KR20230133976A - 전로 제강 방법 - Google Patents

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KR20230133976A
KR20230133976A KR1020237028494A KR20237028494A KR20230133976A KR 20230133976 A KR20230133976 A KR 20230133976A KR 1020237028494 A KR1020237028494 A KR 1020237028494A KR 20237028494 A KR20237028494 A KR 20237028494A KR 20230133976 A KR20230133976 A KR 20230133976A
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cold iron
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레이 요코모리
후토시 오가사와라
료 가와바타
나오키 기쿠치
유다이 핫토리
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

전로형 용기 내에 수용된 냉철원 및 용선의 정련 처리에 있어서, 냉철원의 녹지 않고 남는 것을 방지하면서 냉철원의 사용량을 증가시키고, 또한 생산성을 해치지 않는 전로 제강 방법을 제안한다. 용선의 탈인 처리를 행하여 탈인 후 용철을 얻고, 얻어진 상기 탈인 후 용철에 대하여, 탈탄 처리를 행하여, 용강을 얻는 전로 제강 방법으로서, 탈인 처리는, 제1 전로형 용기에 탈인 전 용선을 장입하기 전에, 제1 전로형 용기에, 제1 냉철원을, 이하의 (1)식을 충족하는 양만큼 일괄 장입한 후, 탈인 전 용선을 장입하여 탈인 처리를 행하고, 얻어진 탈인 후 용철을 수탕 용기로 출탕하여 당해 수탕 용기에 보존유지(保持)하고, 탈인 처리를 행한 제1 전로형 용기, 또는 제1 전로형 용기와는 다른 제2 전로형 용기에, 제2 냉철원을 일괄 장입한 후, 수탕 용기에 보존유지된 탈인 후 용철을 장입하여 탈탄 처리를 행한다: %Ws0≤0.1186T-134 (%Ws0≥0) …(1) 여기에서, %Ws0: 제1 냉철원과 탈인 전 용선 장입량의 합에 차지하는 제1 냉철원의 비율(%) T: 탈인 전 용선 온도(℃).

Description

전로 제강 방법
본 발명은, 전로형 용기(converter-type vessel) 내에 수용된 용철(molten iron)의 정련 처리에 있어서, 냉철원(cold iron source)의 녹지 않고 남는 것을 방지하면서, 냉철원의 사용량을 증가시키는 전로 제강 방법에 관한 것이다.
최근, 지구 온난화의 관점에서, 철강 업계에 있어서도 CO2 가스의 발생량 저감이 요구되고 있어, 화석 연료 사용량의 삭감이 급선무이다. 철강업에 있어서는, 철광석을 탄소로 환원함으로써 용선(molten pig iron)을 제조하고 있다. 이 용선을 제조하기 위해 필요해지는 탄소원은, 용선 1t당, 500㎏ 정도이다. 한편, 철 스크랩 등의 냉철원을 전로(converter)에서의 원료로서 용강을 제조하는 경우에는, 철광석의 환원에 필요시 되는 탄소원이 불필요해진다. 그 때, 냉철원을 용해하기 위해 필요한 에너지를 고려해도, 1t의 용선을 1t의 냉철원으로 치환함으로써, 약 1.5t의 CO2 가스 저감으로 이어진다.
전로에 있어서, 철 스크랩 등의 냉철원 사용량을 증가시키기 위해서는, 냉철원을 충분히 용해시킬 만큼의 열량을 공급할 필요가 있다. 열량이 부족하면 처리 중에 냉철원이 완전 용해되지 않고, 출탕 후도 로(furnace) 바닥에 잔류한다. 그 경우, 당해 로를 이용한 다음 차지(charge)의 전로 처리에서는, 녹지 않고 남은 냉철원을 확실히 용해시키기 위해, 용선 배합률을 올릴 필요가 생겨, 냉철원 사용량이 증가하지 않는다. 그 외에도, 출탕량 부족에 의한 탈탄 처리에서의 탕(湯) 추가와 같은 조업 저해나, 로 바닥에 냉철원 지금(地金:scull)이 부착된 경우에는 저취 송풍구(bottom-blowing tuyere) 폐색에 의해 교반이 악화되어, 정련능이 저하한다는 야금상의 단점이 발생한다.
통상, 전로 처리에서는, 용선 중에 불순물 원소로서 함유되는 탄소 및 규소의 반응열에 의해 냉철원 용해에 의한 흡열을 보상하지만, 냉철원의 배합률이 증가한 경우에는, 용선 중의 탄소분·규소분만으로는 열량 부족이 된다. 또한, 냉철원을 용해할 때는 처리 중, 특히 처리 전반의 용철 온도 추이도 중요해진다. 냉철원 용해 초기에는, 냉철원의 승온을 위해 주위의 용철이 갖는 열이 빼앗겨 용철 온도가 급격하게 저하한다. 냉철원 사용량이 증가하면 초기의 용철 온도의 저하폭은 커져, 냉철원 용해가 진행되기 어려워지는 것 외, "steel iceberg"나 "ferroberg"라고 칭해지는 냉철원 주위의 용철이 응고되어 형성되는 거대한 냉철원괴(lump)(이하, 「아이스버그」)가 생성될 우려가 있다. 아이스버그는 그의 체적에 대하여 전열 면적이 작기 때문에 용해에 시간을 필요로 하여, 냉철원의 녹지 않고 남는 것 발생이나 처리 시간 연장의 원인이 된다고 생각된다.
용선 중의 탄소분·규소분만으로는 부족한 열량을 보충하기 위해, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 페로 실리콘, 흑연, 코크스 등의 승열제(heating agent)를 로 내에 공급하고, 산소 가스를 공급하는 열 보상 기술이 제안되어 있다.
또한, 특허문헌 2에서는, 저취 가스 공급에 의해 전로 내 용철의 교반을 촉진함으로써, 냉철원의 용해를 촉진하는 기술이 제안되어 있다. 이는, 교반 강화에 의해 용선-냉철원 간의 열 전달 및 탄소의 물질 이동(용철로부터 냉철원 표층 부분으로의 침탄에 의한 냉철원 융점 저하)을 촉진하는 것이다.
또한, 특허문헌 3에는, 상저취 기능을 갖는 전로 형식의 로를 이용하여 용선의 탈인 처리를 행함에 있어서, 냉철원의 전체량 혹은 그의 일부를, 취련 전반에 로상(furnace top)으로부터 용선에 첨가하는 방법이 제안되어 있다.
일본공개특허공보 2011-38142호 일본공개특허공보 소63-169318호 일본공개특허공보 2005-133117호
그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 탄소나 규소의 산화 연소에 필요한 산소 가스를 공급함으로써 전로에서의 처리 시간이 연장되고, 생산성이 저하한다. 또한, 페로 실리콘을 사용하면 규소의 연소에 의해 SiO2가 발생하기 때문에 슬래그의 발생량이 증가하고, 흑연이나 코크스를 사용하면 탄소의 연소에 의해 CO2 가스 발생량이 증가하는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 저취 교반 강화는, 열 보상과 비교하여 효과가 작다. 용선-냉철원 계면 근방의 열 수지(heat balance) 및 탄소 물질 수지를 고려하면, 계면의 열 전달 계수 혹은 용철의 물질 이동 계수의 1차 함수로서 냉철원 용해 속도를 나타낼 수 있다. 여기에서, 계면의 열 전달 계수 내지 용철의 물질 이동 계수는 교반 에너지의 0.2∼0.3승에 비례하는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 교반 동력 에너지를 1.5배로 했다고 해도, 용해 속도는 1할 증가하는 정도이다.
또한, 특허문헌 3에 기재된 방법에서는, 탈인 처리 전반의 용철 온도 저하에 의한 냉철원 용해의 정체나 아이스버그의 생성은 회피 가능하다. 그러나, 녹지 않고 남는 것을 회피하기 위해 냉철원의 투입 시기를 취련 전반으로 제한함으로써, 현실적인 취련 시간에 있어서는 투입 가능한 양에 한계가 있다. 특허문헌 3에 기재된 방법에서는, 냉철원 사용 비율의 상한은 10% 정도이다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 전로형 용기 내에 수용된 냉철원 및 용선의 정련 처리에 있어서, 냉철원의 녹지 않고 남는 것을 방지하면서 냉철원의 사용량을 증가시키고, 또한 생산성을 해치지 않는 전로 제강 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 여러 가지로 실험을 거듭한 결과, 탈인 처리 개시 전에 장입하는 냉철원량에 상한을 설정하고, 탈인 처리 중 내지 탈탄 처리 시에 추가로 냉철원을 첨가하는 조건을 검토함으로써, 종래의 과제를 해결할 수 있는 신규의 전로 제강 방법을 인식했다. 본 발명은 상기 인식에 기초하여 이루어진 것으로서, 그의 요지는 이하와 같다.
상기 과제를 유리하게 해결하는 본 발명의 전로 제강 방법은,
전로형 용기 내에 수용된 냉철원 및 탈인 전 용선에 대하여, 부원료를 첨가함과 함께 산화성 가스를 공급하여 당해 탈인 전 용선의 탈인 처리를 행하여 탈인 후 용철을 얻고, 얻어진 탈인 후 용철을 수탕 용기로 출탕하여 수탕 용기에 보존유지(保持)하는 스텝과, 상기 수탕 용기에 보존유지된 상기 탈인 후 용철을, 상기 탈인 처리를 행한 제1 전로형 용기, 또는 상기 제1 전로형 용기와는 다른 제2 전로형 용기에 재장입하고, 산화성 가스를 공급하여 탈탄 처리를 행하여, 용강을 얻는 스텝을 갖고,
상기 탈인 처리는, 상기 제1 전로형 용기에, 제1 냉철원을, 이하의 (1)식을 충족하는 양만큼 일괄 장입한 후, 상기 탈인 전 용선을 장입하여 당해 탈인 처리를 행하고, 상기 탈탄 처리는, 상기 탈인 처리를 행한 상기 제1 전로형 용기, 또는 상기 제1 전로형 용기와는 다른 상기 제2 전로형 용기에, 제2 냉철원을 일괄 장입한 후, 상기 수탕 용기에 보존유지된 상기 탈인 후 용철을 장입하여 당해 탈탄 처리를 행하는, 전로 제강 방법이다:
%Ws0≤0.1186T-134 (%Ws0≥0) …(1)
여기에서, %Ws0: 제1 냉철원 장입량과 탈인 전 용선 장입량의 합에 대한 제1 냉철원 장입량의 비율(%)
T: 탈인 전 용선의 온도(℃).
또한, 본 발명에 따른 전로 제강 방법은,
1. 상기 탈인 처리 및 상기 탈탄 처리 중 어느 한쪽의 처리, 또는 양쪽의 처리의 처리 중에, 상기 전로형 용기의 로상으로부터 당해 전로형 용기 내에, 제3 냉철원을 투입하는 것,
2. 상기 탈인 처리 및 상기 탈탄 처리 중 어느 한쪽의 처리, 또는 양쪽의 처리의 처리 중에, 상기 전로형 용기의 로상으로부터 당해 전로형 용기 내에 투입하는 상기 제3 냉철원을 이하의 (2)식을 충족하는 양씩 투입하는 것:
Wsadd≤2.4tadd …(2)
여기에서, Wsadd: 냉철원 투입량(t)
tadd: 1회째 로상 투입 시는, 취련 개시에서 1회째 투입 개시까지의 시간(분)
2회째 이후 투입 시는, 전회 투입 완료에서 다음 회 투입 개시까지의 시간(분),
3, 상기 전로형 용기의 로상으로부터 투입되는 상기 제3 냉철원의 최장 치수가 100㎜인 것,
4. 상기 탈인 처리 중에 상기 전로형 용기의 로상으로부터 당해 전로형 용기 내에 상기 제3 냉철원을 장입하는 경우, 당해 제3 냉철원에 함유되어 있는 탄소 농도가 0.3질량% 이상인 것 및, 상기 탈인 처리 종료 후의 탈인 후 용철의 온도가 1380℃ 이상인 것 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 충족하는 것,
등이 보다 바람직한 해결 수단이 될 수 있는 것으로 생각된다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 탈인 처리 개시 전에 장입하는 냉철원량에 상한을 설정하여 탈인 처리를 행하고, 얻어진 상기 탈인 후 용철을, 전로에 재장입하여 탈탄 처리를 행함에 있어서, 탈인 후 용철의 장입 전에 냉철원을 일괄 장입하여 탈탄 처리를 행한다. 이에 따라, 탈인 처리 초기의 용철 온도 저하를 억제하고, 냉철원 용해의 정체 및 아이스버그의 생성을 억제한다. 그 결과, 냉철원의 녹지 않고 남는 것을 방지하면서 탈인 처리 내지 탈탄 처리의 일련의 처리에 있어서 냉철원의 사용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 로 바닥에 냉철원 지금이 부착되는 것에 의한 저취 송풍구 폐색에 기인하는 교반 악화 및 탈인능 저하를 방지할 수 있기 때문에, 안정적으로 탈인 처리를 실시할 수 있는 효과도 있다.
더하여, 탈인 처리나 탈탄 처리 시에 첨가하는 냉철원의 일부의 첨가 방법을, 처리 중의 전로의 로상으로부터의 첨가로 한다. 이에 따라, 처리 초기의 용철 온도 저하를 억제하고, 냉철원 용해의 정체 및 아이스버그의 생성을 억제하면서, 탈인 처리 내지 탈탄 처리로 더욱 많은 냉철원을 용해할 수 있게 된다. 여기에서, 로상으로부터 투입하는 냉철원을, 최장 치수가 100㎜의 사이즈로 함으로써, 로상 호퍼 및 컨베이어 등의 반송 설비에서의 트러블을 회피하고, 로상으로부터의 냉철원 공급을 안정화시키는 것이 가능하다.
도 1(a)∼(g)는, 각각, 본 발명에 따른 전로 제강 방법의 일 실시 태양을 설명하기 위한 도면이다.
도 2(a)∼(g)는, 각각, 본 발명에 따른 전로 제강 방법의 다른 실시 형태를 설명하기 위한 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 각 도면은 개략적인 것으로서, 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 장치나 방법을 예시하는 것으로서, 구성을 하기의 것에 특정하는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 기술적 사상은, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 범위 내에 있어서, 여러 가지의 변경을 더할 수 있다.
<본 발명의 전로 제강 방법의 일 실시 태양에 대한 설명>
도 1(a)∼(g)는, 각각, 본 발명에 따른 전로 제강 방법의 일 실시 태양을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 1(a)∼(g)를 참조하여, 본 발명의 전로 제강 방법의 일 실시 태양을 설명한다.
우선, 상저취 기능을 갖는 전로 형식의 로(이하, 제1 전로형 용기(1)라고 기재함)를 이용하여, 스크랩 슈트(2)로부터, 제1 냉철원(3)으로서의 철 스크랩을 제1 전로형 용기(1) 내에 장입한다(도 1(a)). 그 후, 장입 레이들(4)을 이용하여 제1 전로형 용기(1) 내에 용선(5)(이하, 탈인 전 용선(5)이라고도 기재함)을 장입한다(도 1(b)). 계속해서, 상취 랜스(6)로부터 산소 가스를 공급함과 함께, 로 바닥에 설치된 저취 송풍구(7)로부터 교반 가스로서 N2 등의 불활성 가스를 공급하고, 승열제, 조재제(造滓劑) 등의 부원료를 첨가하면서, 제1 전로형 용기(1) 내의 용철(8)의 탈인 처리를 행하여, 탈인 후 용철(9)을 얻는다(도 1(c)). 그 후, 얻어진 탈인 후 용철(9)을 수탕 용기(10)에 출탕하여 수탕 용기(10)에 보존유지한다(도 1(d)).
그리고, 제1 전로형 용기(1)와는 다른 제2 전로형 용기(11) 내에, 제2 냉철원(12)을, 일괄 장입한다(도 1(e)). 그 후, 수탕 용기(10)에 보존유지된 탈인 후 용철(9)을, 제2 전로형 용기(11)에 장입한다(도 1(f)). 여기에서, 제2 전로형 용기(11)를 이용하지 않고, 탈인 처리를 행한 제1 전로형 용기(1)를 이용할 수도 있다. 마지막으로, 상취 랜스(6)로부터 산소 가스를 공급함과 함께, 로 바닥에 설치된 저취 송풍구(7)로부터 교반 가스로서 N2 등의 불활성 가스를 공급하고, 승열제, 조재제 등의 부원료를 첨가하면서, 제2 전로형 용기(11) 내의 탈인 후 용철(9)의 탈탄 처리를 행한다(도 1(g)). 또한, 탈인 처리 전 및 탈탄 처리 전에 장입하는 냉철원의 양은, 상기 양(both) 처리 전에 장입하는 양의 합계량을 정해 두고(전체 냉철원 장입 예정량), 제2 냉철원(12)의 장입량은, 전체 냉철원 장입 예정량과 제1 냉철원(3)의 양의 차분에 상당하는 양으로서 결정해도 좋다.
본 실시 형태에 의하면, 탈인 처리 시에 장입되는 제1 냉철원(3)의 장입량을, 이하의 (1)식을 충족하는 양으로 함으로써, 탈인 처리 초기의 용철 온도의 저하를 억제하고, 냉철원 용해의 정체 및 아이스버그의 생성을 억제하는 것이 가능하다:
%Ws0≤0.1186T-134 (%Ws0≥0) …(1)
여기에서, %Ws0: 제1 냉철원 장입량과 탈인 전 용선 장입량의 합에 대한 제1 냉철원 장입량의 비율(%)
T: 탈인 전 용선의 온도(℃).
또한, 로 바닥에 냉철원 지금이 부착되는 것에 의한 저취 송풍구 폐색에 기인하는 교반 악화 및 탈인능 저하를 방지할 수 있기 때문에, 안정적으로 탈인 처리를 실시할 수 있는 효과도 있다. 또한, 얻어진 상기 탈인 후 용철(9)을, 제2 전로형 용기(11) 또는 제1 전로형 용기(1)에 재장입하여 탈탄 처리를 행함에 있어서, 탈인 후 용철(9)의 장입 전에 제2 냉철원(12)을 일괄 장입하여 탈탄 처리를 행함으로써, 냉철원의 녹지 않고 남는 것을 방지하면서 탈인 처리 내지 탈탄 처리까지의 일련의 처리에 있어서의 냉철원의 사용량을 증가시킬 수 있다. 여기에서, 탈탄 처리 시에 장입되는 제2 냉철원(12)의 장입량에 대해서는, 상기 (1)식으로부터 얻어지는 상한량을 초과해도 상관없다. 탈탄 처리는 탈인 처리에 비교하여 용탕 온도가 높기 때문에, 제2 냉철원(12)의 장입량이 많아도 녹지 않고 남는 것은 발생하기 어렵기 때문이다.
<본 발명의 전로 제강 방법의 다른 실시 태양에 대한 설명>
도 2(a)∼(g)는, 각각, 본 발명에 따른 전로 제강 방법의 다른 실시 태양을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 2(a)∼(g)를 참조하여, 본 발명의 전로 제강 방법의 다른 실시 태양을 설명한다.
우선, 상저취 기능을 갖는 제1 전로형 용기(1)를 이용하여, 스크랩 슈트(2)로부터, 제1 냉철원(3)으로서의 철 스크랩을 제1 전로형 용기(1) 내에 장입한다(도 2(a)). 그 후, 장입 레이들(4)을 이용하여 제1 전로형 용기(1) 내에, 탈인 전 용선(5)을 장입한다(도 2(b)). 이들 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 공정은, 제1 실시 형태로서 설명한 도 1(a) 및 도 1(b)로서 설명한 공정과 동일하다.
계속해서, 상취 랜스(6)로부터 산소 가스를 공급함과 함께, 로 바닥에 설치된 저취 송풍구(7)로부터 교반 가스로서 N2 등의 불활성 가스를 공급하고, 승열제, 조재제 등의 부원료를 첨가하면서, 제1 전로형 용기(1) 내의 용철(8)의 탈인 처리를 행하여, 탈인 후 용철(9)을 얻는다(도 2(c)). 여기에서, 이 외의 실시 형태에서는, 탈인 처리 시에 사용하는 냉철원의 전체량을, 도 2(a)의 단계에서 탈인 처리 전에 제1 냉철원(3)으로서 제1 전로형 용기(1) 내에 일괄 장입하는 경우(C-2)와, 탈인 처리 시에 사용하는 냉철원의 일부를 탈인 처리 전에 제1 냉철원(3)으로서 스크랩 슈트(2)로부터 제1 전로형 용기(1) 내에 장입하는 한편, 나머지의 냉철원(14)을 제3 냉철원(14)으로서, 로상 호퍼(13)를 통하여 로상으로부터 제1 전로형 용기(1) 내에 투입하는 경우(C-1, C-3) 중 어느 하나의 공정을 행한다.
그 후, 얻어진 탈인 후 용철(9)을 수탕 용기(10)에 출탕하여 수탕 용기(10)에 보존유지한다(도 2(d)). 그리고, 제1 전로형 용기(1)와는 다른 제2 전로형 용기(11) 내에, 제2 냉철원(12)을, 일괄 장입한다(도 2(e)). 그 후, 수탕 용기(10)에 보존유지된 탈인 후 용철(9)을, 제2 전로형 용기(11)에 장입한다(도 2(f)). 여기에서, 제2 전로형 용기(11)를 이용하지 않고, 탈인 처리를 행한 제1 전로형 용기(1)를 이용할 수도 있다. 이들 도 2(d), 도 2(e) 및 도 2(f)에 나타내는 공정은, 제1 실시 형태로서 설명한 도 1(d), 도 1(e) 및 도 1(f)로서 설명한 공정과 동일하다. 또한, 탈인 처리 전 내지 탈탄 처리 중에 사용하는 냉철원의 양은, 상기 양 처리에서 사용하는 양의 합계량을 정해 두고(전체 냉철원 사용 예정량), 제2 냉철원(12)의 장입량은, 전체 냉철원 사용 예정량과 제1 냉철원(3)의 양의 차분에 상당하는 양으로서 결정해도 좋다.
마지막으로, 상취 랜스(6)로부터 산소 가스를 공급함과 함께, 로 바닥에 설치된 저취 송풍구(7)로부터 교반 가스로서 N2 등의 불활성 가스를 공급하고, 승열제, 조재제 등의 부원료를 첨가하면서, 제2 전로형 용기(11) 내의 탈인 후 용철(9)의 탈탄 처리를 행한다(도 2(g)). 여기에서는 제2 냉철원(12)의 전체량을 도 2(e)의 단계에서 제2 전로형 용기(11) 내에 일괄 장입하는 경우(G-1)를 설명했지만, 이 외의 실시 형태에서는, 탈탄 처리 시에 사용하는 냉철원의 일부를 제2 냉철원(12)으로서 스크랩 슈트(2)로부터 제2 전로형 용기(11) 내에 장입하는 한편, 나머지의 냉철원(14)을, 로상 호퍼(13)를 통하여 로상으로부터 제2 전로형 용기(11) 내에 투입하는 경우(G-2, G-3) 중 어느 하나의 공정을 행한다.
또한, 도 2(c)에 나타내는 탈인 공정과, 도 2(g)에 나타내는 탈탄 공정에 있어서, C-1의 공정을 실시한 경우는 G-1의 공정을 실시하고, C-2의 공정을 실시한 경우는 G-2의 공정을 실시하고, C-3의 공정을 실시한 경우는 G-3의 공정을 각각 실시한다. 이상에 의해, 탈인 처리 및 탈탄 처리 중 어느 한쪽의 처리, 또는 양쪽의 처리의 처리 중에, 전로형 용기의 로상으로부터 전로형 용기 내에, 냉철원을 투입하고 있다.
여기에서, 도 2(c)에 나타내는 탈인 공정(C-1, C-3)과, 도 2(g)에 나타내는 탈탄 공정(G-2, G-3)에 있어서, 로상 호퍼(13)로부터 냉철원(14)을 1회, 또는 복수회로 분할하여 첨가하는 경우, 로상 호퍼로부터 1회에 첨가하는 냉철원량은, 용철 온도 강하를 최저한으로 억제하기 위해, 이하의 (2)식을 충족하는 양으로 하는 것이 바람직하다:
Wsadd≤2.4tadd …(2)
여기에서, Wsadd: 냉철원 투입량(t)
tadd: 1회째 로상 투입 시는 취련 개시에서 1회째 투입 개시까지의 시간(분)
2회째 이후 투입 시는 전회 투입 완료에서 다음 회 투입 개시까지의 시간(분).
또한, 로상으로부터 복수회 냉철원을 첨가하는 경우는, 냉철원의 추장(additionally charging) 타이밍(2회째 이후의 첨가 타이밍)을, 이미 로 내에 첨가한 냉철원이 용해되어 용철 온도가 상승해 온 타이밍에서 함으로써, 냉철원 용해의 정체 및 아이스버그의 생성을 억제하면서, 효율 좋게 냉철원을 용해 가능하다.
그리고 또한, 도 2(c)에 나타내는 탈인 공정(C-1, C-3)과, 도 2(g)에 나타내는 탈탄 공정(G-2, G-3)에 있어서, 로상으로부터 로상 호퍼(13) 내에 투입하는 냉철원(14)은, 로상 호퍼(13) 및 컨베이어 등의 반송 설비에서의 핸들링을 고려하여, 재단 등에 의해 최장 치수가 100㎜ 이하의 사이즈(안 치수가 100㎜×100mm×100㎜의 상자에 들어가는 사이즈)로 하는 것이 바람직하다. 탈인 처리 공정에서는, 탈인 처리의 진행에 따라 스크랩 슈트로부터 장입한 제1 냉철원(3)이 용해되고, 용철 온도가 상승해 온 타이밍에서, 로상으로부터 제3 냉철원(14)을 투입한다. 이 때, 로상으로부터 투입되는 제3 냉철원(14)에 함유되어 있는 탄소 농도가 0.3질량% 이상인 것 및, 상기 탈인 처리 종료 후의 탈인 후 용철의 온도가 1380℃ 이상인 것 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 충족하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 로상 투입한 제3 냉철원(14)의 녹지 않고 남는 것을 억제할 수 있다. 탈탄 공정에서는, 탈탄 처리의 진행에 따라 스크랩 슈트로부터 장입한 제2 냉철원(12)이 용해되고, 용철 온도가 상승해 온 타이밍에서, 로상으로부터 제3 냉철원(14)을 투입한다.
또한, 용선은 고로로부터 출선된 용선에 한정되지 않는다. 본 발명은, 큐폴라, 유도 용해로, 아크로 등에서 얻어진 용선, 또는 이들 용선과 고로로부터 출선된 용선을 혼합하여 얻은 용선 등이라도 마찬가지로 적용 가능하다.
실시예
(실시예 1)
탈인 처리에 있어서의 냉철원의 양에 대해서 조사했다. 고로로부터 출선된 용선 및, 냉철원(스크랩)을 이용하여, 상저취 전로(제1 전로형 용기)에 있어서 용선 탈인 처리를 행했다. 탈인 처리 전의 용선 온도 및 용선 인 농도는 각각, 1230∼1263℃, 0.130∼0.134%였다. 탈인 전 용선의 장입량 및 스크랩 슈트로부터 장입하는 스크랩량을 여러 가지로 변화시켜 처리를 행하고, 탈인 처리 후의 용철의 온도는 1350℃로 제어했다. 또한, 이 용선 탈인 처리에 있어서는, 로상으로부터의 냉철원 투입은 행하지 않았다. 결과를 표 1에 나타낸다.
표 1의 결과로부터, 시험 No.1∼6에 나타내는 바와 같이, 스크랩 슈트로부터 장입하는 스크랩의 양을, 상기 (1)식으로부터 얻어지는 상한량을 초과하는 양으로 한 수준, 즉 전체 장입량(탈인 전 용철량+스크랩 슈트로부터 장입된 스크랩량)에 대한 스크랩량의 비율이 0.1186T-134(T: 탈인 전 용선 온도, ℃)를 초과하는 수준(시험 No.4∼6)에서는, 스크랩의 녹지 않고 남는 것이 생긴 것 외, 스크랩 지금의 부착에 의한 저취 송풍구 폐색에 수반하는 교반 악화에 기인한다고 보여지는 탈인능 저하가 확인되었다.
(실시예 2)
실시예 1의 탈인 처리 후의 용철에 대하여, 탈탄 처리에 있어서의 냉철원(스크랩)의 분할 투입에 대해서 조사했다. 실시예 1의 제1 전로형 용기를 이용한 탈인 처리에 있어서 전체 장입량(탈인 전 용선량+스크랩 슈트로부터 장입된 스크랩량)에 대한 스크랩량의 비율을 상기 (1)식으로부터 얻어지는 상한값 이하로 한 후에, 탈탄 처리를 행하는 상저취 전로(제2 전로형 용기)에서도 스크랩을 사용했다. 스크랩의 사용에 의한 용철 온도의 저하를 최소한으로 억제하고, 효율적으로 스크랩을 용해하기 위해, 제2 전로형 용기(탈탄로)에서는 스크랩의 분할 투입을 행했다. 구체적으로는, 용철 장입 전에 스크랩 슈트로부터 스크랩을 장입한 후에, 탈탄 처리 중에 로상으로부터의 스크랩 첨가를 행했다. 또한, 탈인로에 있어서의 녹지 않고 남는 것은 없고, 탈탄로에 있어서의 탈탄 처리 전의 용철 온도는 1360∼1380℃, 탈탄 처리 후의 용강 온도는 1640∼1650℃였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
표 2의 결과로부터, 탈탄로에 있어서 로상 호퍼로부터 1회로 첨가하는 스크랩량을 상기 (2)식으로부터 얻어지는 상한값 이하로 하여 분할 투입을 행함으로써, 안정적으로 스크랩 사용량을 증가시키는 것이 가능한 것이 확인되었다. 또한, 로상으로부터의 스크랩 첨가는, 탈탄 처리 뿐만 아니라 탈인 처리에 있어서도 마찬가지의 효과가 인정되었다.
(실시예 3)
실시예 2에서 로상으로부터 투입하는 스크랩 치수에 대해서 조사했다. 실시예 2에 있어서, 로상으로부터 투입하는 스크랩 치수를 변화시킨 결과, 이하의 표 3의 시험 No.21∼23에 나타내는 바와 같이, 스크랩 치수를, 최장 치수가 100㎜ 이하의 사이즈(안 치수가 100㎜×100mm×100㎜의 상자에 들어가는 사이즈)로 함으로써, 컨베이어 등의 반송계 트러블을 일으키지 않고, 안정적으로 로상 투입하는 것이 가능한 것을 알 수 있었다.
(실시예 4)
탈인 처리 후반에 있어서의 스크랩의 로상 투입에 대해서 조사했다. 스크랩 슈트로부터 장입되는 스크랩량(전 장입 스크랩량)을 상기 (1)식으로부터 얻어지는 상한값 이하로 한 후에, 처리 개시 후에 1회만 스크랩의 로상 투입을 행했다. 탈인 처리 전의 용선 온도는 1250∼1260℃이고, 상기 (1)식으로부터 얻어지는 전 장입 스크랩량의 상한값은 14.5∼15.6%가 된다. 스크랩 로상 투입 타이밍은 취련 진행도 65∼75%로 했다. 결과를 표 4에 나타낸다.
표 4의 결과로부터, 로상 투입분의 스크랩에 함유되어 있는 탄소 농도가 0.3질량% 이상인 것, 탈인 처리 종료 후의 탈인 후 용철의 온도가 1380℃ 이상인 것 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 충족함으로써, 탈인 처리 후반에 스크랩을 로상 투입한 경우에 있어서도 스크랩의 녹지 않고 남는 것을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.
상기의 실시예에서는, 고로로부터 출선된 용선 및, 냉철원(스크랩)을 이용하여 처리를 행하는 예를 나타냈지만, 용선은 고로로부터 출선된 용선에 한정되지 않는다. 본 발명은, 큐폴라, 유도 용해로, 아크로 등에서 얻어진 용선, 또는 이들 용선과 고로로부터 출선된 용선을 혼합하여 얻은 용선 등이라도 마찬가지로 적용 가능하다.
본 발명의 전로 제강 방법은, 냉철원을 사용하여 용선을 전로에서 정련하여 용강을 얻는 방법이면, 어느 방법에도 이 기술을 응용 가능하기 때문에, 산업상 유용하다.
1 : 제1 전로형 용기
2 : 스크랩 슈트
3 : 제1 냉철원
4 : 장입 레이들
5 : (탈인 전) 용선
6 : 상취 랜스
7 : 저취 송풍구
8 : 용철
9 : (탈인 후) 용철
10 : 수탕 용기
11 : 제2 전로형 용기
12 : 제2 냉철원
13 : 로상 호퍼
14 : 로상 첨가 냉철원

Claims (5)

  1. 전로 제강 방법으로서,
    전로형 용기 내에 수용된 냉철원 및 탈인 전 용선에 대하여, 부원료를 첨가함과 함께 산화성 가스를 공급하여 당해 탈인 전 용선의 탈인 처리를 행하여 탈인 후 용철을 얻고, 얻어진 탈인 후 용철을 수탕 용기로 출탕하여 수탕 용기에 보존유지(保持)하는 스텝과,
    상기 수탕 용기에 보존유지된 상기 탈인 후 용철을, 상기 탈인 처리를 행한 제1 전로형 용기, 또는 상기 제1 전로형 용기와는 다른 제2 전로형 용기에 재장입하고, 산화성 가스를 공급하여 탈탄 처리를 행하여, 용강을 얻는 스텝을 갖고,
    상기 탈인 처리는, 상기 제1 전로형 용기에, 제1 냉철원을, 이하의 (1)식을 충족하는 양만큼 일괄 장입한 후, 상기 탈인 전 용선을 장입하여 당해 탈인 처리를 행하고,
    상기 탈탄 처리는, 상기 탈인 처리를 행한 상기 제1 전로형 용기, 또는 상기 제1 전로형 용기와는 다른 상기 제2 전로형 용기에, 제2 냉철원을 일괄 장입한 후, 상기 수탕 용기에 보존유지된 상기 탈인 후 용철을 장입하여 당해 탈탄 처리를 행하는, 전로 제강 방법:
    %Ws0≤0.1186T-134 (%Ws0≥0) …(1)
    여기에서, %Ws0: 제1 냉철원 장입량과 탈인 전 용선 장입량의 합에 대한 제1 냉철원 장입량의 비율(%)
    T: 탈인 전 용선의 온도(℃).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탈인 처리 및 상기 탈탄 처리 중 어느 한쪽의 처리, 또는 양쪽의 처리의 처리 중에, 상기 전로형 용기의 로상(furnace top)으로부터 당해 전로형 용기 내에, 제3 냉철원을 투입하는, 전로 제강 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탈인 처리 및 상기 탈탄 처리 중 어느 한쪽의 처리, 또는 양쪽의 처리의 처리 중에, 상기 전로형 용기의 로상으로부터 당해 전로형 용기 내에 투입하는 상기 제3 냉철원을 이하의 (2)식을 충족하는 양씩 투입하는, 전로 제강 방법:
    Wsadd≤2.4tadd …(2)
    여기에서, Wsadd: 냉철원 투입량(t)
    tadd: 1회째 로상 투입 시는, 취련 개시에서 1회째 투입 개시까지의 시간(분)
    2회째 이후 투입 시는, 전회 투입 완료에서 다음 회 투입 개시까지의 시간(분).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전로형 용기의 로상으로부터 투입되는 상기 제3 냉철원의 최장 치수가 100㎜인, 전로 제강 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탈인 처리 중에 상기 전로형 용기의 로상으로부터 당해 전로형 용기 내에 상기 제3 냉철원을 장입하는 경우, 당해 제3 냉철원에 함유되어 있는 탄소 농도가 0.3질량% 이상인 것 및, 상기 탈인 처리 종료 후의 탈인 후 용철의 온도가 1380℃ 이상인 것 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 충족하는, 전로 제강 방법.
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