KR920004937B1 - 고청정 알루미늄 탈산강 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고청정 알루미늄 탈산강 제조방법

제 1 도는 슬래그 염기도(CaO-SiO₂)가 용강중 전산소량에 미치는 영향을 나타내는 그래프

제 2 도는 슬래그중 알루미나가 용강중 전산소량에 미치는 영향을 나타내는 그래프

제 3 도는 슬래그중 FeO+MnO가 용강중 전산소량에 미치는 영향을 나타내는 그래프

제 4 도는 본 발명에 의해 제조된 청정강과 종래방법에 의해 제조된 청정강의 용강중 전산소함량을 나타내는 막대 그래프

본 발명은 고청정 알루미늄 탈산강의 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세히는, 전로에서 출강되는 용강상부에 매용제를 투입하여 출강후 래들내 용강상부 슬래그의 조성을 제어함으로써 고청정강을 제조하는 방법에 관한 것이다. 최근 강재의 사용용도가 고급화되어가고, 재질특성에 대한 제한이 엄격해짐에 따라 강중 비금속개재물이 적은 고청정강에 대한 요구가 증가되고 있다. 이것은 비금속개재물이 강재의 강도와 내피로 특성 등 기계적성질을 저하 시키는 것은 물론 가공중이나 사용시 각종 결함과 파괴를 유발하기 때문이다. 이러한 비금속개재물은 주로 황화물과 산화물인데 황화물의 경우에는 용강중 유황 함량을 저감시키거나, 칼슘, 회토류원소등과 같은 황화물의 구성화처리 원소를 첨가함으로써 어느정도 해를 줄일수 있다. 그러나, 제강과정에서 용강은 산소, 대기 또는 산화물로 구성된 슬래그, 내화물 등과 접촉하게 되고, 용강중에 산소의 혼입이 있기 마련이므로, 용강중에서 산화물계 비금속 개재물은 필연적으로 생성된다.

산화물계 비금속개재물의 기원을 살펴보면 탈산 또는 온도강화 및 응고시에 석출되는 산화물과 출강시 유입되는 전로슬래그, 래들슬래그 및 기타 슬래그 또는 분위기 가스에 의한 재산화 생성물, 그리고 각종 내화물 및 슬래그의 혼입에 의한 것으로 분류된다.

이중 내화물 및 대기와의 반응에 의해 생성되는 개재물은 용강에 안정한 내화물을 선택하거나, 아르곤실링과 같은 보호가스를 사용함으로써 어느 정도 감소시킬수 있으며, 석출 산화물 역시 탈산방법을 개선하거나 용강성분을 조정함으로써 저감이 가능하다. 또한, 아르곤버블링과 같이 용강을 교반함으로써 생성개재물의 부상및 슬래그 층으로의 분리를 촉진할 수 있다. 그러나 이와같은 방법들은 모두 개재물의 저감에는 한계가 있으며 용강을 적절히 교반한다 하더라도 상부 슬래그가 부상되는 개재물의 흡수가 적합하지 않으면, 부상된 개재물이 글래그중으로 분리되지 못하고, 용강의 순환류에 휩쓸려 용강속으로 되돌아 간다.

뿐만 아니라, 래들 상부 슬래그는 출강시에 유입이 불가피한 전로슬래그와 출강중에 병행되는 탈산작어에 의해 형성되는데 통산 용강보다 산소포텐셜(Oxygen Potential)이 높기 때문에 탈산후 용강중에 남아 있는 용해알루미늄, 실리콘, 망간 등과 반응하여 산화물을 형성하며 용강을 오염시킨다. 따라서, 산화물계 비금속 개재물의 양을 저감하여 강 품질이 우수한 고청정강의 제조를 위해서는 이상과 같은 래들슬래그와 유해성을 줄이고, 슬래그가 비금속개재물의 흡수에 유리한 조건이 되도록 제어하지 않으면 안된다.

이를 위해 실시되는 종래방법으로는

(1) 전로슬래그의 유입을 적극 억제하는 방법

(2) 유입된 전로슬래그를 배재하는 방법

(3) 전로슬래그의 유입을 억제하거나 슬래그의 배재후 슬래그를 개질하는 방법등이 있다.

그런데 (1)의 전로슬래그의 유입을 억제하는 방법은 이를 위해 슬래그체크볼, 슬래그 스토퍼 등 각종 장치가 고안되고 실용화되었지만, 이는 필연적으로 출강실수율의 저하를 초래하고, 장치비를 비롯한 처리비용이 상승될 뿐만 아니라 슬래그의 유입억제에도 한계가 있다. 또 (2)의 유입슬래그를 배재하는 방법 역시, 배재에 소요되는 시간 및 장치 때문에 처리비가 상승되고, 배재에도 한계가 있다. 따라서, (3)의 슬래그 개질법이 널리 이용되고 있는데, 이것은 필요에 따라 전로슬래그의 유입을 가급적 억제하거나 유입된 전로슬래그를 배재한뒤 래들슬래그가 비금속개재물의 흡수에 용이하고, 용강을 오염시키지 않는 조성으로 유도할 수 있는 매용제를 투입하는 방법이다. 이러한 매용제로는 생석회와 합성후락스가 이용되고 있다.

그러나 생석회는 융점이 2570℃로 고온이기 때문에 재화가 불충분하고, 슬래그의 융점도 높아지기 때문에 그 효과가 적어 사용상 제약을 받고 있다. 또한 합성후락스의 경우에는 그 자체로는 저융점이며 개재물 포집능이 우수한 조성을 갖고 있고, 재화가 용이하고 개재물제거효과도 비교적 우수하지만, 값이 비쌀 뿐만 아니라, 출강시에 유입이 불가피한 전로슬래그와 탈산 및 합금 첨가 작업시에 조성이 변화되어 그 효과가 저하되는 단점이 있다. 따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 각종 문제점을 보완하여, 출강시에 유입이 불가피한 전로슬래그를 유효하게 활용하고, 여기에 생석회, 알루미늄드로스(Al dross)를 투입하여 슬래그를 개재물 포집능이 우수하고, 용강에 안정한 저융점슬래그로 형성 시켜 줌으로써 고청정강을 제조하는 고청정 알루미늄 탈산강 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 전로에서 출강시 알루미늄으로 탈산되는 용강에 대하여, 용강 톤당 전로 슬래그 8-25kg에 생석회 5-15kg, 알루미늄드로스 1-5kg을 투입하여 래들슬래그가 산화캄슘, 산화규소, 알루미나, 산화철, 산화망간 및 기타 전로슬래그 성분을 함유하면서 산화캄슘/산화규소의 중량퍼센트비 (이하 "염기도"라고 칭함)가 5-8, 알루미나 함량이 35-50 중량%(이하"%"칭함)이고, 산화철과 산화망간의 함량이 2% 이하인 슬래그를 형성시켜 고청정 알루미늄 탈산강을 제조하는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

전로슬래그는 취련조건 및 종점용강 상태에 따라 다르기는 하지만 통산 35-55%의 산화칼슘, 5-15%의 산화규소, 20-40%의 산화철, 및 3-5%의 산화망간을 함유하고 있다.

출강시에 병행되는 탈산작업에 의해 산화철과 산화망간의 함량이 줄고, 알루미나 함량이 증가되지만 래들에 있어서도 여전히 용강보다 슬래그층이 산소포텐셜이 높아 용강을 오염시키고 비금속개재물의 증가요인이 되므로, 유해한것으로 인식되고 있다.

그러나, 전로슬래그중에는 비금속개재물의 제거에 유리한 슬래그 조제시 필요한 생석회, 알루미나, 산화규소등의 성분을 포함하고 있을 뿐만 아니라, 유입 억제 및 배재시의 출강실수율저하, 장치비증가, 처리시간 연장등을 고려할때 일반적인 전로정련 작업에서, 유입량을 용강 톤당 8-25kg으로 관리하는 것은 매우 용이하므로 본 발명에서는 이와같은 양의 전로슬래그를 기준으로 하였다.

또한 본 발명에서는 알루미늄 탈산상의 비금속개재물은 주로 알루미나 또는 알루미네이트인 점에 착안하여 알루미나와 친화력이 좋은 생석회 성분의 활동도를 확보하고자 하였다.

생석회의 활동도를 나타내는 지수로서 슬래그의 염기도를 들수 있는바 생석회를 투입하여 염기도를 증가시켰을때 용강의 청정도 변화를 살펴 보았다.

제 1 도는 슬래그의 염기도와 용강중 전산소량과의 관계를 나타낸 것이다. 용강중 청정도는 산화물계 개재물 양으로 평가되므로 용강중 전산소량이 곧 청정도라고 해석되고 있다.

제 1 도로부터 명확한 것처럼 염기도가 증가할수록 청정도가 향상되며 그 경향은 염기도 5 이상에서 둔화되었다.

그런데 선로슬래그의 염기도는 3-4.5의 범위에 있기 때문에 최종슬래그의 염기도 확보를 위해 본 발명에서는 생석회를 용강 톤당 5-15kg 투입하였다. 생석회 투입량이 15kg을 초과하면, 청정도가 더이상 향상되지 않을 뿐만 아니라 투입량 증가로 처리비용이 상승하고 용강온도 강하가 크게 된다.

한편, 슬래그의 염기도가 증가하면 슬래그의 융점이 상승하여 비금속개재물의 제거속도가 늦어진다. 따라서 용강상부 슬래그는 저융점이 되도록 하는 것이 필요한데 본 발명에서는 슬래그중 알루미나 농도를 충분히 확보함으로써 이와같은 목표를 달성하도록 하였다. 즉, 본 발명에 포함된 염기도 5-8의 범위에서는 알루미나 농도가 45% 전후에서 슬래그 융점이 가장 낮아지는데 이에 따라 제 2 도에 나타낸 전산소량과 알루미나 농도와의 관계에서 알 수 있듯이 알루미나 농도가 35-50% 범위일때 용강중 전산소량이 낮게 분포된다. 그러나 통상의 제강조업에서 알루미늄으로 탈산하는 것만에 의해 이와같은 알루미나 농도를 확보하기는 곤란하므로, 알루미나 공급물질을 첨가할 필요가 있다.

또한, 전로슬래그나 출강 및 탈산 후 래들 슬래그는 용강보다 산소포텐셜이 높아서 비금속개재물을 생성시키는 요인으로 작용하는데, 그 주된 기원은 슬래그중 FeO와 MnO이다. 상기 두 성분은 탈산제로 투입된 알루미늄에 의해 일부가 환원되어 농도가 낮아 지지만 여전히 상당량 슬래그중에 잔존하게 된다. 따라서 본 발명에서는 상기 두 성분을 감소시키기 위해 탈산제를 매용제의 일부로 사용하는 방법에 착안하였다.

즉 본 발명에서는 FeO 와 MnO의 함량을 줄이기 위한 탈산제로서의 알루미늄과 적정 알루미나 함량의 확보 목표에는 부족한 만큼의 알루미나를 함유하고 있는 물질인 알루미늄 드로스를 투입함으로써 슬래그의 산소포텐셜을 낮추고, 슬래그중 알루미나 함량을 조절하는 효과를 동시에 얻고자 꾀하였다.

알루미늄 드로스는 알루미늄 제련과정의 부산물로서 알루미나와 금속 알루미늄이 각각 50-80% 및 10-50%, SiO₂약 5% 및 기타성분을 함유한 것으로써 비교적 자원이 풍부하고 저렴한 편이다.

제 3 도는 슬래그중 FeO+ MnO 함량변화에 따른 강중 전산소량의 변화를 나타낸 것으로써 FeO+ MnO 값이 감소될수록 전산소량이 감소되고, 2% 미만에서는 감소 경향이 둔화됨을 알수 있다.

제 4 도에는 본 발명과 종래방법과의 비금속개재물 저감효과를 조사한 결과로서 본 발명의 경우가 매용제를 투입하지 않은 경우, 생석회를 투입한 경우, 하기 표 1 과 같이 조성되는 합성 후락스를 투입한 경우에 비해 비금속개재물 함량이 5-25ppm(전산소함량기준)낮아 지기 때문에 고청정강 제조에 효과적임을 알수 있다.

[표 1]

Claims (1)

1. 고청정 알루미늄 탈산강을 제조하는 방법에 있어서, 전로에서 출강시 알루미늄으로 탈산하는 용강에 대하여, 용강 톤당 래들에 유입되는 전로 슬래그 8-25kg에 생석회 5-15kg, 알루미늄드로스 1-5kg을 투입하여 래들슬래그가 산화칼슘, 산화규소, 알루미나, 산화철, 산화망간 및 기타 전로슬래그 성분을 함유하면서 산화캄슘(CaO)/산화규소(SiO₂)의 중량 % 비(염기도) 가 5-8, 알루미나 함량이 35-50 중량 %이고, 산화철과 산화망간의 합량이 2중량 % 이하인 슬래그로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 고청정 알루미늄 탈산강 제조방법.

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