KR20150137439A

KR20150137439A - 전로 출강 시 합금철 투입 방법

Info

Publication number: KR20150137439A
Application number: KR1020140065310A
Authority: KR
Inventors: 이창오; 김종덕; 위창현
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2015-12-09

Abstract

전로 출강 시 합금철 투입 방법이 개시된다. 전로 내에서 생성된 용강을 출강하는 단계; 및 상기 용강 출강 시 합금철을 투입하는 단계를 포함하고, 상기 합금철을 투입 개시 시점은 다음의 식에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전로 출강 시 합금철 투입 방법이 개시된다. [식] T=A-B-C (여기서, T는 상기 용강 출강 개시 후 상기 합금철을 투입 개시까지 소요되는 시간, A는 상기 용강의 출강에 소요되는 시간, B는 상기 합금철 투입에 소요되는 시간, C는 상기 용강의 출강 압력이 기준값 이하가 되는 시간)

Description

전로 출강 시 합금철 투입 방법{METHOD FOR INJECTING METAL IRON DURING TAPPING OF CONVERTER}

본 발명은 전로 출강 시 합금철 투입 방법에 관한 것이다.

원료로부터 강을 제조하는 철강 제조 공정에 있어서는, 원료를 노내에 취입하여 철광석을 환원시키는 제선 공정을 거친 후, 불순 원소가 제거된 철광석으로부터 필요한 합금 원소를 첨가하고, 후속 공정을 위하여 승온시킬 목적으로 제강 공정을 실시하게 된다.

제강 공정은 보통 용선 예비 처리, 전로 정련, 2차 정련으로 이루어지는데, 이러한 각 공정에 있어서 용선 예비 처리에서 황, 인 등을 제거하고, 전로 정련에서는 순산소를 상취, 저취하여 불순물을 산화 정련하며, 2차 정련에서는 전로 정련시의 산소 취입에 따른 산소 및 산화물을 제거하도록 하고 있다.

전로 정련 중 강종별로 강 성분을 조정하기 위하여 부원료를 투입하게 된다. 이 경우, 용강 내 질소 성분이 증가하게 되는데 과도한 질소 성분은 용강의 청정성을 저해한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0023401호(2012.03.13 공개, 전로 취련 방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 실시예들은, 용강 내 질소 성분을 최소화할 수 있는 전로 시 합금철 투입 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전로 내에서 생성된 용강을 출강하는 단계; 및 상기 용강 출강 시 합금철을 투입하는 단계를 포함하고, 상기 합금철을 투입 개시 시점은 다음의 식에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전로 출강 시 합금철 투입 방법이 개시된다.

[식] T=A-B-C (여기서, T는 상기 용강 출강 개시 후 상기 합금철을 투입 개시까지 소요되는 시간, A는 상기 용강의 출강에 소요되는 시간, B는 상기 합금철 투입에 소요되는 시간, C는 상기 용강의 출강 압력이 기준값 이하가 되는 시간)

상기 용강의 출강에 소요되는 시간(A)은 상기 전로의 사용횟수가 증가할수록 감소할 수 있다.

상기 용강의 출강에 소요되는 시간(A)은 다음의 관계식에 의하여 결정될 수 있다.

[관계식] A=a_1*ln(x)+a₂(여기서, a₁는 음의 상수, a₂는 양의 상수)

상기 용강의 출강에 소요되는 시간(A)은, 상기 용강의 출강 개시 시점부터 상기 용강 내 다트(dart)에 의하여 상기 전로의 용강 배출구가 폐쇄되는 시점까지의 시간일 수 있다.

상기 합금철 투입에 소요되는 시간(B)은, 투입되는 상기 합금철 양을 상기 합금철 투입 속도로 나눈 값으로 결정될 수 있다.

상기 용강의 출강 압력이 기준값 이하가 되는 시간(C)은 1분일 수 있다.

상기 합금철을 투입하는 단계에서, 상기 합금철은 출강되는 상기 용강 내에 슈트(chute)를 통하여 투입될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 용강 내 질소 성분을 최소화하고 안정적인 조업을 할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 출강 시 내 합금철 투입 방법 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 출강 시 내 합금철 투입 방법에 따른 시간을 나타낸 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 전로 출강 시 내 합금철 투입 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.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 출강 시 내 합금철 투입 방법 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 출강 시 내 합금철 투입 방법에 따른 시간을 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전로(10) 출강 시 내 합금철(1) 투입 방법은, 용강(M)을 출강하는 단계 및 합금철(1)을 투입하는 단계를 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 용강(M)을 출강하는 단계는 전로(10) 내에서 취련되어 형성되는 용강(M)을 배출하는 단계이다. 용강(M)은 전로(10) 배출구를 통하여 래들(ladle)(11)로 배출된다.

합금철(1)을 투입하는 단계는 출강되는 용강(M)에 합금철(1)을 투입하는 단계이다. 합금철(1)은 슈트(12)를 통하여 투입될 수 있다. 용강(M)이 래들(11)로 출강되는 동시에 합금철(1)이 투입되며, 이 경우 강한 출강 압력에 의하여 합금철(1)이 용강(M)과 용이하게 혼합될 수 있다.

합금철(1)은 Fe-Mn, Fe-Si, Al 펠릿(pellet), Fe-Mo, Fe-P 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 합금철(1)은 강의 성분 조절을 위하여 투입된다.

합금철(1) 투입 개시 시점은 다음의 식에 의하여 결정될 수 있다.

[식] T=A-B-C

여기서, T는 용강(M) 출강 개시 후 상기 합금철(1)을 투입 개시까지 소요되는 시간, A는 용강(M)의 출강에 소요되는 시간, B는 합금철(1) 투입에 소요되는 시간, C는 용강(M)의 출강 압력이 기준값 이하가 되는 시간이다.

용강(M) 출강 개시 후 상기 합금철(1)을 투입 개시까지 소요되는 시간(T)는 출강이 개시 시점부터 합금철(1)이 투입되는 시점까지 소요되는 시간이다.

용강(M)의 출강에 소요되는 시간(전로 출강 시간)(A)은 용강(M)의 출강 개시 시점부터 용강(M) 내 다트(dart)(D)에 의하여 용강(M) 배출구가 폐쇄되는 시점까지의 시간이다. 따라서, 다트(D)의 위치를 통하여 전로 출강 시간을 측정할 수도 있다. 즉, 전로 출강 시간은 전로(10)에서 용강(M)이 배출되는 시점부터 다트(D)의 위치가 전로(10) 배출구 내에 위치하는 시점까지의 시간을 측정할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 다트(D)는 용강(M)과 슬래그(S) 사이에 위치하게 되며, 용강(M)의 배출량이 많아질수록 다트(D)가 전로(10) 배출구 내부로 하강하게 되어 결국에는 배출구를 폐쇄할 수 있다. 이 때, 용강(M)의 비중은 7.3, 슬래그(S)의 비중은 2.8 내지 3, 다트(D)의 비중은 3.4 내지 4일 수 있다.

용강(M)의 출강에 소요되는 시간(A)은 전로(10)의 사용횟수가 증가할수록 감소할 수 있다. 전로(10)의 사용횟수가 증가할수록 전로(10)의 용강(M) 배출구 내직경은 커지게 되고 용강(M)의 출강 속도가 빨라질 수 있다.

이 경우, 용강(M)의 출강에 소요되는 시간(A)은 다음의 관계식에 의하여 결정될 수 있다.

[관계식] A=a_1*ln(x)+a₂

상기 관계식에서 a₁는 음의 상수, a₂는 양의 상수이며, 예를 들어, 전로(10) 사용횟수가 120까지일 때, a₁는 -0.764, 음의 상수, a₂는 8.4952일 수 있다. 이러한 관계식에 따르면, 사용횟수가 증가할수록 출강 시간(A)는 처음에는 급격하게 후에는 완만하게 감소된다.

합금철(1) 투입에 소요되는 시간(합금철 투입 시간)(B)은 투입되는 합금철(1) 양을 합금철(1) 투입 속도로 나눈 값으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 합금철(1) 투입 속도가 10톤/분이고, 30톤의 합금철(1)을 투입하는 것이 목표량이라면 합금철 투입 시간(B)은 3분이 된다.

용강(M)의 출강 압력이 기준값 이하가 되는 시간(C)은 안정적인 조업을 위한 여유 시간의 개념이다. 용강(M)의 출강이 계속될수록 전로(10) 내에 수용된 용강(M)의 양이 줄어들게 되고 용강(M)의 출강 압력은 일정시점부터 다트(D)가 전로(10) 배출구를 폐쇄시킬 때까지 계속 감소하게 된다. 용강(M)의 출강 압력이 충분하지 않을 때 합금철(1)을 투입하게 되면 합금철(1)이 용강(M) 내로 혼합될 수 없다.

따라서 용강(M)의 출강 압력이 기설정된 기준값 이하가 되는 시간 동안에는 합금철(1)을 투입하지 않는 것이 바람직하며, 다시 말해, 용강(M)의 출강 압력이 기설정된 기준값 이하기 되기 이전까지 합금철(1)의 투입이 종료되는 것이 바람직하다.

용강(M)의 출강 압력이 기준값 이하가 되는 시간(C)은 1분일 수 있다. 즉, 출강 종료 전 1분 동안에는 용강(M) 출강이 합금철(1)을 용강(M) 내로 혼합시킬 만큼의 힘을 제공하지 못하게 된다. 다만, 용강(M)의 출강 압력이 기준값 이하가 되는 시간(C)은 필요에 따라 다르게 설정될 수 있다.

도 3은 상기 [식]을 도식화한 것이다. 용강(M) 출강 개시 후 상기 합금철(1)을 투입 개시까지 소요되는 시간(T)은 전로 출강 시간(A)에서 합금철 투입 시간(B)를 제하고, 여유 시간(C)을 제함으로써 산출될 수 있다.

예를 들어, 전로 출강 시간이 8분이고, 합금철 투입 시간이 3분이며, 안정적인 조업을 위한 여유 시간이 1분인 경우, 합금철(1)을 투입해야 하는 시간은 출강 개시 후 4분이 경과된 시점이다.

전로(10) 출강 시 공기 중에 질소가 용강(M) 내로 녹아들면서 용강(M) 내 질소 성분이 생성되는데, 이론적으로 합금철(1)의 투입 시기가 늦어질수록 용강(M) 내 질소 성분은 감소한다. 따라서, 합금철(1)의 투입 시기를 최대한 늦춤으로써 질소 성분을 감소시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 출강 시 합금철 투입 방법에 의하면, 질소 성분을 최소화시키는 동시에 안정적인 조업을 할 수 있는 합금철 투입 시점을 정량적으로 산출할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 일 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: 전로
11: 래들
12: 슈트
M: 용강
S: 슬래그
D: 다트

Claims

전로 내에서 생성된 용강을 출강하는 단계; 및
상기 용강 출강 시 합금철을 투입하는 단계를 포함하고,
상기 합금철을 투입 개시 시점은 다음의 식에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전로 출강 시 합금철 투입 방법.
[식] T=A-B-C
(여기서, T는 상기 용강 출강 개시 후 상기 합금철을 투입 개시까지 소요되는 시간, A는 상기 용강의 출강에 소요되는 시간, B는 상기 합금철 투입에 소요되는 시간, C는 상기 용강의 출강 압력이 기준값 이하가 되는 시간)
제1항에 있어서,
상기 용강의 출강에 소요되는 시간(A)은 상기 전로의 사용횟수가 증가할수록 감소하는 것을 특징으로 하는 전로 출강 시 합금철 투입 방법.
제2항에 있어서,
상기 용강의 출강에 소요되는 시간(A)은 다음의 관계식에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전로 전로 출강 시 합금철 투입 방법.
[관계식] A=a_1*ln(x)+a₂
(여기서, a₁는 음의 상수, a₂는 양의 상수)
제1항에 있어서,
상기 용강의 출강에 소요되는 시간(A)은, 상기 용강의 출강 개시 시점부터 상기 용강 내 다트(dart)에 의하여 상기 전로의 용강 배출구가 폐쇄되는 시점까지의 시간인 것을 특징으로 하는 전로 출강 시 합금철 투입 방법.
제1항에 있어서,
상기 합금철 투입에 소요되는 시간(B)은,
투입되는 상기 합금철 양을 상기 합금철 투입 속도로 나눈 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전로 출강 시 합금철 투입 방법.
제1항에 있어서,
상기 용강의 출강 압력이 기준값 이하가 되는 시간(C)은 1분인 것을 특징으로 하는 전로 출강 시 합금철 투입 방법.
제1항에 있어서,
상기 합금철을 투입하는 단계에서, 상기 합금철은 출강되는 상기 용강 내에 슈트(chute)를 통하여 투입되는 것을 특징으로 하는 전로 출강 시 합금철 투입 방법.