KR900003223B1 - 용강의 탈산방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

용강의 탈산방법
제 1 도는 약한 예비탈산법(weak pre-deoxidation process)의 계통도이다.
제 2 도는 규소를 함유한 합금철의 첨가량과 용강내의 유리산소 함유량과의 관계를 나타낸다.
제 3a 도는 예비탈산법에서 규소를 함유한 합금철을 첨가한 후 용강내의 규소 함유량의 분포를 나타낸다.
제 3b 도는 종래의 알루미늄 킬드 용강내의 규소 함유량의 분포를 나타낸다.
제 4 도는 본 발명의 방법과 종래의 탈산법간의 턴디쉬내의 용강의 알루미늄 회수율의 비교를 나타낸다.
본 발명은 제강법에서 약한 예비탈산을 실시하는 것에 관한 것이다. 약한 예비탈산 실시의 하나로서, 태핑(tapping)하는 동안에 규소를 함유한 합금철을 첨가하는데, 이러한 신규한 실시로서 낮은 생산비와 고품질의 강제품을 얻을 수 있음이 판명됐다.
림드강(rimmed steel)을 제조할때, 탈산제를 거의 또는 전혀 첨가하지 않으므로서 용강내에 유리산소를 많이 함유하게 되고, 이러한 유기산소는 용강내에서 용질원소와 반응하며, 결국 강괴표면 주위에 고체의 표피층을 형성한다. 양호한 표면의 질과 부드러운 특성을 갖는 고체의 표피층은 냉각 헤딩 성형 가능성(cold heading formabillity)에는 유리하지만 반면에 림드강의 내부는 청정도가 양호하지 못하여 고급의 응용에 적합하지 않다.
다량의 유리산소를 함유한 용강는 연속주조기로 주조하기가 힘들고, 강괴로 주조하면 생산량이 감소한다. 림드강은 전술한 이유로 해서 특수한 응용에는 부적합하다. 완전 킬드상에서, 태핑중에 첨가된 탈산제(알루미늄, 규소, 티타늄, 망간)는 용강내의 유리산소에 의해 산화된다.
반응식은 xM+y(O)=MxOy
M : 탈산제, 알루미늄, 규소, 티타늄, 망간등, (O): 용강내의 유리산소, x,y: 계수이다.
탈산한 후에 유리 산소의 양이 낮아지기 때문에 완전 킬드 용강은 연속주조기로 쉽게 주조될 수 있다.
일반적으로 연속주조 제품의 생산량과 내부품질은 강괴의 생산량과 내부 품질보다 우수하다. 완전 킬드강을 생산하기 위해서 탈산제의 증가된 첨가량과 감소된 회수율은 결국 생산비의 증가를 초래하고, 강내의 산화물의 양을 증가시킨다. 이러한 다량의 개재물은 냉간 가공시에 이롭지 못하며, 반면에 약한 예비탈산법으로 전술한 결점들을 개선할 수 있으며, 강제품의 생산비의 감소, 청정도의 증가 및 고품질을 가져온다.
냉간 가공용 또는 성형용으로 사용하는데 있어서, 이러한 품위는 강은 완전히 진정되고, 연속적으로 주조되므로서 주조사고와 강내의 기공형성을 방지한다. 따라서 알루미늄 및/또는 티타늄은 연속 주조법에서의 주요 탈산제이다. 냉간가공용 또는 성형용의 킬드강은 선택되는 탈산제에 따라서 알루미늄 킬드강과 티타늄 킬드강으로 분류될 수 있다. 예를 들면 가공경화 효과를 감소시키기 위한 알루미늄 킬드강에서 규소를 함유한 합금철을 용강속으로 첨가하는 것은 제강 과정에서는 피하여야 한다. 단지 알루미늄만이 탈산제로서 사용된다. 용강내에서의 알루미늄의 탈산반응(2Al+3O=Al2O3)때문에, 알루미나 클러스터(clusters)(Al2O3)가 형성되었고, 개재물로서 고체내에 남았다. 이러한 알루미나 클러스터는 변형과정에서 변형되지 않으며, 따라서 냉간 헤딩 가능성 또는 성형 가능성을 악화시킨다.
본 발명의 신규방법으로 종래의 탈산법의 단점을 극복할 수 있으며, 즉 가공 경화 효과 및/또는 알루미나 개재물을 감소시킬 수 있다.
종래의 알루미늄 킬드강에서는, 어떠한 규소를 함유하는 합금철도 제강과정에서 첨가될 수 없었다. 이러한 탈산방법은 W.P.D. 방법(weak pre-deoxidation process)에 의해 개량되었다. 상부 취입로(top blowing furnace), 하부 취입로(bottom blowing furnace), 상부와 하부 결합 취입로(top and bottom compined blowing furnace), 전기 아아크로의 태핑중에 적정한 양의 규소를 함유한 합금철이 용융처녀강속으로 첨가된다.
태핑후에 레이들내의 유리산소 함유량은 일정한 수준까지 감소되는데 이는 용강이 규소를 함유한 합금철에 의해서 부분적으로 진정되는데에 기인한다. 그리고 나서 테이들은 알루미늄선 공급장치 또는 레이들 주입 처리장소로 운반되어 알루미늄 및/또는 티타늄 진정의 방법으로 최종 단계의 탈산이 진행된다. 알루미늄 및/또는 티타늄을 첨가하여 최종 탈산을 한 후, 연속주조 또는 강괴추출(ingot teeming)시에 대기중에서 용강이 다시 산화되는 것을 방지하기 위해서 양호한 용강보호체계(shrouding system)가 채택되어야 한다. 결국 이러한 신규 방법에 의해 보다 더 청정한 강이 얻어진다.
제 1 도에 여러가지 설비와 함께 진행되는 이러한 신규 방법의 설명이 도시되어 있다.
제 2 도는 규소를 함유한 합금철의 첨가량과 알루미늄을 탈산제로서 액체강(잔류 규소가 없는)속으로 첨가하기 전의 유리 산소 함유량과의 관계를 나타낸다.
일반적으로, 액체강이 잔류 규소를 함유하지 않게 하기 위하여, 규소를 함유한 합금철 대신에, 망간철을 용강에 첨가하여 알루미늄 킬드강을 생산하는데 있어서의 화학성분을 조정한다. 그러나, 알루미늄 킬드강을 생산하는데 있어서, 망간 자체는 효과적인 탈산제가 아니므로 알루미늄을 첨가하기 전에 예비탈산을 실행할 수 없으며, 따라서 액체강내의 잔류 유리산소 함유량은 높고 불안정하게 될 것이다.
제 2 도는 규소를 함유한 합금철을 적정량 첨가하여 약하게 진정시킨 후, 알루미늄 탈산전의 액체강의 유리 산소 함유량과의 관계를 나타낸다.
일반적으로, 액체강이 잔류 규소를 함유하지 않게 하기 위하여, 규소를 함유한 합금철 대신에, 망간철을 용강에 첨가하여 알루미늄 킬드강을 생산하는데 있어서의 화학성분을 조정한다. 그러나, 알루미늄 킬드강을 생산하는데 있어서, 망간 자체는 효과적인 탈산제가 아니므로 알루미늄을 첨가하기 전에 예비탈산을 실행할 수 없으며, 따라서 액체강내의 잔류 유리산소 함유량은 높고 불안정하게 될 것이다.
제 2 도는 규소를 함유한 합금철을 적정량 첨가하여 약하게 진정시킨 후, 알루미늄 탈산전의 액체강의 유리 산소 함유량이 현저하게 감소됐음을 보여준다. 이러한 방법을 사용하므로써, 탈산제의 회수가 증가되고 탈산후에 액체강이 보유하는 산화물을 감소시킨다. 따라서 대강편(bloom) 슬라브(slab)강괴의 품질이 개선된다.
제 3(a) 도, 제 3(b) 도에서 WPD 방법과 종래 방법 사이의 액체강내의 규소 함유량을 비교한다.
제 3(a) 도는 규소를 함유하는 합금철을 이용한 WPD 방법에 의해서 처리된 최종 용강내의 규소 함유량의 분포를 나타낸다.
제 3(b) 도는 WPD 처리를 하지 않은 경우를 나타낸다. 또한 제3(a)도와 제3(b)도는 규소 함유량이 0.02%이하인 경우 WPD방법에 의해 열처리 백분율이 96.8%임을 나타내고 있다. 반면에 WPD방법을 이용하지 않은 경우는 95.8%이다. 이러한 자료는 WPD방법에 의해 액체강내에서 0.02%이하의 규소 함유량의 비율이 WPD 방법을 이용하지 않은 경우보다 높다는 것을 명백히 나타낸다. 알루미늄 킬드강을 생산하기 위해서, 발광 분광기에 의해 분석된 규소 함유량이 전체 규소량(실리카 포함)이므로 규소를 함유한 합금철로 인하여 액체강내에 규소를 보유하지는 않음을 확인할 수 있다. 규소를 함유한 합금철이 액체강속으로 첨가되는 동안에 규소는 먼저 유리산소와 반응하여 액체강전체에 분포되는 이산화규소(SiO2)입자를 형성한다. 그후에 망간은 이산화규소 주위에 보유하고 있는 유리산소와 반응하여 산화규소 망간을 형성하고, 이것은 가스 교반후에 거의 완전히 부유할 수 있다. 그러므로 본 발명의 한가지 특징은 태핑하는 동안에 규소를 함유한 합금철의 적정량을 첨가하는 것이며, 유리산소의 함유량은 알루미늄 및/또는 티타늄 처리전에 효율적으로 감소될 수 있고 규소도 전혀 보유하고 있지 않게 된다.
제 4 도는 WPD 방법에 위한 알루미늄 킬드강과 종래 탈산법간의 알루미늄 회수율의 비교를 나타낸다. 알루미늄선 공급장치에 있어서, 알루미늄의 회수율은 용강이 제4도에 도시된 바와같이 WPD 방법에 의해 처리된다면 명백히 증가된다. 적은량의 알루미늄 첨가를 유도하는 알루미늄의 고회수율때문에 산화물의 양이 상대적으로 감소된다. 결국 이러한 신규방법에 의해서 강제품의 내부 청정도와 표면의 질이 크게 개선되었다.
표 1은 알루미늄 및/또는 티타늄의 첨가전에 WPD방법과 종래의 탈산방법간의 유리산소 함유량에 대한 비교를 나타낸다.
본 발명의 목적은 탈산제(알루미늄 및/또는 티타늄)를 첨가하기 전에 용강의 유리산소 함유량을 가능한 낮게 감소시키는 것이다. 본 발명의 중요성은 용강내에 규소를 잔존하지 않게 하는 것이다. 표 1에 있는 자료는 WPD 방법을 사용한 후에 최종의 진정전에 유리 산소 함량이 크게 감소했음을 명백히 나타낸다. 유리산소의 보유량은 규소를 함유한 합금철의 합금철의 첨가량을 조절하므로서 직접적으로 조절가능하다.
표 2는 일반적인 냉간가공용 알루미늄 킬드강과 동일한 최종적인 사용을 위한 WPD 방법에 의해 생산된 강 사이의 전형적인 화학조성의 비교를 나타낸다. 여기서 나타난 주요 차이점은 WPD 방법에 의해 생산된 강의 화학조성은 풍부한 탈산화 조건하의 종래의 알루미늄 킬드강 등급 욕(bath)의 알루미늄 함유량보다 낮은 알루미늄 함유량을 갖는다는 것이다. 본 발명에 따른 공정의 타당성은 탈산과정 동안에 산화물 형성을 감소시켜서 보다 더 청정한 용강을 얻는데 있다. 탈산제가 많이 첨가될수록, 산화개재물 형성의 가능성은 더욱 높아지고, 또한 생산비도 높아진다. 또한 이러한 탈산방법은 그외 모든 종류의 알루미늄 및/또는 티타늄 킬드강 등급에도 적합하다.
표 3은 상이한 탈산방법간의 개재물에 대한 지수의 추정치의 비교를 나타낸다. 표 3은, 이러한 신규방법에 의해서, 개재물의 지수의 추정값이 종래의 방법보다 훨씬 양호하다는 것을 명백히 나타낸다. 또한 WPD 방법은 주강의 내부 품질을 현저하게 개선하였음을 알 수 있다.
표 4는 상이한 탈산 방법에 대한 빌레트(billet)의 연마속도의 비교를 나타낸다. 품질면에 있어서, WPD 방법은 주강이 내부 청정도를 개선시킬 뿐 아니라, 주강의 표면의 질도 개선시킨다. 표에 수록된 자료는 단위시간(시간당) 내에 연마될 수 있는 빌레트 갯수를 나타낸다.
표면의 질이 낮을수록, 더욱 넓은 면적과 깊이가 연마되어야 한다. 따라서 동일한 수준의 표면의 질을 얻기 위해서는 단위 시간내에 처리될 수 있는 빌레트의 양이 감소된다. 이 표는 WPD 방법에 의해 처리된 빌레트의 연마속도가 종래의 탈산방법에 의해 처리된 빌레트의 연마속도보다 빠르다는 것을 나타낸다. 그러므로 WPD 방법은 주강의 표면의 질을 감지할 수 있을만큼 개선할 수 있고 또한 빌레트의 표면의 상태조정 비용을 절감할 수 있다.
[표 1]
탈산하기전에 규소를 함유한 합금철을 첨가한 경우와 첨가하지 않은 경우와의 유리산소 함유 유량의 비교
Figure kpo00001
[표 2]
냉간가공용 강사이의 전형적인 화학조성(%)의 비교
Figure kpo00002
[표 3]
상이한 탈산방법간의 개재물의 탈산에 대한 추정지수의 비교
Figure kpo00003
주의 : 지수의 추정값은 0-4, 0이 최상이다.
[표 4]
상이한 탈산 방법간의 빌레트의 표면 연마속도의 비교
Figure kpo00004
주의 : 연마되는 결함의 깊이는 1.2mm이상이다.
[표 5]
동일한 냉간가공용 강에 대하여 상이한 형태의 탈산을 했을 경우의 품질특성의 비교(전형적)
Figure kpo00005
주의 : 1.0은 양호, △는 불량을 의미한다.

Claims (10)

  1. (a) 생성된 용강에 대해서, 용강의 부분적 탈산을 위하여 규소를 함유한 합금철의 유효량을 첨가하는 약한 예비탈산 처리를 한 후: 즉시 (b) 부분적으로 탈산된 용강을 한가지 이상의 탈산제로 처리하여 실질적으로 규소를 보유하지 않는 탈산된 강을 얻는 것으로 구성되는, 제강법에 의한 레이들 또는 로내에서 처리되는 용강의 탈산방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 생산된 용강에 대해 제강공정의 취입 후 또는 태핑단계전 또는 태핑단계 동안에 노내에서 약한 예비탈산 처리를 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 염기성 산소로 또는 전기 아아크로 제강법에 의해 생산된 용강에 대해 약한 예비탈산 처리를 하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 부분적으로 탈산된 용강을 알루미늄과 티타늄중의 하나 또는 둘로 구성되는 탈산제로 처리하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 약한 에비탈산 처리후, 규소 산화물을 자연적인 부유 또는 가스교반에 의해 부분적으로 탈산된 용강으로부터 분리하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 규소 산화물을 분리한 후 부분적으로 탈산된 용강을 알루미늄선 또는 쇼유트 피이더 또는 레이들 주입장치의 사용에 의해 첨가되는 알루미늄과 티타늄중의 하나 또는 둘로 처리하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 부분적으로 탈산된 강내의 유리산소 함유량이 약한 예비탈산 처리중에 첨가되는 규소를 함유한 합금철의 양을 조절하므로써 조정되는 방법.
  8. 제 2 항에 있어서, 얻어진 탈산된 강이 연속주조 또는 주출(teeming)되어 강반제품이 되는 방법.
  9. (a) 취입후, 또는 태핑단계전, 또는 태핑 단계 동안에 생산된 용강에 대해서, 용강의 부분적 탈산을 위해서 규소를 함유한 합금철의 유효량을 첨가하는 약한 예비탈산 처리를 하고; (b) 규소산화물을 자연적으로 부유 또는 가스교반 또는 레이들내의 기포형성에 의해 부분적으로 탈산된 용강으로부터 분리하며, (c) 부분적으로 탈산되고, 실질적으로 규소를 함유하지 않은 용강을 알루미늄과 티타늄중의 하나 또는 둘로 구성되는 탈산제로 처리하여 탈산된 용강을 얻는 것으로 구성되는, 염기성 산소로 또는 전기 아아크로 제강법에 의해 생산된 용강의 탈산방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 얻어진 탈산된 용강이 연속적으로 주조되고 또는 주출되어, 최소한의 가공경화 효과를 가지며 열간압연, 냉간압연, 냉간가공 또는 성형될 수 있는 반제품으로 되는 방법.
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