KR20190077754A - 저탄소 고망간강의 정련방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저탄소 고망간강의 정련방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소 고망간강의 정련방법은 강종을 선정하는 단계, 전로에 고철과 용선을 투입하는 단계, 산소를 공급하여 취련을 진행하는 단계, 취련된 용강을 래들로 출강하면서 고탄페로망간강을 포함하는 합금철을 투입하는 단계, 밥장에서 산소 농도에 따라 탈산제를 투입하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용강 내의 산소 농도를 낮추어 알루미늄의 투입량을 감소시킬 수 있다.

Description

저탄소 고망간강의 정련방법{Method for Refining Low Carbon and High Manganese Steel}
저탄소 고망간강의 정련방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용강의 품질을 향상시키고 용강 제조 원가를 낮출 수 있는 저탄소 고망간강의 정련방법에 관한 것이다.
일반적으로 탄소 함량이 0.04 내지 0.07 중량%인 강을 저탄소강으로 정의하고, 망간 함량이 1.0 중량% 이상인 강을 고망간강이라 정의한다.
제강 공정은 용선 예비처리 공정, 전로 정련 공정, 이차 정련 공정 및 연속주조 공정 순으로 진행된다.
고로에서 출선된 용선은 용선 예비처리 공정에서 탈황 작업을 하여 전로로 이송된다. 전로로 이송된 용선은 목표로 하는 강종에 따라서 고철과 용선을 넣고 상부에서 랜스(lance)를 이용하여 전로 내부에 산소를 공급하여 산화반응에 의해서 용선 중의 5대 불순물을 제거하는 전로 정련작업을 진행한다. 불순물이 제거된 용선을 용강이라 한다. 전로 정련작업 중에 설정된 합금철을 합금철 호퍼에 칭량하여 투입 준비를 한다. 전로 정련 작업이 종료되면 래들을 전로 하부로 이동하여 용강을 전로에서 래들로 이동시키는 출강 단계를 진행한다.
종래에는 저탄소강은 목표하는 탄소 농도가 0.04%~0.07%이상으로 전로 출강 중에 알루미늄을 투입하고 합금원소를 맞추기 위해 합금철을 투입한다.
고로에서 출선된 용선은 용선 예비처리 공정에서 탈황 작업을 하여 전로로 이송된다. 전로로 이송된 용선은 목표로 하는 강종에 따라서 고철과 용선을 넣고 상부에서 랜스(lance)를 이용하여 전로 내부에 산소를 공급하여 산화반응에 의해서 용선 중의 5대 불순물을 제거하는 전로 정련작업을 진행한다. 불순물이 제거된 용선을 용강이라 한다. 전로 정련작업 중에 설정된 합금철을 합금철 호퍼에 칭량하여 투입 준비를 한다. 전로 정련 작업이 종료되면 래들을 전로 하부로 이동하여 용강을 전로에서 래들로 이동시키는 출강 단계를 진행한다.
종래에는 저탄소강은 목표하는 탄소 농도가 0.04%~0.07%이상으로 전로 출강 중에 알루미늄을 투입하고 합금원소를 맞추기 위해 합금철을 투입한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1484947호 (2015.01.21. 공개)
본 발명은 저탄소 고망간강의 정련과정에서 용강 중의 용존 산소량을 감소하여 알루미늄 투입량을 절감하는 저탄소 고망간강의 정련방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소 고망간강의 정련방법은 강종을 선정하는 단계, 전로에 고철과 용선을 투입하는 단계, 산소를 공급하여 취련을 진행하는 단계, 취련된 용강을 래들로 출강하면서 고탄페로망간강을 포함하는 합금철을 투입하는 단계, 밥(BAP)장에서 산소 농도에 따라 탈산제를 투입하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 합금철의 투입은 상기 취련된 용강이 상기 래들의 1/3 지점까지 투입되었을 때 진행할 수 있다.
또한, 상기 강종을 선정하는 단계에서 강종은 탄소 함량의 목표가 중량%로 0.04 내지 0.07중량%이고, 망간 함량의 목표가 중량%로 1.0 내지 2.0중량%인 강종을 선정할 수 있다.
상기 탈산제가 투입되고 설정된 버블링 시간이 지나면 버블링 작업을 완료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 버블링 작업이 완료된 후, 탈가스를 진행하기 위한 진공탈가스 공정을 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 저탄소 고망간강 정련 방법에 따르면, 용강 중 용존 산소 농도를 감소시켜 대기 중의 질소가 용강 중으로 흡수되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 제품 품질 향상 및 탈산제인 알루미늄 투입량을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소 고망간강의 정련방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저탄소 고망간강 정련방법은 강종을 선정하는 단계(S100), 전로에 고철과 용선을 투입하는 단계(S200), 산소를 공급하여 취련을 진행하는 단계(S300), 취련된 용강을 래들로 출강하면서 고탄페로망간강을 포함하는 합금철을 투입하는 단계(S400), 밥(BAP: Bubbling, Al-wire feeding, Powder injection)장에서 산소 농도에 따라 탈산제를 투입하는 단계(S500)를 포함한다.
강종을 선정하는 단계(S100)에서 탄소 함량의 목표가 중량%로 0.04 내지 0.07 중량%이고, 망간 함량의 목표가 중량%로 1.0 내지 2.0 중량%인 강종을 선정할 수 있다. 일 예로, 아래의 [표 1]과 같은 성분의 강종을 선정할 수 있다.
성분 C Si Mn P S Cu T-Al S-Al N
상한 0.07 0.3 1.4 0.013 0.002 0.06 0.05 0.05 0.007
목표 0.06 0.25 1.35 - - - 0.035 0.035 -
하한 0.05 0.2 1.3 0 0 0 0.02 0.02 0
또한, 합금철을 성분 목표에 맞게 설정할 수 있다. 합금철은 아래의 [식 1]과, [표 2]를 이용하여 선정할 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
번호 합금철 함유율(%)
C Mn Si
1 Fe-Mn(HC) 6.7 74.5
3 Si-Mn(HC) 2.08 71.5 16.7
4 Mn-Metal 98.4
5 Fe-Si(HC) 0.13 75.7
본 발명의 일 실시예에 따르면, [식 1]과 [표 2]에 의해 고탄페로망간(Fe-Mn(HC)) 1900kg, 실리망간(Si-Mn(HC)) 2100kg, 페로실리콘(Fe-Si(HC)) 400kg, 메탈망간(Mn-Metal) 550kg이 설정될 수 있다.
전로에 고철과 용선을 투입한다(S200).
산소를 공급하여 취련을 진행한다(S300). 이 단계에서 랜스를 하부로 내려 산소를 공급한다. 취련 단계에서 상술한 합금철을 칭량할 수 있다. 전로에 공급하는 용선 중의 황은 20ppm 이하일 수 있다. 용강 중의 탄소 함량이 0.02 내지 0.04 중량%, 망간 함량이 0.1 중량% 이상, 인 함량이 0.005 내지 0.01중량%가 되면 정련을 종료할 수 있다.
취련된 용강을 래들로 출강하면서 고탄페로망간강을 포함하는 합금철을 투입한다(S400). 정련이 종료되면 전로 하부에 래들을 위치시키고 정련된 용강을 전로에서 래들로 옮기기 위하여 전로를 경동한다. 취련된 용강이 래들의 1/3 지점까지 투입되었을 때 합금철을 투입할 수 있다. 전로에서 정련된 용강에는 400 내지 600ppm의 산소가 포함되어 있다. 출장 중에 투입되는 합금철 내에 고탄페로망간강이 포함되어 있기 때문에 탄소와 용철 중의 산소가 반응하여 일산화탄소가 발생하여 용강 중의 산소 농도가 감소한다. 이에 따라 100ppm 이상의 용존 산소가 감소하게 되며, 대기 중의 질소가 용강과 반응하는 것을 저감시킬 수 있다. 이에 따라, 용강 중의 질소 함량이 상승하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 합금철을 투입하는 단계에서 슬라그 개질제를 추가로 투입할 수 있다.
전로에서 슬라그가 나오면 전로를 정립하고 출강 작업을 완료한다.
출강 작업이 완료되면, 래들을 밥(BAP)장으로 이동시킨다. 보다 구체적으로, 래들을 밥(BAP)장의 버블링 스탠드로 이동시킨다. 밥(BAP: Bubbling, Al-wire feeding, Powder injection)의 약자로서 2차 정련의 한 공정이다. 밥장은 버블링(Bubbling)에 의한 성분 및 온도 보정, Ca-Si(CaO계 flux) 취입에 의한 탈류 개재물의 구상화를 진행하는 공정이다.
래들이 버블링 스탠드에 도착하면 하부에서는 바텀버블링(bottom bubbling)을 실시하고, 상부에서는 탑버블링(top bubbling)을 진행할 수 있다. 이와 함께 측온기가 래들 내부로 내려간다. 측온기에는 프로브가 설치되며, 프로브는 용강의 온도, 산소 농도, 샘플링을 실시할 수 있다.
측정된 산소 농도에 따라 밥(BAP) 장에서 탈산제를 투입한다(S500). 이 때 용강의 교반을 위해서 가능한 최대의 유량을 공급할 필요가 있다. 교반은 탈산제가 투입되고 성분이 안정되기 위하여 5 내지 7분 사이에서 진행될 수 있다. 교반이 5분 미만으로 진행되는 경우에는 성분이 불균일할 수 있으며, 교반이 7분을 초과하여 진행되는 경우에는 용강의 온도가 떨어질 수 있다.
탈산제가 투입되고 설정된 버블링 시간이 지나면 버블링 작업을 완료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
버블링 작업이 완료된 후, 탈가스를 진행하기 위한 진공탈가스 공정을 진행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때 용강 성분을 미세 조정하고, 탈가스 작업을 완료하고 래들을 연주로 이송하여 슬라브를 제조한다.
이하, 본 발명의 실시예들을 통하여 본 발명을 설명한다. 아래의 [표 3]은 투입되는 전로에서 투입되는 합금철의 양, 밥장에서 투입되는 알루미늄과 이에 따른 산소 농도를 도시한 표이다.
전로종점산소(ppm) 전로투입 합금철(Kg) 밥장 질소(ppm)
Fe-Mn(HC) Fe-Mn(MC) Si-Mn(HC) Mn-Metal Fe-Si(HC) Al 밥장산소(kg) Al(Kg)
비교예1 450 - 1900 2100 550 400 450 - - 43
비교예2 425 - 1900 2100 550 400 445 - - 41
비교예3 550 - 1900 2100 550 400 530 - - 48
실시예1 400 1900 - 2100 550 400 - 250 230 23
실시예2 535 1900 - 2100 550 400 - 391 358 26
실시예3 426 1900 - 2100 550 400 - 271 251 21
[표 3]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예의 경우 합금철로 중탄페로망간강 대신 고탄페로망간강을 사용했으며, 이에 따라 밥장에서의 산소 농도가 전로 종점 산소에 비해 떨어진 것을 확인할 수 있다. 실시예 1의 경우 전로 종점에서의 산소 농도가 400ppm이며, 밥장에서는 고탄페로망간의 탄소와 산소의 반응으로 인하여 용강 중의 산소 농도가 250ppm 인 것을 확인할 수 있다. 실시예 2의 경우 전로 종점에서의 산소 농도가 535ppm이며, 밥장에서의 산소 농도가 391ppm인 것을 확인할 수 있다. 또한 실시예 3의 경우 전로 종점에서의 산소 농도가 426ppm이며, 밥장에서의 산소 농도가 271ppm인 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 용존 산소 농도가 감소하기 때문에 투입되는 알루미늄 양 또한 비교예들에 대비하여 감소한 것을 확인할 수 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 저탄소 고망간강의 정련방법에 있어서,
    강종을 선정하는 단계;
    전로에 고철과 용선을 투입하는 단계;
    산소를 공급하여 취련을 진행하는 단계;
    취련된 용강을 래들로 출강하면서 고탄페로망간강을 포함하는 합금철을 투입하는 단계;
    밥(BAP)장에서 산소 농도에 따라 탈산제를 투입하는 단계;
    를 포함하는 저탄소 고망간강의 정련방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 합금철의 투입은 상기 취련된 용강이 상기 래들의 1/3 지점까지 투입되었을 때 진행하는 저탄소 고망간강의 정련방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강종을 선정하는 단계에서 강종은 탄소 함량의 목표가 중량%로 0.04 내지 0.07중량%이고, 망간 함량의 목표가 중량%로 1.0 내지 2.0중량%인 강종을 선정하는 저탄소 고망간강의 정련방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탈산제가 투입되고 설정된 버블링 시간이 지나면 버블링 작업을 완료하는 단계를 더 포함하는 저탄소 고망간강의 정련방법.
  5. 제1항에 있어서,
    버블링 작업이 완료된 후, 탈가스를 진행하기 위한 진공탈가스 공정을 진행하는 단계를 더 포함하는 저탄소 고망간강의 정련방법.
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