KR101008147B1 - 코렉스 용선을 이용한 저린용강의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용선을 전로정련(취련)하여 용강을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 부원료 투입량을 감소시킴으로써 슬래그의 발생량을 감소시키고, 또한 슬로핑 발생을 억제시킬 뿐만 아니라 노체손상을 방지할 수 있는 코렉스 용선을 이용한 저린용강의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명은 코렉스 용선을 이용한 전로취련시 취련구간별로 캐비티깊이(L)/강욕깊이(L0)의 비, 하취유량, 및 부원료투입조건등을 적절히 제어하고, 또한 출강단계에서 합금철 및 CaO 투입조건을 적절히 제어하여 코렉스 용선을 저린용강으로 제조하는 방법을 그 요지로 한다.

본 발명에 의하면, 과취에 의한 노체손상을 방지하고, 슬래그량의 증가에 의한 레이들로의 슬래그 유출을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 슬로핑도 억제시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

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Description

코렉스 용선을 이용한 저린용강의 제조방법{Method for Manufacturing Molten Steel containing Low Phosphorus Using Pig Iron Manufactured by Corex Process}

도 1은 종래방법 및 본 발명을 따르는 취련패턴의 일례를 나타내는 취련패턴도

도 2는 종래방법 및 본 발명을 따르는 출강패턴의 일례를 나타내는 출강패턴도

도 3은 출강시간에 따른 출강전후의 [P] 거동을 나타내는 그래프

본 발명은 용선을 전로정련(취련)하여 용강을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 코렉스(COREX)용선을 전로정련하여 저린강을 제조하는 방법에 관한 것이다.

전로정련(조업)은 주원료인 용선과 고철을 전로에 장입한 후, 산소랜스를 통하여 99.9%의 순산소를 취입함과 동시에 부원료인 생석회, 경소 백운석, 소결광, 형석등을 투입하여 용선중의 불순물을 제거하는 공정이다.

전로조업에서는 특히 인을 제거하기 위해서는 다량의 부원료 투입이 요구되며, 따라서 필연적으로 슬래그가 다량 발생한다.

특히, Mn재 및 극저탄소강 생산시 다량의 생석회, 형석, 경소백운석의 사용으로 과취에 의한 슬래그 발생량을 증가시킬 뿐만 아니라 과취에 의한 T.Fe증가로 인한 노체수명의 저하를 가져오게 되는 문제점이 있다.

한편, 코렉스 용선은 하기 표 1에 나타난 바와 같이, 일반고로용선에 비하여 Si, Mn 및 P의 함량에 있어서 큰 차이가 있다.

구분	C	Si	Mn	P	S	Ti
일반고로용선	4.5%	0.4%	0.35%	0.10%	0.08%	0.74%
코렉스 용선	4.5%	1.0%	0.15%	0.007%	0.09%	0.64%

통상, 코렉스 용선을 이용한 전로취련은 통상, 일반고로용선을 사용하는 경우에서와 같이 적정한 염기도(CaO/SiO₂)확보를 위하여 용선[P]함량 및 용선[Mn]함량에 관계없이 CaO, CaF₂, 경소돌로마이트를 다량 첨가하며, 특히 저[Mn]용선 사용시 슬래그의 재화불량으로 CaF₂의 사용량이 일반고로 보다 2배(일반용선시 0.5kg/t, 코렉스용선사용시 1.2 kg/t)가 된다.

상기와 같이, CaO, CaF₂, 및 돌로마이트를 다량 첨가하는 경우에는 전로내의 강욕온도를 저하시키기 때문에 이 온도저하를 보상하기 위하여 산소를 과취하여야 하므로, 노체손상을 가져오게 되고, 슬래그량이 증가되어 출강시 슬래그가 레이들로 유출되고, 그리고 코렉스 용선중에는 Si이 많이 함유되어 있기 때문에 슬로핑이 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 코렉스 용선을 이용한 전로취련시 취련구간별로 캐비티깊이(L)/강욕깊이(L0)의 비, 하취유량, 및 부원료투입조건등을 적절히 제어하고, 또한 출강단계에서 합금철 및 CaO 투입조건을 적절히 제어하여 부원료 투입량을 감소시킴으로써 슬래그의 발생량을 감소시키고, 또한 슬로핑 발생을 억제시킬 뿐만 아니라 노체손상을 방지할 수 있는 코렉스 용선을 이용한 저린용강의 제조방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 코렉스 용선을 전로에 장입한 후, 산소랜스를 통해 산소를 상취하고 전로저부에 불활성 가스를 함께 취입하여 취련한 후, 출강하는 단계를 포함하여 구성되는 저린용강의 제조방법에 있어서,

취련개시~취련 10%시점에서는 L/Lo를 0.48∼0.50으로, 하취유량을 0.05∼0.07Nm³로 하고, 그리고 고형화된 고염기도 슬래그를 1.0∼1.5 kg/용강1톤의 투입량으로 2회 분할투입하고;

취련10%~취련20%시점에서는 L/Lo를 0.47∼0.49로, 그리고 하취유량을 0.03∼0.05Nm³로 하고;

취련21%~취련35%에서는 L/Lo를 0.40∼0.42로, 그리고 하취유량을 0.04∼0.06Nm³로 하고;

취련35~취련80%에서는 L/Lo를 0.39∼0.47로, 하취유량을 0.05∼0.09Nm³로 하고, 그리고 고형화된 고염기도 슬래그를 1.0∼1.5 kg/용강1톤의 투입량으로 2회 분할투입하고;

취련80%~완료에서는 L/Lo를 0.31∼0.47로, 하취유량을 0.04∼0.091Nm³로 하고, 그리고 입철지금을 투입하고;

취련 완료 시점에서는 30초∼2분 30초동안 하취유량을 0.08∼0.11Nm³으로 강욕을 강교반하고;

출강개시전에 가탄재를 투입하고;

출강 20%∼30%싯점에 Mn계 합금철 및 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 45∼55%의 CaO를 투입하고;

출강 50%∼80%싯점에 가탄재, Al 및 Si계 합금철 및 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 25∼35%의 CaO를 투입하고; 그리고 출강완료후 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 15∼25%의 CaO를 투입하는 것을 특징으로 하는 코렉스 용선을 이용한 저린용강의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 코렉스 용선을 전로에 장입한 후, 산소랜스를 통해 산소를 상취하고 전로저부에 불활성 가스를 함께 취입한 후, 출강하는 단계를 포함하여 구성되는 저린용강의 제조방법에 적절히 적용되는 것이다.

상기 코렉스 용선은 일반고로용선에 비하여 Si이 많이 함유되어 있고, Mn 및 P는 적게 함유되어 있다.

본 발명은 코렉스 용선을 이용한 전로취련시 취련구간별로 캐비티깊이(L)/강욕 깊이(L0)의 비, 하취유량, 및 부원료투입조건등을 적절히 제어하고, 또한 출강단계에서 합금철 및 CaO 투입조건을 적절히 제어하는 것이다.

본 발명에서는 취련개시~취련 10%시점에서 L/Lo를 0.48∼0.50으로, 하취유량을 0.05∼0.07Nm³로 하고, 그리고 고형화된 고염기도 슬래그를 1.0∼1.5 kg/용강1톤의 투입량으로 2회 분할투입한다.

상기 취련개시~취련 10%시점에서는 하드 브로우잉 적용으로 슬래그와 부원료의 재화를 유도하기 위하여 L/Lo는 0.48∼0.50으로, 하취유량은 0.05∼0.07Nm³로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 고형화된 고염기도 슬래그는 CaF₂ 대용으로 부원료 재화촉진을 목적으로 투입되는 것으로서, 그 투입량이 너무 적은 경우에는 투입효과가 미약하고, 너무 많이 투입되는 경우에는 갑작스러운 덩어리 슬래그 투입과 잔류 슬래그, 철산화물과의 갑작스러운 반응으로 CO가스가 발생하게 되어 슬로핑이 발생하게 되므로, 고형화된 고염기도 슬래그의 1회 투입량은 1.0∼1.5 kg/용강1톤의 투입량으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 취련10%~취련20%시점에서는 L/Lo를 0.47∼0.49로, 그리고 하취유량을 0.03 ∼0.05Nm³로 한다.

고융점을 갖는 2CaO·SiO₂ 형성과 슬래그 중 T.Fe 환원에 의한 슬래그 융점 및 점도가 상승하게 되는데, 이 시점에서는 슬래그의 유동성을 향상시키기 위하여 L/Lo를 0.47∼0.49로 설정하는 것이 바람직하다.

이 시점에서는 소결광을 소량(총 투입량의 20%정도)을 분할 투입하고 하취유량을 기존보다 높게 하여 용철이 FeO로 환원되는 것을 감소시킨다.

바람직한 소결광 투입량은 1.52-75.8kg/용강1톤이다.

또한, 취련21%~취련35%에서는 L/Lo를 0.40∼0.42로, 그리고 하취유량을 0.04∼ 0.06Nm³로 한다.

이 시점에서는 Si 반응이 끝나고 탈탄기에 해당된다.

갑작스러운 랜스하강에 의한 스피팅 발생을 방지하기 위하여 랜스를 각각 50mm씩 하강시켜 L/Lo를 0.40∼0.42로 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 L/Lo 및 하취유량을 제어하는 경우에는 송산유량인 산소젯트의 용철면에의 갑작스러운 충돌에 의한 스피팅 발생을 방지할 수 있고 또한 슬로핑에 의한 염기도 부족에 의한 [P]상승을 방지할 수 있다.

또한, 취련35~취련80%에서는 L/Lo를 0.39∼0.47로, 하취유량을 0.05∼ 0.09Nm³로 하고, 그리고 고형화된 고염기도 슬래그를 1.0∼1.5 kg/용강1톤의 투입량으로 2회 분할투입한다.

탈탄이 가장 활발하게 일어나는 시점이다.

이 시기에는 발생된 CO개스가 T.Fe를 감소시켜 슬래그중 산소 포텐셜을 낮추게 되므로 P₂O₅가 환원되어 용철중의 [P]함량이 다소 증가하는 [P]융기 형상을 보이게 된다.

이 시점에서는 생석회를 0.91-1.52kg/용강1톤씩 분할투입하는 것이 바람직하고, 소결광은 열원에 맞추어 연동투입하고, 고형화된 고염기도 슬래그를 1.0∼1.5 kg/용강 1톤의 투입량으로 2회 분할 투입하는 것이 바람직하다.

또한, 취련80%~완료에서는 L/Lo를 0.31∼0.47로, 하취유량을 0.04∼0.091Nm³로 하고, 그리고 입철지금을 투입한다.

이 시점에서는 슬래그중 (T.Fe)와 온도가 급격히 상승하기 때문에 좋은 재화여건이 형성된다. 이 시기는 매우 짧기 때문에 사소한 요인도 재화에 큰 영향을 미친다. 이 시기에 입철지금을 1.0∼1.5 kg/용강 1톤의 투입량으로 3회 분할투입하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 입철지금을 투입하는 경우에는 입철지금이 슬래그층에 부유하면서 슬래그를 급격히 냉각시키기 때문에 이 시기의 재화에 가장 중요한 영향을 미치는 온도상승을 억제하여 취련 말기의 [P]상승을 억제하게 된다.

그러나, 입철지금이 너무 많이 투입되는 경우에는 슬래그를 너무 냉각시키게 되므로, 입철지금투입량은 1.0∼1.5 kg/용강1톤으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 취련 완료 시점에서는 30초∼2분 30초동안 하취유량을 0.08∼0.11Nm³으로 강욕을 강교반한다.

상기와 같이 강교반하는 이유는 탈린을 유도하기 위함이다.

한편, 본 발명에서는 출강개시전에 가탄재를 투입하고, 출강 20%∼30%싯점에 Mn계 합금철 및 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 45∼55%의 CaO를 투입한다.

과취한 후, 레이들에서 탈산을 하는 경우 알루미나의 생성량이 많아져서 용강중에 개재물로 잔류하는 양이 많아질 수 있을 뿐만 아니라, 슬래그중에 잔류하는 철 및 망간산화물에 의해 용강이 지속적으로 재산화되어 용강중에 미세한 알루미나가 형성되어 분리부상이 쉽게 이루어지지 않기 때문에 용강의 청정성이 나빠지고 연주노즐막힘이 발생하는 등의 문제를 야기시킨다.

특히, 과취가 되는 경우는 보다 많은 양의 전로슬래그가 유출되기 때문에 이와 같은 문제점을 더욱 심화시킨다.

따라서, 본 발명에서는 출강개시전에 가탄재를 투입하는데, 그 투입량은 0.09-0.18kg/용강 1톤으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 가탄재의 투입량을 0.09-0.18kg/용강 1톤으로 설정하는 것이 바람직한 이유는 그 첨가량이 0.09kg/용강 1톤보다 적은 경우에는 탈산능력이 저하되어 Al의 첨가량이 많아지고, 그 첨가량이 0.18kg/용강 1톤을 초과하는 경우에는 가탄재 성분인 [C]와 용존산소[O]와 반응하여 수강래들 밖으로 넘치는 사례가 발생하기 때문이다.

또한, 본 발명에서는 출강 20%∼30%싯점에 Mn계 합금철의 형태로 Mn을 투입하는데, Mn 투입량은 강종에 따라 변화될 수 있으며, 1.82∼18.78kg/용강1톤으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 출강 20%∼30%싯점에 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 45∼55%의 CaO를 투입한다.

상기와 같이 투입되는 CaO는 Mn이 용강에 용해되면서 Mn합금철에 함유된 P와 슬래그중에 함유된 P₂O₅와의 반응을 방지하고, Mn이 용해되면서 Mn에 함유된 [P]가 용강속으로 침투하는 복린을 방지하기 위하여 투입되는 것으로서, 그 투입량은 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 45∼55%로 설정하는 것이 바람직하다.

통상, 출강단계에서 투입되는 총 CaO량은 2.42-7.27kg/용강1톤정도이다.

따라서, 출강 20%∼30%싯점에 출강단계에서 투입되는 CaO 투입량은 1.09∼ 3.92kg/용강1톤정도를 투입하는 것이 바람직하다.

또한, 출강 50%∼80%싯점에서 가탄재, Al 및 Si계 합금철 및 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 25∼35%의 CaO를 투입하고, 그리고 출강완료후 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 15∼25%의 CaO를 투입한다.

상기 CaO는 Al 및 Si계 합금철투입에 의한 발열반응에 의한 P상승을 억제하기 위하여 투입되는 것으로서, 이러한 투입효과를 얻기 위해서는 총 CaO 투입량의 15∼25%의 CaO를 투입하는 것이 바람직하다.

통상, 출강단계에서 투입되는 총 CaO량은 2.42-7.27kg/용강1톤정도이므로, 출강 50%∼80%싯점에서 투입되는 CaO 투입량은 0.5∼2.5kg/용강1톤정도를 투입하는 것이 바람직하고, 출강완료후 투입되는 CaO 투입량은 0.35-1.8kg/용강1톤정도를 투입하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

도 1의 취련패턴에 따라 하기 표 2와 같은 조성을 갖는 용선을 사용하여 330톤급 전로에서 전로취련을 종료하고 도 2에 제시되어 있는 조건으로 출강하였다.

각각의 취련패턴에 따라 제조된 슬래그의 조성을 분석하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

그리고 슬래그의 재화율을 조사하였다.

또한, 출강시간에 따른 용강중의 [P]의 거동을 조사하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

구분	C	Si	Mn	P	S	Ti
코렉스 용선	4.5%	1.0%	0.15%	0.007%	0.09%	0.64%

	T. Fe	CaO	SiO2	MnO	MgO	TiO	P2O5	S
종래예	31.26	46.42	15.76	3.53	6.98	1.04	1.47	3.8
	27.48	48.16	13.16	3.60	9.32	1.10	1.786	3.7
발명예	14.47	45.38	13.27	3.36	12.54	1.41	2.116	3.5
	15.20	43.46	12.28	3.49	11.56	1.46	2.109	3.8

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 발명예에 따라 코렉스 용선을 취련하는 하는 경우에는 종래예의 경우에 비하여 인의 함량이 낮게 되었음을 알 수 있다.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 출강하는 경우에는 출강중의 [P]상승이 없어 전로내 [P]성분과 출강 후 [P] 성분의 편차가 적음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 코렉스 용선을 사용하여 용강을 제조함에 있어서 취 련구간별로 캐비티깊이(L)/강욕 깊이(L0)의 비, 하취유량, 및 부원료투입조건등을 적절히 제어하고, 또한 출강단계에서 합금철 및 CaO 투입조건을 적절히 제어하여 부원료의 투입량을 최소화함으로써 과취에 의한 노체손상을 방지하고, 슬래그량의 증가에 의한 레이들로의 슬래그 유출을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 슬로핑도 억제시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 코렉스 용선을 전로에 장입한 후, 산소랜스를 통해 산소를 상취하고 전로저부에 불활성 가스를 함께 취입하여 취련한 후, 출강하는 단계를 포함하여 구성되는 저린용강의 제조방법에 있어서,

   취련개시~취련 10%시점에서는 L/Lo를 0.48∼0.50으로, 하취유량을 0.05∼0.07Nm³로 하고, 그리고 고형화된 고염기도 슬래그를 1.0∼1.5 kg/용강1톤의 투입량으로 2회 분할투입하고;

   취련10%~취련20%시점에서는 L/Lo를 0.47∼0.49로, 그리고 하취유량을 0.03∼0.05Nm³로 하고;

   취련21%~취련35%에서는 L/Lo를 0.40∼0.42로, 그리고 하취유량을 0.04∼0.06Nm³로 하고;

   취련35~취련80%에서는 L/Lo를 0.39∼0.47로, 하취유량을 0.05∼0.09Nm³로 하고, 그리고 고형화된 고염기도 슬래그를 1.0∼1.5 kg/용강1톤의 투입량으로 2회 분할투입하고;

   취련80%~완료에서는 L/Lo를 0.31∼0.47로, 하취유량을 0.04∼0.091Nm³로 하고, 그리고 입철지금을 투입하고;

   취련 완료 시점에서는 30초∼2분 30초동안 하취유량을 0.08∼0.11Nm³으로 강욕을 강교반하고;

   출강개시전에 가탄재를 투입하고;

   출강 20%∼30%싯점에 Mn계 합금철 및 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 45∼55%의 CaO를 투입하고;

   출강 50%∼80%싯점에 가탄재, Al 및 Si계 합금철 및 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 25∼35%의 CaO를 투입하고; 그리고 출강완료후 출강단계에서 투입되는 총 CaO 투입량의 15∼25%의 CaO를 투입하는 것을 특징으로 하는 코렉스 용선을 이용한 저린용강의 제조방법

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