KR20210143319A - 극저탄소 극저류강 제련 공정 - Google Patents

극저탄소 극저류강 제련 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철강 제련 기술 분야에 관한 것으로 극저탄소 극저류강 제련 공정을 제공한다. 여기에는 용철 레이들 주입→용철 전처리→전로 제련→RH로 진공→LF로 정련→연속 주조 생산 단계가 포함된다. 여기에서 LF로 정련에는 LF로 탄소 제어, LF로 심도 탈황 및 LF로 개재물 제거가 포함된다. 상기 공정은 LF로 제련 프로세스에서 강종의 복탄을 줄이고 용강 내 황 함량을 안정적으로 낮추어 내산 파이프라인의 성능 요건을 충족시킨다. 상기 극저탄소 극저류강의 제련 공정은 C, S 성분 제어가 안정적이고, 비금속 개재물이 효과적으로 제어되며, 주조편 내부 품질이 양호하고, 강판 탐상 합격률이 99.5% 이상으로 제어되어 생산 요건을 완전히 충족시킨다.

Description

극저탄소 극저류강 제련 공정
본 발명은 철강 제련 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 극저탄소 극저류강 제련 공정에 관한 것이다.
파이프라인 수송은 고효율, 경제성 및 안전성 등의 특성을 지닌 석유 및 천연가스의 가장 경제적이고 합리적인 장거리 수송 방법이다. 현재 수송 파이프라인은 큰 구경, 높은 압력의 방향으로 발전하고 있으며, 파이프라인강은 고강도가 요구되는 동시에 높은 저온 균열 정지 인성과 우수한 용접성이 요구된다. 1970년대 이후 각국 석유, 천연가스의 개발 조건이 크게 바뀌었다. 현재 천연가스는 수송 전에 정화 처리를 수행하나, H2S 및 물의 존재로 인한 파이프라인 부식은 여전히 불가피하며, 일부 특수 석유, 가스 수송 지역의 파이프라인강에서도 부식 현상이 발생하고 있다. 파이프라인 내부 황화수소 산성 부식은 가스 수송 파이프라인 부식의 주요 형태 중 하나이다. 이러한 부식 손상은 주로 수소 유기 균열, 황 유발 응력 부식 균열 및 전기화학적 부식의 3가지 방식에 의해 유발된다. 석유 가스 수송의 안전성을 보장하기 위해, 최근 몇 년 동안 파이프라인강의 내식성, 특히 수소 유기 균열(HIC) 및 황화물 응력 부식 균열(SCC)에 대한 내성 요건이 점점 더 높아지고 있다. 내산부식성 파이프라인강은 석유 파이프라인용강 생산 난이도가 가장 높은 유형으로, 이는 용강 청정도와 연속주조 주조편 중심 편석에 대한 요건이 매우 높으며, 용강 탄소, 유황 함량 제어 측면에서 극한에 가깝게 제어된다. 따라서 내산부식성 파이프라인강 생산 공정, 특히 제강 공정의 연구개발은 매우 중요한 의미를 갖는다.
철강 산업이 급성장하면서 파이프라인용 강관에서 철강 성능에 대한 요건이 점점 더 까다로워지고 있다. 높은 강도, 높은 저온 균열 정지 인성 및 우수한 용접성이 요구될 뿐만 아니라 특수 지역의 파이프라인강은 H2S 산성 부식 내성도 요구된다. 강재의 수소 유기 균열 및 황화물 응력 부식 균열에 대한 내성을 향상시키기 위해서는 강재 내 탄소, 인, 황, 산소, 질소, 수소 불순물 원소의 함량을 최대한 줄이고 비금속 개재물의 수량, 형태 및 크기를 최대한 제어하여 용강의 순도를 향상시켜야 한다. 현재 국내 제철소의 제강 공정은 대부분 LF로 정련 공정을 채택한다. LF로는 3가지 흑연 전극을 사용하여 용강을 승온시키는 특성으로 인해, LF로 제련 프로세스에서 용강 중의 탄소 성분은 용강의 전극에 대한 침식 소모에 의해 증가할 수 있으므로, 용강 중의 탄소 제어와 탈황 사이에 모순이 생긴다.
이러한 강종은 용강 중의 탄소, 황 함량에 대한 요건이 매우 까다롭기 때문에, 현재 국내 주요 제철소는 내산성 파이프라인에 대한 수율이 일반적으로 낮다. 강종의 탄소, 황 성분 함량을 안정적으로 제어할 수 있다면, 내산성 파이프라인의 수율을 향상시키고, 폐기물 판단의 낭비 및 석유 수송 파이프라인의 안전 성능 측면에서 더욱 큰 경제적 이익을 가져올 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 극저탄소 극저류강 제련 공정을 제공한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 극저탄소 극저류강 제련 공정을 제공한다. 여기에는 용철 레이들 주입→용철 전처리→전로 제련→FH로 진공→LF로 정련→연속 주조 생산 단계가 포함된다. 여기에서 LF로 정련에는 LF로 탄소 제어, LF로 심도 탈황 및 LF로 개재물 제거가 포함된다.
LF로 탄소 제어: LF로는 전기에 쇼트 아크 가열방식을 채택하며, 저취(bottom blowing) 유량을 150 내지 200NL/min으로 제어한다. 고로 슬래그 용융 후, 슬래그 상태에 따라 지속적으로 슬래그 재료를 보충하고, 즉시 고로 슬래그 알칼리도, 유동성 및 슬래그층 두께를 조절하며, 고로 슬래그 알칼리도가 7 내지 10, 고로 슬래그 유동성이 50 내지 80NL/min 유량일 때 슬래그면이 크립되거나 각피가 형성되지 않도록 확보하고, 슬래그층 두께는 10 내지 15cm 사이이다. 서브머지드 아크(submerged arc)가 안정화된 후 큰 수 레벨의 급속 승온을 채택하여 RH로 아웃바운드 알루미늄 함량에 따라 용강 알루미늄 성분에 대해 알루미늄 와이어 공급 조절을 수행하며, 온도가 목표 온도 ±10℃까지 상승하면, 알루미늄 와이어를 추가하여 고로 슬래그에 대해 슬래그 탈산을 수행하고, 생산 리듬에 따라 계속해서 승온 작업을 진행하거나 전극 추출, 큰 저취 교반, 탈황 작업을 선택한다.
LF로 심도 탈황: LF로의 심도 탈황 작업은 온도가 목표 온도 ±10℃로 승온될 때까지 지연시키며, 전극 추출, 큰 저취 바이패스 추가 작업을 채택하고, CaO-Al2O3-SiO2 3원 알칼리성 슬래그계 심도 탈황을 채택하며, 프로세스 알칼리도는 6.0 내지 8.0으로 제어하고, 톤당 강 슬래그량은 12.5 내지 15.5kg(전로 출강 슬래그 포함)로 제어하며, 슬래그 중 FeO와 MnO 함량은 0.8% 미만이고, 정련 프로세스는 약한 양압을 유지하여 우수한 노내 환원성 분위기를 확보한다.
LF로 개재물 제거: 성분, 온도가 합격하면 칼슘 처리를 수행한다. 칼슘 처리는 심리스 순수 칼슘 코어드 와이어를 채택하며, 첫 번째 고로 250±10m, 연속 주조 경로 220±10m에 따라 200m/min 속도로 공급한다. 칼슘 처리 종료 후 정적 교반 시간 요건은 ≥15min이고 부드러운 교반 저취 유량은 정확하게 30 내지 50NL/min으로 제어한다.
기술적 효과는 다음과 같다. 본 발명은 전로 산소 보유 출강에 관한 것으로, RH 진공 프로세스를 이용하여 자연 탈탄하며, LF 정련 프로세스는 슬래그 탈산 시기를 지연시키고, 슬래그 중의 잔류 산소를 이용하여 전극 소모의 탄소 함량을 제거하며, 용강 복탄을 줄이고, 작은 저취, 큰 전극 출력 급속 승온을 이용하여, 용강의 전극에 대한 침식 복탄을 감소시켜, 최종 탄소 함량을 효과적으로 0.003% 이내로 제어한다. 용철 전처리 심도 탈황 및 슬래그 스키밍 처리를 통해, 저유황 자체 생산 스크랩 등 고품질 원료 및 부자재를 사용하여 블로잉하고, 전로 출강 황 함량을 0.009 % 이내로 제어하며, RH 진공이 종료되면 용강에 대해 사전 탈산을 수행하고, 아웃바운드 용강 산소 함량을 20ppm 이내로 제어한다. LF로를 급속 승온시키고, 정련 프로세스 저취 아르곤 교반 공정 제어, 백색 슬래그 형성 후 지속적인 조정 유지 등 방식으로 용강 최종 황은 0.0010% 이내로 제어한다. 따라서 강종탄소, 황 성분에 대한 요건을 충족시킨다. LF로 제련 프로세스에서 강종의 복탄을 줄이고 용강 내 황 함량을 안정적으로 낮추어 내산 파이프라인의 성능 요건을 충족시킨다. 극저탄소 극저류강의 제련 공정을 성공적으로 개발하였으며 C, S 성분 제어가 안정적이고, 비금속 개재물이 효과적으로 제어되며, 주조편 내부 품질이 양호하고, 강판 탐상 합격률이 99.5% 이상으로 제어되어 생산 요건을 완전히 충족시킨다.
본 발명에서 더욱 한정하는 기술적 해결책은 하기와 같다.
전술한 극저탄소 극저류강 제련 공정에서 용철 전처리: 용철 전처리는 용철 레이들 블로잉법 탈황 보조 서지형 슬래그 축적 스키밍 장치를 선택하여, 고로로 유입되는 용철 중 황 함량이 0.0030% 미만이고, 전로 블로잉 제련 후 황 회수율이 0.0020% 미만이도록 보장한다.
전술한 극저탄소 극저류강 제련 공정에서 전로 제련: 탈황된 용철은 상하 복합 블로잉 전로를 채택해 제련을 수행하며, 제련 전기에 랜스 위치를 합리적으로 제어하여, 조기 슬래깅, 양호한 슬래깅을 달성하고 가능한 빨리 높은 알칼리도, 높은 FeO 및 우수한 유동성을 가진 초기 슬래그를 형성하며, 저취 교반을 강화하여 전기 탈인을 강화한다. 중후기에는 탈탄 속도를 엄격하게 제어하여, 고로 슬래그가 건조 상태로 돌아가고 너무 빠르거나 승온되며 과도하게 인이 반환되는 것을 방지한다. 전로 블로잉 프로세스에서 슬래그 재료 석회는 50 내지 65kg/t, 경소 백운석은 15 내지 25kg/t, 고로 슬래그 알칼리도는 3.5 내지 4.0 이내로 제어한다. 최종 용강 탄소 함량은 0.03% 내지 0.05%로, 산소 함량은 600 내지 900ppm으로, 출강 온도는 ≥1660℃로 제어하여, RH로 온도가 1580℃보다 낮지 않도록 확보한다. 출강 시 슬래그 차단 작업을 채택하고, 출강 시간은 3.5분보다 적지 않도록, 슬래그 두께는 50mm를 초과하지 않도록 제어하여 인이 반환되는 것을 방지한다. 최종 탄소와 산소 함량에 따라 출강은 약탈산을 채택하고 산소를 남겨 출강하며 레이들 용강 중 산소 함량은 500 내지 600ppm로 제어한다.
전술한 극저탄소 극저류강 제련 공정에서 RH로 진공: 전로 출강 후 용강에 사전 비축된 산소 함량을 이용해, 진공 펌핑을 통해 [C]+[O]=[CO] 반응의 CO 가스 분압을 낮추며, 진공 압력은 80 내지 100mbar에서 2분 동안 유지한다. 탄소 산소 반응이 원활해지면 진공도를 5mbar 이내로 제어하고, 큰 순환 가스 유량 1200 내지 1400L/min을 채택해 진공 순환을 수행하며, 탈탄 시간은 3 내지 5분으로 자연 탈탄 후 용강 최종 탄소 함량 요건을 ≤0.010%로 제어한다. 탈탄 종료 후 용강에 대해 탈산 합금화를 수행하며, 강의 Alt는 0.030% 내지 0.060%로, 탈산 후 용강 중 산소는 20ppm 이내로, 합금화 종료 후 진공 유지 시간은 ≥15분으로 유지한다.
전술한 극저탄소 극저류강 제련 공정에서 연속 주조 주입: 레이들 노즐을 깨끗하게 청소하고, 스터핑 샌드(stuffing sand)의 샌드 주입 작업을 강화한다. 1차 중간 레이들 코팅제 첨가가 완료될 때까지 큰 레이들을 붓기 5분 전에 중간 레이들에 아르곤 가스를 블로잉하기 시작한다. 큰 레이들에서 중간 레이들까지 긴 노즐을 사용해 연결하고, 아르곤 가스 양압을 부어 용강을 보호한다. 중간 레이들은 무탄 코팅제, 중간 레이들 침지식 노즐을 추가하고, 몰드는 파이프라인강 전용 보호 슬래그 수단을 추가하여 전체 공정에서 주입을 보호한다. 연속 주조 공정에서 질소 증가는 5ppm 이내로 제어한다.
전술한 극저탄소 극저류강 제련 공정에서 과열도와 연신 속도 제어: 과열도는 10 내지 25℃, 목표는 10 내지 20℃로 제어하여 낮은 과열도의 일정한 연신 주조를 유지한다. 노즐의 삽입 깊이를 잘 제어하고, 몰드 노즐을 엄격하게 중앙에 정렬시킨다.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다.
(1) 본 발명은 150T 전로 산소 보유 출강 시 산소 함량 최적값의 결정을 완료하여, 과도한 산소 함량, LF로의 높은 탈황 압력 및 산소가 낮을 때 고로 슬래그 중의 잔류 산소와 전극 소모의 탄소 반응을 충분히 활용하지 못하여 용강의 직접적인 복탄이 심각해지는 상황이 발생하는 것을 방지함으로써, 용강의 성분 제어를 안정화시켰다.
(2) 본 발명은 RH로 탈탄 후 알루미늄 첨가 및 탈산 시, 알루미늄 블록 첨가량 최적값의 결정을 완료하여, 과도하게 많은 알루미늄 블록 첨가, 용강 중의 과도한 알루미늄 성분이 직접적으로 고로 슬래그 중의 산소와 반응하여 고로 슬래그 중의 잔류 산소를 줄이고 LF로가 잔류 산소를 이용해 전극 복탄을 소모시키는 목적을 달성하지 못하게 되고, 과도하게 적은 알루미늄 블록 첨가, 용강 탈산 불완전, 큰 LF로 탈황 압력의 상황이 발생하는 것을 방지함으로써, 용강의 성분 제어를 안정화시켰다.
(3) 본 발명의 LF로는 슬래그 탈산 시기를 지연시키며, 슬래그 탈산 시기를 용강 온도가 목표 온도 ±10℃에 도달할 때까지 지연시킴으로써, 고로 슬래그 중의 잔류 산소를 잘 이용하여 승온 과정에서 흑연 전극에 소모되는 탄소를 소모하며, 이러한 탄소는 더 이상 용강에 유입되지 않고, 고로 슬래그 중의 잔류 산소와 반응하여 CO 기포를 생성하여 배출시키므로, 기포 슬래그의 형성에도 유리하며 승온 효율이 향상된다.
(4) 본 발명의 LF로는 전기의 동역학적 조건 희생을 통하여, 탈황 효율을 낮추어 용강의 복탄량을 감소시켜, 후기의 고온, 큰 저취 교반 및 양호한 고로 슬래그 유동성 등 요인을 이용하여 보완함으로써, 심도 탈황과 탄소 제어가 균형을 이루어 서로 모순되지 않도록 만든다.
실시예 1
본 실시예에서 제공하는 극저탄소 극저류강 제련 공정은 용철 레이들 주입→용철 전처리→전로 제련→RH로 진공→LF로 정련→연속 주조 생산 단계가 포함된다. 구체적으로 하기와 같다.
1. 용철 전처리
전로 최종 황 함량을 제어하고 LF로 슬래그 알칼리도가 과도하게 개재물 흡착에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 고로 용철은 먼저 용철 전처리에 통해 탈황을 수행한다. 용철 전처리는 용철 레이들 블로잉법 탈황 보조 서지형 슬래그 축적 스키밍 장치를 선택하며, 용철 탈황 온도 강하가 작고 스키밍이 깨끗하며 탈황률은 85% 이상에 달할 수 있어, 고로에 유입되는 용철 중 황 함량이 0.0030% 미만이고 전로 블로잉 제련 후 황 회수율이 0.0020% 미만이도록 보장한다.
2. 전로 제련
탈황 후의 용철은 상하 복합 블로잉 전로를 채택하여 제련하며, 제련 전기에 랜스 위치를 합리적으로 제어하여, 조기 슬래깅, 양호한 슬래깅을 달성하고 가능한 빨리 높은 알칼리도, 높은 FeO 및 우수한 유동성을 가진 초기 슬래그를 형성하며, 저취 교반을 강화하여 전기 탈인을 강화한다. 중후기에는 탈탄 속도를 엄격하게 제어하여, 고로 슬래그가 건조 상태로 돌아가고 너무 빠르거나 승온되며 과도하게 인이 반환되는 것을 방지한다. 전로 블로잉 프로세스에서 슬래그 재료 석회는 50 내지 65kg/t, 경소 백운석은 15 내지 25kg/t, 고로 슬래그 알칼리도는 3.5 내지 4.0 이내로 제어한다. 최종 용강 탄소 함량은 0.03% 내지 0.05%로, 산소 함량은 600 내지 900ppm으로, 출강 온도는 ≥1660℃로 제어하여, RH로 온도가 1580℃보다 낮지 않도록 확보한다. 출강 시 슬래그 차단 작업을 채택하고, 출강 시간은 3.5분보다 적지 않도록, 슬래그 두께는 50mm를 초과하지 않도록 제어하여 인이 반환되는 것을 방지한다. 최종 탄소와 산소 함량에 따라 출강은 약탈산을 채택하고 산소를 남겨 출강하며 레이들 용강 중 산소 함량은 500 내지 600ppm로 제어한다.
3. RH로 진공
전로 출강 후 용강에 사전 비축된 산소 함량을 이용해, 진공 펌핑을 통해 [C]+[O]=[CO] 반응의 CO 가스 분압을 낮추며, 진공 압력은 80 내지 100mbar에서 2분 동안 유지한다. 탄소 산소 반응이 원활해지면 진공도를 5mbar 이내로 제어하고, 큰 순환 가스 유량 1200 내지 1400L/min을 채택해 진공 순환을 수행하며, 탈탄 시간은 3 내지 5분으로 자연 탈탄 후 용강 최종 탄소 함량 요건을 ≤0.010%로 제어한다. 탈탄 종료 후 용강에 대해 탈산 합금화를 수행하며, 강의 Alt는 0.030% 내지 0.060%로, 탈산 후 용강 중 산소는 20ppm 이내로, 합금화 종료 후 진공 유지 시간은 ≥15분으로 유지하여 합금 성분이 균일하되 탈기 효과를 확보한다.
4. LF로 정련
LF로 제련 프로세스는 용강 복탄 및 심도 탈황을 제어하여 용강 성분이 합격되도록 보장해야 하며, 동시에 용강의 온도를 올려 용강의 온도가 주입성을 갖도록 한다. LF로는 3가지 흑연 전극 승온의 특성을 사용하기 때문에, 승온 프로세스는 흑연 전극이 용강에 의해 침식되어 용강 복탄 현상이 유발되며, 제련 프로세스에서 흑연 전극 복탄을 줄이는 방법은 LF로 제련의 핵심이 되었다.
4.1. LF로 탄소 제어
작업대에서 용강의 초기 온도가 비교적 낮기 때문에 고로 슬래그 유동성이 비교적 떨어지고 슬래그층의 두께가 충분하지 않다. LF로는 전기에 쇼트 아크 가열방식을 채택하며, 저취 유량을 150 내지 200NL/min으로 제어하여 전기 서브머지드 아크가 좋지 않아 용강 복탄, 질소 증가가 유발되는 것을 방지한다. 고로 슬래그 용융 후, 슬래그 상태에 따라 지속적으로 슬래그 재료를 보충하고, 즉시 고로 슬래그 알칼리도, 유동성 및 슬래그층 두께를 조절하며, 고로 슬래그 알칼리도가 7 내지 10, 고로 슬래그 유동성이 50 내지 80NL/min 유량일 때 슬래그면이 크립되거나 각피가 형성되지 않도록 확보하고, 슬래그층 두께는 10 내지 15cm 사이로 제어하여 서브머지드 아크 효과가 우수하고 용강의 전극 침식을 방지한다. 서브머지드 아크가 안정화된 후 큰 수 레벨의 급속 승온을 채택하며, 이때 기존 공정(알루미늄 와이어를 공급하고 슬래그 표면에 알루미늄 와이어를 추가하는 방식으로 용강에 대해 침전과 확산 탈산을 수행)을 RH로 아웃바운드 알루미늄 함량에 따라 용강 알루미늄 성분에 대해 알루미늄 와이어 공급 조절을 수행하도록 변경하며, 슬래그 탈산 시기를 지연시키고(RH로 진공 프로세스에서 탈탄 후 알루미늄 블록을 첨가하여 용강을 탈산시키기 때문에, 아웃바운드 알루미늄 성분은 0.030% 내지 0.060%이고, 이는 용강 내 산소 함량이 이미 매우 낮은 상태임을 나타내며, 슬래그 탈산 시기 지연은 고로 슬래그 중의 잔류 산소와 전극 소모로 인한 탄소를 반응시켜 용강을 오염시키지 않고 CO 가스를 생성 및 배출함으로써 용강 복탄을 감소시킴), 온도가 목표 온도 ±10℃까지 상승하면, 알루미늄 와이어를 추가하여 고로 슬래그에 대해 슬래그 탈산을 수행하고, 생산 리듬에 따라 계속해서 승온 작업을 진행하거나 전극 추출, 큰 저취 교반, 탈황 작업을 선택한다.
4.2. LF로 심도 탈황
작업대에서 용강의 초기 온도가 비교적 낮기 때문에 고로 슬래그 유동성이 비교적 떨어지고 슬래그층의 두께가 충분하지 않으며, 슬래그 중 FeO 함량이 비교적 높다(RH로는 고로 슬래그를 탈산하지 않음). 이때 탈황 효율이 비교적 낮고 맹목적으로 큰 저취 및 하전극 승온 탈황을 채택하면 용강이 전극을 침식시키기 쉬워 복탄이 심각해진다. LF로의 심도 탈황 작업은 온도가 목표 온도 ±10℃로 승온될 때까지 지연시키며, 전극 추출, 큰 저취 바이패스 추가 작업을 채택하고, CaO-Al2O3-SiO2 3원 알칼리성 슬래그계 심도 탈황을 채택하며, 프로세스 알칼리도는 6.0 내지 8.0으로 제어하고, 톤당 강 슬래그량은 12.5 내지 15.5kg(전로 출강 슬래그 포함)로 제어하며, 슬래그 중 FeO와 MnO 함량은 0.8% 미만이고, 정련 프로세스는 약한 양압을 유지하여 우수한 노내 환원성 분위기를 확보한다.
4.3. LF로 개재물 제거
성분, 온도가 합격하면 칼슘 처리를 수행한다. 칼슘 처리는 심리스 순수 칼슘 코어드 와이어를 채택하며, 첫 번째 고로 250±10m, 연속 주조 경로 220±10m에 따라 200m/min 속도로 공급하여 칼슘 와이어가 레이들 중하부 반응이 균일하여, 용강 중 개재물이 충분한 변성을 갖도록 만들고, 동시에 용강 표면에서 칼슘 와이어의 극렬한 반응으로 인한 용강 2차 산화를 줄여, 황화물 개재물의 전체 변성을 확보한다. 칼슘 처리 종료 후 정적 교반 시간 요건은 ≥15min이고 부드러운 교반 저취 유량은 정확하게 30 내지 50NL/min으로 제어하여, 개재물을 충분히 응집, 부유시킨다.
5. 연속 주조 주입
레이들 노즐을 깨끗하게 청소하고, 스터핑 샌드(stuffing sand)의 샌드 주입 작업을 강화하여 레이들의 자체적으로 유동하여 연속 주조에서 주입으로 산소가 연소되고 용강이 오염되는 것을 방지하도록 보장한다. 1차 중간 레이들 코팅제 첨가가 완료될 때까지 큰 레이들을 붓기 5분 전에 중간 레이들에 아르곤 가스를 블로잉하기 시작한다. 큰 레이들에서 중간 레이들까지 긴 노즐을 사용해 연결하고, 아르곤 가스 양압을 부어 용강을 보호한다. 중간 레이들은 무탄 코팅제, 중간 레이들 침지식 노즐을 추가하고, 몰드는 파이프라인강 전용 보호 슬래그 수단을 추가하여 전체 공정에서 주입을 보호한다. 연속 주조 공정에서 질소 증가는 5ppm 이내로 제어한다.
과열도와 연신 속도 제어: 과열도는 10 내지 25℃, 목표는 10 내지 20℃로 제어하여 낮은 과열도의 일정한 연신 주조를 유지한다. 노즐의 삽입 깊이를 잘 제어하고, 몰드 노즐을 엄격하게 중앙에 정렬시켜, 몰드 용강 액면 파동이 커 용강에 슬래그가 말리는 것을 방지한다.
본 발명은 용철 전처리를 통해 심도 탈황 스키밍을 수행하고, 전로 처리 프로세스에서 심도 탈인을 수행하며, 산소를 남겨(600 내지 900ppm) 출강하고, 복합 정련 슬래그 상부 슬래그 개질을 수행하며, RH 진공 프로세스느 자연 탈탄하고, LF 정련 프로세스는 슬래그 탈산 시기를 지연하며, 슬래그 중의 잔류 산소를 이용하여 전극에 의해 소모되는 탄소 함량 제거하고, 용강 복탄을 낮추며 작은 저취, 큰 전극 출력을 이용해 신속하게 승온시키고, 용철의 전극에 대한 침식 복탄을 낮추어, 최종 탄소 함량을 0.003% 이내로 효과적으로 제어한다. 온도가 적정해지면 고온의 큰 저취 교반 심도 탈황을 이용하고, 칼슘 처리를 통해 용강 내의 개재물을 변성시키며, 소프트 블로잉을 통해 변성된 개재물을 부유시켜 고로 슬래그에 흡착시켜, 탄소, 황 성분이 성능을 충족시키는 동시에 용강 내 유해 원소를 줄이고 용강 순도를 향상시키는 목적을 보장한다.
실시예 2 및 3
X65MS-2 강종, 150톤 전로, 150톤 레이들로 제련을 선택하고, 그 X65MS-2 강종의 주요 화학 성분은 표 1과 같다.
표 1 X65MS-2 주요 화학 성분(%)
Figure pct00001
구체적인 제련 프로세스는 하기와 같다.
(1) 전로 블로잉 제련의 경우, 블로잉 제련 최종 성분과 온도 제어는 표 2와 같다.
표 2 전로 최종 성분(%)
Figure pct00002
(2) RH 진공로, 진공 탈탄→탈산→합금, 아웃바운드 성분 제어는 표 3과 같다.
표 3 RH 아웃바운드 성분
Figure pct00003
(3) LF 정련로, 슬래깅→슬래깅 서브머지드 아크→작은 저취 및 고전력 승온→슬래그 탈산→고온 및 큰 저취 심도 탈황→칼슘 처리→소프트 블로잉, 아웃바운드 성분 제어는 표 4와 같다.
표 4 정련로 최종 용강 주요 성분(%)
Figure pct00004
(4) 연속 주조편 품질, 연속 주조편 유해 요소 제어가 비교적 낮다. [P]≤90ppm, [S]≤10ppm, T[O]≤9ppm, [N]≤40ppm, [H]≤1.5ppm이며 매크로조직 품질이 비교적 우수하다.
본 발명은 용철 탈황 전처리→전로 제련→RH 진공 탈탄 처리→LF 정련→슬래브 연속 주조 생산 프로세스를 통해, 각 공정을 긴밀히 매칭시켜 극저탄소 저류강의 안정적인 대량 생산을 구현하였다. 상기 공정을 사용하여 용강 성분을 [C]≤0.03%, [P]≤0.013%, [S]≤0.0010%, [N]≤0.0050%로 제어할 수 있어, 용강 내 유해 원소를 줄이고, 용강 순도를 향상시키는 목적을 달성함으로써 현장 대량 생산의 요건을 충족시킬 수 있다.
상기 실시예 이외에도, 본 발명에는 다른 실시예가 있을 수 있다. 동등한 대체 또는 동등한 변환에 의해 형성된 임의의 기술적 해결책은 모두 본 발명의 보호범위 내에 속한다.

Claims (6)

  1. 극저탄소 극저류강 제련 공정에 있어서,
    용철 레이들 주입→용철 전처리→전로 제련→FH로 진공→LF로 정련→연속 주조 생산 단계가 포함되고, 여기에서 LF로 정련에는 LF로 탄소 제어, LF로 심도 탈황 및 LF로 개재물 제거가 포함되며,
    상기 LF로 탄소 제어에서, LF로는 전기에 쇼트 아크 가열방식을 채택하며, 저취(bottom blowing) 유량을 150 내지 200NL/min으로 제어하고; 고로 슬래그 용융 후, 슬래그 상태에 따라 지속적으로 슬래그 재료를 보충하고, 즉시 고로 슬래그 알칼리도, 유동성 및 슬래그층 두께를 조절하며, 고로 슬래그 알칼리도가 7 내지 10, 고로 슬래그 유동성이 50 내지 80NL/min 유량일 때 슬래그면이 크립되거나 각피가 형성되지 않도록 확보하고, 슬래그층 두께는 10 내지 15cm 사이이고; 서브머지드 아크(submerged arc)가 안정화된 후 큰 수 레벨의 급속 승온을 채택하여 RH로 아웃바운드 알루미늄 함량에 따라 용강 알루미늄 성분에 대해 알루미늄 와이어 공급 조절을 수행하며, 온도가 목표 온도 ±10℃까지 상승하면, 알루미늄 와이어를 추가하여 고로 슬래그에 대해 슬래그 탈산을 수행하고, 생산 리듬에 따라 계속해서 승온 작업을 진행하거나 전극 추출, 큰 저취 교반, 탈황 작업을 선택하고;
    상기 LF로 심도 탈황에서, LF로의 심도 탈황 작업은 온도가 목표 온도 ±10℃로 승온될 때까지 지연시키며, 전극 추출, 큰 저취 바이패스 추가 작업을 채택하고, CaO-Al2O3-SiO2 3원 알칼리성 슬래그계 심도 탈황을 채택하며, 프로세스 알칼리도는 6.0 내지 8.0으로 제어하고, 톤당 강 슬래그량은 12.5 내지 15.5kg(전로 출강 슬래그 포함)로 제어하며, 슬래그 중 FeO와 MnO 함량은 0.8% 미만이고, 정련 프로세스는 약한 양압을 유지하여 우수한 노내 환원성 분위기를 확보하고;
    상기 LF로 개재물 제거에서, 성분, 온도가 합격하면 칼슘 처리를 수행g하고, 칼슘 처리는 심리스 순수 칼슘 코어드 와이어를 채택하며, 첫 번째 고로 250±10m, 연속 주조 경로 220±10m에 따라 200m/min 속도로 공급하고; 칼슘 처리 종료 후 정적 교반 시간 요건은 ≥15min이고, 부드러운 교반 저취 유량은 정확하게 30 내지 50NL/min으로 제어하는 것을 특징으로 하는 극저탄소 극저류강 제련 공정.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용철 전처리에서, 용철 전처리는 용철 레이들 블로잉법 탈황 보조 서지형 슬래그 축적 스키밍 장치를 선택하여, 고로로 유입되는 용철 중 황 함량이 0.0030% 미만이고, 전로 블로잉 제련 후 황 회수율이 0.0020% 미만이도록 보장하는 것을 특징으로 하는 극저탄소 극저류강 제련 공정.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전로 제련에서, 탈황된 용철은 상하 복합 블로잉 전로를 채택해 제련을 수행하며, 제련 전기에 랜스 위치를 합리적으로 제어하여, 조기 슬래깅, 양호한 슬래깅을 달성하고 가능한 빨리 높은 알칼리도, 높은 FeO 및 우수한 유동성을 가진 초기 슬래그를 형성하며, 저취 교반을 강화하여 전기 탈인을 강화하고; 중후기에는 탈탄 속도를 엄격하게 제어하여, 고로 슬래그가 건조 상태로 돌아가고 너무 빠르거나 승온되며 과도하게 인이 반환되는 것을 방지하고; 전로 블로잉 프로세스에서 슬래그 재료 석회는 50 내지 65kg/t, 경소 백운석은 15 내지 25kg/t, 고로 슬래그 알칼리도는 3.5 내지 4.0 이내로 제어하고; 최종 용강 탄소 함량은 0.03% 내지 0.05%로, 산소 함량은 600 내지 900ppm으로, 출강 온도는 ≥1660℃로 제어하여, RH로 온도가 1580℃보다 낮지 않도록 확보하고; 출강 시 슬래그 차단 작업을 채택하고, 출강 시간은 3.5분보다 적지 않도록, 슬래그 두께는 50mm를 초과하지 않도록 제어하여 인이 반환되는 것을 방지하고; 최종 탄소와 산소 함량에 따라 출강은 약탈산을 채택하고 산소를 남겨 출강하며 레이들 용강 중 산소 함량은 500 내지 600ppm로 제어하는 것을 특징으로 하는 극저탄소 극저류강 제련 공정.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 RH로 진공에서, 전로 출강 후 용강에 사전 비축된 산소 함량을 이용해, 진공 펌핑을 통해 [C]+[O]=[CO] 반응의 CO 가스 분압을 낮추며, 진공 압력은 80 내지 100mbar에서 2분 동안 유지하고; 탄소 산소 반응이 원활해지면 진공도를 5mbar 이내로 제어하고, 큰 순환 가스 유량 1200 내지 1400L/min을 채택해 진공 순환을 수행하며, 탈탄 시간은 3 내지 5분으로 자연 탈탄 후 용강 최종 탄소 함량 요건을 ≤0.010%로 제어하고; 탈탄 종료 후 용강에 대해 탈산 합금화를 수행하며, 강의 Alt는 0.030% 내지 0.060%로, 탈산 후 용강 중 산소는 20ppm 이내로, 합금화 종료 후 진공 유지 시간은 ≥15분으로 유지하는 것을 특징으로 하는 극저탄소 극저류강 제련 공정.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연속 주조 주입에서, 레이들 노즐을 깨끗하게 청소하고, 스터핑 샌드(stuffing sand)의 샌드 주입 작업을 강화하고; 1차 중간 레이들 코팅제 첨가가 완료될 때까지 큰 레이들을 붓기 5분 전에 중간 레이들에 아르곤 가스를 블로잉하기 시작하고; 큰 레이들에서 중간 레이들까지 긴 노즐을 사용해 연결하고, 아르곤 가스 양압을 부어 용강을 보호하고; 중간 레이들은 무탄 코팅제, 중간 레이들 침지식 노즐을 추가하고, 몰드는 파이프라인강 전용 보호 슬래그 수단을 추가하여 전체 공정에서 주입을 보호하고; 연속 주조 공정에서 질소 증가는 5ppm 이내로 제어하는 것을 특징으로 하는 극저탄소 극저류강 제련 공정.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 과열도와 연신 속도 제어에서, 과열도는 10 내지 25℃, 목표는 10 내지 20℃로 제어하여 낮은 과열도의 일정한 연신 주조를 유지하고, 노즐의 삽입 깊이를 잘 제어하고, 몰드 노즐을 엄격하게 중앙에 정렬시키는 것을 특징으로 하는 극저탄소 극저류강 제련 공정.
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