KR20130053181A - 용강의 버블링 공정용 랜스 및 이를 이용한 질소의 픽업 억제방법 - Google Patents

용강의 버블링 공정용 랜스 및 이를 이용한 질소의 픽업 억제방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용강의 버블링 공정용 랜스 및 이를 이용한 질소의 픽업 억제방법에 관한 것이다. 본 발명은 래들에서 출강된 용강에 아르곤 가스를 공급하는 용강의 버블링 공정에 사용되는 랜스에 있어서, 용강에 침지되고, 내부에 아르곤 가스가 통과하는 주 가스공급로가 형성되는 메인랜스; 및 메인랜스의 상부에 구비되고, 메인랜스와의 사이에 용강의 표면으로 아르곤 가스를 공급하는 보조 가스공급로가 형성되는 보조랜스를 포함한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 용강의 버블링 공정에서 랜스가 용강의 표면으로 아르곤 가스가 공급하는 구조를 가지므로, 나탕 부위에 대기와 직접 접촉하는 것이 방지되어 질소의 픽업이 최소화되는 효과가 있다.

Description

용강의 버블링 공정용 랜스 및 이를 이용한 질소의 픽업 억제방법{Lance for bubbling process of molten steel and method for suppressing pick-up of nitrogen}
본 발명은 용강의 버블링 공정용 랜스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제강공정에서 래들 출강 이후에 탈산, 탈황 및 성분 조정 목적으로 행하는 용강의 버블링 공정에서 질소가 픽업되는 것을 방지하기 위해 용강 상면으로 아르곤 가스가 공급되도록 한 용강의 버블링 공정용 랜스 및 이를 이용한 질소의 픽업 억제방법에 관한 것이다.
일반적으로 제강공정은 고로에서 출선된 용선중 불순물을 미리 제거하는 용선예비처리, 순산소를 이용하여 불순원소를 산화 제거하는 전로정련, 그리고 강의 특성에 필요한 합금원소를 첨가하고 미세원소를 조정하는 2차정련으로 구성된다. 용선 예비처리 단계에서는 후 공정의 부담경감을 위해 황(S), 규소(Si) 및 인(P)등의 불순원소의 함량을 낮추는 공정이 진행된다. 이후 전로 정련 공정에서 예비처리가 완료된 용선과 고철을 장입하고 순산소를 이용하여 용선 중의 불순물을 산화 제거 하게 되고, 불순물이 제거된 용강은 전로 출강구를 통해 래들로 옮겨진다. 이 출강 과정에서는 강종의 품질 확보를 위해 탈산 및 합금철 투입 등의 작업이 병행된다.
출강작업이 완료되면 용강래들은 탈황 및 성분 균질화를 목적으로 BAP 공정(Bubbling, Alloying, Powdering)을 거치게 된다. BAP 공정 중 특히 버블링 공정에서는 출강 중 투입한 합금철의 균일 용해와, 전로공정에서 픽업(Pick-up)된 유황의 저감을 위해 약 200Nm3 의 아르곤 가스를 상부 단공 랜스를 통해 약 5분간 공급하고 있다.
이와 같은 버블링 공정 시에 용강 상부에 있는 슬래그가 용강 내부로부터 부상하는 아르곤 버블에 의해 상부에서 밀려나게 되면서 발생하는 나탕 부위는 대기와 직접 접촉하게 되어 용강 중으로 질소가 대량으로 용해되는 문제가 있다.
이때, 계면 활성화 원소인 산소 및 유황이 용강 중에 다량 존재하게 되면 질소의 픽업을 방지하는 역할을 하게 되지만, 탈황 처리 목적으로 진행하는 강종은 통상적으로 출강 중 알루미늄과 같은 탈산제를 투입하여 용강 중 산소를 제거하였기 때문에 질소의 픽업이 가속화되는 문제가 있다.
종래에는 버블링 공정 시에 튜브 형태의 단공 랜스를 용강 중에 침지하여 약 200Nm3/hr 의 아르곤 가스를 공급하게 되는데, 이와 같이 되면 상술한 바와 같이, 강버블링 시 발생하게 되는 나탕과 대기와의 접촉에 의해 질소의 픽업이 가속화되는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용강의 버블링 공정에서 강버블링 시에 용강 표부에 위치한 나탕 부위가 대기와 접촉하는 것을 최소화할 수 있는 용강의 버블링 공정용 랜스 및 이를 이용한 질소의 픽업 억제방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 래들에 출강된 용강에 아르곤 가스를 공급하는 용강의 버블링 공정에 사용되는 랜스에 있어서, 상기 용강에 침지되고, 내부에 아르곤 가스가 통과하는 주 가스공급로가 형성되는 메인랜스; 및 상기 메인랜스의 상부에 구비되고, 상기 메인랜스와의 사이에 상기 용강의 표면으로 아르곤 가스를 공급하는 보조 가스공급로가 형성되는 보조랜스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조랜스는 상기 메인랜스보다 큰 내경을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 가스공급로는 상기 메인랜스의 길이방향에 대해 경사지거나 곡면 형상인 것을 특징으로 한다.
상기 보조 가스공급로는 단부로 갈수록 단면적이 좁아지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 보조 가스공급로에서 공급된 아르곤 가스는 상기 용강의 표면 중심으로부터 전체 직경의 80% 인 범위까지 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 래들에 출강된 용강에 아르곤 가스를 공급하는 용강 예비처리 공정에 사용되는 랜스에 있어서, 상기 용강에 침지되고, 내부에 아르곤 가스가 통과하는 주 가스공급로가 형성되는 메인랜스; 및 상기 메인랜스의 외면에 원주방향을 따라 복수개가 설치되고, 내부에는 아르곤 가스가 공급되는 보조 가스공급로가 형성되어 상기 용강의 표면으로 아르곤 가스를 공급하는 보조랜스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보조랜스는 다양한 각도로 아르곤 가스를 공급하는 복수개로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 용강에 메인랜스를 침지하는 단계; 상기 메인랜스의 내부에 형성된 주 가스공급로로 아르곤 가스를 주입하여, 상기 용강 탈황 및 성분 균질화하는 단계; 및 상기 메인랜스에 구비된 보조랜스의 내부에 형성된 보조 가스공급로로 아르곤 가스를 주입하여, 상기 용강의 표면으로 아르곤 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 용강의 버블링 공정에서 랜스가 용강의 상면으로 아르곤 가스가 공급하는 구조를 가지므로, 나탕 부위에 대기와 직접 접촉하는 것이 방지되어 질소의 픽업이 최소화되는 효과가 있다.
이와 같이 질소의 픽업이 최소화되면 후 공정에서 질소 제거에 따른 부담이 경감될 수 있고, 후판재의 품질이 향상될 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용강의 버블링 공정용 랜스를 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용강의 버블링 공정용 랜스를 보인 단면도.
이하에서는 본 발명에 의한 용강의 버블링 공정용 랜스의 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용강의 버블링 공정용 랜스를 보인 단면도이다.
이에 도시된 바에 따르면, 용강의 버블링 공정에서는 출강작업이 완료되면 탈황 및 성분 균질화를 하게 된다. 용강의 버블링 공정에서는 출강 중 투입한 합금철의 균일 용해와, 전로공정에서 픽업(Pick-up)된 유황의 저감을 위해 약 200Nm3 의 아르곤 가스를 랜스(10)를 침지하여 약 5분간 공급한다.
본 실시예에서 랜스(10)는 용강(3) 상부에 있는 위치한 슬래그가 아르곤 버블에 의해 상부에서 밀려나게 되면서 발생하는 질소의 픽업을 방지하기 위한 구조를 가지고 있다.
구체적으로 설명하면, 래들(1)에 침지되는 랜스(10)는 용강(3)에 직접 침지되고 내부에 아르곤 가스가 통과하는 주 가스공급로(13)가 형성되는 메인랜스(12)와, 메인랜스(12)의 상부에 연결되고 메인랜스(12)와의 사이에 보조 가스공급로(18)가 형성되는 보조랜스(15)를 포함한다.
메인랜스(12)는 대략 철계열의 금속재질로 만들어진 파이프 형상이다. 메인랜스(12)의 외주면에는 알루미나 재질의 보호재(14)가 구비된다. 이와 같은 메인랜스(12)는 용강(3)에 침지되어 주 가스공급로(13)를 통해 약 200Nm3 의 아르곤 가스를 약 5분간 공급하여 탈황 및 성분 균질화 처리를 한다.
다음으로, 메인랜스(12)의 상부에는 보조랜스(15)가 구비된다. 보조랜스(15)는 메인랜스(12)의 상부에 별도로 구비될 수도 있고, 메인랜스(12)와 일체로 구비될 수도 있다. 보조랜스(15)의 외주면에도 알루미나 재질의 보호재(16)가 구비될 수 있다.
보조랜스(15)는 본 실시예에서 용강(3)의 표면으로 아르곤 가스를 공급하여 용강(3)이 공기와 접촉하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이를 위해, 보조랜스(15)와 메인랜스(12)의 사이에는 보조 가스공급로(18)가 형성된다.
보조 가스공급로(18)로는 주 가스공급로(13)와 마찬가지로 아르곤 가스가 공급되는데, 도 1에 도시된 바와 같이 메인랜스(12)가 침지된 상태에서 용강(3)의 표면에서 소정거리만큼 상승된 위치에 형성된다. 이와 같이 됨으로써 보조 가스공급로(18)를 통과하는 아르곤 가스는 용강(3)의 표면으로 공급될 수 있다.
또한, 보조 가스공급로(18)는 메인랜스(12)의 길이방향에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 물론, 보조 가스공급로(18)는 메인랜스(12)의 길이방향에 대해 곡면형상으로 형성될 수도 있다. 이와 같이 보조 가스공급로(18)가 형성됨으로써 보다 넓은 범위의 용강(3) 표면에 아르곤 가스를 공급할 수 있다. 그리고, 보조 가스공급로(18)는 단부로 갈수록 단면적이 좁아지게 형성되어 단부에서 유속을 증대시켜 분사될 수 있다.
더욱이, 보조 가스공급로(18)는 하나의 각도로만 형성되는 것은 아니고 복수개의 다양한 각도로 형성되어 보다 넓은 범위에 아르곤 가스를 공급하도록 할 수도 있다.
한편, 보조랜스(15)는 메인랜스(12)보다 큰 내경을 가지는 것이 바람직하다. 이는 공급되는 아르곤 가스가 자연스럽게 보조 가스공급로(18)로 유입될 수 있도록 한 것이다. 도 1에 잘 도시되어 있듯이, 보조랜스(15)의 직경이 메인랜스(12)보다 큰 내경을 가지면 단면으로 보았을 때 중앙부로 공급되는 아르곤 가스는 주 가스공급로(13)를 통해 용강(3) 내부로 공급되고, 가장자리로 공급되는 아르곤 가스는 보조 가스공급로(18)로 자연스럽게 유입될 수 있는 것이다.
그리고, 보조 가스공급로(18)에서 공급된 아르곤 가스는 용강(3)의 표면 중심으로부터 전체 직경의 80% 인 범위(S)까지 공급되는 것이 바람직하다. 이는 용강(3) 표면의 전체 직경의 20% 에 해당하는 가장자리 범위에서는 슬래그가 몰리기 때문에 공기와 접촉되는 것이 상대적으로 적기 때문이다. 물론, 아르곤 가스가 용강(3)의 표면 전체에 공급되어도 무방하나, 상술한 범위 내에서만 아르곤 가스가 공급되는 것이 보조 가스공급로(18)의 설계나 공급효율 면에서 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 메인랜스(12)와 보조랜스(15)의 사이에 보조 가스공급로(18)를 형성함으로써, 용강(3) 표면에 아르곤 가스를 함께 공급할 수 있고 용강(3)이 공기와 접촉되는 것을 방지하여 질소의 픽업을 최소화할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 용강의 버블링 공정용 랜스의 다른 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용강의 버블링 공정용 랜스를 보인 단면도이다.
이에 도시된 바에 따르면, 본 실시예에서는 보조랜스(20)의 설치위치가 상술한 실시예와 상이하다. 보조랜스(20)는 상술한 실시예와 달리 메인랜스(12)의 외주면에 복수개가 원주방향을 따라 설치될 수 있다.
보조랜스(20)는 다양한 각도로 아르곤 가스를 공급하는 복수개로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 보조랜스(20)는 도 2에서와 같이 보다 큰 각도로 휘어지는 제1 보조랜스(21)와, 제1 보조랜스(21)보다 작은 각도로 휘어지는 제2 보조랜스(22)로 이루어질 수 있다. 물론, 보조랜스(20)는 3개 이상의 다양한 각도로 형성된 복수개의 랜스로 이루어질 수 있다. 이와 같이 다양한 각도로 보조랜스(20)가 이루어짐으로써, 용강(3) 표면의 중심부터 가장자리까지 다양한 범위에 아르곤 가스를 공급할 수 있게 된다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10 : 랜스 12 : 메인랜스
13 : 주 가스공급로 14 : 보호재
15 : 보조랜스 16 : 보호재
18 : 보조 가스공급로 20 : 보조랜스
21 : 제1 보조랜스 22 : 제2 보조랜스

Claims (8)

  1. 래들에 출강된 용강에 아르곤 가스를 공급하는 용강의 버블링 공정에 사용되는 랜스에 있어서,
    상기 용강에 침지되고, 내부에 아르곤 가스가 통과하는 주 가스공급로가 형성되는 메인랜스; 및
    상기 메인랜스의 상부에 구비되고, 상기 메인랜스와의 사이에 상기 용강의 표면으로 아르곤 가스를 공급하는 보조 가스공급로가 형성되는 보조랜스를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강의 버블링 공정용 랜스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조랜스는 상기 메인랜스보다 큰 내경을 가지는 것을 특징으로 하는 용강의 버블링 공정용 랜스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 가스공급로는 상기 메인랜스의 길이방향에 대해 경사지거나 곡면 형상인 것을 특징으로 하는 용강의 버블링 공정용 랜스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보조 가스공급로는 단부로 갈수록 단면적이 좁아지게 형성되는 것을 특징으로 하는 용강의 버블링 공정용 랜스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 가스공급로에서 공급된 아르곤 가스는 상기 용강의 표면 중심으로부터 전체 직경의 80% 인 범위까지 공급되는 것을 특징으로 하는 용강의 버블링 공정용 랜스.
  6. 래들에서 출강된 용강에 아르곤 가스를 공급하는 용강의 버블링 공정에 사용되는 랜스에 있어서,
    상기 용강에 침지되고, 내부에 아르곤 가스가 통과하는 주 가스공급로가 형성되는 메인랜스; 및
    상기 메인랜스의 외면에 원주방향을 따라 복수개가 설치되고, 내부에는 아르곤 가스가 공급되는 보조 가스공급로가 형성되어 상기 용강의 표면으로 아르곤 가스를 공급하는 보조랜스를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강의 버블링 공정용 랜스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보조랜스는 다양한 각도로 아르곤 가스를 공급하는 복수개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 용강의 버블링 공정용 랜스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 랜스를 이용한 질소의 픽업 억제방법에 있어서,
    용강에 메인랜스를 침지하는 단계;
    상기 메인랜스의 내부에 형성된 주 가스공급로로 아르곤 가스를 주입하여, 상기 용강을 탈황 및 성분 균질화하는 단계; 및
    상기 메인랜스에 구비된 보조랜스의 내부에 형성된 보조 가스공급로로 아르곤 가스를 주입하여, 상기 용강의 표면으로 아르곤 가스를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜스를 이용한 질소의 픽업 억제방법.
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