KR101828719B1 - Predicting method of nitrogen concentration in the molten steel after denitridification treatment - Google Patents

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안효종
박근호
장철호
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현대제철 주식회사
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Abstract

According to an aspect of the present invention, a method for predicting nitrogen concentration in molten steel after denitrogenation treatment comprises the steps of: determining a denitrogen reaction rate equation in molten steel; deriving an apparent speed constant of the reaction rate equation as a relational expression of a nitrogen activity coefficient and sulfur concentration in the molten steel; and deriving a proportional constant and an intercept value of the relational expression on the basis of denitrogenation operation data.

Description

탈질소 처리 후 용강 내 질소 함량 예측 방법{PREDICTING METHOD OF NITROGEN CONCENTRATION IN THE MOLTEN STEEL AFTER DENITRIDIFICATION TREATMENT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of predicting nitrogen content in a molten steel after nitrogen removal,

본 발명은 질소 농도 예측 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 탈질소 처리 후에 용강 내에 잔존하는 질소 함량을 예측하는 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a method for predicting nitrogen concentration, and more particularly, to a method for predicting the nitrogen content remaining in molten steel after denitrification.

일반적으로, 강의 생산공정은 제강-압연-정정 공정을 이용하고 있다. 특히, 특수강의 경우, 제강공정을 세분화하면, 전기로 공정-래들 공정-탈가스 공정-래들 처리 공정-연주공정으로 구분된다. 구체적인 예로서, 먼저, 전기로 공정에서 고철을 용융한 후, 래들 공정에서 승온작업 및 탈황, 탈산작업이 이루어진다. 그 후 탈가스 공정을 통해 탈가스(산소, 질소, 수소) 작업이 이루어진다. 이후에, 래들 처리 공정 시에, 칼슘, 황 등의 원소에 대한 추가 함량 제어가 선택적으로 이루어질 수 있다. 이후에, 연주공정을 통해 반제품이 생산된다.Generally, the steel production process uses a steel-rolling-correction process. Particularly, in the case of special steel, if the steelmaking process is subdivided into electric furnace process - ladle process - degassing process - ladle process process - performance process. As a specific example, first, after scrap iron is melted in an electric furnace process, a temperature raising operation, a desulfurization, and a deoxidizing operation are performed in a ladle process. Thereafter, degassing (oxygen, nitrogen, hydrogen) is performed through a degassing process. Thereafter, in the ladle processing step, additional content control for elements such as calcium, sulfur, and the like can be selectively performed. Thereafter, semi-finished products are produced through the performance process.

본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개공보 제10-2015-0014030호(전기로 제강을 이용한 강 제조 방법)이 있다. As a background technique related to the present invention, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0014030 (steel making method using electric furnace steel making) is available.

본 발명은 탈가스 공정인 탈질소 처리 공정 진행 후에 용강 내 잔존하는 질소의 함량을 예측하는 방법을 제시한다. The present invention provides a method for predicting the residual nitrogen content in the molten steel after the denitrification process, which is a degassing process.

본 발명의 일 측면에 따르는 탈질소 처리 후 용강 내 질소 농도 예측 방법은, 용강 내의 질소가 가스 상태로 배출되는 반응에 대한 하기의 반응 속도식을, 겉보기 속도 상수 (k')를 포함하여 결정하는 단계; 상기 반응 속도식의 상기 겉보기 속도 상수 k'를, 질소의 활동도 계수(fN) 및 상기 용강 중 황(S)의 농도에 관한, 하기의 겉보기 속도 상수 관계식으로 도출하는 단계; 상기 겉보기 속도 상수 관계식의 (fN)/[(k')(1/2)]와 상기 황(S)의 농도 사이의 비례상수 Ks/[(W)(1/2)] 및 절편값 1/(W)(1/2)을 복수의 탈질소 조업 데이터에 근거하여 도출하는 단계를 포함한다.The method for predicting the nitrogen concentration in the molten steel after denitrification according to one aspect of the present invention is characterized in that the following reaction rate equation for the reaction in which nitrogen in the molten steel is discharged into the gaseous state is determined including the apparent rate constant k 'step; Deriving the apparent rate constant k 'of the reaction rate equation in terms of the activity coefficient of nitrogen (f N ) and the concentration of sulfur in the molten steel by the following apparent rate constant relation: Of the apparent rate constant relational expression (f N) / [(k ') (1/2)] and the proportion between the concentration of sulfur (S) constant Ks / [(W) (1/2 )] and intercept 1 / (W) (1/2) based on a plurality of denitrification data.

이때, 반응 속도식:At this time, the reaction rate equation:

Figure 112016127852714-pat00001
Figure 112016127852714-pat00001

[N] : 용강 내 질소의 함량(질량%), A: 상수, V: 용강 내 질소의 부피(m3), k' : 겉보기 속도 상수.[N]: Content of nitrogen in molten steel (mass%), A: constant, V: volume of nitrogen in molten steel (m 3 ), k ': apparent rate constant.

겉보기 속도 상수 관계식:Apparent rate constant relation:

Figure 112016127852714-pat00002
Figure 112016127852714-pat00002

여기서, here,

Figure 112016127852714-pat00003
Figure 112016127852714-pat00003

fN: 용강 내 질소의 활동도 계수, [S]: 용강 내 황의 함량(질량%),f N : activity coefficient of nitrogen in molten steel, [S]: content of sulfur in molten steel (% by mass),

ρ: 용강의 밀도 (kg/m3), k: 반응 상수, KN : 질소의 흡착 평형 상수.ρ: density of molten steel (kg / m 3 ), k: reaction constant, K N Adsorption equilibrium constant of nitrogen.

일 실시 예에 있어서, 상기 용강 내에 포함되는 합금 원소의 함량을 조사하는 단계; 상기 합금 원소의 상호작용계수를 조사하고, 상기 상호작용계수 및 상기 함량에 근거하여, 상기 질소의 활동도 계수(fN)를 도출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method includes: checking the content of the alloy element contained in the molten steel; Determining an interaction coefficient of said alloy element, and deriving an activity coefficient (f N ) of said nitrogen based on said interaction coefficient and said content.

다른 실시 예에 있어서, 상기 도출된 질소의 활동도 계수를 이용하여, 상기 황의 농도에 따르는 상기 겉보기 속도 상수(k')를 산출하는 단계; 상기 겉보기 속도 상수(k')를 상기 반응 속도식에 대입하여, 용강 내 탈질소 속도를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.In another embodiment, calculating the apparent rate constant (k ') according to the concentration of sulfur using the derived activity coefficient of nitrogen; And calculating the denitration rate in the molten steel by substituting the apparent rate constant (k ') into the reaction rate equation.

다른 실시 예에 있어서, 상술한 반응은 용강의 탈가스 공정 과정에서 진행되는 반응에 근거할 수 있다.In another embodiment, the reaction described above may be based on a reaction that proceeds during the degassing process of the molten steel.

본 발명에 따르면, 용강 내 탈질소 반응식의 겉보기 속도 상수 k'를, 질소의 활동도 계수(fN) 및 상기 용강 중 황(S)의 농도의 관계식으로 도출하고, 조업 데이터를 이용하여, 상기 관계식의 계수를 결정할 수 있다.According to the present invention, the apparent rate constant k 'of the denitrification equation in the molten steel is derived by a relational expression of the activity coefficient (f N ) of nitrogen and the concentration of sulfur (S) in the molten steel, The coefficient of the relational expression can be determined.

상기 관계식을 상기 탈질소 반응식에 대입함으로써, 탈질소 처리 후의 용강 내 질소 함량을 용이하게 구할 수 있다.The nitrogen content in the molten steel after the denitrification can be easily obtained by substituting the above relational expression into the denitrifying reaction formula.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 탈질소 처리 후 용강 내 질소 농도를 예측 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 용강 내에서 탈질소 반응이 일어나는 과정을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 용강 내 황의 함량에 따르는 (fN)/[(k')(1/2)]의 변화를 측정한 그래프이다.1 is a flowchart schematically showing a method of predicting a nitrogen concentration in a molten steel after denitrification according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view schematically showing a process in which a denitrification reaction takes place in molten steel.
3 is a graph showing a change in (f N ) / [(k ') (1/2) ] according to the content of sulfur in the molten steel according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 탈질소 처리 후 용강 내 질소 농도 예측 방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a method for predicting the nitrogen concentration in the molten steel after denitrification according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The terms used below are appropriately selected terms in consideration of functions in the present invention, and definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

특수강 중 질소 첨가강 생산 시에, 탈가스 공정 후 질소 성분 제어가 중요하다. 만일 탈가스 공정 후 질소 성분이 목표치보다 높을 경우, 탈가스 공정을 재진행해야 하고, 질소 성분이 목표치보다 낮을 경우 후속공정인 상기 래들 처리 공정에서 질소 가스 버블링 또는 MnN 재질과 같은 와이어를 투입하여, 질소 함량을 증가시켜야 한다. 하지만, 통상적으로, 전기로 공정-래들 공정-탈가스 공정-래들 처리 공정-연주공정로 이어지는 연속 공정에서, 래들 공정에서 최후로 용강의 온도를 제어할 수 있다. 따라서, 탈가스 공정 후의 질소 함량이 목표치를 벗어나는 경우, 래들 공정으로 회송되게 된다. 따라서, 적어도 래들 공정 중에는, 용강 내 함량에 따라, 탈가스 공정의 탈질소 처리 이후의 용강 내 질소 함량을 예측할 수 있어야 한다.It is important to control the nitrogen content after the degassing process in the production of nitrogen added steels in special steels. If the nitrogen component after the degassing process is higher than the target value, the degassing process should be resumed. If the nitrogen component is lower than the target value, a wire such as nitrogen gas bubbling or MnN material is introduced in the subsequent ladle processing step , The nitrogen content should be increased. However, in a continuous process leading to a furnace process, a ladle process, a degassing process, a ladle process, and a performance process, the temperature of the molten steel can be finally controlled in the ladle process. Therefore, if the nitrogen content after the degassing process deviates from the target value, it is returned to the ladle process. Therefore, at least during the ladle process, it is necessary to predict the nitrogen content in the molten steel after the denitrification process of the degassing process, depending on the content in the molten steel.

본 발명의 일 실시 예에서는, 탈질소 처리 공정에 영향을 주는 요소로서, 첫째, 용강 내 황의 함량 및 둘째, 용강 내에서 질소와 친화력이 높은 합금 원소의 함량을 설정한다. 상기 용강 내 황의 함량이 높을수록, 상기 황은 용강과 공기 사이의 계면 사이트의 점유율을 높일 수 있다. 그 결과, 용강 내 질소가 가스 형태로 용강으로부터 배출되는 것을 방해할 수 있다. 또한, 상기 용강 내의 합금 원소 중 질소와의 친화력이 높은 원소의 함량이 용강 내에서 높을수록, 탈질소 반응을 방해하여 용강으로부터의 질소가 배출되는 속도를 느리게 할 수 있다. In one embodiment of the present invention, as the factors affecting the denitrification process, first, the content of sulfur in the molten steel and secondly, the content of the alloying element having a high affinity with nitrogen in the molten steel is set. The higher the content of sulfur in the molten steel, the higher the occupancy rate of the interfacial site between the molten steel and the air. As a result, it is possible to prevent nitrogen in the molten steel from being discharged from the molten steel in the form of gas. Further, the higher the content of the element having high affinity for nitrogen among the alloying elements in the molten steel is, the lower the rate at which the nitrogen from the molten steel is discharged due to the deterioration of the denitrification reaction.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 탈질소 처리 후 용강 내 질소 농도를 예측 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 도 2는 용강 내에서 탈질소 반응이 일어나는 과정을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 본 과정은 제강 공정 중 용강의 탈가스 공정 과정에서 진행될 수 있다.1 is a flowchart schematically showing a method of predicting a nitrogen concentration in a molten steel after denitrification according to an embodiment of the present invention. 2 is a schematic view schematically showing a process in which a denitrification reaction takes place in molten steel. This process can be carried out during the degassing process of molten steel during the steelmaking process.

도 1을 참조하면, S110 단계에서, 용강 내 탈질소 반응 속도식을 결정한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 용강(10)과 공기(20)의 계면(30)에서 일어나는 반응들은 다음과 같이 설명할 수 있다. 제1단계로서, 용강(10)과 공기(20)의 계면(30)에 질소(110)가 흡착, 제2단계로서, 상기 흡착된 계면(30)에서 질소(110)가 이동, 제3단계로서, 상기 흡착된 질소(110)가 서로 반응하여 상기 계면(30)에서 질소 분자를 생성, 제4단계로서, 상기 질소 분자가 계면(30)을 따라 이동, 제5단계로서, 상기 계면(30)에 흡착된 질소 분자가 상기 계면을 이탈하여, 질소 가스(210)의 상태로 배출될 수 있다.Referring to FIG. 1, in step S110, the denitrification rate equation in the molten steel is determined. 2, the reactions occurring at the interface 30 between the molten steel 10 and the air 20 can be described as follows. As a first step, nitrogen 110 is adsorbed to the interface 30 between the molten steel 10 and the air 20. As the second step, the nitrogen 110 moves from the adsorbed interface 30, Wherein the adsorbed nitrogen (110) reacts with each other to produce nitrogen molecules at the interface (30); as a fourth step, the nitrogen molecules move along the interface (30) The nitrogen molecules adsorbed by the nitrogen gas 210 may be released from the interface and discharged as nitrogen gas 210.

본 실시예에서는 아래의 두 가지 가정하에서, 상기 탈질소 반응 속도식을 결정한다. 첫번째 가정은 용강(10) 내의 질소(110)와 황(120)은 계면(30)에서 동일한 흡착 자리를 공유하고, 이러한 반응은 충분히 빨라 평형 상태를 이룰 수 있다. In this embodiment, the denitrification rate equation is determined under the following two assumptions. The first assumption is that the nitrogen 110 and sulfur 120 in the molten steel 10 share the same adsorption site at the interface 30 and this reaction is fast enough to achieve equilibrium.

먼저, 상기 첫번째 가정에 의해 다음의 관계식 (1) 및 (2) 가 설정될 수 있다.First, the following relational expressions (1) and (2) may be set by the first hypothesis.

관계식 (1):Relational expression (1):

Figure 112016127852714-pat00004
Figure 112016127852714-pat00004

이때, KN은 질소의 흡착 평형 상수이며, θS은 황의 표면 흡착률, θN은 질소의 표면 흡착률이며, aN은 질소의 활동도를 의미함.In this case, K N is the adsorption equilibrium constant of nitrogen, θ S is the surface adsorption rate of sulfur, θ N is the surface adsorption rate of nitrogen, and a N is the activity of nitrogen.

관계식 (2):Relation (2):

Figure 112016127852714-pat00005
Figure 112016127852714-pat00005

이때, KS은 황의 흡착 평형 상수이며, θS은 황의 표면 흡착률, θN은 질소의 표면 흡착률이며, aS 는 황의 활동도를 의미함.Where K S is the adsorption equilibrium constant of sulfur, θ S is the surface adsorption rate of sulfur, θ N is the surface adsorption rate of nitrogen, and a S Means activity of sulfur.

이어서, 관계식 (1) 및 (2)를 결합하여, 관계식 3을 도출할 수 있다.Then, by combining the relational expressions (1) and (2), the relational expression (3) can be derived.

관계식 (3):Relation (3):

Figure 112016127852714-pat00006
Figure 112016127852714-pat00006

다음으로, 둘째 가정으로, 계면(30)에 흡착된 질소(110)는 화학 반응에 의해 질소 분자를 생성하고, 생성된 질소 분자는 곧바로 질소 기체(210)의 형태로 계면(30)으로부터 배출된다. 즉, 상술한 제2단계 내지 제5단계가 충분히 빠른 속도로 진행된다는 가정하에 다음 관계식 (4)를 설정할 수 있다.Next, on the second assumption, the nitrogen 110 adsorbed to the interface 30 generates nitrogen molecules by chemical reaction, and the generated nitrogen molecules are immediately discharged from the interface 30 in the form of nitrogen gas 210 . That is, the following relation (4) can be set on the assumption that the second to fifth steps proceed at a sufficiently high speed.

관계식 (4):Relational expression (4):

Figure 112016127852714-pat00007
Figure 112016127852714-pat00007

여기서, N*는 계면에 흡착된 질소이며, N2는 가스 상태로 배출되는 질소 분자이다.Where N * is the nitrogen adsorbed at the interface and N 2 is the nitrogen molecule exiting in the gaseous state.

상기 관계식 (4)에서, 역반향의 반응을 무시하면, 다음과 같은 반응 속도식을 관계식(5)로 설정할 수 있다.In the above relational expression (4), if the reaction of the reverse echo is ignored, the following reaction rate equation can be set to the relational expression (5).

관계식 (5):Relation (5):

Figure 112016127852714-pat00008
Figure 112016127852714-pat00008

여기서, nN은 질소의 몰수, A는 비례상수, k는 반응 상수이다.Here, n N is the number of moles of nitrogen, A is a proportional constant, and k is a reaction constant.

관계식 (3)을 관계식 (5)에 대입하여, 관계식 (6)을 도출한다.Relational expression (3) is substituted into relational expression (5) to derive relational expression (6).

관계식 (6):Relation (6):

Figure 112016127852714-pat00009
Figure 112016127852714-pat00009

관계식 (6)의 질소의 몰수를 관계식 (7)을 사용하여, 질소의 함량[질량%]으로 변환하면 관계식 (8)을 도출할 수 있다.(8) can be derived by converting the molar number of nitrogen in the relational expression (6) into the nitrogen content [mass%] using the relational expression (7).

관계식 (7):Relation (7):

Figure 112016127852714-pat00010
Figure 112016127852714-pat00010

여기서, V는 용강내 질소의 부피(m3), ρ는 용강의 밀도 (kg/m3), [N]: 용강 내 질소의 함량(질량%)임.Where V is the volume (m 3 ) of nitrogen in the molten steel, ρ is the density of the molten steel in kg / m 3 , and [N] is the content of nitrogen in the molten steel (mass%).

관계식 (8): Relational expression (8):

Figure 112016127852714-pat00011
Figure 112016127852714-pat00011

관계식 (8)에서, 겉보기 속도 상수 k'를 정의하여, 관계식 (9)로 나타낼 수 있다.In the relation (8), the apparent rate constant k 'can be defined and expressed by the relational expression (9).

관계식 (9):Relational expression (9):

Figure 112016127852714-pat00012
Figure 112016127852714-pat00012

통상, 질소의 활동도(aN) 및 흡착 평형 상수(KN)의 곱은 1 보다 매우 작으므로, 무시할 수 있다.Generally, the product of the activity (a N ) of nitrogen and the adsorption equilibrium constant (K N ) is much smaller than 1 and can be ignored.

관계식 (9)로부터, 겉보기 속도 상수 k' 식이 도출되며, 이를 관계식 (10)으로 나타낸다.From the relation (9), the apparent rate constant k 'is derived, which is expressed by the relational expression (10).

관계식 (10):Relation (10):

Figure 112016127852714-pat00013
Figure 112016127852714-pat00013

한편, 도 1을 다시 참조하면, S120 단계에서, 상기 반응 속도식(관계식 (8))의 상기 겉보기 속도 상수 k'를 질소 활동도 계수(fN) 및 황(S)의 농도 관계식으로 도출한다. Referring again to FIG. 1, in step S120, the apparent rate constant k 'of the reaction rate equation (relational expression (8)) is derived as a concentration relational expression of the nitrogen activity coefficient f N and sulfur S .

관계식 (10)을 다음의 관계식 (11)과 같이 정리할 수 있다. 한편, 황의 활동도 aS는 황의 농도(질량%)와 실질적으로 동일하다고 가정할 수 있다.Relational expression (10) can be summarized as the following relational expression (11). On the other hand, the sulfur activity of a S may be assumed to be substantially the same as the sulfur concentration (% by weight).

관계식 (11):Relation (11):

Figure 112016127852714-pat00014
Figure 112016127852714-pat00014

이때, W는 다음과 같이 정리된다.At this time, W is summarized as follows.

Figure 112016127852714-pat00015
Figure 112016127852714-pat00015

도 1의 S130 단계에서, 탈질소 조업 데이터에 근거하여, 관계식 (11)의 비례상수 및 절편값을 도출한다.In step S130 of FIG. 1, the proportional constant and the slice value of the relational expression (11) are derived based on the denitrification data.

구체적인 실시예에서, 관계식 (11)의 (fN)/[(k')(1/2)]와 상기 황(S)의 농도 사이의 비례상수 Ks/[(W)(1/2)] 및 절편값 1/(W)(1/2)을 복수의 탈질소 조업 데이터에 근거하여 도출한다. In a particular embodiment, the relational expression (11) (f N) / [(k ') (1/2)] and proportional constant Ks / [(W) (1/2 )] between the concentration of the sulfur (S) And the slice value 1 / (W) (1/2) are derived based on a plurality of denitrification data.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 용강 내 황의 함량에 따르는 (fN)/[(k')(1/2)]의 변화를 측정한 그래프이다. 상기 측정값은 100개의 래들에 대한 탈가스 공정을 통해 확보되었다. 3 is a graph showing a change in (f N ) / [(k ') (1/2) ] according to the content of sulfur in the molten steel according to an embodiment of the present invention. The measured values were obtained through a degassing process for 100 ladles.

회귀 분석을 통해, 비례상수 Ks/[(W)(1/2)] 는 15.53로 계측되었으며, 절편값 1/(W)(1/2) 는 0.4444로 계측되었다. 이로부터, 상수 Ks는 약 34.946, 상수 W는 5.064로 도출되었다.Through regression analysis, the proportionality constant Ks / [(W) (1/2) ] was measured as 15.53, and the slice value 1 / (W) (1/2) as 0.4444. From this, the constant Ks was derived to be about 34.946 and the constant W to be 5.064.

도출된 상수 Ks 및 W를 관계식 (11)에 대입하여, 겉보기 속도 상수 k'를 관계식 (12)로 도출할 수 있다.The derived constants Ks and W can be substituted into the relational expression (11) to derive the apparent rate constant k 'into the relational expression (12).

관계식 (12):Relation (12):

Figure 112016127852714-pat00016
Figure 112016127852714-pat00016

도출된 겉보기 속도 상수 k'는 질소 활동도 계수(fN) 및 용강 내 황의 함량(질량%)의 함수로 표현될 수 있다.The resulting apparent rate constant k 'can be expressed as a function of the nitrogen activity coefficient (f N ) and the content of sulfur in the molten steel (mass%).

일 실시 예로서, 상기 질소 활동도 계수(fN)는 상기 용강 내에 포함되는 합금 원소의 함량을 조사함으로써 구할 수 있다. 일 실시예로서, 용강이 표 1에 나타나는 합금 원소를 구비하고, 각 합금 원소 별로 질소에 대한 상호 작용 계수를 표1의 값과 같이 구비한다면, 질소 활동도 계수(fN)는 관계식 (13)과 같이 구할 수 있다.In one embodiment, the nitrogen activity coefficient (f N ) can be obtained by examining the content of the alloy element contained in the molten steel. In one embodiment, if the molten steel has the alloying elements shown in Table 1 and the interaction coefficients for nitrogen for each alloying element are provided as shown in Table 1, the nitrogen activity coefficient f N can be calculated from the relationship (13) Can be obtained as follows.

합금원소Alloying element CC SiSi MnMn PP SS CrCr TiTi AlAl 상호작용계수Interaction coefficient 0.1300.130 0.0480.048 -0.02-0.02 0.0590.059 0.0070.007 -0.046-0.046 -0.60-0.60 0.0100.010

관계식 (13):Relation (13):

Figure 112016127852714-pat00017
Figure 112016127852714-pat00017

이때, 상기[C], [Si], [Mn], [P], [S], [Cr], [Ti], 및 [Al]은 각각 C, Si, Mn, P, S, Cr, Ti, 및 Al의 함량이며, 중량% 단위를 가짐.In this case, [C], [Si], [Mn], [P], [S], [Cr], [Ti] , And Al, and has a weight% unit.

관계식 (13)으로 도출되는 질소 활동도 계수(fN)을 관계식 (12)에 대입함으로써, 용강 내 황의 농도에 대한 겉보기 속도 상수 k'를 구할 수 있다.The apparent rate constant k 'for the concentration of sulfur in the molten steel can be obtained by substituting the nitrogen activity coefficient (f N ) derived from the relation (13) into the relation (12).

한편, 상기 구한 겉보기 속도 상수 k'값을 관계식 (8)에 대입하고, 관계식 (8)의 미분 방정식을 풀어서, 탈질소 처리 후의 용강 내 질소 함량을 구할 수 있다.Meanwhile, the nitrogen content in the molten steel after denitrification can be obtained by substituting the obtained apparent rate constant k 'into the relational expression (8) and solving the differential equation of the relational expression (8).

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용강 내 탈질소 반응식의 겉보기 속도 상수 k'를, 질소의 활동도 계수(fN) 및 상기 용강 중 황(S)의 농도의 관계식 (11)으로 도출하고, 조업 데이터를 이용하여, 상기 관계식(11)의 계수를 결정할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the apparent rate constant k 'of the denitrification equation in the molten steel is expressed by a relational expression (11) of the nitrogen activity coefficient f N and the concentration of sulfur in the molten steel ), And the coefficient of the relational expression (11) can be determined using the operation data.

상기 관계식 (11)을 상기 탈질소 반응식 (8)에 대입함으로써, 탈질소 처리 후의 용강 내 질소 함량을 용이하게 구할 수 있다.By substituting the relational expression (11) into the denitrification equation (8), the nitrogen content in the molten steel after the denitrification can be easily obtained.

이상에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 개시된 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It can be understood that

10: 용강, 20: 공기, 30: 계면,
110: 질소, 120: 황, 210: 질소 가스. 10: molten steel, 20: air, 30: interface,
110: nitrogen, 120: sulfur, 210: nitrogen gas.

Claims (4)

(a) 용강 내의 질소가 가스 상태로 배출되는 반응에 대한 하기의 반응 속도식을, 겉보기 속도 상수 (k')를 포함하여 결정하는 단계;
(b) 상기 반응 속도식의 상기 겉보기 속도 상수 k'를, 질소의 활동도 계수(fN) 및 상기 용강 중 황(S)의 농도에 관한, 하기의 겉보기 속도 상수 관계식으로 도출하는 단계;
(c) 상기 겉보기 속도 상수 관계식의 (fN)/[(k')(1/2)]와 상기 황(S)의 농도 사이의 비례상수 Ks/[(W)(1/2)] 및 절편값 1/(W)(1/2)을 복수의 탈질소 조업 데이터에 근거하여 도출하는 단계를 포함하고,
(a) 단계는 용강의 탈가스 공정 과정에서 진행되는 반응에 근거하는
탈질소 처리 후 용강 내 질소 농도 예측 방법.
반응 속도식:
Figure 112017113555181-pat00018

[N] : 용강 내 질소의 함량(질량%), A: 상수, V: 용강 내 질소의 부피(m3), k' : 겉보기 속도 상수.
겉보기 속도 상수 관계식:
Figure 112017113555181-pat00019

여기서,
Figure 112017113555181-pat00020

fN: 용강 내 질소의 활동도 계수, [S]: 용강 내 황의 함량(질량%),
ρ: 용강의 밀도 (kg/m3), k: 반응 상수, KN : 질소의 흡착 평형 상수.(a) determining the following reaction rate equation for a reaction in which nitrogen in the molten steel is discharged in a gaseous state, including an apparent rate constant (k ');
(b) deriving the apparent rate constant k 'of the reaction rate equation in terms of the activity coefficient of nitrogen (f N ) and the concentration of sulfur in the molten steel by the following apparent rate constant relation:
(c) (f N) / [(k ') (1/2)] and proportional constant Ks / between the concentration of the sulfur (S) [(W) ( 1/2)] of the apparent rate constant and the relation And deriving a slice value 1 / (W) (1/2) based on a plurality of denitrification data,
(a) is based on the progress of the degassing process of molten steel
Method for predicting nitrogen concentration in molten steel after denitrification.
Reaction rate formula:
Figure 112017113555181-pat00018

[N]: Content of nitrogen in molten steel (mass%), A: constant, V: volume of nitrogen in molten steel (m 3 ), k ': apparent rate constant.
Apparent rate constant relation:
Figure 112017113555181-pat00019

here,
Figure 112017113555181-pat00020

f N : activity coefficient of nitrogen in molten steel, [S]: content of sulfur in molten steel (% by mass),
ρ is the density of the molten steel (kg / m 3 ), k is the reaction constant, and K N is the adsorption equilibrium constant for nitrogen. 제1 항에 있어서,
(d) 상기 용강 내에 포함되는 합금 원소의 함량을 조사하는 단계;
(e) 상기 합금 원소의 상호작용계수를 조사하고, 상기 상호작용계수 및 상기 함량에 근거하여, 상기 질소의 활동도 계수(fN)를 도출하는 단계를 더 포함하는
탈질소 처리 후 용강 내 질소 농도 예측 방법.
The method according to claim 1,
(d) examining the content of the alloy element contained in the molten steel;
(e) examining the interaction coefficient of the alloy element, and deriving the activity coefficient (f N ) of the nitrogen based on the interaction coefficient and the content
Method for predicting nitrogen concentration in molten steel after denitrification.
제2 항에 있어서,
(f) 상기 도출된 질소의 활동도 계수를 이용하여, 상기 황의 농도에 따르는 상기 겉보기 속도 상수(k')를 산출하는 단계; 및
(g) 상기 겉보기 속도 상수(k')를 상기 반응 속도식에 대입하여, 용강 내 탈질소 속도를 계산하는 단계를 더 포함하는
탈질소 처리 후 용강 내 질소 농도 예측 방법.
3. The method of claim 2,
(f) calculating the apparent rate constant (k ') according to the concentration of sulfur using the derived activity coefficient of nitrogen; And
(g) substituting the apparent rate constant (k ') into the reaction rate equation to calculate the denitration rate in the molten steel
Method for predicting nitrogen concentration in molten steel after denitrification.
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