KR100554750B1 - 극저탄소강의 정련방법 및 그에 사용되는 랜스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극저탄소강을 제조하기 위한 공정에 있어서, 전로 또는 전기로에서 1차로 조정련된 용강을 레이들에 출강할 때 또는 출강을 완료한 뒤에 고체상의 슬래그 제조용 물질을 투입하는 경우 투입한 물질의 슬래그화를 촉진하면서 투입한 물질과 용강과의 반응은 적극적으로 억제하여 슬래그와 용강과의 반응으로 인한 단점을 극복하고 투입된 슬래그 형성 물질의 효율을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 극저탄소강의 정련방법에 있어서, 3개 이상의 가스 취입구가 형성되어 레이들의 외측 끝단으로부터 상기 레이들의 중심을 향해 레이들 직경의 1/4 ~ 1/8의 거리만큼 이격된 지점에 위치하며, 상기 가스 취입구 중 하나는 레이들 단면의 원 중심 방향을 향하고 다른 2 개는 레이들 바깥 방향을 향하되, 중심 방향의 취입구 1 개와 바깥 방향의 취입구 2 개의 단면적이 서로 같고 바깥 방향의 취입구는 상호 45 ~ 90 도를 이루도록 형성되는 랜스를 이용하여, 용강톤당 0.03~0.2 Nm3/hr의 가스를 취입하여 용강과 슬래그를 교반하도록 구성된다.
극저탄소강, 정련방법, 랜스, 용강, 슬래그

Description

극저탄소강의 정련방법 및 그에 사용되는 랜스{METHOD FOR REFINING EXTRA LOW CARBON STEEL AND LANCE USED THEREIN}
도 1은 3개의 랜스를 사용할 때의 랜스 배치도이다.
도 2는 본 발명에 의한 랜스의 가스취입구 형성 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 종래의 가스취입구
110: 종래의 버블링 랜스
200: 본 발명에 의한 버블링 랜스
210: 본 발명에 의한 중심측 가스 취입구
220: 본 발명에 의한 바깥측 가스 취입구
본 발명은 전로 또는 전기로에 의한 1차정련 - 레이들 슬래그 1차 조제 - 진공 정련 - 레이들 슬래그 2차 조제 - 주조 공정을 통하여 청정도가 높은 극저탄소강을 제조하기 위한 공정에 있어서, 전로 또는 전기로에서 1차로 조정련된 용강을 레이들에 출강할 때 또는 출강을 완료한 뒤에 생석회, 슬래그 개질재, 알루미늄 등 고체상의 슬래그 제조용 물질을 투입하는 경우 투입한 물질의 슬래그화를 촉진하면서 투입한 물질과 용강과의 반응은 적극적으로 억제하여 슬래그와 용강과의 반응으로 인한 단점을 극복하고 투입된 슬래그 형성 물질의 효율을 향상시키는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 극저탄소강은 재질이 연하고 가공성이 양호하기 때문에 냉연 박강판용 강재로서 널리 이용되고 있는데, 자동차 외판과 같이 제품의 표면부에 사용되는 경우가 많아 표면 성상이 우수해야 하는 것이 일반적이다. 탄소강의 가공성은 강중 탄소(C) 농도에 크게 영향을 받는다. 탄소 농도가 낮을수록 제품의 이방성(r-value) 지수가 증가되고 품질이 향상되기 때문에 될수 있는 한 낮은 수준으로 제어하고자 하는데 극저탄소강에서는 탄소 농도가 150 ppm 이하이며 대부분의 경우에는 40 ppm 이하로 제조되고 있다. 제철, 제강 공정에서 탄소([C])의 제거과정을 보면 아래 반응식 (1)과 같이 강중 산소([O])와 반응하여, 일산화 탄소(CO) 가스 상태로 제거된다.
[C]+[O]-> CO(gas) -------------------------- (1)
이 반응에서 보면 탄소는 산소 농도가 높을수록 낮아진다. 그런데, 강중 산소 농도는 접촉하고 있는 슬래그중 산화철(FeO) 농도가 증가함에 따라 증가되지만 일정 온도에 대해서는 포화 상태가 존재하게 되는데 통상의 제강 온도인 1600-1680 ℃ 정도에서는 0.2 - 0.3 중량 % 정도로 알려져 있다. 이점을 고려하여 반응식 (1) 의 특성을 고찰해 볼 때, 전로 또는 전기로 등 1차 정련로에서는 탄소 농도를 150 ppm 이하로 유지하기는 이론적으로 불가능한 것으로 알려져 있다. 따라서, 150 ppm 이하의 탄소 농도를 유지하는 극저 탄소강을 제조하는 경우에는 1차정련로로부터 레이들로 출탕된 용강에 대하여 감압 정련을 실시하는 공정을 반드시 거쳐야만 된다. 감압 공정에서는 용강을 대기압 이하의 감압상태에 노출시키게 되는데 이 때 발생하는 CO 가스의 분압도 따라서 낮아지기 때문에 (1)식에서 예상할 수 있는 바와 같이 동일 산소([O]) 농도하에서도 강중 탄소 농도가 낮아지게 된다.
공업적으로 사용되고 감압장치로는 RH, DH, VD, VOD, VTD 등 각종 진공정련장치가 있다. 그중 가장 대표적인 장치는 RH 이다. RH에서는 용강을 일단 탈탄하여 탄소 농도를 원하는 수준(예를 들어 40 ppm 이하)로 만든 후 잔류하는 산소를 제거하는 탈산 공정으로 이어진다. 이것은 반응식 (1)에서 이해할 수 있듯이 탈탄 반응에 용해산소가 반드시 필요하기 때문이다. 그러나 여기서 한가지 명심할 것은 감압 조건이라고 하더라도 강중 산소 농도가 높을수록 탄소 농도가 낮아지며 어느 한계 이하의 탄소 농도 확보를 위해서는 일정치 이상의 산소 농도가 필요하다는 점이다.
한편, 극저탄소강은 자동차 외판과 같이 제품의 표면부에 사용되는 경우가 많아 표면 성상이 우수해야 하는 것이 일반적이다. 그런데, 주조된 알루미늄 킬드 극저탄소강은 강중 개재물의 양이 많은 경우, 응고 후 강괴 또는 주편 표층부에 비금속 개재물이 다량 존재하여 표면 성상을 나쁘게 한다. 이 경우 스카핑 등의 별도 작업을 통하여 표층부를 제거해야 되기 때문에 실수율이 크게 감소되는 요인이 된다. 뿐만 아니라, 연속 주조 작업에 있어서도 강중 개재물은 내화물제 노즐의 내벽에 부착, 성장되어 노즐 내면을 축소시키므로 주조가 더이상 곤란하게 되는 문제를 초래하게 된다. 따라서, 주조 이전 단계에서 강중 비금속 개재물의 양을 가급적 적은 수준까지 저감하는 것이 중요하다.
용강중 비금속 개재물의 양을 효과적으로 저감하기 위한 노력은 매우 오래전부터 철강 생산업체의 중대 과제 중의 하나로 되어 왔는데 알루미늄 킬드강에 대해서는 산화물계 비금속 개재물의 흡수능력이 큰 슬래그로써 용강을 처리하는 방식이 효과적인 것으로 알려져 있다. 비금속 개재물의 흡수능력이 큰 슬래그에 대해서는 많은 보고와 특허 등이 발표되어 있는데, 어느 경우를 보더라도 환원성 분위기의 유지가 가능하도록 산화도가 낮아야하는 것으로 알려져 있다. 그런데 슬래그의 산화도는 산화철(FeO, Fe2O3 등), 산화망간(MnO 등)과 같은 저급 산화물의 양이 많을수록 높아지므로 산화물계 개재물의 저감을 위해서는 용강과 접촉하고 있는 슬래그 중에 포함되어 있는 이들 저급 산화물의 농도를 감소시켜야만 한다. 이와 같은 목적으로 가장 널리 사용되고 있는 방법은 알루미늄 등을 함유하고 있는 슬래그 탈산제를 투입하여 저급산화물을 저감시키기는 방법으로써 현재 여러 특허가 출원 또는 등록되어 있다(예: 대한민국특허 등록 번호 56122호, 60757호 및 출원번호 1992년 제 10826호, 일본 특허 소 59-70710 등). 상기 특허들을 보면 용강중 비금속 개재물을 줄이고 청정도를 향상시킬 목적으로, 금속 알루미늄을 함유하고 있는 물질을 투입하여 레이들 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 1.5-3 중량 % 이하가 되도록 조절하고 있다. 이 때 투입한 물질이 슬래그와 빠르게 반응되도록 하기 위하여, 레이들 바 닥부에 삽입된 내화물제 다공질 플러그(Porus plug) 또는 용강 저부에 침지된 랜스를 통하여 아르곤이나 질소가스를 용강중에 취입하여 용강과 슬래그를 교반하는 소위 "버블링(Bubbling)"을 실시하게 된다. 이때 가스의 취입속도는 용강톤당 0.1 ~ 0.6 Nm3/hr 정도이다.
그러나, 이러한 방법에는 다음과 같은 문제가 있다. 첫째는, 슬래그 중 T.Fe+MnO가 지나치게 낮으면, 슬래그가 강중 산소와의 반응이 활발하여 (1)식에서 보인 탈탄 반응에 참여하는 강중 산소([O]) 농도를 낮추게 되어 그 결과 감압처리시 탈탄 효율이 떨어지며 일정 농도이하의 탄소 수준을 달성하기가 곤란해지기 때문에 상기 방법은 탄소 농도 150 ppm 이하의 극저탄소강 제조를 위한 방법으로는 곤란하다.
둘째는, 버블링시 용강이 지나치게 교반되기 때문에 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 낮추기 위해 투입된 물질이 용강중 산소와 반응하여 위에서 설명한 문제를 일으키거나 투입된 알루미늄의 효율을 떨어뜨린다.
셋째는 버블링작업에서는 용강중에 투입된 가스가 용강 상부에 있는 슬래그층을 통과할 때, 슬래그 및 슬래그 조제재를 혼합하도록 희망하고 있지만 슬래그는 용강과 물리적 성질이 대단히 상이하기 때문에 비록 가스가 슬래그층을 통과하더라도 기대했던 것만큼 빠르게 슬래그 조제재를 섞어주지를 못한다. 슬래그 조제에 소요되는 시간은 투입되는 가스유량에 따라 달라지는데 0.6 Nm3/hr의 유량으로도 10-15분 정도의 시간이 필요하다.
이상과 같은 문제점을 해결하기 위한 버블링 방법에 대하여 본 발명자의 기출원된 발명(출원번호:2000-65509:극저탄소강의 정련방법)은 다음과 같은 내용을 포함하고 있다. 상기 발명에서는 극저탄소강 정련을 위하여 전로 또는 전기로에서 출강하기 전, 출강중, 출강후 또는 2차정련 공정에 도착한 시점에서 생석회, 알루미늄 등 조제재와 탈산제를 투입하여, 전로 또는 전기로에서 출강시에 혼입되는 노내 슬래그와 출강 작업에 생긴 반응물 및 투입된 부원료를 혼합하여 레이들 슬래그를 형성시키는 방법으로서, 용강욕에 침지된 랜스를 통하여 아르곤 및 질소가스를 취입하되, 가스 취입용 랜스 선단의 위치는 용강 전체 깊이의 0.17 비율 이하, 가스 유량은 용강 톤당 0.03~0.2 Nm3/hr로 조절하면서 레이들 슬래그를 형성시키는 것을 특징으로 하고 있다.
이때 가스취입용 상취랜스로는 수직 또는 수평으로 뚫린 가스취입구를 갖는 것으로 1개 ~ 3개가 사용되며, 3개의 랜스를 사용할 때에는 수평단면상에서 볼 때, 3개의 랜스가 레이들 직경의 1/4위치에서 서로 120도의 각도를 이루고 있도록 설치하는 것이 좋다고 하였다. 이 방법으로써 용강의 감압 처리시 탈탄 효율을 떨어뜨리지 않으면서 슬래그 중 T.Fe+MnO 농도를 낮추기 위해 투입된 알루미늄의 효율을 증가시킬 수 있다는 것을 확인하였다.
종래 발명에서는 제 1도에 나타낸 바와 같이 수평 방향으로 서로 마주보도록 설치된 가스 취입구(100) 2 개의 단면적이 서로 같아서 랜스(110)의 위치를 레이들 직경(D)의 1/4이 되는 지점으로 결정하였다. 그 이유는 랜스의 위치가 이보다 중심 방향으로 치우치면 바깥 부분에 있는 슬래그의 교반이 상대적으로 약해지고, 반대 로 랜스의 위치가 외부쪽으로 치우치면, 내부 슬래그의 교반이 약해지는 것은 물론 분출된 가스에 의해 내화물 벽이 침식을 당하여 수명이 줄어들기 때문이다. 그러나, 랜스의 위치를 레이들 직경의 1/4이 되는 지점으로 하더라도 이보다 바깥 부분의 면적이 안쪽보다 넓어서 상대적으로 교반이 불충분하게 되는 결점은 피할 수 없는 문제가 있는 것이다.
따라서 상기와 같은 종래의 기술을 바탕으로 여러가지 노즐 형태에 대하여 다각도로 검토한 결과 3 개 랜스를 사용하는 경우에 있어서 상기 발명의 문제점을 해결하고 좀더 우수한 효과를 얻을 수 있는 본 발명을 제안하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 랜스에 설치된 가스 취입구에 대하여 레이들 단면의 원 중심 방향과 그 반대 방향의 단면적을 서로 다르게 설계하는 것을 특징으로 하여, 즉 원중심 방향을 향한 가스 취입구의 단면적보다 그 반대 방향의 가스취입구의 단면적을 작게하여 바깥 방향 취입구를 통과하는 가스의 양을 작게하여, 내화물의 침식을 줄이면서 랜스의 위치를 레이들 바깥(벽)쪽으로 이동시킴으로써 치우치도록 하면, 바깥 부분에 있는 슬래그의 교반을 강화하고, 슬래그 중 T.Fe+MnO 농도를 낮추기 위해 투입된 알루미늄의 효율을 더욱 증가시킬 수 있는 방법 및 그에 사용되는 랜스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 극저탄소강 정련을 위하여 전로 또는 전기로에서 출강하기 전, 출강 중, 출강 후 또는 2차정련 공정에 도착한 시점에서 생석회, 알루미늄 등 조제재와 탈산제를 투입하여, 전로 또는 전기로에서 출강시에 혼입되는 노내 슬래그와 출강 작업에 생긴 반응물 및 투입된 부원료를 혼합하여 레이들 슬래그를 형성시키기 위하여 용강욕에 침지된 3개의 랜스를 통하여 아르곤 및 질소가스를 취입하는 방법으로서,
3개 이상의 가스 취입구가 형성되어 레이들의 외측 끝단으로부터 상기 레이들의 중심을 향해 레이들 직경의 1/4 ~ 1/8의 거리만큼 이격된 지점에 위치하며, 상기 가스 취입구 중 하나는 레이들 단면의 원 중심 방향을 향하고 다른 2 개는 레이들 바깥 방향을 향하되, 중심 방향의 취입구 1 개와 바깥 방향의 취입구 2 개의 단면적이 서로 같고 바깥 방향의 취입구는 상호 45 ~ 90 도를 이루도록 형성되는 랜스를 이용하여,
가스 유량이 용강 톤당 0.03~0.2 Nm3/hr이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이들 슬래그 형성 방법 및 그 랜스에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 랜스를 사용하는 경우에도 기타 조건은 종래 본 발명자에 의해서 제공된 방법(출원번호:2000-65509:극저탄소강의 정련방법)과 동일하다. 즉, 가스 취입용 랜스 선단의 수직 방향 위치는 용강 전체 깊이의 0.17 비율 이하, 가스 유량은 용강 톤당 0.03~0.2 Nm3/hr로 조절한다. 한편, 본 발명을 사용하여 극저탄소강을 정련하는 경우 레이들 슬래그 조성 제어 목표로는 진공처리장치에서 감압 탈 탄 하기전에는 T.Fe+MnO의 함량(이하에서는 FM값 이라고 칭함)을 6-24 중량 %, 산화칼슘/산화 알루미늄의 중량 %의 비( 즉 (%CaO)/(%Al2O3)의 값으로 이하에서는 CA비라고 칭함)이 1.2 - 2.9 가 되도록 조절하는 것으로 하며, 탈탄 완료 다음 이어진 탈산 후에는 FM 값을 1.5-18 중량 %, CA비 1.1 - 2.5 가 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
위와 같은 방법으로써 용강의 감압 처리시 탈탄 효율을 떨어뜨리지 않으면서, 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 낮추기 위해 투입된 알루미늄의 효율을 증가시키고, 강중 비금속 개재물의 양을 줄여 청정도가 높은 제품을 생산할 수 있다.
먼저, 제강공정에서 가스 버블링 조작의 이용 현황을 살펴보고자 한다. 버블링은 강중에 취입된 기체의 팽창에너지 및 운동에너지를 이용하여 용강을 교반하는 방법이다. 취입된 기체가 팽창하는 이유는 기체가 부상할 때, 철정압이 감소하게 되므로 자연히 부피가 증가하는 것과 기체가 강중에 취입된 직후에 온도가 증가하기 때문이다. 또한, 용강에 취입된 기체는 질량과 속도를 갖고 있으므로 이 운동에너지 역시 용강을 교반하는데에 이용된다.
지금까지 버블링 조작에 대한 이론적, 실험실적 및 현장적 연구가 대단히 널리 이루어져 왔는데 이들을 종합하면 통상의 제강 작업에서는 취입된 기체가 부상할 때, 철정압의 감소로 인하여 팽창할 때 얻어지는 에너지가 전체의 80 % 이상을 차지하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 이 에너지를 효과적으로 이용하기 위하여 가스 취입구를 레이들 바닥 연와에 설치하거나, 상취랜스를 사용하는 경우 랜스 선 단 즉 가스가 나오는 선단을 가급적 레이들 바닥에 가깝게 두려고 하고 있다. 예를 들어 현재의 대량 생산용 레이들에서 용강의 깊이는 2,000~3,500 mm 인데 비하여 랜스 선단은 바닥으로부터 300~500 mm 내외로 유지하고 있다. 또한, 랜스에 설치된 가스 취입구는 바닥부를 향하고 있는 1개 또는 수형 방향으로 동일 크기를 갖는 2 개로 구성되어 있다. 그러나, 이러한 방법은 용강의 교반에는 대단히 효과적이지만 상대적으로 용강 상부에 존재하는 슬래그를 교반하는데에는 효과적이지 못하다.
그런데, 본 발명에서 제공하고자 하는 방법은 극저탄소강 제조 방법으로서 용강의 감압 처리시 탈탄 효율을 떨어뜨리지 않으면서, 슬래그중 (T.Fe+MnO) 농도를 낮추기 위해서는 슬래그와 반응시키기 위해 투입된 알루미늄이 용강과는 반응하지 않고 슬래그와만 반응하도록 유지해야한다. 투입된 알루미늄이 용강과 반응하게 되면 강중 산소가 낮아져서 (1)식에 의한 탈탄 반응 효율이 저하되며 상대적으로 슬래그중 FeO, MnO 를 낮추는데 사용되는 양은 줄어들기 때문이다. 즉, 본 발명에서는 종래 용강의 교반을 위하여 용강 깊숙히에서 버블링하고자 노력하던 방법을 역으로 이용하여 랜스 선단의 가스취입구를 용강 상부 슬래그와 가까운 곳, 즉, 가스 취입구 선단의 깊이(L)가 작은 곳에서 버블링하면 용강의 교반은 적고 슬래그 교반이 강하게 이루어질 수 있다는 점에 착안하였다. 이렇게 하면, 종래 방법에 비하여 용강의 회전 속도는 느리고 슬래그층의 요동이 크게되어 본 목적을 달성할 수 있다.
그러나, 이와 같은 버블링 방법에 의해서는 3개 랜스를 사용하는 경우에도 랜스보다 바깥부분의 슬래그 교반이 상대적으로 약한 문제점이 있다. 즉, 종래 발명에서는 랜스의 위치를 레이들의 외측 끝단으로부터 상기 레이들의 중심을 향해 레이들 직경의 1/4 거리만큼 이격된 지점으로 결정하여 내화물 침식을 줄이고자 하였는데 이로 인하여 바깥 부분에 있는 슬래그의 교반이 상대적으로 약해지게 되었다. 본 발명에서는 이들 문제점을 해결하기 위하여 원 중심 방향을 향한 가스 취입구의 단면적(210)보다, 그 반대 방향의 가스취입구의 단면적(220)을 작게하여 바깥 방향 취입구를 통과하는 가스의 양을 작게하되 개수를 2개로 증가시켜 내화물에 침식을 줄이면서 랜스(200)의 위치를 레이들 바깥(벽) 쪽으로 이동시킴으로써 치우치면 바깥 부분에 있는 슬래그의 교반을 강화하고자 하였다. 이때, 레이들 바깥을 향하는 취입구들의 단면적 총합은 중심 방향의 취입구 단면적의 80 ~ 120 % 가 되도록 하고 바깥 방향 가스 취입구가 서로 45 ~ 90도를 이루도록 해야 한다.
이상과 같은 요인에 의해 본 발명에서 제공하는 방법은 종래의 버블링법보다, 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 낮추기 위해 투입된 알루미늄의 효율을 증가시키고, 용강의 감압 처리시 탈탄 효율을 떨어뜨리지 않으면서 강중 비금속 개재물의 양을 줄여 청정도가 높은 제품을 생산할 수 있다.
이하의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 실시예에서는 가스취입구의 단면적이 서로 다른 본 발명과 종래 발명의 차이에 대한 효과를 비교하였다.
실시예 1
본 실시예는 랜스의 위치에 대한 영향을 검토하였다. 슬래그 조제재 투입후 랜스를 통한 가스버블링시 조제재에 포함된 알루미늄이 용강중 산소([O]) 및 슬래그중 (T.Fe+MnO)와 반응하는 정도에 영향을 미치는 요인으로는 랜스 선단의 침지 깊이, 가스유량, 랜스의 개수 및 위치등 여러가지가 있다. 본 발명은 가스 취입구가 수평방향으로 설치된 랜스 3 개가 사용되는 경우, 각 랜스에 설치된 가스 취입구의 크기와 위치에 관하여 규정하고 있기 때문에 본 실시예에서는 랜스에 설치된 가스취입구의 영향에 대하여 기술하였다. 즉, 직경이 2 mm인 가스 취입구 2개가 수평으로 서로 반대 방향으로, 하나는 레이들 중심 방향으로 또 다른 하나는 이와 같은 선상에서 레이들 바깥으로 향하고 있는 경우를 종래 발명으로 하고, 레이들 중심 방향으로 향하고 있는 직경 2 mm인 가스 취입구 1 개와 직경이 1.4 mm인이면서 레이들 바깥 방향으로 향하고 있는 가스 취입구 2 개(각각의 가스 취입구 직경은 서로 같음) 등 총 3개의 가스 취입구를 갖는 랜스를 본 발명으로 하여 슬래그 조제재 투입후 랜스를 통한 가스 버블링시 조제재에 포함된 알루미늄이 용강중 산소([O]) 및 슬래그중 (T.Fe+MnO)와 반응하는 정도를 평가하였다. 이 때 레이들 바깥방향의 2 개의 랜스가 이루는 각도는 60도로 고정시켰고 동일한 가스 취입구를 갖는 랜스 3 개는 도 1에 보이는 바와 같이 용강 수평단면을 나타내는 레이들의 지름 1/4~1/8의 거리만큼 레이들의 외측 끝단으로부터 레이들의 중심을 향해 이격되어 위치되도록 변화시켰다. 모든 실험에서 취입가스 총유량은 16 l/hr, 가스취입구 침지깊이는 35 mm로 고정하였다.
실험 순서는 다음과 같다. 전로 또는 전기로에서 출탕된 용강 및 슬래그 조제재 투입을 모사하기 위하여 수평단면이 원형인 도가니가 설치되어 있는 고주파 대기유도 용해로를 이용하여 1600℃에서 실험을 실시하였다. 먼저 용강 80 kg을 용해한 뒤 강중 산소 농도가 800 ~ 1,500 ppm 이 되도록 알루미늄으로 용강을 탈산하고, 제철소에서 회수한 전로슬래그 2.5 kg을 투입하였다. 전로슬래그의 조성은 전로조업에 따라 다르지만 본 실시예에서 사용한 슬래그의 조성은 표 1과 같다.
전로슬래그가 완전히 용융된뒤 45 중량 % CaO, 15 중량 Al2O3, 40중량% Al과 같은 조성을 갖는 슬래그 조제재 1.5 kg을 넣고 다음에 설명하는 교반법에 따라 슬래그와 용강을 교반하였다. 이 때, 슬래그 조제재 중에 포함되어 있는 알루미늄은 버블링에 의해 슬래그중 (T.Fe+MnO), 강중 용해 산소([O]) 등과 반응하여 Al2O3를 형성하고 이에 따라 슬래그중 (T.Fe+MnO), 강중 용해 산소([O])가 줄어든다. 이때 동일 조건에서의 실험을 3회 실시하여 그 평균치를 결과로 사용하였다.
전로 슬래그 조성
성분 CaO SiO2 Al2O3 T.Fe MnO MgO 기타
중량% 38.1 9.6.6 2.54 18.56 4.32 8.67 -
전술한 바와 같이 슬래그 조제재 중에 포함되어 있는 알루미늄은 버블링에 의해 슬래그중 (T.Fe+MnO) 및 강중 용해 산소([O]) 농도를 감소시킨다. 슬래그 조제재와 함께 투입된 알루미늄이 슬래그중 (T.Fe+MnO) 또는 강중 용해 산소([O])와 반응하여 그들의 농도를 낮추는 반응 속도는 다음 (2)식과 같이 표시된다.
[C] = [C]o exp(-kt) 또는 ln([C]/[C]o)= -kt --------- (2)
여기서, [C]o는 초재제 투입 직후의 슬래그중 (T.Fe+MnO) 또는 강중 용해 산소([O])의 농도, t는 반응 시간, [C]는 시간 t에서의 슬래그중 (T.Fe+MnO) 또는 강중 용해 산소([O]), k는 반응 속도 정수이다. 반응 속도 정수 k가 클수록 그 반응이 빠르게 진행되는 것을 의미하고, 그만큼 처리시간이 단축된다. 우선, 레이들 바깥 방향을 향한 2 개의 가스 취입구가 서로 60도를 이루고 직경이 1.4 mm가 되어 가스 유량이 레이들 중심 방향의 가스 취입구(직경 2mm) 1개의 유량과 같도록 즉, 양 방향의 가스 취입구 단면적이 서로 같도록 조정한 랜스에 대하여, 각 랜스의 위치에 따라 강중 용해 산소([O])의 감소 속도 상수 및 처리후 슬래그중 (T.Fe+MnO) 농도를 표 2에 나타내었다. 표 2를 보면, 랜스의 위치가 레이들 바깥쪽으로 이동할수록 즉 그림 1에서 A가 작아질수록 슬래그중 (T.Fe+MnO)는 감소하고 강중 용해 산소([O]) 농도의 감소속도가 감소되는 것을 볼 수 있다. 즉, 랜스의 위치가 레이들 바깥쪽으로 이동할수록 조제재속의 알루미늄은 용강중 산소와 반응하는 것보다는 슬래그중 (T.Fe+MnO)와 반응하는 본래의 목적을 달성하는 기회가 증가된다. 그러나, 랜스의 위치가 레이들 직경의 1/8 미만의 거리만큼 레이들의 외측 끝단으로부터 이격되면 이러한 효과가 작아지는 것은 물론 분출된 가스가 내화물 벽과 접촉하여 내화물 수명을 떨어뜨리게 된다. 따라서 랜스의 위치는 레이들 직경의 1/4 ~ 1/8의 거리만큼 레이들의 외측 끝단으로부터 이격된 지점으로 제한하였다.
랜스 위치에 따른 강중 산소 감소 속도 및 처리후 (T.Fe+MnO) 농도
구분 랜스위치 (A) (T.Fe+MnO) 농도 wt% [O] 감소 속도 상수(/min) 비고
3 공랜스 D/4 2.6 0.18 본발명
D/6 1.9 0.20
D/8 1.8 0.21
2 공랜스 D/4 3.1 0.16 종래 발명
실시예 2
본 실시예에서는 레이들 바깥 방향으로 설치된 2 개의 가스 취입구 사이의 각도의 영향에 대하여 검토하였다. 즉, 직경 2 mm인 가스 취입구 1 개와 직경이 1.4 mm이면서 레이들 바깥 방향으로 향하고 있는 가스 취입구 2 개(각각의 가스 취입구 직경은 서로 같음)가 일정 각도를 갖도록 배치한 랜스 3개를 레이들 직경 1/6의 위치에 설치하여 버블링 시험을 하였다. 가스 취입구 사이의 각도외에 모든 실험은 실시예 1과 동일하였다. 제 3 표에는 두 가스취입구가 이루는 각도에 따라 강중 용해 산소([O])의 감소 속도 상수 및 처리후 슬래그중 (T.Fe+MnO) 농도를 나타내었다. 표 2를 보면, 각도가 45 ~ 90 도의 범위에서 슬래그중 (T.Fe+MnO)는 감소하고 강중 용해 산소([O]) 농도의 감소속도가 감소되는 것을 볼 수 있다. 뿐만 아니라 두 가스 취입구 사이의 각도가 너무 크면 가스가 취입구를 빠져나올 때, 레이들 중심방향과 바깥 방향으로 전달하는 힘의 차이가 커서 랜스의 흔들림이 크고 실제 사용시에는 랜스가 부러질 우려가 생긴다. 따라서, 가스 취입구 각도는 45 ~ 90 도로 제한하였다.
가스취입구 각도에 따른 강중 산소 감소 속도 및 처리후 (T.Fe+MnO) 농도
가스취입구각도 (T.Fe+MnO) 농도 wt% [O] 감소 속도 상수(/min) 비고
30 3.1 0.28 비교예
45 2.2 0.21 본발명
60 1.9 0.20 본발명
90 2.0 0.20 본발명
135 3.1 0.26 비교예
이상의 실시예를 보면, 레이들 중심 방향 및 바깥 방향의 가스 취입구가 같은 랜스에 비하여 가스 취입구의 단면적이 서로 다른 랜스가 슬래그중 T.Fe+MnO 농도를 낮추게 되므로 투입된 알루미늄의 효율이 증가되는 것을 알 수 있다. 물론 이때 강중 산소 농도가 줄어들지 않기 때문에 후속처리인 용강의 감압 처리시 (1)식으로 표현되는 탈탄 반응이 원활히 일어나고, 그 효율이 저하되지 않을 것이다.
본 발명의 실시예는 실험 용해로를 사용하였고 랜스의 가스취입구 침지깊이는 30 mm이내가 적정한 것으로 관찰되었다. 이와 같은 수치는 여러가지 현장 정보들을 바탕으로 살펴보면, 현장 조업의 경우 약 300 mm 정도에 해당하는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 랜스에 설치된 가스 취입구에 대하여 레이들 단면의 원 중심 방향과 그 반대 방향의 단면적을 서로 다르게 설계하는 것을 특징 으로 하여, 즉 원중심 방향을 향한 가스 취입구의 단면적보다 그 반대 방향의 가스취입구의 단면적을 작게하여 바깥 방향 취입구를 통과하는 가스 의 양을 작게하여 내화물에 침식을 줄이면서 랜스의 위치를 레이들 바깥(벽) 쪽으로 이동시킴으로써 치우치도록 하면서 바깥 부분에 있는 슬래그의 교반을 강화하고, 슬래그 중 T.Fe+MnO 농도를 낮추기 위해 투입된 알루미늄의 효율을 더욱 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 방법에 의하면 비금속 개재물 제거 등을 목적으로 투입하는 슬래그 조제재의 양을 절감하고 조제시간을 단축하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (4)

  1. 정련로에서 레이들로 출강한 용강에 가스 취입랜스를 침지하고, 버블링하여 레이들 슬래그를 형성한 다음, 감압 정련공정에서 탈탄과 탈산하는 극저탄소강의 정련방법에 있어서,
    3개 이상의 가스 취입구가 형성되어 레이들의 외측 끝단으로부터 상기 레이들의 중심을 향해 레이들 직경의 1/4 ~ 1/8의 거리만큼 이격된 지점에 위치하며, 상기 가스 취입구 중 하나는 레이들 단면의 원 중심 방향을 향하고 다른 2 개는 레이들 바깥 방향을 향하되 중심 방향의 취입구 1 개와 바깥 방향의 취입구 2 개의 단면적이 서로 같도록 형성되는 랜스를 이용하여,
    용강톤당 0.03~0.2 Nm3/hr의 가스를 취입함으로써 용강과 슬래그를 교반하는 것을 특징으로 하는 극저탄소강의 정련방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 랜스는,
    바깥 방향을 향하는 2개의 취입구가 상호 45 ~ 90 도를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 극저탄소강의 정련방법.
  3. 정련로에서 레이들로 출강한 용강에 침지되어, 버블링을 통해 레이들 슬래그를 형성한 다음, 감압 정련공정에서 탈탄과 탈산하는 극저탄소강의 정련에 사용되는 가스 취입랜스에 있어서,
    3개 이상의 가스 취입구가 형성되어 레이들의 외측 끝단으로부터 상기 레이들의 중심을 향해 레이들 직경의 1/4 ~ 1/8의 거리만큼 이격된 지점에 위치하며, 상기 가스 취입구 중 하나는 레이들 단면의 원 중심 방향을 향하고 다른 2 개는 레이들 바깥 방향을 향하되 중심 방향의 취입구 1 개와 바깥 방향의 취입구 2 개의 단면적이 서로 같도록 형성되어, 용강톤당 0.03~0.2 Nm3/hr의 가스를 취입하여 용강과 슬래그를 교반하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 극저탄소강의 정련을 위한 가스 취입랜스.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 랜스는,
    바깥 방향의 취입구가 상호 45 ~ 90 도를 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 극저탄소강의 정련을 위한 가스 취입랜스.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5188661A (en) * 1991-11-12 1993-02-23 Cook Donald R Dual port lance and method
US5788920A (en) * 1995-01-31 1998-08-04 Kawasaki Steel Corporation Oxygen blowing lance capable of being used in an electric furnace
JPH1180824A (ja) * 1997-09-10 1999-03-26 Kawasaki Steel Corp 転炉製錬方法および転炉製錬用ランス
JP2001011524A (ja) * 1999-07-01 2001-01-16 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶銑脱りん用上吹きランスおよび溶銑脱りん方法
JP2001152239A (ja) * 1999-11-24 2001-06-05 Kurosaki Harima Corp ガス吹き込み用ランスパイプ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5188661A (en) * 1991-11-12 1993-02-23 Cook Donald R Dual port lance and method
US5788920A (en) * 1995-01-31 1998-08-04 Kawasaki Steel Corporation Oxygen blowing lance capable of being used in an electric furnace
JPH1180824A (ja) * 1997-09-10 1999-03-26 Kawasaki Steel Corp 転炉製錬方法および転炉製錬用ランス
JP2001011524A (ja) * 1999-07-01 2001-01-16 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶銑脱りん用上吹きランスおよび溶銑脱りん方法
JP2001152239A (ja) * 1999-11-24 2001-06-05 Kurosaki Harima Corp ガス吹き込み用ランスパイプ

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