KR910006640B1 - 고청정강 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

고청정강 제조방법

제1도 본 발명을 구현하기 위한 장치의 개략도.

제2도 개재물크기와 부상분리와의 관계도.

제3도 본 발명예와 종래예에 의해 제조된 주편의 청정비교도.

제4도 본 발명예와 종래예에 의해 제조된 주편의 전산소 비교도.

제5도 본 발명예와 종래예에 의해 제조된 코일의 제강성결합 발생율 비교도.

본 발명은 알루미늄 탈산한 용강중 산화물계 개재물을 제거하여 고청정강을 제조하는 방법보다 상세하게는, 알루미늄 탈산한 용강중 크기가 작아 자력부상분리가 어려운 산화물계 개재물을 제거하여 연속 주조한 주편의 청정도를 향상시키고 코일에서의 제강성 결함발생을 저감시킬 수 있는 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 용강중 산화물성개재물(이하, "개재물"이라 칭함)는 연속주조시 침적노즐의 막힘현상을 일으키고 주편 및 코일 표면에 표출되어 표면품질을 열화시킴으로써 제품의 실수율을 저하시키는 원인이 됨은 물론 강재의 기계적 성질에 악영향을 미친다.

일관제철소의 제강공정 즉, 전로 2차정련(래들정련), 연속주조로 이어지는 조업에 있어서, 개재물 발생기원을 살펴보면 전로 출강시 용강탈산에 의해 생성되는 탈산생성물과 외적요인에 의해 혼입되는 산화물이 있는데, 전자의 산화물은 전로출강시 수요가의 목적에 부합되는 용강조성을 맞추기 위하여 합금철이나 알루미늄 등의 탈산제를 래들내에 투입할 때 생성되는 것들이며, 후자의 산화물은 전로내 슬래그가 출강시 래들내로 유출되는 슬래그와 래들내화물, 필러(filler) 및 공기산화에 의해 생성되는 재산화물 등이 용강중에 산재되어 있는 것들이다.

용강중의 개재물을 제거하여 청정강을 제조하는 방법으로는 용강내 용기의 분위기 압력을 극도로 낮출 수 있는 기포(bubble)에 의해 청정강 제조방법과 RH 설비를 이용한 청정강 제조방법이 알려져 있다.

상기 기포에 의한 청정강 제조방법은 랜스를 통하여 아르곤을 용강중에 취입하여 미세기포를 생성시켜 용강의 교반과 조성 및 온도를 균일하게 하면서 개재물을 상호 충돌시켜 응집조대화함으로써 부상 분리하여 제거시키는 방법이나, 이 방법은 용강의 알루미나 탈산시 생성되는 알루미나(Al₂O₃)의 크기가 10㎛ 이하이고 비중이 3.3이므로 용강내에서는 자력부상이 되지 않아 산재된 상태로 용강중에 남아 있으므로 제거되지 않는 결점이 있어서 통상 용강의 청정도의 척도가 되는 전산소가 30ppm 이하의 용강을 일상적으로 생산하는 것이 불가능한 문제점이 있다.

상기 RH 설비에 의해 청정강을 제조하는 방법은 2가지로 분류할 수 있으며, 하나는 전로 출강시 알루미늄에 의해 용강을 탈산한 후 아르곤 교반하여 RH설비를 이용하여 용강중 가스성분 및 개재물을 부상제거시키는 RH중 처리라는 방법이고, 또 하나는 RH중처리와는 달리 전로 출강시 전로내 용강중 용해산소를 탈산시키지 않는 상태로 래들내 용강을 아르곤 교반한 후 RH 설비를 이용하여 감압하에서 래들내미탈산의 용강중 용해산소와 탄소와의 반응에 의해 200-400ppm의 용해산소를 제거한 후 알루미늄으로 탈산하여 용강중 가스성분 및 개재물을 부상제거시키는 RH경처리라는 방법이다.

그러나, 상기 RH설비를 이용한 청정강 제조방법은 용강중 기체성분의 제거 및 개재물 부상을 목적으로 하므로 RH용기내 분위기 압력이 용강중 가스성분의 제거능에 의해 좌우되며 래들내 용강순환 및 교반을 위해 RH상승관을 통하여 아르곤가스를 환류시켜 용강중의 기체성분을 제거함과 동시에 용강중에 산재되어 있는 개재물을 부상분리시키고 있으나 이 방법으로도 앞서 언급한 방법에서와 마찬가지로 용강중 알루미나 개재물의 크기가 작기 때문에 전산소를 25ppm 이하로 저감시키기에는 어려운 문제점이 있다.

또한, 상기 RH설비를 이용하는 방법은 처리시간이 길고 설비가 복잡하여 제조원가가 높아 수요가의 요구강재를 전량 이 방법으로 생산하는데에는 처리능력의 한계는 물론 경제성이 악화되며 2차정련과 연주조업과의 연결성을 원활히 하는데 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결함과 동시에 전로출강시에 용강조성 및 온도의 조정이 용이한 생석회계 플럭스분말을 래들내 용강중에 취입하여 생산공정의 안정성을 꾀하고 아르곤교반을 실시하여 용강중 개재물의 부상을 용이하게 함으로써 청정도를 향상시킬 수 있는 고청정강 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 다음과 같은 공적 즉, 알루미늄 탈산된 용강을 4-8bar 압력하에서 0.4-0.8N㎥/분의 유량으로 1-2분 동안 아르곤저취 교반직 후 산소농담전지 등을 이용하여 기전력을 측정한 후 용강중 용해 알루미늄을 예측하여 합금철 또는 알루미늄을 투입하는 공정; 다음에, 1.0-1.2kg/T.S의 생석회계 분말플럭스를 4-8bar의 압력 및 0.4-0.8N㎥/분의 유량의 아르곤가스와 함께 4-5분동안 취입하는 공정; 다음에, 4-5bar의 압력하에서 0.4-0.5N㎥/분의 유량으로 아르곤가스를 4-5분 동안 저취 아르곤가스 교반을 실시하는 공정; 다음에 상기와 같이 처리된 용강을 연속주조하는 공정을 포함하는 고청정강 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 생석회계 분말 플럭스토는 여러 종류가 사용될 수 있으나, 특히 wt%로, Cao: 63.2-79.5%, CaF₂: 11.3-26.8%, SiO₂: 3.9-4.8%, 및 기타: 5.2-5.3%로 조성되는 생석회계 분말플럭스가 바람직하다.

또한, 상기 생석회계 분말플럭스의 입자크기는 100㎛ 이하인 것이 바람직하다.

상기 성분등의 수치한정 이유에 대하여 설명한다.

상기와 같이, 압력상한치 및 하한치를 결정하는 이유는 상기 압력상한치 이하로 압력이 떨어지는 경우에는 랜스의 홀이 막혀 아르곤가스 및 생석회계 분말 플럭스의 취입이 어렵고, 상기 압력상한치 이상으로 압력이 증가하는 경우에는 탕면에서 스프레쉬가 심하게 일어나기 때문이다.

또한, 상기와 같이 처리시간의 상, 하 한치를 제한한 이유는 상기 처리시간 이하로 처리하는 경우에는 용강의 조성과 온도의 균일성을 확인할 수 없으며, 처리시간 이상으로 처리하는 경우에는 2차 정련공정 이후의 연주공정과 연결시 조업시간에 문제점을 갖고 있기 때문이다.

또한, 상기 생석회계 플럭스의 양이 1.0kg/T.S(Ton Steel) 이하인 경우에는 알루미늄탈산 용강중의 알루미나(Al₂O₃)의 제거가 불충분하여, 1.2kg/T.S 이상인 경우에는 취입분말이 과다하여 용강중에 산화물성 개재물로 잔존하므로 생석회계 플럭스의 양은 1.0kg/T.S-1.2kg/T.S의 범위가 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 상기 생석회계 플럭스중의 CaO의 양은 63.2% 이하에서는 용강중의 알루미나를 제거하는데, 불충분함은 물론 상대적인 CaF₂의 양이 많아지므로 처리 후 래들내화물의 용손의 문제점을 야기하게되며, 79.5% 이상이 되면, CaO와 용강중의 알루미나의 반응속도가 느려지기 때문에 상기 생석회계 플럭스는 63.2%-79.5%로 제한되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 CaF₂의 양은 상기 CaO양과의 상관관계에 의해 결정되는 것으로서, 그 양이 11.3% 이하인 경우에는 CaO의 양이 너무 많게 되고, 26.8% 이상인 경우에는 CaO의 양이 적게되므로, CaF₂의 양은 11.3-26.8%가 바람직하다.

상기 SiO₂는 생석회계 분말플럭스를 제조하는 경우 통상 첨가되는 양이다.

생석회계 분말플럭스의 입자가 우수한데, 본 발명에 있어서는 100㎛ 이하의 크기를 갖는 것이 보다 바람직하고, 그 하한치는 분말화에 필요한 제반조건에 의하여 한정된다.

또한, 상기 생석회계 분말플럭스는 표면이 실리콘 오일로 코팅되는 것이 바람직한데, 그 이유는 용강에 취입되기 전 보관시 공기중의 수분과 반응하여 수산화칼슘(Ca(OH)₂)이 되어 반응효율이 떨어짐은 물론 취입시 수분이 용강에 들어가 수소의 증가요인이 되기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예]

용선 및 고철을 주원료로 하고 생석회(CaO)와 형석(CaF₂) 및 냉각재를 부원료로 하여 전로에서 제강처리하여 하기표1의 조성을 갖는 용강을 제조하였으며, 이때 발생된 슬래그의 조성은 하기표2와 같다.

[표 1]

[표 2]

상기 표1의 조성을 갖는 용강을 250톤급 래들에 채운 다음, 하기 표3의 공정에 따라 버블링 처리방법(종래예 1), RH중처리방법(종래예 2), RH경처리방법(종래예 3), 본 발명 방법(발명예 1,2 및3) 및 본 발명의 바람직한 플럭스의 범위를 벗어나는 비교방법(비교예 1,2,3)을 행하였다.

[표 3]

상기 표3에 나타난 바와 같이, 종래예 1의 제조공정은 전로에서 출강시 용강중의 산소를 알루미늄으로 탈산하고 래들에서 3분간 아르곤 교반한 후 측온 및 시료채취를 하여 용강의 성분 및 온도를 확인하고 합금철 및 냉각제를 투입, 2차 아르곤 교반을 실시하여 온도와 성분을 재확인한 후 연속주조설비로 이송하여 연속주조를 실시한 것이다.

종래예 2의 제조공정은 전로에서 출강할 때 용강중의 산소를 알루미늄으로 탈산하고 래들에서 0.4N㎥/분의 아르곤 유량을 4bar로 4분간 아르곤 교반을 실시하여 측온 및 시료채취를 하여 용강의 성분 및 온도를 확인한 후 이송된 용강을 RH처리 설비로 이송하여 RH처리 설비내 압력을 0.1bar로 낮추어 2분 동안 용강을 환류시킨 후 측온 및 시료채취하여 성분과 온도를 확인하고 필요시 합금철 및 냉각제를 투입하여 용강을 RH용기내 압력 0.001bar에서 18분 이상 환류시켜 용강중의 가스성분 및 개재물을 제거시키고 연속주조설비로 이송시켜 연속주조를 실시한 것이다.

종래예 3의 제조공정은 전로에서 출강시 용강중 산소를 알루미늄으로 탈산하지 않고 출강하여 래들에서 4분간 0.4N㎥/분의 유량 및 3bar의 압력조건으로 아르곤 교반을 실시한 후 측온 및 시료채취를 하여 성분 및 온도를 확인한 후 RH처리 설비로 이송하여 이송된 용강을 RH처리 설비내 의압력을 0.3bar로 낮추어 2분 동안 용강을 환류시킨 후 측온 및 시료채취하여 온도와 성분을 확인하였으며, 이때의 래들내 용강은 400ppm의 용해산소를 함유하고 있으며 이 용해산소는 용강중의 탄소와 감압하에서 탈탄반응이 진행되면서 제거되며 탈탄반응 후 용해산소는 알루미늄을 투입하여 탈산시키고 RH용기내 압력을 0.1bar까지 갖추어 15분 이상 용강을 환류시킨 후 연속주조설비로 이송, 연속주소를 실시한 것이다.

본 발명예 1,2,3과 비교예 1,2,3의 제조공정은 전로에서 출강할 때 용강중의 산소를 알루미늄으로 탈산하고, 출강된 용강이 래들내의 버블링(bubbling)장소에 도착하면 0.4N㎥/분의 유량과 7bar의 압력으로 1분동안 상취교반을 실시한 후 측온 및 시료채취를 행하였으며, 이때의 사용 샘플러는 용해산소를 동시에 측정할 수 있는 것이며, 성분분석이 완료되기 전에 성분 변동이 심한 용강중 용해알루미늄을 조정하기 위해 산소농담전지를 이용한 기전력측정치로부터 예측한 알루미늄을 결정하여 투입하였다.

다음에, 제1도에 도시된 바와 같이, 저장탱크(1)내에 장입된 하기표 4의 조성 및 양을 갖는 생석회계 분말플럭스(2) 상태를 확인하고 플럭스(2) 1.08kg/T.S(270kg) 및 1.40kg/T.S(350kg)을 탠스(4)를 통해 8bar의 압력 및 0.6N㎥/분의 유량의 아르곤가스(3)와 함께 250톤 래들(5)에 취입하였다.

[표 4]

다음에, 0.4N㎥/분의 유량과 4bar의 압력조건으로 4분간 아르곤 교반을 실시하여 온도와 성분을 재확인한 후 연속주조설비로 이송하여 연속주조를 실시한 것이다.

취입은 버블링 처리시와 동일하게 실시되므로 용강비산 및 재산화 발생이 적고, 실리콘 오일로 피복처리된 플럭스는 유동성이 좋고 미세하므로 취입은 매우 용이며 랜스 노즐 막힘현상은 발생하지 않는다.

상기 종래예, 비교예 및 발생예에 대한 전로출강 후 연속주조까지의 처리시간 및 온도강하를 하기표 5에 나타내었다.

[표 5]

상기표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명예는 종래예 1과는 처리시간 및 온도강하가 거의 같으며, 종래예 2 및 3에 비하여는 처리시간이 짧고 온도강하도 낮음을 알 수 있다.

또한, 상기와 같이 제조된 종래예 1,2,3 비교예 1,2,3 및 발명예 1,2,3에 의하여 제조된 주편의 청정도(%) 및 전산소량(ppm)를 하기표 6에 나타내었다.

[표 6]

* 전산소량(ppm) = 강재중 용해산소 + 산화물성 개재물중 산소분

상기표 6에 나타난 바와 같이 본 발명예 1,2,3은 종래예 1,2,3 및 비교예 1,2,3에 비하여 주편의 청정도가 우수하고 전산소량이 낮음을 알 수 있으며, 비교예 1,2,3은 종래예 1,2,3에 비하여 우수한 청정도 및 전산소량을 나타내고 있다.

이는, 제2도에 나타난 바와 같이 용강중 10㎛ 이하의 미세한 개재물은 자력부상되지 않으므로, 종래예 1,2,3은 이들 개재물의 제거가 어려운 반면에, 본 발명예 1,2,3은 용강중 자력부상분리가 어려운 10㎛ 이하의 미세한 크기를 개재물을 취입한 플럭스와 상호 충돌시켜 흡착응집조대화시킴과 동시에 개재물의 융점을 저하시켜 용강중에서 액체의 구상화 개재물로 변화시켜 부상분리제거가 용이한 크기로 만들어 부상분리시키고 청정도열화의 주원인이 되었던 미세한 개재물까지도 제거가능하기 때문이다.

상기표 6에 나타난 실시예중 종래예 1,2,3 및 발명예 1에 대한 주편의 청정도(%) 및 전산소량(ppm)를 각각 제3도 및 제4도에 나타내었다.

제3도에 나타난 바와 같이, 종래예 1,2,3의 주편의 청정도는 각각 0.046%, 0.038% 및 0.032%이고, 반면에 본 발명예의 주편은 0.023%의 청정도를 가지므로, 본 발명예 1이 종래예 1,2,3에 비하여 0.009-0.023%의 청정도 향상을 가져옴을 알 수 있다.

또한, 제4도에 나타난 바와 같이, 종래예 1,2,3에 의해서 제조된 주편의 전산소량은 각각 33ppm, 29ppm, 27ppm이며, 본 발명예 1에 의해서 제조된 주편의 전산소량은 15ppm이므로, 본 발명예 1이 종래예에 비하여 12-18ppm의 전산소감소를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

또한, 종래예 1,2,3 및 본 발명예 1에 의해서 제조된 코일의 재강성 결함의 발생율을 비교한 비교도를 제5도에 나타내었다.

제5도에 나타난 바와 같이, 종래예 1,2,3에 의한 제강성결함발생율(%)이 5.8%, 3.1% 및 2.8%인 반면에, 본 발명예 1에서는 제강성결함이 전혀 발생되지 않음을 알 수 있으며, 이는 알루미늄 탈산된 용강중 개재물을 저감시켜 청정도 및 전산소를 감소시킨 본 발명예 1에 의해 제조된 방법이 코일에서의 개재물성 결함발생의 저감효과가 우수함을 나타내는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같이, 종래방법으로는 제거하기 어려웠던 용강중 10㎛ 이하의 미세한 개재물을 현저히 저감시킴으로써 주편 청정도 및 전산소 수준이 개선됨과 동시에 코일에서의 품질안정 및 제강공정에서의 온도강하와 처리시간 측면에서도 종래공정과 비교하면 우수한 효과를 얻음으로써 연속주조-열간압연의 직결조업 체제를 위한 선행기술인 무결함주편의 제조와 강재의 제강성 결함을 저감시켜 최종제품의 품질보증과 고부가가치강의 생산을 위한 강종의 확대도를 기대할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 다음과 같은 공정 즉, 알루미늄 탈산된 용강을 4-8bar의 압력하에서 0.4-0.8N㎥/분의 유량으로 1-2분 동안 아르곤 저취교반 직후 산소농담전지 등을 이용하여 기전력을 측정한 후 용강중 용해 알루미늄을 예측하여 합금철 또는 알루미늄을 투입하는 공정; 다음에 1-1.2kg/T.S의 생석회계 분말 플럭스를 4-8bar의 압력 및 0.4-0.8N㎥/분의 유량의 아르곤 가스와 함께 4-5분 동안 취입하는 공정; 다음에, 4-5bar의 압력하에서 0.4-0.5N㎥/분의 유량으로 아르곤가스를 4-5분 동안 저취 아르곤가스 교반을 실시하는 공정; 다음에, 용강을 연속주조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고청정강 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 생석회계 분말플럭스가 wt%로 CaO : 63.2-79.5%, CaF₂: 11.3-26.8%, SiO₂: 3.9-4.8% 및 기타 : 5.2-5.3%로 조성되는 것을 특징으로 하는 고청정강 제조방법.

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