KR20050037781A - 극저탄소강의 정련방법 - Google Patents

극저탄소강의 정련방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소농도 150ppm이하의 극저탄소강을 정련하는 방법에 관한 것으로서, 래들에서 버블링을 통해 용강을 2차 정련하는 경우 용강상부의 슬래그에 근접한 지점에서 버블링하여 슬래그를 강교반시킴으로써 래들내 슬래그를 효과적으로 개질하여 용강의 감압 처리시 탈탄 효율을 떨어뜨리지 않으면서, 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 낮추기 위해 투입된 탈산제의 탈산효율을 증가시킬 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.
본 발명은 전로에서 1차정련된 용강을 래들에 수강한 후 불활성가스로 버블링하고 진공탈가스설비에서 탈탄 및 탈산을 행하는 2차 정련공정을 행하는 2차 정련공정을 행하는 극저탄소강의 정련방법에 있어서,
그 선단이 슬래그상부면으로부터 래들 높이의 5∼30%의 지점에 위치되도록 랜스를 용강에 침적시킨 다음, 랜스를 통해 불활성 가스를 용강 톤당 0.03~0.2 Nm3/hr의 유량으로 취입하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강의 정련방법을 그 요지로 한다.

Description

극저탄소강의 정련방법{Method for Refining Extra Low Carbon Steel}
본 발명은 탄소농도 150ppm이하의 극저탄소강을 정련하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 버블링 가스를 용강상부의 슬래그에 근접한 영역에 취입하여버블링함으로써 용강의 교반은 적게하면서 슬래그의 교반은 강하게 유도하여 래들슬래그를 효과적으로 형성하는 극저탄소강의 정련방법에 관한 것이다.
일반적으로 탄소강의 가공성은 강중의 탄소(C) 농도에 크게 영향을 받는데, 탄소 농도가 낮을수록 제품의 이방성 (r-value) 지수가 증가되고 품질이 향상된다.
가공소재로 사용되는 극저탄소강의 경우에는 탄소농도를 150ppm이하, 대부분의 경우에는 40ppm이하로 제어하고 있다.
따라서, 극저탄소강은 재질이 연하고 가공성이 양호하다는 특성에 힘입어 냉연 박강판으로 제조되고 있으며, 자동차 외판과 같이 제품의 표면부에 사용되는 경우가 많아 표면성상이 우수해야 한다.
극저탄소강은 전로 또는 전기로와 같은 1차 정련로에서 용강을 제조하고 이 용강을 래들(Ladle)에 출탕하여 후속되는 주조공정에 적합하도록 정련처리되고 있다.(2차 정련이라고 함)
1차 정련로에서 출탕되는 용강은 150ppm 이상의 탄소를 함유하고 있다. 이것은 전로법의 경우 주원료가 용선으로서 용선의 제조에 사용되는 용광로내에서 철광석을 환원하기 위해 사용되고 있는 코크스가 용강에 혼입되기 때문이며, 또한 전기로법의 경우에서는 고철중에 탄소가 함유되어 있는데 이들이 정련중에 일정치 이하로 제거되지 않기 때문이다.
제철, 제강 공정에서 탄소([C])의 제거과정을 보면, 하기 반응식 (1)과 같이 탄소([C])는 강중 산소([O])와 반응하여, 일산화 탄소(CO) 가스 상태로 제거된다.
[반응식 1]
[C]+[O] -> CO(gas)
상기 반응에서 보면, 탄소농도는 산소 농도가 높을수록 낮아진다.
그런데, 강중 산소 농도는 접촉하고 있는 슬래그중 산화철(FeO) 농도가 증가함에 따라 증가되지만 일정 온도에 대해서는 포화 상태가 존재하게 되는데 통상의 제강 온도인 1600∼1680 ℃ 정도에서는 0.2∼0.3중량% 정도로 알려져 있다.
이점을 고려하여 반응식 (1)의 특성을 고찰해 볼 때, 전로 또는 전기로 등 1차 정련로에서는 탄소 농도를 150ppm 이하로 유지하기는 이론적으로 불가능한 것으로 알려져 있다.
따라서, 150ppm 이하의 탄소 농도를 유지하는 극저탄소강을 제조하는 경우에는 1차정련로에서 래들로 출탕된 용강을 반드시 감압정련하여야 한다.
감압정련공정에서는 용강을 대기압 이하의 감압상태에 노출시키게 되는데, 이 때 발생하는 CO 가스의 분압도 따라서 낮아지기 때문에 상기 반응식 (1)에서 예상할 수 있는 바와 같이 동일 산소([O]) 농도하에서도 강중 탄소 농도가 낮아지게 된다. 그러나, 중요한 것은 감압조건이라고 하더라도 용강중의 산소농도가 높을수록 탄소 농도가 낮아지며 어느 한계 이하의 탄소농도 확보를 위하여 필요한 산소농도의 최소치가 존재한다는 점이다. 그리고, 탈탄 후에 존재하는 산소는 주조시 핀홀(Pin hole)과 같은 결함을 일으키고 응고층의 성장을 불안정하게 하기 때문에 연속 주조 전에 알루미늄으로 탈산하게 된다.
한편, 주조된 알루미늄 킬드 극저탄소강은 강괴 또는 주편 표층부에 비금속 개재물이 다량 존재하므로 표층부를 제거해야 되는데, 이 때문에 실수율이 크게 감소된다.
연속주조 작업에 있어서도 사용되는 내화물재 노즐의 내벽에 비금속 개재물이 부착, 성장하여 노즐 내면을 축소시키므로 주조가 더이상 곤란하게 되는 문제점을 안고 있다.
따라서, 주조 이전 단계에서 강중 비금속 개재물의 양을 가급적 적은 수준까지 저감하는 것이 중요하다.
상기한 바와 같이 극저탄소강의 제조시에는 전로 또는 전기로 등 1차 정련로에서는 탄소 농도를 일정치 이하로 유지한 다음 래들에 출강된 용강에 대하여 감압 정련을 실시하는 공정을 거치게 된다.
공업적으로 사용되고 감압장치로는 환류식 탈가스장치(RH), 분류식 탈가스장치 (DH), 진공탈가스장치(VD), 진공탈탄장치 (VOD), 진공탱크 탈가스장치(VTD) 등이 있다. 이중 가장 대표적인 장치가 RH이다.
RH에서의 감압정련공정은 래들의 용강을 RH의 정련로에 흡상하여 환류하면서 탈탄하여 탄소 농도를 원하는 수준(예를 들어 40 ppm 이하)으로 만든 후 잔류하는 산소를 제거하는 탈산 공정으로 이어진다.
이것은 상기 반응식 (1)에서 이해할 수 있듯이 탈탄 반응에 용해산소가 반드시 필요하기 때문이다. RH에서 탈산전 탈탄 반응에 소요되는 시간은 약 10-15 분 내외이기 때문에 RH 총처리시간을 20-25분으로 간주하더라도 탈산에 의해 발생하는 강중 개재물의 제거를 위한 시간은 15 분 미만이 된다. 이것은 일반 저탄소 알루미늄탈산강에 비하여 극저탄소 알루미늄 탈산강의 개재물 제거는 신속하게 달성해야만 한다는 의미가 된다.
용강중 비금속 개재물의 양을 효과적으로 저감하기 위한 노력은 매우 오래전부터 철강 생산업체의 중대 과제 중의 하나로 되어 왔다, 현재, 탈산 방법, 래들내 용강의 교반 방식, 분체 취입, 슬래그 개질 등의 각종 방법이 개발되어 실용화 되어 왔다.
알루미늄 킬드강에 대해서는 산화물계 비금속 개재물의 흡수능력이 큰 슬래그로 용강을 처리하는 방식이 효과적인 것으로 알려져 있다. 비금속 개재물의 흡수능력이 큰 슬래그에 대해서는 많은 보고와 특허 등이 발표되어 있는데, 어느 경우를 보더라도 환원성 분위기의 유지가 가능하도록 산화도가 낮아야 하는 것으로 알려져 있다.
그런데, 슬래그의 산화도는 산화철(FeO, Fe2O3 등), 산화망간(MnO 등)과 같은 저급 산화물의 양이 많을수록 높아지므로 산화물계 개재물의 저감을 위해서는 용강과 접촉하고 있는 슬래그중에 포함되어 있는 이들 저급산화물의 농도를 감소시켜야만 한다.
이와 같은 목적으로 가장 널리 사용되고 있는 방법으로는 알루미늄 등을 함유하고 있는 슬래그 탈산제를 투입하여 저급산화물을 저감시키기는 방법을 들수 있으며, 이와 관련된 다수의 기술들이 특허출원 또는 등록되어 있다(예: 대한민국특허 제56122호, 60757호 및 출원번호 1992년 제 10826호, 일본 공개특허공보 소 59-70710 등).
상기 기술들은 용강중 비금속 개재물을 줄이고 청정도를 향상시키기 위해 금속 알루미늄을 함유하고 있는 물질을 투입하여 래들 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 일정수준(1.5-3 중량%)으로 관리하고 있다.
이때, 투입한 물질이 슬래그와 빠르게 반응시키기 위해 래들 바닥부에 삽입된 내화물재 다공질 플러그(Porus plug) 또는 용강 저부에 침지된 랜스를 통하여 아르곤이나 질소가스를 용강중에 취입하여 용강과 슬래그를 교반하는 소위 "버블링(Bubbling)"을 실시하게 된다. 가스의 취입속도는 용강톤당 0.1 ~ 0.6 Nm3/hr 정도이다.
버블링은 강중에 취입된 기체의 팽창에너지 및 운동에너지를 이용하여 용강을 교반하는 방법이다.
취입된 기체가 팽창하는 이유는 기체가 부상할 때, 철정압이 감소하게 되므로 자연히 부피가 증가하는 것과 기체가 강중에 취입된 직후에 온도가 증가하기 때문이다. 또한, 용강에 취입된 기체는 질량과 속도를 갖고 있으므로 이 운동에너지 역시 용강을 교반하는 데에 이용된다. 지금까지 버블링 조작에 대한 이론적, 실험실적 및 현장적 연구가 대단히 널리 이루어져 왔다.
이들의 연구를 종합하면 통상의 제강 작업에서는 취입된 기체가 부상할 때, 철정압의 감소로 인하여 팽창할 때 얻어지는 에너지가 전체의 80% 이상을 차지하는 것으로 알려져 있다.
따라서, 이 에너지를 효과적으로 이용하기 위하여 랜스의 가스취입구를 래들 바닥 연와에 설치하거나, 상취랜스를 사용하는 경우 랜스 선단 즉 가스가 나오는 선단을 가급적 래들 바닥에 가깝게 두려고 하고 있다.
예를 들면, 도 1에 나타난 바와 같이, 현대 제철법에서 대량 생산용 래들에서 래들침적 깊이는 슬래그 상부면으로부터 2,000~3,500 mm 이며, 랜스 선단은 바닥으로부터 300~500 mm 내외로 유지하고 있다.
도 1에서, 부호 1은 "래들"을, 부호 2는 "버블링 랜스"를, 그리고 부호 3은 "포러스 플러그"를 나타낸다.
그러나, 랜스를 래들의 저부에 침지하여 교반하는 종래의 방법은 용강의 교반에는 대단히 효과적이지만 상대적으로 용강 상부에 존재하는 슬래그를 교반하는데에는 효과적이지 못하다. 이로 인해, 슬래그중의 (T.Fe+MnO) 농도를 낮추기 위해서 투입된 알루미늄이 용강과 반응하게 되어 강중 산소가 낮아져서 상기 반응식 (1)에 의한 탈탄반응의 효율이 저하되며 상대적으로 슬래그중 FeO, MnO를 낮추는데 사용되는 양은 줄어들게 되어 투입된 알루미늄의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
물론, 종래의 버블링작업에서는 용강중에 투입된 가스가 용강 상부에 있는 슬래그층을 통과할 때, 슬래그 및 슬래그 조제재를 혼합하도록 기대하고 있지만 슬래그는 용강과 물리적 성질이 대단히 상이하기 때문에 비록 가스가 슬래그층을 통과하더라도 기대했던 것만큼 빠르게 슬래그 조제재를 섞어주지를 못한다.
슬래그 조제에 소요되는 시간은 투입되는 가스유량에 따라 달라지는데 통상 0.6 Nm3/hr의 유량으로도 10-15분 정도의 시간이 필요하다.
본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 래들에서 버블링을 통해 용강을 2차 정련하는 경우 용강상부의 슬래그에 근접한 지점에서 버블링하여 슬래그를 강교반시킴으로써 래들내 슬래그를 효과적으로 개질하여 용강의 감압 처리시 탈탄 효율을 떨어뜨리지 않으면서, 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 낮추기 위해 투입된 탈산제의 탈산효율을 증가시킬 수 있는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명은 전로에서 1차정련된 용강, 전로에서 출강할 때에 혼입되는 노내 슬래그와 출강 작업에서 생긴 반응물 및 투입된 부원료를 포함하는 래들내에, 전로에서 출강하기 전, 출강중, 출강후 또는 2차정련 공정에 도착한 시점에서, 생석회, 알루미늄 등 조재재와 탈산제를 투입한 다음, 불활성가스로 버블링하고 진공탈가스설비에서 탈탄 및 탈산을 행하는 2차 정련공정을 행하는 극저탄소강의 정련방법에 있어서,
그 선단이 슬래그상부면으로부터 래들 높이의 5∼30%의 지점에 위치되도록 랜스를 용강에 침적시킨 다음, 랜스를 통해 불활성 가스를 용강 톤당 0.03~0.2 Nm3/hr의 유량으로 취입하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강의 정련방법에 관한 것이다.
바람직하게, 본 발명은 래들 슬래그의 조성을, 진공처리장치에서 감압 탈탄하기전에는 T.Fe+MnO의 함량(이하, "FM값" 이라고 칭함)이 24 중량%이하, 산화칼슘/산화 알루미늄의 중량 % 비[(%CaO)/(%Al2O3); 이하 "CA비"라고 칭함]가 1.2 - 2.9 가 되도록, 그리고 탈탄 완료 다음 이어진 탈산 후에는 FM 값이 1.5-18 중량 %, CA비가 1.1 - 2.5 가 되도록, 조절하는 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 전로에서 1차정련된 용강, 전로에서 출강할 때에 혼입되는 노내 슬래그와 출강 작업에서 생긴 반응물 및 투입된 부원료를 포함하는 래들내에, 전로에서 출강하기 전, 출강중, 출강후 또는 2차정련 공정에 도착한 시점에서, 생석회, 알루미늄 등 조재재와 탈산제를 투입한 다음, 불활성가스로 버블링하고 진공탈가스설비에서 탈탄 및 탈산을 행하는 2차 정련공정을 행하는 극저탄소강의 정련방법에 바람직하게 적용된다.
통상의 제강 작업에서는 취입된 기체가 부상할 때, 철정압의 감소로 인하여 팽창할 때 얻어지는 에너지가 전체의 80 % 이상을 차지하는 것으로 알려져 있다.
따라서, 이 에너지를 효과적으로 이용하기 위하여 종래에는 가스 취입구를 래들 바닥 연와에 설치하거나, 상취랜스를 사용하고 있다.
예를 들어 현대 제철법에서 대량 생산용 래들에서 래들침적깊이는 2,000~3,500 mm 이며, 랜스 선단은 바닥으로부터 300~500 mm 내외로 유지하고 있다.
그러나, 이러한 종래방법은 용강의 교반에는 대단히 효과적이지만 상대적으로 용강 상부에 존재하는 슬래그를 교반하는데에는 효과적이지 못하여 탈탄 반응 효율이 떨어지고, 슬래그중 T.Fe+MnO 농도가 높다는 문제점이 있다.
본 발명에서는 용강의 감압 처리시 탈탄 효율을 떨어뜨리지 않으면서, 슬래그중 (T.Fe+MnO) 농도를 낮추기 위하여, 슬래그와 반응시키기 위해 투입된 알루미늄이 용강과는 반응하지 않고 슬래그와만 반응하도록 유지한다.
이는 투입된 알루미늄이 용강과 반응하게 되면 강중 산소가 낮아져서 상기 반응식 (1)에 의한 탈탄 반응 효율이 저하되며 상대적으로 슬래그중 FeO, MnO 를 낮추는데 사용되는 양은 줄어들기 때문이다.
상기와 같이, 투입된 알루미늄이 용강과는 반응하지 않고 슬래그와만 반응되도록 하기 위하여 본 발명은 종래 용강의 교반을 위하여 용강 깊숙한 곳에서 버블링하고자 노력하던 방법을 역으로 이용하여 도 2에 나타난 바와 같이 가스취입부를 용강 상부 슬래그와 가까운 곳에서 버블링하는 것으로서, 이는 용강의 교반은 적고 슬래그 교반이 강하게 이루어질 수 있다는 점에 착안한 것이다.
도 2에서, 부호 1은 "래들"을, 부호 2는 "버블링 랜스"를, 그리고 부호 3은 "포러스 플러그"를 나타낸다.
본 발명에서는 그 선단이 슬래그상부면으로부터 래들 높이의 5∼30%의 지점에 위치되도록 랜스를 용강에 침적시킨 다음, 랜스를 통해 불활성 가스를 용강 톤당 0.03~0.2 Nm3/hr의 유량으로 취입한다.
본 발명에 있어서 랜스침적깊이가 너무 작은 경우에는 슬래그의 포밍현상이 일어나고 이로 인하여 오버플로우 현상이 발생하게 되어 설비 트러블이 발생하게 되고, 너무 큰 경우에는 슬래그에 강한 교반력을 부여할 수 없기 때문에, 래들침적깊이는 그 선단이 슬래그상부면으로부터 래들 높이의 5∼30%의 지점에 위치되도록 선정하는 것이 바람직하다.
높이가 4.6m인 래들을 사용하는 경우에는 그 선단이 슬래그상부면으로부터 400-1200mm 지점에 위치되도록 랜스를 용강에 침적시키는 것이 바람직하다.
슬래그 조재제와 함께 투입된 알루미늄이 슬래그중 (T.Fe+MnO) 또는 강중 용해 산소([O])와 반응하여 그들의 농도를 낮추는 반응 속도는 하기 반응식 (2)와 같이 표시된다.
[반응식 2]
[C] = [C]o exp(-kt) 또는 ln([C]/[C]o)= -kt
[여기서, [C]o는 초재제 투입 직후의 슬래그중 (T.Fe+MnO) 또는 강중 용해 산소([O])의 농도, t는 반응 시간, [C]는 시간 t에서의 슬래그중 (T.Fe+MnO) 또는 강중 용해 산소([O])의 농도, k는 반응 속도 상수임]
상기 반응식(2)에서 반응 속도 상수 k가 클수록 그 반응이 빠르게 진행되는 것을 의미하고, 그 만큼 처리시간이 단축된다.
상기 불활성 가스의 유량이 0.03 Nm3/hr 미만인 경우에는 슬래그중 T.Fe+MnO 감소 속도가 매우 느리기 때문에 본 발명에서 얻고자하는 효과를 기대할 수 없고, 가스 유량이 0.2 Nm3/hr 를 초과하는 경우에는 강중 [O] 농도가 감소되는 속도가 현저하게 증가하는 것을 볼 수 있다. 이것은 슬래그 조재제에 포함된 Al 이 본래 목적했던 바대로 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 낮추는 데에 이용되기보다는 용강중 [O]와 반응하는 양이 늘어난다는 의미이므로 그 Al의 이용 효율이 감소되고 상기 반응식 (1)로 표현되는 탈탄 반응 효율이 떨어지게 된다. 뿐만, 아니라, 이와 같이 유량이 높은 경우에는 가스가 슬래그층을 탈출하여 대기중으로 방출될 때 생기는 스플래쉬에 의해 슬래그가 튀어오르므로 작업성도 좋지 않다. 따라서 본 발명에서는 불활성가스 유량을 0.03~0.2 Nm3/hr로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 불활성 가스로는 아르곤 또는 질소등을 들수 있다.
본 발명에 의하면, 종래 방법에 비하여 용강의 회전 속도는 느리고 슬래그층의 요동이 크게 된다.
또한, 본 발명에서는 용강 상부 슬래그와 가까운 곳에서 버블링함으로써 용강내 온도 하락을 최소화할 수 있다.
본 발명에서는 슬래그 조성을 진공탈가스설비에서의 탈탄 전, 후를 구분하여 제어하는 것이 바람직한데, 그 이유는 탈탄 전에는 용강중 산소 농도를 충분히 확보하고, 탈탄 및 탈산 완료 후 청정도 향상을 위해 개재물 흡수능이 좋은 슬래그를 조제하기 위한 것이다.
본 발명에서 래들 슬래그의 조성은 진공처리장치에서 감압 탈탄하기전에는 FM값이 24중량이하, 그리고 CA비가 1.2 - 2.9 가 되도록 제어되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 FM값을 설정하는 이유는 FM값이 너무 높은 경우에는 청정강 제조가 어렵게 되므로, 24중량%이하로 설정하는 것이 바람직하며, FM값을 아주 낮게 하는데는 시간과 비용이 많이 소요되므로, 이러한 점을 감안하여 FM값은 6∼24중량%로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 CA비가 너무 낮거나 높은 경우에는 유동성이 떨어져 슬래그의 비금속 개재물 포집능이 떨어지게 되므로, CA비는 1.2 - 2.9로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 탈탄 완료 다음 이어진 탈산 후에는 FM 값이 1.5-18 중량 %, CA비가 1.1 - 2.5 가 되도록, 조절하는 것이 바람직하다.
탈산후의 FM값을 상기와 같이 제한한 이유는 탈탄하기전의 것들과 동일한 취지를 갖는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
하기 표 1의 조성을 갖는 전로 슬래그가 래들로 출강시 혼입된 용강에 슬래그 조재재를 투입한 후 랜스침적깊이(가스취입깊이)를 변화시키면서 랜스를 통해 래들 슬래그와 용강 계면층 하단에 아르곤 가스를 취입하여 버블링을 행하고, 랜스 침적깊이에 따른 슬래그중 (T.Fe+MnO)와 반응한 Al 량, 및 용강중 용해산소([O]))와 반응한 Al 량. 및 대기와 반응한 Al 량을 조사하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
여기서는 4.6m인 래들을 사용하였다.
성분 CaO SiO2 Al2O3 T.Fe MnO MgO 기타
중량% 38.1 9.6 2.54 18.56 4.32 8.67 잔부
구 분 랜스침적깊이(mm) (T.Fe+MnO)와반응한 Al(g) [O]와 반응한 Al(g) 대기와 반응Al(g) 비고
상부 버블링(Top B/B) 0 400 2 33 비교예1
50 432 2 34 비교예2
100 511 14 49 비교예3
500 567 9 24 발명예1
1000 573 5 22 발명예2
2000 509 15 66 비교예4
3000 501 27 71 비교예5
4000 482 34 87 종래예1
저부 버블링(Bottom B/B) 4600 mm(바닥) 477 35 88 종래예2
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부힙되는 발명예 1 및 2의 경우가 비교예(1-5) 및 종래예(1, 2)에 비하여 슬래그중 (T.Fe+MnO)와 반응한 Al 량이 증가되고 용강중 용해산소([O]))와 반응한 Al 량 및 대기와 반응한 Al량이 감소됨을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서와 같이 슬래그층에 랜스를 침적시켜 가스를 취입함으로써, 종래 방법에 비하여 용강의 회전 속도는 느리고 슬래그층의 요동이 크게 되어 슬래그 조재제와 함께 투입된 Al 이 용강중 [O]와 반응하는 양이 줄어들고 본래 목적했던 바대로 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 낮추게 되므로 투입된 알루미늄의 효율을 증가시키게 된다.
물론, 이 때 강중 산소 농도가 줄어들지 않기 때문에 후속처리인 용강의 감압 처리시 상기 반응식 (1)로 표현되는 탈탄 반응이 원활히 일어나고, 그 효율이 저하되지 않을 것이다.
(실시예 2)
고주파대기유도 용해로를 이용하여 용강 80 kg을 용해한 뒤 1600℃로 유지하면서, 강중 산소 농도가 800 ~ 1,500 ppm 이 되도록 알루미늄으로 용강을 탈산하고, 전로슬래그 2.5 kg을 투입하였다. 전로슬래그가 완전히 용융된 후 슬래그 조제재 1.5 kg을 투입한 다음, 래들내 슬래그상부면으로부터 1000mm 지점에 랜스선단이 오도록 랜스를 침적시켜 하기 표 3의 유량조건으로 유량을 변화시키면서 Ar 가스를 취입하면서 슬래그중 (T.Fe+MnO) 감소속도상수 및 강중 용해 산소([O]) 감소속도상수의 변화를 조사하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
가스유량(liter/hr) 환산가스유량(Nm3/hr-ton) (T.Fe+MnO) 감소속도 상수(/min) [O] 감소속도 상수(/min) 비고
0.8 0.01 0.08 0.13 비교예 a
1.6 0.02 0.11 0.16 비교예 b
2.4 0.03 0.19 0.18 발명예 a
4 0.05 0.22 0.21 발명예 b
8 0.1 0.24 0.21 발명예 c
12 0.15 0.21 0.22 발명예 d
16 0.2 0.25 0.24 발명예 e
20 0.25 0.28 0.31 비교예 c
24 0.3 0.31 0.34 비교예 d
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 가스유량이 증가할수록 슬래그중 (T.Fe+MnO) 또는 강중 용해 산소([O]) 농도의 감소속도가 증가하는 것을 알 수 있다. 가스 유량이 0.03 Nm3/hr 미만인 경우(비교예 a 및 b)에는 그 감소 속도가 매우 느리게 됨을 알 수 있는데, 이로 인하여 본 발명에서 얻고자하는 효과를 기대할 수 없게 된다.
또한, 가스 유량이 0.2 Nm3/hr 를 초과하는 경우(비교예 c 및 d)에는 강중 [O] 농도감소속도가 현저하게 증가됨을 알 수 있는데, 이것은 슬래그 조재제에 포함된 Al 이 본래 목적했던 바대로 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 낮추는 데에 이용되기보다는 용강중 [O]와 반응하는 양이 늘어난다는 의미이므로 그 Al의 이용 효율이 감소되고 상기 반응식 (1)로 표현되는 탈탄 반응 효율이 떨어지게 된다.
뿐만 아니라, 이와 같이 유량이 높은 경우에는 가스가 슬래그층을 탈출하여 대기중으로 방출될 때 생기는 스플래쉬에 의해 슬래그가 튀어오르므로 작업성도 좋지 않다.
(실시예 3)
실시예 2의 발명예(c)[발명예] 및 종래방법[종래예]의 조건으로 용강하부에서 버블링하여 슬래그를 개질하고 개질후 용강온도 및 정련도착온도를 조사하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
강종구분 개질작업유무 개질후출발온도(℃) 정련도착온도(℃) △℃ 비고
극저탄소강 유 1615 1598 -17 종래예
극저탄소강 유 1617 1605 -12 발명예
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 슬래그를 개질하는 경우에는 용강의 온도하락이 종래방법보다 -5℃정도 작음을 알 수 있으며, 이로 인한 정련에서의 승온율은 25%에서 15%정도로 감소할 것으로 예상된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 종래의 버블링방법보다, 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 낮추기 위해 투입된 알루미늄의 효율을 증가시키고, 용강의 감압 처리시 탈탄 효율을 떨어뜨리지 않으면서 강중 비금속 개재물의 양을 줄여 청정도가 높은 제품을 생산할 수 있고 용강내 온도하락을 방지하여 2차 정련시 승온을 방지함으로써 품질향상에 기여할수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1은 종래의 슬래그 개질작업을 나타내는 래들의 부분 사시도
도 2는 본 발명에 따르는 슬래그 개질작업의 일례를 나타내는 래들의 부분 사시도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 . . . 래들 2 . . . 버블링 랜스 3 . . . 포러스 플러그

Claims (2)

  1. 전로에서 1차정련된 용강, 전로에서 출강할 때에 혼입되는 노내 슬래그와 출강 작업에서 생긴 반응물 및 투입된 부원료를 포함하는 래들내에, 전로에서 출강하기 전, 출강중, 출강후 또는 2차정련 공정에 도착한 시점에서, 생석회, 알루미늄 등 조재재와 탈산제를 투입한 다음, 불활성가스로 버블링하고 진공탈가스설비에서 탈탄 및 탈산을 행하는 2차 정련공정을 행하는 극저탄소강의 정련방법에 있어서,
    그 선단이 슬래그상부면으로부터 래들 높이의 5∼30%의 지점에 위치되도록 랜스를 용강에 침적시킨 다음, 랜스를 통해 불활성 가스를 용강 톤당 0.03~0.2 Nm3/hr의 유량으로 취입하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강의 정련방법
  2. 제1항에 있어서, 래들 슬래그의 조성이, 진공처리장치에서 감압 탈탄하기전에는 T.Fe+MnO의 함량이 6-24 중량 %, 그리고 산화칼슘/산화 알루미늄의 중량 % 비[(%CaO)/(%Al2O3)]가 1.2 - 2.9 가 되도록; 그리고 탈탄 완료 다음 이어진 탈산 후에는 T.Fe+MnO의 함량이 1.5-18 중량 %, 그리고 산화칼슘/산화 알루미늄의 중량 % 비[(%CaO)/(%Al2O3)]가 1.1 - 2.5 가 되도록, 조절되는 것을 특징으로 하는 극저탄소강의 정련방법
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101431795B1 (ko) * 2012-12-26 2014-08-20 동국제강주식회사 전기로 제강시 슬래그 탈산 방법

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