KR100327288B1 - 강과같은용융금속의성분을조정하는방법과플랜트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용탕 (2) 의 성분을 조정하는 방법과, 이 방법을 이용하는 장치에 관한 것이다. 본 방법에 의하면, 용탕 (2) 은 초기 리셉타클 (4) 로부터 이 리셉타클 (4) 보다 압력이 낮게 유지되는 반응기 (5) 안으로 흡입된다. 용탕 (2) 은 이 반응기 (5) 안에서 플러그 흐름에 가까운 상태로 유동하면서 야금학적 처리를 받게 된다. 반응기 (5) 로 부터 용탕 (2) 은 마무리 리셉타클 (11) 안으로 배출되는데, 이 리셉타클내의 압력은 반응기 (5) 내의 압력보다 높게 되어 있다. 초기 리셉타클안으로 용탕이 연속적으로 공급되며, 마무리 리셉타클 (11) 로 부터 연속적으로 배출된다. 한 실시예에서는, 용탕 (2) 은 강이며, 야금헉적 처리로는 탈탄, 탈질소 또는 진공에서 탄소를 이용한 탈산등이 있고, 마무리 리셉타클 (11) 은 연속주조 분배기이다.

Description

강과 같은 용융금속의 성분을 조정하는 방법과 플랜트

본 발명은 강의 용해에 관한 것이다. 구체적으로 말하면, 탄소, 질소 및 산소가 극히 적은 고순도의 강을 용해시키는 것에 대한 것이다.

소위 " RH" 형 진공 반응기가 현재 강을 용해시키는데 일반적으로 사용되고 있다. 이 반응기는 다음과 같이 구성된다:

- 대략 원통형이며 내부가 내화재로 라이닝되어 있는 높은 용기로서, 이 용기의 상부는 가스 흡인 장치에 연결되어 있으며, 이 장치는 반응기가 작동할 때 상기 용기의 내압을 적어도 1 torr 로 감압 유지시킬 수 있다;

- 단면이 원통형 또는 타원형이며 내부 및 외부가 내화재로 라이닝되어 있는 두개의 파이프 또는 딥튜브 (dip tube) 로서, 이들 딥튜브의 단부들 중에서 하나는 용기의 바닥에서 나오고, 딥튜브들 중 하나는 보통 아르곤 가스를 안으로 불어넣는 장치가 설치되어 있다.

이들 플랜트는 다음과 같이 사용된다. 처리될 용융금속을 포함하고 있는 래들을 RH 반응기 밑에 놓으며, 딥튜브들의 하단부는 이 반응기 안으로 침지된다. 이후 용기내에 진공이 형성되는데, 이 진공으로 인해 용융금속의 일부가 밖으로 흡입되게 된다. 마지막으로, 이러한 목적으로 설치된 상기 딥튜브를 통해 가스의 주입이 시작된다. 이 가스 주입의 목적은 딥튜브안에 있는 용융금속을 용기쪽으로 이동시키기 위한 것으로, 이런 이유로 이 딥튜브를 " 상승 딥튜브" 라고 한다. 용기를통과한 용융금속은 다음에 " 하강 딥튜브"라 불리는 다른 딥튜브를 통해 래들 안으로 다시 내려간다. 이렇게해서, 래들과 용기 사이에서 용융금속의 연속적인 순환이 얻어진다. 처리기간중 (즉 보통 10 분 내지 30 분), 모든 용융금속은 용기내에서 오랫 동안 있게 된다. 평균 주재시간은 딥튜브에서의 용강의 유량과, 래들과 용기의 용적비에 의존한다. 원리적으로 진공으로 유지되는 용기내로 용강을 보냄으로써, 용해되어 있는 수소와 질소의 양을 줄일 수 있다. 다음과 같은 야금학적 작업이 용기 안에서 이루어진다:

- 탄소가 산소와 결합함으로써 부분적으로 탈탄이 이루어진다. 이때 산소는 이미 용융금속에 용해되어 있거나, 또는 탈탄을 목적으로 용기의 벽에 삽입되어 있는 랜스 또는 튜이어를 통해 용융금속 안으로 주입된다;

- 공기와 래들 슬래그로 부터 보호되어 최적의 효율로 수행되는 합금원소의 첨가;

- 테르밋 반응을 이용한 용융금속의 재가열: 알루미늄이 용융금속에 첨가되고 이어서 산소가 분사되며, 결과적으로 알루미늄이 산화되어 용융금속이 재가열되게 된다.

동시에, 래들과 용기 사이에서 용융금속이 순환하여, 래들에 있는 용융금속이 완만하게 교반되는데, 이것은 비금속 개재물을 제거하는데 바람직하다.

근래에 들어, 강을 사용하는 산업에서, 탄소량이 극히 적은 (50 ppm) 철야금학적 제품에 대한 수요, 특히 고연성과 고인장 강도를 갖는 냉간압연판, 딥드로잉용 강 및 크롬-몰리브데늄 페라이트 스테인레스강등에 대한 수요가 증가하고 있다.상기 RH 는 산업적인 조건하에서 이와 같은 강을 얻는데 가장 적합한 인-래들 (in-ladle) 야금학적 반응기임은 분명하다. 사실 이 반응기에서의 탈탄은 상승 딥튜브나 용기안으로 주입되는 가스의 양에 영향을 받는다. 따라서, 300 톤의 용강을 담을 수 있는 래들에 대해서는, 15 톤의 용강을 수용하는 RH 용기, 240 t/min 의 유량 및 10 분간의 처리시간은, 강의 탄소량을 300 ppm 에서 20 ppm 으로 저하시키는데 충분하다.

장래에 더욱더 순도 높은 강에 대한 요구가 증가할 것이므로, 현재의 플랜트와 적어도 동등한 생산량으로(집약된 대형 공장에서는 10t/min) 매우 낮은 탄소량 (5 내지 10 ppm) 을 얻어야 할 필요가 있을 것이다. 현재 종래의 RH 에서, 용강의 평균 탄소함량이 30 ppm 보다 작을 때는 탈탄이 뚜렷이 저하됨이 관찰되고 있다. 실질적으로, 탈탄을 가속화시키면, 다른 강제조 장치가 최적으로 가동할 때 바람직한 금속학적 특성을 얻을 수 있다. 그러나, 이것은 용강의 유량과 주입되는 가스의 양을 현저하게 증가시킴으로써만 가능하다. 그 결과, 내화재의 마모가 급속히 진행되며 따라서 작업을 빈번히 중단해야 하기 때문에 플랜트를 신뢰성 있게 운용할 수 없게 된다. 요컨데, 종래의 RH 로는, 만족스런 기술적 및 경제적 조건하에서 10 ppm 이하의 탄소함량을 산업상 필요로 하는 속도로 얻을 수 없다.

강이 이어지는 공정과 주조작업에서 예컨데 내화재와의 접촉과, 턴디쉬와 주형의 커버 파우더와의 접촉으로 인해 다시 탄화될 기회를 가질 수 있기 때문에, 용강중에서 탄소량을 최대한 줄이는 것이 더욱더 중요하다.

본 발명의 목적은, 용강중의 탄소량을 만족스런 생산성 조건하에서 10 ppm이하로 저하시킬 수 있는 신규한 야금학적 반응기를 제공하는 것이다. 이 반응기는, 덜 탈탄되지만 극히 소량의 산화 개재물을 포함하는 강을 제조하는데도 사용될 수 있다.

본 발명은 용융금속의 성분을 조절하는 방법에 관한 것인데, 이 용융금속은 초기 리셉타클로 부터 이 리셉타클보다 압력이 낮은 한 반응기안으로 흡입되며, 용융금속은 플러그 흐름에 가까운 상태로 이 반응기를 통과하면서 야금학적 처리를 받고, 이 반응기를 통과한 후 용융금속은 상기 반응기 보다 압력이 높은 마무리 리셉타클안으로 배출된다.

바람직하게는, 상기 초기 리셉타클은 상기 용융금속을 연속적으로 공급받으며, 용융금속은 마무리 리셉타클로 부터 연속적으로 유출된다.

이와 같은 방법을 실행하기 위한 한 실시예에서, 상기 용융금속은 강이며, 야금학적 처리에는 탈탄, 탈질소 또는 탄소를 이용한 진공 탈산등이 있으며, 상기 마무리 리셉타클은 연속주조 턴디쉬이다.

또한 본 발명은 강과 같은 용융금속의 성분을 조절하는 플랜트에 관한 것으로, 본 발명에 의한 플랜트는, 용융금속을 담는 초기 리셉타클, 반응기 및 마무리 리셉타클을 포함하고 있으며, 상기 반응기는 용기, 상승 딥튜브, 하강 딥튜브, 그리고 상기 딥튜브의 용기를 통해 초기 리셉타클과 마무리 리셉타클 사이에서 용융금속을 연속적으로 흐르게 해주는 수단을 포함하고, 상기 용기내의 압력을 초기 리셉타클과 마무리 리셉타클 내의 압력보다 낮게 유지시킬 수 있는 수단이 이 용기에 제공되어 있으며, 상기 상승 딥튜브의 한 단부는 초기 리셉타클에 있는 용강안에침지되어 있고 타단부는 용기의 바닥에 연결되어 있으며, 상기 하강 딥튜브의 한 단부는 마무리 리셉타클에 있는 용강 안에 침지되어 있고 타단부는 상기 용기의 바닥에 연결되어 있으며, 그라고 용융금속이 상기 딥튜브 사이에서 그의 전 유동에 걸쳐 플러그 흐름에 가까운 상태로 흐르도록 상기 용기가 형성되어 있다.

본 발명에 따르면, 상기 플랜트는 용강의 성분을 조절하기 위한 플랜트와 결합할 수 있으며, 다음과 같은 구성요소들을 포함한다;

- 용강을 일차로 용해시키기 위한 장치;

- 상기 일차 용해장치로 부터, 탈산제를 용융금속에 주입시키는 수단 및 혼합 수단이 제공된 제 1 리셉타클 안으로 상기 용강을 연속적으로 공급하기 위한 수단;

- 용융금속을 대략 탈탄시키는 반응기로서, 산소를 용융금속에 불어넣기 위한 수단을 가지며 압력을 저하시키는 수단이 제공된 용기, 상기 제 1 리셉타클 안에 있는 용융금속에 침지되어 있는 제 1 딥튜브와, 중간 리셉타클 안에 침지되어 있는 제 2 딥튜브를 포함하는 반응기;

- 상기 제 1 리셉타클과 중간 리셉타클 사이에서 용융금속을 연속적으로 흐르게 해주는 수단;

- 상기 중간 리셉타클이 상기 초기 리셉타클이 되며, 앞에서 설명한 하나 이상의 용강 성분 조정플랜트.

앞으로 알 수 있겠지만, 본 발명의 신규한 반응기는 RH 와 공통점이 있는데, 다시 말해 진공이 형성되는 용기와, 용융금속이 이 용기내로 들어가 그로 부터 배출될 수 있게 하는 두개의 딥튜브를 갖고 있다. 그러나, 래들과 반응기 사이에서 용융금속이 연속적으로 순환되지 않도록 되어 있는데, 즉 이 경우 반응기를 떠나는 용융금속은 초기 리셉타클이 아닌 다른 리셉타클내로 들어가며 그 반응기로 다시 복귀하지 않는다. 또한, RH 는 완전혼합 반응기로서 작용하지만, 본 발명에 따른 반응기내의 용강은 플러그 흐름에 가까운 상태로 흐른다. 뒤에서 알겠지만, 필요에 따라서 이 유사 플러그 흐름은, 반응기를 용강 교환이 최소화되는 다수의 완전혼합 셀로 분할해서 얻을 수 있다.

마지막으로, 바람직하게 이 반응기는 연속 또는 반연속적으로 용강을 생산하는 라인에 결합될 수도 있다.

첨부된 도면과 관련한 이하의 상세한 설명을 통해 본 발명을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다.

제 1 도는 본 발명의 야금학적 반응기에 대한 한 실시예를 도시하는 길이방향 단면도.

제 2 도는 본 발명에 따른 한 반응기가 결합되어 있으며 극저 탄소강을 생산 및 주조하는 전체 라인에 대한 도식도.

본 발명자들은 RH 에서 높은 탈탄이 충분히 빨리 이루어지지 않는 이유가, 용융금속의 주어진 성분이 비교적 짧은 시간동안만 진공에 노출되기 때문이라고 생각한다. 240 t/min 유량을 갖는 300 t 의 래들에 연결된 15 t 용융금속의 용량을 갖는 RH 의 경우를 예로 들면, RH 용기에서의 일부 용융금속의 평균 주재시간이 10 분간의 처리에 대해 30 초밖에 안된다. 이 30 초는 제 1 탈탄 단계에서 대부분 소요되는데, 이 단계에서 함량이 200 ∼ 400 ppm 에서 30 ppm 으로 비교적 쉽게 저하된다. 이 후에는, 다른 강제조 장치(전로 또는 전기로 및 연속주조) 의 생산속도와 조화를 이루면서 10 ppm 이하로 탈탄을 완료할 충분한 시간이 없다.

더우기, 래들과 용기 사이에서 용융금속이 연속적으로 재순환된다는 것은, 용기 안에 이미 존재하여 탈탄처리를 받고 있는 용융금속보다 덜 탈탄된 용융금속이 이 용기 안에 항시 공급됨을 의미한다. 상기 용기가 완전혼합 반응기로서 작용하기 때문에, 언제라도 용기내 용융금속의 평균 탄소함량(C_V) 과, 마찬가지로 래들에 있는 용융금속의 평균 탄소함량 (C_L) 도 측정할 수 있다. C_L이 C_V보다 항상 크기 때문에, 탄소함량 C_L의 덜 탈탄된 용융금속의 유입으로 인해 C_V의 감소가 더디게 된다. 이것은 탈탄에 대한 수학적 모델로 잘 표현되는데, 이 모델은 동적 반응계수에 대한 비 C_V/C_L를 포함하고 있다. 신속한 탈탄을 이루기 위해서는, 상기 비 C_V/C_L는 가능한 1에 접근해야 한다. 기존의 RH 에서는 평균적으로 0.6 이며, 탈탄 단계의 진행과 용융금속의 재순환 속도에 따라서 변한다.

이 C_V/C_L의 조건은 처리될 모든 용융금속이 동시에 진공에 노출되면 이상적으로 만족되는데, 이것은 래들에 진공이 형성된 종래 플랜트의 경우에 해당된다. 그러나, 이런 종류의 플랜트를 사용하면, RH 의 한 근본적인 이점, 다시 말해 다량의 가스를 용융금속 안으로 주입시킴으로써 - 여기서 가스는 관련 용융금속에 주입된다 - 탈탄을 가속시킬 수 있다는 이점이 상실된다. 이들 다량의 가스를 단순 진공 래들에 주입시키면 용융금속의 과도한 튐(splashe)이 발생하는데, 이것은 플랜트를 급격히 손상시키게 된다. RH 의 다른 이점은 용기에 포함된 용적에 비해 큰 용융금속 표면이 진공에 노출된다는 것이지만, 이 이점은 진공 래들을 사용하는 경우에는 더이상 기대할 수 없다. 따라서, 단순한 진공 래들이나 진공 노(furnace)-래들에서의 전체적인 탈탄이 충분히 빨리 되지 않기 때문에, 40 ppm 이하의 탄소함량을 얻고자 하는 산업적인 관례에서는 상기 진공 래들이나 진공 노-래들이 사용되는 일은 드물다.

이상적인 C_V/C_L값에 도달하는 다른 방법은, 딥튜브 (dip tube) 의 형상과 상승 딥튜브안으로 들어가는 가스의 유량을 조정함으로써 래들과 용기 사이의 용융금속의 재순환 속도를 증대시키는 것이다. 그러나, 이 방법을 쓰게 되면 내화재의 마멸이 급속히 촉진된다.

제 1 도에는 본 발명에 따른 단위 반응기의 원리와, 그리고 연속 강제조 플랜트에 연결된 그의 한 예가 도시되어 있다. 이 플랜트는 런더 (launder: 1) 를 포함하고 있는데, 이 런더는 조절가능한 유량으로 야금학적 리셉타클(도시되지 않음) 로 부터 연속적으로 흐르는 용강 (2) 을 공급하게 되며, 상기 리셉타클의 예로서는, 전로 또는 전기로와 유사하며 금속을 일차적으로 용해시키는 장치 또는 강제조 래들이 있다. 상기 일차 용해장치는 연속적으로 작동된다. 상기 런더 (1) 는 덮개 (3) 에 연결되어 있고, 이 덮개는 대기압에 노출된 중간 리셉타클 (4) 위에 배치되며, 상기 용강 (2) 이 이 리셉타클 안으로 유입된다. 대기로 부터 용강 (2) 을 보호하기 위해, 바람직하게는 아르곤 같은 불활성 가스가 런더 (1) 를 통해 덮개 (3) 밑으로 주입된다. 상기 용강 (2) 에 용해된 가스 (수소와 질소) 와 탄소를 그 용기로부터 가능한 많이 제거하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 본 발명에 의한 야금학적 반응기 (5) 를 사용하고 있다. 기존의 RH 형 반응기처럼, 내부가 내화재로 라이닝된 반응기 (5) 는 다음과 같은 것을 포함한다:

- 주어진 순간에 소정의 유동 용강 (2) 을 수용하게 되는 용기 (6); RH 용기처럼 이 용기 (6) 는 그의 상부가 용강의 튐으로 인해 심하게 손상되지 않도록 충분히 높아야 한다;

- 용기 (6) 내의 압력을 줄이기 위한 가스 흡입장치 (7);

- 덮개 (3) 를 통과해 중간 리셉타클 (4) 안으로 침지되어 있는 상승 딥튜브 (8); 아르곤과 같은 가스를 주입하기 위한 수단 (9) 을 이 딥튜브에 제공할 수 있으며, 이것들은 용강 (2) 이 용기 (6) 안으로 흐르도록 도와준다;

- 용강이 용기 (6) 를 떠날 때 통과하게 되는 하강 딥튜브 (10).

RH 와는 달리, 이 하강 딥튜브 (10) 는 상승 딥튜브 (8) 와 동일한 리셉타클안에 침지되어 있지 않고, 예시되어 있는 바와 같이, 연속주조 턴디쉬인 마무리 리셉타클 (11) 안에 침지되어 있다. 필요에 따라서는, 하나 이상의 출구 노즐 (12) 을 이 턴디쉬에 설치할 수 있는데, 용강 (2) 이 스토퍼 로드나 슬라이드 밸브 (둘다 도시되지 않음) 로 조절될 수 있는 유량으로 상기 출구 노즐을 지나 내부에서 수냉되는 벽을 갖는 하나 이상의 바텀레스 (bottomless) 주형 (13) 안으로 유입된다. 이 주형 (13) 에서 용강의 표층부 (14) 가 경화되기 시작하며, 이 표층부는 주형 (13) 의 형상과 크기에 따라 철금속 제품(15), 슬래브 (slab), 블룸 (bloom), 또는 빌렛 (billet) 으로 된다.

RH 용기는 실질적으로 원통이며 그의 내경은 기껏해야 수 미터이다. 이와 같은 형상 때문에, RH 용기는 완전혼합 반응과 같은 특성을 가지게 된다. 이와는 달리 본 발명에 따르면, 상기 용기 (6) 는 반응기 (5) 가 플러그 흐름 반응기의 특성과 최대한 가까운 특성을 갖도록 해준다. 플러그 흐름 반응기에서는 규정된 정도로 탈가스 및/또는 탈탄된 용강은 덜 정련된 용강과 혼합될 수 없게 된다. 이런 목적을 위한 한 해결책이 용기 (6) 의 내부를 덕트 형상으로 만드는 것인데, 다시 말해, 길고 좁은 사각형 또는 그에 가까운 단면을 가지며 끝에서는 딥튜브 (8, 10) 가 연결되는 채널 형상으로 상기 용기를 만드는 것이다. 두 딥튜브 (8, 10) 의 간격과 채널복의 비는 최소한 6 이다. 예컨데, 용기 (6) 는 1∼1.50 m의 폭을 가지며 또한 그의 두 딥튜브(8, 10) 간격은 8∼10 m 가 될 수 있다. 탈탄과 탈가스의 효율은, 진공에 노출되는 용강 (2) 의 표면적과 용기 (6) 안에서 차지하고 있는 상기 용강 (2) 의 용적과의 비에 의존한다. 이 비는 가능한 한 커야 하는데, 이것은 주어진 용강의 용적에 대해서 용기 (6) 내의 용강의 깊이 " e" 가 너무 크지 않아야 (예컨대 0.4∼0.8 m) 함을 의미한다.

이 깊이는, 전체 플랜트의 형상 (특히, 용기 (6) 와 중간 리셉타클 (4) 및 턴디쉬 (11) 간의 높이차) 과, 또한 중간 리셉타클 (4) 과 턴디쉬 (11) 에 각각 들어있는 용강 (2) 의 표면 (16, 17) 이 노출되는 대기압과 용기 (6) 의 내부압력과의 압력차 (△P) 에 따라 달라진다. △h 를 반응기의 용기 (6) 안에 있는 용강 (2)의 표면과 대기압에 노출된 상기 표면 (16, 17) 간의 높이차라고 하면, △h = △P/ρ·g 라는 식이 성립되는데, 여기서 ρ 는 용강의 밀도(약 7000 kg/㎥) 이고 g 는 중력 가속도 (9.8 m/s²) 이다. 즉,

△h (m) ≒ 1.46×10^-5△P (Pa) 가 된다.

P 를 용기 (6) 내의 절대 압력으로 하고 중간 리셉타클 (4) 과 턴디쉬 (11) 가 1 atm (즉, 101325 Pa) 의 압력을 받는다고 하면, △h≒1.46×10^-5(101325-P) 가 된다. 따라서, P 가 50 torr 이면 △h 는 약 1.40 m 가 된다. 그리고, P 가 1 torr 이면 △h 는 약 1.50 m 가 된다.

그러므로, 용기 (6) 내에서의 용강 (2) 의 깊이 (e) 는 일반적인 압력범위 내에서 용기 (6) 내의 진공도에는 비교적 무관하다.

전술한 바와 같이, 가스가 상승 딥튜브 (8) 에서 주입된다면 리셉타클 (4) 로부터 반응기 (5) 를 지나 턴디쉬 (11) 로의 용강 흐름은 딥튜브내로의 가스 주입에 의해 부분적으로 영향을 받게 된다. 그러나, 모든 경우에 있어 이 흐름의 발생과 용강의 유량은, 중간 리셉타클 (4) 안에 있는 용강 (2) 의 표면 (16) 과 턴디쉬 (11) 안에 있는 용강 (2) 의 표면 (17) 과의 높이차에 영향을 받는다. 이 높이차는 중간 리셉타클 (4) 에 유입되는 유량과 턴디쉬(11) 를 떠나는 용강 (2) 의 유량의 차이와 특히 관련이 있다.

반응기 (5) 의 용기 (6) 의 덕트 형상은 용강 (2) 을 플러그형 흐름으로 되게 하는데 더욱 적합하다. 그러나, 상승 딥튜브 (8) 로부터의 용강의 공급과, 그리고 이 딥튜브 (8) 안으로 주입되는 아르곤 가스 및 용강의 탈탄에 기인해 있을 수 있는 가스발생은 (이 탈탄이 가장 많이 일어나는 적어도 용기 (6) 의 상류부에서), 통제 불가능하게 용강의 흐름을 악화시킬 수 있는 강한 교란을 야기시킨다. 바로 이러한 이유 때문에, 반응기 (5) 의 용기 (6) 를 일련의 완전혼합 셀 - 이들 셀 간에 용강 (2) 의 교환이 일어나는 것이 가능한 억제된다 - 로 분할하여 플러그 흐름에 가까운 흐름을 얻고자 하는 것이다. 이를 위해, 아르곤 가스와 같은 유체를 주입하기 위한 장치 (19∼23) 를 용기 (6) 의 바닥 (18) 에 설치할 수 있는데, 예컨데 이들 장치로는, 강제조 전로, 전기로 및 래들에 사응되는 것과 유사하며 유체가 통과할 수 있는 요소 즉 튜이어 (tuyere) 가 있다. 이들 주입장치 (19∼23) 는 이들이 설치된 각 영역에서 용강 (2) 이 활발히 혼합되는 것을 보장해 준다. 주입장치 (19∼23) 들이 서로 충분히 떨어져 있으면, 영향부 (zone of influence) 가 서로 충분히 떨어져 있어, 한 셀로 부터 다른 셀로 용강 (2) 이 역류함이 없이 상기 영향부간의 용강 전달이 일어날 수 있게 된다. 따라서, (다른 작업 조건이 일정하면) 각 셀안에는 시간이 지나도 일정한 균일한 탄소의 농도가 얻어지는데, 이것은 수학적인 모델로 부터 예측된 이상적인 한탄 조건과도 일치한다. 또한, 아르곤을 주입하면 탈탄이 현저히 빨라지게 된다.

제 1 도에서 보는 바와 같이, 용기 (6) 안에 댐 (dam) (24∼28) 을 설치함으로써 여러개의 셀을 물리적으로 분리할 수 있다. 이들 댐 (24∼28) 은 용기 (6) 의 길이방향을 따라 횡으로 배치되어 가스 주입장치 (19∼23) 가 각각 제공된 셀 (29∼34) 을 형성한다 (상기 상승 딥튜브 (8) 안으로도 유체가 주입되면 제 1 셀 (29)에는 주입장치를 설치하지 않아도 된다; 그러면 이 상승 딥튜브 안으로의 가스주입 때문에 용강이 상기 제 1 셀 (29) 안에서 교반된다). 제 1 셀 (29) 과 제 2 셀 (30) 을 분리하는 제 1 댐 (24) 은 바람직하게 용기 (6) 의 바닥 (18) 에서 부터 형성되는데, 그의 상부가 용강 (2) 이 용기 (6) 안으로 진행할 때 통과할 수 있는 문턱 (35) 을 형성할 수 있는 높이를 갖고 있다. 이러한 구성 때문에, 유동하는 용강 (2) 의 유량을 정확히 조절할 수 있다. 셀 (30∼34) 에 최소한 용강이 전달될 수 있도록 다른 댐 (25∼28) 밑에 개구 (36∼39) 가 형성되어 있으며, 이들 개구는 용강 (2) 이 용기 (6) 내에서 흘러 가도록 해준다. 용기 (6) 가 완전히 비어질 수 있도록 하기 위해서, 이들 개구 (36∼39) 는 바람직하게 댐 (25∼28) 의 하부에 배치된다. 이렇게 해서 가스 주입장치 (19∼23) 의 각 영향부는 확실하게 한정되며, 또한 인접한 두개의 셀간에 지나친 용강교한의 우려를 증대시킴이 없이 상기와 같은 가스 주입장치를 설치할 수 있다. 이렇게 해서 이상적인 플러그 흐름상태를 상기와 같은 댐이 없는 경우보다 더욱 근접하게 얻을 수 있다.

적절한 방향의 가동 전자기장을 이용하여 용강 (2) 을 교반시키는 수단을 상기 가스 주입장치 대신 사용하거나, 또는 그와 함께 사용할 수도 있다. 이렇게 하면, 셀 (29∼34) 을 만족스럽게 구획하는 댐 (24∼28) 이 필요없도록 용강 (2) 의 흐름을 조절할 수 있다.

더우기, 반응기 (5) 에는 RH 에서 보통 사용되는 모든 설치물 (도시되지 않음) 이 제공되는데, 즉 작업자가 용기내 용강 (2) 의 표면을 관찰 가능케 해주는 하나 이상의 텔레비젼 카메라, 용강에서 샘플을 채취하기 위한 하나 이상의 장치 (진공 처리시 용강의 성분 변화를 관찰하기 위해 용기 (6) 를 따라 이와 같은 장치를 여러개 설치하는 하는 것이 좋다), 합금 성분을 첨가시키기 위한 하나 이상의 장치, 산소를 불어넣기 위한 하나 이상의 장치, 그리고 용기 (6) 내의 내화재를 예열하기 위한 하나 이상의 흑연 저항기 (resistor) 가 제공된다. 산소를 불어넣기 위한 장치 (랜스 또는 튜이어) 를 적어도 제 1 셀 (29) 에 설치하는 것이 좋다. 따라서, 필요에 따라서는 용강 (2) 내의 용해된 산소의 초기 함량을 증가시킬 수 있고, 또한 탈탄을 방해할 수 있는 용강내의 탈산 원소 (Al, Si) 를 제거할 수 있다. 또한 알루미늄을 용강 (2) 안으로 첨가시키는 수단이 마지막 셀 (34) 예 설치된다면, 이 마지막 셀에 상기와 같은 장치중 어느 하나를 설치하는 것이 좋으며, 그렇게 하면 알루미테르미트법 (alumino-thermy)을 이용하여 용강을 최종적으로 재가열할 수 있다. 그러나 이것은, 용강 (2) 이 마지막 셀 (34) 에 들어가기 직전에 얻어지는 탄소함량이 허용될 수 있는 것임을 의미한다. 사실, 알루미늄의 첨가는, 용해된 산소가 알루미나 형태로 포획되며, 따라서 탈탄 반응이 결국 멈추게 됨을 의미한다. 이것은 또한, 나머지 제조기간 중에, 상기와 같은 방법으로 용강 (2) 안에 형성된 알루미나를 제거할 수 있음을 의미한다.

변형예로서, 상기 주입장치 (19∼23) 중 몇개를 통해 용기 (6) 의 바닥부 (18) 로 주입되는 유체를 아르곤 가스로 하지 않고, 대신 용강에서 부분적으로 용해될 수 있는 다른 가스를 주입할 수도 있으며, 이러한 가스의 제거는 진공하에서 탈탄을 향상시키는 경향이 있다. 이런 가스는 질소 또는 수소를 사용할 수 있다. 물론 이와 같은 경우, 용기 전체에 걸쳐 금속에서의 이런 가스의 함량은 아르곤을불어넣은 통상적인 실시에서보다 많아도 된다. 그러나, 수소가 용강으로부터 상대적으로 용이하게 게거될 수 있는 가스이기 때문에, 용강이 진공 반응기를 떠날 때 이 용강내의 일반적인 수소 함량을 얻기 위하여, 수소 대신에 아르곤 가스를 마지막 셀 또는 모든 마지막 셀들 안으로 주입시키는 것으로도 충분하다. 질소에 관해서는, 이것을 용강으로 부터 제거하는 것이 더디기 때문에 완전히 제거되지 않을 우려가 있다. 매우 적은 탄소 함량과 관련해서 매우 적은 질소 함량이 요구될 때는, 혼합가스로서 질소를 사용하지 않는 것이 더 바람직하다.

상기 반응기 (5) 를 고탈탄 반응기로서 뿐만 아니라, 진공 탈산 반응기로서도 사용할 수 있다. 이런 목적으로, 일단 탄소 함량이 충분히 낮다고 생각되는 수준에 일단 도달하면 (예컨데 80 ppm), 탄소를 고체 또는 기체 (예 킨데 CH₄형태로) 형태로 용기 (6) 를 따라 하나 이상의 지점에서 욕 (bath) 안에 첨가하면, 용해된 산소와 결합하여 이의 농도를 저하시킨다. 이러한 탈산 방법은 다음과 같은 이점이 있는데, 즉 욕을 탈산 시키는데 일반적으로 사용되는 다량의 알루미늄을 절약할 수 있으며, 또한 금속을 주조하기 전에 제거해야 될 알루미나 개재물의 대량 형성을 피할 수 있다. 따라서, 상당한 정도로 개재물이 없는 강을 주조할 수 있어, 결과적으로 최종 제품에는 산소 함량이 매우 낮게 된다. 또한 이 방법은, 크롬을 다량 첨가하기 전에 탄소를 이용해 발산시키는 스테인레스강의 정련에도 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 플랜트의 다른 이점은, 이 플랜트를 통과하는 용강의 유량이 RH 에서의 유량에 비해 매우 작다는 것이다 (240 t/min 에 비해 10 t/min). 그러므로, 특히 딥튜브 영역에 있는 내화물이 마모되는 속도가 느리게 된다.

이러한 반응기 (5) 를 용강 (2) 의 연속제조를 위한 라인에 설치하는 대신에, 최초에 소정량의 용강을 포함하는 리셉타클로 부터 (더 이상의 용강을 받지 않음) 용강을 최초에 비어 있는 다른 리셉타클, 래들 또는 턴디쉬로 전달하기 위해서도 상기 반응기를 간단히 사용할 수 있다. 그러나 이와 같은 목적을 위해서는, 최종 리셉타클안에 있는 용강의 표면이 최초 리셉타클안에 있는 용강의 표면 보다 항상 낮게 유지시키는 것이 필요하다. 또한 작업시 이들 장치를 매우 복잡한 방법으로 서로 상대 이동시키는 것이 필요하며, 최초와 마지막 리셉타클이 너무 많이 움직이지 않도록 하기 위해 이들 리셉타클을 얕게 민들어야 할 필요가 있다.

용강내의 초기 탄소 함량이 반응기 (5) 에 들어갈 때 많이 높지 않으면(예컨데 80 ppm), 적절한 크기의 단일 반응기를 이용하여 이 탄소 함량을 5 ppm 으로 저하시킬 수 있는데, 이것에 대해서는 후술토록 한다. 초기 탄소 함량이 수백 ppm 이면, 다른 반응기를 반응기 (5) 에 추가로 설치할 수 있는데, 이 추가적인 반응기는 연속생산 라인에서 반응기 (5) 의 상류에 위치하게 되며 또한 탄소 함량을 반응기 (5) 에 들어갈 때 요구되는 수준 (본 실시예에서는 80 ppm) 으로 만드는 역할을 한다. 탈탄이 강력한 가스 주입의 도움을 받는다면 진공 처리시에 탄소 함량이 200∼800 ppm 에서 80 ppm 으로 저하되는 것이 매우 빨리 일어나기 때문에, 단지 단일 완전혼합 셀만을 갖는 한 반응기 (그러므로 반응기 (5) 보다 휠씬 짧다) 로도 이 사용에 충분하다. 종래의 RH 형 반응기 - 여기서는 딥튜브들이 각기 다른 리셉타클안에 첨지된다 - 가 매우 적합하다.

연속생산 및 탄소 또는 황, 질소와 산소와 같은 다른 원소의 함량이 극히 적은 강의 주조를 위한 한 라인의 예를 제 2 도를 참조로 지금부터 설명한다.

상기 생산 라인은 먼저 일차 용해장치 (40) 를 포함하고 있다. 이의 역할은 다음 공정에서 성분 조절이 되게 되는 용강을 연속 또는 불연속적으로 생산하는 것이다. 제 2 도에서 보는 바와 같이, 이 장치 (40) 로는 기존의 LD 형 전로 (converter) 를 사용할 수 있는데, 이 전로내로 유입된 액상 선철이 탈탄에 의해 용강으로 변한다. 이 탈탄은 랜스 (42) 를 통해 산소를 분사시킴으로써 이루어진다. 그러나, 다른 일차 용해장치도 사용할 수 있는데, 예컨데 산소를 바닥에서 불어넣는 LWS 형 전로, 복합 분사를 하는 전로 또는 스크랩 철로 부터 용강을 생산하는 전기로등이 있다. 상기 일차 용해장치 (40) 는 큰 강제조 래들 (43) 에 용강 (2) 을 주기적으로 공급하는데, 이 래들은 버퍼 리셉타클로서 가능한다. 이 래들 (43) 에 있는 용강은 제 1 리셉타클 (44) 내로 연속적으로 주입된다. 이 제 1 리셉타클 (44) 에 주어지는 유량은 래들 (43) 에 설치된 일반적인 슬라이드 밸브 (도시 안됨) (또는 기능상 이와 유사한 것) 를 이용해 조절한다. 용강 (2) 은 내화재로 된 쉬라우드 튜브 (45) 를 통해 제 1 리셉타클 (44) 내로 유입되며, 이 튜브는 대기중의 산소와 질소가 용강 흐름을 타고 흡수되는 것을 작아준다. 정상 상태에서 래들 (43) 을 떠나는 유량은 예컨데 약 10 t/min 인데, 이것은 용해장치 (40) 의 평균 생산율에 상응하는 것이다.

합금원소의 첨가와 특히 탈황과 같은 용강 (2) 의 성분을 조정하기 위한 여러 작업이 제 1 리셉타클 (44) 에서 수행될 수 있다. 사실 필요에 따라서는 용강(2) 의 탈황을 진공 처리전에 행하는 것이 바람직하다. 이에 대한 이유중의 하나는, 탈황 작업이 수분을 많이 함유할 수 있는 석회석과 같은 첨가제를 필요로 하기 때문이다. 그러므로 이와 같은 첨가제로 인해 수소가 용강 (2) 에 혼입되기 쉽다. 또한, 탈황을 위해서는 용강 (2) 을 격렬하게 혼합해야 하는데, 이것은 대기중의 질소가 흡수될 우려를 내포하고 있다. 그러므로, 용해된 가스의 함량에 대한 부작용을 보상하기 위해, 탈황 후에 용강 (2) 에 대해 탈가스 처리를 행하는 것이 필요하다. 또한, 용강 (2) 중의 황이 많이 감소될 수록 이 탈가스 처리 동안 질소의 제거가 더욱 용이해진다.

상기 제 1 리셉타클 (44) 은 횡단 격벽 (48) 에 의해 두개의 격실 (46, 47) 로 분리되며, 이 격벽의 하부에는 하나 이상의 구멍 (49) 이 제공되어 있는데, 이 구멍은 상기 두 격실을 연통시켜 준다. 상기 래들 (43) 에서 나온 용강 (2) 은 상기 제 1 격실 (46) 안으로 유입되며, 이 격실에서 탈황이 이루어진다. 이와 같은 목적으로, 고체 물질을 도입시키기 위한 종래의 수단 (도시되지 않음) 을 사용하면, 금속의 탈황에 바람직한 야금학적 조건을 제 1 격실 (46) 에서 유지시킬 수 있는데, 이 조건은 다음과 같다:

- 용강 (2) 에 용해된 산소량이 아주 적을 것; 이 조건은 용해된 산소와 결합하여 알루미나를 형성하는 알루미늄을 주기적으로 첨가함으로써 얻어진다;

- 석회석이 용강내의 황과 반응하여 이 황이 CaS 형태로 슬래그 (50) 에 포휙 되도록, 다량의 석회석을 함유하며 유동성이 좋은 상기 슬래그 층이 용강 (2) 의 표면에 존재해야 한다; 비록 이 슬래그가 작업이 진행됨에 따라 점진적으로 CaS로 포화되고 또 탈산으로 생긴 알루미나가 점차 많아지지만, 상기 슬래그의 성분을 항상 만족스럽게 유지하는 것이 필요하다; 그러므로, 이 슬래그의 일부를 주기적으로 제거하고 동시에 이 제거를 보상하기 위해 석회석을 (가능하다면 슬래그가 바람직한 유동성을 갖도록 해주는 다른 성분도 함께) 첨가하는 것이 필요하다.

상기 제 1 격실 (46) 에는 아르곤을 불어넣는 수단 (51) 과 같은 용강 (2) 을 혼합하기 위한 수단이 또한 설치되어 있는데, 이런 수단은 탈황에 필요한 용강 (2) 과 슬래그 (50) 간의 강한 혼합을 가능케 하며, 또한 알루미늄을 주입할 때 생긴 알루미나 개재물을 다량으로 제거할 수 있다.

상기 처리 후에 얻어지는 용강 (2) 내 황의 함량은, 용해된 원료에 포함되어 있는 황의 양, 용강 (2) 의 표면에 있는 슬래그 (50) 의 양과 그리고 제 1 격실 (46) 에서 용강 (2) 의 평균 주재시간에 의존한다. 그러므로, 제 1 격실 (46) 의 용량과 형상은, 황의 양이 요구되는 수준까지 도달하기에 충분한 평균 주재시간을 용강 (2) 이 가질 수 있도록 결정해야 한다.

그러므로 실제로, 황이 없고 또 제 1 격실 (46) 에서 형성된 알루미나 개재물이 다량 제거된 용강 (2) 만이 제 1 리셉타클 (44) 의 제 2 격실 (47) 안으로 들어가게 된다. 대충 탈탄을 하는 반응기 (53) 의 상승 딥튜브 (52) 의 하단이 상기 제 2 격실 (47) 안으로 침지되어 있다. 예시된 이 반응기 (53) 는 종래의 RH 형 반응기와 매우 유사한 구조를 갖고 있다. 이 반응기는 두개의 딥튜브가 제공된 원통형 용기 (54) 를 갖고 있는데, 이를 딥튜브 중의 하나는 상승 딥튜브 (52) 로서, 아르곤을 분사시키기 위한 장치 (55) 를 이 상승 딥튜브에 설치할 수 있으며, 다른하나는 하강 딥튜브 (56) 로서, 그의 하단부는 제 1 리셉타클 (44) 과 별개인 중간 리셉타클 (57) 안에 침지되어 있다.

상기 용기 (54) 는 가스 흡인장치 (58) 를 갖추고 있으며, 이 흡인장치는 반응기 (53) 내의 압력을 예컨데 50 torr 이하로 감압시키는데, 이와 같이 감압된 상태에서 용강 (2) 이 용기 (54) 내로 흡입된다. 상기 상승 딥튜브 (52) 안으로 불어넣어진 가스는, 정상 상태에서 제 1 리셉타클 (44) 에 주어지는 유량과 실질적으로 같은 유량으로 용강 (2) 이 제 1 리셉타클 (44) 과 중간 리셉타클 (57) 사이에서 유동할 수 있게 하는데 기여를 하게 된다. 제 1 리셉타클 (44) 에 있는 용강의 표면과 중간 리셉타클 (57) 에 있는 용강의 표면 간의 높이차를 일정하게 유지시키면, 플랜트 전체에서 정상 작업 조건이 이와같이 해서 유지된다. 아르곤을 상승 딥튜브 (52) 내로 분사하지 않는 경우는, 용강 (2) 의 탈탄을 가속시키기 위해 아르곤을 용기 (54) 그 자체 안으로 불어넣는 것이 필요하다. 반응기 (53) 의 용기 (54) 에는 랜스 (59) (또는 이와 유사한 것) 가 설치되어 있는데, 이것을 사용하여 산소를 특히 상승 딥튜브 (52) 와 나란한 곳에 있는 용강에 불어넣을 수 있다. 한편 이렇게 해서 주입된 산소는 욕안에 존재하는 알루미늄을 소모시키며, 또한 용강 (2) 에서 용해되고 탄소와 결합하여 탈탄을 요구되는 정도로 대략 수행하게 된다. 이러한 처리에 의하여, 용강 (2) 내의 탄소 함량은 200∼800 ppm 로 부터 예컨데 약 80 ppm 으로 감소된다. 탄소 함량이 이러한 범위일 때는 탈탄이 매우 급속히 진행되기 때문에, 상기 완전혼합 반응기 (53) 로도 이와 같은 결과를 얻기에 충분하다.

그러므로 반응기 (53) 를 떠날 때 용강 (2) 은 그의 초기 탄소 함량보다 뚜렷이 적은 탄소를 함유하게 되며, 제 1 도에 도시된 형태의 반응기에서 처리된다면 탈탄이 극히 적은 탄소 함량까지 지속되기에 충분한 용해 산소를 함유한다, 이러한 처리는 생산 라인의 다음 단계가 된다.

이와 같은 목적으로, 용강 (2) 은 제 1 도에 도시된 전술한 것과 동일한 고탈탄 반응기 (5) 를 통해 중간 리셉타클 (57) 로 부터 제거된다. 따라서 이 반응기에 대해서는 더이상 상술하지 않도록 한다. 이경우 중간 리셉타클 (57) 은 제 1 도의 중간 리셉타클 (4) 의 역할을 수행한다. 두 플랜트에 공통으로 설치된 다른 요소들은 제 1 도에서의 참조부호와 같은 부호로 제 2 도에 표시되어 있다. 수단 (60) 이 추가되어 있는데, 이것은 알루미늄, 규소 및 마그네슘과 같은 합금 원소를 고탈탄 반응기 (5) 의 최종 셀(들)안으로 용강 (2) 에 연속적으로 첨가하기 위한 것이다. 이 단계에서 탈탄이 끝난 것으로 생각되며, 잔류하는 용해된 산소가 알루미늄과 결합한 후에 용강은 마지막으로 배출된다.

제 1 도에 도시된 플랜트에서 처럼, 탈탄되어 배출된 용강 (2) 은, 고탈탄 반응기 (5) 의 하강 딥튜브 (10) 가 침지되어 있는 연속주조 턴디쉬 (11) 안으로 들어간다. 다음에 용강은 주형 (13) 에서 경화되어 슬래브, 블룸 또는 빌렛 (15) 으로 형성된다. 바람직하게 이 턴디쉬 (11) 는 특히 개재물이 포함되지 않는 면에서 우수한 야금학적 품질을 가진 제품을 주조가능케 해주는 모든 공지된 장치를 구비하고 있는데, 즉 용강의 주재시간을 증가시키는 옵스태클 (obstacle), 가스 분사 또는 유도를 이용하는 혼합장치 및 턴디쉬 위에 놓이며 불활성 가스가 그 밑으로분사되는 덮개 등이 제공된다. 용강 (2) 의 최종 탈산이 이경우 단지 턴더쉬에 들어가기 위해서 이루어진다면 이와 같은 장치는 여기서 특히 유용하며, 따라서, 이 탈산으로 인해 생긴 개재물을 신속히 제거하는 것이 긴요하다. 더우기 이후에 상술하겠지만, 유도 (induction) 또는 플라즈마 토치를 이용해 용강을 재가열하는 장치를 턴디쉬 (11) 에 설치하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 특히 플랜트가 아직 그의 완전한 열적 평형에 도달하지 못한 경우에 처리시 용강이 격게 되는 많은 전달 작용이 가열면에서 비용이 많이 들기 때문이다. 그러므로, 용강 (2) 의 처리시 여러 단계에서 이 용강을 재가열할 수 있기 때문에, 용해장치 (40) 의 내화 라이닝의 수명을 단축시키게 되는 너무 높은 온도에서 용강이 용해장치로부터 출탕되는 것을 피할 수 있다. 또한 이러한 재가열은, 알루미늄이 거친 탈탄 반응기 (53) 안으로 분사되는 산소와의 연소를 통해서도 이루어진다. 유용하게도 야금학적 리셉타클 (43, 44, 57) 에는 덮개와, 그리고 용강이 대기와 접촉하는 것을 막기 위해 불활성 가스를 상기 덮개 (도시되지 않음) 밑으로 분사시키는 수단이 설치되어 있다.

탄소 함량이 5 ppm 인 강을 제조하기 위한 절차를 일예로 제시하면 다음과 같다:

- 매 30 분마다 출탕하는 300 톤 용량의 전로 (40) 에서 (즉, 10 t/min 의 평균 생산속도) 400∼800 ppm 의 탄소 함량을 갖는 강을 용융시켜, 용강 (2) 을 래들 (43) 에 출탕한다;

- 10 t/min 의 유량으로 용강 (2) 을 탈산과 탈황 처리가 이루어지는 제 1 리셉타클 (44) 의 제 1 격실 (46) 안으로 연속적으로 전달한다;

- 제 1 리셉타클 (44) 의 제 2 격실 (47) 로 부터, 상기 탈산 및 탈황된 용강 (2) 을 10 t/min 의 유량으로 거친 탈탄 반응기 (53) 안으로 흡입하고, 이 반응기 (53) 에서 용강 (2) 에 존재하는 모든 알루미늄과 탄소의 일부를 산화시킨다; 상기 반응기 (53) 의 특성은 다음과 같다; 용기 용량은 용강 15 톤이고 용강 (2) 이 주재하는 시간은 평균적으로 90 초이며; 압력은 50 torr; 상승 딥튜브 (52) 또는 용기 (54) 안으로 분사되는 아르곤의 유량은 60∼65 ℓ/sec; 이와 같은 조건 하에서, 탈탄 반응기 (53) 를 떠나는 용강 (2) 은 약 80 ppm 의 탄소와 160 ppm 의 용해된 산소를 함유하게 되며, 이어서 중간 리셉타클 (57) 로 전달된다;

- 상기 중간 리셉타클 (57) 로 부터 용강 (2) 을 10 t/min 의 유량으로 고탈탄 반응기 (5) 안으로 흡입한다; 이 반응기 (5) 의 특성은 다음과 같다; 길이 9 m; 폭 1 m; 용강 (2) 의 평균 깊이 " e" 는 40∼45 cm; 작업 압력은 50 torr 이하; 셀의 갯수는 상승 딥튜브 (8) 가 첨지되어 있는 제 1 셀 (29) 을 포함해서 9 개; 마지막 셀은 용강을 배출하도록 되어 있고, 탈산 원소 (알루미늄, 규소등) 와 다른 합금 원소가 첨가되는 경우에는 상기 마지막 셀은 탈탄에 관여하지 않는다; 제 1 셀 (29) 의 길이는 1.8 m 이고 나머지 셀의 길이는 0.9 m; 각 셀에서 아르곤의 유량은 약 15 ℓ/sec; 각 셀에서 용강의 평균 주재시간은 15 초이며, 단, 제 1 셀 (29) 에서의 주재시간은 30 초이고 결과적으로 상기 반응기에서 전 주재시간은 150 초가 된다; 제 1 셀에서의 탄소 함량은 30 ppm; 제 8, 9 셀에서의 탄소 함량은 5 ppm 이다;

- 탈탄 및 탈산된 용강 (2) 을 턴디쉬 (11) 안으로 유입시킨다;

- 철야금학적 제품 (15) 을 생산하기 위해 용강 (2) 을 주형 (13) 안으로 주입한다.

동일한 생산속도를 갖는 종래의 RH 와 비교를 해보면, 본 발명에 따른 반응기 (5) 및 대략적인 탈탄을 수행하는 반응기 (53) 에서 용강 (2) 의 주재시간을 모두 합한다면, 본 실시예에서는 용강의 일부가 진공에 노출되어 탈탄될 수 있는 시간이 8 배가 될 수 있다.

질소 함량이 용해 장치 (40) 를 떠날 때 너무 높지 않고 다음 단계 (특히 한 리셉타클에서 다른 리셉타클로의 용강의 이동과 혼합) 에서 질소가 흡수되지 않는다면, 극저 탄소량은 물론 종종 매우 적은 질소량 (30 ppm 이하) 도 얻어진다. 질소량을 최대한 낮추고자 하는 경우에는, 상기 작업 조건은 최적이 되기에는 부족하다. 그 이유는, 고탈탄 용강이 많은 양의 용해 산소를 함유하기 때문에 마지막 셀에서 탈질소가 매우 적게 이루어지기 때문이다. 그러므로 탈탄에 의해 생긴 CO 의 스위핑 (sweeping) 은, 용해된 산소의 탈질소에 대한 부작용을 보상할 수 있기에는 너무 작게 된다.

그러므로, 탈탄을 가속시키고 또 바라는 탄소 함량을 종래 보다 더 빨리 얻기 위해, 고탈탄 반응기 (5) 의 제 1 셀안으로 유입되는 아르곤의 유량을 증가시키는 것 및/또는 이 아르곤을 수소로 대체하는 것이 가능하다. 다음에, 탈산용 알루미늄은 마지막 셀에 첨가되는 것이 아니라 다른 상류에 첨가된다. 따라서, 다량의 가스 (아르곤 또는 수소)를 마지막 셀에 있는 탈산된 용강안으로 불어넣음으로써 이 마지막 셀은 탈질소의 기능을 할 수도 있다.

더우기, 전술한 바와 같이, 상기 반응기 (5) 를 고탈탄 반응기로서가 아닌, 탄소를 사용해 용강을 진공 탈산시키는 반응기로서도 사용할 수 있다. 이의 장점은, 최소량의 알루미늄이 용강의 최종 탈산에 필요하기 때문에 산소가 매우 적은 최종 용강을 얻을 수 있다는 거이다. 이를 위해 상기 공정에서, 거친 탈탄 반응기 (53) 로 얻은 (예컨데) 80 ppm 의 탄소 함량이 허용 가능하다. 본 발명에 따른 반응기 (5) 에서 아르곤의 다양한 주입은 메탄 CH₄과 같은 액체 또는 기체 탄화수소의 주입으로 대체되는데, 이러한 탄화수소는 탄소와 수소로 분해된다. 탄소는 용강 (2) 에 용해되어 있는 산소와 결합하여 CO 를 생성하는데, 이 가스의 생성은 수소로 인해 빨라진다. 또한 욕내의 탄소량이 탈산이 진행됨에 따라 일정하게 유지될 수 있도록, 각 셀에서 분사된 탄화수소의 양을 조절할 수 있다. 따라서, 최초 80 ppm 의 탄소량을 유지시키면서 약 10 ppm 의 용해된 산소를 얻을 수 있다.

결국, 극저 탄소량 (5 ppm) 과 극저 용해 산소량 (10 ppm) 을 동시에 얻을 수 있다. 이를 위해서는, 반응기내의 압력을 10 torr 이하로 저하시켜, 주어진 탄소량과 열역학적 평형을 이루는 산소량을 줄일 필요가 있다.

전술한 생산 라인에 대한 변형으로서, 상기 일차 용해장치 (40) 와 래들 (43) 을 연속적으로 작동되는 하나의 일차 용해장치로 대체할 수 있다. 이 일차 용해장치는 플랜트에서의 용강의 유량과 실질적으로 같은 유량으로 용강을 제 1 리셉타클 (44) 안으로 직접 전달하게 된다.

물론, 본 발명은 이상에서 설명한 실시예에만 국한되는 것이 아니고, 본 발명에 따른 야금학적 반응기의 구성과, 그리고 이 반응기를 사용한 용강 생산 방법에 대한 변형을 시도할 수 있다. 본 발명의 핵심적인 요지는, 반응기의 구성을 지배하는 일반적인 원리, 즉 반응기내에서 용탕의 흐름이 이상적인 플러그 흐름에 최대한 가깝게 유지되어야 한다는 것이다. 예컨데, 본 발명에 따른 반응기를 단계적으로 설치하여 사용할 수도 있다. 마찬 가지로, 특별히 적은 탄소량을 갖는 것이 아니고 개재물이 많이 제거되어 있고 용해된 가스가 적은 것이 요구되는 강을 생산하는데, 전술한 반응기를 아무런 문제도 없이 사용할 수 있다. 마지막으로, 본 발명은 강이외에 다른 금속을 생산하는데도 적용될 수 있다.

Claims (22)

1. 용융금속의 성분을 조정하는 방법에 있어서,

   상기 용융금속은 초기 리셉타클로 부터 이 리셉타클 보다 압력이 낮은 반응기 안으로 흡입되고, 용융급속은 완전혼합 영역이 되는 다수의 셀로 분할된 상기 반응기내를 플러그 흐름에 가까은 상태로 흐르면서 야금학적 처리를 받으며, 용융금속이 상기 반응기를 통해 전달된 후, 이 반응기 보다 압력이 높은 마무리 리셉타클 안으로 배출되는 것을 특징으로 하는 용융금속 성분 조정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 초기 리셉타클에는 용융금속이 연속적으로 공급되며, 또한 이 용융금속은 상기 마무리 리셉타클로 부터 연속적으로 유출되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 마무리 리셉타클이 연속주조 턴디쉬인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융금속은 강이며, 상기 야금학적 처리에 탈탄이 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융금속은 강이며, 상기야금학적 처리에 탈질소가 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융금속은 강이며, 상기 야금학적 처리에는 탄소를 사용하는 진공 탈산이 포함되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 강과 같은 용융금속 (2) 의 성분을 조정하는 플랜트에 있어서,

   상기 용융금속을 수용하는 초기 리셉타클 (4) 과 반응기 (5) 및 마무리 리셉타클 (11) 을 포함하며, 상기 반응기 (5) 는 용기 (6), 상승 딥튜브 (8), 하강 딥튜브 (10), 그리고 상기 딥튜브 (8, 10) 와 용기 (6) 를 통해 초기 리셉타클 (4) 과 마무리 리셉타클 (11) 사이에서 용융금속을 연속적으로 흐르게 해주는 수단을 포함하고, 상기 용기내의 압력을 초기 리셉타클 (4) 과 마무리 리셉타클 (11) 내의 압력보다 낮게 유지시킬 수 있는 수단 (7) 이 이 용기에 제공되어 있으며, 상기 상승 딥튜브의 한 단부는 초기 리셉타클 (4) 에 있는 용융금속 (2) 안에 침지되어 있고 타단부는 용기 (6) 의 바닥 (18) 에 연결되어 있으며, 상기 하강 딥튜브의 한 단부는 리셉타클 (11) 에 있는 용융금속 (2) 안에 첨지되어 있고 타단부는 상기 용기의 바닥 (18) 에 연결되어 있으며, 그리고 용융금속이 상기 딥튜브 (8, 10) 사이에서 그의 전 유동에 걸쳐 플러그 흐름에 가까운 상테로 흐르도록 상기 용기 (6) 가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용융금속 성분 조정 플랜트.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 용기 (6) 는 직사각형 단면을 가지며, 상기 딥튜브 (8, 10) 사이의 거리와 용기 (6) 의 폭과의 비가 6 이상인 것을 특징으로 하는 플랜트.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 용기 (6) 가, 용융금속 (2) 을 교반시키고 용기 (6) 를 각기 완전혼합 영역이 되는 다수의 셀 (29∼34) 로 분할시키는 수단을 다수 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 교반 수단은 유체를 용융금속 안으로 분사시키는 수단 (19∼23) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 교반 수단들중 적어도 일부가 상기 유체로서 아르곤을 사용하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 교반 수단들중 적어도 일부가 상기 유체로서 수소를 사용하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 교반 수단들중 적어도 일부가 상기 유체로서 탄화수소를 사용하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
14. 제 9 항 내지 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 교반 수단이, 가동 전자기장을 상기 용융금속 (2) 에 가하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
15. 제 9 항 내지 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 셀(29∼34) 은 댐 (24∼28) 으로 분리되어 있고, 이들 댐이 그것에 의해 분리된 상기 셀들간에 용융금속의 전달을 가능케 해주는 것을 특징으로 하는 플랜트.
16. 제 7 항 내지 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 초기 리셉타클 (4) 과 마무리 리셉타클 (11) 사이에서 용융금속이 연속적으로 흐르게 해주는 상기 수단이, 상승 딥튜브 (8) 안에 있는 용용금속 (2) 에 가스를 주입시키기 위한 수단 (9) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
17. 제 7 항 내지 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융금속 (2) 을 초기 리셉타클 (4) 예 연속적으로 공급하기 위한 수단 (1) 과, 상기 마무리 리셉타클 (11) 로 부터 용융금속 (2) 을 연속적으로 유출시키기 위한 수단 (12) 을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 마무리 리셉타클 (11) 이 연속주조 턴디쉬인 것을 특징으로 하는 플랜트.
19. 용융금속의 성분을 조정하는 플랜트에 있어서,

    상기 용용금속 (2) 을 일차로 용해시키기 위한 장치 (40);

    상기 일차 용해장치 (40) 로 부터, 탈산제를 용융금속 (2) 에 주입시키는 수단 및 혼합 수단 (51) 이 제공된 제 1 리셉타클 (44) 안으로 상기 용융금속 (2) 을 연속적으로 공급하기 위한 수단 (43);

    응용금속 (2) 을 대략 탈탄시키는 반응기로서, 압력을 저하시키는 수단(58), 상기 제 1 리셉타클 (44) 안에 있는 용융금속 (2) 에 침지되어 있는 제 1 딥튜브 (52) 와, 중간 리셉타클 (57) 안에 침지되어 있는 제 2 딥튜브 (56) 와, 그리고 산소를 용융금속에 불어넣기 위한 수단 (59) 이 제공된 용기 (54) 를 포함하는 반응기 (53);

    상기 제 1 리셉타클 (44) 과 중간 리셉타클 (57) 사이에서 용융금속 (2) 을 연속적으로 흐르게 해주는 수단;

    상기 중간 리셉타클 (57) 이 상기 초기 리셉타클 (4) 이 되는, 제 8 항 내지 14 항들중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 용융금속성분 조정 플랜트를 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 일차 용해장치 (40) 자체가, 용융금속 (2) 을 제 1 리셉타클 (44) 안으로 연속적으로 공급하기 위한 수단 (43) 을 이루는 것을 특징으로 하는 플랜트.
21. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 리셉타클 (44) 은 이것을 서로 연통되어 있는 두개의 격실 (46, 47) 로 분리하는 격벽 (48) 을 포함하며, 상기 격실 (46) 은 용융금속 (2) 을 제 1 리셉타클 (44) 에 공급하는 상기 수단 (43) 으로 부터 나오는 용융금속 및 탈산제를 받으며, 그리고 대략적인 탈탄을 수행하는 상기 반응기 (53) 의 제 1 딥튜브 (52) 가 다른 격실 (47) 안에 침지되는 것을 특징으로 하는 플랜트.
22. 제 19 항에 있어서, 상기 제 1 리셉타클 (44) 과 중간 리셉타클 (57) 사이에서 용융금속 (2) 의 연속 흐름을 가능케 해주는 상기 수단이, 상기 제 1 딥튜브 (52) 안에 있는 용융금속에 가스를 불어넣기 위한 수단 (55) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트.