KR101356916B1 - Hot metal decarburization method for stainless steel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고로에서 제조된 용선을 이용하여 스테인리스강을 제조하는 방법으로, 상기 용선을 탈린하는 용선예비처리단계 및; 상기 용선을 전로에서 탈탄하는 전로탈탄단계;를 포함하고, 상기 전로탈탄단계에서 상기 용선 내로 합금철을 투입하되 상기 합금철의 투입속도는 20kg/min·ton-steel 내지 30kg/min·ton-steel인 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법에 관한 것이다. The present invention provides a method for producing stainless steel using the molten iron produced in the blast furnace, the molten iron preliminary treatment step of delineating the molten iron; A converter decarburization step of decarburizing the molten iron in a converter, wherein the alloy iron is introduced into the molten iron in the converter decarburization step, and the input speed of the alloy iron is 20 kg / min · ton-steel to 30 kg / min · ton-steel It relates to a molten iron decarburization method for producing phosphorous stainless steel.
Description
본 발명은 고로에서 제조된 용선을 이용하여 스테인리스강을 제조하기 위한 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용선의 탈탄효율을 저하시키지 않고 페로크롬을 효과적으로 투입할 수 있는 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법에 관한 것이다.The present invention relates to a molten iron decarburization method for manufacturing stainless steel for manufacturing stainless steel using molten iron produced in a blast furnace, and more particularly, for the production of stainless steel that can effectively inject ferrochrome without lowering the decarburization efficiency of the molten iron. It relates to a molten iron decarburization method.
일반적으로 스테인리스강은 전기로에서 스크랩을 용해하여 이를 AOD (Argon oxygen decarburization)에서 조탈탄을 실시하고 이어서 VOD (Vacuum oxygen decarburization)에서 미세탈탄을 실시한다. 그리고 LT (Ladle treatment)에서 용강의 성분을 제어한 후에 연속주조를 수행하게 된다. 이와 같이 스크랩을 사용하는 스테인리스강 제조방법은 일반적으로 크롬 등 스테인리스 강의 필수원소를 함유한 스크랩을 전기로에서 용해시킨 후 AOD 및/또는 VOD등의 정련로에서 탈탄공정을 거치게 된다.In general, stainless steel dissolves scrap in an electric furnace and performs crude decarburization in argon oxygen decarburization (AOD) followed by fine decarburization in vacuum oxygen decarburization (VOD). In the LT (Ladle treatment), continuous casting is performed after controlling the composition of molten steel. In general, scrap containing indispensable elements of stainless steel such as chromium is dissolved in an electric furnace and then subjected to a decarburization process in a refining furnace such as AOD and / or VOD.
그러나, 스크랩 및 원료 가격에 크게 의존하는 스크랩 원료 제조방법에 비하여 고로의 용선을 사용하여 스테인리스강을 제조하는 방법이 원가측면에서 상당히 유리하다고 볼 수 있어, 근래에는 세계 주요 스테인리스강 제조사들도 용선을 사용하는 제조방법을 사용하는 추세이다.However, the method of manufacturing stainless steel using molten iron of blast furnace is considerably advantageous in terms of cost compared to the method of manufacturing scrap raw material, which is highly dependent on scrap and raw material prices. There is a trend to use the manufacturing method used.
고로의 용선을 사용하여 스테인리스강을 제조하기 위하여는 고로로부터의 용선에서 규소, 인 또는 황 등의 불순물을 제거하기 위한 예비처리를 실시한 후에 탈탄공정을 행하게 수행하게 된다. 그리고 탄소강용 고로를 이용하여 용선을 제조하는 제철소는 대부분의 경우 탈탄용 전로도 보유하고 있으므로 스테인리스강의 탈탄 또한 전로를 이용하는 것이 유리하다고 할 수 있다. 특히 고로 용선을 사용하는 경우에 있어서는 탈탄공정 전에 용선의 예비처리를 통하여 최종적으로 탈린을 효율적으로 수행하는 것이 필요하므로 용선예비처리과정의 탈린과정은 경제성과 품질이 우수한 스테인리스강을 제조하기 위하여 반드시 필요한 공정이라 할 수 있다. 또한, 탈린과정을 거친 용선은 탈탄하고, 상기 용선의 크롬 및 철의 함량을 제어하기 위하여 상기 용선을 탈탄하는 과정에서 페로크롬을 투입한다. 이때, 페로크롬은 탈탄효율을 저하시킬 수 있어 문제가 된다.In order to manufacture stainless steel using the molten iron of the blast furnace, a decarburization process is performed after a preliminary treatment for removing impurities such as silicon, phosphorus or sulfur from the molten iron from the blast furnace. In addition, steel mills that manufacture molten iron using carbon steel blast furnaces also have decarburization converters in most cases, so decarburization of stainless steel may also be advantageous. Especially in the case of using blast furnace molten iron, it is necessary to efficiently perform dephosphorization by preliminary treatment of molten iron before the decarburization process. It can be called a process. In addition, the molten iron having undergone the delineation process is decarburized, and ferrochrome is added in the process of decarburizing the molten iron in order to control the content of chromium and iron in the molten iron. At this time, ferrochrome can lower the decarburization efficiency, which is a problem.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 전로 내에서 용선을 탈탄할 때 크롬소스로 투입되는 페로크롬의 투입 방법을 최적화하여 탈탄 시간을 단축하는 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention devised to solve the above-mentioned problems is to provide a method of shortening the decarburization time by optimizing the input method of ferrochrome introduced into the chromium source when decarburizing molten iron in the converter.
또한, 본 발명의 다른 목적은 용선을 사용하여 스테인리스를 제조하기 위해서는 전로 내로 투입되는 페로크롬의 투입속도를 최적화하여 탈탄시 사용되는 산소효율을 증대시키고, 탈탄시간을 단축시킬 수 있는 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법을 제공하기 위함이다.In addition, another object of the present invention is to prepare a stainless steel using molten iron in order to optimize the input speed of the ferrochrome introduced into the converter to increase the oxygen efficiency used during decarburization, molten iron for manufacturing a stainless steel that can shorten the decarburization time To provide a decarburization method.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 고로에서 제조된 용선을 이용하여 스테인리스강을 제조하는 방법으로, 상기 용선을 탈린하는 용선예비처리단계 및; 상기 용선을 전로에서 탈탄하는 전로탈탄단계;를 포함하고, 상기 전로탈탄단계에서 상기 용선 내로 합금철을 투입하되 상기 합금철의 투입속도는 20kg/min·ton-steel 내지 30kg/min·ton-steel인 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법을 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the object as described above, the present invention is a method for producing stainless steel using the molten iron produced in the blast furnace, the molten iron preliminary treatment step of delineating the molten iron; A converter decarburization step of decarburizing the molten iron in a converter, wherein the alloy iron is introduced into the molten iron in the converter decarburization step, and the input speed of the alloy iron is 20 kg / min · ton-steel to 30 kg / min · ton-steel Molten iron decarburization method for production of phosphorus stainless steel.
상기 합금철은 페로크롬 (ferro-chrome; FeCr)을 포함할 수 있다.The iron alloy may include ferro-chrome (FeCr).
상기 페로크롬의 투입속도는 20kg/min·ton-steel 내지 27kg/min·ton-steel일 수 있다.The feed rate of the ferrochrome may be 20kg / min-ton-steel to 27kg / min-ton-steel.
상기 전로탈탄단계에서 상기 페로크롬이 투입되는 동안에 아래 식 1에 의한 용선의 평균 탈탄속도는 0.3wt%/min 초과 내지 0.7wt%/min 미만일 수 있다.While the ferrochrome is introduced in the converter decarburization step, the average decarburization rate of the molten iron according to
(식 1) 평균 탈탄속도 = 페로크롬이 투입되는 동안 용선 중 탄소의 제거량/페로크롬이 투입되는 시간(Equation 1) Average decarburization rate = removal amount of carbon in molten iron while ferrochrome is injected / time when ferrochrome is injected
상기 전로탈탄단계에서 상기 페로크롬이 투입되는 동안 상기 용선의 평균 탈탄속도는 0.05wt%/min 내지 0.055wt%/min일 수 있다.In the converter decarburization step, the average decarburization rate of the molten iron may be 0.05 wt% / min to 0.055 wt% / min while the ferrochrome is added.
상기 전로탈탄단계에서 상기 전로의 상취 및 저취로 산소 또는 산소/불활성기체를 취입할 수 있다.In the converter decarburization step, oxygen or oxygen / inert gas may be blown to the upper and lower odors of the converter.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 전로 내에서 용선을 탈탄할 때 크롬소스로 투입되는 페로크롬의 투입 방법을 최적화하여 탈탄 시간을 단축하는 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to provide a method of shortening the decarburization time by optimizing the method of ferrochrome introduced into the chromium source when decarburizing molten iron in the converter.
또한, 본 발명에 따르면 용선을 사용하여 스테인리스를 제조하기 위해서는 전로 내로 투입되는 페로크롬의 투입속도를 최적화하여 탈탄시 사용되는 산소효율을 증대시키고, 탈탄시간을 단축시킬 수 있는 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법을 제공할 수 있다. In addition, according to the present invention, in order to manufacture stainless steel using molten iron, the molten iron decarburization method for manufacturing stainless steel, which can increase the oxygen efficiency used for decarburization and shorten the decarburization time by optimizing the input speed of ferrochrome introduced into the converter. Can be provided.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 실시예에 따른 전로탈탄단계에서 용선을 탈단하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 전로탈탄단계에서 탈탄시간에 대한 탈탄산소효율을 나타낸 그래프.
도 4는 페로크롬 투입구간에서 용강 및 페로크롬의 온도와, 크롬 농도 구배를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 비교예 1 및 실시예 1의 탈탄시간에 대한 탈탄속도을 비교한 그래프.
도 6은 비교예 1 및 실시예 1의 탈탄시간에 대한 탄소함량을 비교한 그래프.1 is a flow chart showing a molten iron decarburization method for producing stainless steel according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view schematically showing a state that the molten iron in the converter decarburization step according to the present embodiment.
3 is a graph showing the decarbonation efficiency versus decarburization time in the converter decarburization step.
Figure 4 schematically shows the temperature of the molten steel and ferrochrome and the chromium concentration gradient in the ferrochrome input period.
5 is a graph comparing the decarburization rate with respect to decarburization time of Comparative Example 1 and Example 1. FIG.
6 is a graph comparing carbon content with respect to decarburization time of Comparative Example 1 and Example 1. FIG.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms. In the following description, it is assumed that a part is connected to another part, But also includes a case in which other elements are electrically connected to each other in the middle thereof. In the drawings, parts not relating to the present invention are omitted for clarity of description, and like parts are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a molten iron decarburization method for manufacturing stainless steel according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법은 고로에서 제조된 용선을 이용하여 스테인리스강을 제조하는 방법으로, 상기 용선을 탈린하는 용선예비처리단계 (S1) 및; 상기 용선을 전로에서 탈탄하는 전로탈탄단계 (S2);를 포함하고, 상기 전로탈탄단계 (S2)에서 상기 용선 내로 합금철을 투입하되 상기 합금철의 투입속도는 20kg/min·ton-steel 내지 30kg/ min·ton-steel일 수 있다. The molten iron decarburization method for manufacturing stainless steel according to a preferred embodiment of the present invention is a method of manufacturing stainless steel using molten iron prepared in a blast furnace, and a molten iron preliminary treatment step (S1) of delineating the molten iron; A converter decarburization step (S2) for decarburizing the molten iron in a converter; and including the ferroalloy into the molten iron in the converter decarburization step (S2), but the input speed of the alloy iron is 20 kg / min · ton-steel to 30 kg. / min.ton-steel.
스테인리스강을 제조하는 데 이용되는 용선은 고로에서 제조된 것을 이용하는데, 상기 용선에는 다수의 불순물을 포함하고 있으므로 VOD 등과 같은 정련로에서 정련하기 전에 상기 용선은 용선예비처리단계 (S1) 및 전로탈탄단계 (S2)를 거칠 수 있다. 이때, 상기 용선예비처리단계 (S1)에서는 탈린과 함께, 탈규 및 탈류가 수행될 수 있으며, 전로탈탄단계 (S2)에서는 용선을 전로 내에 구비시킨 다음, 탈탄을 수행할 수 있다. The molten iron used to manufacture the stainless steel is used in the blast furnace, the molten iron contains a plurality of impurities, so that the molten iron before refining in a refining furnace such as VOD, the molten iron preliminary treatment step (S1) and converter decarburization Step S2 may be passed. At this time, in the molten iron preliminary treatment step (S1), with the delineation, desulfurization and desulfurization may be carried out, in the converter decarburization step (S2) may be provided with molten iron in the converter, and then decarburization.
도 2는 본 실시예에 따른 전로탈탄단계에서 용선을 탈단하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing the appearance of the molten iron in the converter decarburization step according to the present embodiment.
도 2를 참조하면, 상기 전로탈탄단계에서 용선 (s)은 전로 (100) 내에서 탈탄될 수 있다. 상기 전로 (100)의 내벽은 내화물 (110)로 이루어질 수 있으며, 상기 전로 (100)의 일측에는 아웃렛 (120)이 구비되어, 전로탈탄단계가 종료된 용선 (s)을 배출할 수 있다. 상기 전로 (100)의 상부에는 랜스 (130)가 구비되어 전로 (100)의 상취로 기체를 취입할 수 있고, 상기 전로 (100)의 하부에는 공기구멍 (140)이 구비되어 전로 (100)의 저취로 기체를 취입할 수 있다. 예컨대, 상기 전로 (100)의 상취 및 저취로 취입되는 기체는 산소 또는 산소/불활성기체를 포함할 수 있다. 상기 용선 (s)는 전로 (100)의 상취 및 저취로 취입되는 산소 또는 산소/불활성기체에 의하여 탈탄될 수 있다. 용선 (s)은 스테인리스강을 제조하는데 적합한 조성을 구현하기 위하여 전로탈탄단계에서 상기 용선 (s) 내로 합금철을 투입할 수 있다. 예컨대, 상기 합금철은 페로크롬 (ferro-chrome; FeCr) (150)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, in the converter decarburization step, the molten iron s may be decarburized in the
도 3은 전로탈탄단계에서 탈탄시간에 대한 탈탄산소효율을 나타낸 그래프이고, 도 4는 페로크롬 투입구간에서 용강 및 페로크롬의 온도와, 크롬 농도 구배를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a graph showing the decarbonation efficiency versus decarburization time in the converter decarburization step, and FIG. 4 is a diagram schematically showing a temperature of molten steel and ferrochrome and a chromium concentration gradient in a ferrochrome input section.
도 3을 참조하면, 고로에서 제조된 용선은 용선예비처리단계에서 탈인 또는 탈황되어 전로에 장입되고, 전로탈탄단계에서 상취 또는 저취를 통하여 취입된 산소에 의하여 탈탄된다. 이때, 상기 전로탈탄단계에서는 크롬 (Cr)원으로 페로크롬을 상기 전로 내로 투입하여 스테인리스강의 조성을 구현할 수 있는데 상기 페로크롬의 투입은 용선의 탈탄의 효율을 저하시킨다. 이하에서는, 페로크롬을 투입하기전 용선을 Fe용선이라 하고, 용선에 페로크롬을 투입하는 동안을 페로크롬 투입구간이라 하며, 페로크롬 투입구간 이후의 용선을 Cr용선이라 한다.Referring to FIG. 3, the molten iron produced in the blast furnace is dephosphorized or desulfurized in the molten iron preliminary treatment step and charged into the converter, and decarburized by oxygen blown through the deodorization or deodorization in the converter decarburization step. In this case, in the converter decarburization step, the ferrochrome may be introduced into the converter as a chromium (Cr) source to realize the composition of stainless steel, and the introduction of the ferrochrome lowers the efficiency of decarburization of the molten iron. Hereinafter, the molten iron before adding the ferrochrome is called the Fe molten iron, while the ferrochrome is injected into the molten iron is called a ferrochrome injection section, and the molten iron after the ferrochrome injection period is called a Cr molten iron.
전로에서 대유량의 산소에 의하여 용선을 탈탄하면서, 상기 용선 내로 페로크롬을 투입하는 경우 페로크롬 투입구간에서 탈탄산소효율이 크게 감소함을 확인할 수 있다. 여기서, 탈탄산소효율은 다음의 식으로 나타낼 수 있다.While demelting molten iron by a large flow of oxygen in the converter, it can be seen that the decarbonation efficiency is greatly reduced in the ferrochrome input section when ferrochrome is introduced into the molten iron. Here, the decarbonation efficiency can be expressed by the following equation.
탈탄산소효율=(탈탄에 사용된 산소량)/(탈탄 중 전로 내로 취입된 총 산소량)*100Deoxygenation efficiency = (the amount of oxygen used for decarburization) / (total amount of oxygen blown into the converter during decarburization) * 100
용선을 탈탄하는 초기인 Fe용선단계에서는 탈탄산소효율이 약 60% 이상을 유지하다가, 페로크롬이 투입된 시점부터 탈탄산소효율은 급격하게 감소하고 페로크롬 투입구간에서 상기 탈탄산소효율은 약 30% 이하로 유지된다. 상기 페로크롬 투입이 종료된 후 Cr용선단계에서는 탈탄산소효율은 상기 Fe용선단계보다는 낮지만 페로크롬 투입구간에 대해서는 약 50% 이상으로 어느 정도는 회복된다. 따라서, 전로에서 용선을 탈탄하는 과정에서 페로크롬을 투입하는 동안 탈탄산소효율이 급격하게 저하되며, 이는 온도, 탄소, 크롬 사이의 평형을 나타내는 힐티 (Hily)식을 통하여 그 원인을 찾을 수 있다.In the Fe molten iron phase, which is the initial stage of decarburizing the molten iron, the deoxygenation efficiency is maintained at about 60% or more, and the deoxygenation efficiency is drastically decreased from the time when the ferrochrome is injected, and the decarbonization efficiency is less than about 30% at the ferrochrome input section. Is maintained. After the ferrochrome addition is completed, the decarbonation efficiency in the Cr melting step is lower than that of the Fe melting step, but recovers to about 50% or more in the ferrochrome injection section. Therefore, while deferring molten iron in the converter, deoxygenation efficiency is drastically lowered during ferrochrome injection, which can be found through the Hily equation indicating equilibrium between temperature, carbon, and chromium.
(힐티식) (Hilti)
상기 힐티식에서 [%Cr]은 크롬의 농도, [%C]는 탄소의 농도를 나타내고, Pco는 CO기체의 분압을 나타내며, T는 온도를 나타낸다. 힐티식을 참조하면, 전로내로 산소를 취입하면서 페로크롬을 투입하는 경우에 평형탄소농도 (힐티식의 [%C])는 다음과 같이 계산될 수 있다.In the Hilti's formula, [% Cr] is the concentration of chromium, [% C] is the concentration of carbon, Pco is the partial pressure of CO gas, and T is the temperature. Referring to Hilti's equation, the equilibrium carbon concentration ([% C] of Hilti's equation) in the case of injecting ferrochrome while blowing oxygen into the converter can be calculated as follows.
페로크롬은 상온으로 투입되므로 온도는 25℃이고, 성분은 Fe-60%~70%Cr-8%C-2%Si로 이루어진다. 상기 페로크롬이 투입되는 용선의 오도는 약 1600℃이고, 상기 용선의 성분은 Fe-0%~20%Cr-1%~2%C이며, 전로로 취입되는 산소의 분압인 Po2를 1기압으로 힐티식을 이용하여 계산하여 도 4와 같이, 용선과 페로크롬의 온도 및 크롬 농도 구배를 얻을 수 있었다.Since ferrochrome is introduced at room temperature, the temperature is 25 ° C, and the component is composed of Fe-60% to 70% Cr-8% C-2% Si. The degree of misuse of the molten iron into which the ferrochrome is introduced is about 1600 ° C, and the molten iron is composed of Fe-0% to 20% Cr-1% to 2% C, and 1 atm of Po 2 which is the partial pressure of oxygen blown into the converter. As calculated using Hilti's equation, the temperature and chromium concentration gradient of the molten iron and the ferrochrome could be obtained.
도 4를 참조하면, 용선 내로 페로크롬이 투입되면 상기 페로크롬 주변에는 국부적으로 크롬 (Cr)의 농도가 높고 (예컨대, 40%), 온도가 낮은 (예컨대, 1000℃)의 영역이 생성되고, 이때 평형탄소농도는 상기 힐티식에 의하여 약 48%로 계산된다. 즉, 탄소 농도가 48% 이상이 되어야 크롬이 산화하지 않고 탄소와 산소가 반응하여 탈탄된다는 의미이다. 실제로도, 용선의 탄소 농도는 최대 8%로, 낮은 값을 갖으므로 전로 내로 취입되는 산소는 페로크롬에 의하여 공급되는 크롬과 반응하여 탈탄하기 보다는 크롬을 산화시켜 크롬산화물을 생성한다. 따라서, 산소를 취입하면서 페로크롬을 고온의 용선으로 투입할 경우에는 페로크롬은 용선 표면으로 투입되므로, 다량의 크롬산화물이 용선 표면에 발생한다. 이와 같은 크롬산화물은 용선 표면을 덮고, 또한 상취로 취입되는 산소가 용선 내부로 확산되는 것을 막는다. 또한, 이는 용선 내의 산소의 농도를 저하시킴으로써 탈탄에 사용되는 산소량이 급격하게 감소된다. Referring to FIG. 4, when ferrochrome is introduced into the molten iron, a region having a high concentration of chromium (Cr) (eg, 40%) and a low temperature (eg, 1000 ° C.) is generated around the ferrochrome. At this time, the equilibrium carbon concentration is calculated as about 48% by the Hilti equation. In other words, when the carbon concentration is 48% or more, chromium does not oxidize and carbon and oxygen react to decarburize. In practice, the molten iron has a carbon concentration of up to 8% and has a low value, so that the oxygen blown into the converter reacts with chromium supplied by ferrochrome to oxidize chromium rather than decarburize to produce chromium oxide. Therefore, when ferrochrome is injected into molten iron at a high temperature while blowing oxygen, a large amount of chromium oxide is generated on the molten iron surface. Such chromium oxide covers the molten iron surface and also prevents the oxygen blown into the molten iron from diffusing into the molten iron. In addition, this lowers the concentration of oxygen in the molten iron, thereby rapidly reducing the amount of oxygen used for decarburization.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 산소를 취입하면서 전로에서 용선을 탈탄하는 과정에서, 페로크롬을 투입할 때 산소의 탈탄효율을 증대시키고 또한 전로에서는 탈탄시간을 단축시킬 수 있는 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법을 제공할 수 있다. 전로탈탄단계에서 용선 내로 페로크롬을 투입하는 시간인 페로크롬 투입구간을 감소시키고, 페로크롬 투입 후 시점인 Cr용선단계을 상대적으로 증가시키는 것이다. 즉, Cr용선단계는 용선 중에 크롬을 함유하고 있는데 반하여, 페로크롬 투입구간에 비하여 상대적으로 탈탄산소효율이 높으므로, 상기 Cr용선단계를 상대적으로 길게 가져감으로써 전체적인 용선의 탈탄산소효율을 증가시킬 수 있다. The present invention is to solve such a problem, in the process of decarburizing molten iron in the converter while blowing oxygen, when the ferrochrome is added to increase the decarburization efficiency of oxygen and also in the converter to reduce the decarburization time The molten iron decarburization method for manufacturing can be provided. In the converter decarburization step, the ferrochrome input section, which is the time to inject ferrochrome into the molten iron, is reduced, and the Cr charter step, which is the time point after the ferrochrome input, is relatively increased. In other words, the Cr molten iron phase contains chromium in the molten iron, whereas the decarbonization efficiency is relatively higher than that of the ferrochrome injection section. Can be.
통상, 용선을 탈탄하는 과정에서 페로크롬을 투입할 때에는 온도 및 탄소 농도가 고려될 수 있다. 온도의 경우에는 탈탄에 의하여 발생하는 발열에 의하여 온도가 상승하는 반면 온도가 낮은 페로크롬의 투입에 의하여 온도가 하강하여 서로 평형을 이루게 되어 페로크롬 투입구간에서 일정하게 유지된다. 또한, 탄소 농도의 경우에는 탈탄에 의하여 탄소 농도가 감소되나, 페로크롬에 함유된 탄소에 의하여 탄소 농도가 증가되고 이는 서로 평형을 유지하면서 페로크롬 투입구간에서 일정하게 유지된다.In general, temperature and carbon concentration may be considered when ferrochrome is added in the process of decarburizing molten iron. In the case of temperature, the temperature rises due to the heat generated by the decarburization, while the temperature decreases due to the addition of ferrochrome having a low temperature, thereby achieving equilibrium with each other. In addition, in the case of carbon concentration, the carbon concentration is reduced by decarburization, but the carbon concentration is increased by the carbon contained in the ferrochrome, which is kept constant in the ferrochrome input section while maintaining equilibrium with each other.
반면, 본 발명에서는 페로크롬 투입구간에서 온도 및 탄소 농도가 일정하게 유지되지 않고, 온도는 감소하고 탄소 농도가 증가할 수 있다. 즉, 페로크롬 투입구간에서 페로크롬의 투입속도를 증대하여 상기 페로크롬 투입구간을 단축하였다. 전술한 바와 같이 페로크롬 투입구간을 단축함으로써 탈탄산소효율을 증가시킬 수 있고 또한 상기 탄소 농도가 일정하지 않고 증가함은 탈탄속도 측면에서는 유리하게 작용한다. 반면, 용선 온도가 과도하게 하락할 경우에는 용선이 응고될 수 있으므로, 상기 페로크롬 투입속도를 증대하는 경우 이를 고려할 필요가 있다. 따라서, 상기 용선 내로 페로크롬을 투입하되 상기 페로크롬의 투입속도는 20kg/min·ton-steel 내지 30kg/min·ton-steel일 수 있다. On the other hand, in the present invention, the temperature and carbon concentration are not kept constant in the ferrochrome input section, the temperature may decrease and the carbon concentration may increase. That is, the ferrochrome input section was shortened by increasing the input speed of ferrochrome in the ferrochrome input section. As described above, the decarbonation efficiency can be increased by shortening the ferrochrome input period, and the carbon concentration is not constant and increases, which is advantageous in terms of decarburization rate. On the other hand, when the molten iron temperature is excessively reduced, the molten iron may be solidified, so it is necessary to consider this when increasing the ferrochrome input rate. Therefore, the ferrochrome is introduced into the molten iron, but the injection speed of the ferrochrome may be 20kg / min-ton-steel to 30kg / min-ton-steel.
상기 페로크롬의 투입속도의 단위는 [kg/min·ton-steel]인데, 이는 전로 내에 구비된 용선 1ton에 대하여 분당 페로크롬이 투입되는 양을 의미한다. 상기 페로크롬의 투입속도가 20kg/min·ton-steel 미만인 경우 페로크롬 투입구간이 충분히 단축되지 못하여 탈탄산소효율이 저하되어 문제가 되고, 상기 페로크롬의 투입속도가 30kg/min·ton-steel 초과인 경우에는 페로크롬 투입구간은 단축되나 저온의 페로크롬이 다량으로 일괄하여 용선 내로 투입되므로, 상기 용선의 온도를 과도하게 하락시켜 용선이 응고되고, 탈탄효율을 저하시키는 문제를 유발한다.
The unit of the input speed of the ferrochrome is [kg / min-ton-steel], which means the amount of ferrochrome per minute per 1 ton of molten iron provided in the converter. If the input speed of the ferrochrome is less than 20kg / min-ton-steel, the ferrochrome input section is not shortened sufficiently to deoxygenation efficiency is reduced, the input speed of the ferrochrome exceeds 30kg / min-ton-steel In the case of the ferrochrome input section is shortened, but because the low-temperature ferrochrome is collectively introduced into the molten iron, the molten iron is solidified by excessively lowering the temperature of the molten iron, causing a problem of decarburization efficiency.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described. However, the following examples are only a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.
고로에서 제조된 용선을 이용하여 탈린하고, 이어서 전로에서 상기 용선에 산소를 취입하여 용선을 탈탄하였다. 상기 용선을 탈탄하는 과정에서 상기 용선 중으로 페로크롬 (FeCr)을 투입하였다. 이때, 아래 표 1과 같이 비교예들 및 실시예들과 같이 용선의 탄소함량 및 온도를 달리하여 페로크롬을 투입하여 상기 페로크롬을 투입하는 동안, 페로크롬의 투입속도 및 페로크롬 투입구간에 대한, 용선의 평균 탈탄속도 및 용선의 탄소함량이 0.3wt%에 도달하는데 걸리는 시간을 확인하였다. Delineation was carried out using the molten iron produced in the blast furnace, and then the molten iron was decarburized by blowing oxygen into the molten iron in the converter. In the process of decarburizing the molten iron, ferrochrome (FeCr) was introduced into the molten iron. In this case, as shown in Table 1 below, while adding the ferrochrome by varying the carbon content and the temperature of the molten iron as in Comparative Examples and Examples, the ferrochrome input rate and the ferrochrome input section , The average decarburization rate of the molten iron and the time taken for the carbon content of the molten iron to reach 0.3wt%.
(kg/min·ton-steel)Ferrochrome Loading Speed
(kg / minton-steel)
(min)Ferrochrome input time
(min)
(wt%/min)Average decarburization rate at ferrochrome input section
(wt% / min)
(min)Time required for molten iron up to 0.3wt%
(min)
표 1은 각각의 비교예 1, 2 및 실시예 1, 2, 3에서 페로크롬 투입구간에서 페로크롬 투입속도 (kg/min·ton-steel) 및 페로크롬 투입시간 (min), 평균 탈탄속도 (wt%/min) 및 용선 중 탄소함량이 0.3wt%로 도달하는 데 소요되는 시간 (min)을 나타내었다. 이때, 비교예 1, 2 및 실시예 1, 2, 3에서 용선에서 페로크롬을 투입을 시작하는 시점은 동일하게 하였다.Table 1 shows the ferrochrome loading rate (kg / min-ton-steel) and ferrochrome loading time (min), average decarburization speed (in the ferrochrome loading section in Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1, 2 and 3, respectively) wt% / min) and the time (min) for the carbon content in the molten iron to reach 0.3wt%. At this time, in Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1, 2 and 3, the time point at which the ferrochrome was introduced from the molten iron was the same.
도 5는 비교예 1 및 실시예 1의 탈탄시간에 대한 탈탄속도을 비교한 그래프이고, 도 6은 비교예 1 및 실시예 1의 탈탄시간에 대한 탄소함량을 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing the decarburization rate with respect to the decarburization time of Comparative Example 1 and Example 1, Figure 6 is a graph comparing the carbon content with respect to the decarburization time of Comparative Example 1 and Example 1.
도 5에서, 비교예 1은 페로크롬 투입속도를 12kg/min·ton-steel로 하여 30분 동안 페로크롬을 투입했을 때 이고, 실시에 1은 페로크롬 투입속도를 22kg/min·ton-steel로 하여 18분 동안 페로크롬을 투입했을 때 이다. 탈탄속도는 아래와 같은 식으로 얻을 수 있다.In Figure 5, Comparative Example 1 is when the ferrochrome injection rate for 12 minutes at a ferrochrome loading rate of 12kg / min-ton-steel, Example 1 is a ferrochrome loading rate to 22kg / min-ton-steel This is when ferrochrome was added for 18 minutes. The decarburization rate can be obtained by the following equation.
탈탄속도 = d(wt%C)/dt = 용선 중 탄소의 제거량/시간Decarburization rate = d (wt% C) / dt = removal of carbon from molten iron / hour
비교예 1 및 실시예 1 양측 모두에서 페로크롬이 투입되는 페로크롬 투입구간에서 탈탄속도가 급격하게 감소하고, 페로크롬이 지속적으로 투입됨에 따라 탈탄속도 또한 지속적으로 감소함을 확인할 수 있었다. 상기 페로크롬 투입이 종료된 후에는 탈탄속도가 다시 빠르게 증가됨을 확인할 수 있다. 비교예 1에 비하여 페로크롬 투입구간이 짧은 실시예 1의 경우에는 실시예 1의 페로크롬 투입구간에서는 비교예 1보다는 상대적으로 탈탄속도가 낮은 반면 (영역 1), 실시예 1의 페로크롬 투입구간이 끝난 후에는 탈탄속도가 빠르게 회복하여 상기 비교예 1보다 탈탄속도가 더 빠름 (영역 2)을 확인할 수 있었다. 즉, 영역 1은 비교예 1이 실시예 1에 비하여 상대적으로 탈탄속도가 더 빠른 영역이고, 영역 2는 실시예 1이 비교예 1에 비하여 상대적으로 탈탄속도가 빠른 영역이다. 상기 영역 1과 영역 2의 면적율의 차이를 비교하면, 영역 2가 영역 1에 비하여 더 큰 것을 확인할 수 있다. 즉, 일부 구간에서 실시예 1이 비교예 1에 비하여 상대적으로 탈탄속도가 저하될 수 있으나, 전체적인 탈탄효율 측면에서는 실시예 1이 비교예 1에 비하여 더 우세함을 확인할 수 있었다.In both of Comparative Example 1 and Example 1, the decarburization rate was drastically reduced in the ferrochrome input section into which ferrochrome was input, and as the ferrochrome was continuously added, the decarburization rate was also continuously decreased. After the ferrochrome addition is finished, it can be seen that the decarburization rate is increased again quickly. In the case of Example 1 having a shorter ferrochrome input section than Comparative Example 1, the decarburization rate was lower in the ferrochrome input section of Example 1 than in Comparative Example 1 (region 1), but the ferrochrome input section of Example 1 After this, the decarburization rate was recovered quickly and the decarburization rate was faster than that of Comparative Example 1 (region 2). That is, the
실시예 1에서 페로크롬의 투입이 완료된 후 (약 30min 이후) 용선 표면에는 크롬산화물이 사라지고 따라서 상취에서 취입되는 산소가 용선으로 용이하게 확산되므로 용선 중 탄소와 산소의 반응이 급격하게 증가하여 탈탄이 이루어진다. 또한, 반응이 진행됨에 따라 용선 중 탄소함량이 감소 (약 37min 이후)하므로, 탈탄속도가 감소한다. 비교예 1에서도 페로크롬의 투입이 완료된 후 (약 40min 이후) 탈탄속도가 급격하게 증가하였다. 반면, 도 5에서는 비교예 1의 경우 페로크롬 투입구간 이후에는 탈탄속도가 감소하는 경향은 도시되지 않았으나, 이는 도 5에 도시된 50min 동안 실시예 1에 비하여 탈탄이 덜 진행되었기 때문이다. 즉, 도 5에서 탈탄속도를 50min 초과하여 도시한 경우에는 비교예 1에서도 탈탄속도가 감소한다. In Example 1, after the addition of ferrochrome is completed (after about 30 min), the chromium oxide disappears from the molten iron surface, and thus the oxygen blown from the upper liquor is easily diffused into the molten iron. Is done. In addition, as the reaction proceeds, the carbon content in the molten iron decreases (after about 37 min), and thus the decarburization rate decreases. Also in Comparative Example 1, the decarburization rate increased rapidly after the completion of the ferrochrome addition (after about 40 minutes). On the other hand, in FIG. 5, in the case of Comparative Example 1, the decarburization rate was not decreased after the ferrochrome input period, but this is because decarburization proceeded less than that of Example 1 for 50 minutes shown in FIG. 5. That is, when the decarburization rate is shown in excess of 50 min in FIG. 5, the decarburization rate also decreases in Comparative Example 1. FIG.
도 6에서는 비교예 1 및 실시예 1의 탄소함량을 확인하였는데, 상기 탄소함량의 변화를 통하여 탈탄속도 차이의 정량적인 비교가 가능하다. 페로크롬 투입구간에서 실시예 1에서는 탄소함량이 비교예 1에 비하여 급하게 증가하나 상기 실시예 1의 페로크롬 투입이 종료된 후에는 비교예 1에 비하여 실시예 1은 탄소함량은 빠르게 감소한다. 즉, 실시예 1의 페로크롬 투입이 종료된 후부터는 실시예 1의 탈탄속도가 더 빠르고, 최종적으로 실시예 1의 탄소함량이 비교예 1에 비하여 훨씬 더 빠르게 감소함을 확인할 수 있었다. In FIG. 6, the carbon contents of Comparative Example 1 and Example 1 were confirmed, and quantitative comparison of the decarburization rate difference is possible through the change of the carbon content. In the ferrochrome loading section, the carbon content of Example 1 is rapidly increased compared to Comparative Example 1, but after the ferrochrome addition of Example 1 is completed, the carbon content of Example 1 is rapidly decreased compared to Comparative Example 1. That is, after the ferrochrome addition of Example 1 was finished, the decarburization rate of Example 1 was faster, and finally the carbon content of Example 1 was confirmed to decrease much faster than Comparative Example 1.
또한, 표 1을 참조하면, 상기 페로크롬의 투입속도는 20kg/min·ton-steel 내지 27kg/min·ton-steel인 것이 바람직함을 확인할 수 있다. 상기 페로크롬 투입속도가 20kg/min·ton-steel 미만인 경우에는 경우 페로크롬 투입구간이 충분히 단축되지 못하여 탈탄산소효율이 저하되고, 상기 페로크롬 투입속도가 27kg/min·ton-steel 초가인 경우에는 페로크롬 투입에 의하여 용선의 온도가 과도하게 하락하고, 상기 용선의 표면에 크롬산화물이 과도하게 형성되어 상취에서 취입되는 산소와 용선 내부의 탄소와의 반응을 방해한다. 또한, 페로크롬이 투입되는 동안에 아래 식 1에 의한 용선의 평균 탈탄속도는 0.3wt%/min 초과 내지 0.7wt%/min 미만일 수 있다.In addition, referring to Table 1, it can be seen that the injection speed of the ferrochrome is preferably 20kg / min-ton-steel to 27kg / min-ton-steel. When the ferrochrome loading rate is less than 20kg / min-ton-steel, the ferrochrome loading section is not shortened sufficiently to reduce the deoxygenation efficiency, the ferrochrome loading speed is 27kg / min-ton-steel Due to the ferrochrome addition, the temperature of the molten iron is excessively lowered, and the chromium oxide is excessively formed on the surface of the molten iron to prevent the reaction of the oxygen blown from the top and carbon in the molten iron. In addition, the average decarburization rate of the molten iron according to the following
(식 1) 평균 탈탄속도 = 페로크롬이 투입되는 동안 용선 중 탄소의 제거량/페로크롬이 투입되는 시간(Equation 1) Average decarburization rate = removal amount of carbon in molten iron while ferrochrome is injected / time when ferrochrome is injected
상기 페로크롬이 투입되는 동안에 용선의 평균 탈탄속도가 0.3wt%/min 이하인 경우에는, 비교예 2와 같이 탈탄이 투입되는 시간이 증가하고 그에 따라 탈탄효율이 낮은 영역인 페로크롬 투입구간이 길어져 전체적으로 탈탄효율을 저하시킨다. 반면, 상기 페로크롬이 투입되는 동안에 용선의 평균 탈탄속도가 0.7wt%/min 이상인 경우에는, 비교예 1과 같이 페로크롬의 투입속도가 너무 빨라 용선의 온도가 너무 과도하게 하강하고 따라서 탈탄속도를 저하시킬 수 있다.When the average decarburization rate of the molten iron is 0.3wt% / min or less while the ferrochrome is injected, the decarburization time is increased as in Comparative Example 2, and thus the ferrochrome input section, which is a region in which the decarburization efficiency is low, is long. It lowers decarburization efficiency. On the other hand, if the average decarburization rate of the molten iron while the ferrochrome is added is 0.7wt% / min or more, as in Comparative Example 1 the ferrochrome injection rate is too fast, so the temperature of the molten iron is too excessively lowered and thus the decarburization rate Can be reduced.
또한, 페로크롬이 투입되는 동안 상기 용선의 평균 탈탄속도는 0.05wt%/min 내지 0.055wt%/min인 것이 바람직하다. 실시예 1 및 2와 같이 용선의 평균 탈탄속도가 0.05wt%/min인 경우에는 용선 탄소함량이 0.3wt%일 때까지 탈탄되는데 소요시간이 45min, 43min이고, 실시예 3과 같이 용선의 평균 탈탄속도가 0.055wt%/min인 경우에는 용선 탄소함량이 0.3wt%일 때까지 탈탄되는데 소요시간이 46min임을 확인할 수 있었다. 이는, 비교예 1 및 2에서 각각 용선 탄소함량이 0.3wt%일 때까지 탈탄되는데 소요시간이 52min, 65min인데 비하여, 상기 실시예 1 내지 3의 경우인 용선의 평균 탈탄속도는 0.05wt%/min 내지 0.055wt%/min인 경우 효율적으로 탈탄을 수행할 수 있음을 확인할 수 있다.
In addition, it is preferable that the average decarburization rate of the molten iron while the ferrochrome is added is 0.05wt% / min to 0.055wt% / min. When the average decarburization rate of the molten iron is 0.05wt% / min as in Examples 1 and 2, the decarburization time is 45min and 43min until the molten iron carbon content is 0.3wt%, and the average decarburization of the molten iron is as in Example 3. When the rate is 0.055wt% / min, it was confirmed that the time required to decarburize until the molten iron carbon content was 0.3wt% was 46min. This is, in Comparative Examples 1 and 2, respectively, the time required to decarburize until the molten iron carbon content is 0.3wt% is 52min and 65min, whereas the average decarburization rate of the molten iron, which is the case of Examples 1 to 3, is 0.05wt% / min. In the case of 0.055 wt% / min, it can be seen that decarburization can be efficiently performed.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalents thereof are included in the scope of the present invention Should be interpreted.
100: 전로 110: 내화물
120: 아웃렛 130: 랜스
140: 공기구멍 150: 페로크롬100: converter 110: refractory
120: outlet 130: lance
140: air hole 150: ferrochrome
Claims (6)
상기 용선을 탈린하는 용선예비처리단계 및;
상기 용선을 전로에서 탈탄하는 전로탈탄단계;를 포함하고,
상기 전로탈탄단계에서 상기 용선 내로 페로크롬(ferro-chrome; FeCr)을 투입하되 상기 페로크롬의 투입속도는 20kg/min·ton-steel 내지 27kg/min·ton-steel인 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법. In the method of manufacturing stainless steel using the molten iron produced in the blast furnace,
A molten iron preliminary treatment step of removing the molten iron;
A converter decarburization step of decarburizing the molten iron in a converter;
Ferrochrome (FeCr) is introduced into the molten iron in the converter decarburization step, but the input speed of the ferrochrome is 20kg / min · ton-steel to 27kg / min · ton-steel.
상기 전로탈탄단계에서 상기 페로크롬이 투입되는 동안에 아래 식 1에 의한 용선의 평균 탈탄속도는 0.3wt%/min 초과 내지 0.7wt%/min 미만인 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법.
(식 1) 평균 탈탄속도 = 페로크롬이 투입되는 동안 용선 중 탄소의 제거량/페로크롬이 투입되는 시간3. The method of claim 2,
The molten iron decarburization method for manufacturing stainless steel, characterized in that the average decarburization rate of the molten iron according to the formula 1 during the ferrochrome in the converter decarburization step is more than 0.3wt% / min to less than 0.7wt% / min.
(Description 1) Average decarburization rate = removal amount of carbon in molten iron while ferrochrome is injected / time when ferrochrome is injected
상기 전로탈탄단계에서 상기 페로크롬이 투입되는 동안 상기 용선의 평균 탈탄속도는 0.05wt%/min 내지 0.055wt%/min인 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법.5. The method of claim 4,
The molten iron decarburization method for producing stainless steel, characterized in that the average decarburization rate of the molten iron while the ferrochrome is added in the converter decarburization step is 0.05wt% / min to 0.055wt% / min.
상기 전로탈탄단계에서 상기 전로의 상취 및 저취로 산소 또는 산소/불활성기체를 취입하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조용 용선탈탄방법.The method of claim 1,
In the converter decarburization step, the molten iron decarburization method for producing stainless steel, characterized in that the blowing up and low odor of the converter blowing oxygen or oxygen / inert gas.
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