KR910002949B1 - 고탄소함유 용강의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고탄소함유 용강의 제조방법

제1도는본발명의 처리공정도.

본 발명은 용선예비 처리공정으로부터 탈[P] 처리된 용선을 이용하여 고탄소 함유 용강을 제조하는 방법에 관한 것이다. 종래의 고탄소함유 용강제조를 위한 정련방법으로서는 CATCH CARBON 법, 가탄법등을 들수 있다. CATCH CARBON 법은 단순히 전로정련에 의존하는 방법으로서 산소취련 형태와 각종부원료의 투입시기 및 양등을 제어하여 산화정련반응을 통해 강종의 [C] 및 기타원소를 목표함량에 도달되도록 하는 것이다. 일반적으로, 용선이나 용강중의 [C], [Si] 그리고 [P]등은 산화분위기, 즉, 산소분압이 높은 상태에서 제거가 용이하다. 그러나, 고탄소함유 용강을 제조키위한 CATCH CARBON 법의 경우에는 취련형태가 탄소함량이 낮은 용강에 비하여 약교반상태이므로 산소공급속도가 느리다.

따라서, 이와같은 취련형태에서는 용강중 탄소농도를 높게 유지할 수는 있지만 슬래그(SLAG)중에 산화철의 함량이 비교적 낮게 된다. 용강중 [P]가 제거되는 하기 반응식으로부터 알수 있는 바와같이,

2[P] +5(FeO) = (P₂O₅) +5Fe

ΔG° = -24,038.1+70.47T (cal/mole)

슬래그중 산화결함량이 높아야만 산소분압이 높고, 또 CaO의 재화를 촉진할 수 있으므로 효과적연 탈[P] 반응이 일어나기 위해서는 무엇보다도 슬레그(SLAG)중에 산화철 성분이 많아야 한다. 그러므로 고탄소함유 용강제조에 있어서 LD 전로정련에만 의존하는 CATCH CARBON 법의 경우, 탄소함량적중에 중점을 둔 정련일때는 [P]의 제거가 어려운 반면에, [P]제거에 중점을 둔 정련일때는 탄소함량이 목표로하는 함량보다 낮게된다. 이와같이 CATCH CARBON 법에 의한 고탄소강정련에 있어서 탄소 및 [P]에 대한 제거의 어려움때문에 재취련하는 사례가 빈번하다. 특히 이로인하여 전로의 부하가중과 부원료 사용량 증가등으로 생산원가가 상승하게 된다. 이같은 문제점을 해소키위해 최근 대두되고 있는 방법으로서 용선예비처리를 통해 사전에 탈[P] 처리를 한다음, 전로에 장입, 전로에서는 주로 탈탄만을 하여 탄소함량을 제어하는, 소위 용선예비처리를 이용한 전로조업법이 있다. 이 이외에 전로정련을 통해 탄소함량제어보다는 [P]제거중심의 정련을 한 다음, 2차정련과정에서 탄재를 첨가하여 탄소함량을 조정하는 가탄법이 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 전로정련중심의 고탄소함유 용강제조방법들은 용강실수율저하, 부원료사용량증가, 그리고 전로부하 가중등의 문제점을 안고 있다.

한편 상기와같은 전로정련중심의 고탄소함유 용강제조방법외에도 로외 정련을 응용하여 고탄소함유강과 유사한 강을 제조하는 방법이 일부 보고되고 있다. 그 일례는 일본 특허공보 소 58-33292로서, 래들(ladle)이나 주형내의 고탄소용강에 용융선철을 미량첨가하여 2종이상의 강종을 조괴화하는 것이다. 그러나, 상기 방법의 경우에는 하기와 같은 문제점때문에 실용화가 어렵다. 첫째, 혼합방법에 있어서 래들 또는 주형내의 고탄소용강에 용융선철을 첨가하는 방법을 채택하고 있다. 그러나, 이와같은 방법을 적용하게 되면 다음과 같은 위험성이 있다. 즉 용강성분에 비하여 [C], [Si], [Mn] 그리고 [P]을 많이 함유하고 있기때문에, 용융선철의 이들 성분이 고탄소 용강중 용해산소 및 혼합시의 혼입공기와 급격히 산화됨으로써 용강의 끓음(Boiling) 또는 폭발현상이 일어나 작업의 위험성을 초래하게 된다. 특히, 고탄소용강의 용해산소량을 l00ppm 수준으로 유지함으로써 상기와 같은 위험성은 더욱더 커진다.

둘째, 상기 방법의 경우 고탄소용강과 용융선철의 혼합에 따른 탄소의 보유율(실수율)이 100%인 것으로 기술하고 있다. 그러나 혼합시의 공기 혼입 및 혼합전의 용해산소가 100ppm 정도 존재함으로써 이들이 용강 및 용융선철의 성분중 [C]과 우선 산화함을 감안할때, 상기와 같은 보유율을 현실적으로 얻을 수 없다. 세째, 고탄소용강의 제반성분의 규제범위를 감안할때, 용융선철에는 비록 [C] 함량이 높기는 하지만 [P]함량이 높기 때문에 용융선철의 첨가량범위가 제한될 수 밖에 없다. 또 혼합전의 용강은 탄소를 0.35wt%를 함유하고 있는 것으로서 고탄소강의 범위의 것이다. 특히, 상기 기술의 내용중 실시예를 살펴보면 0.35wt% [C] 함유의 고탄소용강기준, 용융선철의 첨가량은 1-2wt%에 지나지 않는다. 따라서, 상기의 방법(일본 특허공보 소 58-33292)은 상기와 같은 기술의 문제점은 물론, 고탄소용강내에 용융선철을 일부 첨가하여 탄소함량을 미세조정하는 것에 지나지 않는다.

본 발명은 상기와 같은 결점을 해결키위해 용선 예비처리과정에서 탈 [P]를 한 용선에, 통상 전로 정련에 의해 제조된 용강(일반 저탄소강)을 혼합하여 공탄소함유의 용강을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 [P] : 0.04wt% 이하 및 [C] : 4.4l-4.55wt%로 탈 [P] 처리한 용선에, 50ppm 이하로 탈산시킨 일반저탄소강을 물질수지식에 의거 계산된 목표 탄소함량에 따라 용선량기준으로 1 : 4-1 : 7의 범위로 첨가하여 혼합용탕의 탄소함량이 0.43-0.67wt%가 되도록 혼합, 교반하여 고탄소함유용강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기 용선에 있어서 0.04wt% 이하의 [P] 및 4.41-4.55wt%의 [C]값은 통상적인 용선 탈[P] 처리를 통해 얻을 수 있는 함량이다. 용선에 첨가되는 용강으로는 일반저탄소용강이면 적용가능하며, [C] : 0.02-0.05wt%, [Mn] : 0.25wt% 이하, [P] : 0.015wt% 이하, [S] : 0.010wt% 이하를 함유하는 저탄소용강이 보다 바람직하다.

상기에서 목표탄소함량은 다음식에 의해서 구해진다.

(상기식에서, P : 용선중의 탄소함량(wt%), S : 용강중의 탄소함량(wt%)임)

본 발명에 있어서는 탈[P] 처리한 용선에 50ppm 이하로 탈산시킨 일반저탄소용강을 물질수지식에 의거 계산된 목표 탄소함량에 따라 용선량 기준으로 1 : 4-1 : 7의 범위로 첨가하는데, 첨가비를 이렇게 한정한 이유는 용선에 대하여 용강을 너무 적게 첨가하는 경우에는 혼합용탕의 탄소함량이 본 발명에서 목적하는 고탄소용강의 탄소함량의 상한값을 초과하게 되고, 용강을 너무많이 첨가하는 경우에는 하한값보다 적게 되기 때문이다.

용강 및 용선의 혼합방법에 관하여 살펴보면 다음과 같다. 통상, 용선중의 용해산소량은 약 10ppm 정도이며, 전로취련 직후의 용강중의 용해산소량은 500-1,000ppm 정도이다. 이와같은 용선과 용강을 사전 처리없이 혼합하게 되면 이들의 산소함량차이와 혼합시의 공기혼입으로 인하여 폭발의 위험성을 내포하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 용강중의 용해산소를 탈산제를 이용하여 50ppm 이하까지 탈산시킨 다음 용선상부에 물질수지 식에 의해 계산된 양의 용강을 첨가시키는 것이다. 이때, 용강의 첨가속도가 빠를 경우에는 용선과 용강의 혼입과정에서 심한 유동현상과 아울러 앞서 언급한 바와같이, 공기 혼입이 급격히 많아져 폭발, 또는 끓음현상(Boling)이 일어나게 되므로, 설비조건에 적합한 속도를 도출한 다음, 이를 근거로하여 일정속도로 용선위에 용강을 첨가시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해 제조된 고탄소용강은 [C] : 0.43-0.67wt%, [Si] : 0.19-0.27wt%, [Mn] : 0.50-0.98wt%, [P] : 0.015-0.019wt%, [S] : 0.010-0.016wt%로 이루어지며, 상기 [Si] 및 [Mn] 성분을 보충하기 위하여 Fe-Si 및 Fe-Mn 등의 합금철을 교반중에 첨가시킬 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예]

고로로부터 출선된 용선의 [P] 함량을 저하시키기 위해 소결광을 첨가, 탈[P] 처리를 한 다음 그 성분치를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었으며 이로부터 얻어진 [P]의 함량은 0.02 및 0.04wt%이었다.

[표 1]

또한, 상기 표 1에는 통상 전로정련에 의해 제조된 용강의 성분치도 함께 나타내었다.

상기 표 1과 같이 예비처리된 용선 A 또는 B와 용강을 하기 표 2와 같은 양으로 혼합시켰다.

[표 2]

상기 표 1의 용선 A 또는 B와 용강량은 각종 성분의 함량을 조사한 다음, 앞서 기술한 식으로부터 목표 탄소의 함량을 구하고 이를 기준으로하여 결정되는 것이다. 또한 혼합방법은 우선 상기 용선 A 또는 B를 혼합용기내에 넣고 상기 용강을 첨가시켜 혼합한 것이다. 여기서 용강내의 용해산소는 탈산재를 이용하여 50ppm으로 탈산시키고, 첨가속도가 빠를 경우에는 용선과 용강의 혼합과정에서 심한 유동현상과 아울러 공기유입이 급격히 많아짐으로써 폭발, 또는 끓음(Boiling) 현상이 일어나므로, 설비조건에 적합한 속도로 돌출한 다음, 이를 근거로하여 일정속도로 용선위에 용강을 첨가시켰다. 또한 균일혼합을 목적으로 랜스(Lance)를 이용한 버블링(Bubbling) 작업을 하였다. 혼합용기는 MgO 재질의 도가니가 내장된 100㎏ 용량의 고주파 유도용해로를 이용하였다.

한편, 고탄소 함유강의 [C] 이외에 부족되는 [Si] 및 [Mn] 성분을 하기 표 2에 따라 Fe-Si와 Fe-Mn 등의 합금철을 교반도중에 첨가 보충하였다. 여기서, 용선 및 용강온도는 각각 1,250℃와 1,600℃이었으며, 위와 같은 처리과정을 거친후의 온도는 용선과 용강의 혼합비, 합금철 투입량등의 조건에 따라 다른데 여기서 혼합후 용강온도는 상기 표 2와 같았으며, 이는 주조하는데에 별문제가 없는 온도이다.

또, 상기 방법에 의해 제조된 고탄소함유강의 성분을 상기 표 2에 나타내었다. 한편, 상기 공정은 제1도에 나타나있다.

본 실시예에 있어서 앞서 나타낸 탄소에 대한 물지수지 식의 실수율은 70% 이었으며 목표탄소와 분석된 탄소의 함량의 차이는 ±0.03wt%의 범위이었다. 한편, 통상조업에 의해 제조되는 고탄소 함유용강은 일차적으로 전로내에서는 상기 표 2의 비교재 성분과 같이 [P] 및 [S] 함량을 제어한 다음, 전로이후의 공정에서 본 발명재 1, 2, 3, 4 및 5와 같은 화학성분이 되도록 별도의 가탄재 및 합금철을 첨가해야된다. 따라서, 본 발명에 의해 제조된 용강은 통상방법에 의해 제조되는 것에 비하여 별도의 가탄재가 불필요할 뿐만 아니라 합금철 첨가량이 절감된다. 그러므로, 상기 표 2에 나타난 바와같이 본 발명재 1-5는 비교재에 비하여 가탄재는 본 발명재 1, 2, 3, 4 및 5의 경우 각각 4.5㎏, 4.9㎏, 7.7㎏, 7.7㎏, 4.9㎏이 절감되며, Fe-Si와 Fe-Mn 합금철은 평균적으로 각각 0.3㎏, 0.2㎏가 절감되었다. 특히 전로공정이후에서 목표성분에 적합치 못한 용강이 발생한 경우에 LD 전로를 이용하여 재취련하거나, 고철처리를 하는 것이 통례로되어있으나, 상기의 본 발명방법을 이용하면 양질의 용강제조가 가능하여 생산성증대를 도모할 수 있다. 또한 제강의 후공정인 주입공정에 있어서 주입후의 잔탕처리에 상기 방법을 유용하게 이용할 수 있는 현저한 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. [P] : 0.04wt% 이하 및 [C] : 4.41-4.45wt%로 탈[P] 처리한 용선에 50ppm 이하로 탈산시킨 [C] : 0.02-0.04wt%, [Mn] : 0.25wt% 이하, [P] : 0.15wt% 이하, 및 [S] : 0.010wt% 이하의 일반저탄소 용강을 물질수지식에 의거 계산된 목표탄소함량에 따라 용선량 기준으로 1.4-1.7의 범위로 첨가하여 혼합용탕의 탄소함량이 0.43-0.67wt%가 되도록 혼합, 교반하는 것을 특징으로 하는 고탄소함유용강의 제조방법.

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