KR20200065998A - 고질소 스테인리스강의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서는 고질소 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다. 개시되는 제조방법의 일 실시예에 따르면 용강에 산소를 취련하는 탈탄 단계, 상기 탈탄된 용강 중 산소를 제거하는 탈산 단계 및 상기 탈산된 용강 중 잔류 산소가 환원되도록 하는 환원성 기체와 질소 기체를 포함하는 혼합 기체를 취입하는 가질 단계를 포함한다.

Description

고질소 스테인리스강의 제조방법 {Manufacturing method of high nitrogen stainless steel}
본 발명은 고질소 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다.
고질소 스테인리스강을 제조하기 위하여 제강 중 질소를 주입하는 방법은 용강 내로 질소 기체를 직접 주입하는 방법, 질화물을 투입하는 방법, 질소 가압 설비를 이용하는 방법 등이 있다.
질화물을 투입하는 방법은 불순 성분을 다량 포함하고 있어, 이를 제어하기 위한 공정이 복잡해진다. 질소 가압 설비를 이용하는 방법은 설비 구축의 비용이 높아 고질소강만을 전문적으로 생산하지 않는 설비에는 적용하기 어려운 한계가 있다.
이에 비해 비교적 간단한 용강 내로 질소 기체를 직접 주입하는 방법은 다음과 같은 순서로 이루어진다. 탈탄 단계, 탈산 단계, 가질 단계, 용강 중 질소의 함량을 분석하는 단계, 질소가 목표 함량인지 분석한 뒤 목표 함량 미만이면 질소를 재취입하고, 목표 함량에 도달하면 주조를 시작하는 단계 순으로 이루어진다.
용강 내로 질소 기체를 직접 주입하는 방법은 다른 방법에 비하여 간단한 장점이 있으나, 탈산 단계로 완전히 제거되지 않은 산소로 인하여 질소의 용해 실수율이 40~60%로 낮고, 용해량의 편차가 큰 단점이 있다. 또한, 이로 인하여 용강 중 질소의 용해량을 정확하게 예측할 수 없어 용강 중 질소의 함량을 분석해야 할 필요가 있어 공정 시간이 길어지는 단점이 있다.
따라서, 현재에는 고질소 스테인리스강을 제조하는 방법에 있어서 간단하면서도 효과적으로 용강 내에 질소를 주입할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
한국 특허공개공보 제10-2012-0144736호 (2012년12월12일 공개)
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 종래 방법 대비 간단한 공정으로 용강 내에 효과적으로 질소를 주입할 수 있는 고질소 스테인리스강의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 고질소 스테인리스강의 제조방법은 용강에 산소를 취련하는 탈탄 단계, 상기 탈탄된 용강 중 산소를 제거하는 탈산 단계 및 상기 탈산된 용강 중 잔류 산소를 환원하는 환원성 기체와 질소 기체를 포함하는 혼합 기체를 취입하는 가질 단계를 포함한다.
또한, 상기 혼합 기체는 환원성 기체를 0.1~5% 포함할 수 있다.
또한, 상기 환원성 기체는 수소 기체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 혼합 기체는 수소 기체를 0.1~5% 포함할 수 있다.
또한, 상기 가질 단계는 상기 가질 단계로 형성된 배출 기체 중 수증기 함량이 12%에 도달하면, 상기 수소 기체의 취입을 중단하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 예에 따른 고질소 스테인리스강의 제조방법은 용강에 산소를 취련하는 탈탄 단계 및 상기 탈탄된 용강 중 잔류 산소를 환원하는 환원성 기체와 질소 기체를 포함하는 혼합 기체를 취입하는 가질 단계를 포함한다.
또한, 상기 혼합 기체는 환원성 기체를 0.1~5% 포함할 수 있다.
또한, 상기 환원성 기체는 수소 기체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 혼합 기체는 수소 기체를 0.1~5% 포함할 수 있다.
또한, 상기 가질 단계는 상기 가질 단계로 형성된 배출 기체 중 수증기 함량이 12%에 도달하면, 상기 수소 기체의 취입을 중단하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명은 기체 상태의 질소를 용강 중에 주입함에 있어 종래 방법 대비 간단한 공정으로 용강 내에 효과적으로 질소를 주입할 수 있는 고질소 스테인리스강의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 스테인리스 용강의 제강 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 예에 따른 스테인리스 용강의 제강 순서도이다.
도 3은 본 발명에 의한 스테인리스 용강의 가질 단계로 형성된 배출 기체 중 수증기 함량의 변화도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술사상이 이하에서 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 가령, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
종래의 용강 내로 질소 기체를 직접 주입하는 방법은 질화물을 첨가하는 방법이나 질소 가압 설비를 이용하는 방법에 비하여 간단한 장점이 있으나, 탈산 단계를 거치더라도 탈탄 단계에서 생성된 크롬 산화물들이 전로 내부에 불규칙적으로 존재하여 조업 중 용강으로 지속적으로 산소를 공급하며, 탈산 단계 후에도 미처 제거되지 않고 잔류하는 산소가 존재한다. 스테인리스 용강 중 산소는 순수 용강에서와 마찬가지로 용강의 내부에 존재하기 보다 용강의 표면에 위치하여 안정해지는 계면 활성화 특성을 가지고 있다.
따라서, 탈산 단계를 거쳐 평균 용존 산소 함량이 낮아진 용강 속에서도 표면에는 잔류 산소의 대부분이 밀집함에 따라, 질소 기체의 용해를 방해하므로 질소의 용해 실수율이 40~60%로 낮고, 용해량의 편차가 큰 단점이 있다. 또한, 이로 인하여 가질 시에 용강 중 질소의 용해량을 정확하게 예측할 수 없으므로, 용강 중 질소의 함량을 분석하는 단계 및 질소가 목표 함량인지 분석하는 단계가 추가적으로 필요하여 공정 시간이 길어지는 단점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 종래 방법 대비 간단한 공정으로 용강 내에 질소의 용해 실수율을 높일 수 있는 고질소 스테인리스강의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 예에 따른 제조방법은 용강에 산소를 취련하는 탈탄 단계(S110), 상기 탈탄된 용강 중 산소를 제거하는 탈산 단계(S120), 상기 탈산된 용강에 환원성 기체와 질소 기체를 포함하는 혼합 기체를 취입하는 가질 단계(S130)를 포함한다.
탈탄 단계(S110)
탈탄 단계(S110)는 용강에 산소를 취련하는 단계이며, 해당 단계에서 용강 중 탄소는 취련된 산소와 반응하여 하기 반응식 1과 같이 일산화탄소(CO) 기체 상태로 제거된다. 이때, 상기 산소의 농도가 높을수록 탈탄 반응 속도는 빨라지며, 용강 중 잔류하는 탄소 농도는 낮아지게 된다.
[반응식 1]
[C] + [O] → CO(g)
본 발명에서 탈탄 단계(S110)는 용강 중 탄소를 제거하는 것을 전제로 통상의 기술자가 사전에 공지된 탈탄 방법을 적절하게 변경하여 구성할 수 있다.
탈산 단계(S120)
용강 중에 산소가 존재하게 되면 이들 산소는 용강의 응고과정에서 기포 또는 산화물을 생성하여 제품의 품질을 떨어뜨리는 원인으로 작용하므로, 탈산 단계(S120)에서 용강 중 산소의 양을 일정량 이하로 감소시킨다. 본 발명에서 탈산 단계(S120)는 용강 중 산소를 제거하는 것을 전제로 통상의 기술자가 사전에 공지된 탈산 방법을 적절하게 변경하여 구성할 수 있다.
그러나, 탈산 단계(S120)를 거치더라도 상술한 바와 같이 잔류 산소가 존재하며, 상기 산소는 용강의 표면에 위치하여 안정해지는 계면 활성화 특성을 가지고 있으므로, 표면에 대부분 밀집하여 가질 단계(S130)에서의 질소 기체의 용해를 방해한다. 이로 인하여 가질 단계(S130)에서 질소의 용해 실수율이 낮아지며, 이에 따라 질소 기체의 용해 편차량이 커진 결과로 가질 단계(S130)에서 취입한 질소가 어느 정도의 양이 용강에 용해되는지 정확하게 예측할 수 없는 문제가 생긴다.
가질 단계(S130)
이에 따라, 본 발명에서 가질 단계(S130)는 용강 중 질소 기체와 잔류 산소를 제거하기 위한 환원성 기체를 포함하는 혼합 기체를 취입하여 용강의 표면에 잔류하는 산소를 제거하여 질소의 용해 실수율을 높일 수 있다.
본 발명에서 환원성 기체는 수소 기체이거나 수소 기체에 질소 기체, 불활성 기체, 이산화탄소 그리고 수증기 중의 하나 이상의 기체를 포함할 수 있다. 환원성 기체 중 수소 기체를 용강에 취입하면 이하의 반응식 2와 같이 용강의 표면에 잔류하는 산소를 제거하여 질소의 용해 실수율을 높일 수 있다.
[반응식 2]
H2(g) + 1/2N2(g) + [O] → H2O(g) + [N]
반응식 2에 따르면, 수소 기체는 용강 중 산소를 수증기로 변화시키고, 질소 기체는 산소가 없어진 용강 표면에서 쉽게 용해된다. 이에 따라 취입한 질소의 용해 실수율을 높일 수 있으므로, 본 발명은 종래와는 달리 취입한 질소 기체의 양에 따라 용강 중 용해되는 질소의 함량을 정확하게 예상할 수 있다.
따라서, 본 발명은 용강 중 질소의 함량을 분석하는 단계, 질소가 목표 함량인지 분석하는 단계 및 목표 함량 미달인 경우 질소 기체를 재취입하는 공정 등을 생략할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면 혼합 기체는 환원성 기체를 0.1~5%로 포함한다. 환원성 기체를 0.1% 미만으로 취입하는 경우에는 산소를 충분히 제거할 수 없으며, 5%를 초과하여 취입하는 경우에는 환원성 기체가 용강 중 잔류 산소를 제거함에 따라 질소의 용해 실수율이 증가하는 효과가 포화된다. 산소를 충분히 제거하면서도 질소의 용해 실수율이 증가하는 효과를 고려하여, 바람직하게는 혼합 기체는 환원성 기체를 3%로 포함할 수 있다.
다만, 환원성 기체로서 수소 기체는 계속 취입하면 설비 내 잔류하여 폭발 사고의 원인이 될 수 있으며, 일정 수준으로 취입하면 용강 중 산소를 제거하는 효과가 포화되므로, 적절히 조절하여 취입할 필요성이 있다.
본 발명의 일 예에 따르면 수소 기체는 용강에 취입하는 환원성 기체 및 질소 기체를 포함하는 혼합 기체 대비 0.1~5% 포함된다. 수소 기체를 0.1% 미만으로 취입하는 경우에는 용강 중 산소를 충분히 제거할 수 없으며, 5%를 초과하여 취입하는 경우에는 수소 기체가 용강 중 산소를 제거함에 따라 질소의 용해 실수율이 증가하는 효과가 포화되며, 설비 내 잔류하는 수소 기체가 폭발하는 사고가 발생할 수 있다. 산소를 충분히 제거하면서도 질소의 용해 실수율이 증가하는 효과 및 수소 기체의 폭발하는 사고의 가능성 등을 고려하여, 바람직하게는 혼합 기체는 수소 기체를 3%로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 예에 따르면 수소 기체는 가질 단계(S130)로 형성되어 배출되는 기체 중 수증기 함량이 일정 수준에 도달하면 취입을 중단할 수 있다. 예를 들어 도 3을 참조하면 수소 기체의 취입을 수증기 함량이 12%일 때 중단하여도 일정 시간 동안 수증기가 검출되면서 용강 중 산소가 제거되므로, 수소 기체의 취입을 배출되는 수증기 함량에 따라 중단함으로써 질소의 용해 실수율을 떨어뜨리지 않으면서도 잔류 수소 기체로 인한 사고를 예방할 수 있다.
만약 수소 기체의 취입을 중단하지 않고 수증기 함량 12%를 초과하여 계속 취입하는 경우 로(爐) 내부의 불필요한 위치 및 제강 설비 어딘가의 곡류부에 잔류하는 수소 기체가 폭발하여 설비 사고의 원인이 될 수 있다. 반면, 수증기 함량 12% 미만일 때 수소 기체의 취입을 중단하면 용강 중 산소를 충분히 제거하지 못하여 질소의 용해 실수율이 오히려 감소할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 제조방법은 상술한 바와 같이 환원성 기체를 질소 기체와 혼합하여 취입한 결과로 제강 조업 공정을 종래 대비 단순화할 수 있으며, 질소를 효과적으로 주입할 수 있게 된다.
도 2를 참조하면 본 발명의 다른 일 예에 따른 제조방법은 용강에 산소를 취련하는 탈탄 단계(S210), 별도의 탈산 단계 없이 상기 탈탄된 용강에 환원성 기체와 질소 기체를 포함하는 혼합 기체를 취입하는 가질 단계(S220)를 포함한다. 이하에서 서술하는 내용 외 도 2에 관한 설명은 도 1에서의 설명과 중복되므로 그에 대한 내용은 생략한다.
도 1과는 달리 도 2의 경우는 탈탄 단계(S210)에서의 산소 취입량이 적정하여 용강 중 산소의 함량이 일정 함량 이하이면, 탈탄된 용강에 환원성 기체와 질소를 취입하는 가질 단계(S220)로 용강 중 산소를 제거하면서도 효과적으로 질소 기체를 용강에 주입하여 공정을 더욱 단순화 할 수 있다.
도 2에서도 도 1에서의 설명과 같이 수소 기체는 용강 중 산소를 수증기로 변화시키고, 질소 기체는 산소가 없어진 용강 표면에서 쉽게 용해된다. 이에 따라 취입한 질소의 용해 실수율을 높일 수 있으므로, 본 발명은 종래와는 달리 취입한 질소 기체의 양에 따라 용강 중 용해되는 질소의 함량을 정확하게 예상할 수 있다.
따라서, 본 발명은 용강 중 질소의 함량을 분석하는 단계, 질소가 목표 함량인지 분석하는 단계 및 목표 함량 미달인 경우 질소 기체를 재취입하는 공정 등을 생략할 수 있다.
본 발명의 다른 일 예에 따른 제조방법은 상술한 바와 같이 환원성 기체를 질소 기체와 혼합하여 취입한 결과로 제강 조업 공정을 종래 대비 단순화할 수 있으며, 질소를 효과적으로 주입할 수 있게 된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
{실시예}
이하의 실시예에서는 본 발명의 가질 단계에서 취입하는 환원성 기체와 질소 기체가 혼합된 혼합 기체 중 수소의 함량(%)을 달리하여 각 발명예 및 비교예의 질소의 용해반응 겉보기 속도상수 k 및 질소 재취업 작업 비율을 측정하였다. 단, 상기 가질 단계는 약 1600℃ 온도 하에서 실시하였다.
표 1은 각 발명예 및 비교예에서 환원성 기체와 질소 기체를 혼합하여 취입한 혼합 기체 중 수소의 함량(%)에 따른 질소의 용해반응 겉보기 속도상수 k의 변화를 나타내는 표이다. 이하에서, 상기 혼합 기체 중 수소의 함량(%)은 편의상 수소 함량(%), 질소의 용해반응 겉보기 속도상수 k는 편의상 속도상수 k로 약칭한다.
표 2는 표 1의 수소 함량에 따른 질소 재취입 작업 비율을 나타낸 표이다.
표 2에서 재취입 작업은 용강 중 질소 함량 1000ppm을 목표로 하여, 혼합 기체를 취입하였을 때 목표 질소 함량 1000ppm을 충족하지 못한 경우 실시하였으며, 질소 재취입 작업 비율은 이를 기준으로 하여 질소 재취입 작업 횟수를 전체 취입 작업 횟수로 나누어 백분율(%)로 계산하였다.
구분 혼합 기체 중 수소의 함량
(%)		 질소의 용해반응
겉보기
속도상수 k
(105 mol/cm2·s·atm)
비교예 0 1.04
발명예 1 0.09 2.9
발명예 2 0.47 5.6
발명예 3 1.08 7.2
발명예 4 2.94 8.6
발명예 5 5.01 8.9
구분 혼합 기체 중 수소의 함량
(%)		 질소 재취입
작업 비율
(%)
비교예 0 78.2
발명예 1 0.09 7.1
발명예 2 0.47 2.1
발명예 3 1.08 1.1
발명예 4 2.94 0.9
발명예 5 5.01 1.9
이하에서는 표를 참조하여 각 발명예 및 비교예를 비교하여 평가한다.표 1에 따르면 수소 기체를 따로 취입하지 않은 비교예의 질소 용해반응 속도에 비하여, 혼합 기체 중 수소의 함량이 0.09%인 발명예 1의 질소 용해반응 속도는 약 3배 빨라졌음을 알 수 있다. 질소 용해반응 속도는 표 1을 참조하면 수소의 함량이 증가하면 할수록 빨라지며, 비교예에 비하여 대략 3~9배 빨라졌음을 알 수 있다.
다만, 표 1의 질소 용해반응 속도를 참조하면, 수소 함량이 증가할수록 용해반응 속도의 증가 폭은 감소하여 수소 함량 5% 이상일 때는 거의 포화됨을 알 수 있다. 또한, 5%를 초과하여 취입하는 경우 설비 내 잔류하는 수소 기체가 폭발하는 사고가 발생할 수 있으므로, 본 발명에서와 같이 수소 기체는 용강에 취입하는 혼합 기체 대비 0.1~5% 함유되도록 제어하는 것이 바람직하다.
표 2에 따르면 수소 기체를 따로 취입하지 않은 비교예는 목표 질소 함량 1000ppm을 달성하지 못하여 전체 조업 횟수의 78.2%가 재취입 작업을 실시하여야 했으나, 본 발명에 따른 발명예 2~5에서는 0.9~7.1%와 같이 극히 적은 횟수의 재취입 작업이 이루어 졌음을 알 수 있다. 또한, 표 2를 참조하면 발명예 2~5에서 혼합 기체 중 수소의 함량이 높을수록 질소 재취입 작업 비율이 낮아졌으며, 특히 수소의 함량이 약 3%에 가까운 발명예 4일 경우 재취입 작업 비율이 0.9%에서 가장 낮았다.
표 1 및 2의 발명예 2~5는 질소의 용해속도가 빠르며, 재취입 작업 비율이 낮다. 이로부터 본 발명에 따른 제조방법은 질소의 용해 실수율을 증대시켜, 질소의 용해량 편차를 낮추므로 취입한 질소 기체의 양에 따라 용강 중 용해되는 질소의 함량을 예측 가능함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 질소의 함량을 분석하는 단계, 질소가 목표 함량인지 분석하는 단계 및 목표 함량 미달인 경우 질소 기체를 재취입하는 작업 등을 생략하더라도 목표 질소 함량을 맞추기 위한 질소 기체의 취입량을 조절할 수 있으므로, 도 1, 2에 나타낸 순서도대로 작업을 진행할 수 있음을 알 수 있다.
다만, 수소 기체는 계속 취입하면 설비 내 잔류하여 폭발 사고의 원인이 될 수 있으며, 일정 수준으로 취입하면 용강 중 산소를 제거하는 효과가 포화되므로, 적절히 조절하여 취입할 필요성이 있다.
이하의 표 3은 가질 단계로 형성되어 배출되는 기체 중 수증기 함량이 12%인 시점에서 수소 기체의 취입을 중단하였을 때, 혼합 기체 중 수소의 함량에 따른 질소 재취입 작업 비율을 나타낸 표이다.
표 3에서 재취입 작업은 용강 중 질소 함량 1000ppm을 목표로 하여, 혼합 기체를 취입하였을 때 목표 질소 함량 1000ppm을 충족하지 못한 경우 실시하였으며, 질소 재취입 작업 비율은 이를 기준으로 하여 질소 재취입 작업 횟수를 전체 취입 작업 횟수로 나누어 백분율(%)로 계산하였다.
구분 초기 혼합 기체 중 수소의 함량
(%)		 질소 재취입
작업 비율
(%)
비교예 0 78.2
발명예 6 0.09 8.0
발명예 7 0.47 2.3
발명예 8 1.08 0.9
발명예 9 2.94 1.0
발명예 10 5.01 1.4
수소 기체의 취입을 중단하지 않고 계속 취입한 표 1의 발명예 1~5와 배출 기체 중 수증기 함량이 12%일 때 수소 기체의 취입을 중단한 표 2의 발명예 6~10을 비교하여 이하에서 평가한다. 초기 혼합 기체 중 수소의 함량을 기준으로 표 1 및 2를 대응하여 재취입 작업 비율의 증가율을 계산하였다.
발명예 1과 발명예 6을 비교하면 약 1.127배 증가하였으며, 발명예 2와 발명예 7을 비교하면 약 1.095배 증가하였으며, 발명예 3과 발명예 8을 비교하면 1.222배 증가하였으며, 발명예 4와 발명예 9를 비교하면 약 1.111배, 발명예 5와 발명예 10을 비교하면 약 1.357배 증가하였음을 알 수 있다.
상기 결과를 참조하면 수소 기체의 취입을 중단하지 않은 경우인 발명예 1~5 대비 배출 기체 중 수증기 함량이 12%일 때 수소 기체의 취입을 중단한 발명예 6~10의 재취입 작업 증가율은 1.095~1.357배로 미세하게 증가하였으며, 발명예 6~10의 질소 재취입 작업 비율 자체도 0.9~8.0%로 작으므로, 배출 기체 중 수증기 함량이 12%일 때 수소 기체의 취입을 중단하여도 질소 용해 작업에는 영향이 미미함을 알 수 있다.
따라서, 표 3으로부터 배출 기체 중 수증기 함량이 12%일 때 수소 기체의 취입을 중단하면 잔류하는 수소 기체가 폭발하는 설비 사고를 예방할 수 있고, 재취입 작업 비율이 수소 기체의 취입을 중단하지 않은 경우와 대비하여 크게 차이가 없으므로, 이를 위하여 본 발명과 같이 배출 기체 중 수증기 함량이 12%일 때 수소 기체의 취입을 중단하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
표 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 방법에 의하여 스테인레스 정련 공정 중 용해된 질소의 함량을 높이기 위해 환원성 기체(수소 기체) 및 질소 기체를 포함한 혼합 기체를 사용하였을 경우, 질소의 용해 실수율을 높여 질소 기체의 압력을 대기압으로 유지하여도 스테인레스 용강 표면에 존재하는 산소에 의한 질소 흡착 및 용해에 방해가 없어 질소 기체만 취입하는 경우에 비하여 질소 기체의 용해 속도를 수배 향상시킴으로써 스테인레스 용강 중 질소 함량을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 질소의 용해 실수율을 증가시킴에 따라 질소 기체 용해량 편차도 낮아지므로, 종래 질소의 함량을 분석하는 단계, 질소가 목표 함량인지 분석하는 단계 및 목표 함량 미달인 경우 질소 기체를 재취입하는 작업 등을 생략할 수 있어 복잡한 공정을 단순화할 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 (10)

  1. 용강에 산소를 취련하는 탈탄 단계;
    상기 탈탄된 용강 중 산소를 제거하는 탈산 단계; 및
    상기 탈산된 용강 중 잔류 산소를 환원하는 환원성 기체와 질소 기체를 포함하는 혼합 기체를 취입하는 가질 단계를 포함하는 고질소 스테인리스강의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 기체는 환원성 기체를 0.1~5% 포함하는 고질소 스테인리스강의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 환원성 기체는 수소 기체를 포함하는 고질소 스테인리스강의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 혼합 기체는 수소 기체를 0.1~5% 포함하는 고질소 스테인리스강의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가질 단계는,
    상기 가질 단계로 형성된 배출 기체 중 수증기 함량이 12%에 도달하면, 상기 수소 기체의 취입을 중단하는 것;을 포함하는 고질소 스테인리스강의 제조방법.
  6. 용강에 산소를 취련하는 탈탄 단계; 및
    상기 탈탄된 용강 중 잔류 산소를 환원하는 환원성 기체와 질소 기체를 포함하는 혼합 기체를 취입하는 가질 단계를 포함하는 고질소 스테인리스강의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 혼합 기체는 환원성 기체를 0.1~5% 포함하는 고질소 스테인리스강의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 환원성 기체는 수소 기체를 포함하는 고질소 스테인리스강의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 혼합 기체는 수소 기체를 0.1~5% 포함하는 고질소 스테인리스강의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 가질 단계는,
    상기 가질 단계로 형성된 배출 기체 중 수증기 함량이 12%에 도달하면, 상기 수소 기체의 취입을 중단하는 것;을 포함하는 고질소 스테인리스강의 제조방법.



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