KR102581777B1 - method of manufacturing austenite stainless steel - Google Patents
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Abstract
오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법은 스크랩을 전기로에 장입하여 용해시키는 단계, 용해된 용강을 제1 노외 정련로에서 탈황하는 제1 정련 단계, 및 탈황된 용강을 제2 노외 정련로에서 정련하는 제2 정련 단계를 포함한다. 상기 제1 정련 단계에서 정련 완료시, 제1 노외 정련로 내의 슬래그의 염기도가 3.0 이상이 되도록 제어한다. 상기 제2 정련 단계에서 정련 완료시, 제2 노외 정련로 내의 슬래그의 염기도가 1.0 내지 2.2 가 되도록 제어한다. 상기 염기도는 슬래그 내의 [CaO]/[SiO2]를 나타낸다.The austenitic stainless steel manufacturing method includes the steps of charging scrap into an electric furnace and melting it, a first refining step of desulfurizing the molten molten steel in a first out-of-furnace refining furnace, and a second refining step of refining the desulfurized molten steel in a second out-of-furnace refining furnace. Includes a refining step. When refining is completed in the first refining step, the basicity of the slag in the first external refining furnace is controlled to be 3.0 or more. When refining is completed in the second refining step, the basicity of the slag in the second external refining furnace is controlled to be 1.0 to 2.2. The basicity represents [CaO]/[SiO2] in the slag.
Description
본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비금속 개재물이 저감된 고청정 스테인리스 제품에 사용되는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing austenitic stainless steel, and more specifically, to a method for manufacturing austenitic stainless steel used in highly clean stainless steel products with reduced non-metallic inclusions.
일반적으로 오스테나이트계 스테인리스강은 표면 품질이 매우 중요한데, 오스테나이트계 스테인리스강은 연성이 우수해서 쉽게 표면 결함이 일어나는 특성이 있으며, 통상의 조건으로는 결함식별이 용이하지 않을 정도로 극미세 결함의 관리가 필요한 고광택 제품이다. 이러한 오스테나이트계 스테인리스강의 표면 결함에 영향을 미치는 인자에는 여러가지가 있지만 그 중에서도 고융점 비금속 개재물의 조성(특히, Al2O3계 스피넬 개재물) 및 개수 등이 큰 문제가 되고 있다.In general, the surface quality of austenitic stainless steel is very important. Austenitic stainless steel has excellent ductility, so surface defects easily occur, and management of ultra-fine defects is difficult to identify defects under normal conditions. It is a high-gloss product that requires There are many factors that affect the surface defects of austenitic stainless steel, but among them, the composition and number of high-melting point non-metallic inclusions (especially Al2O3 spinel inclusions) are a major problem.
그러나, 비금속 개재물은 용강의 탈산 과정과 슬래그 혼입, 재산화 등에 의해서 필연적으로 발생되기 때문에 개재물의 조성을 저융점화하고, 개수를 최소화시키는 방법이 요구되고 있다. 이를 위해, VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) 혹은 LF (Ladle Furnace) 등의 2차 정련설비를 이용하여 제조하는데, 2차 정련 설비의 운용에 따라 그 결과물의 품질이 좌우되어, 적절한 공정 조건의 도출이 필요하다. However, since non-metallic inclusions are inevitably generated during the deoxidation process of molten steel, slag mixing, reoxidation, etc., a method of lowering the composition of the inclusions and minimizing their number is required. For this purpose, it is manufactured using secondary refining facilities such as VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) or LF (Ladle Furnace). The quality of the result depends on the operation of the secondary refining facility, so it is necessary to derive appropriate process conditions. do.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 비금속 개재물이 저감된 고청정 스테인리스 제품에 사용되는 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem of the present invention was conceived from this point, and the purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing austenitic stainless steel used in highly clean stainless steel products with reduced non-metallic inclusions.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법은 스크랩을 전기로에 장입하여 용해시키는 단계, 용해된 용강을 제1 노외 정련로에서 탈황하는 제1 정련 단계, 및 탈황된 용강을 제2 노외 정련로에서 정련하는 제2 정련 단계를 포함한다. 상기 제1 정련 단계에서 정련 완료시, 제1 노외 정련로 내의 슬래그의 염기도가 3.0 이상이 되도록 제어한다. 상기 제2 정련 단계에서 정련 완료시, 제2 노외 정련로 내의 슬래그의 염기도가 1.0 내지 2.2 가 되도록 제어한다. 상기 염기도는 슬래그 내의 [CaO]/[SiO2]를 나타낸다. A method for manufacturing austenitic stainless steel according to an embodiment for realizing the object of the present invention described above includes the steps of charging scrap into an electric furnace and melting it, a first refining step of desulfurizing the molten molten steel in a first external refining furnace, and a second refining step of refining the desulfurized molten steel in a second out-of-furnace refining furnace. When refining is completed in the first refining step, the basicity of the slag in the first external refining furnace is controlled to be 3.0 or more. When refining is completed in the second refining step, the basicity of the slag in the second external refining furnace is controlled to be 1.0 to 2.2. The basicity represents [CaO]/[SiO2] in the slag.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 정련 단계의 상기 제1 노외 정련로는 래들(LF)이고, 상기 래들에 생석회(CaO) 및 형석(CaF)을 투입하여 슬래그의 염기도를 제어할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first out-of-furnace refining furnace in the first refining step is a ladle (LF), and the basicity of the slag can be controlled by adding quicklime (CaO) and fluorite (CaF) to the ladle. there is.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 정련 단계에서, Fe-Si를 투입하여 용강내 Si 함량을 0.2 내지 0.25 wt% 로 제어할 수 있다. In one embodiment of the present invention, in the first refining step, Fe-Si is added to control the Si content in the molten steel to 0.2 to 0.25 wt%.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 래들 내 아르곤을 주입하여 용강을 교반하며, 상기 아르곤의 교반 강도는 2.0 내지 3.0 bar일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the molten steel is stirred by injecting argon into the ladle, and the stirring intensity of the argon may be 2.0 to 3.0 bar.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 정련 단계의 상기 제2 노외 정련로는 진공탈탄설비(VOD)이고, 상기 진공탈탄설비에 CaO 및 SiO2, Al2O3를 포함하는 플럭스(flux)를 투입하여 정련할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the second out-of-furnace refining furnace in the second refining step is a vacuum decarburization facility (VOD), and a flux containing CaO, SiO2, and Al2O3 is input into the vacuum decarburization facility. It can be refined.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플럭스는 40 내지 46 wt%의 CaO, 50 내지 54 중량%의 SiO2, 및 2중량% 이하의 Al2O3를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the flux may include 40 to 46 wt% of CaO, 50 to 54 wt% of SiO2, and 2 wt% or less of Al2O3.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 플럭스의 투입 비율은 용강 1t(톤)당 10 내지 20kg일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the flux input rate may be 10 to 20 kg per 1 ton (ton) of molten steel.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 오스테나이트계 스테인리스 제조 방법은 상기 제1 정련 단계 이후, 상기 제2 정련 단계 전에, 상기 제1 노외 정련로 내의 슬래그를 스키머를 이용하여 제거하는 슬래그 제거 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the method for manufacturing austenitic stainless steel includes a slag removal step of removing slag in the first out-of-furnace refining furnace using a skimmer after the first refining step and before the second refining step. More may be included.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 오스테나이트계 스테인리스 제조 방법은 상기 제2 정련 단계를 통해 정련된 용강을 연속 주조하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method of manufacturing austenitic stainless steel may further include continuously casting the molten steel refined through the second refining step.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제조된 오스테나이트계 스테인리스강은 탄소(C) 0.030 wt% 이하, 망간(Mn) 2.00 wt%이하, 황(S) 0,030 wt%이하를 포함하고, 개재물 크기의 최대치는 15um(마이크로미터) 이하이고, 10x10mm^2 당 5㎛이상 개재물이 100개 미만일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the manufactured austenitic stainless steel contains 0.030 wt% or less of carbon (C), 2.00 wt% or less of manganese (Mn), and 0,030 wt% or less of sulfur (S), and has an inclusion size of The maximum is 15um (micrometer) or less, and there may be less than 100 inclusions larger than 5㎛ per 10x10mm^2.
본 발명의 실시예들에 따르면, 스크랩을 용해시키는 단계, 제1 정련 단계 및 제2 정련단계의 적절한 조업환경을 제공할 수 있다. 이에 따라, 비금속 개재물이 저감된 고청정 스테인리스 제품에 사용되는 오스테나이트계 스테인리스강을 제조할 수 있다. According to embodiments of the present invention, it is possible to provide an appropriate operating environment for the step of dissolving scrap, the first refining step, and the second refining step. Accordingly, austenitic stainless steel used in highly clean stainless steel products with reduced non-metallic inclusions can be manufactured.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다. However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.
도 1은 종래 기술에 의한 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 생석회 투입량(kg)에 따른 래들 조업 말기의 황(S)함량을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 생석회, 형석 및 Fe-Si를 투입한 경우(변경)와 종래 조업 방법에 따라 조업한 경우(기존)의 래들 조업 말기의 황(S)의 함량을 비교한 도면이다.
도 5는 종래기술의 VD 조업 중 Si 투입량에 따른 조업 후의 Si 함량을 나타낸 도면이다.
도 6은 VD 공정 후 Si 함량과 VD 공정 중 Si 수율을 나타낸 도면이다.
도 7은 종래 조업 방법(기존)에서의 염기도와 본 발명의 실시예에 따른 조업 방법(변경)에서의 염기도를 비교한 도면이다.
도 8은 기존 공정과 개선 공정에서의 용강 내 개재물 조성을 비교한 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a method for manufacturing austenitic stainless steel according to the prior art.
Figure 2 is a flowchart showing a method for manufacturing austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the sulfur (S) content at the end of ladle operation according to the amount of quicklime (kg) input.
Figure 4 compares the content of sulfur (S) at the end of ladle operation when quicklime, fluorite, and Fe-Si were added according to an embodiment of the present invention (changed) and when operated according to the conventional operation method (existing). It is a drawing.
Figure 5 is a diagram showing the Si content after operation according to the Si input amount during VD operation of the prior art.
Figure 6 is a diagram showing Si content after the VD process and Si yield during the VD process.
Figure 7 is a diagram comparing the basicity in the conventional operating method (existing) and the basicity in the operating method (modified) according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram comparing the composition of inclusions in molten steel in the existing process and the improved process.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the present invention can be subject to various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
도 1은 종래 기술에 의한 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법을 나타낸 도면이다. Figure 1 is a diagram showing a method for manufacturing austenitic stainless steel according to the prior art.
도 1을 참조하면, 전기로(a), 래들(이하 LF)(b), 진공탈탄설비(Vacuum Oxygen Decarbonization; 이하 VOD), 연속주조 공정(d)을 순차적으로 거쳐 오스테나이트계 스테인리스강을 제조한다. 먼저 (a) 단계에서 스크랩을 전기로에서 용해하고, (b) 단계에서 LF에서 승온 작업을 실시한다. 이후 (c)단계에서 VOD에서 탈황, 탈탄 및 탈산 작업을 하여, (d) 연속 주조 공정을 통해 오스테나이트계 스테인리스강을 제조한다. 이때, VOD 공정에서 탈황을 실시함에 따라 VOD 내의 슬래그(Slag) 염기도를 증가시킬 수 밖에 없다. Referring to Figure 1, austenitic stainless steel is manufactured sequentially through an electric furnace (a), ladle (hereinafter referred to as LF) (b), vacuum oxygen decarbonization (VOD), and continuous casting process (d). do. First, in step (a), the scrap is melted in an electric furnace, and in step (b), the temperature is raised in LF. Then, in step (c), desulfurization, decarburization, and deoxidation are performed at VOD, and (d) austenitic stainless steel is manufactured through a continuous casting process. At this time, as desulfurization is performed in the VOD process, the basicity of slag in VOD cannot help but increase.
슬래그 염기도의 증가는 유해한 개재물인 Al2O3 개재물과 MgO-Al2O3(Spinel) 개재물 형성을 촉진시키며, 반대로 염기도가 낮을 경우 개재물 내 Al2O3와 MgO 함량이 낮아져 상대적으로 덜 유해한 개재물을 형성한다. 따라서 Si 탈산 스테인리스강 제조 시, 이러한 Slag 염기도의 적정 관리는 용강의 품질을 좌우하는 중요한 인자 중 하나이다.An increase in slag basicity promotes the formation of harmful inclusions, such as Al2O3 inclusions and MgO-Al2O3 (Spinel) inclusions. Conversely, when the basicity is low, the content of Al2O3 and MgO in the inclusions decreases, forming relatively less harmful inclusions. Therefore, when manufacturing Si deoxidized stainless steel, appropriate management of slag basicity is one of the important factors that determine the quality of molten steel.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법을 나타낸 순서도이다. Figure 2 is a flowchart showing a method for manufacturing austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법은 전기로에서 스크랩을 용해하는 단계(S100), 제1 정련 단계(S200), 슬래그 제거 단계(S300), 제2 정련 단계(S400) 및 연속 주조하는 단계(S500)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the austenitic stainless steel manufacturing method includes a step of dissolving scrap in an electric furnace (S100), a first refining step (S200), a slag removal step (S300), a second refining step (S400), and a continuous step. It may include a casting step (S500).
상기 전기로에서 스크랩을 용해하는 단계(S100)에서는 스크랩을 전기로(EAF; electric arc furnace)에 장입하여 용해시킬 수 있다. 스크랩의 용해를 위한 전기로 조업은 알려진 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. In the step of melting scrap in the electric furnace (S100), the scrap can be melted by charging it into an electric arc furnace (EAF). Various known methods can be used for electric furnace operation for melting scrap, and detailed descriptions thereof will be omitted.
상기 제1 정련 단계(S200)에서는, 용해된 용강을 제1 노외 정련로에서 탈황처리 할 수 있다. 상기 제1 노외 정련로는 래들(이하 LF)일 수 있다. In the first refining step (S200), the molten molten steel may be desulfurized in a first out-of-furnace refining furnace. The first out-of-furnace refining furnace may be a ladle (hereinafter referred to as LF).
일반적으로, 탈황 작업은 진공탈탄장비(VOD) 등의 장비에서 실시되었으나, 본 발명의 실시예에 따르면, 탈황 작업이 상기 래들에서 진행될 수 있다. 상기 제2 정련 단계(S400) 전에 상기 LF에서 용강 중의 황(S) 함량을 낮추기 위해, 생석회(CaO) 및 형석(CaF)을 투입하여 탈황 작업을 진행할 수 있다. Generally, the desulfurization work is performed in equipment such as a vacuum decarburization device (VOD), but according to an embodiment of the present invention, the desulfurization work can be performed in the ladle. In order to lower the sulfur (S) content in the molten steel in the LF before the second refining step (S400), desulfurization may be performed by adding quicklime (CaO) and fluorite (CaF).
상기 LF 내에서의 탈황의 원리는 아래와 같은 반응식들을 이용하여 예측할 수 있다.The principle of desulfurization in the LF can be predicted using the following reaction equations.
[식1][Equation 1]
[식2] [Equation 2]
[식3][Equation 3]
여기서, 은 식 1의 평형 상수이며 는 슬래그(Slag) 내 이온의 활동도, 는 슬래그 내 이온의 Henrian 활동도 계수이다. 그러나 열역학적인 한계 때문에 슬래그 내 이온의 활동도를 정확하게 측정할 수 없으므로, 슬래그 성분 중 가장 염기성을 띄는 산화물인 생석회(CaO)의 활동도를 의 활동도(염기도)로 가정하면 식 3 및 5를 이용하여 결합하여 다음의 식 6과 같이 정리할 수 있다.here, is the equilibrium constant in Equation 1, is in slag ion activity, within the slag It is the Henrian activity coefficient of the ion. However, due to thermodynamic limitations, the slag Since the activity of ions cannot be measured accurately, the activity of quicklime (CaO), the most basic oxide among slag components, must be measured. Assuming the activity (basicity) of , Equations 3 and 5 can be combined to form the following Equation 6.
[식4][Equation 4]
[식5] [Equation 5]
[식6][Equation 6]
따라서 생석회 양의 증가는 Sulfide Capacity( 의 증가를 야기하며, 즉 탈황을 촉진시킨다고 할 수 있다.Therefore, an increase in the amount of quicklime increases the Sulfide Capacity ( It can be said that it causes an increase in , that is, it promotes desulfurization.
도 3은 생석회 투입량(kg)에 따른 래들 조업 말기의 황(S)함량을 나타낸 것이다. Figure 3 shows the sulfur (S) content at the end of ladle operation according to the amount of quicklime (kg) input.
도 3을 참조하면, 생석회 투입량이 증가할수록 래들 조업 말기의 황(S) 함량(%)은 감소하는 것을 알 수 있다. 생석회를 투입하지 않을 경우 용강의 탈황율은 거의 증가하지 않거나, 오히려 복황(슬래그 내 황(S)이 용강으로 이동하는 현상)이 발생하는 것을 확인할 수 있다. Referring to Figure 3, it can be seen that as the amount of quicklime input increases, the sulfur (S) content (%) at the end of ladle operation decreases. If quicklime is not added, the desulfurization rate of molten steel does not increase at all, or rather, it can be seen that re-sulfurization (a phenomenon in which sulfur (S) in slag moves into molten steel) occurs.
따라서, 충분한 탈황율을 위해서는, 상기 제1 정련 단계에서 정련 완료시, 제1 노외 정련로 내의 슬래그의 염기도가 3.0 이상이 되도록 제어될 필요가 있다. Therefore, for a sufficient desulfurization rate, the basicity of the slag in the first external refining furnace needs to be controlled to be 3.0 or more when refining is completed in the first refining step.
이때, 생석회와 함께 형석(CaF)이 슬래그의 유동성을 확보하여 탈황 반응을 촉진하기 위해 투입된다. 형석의 투입 비율(형석/생석회)은 바람직하게는 0.7 내지 0.9 일 수 있다. At this time, fluorite (CaF) along with quicklime is added to secure the fluidity of the slag and promote the desulfurization reaction. The input ratio of fluorite (fluorite/quicklime) may preferably be 0.7 to 0.9.
또한 식 1이 정반응으로 진행(탈황)되기 위해서는 용강 내 탈산이 선행되어야 탈황이 촉진될 수 있음을 의미하기 때문에, 탈산제인 Fe-Si이 투입될 수 있다. 탈산제인 Fe-Si 투입량은 바람직하게는 0.1~0.15% 일 수 있다. 따라서 LF 탈황작업을 통해 최종적으로 래들 조업 말기의 황(S)함량은 아래 도 4에서와 같이 감소하였음을 확인할 수 있다. In addition, in order for Equation 1 to proceed as a forward reaction (desulfurization), deoxidation in the molten steel must precede desulfurization to promote desulfurization, so Fe-Si, a deoxidizing agent, can be added. The amount of Fe-Si used as a deoxidizing agent may preferably be 0.1 to 0.15%. Therefore, it can be confirmed that through the LF desulfurization operation, the sulfur (S) content at the end of ladle operation was finally reduced as shown in Figure 4 below.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 생석회, 형석 및 Fe-Si를 투입한 경우(변경)와 종래 조업 방법에 따라 조업한 경우(기존)의 래들 조업 말기의 황(S)의 함량을 비교한 도면이다. 기존 조업 방법에서는, Si 목표 함량을 0.1%, 생석회 및 형석은 투입하지 않고, 아르곤 교반강도 1.0 내지 1.5 bar, 작업시간 40분으로 복수회 작업한 결과이며, 변경 조업 방법에서는, Si 목표 함량을 0.2 내지 0.25wt%, 생석회의 투입량을 19.3(kg/T) 형석 투입 비율을 0.61 내지 1.1wt% (평균 0.9) 작업 시간 65분으로 복수회 작업한 결과이다. 도 4에 나타난 바와 같이 변경 조업 방법의 경우가 탈황 효율이 기존 조업 방법 대비 우수한 것을 확인할 수 있다. Figure 4 compares the content of sulfur (S) at the end of ladle operation when quicklime, fluorite, and Fe-Si were added according to an embodiment of the present invention (changed) and when operated according to the conventional operation method (existing). It is a drawing. In the existing operation method, the Si target content was 0.1%, quicklime and fluorspar were not added, and the result was performed multiple times with an argon stirring intensity of 1.0 to 1.5 bar and a work time of 40 minutes. In the modified operation method, the Si target content was 0.2. This is the result of working multiple times with 0.25 wt%, quicklime input amount of 19.3 (kg/T) and fluorite input ratio of 0.61 to 1.1 wt% (average 0.9) with a working time of 65 minutes. As shown in Figure 4, it can be seen that the desulfurization efficiency of the modified operation method is superior to that of the existing operation method.
또한, 위와 같은 탈황반응을 최적화하기 위해서는 화학적인 반응 조건뿐만 아니라 물리적인 요인도 중요하다. 비교예와 실시예 들의 LF 조업 인자를 아래 표 1에 나타내었다.In addition, in order to optimize the above desulfurization reaction, not only chemical reaction conditions but also physical factors are important. The LF operation factors of comparative examples and examples are shown in Table 1 below.
(0.2~0.6)0.5
(0.2~0.6)
(0.61~1.1)0.9
(0.61~1.1)
(0.9~1.1)1.0
(0.9~1.1)
비교예에 따르면, LF 조업 말기 S함량은 변함없거나 증가한다. 이때 탈황율은 -2~0%이다. Si 함량과 생석회/형석 투입량을 증가시킬수록 탈황율은 증가하는 것을 알 수 있으며, 실시예 3의 경우, 탈황 효율이 실시예2 대비 뛰어나나, 생석회, 형성의 투입량 등 조업이 실시예 2 대비 비효율 적이며, 다양한 조건을 고려해 볼때, 실시예2의 경우가 가장 바람직하였다. 아르곤의 교반 강도는 2.0 내지 3.0 bar 인 경우, 우수한 탈황율을 보여주었다. According to the comparative example, the S content at the end of LF operation remains unchanged or increases. At this time, the desulfurization rate is -2~0%. It can be seen that the desulfurization rate increases as the Si content and the amount of quicklime/fluorspar added increase. In the case of Example 3, the desulfurization efficiency is superior to that of Example 2, but the operation such as the amount of quicklime and formation input is inefficient compared to Example 2. Considering various conditions, Example 2 was the most preferable. When the argon stirring intensity was 2.0 to 3.0 bar, an excellent desulfurization rate was shown.
상기 슬래그 제거 단계(S300)에서는, 상기 LF에서의 상기 제1 정련 단계(S200) 이후, 상기 제2 정련 단계(S400) 전에, 상기 LF 내 용강 상의 슬래그를 제거해줄 수 있다. 예를 들면, LF 조업 작업이 종료된 후 탈황이 완료된 슬래그는 스키머(Skimmer)로 제거할 수 있다. In the slag removal step (S300), slag on the molten steel in the LF may be removed after the first refining step (S200) in the LF and before the second refining step (S400). For example, after the LF operation is completed, the desulfurized slag can be removed with a skimmer.
상기 제1 정련 단계(S200) 이후, 상기 제2 정련 단계(S400) 전에 상기 슬래그 재거 단계(S300)를 수행함에 따라, 슬래그 내의 AL203 량을 저감하여, 이후, 정련 단계에서 AL203의 영향을 줄일 수 있다.By performing the slag removal step (S300) after the first refining step (S200) and before the second refining step (S400), the amount of AL203 in the slag is reduced, thereby reducing the influence of AL203 in the subsequent refining step. there is.
상기 제2 정련 단계(S400)에서는, 탈황된 용강을 제2 노외 정련로에서 정련할 수 있다. 상기 제2 노외 정련로는 진공탈탄설비(VOD)일 수 있다. 상기 진공탈탄설비(VOD)를 이용한 정련 공정은 탄소를 제거하는 공정으로 총 세가지 공정(VOD-VCD-VD)을 포함할 수 있다. VOD 공정은 랜스(Lance)를 이용하여 용강 표면에 산소를 불어 탈탄 반응을 일으키고, VCD 공정은 잔류 산소와 탄소가 반응할 수 있도록 아르곤(Ar) 교반을 진행하는 공정이다. 마지막 VD 공정은 플럭스(Flux)와 합금철이 투입되어 슬래그(Slag)가 형성되는 단계로 용강과 슬래그가 가장 활발하게 반응하는 공정이다. 제품의 품질을 좌우하는 개재물의 조성은 VD공정의 영향을 크게 받을 수 있다. 따라서, 용강 내 개재물의 조성을 제어하기 위해서는 목표하는 슬래그의 염기도(CaO/SiO2)를 원하는 염기도로 적중하도록 하는 것이 중요하다. In the second refining step (S400), the desulfurized molten steel may be refined in a second out-of-furnace refining furnace. The second out-of-furnace refining furnace may be a vacuum decarburization (VOD) facility. The refining process using the vacuum decarburization equipment (VOD) is a process for removing carbon and may include a total of three processes (VOD-VCD-VD). The VOD process uses a lance to blow oxygen onto the surface of molten steel to cause a decarburization reaction, and the VCD process involves stirring argon (Ar) to allow residual oxygen and carbon to react. The final VD process is the step in which flux and ferroalloy are added to form slag, and is the process in which molten steel and slag react most actively. The composition of inclusions, which determine product quality, can be greatly affected by the VD process. Therefore, in order to control the composition of inclusions in molten steel, it is important to hit the target slag basicity (CaO/SiO2) at the desired basicity.
그러나 진공탈탄설비(VOD)에서의 슬래그 염기도는 Fe-Si 합금철의 수율에 따라 SiO2 발생량에 편차가 발생하여 목표로 하는 염기도 적중이 용이하지 않다. 도 5는 종래기술의 VD 조업 중 Si 투입량에 따른 조업 후의 Si 함량을 나타낸 도면이다.However, the basicity of slag in vacuum decarburization (VOD) varies in the amount of SiO2 generated depending on the yield of Fe-Si alloy iron, making it difficult to hit the target basicity. Figure 5 is a diagram showing the Si content after operation according to the Si input amount during VD operation of the prior art.
도 5에 따르면, 용강량 70~75톤 범위로 작업된 실험예들을 나타냈을 때, 비슷한 Si을 투입하였음에도 VD 후 Si 함량은 0.24~0.50의 범위로 넓게 분포하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 Si 함량의 편차는 용강마다 Si 수율이 다르기 때문인데, 이러한 Si 수율이 증가할 경우 VD 조업 후 Si 함량도 높게 나타나는 것을 도 6을 통해 알 수 있다.According to Figure 5, when showing experimental examples in which the molten steel amount was in the range of 70 to 75 tons, it can be seen that the Si content after VD is widely distributed in the range of 0.24 to 0.50 even though similar Si was input. This variation in Si content is because the Si yield is different for each molten steel. It can be seen from Figure 6 that when the Si yield increases, the Si content after VD operation also appears high.
그러나 VOD 공정에서 Si 수율을 정확하게 예측하는 것은 불가능하며, 더 나아가 Si의 산화로 생성되는 SiO2 생성량을 예측하여 원하는 슬래그 조성으로 제어하는 것은 용이하지 않다. However, it is impossible to accurately predict Si yield in the VOD process, and furthermore, it is not easy to predict the amount of SiO2 produced by oxidation of Si and control it to the desired slag composition.
본 실시예에서는, 생석회, 형석 외 추가 플럭스(flux)로 SiO2계 플럭스 (CMF)를 첨가하여 슬래그 내 SiO2 조성의 편차를 저감하는 방법을 고려하였다. 상기 플럭스 성분은 아래 표 2와 같다.In this example, a method of reducing the variation in SiO2 composition in slag was considered by adding SiO2-based flux (CMF) as an additional flux in addition to quicklime and fluorite. The flux components are shown in Table 2 below.
VD 정련 시 CMF 플럭스의 투입 비율은 10~20kg/t으로 투입되며, 추가적인 생석회 투입량은 매 경우마다 환원에 소모되는 Si 양이 달라지기 때문에 수동적으로 계산하여 투입할 필요가 있다. During VD refining, the input rate of CMF flux is 10 to 20 kg/t, and additional quicklime input needs to be calculated and added manually because the amount of Si consumed for reduction varies in each case.
도 7은 종래 조업 방법(기존)에서의 염기도와 본 발명의 실시예에 따른 조업 방법(변경)에서의 염기도를 비교한 도면이다. Figure 7 is a diagram comparing the basicity in the conventional operating method (existing) and the basicity in the operating method (modified) according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에서와 같이, 상기 제2 정련 단계에서 정련 완료시, 제2 노외 정련로 내의 슬래그의 염기도가 1.0 내지 2.2 가 되도록 제어하는 경우, 비금속 개재물이 저감되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 종래 조업 방법에 비해, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제어하고자 하는 원하는 염기도 수준으로부터의 편차가 작아, 염기도 적중률이 뛰어난 것을 확인할 수 있다. (도 7의 '기존' 경우 염기도 편차가 크나, '변경'경우 염기도 편차가 작음을 확인)As in the embodiment of the present invention, when refining was completed in the second refining step, when the basicity of the slag in the second external refining furnace was controlled to be 1.0 to 2.2, it was confirmed that non-metallic inclusions were reduced. In addition, compared to the conventional operating method, according to the embodiments of the present invention, the deviation from the desired basicity level to be controlled is small, and it can be confirmed that the basicity hit rate is excellent. (In the case of 'existing' in Figure 7, the basicity deviation is large, but in the case of 'change', the basicity deviation is small)
여기서 스테인리스강 슬래그(STS Slag)의 주요 성분 구성은 CaO-SiO2-Al2O3-MgO로 되어 있다. 슬래그의 염기도는 CaO와 SiO2의 비로 정의되는데, 염기도 수치에 따라 용강 내(內) 비금속 개재물의 조성이 결정된다. 이러한 비금속 개재물의 조성은 제품의 품질을 좌우한다. Here, the main composition of stainless steel slag (STS Slag) is CaO-SiO2-Al2O3-MgO. The basicity of slag is defined as the ratio of CaO and SiO2, and the basicity value determines the composition of non-metallic inclusions in the molten steel. The composition of these non-metallic inclusions determines the quality of the product.
용강 내 첨가된 Si 관련해서는 다음 두 가지 반응이 일어난다. 첫째, Si이 용강 내(內)에서 용해(Soluble)되면, Si가 용강 내 성분(Si 함량, %)이 된다. 둘째, Si은 용강 내(內) 산소와 만나 SiO2 산화물이 되어 슬래그로 부상한다. The following two reactions occur with respect to Si added to molten steel. First, when Si is dissolved in the molten steel, Si becomes a component (Si content, %) in the molten steel. Second, Si meets oxygen in the molten steel and becomes SiO2 oxide, which rises as slag.
따라서 Fe-Si이 첨가되었을 때, SiO2 생성량을 예측할 수 있으면 슬래그의 염기도를 제어할 수 있지만, VOD 공정 중에는 조업 환경 상, 이를 확인할 수 없으나, 본 발명의 실시예들 에서와 같이, 슬래그 내(內) SiO2가 포함된 플럭스 (CMF)를 첨가하여 슬래그 내 염기도(CaO/SiO2)를 제어할 수 있다. Therefore, when Fe-Si is added, if the amount of SiO2 produced can be predicted, the basicity of the slag can be controlled. However, this cannot be confirmed during the VOD process due to the operating environment. However, as in the embodiments of the present invention, the basicity of the slag can be controlled. ) The basicity (CaO/SiO2) in the slag can be controlled by adding a flux (CMF) containing SiO2.
Fe-Si이 첨가된 후 SiO2 생성량에 따라 슬래그 내 염기도(CaO/SiO2)편차를 저감하기 위해 일정량의 CMF(CaO-SiO2계)를 투입하여 슬래그 내 SiO2 총량을 늘려 조업할 수 있다. CMF 투입량은 스테인리스강의 강종 별로 차이가 있을 수 있다.After Fe-Si is added, the total amount of SiO2 in the slag can be increased by adding a certain amount of CMF (CaO-SiO2 type) to reduce the variation in basicity (CaO/SiO2) in the slag according to the amount of SiO2 produced. The amount of CMF input may vary depending on the type of stainless steel.
도 8은 기존 공정과 개선 공정에서의 용강 내 개재물 조성을 비교한 도면이다. 기존의 염기도 실적과 조업 변경(본발명) 후 염기도 실적을 비교하였다. 염기도를 기존 대비 낮추면서 개재물의 조성은 Al2O3 rich 조성에서 SiO2 rich 조성으로 변경되었다.Figure 8 is a diagram comparing the composition of inclusions in molten steel in the existing process and the improved process. The existing basicity performance was compared with the basicity performance after the operation change (present invention). While lowering the basicity compared to before, the composition of the inclusions was changed from Al2O3 rich composition to SiO2 rich composition.
이러한 개재물의 조성 변화는 도 9에서와 같이 최종 제품 내에서 결함으로 작용하는 개재물의 수와 크기를 감소시켜 결과적으로 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 개재물 크기의 최대치는 15um(마이크로미터) 이하이고, 10x10mm^2 당 5㎛이상 개재물이 100개 미만이었다. Changes in the composition of these inclusions can reduce the number and size of inclusions that act as defects in the final product, as shown in Figure 9, and consequently improve the quality of the product. According to embodiments of the present invention, the maximum size of inclusions was 15um (micrometer) or less, and there were less than 100 inclusions larger than 5μm per 10x10mm^2.
상기 연속 주조하는 단계(S500)에서는 상기 2자 정련 단계(S400)를 통해 정련된 용강을 이용하여 필요로 하는 제품을 연속 주조하여 형성할 수 있다. 상기 연속 주조하는 단계(S500)는 알려진 다양한 연속 주조 공정이 사용될 수 있으며, 자세한 설명은 생략한다. In the continuous casting step (S500), the desired product can be formed by continuous casting using the molten steel refined through the two-way refining step (S400). In the continuous casting step (S500), various known continuous casting processes may be used, and detailed descriptions will be omitted.
제조된 오스테나이트계 스테인리스강은 탄소(C) 0.030 wt% 이하, 망간(Mn) 2.00 wt%이하, 황(S) 0,030 wt%이하를 포함하는 고청정 오스테나이트계 스테인리스강 일 수 있다. The manufactured austenitic stainless steel may be a highly clean austenitic stainless steel containing 0.030 wt% or less of carbon (C), 2.00 wt% or less of manganese (Mn), and 0,030 wt% or less of sulfur (S).
본 발명의 실시예들에 따르면, 스크랩을 용해시키는 단계, 제1 정련 단계 및 제2 정련단계의 적절한 조업환경을 제공할 수 있다. 이에 따라, 비금속 개재물이 저감된 고청정 스테인리스 제품에 사용되는 오스테나이트계 스테인리스강을 제조할 수 있다. According to embodiments of the present invention, it is possible to provide an appropriate operating environment for the step of dissolving scrap, the first refining step, and the second refining step. Accordingly, austenitic stainless steel used in highly clean stainless steel products with reduced non-metallic inclusions can be manufactured.
이러한 고청정 오스테나이트 스테인리스강 제품은 반도체 산업용 제품, 자동차 엔진 부품 등의 고청정 소재를 필요로 하는 다양한 산업분야에 사용될 수 있다. These highly clean austenitic stainless steel products can be used in various industrial fields that require highly clean materials, such as semiconductor industrial products and automobile engine parts.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the description has been made with reference to the above examples, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will be able to.
Claims (10)
용해된 용강을 제1 노외 정련로에서 탈황하는 제1 정련 단계; 및
탈황된 용강을 제2 노외 정련로에서 정련하는 제2 정련 단계를 포함하고,
상기 제1 정련 단계에서 정련 완료시, 제1 노외 정련로 내의 슬래그의 염기도가 3.0 이상이 되도록 제어하고,
상기 제2 정련 단계에서 정련 완료시, 제2 노외 정련로 내의 슬래그의 염기도가 1.0 내지 2.2 가 되도록 제어하고,
상기 염기도는 슬래그 내의 [CaO]/[SiO2]를 나타내고,
상기 제1 정련 단계의 상기 제1 노외 정련로는 래들(LF)이고, 상기 래들에 생석회(CaO) 및 형석(CaF)을 투입하여 슬래그의 염기도를 제어하고,
상기 제2 정련 단계의 상기 제2 노외 정련로는 진공탈탄설비(VOD)이고, 상기 진공탈탄설비에 CaO 및 SiO2, Al2O3를 포함하는 플럭스(flux)를 투입하여 정련하고,
제조된 오스테나이트계 스테인리스강은 탄소(C) 0.030 wt% 이하, 망간(Mn) 2.00 wt%이하, 황(S) 0,030 wt%이하를 포함하고, 개재물 크기의 최대치는 15um(마이크로미터) 이하이고, 10x10mm^2 당 5㎛이상 개재물이 100개 미만인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법.Inserting scrap into an electric furnace to melt it;
A first refining step of desulfurizing molten molten steel in a first out-of-furnace refining furnace; and
A second refining step of refining the desulfurized molten steel in a second external refining furnace,
When refining is completed in the first refining step, the basicity of the slag in the first external refining furnace is controlled to be 3.0 or more,
When refining is completed in the second refining step, the basicity of the slag in the second external refining furnace is controlled to be 1.0 to 2.2,
The basicity represents [CaO]/[SiO2] in the slag,
The first out-of-furnace refining furnace in the first refining step is a ladle (LF), and quicklime (CaO) and fluorite (CaF) are added to the ladle to control the basicity of the slag,
The second out-of-furnace refining furnace in the second refining step is a vacuum decarburization facility (VOD), and a flux containing CaO, SiO2, and Al2O3 is input into the vacuum decarburization facility for refining,
The manufactured austenitic stainless steel contains less than 0.030 wt% of carbon (C), less than 2.00 wt% of manganese (Mn), and less than 0,030 wt% of sulfur (S), and the maximum inclusion size is less than 15um (micrometer). , A method of manufacturing austenitic stainless steel, characterized in that there are less than 100 inclusions larger than 5㎛ per 10x10mm^2.
상기 제1 정련 단계에서, Fe-Si를 투입하여 용강내 Si 함량을 0.2 내지 0.25 wt% 로 제어하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법.According to paragraph 1,
A method of manufacturing austenitic stainless steel, characterized in that in the first refining step, Fe-Si is added to control the Si content in the molten steel to 0.2 to 0.25 wt%.
상기 래들 내 아르곤을 주입하여 용강을 교반하며, 상기 아르곤의 교반 강도는 2.0 내지 3.0 bar 인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법.According to paragraph 3,
A method of manufacturing austenitic stainless steel, characterized in that the molten steel is stirred by injecting argon into the ladle, and the stirring intensity of the argon is 2.0 to 3.0 bar.
상기 플럭스는 40 내지 46 wt%의 CaO, 50 내지 54 중량%의 SiO2, 및 2중량% 이하의 Al2O3를 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법.According to paragraph 1,
A method of producing an austenitic stainless steel, characterized in that the flux comprises 40 to 46 wt% of CaO, 50 to 54 wt% of SiO2, and up to 2 wt% of Al2O3.
상기 플럭스의 투입 비율은 용강 1t(톤)당 10 내지 20kg인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법.According to clause 6,
A method of manufacturing austenitic stainless steel, characterized in that the input rate of the flux is 10 to 20 kg per 1 ton (ton) of molten steel.
상기 제1 정련 단계 이후, 상기 제2 정련 단계 전에,
상기 제1 노외 정련로 내의 슬래그를 스키머를 이용하여 제거하는 슬래그 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법.According to paragraph 1,
After the first refining step and before the second refining step,
A method for manufacturing austenitic stainless steel, further comprising a slag removal step of removing slag in the first out-of-furnace refining furnace using a skimmer.
상기 제2 정련 단계를 통해 정련된 용강을 연속 주조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 제조 방법.According to paragraph 1,
A method of manufacturing austenitic stainless steel, characterized in that it further comprises the step of continuously casting the molten steel refined through the second refining step.
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