KR20200103989A - 전로 정련 방법 - Google Patents

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Abstract

전로 정련 방법과 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 전로 정련 방법은 취련 종료 시점의 용강 종점 온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준 범위와, 버블링 스탠드 이송된 용강 중 인(P) 농도의 기준값을 각각 설정하는 단계; 전로에 용선을 장입하고, 소정의 공정 조건에 따라 산소를 취입하여 취련하는 단계; 취련 종료 시점에서, 용강 종점온도 및 종점산소량과, 용강 슬래그 철(T.Fe) 함량 및 슬래그 염기도를 각각 측정하는 단계; 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값과, 상기 용강 종점온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준범위를 비교하는 단계; 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값이 상기 용강 종점온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준 범위를 만족하는 경우, 하기 식 1에 따른 버블링 스탠드로 이송된 용강 중 인(P) 농도 예측값을 도출하는 단계; 상기 도출된 인농도 예측값과, 상기 인농도 기준값을 비교하는 단계; 및 상기 인농도 예측값이 상기 인농도 기준값 이하인 경우, 상기 용강을 출강하는 단계;를 포함한다.

Description

전로 정련 방법 {METHOD FOR REFINING MOLTEN STEEL IN A CONVERTER}
본 발명은 전로 정련 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 버블링 스탠드 도달시점의 인(P) 농도 예측 수식을 이용하여, 전로 정련시 인 농도를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 전로 정련 방법에 관한 것이다.
제철 공정 중의 제강 공정은, 철광석을 고로에서 용해하는 제선공정으로부터 시작되며, 철광석을 용해 후 탈황 등 예비처리공정을 통해 용선을 제조한다. 상기 제조된 용선은 불순물을 제거하는 1차 정련 공정과 1차 정련된 용강 내 성분을 다시 미세하게 조정하는 2차 정련 과정을 거쳐 성분 조정이 완료된다. 상기 2차 정련이 완료된 용강은 연속주조 공정으로 이동되고, 연속주조 공정을 거쳐 슬라브, 블룸, 빌릿 등의 반제품이 성형된다. 이와 같이 성형된 반제품은 압연 등의 최종 성형과정을 거쳐 압연 코일, 후판 등 목표하는 최종 제품으로 제조된다.
즉, 제강 공정은 용선 예비처리 공정, 전로 정련 공정, 이차 정련 공정 및 연속 주조 공정 순으로 진행되는데, 이때 상기 전로 정련 공정은 용선 또는 스크랩(scrap)을 전로에 장입하여 랜스를 통해 고순도의 산소 가스를 취입함으로써 용선 중 탄소와 기타 성분을 CO 가스 또는 슬래그 형태로 제거하는 공정으로, 용선 중의 인(P) 등의 불순물을 제거하여 용강을 제조하게 된다.
본 발명과 관련한 배경기술은 일본 등록특허공보 제6314484호(2018.04.25. 공고, 발명의 명칭: 용선 탈인 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 용강 중 인 농도의 정밀한 제어가 가능한 전로 정련 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 성분 격외를 최소화하며, 강종 품질을 향상시킬 수 있는 전로 정련 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 전로 정련 방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 전로 정련 방법은 한 구체예에서 상기 전로 정련 방법은 취련 종료 시점의 용강 종점 온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준 범위와, 버블링 스탠드 이송된 용강 중 인(P) 농도의 기준값을 각각 설정하는 단계; 전로에 용선을 장입하고, 소정의 공정 조건에 따라 산소를 취입하여 취련하는 단계; 취련 종료 시점에서, 용강 종점온도 및 종점산소량과, 용강 슬래그 철(T.Fe) 함량 및 슬래그 염기도를 각각 측정하는 단계; 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값과, 상기 용강 종점온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준범위를 비교하는 단계; 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값이 상기 용강 종점온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준 범위를 만족하는 경우, 하기 식 1에 따른 버블링 스탠드로 이송된 용강 중 인(P) 농도 예측값을 도출하는 단계; 상기 도출된 인농도 예측값과, 상기 인농도 기준값을 비교하는 단계; 및 상기 인농도 예측값이 상기 인농도 기준값 이하인 경우, 상기 용강을 출강하는 단계;를 포함한다:
[식 1]
인(P) 농도 예측값(ppm) = 473 - (0.189 X 용강 종점온도(℃)) + (0.0715 X 용강 종점산소량(ppm)) - (0.00112 X 총 취입산소량(Nm3)) - (4.08 X 슬래그 철 함량(%T.Fe)) - (5.98 X 슬래그 염기도(%CaO/%SiO2)).
[식 1]
인(P) 농도 예측값(ppm) = 473 - (0.189 X 용강 온도(℃)) + (0.0715 X 용강 중 산소량(ppm)) - (0.00112 X 총 취입산소량(Nm3)) - (4.08 X 슬래그 철함량(%T.Fe)) - (5.98 X 슬래그 염기도(%CaO/%SiO2)).
한 구체예에서 상기 용강 출강시, 인(P)을 미첨가 할 수 있다.
한 구체예에서 상기 인농도 예측값이 상기 인농도 기준값을 초과하는 경우, 상기 용강에 산소를 취입하여 추가 취련을 실시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 추가 취련시, 상기 인농도 예측값과 인농도 기준값의 차를 계산하고, 상기 차이값 1 ppm 당 500~700Nm3의 산소를 취입할 수 있다.
본 발명의 전로 정련 방법을 적용시, 용강 중 인 농도를, 목표 인 농도로 정밀한 제어가 가능하며, 성분 격외를 최소화하며, 강종 품질을 향상시킬 수 있고, 초극저린강과 같은 인(P) 성분의 엄격 관리 강종 생산에 대한 대비가 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 전로 정련 방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 버블링 스탠드에서의 용강 중 인 농도 예측값과, 버블링 스탠드에서의 용강중 인 농도 실측값을 비교한 그래프이다.
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.
전로 정련 방법
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 전로 정련 방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 전로 정련 방법은 (S10) 취련 종료 시점의 용강 종점 온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준 범위와, 버블링 스탠드 이송된 용강 중 인(P) 농도의 기준값을 각각 설정하는 단계; (S20) 전로에 용선을 장입하고, 소정의 공정 조건에 따라 산소를 취입하여 취련하는 단계; (S30) 취련 종료 시점에서, 용강 종점온도 및 종점산소량과, 용강 슬래그 철(T.Fe) 함량 및 슬래그 염기도를 각각 측정하는 단계; (S40) 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값과, 상기 용강 종점온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준범위를 비교하는 단계; (S50) 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값이 상기 용강 종점온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준 범위를 만족하는 경우, 하기 식 1에 따른 버블링 스탠드로 이송된 용강 중 인(P) 농도 예측값을 도출하는 단계; (S60) 상기 도출된 인농도 예측값과, 상기 인농도 기준값을 비교하는 단계; 및 (S70) 상기 인농도 예측값이 상기 인농도 기준값 이하인 경우, 상기 용강을 출강하는 단계;를 포함한다.
[식 1]
인(P) 농도 예측값(ppm) = 473 - (0.189 X 용강 온도(℃)) + (0.0715 X 용강 중 산소량(ppm)) - (0.00112 X 총 취입산소량(Nm3)) - (4.08 X 슬래그 철 함량(%T.Fe)) - (5.98 X 슬래그 염기도(%CaO/%SiO2)).
상기 (S10) 단계는, 용선 중 인(P) 농도 제어에 영향을 주는 인자들인, 용강 종점온도 및 종점산소량 기준 범위와, 버블링 스탠드 이송된 용강 중 인(P) 농도의 기준값을 각각 설정하는 단계이다. 상기 설정은, 목표 강종에 따라 통상적인 방법으로 설정될 수 있다.
본 발명의 전로 취련시, 하기 화학식 1을 포함하는 탈린반응이 발생할 수 있다:
[화학식 1]
P + 5/4 O2 + 3/2 O2-= PO4 3-
상기 화학식 1에 따른 탈린반응의 효율성은, 하기 식 A, 식 B 및 식 C로 표시되는 평형상수(Kp), 탈린능(Cp) 및 인분배비(Lp)를 이용하여 평가할 수 있다:
[식 A]
Figure pat00001
[식 B]
Figure pat00002
[식 C]
Figure pat00003
(상기 식 A 내지 식 C에서, 상기 a0는 용선에서의 산소 활동도를 의미하며, 상기 Po2는 산소 분압이며, 상기 fP 및 fPO4 3 -는, 각각 용선에서의 인(P) 및 인산염 이온(PO4 3-)의 활동도 계수이다).
상기 화학식 1의 탈린반응식과 식 A 내지 식 C를 참조하면, 용선 취련시 용선의 온도 및 산소량과, 슬래그 성분 등이 용선 중 인 농도 제어에 영향을 주는 인자임을 알 수 있다.
이를 통해, 목표 강종에 따라 취련 종료 시점의 용강 종점온도 및 종점산소량과, 용강 슬래그 철(T.Fe) 함량 및 슬래그 염기도와, 버블링 스탠드로 이송된 용강 중 인(P) 농도의 목표 범위를 각각 설정시, 인 농도 제어 효과가 우수할 수 있다.
상기 (S20) 단계는, 상기 설정에 따라, 전로에 용선을 장입하고, 소정의 공정 조건에 따라, 산소를 취입하여 취련하는 단계이다. 예를 들면, 전로에 용선 장입시 스크랩(scarp)을 더 장입할 수 있다. 한 구체예에서 상기 용선은 예비처리 과정을 거친 것을 장입할 수 있다. 상기 예비처리 과정은 용선 내 황 성분을 제거(탈황 처리)한 것일 수 있다. 용선 예비처리는 기계식 교반기(KR)에서 이루어질 수 있다.
예를 들면, 상기 예비처리된 용선 및 스크랩을 전로에 장입한 다음, 목표 강종 제조에 부합하는 공정 조건에 따라 전로에 산소 가스를 취입하여 고온에서 취련할 수 있다.
상기 (S30) 단계는 취련 종료 시점의 용강 종점온도 및 종점산소량과, 용강 슬래그 철(T.Fe) 함량 및 슬래그 염기도를 각각 측정하는 단계이다.
상기 (S40) 단계는 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값과, 상기 용강 종점온도의 기준범위 및 종점산소량 기준범위를 비교하는 단계이다. 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값이 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 목표 범위를 불만족하는 경우, 성분 격외 발생 가능성이 증가되기 때문에, 추가 취련을 실시할 수 있다.
상기 (S50) 단계는 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값이 상기 용강 종점온도의 기준범위 및 종점산소량 기준 범위를 만족하는 경우, 하기 식 1에 따른 버블링 스탠드로 이송된 용강 중 인(P) 농도 예측값을 도출하는 단계이다:
[식 1]
인(P) 농도 예측값(ppm) = 473 - (0.189 X 용강 온도(℃)) + (0.0715 X 용강 중 산소량(ppm)) - (0.00112 X 총 취입산소량(Nm3)) - (4.08 X 슬래그 철 함량(%T.Fe)) - (5.98 X 슬래그 염기도(%CaO/%SiO2)).
전로에서 용강 중 인 농도를 측정하는 것은 기술적으로 매우 어렵기 때문에, 종래에는 버블링 스탠드로 이송된 시점의 용강의 인 농도를 측정을 통해하여, 전로의 인 농도를 예측하여 제어하였다. 그러나 상기 취련 종료 후 용강을 출강하여 버블링 스탠드로 이송시, 용강 중 슬래그의 P2O5 등이 환원되어 다시 용강에 혼합되는 복린 현상이 발생하기 때문에 전로 인 농도를 예측하기 어려운 문제가 있었다.
반면에, 본 발명의 식 1을 통해 상기 버블링 스탠드로 이송된 시점의 용강 중 인농도 예측값을 적용시, 용강 중 인 농도를, 목표로 하는 강종의 인 농도로 정밀하게 제어할 수 있으며, 성분 격외를 최소화할 수 있다.
상기 (S60) 단계는 상기 도출된 인농도 예측값과, 인농도 기준값을 비교하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 인농도 예측값이 상기 인농도 기준값을 초과하는 경우, 상기 용강에 산소를 취입하여 추가 취련을 실시할 수 있다. 한 구체예에서 상기 추가 취련시, 상기 인농도 예측값과 인농도 기준값의 차를 계산하고, 상기 차이값 1 ppm 당 500~700Nm3의 산소를 취입할 수 있다. 상기 조건에서 용강중 인 농도를 기준값 이하로 정밀하게 제어할 수 있다.
상기 (S70) 단계는 상기 인농도 예측값이 상기 인농도 기준값 이하인 경우, 상기 용강을 출강하는 단계이다.
한 구체예에서 상기 용강 출강시, 인(P)을 미첨가할 수 있다. 한편, 본 발명의 목표 강종은, 인(P) 미첨가 강종일 수 있다. 상기 인 미첨가 강종은, 출강시 합금철 형태의 인 성분을 추가로 투입하지 않는 강종을 의미하며, 상기 출강 과정에서 용강에 인을 추가로 투입시, 인농도 예측이 어려울 수 있다.
본 발명의 전로 정련 방법을 적용시, 용강 중 인 농도를, 목표 인 농도로 정밀한 제어가 가능하며, 성분 격외를 최소화하며, 강종 품질을 향상시킬 수 있고, 초극저린강과 같은 인(P) 성분의 엄격 관리 강종 생산에 대한 대비가 가능할 수 있다.
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 1~4
취련 종료 시점의 용강 종점온도 및 용강 종점산소량 기준 범위와, 버블링 스탠드 이송된 용강 중 인(P) 농도의 기준값을 각각 설정하여 하기 표 1 및 표 2다.
상기 설정에 따라 전로에 용선을 장입하고, 산소를 취입하여 취련하였다. 그 다음에, 취련 종료 시점의 용강 종점온도 및 종점산소량과, 용강 슬래그 철(T.Fe) 함량 및 슬래그 염기도를 각각 측정하였다. 측정된 용강의 종점온도, 종점산소량, 용강 슬래그의 철함량, 슬래그 염기도와, 총 취입된 산소량을 각각 측정하여 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값과, 상기 용강 종점온도 기준범위 및 종점산소량 기준범위를 비교하였다. 그 결과, 상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값이 상기 용강 종점온도 기준범위 및 종점산소량 기준 범위를 만족하였으며, 하기 식 1에 따른 버블링 스탠드로 이송된 용강 중 인(P) 농도 예측값을 도출하여 하기 표 2에 나타내었다.
상기 도출된 인농도 예측값과, 인농도 기준값을 비교하였으며, 상기 인농도 예측값이 상기 인농도 기준값 이하로 판정되어, 상기 용강을 출강하였다:
[식 1]
인(P) 농도 예측값(ppm) = 473 - (0.189 X 용강 종점온도(℃)) + (0.0715 X 용강 종점산소량(ppm)) - (0.00112 X 총 취입산소량(Nm3)) - (4.08 X 슬래그 철 함량(%T.Fe)) - (5.98 X 슬래그 염기도(%CaO/%SiO2)).
상기 실시예 1 내지 4에 대하여, 상기 버블링 스탠드로 이송된 용강의 인 농도의 실측값을 하기 표 2에 함께 나타내었다.
Figure pat00004
Figure pat00005
하기 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 버블링 스탠드에서의 용강 중 인 농도 예측값과, 버블링 스탠드에서의 용강중 인 농도 실측값을 비교한 그래프이다. 상기 표 2 및 도 2의 결과를 참조하면, 본 발명의 수식을 이용한 인농도 예측값은, 인농도의 실측값과 유사하여 적중률이 우수함을 알 수 있으며, 이를 통해 본 발명의 정련 방법을 적용시 용강 중 인 농도를 목표 인 농도로 정밀하게 제어할 수 있으며, 성분 격외를 최소화할 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (4)

  1. 취련 종료 시점의 용강 종점 온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준 범위와, 버블링 스탠드 이송된 용강 중 인(P) 농도의 기준값을 각각 설정하는 단계;
    전로에 용선을 장입하고, 소정의 공정 조건에 따라 산소를 취입하여 취련하는 단계;
    취련 종료 시점에서, 용강 종점온도 및 종점산소량과, 용강 슬래그 철(T.Fe) 함량 및 슬래그 염기도를 각각 측정하는 단계;
    상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값과, 상기 용강 종점온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준범위를 비교하는 단계;
    상기 용강 종점온도 및 종점산소량 측정값이 상기 용강 종점온도의 기준 범위 및 종점산소량 기준 범위를 만족하는 경우, 하기 식 1에 따른 버블링 스탠드로 이송된 용강 중 인(P) 농도 예측값을 도출하는 단계;
    상기 도출된 인농도 예측값과, 상기 인농도 기준값을 비교하는 단계; 및
    상기 인농도 예측값이 상기 인농도 기준값 이하인 경우, 상기 용강을 출강하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 취련 방법:
    [식 1]
    인(P) 농도 예측값(ppm) = 473 - (0.189 X 용강 종점온도(℃)) + (0.0715 X 용강 종점산소량(ppm)) - (0.00112 X 총 취입산소량(Nm3)) - (4.08 X 슬래그 철 함량(%T.Fe)) - (5.98 X 슬래그 염기도(%CaO/%SiO2)).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용강 출강시, 인(P)을 미첨가하는 것을 특징으로 하는 전로 정련 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인농도 예측값이 상기 인농도 기준값을 초과하는 경우, 상기 용강에 산소를 취입하여 추가 취련을 실시하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 정련 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 추가 취련시, 상기 인농도 예측값과 인농도 기준값의 차를 계산하고, 상기 차이값 1 ppm 당 500~700Nm3의 산소를 취입하는 것을 특징으로 하는 전로 정련 방법.
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