KR20160001925A - 전로 정련 방법 - Google Patents

Abstract

전로 정련 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 전로에 용선을 장입하는 단계; 전로에 산소를 취입하여 용선을 취련하는 단계; 용선의 취련 초기에 산화칼슘(CaO) 및 전철분(T.Fe)을 함유한 전로 슬래그를 전로에 투입하는 단계; 용선의 취련 초기 이후에 전로에 생석회를 투입하는 단계; 및 용선의 취련에 의해 생성된 용강을 전로로부터 출강하는 단계를 포함하는 전로 정련 방법이 제공된다.

Description

전로 정련 방법{METHOD FOR REFINING MOLTEN STEEL IN A CONVERTER}

본 발명은 전로 정련 방법에 관한 것이다.

제철 공정 중의 제강 공정은 용선 예비처리 공정, 전로 정련 공정, 이차 정련 공정 및 연속 주조 공정 순으로 진행된다. 전로 정련 공정은 용선을 전로에 장입하여 랜스를 통해 고순도의 산소 가스를 취입함으로써 용선 중 탄소와 기타 성분을 CO 가스 또는 슬래그 형태로 제거하는 공정이며, 이러한 공정을 통해 인(P) 등의 불순물이 제거된 용선을 용강이라 한다.

이러한 전로 정련 공정을 통해 인 등의 불순물 제거능을 향상시키기 위해서는, 생석회를 빠르게 슬래그화시키는 방법, 산화 분위기를 제어하는 방법, 최적의 반응 속도를 얻기 위한 부원료 투입 방법 등이 제안 되고 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0042540호 (2004.05.20), 고청정 저인 저탄소강의 제조방법)에 개시되어 있다.

본 발명은, 전로 정련 조업에 있어 탈린 효율을 증가시킬 수 있는 전로 정련 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전로에 용선을 장입하는 단계; 전로에 산소를 취입하여 용선을 취련하는 단계; 용선의 취련 초기에 산화칼슘(CaO) 및 전철분(T.Fe)을 함유한 전로 슬래그를 전로에 투입하는 단계; 용선의 취련 초기 이후에 전로에 생석회를 투입하는 단계; 및 용선의 취련에 의해 생성된 용강을 전로로부터 출강하는 단계를 포함하는 전로 정련 방법이 제공된다.

용선의 취련 초기는 취련 0 내지 20% 시점일 수 있다.

전로 슬래그는 이산화규소(SiO₂)를 더 함유하고, 전로에 투입되는 전로 슬래그의 양은 하기 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.

(수학식 1)

Y = -2000ㆍX + 2000

(Y: 전로 슬래그 투입량(kg), X: 용선 내 규소(Si) 함량(wt%), 0.15≤X≤1)

전로 슬래그는 산화칼슘, 이산화규소, 산화망간(MnO), 전철분, 산화인(P₂O₅), 산화마그네슘(MgO), 및 산화알루미늄(Al₂O₃)를 포함하여 이루어질 수 있다.

전로 슬래그는 다수의 볼(ball) 형태로 형성되어 전로에 투입될 수 있다.

용선의 취련 초기 이후에 전로에 소결광을 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

전로에 용선을 장입하는 단계 이전에, 전로에 전로의 내벽을 보호하기 위한 생석회를 투입하는 단계; 및 전로에 스크랩을 장입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전로 정련 조업에 있어 탈린 효율을 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 정련 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 정련 방법에 의한 효과를 나타내는 그래프.

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 정련 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.

본 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 전로에 보호 생석회를 투입하는 단계(S110), 전로에 스크랩을 장입하는 단계(S120), 전로에 용선을 장입하는 단계(S130), 전로에 산소를 취입하여 용선을 취련하는 단계(S140), 취련 초기(취련 0 내지 20% 시점)에 전로에 전로 슬래그를 투입하는 단계(S150), 취련 초기 이후(취련 20 내지 60% 시점) 전로에 생석회를 투입하는 단계(S160), 취련 초기 이후(취련 35 내지 60% 시점) 전로에 소결광을 투입하는 단계(S170), 용강을 출강하는 단계(S180)를 포함하는 전로 정련 방법이 제시된다.

이와 같은 본 실시예에 따르면, 취련의 초기, 즉 취련 0 내지 20% 시점에 전로 슬래그를 투입하여 산화칼슘, 전철분 성분을 증가시킴으로써, 전로 정련 조업에 있어 탈린 효율을 증가시킬 수 있다.

이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 전로 정련 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 전로에 보호 생석회를 투입한다(S110). 후술하는 공정을 통해 전로 내에는 스크랩, 용선 등이 장입될 수 있다. 이러한 스크랩, 용선 등에 의해 전로 내벽은 손상을 입을 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 전로 내에는 보호 생석회가 선행적으로 투입될 수 있다.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이 전로에 스크랩을 장입한다(S120). 전로에는 용선 이외에 스크랩이 장입될 수 있으며, 용선과 스크랩 간 비율은 생산되는 강종의 특성 등에 따라 변경될 수 있다.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이 전로에 용선을 장입한다(S130). 취련 공정을 위하여, 전로 내에 래들을 이용하여 용선을 장입하는 공정으로서, 상술한 바와 같이, 전로에는 생산량 증대 등을 목적으로 용선 이외에도 스크랩이 장입될 수 있다.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이 전로에 산소를 취입하여 용선을 취련한다(S140). 즉 용선 내의 탄소, 인 등의 불순물을 제거하기 위한 공정으로, 이러한 취련 공정에 의해 탄소는 일산화탄소(CO)의 형태로 제거되고, 인은 산화되어 산화인(P₂O₅)이 형성되며, 이러한 산화인은 취련 공정 중 전로에 투입되는 생석회 또는 전로 슬래그와 반응하여 (CaO)(P₂O₅)를 형성하면서 슬래그에 포집되어 제거된다.

이러한 용선의 취련 공정 중에는 전로 슬래그, 생석회 및 소결광이 투입될 수 있다.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이 취련 초기(취련 0 내지 20% 시점)에 전로에 전로 슬래그를 투입한다(S150). 취련 초기, 즉 취련 개시후 20% 시점까지 전로에는 전로 슬래그가 투입될 수 있다.

이러한 전로 슬래그는 다수의 볼(ball) 형태로 형성되어 전로에 투입될 수 있다. 즉 전로로부터 배출되는 고온의 용융 슬래그는 아토마이징 설비 등의 냉각 설비를 통해 급냉되면서 구상화되어 다수의 볼 형태로 형성될 수 있으며, 본 실시예의 경우 이러한 볼 형태로 형성된 전로 슬래그를 전로에 투입하게 된다.

여기서, 전로 슬래그는 산화칼슘(CaO), 이산화규소(SiO₂), 산화망간(MnO), 전철분(T.Fe), 산화인(P₂O₅), 산화마그네슘(MgO), 및 산화알루미늄(Al₂O₃)를 포함하는 복합산화물로 구성될 수 있으며, 이러한 전로 슬래그는 예를 들어 다음 표 1과 같은 조성을 가질 수 있다.

(단위: wt%)

CaO	SiO2	MnO	T.Fe	P2O5	MgO	Al2O3
35~50	10~18	3~6	16~30	1~3.5	5~10	1~3

용선 내 인의 제거 효율은, (1) 용선 내 산소 또는 슬래그 내 전철분(산화철) 함량이 높거나, (2) 용선 또는 슬래그 내 존재하는 산화칼슘의 양이 많거나, (3) 슬래그 내 (CaO)(P₂O₅) 농도가 낮거나, (4) 취련 온도가 낮은 경우 증가될 수 있다.

즉, 슬래그 내 산화칼슘, 전철분이 증가될수록 탈린 반응이 촉진될 수 있으며, 본 실시예의 경우 상술한 바와 같이 산화칼슘, 전철분 성분을 다량 함유하는 전로 슬래그를 전로에 투입하여 탈린 반응에 이용하게 되므로, 용강 내 인의 함량을 보다 효과적으로 낮출 수 있다.

또한 전로 슬래그는 산화칼슘, 이산화규소 및 산화철 등의 복합산화물을 포함할 수 있다. 즉, 전로 슬래그에는 산화칼슘이 복합산화물 형태로 존재하게 된다.

슬래그 재화에 사용되는 고체 생석회는, 용선 내 규소가 이산화규소가 되고, 용선 내 철이 산화철로 생성된 이후에, 이러한 이산화규소 및 산화철과 각각 반응하여 재화될 수 있다. 그러나 전로 슬래그의 경우 이미 산화칼슘, 이산화규소 및 산화철이 복합산화물 형태의 액적(droplet) 상태로 존재하므로 일반 고체 생석회보다 융점이 낮아, 슬래그가 형성되는 시간이 줄어든다. 즉, 전로 슬래그는 취련 초기, 용선의 온도가 상대적으로 낮은 시점에서 슬래그 재화에 보다 유리하게 작용할 수 있으므로, 결과적으로 용선 온도가 낮아 탈린 반응이 원활히 일어나는 취련 초기 시점에서 탈린 반응이 보다 촉진될 수 있다.

도 2는 본 실시예에 따른 전로 정련 방법에 의한 효과를 나타내는 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예의 경우(B) 전로 슬래그를 탈린 반응에 이용함으로써, 종래 전로 슬래그를 이용하지 않는 경우(A)에 비해 용강 내 인 함량[%P]을 보다 저감시킬 수 있다.

한편, 전로에 투입되는 전로 슬래그의 양은 하기 수학식 1에 의해 결정될 수 있다.

(수학식 1)

Y = -2000ㆍX + 2000

(Y: 전로 슬래그 투입량(kg), X: 용선 내 규소(Si) 함량(wt%), 0.15≤X≤1)

이러한 수학식 1은 다수의 전로 조업으로부터 측정된 실험 데이터를 일반화하여 도출된 식으로서, 이러한 수학식 1을 통해 취련 전 용선 내 규소 함량에 따른 전로 슬래그 투입량이 산출될 수 있다.

전로 슬래그 내에는 이산화규소, 즉 규소 성분이 함유되어 있으며, 용선 내에 이러한 규소의 함량이 필요 이상으로 증가되는 경우 슬래그 슬로핑 현상이 일어날 수 있다. 이에 대해 본 실시예의 경우 상술한 수학식 1을 통해 취련 전 용선 내 규소 함량 증가시 그에 따라 전로 슬래그의 투입량을 감소시킴으로써, 취련 중 슬로핑 현상이 일어나는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이 취련 초기 이후(취련 20 내지 60% 시점) 전로에 생석회를 투입한다(S160). 상술한 바와 같이 취련 초기에 전로 슬래그가 전로에 투입된 이후, 취련 20 내지 60% 시점에는 전로에 생석회가 투입될 수 있다.

여기서 사용되는 생석회는 고체 생석회로서, 이는 산화인과 반응하여 (CaO)(P₂O₅)를 생성함으로써 용선 내 인을 제거할 수 있다. 본 실시예와 같이 전로 슬래그를 탈린 과정에 이용하는 경우, 그렇지 않은 경우에 비해, 취련 중 요구되는 생석회의 양이 크게 감소될 수 있다.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이 취련 초기 이후(취련 35 내지 60% 시점) 전로에 소결광을 투입한다(S170). 취련 공정 중, 예를 들어 취련 35 내지 60% 시점에는 냉각제로서 소결광이 투입될 수 있다. 이와 같이 취련 중 소결광이 투입됨으로써 용선의 온도를 필요에 따라 적절히 조절할 수 있다.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이 용강을 출강한다(S180). 상술한 공정을 통해 취련 공정이 완료되면 전로 내에는 용강이 생성될 수 있다. 이러한 용강은 전로로부터 래들로 출강될 수 있다.

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.

Claims (7)

1. 전로에 용선을 장입하는 단계;
   상기 전로에 산소를 취입하여 상기 용선을 취련하는 단계;
   상기 용선의 취련 초기에 산화칼슘(CaO) 및 전철분(T.Fe)을 함유한 전로 슬래그를 상기 전로에 투입하는 단계;
   상기 용선의 취련 초기 이후에 상기 전로에 생석회를 투입하는 단계; 및
   상기 용선의 취련에 의해 생성된 용강을 상기 전로로부터 출강하는 단계를 포함하는 전로 정련 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 용선의 취련 초기는 취련 0 내지 20% 시점인 것을 특징으로 하는 전로 정련 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전로 슬래그는 이산화규소(SiO₂)를 더 함유하고,
   상기 전로에 투입되는 상기 전로 슬래그의 양은 하기 수학식 1에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 전로 정련 방법.
   (수학식 1)
   Y = -2000ㆍX + 2000
   (Y: 전로 슬래그 투입량(kg), X: 용선 내 규소(Si) 함량(wt%), 0.15≤X≤1)
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 전로 슬래그는 산화칼슘, 이산화규소, 산화망간(MnO), 전철분, 산화인(P₂O₅), 산화마그네슘(MgO), 및 산화알루미늄(Al₂O₃)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전로 정련 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 전로 슬래그는 다수의 볼(ball) 형태로 형성되어 상기 전로에 투입되는 것을 특징으로 하는 전로 정련 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 용선의 취련 초기 이후에 상기 전로에 소결광을 투입하는 단계를 더 포함하는 전로 정련 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 전로에 용선을 장입하는 단계 이전에,
   상기 전로에 상기 전로의 내벽을 보호하기 위한 생석회를 투입하는 단계; 및
   상기 전로에 스크랩을 장입하는 단계를 더 포함하는 전로 정련 방법.

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