KR20130024699A - 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연주공정에서 극저탄소강을 제조하고, 남은 용강을 재사용하는 극저탄소강 제조방법에 관한 것으로, 연주공정시 남은 래들의 잔탕을 장입래들로 회수하고, 상기 장입래들에 슬래그 탈산제를 투입하여 1차로 탈산하는 단계, 상기에서 탈산된 잔탕을 전로에 투입하여 용선과 혼합한 후, 전로정련하여 용강으로 제조하는 단계, 상기에서 제조된 용강을 래들에 투입하여 진공 탈가스(RH) 처리한 후, 상기 래들에 슬래그 탈산제를 투입하여 2차로 탈산하는 단계, 및 상기에서 2차 탈산된 용강이 수용된 래들을 연주공정으로 이동시켜 극저탄소강을 제조하는 단계를 제공한다.

Description

잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING ULTRA LOW CARBON STEEL REUSING REMAINED MOLTEN STEEL}

본 발명은 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연주공정에서 극저탄소강을 제조하고, 남은 용강(잔탕)을 재사용하여 극저탄소강의 회수율을 높이는 극저탄소강 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 철광석을 원재료로 하여 최종 제품으로 강을 제조하는 제강 공정은 철광석을 고로에서 용해하는 제선 공정으로부터 시작된다. 철광석을 용해한 형태인 용선에 탈린 등의 예비처리 공정을 수행하여 용강을 제조한다. 용강은 불순물을 제거하는 1차 정련 공정을 거친 후 용강 내 성분을 미세하게 조정하는 2차 정련 과정을 거치게 되고, 2차 정련이 완료되면 용강 내 성분 조정이 완료된다. 2차 정련이 완료된 용강은 연속주조 공정으로 이동하게 되고, 연속주조 공정을 거쳐 슬라브, 블룸, 빌릿 등의 반제품이 성형된다. 이와 같이 성형된 반제품은 압연 등의 최종 성형과정을 거쳐 압연 코일, 후판 등 목표하는 최종 제품으로 제조된다.

여기서, 제강공정을 통해 용강 내 성분으로 강의 종류를 분류 할 수 있으며 용강중 탄소의 범위가 40ppm이하면 극저탄소강이라고 할 수 있다.

극저탄소강의 경우 연주공정에서 극저탄소강을 주조할 때, 주조 말기에 볼텍스에 의한 래들 슬래그가 턴디쉬로 혼입될 수 있기 때문에, 그 영향을 최소화하기 위해 래들내 잔탕을 남기게 된다.

따라서, 극저탄소강의 회수율 향상을 위해 래들내 잔탕을 회수하여 재사용할 수 있는 방법이 요구된다.

관련 선행기술로 한국공개특허공보 2003-0053142호가 있다.

본 발명은 연속주조 공정에서 극저탄소강을 주조할 때 슬래그가 혼입되는 것을 방지하고자 래들에 있는 용강의 일부를 남기고, 래들 내에 남은 잔탕을 재사용하여 용강의 회수율을 높이는 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 잔탕 회수 공정을 간소화하는 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법을 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법은 연주공정시 남은 래들의 잔탕을 장입래들로 회수하고, 상기 장입래들에 슬래그 탈산제를 투입하여 1차로 탈산하는 단계, 상기에서 탈산된 잔탕을 전로에 투입하여 용선과 혼합한 후, 전로정련하여 용강으로 제조하는 단계, 상기에서 제조된 용강을 래들에 투입하여 진공 탈가스(RH) 처리한 후, 상기 래들에 슬래그 탈산제를 투입하여 2차로 탈산하는 단계, 및 상기에서 2차 탈산된 용강이 수용된 래들을 연주공정으로 이동시켜 극저탄소강을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 1차로 탈산하는 단계에서, 상기 장입래들에 슬래그 탈산제가 투입된 상태에서 상기 래들의 잔탕을 부을 수 있다.

또한, 상기 래들의 잔탕은 극저탄소강 제조시에 남은 용강 및 슬래그를 포함할 수 있다.

또한, 상기 슬래그 탈산제는 알루미늄(Al)일 수 있다.

또한, 상기 1차로 탈산하는 단계에서 상기 장입래들에 투입되는 슬래그 탈산제는, 용강 1톤당 0.45kg 내지 1.4kg 범위로 사용될 수 있다.

또한, 상기 2차로 탈산하는 단계에서 상기 래들에 투입되는 슬래그 탈산제는, 용강 1톤당 0.45kg 내지 1.4kg 범위로 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 극저탄소강을 제조할 때 LF 및 Crane의 작업 부하를 야기하지 않는 효과가 있으며, 래들에 남은 잔탕을 회수하여 제강공정의 실수율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 LF 처리부하가 감소되면서 생산량의 향상을 도모할 수 있고, 제강 공장의 물류 흐름이 개선되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 래들 싸이클 시간의 감소로 온도 드랍량이 줄어 제강온도 부하가 크게 감소되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 처리 시간 지연에 따른 슬래그 경화가 개선되어 불량 래들에 대한 관리가 용이하다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 주조 전 래들의 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법의 1차 슬래그 탈산을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법의 2차 슬래그 탈산을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법을 나타낸 흐름도이다.

먼저, 연주 공정시 극저탄소강을 제조하고 남은 래들의 잔탕을 장입래들(2)로 회수하고(S110), 장입래들(2)에 슬래그 탈산제(S1)를 투입하여 잔탕을 1차로 탈산한다(S120).

즉, 도 2와 같이 연주공정 시 래들(1)의 모습으로 용강(M1)을 주조하여 극저탄소강을 제조하고 남은 잔탕(20)을 탈산한다. 이때, 잔탕(20)은 연주공정에서 래들(1)에 있는 용강(M1)을 주조하여 극저탄소강을 제조하고 남은 용강(RM) 및 슬래그(S1)를 포함한다.

예컨대, 도 2의 용강(M1) 및 슬래그(S1)가 320톤이라고 한다면 용강(M1)의 일부인 300톤의 용강(M1)을 주조하고 남은 약 20톤 정도는 잔탕(남은 용강(RM) 및 슬래그(S1)가 된다. 특히, 잔탕(20) 중 남은 용강(RM)은 슬래그(S1)의 인접한 부분에 해당하는 용강임이 바람직하다.

또한, 잔탕(20) 중 남은 용강(RM)은 연주공정 전에 이미 탈산을 거친 후이므로 산소의 함유량이 슬래그(S1)에 비교하여 극히 적다.

따라서, 슬래그 탈산제(DO1)와 반응하는 것은 슬래그(S1)이다.

여기서, 슬래그(S1)의 1차 탈산을 진행하는 이유로 극저탄소강은 제강 마지막 RH 공정 후, 출강을 실시한 일반강보다 슬래그의 산화도 즉, T.Fe가 높게 된다. 그러나, 이렇게 T.Fe가 높은 슬래그(S1)를 어떠한 처리없이 새로운 용선과 혼합하게되면 슬래그(S1)에 있는 산소(O)와 용선의 탄소(C)가 격렬히 반응하여 보일링이 발생할 수 있다.

이때, 반응은 아래 [반응식 1]과 같다.

반응식 1

(FeO) + [C] → [Fe] + CO↑(Gas)

이러한 현상이 일어나면 취련과정에서 보일링을 유발시켜 매우 위험하기 때문에 장입래들(2)로 옮겨 슬래그(S1)의 산소를 제거하는 것이다.

여기서, 더욱 구체적으로 본 발명의 실시 예에서는 슬래그 탈산제(DO1)로 알루미늄(Al)을 사용하였으며, 도 3에 도시된 바와 같이, 슬래그(S1)의 1차 탈산은 장입래들(2)에 잔탕(20)를 넣기 전에 슬래그 탈산제(DO1)를 먼저 넣은 후, 잔탕(20)을 투입하여 슬래그의 산화도를 낮추도록 1차 탈산을 실시한다.

슬래그 탈산제(DO1)를 잔탕(20)을 붓기 전에 투입함으로써 장입래들(2) 안에서 보일링이 초기에 발생할 때 장입래들(2)의 하단에서 발생하다 줄어들게 된다.

또한, 슬래그 탈산제(DO1)와 잔탕(20)의 밀도차이로 인해 밀도가 낮은 슬래그 탈산제(DO1)를 먼저 투입한 후 슬래그 탈산제(DO1)보다 밀도가 높은 잔탕(20)을 투입하여 탈산이 잘 이루어진다.

[표 1]로 나타낸 실시예들과 비교예를 통해 슬래그 탈산제(DO1)의 사용양에 따라 어떠한 현상이 일어나는지 알 수 있다.

표 1과 같이, 장입래들(2)에 슬래그 탈산제(DO1)를 투입하고, 잔탕(20)을 투입하면 초기에만 보일링이 급격히 발생하다가 시간이 지나면서 그 정도가 약해지므로 조업상 문제가 되지 않지만, 그 슬래그 탈산제(DO1)의 사용양이 줄어들면 보일링이 극심히 발생하여 조업상 위험요소로 작용한다.

1차 탈산 시, 장입래들(2)에 투입되는 슬래그 탈산제(DO1)는 용강 1톤일 때, 0.45kg 내지 1.4kg 범위임이 바람직하다. 예컨대, 용강이 320톤이면, 슬래그 탈산제(DO1)는 144kg 내지 448kg 정도가 된다.

여기서, 표 1과 같이, 용강 1톤을 기준으로 슬래그 탈산제(DO1)를 0.45kg 미만으로 투입하는 경우에는 슬래그 탈산제(DO1) 투입으로 인한 보일링 억제 효과를 얻지 못하고, 1.4kg을 초과하여 투입하는 경우에는 1.4kg을 넣을 때와 동일한 효과를 얻기 때문에 필요 이상의 슬래그 탈산제(DO1) 사용을 야기시킨다.

이어서, 탈산된 잔탕을 전로에 투입하여 용선과 혼합한 후, 전로정련(LF)하여 용강으로 제조한다(S130).

예컨대, 탈산된 잔탕의 20톤과 용선의 300톤을 혼합하여 용강을 제조한다. 이처럼 탈산된 잔탕이외에는 용선으로 채워 공정을 진행함이 바람직하다.

이어서, 용강을 래들에 투입하여 진공 탈가스(RH) 처리한다(S140). 이때, RH 처리는 극저탄소강의 요구에 맞는 용강성분으로 조절한다. 여기서, 용강의 탈산은 RH 처리에서 완료되었으나 슬래그에는 T.Fe 성분이 다량 함유되어 있다.

이어서, 도 4와 같이, 제조된 용강을 래들(1)에 투입하여 진공 탈가스(RH)처리한 후, 래들(1)에 슬래그 탈산제(DO2)를 투입하여 슬래그(S2)를 2차로 탈산한다(S150). 이때, 2차 탈산은 슬래그(S3) 내 T.Fe(Total Fe)함량을 감소시키기 위함이다.

또한, 슬래그를 탈산하기 위한 슬래그 탈산제(DO2)는 알루미늄(Al)인 것이 바람직하다.

상기에서 설명한 반응은 아래 [반응식 2]와 같다.

반응식 2

Al + FeO(슬래그) = Al₂O₃ + Fe

상기 [반응식 2]와 같이 Al₂O₃은 비중이 낮아 슬래그(S2)에 남아있고, 비중이 높은 Fe는 용강(M2)으로 이동되어 슬래그의 T.Fe 함량은 감소시키고 용강(M2)의 Fe 회수율을 상승시킨다.

이때, 슬래그 탈산제(DO2)의 범위는 표 2와 같다.

표 2와 같이, 2차 탈산시 래들(1)에 투입되는 슬래그 탈산제는 용강이 1톤일 때, 0.45kg 내지 1.4kg 범위이다. 이때, 2차 탈산시, 슬래그 탈산제(DO2)가 0.45kg미만으로 투입하는 경우 보일링 억제 효과를 얻지 못하고, 슬래그 탈산제(DO2)를 1.4kg초과로 투입하는 경우에는 슬래그(S2)의 Al₂O₃가 높아지고 Al₂O₃가 높아지면 슬래그(S2)의 점도가 높아져 슬로핑이 발생된다. 예컨대, 용강이 320톤일 때, 약144kg 내지 448kg의 슬래그 탈산제(DO2)를 투입함이 바람직하다.

따라서, 슬래그(S2)의 T.Fe를 3.5%이하로 낮춰, 용강(M2)의 Fe 회수율을 높이는 효과가 있다.

여기서, 비교예 1의 결과와 같이 슬래그 탈산제(DO2)를 정량으로 넣었다 하더라도 1차 탈산이 이루어지지 않으면 보일링이 발생하며, 비교예 2의 결과와 같이, RH처리 후 2차 슬래그 탈산을 실시하지 않고, 장입래들(2)의 잔탕(20)이 1차 탈산만 실시하는 경우 보일링이 발생하므로 두 차례를 나누어 탈산함이 바람직하다.

마지막으로, 상기에서 2차 탈산된 용강(M1)이 수용된 래들을 연주공정으로 이동시켜 극저탄소강을 제조한다(S150). 이때, 극저탄소강을 제조하고 남은 래들의 잔탕(20)을 S110단계에서부터 순차적으로 반복하여 용강을 재사용할 수 있다.

종래에는 용선에 장입되기 전에 LF공정을 거쳐서 슬래그 탈산제를 투입한 후 충분한 버블링을 실시하여 슬래그 산화도를 낮추어 용선에 잔탕 장입시 슬래그 보일링 현상은 없지만 전로에서 연주공정까지 순차적으로 이동하면서 강을 제조하는 과정에서 LF에 다시 래들이 이동해야 하므로 크레인 및 LF의 부하가 발생한다.

반면에, 본 발명의 실시 예에 따른 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법은 전로에 잔탕을 투입하여 강을 제조하는 과정이 아닌 전로 이전 공정에서 1차 탈산이 이루어지므로 잔탕을 회수하기 위해 용선에 장입하기 전에 LF에서 슬래그 탈산을 실시할 때 발생하던 크레인 및 LF의 부하로 인해 제강공정 전체 물류 흐름이 나빠지는 공정상의 문제를 해소할 수 있다.

또한, 종래에 부하로 인한 시간 지연으로 LF 처리를 실시하고 이동하는 동안에 슬래그가 경화되어 래들 벽체에 붙어서 래들 상태의 불량 및 공정간 시간 분배가 일정하지 않고 래들의 온도 드랍이 심해져 출강 온도속도의 감소를 초래하는 문제가 부하되지 않는 본 발명의 실시예를 이용하여 해소할 수 있다.

상기와 같은 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

1 : 래들 2 : 장입래들
20 : 잔탕

Claims (6)

1. 연주공정시 남은 래들의 잔탕을 장입래들로 회수하고, 상기 장입래들에 슬래그 탈산제를 투입하여 1차로 탈산하는 단계;
   상기에서 탈산된 잔탕을 전로에 투입하여 용선과 혼합한 후, 전로정련하여 용강으로 제조하는 단계;
   상기에서 제조된 용강을 래들에 투입하여 진공 탈가스(RH) 처리한 후, 상기 래들에 슬래그 탈산제를 투입하여 2차로 탈산하는 단계; 및
   상기에서 2차 탈산된 용강이 수용된 래들을 연주공정으로 이동시켜 극저탄소강을 제조하는 단계;를 포함하는 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 1차로 탈산하는 단계에서, 상기 장입래들에 슬래그 탈산제가 투입된 상태에서 상기 래들의 잔탕을 붓는 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 래들의 잔탕은 극저탄소강 제조시에 남은 용강 및 슬래그를 포함하는 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬래그 탈산제는 알루미늄(Al)인 것인 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 1차로 탈산하는 단계에서 상기 장입래들에 투입되는 슬래그 탈산제는, 용강 1톤당 0.45kg 내지 1.4kg 범위로 사용되는 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 2차로 탈산하는 단계에서 상기 래들에 투입되는 슬래그 탈산제는, 용강 1톤당 0.45kg 내지 1.4kg 범위로 사용되는 잔탕을 재사용한 극저탄소강 제조방법.

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