 방법에 따르면 정확한 초기 탄소량을 알아야 하는 문제점이 있다. 즉, 진공 탈가스 처리 전에 초기 탄소량을 정확히 측정하여야 하나 진공 탈가스 장치로 이송된 직후 탄소량을 신속하게 분석하는 장치가 없으며, 전공정인 전로에서 출강된 직후 측정된 탄소량을 사용할 수도 있으나 이는 이송 중에 대기압 상태에서의 탈탄 반응으로 인해 오차가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 목표 탄소량인 상기 [C]t는 감압과 상관이 있으며, 진공도를 고진공으로 할 경우에는 탄소와 산소의 평형치가 낮기 때문에 목표치가 정확하지 않다는 문제점도 가진다.Kc is a decarburization reaction coefficient and varies depending on the diameter of the reflux tube of the vacuum degassing apparatus, the size of the upper and lower basins, the flow rate of the reflux tube, and the like. [C] i is the initial carbon amount of molten steel, and according to this method, there is a problem of knowing an accurate initial carbon amount. That is, the initial carbon amount must be accurately measured before the vacuum degassing treatment, but there is no device for quickly analyzing the carbon amount immediately after being transferred to the vacuum degassing apparatus. There is a problem that an error occurs due to the decarburization reaction at atmospheric pressure during transport. In addition, the target carbon amount [C] t has a correlation with the reduced pressure, and when the vacuum degree is a high vacuum, the target value is not accurate because the equilibrium value of carbon and oxygen is low.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 진공 탈가스 공정에서의 탈탄 반응 즉 용강 내의 탄소와 산소가 반응하여 일산화탄소를 생성하는화학 반응에 대한 분압 평형식을 근거로 진공 탈가스 처리 후의 용존 산소량 및 일산화탄소의 분압을 측정하여 상기 분압 평형식에 대입함으로써 용강 내에 잔존하는 용존 탄소량을 정확히 예측하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve this problem, and dissolved in vacuum degassing process based on partial pressure equilibrium for the decarburization reaction in a vacuum degassing process, ie, a chemical reaction in which carbon and oxygen in molten steel react to form carbon monoxide. It is an object of the present invention to provide a method for accurately predicting the amount of dissolved carbon remaining in molten steel by measuring the amount of oxygen and the partial pressure of carbon monoxide and substituting the partial pressure equilibrium.
또한, 본 발명은 진공 탈가스 처리 전에 상기 화학 반응이 가장 효과적으로 일어날 수 있는 용강 내 초기 [C]/[O] 비율의 범위를 설정하고 이 범위를 벗어나는 경우 가탄 또는 탈탄 처리를 하여 상기 범위 내에 속하도록 처리함으로써, 보다 정확하게 용존 탄소량을 예측할 수 있는 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is to set the range of the initial [C] / [O] ratio in the molten steel in which the chemical reaction can occur most effectively before the vacuum degassing treatment and if it is out of this range by performing a charcoal or decarburization treatment within the range Another object is to provide a method for predicting the amount of dissolved carbon more accurately.
도1은 진공 탈가스 장치의 개략도.1 is a schematic diagram of a vacuum degassing apparatus.
도2는 탈탄 반응계수와 [C]/[O] 비율의 관계를 도시한 그래프.2 is a graph showing the relationship between the decarburization reaction coefficient and the [C] / [O] ratio.
도3은 본 발명에 따른 용존 탄소량 예측방법의 순서도.Figure 3 is a flow chart of the dissolved carbon amount prediction method according to the present invention.
도4은 본 발명에 따른 바람직한 [C]/[O] 비율을 도시한 그래프.4 is a graph depicting a preferred [C] / [O] ratio in accordance with the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※
1: 상부조(upper vessel) 2: 산소 랜스1: upper vessel 2: oxygen lance
3: 하부조(lower vessel) 4: 침적관3: lower vessel 4: immersion tube
5: 래들 6: 용강5: ladle 6: molten steel
7: 대차7: Balance
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공 탈가스 공정에서의 용존 탄소량 예측방법은 다음과 같은 특징적인 기술구성을 가진다.In order to achieve the above object, the method for predicting dissolved carbon in the vacuum degassing process of the present invention has the following technical features.
즉, 본 발명은 진공 탈가스 처리 전에 용강 내의 [C]/[O] 비율을 계산하고, 그 비율이 0.7∼1.3 범위를 벗어나는 경우에는 상기 [C]/[O] 비율이 상기 0.7∼1.3 범위 내에 속하도록 가탄 또는 탈탄 처리를 행하는 제1단계; 진공 탈가스 장치의 진공도를 8분 이내에 탈탄에 필요한 최저 진공도로 만드는 제2단계; 진공 탈가스 처리 후에 처리 온도, 용강 내의 용존 산소량 및 일산화탄소의 분압(이하 "Pco 분압"이라 함)을 측정하여 하기한 식(1)에 의해 용존 탄소량을 구하는 제3단계로 구성된다.That is, the present invention calculates the ratio [C] / [O] in the molten steel before vacuum degassing treatment, and the ratio [C] / [O] is in the range of 0.7 to 1.3 when the ratio is out of the range of 0.7 to 1.3. A first step of carrying out the charcoal or decarburization treatment so as to belong to the inside; A second step of making the vacuum degree of the vacuum degassing apparatus to the lowest vacuum required for decarburization within 8 minutes; After the vacuum degassing treatment, a third step of measuring the treatment temperature, the amount of dissolved oxygen in the molten steel, and the partial pressure of carbon monoxide (hereinafter referred to as "Pco partial pressure") is obtained by the following equation (1).
(1) (One)
또한, 본 발명은 상기 [C]/[O] 비율이 0.7 미만인 경우에 행하는 가탄 처리에 있어서 그 투입되는 탄소량을 하기한 식(2)에 의해 결정하고, [C]/[O] 비율이 1.3 초과하는 경우에 행하는 탈탄 처리에 있어서 그 투입되는 산소량을 하기한 식(3)에 의해 결정한다.In the present invention, the amount of carbon introduced in the peat treatment performed when the ratio [C] / [O] is less than 0.7 is determined by the following formula (2), and the ratio [C] / [O] is In the decarburization process performed when it exceeds 1.3, the amount of oxygen added is determined by the following formula (3).
(2) (2)
(3) (3)
이하에서, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 진공 탈가스 공정에서의 용존 탄소량 예측방법을 보다 상세히 설명한다. 도2는 탈탄 반응계수와 [C]/[O] 비율의 관계를 도시한 그래프이고, 도3은 본 발명에 따른 용존 탄소량 예측방법의 순서도이다.Hereinafter, a method of predicting dissolved carbon in a vacuum degassing process according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 is a graph showing the relationship between the decarburization reaction coefficient and the [C] / [O] ratio, and FIG. 3 is a flowchart of the method for predicting dissolved carbon amount according to the present invention.
진공 탈가스 공정의 탈탄 반응은 처리 전 [C]/[O]의 비율에 의해서 그 반응 속도가 좌우되는데, 도2를 보면 상기 [C]/[O]의 비율이 0.7∼1.3 범위에서 상기한 탈탄 반응계수(Kc)가 높게 나타남을 알 수 있다. 즉, 초기 [C]/[O]의 비율이 0.7 미만이 되면 산소가 평형치에서 상향되고, [C]/[O]의 비율이 1.3 초과가 되면 탄소가 평형치에서 상향되므로 탈탄 반응이 효과적으로 일어나지 않는다. 따라서, 용강의 초기 [C]/[O]의 비율을 상기한 0.7∼1.3 범위로 조절하는 것이 탈탄 반응을 가장 빠르게 시킬 수 있어 조업 생산성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 범위 내에서 탈탄 반응율이 가장 높기 때문에 진공 탈가스 처리 후에 잔존하는 탄소량을 이론적인 반응 평형식에 의해 정확하게 예측할 수 있다.The decarburization reaction in the vacuum degassing process depends on the ratio of [C] / [O] before the treatment. Referring to FIG. 2, the ratio of [C] / [O] is 0.7 to 1.3. It can be seen that the decarburization reaction coefficient (Kc) is high. In other words, when the ratio of initial [C] / [O] is less than 0.7, oxygen is increased from the equilibrium value. If the ratio of [C] / [O] is more than 1.3, carbon is upward from the equilibrium value. Does not happen. Therefore, adjusting the initial [C] / [O] ratio of the molten steel to the range of 0.7 to 1.3 described above can cause the decarburization reaction to be the fastest and can improve the productivity of the operation. In addition, since the decarburization reaction rate is the highest in the above range, the amount of carbon remaining after vacuum degassing can be accurately predicted by theoretical reaction equilibrium.
따라서, 본 발명에 따른 용존 탄소량 예측방법에서는 상기 진공 탈가스 처리 전에 초기 [C]/[O]의 비율을 상기 범위 내로 조절하는 작업이 선행되어야 한다. 이러한 조절 작업을 위해 먼저 [C]/[O]의 비율을 계산하여야 하는바, 이에 필요한 탄소량은 전공정인 전로에서 출강된 용강 내에서 측정된 탄소량을 사용하고, 산소량은 진공 탈가스 장치로 이송된 용강 내의 용존 산소량을 측정하여 사용한다. 본 발명에 따르더라도 상기한 대한민국 공개특허 제1995-19699호에 게시된 방법과 같이 초기의 탄소량을 알아야 한다. 그러나, 종래의 방법에서는 ±10ppm 수준의 정확한 탄소량을 알아야지만 일산화탄소 발생량을 적분하여 정확한 용존 탄소량을 예측할 수 있는 반면, 본 발명에 따르면 초기 탄소량은 상기 [C]/[O]의 비율이 일정한 범위 내에 속하도록만 하면 되므로 ±50ppm 정도의 오차 범위 내에서 초기 탄소량을 구하면 된다. 따라서, 이송 중에 대기압 하에서 일어나는 탈탄 반응에 의한 오차를 무시해도 무방하므로 전공정인 전로에서 출강된 직후에 용강에서 측정한 탄소량을 사용할 수 있다.Therefore, in the method of predicting dissolved carbon amount according to the present invention, the operation of adjusting the ratio of initial [C] / [O] within the above range should be preceded before the vacuum degassing treatment. For this adjustment, the ratio of [C] / [O] has to be calculated first. The amount of carbon required is the amount of carbon measured in the molten steel from the converter, which is the previous process, and the amount of oxygen is The amount of dissolved oxygen in the transferred molten steel is measured and used. Even according to the present invention, it is necessary to know the initial carbon amount as in the method disclosed in the above-mentioned Korean Patent Publication No. 195-19699. However, in the conventional method, it is necessary to know the exact amount of carbon at a level of ± 10 ppm, but it is possible to predict the exact amount of dissolved carbon by integrating the amount of carbon monoxide generated, whereas according to the present invention, the initial carbon amount is the ratio of [C] / [O]. Since it only needs to be within a certain range, an initial carbon amount can be obtained within an error range of about ± 50 ppm. Therefore, since the error by the decarburization reaction which occurs under atmospheric pressure during conveyance can be ignored, the amount of carbon measured in molten steel can be used immediately after leaving the converter which is a prior process.
상기와 같은 방법으로 측정된 초기 탄소량과 산소량을 근거로 [C]/[O]의 비율을 구하고, 이 [C]/[O]의 비율이 0.7 미만인 경우에는 즉 탄소량이 적은 때에는 용강 내에 탄소를 투입하여 [C]/[O]의 비율이 1.1이 되도록 하는데, 이를 선행 가탄이라한다. 상기 1.1은 상기한 [C]/[O] 비율 범위인 0.7∼1.3의 중간값으로 탈탄 반응이 가장 효과적으로 일어날 수 있는 이상적인 탈탄 반응계수값이다. 이 선행 가탄에 사용되는 투입탄소량은 하기한 식에 의해 구한다.The ratio of [C] / [O] is determined based on the initial carbon amount and the amount of oxygen measured by the above method, and when the ratio of [C] / [O] is less than 0.7, that is, when the amount of carbon is small, the carbon in the molten steel Is added so that the ratio of [C] / [O] is 1.1. 1.1 is an intermediate value of 0.7 to 1.3 in the range of the ratio [C] / [O], which is an ideal decarburization reaction coefficient value at which decarburization reaction can most effectively occur. The amount of carbon charged in the preceding coal is determined by the following equation.
상기 식에서 1.1은 이상적인 탈탄 반응계수값이고, 0.85는 가탄제의 실수율이다.In the above formula, 1.1 is the ideal decarburization coefficient and 0.85 is the real ratio of the charcoal agent.
한편, 상기 [C]/[O]의 비율이 1.3 초과하는 경우 즉 산소량이 적은 때에는 산소를 취입하여 [C]/[O]의 비율이 1.1이 되도록 하는데, 이를 선행 탈탄이라한다. 이 선행 탈탄에 사용되는 투입산소량은 하기한 식에 의해 구한다.On the other hand, when the ratio of [C] / [O] exceeds 1.3, that is, when the amount of oxygen is small, oxygen is blown to make the ratio of [C] / [O] to 1.1, which is referred to as prior decarburization. The oxygen input amount used for this prior decarburization is calculated | required by the following formula.
상기 식에서 1.1은 이상적인 탈탄 반응계수값이고, 목표 산소량은 이론상 탈탄 반응이 안정적으로 일어나는 최소 산소량이며, 32는 부피/질량 환산상수이고, 22.4는 산소의 몰당 부피이다.In the above formula, 1.1 is an ideal decarburization reaction coefficient value, the target oxygen amount is theoretically the minimum oxygen amount in which decarburization reaction occurs stably, 32 is a volume / mass conversion constant, and 22.4 is a volume per mole of oxygen.
이와 같이, 가탄 또는 탈탄 처리에 의해 초기 [C]/[O]의 비율을 0.7∼1.3 범위 내로 조절한 후에는 진공 탈가스 처리를 행한다. 이 진공 탈가스 공정에서 일어나는 탈탄 반응은 하기한 식과 같으며, 모든 화학 반응식과 마찬가지로 평형에 도달한다. 즉, 일정한 Pco 분압에서는 평형하는 탄소와 산소의 농도가 일정하게 유지된다. 따라서, 탈탄 종료시점인 진공 탈가스 처리 직후의 Pco 분압과 용존 산소량을 측정하면 하기한 식에 의해 평형하는 탄소 농도를 구할 수 있다. 여기서, K는 평형상수, ac와 ao는 각각 탄소 및 산소의 활동도(activity)이다, 또한, T는 진공 탈가스 처리 온도로서 진공 탈가스 처리 전 또는 후에 측정된다.Thus, after adjusting the ratio of initial stage [C] / [O] within the range of 0.7-1.3 by a charcoal or decarburization process, vacuum degassing process is performed. The decarburization reaction occurring in this vacuum degassing process is as shown in the following equation, and reaches equilibrium like all chemical reaction equations. That is, at a constant Pco partial pressure, the concentrations of carbon and oxygen to be balanced are kept constant. Therefore, by measuring the Pco partial pressure and the dissolved oxygen amount immediately after the vacuum degassing treatment at the end of decarburization, the carbon concentration to be balanced can be obtained by the following equation. Where K is the equilibrium constant, a c and a o are the activities of carbon and oxygen, respectively, and T is the vacuum degassing temperature before or after vacuum degassing.
[C]+[O]=CO(g)[C] + [O] = CO (g)
한편, 본 발명에 의해 진공 탈가스 처리 후의 용존 탄소량을 보다 정확하게 예측하기 위해서는 또 하나의 중요한 인자를 고려하여야 하는데, 바로 감압 평형에 도달하는 시간이다. 즉, 본 발명에 따른 용존 탄소량 계산식은 탄소와 산소의 농도가 평형을 이루는 상태에서 얻어지는 것이므로, 평형을 가능한 빠르게 유지시켜야만 평형 탄소 농도를 정확히 계산할 수 있을 것이다. 이러한 가정 하에서 진공 탈가스 장치 내의 진공도를 최저 진공도(탈탄 반응이 일어나기 위한 최소한의 진공도를 의미하는 것으로 보통 10mbar이다)로 만드는 시간을 각각 4∼10분 간격으로 변화시키고 12분이 되는 시점에서 용존 산소량 및 Pco 분압을 측정한 후 상기 식을 이용하여 탄소량을 예측하고 시료의 분석에 의해 실측한 탄소량과의 편차를 비교하였는 바, 그 결과는 하기한 표1과 같다.On the other hand, in order to more accurately predict the amount of dissolved carbon after vacuum degassing according to the present invention, another important factor should be considered, which is the time to reach the reduced pressure equilibrium. That is, since the dissolved carbon amount calculation equation according to the present invention is obtained in a state where the concentrations of carbon and oxygen are in equilibrium, the equilibrium carbon concentration can be accurately calculated only by maintaining the equilibrium as quickly as possible. Under these assumptions, the amount of dissolved oxygen at the time of 12 minutes is varied by varying the time to make the vacuum degree in the vacuum degassing device to the lowest vacuum degree (meaning the minimum vacuum degree for decarburization reaction, which is usually 10 mbar). After measuring the Pco partial pressure, the carbon amount was predicted using the above formula, and the deviation from the carbon amount measured by the analysis of the sample was compared. The results are shown in Table 1 below.
[표1]Table 1
표1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 용존 탄소량 예측치가 실측치와 비교하여 그 편차가 허용한도(5ppm 미만) 이내이기 위해서는 최저 진공도에 도달하는 시간이 8분 이내이어야 한다. 이와 같이, 최저 진공도에 도달하는 시간이 증가함에 따라 예측치와 실측치의 편차가 커지는 이유는 최저 진공도에 도달하는 시간이 늦는 경우 Pco 분압의 편차가 발생하여 상기 식에서 탄소와 산소의 반응 평형에 도달하는 시간이 늦어지기 때문이라 생각된다.As shown in Table 1, the time to reach the lowest vacuum degree must be within 8 minutes in order for the dissolved carbon amount prediction value according to the present invention to be within the allowable limit (less than 5 ppm) compared with the measured value. As described above, the reason that the deviation between the predicted value and the measured value increases as the time to reach the lowest vacuum degree increases is the time when the Pco partial pressure deviation occurs when the time to reach the lowest vacuum degree is late and the reaction equilibrium between carbon and oxygen is reached. I think it is because of the delay.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예로서, 초기 [C]/[O] 비율에 따른 최종 용존 탄소량 예측치의 정확성을 알아보기 위한 실험을 하였다. 즉, 초기 [C]/[O] 비율이 0.3∼1.7의 범위가 되도록 조정하고 최저 진공도 도달시간을 8분 이내로 한 후 12분의 지난 시점에서 용존 산소량 및 Pco 분압을 측정하여 용존 탄소량을 예측하였다. 그 예측치를 시료 분석에 의한 실측치와 비교한 결과는 다음 표2와 같다.As an embodiment of the present invention configured as described above, an experiment was conducted to determine the accuracy of the final dissolved carbon amount prediction value according to the initial [C] / [O] ratio. In other words, adjust the initial [C] / [O] ratio in the range of 0.3 to 1.7, and estimate the dissolved carbon amount by measuring the dissolved oxygen amount and Pco partial pressure at the time of 12 minutes after reaching the minimum vacuum reaching time within 8 minutes. It was. The result of comparing the predicted value with the measured value by sample analysis is shown in Table 2 below.
[표2][Table 2]
상기 표2에서 보는 바와 같이, 초기 [C]/[O] 비율이 0.7∼1.3 범위 내인 경우에는 예측치와 실측치와의 편차가 적게 나타나지만, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 편차가 커진다. 하지만, 초기 [C]/[O] 비율이 상기 범위를 벗어나는 경우에도 본 발명에 따라 선행 가탄 또는 선행 탈탄을 실시하여 그 초기 [C]/[O] 비율을 상기 범위 내로 조절한 경우에는 예측치와 실즉치와의 편차가 적어진다.As shown in Table 2, when the initial [C] / [O] ratio is in the range of 0.7 to 1.3, the deviation between the predicted value and the measured value is small, but when it is out of the above range, the deviation is large. However, even when the initial [C] / [O] ratio is out of the above range, if the initial [C] / [O] ratio is adjusted within the above range by performing the prior charcoal or the preceding decarburization according to the present invention, Less deviation from the actual value.
따라서, 도4에서 보는 바와 같이 초기 [C]/[O] 비율이 0.765 미만인 상태에서 탈탄 반응이 일어나는 조업(상단에 원, 네모, 마름모로 표시된 그래프)의 경우, 본 발명에 따른 예측방법에 의해서는 용존 탄소량의 정확한 예측이 어렵다. 따라서, 선행 가탄 처리를 행하여 초기 [C]/[O] 비율이 0.765와 1.33의 직선 영역 내에 속하도록(중앙에 세모로 표시된 그래프) 조절하는 것이 바람직하다.Therefore, as shown in FIG. 4, in the case where the decarburization reaction occurs in a state where the initial [C] / [O] ratio is less than 0.765 (a graph indicated by circles, squares, and diamonds at the top), the prediction method according to the present invention is used. Is difficult to accurately predict the amount of dissolved carbon. Therefore, it is preferable to perform a prior peat treatment so that the initial [C] / [O] ratios fall within the linear regions of 0.765 and 1.33 (graph shown in the center at the center).
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 진공 탈가스 공정에서의 용존 탄소량 예측방법에 의하면, 진공 탈가스 처리 후 용강내 잔존하는 탄소량을 보다 정확하게 예측할 수 있어 탄소량의 제어 오류에 의한 제품 불량을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 선행 처리에 의해 탈탄 반응에 가장 신속하고 효율적으로 일어날 수 있도록 해줌으로써 생산성 향상에 기여할 수 있다.As described above, according to the method for estimating dissolved carbon in the vacuum degassing process according to the present invention, the amount of carbon remaining in the molten steel after vacuum degassing can be predicted more accurately, thereby preventing product defects due to control errors in the amount of carbon. Not only can this be done, but also it can contribute to productivity improvement by making it possible to occur most rapidly and efficiently in a decarburization reaction by a prior process.
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