KR970004988B1 - 고청정 고탄소강 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

고청정 고탄소강 제조방법

본 발명은 타이어 코드, 베어링강, 와이어로프, 스프링강, 경강선재등 고탄소강 제조시 전로 및 2차 정련공정의 승온 설비에서 가탄제를 유출 슬래그 상부에 첨가함으로써 슬래그의 잠열, 즉 대기로의 방산열을 이용하여 가탄재의 용강중 투입시 발생되는 용강의 온도 강하를 줄이고 승온중 버블링하여 가탄제를 용강중에 균일하게 분포시켜 고청정 고탄소강을 제조하는 방법에 대한 것이다.

최근 강재의 재질 특성에 대한 수요가의 요구가 고급화함에 따라 표면 결함, 편석, 비금속 개재물이 적은 제품에 대한 수요가 증가하고 있다. 이러한 비금속 개재물 등의 결함은 특히 타이어코드, 베어링강, 와이어로프, 피아노 선재, 경강선재용으로 사용되는 강재에 대해 기계적 성질을 저하시킴은 물론 내피로 특성 및 가공성을 저하시키는 요인이 되어 사용할때 각종 결함 및 파괴를 유발하기 때문이다. 따라서, 표면 결함과 인편석, 비금속 개재물을 감소시키기 위해 상기 고급 제품들에 대해서는 전로에서 출강된 용강을 2차 정련시 교반, 승온, 환류 기능과 흡수능이 좋은 슬래그를 조제하여 비금속 개재물을 분리부상시켜 제거하고 있다.

종래의 고탄소강 제조는 전로에서 취련후 탄소 성분을 0.1중량% 이하로 출강하여 출강시 래들(Ladle)내용강 톤당 9.0Kg미만의 가탄제를 용강에 투입하고, 2차 정련의 승온 설비로 용강을 담은 래들을 이동시켜 승온시킨후 용강 톤당 1Kg미만의 가탄제를 투입하여 성분 조정을 실시하여 왔다.

그러나 이러한 공정으로 강재를 생산하게 될 경우 가탄제들을 용강중에 완전 용해되지 않고 일부는 화염에 휩쓸여 대기로 날아가거나 슬래그중에 떠오른채로 남아있게 되어 제1도에 나타낸 바와 같이 최적의 실수율을 기대할 수 없다. 또한, 다량 투입시 래들 내벽에 미용해 상태로 가탄제가 부착되고 이것이 2차 정련공정과 주조 공정에서 서서히 용해되어 용강에 흡수되므로 2차 정련 공정에서 가탄제 투입량을 예측하는 것이 곤란하게 되어 제6도에 나타낸 바와 같이 성분격외율이 증가되었다. 또, 제한된 출강 시간(3-6분)내에는 필요한 가탄제 진량을 투입하는 것이 불가능하여 출강전에 미리 래들 바닥에 가탄제를 깔고 출강하게 되므로 바닥에 깔려 있는 가탄제와 용강의 반응에 의해 폭발할 가능성이 높게 된다. 용강의 폭발 반응 기구는 다음의 화학식과 같다 :

2C+O₂=2CO↑

위식에서와 같이 생성된 일산화탄소의 용강중으로의 급작스러운 픽업에 의해 폭발이 발생하게 된다.

그리고 래들 바닥에 깔여 있는 가탄제가 연속 주조를 위한 용강의 통로인 홈노즐 부위에 쌓여 있던 가탄제에 의해 필라 소결층이 두껍게 형성되어 자연적인 개공이 이루어지지 않게 되므로 산소를 취입하여 강제로 개공시키게 된다. 이때의 자연 개공율은 제2도에 나타낸 바와 같이 94-98%정도에 불과하다. 또한 산소를 취입하여 강제로 개공하는 경우 취입된 산소에 의해 용강의 재산화가 이루어져 강의 청정도를 나쁘게 하며 강중 비금속 개재물의 양을 증가시키게 된다. 또 강의 인성의 저하와 취성의 원인이 되는 질소의 유입이 제4도에 나타낸 바와 같이 현저히 증가하게 되고 상온 상태의 가탄제를 투입하게 됨으로써 가탄제에 의한 용강의 온도가 크게 강화되어 이러한 온도 강화를 고려하여 전로에서는 온도를 높이기 위해 산소 취입량을 증가시키게 된다. 그러나 산소 취입량의 증가는 유가 원소를 산화시키게 되며 용강 및 슬래그중의 산소 증가를 유발하여 철공급원의 손실과 청정성을 악화시키는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 출강중 소량의 가탄제를 출강중에 투입하여 제한된 출강시간내에 가탄제의 투입이 가능하도록 하고, CO가스 생성을 최소화시켜 용강 폭발을 방지하고, 자연개공 성공율을 증가시켜 청정성이 향상되게 하고, 래들내에 출강된 용강을 승온설비에서 단시간 승온을 실시한후 과열된 슬래그 상부에 필요량의 가탄제를 다량 투입하여 슬래그의 복사열을 이용하여 가탄제를 가열한후 이차로 후공정처리에 필요한 온도만큼 승온하면서 버블링에 의해 성분을 균일화하여 고청정 고탄소강을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

제1도는 종래법과 본 발명법에 있어서 가탄실수율을 비교하여 나타낸 그래프도.

제2도는 종래법과 본 발명법에 있어서 자연 개공을 비교하여 나타낸 그래프도.

제3도는 종래법과 본 발명법에 있어서 강중 전산소량(Total[0])을 비교하여 나타낸 그래프도.

제4도는 주조 개시시 미개공에 의한 산소 세척시와 자연 개공시 일반 주조에서의 흡질 성능을 비교하여 나타낸 그래프도.

제5도는 종래법과 본 발명법에 있어서 가탄제 투입시 온도의 하락을 비교하여 나타낸 그래프도.

제6도는 종래법과 본 발명법에 있어서 성분격외를 비교하여 나타낸 그래프도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전로에서 취련후 용강을 출강시 96.5중량% 이상의 탄소(C), 2중량% 이하의 회분, 1중량% 이하의 수분, 0.4중량% 이하의 황(S), 2.0중량% 이하의 휘발분으로 이루어진 가탄제를 투입하고, 이후 승온 설비에서 승온후 재차 상기 조성의 가탄제를 투입하여 목표 탄소함량 0.60중량% 이상의 고청정 고탄소강을 제조하는 방법에 있어서, 용강톤당 4Kg 미만의 상기 조성의 가탄제와 여타 탈산제를 포함한 합금철을 출강중 출강 시간내에 용강에 첨가하여 출강류의 교반력을 이용하여 성분을 균일화함으로써 CO가스의 생성을 억제하고 상부 노즐 주위에서의 가탄제 응집을 줄여 자연개공 성공율을 향상시키는 제1공정과, 출강된 용강과 출강시 유출된 슬래그를 담은 래들을 승온 설비로 이동시켜 후공정에서 필요한 온도를 확보하기 위해 승온을 행한후, 슬래그 상부에 용강톤당 1-6Kg의 상기 조성의 가탄제를 투입함으로써 승온하는 과정에서 발생한 과열된 슬래그의 잠열을 이용하여 가탄제에 의한 온도 하락을 감소시키고, 승온중 온도 균일화를 위해 실시하는 저취 버블링에 의해 용강 성분을 균일화시키는 제2공정으로 구성된 고청정 고탄소강을 제조하는 방법을 제공한다.

이하에서는 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 고청정 고탄소강 제조 방법에서는, 우선 전로에서 취련후 래들로 출강시에 용강톤당 4Kg미만의 가탄제를 용강에 첨가한다. 가탄제 첨가시 탈산제를 포함하여 합금철을 출강 시간내에 용강에 첨가하는데, 이는 출강류의 교반력을 이용하여 성분을 균일화함으로써 CO가스의 생성을 억제하고 상부 노즐 주위에서의 가탄제의 응집을 줄여 자연 개공 성공률을 향상시키기 위함이다.

그리고, 1차로 가탄제가 첨가된 용강이 수용된 래들을 승온설비로 이송시켜 용강을 승온하는 과정에서 용강톤당 1-6Kg의 가탄제를 재차 래들 슬래그 상부에 투입하는 구성이다. 승온 과정은 1차로 소정 시간 동안 승온하고, 이어서 가탄재를 래들 슬래그 상부에 투입하여 슬래그의 복사열을 이용하여 가탄제를 가열하며, 이후에 후공정 추리에 필요한 온도만큼 재차 소정 시간 동안 승온하는 식으로 실시하여 승온 과정에서 발생한 과열된 슬래그의 잠열을 이용하여 가탄제에 의한 온도 하락을 방지하는데 이는 가탄제의 투입 및 연소 반응시 열이 흡수되어 온도가 하락하기 때문이다. 상기 승온 과정에서는 승온이 완료된 후 용강의 성분을 균일화하기 위해 아르곤 가스를 취입하면서 저취 버블링을 실시한다.

상기와 같은 과정을 통해 성분이 균일화된 용강은 탈가스 설비에서 소정 시간 환류 및 성분 조정후 연속 주조하여 강을 제조한다.

본 발명에서 투입되는 가탄제는 종래 일반적으로 사용되는 것으로 다음 표 1의 조성을 가진다.

본 발명 방법에서 가탄제의 첨가량의 수치 한정 사유를 설명하면 다음과 같다.

출강시 용강톤당 4Kg이상 투입하는 경우 실수율이 급격히 저하되고 편차가 크게 되는데, 편차가 크게 되는 것은 래들 내벽에 용강과 함께 코팅되거나 슬래그 상부에 부상되기 때문에 이러한 가탄제가 2차 정련 공정에서 서서히 용해되는 바, 이 양을 예측할 수 없으므로 성분 편차가 크게 되는 것이다. 또한 전로에서 취련이 완료된후의 종점 탄소량이 통상 0.04-0.08%로, 0.10% 이하가 되는데 4Kg미만 투입시는 가탄제의 수율이 100%가 되더라도 제품이 목표로 하는 탄소 함량 아래로 유지될 수 있다. 따라서, 출강시 가탄제 투입량은 4Kg미만으로 한정하는 것이다.

또한, 승온설비에서 가탄제를 용강톤당 1-6Kg 투입하는 것은, 1Kg미만 또는 6Kg이상 투입시 승온시간이 증가되고, 성분 균일화를 위한 교반 시간이 길어짐으로써 연속 주조시 후속 용강의 공급, 연결이 어려운 문제가 있으며, 상기 범위내로 가탄제 투입시 목표 성분을 확보할 수 있으며 슬래그중의 산소를 양호하게 제거시킬 수 있기 때문이다.

따라서 출강시 가탄제 투입량은 용강톤당 4Kg미만, 승온시 가탄제 투입량은 용강톤당 1-6Kg으로 한정한다.

본 발명에서 가탄제의 투입 방법은 종래와 같이 수작업에 의해 래들 상부에서 투입하는 방법을 사용한다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

100톤 전로로부터 1650℃로 출강시, 탄소 96.5중량%, 회분 1.6중량%, 수분 0.4중량%, 황 0.3중량%, 휘발분 1.2중량%로 조성되는 가탄제를 용강톤당 3Kg를 투입하여 용강중 탄소 성분이 0.5중량%가 되게 하고, 탈산제인 알루미늄, 페로 실리콘 및 페로 망간을 목표 성분에 맞게 투입하고, 또한 개재물 흡수능이 좋은 래들 슬래그의 제조를 위해 생석회를 래들내 유출된 전로 슬래그 중량 대비 0.5-0.8을 각각 출강 시간내에 투입한 후 래들을 승온설비로 이동하여 5분간 승온한후 수요가가 요구하는 탄소 목표 함량 조정을 위해 래들 슬래그 상부에 상기 조성의 가탄제를 용강톤당 4Kg을 투입한 후 10분간 승온후 유량 5-10Nm /시의 아르곤가스를 이용하여 5분간 버블링을 실시하고 탈가스 설비에서 20분간 환류 및 성분조정후 연속주조하였다.

또한 비교예로서 상기 조성의 가탄제를 출강전 래들 바닥과 출강중의 래들내에 용강톤당 8Kg를 투입하고 기타 합금철과 생석회를 본 발명예와 동일하게 투입한후 승온설비에서 15분간 승온 및 버블링하고 탈가스 설비 및 연속주조작업을 동일하게 실시하였다.

종래 방법과 본 발명에 의해 고청정 고탄소강을 각각 제조하여 실수율 및 성분 편차, 자연 개공율, 용강의 청정도를 나타내는 전산소량, 흡질량, 온도 하락을 비교한바, 제1도 내지 6도에 나타낸 바와 같이 출강시 용강톤당 4Kg이상 투입하는 종래방법의 경우 가탄 실수율이 급격히 저하되고 성분 편차가 크게 된다.

편차가 크게되는 이유는 가탄제가 래들 내벽에 용강과 함께 코팅되거나, 슬래그 상부로 부상되는데 이 가탄제가 2차 정련공정에서 서서히 용해되고 이 양을 예측할 수 없으므로 성분격외가 증가되기 때문이다.

따라서, 본 발명 방법에 의해 제조된 고청정 고탄소강에서는 제1도 도시와 같이 가탄 실수율이 향상되며, 제2도 도시와 같이 자연 개공율도 향상되며, 제3도, 4도 도시와 같이 전산소량이 감소되고 흡질량이 감소하며, 제5도 도시와 같이 온도 하락을 감소시키며, 제6도 도시와 같이 성분격외율이 감소되어 성분 편차가 감소, 즉 균일화될 수 있는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명을 적용하여 고탄소강을 제조한 결과, 가탄 실수율의 향상과 편차 감소에 의해 탄소 성분이 안정화되어 성분격외율이 감소되는 우수한 효과를 얻을 수 있었다. 또한 자연개공 성공율이 향상되고 이에 따라 강에 흡수되는 질소량이 크게 감소하는 효과가 있었다. 특히 강중 산화물계 개재물의 양으로 평가되는 강의 전산소량이 감소됨으로써 강의 청정성에 있어서도 종래 방법에 비하여 본 발명법이 우수함을 알 수 있다.

Claims (1)

1. 전로에서 취련후 용강을 출강시 96.5중량%이상의 탄소(C), 2중량%이하의 회분, 1중량%이하의 수분, 0.4중량%이하의 황(S), 2.0중량%이하의 휘발분으로 이루어진 가탄제를 투입하고, 이후 승온 설비에서 승온하는 과정에서 재차 상기 조성의 가탄제를 투입하여 목표 탄소함량 0.60중량%이상의 고청정 고탄소강을 제조하는 방법에 있어서, 전로에서 취련후 래들로 출강시에 용강톤당 4Kg미만의 가탄제를 용강에 첨가하며, 상기 가탄제가 첨가된 용강이 수용된 래들을 승온설비로 이송시켜 용강을 승온하는 과정에서 용강톤당 1-6Kg의 가탄제를 래들 슬래그 상부에 재차 투입하는 것을 특징으로 하는 고청정 고탄소강 제조방법.