KR20100117960A - Method for reducing nitrogen absorption of molten steel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용강의 흡질 저감 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기로를 이용한 제강공정에서 출강 중이나 진공 정련 후에 발생하는 질소 흡질을 저감하는 용강의 흡질 저감 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for reducing the absorption of molten steel, and more particularly, to a method for reducing the absorption of nitrogen in the steelmaking process using an electric furnace to reduce nitrogen absorption generated during tapping or after vacuum refining.
강 중의 질소 성분은 시효 경화를 일으키는 대표적인 원소로서 강의 강도를 증가시켜 가공성을 저해하고, Al, Ti 등의 원소와 화합물을 만들어 최종 제품의 품질을 저해하는 요소로 작용한다. Nitrogen in steel is a representative element that causes aging hardening, which increases the strength of steel and inhibits workability, and acts as an element that inhibits the quality of the final product by making elements and compounds such as Al and Ti.
이러한 이유로 자동차용 강판 등 높은 연성을 요구하는 강종에서는 진공정련공정을 통해 질소 함량을 40ppm이하로 제한하여 제조하고 있다.For this reason, steel grades requiring high ductility, such as automotive steel sheets, are manufactured by limiting the nitrogen content to 40 ppm or less through the vacuum refining process.
그러나 진공정련공정에서의 탈질소 반응은 일단 용강에 혼입된 질소를 제거하므로 질소의 반응속도가 느려 처리시간의 증가를 초래하고, 탈질소 반응과 그 이후의 반응에서 슬래그 중에 존재하는 질소가 다시 용강 중으로 확산되어 용강 중 질소의 함량이 증가하는 문제가 있다. However, the denitrification reaction in the vacuum refining process removes nitrogen that has once been incorporated into the molten steel, which leads to an increase in the treatment time due to the slow reaction rate of the nitrogen. There is a problem that the content of nitrogen in the molten steel increases to diffuse to the middle.
이와 같이 진공정련공정에서 탈질소 반응 이후 용강 중의 질소의 함량이 증 가하면 최종 제품의 품질이 저하된다. 따라서 진공정련공정을 통해 탈질소 처리를 수행하는 것보다 진공정련공정 이전의 초기 질소값을 낮추는 것이 더 중요한다. As such, when the nitrogen content in the molten steel increases after the denitrification reaction in the vacuum refining process, the quality of the final product is deteriorated. Therefore, it is more important to lower the initial nitrogen value before the vacuum refining process than to perform the denitrification through the vacuum refining process.
하지만 질소는 대기 중에 78%가 포함되므로 스크랩이 용해하기 시작한 시점부터 용강에 침입하기 쉽고, 용강이 대기와 직접 접촉하면 쉽게 용강에 혼입된다. However, since nitrogen contains 78% in the atmosphere, it is easy to invade molten steel from the time when the scrap starts to dissolve, and easily enters molten steel when the molten steel is in direct contact with the atmosphere.
그리고 대기로부터 질소의 혼입량은 강 중 산소농도가 낮을수록 증가하는데, 출강 중에 대기와의 접촉으로 인한 질소 혼입이 발생하면 최종 질소값은 더욱 높아진다. In addition, the amount of nitrogen in the atmosphere increases as the oxygen concentration in the steel is lower. When the nitrogen incorporation due to contact with the atmosphere occurs during tapping, the final nitrogen value becomes higher.
전기로 공정의 경우에는 일반적으로 용강을 출강하는 과정에서 출강개시와 동시에 알루미늄을 첨가하여 탈산처리하므로, 용강이 충분히 레들내에 출강되지 않은 상태에서 알루미늄에 의해 용강이 완전히 탈산된다. 따라서 용강이 대기와 직접 접촉되고 대기중의 질소가 용강 중에 쉽게 혼입된다.In the electric furnace process, in general, aluminum is added and deoxidized in the process of tapping the molten steel at the same time as the tapping is started, so that the molten steel is completely deoxidized by aluminum in a state where the molten steel is not sufficiently tapped in the ladle. Therefore, molten steel is in direct contact with the atmosphere and nitrogen in the atmosphere is easily incorporated in the molten steel.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 출강 중이나 진공 정련 후에 발생되는 용강의 질소 흡질을 효율적으로 저감할 수 있도록 용강의 출강 조건 및 진공정련공정에서의 슬래그 조건을 제어하는 용강의 흡질 저감 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to slag in the tapping conditions and vacuum refining process of the molten steel to efficiently reduce the nitrogen absorption of molten steel generated during tapping or after vacuum refining It is to provide a method for reducing the absorption of molten steel to control conditions.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 용강의 진공정련시 용강의 슬래그 염기도(CaO/SiO2)를 1.8~2.2 범위내로 조정하고 탈가스 공정을 수행한다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the present invention is to adjust the slag basicity (CaO / SiO 2 ) of molten steel in the vacuum refinement of molten steel within the range of 1.8 ~ 2.2 and performs a degassing process.
전기로의 용강을 레들로 출강시 상기 레들 내에 탄산칼슘(CaCO3)을 투입하여 출강하는 단계와, 용강의 진공정련시 상기 레들 내의 용강에 부원료를 투입하여 용강의 슬래그 염기도(CaO/SiO2)를 1.8~2.2 범위내로 조정하고 탈가스 공정을 수행하는 단계를 포함한다.When tapping the molten steel of the electric furnace with the ladle, the step of putting calcium carbonate (CaCO 3 ) into the ladle, and the slag basicity (CaO / SiO 2 ) of the molten steel by adding a secondary material to the molten steel in the ladle during vacuum refining of the molten steel Adjusting to within the range of 1.8 to 2.2 and performing a degassing process.
상기 탄산칼슘은 용강 1톤당 4~7kg이 투입된다.The calcium carbonate is added 4 ~ 7kg per ton of molten steel.
상기 부원료는 생석회(CaO)이다.The subsidiary material is quicklime (CaO).
본 발명은 전기로의 용강을 레들에 출강하는 단계에서 용강의 질소 흡질을 방지하여 진공정련공정 전의 초기 질소 함량을 낮게 제어한다. 따라서 진공정련공 정의 처리시간을 줄일 수 있는 효과가 있다. The present invention prevents the nitrogen absorption of the molten steel in the step of tapping the molten steel of the electric furnace to the ladle to control the initial nitrogen content before the vacuum refining process low. Therefore, it is possible to reduce the processing time of the vacuum refining process.
또한, 본 발명은 진공정련시 슬래그 염기도를 조정하여 슬래그 내 질소 용해도를 낮춘상태에서 탈가스 공정을 수행한다. 따라서 탈가스 공정 후 용강의 질소 픽업 현상이 방지된다. 이는 질소를 규제하는 강의 최종 질소 성분을 낮게 제어하는 것을 가능하게 하는 효과가 있다. In addition, the present invention performs the degassing process in the state of lowering the nitrogen solubility in the slag by adjusting the slag basicity during vacuum refining. Therefore, the nitrogen pick-up phenomenon of the molten steel after the degassing process is prevented. This has the effect of making it possible to lower the final nitrogen component of the steel that regulates nitrogen.
이하 본 발명에 의한 용강의 흡질 저감 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereafter, the preferable Example of the absorbing method of molten steel by this invention is described in detail.
본 발명은 전기로, 진공정련설비(VD-OB)를 이용하여 용강을 정련하되, 전기로의 용강을 레들로 출강시 질소 흡질을 최소화하기 위해 탄산칼슘을 투입하고, 진공정련공정에서 질소의 픽업을 방지하기 위해서 슬래그의 염기도를 조정하고 탈가스 공정을 수행하는 것을 포함한다.The present invention is to refine the molten steel using an electric furnace, vacuum refining equipment (VD-OB), injecting calcium carbonate to minimize nitrogen absorption when tapping the molten steel of the electric furnace to the ladle, and the pickup of nitrogen in the vacuum refining process To prevent slag basicity and to carry out a degassing process.
여기서, 대기 중의 질소가 용강 내로 혼입되는 것을 질소 흡질이라 하고, 슬래그 중의 질소가 용강 내 혼입되는 것을 질소 픽업이라 하기로 한다. Here, nitrogen absorption is referred to as nitrogen in the atmosphere mixed into molten steel and nitrogen pickup as nitrogen in slag is mixed in molten steel.
일반적으로 전기로 출강시 2차정련의 슬래그 조제를 위해 부원료 및 탈산제가 투입된다. 부원료 및 탈산제로는 CaO 및 MgO가 투입되나 본 발명에서는 CaO와 MgO대신 탄산칼슘(CaCO3)을 투입한다. In general, auxiliary raw materials and deoxidizers are added to prepare slag for secondary refining. CaO and MgO are added as an additive and a deoxidizer, but calcium carbonate (CaCO 3 ) is added instead of CaO and MgO in the present invention.
탄산칼슘은 출강 중 용강에 투입되면 이산화탄소가 발생하면서 용강과 대기의 접촉을 방지하여 용강의 질소 흡질을 방지한다. When calcium carbonate is introduced into molten steel during tapping, carbon dioxide is generated to prevent contact between the molten steel and the atmosphere to prevent nitrogen absorption of the molten steel.
탄산칼슘은 800~1000℃ 온도영역에서 CaCO3 → CaO + CO2↑의 흡열반응이 발생하며 이 과정에서 이산화탄소를 발생시킨다. 이때 발생한 이산화탄소는 용강 표면에 막을 형성하여 용강과 대기의 접촉을 방지함으로써 용강의 질소 흡질을 방지한다. 또한, 분해 생성물인 CaO는 부원료로써 슬래그 형성에 사용된다. Calcium carbonate endothermic reaction of CaCO 3 → CaO + CO 2 ↑ in the temperature range of 800 ~ 1000 ℃ and generates carbon dioxide during this process. Carbon dioxide generated at this time forms a film on the surface of the molten steel to prevent nitrogen absorption of the molten steel by preventing contact between the molten steel and the atmosphere. In addition, CaO, a decomposition product, is used for slag formation as a side material.
탄산칼슘(CaCO3)은 용강 1톤당 4~7kg을 투입한다. 탄산칼슘은 용강 1톤당 4kg미만으로 투입하면 질소 흡질 저감효과가 낮고, 또한 필요한 부원료량이 부족하여 2차정련에서 추가 투입이 필요하게 된다. Calcium carbonate (CaCO 3 ) is charged 4 ~ 7kg per ton of molten steel. If calcium carbonate is added at less than 4 kg per tonne of molten steel, the effect of reducing nitrogen absorption is low, and the amount of necessary auxiliary materials is insufficient.
그리고 탄산칼슘은 용강 1톤당 7kg을 초과하여 투입되면 질소 흡질 저감효과는 있으나 과다한 부원료 투입으로 용강 온도를 떨어뜨리므로 조업에 지장을 초래한다. 여기서, 용강의 온도가 떨어지는 이유는 용강 내에서 탄산칼슘이 생석회와 이산화탄소로 분해되는 반응이 흡열반응이기 때문이다.In addition, when calcium carbonate is added in excess of 7 kg per ton of molten steel, nitrogen absorption is reduced, but excessive molten material lowers the temperature of molten steel, which causes trouble in operation. Here, the temperature of the molten steel is lowered because the reaction in which the calcium carbonate decomposes into quicklime and carbon dioxide in the molten steel is an endothermic reaction.
탄산칼슘은 대략 출강 50%완료시점에 투입하는 것이 효과적이다. 이는 탄산칼슘이 레들 바닥에 융착되는 것을 방지하고, 용강의 위치에너지에 의한 자체교반에 의해 탄산칼슘이 용강에 용해되는 비율이 높아지도록 하기 위함이다.Calcium carbonate is effective when approximately 50% of tapping is completed. This is to prevent the calcium carbonate from fusion to the bottom of the ladle, and to increase the rate of dissolution of calcium carbonate in the molten steel by self stirring by the potential energy of the molten steel.
물론, 아르곤 가스(Ar)의 취입을 통한 버블링을 실시할 수도 있다. 버블링은 강중에 취입된 기체의 팽창에너지 및 운동에너지를 이용하여 용강을 교반하는 방법이다. 버블링은 주로 용강이 레들로 출강완료된 시점에서 실시될 수 있다. Of course, bubbling may be performed through blowing of the argon gas Ar. Bubbling is a method of stirring molten steel using the expansion energy and the kinetic energy of the gas blown into the steel. Bubbling can be carried out mainly at the point when the molten steel has been tapped into the ladle.
다음으로 진공정련공정(VD-OB)에서 슬래그의 염기도를 조정하여 질소 픽업을 방지한다. Next, the basicity of the slag is adjusted in the vacuum refining process (VD-OB) to prevent nitrogen pickup.
비환류식 진공정련설비인 VD-OB는 레들을 진공조 내에 넣고 감압하여 탈가스를 수행하는 설비이다. VD-OB는 환류식 진공정련설비인 RH와 기능은 유사하다. 하지만 RH는 슬래그와 용강의 반응이 없는데 반해 VD-OB는 슬래그와 용강의 강한 교반에 의해 반응이 일어나는 것이다. VD-OB, a non-reflux type vacuum refining facility, is a facility to degas the ladle by putting the ladle into a vacuum chamber and depressurizing it. VD-OB is similar in function to RH, a reflux vacuum refining facility. However, RH does not react with slag and molten steel, whereas VD-OB is caused by strong stirring of slag and molten steel.
VD-OB에서 진공 감압 처리를 수행하여도 반응속도가 느려 질소를 저감하기는 쉽지 않다. 특히, 슬래그 중에 존재하는 질소는 용강에 있는 질소와 달리 진공 감압하에서도 탈질소 반응이 거의 일어나지 않는다. 그에 따라 진공 처리 후 슬래그의 질소가 다시 용강으로 확산되어 용강 중의 질소 함량이 증가한다.Even if vacuum decompression treatment is performed on VD-OB, it is not easy to reduce nitrogen due to the slow reaction rate. In particular, nitrogen present in the slag, unlike nitrogen in molten steel, denitrification reaction hardly occurs even under vacuum reduced pressure. Accordingly, after the vacuum treatment, the nitrogen of the slag diffuses back into the molten steel, thereby increasing the nitrogen content in the molten steel.
이를 방지하기 위해, 진공정련 공정에서 레들 내의 용강에 부원료를 투입하여 용강의 슬래그 염기도(CaO/SiO2)를 1.8~2.2 범위로 조정하고, 탈가스 공정을 수행한다. In order to prevent this, a secondary material is added to molten steel in the ladle in the vacuum refining process to adjust the slag basicity (CaO / SiO 2 ) of the molten steel to be in the range of 1.8 to 2.2, and perform a degassing process.
슬래그 염기도를 1.8~2.2범위로 조정하는 것은 슬래그의 질소 용해도를 낮춰 질소 픽업을 방지하기 위함이다. 즉, 슬래그가 질소를 가지고 있는 능력을 염기도 조정을 통해 감소시킴으로써 질소 픽업을 방지하는 것이다.The slag basicity is adjusted in the range of 1.8 to 2.2 to reduce the nitrogen solubility of the slag to prevent nitrogen pickup. In other words, it prevents nitrogen pickup by reducing the slag's ability to have nitrogen through basicity adjustment.
슬래그 염기도는 1.8미만이면 슬래그가 고상의 형태로 존재하여 탈황 등의 정련반응이 일어나지 않고, 2.2를 초과하면 슬래그 내의 질소 용해도를 높여 진공 처리 후 질소흡질이 발생된다. If the slag basicity is less than 1.8, the slag is present in the form of a solid phase, so that refining reactions such as desulfurization do not occur.
즉, 슬래그 염기도가 2.2를 초과하면 슬래그 내 많은 양의 질소가 용해되어 있다가 진공 정련 후 다시 용강 중으로 들어가 강 중의 질소 함량을 증가시키게 되 는 것이다. In other words, when the slag basicity exceeds 2.2, a large amount of nitrogen is dissolved in the slag, and after vacuum refining, the molten steel enters into molten steel to increase the nitrogen content in the steel.
이에 따라 본 발명은 전기로의 용강을 레들로 출강시 상기 레들에 4~7kg/ton 범위의 탄산칼슘을 투입하여 출강하는 단계와, 진공정련공정에서 레들 내의 용강에 부원료를 투입하여 용강의 슬래그 염기도(CaO/SiO2비)를 1.8~2.2 범위로 조정하고 탈가스 공정을 수행하는 단계가 수행된다.Accordingly, in the present invention, when tapping the molten steel of the electric furnace with a ladle, the calcium carbonate having a range of 4 to 7 kg / ton is added to the ladle, and the slag basicity of the molten steel is added to the molten steel in the ladle in the vacuum refining process. CaO / SiO 2 ratio) is adjusted to a range of 1.8 to 2.2 and a degassing process is performed.
여기서, 슬래그 염기도는 부원료 투입량으로 조절하되, 부원료는 생석회(CaO)가 사용된다. 부원료는 규소산화물의 생성량 및 슬래그 염기도를 고려하여 투입된다. Here, the slag basicity is controlled by the input amount of the subsidiary material, the quick raw material (CaO) is used as the subsidiary material. The secondary raw material is added in consideration of the amount of silicon oxide produced and the slag basicity.
규소산화물(SiO2)은 Si첨가에 의한 탈산반응의 생성물이다. SiO2 생성량은 Si의 투입량 및 용강의 질량 등을 이용하여 계산이 가능하며, SiO2 생성량이 정해지면 슬래그 염기도 1.8~2.2 범위를 만족하도록 부원료를 투입하면 된다. Silicon oxide (SiO 2 ) is a product of the deoxidation reaction by addition of Si. The amount of SiO 2 generated can be calculated using the amount of Si input and the mass of molten steel, and when the amount of SiO 2 is determined, a subsidiary material may be added to satisfy the slag basicity of 1.8 to 2.2.
이하, 본 발명에 따른 용강의 흡질 저감 방법을 실시예와 비교예를 통해 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, the method for reducing the absorption of molten steel according to the present invention will be described in detail through Examples and Comparative Examples.
하기 표 1은 전기로 출강 중 투입 부원료에 따른 질소 픽업량을 나타낸 결과표이다.Table 1 is a result table showing the amount of nitrogen pick-up according to the input side materials during the electric furnace tap.
(kg/ton-steel)input
(kg / ton-steel)
(ppm)Nitrogen
(ppm)
(ppm)LF arrival nitrogen
(ppm)
(ppm)Nitrogen Pickup
(ppm)
표 1의 실험결과에 의하면, 생석회를 투입한 case2는 질소 픽업이 16ppm 수준이나 탄산칼슘을 투입한 case5에서는 질소픽업량이 6ppm으로 현저히 감소하였다. According to the experimental results of Table 1, case2 with quicklime had a nitrogen pick-up level of 16 ppm, whereas case5 with calcium carbonate had a significant decrease of nitrogen pick-up to 6 ppm.
그리고 탄산칼슘을 4kg/ton 미만으로 투입한 case3에서는 질소 픽업 저감 효과가 낮았으며, 탄산칼슘을 7kg/ton 초과로 투입한 case1에서는 질소 픽업 저감 효과가 있었다. 그러나 탄산칼슘의 7kg/ton 초과로 투입은 용강 온도를 심하게 떨어뜨리므로 바람직하지 않다.Nitrogen pick-up reduction was low in case 3 with less than 4kg / ton of calcium carbonate, and nitrogen pick-up reduction was low in case 1 with more than 7kg / ton of calcium carbonate. However, the addition of more than 7 kg / ton of calcium carbonate is not preferable because it severely drops the molten steel temperature.
하기 표 2는 진공정련공정에서 슬래그 조성에 따른 질소 픽업량을 나타낸 결과표이다.Table 2 is a result table showing the amount of nitrogen pickup according to the slag composition in the vacuum refining process.
(ppm)Nitrogen pick up
(ppm)
표 2의 실험결과에 의하면, 슬래그의 염기도(CaO/SiO2비)가 1.8~2.2인 경우 탈질소 처리후 시간이 경과하여도 질소 픽업이 거의 발생하지 않았다.According to the experimental results of Table 2, when the basicity (CaO / SiO 2 ratio) of the slag was 1.8 to 2.2, nitrogen pickup hardly occurred even after the denitrification treatment.
그리고, 슬래그의 염기도가 2.2를 초과하는 case1,case2,case3에서는 질소 픽업이 약 5ppm이 발생하였다. 위 실험결과로부터 슬래그 염기도가 2.2이하이면 질소 픽업이 거의 발생하지 않음을 알 수 있다. 하지만 슬래그 염기도가 1.8미만이면 슬래그가 고상의 형태로 존재하여 탈황 등의 정련반응이 일어나지 않으므로 1.8이상은 유지해야 한다.In addition, about 5 ppm of nitrogen pickup occurred in case 1, case 2 and case 3 in which the basicity of slag exceeded 2.2. From the above experimental results, it can be seen that nitrogen pickup rarely occurs when the slag basicity is less than 2.2. However, if the slag basicity is less than 1.8, the slag is present in the solid form, and thus, the refining reaction such as desulfurization does not occur, so it must be maintained above 1.8.
본 발명은 전기로- 진공정련공정(VD-OB)-연주공정 뿐만 아니라 전로-진공정련공정(RH)-연주공정, 전기로-2차정련-진공정련공정(VD-OB)등에도 적용이 가능하다.The present invention is applicable not only to the furnace-vacuum refining process (VD-OB) -casting process, but also to the converter-refining process refining process (RH) -casting process, the furnace-2 refining-refining process (VD-OB) and the like. It is possible.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.Within the scope of the basic technical idea of the present invention, many other modifications are possible to those skilled in the art, and the scope of the present invention should be interpreted based on the appended claims. will be.
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| KR1020090036707A KR20100117960A (en) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | Method for reducing nitrogen absorption of molten steel |
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| KR1020090036707A KR20100117960A (en) | 2009-04-27 | 2009-04-27 | Method for reducing nitrogen absorption of molten steel |
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| KR (1) | KR20100117960A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115717180A (en) * | 2022-11-01 | 2023-02-28 | 山东钢铁股份有限公司 | Method for reducing nitrogen increase of molten steel in LF refining process |
| KR102607679B1 (en) | 2023-03-02 | 2023-11-29 | 현대제철 주식회사 | Device for Preventing Nitrogen Absorption of Furnace and Steelmaking System |
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- 2009-04-27 KR KR1020090036707A patent/KR20100117960A/en not_active Application Discontinuation
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