KR20130101786A - 제강방법 및 이를 위한 버블링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 제강방법은, 전로의 취련단계; 및 상기 취련단계 후에 상기 전로에서 래들로 출강시, 상기 래들에서 버블링하는 버블링단계;를 포함하며, 상기 버블링단계에서, 상기 래들의 바닥 하부에서 상기 래들의 내측으로 가스가 분사되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은, 전로에서 래들로 출강 중에 래들에서 버틈 버블링되는 버블링단계가 구성됨으로써, 출강 중 용강의 온도 및 성분을 균일화할 수 있으며, 버블링 스탠드에서의 추가 버블링 처리작업 생략에 따른 리드타임을 줄일 수 있어서 전로 내화물 수명 저하 및 철의 실수율의 저하를 방지할 수 있고, 용강의 청정성을 향상시켜 RH 단독 처리재 연연주 증가시킬 수 있다.
이와 더불어, 적외선 센서를 통한 출강 판정 자동화에 의해 분진 발생시에도 슬래그를 감지할 수 있으며, 나아가 작업자의 작업부하를 줄일 수 있으며, 기존에 사용되는 슬래그 차단 다트를 사용하지 않음으로써 원가도 절감할 수 있다.

Description

제강방법 및 이를 위한 버블링장치{Method for making steel and Bubbling apparatus for the same}

본 발명은 제강방법 및 이를 위한 버블링장치로서, 출강 중에 버틈 버블링이 이루어지는 제강방법 및 이를 위한 버블링장치에 관한 것이다.

일반적으로, 예비처리에서 탈황 및 탈인을 거친 용선은 전로에서 산소를 취입하여 강중 불순물을 제거하여 용강을 만들게 된다.

이와 같이 1차 정련이 된 용강은 후속공정인 정련 및 연주로 연결을 하기 위해서 래들에 옮기게 되는데, 이러한 작업을 출강이라고 한다.

상기 출강 작업 동안에 고객이 원하는 제품을 만들기 위해서 3ton~15ton 정도의 합금철 및 부원료가 래들에 들어가게 된다.

이러한 작업은 환경에 따라 다르지만 약 4분~7분 정도의 시간이 소요된다.

이와 같이 1차 정련된 용강과 합금철이 출강 중에 섞이게 되는 래들 내의 용강은, 후속 공정으로 가기 전에 성분 및 온도를 확인하게 되는데, 진공 탈가스 처리설비(RH ; Rhein staal Huttenwerke & Heraus, VTD ; Vacuum Tank Degasser), 용강 승온설비(LF ; Ladle Furnace) 등 이차정련의 설비로 이동하기 전 버블링 스탠드(Bubbling Stand) 또는 밥(BAP ; Bubbling, Al-wire feeding Powder injection)장 이라는 오프 라인공정에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 추가적인 버블링(Bubbling) 작업을 통해 용강의 성분 및 온도를 균일화한다.

상기와 같이 추가적으로 이뤄지는 작업은, 적게는 3분에서 길게는 8분 이상 소요된다.

상술된 바와 같이, 지금까지 출강 작업 동안 래들(5) 내 용강 성분 및 온도의 균일화는 기대하기 어렵기 때문에, 출강 완료 후 추가적으로 버블링을 할 수 있는 버블링 스탠드(또는 밥장)에서 래들(5) 내 용강 성분 및 온도의 균일화를 위해 버블링 처리를 하였다.

그런데, 상기 버블링 스탠드에서는 탑 버블링(Top Bubbling) 장치를 이용하여 용강 균일화 작업을 하게 되는데, 탑 버블링을 하기 위한 탑 랜스(Top Lance)(4)가 용강에 침지되어 버블링을 형성하는 기포를 분사하는 과정에서, 침지되는 깊이가 대략적인 수치로 계산이 되어 작업되기 때문에, 용강의 균일화 효과를 기대하기 힘드는 한계점이 있다.

또한, 상기 용강 균일화 작업에 있어서, 출강 중 합금철이 다량(5ton 이상) 투입이 되는 경우에 탑 버블링 작업을 5분에서 8분 정도가 소요되는데, 이와 같이 버블링 스탠드에서의 처리작업으로 인하여 리드타임(Lead time), 즉 주조개시부터 출강완료까지의 처리시간이 늘어나는 단점이 있다.

아울러, 버블링 스탠드에서의 처리작업이 추가됨으로 인한 지연시간으로 인하여, 용강의 온도가 15℃~20℃ 가량 하강하게 됨으로써, 전로(1)의 종점온도(취련 완료 후 온도) 상승에 영향을 주게 되어, 전로 내화물 수명 저하 및 용선의 철 실수율 저하를 불러올 수 있는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 용강의 성분 및 온도의 균일화를 위해 출강 중에 버틈 버블링이 이루어지는 제강방법 및 이를 위한 버블링장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제강방법은, 전로의 취련단계; 및 상기 취련단계 후에 상기 전로에서 래들로 출강시, 상기 래들에서 버블링하는 버블링단계;를 포함한다.

이때, 상기 버블링단계에서, 상기 래들의 바닥 하부에서 상기 래들의 내측으로 가스가 분사되는 버틈 버블링이 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 버블링단계에서, 상기 래들이 안착되는 수강대차로부터 가스를 공급받아 분사되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 버블링단계에서, 분사되는 가스에 대한 공급유량이 제어되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 버블링단계에서, 외부로부터 상기 래들 바닥으로 연결된 가스공급라인의 제어밸브가, 상기 래들이 수강대차에 안착 시부터 50% 개방되고, 상기 래들에 합금철이 투입되는 동안 70%~100% 개방되고, 출강이 완료될 때까지 폐쇄되거나 10%~20% 개방되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명은, 상기 전로의 출강시 출강되는 용강을 적외선으로 촬영하여 래들로의 슬래그 혼입을 방지하는 감지단계; 상기 래들로의 슬래그 혼입시 경고하는 경고단계; 및 상기 래들로의 슬래그 혼입시 상기 전로의 출강부를 막는 폐쇄단계;를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 제강방법에서 버블링단계를 위한 버블링장치에 있어서, 가스를 공급하는 가스공급기; 및 상기 래들이 수강대차에 안착시 상기 가스공급기와 상기 래들의 바닥에 형성된 가스홀을 연결하는 가스연계수단;을 포함하는 버블링장치를 제공한다.

이때, 상기 가스연계수단은 상기 가스공급기로부터 상기 래들의 가스홀까지 순차적으로 연결된 제1 공급라인, 제2 공급라인, 및 제3 공급라인을 구비하며, 상기 제2 공급라인은 상기 수강대차에 설치되고 상기 제3 공급라인은 래들에 설치되며, 서로 탈착가능한 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2 공급라인에는 가스에 대한 공급유량을 제어하는 제어밸브가 설치된 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명은 상기 제1 공급라인이 상기 수강대차의 이동경로를 따라 이어질 수 있도록, 상기 제1 공급라인이 감기는 릴부재;를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 용강이 전로로부터 상기 래들로 출강 중, 상기 전로로부터 상기 래들로 유입되는 슬래그를 감지하여 혼입을 차단하는 혼입방지수단;을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 혼입방지수단은, 상기 전로로부터 상기 래들로 유입되는 슬래그를 감지하는 적외선센서; 상기 전로의 출강부를 선택적으로 폐쇄하는 스토퍼; 및 상기 적외선센서 및 상기 스토퍼와 전기적으로 연계되어, 상기 적외선센서에 의해 슬래그가 감지되면 경고하고 상기 스토퍼를 작동시켜 상기 전로의 출강부를 폐쇄시키도록 제어하는 제어부;를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 제강방법은, 전로에서 래들로 출강 중에 래들에서 버틈 버블링되는 버블링단계가 구성됨으로써, 출강 중 용강의 온도 및 성분을 균일화할 수 있으며, 버블링 스탠드에서의 추가 버블링 처리작업 생략에 따른 리드타임을 줄일 수 있어서 전로 내화물 수명 저하 및 철의 실수율의 저하를 방지할 수 있고, 용강의 청정성을 향상시켜 RH 단독 처리재 연연주 증가시킬 수 있는 효과를 가진다.

이와 더불어, 적외선 센서를 통한 출강 판정 자동화에 의해 분진 발생시에도 슬래그를 감지할 수 있으며, 나아가 작업자의 작업부하를 줄일 수 있으며, 기존에 사용되는 슬래그 차단 다트를 사용하지 않음으로써 원가도 절감할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래기술에 따라 출강 후 탑 버블링단계가 포함된 제강방법을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 출강 중 버틈 버블링단계가 포함된 제강방법을 나타낸 도이다.
도 3은 도 2의 버틈 버블링단계를 위한 버블링장치가 설치된 수강대차를 나타낸 측면도이다.
도 4는 도 3의 수강대차에 래들이 안착된 것을 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 4의 래들의 바닥에 형성된 가스홀로 가스가 공급되는 것을 나타낸 정면도이다.
도 6은 래들의 바닥에 형성된 3개의 가스홀을 나타낸 저면도이다.
도 7은 도 4의 래들이 안착된 수강대차가 이동 중에도 버틈 버블링이 되는 것을 나타낸 도이다.
도 8은 출강 중 버틈 버블링단계에서의 패턴을 나타낸 도이다.
도 9(a)는 출강 중 전로로부터 슬래그가 래들로 유입되는 것을 나타내고, 도 9(b)는 슬래그가 혼입되는 것을 나타내고, 도 9(c)는 스토퍼가 작동된 전로의 출강부를 폐쇄한 것을 나타낸 도이다.
도 10은 버블링 스탠드에서 추가 버틈 버블링을 실시한 것과 하지 않은 것에 대한 용강 중 망간의 비율을 나타낸 그래프이다.
도 11은 버블링 스탠드에서 추가 버틈 버블링을 실시한 것과 하지 않은 것에 대한 용강의 온도 드랍을 각각 나타낸 그래프이다.
도 12는 종래기술에 따라 버블링 스탠드에서 탑 버블링을 포함한 처리시간과, 본 발명에 따라 출강 중 버틈 버블링을 함으로써 버블링 스탠드에서의 처리시간을 비교한 그래프이다.
도 13은 종래기술에 따라 버블링 스탠드에서 탑 버블링을 하는 동안 용강의 온도 드랍을 나타낸 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따라 출강 중 버틈 버블링을 한 실시예들에서의 강중 T를 나타낸 그래프이다.
도 15는 연속주조 중 노즐의 막힘지수를 나타낸 그래프이다.
도 16은 종래기술과 비교하여 본 발명의 버틈 버블링을 통한 연연주 수를 나타낸 그래프이다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 출강 중 버틈 버블링단계가 포함된 제강방법을 나타낸 도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 제강방법은 전로의 취련단계와, 출강 중 버블링단계를 포함한다.

이때, 먼저 전로에서 취련단계를 수행하는데, 전로 내의 용선에 산소 가스를 투입하여 탄소(C)나 인(P) 등의 불순물을 제거한다.

즉, 상기 전로 취련은 반응용기인 전로에 용선을 장입한 후, 상부로 산소 가스를 공급하고 하부로 질소 또는 아르곤 가스를 공급하여, 용선 중에 함유된 불순물을 산화시켜 제거하는 것이다.

다음으로, 상기 취련단계 후에 전로에서 래들로 출강시, 래들에서 버블링하는 버블링단계를 수행한다.

기존에는 출강 완료 후에 버블링 스탠드에서 추가적으로 버블링을 함으로써 래들 내의 용강 성분 및 온도를 균일화하였는데, 이로 인하여 주조개시부터 출강완료까지의 처리시간이 늘어나고, 버블링 스탠드에서의 처리작업이 추가됨으로 인한 지연시간으로 인하여 용강의 온도가 하강하게 된다.

그런데, 본 발명과 같이 출강시에 래들에서 버블링함으로써, 리드타임(Lead time), 즉 주조개시부터 출강완료까지의 처리시간을 단축시키고 아울러 용강의 온도가 하강하는 것도 방지할 수 있다.

그리고, 출강 중 버블링단계에서의 버블링은, 래들의 바닥 하부에서 래들의 내측으로 가스가 분사되는 버틈 버블링이 이루어지는 것이 바람직하다.

래들 내의 용강 성분 및 온도를 균일화 하기 위해서는 탑 버브링(Top Bubbling) 또는 버틈 버블링(Bottom Bubbling)을 하는데, 같은 유량을 사용한다고 가정한다면 버틈 버블링의 효과가 더 크다.

기존의 버블링 스탠드에서의 탑 버블링에서는 탑 랜스(Top Lance)가 용강에 침지되어 버블링을 형성하는 기포를 분사하는데, 이때 탑 랜스의 침지되는 깊이가 대략적인 수치로 계산이 되어 작업되기 때문에, 용강의 성분 및 온도의 균일화 효과가 낮다.

이에 반해, 본 발명에서는 출강시에 버틈 버블링을 하여 래들의 바닥으로부터 상측으로 기포를 분사함으로써, 용강의 성분 및 온도의 균일화 효과를 높일 수 있다.

한편, 상술된 바와 같은 버블링단계에서, 래들이 안착되는 수강대차로부터 가스를 공급받아 분사되며, 이때 분사되는 가스에 대한 공급유량이 제어될 수 있는데, 이를 위한 버블링장치를 도 3 내지 도 6을 참조하여 알아보기로 한다.

도 3은 도 2의 버틈 버블링단계를 위한 버블링장치가 설치된 수강대차를 나타낸 측면도이고, 도 4는 도 3의 수강대차에 래들이 안착된 것을 나타낸 측면도이며, 도 5는 도 4의 래들의 바닥에 형성된 가스홀로 가스가 공급되는 것을 나타낸 정면도이다. 이때, 도 6은 래들의 바닥에 형성된 3개의 가스홀을 나타낸 저면도이다.

그리고, 도 7은 도 4의 래들이 안착된 수강대차가 이동 중에도 버틈 버블링이 되는 것을 나타낸 도이고, 도 8은 출강 중 버틈 버블링단계에서의 패턴을 나타낸 도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 버블링장치는 가스공급기(미도시)와, 상기 가스공급기와 래들(50)의 바닥에 형성된 가스홀(50a)을 연결하는 가스연계수단을 포함한다.

상기 가스공급기는 래들(50)의 하부로부터 상측으로 버블링되도록 분사되는 가스를 공급하는 기기로서, 종래의 어떠한 가스공급기로 활용할 수 있다. 이러한 가스공급기는 이동되는 수강대차(60)와는 별개로 외부에 배치 고정된다.

또한, 상기 가스연계수단은 래들(50)이 수강대차(60)에 안착시 가스공급기와 래들(50)의 바닥에 형성된 가스홀(50a)을 연결하는 역할을 수행한다.

구체적으로, 상기 가스연계수단은 가스공급기로부터 래들(50)의 가스홀(50a)까지 순차적으로 연결된 제1 공급라인(10), 제2 공급라인(20), 및 제3 공급라인(30)을 구비한다.

여기에서, 상기 제1 공급라인(10)은 가스공급기로부터 래들(50)까지 연결된 라인으로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 수강대차(60)의 이동경로를 따라 이어질 수 있도록 릴부재가 감긴 것이 바람직하다.

즉, 제1 공급라인(10)은, 일단이 가스공급기에 연결되고 타단이 수강대차(60)에 설치된 제2 공급라인(20)에 연결되는데, 일정 이상의 길이로 형성되어 릴부재에 감기도록 구성됨으로써, 수강대차(60)가 이동됨에 따라 릴부재로부터 풀어지거나 릴부재에 감기면서 수강대차(60)의 이동경로를 따라 이어져서, 수강대차(60)에 설치된 제2 공급라인(20)에 가스를 공급할 수 있다.

또한, 상기 제2 공급라인(20)은 수강대차(60)에 설치되는데, 구체적으로 일단이 제1 공급라인(10)과 연결된 후 3개의 라인으로 분기될 수 있는데, 이때 3개의 라인에는 가스에 대한 공급유량을 제어하는 제어밸브(21)가 각각 설치된다.

이와 같이 3개의 라인 형상의 제2 공급라인(20)은, 래들(50)이 안착되는 부위까지 연장되어 배치고정된 구조를 이루며, 래들(50)이 수강대차(60)에 안착되면 타단이 래들(50)에 설치된 제3 공급라인(30)과 연결되게 된다. 물론, 이때의 제3 공급라인(30)도 3개의 라인 형상으로서 3개 라인 형상의 제2 공급라인(20)과 각각 연결될 수 있다.

상기 제3 공급라인(30)은 래들(50)에 설치되는데, 래들(50)이 수강대차(60)에 안착시 일단이 제2 공급라인(20)의 타단과 체결되고 래들(50)이 수강대차(60)로부터 이탈시 분리되도록, 서로 탈착가능한 구조를 이룬다.

이와 같은 제3 공급라인(30)은 타단이 래들(50)의 바닥에 형성된 가스홀(50a)과 연통되는데, 구체적으로 래들(50) 바닥에 3개의 가스홀(50a)이 적정 간격을 두고 적정하게 배치됨으로써, 3개의 라인으로 형성된 제3 공급라인(30)의 타단이 각각 연통된다.

한편, 상기와 같이 구성되는 버블링장치를 이용하여, 래들(50) 내의 용강에 버틈 버블링을 하게 되는데, 상기 버틈 버블링의 패턴을 살펴보기로 한다.

상기 버블링단계에서, 외부로부터 래들(50) 바닥으로 연결된 가스공급라인의 제어밸브(21), 즉 제2 공급라인(20)에 장착된 제어밸브(21)가 제어조절될 수 있다.

구체적으로, 상기 제어밸브(21)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 래들(50)이 수강대차(60)에 안착 시부터 50% 개방되고, 래들(50)에 합금철이 투입되는 동안 70%~100% 개방되고, 출강이 완료될 때까지 폐쇄되거나 10%~20% 개방되는 것이 바람직하다.

대차가 전로(1) 속의 용강을 받기 위해 출강 위치에 도착하면 자동적으로 제어밸브(21)(Flow Control Valve, FCV)가 50% 개방되면서 가스, 일례로서 아르곤(Ar)이 래들(50) 바닥부의 가스홀(50a)에서 나오게 된다.

이것은 래들(50) 내부 또는 주위의 환경을 에어(Air)에서 아르곤으로 바꾸어 출강 중 대기에 의한 용강 중의 질소(N)의 흡입을 최소화하기 위함이다.

이어서, 출강이 개시되고 합금철을 투입하기 위해 합금철 슈트가 이동하게 되면, 작업자는 제어밸브(21)의 개도율을 70%~100% 까지 개방하여 유량을 150N㎥/hr~200N㎥/hr 까지 상승을 시킨다.

이는 수강대차(60)에 래들(50)이 안착시, 수강대차(60)에 설치된 제2 공급라인(20)의 타단과 래들(50)에 설치된 제3 공급라인(30)의 일단이 연결되는 부위에서, 아르곤이 누출되는 경우에도 높은 개도율을 통해 버틈 버블링의 효과를 극대화하기 위함이다.

이러한 높은 개도율 조건에서 합금철이 투입되는 동안, 버틈 버블링의 강력한 교반력으로 인하여 합금철은 용강과 빠르게 반응을 하여 믹싱된다.

다음으로, 합금철 투입이 완료되면 제어밸블의 개도율을 10%~20% 로 낮추거나 완전히 폐쇄를 하게 되는데, 이는 버틈 버블링에 의한 화염과 분진을 최소화하기 위함이다.

한편, 상기와 같은 출강 말기의 화염과 분진으로 인한 출강 판정의 어려움을 해결하고자, 출강시 슬래그를 감지하여 슬래그의 혼입을 방지하는 출강판정 자동화를 구축할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 제강방법은 출강되는 용강을 센싱하여 슬래그를 감지하는 감지단계, 래들로의 슬래그 혼입시 경고하는 경고단계, 및 래들로의 슬래그 혼입시 전로의 출강부를 막는 폐쇄단계를 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 경고단계에서는 래들로의 슬래그 혼입을 방지하도록, 전로의 출강시 출강되는 용강을 적외선으로 촬영할 수 있고, 상기 경고단계에서 래들로의 슬래그 혼입시 경고할 수 있으며, 상기 폐쇄단계에서는 래들로의 슬래그 혼입시 전로의 출강부를 막을 수 있다.

상기와 같이 래들로의 슬래그 혼입을 방지하기 위해, 본 발명의 버블링장치는 혼입방지수단을 더 포함할 수 있다.

상기 혼입방지수단은 용강이 전로로부터 래들로 출강 중, 전로로부터 래들로 유입되는 슬래그를 감지하여 혼입을 차단하도록 구성된다.

구체적으로, 상기 혼입방지수단은 슬래그를 감지하는 적외선센서, 전로의 출강부를 폐쇄하는 스토퍼, 및 상기 적외선센서, 스토퍼와 각각 전기적으로 연계되어 적외선센서와 스토퍼를 자동제어하는 제어부를 구비할 수 있다.

상기 적외선센서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 전로로부터 래들로 유입되는 슬래그를 적외선으로 온도를 감지함으로써 슬래그를 감지할 수 있다.

또한, 상기 제어어부는 적외선센서 및 스토퍼와 전기적으로 연계되어, 적외선센서에 의해 슬래그가 감지되면 알람 경고문을 디스플레이하여 경고하고 스토퍼를 작동시켜 전로의 출강부를 폐쇄시킬 수 있다.

이때, 적외선센서는 출강되는 용강의 폭을 감지하는데, 폭이 넓게 변하면 출강되는 용강에서 스틸에 슬래그가 포함된 것을 감지할 수 있다.

이와 같은 출강판정 자동화를 통하여, 출강 판정을 육안이 아닌 기기의 판단으로 분진 발생시에도 슬래그를 감지할 수 있으며, 나아가 작업자의 작업부하를 줄일 수 있으며, 기존에 사용되는 슬래그 차단 다트를 사용하지 않음으로써 원가도 절감할 수 있다.

그러면, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 버블링장치 및 이를 활용한 제강방법을 통하여 얻어지는 효과에 대해, 도 10 내지 도 16을 참조하여 살펴보기로 한다.

먼저, 버블링장치에서 가스공급기와 가스연계수단에 의해, 제강방법 중 버틈 버블링이 이루어지는 버블링단계가 수행됨에 따른 효과는 다음과 같다.

도 10은 버블링 스탠드에서 추가 버틈 버블링을 실시한 것과 하지 않은 것에 대한 용강 중 망간의 비율을 나타낸 그래프이고, 도 11은 버블링 스탠드에서 추가 버틈 버블링을 실시한 것과 하지 않은 것에 대한 용강의 온도 드랍을 각각 나타낸 그래프이다.

도 10을 참조하면, 제품의 강도를 확보하기 위해 출강 중 망간(Mn)을 다량으로 첨가한다. 이때, 기존에는 출강 중 망간의 소스(Source)로 들어간 합금철들이 용강에 제대로 섞이지 않아서, 버블링 스탠드에서 추가로 버블링을 실시하게 된다.

여기에서, 상기 추가 버블링의 패턴은 도 8의 출강 중 버틈 버블링의 패턴을 적용하였으며, 이때의 추가 버블링은 탑 & 버틈 버블링을 3분 이상 실시하고 버블링 실시 전,후의 망간 성분을 비교한 것이다.

결과적으로, 도시된 바와 같이 편차는 200ppm 내이며, 이는 성분 분석편차 범위 내에 속함으로써, 용강에 대한 합금철의 섞임이 거의 이루어지지 않았다고 할 수 있다.

또한, 도 11을 참조하면, 도시된 두 가지 경우는 모두 도 8의 버틈 버블링 패턴을 적용한 버틈 버블링을 한 것인데, 이때 이 중 하나만 버블링 스탠드에서 추가로 탑 & 버틈 버블링을 실시한 것이다.

이동시간 온도의 드랍(Drop)(버블링 스탠드 출발온도 - 후속공정 도착온도)은 래들 내 용강의 온도 균일화가 어느 정도 되었는지를 측정할 수 있는 지표다. 즉, 래들 내 용강의 온도가 불균일하면 이동시간 온도의 드랍은 커지게 된다.

도 11의 그래프에 표시된 바와 같이, 출강중 버틈 버블만으로 온도 균일화가 불충분할 것 같아서 버블링 스탠드에서 추가 버블링 작업을 한 것과, 단순히 출강중 버틈 버블링만 한 것의 이동시간 온도 드랍은 서로 큰 차이를 보이지 않았다.

결과적으로, 도 10 및 도 11의 수치를 통해 출강중 버트 버블링만으로도, 용강의 성분 및 온도의 균일화를 충분히 이루었고, 후속 공정에 이동하기 전에 추가적으로 버블링 스탠드에서 버블링 작업을 하지 않아도 된다는 것을 알 수 있다.

이로 인하여, 제강공장에서 전로의 후속공정으로서 RH(Reinstanl Huten)에서는 처리 전 용강의 성분 및 온도에 대한 정확한 정보를 알고 조업을 할 수 있음에 따라, RH는 적용 전 대비 약 1.5분 처리시간이 단축되었다.

도 12는 종래기술에 따라 버블링 스탠드에서 탑 버블링을 포함한 처리시간과, 본 발명에 따라 출강 중 버틈 버블링을 함으로써 버블링 스탠드에서의 처리시간을 비교한 그래프이고, 도 13은 종래기술에 따라 버블링 스탠드에서 탑 버블링을 하는 동안 용강의 온도 드랍을 나타낸 그래프이다.

도 12를 참조하면, 버블링 스탠드에서의 버블링 작업을 생략하고, 출강 후 래들 내에 담긴 용강의 성분 및 온도를 확인하는 작업 시간인 샘플링 작업만 실시한 결과 처리시간이 3분~9분 단축되었다.

기존 버블링 스탠드에서의 처리시간(버블링 시간 + 샘플링 시간)은 4분~10분이나, 도 8의 출강 중 버틈 버블링 패턴을 적용한 후에는 샘플링 시간 약 40초만 소요된다.

기존의 버블링 스탠드 처리시간 기준은 탑 랜스만을 활용한 버블링 시간만 있었다. 이 시간이 출강 중 투입이 되는 합금철의 양이 5톤 미만인 경우 4분, 많을 경우에는 그 양이나 강중 %[S] 등급에 따라 5~10분 순수 버블링을 하였다.

도 8의 출강 중 버틈 버블링 패턴을 적용하여 버블링하는 시간을 없애고, 샘플링하는 작업만 실시하게 되어 리드 타임을 최대 9분 저감하게 되었다.

출강 후 래들 내 용강의 온도는 시간이 지날수록 낮아지기 때문에, 제강공정에서는 리드 타임을 적게 가지고 가는 것이 유리한데, 리드 타임이 길면 길수록 온도 하락에 대비하여 전로의 종점 온도가 상승되어야 한다.

이와 같이 종점 온도가 상승하면 전로 내화물의 수명이 기준 대비 짧아지며, 온도 상승을 위해 용선 중 철(Fe)이 소실되어 철 실수율이 낮아지게 된다.

버블링 스탠드에서의 용강 온도 하락은, 초기 1분에 8℃~9℃ 하락하며, 이후 서서히 하락하게 되는데 5분~10분 버블링 작업을 하게 되면, 15℃~20℃ 가 하락하게 된다. 상기 하락된 온도는 전로 종점에 영향을 준다.

출강 중 버틈 버블링 패턴을 적용하면, 미 적용하는 기존 프로세스를 적용하는 것보다 전로 종점 온도가 상기 하락된 온도만큼 올라간다.

그리고, 도 13에 도시된 바와 같이, 버블링 스탠드에서 탑 버블링 하는 경우 분당 온도 드랍(℃/min)은, 1분~3분 내에 대부분 이루어지게 된다.

즉, 출강 중 버틈 버블링을 적용하게 되면 탑 버블링을 할 필요가 없기에 상당량의 용강 온도를 기존의 프로세스 대비 확보할 수 있다.

도 14는 본 발명에 따라 출강 중 버틈 버블링을 한 실시예들에서의 강중 T를 나타낸 그래프이다.

출강시 투입되는 합금철은 대부분 용강과 반응하여 서로 혼합되지만, 산화성으로 인하여 강중 산소와 반응을 하거나, 슬래그의 산소와 반응을 한다.

이때 반응이 되어 형성되는 것은 대부분은 개재물이며, 이것이 연소주조 작업을 할 때 턴디쉬에서 몰드로 용강을 보내는 노즐의 막힘을 유발하게 된다.

이로 인하여 제강공정에서는 개재물 제어를 위해 2차 정련 처리 후 주조 개시까지 충분한 시간을 확보하여 강중 개재물이 부상분리되는 시간을 확보해야 한다.

일반적으로 포스코는 강중의 용강 T.[O]가 30ppm 이하면, 용강이 청정하다고 판단한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 버블링 스탠드는 샘플링만 한 것인데 약 50% 가 T.[O]가 30ppm 이하의 값을 가진다. 이는 출강 중의 버틈 버블링으로 용강 교반력을 증대하여 강중 산소를 킬링(Killing)하기 위해 들어가는 탈산용 합금철이 용강과 슬래그와 빠른 시간 내에 효율적으로 반응하고, 이 반응으로 형성된 개재물이 빠르게 분리 부상하게 된 것이다.

도 15는 연속주조 중 노즐의 막힘지수를 나타낸 그래프이고, 도 16은 종래기술과 비교하여 본 발명의 버틈 버블링을 통한 연연주 수를 나타낸 그래프이다.

도 15를 참조하면, 출강 중 버틈 버블링은 2010년 11월 초부터 중점적으로 실시를 하였고, 1월 초 자동화 프로세스를 구축하였다. 도시된 바와 같이 노즐 막힘 지수는 11월 이후 1이하이며, 최근에는 0.7이하를 지속적으로 유지하고 있다.

또한, 도 16을 참조하면, 2010년 11월 이후 연연주 수는 증가하기 시작한다. 즉, 도시된 바와 같이 연연주 수는 본 발명이 활용된 제강공장이 2011년 3월 종래기술이 활용된 제강공장 대비 약 1.7 정도 높다. 이것은 본 발명이 활용된 후판부 제강공장의 턴디쉬에서의 용강 청정도가 종래기술이 활용된 제강부 용강보다 우수하다는 증거이다.

전로 1기 RH 1기로 본 발명이 활용된 후판부 제강공장은, 청정강의 용강으로 RH 단독재를 최대 12연연주까지 하고 있으며, 4월 RH 단독처리재 12연연주 비율은 약 90% 이상이다. 이때, 노즐 막힘을 저감하기 위해 칼슘(Ca) 투입 등의 기타 방법을 추가적으로 사용하지 않고, 오로지 출강 중 버틈 버블리의 효과로 상기와 같은 효과를 얻었다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은, 전로에서 래들로 출강 중에 래들에서 버틈 버블링되는 버블링단계가 구성됨으로써, 출강 중 용강의 온도 및 성분을 균일화할 수 있으며, 버블링 스탠드에서의 추가 버블링 처리작업 생략에 따른 리드타임을 줄일 수 있어서 전로 내화물 수명 저하 및 철의 실수율의 저하를 방지할 수 있고, 용강의 청정성을 향상시켜 RH 단독 처리재 연연주 증가시킬 수 있다.

이와 더불어, 적외선 센서를 통한 출강 판정 자동화에 의해 분진 발생시에도 슬래그를 감지할 수 있으며, 나아가 작업자의 작업부하를 줄일 수 있으며, 기존에 사용되는 슬래그 차단 다트를 사용하지 않음으로써 원가도 절감할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10 : 제1 공급라인 20 : 제2 공급라인
21 : 제어밸브 30 : 제3 공급라인
40 : 릴부재

Claims (12)

1. 전로의 취련단계; 및
   상기 취련단계 후에 상기 전로에서 래들로 출강시, 상기 래들에서 버블링하는 버블링단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 제강방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 버블링단계에서, 상기 래들의 바닥 하부에서 상기 래들의 내측으로 가스가 분사되는 버틈 버블링이 이루어지는 것을 특징으로 하는 제강방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 버블링단계에서, 상기 래들이 안착되는 수강대차로부터 가스를 공급받아 분사되는 것을 특징으로 하는 제강방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 버블링단계에서, 분사되는 가스에 대한 공급유량이 제어되는 것을 특징으로 하는 제강방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 버블링단계에서, 외부로부터 상기 래들 바닥으로 연결된 가스공급라인의 제어밸브가, 상기 래들이 수강대차에 안착 시부터 50% 개방되고, 상기 래들에 합금철이 투입되는 동안 70%~100% 개방되고, 출강이 완료될 때까지 폐쇄되거나 10%~20% 개방되는 것을 특징으로 하는 제강방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 전로의 출강시 출강되는 용강을 적외선으로 촬영하여 래들로의 슬래그 혼입을 방지하는 감지단계;
   상기 래들로의 슬래그 혼입시 경고하는 경고단계; 및
   상기 래들로의 슬래그 혼입시 상기 전로의 출강부를 막는 폐쇄단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제강방법.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 제강방법에서 버블링단계를 위한 버블링장치에 있어서,
   가스를 공급하는 가스공급기; 및
   상기 래들이 수강대차에 안착시 상기 가스공급기와 상기 래들의 바닥에 형성된 가스홀을 연결하는 가스연계수단;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 버블링장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 가스연계수단은 상기 가스공급기로부터 상기 래들의 가스홀까지 순차적으로 연결된 제1 공급라인, 제2 공급라인, 및 제3 공급라인을 구비하며,
   상기 제2 공급라인은 상기 수강대차에 설치되고 상기 제3 공급라인은 래들에 설치되며, 서로 탈착가능한 것을 특징으로 버블링장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 공급라인에는 가스에 대한 공급유량을 제어하는 제어밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 버블링장치.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 공급라인이 상기 수강대차의 이동경로를 따라 이어질 수 있도록, 상기 제1 공급라인이 감기는 릴부재;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버블링장치.
    
11. 제7항에 있어서,
    용강이 전로로부터 상기 래들로 출강 중, 상기 전로로부터 상기 래들로 유입되는 슬래그를 감지하여 혼입을 차단하는 혼입방지수단;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 버블링장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 혼입방지수단은,
    상기 전로로부터 상기 래들로 유입되는 슬래그를 감지하는 적외선센서; 상기 전로의 출강부를 선택적으로 폐쇄하는 스토퍼; 및 상기 적외선센서 및 상기 스토퍼와 전기적으로 연계되어, 상기 적외선센서에 의해 슬래그가 감지되면 경고하고 상기 스토퍼를 작동시켜 상기 전로의 출강부를 폐쇄시키도록 제어하는 제어부;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 버블링장치.

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