WO2020032331A1 - 용강 처리 방법 및 그 장치 - Google Patents

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WO2020032331A1
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gas
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vessel
vibration intensity
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이상범
이락도
한상헌
정은주
윤상현
한승민
김완이
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주식회사 포스코
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a molten steel treatment method and apparatus, and more particularly, to a molten steel treatment method and apparatus capable of improving the cleanliness of molten steel.
  • the molten stainless steel may be provided as a continuous casting process after the argon oxygen decarburization (AOD) and the component adjustment process (LT, Ladle Treatment).
  • AOD argon oxygen decarburization
  • LT Ladle Treatment
  • the component adjustment process is a process of charging molten steel having undergone argon oxygen decarburization into a ladle, adding ferroalloy, and floating the inclusions in the molten steel to remove them.
  • the molten steel may be stirred by supplying a stirring gas through a nozzle provided under the ladle.
  • the present invention provides a molten steel treatment method and apparatus capable of agitating molten steel under optimum conditions using various phenomena occurring when the molten steel is stirred.
  • the present invention provides a molten steel treatment method and apparatus capable of reducing quality variation of molten steel by efficiently removing the inclusions in the molten steel by automating the component adjustment process of molten steel.
  • the molten steel treatment method the process of providing a molten steel in the container; Supplying a stirring gas to the vessel to stir the molten steel; Measuring a first vibration intensity (Bt1) generated in the container; And determining a path for supplying a stirring gas according to the measured first vibration intensity Bt1.
  • the determining of the path may include determining to supply a stirring gas to the vessel using any one of the main path and the auxiliary path according to the first vibration intensity Bt1.
  • the determining of the path may include comparing the first target vibration range B01 with a predetermined first vibration intensity Bt1, and the first vibration intensity Bt1 may be compared with the first target vibration range. If included in (B01), it may include the step of continuously supplying a predetermined amount of agitation gas to the vessel using the main path.
  • the determining of the path may include comparing the first target vibration range B01 with a predetermined first vibration intensity Bt1, and the first vibration intensity Bt1 may be compared with the first target vibration range. If less than (B01), it may include the step of blocking the main path and increasing the flow rate of the stirring gas to supply to the vessel through the auxiliary path.
  • One vibration intensity (Btn1) can be measured again to repeat the process of adjusting the flow rate of the stirred gas again.
  • the path for supplying the stirring gas may include the step of injecting ferroalloy into the molten steel to adjust the components of the molten steel.
  • the second vibration intensity (Bt2) is out of the second target vibration range (B02)
  • the second vibration intensity (Bt2n) can be measured again so as to be included in the process, and the process of re-adjusting the flow rate of the stirred gas may be repeatedly performed.
  • the step of calculating the hot water area of the molten steel the process of measuring the hot water temperature of the molten steel; Converting the measured tap surface temperature into image data representing a temperature distribution of the tap surface; Calculating a molten area At of the molten steel from the image data.
  • the calculated floor area At is included in the preset area area A0 (At ⁇ A0), and it is determined that the floor area is not adjusted, and the molten steel is fine. It may include a step of stirring.
  • the process of determining whether to adjust the floor area is determined, if the calculated floor area At is outside the preset area area A0 (At> A0), it is determined to control the floor area, and finely stirs the molten steel.
  • the process may include adding additional feedstock to the molten steel.
  • the molten steel processing apparatus which concerns on embodiment of this invention is a gas supply part for supplying stirring gas to the container which accommodates molten steel; A first measuring unit for measuring vibration generated in the container; And a controller configured to control the gas supply unit to determine a path for supplying the stirred gas using the result measured by the first measurement unit.
  • the gas supply unit includes a plurality of paths capable of supplying a stirring gas to the container, wherein the plurality of paths include a main path capable of supplying a predetermined amount of the stirring gas to the container, and an amount of the stirring gas to the container. It may include a secondary path that can be adjusted to supply.
  • the main path the main pipe for connecting the container and the reservoir capable of storing the stirred gas; And a flow regulator provided in the main pipe, and adjusting to supply a predetermined amount of agitation gas to the vessel.
  • the auxiliary path may include: an auxiliary pipe connecting the reservoir and the container; It may include; a valve provided in the auxiliary pipe to adjust the amount of the stirred gas supplied to the vessel.
  • a second measuring unit capable of measuring the temperature of the molten steel of the molten steel; And a raw material supply unit capable of injecting raw materials into the molten steel.
  • the control unit includes a storage unit for storing information required for molten steel processing; An image processing unit which converts the result measured by the second measuring unit into image data; A comparison unit for determining a subsequent processing method using the result measured by the first measuring unit and the image data; And a control unit capable of controlling operations of the gas supply unit and the raw material supply unit to process the molten steel by the subsequent processing method determined by the comparison unit.
  • the control unit may control the operation of the flow regulator and the valve to supply the stirred gas to the vessel using the main pipe or the auxiliary pipe.
  • the vibration intensity generated when stirring the molten steel it is possible to control the stirring strength of the molten steel. Therefore, by adjusting the supply flow rate of the stirring gas based on the vibration intensity, it is possible to stir the molten steel at the target stirring strength. Through this, the quality and cleanliness of the molten steel can be improved by uniformizing the components of the molten steel and improving the removal efficiency of the inclusions.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a molten steel treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram conceptually showing the molten steel processing apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a block diagram conceptually showing the molten steel processing apparatus shown in FIG. 1.
  • 3 and 4 are flowcharts sequentially showing a molten steel treatment method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a graph showing the experimental results for verifying the effect of the molten steel treatment method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a molten steel processing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a block diagram conceptually showing the molten steel processing apparatus shown in FIG.
  • a molten steel treatment apparatus may include a gas supply unit 200 for supplying a stirred gas to a vessel 100, and a vibration intensity generated from the vessel 100. And a control unit 600 for controlling the operation of the gas supply unit 200 to select the supply path of the stirred gas using the first measurement unit 300 and the vibration intensity measured by the first measurement unit 300. can do.
  • the second measuring unit 400 that can measure the temperature of the molten steel, the third measuring unit 700 and the molten steel for measuring the components and temperature of the molten steel It may include a raw material supply unit 500 for injecting raw materials such as ferroalloy, coolant, secondary raw materials.
  • the container 100 is a kind of container having an inner space, and the outer sidewall may be provided with a ring 120 for supporting the container 100 to the transport and the work table 10. And a lower portion of the vessel 100 may be provided with a nozzle 110 for blowing the stirring gas for stirring the molten steel. That is, when the stirring gas is supplied through the nozzle 110 formed on the bottom surface of the container 100, the molten steel accommodated in the container 100 may be stirred while flowing.
  • the stirring gas may be an inert gas such as argon (Ar) gas, but is not limited thereto, and other inert gases or various gases for refining may be used.
  • the gas supply unit 200 includes a reservoir 210 capable of storing the stirring gas, and a plurality of connecting the reservoir 210 and the nozzle 110 to supply the stirring gas to the nozzle 110 formed in the container 100. It may include the path of.
  • the plurality of paths may include a main path and an auxiliary path, and the main path is always connected to the container 100 to supply a stirring gas, and the auxiliary path may refer to the container 100 when a problem occurs in the main path. May refer to a path through which a stirring gas can be supplied.
  • the main path will be referred to as the main pipe 220
  • the auxiliary path will be referred to as the auxiliary pipe 230.
  • the main pipe 220, the flow regulator 222 for adjusting the flow rate of the stirred gas supplied through the main pipe 220, and the auxiliary pipe 230, the valve 232 for opening and closing the interior of the auxiliary pipe 230 It may be provided.
  • the flow controller 222 is a control device for adjusting the supply of the stirring gas to a predetermined flow rate, for example, a target flow rate according to the process conditions, the flow rate of the stirring gas when an abnormal situation such as leakage occurs in the main pipe 220 It is unreasonable to adjust this to increase rapidly. However, when the target flow rate is set too high or low, it is possible to reduce or increase the flow rate of the stirred gas in order to appropriately adjust the target flow rate.
  • the valve 232 can adjust the flow rate of the stirring gas by adjusting the opening degree in the auxiliary pipe 230, there is an advantage that the flow rate of the stirring gas can be sharply adjusted when an abnormal situation occurs.
  • the auxiliary pipe 230 is a large amount, such as about 10 times compared to the stirring gas that can be supplied through the main pipe 220 from the amount that can be supplied through the main pipe 220 through the opening degree control by the valve 232 It is designed to supply stirring gas.
  • the gas supply unit 200 may supply a stirring gas to the nozzle 110 using any one of the main pipe 220 and the auxiliary pipe 230.
  • the control unit 600 may be supplied to the nozzle 110 using the main pipe 220 or the auxiliary pipe 230.
  • the first measurement unit 300 may measure the vibration generated in the container 100 when stirring the molten steel, and may transmit the measured result to the control unit 600.
  • the first measuring units 300a and 300b may be installed on at least one of the container 100 and the work table 10 supporting the container 100. In this case, when the first measurement unit 300 is installed in the container 100, the first measurement unit 300 may be installed to be detachable from the outer wall of the container 100.
  • the stirring gas supplied to the nozzle 110 through the main pipe 220 may be supplied to the nozzle 110 in a state in which the flow rate is adjusted by the flow controller 222.
  • the stirring gas may leak to a portion where the defect is formed.
  • the stirring gas when the stirring gas is supplied to the nozzle 110, the molten steel cannot be stirred to have the desired strength, that is, the desired stirring strength. Therefore, by measuring the vibration intensity generated in the vessel 100 through the first measuring unit 300, and determining the path for supplying the stirring gas in accordance with the measured vibration intensity, or by stirring the flow rate of the stirring gas stirring of the molten steel Strength can be controlled.
  • the intensity of vibration may mean any value expressed as a dimensionless function by converting the intensity of vibration transmitted to the container when the molten steel is stirred into a voltage.
  • the second measurement unit 400 may measure the surface temperature of the molten steel, that is, the molten steel contained in the container 100, and transmit the measured result to the controller 600.
  • the second measuring unit 400 may be installed on the upper portion of the container 100 to measure the temperature of the molten steel.
  • the second measuring unit 400 may include a temperature sensor such as an infrared sensor that can measure the entire surface temperature of the molten steel, or a camera that can take an image of a hot water surface.
  • the third measuring unit 700 may collect a part of the molten steel accommodated in the container 100 to measure the temperature of the molten steel and analyze the components of the molten steel.
  • the temperature of the molten steel and the components of the molten steel measured by the third measuring unit 700 may be transmitted to the controller 600.
  • the third measurement unit 700 is described as directly analyzing the components of the molten steel, but the collected molten steel may be sent to the analysis chamber to analyze the components.
  • the raw material supply unit 500 may supply secondary alloys such as ferroalloy, a coolant, quicklime, and a CaO—SiO 2 based flux to the molten steel.
  • the raw material supply unit 500 includes a plurality of hoppers 510 for storing ferroalloy, coolant, and subsidiary materials, and a supply pipe 520 having one end connected to the hopper 510 and the other end extending to the upper portion of the container 100. can do.
  • each hopper 510 may be provided with an ejector (not shown) that can selectively discharge the ferroalloy and subsidiary materials, the ejector may be controlled by the controller 600.
  • the controller 600 may control operations of the gas supply unit 200 and the raw material supply unit 500 by using the results measured by the first measuring unit 300 and the second measuring unit 400.
  • control unit 600 may include a storage unit 610 that stores various information required for molten steel processing, and an image processing unit 620 that converts the results measured by the second measurement unit 400 into image data. ), A comparison unit 630 for determining a subsequent processing method using the result measured by the first measuring unit 300 and the image data obtained by the image processing unit 620, and the processing method determined by the comparison unit 630. As a result it may include a control unit 640 for controlling the operation of the gas supply unit 200 and the raw material supply unit 500.
  • Storage unit 610 is the target flow rate information of the stirring gas supplied to the nozzle 110 according to the component, temperature, molten steel processing time of the molten steel, and the target vibration range information generated in the container 100 according to the target flow rate of the stirring gas It may include.
  • the storage unit 610 may include the surface area information according to the amount of molten steel accommodated in the container 100, the range of the surface area to be used as a reference for controlling the surface area of the molten steel generated when stirring.
  • the range of the tang may be set to more than 0% and 5% or less with respect to the tang surface area 100%, and may be controlled to include the tang area formed in the process of removing inclusions in the set range.
  • Such information may be information provided when the stirring gas is normally supplied to the container 100.
  • the image processing unit 620 may convert the result measured by the second measuring unit 400 into image data of the molten steel bath surface. For example, when the second measuring unit 400 is used as a temperature sensor, the water surface temperature may be measured through the second measuring unit 400. At this time, the slag is formed in the upper surface of the molten steel in the molten steel has a lower temperature than the area where the slag is not formed on the molten steel, that is, hot water. The image processing unit 620 may convert the image data representing the temperature distribution of the hot water surface using the result measured by the second measurement unit 400.
  • the comparison unit 630 stores the results measured by the first measurement unit 300, the second measurement unit 400, and the third measurement unit 700 and the image data obtained by the image processing unit 620.
  • the subsequent processing method can be determined by comparing with the information stored in.
  • the comparison unit 630 compares a predetermined target vibration range according to the vibration intensity measured by the first measuring unit 300 and the process conditions before inputting ferroalloy to molten steel to determine a path for supplying the stirring gas. Can be. And when the path for supplying the stirring gas is determined, the comparison unit 630 may determine the flow rate of the stirring gas supplied through the determined path.
  • the comparison unit 630 may calculate a split area from the image data obtained by the image processing unit 620. In addition, it is possible to determine whether or not to input the subsidiary materials by comparing the calculated tang area and the target tang range.
  • the comparison unit 630 may determine an input amount of ferroalloy, a coolant, and the like using the result measured by the third measuring unit 700. That is, the input amount of the ferroalloy for the component control of the molten steel according to the component and temperature of the molten steel can be determined, and the input amount of the coolant for temperature control of the molten steel can be determined.
  • the control unit 640 may control the operations of the gas supply unit 200 and the raw material supply unit 500 using the processing method determined by the comparison unit 630.
  • control unit 640 is connected to the nozzle 110 by any one of the stirring gas supply path determined by the comparison unit 630, for example, the main pipe 220 and the auxiliary pipe 230.
  • the operation of the flow regulator 222 and the valve 232 may be controlled to supply the stirred gas.
  • the control unit 640 may control the operation of the raw material supply unit 500 to inject ferroalloy, a coolant, and a subsidiary material into molten steel according to the result determined by the comparison unit 630.
  • 3 and 4 are flowcharts sequentially showing a molten steel treatment method according to an embodiment of the present invention.
  • the molten steel treatment process may include adjusting the components of the molten steel and removing the inclusions in the molten steel.
  • steel stirring to stir the molten steel strongly
  • the process of removing the inclusions in the molten steel can be finely stirred molten steel with a weaker stirring strength than the steel stirring.
  • the steel stirring may mean that the molten steel is stirred by dissolving the ferroalloy introduced into the molten steel and supplying a large amount of the stirring gas so as to uniformly mix the molten steel.
  • the fine stirring may mean that the molten steel is weakly stirred by supplying a smaller amount of the agitation gas than the amount of the agitating gas supplied when the steel is stirred so that the inclusions in the molten steel can be separated and floated.
  • Figure 3 shows the process of adjusting the components of the molten steel.
  • the process of adjusting the components of the molten steel, the process of preparing the molten steel in the container (S110), the step of supplying a stirring gas to the container to stir the molten steel (S140), and the first generated in the container It may include the step (S150) of measuring the intensity of the vibration and the step (S160) of determining the path for supplying the stirring gas according to the measured first vibration intensity.
  • molten steel manufactured in an electric furnace may be charged into a container 100, and demelted and deoxidized in an argon oxygen decarburization process (AOD) to prepare molten steel (S110). And the container containing molten steel can be transferred to the place for component adjustment.
  • AOD argon oxygen decarburization process
  • the container containing the molten steel may be fixed to the work table 10 installed at the place for the component adjustment, and a portion of the molten steel may be collected through the third measuring unit 700 to measure the component and the temperature (S120).
  • the treatment conditions of molten steel can be determined according to the measured component, temperature, and molten steel amount.
  • the processing conditions of the molten steel may include a target flow rate of the stirring gas for stirring the molten steel, the target vibration range according to the target flow rate, the type and amount of ferroalloy, the input amount of the sub-material, the target ground area range (A0) and the like. .
  • the target flow rate of the stirring gas is a first target flow rate F01 of the stirring gas for stirring the molten steel before the iron alloy is introduced, the target flow rate of the stirring gas for finely stirring the molten steel after the iron alloy is added,
  • the second target flow rate F02 may be included.
  • the target vibration range is the magnitude of vibration generated in the container 100 when the first target flow rate F01 is supplied to the vessel 100 to stir the molten steel, that is, the first target vibration range B01 and the second target flow rate.
  • the vibration volume generated in the vessel 100 that is, the second target vibration range B02 may be included.
  • the first target vibration range B01 and the second target vibration range B02 may be information provided by collecting the measured results while changing the flow rate of the stirred gas in the previous operation.
  • V flow rate of the stirring gas blown through the nozzle
  • T temperature of the molten steel
  • M amount of molten steel
  • H distance from the bottom of the vessel to the water surface
  • P pressure of the stirring gas measured on the water surface of the molten steel
  • the stirring strength (e) is proportional to the flow rate of the stirring gas blown through the nozzle 110 and the temperature of the molten steel, and inversely proportional to the molten steel amount. Therefore, when the temperature and amount of the molten steel contained in the container is determined, the stirring strength may be increased as the flow rate of the stirring gas supplied through the nozzle 110 increases.
  • Stirring strength has a relationship proportional to the intensity of vibration generated in the vessel 100 when stirring molten steel. That is, when the stirring strength of the molten steel increases, the strength of vibration generated in the container 100 also increases. Therefore, knowing the intensity of the vibration generated in the vessel 100 when stirring the molten steel, it is possible to predict or calculate the flow rate of the stirring gas supplied to the molten steel accordingly.
  • the ferroalloy and the subsidiary material it is possible to prepare the ferroalloy and the subsidiary material to be injected into the molten steel through the raw material supply unit (S130).
  • the raw material supply unit S130
  • the ferroalloy and the subsidiary material can be injected into the molten steel through the raw material supply unit (S130).
  • the raw material supply unit S130
  • the ferroalloy and the subsidiary material can be injected into the molten steel through the raw material supply unit (S130).
  • the raw material supply unit (S130) For example, when manufacturing steel grades including chromium (Cr), nickel (Ni), silicon (Si), and manganese (Mn), the amount of ferrochrome (FeCr), nickel, and ferrosilicon (FeSi) is insufficient in molten steel. ), Ferro-manganese (FeMn) and the like, and the amount of coolant for adjusting the casting temperature can then be determined. And ferroalloy and a cool
  • the main pipe 220 and the auxiliary pipe 230 for supplying the stirring gas to the nozzle 110 in the lower portion of the container 100 may be connected.
  • the first measuring unit 300 may be installed in at least one of the container 100 and the work table 10, and the second measuring unit 400 may be installed in the upper portion of the container 100.
  • the stirring steel may be supplied to the nozzle 110 through the main pipe 220 to stir the molten steel (S140).
  • the flow rate of the stirring gas may be adjusted in the flow controller 222 so that the stirring gas may be supplied to the nozzle 110 at the target flow rate.
  • the stirring gas When the stirring gas is supplied to the nozzle 110, the stirring gas may be introduced into the container 100 to stir, for example, stir the molten steel (S140).
  • the first vibration intensity Bt1 generated in the container 100 may be measured using the first measuring unit 300 while stirring the molten steel (S150).
  • the first vibration intensity Bt1 measured by the first measurement unit 300 is transmitted to the controller 600, and the comparison unit 630 stores the measured first vibration intensity Bt1 and the first stored in the storage unit 610.
  • One target vibration range B01 can be compared (S160).
  • the main pipe 220 is disconnected.
  • the molten steel may be stirred while maintaining the flow rate of the stirring gas supplied through the gas (S180). Since the alloy iron provided in the molten steel can be added (S190).
  • the stirring gas supplied through the main pipe 220 may be blocked, and the stirring gas may be supplied to the container 100 through the auxiliary pipe 230 (S170). At this time, the flow rate of the stirred gas supplied to the vessel 100 may be supplied in an increased state than the flow rate of the stirred gas supplied through the main pipe 220.
  • the ferroalloy provided in the molten steel may be added (S190).
  • the supply path of the stirring gas is changed from the main pipe 220 to the auxiliary pipe 230, and stirred.
  • the flow rate of the gas may be changed and supplied to the container 100.
  • the measured vibration intensity Bt1n is the target.
  • the flow rate of the stirred gas supplied through the auxiliary pipe 230 may be adjusted until included in the vibration range B01.
  • ferroalloy provided in molten steel may be added.
  • Figure 4 shows the process of removing the inclusions in the molten steel.
  • the molten steel may be finely agitated by reducing the flow rate of the stirring gas supplied to the vessel 100 through the main pipe 220 or the auxiliary pipe 230 (S210). ).
  • the reason for the fine stirring of the molten steel is to remove the inclusions in the molten steel to the upper portion of the molten steel.
  • the subsidiary materials may be added to the molten steel while finely stirring the molten steel (S220).
  • the secondary material is to form slag on the molten steel to prevent the molten steel from being oxidized, and may include quicklime, CaO—SiO 2 -based flux, and the like.
  • the vibration intensity generated from the container 100 may be measured using the first measurement unit 300 (S230).
  • the process of measuring the vibration intensity generated in the container 100 may be performed before adding the subsidiary materials.
  • the second vibration intensity Bt2 When the second vibration intensity Bt2 is measured, the second vibration intensity Bt2 and the second target vibration range B02 are compared with each other (S240), and the flow rate of the stirred gas supplied to the nozzle 110 is according to the result. The adjustment can be made.
  • the stirring gas supplied through the main pipe 220 or the auxiliary pipe 230 is the second target. It may be determined that the flow rate F02 is supplied.
  • the molten steel can be finely stirred for a predetermined time while maintaining the flow rate of the stirring gas as it is.
  • the flow rate of the stirring gas may be such that the second vibration intensity Bt2n measured again is included in the second target vibration range B02. Can be adjusted. This process may be performed at least once.
  • the molten steel for a predetermined time while maintaining the flow rate of the stirring gas as it is. Can be stirred finely.
  • the flow rate of the stirring gas is included so that the second vibration intensity Bt2n measured again is included in the second target vibration range B02. Can be adjusted. This process may be performed at least once.
  • the molten steel is finely stirred in the same manner as described above, it is possible to control the surface area of the molten steel formed on the molten steel.
  • the stirring gas blown into the molten steel through the nozzle 110 is discharged through the hot water surface of the molten steel, and the slag is pushed out in the region where the stirring gas is discharged and the molten steel is exposed. This is called.
  • the floor area can be controlled as follows.
  • the temperature of the molten steel may be measured using the second measuring unit 400 (S250).
  • the image processing unit 620 of the control unit 600 uses the result measured by the second measuring unit 400 to determine the temperature of the hot water. Can be converted into image data showing the distribution.
  • the comparison unit 630 may calculate the ground area At using the image data obtained by the image processing unit 620 (S260).
  • the comparison unit 630 may compare the calculated floor area At and the set floor area area A0 (S240).
  • the set floor area area (A0) may mean a ratio occupied by the floor of the molten steel to the total water surface area of the molten steel accommodated in the container 100.
  • the set floor area area A0 may be set to more than 0% and 5% or less with respect to 100% of the total floor surface area.
  • the molten iron is formed on the hot water surface, the molten steel is exposed to the air as it is, so that the molten steel is oxidized. Therefore, it is desirable to finely stir the molten steel while minimizing the area of the hot water.
  • the raw material supply part 500 can be additionally added to the molten steel (S272).
  • the slag is further formed on top of the molten steel can reduce the bottom area.
  • FIG. 5 is a graph showing an experimental result for verifying the effect of the molten steel treatment method according to an embodiment of the present invention.
  • the molten steel was provided in the container, and argon gas was supplied to the nozzle at the flow volume of 100 NL / min, and the molten steel was stir-stirred.
  • the first target flow rate may be 100 Nl / minute, and the first target vibration range may be 0.9 to 1.1.
  • ferroalloy was added to the molten steel, the molten steel was stirred for a certain time, and the alloy iron was dissolved and mixed in the molten steel.
  • the flow rate of argon gas was reduced to 10 NL / min, which is the second target flow rate, to finely stir the molten steel, and quicklime, which was a raw material for forming slag, was added thereto.
  • the second target vibration range may be set to 0.09 to 0.11, which is about 1/10 of the first target vibration range.
  • the vibration intensity generated from the vessel that is, the second vibration intensity
  • the flow rate of the argon gas was adjusted so that the measured second vibration intensity was included in the second target vibration range.
  • the temperature of the hot water surface of the molten steel was measured using a second measuring instrument, and the ground area was calculated using the molten steel. Then, the calculated tang area was compared with the preset tang area range, and the calculated tang area was adjusted so as not to deviate from the preset tang area range. For example, when the calculated tang area is out of a predetermined range of tang area, quick slag, which is an auxiliary material, is further added to generate slag. And while the molten steel was finely stirred, it was adjusted so that the calculated tang area by repeating the above process does not deviate from the preset tang area area.
  • the molten steel was treated several times, and the number of inclusions was measured by collecting molten steel before treatment and molten steel after treatment.
  • the molten steel was provided in the container, and argon gas was supplied to the nozzle at the flow volume of 100 NL / min, and the molten steel was stir-stirred.
  • the first target flow rate may be 100 Nl / minute, and the first target vibration range may be 0.9 to 1.1.
  • ferroalloy was added to the molten steel, the molten steel was stirred for a certain time, and the alloy iron was dissolved and mixed in the molten steel.
  • the flow rate of argon gas was reduced to 10 NL / min, which is the second target flow rate, to finely stir the molten steel, and quicklime, which was a raw material for forming slag, was added thereto.
  • the second target vibration range may be set to 0.09 to 0.11, which is about 1/10 of the first target vibration range.
  • the vibration intensity generated from the vessel that is, the second vibration intensity
  • the flow rate of argon gas was not adjusted.
  • the temperature of the hot water surface of the molten steel was measured using a second measuring instrument, and the ground area was calculated using the molten steel. Then, the calculated tang area was compared with the preset tang area range, and even when the calculated tang area was out of the preset tang area range, fine stirring was performed without additionally adding an auxiliary raw material.
  • the molten steel was treated several times, and the number of inclusions was measured by collecting molten steel before treatment and molten steel after treatment.
  • Table 1 below shows the parentheses of the inclusion removal rate and standard deviation calculated using the collected molten steel, and the inclusion removal rate was calculated by Equation 2 below.
  • FIG. 5 is a molten steel subjected to fine agitation while adjusting the stirring strength and turret area using the present invention in the process of treating the actual molten steel, and molten steel subjected to fine agitation without adjusting the agitating strength and turret area using the prior art Shows a cleanliness index.
  • the cleanliness index means the number of inclusions per unit area of the molten steel, the smaller the value may mean that the cleanliness is better. 5, in the case of molten steel treated using the present invention, it was confirmed that the cleanliness index is lower than that of molten steel treated using the prior art, and the variation is also reduced.
  • the molten steel treatment method and apparatus according to the embodiment of the present invention can improve the quality and cleanliness of molten steel by making components of molten steel uniform and improving the removal efficiency of inclusions.

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Abstract

본 발명은 용강 처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 용기에 용강을 마련하는 과정; 상기 용기에 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시키는 과정; 상기 용기에서 발생하는 제1진동 세기(Bt1)를 측정하는 과정; 측정된 제1진동 세기(Bt1)에 따라 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 결정하는 과정;을 포함하고, 용강 중 개재물을 효과적으로 제거하여 주조 중 개재물에 의한 노즐 막힘 현상이나 제품에 크랙 등과 같은 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

Description

용강 처리 방법 및 그 장치
본 발명은 용강 처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용강의 청정도를 향상시킬 수 있는 용강 처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스테인레스 용강은 아르곤 산소 탈탄 공정(AOD, Argon Oxygen Decarburization)과 성분 조정 공정(LT, Ladle Treatment)을 거친 후 연속주조공정으로 제공될 수 있다.
여기에서 성분 조정 공정은 아르곤 산소 탈탄 공정을 거친 용강을 래들에 장입하고, 합금철을 투입하고 용강 중 개재물을 부상시켜 제거하는 공정이다. 이때, 래들의 하부에 구비되는 노즐을 통해 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시킬 수 있다.
한편, 강종의 고급화로 용강의 청정도 향상에 대한 요구가 증가하면서 성분 조정 공정의 중요도가 높아지고 있다. 따라서 용강의 청정도를 확보하기 위해서는 용강 중 개재물의 제거 효율을 향상시켜야 한다. 이때, 개재물의 제거 효율은 용강의 교반 강도에 영향을 받기 때문에 용강을 적정 교반 강도로 교반시키기 위해 공급되는 교반 가스의 유량을 정밀하게 조절할 필요가 있다.
그러나 반복되는 공정으로 인해 노즐의 건전성이 악화되거나, 교반 가스를 이송하는 배관에서 누설이 발생하는 경우, 원하는 교반 강도로 용강을 교반시킬 수 없게 된다. 이에 용강 중 개재물이 제대로 제거되지 않아 용강의 청정도가 저하되고, 이를 이용하여 제조되는 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
(선행기술문헌 1)KR2002-0032710 A
(선행기술문헌 2)KR0696853 B
본 발명은 용강을 교반할 때 발생하는 다양한 현상을 이용하여 용강을 최적의 조건으로 교반시킬 수 있는 용강 처리 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명은 용강의 성분 조정 공정을 자동화하여 용강 중 개재물을 효율적으로 제거함으로써 용강의 품질 편차를 저감시킬 수 있는 용강 처리 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용강 처리 방법은, 용기에 용강을 마련하는 과정; 상기 용기에 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시키는 과정; 상기 용기에서 발생하는 제1진동 세기(Bt1)를 측정하는 과정; 측정된 제1진동 세기(Bt1)에 따라 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급할 수 있는 주경로와, 상기 용기에 교반 가스의 양을 조절하여 공급할 수 있는 보조 경로를 포함하고, 상기 용강을 교반시키는 과정은, 상기 주경로를 이용하여 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 경로를 결정하는 과정은, 상기 제1진동 세기(Bt1)에 따라 상기 주경로와 상기 보조 경로 중 어느 하나를 이용하여 상기 용기에 교반 가스를 공급하는 것으로 결정하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 경로를 결정하는 과정은, 상기 제1진동 세기(Bt1)가 미리 정해진 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정을 포함하고, 상기 제1진동 세기(Bt1)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되면, 상기 주경로를 이용하여 미리 정해진 양의 교반 가스를 상기 용기에 지속적으로 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 경로를 결정하는 과정은, 상기 제1진동 세기(Bt1)가 미리 정해진 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정을 포함하고, 상기 제1진동 세기(Bt1)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)보다 작으면, 상기 주경로를 차단하고 교반 가스의 유량을 증대시켜 상기 보조 경로를 통해 상기 용기에 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 교반 가스의 유량을 증대시켜 상기 보조 경로를 통해 상기 용기에 공급하는 과정 이후에, 상기 용기에서 발생하는 진동 세기(Bt1n)를 다시 측정하는 과정; 및 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)과 상기 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정;을 포함하고, 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되도록 제1진동 세기(Btn1)를 다시 측정해서 교반 가스의 유량을 다시 조절하는 과정을 반복해서 수행할 수 있다.
교반 가스를 공급하기 위한 경로가 결정되면, 용강의 성분을 조정하기 위해 상기 용강에 합금철을 투입하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 합금철을 투입하는 과정 이후에, 용강에 공급되는 교반 가스의 유량을 저감시켜 상기 용강을 미세 교반시키는 과정; 용강에 부원료를 투입하는 과정; 상기 용기에서 발생하는 제2진동 크기(Bt2)를 측정하는 과정; 상기 제2진동 크기(Bt2)와 미리 정해진 제2목표 진동 범위(B02)를 비교하는 과정; 및 비교 결과에 따라 교반 가스의 유량 조절 여부를 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 제2진동 세기(Bt2)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되면, 교반 가스의 유량을 조절하지 않는 것으로 결정하고, 용기에 공급되고 있는 교반 가스의 유량을 유지하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 제2진동 세기(Bt2)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)를 벗어나면, 교반 가스의 유량을 조절하는 것으로 결정하고, 교반 가스의 유량을 조절하여 상기 용기에 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
교반 가스의 유량을 조절하여 상기 용기에 공급하는 과정 이후에, 상기 용기에서 발생하는 제2진동 세기(Bt2n)을 다시 측정하는 과정; 및 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)과 상기 제2목표 진동 범위(B02)를 비교하는 과정;을 포함하고, 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되도록 제2진동 세기(Bt2n)를 다시 측정해서 교반 가스의 유량을 다시 조절하는 과정을 반복해서 수행할 수 있다.
상기 용강을 미세 교반시키는 과정에서 형성되는 나탕 면적(At)을 산출하는 과정; 및 산출된 나탕 면적에 따라 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 용강의 나탕 면적을 산출하는 과정은, 용강의 탕면 온도를 측정하는 과정; 측정된 탕면 온도를 탕면의 온도 분포를 나타내는 영상 데이터로 변환하는 과정; 상기 영상 데이터로부터 용강의 나탕 면적(At)을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은, 산출된 나탕 면적(At)이 미리 설정된 나탕 면적 범위(A0)에 포함되면(At≤A0), 나탕 면적을 조절하지 않는 것으로 결정하고, 용강을 미세 교반시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은, 산출된 나탕 면적(At)이 미리 설정된 나탕 면적 범위(A0)를 벗어나면(At>A0), 나탕 면적을 조절하는 것으로 결정하고, 용강을 미세 교반시키면서 용강에 부원료를 추가 투입하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 나탕의 면적을 산출하는 과정; 및 상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은, 용강을 미세 교반시키는 동안 반복해서 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용강 처리 장치는, 용강을 수용하는 용기에 교반 가스를 공급하기 위한 가스공급부; 상기 용기에서 발생하는 진동을 측정하기 위한 제1측정부; 상기 제1측정부에서 측정되는 결과를 이용하여 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 정할 수 있도록 상기 가스공급부를 제어할 수 있는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 가스공급부는, 용기에 교반 가스를 공급할 수 있는 복수의 경로를 포함하고, 상기 복수의 경로는, 상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급할 수 있는 주경로와, 상기 용기에 교반 가스의 양을 조절하여 공급할 수 있는 보조 경로를 포함할 수 있다.
상기 주경로는, 교반 가스를 저장할 수 있는 저장기와 상기 용기를 연결하는 주배관; 및 상기 주배관에 구비되고, 상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급하도록 조정하는 유량조절기;를 포함할 수 있다.
상기 보조 경로는, 상기 저장기와 상기 용기를 연결하는 보조 배관; 상기 용기에 공급되는 교반 가스의 양을 조절할 수 있도록 상기 보조 배관에 구비되는 밸브;를 포함할 수 있다.
상기 용강의 탕면 온도를 측정할 수 있는 제2측정부; 및 상기 용강에 원료를 투입할 수 있는 원료공급부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 용강 처리 시 필요한 정보들을 저장하고 있는 저장유닛; 상기 제2측정부에서 측정된 결과를 영상 데이터로 변환하는 영상처리유닛; 상기 제1측정부에서 측정된 결과와 상기 영상 데이터를 이용하여 후속 처리 방법을 결정하는 비교유닛; 및 상기 비교유닛에서 결정된 후속 처리 방법으로 용강을 처리할 수 있도록 상기 가스공급부와 상기 원료공급부의 동작을 제어할 수 있는 제어유닛;을 포함할 수 있다.
상기 제어유닛은, 상기 주배관 또는 상기 보조 배관을 이용하여 상기 용기에 교반 가스를 공급할 수 있도록 상기 유량조절기와 상기 밸브의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 용강을 교반할 때 발생하는 진동 세기를 측정하고, 이를 이용하여 용강의 교반 강도를 제어할 수 있다. 따라서 진동 세기를 기반으로 교반 가스의 공급 유량을 조절하여, 목표로 하는 교반 강도로 용강을 교반시킬 수 있다. 이를 통해 용강의 성분을 균일화시키고, 개재물의 제거 효율을 향상시킴으로써 용강의 품질 및 청정도를 향상시킬 수 있다.
또한, 용강을 교반하는 과정에서 발생하는 나탕 면적을 최소화하여 대기와의 접촉으로 인한 산화를 억제할 수 있다. 그리고 일련의 공정을 자동화함으로써 용강 처리 시 작업자에 의해 발생할 수 있는 조업 편차 등을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 용강 처리 장치를 개념적으로 도시한 블록도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법의 효과를 검증하기 위한 실험 결과를 보여주는 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 용강 처리 장치를 개념적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 장치는, 용기(100)에 교반 가스를 공급하기 위한 가스공급부(200)와, 용기(100)에서 발생하는 진동 세기를 측정하기 위한 제1측정부(300)와, 제1측정부(300)에서 측정된 진동 세기를 이용하여 교반 가스의 공급 경로를 선택할 수 있도록 가스공급부(200)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(600)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 장치는, 용강의 탕면 온도를 측정할 수 있는 제2측정부(400)와, 용강의 성분 및 온도를 측정하기 위한 제3측정부(700) 및 용강에 합금철, 냉각제, 부원료 등의 원료를 투입하기 위한 원료공급부(500)를 포함할 수 있다.
용기(100)는 내부 공간을 가지는 일종의 용기로서, 외부 측벽에는 용기(100)를 이송 및 작업대(10)에 지지하기 위한 고리(120)가 구비될 수 있다. 그리고 용기(100)의 하부에는 용강을 교반하기 위한 교반 가스를 취입할 수 있는 노즐(110)이 마련될 수 있다. 즉, 용기(100)의 바닥면에 형성된 노즐(110)을 통해 교반 가스를 공급하면 용기(100)에 수용되어 있는 용강이 유동하면서 교반될 수 있다. 교반 가스는 아르곤(Ar) 가스 등과 같은 불활성 가스를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다른 불활성 가스 또는 정련을 위한 다양한 가스가 사용될 수 있다.
가스공급부(200)는 교반 가스를 저장할 수 있는 저장기(210)와, 용기(100)에 형성된 노즐(110)에 교반 가스를 공급할 수 있도록 저장기(210)와 노즐(110)을 연결하는 복수의 경로를 포함할 수 있다. 복수의 경로는 주경로와 보조 경로를 포함할 수 있으며, 주경로는 용기(100)에 상시 연결되어 교반 가스를 공급하는 경로를 의미하고, 보조 경로는 주경로에 문제가 발생하는 경우 용기(100)에 교반 가스를 공급할 수 있는 경로를 의미할 수 있다. 이하에서는 주경로를 주배관(220)으로, 보조 경로는 보조 배관(230)으로 지칭하기로 한다.
주배관(220)에는 주배관(220)을 통해 공급되는 교반 가스의 유량을 조절하기 위한 유량조절기(222)와, 보조 배관(230)에는 보조 배관(230)의 내부를 개폐할 수 있는 밸브(232)가 구비될 수 있다.
여기에서 유량조절기(222)는 공정 조건에 따라 교반 가스를 정해진 유량, 예컨대 목표 유량으로 공급할 수 있도록 조정해주는 제어장치로서, 주배관(220)에서 누설이 발생하는 등의 이상 상황 발생 시 교반 가스의 유량을 급격하게 증대시키도록 조정하는 데는 무리가 있다. 다만, 목표 유량이 지나치게 높거나 낮게 정해진 경우, 목표 유량을 적정하게 조정하기 위해 교반 가스의 유량을 저감시키거나 증대시키는 것은 가능하다.
이에 비해 밸브(232)는 보조 배관(230) 내부의 개도를 조절하여 교반 가스의 유량을 조절할 수 있기 때문에 이상 상황 발생 시 교반 가스의 유량을 급격하게 조절할 수 있는 이점이 있다. 이때, 보조 배관(230)은 밸브(232)에 의한 개도 조절을 통해 주배관(220)을 통해 공급할 수 있는 양으로부터 주배관(220)을 통해 공급할 수 있는 교반 가스에 비해 많은 양, 예컨대 10배 정도의 교반 가스를 공급할 수 있도록 설계되어 있다.
이와 같은 구성을 통해 가스공급부(200)는 주배관(220)과 보조 배관(230) 중 어느 하나를 이용하여 노즐(110)에 교반 가스를 공급할 수 있다. 이때, 제어부(600)를 통해 유량조절기(222)와 밸브(232)의 동작을 제어함으로써 주배관(220) 또는 보조 배관(230)을 이용하여 교반 가스를 노즐(110)에 공급할 수 있다.
제1측정부(300)는 용강을 교반할 때 용기(100)에서 발생하는 진동을 측정할 수 있고, 측정된 결과를 제어부(600)로 전달할 수 있다. 제1측정부(300a, 300b)는 용기(100)와 용기(100)를 지지하는 작업대(10) 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다. 이때, 제1측정부(300)를 용기(100)에 설치하는 경우에는 제1측정부(300)를 용기(100)의 외벽에 탈부착 가능하도록 설치할 수 있다.
한편, 주배관(220)을 통해 노즐(110)로 공급되는 교반 가스는 유량조절기(222)에 의해 유량이 조절된 상태로 노즐(110)로 공급될 수 있다. 그런데 주배관(220)에 크랙 등과 같은 결함이 발생한 경우, 교반 가스가 결함이 형성된 부분으로 누설될 수 있다. 이 경우, 노즐(110)에 교반 가스를 공급하게 되면, 용강을 원하는 강도, 다시 말해서 목표로 하는 교반 강도를 갖도록 교반할 수 없다. 따라서 제1측정부(300)를 통해 용기(100)에서 발생하는 진동 세기를 측정하고, 측정된 진동 세기에 따라 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 결정하거나, 교반 가스의 유량을 조절함으로써 용강의 교반 강도를 제어할 수 있다. 여기에서 진동의 세기는 용강을 교반할 때 용기에 전해지는 진동의 강도를 전압으로 변환하여 무차원 함수로 나타낸 임의의 값을 의미할 수 있다.
제2측정부(400)는 용기(100)에 수용된 용강의 탕면, 즉 용강의 표면 온도를 측정할 수 있고, 측정된 결과를 제어부(600)로 전달할 수 있다. 이에 제2측정부(400)는 용강의 탕면의 온도를 측정할 수 있도록 용기(100)의 상부에 설치될 수 있다. 이때, 제2측정부(400)는 용강의 표면 전체 온도를 측정할 수 있는 적외선 센서 등과 같은 온도 센서나, 탕면의 영상을 촬영할 수 있는 카메라 등을 포함할 수 있다.
제3측정부(700)는 용기(100)에 수용된 용강의 일부를 채취하여 용강의 온도를 측정하고, 용강의 성분을 분석할 수 있다. 제3측정부(700)에서 측정된 용강의 온도와 용강의 성분은 제어부(600)로 전달될 수 있다. 여기에서는 제3측정부(700)가 용강의 성분을 직접 분석하는 것으로 설명하지만, 채취된 용강을 분석실로 보내 성분을 분석할 수도 있다.
원료공급부(500)는 합금철과, 냉각제, 생석회, CaO-SiO2계 플럭스 등과 같은 부원료를 용강에 공급할 수 있다. 원료공급부(500)는 합금철, 냉각제, 부원료 등을 저장하는 복수의 호퍼(510)와, 일단은 호퍼(510)에 연결되고 타단은 용기(100)의 상부로 연장되는 공급관(520)을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 호퍼(510)에는 합금철과 부원료를 선택적으로 배출시킬 수 있는 배출기(미도시)가 구비될 수 있으며, 배출기는 제어부(600)에 의해 제어될 수 있다.
제어부(600)는 제1측정부(300) 및 제2측정부(400)에서 측정된 결과를 이용하여, 가스공급부(200)와 원료공급부(500)의 동작을 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제어부(600)는 용강 처리 시 필요한 다양한 정보를 저장하고 있는 저장유닛(610)과, 제2측정부(400)에서 측정된 결과를 영상 데이터로 변환하는 영상처리유닛(620)과, 제1측정부(300)에서 측정된 결과와 영상처리유닛(620)에서 얻어진 영상 데이터를 이용하여 후속 처리 방법을 결정하는 비교유닛(630)과, 비교유닛(630)에서 결정된 처리 방법으로 가스공급부(200)와 원료공급부(500)의 동작을 제어할 수 있는 제어유닛(640)을 포함할 수 있다.
저장유닛(610)은 용강의 성분, 온도, 용강 처리 시간에 따라 노즐(110)에 공급하는 교반 가스의 목표 유량 정보와, 교반 가스의 목표 유량에 따라 용기(100)에서 발생하는 목표 진동 범위 정보를 포함할 수 있다. 또한, 저장유닛(610)은 용기(100)에 수용되는 용강량에 따른 탕면 면적 정보, 용강 교반 시 발생하는 나탕 면적을 제어하기 위한 기준으로 사용할 나탕 면적 범위 등을 포함할 수 있다. 이때, 나탕 면적 범위는 탕면 면적 100%에 대해서 0% 초과 5% 이하로 설정할 수 있으며, 개재물을 제거하는 과정에서 형성되는 나탕 면적을 설정된 범위에 포함되도록 제어할 수 있다. 이와 같은 정보들은 용기(100)에 교반 가스가 정상적으로 공급되고 있을 때 마련된 정보일 수 있다.
영상처리유닛(620)은 제2측정부(400)에서 측정된 결과를 용강 탕면의 영상 데이터로 변환할 수 있다. 예컨대 제2측정부(400)를 온도 센서로 사용하는 경우, 제2측정부(400)를 통해 탕면 온도를 측정할 수 있다. 이때, 탕면에서 용강 상부에 슬래그가 형성된 영역은 용강 상부에 슬래그가 형성되지 않은 영역, 즉 나탕보다 낮은 온도를 갖게 된다. 영상처리유닛(620)에서는 제2측정부(400)에서 측정된 결과를 이용하여 탕면의 온도 분포를 나타내는 영상 데이터로 변환할 수 있다.
비교유닛(630)은 제1측정부(300), 제2측정부(400) 및 제3측정부(700)에서 측정된 결과와 영상처리유닛(620)에서 얻어진 영상 데이터를 저장유닛(610)에 저장되어 있는 정보들과 상호 비교하여 후속 처리 방법을 결정할 수 있다.
비교유닛(630)은 용강에 합금철을 투입하기 이전에는 제1측정부(300)에서 측정된 진동 세기와 공정 조건에 따라 미리 정해진 목표 진동 범위를 비교하여, 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 결정할 수 있다. 그리고 비교유닛(630)은 교반 가스를 공급하기 위한 경로가 정해지면, 정해진 경로를 통해 공급되는 교반 가스의 유량을 정할 수 있다.
또한, 비교유닛(630)은 영상처리유닛(620)에서 얻어진 영상 데이터로부터 나탕 면적을 산출할 수 있다. 그리고 산출된 나탕 면적과 목표 나탕 범위를 비교하여 부원료의 투입 여부를 결정할 수 있다.
그리고 비교유닛(630)은 제3측정부(700)에서 측정된 결과를 이용하여 합금철, 냉각제 등의 투입량을 정할 수 있다. 즉, 용강의 성분 및 온도에 따라 용강의 성분 조절을 위한 합금철의 투입량을 정하고, 용강의 온도 조절을 위한 냉각제의 투입량을 정할 수 있다.
제어유닛(640)은 비교유닛(630)에서 결정된 처리 방법을 이용하여 가스공급부(200)와 원료공급부(500)의 동작을 제어할 수 있다.
즉, 교반 가스를 공급하기 위한 경로가 정해지면, 제어유닛(640)은 비교유닛(630)에서 결정된 교반 가스 공급 경로, 예컨대 주배관(220)과 보조 배관(230) 중 어느 하나로 노즐(110)에 교반 가스를 공급하도록 유량조절기(222)와 밸브(232)의 동작을 제어할 수 있다.
그리고 제어유닛(640)은 비교유닛(630)에서 결정된 결과에 따라 용강에 합금철, 냉각제, 부원료를 투입할 수 있도록 원료공급부(500)의 동작을 제어할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법에 대해서 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이다.
용강 처리 공정은 용강의 성분을 조정하는 과정과, 용강 중 개재물을 제거하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 용강의 성분을 조정하는 과정에서는 용강을 강하게 교반하는 강교반을 수행할 수 있고, 용강 중 개재물을 제거하는 과정에서는 강교반보다 약한 교반 강도로 용강을 미세 교반할 수 있다. 여기에서 강교반이란 용강에 투입되는 합금철을 용해시켜 용강 중에 균일하게 혼합되도록 교반 가스를 대량으로 공급하여 용강을 교반시키는 것을 의미할 수 있다. 그리고 미세 교반이란 용강 중 개재물을 분리 부상시킬 수 있도록 강교반 시 공급되는 교반 가스의 양보다 적은 양의 교반 가스를 공급하여 용강을 약하게 교반시키는 것을 의미할 수 있다.
도 3은 용강의 성분을 조정하는 과정을 보여주고 있다.
도 3을 참조하면, 용강의 성분을 조정하는 과정은, 용기에 용강을 마련하는 과정(S110)과, 용기에 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시키는 과정(S140)과, 용기에서 발생하는 제1진동의 세기를 측정하는 과정(S150) 및 측정된 제1진동 세기에 따라 교반 가스를 공급하는 경로를 결정하는 과정(S160)을 포함할 수 있다.
먼저, 전기로에서 제조된 용강을 용기(100)에 장입하고, 아르곤 산소 탈탄 공정(AOD)에서 탈탄 및 탈산하여 용강을 마련(S110)할 수 있다. 그리고 용강이 수용된 용기를 성분 조정을 위한 장소로 이송할 수 있다.
다음, 용강이 수용된 용기를 성분 조정을 위한 장소에 설치된 작업대(10)에 고정하고, 제3측정부(700)를 통해 용강 중 일부를 채취하여 성분 및 온도를 측정(S120)할 수 있다.
그리고 측정된 성분 및 온도와 용강량에 따라 용강의 처리 조건을 정할 수 있다. 이때, 용강의 처리 조건은 용강을 교반하기 위한 교반 가스의 목표 유량, 목표 유량에 따른 목표 진동 범위, 합금철의 종류 및 투입량, 부원료의 투입량, 목표 나탕 면적 범위(A0) 등을 포함할 수 있다.
여기에서 교반 가스의 목표 유량은 합금철을 투입하기 이전 용강을 강교반시키기 위한 교반 가스의 제1목표 유량(F01)과, 합금철을 투입한 이후 용강을 미세 교반시키기 위한 교반 가스의 목표 유량, 예컨대 제2목표 유량(F02)을 포함할 수 있다. 그리고 목표 진동 범위는 제1목표 유량(F01)을 용기(100)에 공급하여 용강을 교반시킬 때 용기(100)에서 발생하는 진동 크기, 즉 제1목표 진동 범위(B01)와, 제2목표 유량(F02)을 용기(100)에 공급하여 용강을 교반시킬 때 용기(100)에서 발생하는 진동 크기, 즉 제2목표 진동 범위(B02)를 포함할 수 있다. 여기에서 제1목표 진동 범위(B01)와 제2목표 진동 범위(B02)는 이전 조업에서 교반 가스의 유량을 변경하면서 측정된 결과들을 취합하여 마련된 정보일 수 있다.
한편, 용강의 교반 강도(e)를 구하는 식은 하기의 식1과 같이 알려져있다.
식1)
e(W/ton) = 14.23 × (V(N㎥)T(K)/M(ton))×log((1+H(m))/(1.48×P(atm)))
(V: 노즐을 통해 취입되는 교반 가스의 유량, T: 용강의 온도, M: 용강량, H: 용기의 바닥에서 탕면까지의 거리, P: 용강의 탕면에서 측정되는 교반 가스의 압력)
상기 식1에 따르면, 교반강도(e)는 노즐(110)을 통해 취입되는 교반 가스의 유량과 용강의 온도에 비례하고, 용강량에 반비례한다. 따라서 용기에 수용된 용강의 온도와 양이 정해져 있는 경우, 노즐(110)을 통해 공급되는 교반 가스의 유량이 증가할수록 교반 강도를 증가시킬 수 있다.
교반 강도는 용강을 교반할 때 용기(100)에서 발생하는 진동의 세기와 비례하는 관계를 갖고 있다. 즉, 용강의 교반 강도가 증가하면, 용기(100)에서 발생하는 진동의 세기도 증가하게 된다. 따라서 용강을 교반할 때 용기(100)에서 발생하는 진동의 세기를 알면, 그에 따라 용강으로 공급되는 교반 가스의 유량을 예측 또는 산출할 수 있다.
합금철의 종류 및 투입량, 부원료의 투입량이 정해지면, 원료공급부(500)를 통해 용강에 투입할 합금철과 부원료를 마련(S130)할 수 있다. 예를 들어, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 규소(Si), 망간(Mn)을 포함하는 강종을 제조하는 경우, 용강에서 부족한 양만큼의 페로크롬(FeCr), 니켈, 페로실리콘(FeSi), 페로망간(FeMn) 등의 합금철과, 이후 주조 온도를 맞추기 위한 냉각제의 양을 결정할 수 있다. 그리고 합금철과 냉각제를 산출된 양으로 평량하여 마련할 수 있다.
용기(100)의 하부에 노즐(110)에 교반 가스를 공급하기 위한 주배관(220)과 보조 배관(230)을 연결할 수 있다. 그리고 용기(100)와 작업대(10) 중 적어도 어느 하나에 제1측정부(300)를 설치하고, 용기(100)의 상부에 제2측정부(400)를 설치할 수 있다.
이후, 주배관(220)을 통해 노즐(110)에 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시킬 수 있다(S140). 이때, 교반 가스가 노즐(110)에 목표 유량으로 공급될 수 있도록 유량조절기(222)에서 교반 가스의 유량을 조절할 수 있다.
노즐(110)에 교반 가스를 공급하면, 교반 가스는 용기(100) 내부로 유입되어 용강을 교반, 예컨대 강교반시킬 수 있다(S140). 그리고 용강을 교반하면서 제1측정부(300)를 이용하여 용기(100)에서 발생하는 제1진동 세기(Bt1)를 측정할 수 있다(S150). 제1측정부(300)에서 측정된 제1진동 세기(Bt1)는 제어부(600)로 전달되고, 비교유닛(630)에서는 측정된 제1진동 세기(Bt1)와 저장유닛(610)에 저장된 제1목표 진동 범위(B01)를 비교할 수 있다(S160).
측정된 제1진동 세기(Bt1)와 제1목표 진동 범위(B01)를 비교한 결과, 측정된 제1진동 세기(Bt1)가 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되면, 주배관(220)을 통해 공급되는 교반 가스의 유량을 그대로 유지하면서 용강을 교반할 수 있다(S180). 이후 용강에 마련된 합금철을 투입할 수 있다(S190).
반면, 측정된 제1진동 세기(Bt1)와 제1목표 진동 범위(B01)를 비교한 결과, 제1진동 세기(Bt1)가 제1목표 진동 범위(B01)의 최소값보다 작으면(Bt1<B01), 주배관(220)을 통해 공급되는 교반 가스를 차단하고 보조 배관(230)을 통해 용기(100)에 교반 가스를 공급할 수 있다(S170). 이때, 용기(100)에 공급되는 교반 가스의 유량은 주배관(220)을 통해 공급되는 교반 가스의 유량보다 증대된 상태로 공급될 수 있다.
이후, 용강에 마련된 합금철을 투입할 수 있다(S190).
또한, 측정된 제1진동 세기(Bt1)와 제1목표 진동 범위(B01)를 비교한 결과, 제1진동 세기(Bt1)가 제1목표 진동 범위(B01)의 최대값보다 크면(Bt1>B01), 목표 유량이 지나치게 높게 설정된 것으로 판단하고, 교반 가스의 유량을 저감시(S172)켜 주배관(220)을 통해 용기(100)에 공급할 수 있다(S180). 이후, 용강에 마련된 합금철을 투입할 수 있다(S190).
한편, 측정된 제1진동 세기(Bt1)가 제1목표 진동 범위(B01)보다 작으면(Bt1<B01), 교반 가스의 공급 경로를 주배관(220)에서 보조 배관(230)으로 변경하고, 교반 가스의 유량을 변경시켜 용기(100)에 공급할 수 있다.
그리고 제1측정부(300)를 이용하여 용기에서 발생하는 진동 크기(Bt1n)를 다시 측정하고, 다시 측정된 진동 크기(Bt1n)와 제1목표 진동 범위(B01)를 비교할 수 있다. 비교 결과, 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)가 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되면(Bt1n=B01), 별도의 유량 조절 없이 교반 가스를 용기(100)에 공급하고, 합금철을 투입할 수 있다.
그러나 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)와 목표 진동 범위(B01)를 비교한 결과, 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)가 목표 진동 범위(B01)에 포함되지 않으면, 측정되는 진동 세기(Bt1n)가 목표 진동 범위(B01)에 포함될 때까지 보조 배관(230)을 통해 공급되는 교반 가스의 유량을 조절할 수 있다. 그리고 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)가 목표 진동 범위(B01)에 포함되면, 용강에 마련된 합금철을 투입할 수 있다.
도 4는 용강 중 개재물을 제거하는 과정을 보여주고 있다.
도 4를 참조하면, 용강에 합금철을 투입한 후, 주배관(220) 또는 보조 배관(230)을 통해 용기(100)로 공급되는 교반 가스의 유량을 저감시켜 용강을 미세 교반시킬 수 있다(S210). 이때, 용강을 미세 교반시키는 이유는 용강 중 개재물을 용강 상부로 부상시켜 제거하기 위함이다. 용강을 미세 교반시키는 경우, 합금철 투입을 위해 용강을 강교반시키기 위해 공급하는 교반 가스의 유량보다 적은 양, 예컨대 약 1/10 정도의 교반 가스를 공급할 수 있으며, 이를 교반 가스의 목표 유량, 예컨대 제2목표 유량(F02)로 정할 수 있다.
이와 같이 용강을 미세 교반하면서 용강에 부원료를 투입(S220)할 수 있다. 부원료는 용강이 산화되는 것을 방지하기 위하여 용강 상부에 슬래그를 형성하기 위한 것으로 생석회, CaO-SiO2계 플럭스 등을 포함할 수 있다.
그리고 제1측정부(300)를 이용하여 용기(100)에서 발생하는 진동 세기, 예컨대 제2진동 세기(Bt2)를 측정할 수 있다(S230). 용기(100)에서 발생하는 진동 세기를 측정하는 과정은 부원료를 투입하기 이전부터 수행할 수도 있다.
제2진동 세기(Bt2)가 측정되면, 제2진동 세기(Bt2)와 제2목표 진동 범위(B02)를 상호 비교(S240)하고, 그 결과에 따라 노즐(110)로 공급되는 교반 가스의 유량 조절 여부를 결정할 수 있다.
비교 결과, 측정된 제2진동 세기(Bt2)가 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되면(Bt2=B02), 주배관(220) 또는 보조 배관(230)을 통해 공급되는 교반 가스가 제2목표 유량(F02)으로 공급되는 것으로 판단할 수 있다. 그리고 교반 가스의 유량을 그대로 유지하면서 미리 설정한 시간동안 용강을 미세 교반시킬 수 있다.
반면, 비교 결과, 측정된 제2진동 세기(Bt2)가 제2목표 진동 범위(B02)보다 작은 경우(Bt2<B02)에는, 교반 가스가 제2목표 유량(F02)보다 적게 공급되고 있는 것으로 판단할 수 있다. 그리고 노즐(110)에 공급되는 교반 가스의 유량을 증대시킬 수 있다(S242). 이는 용강의 교반강도가 지나치게 낮아 용강 중 개재물을 효과적으로 제거할 수 없기 때문이다. 그리고 제2진동 세기(Bt2n)를 다시 측정하고, 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되면, 교반 가스의 유량을 그대로 유지하면서 미리 설정한 시간동안 용강을 미세 교반시킬 수 있다. 그러나 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)를 벗어나면, 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되도록 교반 가스의 유량을 조절할 수 있다. 이와 같은 과정은 적어도 1회 이상 수행될 수 있다.
또는, 비교 결과, 측정된 제2진동 세기(Bt2)가 제2목표 진동 범위(B02)보다 큰 경우(Bt2>B02)에는, 교반 가스가 제2목표 유량(F02)보다 많이 공급되고 있는 것으로 판단할 수 있다. 그리고 노즐(110)에 공급되는 교반 가스의 유량을 저감(S244)시킬 수 있다. 이는 용강의 교반강도가 지나치게 높아지기 때문에 용강에서 분리된 개재물이 용강으로 다시 혼입되고, 나탕 면적이 증가하여 용강이 산화되면서 새로운 개재물을 형성하기 때문이다. 그리고 제2진동 세기(Bt2n)를 다시 측정하고, 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되면, 교반 가스의 유량을 그대로 유지하면서 미리 설정한 시간동안 용강을 미세 교반시킬 수 있다. 그러나 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)를 벗어나면, 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되도록 교반 가스의 유량을 조절할 수 있다. 이와 같은 과정은 적어도 1회 이상 수행될 수 있다.
상기와 같은 방법으로 용강을 미세 교반시키면서, 용강의 탕면에 형성되는 나탕 면적을 제어할 수 있다. 교반 가스를 이용하여 용강을 교반하는 경우, 노즐(110)을 통해 용강으로 취입된 교반 가스가 용강의 탕면을 통해 배출되는데, 이때 교반 가스가 배출되는 영역에서 슬래그가 밀려나 용강이 노출되는 부분을 나탕이라 한다.
나탕 면적은 다음과 같이 제어할 수 있다.
먼저, 제2측정부(400)를 이용하여 용강의 탕면 온도를 측정할 수 있다(S250). 그리고 제2측정부(400)에 측정된 결과를 제어부(600)로 전달하면, 제어부(600)의 영상처리유닛(620)에서는 제2측정부(400)에서 측정된 결과를 이용하여 탕면의 온도 분포를 보여주는 영상 데이터로 변환할 수 있다. 이후, 비교유닛(630)에서는 영상처리유닛(620)에서 얻어진 영상 데이터를 이용하여 나탕 면적(At)을 산출할 수 있다(S260).
이와 같이 나탕 면적(At)이 산출되면, 비교유닛(630)은 산출된 나탕 면적(At)과 설정 나탕 면적 범위(A0)를 비교할 수 있다(S240). 이때, 설정 나탕 면적 범위(A0)는 용기(100)에 수용되어 있는 용강의 전체 탕면 면적에 대해서 나탕이 차지하는 비율을 의미할 수 있다. 예컨대 설정 나탕 면적 범위(A0)는 전체 탕면 면적 100%에 대해서 0% 초과 5% 이하로 정해질 수 있다. 교반 가스를 이용하여 용강을 교반하는 경우, 노즐(110)을 통해 용강으로 취입된 교반 가스는 용강의 탕면을 통해 배출되기 때문에 나탕이 형성되는 것은 불가피하다. 탕면에 나탕이 형성되면, 용강이 대기 중에 그대로 노출되는 것이기 때문에 용강이 산화되는 문제점이 있다. 따라서 나탕의 면적을 최소화시키면서 용강을 미세 교반하는 것이 바람직하다.
산출된 나탕 면적(At)과 설정 나탕 면적 범위(A0)를 비교한 결과, 산출된 나탕 면적(At)이 설정 나탕 면적 범위(A0)에 포함(At≤A0)되면, 현재 상태를 유지하면서 용강을 미세 교반하여 용강 중 개재물을 제거할 수 있다.
그리고 미리 설정된 시간이 되면(S280), 교반 가스의 공급을 중단(S290)하고 공정을 종료할 수 있다.
반면, 산출된 나탕 면적(At)과 설정 나탕 면적 범위(A0)를 비교한 결과, 산출된 나탕 면적(At)이 설정 나탕 면적 범위(A0)를 벗어나면(At≤A0), 원료공급부(500)를 제어하여 용강에 부원료를 추가로 투입(S272)할 수 있다. 이에 용강의 상부에 슬래그가 추가로 형성되어 나탕 면적을 줄일 수 있다. 이후, 개재물 제거를 위해 미리 설정된 시간이 될 때까지 용강을 미세 교반하면서 탕면의 온도 측정 및 나탕 면적을 산출하는 과정을 반복해서 수행함으로써 나탕 면적(At)이 설정 나탕 면적 범위(A0)에 포함되도록 조절할 수 있다.
그리고 강종에 따라 와이어 투입기(미도시)를 이용하여 용강에 CaSi 와이어 또는 Ti 와이어를 투입할 수 있다. 이후, 미리 설정된 시간이 되면(S280), 교반 가스의 공급을 중단(S290)하고 공정을 종료할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법에 따른 효과를 증명하기 위한 실험 예에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법의 효과를 검증하기 위한 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
실시 예)
용기에 용강을 마련하고, 아르곤 가스를 100Nℓ/분의 유량으로 노즐에 공급하여 용강을 강교반하였다. 이때, 제1목표 유량은 100Nℓ/분이고, 제1목표 진동 범위는 0.9 내지 1.1일 수 있다. 이후, 용강에 합금철을 투입하고, 일정 시간 용강을 강교반하여, 합금철을 용강 중에 용해 및 혼합시켰다.
합금철의 투입이 완료된 다음, 아르곤 가스의 유량을 제2목표 유량인 10Nℓ/분으로 감소시켜 용강을 미세 교반하고, 슬래그를 형성하기 위한 부원료인 생석회를 투입하였다. 이때, 제2목표 진동 범위는 제1목표 진동 범위의 1/10 정도인 0.09 내지 0.11로 정해질 수 있다.
용강을 미세 교반하면서 용기에서 발생하는 진동 세기, 즉 제2진동 세기를 측정하고, 측정된 제2진동 세기가 제2목표 진동 범위에 포함되도록 아르곤 가스의 유량을 조절하였다.
이와 함께 용강을 미세 교반하면서, 제2측정기를 이용하여 용강의 탕면 온도를 측정하고, 이를 이용하여 나탕 면적을 산출하였다. 그리고 산출된 나탕 면적과 미리 설정된 나탕 면적 범위를 비교하여, 산출된 나탕 면적이 미리 설정된 나탕 면적 범위를 벗어나지 않도록 조절하였다. 예컨대 산출된 나탕 면적이 미리 설정된 나탕 면적 범위를 벗어나면, 부원료인 생석회를 추가로 투입하여 슬래그를 추가로 생성하였다. 그리고 용강을 미세 교반하는 동안 이와 같은 과정을 반복하여 산출된 나탕 면적이 미리 설정된 나탕 면적 범위를 벗어나지 않도록 조절하였다.
이와 같은 방법으로 여러 번에 걸쳐 용강을 처리하고, 처리 이전 용강과 처리 이후 용강을 채취하여 개재물의 개수를 측정하였다.
비교 예)
용기에 용강을 마련하고, 아르곤 가스를 100Nℓ/분의 유량으로 노즐에 공급하여 용강을 강교반하였다. 이때, 제1목표 유량은 100Nℓ/분이고, 제1목표 진동 범위는 0.9 내지 1.1일 수 있다. 이후, 용강에 합금철을 투입하고, 일정 시간 용강을 강교반하여, 합금철을 용강 중에 용해 및 혼합시켰다.
합금철의 투입이 완료된 다음, 아르곤 가스의 유량을 제2목표 유량인 10Nℓ/분으로 감소시켜 용강을 미세 교반하고, 슬래그를 형성하기 위한 부원료인 생석회를 투입하였다. 이때, 제2목표 진동 범위는 제1목표 진동 범위의 1/10 정도인 0.09 내지 0.11로 정해질 수 있다.
용강을 미세 교반하면서 용기에서 발생하는 진동 세기, 즉 제2진동 세기를 측정하고, 측정된 제2진동 세기가 제2목표 진동 범위를 벗어나는 경우에도 아르곤 가스의 유량을 조절하지 않았다.
이와 함께 용강을 미세 교반하면서, 제2측정기를 이용하여 용강의 탕면 온도를 측정하고, 이를 이용하여 나탕 면적을 산출하였다. 그리고 산출된 나탕 면적과 미리 설정된 나탕 면적 범위를 비교하여, 산출된 나탕 면적이 미리 설정된 나탕 면적 범위를 벗어나는 경우에도 부원료를 추가 투입하지 않고 미세 교반을 실시하였다.
이와 같은 방법으로 여러 번에 걸쳐 용강을 처리하고, 처리 이전 용강과 처리 이후 용강을 채취하여 개재물의 개수를 측정하였다.
아래의 표1은 채취된 용강들을 이용하여 개재물 제거율과 표준 편차를 산출한 괄과를 보여주고 있으며, 개재물 제거율은 하기의 식2에 의해 산출하였다.
식 2 : 개재물 제거율 = (용강 처리 전 개재물 개수 - 용강 처리 후 개재물 개수) / (용강 처리 전 개재물 개수)
진동의 세기 개재물 제거율(평균) 표준편차
실시 예 0.10 28% 0.14
비교 예1 0.08 19% 0.21
비교 예2 0.12 2% 0.22
상기 표1을 참조하면, 용강을 미세 교반할 때 용기에서 발생하는 진동 세기를 제2목표 진동 범위로 조절하고, 나탕 면적이 설정된 나탕 면적 범위에 포함되도록 조절한 실시 예가 비교 예1 및 2에 비해 개재물 제거율이 높고, 표준편차가 적은 것을 알 수 있다. 이는 실시 예에서 미세 교반 시 용기가 제2목표 진동 범위를 갖도록 조절하여 교반 강도를 확보함으로써 개재물이 효율적으로 제거되었고, 미세 교반 시 발생하는 나탕 면적을 줄여 용강이 산화되는 것을 억제하였기 때문에 비교 예1 및 2에 비해 개재물 제거율과 표준 편차가 우수하게 나타난 것으로 생각된다.
반면, 비교 예1의 경우, 미세 교반 시 용기에서 발생하는 진동 세기가 제2목표 진동 범위에 못미쳐 교반 강도가 확보되지 못해 용강 중 개재물이 제대로 제거되지 않았기 때문에 개재물 제거율이 실시 예에 비해 낮게 나타난 것으로 보여진다.
그리고 비교 예2의 경우, 용기에서 발생하는 진동 세기가 제2목표 진동 범위에 비해 높아 교반 강도를 확보할 수 있었으나, 이로 인해 용강 상부의 슬래그가 용강 중으로 다시 혼입되고, 나탕 면적의 증가로 인해 용강이 산화되어 새로운 개재물이 형성되었기 때문에 개재물 제거율과 표준 편차가 가장 나쁘게 나타난 것으로 보여진다.
그리고 도 5는 실제 용강을 처리하는 공정에서 본 발명을 이용하여 교반 강도 및 나탕 면적을 조절하면서 미세 교반을 실시한 용강과, 종래기술을 이용하여 교반 강도 및 나탕 면적을 조절하지 않고 미세 교반을 실시한 용강의 청정도 지수를 보여주고 있다. 이때, 청정도 지수는 용강의 단위 면적당 개재물 개수를 의미하며, 수치가 작을수록 청정도가 좋은 것을 의미할 수 있다. 도 5에 의하면, 본 발명을 이용하여 처리된 용강의 경우, 종래기술을 이용하여 처리된 용강에 비해 청정도 지수가 낮게 나타나고, 편차도 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 용강 처리 방법 및 그 장치는, 용강의 성분을 균일화시키고, 개재물의 제거 효율을 향상시킴으로써 용강의 품질 및 청정도를 향상시킬 수 있다.

Claims (23)

  1. 용기에 용강을 마련하는 과정;
    상기 용기에 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시키는 과정;
    상기 용기에서 발생하는 제1진동 세기(Bt1)를 측정하는 과정;
    측정된 제1진동 세기(Bt1)에 따라 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 결정하는 과정;을 포함하는 용강 처리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급할 수 있는 주경로와, 상기 용기에 교반 가스의 양을 조절하여 공급할 수 있는 보조 경로를 포함하고,
    상기 용강을 교반시키는 과정은,
    상기 주경로를 이용하여 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 경로를 결정하는 과정은,
    상기 제1진동 세기(Bt1)에 따라 상기 주경로와 상기 보조 경로 중 어느 하나를 이용하여 상기 용기에 교반 가스를 공급하는 것으로 결정하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 경로를 결정하는 과정은,
    상기 제1진동 세기(Bt1)가 미리 정해진 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정을 포함하고,
    상기 제1진동 세기(Bt1)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되면, 상기 주경로를 이용하여 미리 정해진 양의 교반 가스를 상기 용기에 지속적으로 공급하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 경로를 결정하는 과정은,
    상기 제1진동 세기(Bt1)가 미리 정해진 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정을 포함하고,
    상기 제1진동 세기(Bt1)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)보다 작으면, 상기 주경로를 차단하고 교반 가스의 유량을 증대시켜 상기 보조 경로를 통해 상기 용기에 공급하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 교반 가스의 유량을 증대시켜 상기 보조 경로를 통해 상기 용기에 공급하는 과정 이후에,
    상기 용기에서 발생하는 진동 세기(Bt1n)를 다시 측정하는 과정; 및
    다시 측정된 진동 세기(Bt1n)과 상기 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정;을 포함하고,
    다시 측정된 진동 세기(Bt1n)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되도록 제1진동 세기(Btn1)를 다시 측정해서 교반 가스의 유량을 다시 조절하는 과정을 반복해서 수행하는 용강 처리 방법.
  7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    교반 가스를 공급하기 위한 경로가 결정되면,
    용강의 성분을 조정하기 위해 상기 용강에 합금철을 투입하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 합금철을 투입하는 과정 이후에,
    용강에 공급되는 교반 가스의 유량을 저감시켜 상기 용강을 미세 교반시키는 과정;
    용강에 부원료를 투입하는 과정;
    상기 용기에서 발생하는 제2진동 크기(Bt2)를 측정하는 과정;
    상기 제2진동 크기(Bt2)와 미리 정해진 제2목표 진동 범위(B02)를 비교하는 과정; 및
    비교 결과에 따라 교반 가스의 유량 조절 여부를 결정하는 과정;을 포함하는 용강 처리 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2진동 세기(Bt2)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되면,
    교반 가스의 유량을 조절하지 않는 것으로 결정하고, 용기에 공급되고 있는 교반 가스의 유량을 유지하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2진동 세기(Bt2)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)를 벗어나면,
    교반 가스의 유량을 조절하는 것으로 결정하고, 교반 가스의 유량을 조절하여 상기 용기에 공급하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    교반 가스의 유량을 조절하여 상기 용기에 공급하는 과정 이후에,
    상기 용기에서 발생하는 제2진동 세기(Bt2n)을 다시 측정하는 과정; 및
    다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)과 상기 제2목표 진동 범위(B02)를 비교하는 과정;을 포함하고,
    다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되도록 제2진동 세기(Bt2n)를 다시 측정해서 교반 가스의 유량을 다시 조절하는 과정을 반복해서 수행하는 용강 처리 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 용강을 미세 교반시키는 과정에서 형성되는 나탕 면적(At)을 산출하는 과정; 및
    산출된 나탕 면적에 따라 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정;을 더 포함하는 용강 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 용강의 나탕 면적을 산출하는 과정은,
    용강의 탕면 온도를 측정하는 과정;
    측정된 탕면 온도를 탕면의 온도 분포를 나타내는 영상 데이터로 변환하는 과정;
    상기 영상 데이터로부터 용강의 나탕 면적(At)을 산출하는 과정;을 포함하는 용강 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은,
    산출된 나탕 면적(At)이 미리 설정된 나탕 면적 범위(A0)에 포함되면(At≤A0),
    나탕 면적을 조절하지 않는 것으로 결정하고, 용강을 미세 교반시키는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은,
    산출된 나탕 면적(At)이 미리 설정된 나탕 면적 범위(A0)를 벗어나면(At>A0),
    나탕 면적을 조절하는 것으로 결정하고, 용강을 미세 교반시키면서 용강에 부원료를 추가 투입하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 나탕의 면적을 산출하는 과정; 및
    상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은,
    용강을 미세 교반시키는 동안 반복해서 수행하는 용강 처리 방법.
  17. 용강을 수용하는 용기에 교반 가스를 공급하기 위한 가스공급부;
    상기 용기에서 발생하는 진동을 측정하기 위한 제1측정부;
    상기 제1측정부에서 측정되는 결과를 이용하여 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 정할 수 있도록 상기 가스공급부를 제어할 수 있는 제어부;
    를 포함하는 용강 처리 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 가스공급부는,
    용기에 교반 가스를 공급할 수 있는 복수의 경로를 포함하고,
    상기 복수의 경로는,
    상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급할 수 있는 주경로와, 상기 용기에 교반 가스의 양을 조절하여 공급할 수 있는 보조 경로를 포함하는 용강 처리 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 주경로는,
    교반 가스를 저장할 수 있는 저장기와 상기 용기를 연결하는 주배관; 및
    상기 주배관에 구비되고, 상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급하도록 조정하는 유량조절기;를 포함하는 용강 처리 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 보조 경로는,
    상기 저장기와 상기 용기를 연결하는 보조 배관;
    상기 용기에 공급되는 교반 가스의 양을 조절할 수 있도록 상기 보조 배관에 구비되는 밸브;를 포함하는 용강 처리 장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 용강의 탕면 온도를 측정할 수 있는 제2측정부; 및
    상기 용강에 원료를 투입할 수 있는 원료공급부;를 포함하는 용강 처리 장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 제어부는,
    용강 처리 시 필요한 정보들을 저장하고 있는 저장유닛;
    상기 제2측정부에서 측정된 결과를 영상 데이터로 변환하는 영상처리유닛;
    상기 제1측정부에서 측정된 결과와 상기 영상 데이터를 이용하여 후속 처리 방법을 결정하는 비교유닛; 및
    상기 비교유닛에서 결정된 후속 처리 방법으로 용강을 처리할 수 있도록 상기 가스공급부와 상기 원료공급부의 동작을 제어할 수 있는 제어유닛;을 포함하는 용강 처리 장치.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 제어유닛은,
    상기 주배관 또는 상기 보조 배관을 이용하여 상기 용기에 교반 가스를 공급할 수 있도록 상기 유량조절기와 상기 밸브의 동작을 제어하는 용강 처리 장치.
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