KR20200097797A - 용선의 탈인 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 양태에 따른 용선의 탈인 방법은, 상기 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량을 측정하는 공정과, 상기 용선에 제1 탈인제를 투입하는 공정과, 상기 용선을 탈인 취련하는 공정을 구비하고, 상기 탈인 취련하는 공정 중에, 또한 분상의 제2 탈인제를 상기 용선에 투입하고, 상기 제2 탈인제의 투입 개시를, 상기 용선의 상기 Si 함유량을 상기 탈인 취련에 의하여 0.10질량% 이하로 한 시점 후 이면서, 상기 시점 이후의 상기 용선에 대한 상기 산소의 취입량을 3.0N㎥/t로 하기 전으로 한다.

Description

용선의 탈인 방법
본 발명은 용선의 탈인 방법에 관한 것이다.
본원은, 2018년 3월 7일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2018-040784호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
용선에 포함되는 P(인)은, 강도, 인성 및 신장 등의 강의 여러 특성에 악영향을 미치므로 강의 정련 단계에서 이를 가능한 한 덜어낼 필요가 있다.
용선으로부터 P를 덜어내는 공정은 탈인 정련이라 칭해지며, 이 탈인 정련에서는 CaO(또는 CaCO3)를 주성분으로 하는 화합물인 탈인제가 사용된다. 탈인제는, 탈인 정련에 있어서 탈인능을 갖는 슬래그를 생성함으로써 탈인에 기여한다. 탈인제의 사용량이 많을수록 슬래그의 염기도가 상승하여 슬래그의 탈인능이 향상된다. 그러나 탈인제의 사용량이 많으면 슬래그양도 증대된다. 슬래그는 환경 부하가 높으며, 이것의 처리는 정련 비용을 증대시킨다. 따라서 탈인 공정을 효율화함으로써 탈인제의 사용량을 저감할 것이 요망된다.
특허문헌 1에는, 스피팅양을 저감하고 또한 용선 중의 [P] 농도를 0.020% 이하로 할 수 있는 용선의 탈인 방법이 개시되어 있다. 이 탈인 방법에 있어서는, 제1 탈인제인 CaO 함유물이 전로 상으로부터 투입된 용선을 가스 교반하고, 또한 산소 함유 가스를 상취하고 커버 슬래그를 생성하여 용선의 예비 탈인을 행한 후, 나아가 용선에 제2 탈인제인 CaO 함유 탈인제를, 산소 함유 가스를 캐리어 가스로 하여 분사하는 것으로 한다. 그러나 특허문헌 1에 있어서는, 슬래그양을 감소시키는 것을 과제로 하고 있지 않으며, 또한 그 방법의 개시도 없다.
특허문헌 2에는, 동일한 전로에서 탈인 정련과 탈탄 정련을 행하는 것에 의한 이점을 향수하면서, P 규격이 특히 엄격한 극저 인강에 대해서도 안정적으로 용제할 수 있는 전로 정련 방법이 개시되어 있다. 이 전로 정련 방법에서는, 맨 처음의 탈인 정련과 그 후의 슬래그 제거를 행한 후, 탈탄 정련을 행하기 전에 플럭스를 추가하여 제2 탈인 정련을 행하고, 그 후에 슬래그 제거를 행하고, 또한 그 후에 탈탄 정련을 행함으로써, 탈탄 정련 종료 후의 용강 중 P 농도를 충분히 극저 P강 레벨까지 저감할 수 있을 것으로 여겨진다. 그러나 특허문헌 2에 있어서는, 각각의 탈인 정련에 있어서 탈인 효율을 향상시키는 것에 대하여 검토되어 있지 않으며, 또한 그 방법의 개시도 없다.
특허문헌 3에는, 용선 예비 처리로서 행해지는 탈인 처리에 있어서, CaF2 등의 F원을 포함하지 않는 매용제를 사용하여 효율적인 용선 예비 탈인을 행하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 저인 용선의 제조 방법이며, 용선 예비 처리로서 행해지는 탈인 처리에 있어서, 용선에 CaO원인 매용제를 첨가하기 전에 산소원을 공급함으로써 슬래그 중의 산화철 농도를 높여 두고, 그 후, CaO원인 매용제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 것으로 되어 있다. 그러나 특허문헌 3의 기술에서는, 매용제를 괴상으로 하여, 이를 소량씩 첨가하는 것을 필수로 하고 있다. 즉, 특허문헌의 기술에서는, 매용제를 간헐적으로 첨가하는 것으로 하고 있으므로 슬래그의 염기도를 안정화시킬 수 없다. 또한 특허문헌 3의 기술에서는, 탈인 처리를 개시하기 전에 용선의 Si 농도를 0.10wt% 이하로 하는 것을 필수로 하고 있으므로, 탈인 처리에 앞서 용선의 탈규 처리가 필수로 되어서 제조 효율이 나쁘다.
일본 특허 공개 제2001-64713호 공보 일본 특허 공개 제2011-144415호 공보 일본 특허 공개 제2002-309310호 공보
본 발명은, 탈인제 사용량 및 슬래그 발생량을 증대시키는 일 없이 충분히 용선을 탈인하기 위하여, 탈인제의 슬러지화율이 높아서 용선의 탈인 효율이 우수한 용선의 탈인 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명이 요지로 하는 바는 이하와 같다.
(1) 본 발명의 일 양태에 따른 용선의 탈인 방법은, 상기 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량을 측정하는 공정과, 상기 용선에 제1 탈인제를 투입하는 공정과, 상기 용선에 산소를 취입함으로써 상기 용선을 탈인 취련하는 공정을 구비하고, 상기 탈인 취련하는 공정 중에, 또한 분상의 제2 탈인제를 상기 용선에 투입하고, 상기 제2 탈인제의 투입 개시를, 상기 용선의 상기 Si 함유량을 상기 탈인 취련에 의하여 0.10질량% 이하로 한 시점 후 이면서, 상기 시점 이후의 상기 용선에 대한 상기 산소의 취입량을 3.0N㎥/t로 하기 전으로 한다.
(2) 상기 (1)에 기재된 용선의 탈인 방법에서는, 상기 제1 탈인제의 CaO 등량과, 상기 용선의 상기 초기 성분에 있어서의 상기 Si 함유량의 SiO2 등량의 비를 0.60 내지 2.00으로 해도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 용선의 탈인 방법에서는, 상기 제2 탈인제의 투입량을, 상기 용선을 상기 탈인 정련하는 공정의 종료 시의 슬래그의 장입 염기도가 1.3 내지 4.0으로 되도록 제어해도 된다.
(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 용선의 탈인 방법에서는, 상기 제1 탈인제 및 상기 제2 탈인제 중 한쪽 또는 양쪽을, 생석회, 석회석, 칼슘페라이트, 돌로마이트계 석회, 및 전로 슬래그 또는 2차 정련 슬래그이고 CaO를 함유하는 것으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이며, CaO, CaCO3 및 CaF2의 CaO 등량에서의 합계 함유량이 30 내지 100질량%인 것으로 해도 된다.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 용선의 탈인 방법에서는, 상기 제1 탈인제를 괴상의 탈인제로 해도 된다.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 용선의 탈인 방법에서는, 상기 제2 탈인제를, Ar, N2, CO2 및 O2로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 캐리어 가스를 사용하여 상기 용선에 취입해도 된다.
(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 용선의 탈인 방법에서는, 상기 용선의 상기 초기 성분에 있어서의 Si 함유량이 0.25질량% 이상이어도 된다.
본 발명에 따르면, 탈인제의 슬러지화율이 높아서 용선의 탈인 효율이 우수하므로 슬래그양을 증대시키는 일 없이 충분히 용선을 탈인할 수 있는, 용선의 탈인 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 CaO-SiO2-FetO 3원계 상태도이다.
도 2는 탈인 정련에 있어서의 용선의 Si 함유량의 변화, 및 제2 탈인제의 투입 시기를 나타내는 개략도이다.
도 3은 제2 탈인제의 투입 개소의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 제2 탈인제의 투입 타이밍과 탈인율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제2 탈인제의 투입 타이밍과 슬러지화율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 제2 탈인제의 투입 타이밍과 슬러지화율의 관계를 나타내는 그래프이다.
본 발명자들은, 슬래그양을 증대시키는 일 없이 탈인 정련의 탈인 능력을 향상시키는 것(즉, 탈인 정련의 탈인 효율을 높이는 것)에 대하여 검토를 거듭하였다. 구체적으로 본 발명자들은, 탈인 정련 중에 용선에 투입되는 탈인제의 슬러지화율을 향상시키는 수단을 검토하였다. 또한 본 실시 형태에 있어서 탈인제의 슬러지화란, 탈인제의 CaO 및/또는 CaCO3이 용융되어 슬래그로 되는 것을 말한다. 본 실시 형태에 있어서 슬러지화율이란, 탈인 후 염기도(탈인 취련 종료 후에 채취된 슬래그의 염기도를 측정하여 얻어진 값)를 장입 염기도(용선 및 첨가물의 Si가 전부 SiO2로 되고, 투입된 탈인제의 CaO(또는 CaCO3)가 전부 용융 CaO로 되었다고 가정한 경우의 슬래그 염기도)로 나눈 값으로서 정의되는 값이다. 한편, 「실 장입 염기도」란, 슬래그의 성분을 측정하여 얻어지는 값, 즉, 실적값이다. 슬러지화율은, 탈인제 중의 CaO 및/또는 CaCO3의 용융의 정도를 나타내는 지표이다. 슬래그의 염기도란, 슬래그 중의 용융 CaO양과 용융 SiO2양의 비이며, 하기 식 A에 의하여 산출된다.
슬래그의 염기도=슬래그 중의 용융 CaO양/슬래그 중의 용융 SiO2양: 식 A
탈인제란, CaO(또는 CaCO3 등)를 주성분으로 하는 화합물이다. 탈인제 중에 포함되는 CaCO3은 용선의 열에 의하여 단시간 내에 분해되어 CaO 및 CO2로 된다. 탈인제의 일례로서, 생석회, 석회석, 및 돌로마이트계 석회 등의 부재, 전로 슬래그 및 2차 정련 슬래그 등이고 CaO 등을 함유하는 것, 그리고 그들의 혼합물 등이 있다. 탈인제에 포함되는 CaO(CaCO3 등 유래의 CaO를 포함함, 이하 동일)에 의하여 탈인 취련(탈인을 위하여 산소를 용선에 취입하는 것) 중에 이하의 화학 반응이 생긴다.
2[P]+5(FeO) → (P2O5)+5[Fe]: 식 B
(P2O5)+3(CaO) → (3CaO·P2O5): 식 C
식 B 및 C에 기재된, 대괄호로 둘러싸인 화학식은 용선 중의 성분의 화학식이고, 소괄호로 둘러싸인 화학식은 슬래그 중의 성분의 화학식이다. 탈인 취련에 있어서는, 먼저 식 B에 나타난 바와 같이 [P], 즉, 용선 중의 P가, (FeO), 즉, 슬래그 중의 FeO에 의하여 산화되어 P2O5로 된다. 다음으로, 식 C에 나타난 바와 같이 이 P2O5가 (CaO), 즉, 슬래그 중의 용융 CaO에 고정되어 안정화된 화합물인 (3CaO·P2O5)가 생성된다. 식 B 및 식 C에 나타난 바와 같이 (CaO)가 탈인을 위하여 매우 중요하다.
슬래그 중의 용융 CaO양을 증대시키기 위한 수단으로서, 용선에 대한 탈인제의 투입량을 증대시키는 것을 생각할 수 있다. 그러나 탈인제의 투입량의 증대는 슬래그양의 증대를 초래하여 탈인 정련의 환경 부하를 증대시킨다. 탈인제의 투입량을 억제하면서 슬래그 중의 용융 CaO양을 증대시키기 위해서는, 투입되는 탈인제의 슬러지화율을 가능한 한 높일 필요가 있다. 슬러지화율이 높으면 높을수록, 탈인제의 투입량에 대한 슬래그 중 용융 CaO양의 비율이 높아져서 고효율로 탈인을 실시할 수 있다.
본 발명자들은 검토를 거듭한 결과, 탈인 취련의 개시 전에 제1 탈인제를 용선에 투입하고, 탈인 취련의 개시 후 일정 기간을 두고 나서 제2 탈인제를 용선에 투입한 경우에 탈인제의 슬러지화율이 현저히 향상된다는 것을 알아내었다. 이 현상은 이하의 메커니즘에 의하여 생긴 것으로 추정된다.
도 1은 CaO-SiO2-FetO 3원계 상태도이다. 탈인제의 CaO는, 당초에는 도 1의 3원계 상태도의 좌하부에 위치하는 CaO로 되어 있다. 이 CaO는, 비교적 융점이 높으므로 슬래그 중에 미용융 상태로 존재한다. 그러나 탈인 정련에 있어서 탈인 취련을 행하면, 용선 중의 Si가 산화되어 슬래그 중의 SiO2 농도가 상승한다. SiO2 농도의 상승에 수반하여 탈인제의 CaO는 CaO-SiO2-FetO의 3원계 화합물로 된다. 즉, 탈인제의 CaO는 화살표를 따라 도 1의 좌하부로부터 중앙부로 이동한다. 도 1의 중앙부에 위치하는 화합물의 융점은 CaO의 융점보다도 낮다. 따라서 SiO2 농도의 상승에 수반하여 탈인제의 CaO가 용융되기 쉬워진다.
탈인 취련 개시의 시점에서는 SiO2가 슬래그 중에 거의 존재하지 않는다. 따라서 탈인 취련 개시의 시점에서는 제1 탈인제는 거의 용융되어 있지 않으며, 이 단계에서 제2 탈인제를 첨가하면 제1 탈인제가 충분히 용융되지 않을 것으로 추정된다. 그 후, 탈인 취련의 진전에 수반하여 슬래그 중의 SiO2양이 증대되었다고 하더라도, 제1 탈인제의 미용융물이 슬래그 중에 잔존하여 슬러지화율이 저하될 것으로 생각된다. 한편, SiO2가 충분히 생성되기까지 제2 탈인제의 투입을 대기한 경우, 제1 탈인제의 슬러지화가 진행된 상태에서 제2 탈인제를 투입하게 되므로 제1 및 제2 탈인제의 양쪽이 충분히 슬러지화될 것으로 생각된다.
이상 설명한 기술 사상에 기초하는 본 실시 형태에 따른 용선의 탈인 방법은, 용선의 Si 함유량을 측정하는 공정과, 용선에 제1 탈인제를 투입하는 공정과, 용선을 탈인 취련하는 공정을 구비하고, 탈인 취련하는 공정에 있어서 또한 제2 탈인제가 용선에 투입되고, 제2 탈인제의 투입 개시 시기를, 용선의 Si 함유량이 탈인 취련에 의하여 0.10질량% 이하로 되고 나서, 용선에 대한 산소 취입량이 3.0N㎥/t로 되기까지의 사이로 한다. 이하에, 본 실시 형태에 따른 용선의 탈인 방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 실시 형태에 따른 용선의 탈인 방법에서는 먼저, 용선의 초기 성분의 Si 함유량이 측정된다. 용선의 초기 성분의 Si 함유량의 측정값은, 제2 탈인제의 투입 타이밍을 결정하기 위하여 필요할 것으로 여겨진다. 또한 용선의 초기 성분의 Si 함유량의 측정값은, 제1 탈인제의 투입량을 결정하기 위하여 사용되어도 된다. 후술할 탈인 취련 종료 시의 슬래그 염기도의 추정을 위하여 용선의 Si 이외의 원소의 함유량을 측정해도 된다. 또한 용선의 초기 성분이란, 탈인 취련 전의 용선의 성분을 의미한다. 용선의 Si 함유량 등의 측정은, 용선을 노에 장입하고 나서 실시해도 되고, 그 전에 실시해도 된다. 또한 용선이 응고한 상태에 있을 때(즉, 선철의 형태일 때) 상술한 측정을 실시하는 것도 당연히 방해받지 않는다.
용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 0.25질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 탈인 취련 중에 SiO2 농도가 상승하는 것에 수반하여 탈인제의 CaO가 용융되기 쉬워진다. 즉, 본 실시 형태에 따른 용선의 탈인 방법에서는, 슬러지화를 한층 더 촉진하는 관점에서 슬래그 중의 SiO2 농도를 상승시키는 것이 바람직하다. 따라서 탈인 취련의 개시 전의 용선의 초기 성분에 어느 정도의 양의 Si가 포함되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 산소를 취입하기 전의 용선의 Si 함유량이 0.25질량% 이상인 것이 바람직하다. 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량을 0.27질량% 이상, 0.30질량% 이상, 또는 0.32질량% 이상으로 해도 된다.
다음으로, 용선에 제1 탈인제를 투입한다. 제1 탈인제의 형태 및 투입량은 특별히 한정되지 않으며, 용선의 성분, 및 강 성분의 목표값 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 투입 손실을 방지하는 관점에서 제1 탈인제의 형태는 괴상인 것이 바람직하다.
또한 제1 탈인제의 투입량은, 제1 탈인제의 CaO 등량과, 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량의 Si 등량의 비(즉, 제1 탈인제의 CaO 등량/용선의 초기 성분의 Si 함유량의 SiO2 등량)가 0.60 내지 2.00으로 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 탈인제의 CaO 등량이란, 탈인제 중의 Ca가 전부 CaO를 형성하고 있다고 가정한 경우의, 탈인제의 CaO 함유량이다. 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량의 SiO2 등량이란, 용선의 Si가 전부 SiO2로 되었다고 가정한 경우의 SiO2양이다. 상술한 조건을 만족시키고 제1 탈인제를 투입한 경우, 탈인 취련의 진행에 의하여 용선 중의 Si가 실질적으로 전부 SiO2로 된 시점에서의 슬래그의 염기도가 대략 0.60 내지 2.00으로 된다.
제1 탈인제의 CaO 등량과, 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량의 SiO2 등량의 비를 0.60 이상으로 함으로써, 탈인을 높은 수준으로 실시할 수 있다. 이는, 슬래그 중에 용융 CaO를 충분히 공급하여 슬래그의 탈인능을 향상시킬 수 있기 때문인 것으로 생각된다. 한편, 제1 탈인제의 CaO 등량과, 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량의 SiO2 등량의 비를 2.00 이하로 함으로써, CaO의 슬러지화율을 높게 유지하여 탈인 효율을 한층 더 높게 유지할 수 있다. 제1 탈인제의 CaO 등량과, 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량의 SiO2 등량의 비는, 더욱 바람직하게는 0.80 이상, 0.85 이상, 또는 0.90 이상이다. 제1 탈인제의 CaO 등량과, 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량의 SiO2 등량의 비는, 더욱 바람직하게는 1.50 이하, 1.20 이하, 1.15 이하, 또는 1.10 이하이다.
또한 탈인 취련의 개시 전에 용선에 별도로 Si를 첨가하는 경우, 및 제1 탈인제에 Si가 포함되는 경우 등, 슬래그의 SiO2원이 용선에 한하지 않는 경우, 용선 이외에서 유래하는 Si도, 제1 탈인제의 투입량을 결정할 때 고려되어야만 한다. 예를 들어 탈인제 사용량의 삭감을 위하여, 탈인 정련에 의하여 생기는 슬래그를 다른 탈인 정련에 있어서 리사이클 사용하는 경우, 용선 이외에서 유래하는 SiO2원이 생기게 된다. 이 경우, 용선 이외에서 유래하는 Si도 「용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량의 SiO2 등량」에 포함시키면 된다. 즉, 탈인 취련에 있어서의 Si 산화 반응의 종료 시에 있어서의 슬래그의, 장입량에 기초하는 염기도의 추정값이 0.60 내지 2.00으로 되도록, 제1 탈인제 및 그 외의 첨가물의 장입량이 제어되면 된다.
다음으로, 용선을 탈인 취련한다. 탈인 취련은, 용선에 대한 산소의 취입에 의하여 실시된다. 이 탈인 취련에 있어서, 제2 탈인제를 용선에 투입한다. 이 탈인 취련에 있어서, 제2 탈인제의 투입 개시의 타이밍을, 이하에 설명되는 바와 같이 제어한다.
용선에 대한 제2 탈인제의 투입 개시를, 용선의 Si 함유량을 탈인 취련에 의하여 0.10질량% 이하로 한 시점 후 이면서, 이 시점 이후의 용선에 대한 산소의 취입량이 3.0N㎥/t로 되기까지의 사이로 한다. 여기서 「N㎥/t」란, 용선 1톤당 산소 취입량(N㎥)이다. 용선에 대한 제2 탈인제의 투입 개시 시기를 도 2에 나타낸다. 도 2는, 탈인 취련에 있어서의 산소의 취입이 진행됨에 따라 용선의 Si 함유량이 저하되는 모습을 모식적으로 나타내는 그래프이며, 그래프의 종축은 용선의 Si 함유량(질량%)을 나타내고, 횡축은 산소의 용선에 대한 취입량(N㎥/t)을 나타낸다. 도 2의 해칭 영역이, 본 실시 형태에 따른 용선의 탈인 방법에 있어서의 용선에 대한 제2 탈인제의 투입 개시 시기이다.
용선에 대한 제2 탈인제의 투입 개시 시기는, 용선의 Si 함유량이 탈인 취련에 의하여 충분히 저하된 시점, 즉, 용선의 Si 함유량이 0.10질량% 이하로 저하된 시점 이후로 할 필요가 있다. 용선의 Si 함유량이 충분히 저하되기 전에 제2 탈인제의 투입을 개시한 경우, 슬래그 중의 SiO2가 부족하여, 제1 탈인제가 충분히 용융되기 전에 제2 탈인제를 투입하게 되므로, 탈인제의 용융이 방해받아서 슬러지화율이 저하되어 탈인 효율이 손상된다. 용선에 대한 제2 탈인제의 투입 개시 시기를, 용선의 Si 함유량이 0.05질량% 이하 또는 0.01질량% 이하로 저하된 시점 이후에 해도 된다.
한편, 용선에 대한 제2 탈인제의 투입은, 상술한 용선의 Si 함유량이 0.10질량% 이하로 저하된 시점 이후에 산소의 취입을 계속하여 이 취입량이 3.0N㎥/t로 되기까지의 사이에 개시해야만 한다. 용선에 대한 제2 탈인제의 투입이 지연될 경우, 탈인 효율이 손상된다. 이는, 불안정한 P2O5를 안정화시키는 작용을 갖는 슬래그 중의 용융 CaO가 부족한 상태에서 탈인 취련이 진행되기 때문인 것으로 추정된다. 바람직하게는 용선에 대한 제2 탈인제의 투입은, 용선의 Si 함유량이 0.10질량% 이하로 저하된 시점으로부터 산소를 2.5N㎥/t, 2.0N㎥/t, 또는 1.5N㎥/t 취입하기까지의 사이에 개시된다. 또한 용선의 Si 함유량이 0.10질량% 이하로 저하된 시점은, 통상의 방법에 의하여, 용선의 초기 성분, 제1 탈인제 등의 첨가물의 성분 및 투입량, 그리고 용선에 대한 산소의 취입량 등으로부터 추정할 수 있다. 또한 일반적으로는 곤란하지만, 탈인 취련 중의 용선의 Si 함유량의 변화를 실시간 측정하는 것이 가능하다면 용선의 초기 성분의 Si 함유량의 측정을 생략할 수도 있다.
제2 탈인제의 투입량은 특별히 한정되지 않으며, 용선의 성분, 및 강 성분의 목표값 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 제2 탈인제의 형태는 분상으로 한다. 제2 탈인제를 분상으로 함으로써, 랜스로부터 분사되는 캐리어 가스를 통하여 제2 탈인제를 연속적으로 용선 중에 투입하는 것이 가능해진다. 제2 탈인제의 연속 투입에 의하여, 슬래그 염기도의 급격한 변화를 억제하는 것이 가능해진다. 슬래그 염기도를 안정화시킴으로써, 급격한 슬래그 포밍 현상의 발생을 방지하여 조업을 안정화시킬 수 있다. 또한 제2 탈인제를 분상으로 함으로써, 제2 탈인제의 슬러지화율을 향상시켜 슬래그의 조성을 제어하기 쉽게 할 수도 있다. 이 경우, 분상의 제2 탈인제는, 캐리어 가스를 사용하여 용선에 취입되는 것이 바람직하다.
제2 탈인제의 투입량은, 용선을 탈인 정련하는 공정의 종료 시의 슬래그의 장입 염기도가 1.3 내지 4.0으로 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 제2 탈인제의 투입량은, 용선을 탈인 정련하는 공정의 종료 시의 슬래그의 장입 염기도가 1.3 내지 3.0으로 되도록 제어된다.
제2 탈인제 투입 후의 슬래그의 장입 염기도와, 탈인 후 슬래그 염기도 및 탈인율 사이에는 선형 관계가 보인다. 이 장입 염기도가 클수록 탈인 후 슬래그 염기도 및 탈인율이 향상되는 경향이 있다. 탈인 정련하는 공정의 종료 시의 슬래그의 장입 염기도가 1.3 이상으로 되도록 제2 탈인제의 투입량을 제어한 경우, 슬래그의 탈인능을 한층 더 향상시켜 용선의 탈인을 높은 수준으로 실시할 수 있다. 탈인 정련하는 공정의 종료 시의 슬래그의 장입 염기도가 1.5 이상, 2.0 이상, 또는 2.5 이상으로 되도록 제2 탈인제의 투입량이 제어되어도 된다. 한편, 탈인 정련하는 공정의 종료 시의 슬래그의 장입 염기도가 4.0 이하로 되도록 제2 탈인제의 투입량을 제어한 경우, 슬래그양의 증대를 억제하여 탈인 효율을 한층 더 높게 유지하여, 탈인 공정의 환경 부하를 한층 더 저감할 수 있다. 탈인 정련하는 공정의 종료 시의 슬래그의 장입 염기도가 3.5 이하, 3.0 이하, 2.8 이하, 또는 2.3 이하로 되도록 제2 탈인제의 투입량이 제어되어도 된다. 또한 용선을 탈인 정련하는 공정의 종료 시의 슬래그의 장입 염기도가 1.3 내지 4.0으로 되는 제2 탈인제의 투입량은, 통상의 방법에 의하여, 용선의 초기 성분, 제2 탈인제의 성분, 제1 탈인제 등의 첨가물의 성분 및 투입량, 그리고 용선에 대한 산소의 취입량 등으로부터 추정할 수 있다. 제2 탈인제의 최적의 투입량은 상술한 다양한 조건에 영향받는데, 통상의 조건 하에서는 1.0 내지 5.0t로 되는 경우가 많을 것으로 생각된다.
제1 탈인제 및 제2 탈인제의 종류는, 슬래그의 염기도를 상술한 바와 같이 제어 가능한 한 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 생석회, 석회석, 칼슘페라이트, 돌로마이트계 석회, 및 전로 슬래그 또는 2차 정련 슬래그이고 CaO를 함유하는 것으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이며, CaO, CaCO3 및 CaF2의 CaO 등량에서의 합계 함유량이 30 내지 100질량%인 것을, 제1 탈인제 및 제2 탈인제 중 한쪽 또는 양쪽으로서 사용 가능하다.
상술한 요건이 만족되는 한, 본 실시 형태에 따른 용선의 탈인 방법은 추가의 공정을 구비해도 된다. 예를 들어 탈인 후의 용선을 또한 탈탄 정련에 제공해도 되며, 이 탈탄 정련은, 탈인 정련을 실시한 노에 있어서 연속적으로 실시해도 되고, 탈인 정련을 실시한 노와는 다른 로에서 실시해도 된다.
또한 본 실시 형태에 따른 용선의 탈인 방법을 실시하기 위한 장치도 특별히 한정되지 않는다. 본 발명자들이 지견한 바로는, 예를 들어 도 3에 예시되는, 캐리어 가스를 사용하여 분상의 제2 탈인제(5)를 취입하기 위한 랜스를 갖는 상저취 전로(1)가, 본 실시 형태에 따른 용선의 탈인 방법을 실시하기 위하여 바람직하다. 상저취 전로(1)를 사용하여 용선의 탈인 정련을 행하는 경우, 제2 탈인제(5)는, 용선에 상취 산소(6)를 취입하는 랜스(4)의 바로 아래 및 그 근방에 투입하는 것이 바람직하다. 랜스(4)의 바로 아래 및 그 근방은, 용선 중의 Si 및 C 등의 산화 열에 의하여 매우 고온으로 되어 있는 영역, 즉, 화점(7)이다. 이 영역에 제2 탈인제(5)를 투입함으로써, 제2 탈인제(5)를 한층 더 효율적으로 용융시킬 수 있다. 또한, 도 3에 있어서는, 상취 산소(6)를 취입하는 랜스(4)를 사용하여 제2 탈인제(5)를 취입하는 실시 형태가 도시되어 있지만, 제2 탈인제(5)를 취입하기 위한 다른 랜스를 상저취 전로(1)에 마련해도 된다. 또한 상저취 전로를 사용하고, 또한 동일한 전로에서 탈인 정련, 슬래그 제거 및 탈탄 정련을 행하는 전로 정련에 의하여, 전체의 정련 시간을 단축하여 탈인제의 사용량을 한층 더 저감하고, 또한 정련에서의 열 손실을 저감하는 것이 가능해진다.
분상의 제2 탈인제를 용선에 취입할 때 사용되는 캐리어 가스의 종류도 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 Ar, N2, CO2 및 O2로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 가스를 캐리어 가스로서 사용 가능하다. 비용, 및 설비의 안정성 등을 고려하면, N2 가스를 사용한 제2 탈인제의 취입이 바람직할 것으로 생각된다. 탈인 취련의 단계의 용선에서는, 용선의 N 도입을 방해하는 작용을 갖는 C의 함유량이 높으므로, N2를 사용한 제2 탈인제의 취입을 용선에 행하였다고 하더라도, 용선 중에 도입되는 N의 양은 무시할 수 있을 정도로 작을 것으로 생각된다.
실시예
탈인 공정에 있어서, 분상의 제2 탈인제의 취입을 이하의 어떤 단계에서 실시하였다. 이하, 용선의 Si 함유량이 탈인 취련에 의하여 0.10질량% 이하로 된 시점을 「탈Si 완료 시」라 칭한다.
제1 단계(비교예): 탈Si 완료로부터 40초 전
제2 단계(비교예): 탈Si 완료로부터 20초 전
제3 단계(발명예): 탈Si 완료 직후
제4 단계(발명예): 탈Si 완료로부터 20초 후
또한, 상술한 제4 단계는, 탈Si 완료 시 이후의 용선에 대한 산소의 취입량을 3.0N㎥/t로 하기 전이다.
또한, 제2 탈인제의 취입의 타이밍 이외의 조업 조건은 이하와 같다.
·제1 탈인제의 형태: 괴상의, 생석회, 석회석 및 전로 슬래그의 혼합물(CaO 등량 25질량% 이상)
·제2 탈인제의 형태: 분상의 생석회
·제1 탈인제의 CaO 등량과, 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량의 SiO2 등량의 비: 0.60 내지 2.00의 범위 내
·캐리어 가스 종류: N2
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
실험 결과를 표 1 내지 표 4, 및 도 4 내지 도 6에 나타낸다. 표 1 내지 표 4에 나타내는 값은, 제1 단계 내지 제4 단계 각각에 있어서의 실험 결과이다. 「덩어리 CaO」열 및 「가루 CaO」열은, 제1 탈인제 및 제2 탈인제 각각의 투입량을 나타낸다. 「초기 성분 Si 함유량」은, 용선의 초기 성분(탈인 취련 개시 전의 성분)에 있어서의 Si 함유량이다. 도 4 내지 도 6은, 표 1 내지 표 4에 나타나는 데이터를 그래프화한 것이다.
도 4에 나타나는 그래프의 횡축은 장입 염기도(용선 및 첨가물의 Si가 전부 SiO2로 되고, 투입된 제1 탈인제 및 제2 탈인제의 Ca가 전부 용융 CaO로 되었다고 가정한 경우의 슬래그 염기도)이고, 종축은 탈인율이다. 탈인율이란, 탈인 취련에 의한 P 함유량의 감소량(탈인 취련 전의 용선의 P 함유량의 측정값에서 탈인 취련후의 용선의 P 함유량의 측정값을 뺀 값)을, 탈인 취련 전의 용선의 P 함유량의 측정값으로 나눈 값, 즉, 이하의 식에서 산출값이다.
탈인율=([P]i-[P]f)/[P]i
상기 식에 있어서 [P]i는, 탈인 취련 전의 용선의 P 함유량의 측정값이고, [P]f는, 탈인 취련 후의 용선의 P 함유량의 측정값이다.
도 5에 나타나는 그래프의 횡축은 장입 염기도이고, 종축은 탈인 후 슬래그 염기도(탈인 취련 종료 후에 채취된 슬래그의 염기도를 측정하여 얻어진 값)이다. 도 6은, 제1 단계 내지 제4 단계에 있어서의 평균 슬러지화율을 나타내는 그래프이다. 상술한 바와 같이, 탈인 후 슬래그 염기도를 장입 염기도로 나눈 값이 슬러지화율이며, 제1 단계 내지 제4 단계 각각에서의 슬러지화율의 평균값을, 제1 단계 내지 제4 단계 각각의 평균 슬러지화율로 하고 있다.
도 4에 나타난 바와 같이 발명예의 탈인율은, 종래의 탈인 방법에 의한 비교예와 비교하여 현저히 개선되었다. 또한 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이 발명예의 슬러지화율은, 종래의 탈인 방법에 의한 비교예와 비교하여 현저히 개선되었다.
본 발명에 따른 용선의 탈인 방법에서는, 탈인제의 슬러지화율이 높아서 용선의 탈인 효율이 우수하다. 따라서 본 발명에 따른 용선의 탈인 방법은 슬래그양을 증대시키는 일 없이 충분히 용선을 탈인할 수 있으므로, P양이 낮은 고품위의 강을 낮은 환경 부하로 제조할 수 있다. 이상 설명한 이유에 의하여 본 발명은 극히 높은 산업상 이용가능성을 갖는다.
1: 전로
2: 용선
3: 슬래그
4: 랜스
5: 제2 탈인제
6: 상취 산소
7: 화점

Claims (7)

  1. 용선의 탈인 방법이며,
    상기 용선의 초기 성분에 있어서의 Si 함유량을 측정하는 공정과,
    상기 용선에 제1 탈인제를 투입하는 공정과,
    상기 용선에 산소를 취입함으로써 상기 용선을 탈인 취련하는 공정
    을 구비하고,
    상기 탈인 취련하는 공정 중에, 또한 분상의 제2 탈인제를 상기 용선에 투입하고,
    상기 제2 탈인제의 투입 개시를, 상기 용선의 상기 Si 함유량을 상기 탈인 취련에 의하여 0.10질량% 이하로 한 시점 후 이면서, 상기 시점 이후의 상기 용선에 대한 상기 산소의 취입량을 3.0N㎥/t로 하기 전으로 하는
    것을 특징으로 하는 용선의 탈인 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 탈인제의 CaO 등량과, 상기 용선의 상기 초기 성분에 있어서의 상기 Si 함유량의 SiO2 등량의 비를 0.60 내지 2.00으로 하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 탈인제의 투입량을, 상기 용선을 상기 탈인 정련하는 공정의 종료 시의 슬래그의 장입 염기도가 1.3 내지 4.0으로 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈인 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 탈인제 및 상기 제2 탈인제 중 한쪽 또는 양쪽을, 생석회, 석회석, 칼슘페라이트, 돌로마이트계 석회, 및 전로 슬래그 또는 2차 정련 슬래그이고 CaO를 함유하는 것으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이며, CaO, CaCO3 및 CaF2의 CaO 등량에서의 합계 함유량이 30 내지 100질량%인 것으로 하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 탈인제를 괴상의 탈인제로 하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 탈인제를, Ar, N2, CO2 및 O2로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 캐리어 가스를 사용하여 상기 용선에 취입하는 것을 특징으로 하는 용선의 탈인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용선의 상기 초기 성분에 있어서의 Si 함유량이 0.25질량% 이상인 것을 특징으로 하는 용선의 탈인 방법.
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