KR20220029543A - 강괴의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 진공 용기(110); 진공 용기 내에 배열된 강괴 주형(120); 및 강괴 주형 내에서 액체 강을 교반하도록 배열된 교반기(130)를 포함하는 주조 장치(100)에서 강괴를 제조하기 위해
- 액체 용강을 제공하는 단계(1000);
- 강괴 주형(100)에 액체 용강을 충전하는 단계(2000);
- 진공 용기(110) 내에 감압을 적용하는 단계(3000);
- 액체 용강을 강괴로 응고시키는 단계;
- 용강이 응고되는 동안 감압에서 강괴 주형 내에서 액체 용강을 교반 하에 응고하는 단계
를 포함하는 방법으로서,
- 액체 용강은 미리 결정된 양의 탄소 및; 산화물 형태의 부수적 불순물 원소를 포함하고, 교반하는 동안 산화물 내의 산소와 용강 내의 탄소가 일산화탄소를 형성하는 탄소열 반응에 의해 산화물이 환원되는, 방법에 관한 것이다.

Description

강괴의 제조방법

본 발명은 주조 장치(casting arrangement)에서 강괴의 제조방법에 관한 것이다.

기존 제강에서 제련 용광로의 용융 금속은 일반적으로 레이들(ladle)에 주입하고 이로부터, 금속을 추가의 생산 단계를 위해, 용기(vessel)에 주입한다. 레이들의 용량이 작은 경우 레이들 최상부의 립(lip)으로부터 용융 금속을 부을 수 있다. 레이들이 더 크면 레이들 바닥에 있는 내화 노즐을 통해 금속을 주입한다. 노즐은 내화 마개로 레이들 내부에서 닫을 수 있다. 마개가 없는 장치도 널리 사용된다. 여기서, 레이들의 노즐은 내화판에 의해 외부에서 닫힌다. 오리피스(oriffice)가 있는 플레이트는 오리피스가 노즐과 일치하도록 이동되어 금속이 유출되도록 할 수 있다.

강괴 산업에서는 용강(molten steel)을 레이들로부터 주형(mold)에 주입한다. 금속은 주형의 최상부 또는 바닥으로부터, 연결 채널을 통해 주형에 부어질 수 있다. 첫 번째 경우에는 강을 레이들로부터 주형에 직접 주입한다. 주형이 충전된 후, 레이들 개구부를 닫고 레이들을 다음 주형으로 이동하여 공정을 반복한다. 바닥 주입시, 동시에 여러 개의 주형을 강으로 충전할 수 있다. 여기서 주형은 내화 벽돌이 늘어선 채널이 있는 스툴(stool)에 장착된다. 레이들로부터의 강은 분수(fountain)를 통해 스툴의 채널로 하강한 다음 바닥으로부터 주형에 유입된다. 사용되는 주입 방법은 강의 등급과 무게, 강괴의 목적하는 용도와 같은 요인에 따라 다르다.

바닥 주입 기술은 오늘날 철강 산업의 최첨단 기술이다. 주로 다수의 주형을 동시에 충전할 수 있는 보다 용이한 충전에 기인한다. 30년 전에 더 일반적으로 사용된 최상부 충전은 티밍(teeming) 동안 강 빔(steel beam)이 공기에 노출되어 심각한 재산화를 나타내었다.

바닥 주입시 강은 러너 브릭(runner brick)과 트럼펫(trumpet)(레이들로부터 바닥 주입 시스템에 강을 주입하는 곳)에서 세라믹에 노출될 것이다. 주형에 유입되는 강의 재산화를 제어하기 위해, 주형을 충전하는 동안 강 표면을 덮어야 하는 주형 분말(mold powder)이 사용된다. 응고를 제어하기 위해, 종종 주형 분말의 최상부에 발열판을 사용한다. 세라믹과 주형 분말은 모두 덜 안정적인 산화물로 구성되어 있고 강에 의해 환원된다는 사실 때문에, 강을 재산화하는 경향이 크다. 강의 산소 함량이 증가하면 용강 내의 산소와 합금 원소 사이의 반응으로 인해, 산화물 형태의 비금속 개재물(non-metallic inclusion)이 형성되거나, 슬래그 또는 이전 생산 단계에서 발생하는 불순물이 형성된다.

최근 몇 년 동안 고품질 강에 대한 수요가 증가함에 따라 제강 방식이 지속적으로 개선되었다. 비금속 개재물은 후속 단계에 유해한 영향을 미치고 최종 강 제품의 특성에 큰 영향을 미치기 때문에, 비금속 개재물의 제어에 특별한 관심이 있다. 최종 제품의 품질은 강의 강도나 연성에 의해 결정될 뿐만 아니라, 개재물의 양, 크기 및 화학적 조성의 제어를 통해 제어된다. 비금속 개재물의 형성을 제어하고 구성 상(constituent phase)을 식별하는 것은 청정강 생산에 매우 중요하다.

강의 청정도는 탈산제 및 합금철의 추가, 2차 야금 처리(secondary metallurgy treatment)의 범위 및 순서, 교반 및 이송 작업, 슈라우드 시스템(shrouding system), 연속 주조 절차, 다양한 야금 플럭스(metallurgical flux)의 흡수 능력, 및 주조 방식 등을 포함하는 광범위한 작업 방식을 통해 달성된다.

탄소는 강의 강력한 탈산제이며, 용강의 산소와 반응하여 일산화탄소(CO)를 형성한다. 탈산도(degree of deoxidization)는 평형 조건에 의해 제한되며 정상 대기압(1bar)에서 평형 산소 농도는 1 중량% C를 갖는 강에서 20 ppm이다. 따라서, 통상적으로 더 많은 산소를 화학적으로 결합시키기 위해 알루미늄과 같은 탈산제가 첨가된다. 이러한 방식은 강의 산소 농도를 3 ppm까지 감소시킬 수 있다.

진공에 노출된 강은 "청정 효과"를 겪을 것이다. 이는 강 산업에서 익히 공지되어 있다. 이는 주로 진공 레이들 처리 또는 RH 탈기(RH degassing)와 같은 일반적인 제강 절차에서 사용된다. 여기서, 진공은 주로 수소 및 질소와 같은 가스를 강에서 덜 용해되게 하는 데 사용되며, 이들 가스가 진공으로 증발하여 강에서 이러한 가스의 양이 감소할 것이다. 진공은 또한 VIM(진공 유도 용융) 또는 VAR(진공 아크 재용융)과 같은 다양한 재용융 절차에서 사용된다. 진공을 "청정 절차"로서 사용하는 유익한 효과가 잘 확립되어 있다.

진공 조건에서 초합금의 주조에 대한 일부 연구가 추가로 수행되었다. 예를 들면, 하기 논문을 참조한다: Wenzhong Jin, Tingju Li, Guomao Yin: “Research on vacuum-electromagnetic casting of IN100 superalloy ingots”, Science and Technology of Advanced Materials 8 (2007) 1 - 4. 이 논문에서는 VIM-용광로에서 초합금의 2단계 제조방법을 논의한다. 제1 단계에서, 초합금의 원료가 VIM 용광로에서 용융 및 주조된다. 제2 단계에서, 초합금은 VIM 용광로에서 재용융되어 강 주형 내에 주조되고, 상기 초합금의 결정 구조를 개선하기 위해 VIM 용광로에서 진공하에 전자기 교반된다.

상기 논문에 기술된 생산방법에서, 통합 VIM-공정에서 용융-주조 및 재용융-주조의 두 단계는, 보다 균질한 결정 구조를 생성한다. 상기 논문에 기술된 방법은 결정 구조를 개선하기 위한 것이지만, 강 청정도 향상에 대해서는 논의하지 않는다. 기재된 설정은 또한 산업적 규모의 강 제조에 적합하지 않다.

따라서, 강괴를 제조하기 위한 향상된 방법이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 선행 기술의 문제점 중, 적어도 하나를 해결하는 강괴의 제조방법을 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 최소량의 비금속 개재물을 갖는 강괴의 제조방법을 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 목적은 산업적 규모의 제조에 적합한 최소량의 비금속 개재물을 갖는 강괴의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 이들 목적 중의 적어도 하나는, 진공 용기(vacuum vessel); 진공 용기 내에 배열된 강괴 주형; 및 강괴 주형 내에서 액체 강(liquid steel)을 교반하도록 배열된 교반기를 포함하는, 주조 장치에서 강괴를 제조하기 위해

- 액체 용강(liquid steel melt)을 제공하는 단계;

- 강괴 주형을 액체 용강으로 충전하는 단계;

- 진공 용기 내에 감압을 적용하는 단계;

- 액체 용강을 감압에서 강괴로 적어도 부분적으로 응고하는 단계로서, 용강의 적어도 일부가 응고(solidification)되는 동안 감압에서 강괴 주형 내에서 액체 용강을 교반하는 단계

를 포함하는 방법으로서,

- 액체 용강은 미리 결정된 양(predetermined amount)의 탄소 및; 산화물 형태의 부수적 불순물 원소(incidental impurity element)를 포함하고, 용강을 교반하는 동안, 산화물 내의 산소와 용강 내의 탄소가 일산화탄소를 형성하는 탄소열 반응(carbothermic reaction)에 의해, 산화물이 환원됨을 특징으로 하는, 방법에 의해 충족된다.

본 발명에 따른 방법의 주요 이점은 용강에서 부수적 불순물 원소의 제거 정도가 매우 높다는 것이다. 이는 탄소가 저압에서 산화물 형태의 부수적 불순물 원소에 미치는 강한 영향 때문이다. 더욱이, 본 발명에 따르면, 응고 중 강괴 주형 내에서 강의 청정이 이루어지므로, 용강에 대한 재오염이 발생할 수 없다. 용강의 응고 동안, 강괴 주형에서의 부수적 불순물 원소 제거의 추가적인 이점은 주조 전에 앞서 수행되는, 비용이 많이 드는 종래의 제강 단계가 생략될 수 있다는 점이다.

본 발명에 따라, 용강의 응고는 감소된 대기압 하에 적어도 부분적으로 수행된다. 즉, 표준 대기압(해수면에서 대략 1 bar)보다 낮은 압력에서 수행된다. 용강은 감소된 대기압 하에 완전히 응고될 수 있다.

본 발명에 따라, 대기압을 감소시킴으로써, (산화물에 결합된) 산소와 탄소 사이의 평형은 용강에서 변경되고, 산소 농도를 매우 낮은 수준으로 감소시키는 것이 가능하다. 도 1은 다양한 함량과 용강에 작용하는 다양한 대기압(라인 a, b 및 c)에서, 용강 중의 산소와 탄소 사이의 1600°C에서의 평형에 대한 다이어그램을 도시한다. 도 1에 표시된 바와 같이, 대기압을 0.1 mbar(라인 c)로 낮추면 1 %C 용강에서 0.004 ppm의 산소 함량에 도달할 수 있다. 이 과정을 일반적으로 탄소열 반응이라고 하며 아래에 개략적으로 제시되어 있다. 탄소열 반응에서, 용강에 용해된 탄소(C)는, 일산화탄소 가스(CO)와 유리 산화물 형성 원소(Me)의 형성 하에서, 용강에 포함된 고체 산화물(MeO)을 환원시킨다. 일산화탄소는 용강을 가스로 이탈하고 산화물 형성 원소(Me)는 증기압에 따라 용강에 용해되거나 증기로 용강을 이탈할 수 있다.

산화물 형성 원소 Me는 전형적으로 제강에 사용되는 원소로 구성될 수 있다. 예를 들어, 합금 원소로서 또는 세라믹 라이닝의 원소 또는 플럭스 원소로서 또는 부수적 불순물의 형태로서 구성될 수 있다. 예를 들면, 산화물 형성 원소 Me는 Mg, Ca, Al, Si 및 Mn으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 따라서, 이들의 산화물은 MgO, CaO, Al₂O₃, SiO₂ 및 MnO이다,

본 발명에 따라, 용강은 강괴 주형에서 용강의 적어도 일부가 응고하는 동안 감압에서 교반된다. 상술한 바와 같이, 이론적으로 0.1 mbar의 대기압에서 0.004ppm 산소에 도달하는 것이 가능하다. 그러나, 탈산은 용강에서 탄소와 산소 사이의 반응에서 형성되는 CO 기포에 대한 용강의 강정압(ferrostatic pressure)에 의해 제한될 수 있다. 즉, 탄소와 산소가 용강 깊숙이에서 반응하면 용강의 강정압이 CO 기포의 핵 생성 및 성장을 방해할 것이다. 용강을 교반함으로써, 용강은 강정압이 CO 기포 형성을 촉진하기에 충분히 낮은 표면 영역 아래로, 지속적으로 옮겨진다.

이로써 용강이 본질적으로 완전히 강괴로 응고될 때까지 용강을 교반할 수 있다. 용강이 강괴 주형에서 본질적으로 액체 상태일 때, 즉 주입 및/또는 진공의 적용 직후, 교반이 개시될 수 있다. 대안으로, 용강은 용강의 본질적으로 완전한 액체 상태와 본질적으로 완전한 고체 상태 사이에 있는 기간 동안 교반될 수 있다. 숙련자는 경험 및/또는 실험을 기반으로 적절한 교반 시간을 결정할 수 있다.

바람직하게는, 강괴 주형은 주형의 라이닝으로부터 강철의 재오염을 방지하기 위해, 오스테나이트 강(austenitic steel) 또는 주철과 같은 강으로 제조된다. 따라서, 주형은 세라믹 라이닝이 전혀 없다. 대안으로, 주형 내부 표면은 탄소열 반응을 촉진하기 위해, 탄소를 함유하는 물질로 코팅될 수 있다.

세라믹 라이닝은 낮은 압력에서 분해될 수 있으며, 이는 산소가 강에 유입되어, 탄소열 반응의 청정 효과를 완전히 활용할 수 없음을 의미한다. 그러나, 본 발명의 방법에서, 주형 내의 불활성 강에서 강의 청정이 일어난다. 이는 매우 낮은 압력을 사용하는 것을 가능하게 하며, 이는 탄소열 반응이 일어나게 하기에 유리하다.

액체 용강은 외부에서, 즉 진공 용기로부터 먼 곳에서 제조될 수 있다. 용강의 제조는 전기 아크 용광로에서 강 원료의 용융; 컨버터 내에서의 용강의 처리; 및 레이들에서 강 조성의 조정을 포함하는, 통상적인 제강방법을 수반한다. 기존의 제강 설비를 이용하여, 본 발명에 따른 강괴 제조 비용을 절감한다.

원격 설비로부터 강을 수용하기 위해, 진공 용기는 진공 용기 외부의 컨테이너로부터의 강을 주형에 충전할 수 있도록 하는, 폐쇄 가능한 개구부를 포함할 수 있다.

주형에서 용강의 교반은 전자기 교반기에 의해 달성될 수 있다. 교반기는 액체 용강의 교반으로 인해 액체 강이 주형의 바닥으로부터 주형의 최상부를 향하는 방향으로, 그리고 주형의 최상부로부터 주형의 바닥을 향하는 방향으로 이송되도록 구성될 수 있다. 이는 CO 기포의 형성을 촉진하여 강의 산소 농도를 감소시킨다.

바람직하게는, 하나 이상의 방법 단계는 응고된 강괴의 산화물 함량이 미리 결정된 임계값 수준 미만이도록 설계된다. 이로써 산화물의 함량은 백만부당 부(ppm)로 측정될 수 있다. 측정은 통상적인 방법으로 수행할 수 있다. 용강 중의 산화물 함량에 대한 임계값 수준은 3ppm 이하, 또는 0.3ppm 이하, 또는 0.01ppm 이하일 수 있다. 산화물 함량이 낮으면 응고된 강괴 및 이로부터 생산되는 제품의 기계적 특성이 향상된다.

이로써 진공 용기 내의 압력은 1 mbar 미만일 수 있다. 보다 바람직하게는, 압력은 0.1 mbar 이하이다. 압력이 낮을수록 산소 함량이 낮아지지만, 생산 조건에서는 매우 낮은 압력을 달성하기 어려울 수 있다.

용강의 초기 온도, 즉 강괴 주형에 주입할 때의 온도는 1650 내지 1500 ℃, 예를 들면, 1580 내지 1500 ℃일 수 있다.

용강은 Fe를 기반(based on Fe)으로 할 수 있으며 명목상 용해된 탄소를 0.01 내지 1.3 중량%, 예를 들면, 0.05 내지 1.3 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 이 양은 불순물의 양(명목상 3ppm)에 비해 매우 많다. 따라서, 용강에서 산화물의 환원을 달성하기 위한 탄소가 항상 충분히 존재한다. 일례로, 탄소의 양은 용강에서 0.1 내지 1.3 중량%이다.

용강은 하기 합금 원소 중 하나 이상을 포함할 수 있다(중량% 단위):

Si: 0-3, 바람직하게는 0.05-3; Mn: 0-3, 바람직하게는 0.05-3; Cr: 0-18, 바람직하게는 0.05-18; Ni: 0-10, 바람직하게는 0.05-10; V: 0-2, 바람직하게는 0.05-2; Mo: 0-3, 바람직하게는 0.05-3; N: 0-0.4, 바람직하게는 0.01-0.4.

전형적으로, 용강은 주형에 충전하기 전에 산소 함량이 대략 20 ppm 내지 대략 3 ppm이다.

상기 방법은 용강을 예비-탈산(pre-deoxidizing)시키는 임의의 단계를 포함할 수 있다. 이로써 용강은 용강을 강괴 주형 내로 주입하기 전 또는 후에 예비-탈산될 수 있다. 예비-탈산은 알루미늄의 첨가와 같은 기존의 제강방법에 의해 수행될 수 있다. 예비-탈산 후, 용강은 산소 함량이 대략 3 ppm일 수 있다.

본 발명은 또한 상기 개시된 방법에 의해 제조된 물체에 관한 것이다. 상기 물체는 바(bar), 와이어, 스트립, 튜브, 링 또는 플레이트일 수 있다.

본 발명은 또한 산소 함량이 낮은 강괴를 제조하기 위한 상기 개시된 방법의 용도에 관한 것이다. 즉, 산소 함량은 강괴 주형을 충전하기 전 액체 강에서에 비해 더 낮다.

도 1은 다양한 대기압에서 산소와 탄소 사이의 평형을 보여주는 다이어그램을 도시한다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 방법의 단계를 도시하는 개략도이다.

이하, 본 발명에 따른 강괴의 제조방법을 보다 구체적으로 기술할 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본원에서 설명하는 실시양태에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이들 실시양태는 본 발명이 철저하고 완전할 수 있고, 본 발명의 범위가 당업자에게 충분히 전달될 수 있도록 예시로서 제공된다. 동일한 참조 번호는 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 요소를 지칭한다.

도 2a는 용강을 제공하는 제1 단계(1000)를 도시한다. 용강은 전기 아크 용광로(10)에서 고철과 같은 강 원료의 용융을 포함하는, 기존의 제강 방법에 의해 제조될 수 있다. 용강을 산소 환원용 레이들(20)에 주입한 다음, 정련용 레이들(30)에 주입한다. 상기 레이들(30)은 본 발명에 따른 방법에서 용강을 이송하기 위한 컨테이너를 제공할 수 있다. 레이들(30)에서 강의 총 중량은 20 톤 이상일 수 있다.

도 2b에 도시된 하위 단계(1500)에서, 레이들(30)은 진공 용기(110), 진공 용기 내에 배열된 강괴 주형(120) 및 강괴 주형에서 액체 강을 교반하도록 배열된 교반기(130)를 갖는, 주조 장치(100)로 이송된다. 진공 용기는 강판으로부터 제조될 수 있고, 그 내부가 외부로부터 공기와 가스를 완전히 밀봉시킬 수 있도록 배열된 돔형 하우징(111)을 갖는다. 진공 용기는 임의의 적절한 형태를 가질 수 있음이 명백하다. 진공 용기는 진공 용기 외부의 레이들로부터 강을 주형에 충전할 수 있도록 하기 위한, 폐쇄 가능하고 기밀 밀봉 가능한 개구부(112)를 포함한다.

진공 용기는 진공 용기 내의 압력을 감소시킬 수 있는 진공 펌프(도시되지 않음)에 연결된 진공 개구부(113)를 추가로 포함한다. 강괴 주형(113)은 600 X 600 X 2000 mm 치수의 오스테나이트 강 또는 주철로 제조되고, 최상부(120)가 개방되어 있다. 전형적으로, 주형은 4.2톤 무게의 강괴를 수용할 수 있다. 진공 용기 내에 하나 이상의 강괴 주형을 배열하는 것이 가능하다. 교반기(10)는 전자기 교반기일 수 있고, 액체 강을 주형의 바닥에서 최상부로 또는 그 반대로 순환시키도록 배열될 수 있다. 교반기는 ABB 사로부터 시판 중인 ORC 1100/400M-시리즈의 스트랜드 교반기(strand stirrer)일 수 있다.

레이들 내의 액체 강은 C: 0.1%; Mn: 0.2%; Si 0.2%;Cr 1.5% 및 잔여량의 Fe의 조성을 가질 수 있다. 액체 강의 산소 함량은 산화물로 통합된 약 3ppm일 수 있다.

도 2c에 도시된 제2 단계(2000)에서, 강괴 주형(120)은 액체 용강으로 충전된다. 이는 진공 용기의 폐쇄 가능한 개구부(122) 위에 레이들(30)을 배치하고, 폐쇄 가능한 개구부를 개방하고, 배출관(31)이 폐쇄 가능한 개구부를 통해 강괴 주형(120)의 최상부(110)로 들어가도록 레이들을 내림으로써 달성될 수 있다. 이어서, 레이들 내의 강은 배출관을 통해 주형 내로 배출된다. 주형이 충전되면, 레이들을 회수하고 폐쇄 가능한 개구부를 폐쇄한다.

후속적으로, 도 2d에 도시된 제3 단계(3000)에서, 진공 펌프(도시되지 않음)를 작동시켜 진공 용기(110) 내의 압력을 감소시킨다. 압력은 0.1 mbar 이하로 감소될 수 있다.

후속적으로 또는 동시에, 제4 단계(4000)에서, 교반기(130)를 작동시켜 주형 내에서 액체 강을 순환시킨다. 용강의 적어도 일부가 응고될 때까지 계속 교반한다. 현재 치수의 강괴 주형의 경우 용강이 강괴로 완전히 응고되는 시간은 2시간일 수 있다. 교반되는 동안, 산소 함량은 전술한 바와 같이 용강에서 탄소와의 반응에 의해 감소된다. 상술한 실시양태에서, 교반은 강괴 주형의 측면에 적용된다. 그러나, 다른 위치에 교반을 적용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 주형의 상부 또는 주형의 최상부 또는 주형의 바닥에 적용할 수 있다. 또한, 주형의 여러 위치에 교반을 적용할 수도 있다.

도시되지 않은 후속 단계(5000)에서, 강괴는 강괴 주형으로부터 회수된다. 강괴는 후속적으로 열처리 및 성형(forming), 예를 들어, 압연(rolling), 단조(forging) 또는 드로잉(drawing)에 의한 바, 와이어, 스트립, 시트 또는 플레이트와 같은 물체로의 성형과 같은 추가 작업 단계를 거칠 수 있다. 이들 단계는 도시되지 않는다.

특정 실시예가 상세하게 개시되었지만, 이는 단지 예시의 목적으로 행해진 것이며 제한하려는 의도가 아니다. 특히, 예를 들면, 첨부된 청구범위 내에서 다양한 대체, 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 고려된다.

주조 장치는 진공 용기(110) 내에 감압이 우세한 동안 강괴 주형이 액체 강으로 충전될 수 있도록 배열될 수 있다. 한 실시양태에서 이는 주조 장치 주위에 추가의 진공 챔버(vacuum chamber)를 배열함으로써 달성될 수 있다. 주형의 충전은 진공 챔버 내에 레이들을 배치하고, 진공 챔버와 진공 용기를 모두 비우고, 폐쇄 가능한 개구부(112)를 통해 주형을 충전하고 개구부를 폐쇄함으로써 수행될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 폐쇄 가능한 개구부(122)에는 에어 록(air-lock)이 제공될 수 있다.

상술한 대안들을 결합하는 것도 가능하다.

또한, 특정 용어가 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이들은 제한의 목적이 아닌 일반적이고 설명적인 의미로만 사용된다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어 "포함하다" 또는 "함유하다"는 다른 요소의 존재를 배제하지 않는다. 최종적으로, 청구범위의 참조 부호는 단지 명확한 예로서 제공되며, 어떠한 방식으로도 청구범위의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (18)

1. - 액체 용강(liquid steel melt)을 제공하는 단계(1000);
   - 강괴 주형(100)을 액체 용강으로 충전하는 단계(2000);
   - 진공 용기(vacuum vessel;110) 내에 감압을 적용하는 단계(3000);
   - 액체 용강을 감압에서 강괴로 적어도 부분적으로 응고하는 단계로서, 용강의 적어도 일부가 응고되는 동안 감압에서 강괴 주형 내에서 액체 용강을 교반하는 단계(4000)
   를 포함하여, 진공 용기(110); 진공 용기 내에 배열된 강괴 주형(120); 및 강괴 주형 내에서 액체 강(liquid steel)을 교반하도록 배열된 교반기(130)를 포함하는 주조 장치(casting arrangement; 100)에서 강괴를 제조하는 방법으로서,
   - 액체 용강은 미리 결정된 양(predetermined amount)의 탄소 및; 산화물 형태의 부수적 불순물 원소(incidental impurity element)를 포함하고, 교반하는 동안 산화물 내의 산소와 용강 내의 탄소가 일산화탄소를 형성하는 탄소열 반응(carbothermic reaction)에 의해 산화물이 환원됨을 특징으로 하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 진공 용기(110) 내의 압력은 응고된 강괴에 남아 있는 산화물의 함량이 미리 결정된 임계값 수준 미만이도록 선택되는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 용강 내의 탄소의 초기 양은 응고된 강괴 내에 남아 있는 산화물의 함량이 미리 결정된 임계값 수준 미만이도록 선택되는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 용강의 초기 온도는 응고된 강괴 내에 남아 있는 산화물의 함량이 미리 결정된 임계값 수준 미만이도록 선택되는, 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 진공 용기(110) 내의 압력은 ≤ 1 mbar 또는 ≤ 0.1 mbar인, 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, ppm 산소로 측정된, 응고된 강괴 내의 산화물의 함량은 < 3 ppm 또는 ≤0.3 ppm 또는 ≤0.1 ppm 또는 ≤0.01 ppm인, 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 용강의 초기 온도는 1650 내지 1500 ℃인, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 용강에서 ppm 산소로서 측정된 산화물의 초기 함량은 ≥3ppm인, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 액체 용강을 제공하는 단계(1000)는 진공 용기 밖에서 액체 용강을 제조하는 과정을 포함하는, 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 진공 용기(110)는 폐쇄 가능한 개구부(112)를 포함하고, 폐쇄 가능한 개구부(112)를 통해 액체 용강을 공급함으로써 강괴 주형이 충전되는, 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 진공 용기(110) 내에서 감압이 우세한 동안 강괴 주형이 충전되는, 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 액체 강이 강괴 주형의 바닥으로부터 강괴 주형의 최상부를 향하는 방향 및 강괴 주형의 최상부로부터 강괴 주형의 바닥을 향하는 방향으로 이송되도록 액체 용강의 교반이 수행되는, 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 교반기(130)는 전자기 교반기인, 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 용강은 Fe를 기반으로 하는 용강(Fe-based steel melt)이고 탄소를 0.01 내지 1.3 중량%의 양으로 포함하는, 방법.
15. 제1항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 용강은 적어도 하기 합금 원소들, 즉 Si: 0-3; Mn: 0-3; Cr: 0-18; Ni: 0-10; V: 0-2; Mo: 0-3; N: 0-0.4 중의 하나 이상을 포함하는, 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생성된 강괴로부터 제조된, 물체(object).
17. 제16항에 있어서, 물체가 바(bar), 와이어, 스트립, 튜브, 시트, 링 또는 플레이트인, 물체.
18. 산화물 형태의 부수적 불순물의 함량이 낮은 강괴를 제조하기 위한, 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 따른 방법의 용도.

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