KR20240030303A - 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소(C) 함량이 0.05 중량% 이상인 중고탄소강의 제조방법에 관한 발명으로서, 용철을 예비 처리하는 단계; 예비 처리된 용선을 전로에 장입하여 전로 정련하는 단계; 정련된 용강을 출강하는 단계; 출강된 용강을 밥(BAP) 공정 처리하는 단계; 밥(BAP) 공정에서 처리된 용강을 엘에프(LF) 공정 처리하는 단계; 및 엘에프(LF) 공정에서 처리된 용강을 진공탈가스(RH) 공정 처리하는 단계;를 포함하고, 정련된 용강을 출강하는 단계에서 탈산제를 투입하고, 엘에프(LF) 공정 처리하는 단계는 용강 중 황(S)의 함량을 10ppm 이하로 제어하는 단계인, 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명의 일 실시예는 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 제강공정에서 질소(N)의 함량를 최소로 제어하여 중고탄소강의 코너 크랙을 방지할 수 있는 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법에 관한 것이다.
중고탄소강은 연주 공정에서 작업을 할 때, 도 1의 ⓐ와 같이 밴딩(Bending) ~ 언밴딩(Unbending)구간에서 주편이 표면온도가 600~900℃에 포함될 경우 크랙(Crack)이 발생한다. 이와 같이 크랙(Crack)이 발생하면 후 공정인 열연에서 엣지 스캡(Edge Scab) 주문외율이 증가하게 된다.
한편, 도 2는 연주 주조 중 온도 상승에 따른 중고탄소강의 연성의 모식도를 나타낸 것으로서, 고온 취화의 특성을 분류하면 3개의 영역으로 나뉘어진다. 특히, 제 3영역 취화는 900~600℃ 온도 범위에서 일어나며, 이 영역에서는 아공석반응(γ → α + γ)으로 AlN, BN, Nb(CN)이 오스테나이트(Austenite) 입계에 석출되어 입계를 따라 크랙이 발생한다. 도 3은 고온 취하 제3 영역에서의 크랙 발생 메커니즘을 나타낸 것으로, 이를 참고하면 오스테나이트 결정입계(Austenite grain boundaries)에서 질소(N) 가 석출되고, 연주기 패스라인(Pass Line) 내 주편에 응력(저항력)이 작용하여 공공(Void)이 형성된다. 이후, 오스테나이트 결정입계(Austenite grain boundaries)에서 페라이트(Ferrite)가 형성되고 응력이 집중되어 오스테나이트 결정입계(Austenite grain boundaries)를 따라서 크랙이 전파된다.
또한, 알루미늄(Al)과 질소(N) 함량에 따른 고온 취화 변화를 나타낸 도 4a 및 도 4b를 참고하면, 알루미늄(Al) 및 질소(N)의 함량이 높을수록 중고탄소강 연성의 열화가 심해져 크랙(Crack)이 쉽게 발생할 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 연주 공정에서 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위해서는 중고탄소강의 알루미늄(Al) 및 질소(N)의 함량을 줄여야 하나, 알루미늄(Sol.Al)의 함량을 줄이는 데에는 한계가 있어, 용강 중 질소(N)의 함량을 낮추는 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제강 공정에서 질소(N)의 함량을 최소로 제어함으로써, 중고탄소강의 코너 크랙을 방지하여 주편(Slab) 품질을 향상하여 제강 가공비를 절감할 수 있는 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법은, 탄소(C) 함량이 0.05 중량% 이상인 중고탄소강의 제조방법에 관한 것으로, 용철을 예비 처리하는 단계; 상기 예비 처리된 용선을 전로에 장입하여 전로 정련하는 단계; 상기 정련된 용강을 출강하는 단계; 상기 출강된 용강을 밥(BAP) 공정 처리하는 단계; 상기 밥(BAP) 공정에서 처리된 용강을 엘에프(LF) 공정 처리하는 단계; 및 상기 엘에프(LF) 공정에서 처리된 용강을 진공탈가스(RH) 공정 처리하는 단계;를 포함하고, 상기 정련된 용강을 출강하는 단계에서 탈산제를 투입하고, 상기 엘에프(LF) 공정 처리하는 단계는 용강 중 황(S)의 함량을 20ppm 이하로 제어하는 단계일 수 있다.
상기 중고탄소강이 하기 [식 1]을 만족하는 것일 수 있다.
[식 1]
[Sol.Al] × [N] ≤ 10,000
(단, [Sol.Al] 및 [N]은 각각 Sol.Al 및 N의 ppm 농도를 의미한다.)
본 실시예에서, 상기 용선을 예비 처리하는 단계는, 상기 용선 중 황(S)의 함량를 10ppm 이하로 제어하는 단계일 수 있다.
상기 용강을 출강하는 단계에서 슬래그 개질재를 투입하는 것일 수 있따.
이때, 상기 슬래그 개질재는 생석회(CaO)일 수 있다.
상기 탈산제는 알루미늄 및 페로실리콘(Fe-Si)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 밥(BAP) 공정 처리하는 단계는, 탑 버블링(Top Bubbling) 및 바텀 버블링(Bottom Bubbling)을 각각 8분 내지 10분 동안 실시하는 단계일 수 있다.
상기 진공탈가스(RH) 공정 처리하는 단계는, 진공도 0 내지 5 torr에서 5 내지 10분동안 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법에 따르면, 제조된 중고탄소강이 연주 공정에서 크랙이 발생하는 것을 방지하여 주편(Slab) 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 연주 조업의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 연주 주조 중 온도 상승에 따른 중고탄소강의 연성의 모식도를 나타낸 것이다.
도 3은 고온 취하 제3 영역에서의 크랙 발생 메커니즘을 나타낸 것이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 알루미늄(Al)과 질소(N) 함량에 따른 고온 취화 변화를 나타낸 것이다.
도 2는 연주 주조 중 온도 상승에 따른 중고탄소강의 연성의 모식도를 나타낸 것이다.
도 3은 고온 취하 제3 영역에서의 크랙 발생 메커니즘을 나타낸 것이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 알루미늄(Al)과 질소(N) 함량에 따른 고온 취화 변화를 나타낸 것이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법은 탄소(C) 함량이 0.05 중량% 이상인 중고탄소강의 제조방법에 관한 발명으로서, 용선을 예비 처리하는 단계; 예비 처리된 용선을 전로에 장입하여 전로 정련하는 단계; 정련된 용강을 출강하는 단계; 출강된 용강을 밥(BAP) 공정 처리하는 단계; 밥(BAP) 공정에서 처리된 용강을 엘에프(LF) 공정 처리하는 단계; 및 엘에프(LF) 공정에서 처리된 용강을 진공탈가스(RH) 공정 처리하는 단계;를 포함하고, 정련된 용강을 출강하는 단계에서 탈산제를 투입하고, 엘에프(LF) 공정 처리하는 단계는 용강 중 황(S)의 함량을 20ppm 이하로 제어하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법은 탄소(C) 함량이 0.05 중량% 이상인 중고탄소강의 제조방법에 관한 발명일 수 있다. 제조된 탄소강의 탄소(C) 함량이 너무 낮은 경우에는, 진공탈가스(RH) 공정 설비로 이송되는 용강의 황(S)의 함량을 충분히 낮게, 예를 들어 20ppm 이하로 조절하더라도 제조된 탄소강을 이용한 연주 공정에서 크랙이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
용선을 예비 처리하는 단계는 황(S)과 같은 불순물을 제거하기 위하여 래들(Ladle) 내에 임펠러를 넣어 회전시켜 와류(Vortex)를 발생시키고, 여기에 탈류제를 투입하여 용선 내 황(S)을 제거하는 단계이다. 탈류제로는 CaO계 탈류제 또는 CaC2를 사용할 수 있으며, 황(S) 제거 반응은 예를 들어 하기 식 1의 형태로 이루어질 수 있다. 본 단계에서 황(S)을 제거함으로써, 가공 공정에서 발생하는 고온취성을 방지할 수 있는 효과가 있다. 구체적으로, 용선을 예비 처리하는 단계는 KR(Kanvara Reactor) 설비를 이용하여 탈황 처리하는 단계일 수 있다.
[식 1]
FeS + CaO → CaS + FeO
예비 처리된 용선을 전로에 장입하여 전로 정련하는 단계는 장입된 용선에 산소 등의 산화성 가스를 불어넣어 용선에 포함되는 불순물을 단시간 내에 산화 제거하여 불순물이 제거된 용강을 생산하는 단계이다.
정련된 용강을 출강하는 단계에서 탈산제를 투입할 수 있다. 탈산제는 전로 정련단계 말기에 용철 중 산소 농도가 300ppm 이상으로 높아지게 되므로, 정련된 용강 중 산소를 제거하기 위해 투입된다. 용강 중 산소가 남아있게 되면 주조 중 산소에 의해서 피팅(Pitting)이 발생하고, 발생된 피팅(Pitting)에 의해서 압연 과정에서 구멍이 뚫리는 현상이 발생하게 된다. 탈산제로는 Al 또는 Fe-Si 등을 투입할 수 있다.
또한, 정련된 용강을 출강하는 단계에서는 원하는 강종을 얻기 위해 부가적으로 용강에 합금철을 투입하고, 밥(BAP) 공정 설비로 이송한다. 이 때, 출강중에 투입되는 합금철은 탈산 처리된 용강의 성분을 조정하기 위한 것으로서, 합금철은 용선의 전로 정련 과정이 수행되는 동안 평량 처리되어 마련될 수 있다.
이처럼, 중고탄소강의 경우에는 전로 출강 중 탈산을 하기 때문에 용강 중 산소가 없어지면서 출강 작업 중 질소 함량이 증가하고, 또한 부가적으로 투입한 합금철 중 질소에 의한 용강 중 질소 함량이 상승하게 된다.
출강된 용강을 밥(BAP, Bubbling and Powder Injection) 공정 처리하는 단계는 탑 버블링(Top Bubbling) 및 바텀 버블링(Bottom Bubbling)을 수행하여, 탈류 작업, 온도 조정, 성분 조정 및 비금속 개재물 부상 분리 등을 수행하는 공정을 의미한다. 여기에서, 탑 버블링(Top Bubbling)은 용강의 상부에서 랜스를 이용하여 불활성 가스를 불어넣어 용강을 교반하는 것을 의미하고, 바텀 버블링(Bottom Bubbling)은 불활성 가스를 하부에서 불러넣어 용강을 교반하여 슬라그와 용강의 계면반을 촉진하는 것을 의미한다. 밥(BAP) 공정을 수행함으로써, 엘에프(LF, Ladle Furnace) 공정에서 황(S) 함량을 최소로 제어할 수 있도록 예비 탈류를 수행할 수 있다.
밥(BAP) 공정에서 처리된 용강을 엘에프(LF, Ladle Furnace) 공정 처리하는 단계는 용강 성분 제어를 위한 것으로, 상부 랜스(Top lance) 및 하부 버블링(Bottom bubbling)을 통해 용강의 상부 및 하부에서 각각 버블링을 실시하여 용강을 교반할 수 있다. 이러한 버블링을 통하여 용강 내 황(S) 함량을 낮게 제어할 수 있다.
엘에프(LF) 공정에서 처리된 용강을 진공탈가스(RH, Rheinstahl-Heraus) 공정 처리하는 단계는 탄소, 산소, 질소, 수소 등의 탈가스를 위하여, 베셀 내 용강을 진공을 통해 교반하여 탈가스 작업을 수행하는 단계이다. 진공탈가스(RH) 공정을 수행하면 탈질 효과가 발생하여 용강 내 질소의 함량을 감소시킬 수 있으므로, 중고탄소강이 연주 공정에서 크랙이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 진공탈가스(RH, Rheinstahl-Heraus) 공정을 통하여 온도 조정, 성분 조정, 비금속 개재물 부상 분리 등을 수행할 수 있다.
엘에프(LF) 공정 처리하는 단계는 용강 중 황(S)의 함량을 20ppm 이하로 제어하는 단계일 수 있다. 엘에프(LF) 공정에서 용강 중 황(S)의 함량이 20ppm 이하로 제어되지 않으면, 이러한 용강을 진공탈가스(RH) 공정 처리하더라도 충분한 탈질소가 이루어 지지 않게 되어, 연주 공정에서 크랙이 발생하는 문제점이 발생하게 된다. 구체적으로, 엘에프(LF) 공정 처리하는 단계는 용강 중 황(S)의 함량을 17ppm 이하로 제어하는 단계일 수 있고, 더욱 구체적으로, 용강 중 황(S)의 함량을 10ppm 이하로 제어하는 단계일 수 있다.
중고탄소강이 하기 [식 1]을 만족할 수 있다.
[식 1]
[Sol.Al] × [N] ≤ 10,000
(단, [Sol.Al] 및 [N]은 각각 Sol.Al 및 N의 ppm 농도를 의미한다.)
알루미늄(Al) 및 질소(N)의 함량이 높을수록 중고탄소강 연성의 열화가 심해져 크랙(Crack)이 쉽게 발생하게 되므로, 알루미늄(Al) 및 질소(N)의 함량을 낮게 조절하여야 한다. 상기 [식 1]을 만족하지 못하는 중고탄소강을 이용하면, 연주 공정에서 크랙이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
용선을 예비 처리하는 단계는, 용선 중 황(S)의 함량를 10ppm 이하로 제어하는 단계일 수 있다. 용철을 예비 처리하는 단계에서 용철 중 황(S)의 함량을 낮게 제어하지 못하면, 전로에서 장입되는 고철에 의해 황(S) 함량이 더욱 높아지게 되므로 엘에프(LF) 공정에서 황(S) 함량을 최소화 할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. 구체적으로, 용철을 예비 처리하는 단계는, 용철 중 황(S)의 함량을 9ppm 이하로 제어하는 단계일 수 있고, 더욱 구체적으로, 8ppm 이하로 제어하는 단계일 수 있다.
용강을 출강하는 단계에서 슬래그 개질재를 투입할 수 있다. 슬래그 개질재는 용강에 투입되어 슬래그화 되는 과정에서 슬래그 중 산소를 제거하여 환원성 분위기를 형성하므로, 밥(BAP)장에서 예비 탈류가 효과적으로 일어날 수 있게 된다.
슬래그 개질재는 출강된 용강의 총질량 대비 5 중량% 내지 7 중량%를 투입할 수 있다. 슬래그 개질재의 투입량이 너무 적을 경우에는, 개질된 슬래그량이 적어지면서 용강 및 슬래그 내 포함된 황(S) 함량 분배비를 동등하게 유지하기 어려워, 황(S) 함량 제어가 어려워질 수 있다. 또한, 슬래그 개질재의 용융이 제대로 이루어지지 않으면 탈류가 제대로 수행되지 않을 수 있는데, 슬래그 개질재의 투입량이 너무 많을 경우에는 슬래그 개질재를 용융시키는 데 너무 많은 시간이 소요되는 문제점이 발생할 수 있다.
슬래그 개질재는 생석회(CaO) 일 수 있다.
탈산제는 알루미늄 및 페로실리콘(Fe-Si)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 탈산제는 알루미늄 및 페로실리콘(Fe-Si) 복합 탈산제 일 수 있다.
밥(BAP) 공정 처리하는 단계는, 탑 버블링(Top Bubbling) 및 바텀 버블링(Bottom Bubbling)을 각각 8분 내지 10분 동안 실시하는 단계일 수 있다. 탑 버블링(Top Bubbling) 및 바텀 버블링(Bottom Bubbling)을 실시하는 시간이 너무 짧을 경우에는, 용강의 상부와 하부의 버블링이 충분히 일어나지 못해서 용강과 슬래그의 계면 반응이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 탑 버블링(Top Bubbling) 또는 바텀 버블링(Bottom Bubbling)만 실시하는 경우에는, 각각 하부 또는 상부의 버블링이 충분히 이루어지지 않을 수 있어 용강과 슬래그의 계면 반응이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 용강과 슬래그의 계면 반응이 충분히 일어나야만 용강 중 황(S)의 슬래그로의 이동이 활발하게 일어나게 된다. 또한, 탑 버블링(Top Bubbling) 및 바텀 버블링(Bottom Bubbling)을 실시하는 시간이 너무 긴 경우에는, 용강의 온도 저하로 탈류의 효율이 떨어지게 된다. 구체적으로, 밥(BAP) 공정 처리하는 단계는, 탑 버블링(Top Bubbling) 및 바텀 버블링(Bottom Bubbling)을 각각 9분 내지 10분 동안 실시하는 단계일 수 있다.
진공탈가스(RH) 공정 처리하는 단계는, 진공도 0 내지 5 torr에서 5 내지 10분동안 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로, 진공탈가스(RH) 공정 처리하는 단계는, 진공도 0 내지 2 torr에서 6 내지 9분 동안 수행되는 것일 수 있고, 더욱 구체적으로 진공도 0 내지 1torr에서 6 내지 8분 동안 수행되는 것일 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1
하기 [표 1]과 같은 성분 범위를 가진 강종을 준비하였다.
| 공정 | 시료 상태 | C (중량%) | Si (중량%) | Mn (중량%) | P (중량%) | S (ppm) |
| 2PIT | 처리전 | 4.2127 | 0.553 | 0.407 | 0.1198 | 297 |
예비 처리 공정(KR, Kanvera Reaction)에서 준비한 강종에 탈류제를 1500kg을 투입하고 12.6분 동안 처리하여, 하기 [표 2]와 같이 용철 중의 황(S) 함량을 7ppm으로 제어하였다.
| 공정 | 시료 상태 | C (중량%) | Si (중량%) | Mn (중량%) | P (중량%) | S (ppm) |
| 2PIT | 처리전 | 4.2127 | 0.553 | 0.407 | 0.1198 | 297 |
| KR | 탈S 후 | 4.3516 | 0.529 | 0.402 | 0.1254 | 7 |
취련, 출강, 린싱 구간에서 전로 하부에 취입하는 가스는 아르곤(Ar)을 사용하였으며, 전로 출강 단계에서 추가적으로 투입하는 합금철은 질소를 함량을 최소로 하면서 원가를 최소화할 수 있도록 하기 [표 3]의 합금철들을 투입하였다. 또한, 전로 출강 단계에서 탈황하기 좋은 톱 슬래그(Top Slag)를 제조하기 위해 슬래그 개질재로 생석회(CaO)를 총 용강의 질량의 5중량% 내지 7중량%에 해당하는 2,000kg 투입하고, 슬래그가 환원성 분위기가 되도록 하기 위해 탈산제로 알루미늄(Al-pellet) 546kg 및 페로실리콘(Fe-Si) 296kg을 투입하였다.
| 품명 | 총 투입량 (kg) |
| 알루미늄 (Al-Pellet) | 546 |
| 페로망간고탄 (Fe-Mn (HC, LD)) | 599 |
| 페로망간중탄 (Fe-Mn (MC, LD)) | 1,103 |
| 페로바나듐 (Fe-V) | 135 |
| 페로실리콘 (Fe-Si) | 296 |
| 망간메탈 (Mn-METAL (Flack type)) | 1,699 |
| 실리망간 (Si-Mn (HC, LD)) | 704 |
| 생석회 | 2,000 |
| B플럭스 (Flux B) | 146 |
출강된 용강을 밥(BAP) 공정 설비로 이송하고, 밥(BAP) 공정은 하기 [표 4]에 나타낸 조업 실적과 같이 탑 버블링(Top Bubbling) 및 바텀 버블링(Bottom Bubbling)을 순서대로 각각 10분 및 9분 동안 처리하여 예비 탈류를 진행하였고, 각 공정에서 시료상태에 따른 용강의 성분 조성을 하기 [표 5]에 나타내었다.
| 처리시점 (분) | 온도 (℃) |
Top Bubbling | Bottom Bubbling | |||
| Gas | 유량 (Nm3/min) |
Gas | 압력 (bar) |
유량 (Nm3/min) |
||
| 1 | Ar | 49 | Ar | 11 | 79 | |
| 2 | Ar | 80 | Ar | 9 | 80 | |
| 3 | Ar | 78 | Ar | 9 | 79 | |
| 4 | 1,628 | Ar | 79 | Ar | 8 | 79 |
| 5 | Ar | 79 | Ar | 8 | 79 | |
| 6 | Ar | 80 | Ar | 8 | 79 | |
| 7 | Ar | 79 | Ar | 8 | 79 | |
| 8 | Ar | 79 | Ar | 8 | 79 | |
| 9 | 1,615 | Ar | 79 | Ar | 1 | 3 |
| 10 | Ar | 56 | ||||
| 공정 | 시료 상태 | C (중량%) |
Si (중량%) |
Mn (중량%) |
P (중량%) |
S (ppm) |
Cu (중량%) |
T-Al (ppm) |
S-Al (ppm) |
N (ppm) |
| 2PIT | 처리전 | 4.2127 | 0.553 | 0.407 | 0.1198 | 297 | ||||
| KR | 탈S 후 | 4.3516 | 0.529 | 0.402 | 0.1254 | 7 | ||||
| BAP | 처리중 | 0.0451 | 0.107 | 1.32 | 0.0072 | 22 | 0.018 | 560 | 547 | 55 |
| BAP | 처리중 | 0.0465 | 0.107 | 1.297 | 0.007 | 11 | 0.018 | 387 | 371 | 45 |
상기 [표 5]를 참고하면, 밥(BAP) 공정 중 2번에 걸쳐 확인한 황(S) 함량이 각각 22ppm 및 11ppm으로 예비탈류가 아주 잘 진행된 것을 알 수 있다.
밥(BAP) 공정 처리 후 용강을 엘에프(LF) 공정 설비로 이송하고, 엘에프(LF) 공정은 [표 6]에 나타낸 조업 실적과 같이 바텀 버블링(Bottom Bubbling)을 14분 동안 처리하여 황(S) 함량을 제어하였고, 각 공정에서 시료상태에 따른 용강의 성분 조성을 하기 [표 7]에 나타내었다.
| 처리시점 (분) |
Probe Type | 온도 (℃) |
Bottom BB | Bottom BB1 | Bottom BB2 | |||
| Gas | 전압 (bar) |
유량 (Nm3/min) |
후압 (bar) |
유량 (Nm3/min) |
후압 (bar) |
|||
| 1 | T | 1,610 | Ar | |||||
| 2 | Ar | 9 | 39 | 7 | 39 | 7 | ||
| 3 | Ar | 19 | 7 | 8 | 9 | 9 | ||
| 4 | Ar | 19 | 5 | 4 | 5 | 5 | ||
| 5 | Ar | 19 | 5 | 3 | 5 | 4 | ||
| 6 | Ar | 19 | 67 | 9 | 67 | 11 | ||
| 7 | Ar | 19 | 80 | 13 | 80 | 15 | ||
| 8 | Ar | 19 | 58 | 11 | 58 | 13 | ||
| 9 | Ar | 19 | 61 | 9 | 61 | 11 | ||
| 10 | TS | 1,602 | Ar | 19 | 63 | 10 | 63 | 12 |
| 11 | Ar | 6 | 2 | 3 | 1 | 2 | ||
| 12 | Ar | 19 | 8 | 8 | 8 | 9 | ||
| 13 | Ar | 19 | 8 | 7 | 8 | 9 | ||
| 14 | TS | 1,594 | Ar | 19 | 8 | 6 | 8 | 8 |
* Bottom BB는 전단에서 공급하는 가스종류와 압력을 표시* 상기 표에서 BB1, BB2는 두군데가 Bottom을 한다는 의미로, Bottom을 두군데에서 공급함을 의미
| 공정 | 시료 상태 | C (중량%) |
Si (중량%) |
Mn (중량%) |
P (중량%) |
S (ppm) |
Cu (중량%) |
T-Al (ppm) |
S-Al (ppm) |
N (ppm) |
| 2PIT | 처리전 | 4.2127 | 0.553 | 0.407 | 0.1198 | 297 | ||||
| KR | 탈S 후 | 4.3516 | 0.529 | 0.402 | 0.1254 | 7 | ||||
| BAP | 처리중1 | 0.0451 | 0.107 | 1.32 | 0.0072 | 22 | 0.018 | 560 | 547 | 55 |
| BAP | 처리중2 | 0.0465 | 0.107 | 1.297 | 0.007 | 11 | 0.018 | 387 | 371 | 45 |
| LF | 처리전 | 0.0549 | 0.157 | 1.371 | 0.0075 | 9 | 0.019 | 421 | 411 | 64 |
| LF | 처리중1 | 0.0554 | 0.207 | 1.379 | 0.0073 | 9 | 0.019 | 436 | 38 | 63 |
상기 [표 7]를 참고하면, 밥(BAP) 공정에서 예비 탈류 후 용강이 엘에프(LF) 공정으로 이동 중 슬래그와 용강의 계면 반응에 의해 엘에프(LF) 공정 처리 전 황(S) 함량이 9ppm으로 감소한 것을 확인할 수 있고, 엘에프(LF) 공정 처리 과정동안 용강의 황(S) 함량은 9ppm으로, 엘에프(LF) 공정 처리 단계에서 20ppm 이하의 함량을 만족시키도록 제어된 것을 확인할 수 있다.
엘에프(LF) 공정에서 처리된 용강을 진공탈가스(RH) 공정 설비로 이송하고, 진공탈가스(RH) 공정은 하기 [표 8]에 나타낸 조업 실적으로 수행되었다. 구체적으로, 진공도 0 Torr에서 7분동안 수행된 것을 확인할 수 있다. 각 공정에서 시료상태에 따른 용강의 성분 조성을 하기 [표 9]에 나타내었다.
| 처리시점 (분) | 진공도 (Torr) | 환류가스 | |
| 종류 | 유량 (Nm3/min) |
||
| 1 | 628 | Ar | 139 |
| 2 | 262 | Ar | 139 |
| 3 | 46 | Ar | 139 |
| 4 | 0 | Ar | 139 |
| 5 | 0 | Ar | 139 |
| 6 | 0 | Ar | 139 |
| 7 | 0 | Ar | 139 |
| 8 | 0 | Ar | 139 |
| 9 | 0 | Ar | 139 |
| 10 | 0 | Ar | 139 |
| 공정 | 시료 상태 | C (중량%) |
Si (중량%) |
Mn (중량%) |
P (중량%) |
S (ppm) |
Cu (중량%) |
T-Al (ppm) |
S-Al (ppm) |
N (ppm) |
| 2PIT | 처리전 | 4.2127 | 0.553 | 0.407 | 0.1198 | 297 | ||||
| KR | 탈S 후 | 4.3516 | 0.529 | 0.402 | 0.1254 | 7 | ||||
| BAP | 처리중1 | 0.0451 | 0.107 | 1.32 | 0.0072 | 22 | 0.018 | 560 | 547 | 55 |
| BAP | 처리중2 | 0.0465 | 0.107 | 1.297 | 0.007 | 11 | 0.018 | 387 | 371 | 45 |
| LF | 처리전 | 0.0549 | 0.157 | 1.371 | 0.0075 | 9 | 0.019 | 421 | 411 | 64 |
| LF | 처리중1 | 0.0554 | 0.207 | 1.379 | 0.0073 | 9 | 0.019 | 436 | 380 | 63 |
| RH | 처리중2 | 0.056 | 0.203 | 1.36 | 0.00471 | 6 | 0.019 | 0.0395 | 320 | 36 |
| CC | T/D | 0.0583 | 0.206 | 1.376 | 0.0072 | 5 | 0.019 | 0.0375 | 280 | 31 |
상기 [표 9]를 참고하면, 용강 중 황(S) 함량이 20ppm 이하, 더욱 구체적으로 10ppm 이하로 제어된 상태에서 진공탈가스(RH) 공정을 수행한 경우, 엘에프 공정에서 질소 함량이 63ppm이었으나, 턴디시(T/D, Tundish) 내 용강(이하, “소강”이라 한다.) 성분 중 질소 함량은 31ppm으로 32ppm의 탈질소가 이루어진 것을 확인할 수 있다. 탈질소량은 용강 중 질소의 함량에 따라 편차가 있을 수 있고, 용강의 질소 함량이 높을수록 탈질소량도 많아 지게 된다. 또한, 소강 성분의 C 함량이 0.05 중량% 이상이고, [Sol.Al] × [N] = 8,680으로 10,000 이하의 값을 달성한 것을 확인할 수 있다.(단, [Sol.Al] 및 [N]은 각각 Sol.Al 및 N의 ppm 농도를 의미한다.)
[Sol.Al] × [N] ≤ 10,000을 만족하는 본 실시예의 소강을 이용한 연주 공정에서는 코너 크랙이 발생하지 않는 것을 확인하였다.
비교예 1
기존에 존재하던 공정에 따라 조업을 수행하여 하기 [표 10]의 조업 결과 성분 조성표를 얻었다.
| 공정 | 시료 상태 | C (중량%) |
Si (중량%) |
Mn (중량%) |
P (중량%) |
S (ppm) |
Cu (중량%) |
T-Al (ppm) |
S-Al (ppm) |
N (ppm) |
| KR | 처리전 | 4.7125 | 0.401 | 0.409 | 0.1091 | 215 | 0.004 | |||
| KR | 탈S 후 | 4.5358 | 0.387 | 0.418 | 0.118 | 27 | 0.005 | |||
| BAP | 처리중1 | 0.2169 | 0.126 | 1.314 | 0.0108 | 47 | 0.013 | 507 | 494 | 37 |
| LF | 처리중1 | 0.2354 | 0.192 | 1.370 | 0.0107 | 43 | 0.013 | 391 | 301 | 51 |
| RH | 처리중2 | 0.2580 | 0.203 | 1.375 | 0.0106 | 42 | 0.014 | 397 | 265 | 49 |
| CC | T/D | 0.2594 | 0.204 | 1.370 | 0.0107 | 42 | 0.016 | 373 | 241 | 49 |
상기 [표 10]을 참고하면, 엘에프(LF) 공정에서 처리된 용강의 황(S) 함량을 20ppm 이하로 조절하지 않고 진공탈가스(RH) 설비에 이송하여 진공탈가스(RH) 공정을 수행한 결과 탈질소가 거의 이루어지지 않았으며, 이로 인해 [Sol.Al] × [N] 값이 11,809으로 10,000을 초과하는 것을 확인할 수 있다.
[Sol.Al] × [N] ≤ 10,000을 만족하지 못하는 본 비교예의 소강을 이용한 연주 공정에서는 코너 크랙이 발생하는 것을 확인하였다.
추가 실험예 - 강종의 황(S) 함량에 따른 진공탈가스(RH) 공정에서의 탈질 효과 비교
진공탈가스(RH) 공정 전 강종의 황(S) 함량에 따른 진공탈가스(RH) 공정에서의 탈질 효과를 비교하기 위해서, 상기 실시예와 동일한 방법으로 조업을 수행하되, 진공탈가스(RH) 공정 전 강종의 황(S) 함량을 각기 다르게 조절한 후 진공탈가스(RH) 공정을 거친 소강 성분을 하기 [표 11]에 나타내었다.
또한, 하기 [표 11]을 참고하면, 강종의 황(S) 함량이 감소할수록 진공탈가스(RH) 공정에서 우수한 탈질 효과가 나타나고, 강종의 황(S)함량이 20ppm 이하인 실시예 2 내지 4의 경우에만 [Sol.Al] × [N] 값이 10,000 이하의 값을 나타내며 연주공정에서 코너 크랙이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다. 특히, 강종의 황(S)함량이 10ppm 이하인 실시예 2의 경우에는, 실시예 3 및 4보다도 향상된 탈질 효과로 인해 매우 낮은 [Sol.Al] × [N] 값이 나타나는 것을 확인할 수 있다.
| [S](ppm) | [N](ppm) | [Sol.Al](ppm) | [Sol.Al]×[N] | 연주공정에서 코너 크랙 발생여부 |
|
| 실시예 2 | 7 | 35 | 251 | 8785 | X |
| 실시예 3 | 15 | 38 | 249 | 9462 | X |
| 실시예 4 | 17 | 39 | 245 | 9555 | X |
| 비교예 2 | 23 | 42 | 241 | 10122 | O |
| 비교예 3 | 28 | 44 | 240 | 10560 | O |
| 비교예 4 | 33 | 47 | 246 | 11562 | O |
본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (8)
- 탄소(C) 함량이 0.05 중량% 이상인 중고탄소강의 제조방법에 관한 것으로,
용철을 예비 처리하는 단계;
상기 예비 처리된 용선을 전로에 장입하여 전로 정련하는 단계;
상기 정련된 용강을 출강하는 단계;
상기 출강된 용강을 밥(BAP) 공정 처리하는 단계;
상기 밥(BAP) 공정에서 처리된 용강을 엘에프(LF) 공정 처리하는 단계; 및
상기 엘에프(LF) 공정에서 처리된 용강을 진공탈가스(RH) 공정 처리하는 단계;를 포함하고,
상기 정련된 용강을 출강하는 단계에서 탈산제를 투입하고,
상기 엘에프(LF) 공정 처리하는 단계는 용강 중 황(S)의 함량을 20ppm 이하로 제어하는 단계인, 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 중고탄소강이 하기 [식 1]을 만족하는, 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법.
[식 1]
[Sol.Al] × [N] ≤ 10,000
(단, [Sol.Al] 및 [N]은 각각 Sol.Al 및 N의 ppm 농도를 의미한다.)
- 제1항에 있어서,
상기 용선을 예비 처리하는 단계는,
상기 용선 중 황(S)의 함량를 10ppm 이하로 제어하는 단계인, 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 용강을 출강하는 단계에서 슬래그 개질재를 투입하는, 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 슬래그 개질재는 생석회(CaO)인, 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 탈산제는 알루미늄 및 페로실리콘(Fe-Si)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 밥(BAP) 공정 처리하는 단계는,
탑 버블링(Top Bubbling) 및 바텀 버블링(Bottom Bubbling)을 각각 8분 내지 10분 동안 실시하는 단계인, 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 진공탈가스(RH) 공정 처리하는 단계는,
진공도 0 내지 5 torr에서 5 내지 10분동안 수행되는 것인, 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220109136A KR20240030303A (ko) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | 제강 공정에서의 중고탄소강 제조방법 |
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-
2022
- 2022-08-30 KR KR1020220109136A patent/KR20240030303A/ko unknown
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