KR20150136947A - 용강의 취련 방법 - Google Patents

Abstract

용강의 취련 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용강의 취련 방법은 전로에 스크랩 또는 용선을 장입하여 용강을 생성하는 단계, 용강을 탈린 처리하는 단계, 탈린 처리한 용강 중의 슬래그를 중간 배재하는 단계 및 슬래그가 중간 배재된 용강을 탈탄 처리하는 단계를 포함한다.

Description

용강의 취련 방법{BLOWING METHOD OF IGNOT STEEL}

본 발명은 용강의 취련 방법에 관한 것이다.

일반적으로 철광석을 원재료로 하여 최종 제품으로 강을 제조하는 제강 공정은 철광석을 고로에서 용해하는 제선 과정으로부터 시작된다. 철광석을 용해한 형태인 용선에 탈린, 탈탄, 탈산 등의 공정을 순차적으로 수행하여 용선 내 불순물을 제거하는 1차 정련 과정을 거쳐 용강을 제조하게 된다.

그리고, 불순물이 제거된 용강은 2차정련 과정을 거쳐 용강 내의 미세 성분 조절까지 완료되면, 연속주조 공정으로 이동하게 된다. 이후 연속주조 공정을 거쳐 반제품을 성형하고, 압연 등의 최종 성형과정을 거쳐 반제품은 최종적으로 얻고자 하는 형태의 제품으로 제조된다.

용선은 1차 정련 즉 탈탄과 탈산 처리 전에 예비처리 과정을 거치게 되는데 용선 예비처리는 필요에 따라 용선 내 황이나 인 성분을 제거하는 탈황, 탈린 공정을 일컫는다. 이와 같은 용선 예비처리는 기계식 교반기에서 이루어질 수도 있으며, 극저린강의 제조 시 탈린 전로에서 탈린 공정을 수행하기도 한다.

그리고, 예비처리가 완료된 용선은 후속 공정인 1차정련을 위해 탈탄 및 탈산 공정으로 옮겨지게 된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0132909호(2012.12.10, 전기로에서의 용강 탈린제 및 탈린 방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 실시예들은, 보다 효과적으로 용강 중의 성분을 제어할 수 있는 용강의 취련 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전로에 스크랩 또는 용선을 장입하여 용강을 생성하는 단계, 용강을 탈린 처리하는 단계, 탈린 처리한 용강 중의 슬래그를 중간 배재하는 단계 및 슬래그가 중간 배재된 용강을 탈탄 처리하는 단계를 포함하는 용강의 취련 방법이 제공된다.

여기서, 용강의 취련 방법은 슬래그를 중간 배재하는 단계와 용강을 탈탄 처리하는 단계 사이에, 슬래그가 중간 배재된 용강에 생석회를 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

용강을 탈린 처리하는 단계는, 용강 중의 인(P) 농도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

용강의 취련 방법은 용강을 탈탄 처리하는 단계 이후에, 용강을 레이들로 출강하는 단계 및 전로에 잔류된 슬래그로 상기 전로를 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 용강의 취련 방법은 용강을 레이들로 출강하는 단계 이후에, 레이들을 진공조 내에 장입하고 진공을 부여하여 용강 내 질소를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 용강의 탈린 처리 후 슬래그를 중간 배재하고 용강을 탈탄 처리하도록 함으로써, 보다 효과적으로 용강 중의 성분을 제어할 수 있는 용강의 취련 방법을 구현할 수 있다.

도 1은 제강 공정 중 용강의 취련 공정을 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용강의 취련 방법을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용강의 취련 방법에서 용강의 주요 성분에 대한 실험 결과를 나타내는 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 용강의 취련 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

탄소 성분이 0.25%이상인 고탄소강을 생산하기 위해서는, 제강 공정 중 용강에 가탄제를 투입할 수 있다. 그런데, 이러한 가탄제의 경우 무연탄, 코크스 등으로 이루어져 질소를 함유하고 있다는 점에서, 용강 내 질소 성분이 과다해질 우려가 있다. 또한, 유출 슬래그에 의해 질소가 픽업됨에 따라 역시 용강 내 질소 성분이 과다해질 우려가 있다.

이와 같이 질소가 과다한 용강은 별도의 탈가스 공정 등을 통해 탈질 처리를 수행하게 되나, 이로 인해 공정 부하 및 처리 비용이 상승한다는 점에서 용강 중의 탄소, 질소 등의 성분을 용이하게 제어할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 용강의 취련 시 보다 효과적으로 용강 중의 성분을 제어할 수 있는 용강의 취련 방법을 제시한다.

도 1은 제강 공정 중 용강의 취련 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 제강 공정 중 용강의 취련 공정이 이루어지는 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

전로(100)는 철광석이 용해된 형태의 용선을 받아 수용하거나 철광석의 고체 부스러기 형태인 스크랩을 수용하여 용강(10)의 취련을 수행한 후 출탕할 수 있다.

전로(100)에 스크랩 또는 용선이 장입되면 기울어져 있던 전로(100)를 똑바로 세운 후 상부에서 가스를 취입할 수 있는 랜스(110)를 전로(100) 내부로 삽입하여 장입된 스크랩 또는 용선의 상부로 가스를 불어넣게 된다.

이 경우, 전로(100)의 하부에도 가스를 취입할 수 있는 저취 풍구가 설치될 수 있다. 즉, 전로(100)의 상부에서는 랜스(110)를 통해 산소가스를 스크랩 또는 용선의 상부에 불어넣고, 전로(100)의 하부 즉 장입된 스크랩 또는 용선의 바닥에서는 가스 저취 풍구를 통해 아르곤 가스가 용강(10) 내로 취입될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용강의 취련 방법을 나타내는 순서도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용강의 취련 방법에서 용강의 주요 성분에 대한 실험 결과를 나타내는 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 용강의 취련 방법은 전로(100)에 스크랩 또는 용선을 장입하여 용강(10)을 생성하는 단계(S100)로부터 시작된다. 이 경우, 스크랩은 철광석 등을 소정의 크기로 분쇄한 고체 부산물일 수 있고, 용선은 철광석 등을 용융시킨 액체 부산물일 수 있다.

다음으로, 용강(10)을 탈린 처리할 수 있다(S200). 즉, 용강(10) 내의 인(P) 성분을 제거할 수 있다. 이 경우, S200 단계는 용강(10)에 생석회(CaO)를 투입하여 탈린 처리를 수행할 수 있다.

구체적으로, 생석회를 투입하여 인을 제거하는 반응은 다음의 화학식 1과 같다.

[화학식 1]

2P + CaO + 5O → CaOP₂O₅

다음으로, 탈린 처리한 용강(10) 중의 슬래그를 중간 배재할 수 있다(S300). 즉, 탈린 처리를 통해 슬래그 중에 포집된 고농도의 산화물(P₂O₅)의 제거를 위해 슬래그를 중간 배재할 수 있다.

다음으로, 슬래그가 중간 배재된 용강(10)을 탈탄 처리할 수 있다(S500). 즉, 용선(10) 내의 탄소(C) 성분을 제거할 수 있다. 이 경우, 전로(100) 내의 용강(10)에 랜스(110)를 통해 고압의 산소를 취입함으로써, 탈탄 처리를 수행할 수 있다.

또한, S400 단계에서는 생석회 재화 촉진 및 슬래그의 재조성을 위해 래들 슬래그 및 소결광을 투입할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 용강의 취련 방법은 용강(10)의 탈린 처리 후 슬래그를 중간 배재하고 용강(10)을 탈탄 처리하도록 함으로써, 보다 효과적으로 용강(10) 중의 성분을 제어할 수 있다.

구체적으로, 용강(10)의 탈린 처리 후 슬래그를 중간 배재함에 따라 용강(10)의 인 함유량 제어 부담을 감소시킬 수 있고, 슬래그가 중간 배재되어 전체 슬래그 볼륨이 줄어들게 됨에 따라 이후의 탈탄 제어능이 향상될 수 있다.

그 결과, 도 3에 도시된 바와 같이, 전로(100)의 종점 성분을 비교할 때, 본 발명의 실시예에 따른 용강의 취련 방법은 비교예에 비하여 상대적으로 높은 탄소 농도 및 상대적으로 낮은 산소 농도를 갖도록 용강(10)을 취련할 수 있다.

이 중에서 상대적으로 높은 탄소 농도는 용강(10)에 투입하는 가탄제의 사용량을 저감시킬 수 있으므로, 용강(10) 중의 질소 농도를 효과적으로 저감시킬 수 있다. 또한, 상대적으로 낮은 산소 농도는 전로(100)의 종점 용강량 및 유출 슬래그량을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 용강의 취련 방법은, S300 단계와 S500 단계 사이에, 슬래그가 중간 배재된 용강(10)에 생석회를 투입하는 단계(S400)를 더 포함할 수 있다.

이와 같이, S300 단계 이후에 생석회를 용강(10)에 다시 한번 투입하여 2차적인 탈린 처리가 이루어지도록 할 수 있으며, 생석회에 의해 슬래그의 유동성을 저하시켜 슬래그의 볼륨을 최소화함으로써, 이후의 탈탄 제어능을 극대화할 수 있다.

본 실시예에 따른 용강(10)의 취련 방법에서, S200 단계는 용강(10) 중의 인(P) 농도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 탈린 처리 시 용강(10) 중의 P 농도를 측정하여 소정의 농도(예를 들어, [P]≤0.025wt%) 이하로 탈린 처리가 수행된 후에 비로소 슬래그를 중간 배재하도록 할 수 있다.

이로 인해, 용강(10) 중의 인 성분이 충분히 슬래그 내로 포집된 이후에 슬래그를 중간 배재할 수 있으므로, 용강(10) 중의 인 성분 제어 부담을 감소시키기 위한 슬래그를 중간 배재 효과를 극대화할 수 있다.

본 실시예에 따른 용강의 취련 방법은, S500 단계 이후에, 용강(10)을 레이들로 출강할 수 있다(S600). 이 경우, 레이들은 전로(100) 등에서 출강되는 용강(10)을 받아서 운반하는 데 사용되는 용기로서, 별도의 운반 장치와 결합되어 용강(10)을 운반할 수 있다.

그리고, 레이들(100)은 용강(10)을 출강하기 위한 홀이 형성될 수 있고, 노즐 등과 같이 용강(10)의 대기와의 접촉을 최소화하면서 용강을 출강할 수 있는 장치가 결합될 수 있는 등 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

다음으로, 전로(100)에 잔류된 슬래그로 전로(100)를 코팅할 수 있다(S700). 이 경우, 전로(100)의 코팅이란 용강(10)의 취련 공정 중에 새로이 발생하는 슬래그가 노체가 아닌 잔류 슬래그와 반응하도록 노체에 일종의 슬래그 막을 형성하는 과정을 일컫는다.

이로 인해, 본 실시예에 따른 용강의 취련 방법은 전로(100) 노체의 부식을 방지하여 내구성 및 취련 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 용강의 취련 방법은, S600 단계 이후에, 레이들을 진공조 내에 장입하고 진공을 부여하여 용강(10) 내 질소를 제거할 수 있다(S800). 이 경우, 진공조는 진공상태에서 환류가스 유량과 진공도 조절로 탈가스 처리를 수행하는 장치로서, 베셀, 상승관 및 하강관 등을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 S100 내지 S500 단계를 거치더라도 용강(10) 중 질소의 목표 성분량만큼 충분히 질소를 제거하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 용강의 취련 방법은 용강(10)을 레이들로 출강한 후 별도의 탈질 처리를 수행하여 용강(10)에서 충분히 질소가 제거되도록 할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 스크랩 또는 용선
100: 전로
110: 랜스

Claims (5)

1. 전로에 스크랩 또는 용선을 장입하여 용강을 생성하는 단계;
   상기 용강을 탈린 처리하는 단계;
   탈린 처리한 상기 용강 중의 슬래그를 중간 배재하는 단계; 및
   슬래그가 중간 배재된 상기 용강을 탈탄 처리하는 단계;
   를 포함하는 용강의 취련 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 슬래그를 중간 배재하는 단계와 상기 용강을 탈탄 처리하는 단계 사이에,
   슬래그가 중간 배재된 상기 용강에 생석회를 투입하는 단계;
   를 더 포함하는 용강의 취련 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 용강을 탈린 처리하는 단계는,
   상기 용강 중의 인(P) 농도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강의 취련 방법.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 용강을 탈탄 처리하는 단계 이후에,
   상기 용강을 레이들로 출강하는 단계; 및
   상기 전로에 잔류된 슬래그로 상기 전로를 코팅하는 단계;
   를 더 포함하는 용강의 취련 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 용강을 레이들로 출강하는 단계 이후에,
   상기 레이들을 진공조 내에 장입하고 진공을 부여하여 상기 용강 내 질소를 제거하는 단계;
   를 더 포함하는 용강의 취련 방법.
   

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