KR20190076164A - 청정강 제조방법 - Google Patents

Abstract

청정강의 제조방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 청정강 제조방법은, (a) 전기로에서 용강을 생산하는 단계; (b) 상기 용강을 래들로 출강하는 과정에서 알루미늄(Al)을 투입하여 상기 용강을 탈산하는 단계; (c) 상기 래들에서 정련을 통해 상기 용강 성분의 함량을 조정하는 단계; (d) 상기 용강에 황(S)을 투입하여 상기 용강 내 개재물을 변환하는 단계; 및 (e) 진공 탈가스 공정(RH)을 수행하여 상기 변환된 개재물을 제거하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.

Description

청정강 제조방법{METHODS FOR MANUFACTURING CLEAN STEEL}

본 발명은 청정강 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용강의 청정도를 향상시키는 청정강 제조방법에 관한 것이다.

자동차용 특수강은 다른 용도의 강재와 비교하여 보다 높은 수준의 청정도가 요구될 수 있다. 이러한 요구에 대응하기 위하여, 자동차용 특수강의 제강 단계에서 형성되는 유해한 개재물의 수를 감소시킬 필요가 있다. 예를 들어, 자동차 구동 부품 중 구동 샤프트(drive shaft)에 사용되는 자동차용 특수강에서, 대표적인 유해 개재물로서는 MgO - Al₂O₃로 이루어지는 스피넬 구조의 고융점 개재물이 있다. 개재물의 종류 및 개수는 주로 슬래그 조성에 의해 결정될 수 있으므로, 유해 개재물의 수를 줄이기 위해서는 슬래그의 조성 제어가 필요할 수 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0215105호(1999. 08. 16, 고청정강의 제조방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 일 실시예는, 진공 탈가스 공정(RH)에서의 개재물 제거를 최대화함으로써 용강 청정도를 향상시킬 수 있는 청정강 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 청정강 제조방법은, (a) 전기로에서 용강을 생산하는 단계; (b) 상기 용강을 래들로 출강하는 과정에서 알루미늄(Al)을 투입하여 상기 용강을 탈산하는 단계; (c) 상기 래들에서 정련을 통해 상기 용강 성분의 함량을 조정하는 단계; (d) 상기 용강에 황(S)을 투입하여 상기 용강 내 개재물을 변환하는 단계; 및 (e) 진공 탈가스 공정(RH)을 수행하여 상기 변환된 개재물을 제거하는 단계; 를 포함한다.

한 구체예에서 (d) 단계에 의해, CaO-Al₂O₃ 개재물이 MgO-Al₂O₃-CaS계 개재물로 변환될 수 있다.

한 구체예에서 상기 황(S)은 와이어(S-wire)의 형태로 투입될 수 있다.

한 구체예에서 (e) 단계 이후, 상기 용강을 연속 주조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 청정강 제조방법을 통해 알루미늄 탈산 황(S) 첨가강에서 진공 탈가스 공정에서의 개재물 제거를 최대화함으로써 용강 청정도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 청정강 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 청정강 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

알루미늄 탈산강은 용강 내 고융점 Al₂O₃ 개재물을 형성하기 때문에 노즐 막힘을 유발하며, 대형 개재물을 형성할 경우 표면 결함 및 크랙의 시발점이 된다.

도 1은 종래의 청정강 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 청정강 제조방법은 전기로에서 용강을 생산하는 단계(S110), 상기 용강을 래들로 출강하는 과정에서 알루미늄(Al)을 투입하여 상기 용강을 탈산하는 단계(S120), 상기 래들에서 정련을 통해 상기 용강 성분의 함량을 조정하는 단계(S130), 진공 탈가스 공정(RH)을 수행하는 단계(S140), 상기 진공 탈가스 공정을 거친 상기 용강에 황(S)을 투입하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.

종래의 경우, 용강의 청정도를 향상하기 위하여 슬래그 염기도(CaO/Al₂O₃)비율을 약 1.5~2.1로 제어함으로써 용강 내 Al₂O₃ 개재물을 제거할 수 있다. 그러나, 염기도 1.5~2.1의 조건에서는 황(S) 첨가시 탈황반응에 의하여 황(S)의 실수율이 매우 감소하게 되므로 진공 탈가스 공정(RH) 처리 후 황(S)을 투입하는 것이 일반적이다. 그러나 황(S) 첨가 시, 발생하는 탈황반응에 의하여 재산화가 일부 발생하며 이때 생성되는 CaS계 개재물은 청정도 품질을 저하시킨다.

또한, 일반적으로 진공 탈가스 공정(RH) 처리 전에 생성된 개재물은 슬래그에서 픽업된 칼슘(Ca)에 의해서 CaO-Al₂O₃ 계 개재물을 형성하며, 상기 생성된 개재물은 진공 탈가스 공정(RH) 처리시 상승관쪽 아르곤(Ar) 환류 가스에 의해 포집되어 제거된다. 이때, 발명자는 개재물의 조성에 따라 아르곤(Ar)과의 접촉각 차이가 발생하는 것과, Al₂O₃ 혹은 MgO-Al₂O₃ 고융점 개재물이 CaO-Al₂O₃ 저융점 개재물보다 아르곤(Ar) 환류 가스에 의하여 더 빠르게 제거되는 것을 발견하였다.

이로부터, 발명자는 진공 탈가스 공정(RH) 처리 전에 고융점 개재물을 형성함으로써 용강 청정도를 향상시킬 수 있었다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 청정강 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 일 실시 예에 있어서, 청정강 제조방법은 용강 생산 단계(S210), 용강 출강 및 탈산 단계(S220), 정련 및 성분 함량 조정 단계(S230), 황(S) 투입단계(S240), 진공 탈가스 처리 단계(S250)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 용강 생산 단계(S210)는 전기로에서 용강을 생산하는 단계이다.

용강 출강 및 탈산 단계(S220)는 상기 용강을 래들로 출강하는 과정에서 알루미늄(Al)을 투입하여 상기 용강을 탈산하는 단계이다. 상기 알루미늄(Al)은 용강내에 다량 함유된 산소성분을 제거하기 위한 탈산제의 역할 또는 용강 성분의 함량 조정을 위해 투입될 수 있다.

정련 및 성분 함량 조정 단계(S230)는 상기 래들에서 정련을 통해 상기 용강 성분의 함량을 조정하는 단계이다. 상기 용강 성분의 함량을 조정할 때에는 용강 성분 중 황(S)을 제외한 나머지 성분 함량을 조정할 수 있다. 황(S)을 제외한 나머지 성분 함량을 조정하는 이유는 상기 정련 및 성분함량 조정 단계에서 황(S) 첨가시 첨가된 황(S)이 슬래그와 반응하여 투입된 황(S)의 실수율이 감소할 수 있기 때문이다.

황(S) 투입단계(S240)는 상기 용강에 황(S)을 투입하여 상기 용강 내 개재물을 변환하는 단계이다. 적정 수준의 황(S)은 진공 탈가스 처리 직전에 첨가함으로써, 진공 탈가스 처리 전 개재물 조성을 고융점화 시킬 수 있으며, 이로부터 진공 탈가스처리시 개재물 제거 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 황(S) 투입단계(S240)에 의해, CaO-Al₂O₃ 개재물이 MgO-Al₂O₃-CaS계 개재물로 변환될 수 있다. CaO-Al₂O₃ 개재물은 저융점 개재물이며, 변환된 MgO-Al₂O₃-CaS계 개재물은 고융점 개재물이다.

진공 탈가스 처리 단계(S250)는 진공 탈가스 공정(RH)을 수행하여 상기 변환된 개재물을 제거하는 단계이다. 상기 변환된 개재물은 진공 탈가스 공정(RH) 처리시 상승관쪽 아르곤(Ar) 환류 가스에 의해 포집되어 제거될 수 있다.

또한, 상기 진공 탈가스 처리 단계 이후, 상기 용강을 연속 주조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 청정강 제조방법을 통해 알루미늄 탈산 황(S) 첨가강에서 진공 탈가스 공정에서의 개재물 제거를 최대화함으로써 용강 청정도를 향상시킬 수 있다.

실시예 및 비교예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

실시예 1 내지 3은 본 발명의 청정강 제조방법에 따라, 전기로에서 용강을 생산하여 상기 용강을 래들로 출강하는 과정에서 알루미늄(Al)을 투입하여 상기 용강을 탈산한 후, 상기 래들에서 정련을 통해 상기 용강 성분의 함량을 조정하는 단계를 거쳐, 상기 용강에 황 와이어(S-wire)을 투입하여 상기 용강 내 개재물을 변환하고 진공 탈가스 공정(RH)을 수행하였다.

비교예 1 내지 3은 전기로에서 용강을 생산하여 상기 용강을 래들로 출강하는 과정에서 알루미늄(Al)을 투입하여 상기 용강을 탈산한 후, 상기 래들에서 정련을 통해 상기 용강 성분의 함량을 조정하는 단계를 거쳐, 진공 탈가스 공정(RH)을 수행하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예에 의해 제조된 단계별 용강의 개재물 개수를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	래들정련(LF) 개재물 개수 (100mm2 면적당 개재물 개수)	RH 처리후 개재물 개수 (100mm2 면적당 개재물 개수)	개재물 제거비율 (%)
실시예1	744	148	80.1
실시예2	988	291	70.5
실시예3	1025	338	67
비교예1	673	473	29.7
비교예2	873	590	32.4
비교예3	1338	892	33.3

표 1을 참조하면, 상기 실시예 1 내지 3의 용강의 개재물 제거 비율은 평균 73%인 것으로 나타났으며, 상기 비교예 1 내지 3의 용강의 개재물 제거 비율은 32%인 것을 확인 할 수 있다. 이로부터, 황 와이어(S-wire) 투입시, 개재물 제거효율이 향상되는 것을 확인할 수 있다.

Claims (4)

1. (a) 전기로에서 용강을 생산하는 단계;
   (b) 상기 용강을 래들로 출강하는 과정에서 알루미늄(Al)을 투입하여 상기 용강을 탈산하는 단계;
   (c) 상기 래들에서 정련을 통해 상기 용강 성분의 함량을 조정하는 단계;
   (d) 상기 용강에 황(S)을 투입하여 상기 용강 내 개재물을 변환하는 단계; 및
   (e) 진공 탈가스 공정(RH)을 수행하여 상기 변환된 개재물을 제거하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 청정강 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   (d) 단계에 의해, CaO-Al₂O₃ 개재물이 MgO-Al₂O₃-CaS계 개재물로 변환되는 것을 특징으로 하는 청정강 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 황은 와이어(S-wire)의 형태로 투입되는 것을 특징으로 하는 청정강 제조방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   (e) 단계 이후, 상기 용강을 연속 주조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청정강 제조방법.
   
   
   

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