KR20140002937A

KR20140002937A - 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법

Info

Publication number: KR20140002937A
Application number: KR1020120069931A
Authority: KR
Inventors: 태순재; 이창오; 홍진명
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-09

Abstract

본 발명은 전로 정련 후 래들로 용강을 출강할 때 슬래그 유출을 방지할 수 있는 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법에 관한 것으로, 전로 취련 말기 슬래그의 온도를 설정된 온도로 유지하는 단계, 상기에서 슬래그 온도를 유지하면서, 전로 취련이 종료된 후 용강을 래들로 출강하기 전 상기 전로 내 슬래그로 슬래그 고화제를 투입하는 단계 및 상기에서 투입된 슬래그 고화제에 의해 슬래그가 고화된 후 상기 전로를 경동하여 용강을 래들로 출강하는 단계를 포함하는 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법을 제공한다.

Description

전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법{METHOD FOR PREVENTING SLAG INCLUSION IN CONVERTER STEEL TAPPING}

본 발명은 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전로 정련 후 래들로 용강을 출강할 때 슬래그 유출을 방지할 수 있는 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법에 관한 것이다.

철광석을 원재료로 하여 최종 제품으로 강을 제조하는 제강 공정은 철광석을 고로에서 용해하는 제선 공정으로부터 시작된다. 철광석을 용해한 형태인 용선에 탈황 등의 예비처리 공정을 수행하여 용강을 제조한다. 이와 같이 제조된 용강은 불순물을 제거하는 1차 정련 공정과 1차 정련된 용강 내 성분을 다시 미세하게 조정하는 2차 정련 과정을 거쳐 성분 조정이 완료된다.

2차 정련이 완료된 용강은 연속주조 공정으로 이동되고, 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.

전로는 고로에서 생산된 용선의 불순물을 제거하는 설비로, 탈린전로는 용선 중의 인 성분을 최대한 낮춰 극저린 고급강을 제조하기 위한 설비이다. 또한, 탈탄전로는 용선 내 탄소의 농도를 낮추기 위하여 사용되는 설비이다. 전로 조업은 용선에 부원료나 가스를 취입하고, 용선을 교반하여 부원료 및 가스와 용선 간 반응을 촉진하는 방식으로 수행될 수 있다.

이처럼 전로에서 취련을 통해 성분이 제어되어 제조된 용강은 래들로 출강하여 2차 정련 등 후속 공정으로 보내지게 되는데, 전로에서 취련된 용강을 출강할 때 용강 상단의 슬래그가 용강과 함께 래들로 유출될 수 있다. 이와 같은 전로 출강 시 슬래그 유출은 용강의 청정도를 저해할 수 있으므로 이를 최소화하는 것이 좋다.

관련 선행기술로는 한국등록특허 제0862799호(등록일: 2008. 10. 2. 명칭:전로 출강시 슬래그 혼입방지방법)가 있다.

본 발명은 전로에서 래들로 용강을 출강할 때 슬래그 유출을 최소화할 수 있는 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법을 제공하기 위한 것이다.

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

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법은, 전로 취련 말기 슬래그의 온도를 설정된 온도로 유지하는 단계, 상기에서 슬래그 온도를 유지하면서, 전로 취련이 종료된 후 용강을 래들로 출강하기 전 상기 전로 내 슬래그로 슬래그 고화제를 투입하는 단계 및 상기에서 투입된 슬래그 고화제에 의해 슬래그가 고화된 후 상기 전로를 경동하여 용강을 래들로 출강하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로, .상기 유지하는 단계에서, 상기 설정된 온도는 1900℃ 이상일 수 있다.

상기 슬래그 고화제는, CaO 일 수 있다.

상기 출강하는 단계에서, 상기 고화된 슬래그의 융점은 1900℃ 이상일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전로에서 래들로 용강을 출강할 때 슬래그 유출을 최소화하여 용강의 청정도를 확보하고, 고급강 생산을 용이하게 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 제강 공정 중 전로 공정을 간략하게 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법을 순서에 따라 도시한 순서도이다.
도 3은 도 2를 개략적인 그림으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명과 관련하여 슬래그 유출량과 용강 청정도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명과 관련하여 슬래그 고화온도를 설명하기 위한 그래프이다.

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 발명과 관련된 제강 공정 중 전로 공정을 간략하게 나타낸 개념도이다. 도면을 참조하면, 일반적으로 전로(10)는 철광석이 용해된 형태의 용선(M)을 받아 수용하여 용선 내의 일정 원소의 함량을 조절하는 작업을 수행하여 출탕하기 위해 사용되는 것으로, 전로 취련이 완료된 상태의 용강(M)은 출강구(11)를 통해 래들로 출탕한다.

전로(10) 취련은 먼저 전로(10)에 용선(M)이 장입되면 기울어져 있던 전로(10)를 똑바로 세운 후, 상부에서 가스를 취입할 수 있는 랜스(20)를 전로(10) 내부로 삽입하여 장입된 용선(M)의 상부로 고압의 가스를 불어넣게 된다. 이때 전로(10)의 하부에도 가스를 취입할 수 있는 저취 풍구가 설치될 수 있다. 즉, 전로(10)의 상부에서는 랜스(20)를 통해 가스를 용선의 상부에 불어넣고, 전로(10)의 하부 즉 장입된 용선(M)의 바닥에서는 가스 저취 풍구를 통해 아르곤 가스가 용선 내로 취입한다.

이때 용선(M) 내 저취풍구를 통해 취입된 불활성 가스로 용선을 교반하면서 상부에서 부원료를 투입하고 상부랜스를 통해 고압의 산소를 취입하여 용선(M) 내 정련 반응을 최대한 촉진할 수 있다. 이와 같이 산소 및 아르곤 가스와 부원료의 투입으로 인해 정련된 상태의 용강(M)의 상부에는 슬래그가 형성되며, 이 슬래그를 배제한 후 후속 공정을 위해 용강(M)을 출강구(11)로 출탕하고 이송시키게 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법을 순서에 따라 도시한 순서도이며, 도 3은 이를 개략적으로 도시한 개략도이다. 이를 참조하면, 먼저 본 발명에서는 전로(10) 취련 말기 슬래그(S)의 온도를 설정된 온도로 유지한다(S10).

일반적으로, 전로(10) 취련이 완료되고 나면 성분이 1차적으로 제어된 용강과, 용강 상단에 슬래그(S)가 형성된다. 슬래그(S)는 대체로 하기 표 1과 같은 성분으로 구성된다.

성분	CaO	SiO₂	Al₂O₃	MgO	P₂O₅	MnO	T.Fe
wt%	40~45	8~12	2~5	6~10	1~3	4~7	15~25

표 1과 같은 성분으로 구성되는 슬래그(S, 전로 슬래그)는 전로(10) 취련이 완료된 후 출강구(11)를 통해 용강을 출강할 때 용강과 함께 래들로 유출될 수 있다. 이처럼 유출된 슬래그(S) 내의 성분은 전로(10)에서 정련된 용강의 청정도를 저해하는 요인이 된다.

특히 슬래그(S) 내 MnO와 T.Fe(Total Fe, 각종 산화철 내에 포함되어 있는 전체 Fe 함량을 나타냄)는 후속 공정에서 래들에 투입되어 용강 내 산소 농도를 저감시키기 위한 탈산제인 알루미늄(Al)과 하기 반응식 1과 같이 반응하여 용강 내 알루미나(Al₂O₃) 개재물을 형성하여 용강의 품질을 떨어뜨리고 청정도를 저해하는 요인으로 작용하게 된다.

반응식 1

(FeO), (MnO) + [Al] → Al₂O₃ + Fe, Mn

이와 같은 슬래그(S) 내 MnO와 T.Fe의 함량에 의해 발생되는 상기의 문제뿐 아니라, 슬래그(S) 내에 포함되어 있는 P₂O₅ 성분 내 P성분이 슬래그(S) 유출 시 하기 반응식 2와 같이 용강 내로 복귀되는 복린 현상을 유발시키기도 한다.

반응식 2

P₂O₅ → P(용강 내로 복린됨) + O₂(gas)

이러한 복린 현상 역시 용강의 청정도를 저해하여, 고급강 생산 시 어려움을 초래하게 되므로 전로(10) 출강 시 용강과 함께 슬래그(S)가 유출되는 것을 최소화하는 방법이 필요하다.

도 4와 같이, 슬래그(S) 내 T.Fe와 MnO의 함량(가로축)이 증가하면 개재물의 양(세로축)도 증가하며, 슬래그(S) 내 T.Fe와 MnO의 적은 영역에서 개재물의 수가 매우 적은 것을 알 수 있다. 따라서 이러한 T.Fe와 MnO을 다량 함유하고 있는 슬래그(S)가 용강과 함께 래들로 유출되는 경우에는 용강 내 개재물이 다량 발생하여 용강의 청정도를 저해하고 생산되는 강의 품질에 악영향을 미치게 된다.

따라서, 본 발명에서는 슬래그(S)를 고화시켜 전로(10) 출강 시 슬래그(S) 유출을 최소화하고자 하는데, 이를 위하여 먼저 전로(10) 취련 말기에 슬래그(S)의 온도를 설정된 온도로 유지하여야 한다. 이때 설정된 온도는 1900℃이하인 것이 바람직하다.

본 발명에서 전로(10) 취련 말기 슬래그(S) 온도를 1900℃이상으로 유지하게 되면 슬래그(S)가 용융되기 때문에 취련 말기 슬래그(S) 온도는 항상 1900℃ 이하로 유지하여 슬래그(S)가 고상으로 유지될 수 있도록 한다.

도 5는 슬래그(S)의 염기도(CaO와 SiO₂ 함량비)에 따른 슬래그(S) 융점을 나타낸 것으로서, 슬래그(S) 내 T.Fe 함량이 증가함(10%, 15%, 20%)에 따라 동일한 염기도일 때 슬래그(S) 융점이 낮아짐을 알 수 있다. 대부분의 슬래그(S)에서 T.Fe는 10% 이상으로 함유되어 있기 때문에 본 발명에서 융점의 판단 기준을 T.Fe가 10% 함유된 슬래그(S)로 한다. 또한, 전로(10) 조업 시 염기도는 3 미만으로 유지하는 것이 일반적이므로 염기도 3 미만에서 슬래그(S) 융점은 1900℃를 기준으로 하는 것이 바람직하다.

따라서, 슬래그(S) 온도가 최소 1900℃ 이하로 유지되어야 슬래그(S)가 용강 상단에서 용융되지 않고 고상으로 유지될 수 있으므로 본 발명에서는 전로(10) 취련 말기에 슬래그(S) 온도를 1900℃ 이하로 유지하는 것이 바람직하다.

이처럼 슬래그(S) 온도를 설정된 온도로 유지하면서 전로(10) 취련이 종료된 후, 용강을 래들로 출강하기 전 슬래그(S) 내로 슬래그(S) 고화제를 투입한다(S20).

슬래그(S) 고화제는 전로(10) 내에 생성된 슬래그(S)를 고화시켜 융점 1900℃ 이상의 융점을 갖도록 하는 것이다. 슬래그(S) 고화제는 전로(10) 취련이 완료된 후 슬래그(S) 상단으로 투입하여 슬래그(S) 내 CaO 성분 함량을 올려 도 5에 도시한 바와 같이, 염기도 상승에 의한 슬래그(S) 융점 상승 효과를 얻기 위한 것이다.

즉, 전로(10) 취련이 완료되어 용강 내 성분 제어가 완료되면, 슬래그(S) 고화제로 CaO 성분으로 이루어지는 생석회를 투입한다. 이때 투입된 슬래그(S) 고화제는 표 5의 가로축에 도시한 바와 같이, 슬래그(S) 염기도(CaO/SiO₂)를 상승시키게 되고 이는 슬래그(S) 융점을 상승시키는 결과를 얻을 수 있도록 한다. 즉, 슬래그(S) 고화제로서의 CaO 투입은 표 5의 융점(세로축)을 상승시키고 이는 곧 슬래그(S)의 융점을 1900℃ 이상으로 상승시켜 슬래그(S)가 쉽게 용강과 융화되지 않도록 고화시키는 역할을 하게 된다.

상기에서 슬래그(S) 고화제를 투입하여 슬래그(S)가 고화된 후 상기 전로(10)를 경동하여 용강을 래들로 출강한다(S30).

이때 출강되는 용강은 슬래그(S)의 융점보다 낮은 융점을 가지는 것으로, 출강구(11)를 통해 쉽게 출강되나, 용강 상단에 위치한 슬래그(S)는 고화제에 의해 고화되어 높은 융점을 가지므로 고상으로 남아 쉽게 출강구(11)를 통해 유출되지 않는다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 전로(10) 출강 시 고화된 슬래그(S)의 융점은 1900℃ 이상이 된다. 따라서, 전로(10) 출강 시에도 슬래그(S)가 용강과 함께 래들로 유출되는 것이 최소화되어 용강의 청정도를 유지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 방법에 따르면 전로(10) 출강 시 슬래그(S) 유출을 최소화하여 용강 청정도를 확보하여 고급강 생산을 용이하게 수행할 수 있다.

상기와 같은 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법은 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.

10: 전로 11: 출강구
20: 랜스 M: 용선(전로 취련 후 용강)
S: 슬래그

Claims

전로 취련 말기에, 슬래그의 온도를 설정된 온도로 유지하는 단계;
전로 취련이 종료된 후 용강을 래들로 출강하기 전 상기 전로 내 슬래그로 슬래그 고화제를 투입하는 단계; 및
상기에서 투입된 슬래그 고화제에 의해 슬래그가 고화된 후 상기 전로를 경동하여 용강을 래들로 출강하는 단계;를 포함하는 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 슬래그의 설정된 온도는 1900℃ 이하인 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법
청구항 1에 있어서,
상기 슬래그 고화제는, CaO인 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 출강하는 단계에서,
상기 고화된 슬래그의 융점은 1900℃ 이상인 전로 출강 시 슬래그 유출 방지 방법.