KR20230162108A

KR20230162108A - 용철의 정련 방법

Info

Publication number: KR20230162108A
Application number: KR1020237037654A
Authority: KR
Inventors: 후토시 오가사와라; 료 가와바타
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2023-11-28
Also published as: BR112023024464A2; EP4328330A1; JPWO2022249798A1; TWI817507B; TW202246528A; JP7384294B2; WO2022249798A1; CN117377781A

Abstract

저질소강을 안정적으로 제조할 수 있는 용철의 정련 방법을 제안한다. 탄소 농도 [C]_i 를 0.5 질량％ 이상 3.0 질량％ 이하로 한 처리 전 용철을 용기에 수용하고, 처리 전 용철에 대기압하에서 산소를 취정함과 함께, 수소 가스 혹은 탄화수소 가스 또는 그들의 혼합 가스를 취입하여 처리 전 용철의 탈탄 및 탈질 처리를 실시하는 용철의 정련 방법이다. 탈탄 및 탈질 처리를 실시한 후의 처리 후 용철의 질소 농도 [N]_f 를 30 질량ppm 이하로 하는 것, 탈탄 및 탈질 처리를 실시한 후의 처리 후 용철에, 추가로 진공 탈가스 처리를 실시하는 것, 처리 전 용철은 냉철원을 용해시켜 얻은 것을 포함하는 것, 처리 전 용철이, 냉철원을 용해로에서 용해시켜 얻은 1 차 용철과, 탄소 농도가 2.0 질량％ 이상인 용선을 혼합한 것인 것, 냉철원이 환원철을 포함하는 것, 용기가 전로인 것 등이 바람직하다.

Description

용철의 정련 방법

본 발명은, 처리 전 탄소 농도가 3.0 질량％ 이하인 용철을 탈탄하여 용강을 얻는 데에 있어서, 탈탄 후의 용철 중의 질소 농도를 저감시켜, 저질소강을 얻는 방법에 관한 것이다. 특히, 처리 전 용철의 일부 또는 전부가 냉철원을 용해시켜 얻은 것인 경우에 바람직한 방법이다.

최근, 지구 온난화 방지의 관점에서, 철강업계에 있어서도 화석 연료의 소비량을 삭감시켜 CO₂ 가스의 발생량을 감소시키는 기술 개발이 진행되고 있다. 종래의 일관 제철소에 있어서는, 철광석을 탄소로 환원하여 용선을 제조하고 있다. 이 용선을 제조하는 데에는 철광석의 환원 등을 위해 용선 1 t 당 500 ㎏ 정도의 탄소원을 필요로 한다. 한편, 철 스크랩 등의 냉철원을 원료로 하여 용강을 제조하는 경우에는, 철광석의 환원에 필요로 되는 탄소원이 불필요해지고, 냉철원을 용해시키기에 충분한 열량분의 에너지만을 필요로 한다. 그 때문에, CO₂ 배출량을 대폭 저감 가능해진다.

냉철원을 전기로 등의 용해로에서 용해시켜 용강을 얻는 경우, 출강시의 질소 농도는, 고로선 (高爐銑) 을 전로에서 정련하여 출강하는 경우와 비교하여 고위가 되는 경우가 있다. 고로선을 전로에서 정련하는 프로세스에서는, 주로 탈탄에 의해 발생하는 일산화탄소 기포에 질소를 흡착시켜 제거하고 있으며, 출강시의 질소 농도는 일반적으로 저위가 된다. 구체적으로는, 고로선은 4 질량％ 정도의 탄소를 함유하고 있고, 탈탄 정련에 의해 발생하는 일산화탄소량은 충분히 많기 때문에, 질소 농도 20 질량ppm 정도의 저질소강 용제가 가능하다. 그러나, 냉철원을 사용하는 경우, 냉철원 용해 후의 용철 중 탄소 농도는 저위가 되어, 일산화탄소의 발생량이 한정되어 있기 때문에, 질소를 저농도까지 제거하기 어렵다. 냉철원 용해 후의 용철에 진공 탈가스 처리 등을 실시하면, 어느 정도의 탈질은 가능하다. 그러나, 탈질 반응이 발생하는 영역은, 진공조 내의 진공 분위기에 접해 있는 용강 표면부에 한정되기 때문에, 안정 용제 가능한 질소 농도의 상한은 40 질량ppm 정도이다.

그런데, 일반적으로 환원철은 천연 가스 등으로 환원하여 제조되고 있기 때문에, 탄소를 0.5 질량％ ∼ 2.0 질량％ 함유하고 있다. 이 때문에, 이 환원철을 용해시켜 얻은 용철에서는 탈탄 정련이 필요해지고, 이 때에 어느 정도의 탈질은 가능하다. 또, 탈질량을 증가시킨다는 관점에서는, 전기로 등에서 환원철을 용해시킨 용철을, 고로선과 합탕 (合湯) 을 하거나 하여 용철 중 탄소 농도를 높여, 전로에서 탈탄 정련을 실시하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 향후, CO₂ 발생량 저감을 위해, 고로선의 생산량이 내려가고 냉철원의 사용량이 증가하는 것을 생각할 수 있다. 그렇게 하면, 전로 장입시의 탄소 농도가 저하되어, 출강 질소 농도를 충분히 저하시키는 것이 곤란해질 것이 상정된다.

이와 같은 상정 아래, 저질소강을 얻기 위한 기술로는, 하기의 것이 개시되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 전로로부터 출강한 용강에 가탄 (加炭) 하고, Al 탈산한 후, 진공 탈가스 처리 중에 송산 (送酸) 하여, 탈탄 정련을 실시함으로써, 용강 중의 N 농도 [N] ≤ 25 질량ppm 으로 저감시키는 방법이 제안되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는, 용강의 욕면 상에 가탄하지 않고 CaO 를 투입하고 나서 Al 함유 물질을 첨가하고, 용강 중의 질소를 슬래그 중에 질화물로서 제거하고, 추가로, 송산을 실시함으로써, 질소 가스로서 기상 중에 제거하여, 질소 농도를 20 질량ppm 이하로 저감시키는 용강의 탈질 방법이 제안되어 있다.

또, 특허문헌 3 에는, RH 진공 탈가스 처리 장치에 있어서, 침지관으로부터 공급하는 환류 가스로서 탄화수소 가스를 공급함으로써, 기포를 미세화시키고, 질소 농도를 20 질량ppm 이하로 저감시키는 진공 정련 방법이 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 2004-211120호 일본 공개특허공보 2007-211298호 일본 공개특허공보 2000-45013호

그러나, 상기 종래의 기술에는, 아직 해결해야 할 이하와 같은 문제가 있었다.

특허문헌 1 에 기재된 방법에서는, 일산화탄소 기포를 발생시키기 위해 탄소원을 추가로 첨가하기 때문에, CO₂ 발생량이 증가한다는 과제와, 진공 탈가스 처리로 재차 탈탄을 실시함으로써 처리 시간이 연장되어, 생산성이 저하된다는 과제가 있다.

또, 특허문헌 2 에 기재된 방법에서는, 적어도 3 ㎏/t-용강의 금속 Al 을 첨가할 필요가 있다는 기재가 있어, 비용 상승이 현저하다. 또, 금속 Al 을 첨가한 후에 재차 용강 중의 Al 을 산화 제거할 필요가 있다. 그 때문에, 처리 시간의 증가에 의한 생산성의 저하와, 슬래그 배출량의 증가가 과제이다.

또, 특허문헌 3 에 기재된 방법에서는, 탄화수소 가스 공급 후에 용철 중의 수소 농도가 상승하기 때문에, 탈수소 처리를 실시할 필요가 있다. 그 때문에, 처리 시간이 증가하여 생산성이 저하된다는 문제가 있다.

본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 냉철원 사용량이 증가한 조건에 있어서, 현저한 생산성의 저하나 비용 상승을 수반하지 않고, 또 슬래그 발생량이나 CO₂ 발생량을 증대시키지 않고, 저질소강을 안정적으로 제조하는 용철의 정련 방법을 제안하는 것에 있다.

발명자들은 이들 문제를 감안하여, 전로 등의 대기압하에서 탈탄 정련을 실시하는 프로세스에서 탈질을 촉진시키는 방법을 예의 검토한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

상기 과제를 유리하게 해결하는 본 발명에 관련된 용철의 정련 방법은, 탄소 농도 [C]_i 를 0.5 질량％ 이상 3.0 질량％ 이하로 한 처리 전 용철을 용기에 수용하고, 그 처리 전 용철에 대기압하에서 산소를 취정 (吹精) 함과 함께, 수소 가스 혹은 탄화수소 가스 또는 그들의 혼합 가스를 취입하여 상기 처리 전 용철의 탈탄 및 탈질 처리를 실시하는 것이다.

또, 본 발명에 관련된 용철의 정련 방법은,

(a) 상기 탈탄 및 탈질 처리를 실시한 후의 처리 후 용철의 질소 농도 [N]_f 를 30 질량ppm 이하로 하는 것,

(b) 상기 탈탄 및 탈질 처리를 실시한 후의 처리 후 용철에, 추가로 진공 탈가스 처리를 실시하는 것,

(c) 상기 처리 전 용철은 냉철원을 용해시켜 얻은 것을 포함하는 것,

(d) 상기 처리 전 용철이, 상기 냉철원을 용해로에서 용해시켜 얻은 1 차 용철과, 탄소 농도가 2.0 질량％ 이상인 용선을 혼합한 것인 것,

(e) 상기 냉철원이 환원철을 포함하는 것,

(f) 상기 용기가 전로인 것 등이 보다 바람직한 해결 수단이 될 수 있는 것으로 생각된다.

본 발명에 의하면, 냉철원 사용량이 증가한 조건에 있어서, 현저한 생산성의 저하나 비용 상승을 수반하지 않고, 또 슬래그 발생량이나 CO₂ 발생량을 증대시키지 않고, 처리 후의 용강 중 질소 농도 [N]_f 가 30 질량ppm 이하인 저질소강을 안정적으로 제조하는 것이 가능해진다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 구체적으로 설명한다.

제 1 공정으로서, 제강용 용해로에 있어서, 전기 에너지를 사용하여, 철원의 용해 및 승열 (昇熱) 을 실시한다. 여기서, 제강용 용해로로는, 아크로나 유도로와 같은 전기로를 사용할 수 있다. 이 때, 철원이란 스크랩이나 환원철과 같은 고체 철원뿐만 아니라, 다른 프로세스에서 용해시킨 용철을 이용해도 된다. 또, 고체 철원의 용해, 및 철원의 승열을 위해 공급하는 열 에너지는 전기 에너지뿐만 아니라, 보전적으로 금속의 연소열 등을 사용해도 된다. 이들 에너지는, 재생 가능 에너지인 것이 CO₂ 배출량 삭감의 관점에서 바람직하다.

제 2 공정으로서, 레이들 등의 용기에 출탕한다. 냉철원으로서 환원철을 사용한 경우에는 환원철 중에 함유되어 있는 맥석에서 기인하는 슬래그가 대량으로 발생하므로, 필요에 따라 제재 (除滓) 를 실시하는 것이 바람직하다. 제재는 슬래그 드래거 등으로 실시해도 된다. 레이들의 프리보드 높이 (레이들 상단에서 용철 표면까지의 높이) 가 불충분한 경우에는, 전기로로부터의 출탕 전에 노체를 경동 (傾動) 시켜 유재 (流滓) 후에 출탕해도 된다. 또, 전기로로부터의 출탕 전에 노체를 경동시켜 유재 후에 출탕하고, 레이들 등의 용기에 용철과 함께 유출된 슬래그를 추가로 제재해도 된다.

제 3 공정으로서, 필요에 따라 고로선 등의 용선과 합탕을 실시함으로써, 용철 중의 탄소 농도 [C]_i 를 0.5 질량％ 이상 3.0 질량％ 이하로 조정하여 반응 용기에 장입하고, 상취 (上吹) 랜스 등으로부터 산소 가스를 공급하여 탈탄 정련을 실시한다. 처리 전 용철의 탄소 농도 [C]_i 가 0.5 질량％ 미만인 경우, 탈탄시의 CO 가스 발생량이 적으므로 탈질이 불충분해질 우려가 있다. 한편, 탄소 농도가 3.0 질량％ 초과인 경우, CO₂ 발생량 저감 효과가 작아진다. 또한, 합탕을 실시하는 경우, 합탕으로서 사용하는 용선은 탄소 농도가 2.0 질량％ 이상인 용선이 바람직하고, 고로로부터 출선된 그대로의 용선, 혹은, 고로로부터 출선된 후, 탈규, 탈인 및 탈황 중 어느 것 또는 2 이상의 처리를 조합하여 실시된 것이어도 된다. 반응 용기로서, 프리보드의 높이 (반응 용기 상단에서 용철 표면까지의 높이) 의 점에서 전로가 바람직하다. 산소 취정이 가능한 용기이면, 레이들 등이어도 된다. 또, 산소 취정은 상취 랜스로부터 산소를 공급하는 방법뿐만 아니라, 저취 (底吹) 우구 (羽口) 로부터 산소를 공급해도 된다. 상취 랜스로부터의 산소의 공급과 저취 우구로부터의 산소의 공급을 병용해도 된다.

다음으로, 탈탄을 위한 산소 가스 공급 개시와 함께, 노저 (爐底) 에 설치한 포러스 플러그 등으로부터 수소 가스 혹은 탄화수소 가스 또는 그들의 혼합 가스로 이루어지는 수소 원자를 함유하는 가스를 공급한다. 수소 원자를 함유하는 가스를 용철 중에 공급하면, 가스 분자의 해리 반응이 일어난 후에 일단 수소 원자가 용철 중에 용해되고, 재차 미세 수소 가스 기포로서 발생하는 것으로 생각된다. 여기서 발생하는 미세 기포와 용철 계면 사이에서 탈질 반응이 진행되는 것으로 생각된다. 그 때문에, 냉철원을 용해시킨 용철을 사용하여 탈탄 정련을 실시할 때에, 일산화탄소의 기포 발생량이 불충분해도, 탈탄 정련 후의 질소 농도를 저위로 하는 것이 가능해진다. 따라서, 탈탄 및 탈질 처리를 동시에 실시하는 것이 가능해진다. 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 수소 원자를 함유하는 가스의 공급량은, 용철 톤당 0.1 ∼ 0.3 Nm³/min 정도의 유량이 적정한 것을 알아냈다. 여기서「Nm³」은, 표준 상태에 있어서의 가스의 체적을 의미한다. 본 명세서에서는, 가스의 표준 상태를 0 ℃, 1 atm (101325 Pa) 으로 한다. 탈탄 정련 종료시에 산소 가스의 공급을 정지함과 동시에 수소 원자를 함유하는 가스의 공급을 정지한다. 수소 원자를 함유하는 가스의 정지 후에는, 저취 플러그 막힘 억제를 위해, 아르곤 가스 등의 불활성 가스의 공급으로 전환하는 것이 바람직하다. 수소 원자를 함유하는 가스의 공급은, 포러스 플러그에 한정되지 않고, 인젝션 랜스 (침지 랜스) 나, 단관, 이중관을 사용하여 공급해도 된다.

처리 후 용철의 질소 농도 [N]_f 가 30 질량ppm 이하가 되도록 처리를 실시하면, 강편 등의 조강 (粗鋼) 단계의 제품 질소 농도 N 이 30 질량ppm 이하인 저질소강을 제조할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 수소 가스 유량을 증가시키거나, 가스 체적당 수소 함유량이 많은 탄화수소계의 가스를 사용하거나 하여 수소 원자의 공급량이 많아지도록 처리 조건을 조정하여, 처리 후 용철의 질소 농도 [N]_f 가 20 질량ppm 이하가 되도록 처리를 실시하면 극저질소강이 되어 더욱 바람직하다.

제 4 공정으로서, 상기 탈탄 정련의 종료 후, 진공 탈가스 처리를 실시하고, 그 외 소정의 성분으로 조정한 후에 주조를 실시하는 것이 바람직하다. 탈탄 정련 후에 진공 탈가스 처리를 실시함으로써, 탈수소를 실시하는 것이 가능해진다. 본 실시형태에서는, 진공 탈가스 처리에 있어서, 수소 원자를 함유하는 가스를 공급한 특허문헌 3 에 기재된 기술과 비교하여 생산성 저하도 억제하는 것이 가능하다. 진공 탈가스 처리는, RH 식 진공 처리 장치나 DH 식 진공 처리 장치, 레이들을 진공실 내에 설치하는 설비 등을 사용할 수 있다.

실시예

150 t 규모 전기로에 냉철원으로서의 스크랩 또는 환원철을 장입하여 용해시키고, 레이들에 출탕 후, 슬래그의 제재를 실시하였다. 시험에 사용한 환원철은, 천연 가스로 환원함으로써 제조한 환원철이고, 탄소 농도를 분석한 결과, 1.0 질량％ 였다. 출탕 후의 레이들 내 용철과 고로선을 전로 장입 포트에서 합탕하여, 용철량을 300 t 으로 조정하였다. 그 용철의 성분 분석을 실시한 후, 전로에 장입하여 탈탄 취련을 실시하였다. 합탕에 사용한 고로선에 함유하는 탄소량은 4.3 질량％ 였다. 냉철원을 용해시킨 용철과, 고로선의 배합 비율은 다양하게 변경하고, 전로 장입시의 탄소 농도 [C]_i (질량％) 도 다양하게 변화시켰다. 탈탄에 필요한 산소 가스는 상취 랜스로부터 공급하고, 전로 장입 전의 용철 중의 탄소와 그 외 분석값 (첨자 i 로 표기) 을 기초로 산소 가스의 공급량을 결정하였다. 산소 가스의 공급 개시와 함께, 전로 노저에 설치한 포러스 플러그로부터 수소 가스, 프로판 가스 또는 50 체적％ 수소-50 체적％ 프로판 혼합 가스의 공급을 실시하였다.

소정의 산소량을 다 공급한 후에, 수소 가스, 프로판 가스 또는 수소와 프로판의 혼합 가스의 공급을 정지하고, 저취 가스를 아르곤 가스로 전환하여 레이들에 출강하고, 용강 중의 성분 분석 (첨자 f 로 표기) 을 실시하였다. 그 후, 레이들을 진공 탈가스 장치로 진공 처리를 실시하고, 소정의 성분으로 조정한 후, 주조를 실시하였다.

비교 조건으로서, 전로에서의 탈탄 정련시에, 아르곤 가스를 저취 가스로서 공급한 경우의 조건에서의 시험을 실시하였다. 또, 전로에서의 탈탄 정련시에 아르곤 가스만을 저취하여 공급한 후에, 레이들에 출강 후, 진공 탈가스 처리 중에 환류 가스로서 수소 가스 혹은 탄화수소 가스를 공급한 조건에서의 시험을 실시하였다.

(시험 1 ∼ 3)

전기로에서 스크랩을 용해시켜 얻은 용철과, 고로선의 합탕을 전로 장입 포트에서 실시하고, 용철량을 300 t 으로 조정하였다. 전기로 출탕시의 탄소 농도 [C]_e 는 0.2 ∼ 0.3 질량％ 였다. 고로선과 전기로 용철의 배합 비율을 변화시킨 결과, 합탕 후의 탄소 농도 [C]_i 는 2.5 ∼ 3.5 질량％ 였다. 이와 같이 합탕한 용철을 전로에 장입하고, 탈탄 정련을 실시하였다. 탈탄을 위한 산소 가스를 공급하고 있는 동안, 전로 노저에 설치한 포러스 플러그로부터는, 아르곤 가스를 40 Nm³/min 공급하였다. 전로로부터 출강 후에 성분 분석을 실시하고, 추가로 진공 탈가스 처리를 실시하였다. 이 때의 환류 가스는 아르곤 가스를 사용하였다. 탈가스 처리 종료 후에 연속 주조기로 주조를 실시하였다.

그 결과, 전로 장입 탄소 농도 [C]_i 가 3.0 질량％ 를 초과하는 조건에서는, 전로 출강 질소 농도 [N]_f (질량ppm), 조강 질소 농도 N (질량ppm) 모두 저위가 되는 결과였다. 그러나, 전로 장입 탄소 농도 [C]_i 가 3.0 질량％ 를 하회하는 수준에서는, 전로 출강 질소 농도 [N]_f, 조강 질소 농도 N 모두 고위였다.

(시험 4 ∼ 7)

전기로에서 스크랩을 용해시켜 얻은 용철과, 고로선의 합탕을 전로 장입 포트에서 실시하고, 용철량을 300 t 으로 조정하였다. 전기로 출탕 탄소 농도 [C]_e 는 0.2 ∼ 0.3 질량％ 였다. 고로선과 전기로 용철의 배합 비율을 변화시킨 결과, 합탕 후의 탄소 농도 [C]_i 는 2.5 ∼ 2.8 질량％ 였다. 이와 같이 합탕한 용철을 전로에 장입하고, 탈탄 정련을 실시하였다. 탈탄을 위한 산소 가스를 공급하고 있는 동안, 전로 노저에 설치한 포러스 플러그로부터는, 아르곤 가스를 40 Nm³/min 공급하였다. 전로로부터 출강 후에 성분 분석을 실시하고, 추가로 진공 탈가스 처리를 실시하였다. 이 때의 환류 가스는 수소 가스 혹은 프로판 가스를 사용하였다. 탈가스 처리 종료 후에 연속 주조기로 주조를 실시하였다.

그 결과, 전로 출강 질소 농도 [N]_f 는 고위였지만, 진공 탈가스 처리 중에 탈질 반응이 촉진되어, 조강 질소 농도 N 은 저위가 되었다. 그러나, 조강 수소 농도 H (질량ppm) 가 고위가 되었다.

(시험 8 ∼ 11)

전기로에서 스크랩을 용해시켜 얻은 용철과, 고로선의 합탕을 전로 장입 포트에서 실시하고, 용철량을 300 t 으로 조정하였다. 전기로 출탕 탄소 농도 [C]_e 는 0.2 ∼ 0.3 질량％ 였다. 고로선과 전기로 용철의 배합 비율을 변화시킨 결과, 합탕 후의 탄소 농도 [C]_i 는 2.5 ∼ 2.8 질량％ 였다. 이와 같이 합탕한 용철을 전로에 장입하고, 탈탄 정련을 실시하였다. 탈탄을 위한 산소 가스를 공급하고 있는 동안, 전로 노저에 설치한 포러스 플러그로부터는, 아르곤 가스를 40 Nm³/min 공급하였다. 전로로부터 출강 후에 성분 분석을 실시하고, 추가로 진공 탈가스 처리를 실시하였다. 이 때의 환류 가스는 수소 가스 혹은 프로판 가스를 사용하였다. 진공 탈가스 처리 중에 성분 분석을 실시하고, 수소 농도가 소정의 농도 이하가 될 때까지, 진공 처리를 계속하였다. 탈가스 처리 종료 후에 연속 주조기로 주조를 실시하였다.

그 결과, 전로 출강 질소 농도 [N]_f 는 고위였지만, 진공 탈가스 처리 중에 탈질 반응이 촉진되어, 조강 질소 농도 N 은 저위가 되었다. 또한, 조강 수소 농도 H 도 저위가 되었다. 그러나, 진공 탈가스 처리 시간이 대폭 증가하였다.

(시험 12 ∼ 26)

전기로에서 스크랩을 용해시켜 얻은 용철과, 고로선의 합탕을 전로 장입 포트에서 실시하고, 용철량을 300 t 으로 조정하였다. 전기로 출탕 탄소 농도 [C]_e 는 0.2 ∼ 0.3 질량％ 였다. 고로선과 전기로 용철의 배합 비율을 변화시킨 결과, 합탕 후의 탄소 농도 [C]_i 는 0.6 ∼ 2.8 질량％ 였다. 이와 같이 합탕한 용철을 전로에 장입하고, 탈탄 정련을 실시하였다. 탈탄을 위한 산소 가스를 공급하고 있는 동안, 전로 노저에 설치한 포러스 플러그로부터는, 수소 가스 혹은 프로판 가스 또는 그들의 혼합 가스를 40 Nm³/min 공급하였다. 전로로부터 출강 후에 성분 분석을 실시하고, 추가로 진공 탈가스 처리를 실시하였다. 이 때의 환류 가스는 아르곤 가스를 사용하였다. 탈가스 처리 종료 후에 연속 주조기로 주조를 실시하였다.

그 결과, 전로 출강 질소 농도 [N]_f, 조강 질소 농도 N 모두 저위가 되었다. 전로 출강 수소 농도 [H]_f 는 고위가 되었지만, 진공 탈가스 처리를 실시함으로써, 조강 수소 농도 H 는 저위가 되었다. 또, 진공 탈가스 처리 시간의 연장도 보이지 않았다.

(시험 27 ∼ 41)

전기로에서 환원철을 용해시켜 얻은 용철과, 고로선의 합탕을 전로 장입 포트에서 실시하고, 용철량을 300 t 으로 조정하였다. 전기로 출탕 탄소 농도 [C]_e 는 1.0 ∼ 1.1 질량％ 였다. 고로선과 전기로 용철의 배합 비율을 변화시킨 결과, 용해 그대로의 시험 No.31, 36 및 41 의 탄소 농도 [C]_i 는 0.9 질량％, 그 외의 합탕 후의 탄소 농도 [C]_i 는 1.4 ∼ 2.9 질량％ 였다. 이와 같이 용해 그대로, 또는, 합탕한 용철을 전로에 장입하고, 탈탄 정련을 실시하였다. 탈탄을 위한 산소 가스를 공급하고 있는 동안, 전로 노저에 설치한 포러스 플러그로부터는, 수소 가스 혹은 프로판 가스 또는 그들의 혼합 가스를 40 Nm³/min 공급하였다. 전로로부터 출강 후에 성분 분석을 실시하고, 추가로 진공 탈가스 처리를 실시하였다. 이 때의 환류 가스는 아르곤 가스를 사용하였다. 탈가스 처리 종료 후에 연속 주조기로 주조를 실시하였다.

그 결과, 전로 출강 질소 농도 [N]_f, 조강 질소 농도 N 모두 저위가 되었다. 전로 출강 수소 농도 [H]_f 는 고위가 되었지만, 진공 탈가스 처리를 실시함으로써, 조강 수소 농도 H 는 저위가 되었다. 진공 탈가스 처리 시간의 연장도 보이지 않았다.

이상의 시험 조건 및 결과를 정리하여, 표 1-1 ∼ 1-3 에 나타낸다. 표 중 제품 성분은, 조강 성분으로서, 주조한 주편으로부터 채취하여 성분 분석한 값이다.

[표 1-1]

[표 1-2]

[표 1-3]

본 발명에 관련된 용철의 정련 방법에 의하면, 냉철원 사용량이 증가한 조건에 있어서, 현저한 생산성의 저하나 비용 상승 없이, 또 슬래그 발생량이나 CO₂ 발생량을 증대시키지 않고, 질소 농도가 30 질량ppm 이하인 저질소강을 안정적으로 제조하는 것이 가능해진다. 기존의 일관 제철소에 있어서, 고로선과 냉철원을 병용하면서, CO₂ 배출량의 저감과 고급강의 제조를 양립하는 것이 가능하므로 산업상 유용하다.

Claims

탄소 농도 [C]_i 를 0.5 질량％ 이상 3.0 질량％ 이하로 한 처리 전 용철을 용기에 수용하고, 그 처리 전 용철에 대기압하에서 산소를 취정함과 함께, 수소 가스 혹은 탄화수소 가스 또는 그들의 혼합 가스를 취입하여 상기 처리 전 용철의 탈탄 및 탈질 처리를 실시하는, 용철의 정련 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 탈탄 및 탈질 처리를 실시한 후의 처리 후 용철의 질소 농도 [N]_f 를 30 질량ppm 이하로 하는, 용철의 정련 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 탈탄 및 탈질 처리를 실시한 후의 처리 후 용철에, 추가로 진공 탈가스 처리를 실시하는, 용철의 정련 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리 전 용철은 냉철원을 용해시켜 얻은 것을 포함하는, 용철의 정련 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리 전 용철이, 냉철원을 용해로에서 용해시켜 얻은 1 차 용철과, 탄소 농도가 2.0 질량％ 이상인 용선을 혼합한 것인, 용철의 정련 방법.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 냉철원이 환원철을 포함하는, 용철의 정련 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용기가 전로인, 용철의 정련 방법.