KR20180017200A

KR20180017200A - 전로 취련 방법

Info

Publication number: KR20180017200A
Application number: KR1020187001548A
Authority: KR
Inventors: 마사키 미야타; 슈헤이 가사하라
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2016-01-15
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-02-20
Also published as: WO2017122536A1; CN107849624A; JPWO2017122536A1; KR102112530B1; JP6460265B2; CN107849624B

Abstract

저취 전로로, Si 농도가 0.15질량％ 이하이고, 또한 P 농도가 0.09질량％ 이상인 용선을 장입하고, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분이며 CaO분과 Fe₂O₃분의 질량비가 9:1 내지 6:4이고, 또한 CaO, CaCO₃, FeO 및 Fe₂O₃을 합계로 95질량％ 이상 포함하는 혼합분을, 유량 1.5 내지 3.0Nm³/min/용선ton의 산소 가스와 함께 상취하고, 상취 중에 있어서, 상기 혼합분 중의 CaO분의 상취량을 10 내지 15㎏/용선ton으로 하고, 상기 CaO분의 공급 속도를 1.5 내지 3.0㎏/min/용선ton으로 하고, 용철 중의 C 농도가 2.5질량％ 이상인 동안에 상기 혼합분의 상취를 종료하도록 하고, 상기 혼합분의 상취가 종료된 후에도 상기 산소 가스의 상취를 계속하여 C 농도가 0.3질량％ 이상인 용강을 제조한다.

Description

전로 취련 방법

본 발명은 상저취 전로에서, 낮은 Si 농도의 용선을 소량의 슬래그로 탈인하고, 탈인으로 생성한 슬래그를 배출하지 않고 용선으로부터 일련의 취련에 의해, C 농도가 높은 저인강을 용제하는 전로 취련 방법에 관한 것이다.

근년, C 농도가 높고 P 농도가 낮은 강의 수요가 높아지고 있고, 전로를 사용하여 이와 같은 조성의 용강을 대량 생산하는 것이 요망되고 있다. 그러나, 상취 산소 가스에 의해 용철을 산화하여 슬래그 중에 FeO을 생성시켜도, 용철 중의 C 농도가 높은 경우에는 용철 중의 C에 의해 FeO이 환원되기 쉽다. 이에 의해, 취련 도중의 용철 중 C 농도가 높은 기간은 슬래그 중의 FeO 농도가 낮은 값으로 추이하여, 슬래그의 탈인능이 낮아져 버린다. 그로 인해, 그 기간 중에는 용철 중의 P 농도가 높아져 버린다. 이상의 이유로부터, 용강 중의 C 농도가 높은 단계에서 용강 중의 P 농도를 낮게 하는 것은 어렵다.

그래서, C 농도가 3.5질량％ 이상으로 높고, 온도가 1400℃ 이하로 낮기 때문에, 열역학적으로 탈인 반응에 유리한 용선 단계에서 용선을 탈인하고, 생성된 P 농도가 높은 슬래그를 분리 제거하는 용선 탈인법이 제안되어 있다. 이 방법을 사용하면, 그 탈인 용선을 원하는 C 농도까지 탈탄하는 것만으로, C 농도가 높고, 또한 P 농도가 낮은 용강을 용이하게 제조할 수 있다. 그 중에서 가장 생산성이 높은 방법으로서, 전로를 2기 사용하고, 한쪽의 전로에서 용선을 탈인하고, 그 후 다른 한쪽의 전로에서 탈탄 취련하는 방법이 특허문헌 1에 개시되어 있다.

그러나 근년, 환경의 부하를 경감시키기 위해, 주요한 탈인제인 생석회의 재화제(滓化劑)로서 사용하고 있던 형석(불화칼슘)을 사용하는 것이 어려워졌다. 생석회의 융점은 약 2300℃로 매우 높지만, 이와 같은 배경으로부터 비교적 저온에서 처리하는 용선 탈인 시에, 빠르게 재화시켜 높은 탈인 이용 효율을 얻는 것이 어려워졌다. 또한, 탈인과 탈탄에서 전로를 2기 사용하면 제조 비용이 많이 들어 버리는 점에서, 용선 단계로부터 일련의 취련 공정에서 C 농도가 높고, 또한 P 농도가 낮은 용강을 제조하는 것이 요망된다.

또한, 환경의 부하를 경감시키기 위해, 슬래그 발생량의 삭감도 요구되고 있다. 생석회의 탈인 이용 효율을 높이기 위해서는, 슬래그의 염기도(CaO/SiO₂ 질량비)를 높이는 것이 유효하다. 따라서, 적은 양의 생석회를 사용하여 슬래그의 염기도를 높이기 위해서는, 용선 중의 Si 농도를 낮추면 된다. 그래서, 용선 탈인 처리를 행하기 위해 산소 가스를 용선으로 상취하면, 용선 중의 Si가 산화되어 SiO₂가 생성되므로, 용선 중의 Si 농도가 높을수록 슬래그 중에 도입되는 SiO₂양이 증가하게 된다. 그로 인해, 적은 슬래그양으로 슬래그의 염기도를 높이기 위해서는, 용선 중의 Si 농도를 낮출 필요가 있다.

형석을 사용하지 않고, 적은 양의 생석회로 용선 탈인 처리를 행하는 방법으로서, CaO분, Al₂O₃분, Fe₂O₃분의 혼합분을 산소 가스와 함께 용선으로 분사하는 방법이 특허문헌 2에 개시되어 있다. 이 방법에서는, 상취 산소와 용선이 접촉하는 2000℃ 이상의 고온의 화점으로 주요한 탈인제인 CaO분을 분사하고, 융점이 높은 CaO을 비교적 빠르게 재화시킨다. 이때, CaO과 저융점 화합물을 생성하는 Al₂O₃을 혼합함으로써 CaO의 재화를 더욱 촉진시킨다. 또한, CaO과 저융점의 화합물을 생성하고, 슬래그의 산화력을 향상시킬 수 있는 Fe₂O₃도 혼합함으로써, 화점에서 생성한 슬래그의 유동성을 확보하고, 또한 슬래그의 탈인능도 높이고, 극히 고효율로 용선 탈인 처리를 실현할 수 있는 것으로 하고 있다.

그러나, 이 방법에서 생성되는 슬래그는 용선 단계에서 탈인 효율을 향상시키는 관점에만 주목하고 있고, 탈인에서 생성한 슬래그를 배출하지 않고 용선으로부터 일련의 취련으로서, 그대로 탈탄 취련을 계속해도 C 농도가 높고 P 농도가 낮은 용강을 용제할 수 있는지 여부에 대해서는 불분명하다.

한편, 전로에 있어서 상취 산소 가스와 함께 CaO분을 용선으로 상취하여 취련하고, C 농도가 0.20 내지 0.25질량％이고 P 농도가 낮은 용강을 제조하는 방법이 특허문헌 3에 개시되어 있다. 그러나 이 방법에서는 산소 가스와 함께 산화철을 상취하고 있지 않기 때문에, 화점에 있어서 생성되는 슬래그 중의 CaO-FeO계 융체의 FeO 농도가 낮고, 화점의 온도가 높은 것에 의해, 특허문헌 2에 기재된 방법 정도의 탈인 이용 효율을 얻을 수 없다. 또한, 탈인이 어려운 C 농도가 0.3질량％ 이상이라도, P 농도를 충분히 저하시킬 수 있는지 여부는 불분명하다.

또한, 특허문헌 4에는 석회분을 취련 시간 7할 이상에서 분사하여 취련을 행하는 고탄소 용강의 제련 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법에서는, 별도 행해지는 탈인 처리에 의해 용선의 P 농도를 미리 0.05질량％ 이하로 저하시킬 필요가 있고, 일련의 취련 공정에서 탈인 처리와 탈탄 처리를 행할 수 없다.

일본 특허 공고 소55-30042호 공보 일본 특허 제3525766호 공보 일본 특허 공개 제2005-139511호 공보 일본 특허 공개 제2002-275520호 공보

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여, 적은 슬래그양으로, 용선 단계로부터 취련을 중단하지 않고, 높은 C 농도이고 또한 낮은 P 농도의 용강을 제조하는 전로 취련 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) 상저취 전로로, Si 농도가 0.15질량％ 이하이고, 또한 P 농도가 0.09질량％ 이상인 용선을 장입하고, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분이며 CaO분과 Fe₂O₃분의 질량비가 9:1 내지 6:4이고, 또한 CaO, CaCO₃, FeO 및 Fe₂O₃의 합계가 95질량％ 이상인 혼합분을, 유량 1.5 내지 3.0Nm³/min/용선ton의 산소 가스와 함께 상취하고, 상취 중에 있어서, 상기 혼합분 중의 CaO분의 상취량을 10 내지 15㎏/용선ton으로 하고, 상기 CaO분의 공급 속도를 1.5 내지 3.0㎏/min/용선ton으로 하고, 용철 중의 C 농도가 2.5질량％ 이상인 동안에 상기 혼합분의 상취를 종료하도록 하고, 상기 혼합분의 상취가 종료된 후에도 상기 산소 가스의 상취를 계속하여 C 농도가 0.3질량％ 이상인 용강을 제조하는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.

(2) 상기 혼합분의 최대 입경을 0.15㎜ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 전로 취련 방법.

(3) 상기 상취 중에 있어서, CO₂ 가스를 0.05 내지 0.3Nm³/min/용선ton 더 저취하는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 전로 취련 방법.

본 발명에 따르면, 적은 슬래그양으로, P 농도가 0.09질량％ 이상인 용선으로부터 취련을 중단하지 않고, 높은 C 농도이고 또한 낮은 P 농도의 용강을 고능률로 제조할 수 있다.

본 발명자들은 통상의 용선(P 농도가 0.09 내지 0.15질량％)으로부터 C 농도가 높고 P 농도가 낮은 용강을 고능률로 제조하기 위해, CaO 함유분을 산소 가스와 함께 상취하는 취련법에 대하여 예의 검토한 결과, 이하의 방법에 상도했다. 또한, C 농도가 높은 용강이란, C 농도가 0.3 내지 1.0질량％인 용강을 가리키고, P 농도가 낮은 용강이란, P 농도가 0.02질량％ 이하인 용강을 가리키는 것으로 한다.

본 발명에 관한 전로 취련 방법에서는, 상저취 전로로, Si 농도가 0.15질량％ 이하인 용선(P 농도가 0.09질량％ 이상)을 장입하고, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분이며 CaO분과 Fe₂O₃분의 질량비가 9:1 내지 6:4이고, 또한 CaO, CaCO₃, FeO 및 Fe₂O₃의 합계가 95질량％ 이상인 혼합분을, 유량 1.5 내지 3.0Nm³/min/용선ton의 산소 가스와 함께 상취하고, 상취 중에 있어서, 상기 혼합분 중의 CaO분의 상취량을 10 내지 15㎏/용선ton으로 하고, 상기 CaO분의 공급 속도를 1.5 내지 3.0㎏/min/용선ton으로 하고, 용철 중의 C 농도가 2.5질량％ 이상인 동안에 상기 혼합분의 상취를 종료하도록 하고, 상기 혼합분의 상취가 종료된 후에도 상기 산소 가스의 상취를 중단하지 않고 계속하여 C 농도가 0.3질량％ 이상의 용강을 제조한다. 또한, 처리 중에는 용강을 교반하여 탈인을 촉진하기 위해 저취 기능을 갖는 상저취 전로를 사용하지만, 그 저취에는 노저에 형성한 트위어로부터 CO 가스 또는 CO₂ 가스를 0.05 내지 0.3Nm³/min/용선ton 불어 넣는 것이 바람직하다.

또한, CaO분이란, 주로 생석회, 석회석 등을 분상으로 한 것이고, 주로 CaO이나 CaCO₃이다. 한편, Fe₂O₃분이란, 주로 철광석을 분상으로 한 것이고, 주로 Fe₂O₃로 이루어지지만, FeO이나 결정수를 포함해도 된다. 또한, CaO분이 생석회와 석회석의 혼합분인 경우, CaO분은 (CaO 질량＋CaCO₃ 질량×0.56)으로 계산하는 것으로 한다. 또한, Fe₂O₃분은 FeO도 포함하여 Fe₂O₃분이라고 간주한다.

이 방법에 의하면, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분을 O₂ 가스와 함께 용선욕 면으로 상취하고, 2000℃ 이상의 화점에서 고염기도의 슬래그를 생성시킨다. 이에 의해, 고온의 화점 영역에 있어서 고염기도이고 또한 고FeO 농도의 슬래그가 형성되고, 그것이 용철 중의 P와 반응하기 때문에, 극히 높은 탈인 효율을 실현할 수 있다. 또한, 고염기도라도 FeO 농도가 높으면, 그 슬래그의 융점은 비교적 낮아지기 때문에, 유동성이 확보되고, 극히 빠르게 탈인 반응이 진행된다. 또한, 혼합분의 최대 입경은 O₂ 가스에 의한 반송이나 화점에서의 슬래그 형성의 용이성 등을 고려하여 0.15㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

용철 중의 P의 활량은 용철 중의 C 농도가 높을수록 높아진다. 즉, 용철 중의 C 농도가 높을수록 탈인 반응이 진행되기 쉬운 것이다. 그래서, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분을 상취하는 종료 시점의 용철 중의 C 농도와 탈인율의 관계를 조사한바, 용철 중의 C 농도가 2.5질량％ 이상인 동안에 CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분을 O₂ 가스와 함께 상취하고, 그 후, O₂ 가스만을 상취하여 탈탄 취련하면, 용이하게 C 농도가 높고 P 농도가 낮은 용강을 제조할 수 있는 것을 알아내었다.

탈인 반응과 동시에 슬래그 중의 FeO이 용선 중의 C에 의해 환원되어 가고, 슬래그 중의 FeO 농도의 저하에 수반하여 용융 슬래그 중에 고융점의 2CaOㆍSiO₂-3CaOㆍP₂O₅ 고용체 혹은 3CaOㆍP₂O₅ 고상이 정출된다. 그리고, 슬래그 중의 P₂O₅의 대부분이 상기 고용체로서 정출된 후, 남은 액상 중의 FeO이 더욱 환원되어 액상 슬래그의 융점이 상승하고, 액상 슬래그가 고화되는 것이다.

또한, 용철 중의 C 농도가 2.5질량％ 이상인 동안에 CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분을 상취하여 탈인율을 높게 한 후에, O₂ 가스만을 상취하여 탈탄 취련을 행하고 있는 동안, 용철 및 슬래그의 온도는 계속해서 상승한다. 이에 의해, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분의 상취에 의해 생성된 상술한 고화된 슬래그 중, FeO의 농도가 높은 부분이 용융되고, 용철 중의 C에 의해 환원된다. 한편, 취련 중의 온도 상승에 수반하여, 슬래그 중의 2CaOㆍSiO₂-3CaOㆍP₂O₅ 고용체 혹은 3CaOㆍP₂O₅ 고상의 일부도 슬래그 중의 FeO 농도가 높은 용융부로 용해되고, 그 후, 용철 중의 C에 의해 환원되어 복인이 발생한다. 그런데, 2CaOㆍSiO₂-3CaOㆍP₂O₅ 고용체 혹은 3CaOㆍP₂O₅ 고상의 융점은 약 1750℃ 이상으로 극히 높기 때문에, 복인 속도는 극히 느린 것도 알아냈다.

이어서, 취련 공정에 있어서의 각 조건을 검증하기 위한 실험 결과를 설명한다.

먼저, 용광로로부터 출선된 P 농도가 0.1질량％ 정도인 용선에 대하여 탈규 처리를 실시하고, 용선 중의 Si 농도를 0.01 내지 0.15질량％ 이하로 했다. 그 후, 상저취 전로를 사용하여 취련을 행하였다. 취련 공정에서는, 먼저, 탈규 처리된 용선을 상저취 전로로 장입하고, 그 후, 취련 종료 시의 용강 온도를 1670±5℃로 하기 위해, 온도 조정제로서 Fe₂O₃을 96질량％ 함유하는 철광석을 적절히 첨가했다. 이어서, 입경이 0.15㎜ 이하인 CaO분만 혹은 CaO분에 Fe₂O₃분 및 Al₂O₃분의 어느 한쪽 또는 양쪽을 O₂ 가스에 혼합하여 상취했다.

(Step 1)

처음에, 본 발명의 과제가 「적은 슬래그양으로, 용선 단계로부터 취련을 중단하지 않고, 높은 C 농도이고 또한 낮은 P 농도의 용강을 제조하는 전로 취련 방법을 제공하는 것」인 것을 감안하여, 취련 종료 시점에서의 C 농도와 P 농도를 C:0.85 내지 0.99질량％로 P≤0.020질량％(용강 온도는 1670±5℃)로 통일하고, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분을 상취하는 종료 시점의 용철 중의 C 농도를 2.5 내지 3.6질량％의 범위로 하고, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분을 상취 산소 가스와 함께 용철 중의 C 농도가 소정의 농도의 조건을 만족시키고 있는 동안 상취하고, 그 후에도 O₂ 가스만을 계속해서 상취하여, 용강을 제조했다.

이때, 「용선 중 Si 농도의 영향, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분의 조성의 영향, 상취 산소 가스의 유량의 영향, 상취 중에 있어서의 혼합분 중의 CaO분의 상취량의 영향, 상기 CaO분의 공급 속도의 영향」을 확인했다.

이때, 특별히 언급하지 않는 한, 용선 중 Si 농도:0.05질량％, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분 중의 CaO분과 Fe₂O₃분의 질량비를 4:1, 혼합분 중의 CaO분은 10 내지 15㎏/용선ton, 1.5 내지 3.0㎏/min/용선ton의 속도, O₂ 가스 유량 2.0 내지 2.5Nm³/min/용선ton으로 통일했다. 또한, 혼합분을 상취하는 종료 시점의 용철 중의 C 농도는 산소원(산소 가스, 산화철 등) 공급량과 용선 성분(탄소, 실리콘)의 산화에 필요한 산소량의 관계(단, 조업 경험으로부터 예상되는 산소 이용 효율을 고려함)로부터 계산에 의해 구했다.

취련 조건 및 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1에 나타내는 상취 혼합분의 비율은 불순물을 제외한 경우의 비율을 나타내고 있고, 혼합분 중에 있어서, CaO분＋Fe₂O₃분＋Al₂O₃의 합계가 95질량％ 이상인 것으로 한다.

(1) 용선 중의 Si 농도의 영향

본 발명예 1 내지 3에서는, Si 농도를 탈규 처리에 의해 0.01 내지 0.15질량％까지 낮춘 용선을 상저취 전로에 장입하고, Fe₂O₃을 96질량％ 함유하는 철광석 6.3㎏/용선ton을 상치 첨가했다. 그리고, 유량이 2.5Nm³/min/용선ton인 O₂ 가스와 함께 CaO분과 Fe₂O₃분을 질량비로 4:1로 한 혼합분(혼합분 중의 CaO는 15㎏/용선ton)을 상취했다. 이때, 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도를 2.5㎏/min/용선ton으로 하여 상취하고, 혼합분의 상취를 종료한 후에도 동일 산소 유량으로 탈탄 취련했다. 그 결과, 용선 중의 Si 농도가 0.15％ 이하이고, 처리 후의 용강 중의 P 농도를 목표값인 0.020질량％ 이하로 할 수 있다고 확인할 수 있었다.

상기 혼합분은 화점에서 용융되어 탈인 반응에 기여하므로, CaO의 재화에 용선 중의 Si가 그다지 필요하지 않다. 그로 인해, 용선 중의 Si 농도가 낮을수록 생성되는 슬래그의 평균 염기도가 향상되고, 처리 후의 용강 중의 P 농도가 저하되었다고 생각된다.

(2) 상취 O₂ 유량의 영향

본 발명예 4 내지 6에서는, Si 농도를 탈규 처리에 의해 0.05질량％까지 낮춘 용선을 상저취 전로에 장입하고, Fe₂O₃을 96질량％ 함유하는 철광석 6.3 내지 7.5㎏/용선ton을 상치 첨가했다. 그리고, 유량이 1.5 내지 3.0Nm³/min/용선ton인 O₂ 가스와 함께 CaO분과 Fe₂O₃분을 질량비로 4:1로 한 혼합분(혼합분 중의 CaO분은 10 내지 15㎏/용선ton)을 상취했다. 이때, 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도를 1.5 내지 2.5㎏/min/용선ton으로 하여 상취하고, 혼합분의 상취를 종료한 후에도 동일 산소 유량으로 탈탄 취련했다. 그 결과, 상취 O₂ 가스의 유량이 1.5 내지 3.0Nm³/min/용선ton이고, 처리 후의 용강 중의 P 농도를 목표값인 0.020질량％ 이하로 할 수 있다고 확인할 수 있었다.

또한, 상취 O₂ 가스의 유량을 1.5Nm³/min/용선ton 미만으로 하면, 전로의 취련 시간이 연장되어 생산성이 저하되기 때문에, O₂ 가스의 유량의 하한을 1.5Nm³/min/용선ton으로 한다. 한편, O₂ 가스의 유량이 3.0Nm³/min/용선ton을 초과하면, 취련 초기에 슬래그 중의 FeO 농도가 과도하게 증가하여 슬로핑이 발생할 가능성이 있다. 따라서, O₂ 가스의 유량의 상한을 3.0Nm³/min/용선ton으로 한다.

(3-1) 혼합분의 조성의 영향(CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분 중의 CaO분의 비율)

본 발명예 7 내지 9 및 비교예 1 내지 4에서는, Si 농도를 탈규 처리에 의해 0.05질량％까지 낮춘 용선을 상저취 전로에 장입하고, Fe₂O₃을 96질량％ 함유하는 철광석 0 내지 8.3㎏/용선ton을 상치 첨가했다. 그리고, 유량이 2.5Nm³/min/용선ton인 O₂ 가스와 함께, CaO분만 15㎏/용선ton 또는 20㎏/용선ton, 혹은 혼합분 중의 CaO분은 15 내지 20㎏/용선ton으로 하고, CaO분과 Fe₂O₃분의 비율을 바꾼 혼합분을, CaO분 또는 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도를 2.0 내지 2.5㎏/min/용선ton으로 하여 상취하고, CaO분 또는 혼합분의 상취를 종료한 후에도 동일 산소 유량으로 탈탄 취련했다. 그 결과, 혼합분에 있어서의 CaO분과 Fe₂O₃분의 질량비가 9:1 내지 6:4인 경우에는, 처리 후의 용강 중의 P 농도를 목표값인 0.020질량％ 이하로 할 수 있었다.

비교예 1 및 2와 같이 CaO분만을 상취한 경우는, CaO분의 상취량을 15 내지 20㎏/용선ton으로 하고, CaO분의 상취 속도를 2.0 내지 2.5㎏/min/용선ton으로 변경해도, 처리 후의 용강 중의 P 농도는 0.030 내지 0.033질량％가 되고, 목표값(P 농도≤0.020질량％)을 달성할 수 없었다. CaO분만을 사용하면, 화점에 있어서 생성되는 슬래그 중의 CaO-FeO 융체에서 FeO 농도가 낮기 때문에, 융점이 비교적 높아지는 점에서 유동성이 비교적 낮아져 버린다. 나아가, 슬래그 중의 CaO-FeO 융체의 온도도 Fe₂O₃분을 혼합하여 상취한 경우보다 높아져 버린다. 이상의 이유로부터, 탈인 반응이 진행되기 어려워져, 동일한 CaO 원단위를 상취해도 탈인율이 저값이 되어 버렸다고 생각된다. 동일한 이유로, 비교예 3과 같이 혼합분 중의 Fe₂O₃ 농도가 5질량％로 낮은 경우도, 처리 후의 용강 중의 P 농도가 목표값에 도달하지 않았다고 생각된다.

한편, 비교예 4와 같이 혼합분 중의 Fe₂O₃ 농도를 45질량％까지 증가시킨 경우도, 처리 후의 용강 중의 P 농도가 목표값에 도달하지 않았다. 이 경우, 화점에서 생성되는 슬래그 중에 있어서의 CaO-FeO 융체 중의 FeO 농도가 과도하게 상승하여 CaO 농도가 저하되어 버리고, CaO-FeO 융체의 탈인능이 저하되어 버린 것이 원인이라고 생각된다. 또한, Fe₂O₃에 의한 화점 냉각이 지나치게 강해 CaO-FeO 융체의 온도가 과도하게 저하되고 유동성이 저하되었기 때문에, 탈인 반응 효율이 저하되어 버렸다고 생각된다. 이상의 실험 결과로부터, 혼합분에 있어서의 CaO분과 Fe₂O₃분의 질량비는 9:1 내지 6:4로 한다.

(3-2) 혼합분의 조성의 영향(CaO＋Fe₂O₃＋Al₂O₃ 혼합분)

비교예 5에서는, CaO, Fe₂O₃ 및 Al₂O₃의 혼합분을 사용하여, 표 1에 나타내는 조건에서 취련을 행한바, 처리 후의 용강 중의 P 농도는 목표에 도달하지 않았다. 이 경우, 슬래그 중에 있어서 화점에서 생성되는 CaO-FeO-Al₂O₃ 융체는 융점이 낮고, 매우 유동성이 높다. 그로 인해, 혼합분을 상취하고 있는 동안은 탈인 반응이 매우 효율적으로 진행된다. 그러나, 그 후의 탈탄 취련 중에 용철의 온도가 상승해 가면, 혼합분을 상취하고 있었을 때에 생성된 슬래그가 용융되기 시작하고, 현저하게 복인해 버렸다고 생각된다.

(4) 혼합분 중의 CaO양의 영향

본 발명예 10, 11 및 비교예 6에서는, Si 농도를 탈규 처리에 의해 0.05질량％까지 낮춘 용선을 상저취 전로에 장입하고, Fe₂O₃을 96질량％ 함유하는 철광석 6.3 내지 8.0㎏/용선ton을 상치 첨가했다. 그리고, 유량이 2.5 내지 3.5Nm³/min/용선ton인 O₂ 가스와 함께 CaO분과 Fe₂O₃분을 질량비로 4:1로 한 혼합분(혼합분 중의 CaO는 8 내지 15㎏/용선ton)을, 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도를 1.5 내지 2.5㎏/min/용선ton으로 하여 상취하고, 혼합분의 상취를 종료한 후에도 동일 산소 유량으로 탈탄 취련했다. 그 결과, 혼합분 중의 CaO분이 10 내지 15㎏/용선ton이라면, 처리 후의 용강 중의 P 농도를 목표값인 0.020질량％ 이하로 할 수 있었다.

그런데, 비교예 6과 같이 혼합분 중의 CaO분을 8㎏/용선ton까지 줄이면, 처리 후의 용강 중의 P 농도가 목표값에 도달하지 않았다. 슬래그 중에 도입된 (P₂O₅)의 대부분은 2CaOㆍSiO₂-3CaOㆍP₂O₅ 고용체 혹은 3CaOㆍP₂O₅ 고상으로서 슬래그 중에 존재한다. 즉, 슬래그 중에는 어느 정도 이상의 CaO양이 필요한 것을 확인할 수 있었다. 따라서, CaO양의 하한은 10㎏/용선ton으로 한다. 이상의 실험 결과 및 환경에 대한 부하와 생석회의 비용이라는 관점에서, 혼합분 중의 CaO양은 10 내지 15㎏/용선ton으로 한다.

(5) 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도의 영향

본 발명예 12 내지 14, 비교예 7 내지 8에서는, Si 농도를 탈규 처리에 의해 0.05질량％까지 낮춘 용선을 상저취 전로에 장입하고, Fe₂O₃을 96질량％ 함유하는 철광석 6.3 내지 7.5㎏/용선ton을 상치 첨가했다. 그리고, 유량이 2.0 내지 2.5Nm³/min/용선ton인 O₂ 가스와 함께 CaO분과 Fe₂O₃분을 질량비로 4:1로 한 혼합분(혼합분 중의 CaO는 15㎏/용선ton)을, 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도를 1.3 내지 3.5㎏/min/용선ton으로 하여 상취하고, 혼합분의 상취를 종료한 후에도 동일 산소 유량으로 탈탄 취련했다. 그 결과, 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도가 1.5 내지 3.0㎏/min/용선ton이라면, 처리 후의 용강 중의 P 농도를 목표값인 0.020질량％ 이하로 할 수 있었다.

그런데, 비교예 7과 같이 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도를 1.3㎏/min/용선ton까지 낮추면, 처리 후의 용강 중의 P 농도가 목표값에 도달하지 않았다. 이 경우, 슬래그 중에 있어서 화점에서 생성되는 CaO-FeO 융체 중의 CaO 농도가 과도하게 저하되어 버려, CaO-FeO 융체의 탈인능이 저하되어 버렸다고 생각된다. 한편, 비교예 8과 같이 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도를 3.5㎏/min/용선ton까지 높이면, 슬래그 중에 있어서 화점에서 생성되는 CaO-FeO 융체 중의 CaO 농도가 과도하게 높아지고, CaO-FeO 융체의 융점이 상승하여 유동성이 저하되고, 탈인 반응 속도가 저하되어 버렸다고 생각된다. 이상의 이유로부터, 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도는 1.5 내지 3.0㎏/min/용선ton으로 한다.

(Step 2)

이어서, 상기 Step 1에서 확인한 것을 근거로 하여, 상저취 전로로, Si 농도가 0.15질량％ 이하이고, 또한 P 농도가 0.09질량％ 이상인 용선을 장입하고, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분이며 CaO분과 Fe₂O₃분의 질량비가 9:1 내지 6:4인 혼합분을, 유량 1.5 내지 3.0Nm³/min/용선ton인 산소 가스와 함께 상취하고, 상취 중에 있어서, 상기 혼합분 중의 CaO분의 상취량을 10 내지 15㎏/용선ton으로 하고, 상기 CaO분의 공급 속도를 1.5 내지 3.0㎏/min/용선ton으로 한 조건 하에 있어서,

용철 중의 C 농도가 소정 농도 이상인 동안에 상기 혼합분의 상취를 종료하도록 하는 효과와, 상기 혼합분의 상취가 종료된 후에도 상기 산소 가스의 상취를 계속하여 C 농도가 0.3질량％ 이상이고 P 농도가 0.020％ 이하인 용강을 제조하는 것이 안정적으로 가능한지 여부를 확인했다. 또한, Step 1의 취련과 마찬가지로, 처리 후의 용강 온도를 조정하기 위해 Fe₂O₃을 96질량％ 함유하는 철광석 3.6 내지 7.5㎏/용선ton을 상치 첨가했다.

(6) 혼합분의 상취를 종료하는 시점에서의 용강 중의 C 농도의 영향

이 조사에 있어서는, 상기한 공통 조건에 더하여, 처리 후의 용강 중의 C 농도를 0.80 내지 1.00질량％로 통일했다. 이 조사의 대상으로 한, 본 발명예 4, 6, 12, 13, 17, 18에서는 모두 처리 후의 P 농도가 0.020질량％ 이하를 달성할 수 있었다.

한편, 비교예 10, 11과 같이 혼합분의 상취를 종료하는 시점의 용철 중의 C 농도가 2.1질량％ 또는 2.4질량％까지 저하되면, 처리 후의 용강 중의 P 농도가 목표값에 도달하지 않았다. 용철 중 C 농도가 높을수록 P의 활량이 높으므로 탈인 반응이 진행되기 쉽다. 그로 인해, 전술한 바와 같이, 용철 중의 C 농도가 2.5질량％ 이상이 되어 있는 동안에 혼합분의 상취를 종료시킨 쪽이, 탈인율이 향상되었다고 생각된다. 이상의 이유로부터, 용철 중의 C 농도가 2.5질량％ 이상인 동안에 혼합분의 상취를 종료하도록 한다. 또한, 탈인 시에 있어서도 탈탄은 동시에 진행되는 점에서, 혼합분의 상취를 종료했을 때의 용철의 C 농도의 상한은 실질적으로 3.6질량％ 정도가 된다.

(7) 처리 후의 용강 중의 C 농도의 영향

이 조사에 있어서는, 상기한 공통 조건에 더하여, 혼합분의 상취를 종료하는 시점에서의 용강 중의 C 농도를 3.0질량％ 또는 3.1질량％로 통일했다. 이 조사의 대상으로 한, 본 발명예 15 내지 18에서는, Si 농도를 탈규 처리에 의해 0.05질량％까지 낮춘 용선을 상저취 전로에 장입하고, Fe₂O₃을 96질량％ 함유하는 철광석 6.3㎏/용선ton을 상치 첨가했다. 그리고, 유량이 2.5Nm³/min/용선ton인 O₂ 가스와 함께 CaO분과 Fe₂O₃분을 질량비로 4:1로 한 혼합분(혼합분 중의 CaO는 15㎏/용선ton)을, 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도를 2.5㎏/min/용선ton으로 하여 상취하고, 혼합분 상취 종료 후에도 동일 산소 유량으로 탈탄 취련했다. 그 결과, 처리 후의 용강 중의 C 농도가 0.3 내지 1.0질량％인 범위에서, 처리 후의 용강 중의 P 농도를 목표값인 0.020질량％ 이하로 할 수 있는 것을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 혼합분의 상취를 종료한 후, 용철 및 슬래그의 온도는 계속해서 급상승하기 때문에, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분을 상취하고 있었을 때에 생성된 고화 슬래그 중의 FeO 농도가 높은 부분이 용융되고, 용철 중의 C에 의해 환원된다. 한편, 취련 중의 온도 상승에 수반하여, 슬래그 중의 2CaOㆍSiO₂-3CaOㆍP₂O₅ 고용체의 일부도 FeO 농도가 높은 부분으로 용해되고, 그 후, 용철 중의 C에 의해 고용체가 환원되어 복인이 발생한다. 그런데, 2CaOㆍSiO₂-3CaOㆍP₂O₅ 고용체의 융점은 약 1750℃ 이상으로 극히 높고, C 농도가 0.3질량％ 이상이면, 복인 속도는 극히 느리기 때문에, 목표로 하는 P 농도를 달성할 수 있었다고 생각된다.

또한, 상술한 바와 같이, 혼합분의 상취를 종료한 후에는 복인할 가능성은 있지만, 현저하게 탈인이 진행된다고는 생각하기 어렵다. 따라서, 용철 중의 C 농도가 1.0질량％ 이상이라도, 혼합분 상취 종료 이후의 시점에 있어서의 P 농도는 C 농도가 1.0질량％일 때의 P 농도보다 낮다고 생각된다.

또한, 실험에서는 높은 C 농도로서 C 농도가 0.3 내지 1.0질량％인 용강을 제조하는 것을 전제로 하고 있지만, 특히 C 농도가 0.8 내지 1.0질량％ 이상인 용강에서는 효과가 보다 현저해지기 때문에, 바람직하다.

한편, 비교예 9와 같이, 처리 후의 용강 중의 C 농도가 0.2질량％가 될 때까지 취련을 계속하면, 처리 후의 용강 중의 P 농도는 목표값에 도달하지 않았다. 처리 후의 용강 중의 C 농도를 0.2질량％까지 낮추면, 상취하고 있던 산소 가스에 의해 용철이 현저하게 산화되고, 혼합분을 상취하고 있었을 때에 생성된 고화 슬래그의 주위에 FeO 농도가 높은 용융 슬래그가 생성되고, 고화 슬래그의 용해 속도가 증가한다. 그리고, 고화 슬래그로부터 용출된 P₂O₅이 용강 중의 C에 의해 환원되어 복인이 발생한다. 그 결과, 처리 후의 용강 중의 P 농도가 0.025질량％가 되고, 목표값을 달성할 수 없었다고 생각된다.

실시예

이어서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 실시예에서의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이고, 본 발명은 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

(실시예)

용선 중의 Si 농도를 탈규 처리에 의해 0.05질량％까지 낮춘 용선을 상저취 전로에 장입하고, Fe₂O₃을 96질량％ 함유하는 철광석 6.3㎏/용선ton을 상치 첨가했다. 그리고, 유량이 2.5Nm³/min/용선ton인 O₂ 가스와 함께 CaO분과 Fe₂O₃분을 질량비로 4:1로 한 혼합분(혼합분 중의 CaO는 15㎏/용선ton)을, 혼합분 중의 CaO분의 상취 속도를 2.5㎏/min/용선ton으로 하여 상취하고, 혼합분의 상취를 종료한 후에도 동일 산소 유량으로 탈탄 취련했다. 혼합분의 상취 종료 시점에서의 용철 중의 C 농도는 3.1질량％였다. 또한, 처리 중에는 노저에 형성한 트위어로부터 CO₂ 가스를 0.1Nm³/min/용선ton 계속해서 불어 넣었다.

그 결과, 처리 후의 용강은 1670℃가 되고, 용강 중에 있어서, C 농도가 0.98질량％, P 농도가 0.015질량％가 되어, 목표가 되는 P 농도 0.020질량％ 이하를 달성했다.

(비교예)

용선 중의 Si 농도를 탈규 처리에 의해 0.05질량％까지 낮춘 용선을 상저취 전로에 장입하고, Fe₂O₃을 96질량％ 함유하는 철광석 8.3㎏/용선ton을 상치 첨가했다. 그리고, 유량이 2.5Nm³/min/용선ton인 O₂ 가스와 함께 CaO분과 Fe₂O₃분을 질량비로 4:1로 한 혼합분(혼합분 중의 CaO는 20㎏/용선ton)을, 혼합분 중 CaO분의 상취 속도를 1.5㎏/min/용선ton으로 하여 상취하고, 혼합분 상취 종료 후에도 동일 산소 유량으로 탈탄 취련했다. 혼합분의 상취 종료 시점에서의 용철 중의 C 농도는 2.2질량％였다. 또한, 처리 중에는 노저에 형성한 트위어로부터 CO₂ 가스를 0.1Nm³/min/용선ton 계속해서 불어 넣었다.

그 결과, 처리 후의 용강 중의 P 농도는 0.023질량％가 되어, 목표가 되는 P 농도 0.020질량％ 이하를 달성할 수 없었다.

본 발명에 따르면, 적은 슬래그양으로, P 농도가 0.09질량％ 이상인 용선으로부터 취련을 중단하지 않고, 높은 C 농도이고 또한 낮은 P 농도의 용강을 고능률로 제조할 수 있어, 산업상의 이용 가치가 크다.

Claims

상저취 전로로, Si 농도가 0.15질량％ 이하이고, 또한 P 농도가 0.09질량％ 이상인 용선을 장입하고, CaO분 및 Fe₂O₃분의 혼합분이며 CaO분과 Fe₂O₃분의 질량비가 9:1 내지 6:4이고, 또한 CaO, CaCO₃, FeO 및 Fe₂O₃의 합계가 95질량％ 이상인 혼합분을, 유량 1.5 내지 3.0Nm³/min/용선ton의 산소 가스와 함께 상취하고, 상취 중에 있어서, 상기 혼합분 중의 CaO분의 상취량을 10 내지 15㎏/용선ton으로 하고, 상기 CaO분의 공급 속도를 1.5 내지 3.0㎏/min/용선ton으로 하고, 용철 중의 C 농도가 2.5질량％ 이상인 동안에 상기 혼합분의 상취를 종료하도록 하고, 상기 혼합분의 상취가 종료된 후에도 상기 산소 가스의 상취를 계속하여 C 농도가 0.3질량％ 이상인 용강을 제조하는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.
제1항에 있어서, 상기 혼합분의 최대 입경을 0.15㎜ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상취 중에 있어서, 또한, CO 가스 또는 CO₂ 가스를 0.05 내지 0.3Nm³/min/용선ton 저취하는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법.