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KR101663188B1 - 강의 제조 장치 및 그 방법 - Google Patents

강의 제조 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR101663188B1
KR101663188B1 KR1020150105104A KR20150105104A KR101663188B1 KR 101663188 B1 KR101663188 B1 KR 101663188B1 KR 1020150105104 A KR1020150105104 A KR 1020150105104A KR 20150105104 A KR20150105104 A KR 20150105104A KR 101663188 B1 KR101663188 B1 KR 101663188B1
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김용인
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 강의 제조 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 스크랩을 마련하는 과정; 상기 스크랩을 정련 용기에 투입하는 과정; 상기 정련 용기에 용선을 장입하는 과정; 상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 산소를 포함하는 가스를 취입하는 과정;을 포함하여, 스크랩을 용융시키는데 필요한 열원을 효율적으로 확보함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

강의 제조 장치 및 그 방법{Manufacturing apparatus for molten metal and method thereof}
본 발명은 강의 제조 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원료를 용융시키는데 필요한 열원을 확보하여 생산성을 향상시킬 수 있는 강의 제조 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전로에서는 최종 제품의 요구 조건을 만족하고, 제품의 품질을 높이기 위하여, 용선에 산소 등을 취입하여 용선 중 불순물을 제거하는 정련 조업이 실시된다. 최근 Post-Kyoto 기후변화 협약에 따른 CO2 감축이 의무화 됨에 따라 당사에서는 제선 및 제강에서 발생되는 CO2양을 저감하여 협약에 효과적으로 대응할 수 있는 방안이 필요한 실정이다. 이에 따라 제강공정 중 불순원소인 탄소(Carbon)를 주로 제거하므로 CO2 가스가 가장 많이 발생되는 전로 정련공정의 신속한 대응이 요구된다.
현재의 전로 정련 공정은 통상적으로 용선비(Hot Metal Ratio, HMR)를 약 80~85% 수준으로 사용하고 있으며, 전로에 장입되는 용선은 탄소를 약 4.5% 수준으로 포함하고 있다. 따라서 전로 정련공정에서 발생되는 CO2 저감을 위해서는 비교적 탄소 함량이 많은 용선의 사용량을 최소화 하는 것이 바람직하다. 하지만 현재 사용하고 있는 용선비(HMR)를 80% 이하로 낮추게 되면, 스크랩 등과 같이 철원을 대체할 수 있는 물질이 사용되기 때문에 이들을 용해시키기 위한 열원이 부족하게 된다. 이에 후속공정에서 요구되는 온도를 맞추기 위해 고가의 열원제를 투입하면 Fe의 과산화가 발생하게 되며 제조원가가 상승 및 최종 제품 품질 악화의 원인이 된다.
따라서 CO2 저감 및 용선, 고철 등 주원료 가격이 급변하는 환경에서도 원가 경쟁력을 확보 할 수 있는 전로 정련 조업 기술이 필요하나 현재의 전로 정련 방법만으로는 한계가 있다.
또한, 현재의 전로정련방법은 불순물 제거를 위해 상취랜스를 통하여 열풍을 공급하고, 반응특성개선을 위해 저취 노즐(MHP,단공 등)을 활용하여 Ar, N2 등의 불활성가스를 취입한다. 또한, 상취랜스를 일부 개조하여 식(1), (2)와 같이 노내 탈탄 반응 시 발생되는 CO 가스와 반응시켜 2차연소를 일으킴으로써 부족한 열원을 보충하기도 한다.
식 1)
전로 내 탈탄 반응 : [C] + ½ O2 → CO + 2.65 kWh/kg C
식 2)
CO가스 2차연소 반응: CO + ½ O2 → CO2 + 5.89 kWh/kg C (2)
열풍은 공기를 가열하여 제조된 것으로서, 대부분 질소로 이루어져 있으며 20% 정도의 산소를 포함하고 있다. 이에 열풍을 취입하여 열원을 확보하는 경우 열풍 중 질소가 용강으로 흡수되어 용선 내 질소 함량이 증가하는 흡질반응이 일어나게 된다. 이와 같이 용강 중 질소함량이 증가하면 냉간 압연재, 저탄소 소둔강, 알루미늄 킬드강(Al-killed)을 이용한 판재 등의 표면 품질 및 연성의 저하를 초래하게 된다. 따라서 용강의 질소 성분을 60ppm 이하로 제한할 필요성이 있기 때문에 후속 공정에서 용강 중 질소 함량을 저감시키는 탈가스 공정을 실시하고 있다. 그러나 이러한 방법은 추가적인 조업 시간을 증가시켜 생산성을 저하시키고, 생산비용을 증가시키는 문제점이 있다.
JP 1991-10010 A JP 1989-167590 A
본 발명은 스크랩을 용해시키기 위한 열원을 확보할 수 있는 강의 제조 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명은 강 중 불순물 흡수를 억제 혹은 방지할 수 있는 강의 제조 장치 및 그 방법을 제공한다.
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본 발명의 실시 형태에 따른 강의 제조 장치는, 상부가 개방되고 내부에 용융물이 수용되는 공간이 형성되는 정련 용기; 상기 정련 용기 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되고, 내부에 산소를 포함하는 가스가 이동하는 제1유로를 형성하는 내관과, 상기 내관의 외측에 이격되어 구비되고 상기 내관의 외측에 열풍이 이동하는 제2유로를 형성하는 외관을 포함하는 랜스;를 포함할 수 있다.
상기 랜스는 외주면의 적어도 일부에 상기 제2유로와 연통하는 흡입구가 형성될 수 있다.
상기 랜스는 상기 랜스의 길이 방향에서 상기 흡입구의 하부측으로 적어도 일부의 영역에서 상기 흡입구 상부측보다 큰 직경을 가질 수 있다.
상기 정련 용기는 산소를 포함하는 가스를 분사하는 저취 노즐을 포함할 수 있다.
상기 내관을 통해 분사되는 산소를 포함하는 가스를 가열하는 가열장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 강의 제조 방법은, 스크랩을 마련하는 과정; 상기 스크랩을 정련 용기에 투입하는 과정; 상기 정련 용기에 용선을 장입하는 과정; 상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 산소를 포함하는 가스를 취입하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 정련 용기의 바닥에 구비되는 저취 노즐을 이용하여 상기 용선 중에 산소를 포함하는 가스를 취입할 수 있다.
상기 랜스를 이용하여 취입되는 산소를 포함하는 가스는 상온 상태로 사용하거나 가열하여 사용할 수 있다.
상기 랜스를 이용하여 취입되는 산소를 포함하는 가스는 800 내지 1300℃로 가열할 수 있다.
상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 산소를 포함하는 가스를 취입하는 과정에서, 상기 열풍과 산소를 포함하는 가스를 동시에 취입할 수있다.
상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 산소를 포함하는 가스를 취입하는 과정에서, 상기 열풍과 산소를 포함하는 가스를 교호적으로 취입할 수 있다.
상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 산소를 포함하는 가스를 취입하는 과정에서, 상기 열풍은 연속적으로 취입하고, 상기 산소를 포함하는 가스는 선택적으로 취입할 수 있다.
상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 산소를 포함하는 가스를 취입하는 과정에서, 상기 산소를 포함하는 가스는 연속적으로 취입하고, 상기 열풍은 선택적으로 취입할 수 있다.
상기 산소를 포함하는 가스는 상기 용선의 탕면 중심에 취입하고 상기 열풍은 상기 산소를 포함하는 가스의 외측에 취입할 수 있다.
상기 열풍은 상기 용선의 탕면 중심에 취입하고 상기 산소를 포함하는 가스는 상기 열풍의 일측에 취입할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전로 내에 장입된 용선 중에 저취로 산소를 공급하여 용선 중 함유되는 탄소 성분을 산화시켜 CO 가스를 발생시키고, 전로 상부로 순산소를 예열하여 취입함으로써 용선 중 탄소 성분이 산화되면서 발생하는 CO 가스와 전로 상부로 공급되는 산소 성분을 2차연소반응시켜 전로 내 열원을 확보할 수 있다. 이때, 전로 상부로 열풍과 산소를 포함하는 가스, 예컨대 순산소를 취입하여 전로 내 2차연소를 촉진시킴으로써 높은 열원을 확보할 수 있는 동시에, 용선 중 질소 함량이 증가하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 조업 여건에 따라 2차연소율 제어가 가능하기 때문에 용선 및 스크랩의 사용비율을 탄력적으로 조절할 수 있다. 이에 용선 장입량을 감소시키는 경우, 전로 내 장입되는 탄소 성분의 함량이 적어지므로, 철강 생산 공정에서 발생되는 CO2 가스 양을 저감시킬 수 있기 때문에 친환경적인 철강산업을 구축할 수 있다. 또한, 제강 원료의 가격변동에 따라 전로 내 장입 용선 및 스크랩의 비율을 탄력적으로 조절하여 생산비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강의 제조 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 랜스의 구조를 상세하게 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 변형 예에 따른 강의 제조 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 랜스의 구조를 상세하게 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 강의 제조 방법으로 강을 제조하는 과정을 보여주는 순서도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 강의 제조 방법에서 열풍과 순산소를 취입하는 다양한 패턴을 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 강의 제조 장치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 랜스의 구조를 상세하게 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 변형 예에 따른 강의 제조 장치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 랜스의 구조를 상세하게 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 강의 제조 장치는, 저취 노즐(110)이 구비되고 내부에 용융물, 예컨대 용선을 수용하는 전로(100)와, 전로(100) 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되고 용선에 열풍을 분사하는 제1랜스(210)와, 전로(100) 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되고 제1랜스(210)의 일측에서 용선에 산소를 포함하는 가스, 예컨대 순산소를 분사하는 제2랜스(220)를 포함할 수 있다. 또한, 제1랜스(210)에 열풍을 공급하기 위한 열풍 공급설비(312)와, 제2랜스(220)에 순산소를 공급하기 위한 순산소 공급설비(314) 및 저취 노즐(110)에 교반가스 및 부원료 등을 공급하기 위한 보조 설비(112, 114, 116)를 포함할 수 있다.
전로(100)는 상측에 노구가 형성되고, 상부 측면에는 용강을 출강하기 위한 출선구가 형성될 수 있다. 또한, 전로(100)에는 바닥을 관통하며 형성되는 적어도 하나의 저취 노즐(110)이 형성될 수 있다. 저취 노즐(110)은 전로(100) 외부의 보조 설비와 연결되어 전로(100) 내부에 장입된 용선에 부원료 및 교반 가스를 공급할 수 있다. 여기에서 보조 설비는 석회석 등과 같은 부원료를 저장하는 부원료 저장기(112)와, 산소와 천연가스를 저장하는 저장기(114) 및 불활성 가스를 저장하는 저장기(116) 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 전로(100)는 공지의 기술로서 상세한 설명은 생략한다.
제1랜스(210)는 전로(100) 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되어 열풍 공급설비로부터 열풍을 공급받아 용선에 분사한다. 도 2를 참조하면, 제1랜스(210)는 내부에 열풍이 이동하는 제1유로(212)가 형성되고, 하부에는 열풍이 분사되는 제1분사구(214)가 형성되며, 외주면의 적어도 일부에는 외부로부터 제1유로(212)에 가스를 유입시키기 위한 흡입구(216)가 형성될 수 있다. 흡입구(216)는 제1랜스(210)의 둘레 방향을 따라 복수개가 이격되어 형성될 수 있다. 이때, 제1유로(212)는 흡입구(216)의 상부측에는 직경이 감소하는 영역과, 흡입구(216) 하부측에는 직경이 증가하다가 다시 감소하는 영역이 형성될 수 있다. 이에 제1유로(212)에는 흡입구(216)를 통해 유입되는 외기가 제1유로(212)를 따라 이동하는 열풍과 혼합되는 영역이 형성될 수 있다. 또한, 외기와 열풍이 혼합된 이후에는 그 혼합 가스를 용선에 고속으로 분사할 수 있다. 여기에서 외기라함은 용선의 취련하는 과정에서 용선 중 탄소 성분과 용선으로 취입되는 산소 성분이 반응하여 발생하는 CO 가스를 의미한다. 이와 같이 CO 가스를 흡입구(216)를 통해 제1유로(212)에 유입시켜 제1유로(212)를 따라 이동하는 열풍과 혼합하여 용선에 분사하면 CO 가스와 열풍 중 산소 성분이 반응하면서 발생하는 반응열에 의해 열풍의 온도를 더욱 상승시킬 수 있다.
제1랜스(210)는 도 4에 도시된 것처럼 제1랜스(210)의 길이방향에서 흡입구(216) 하부측의 적어도 일부의 직경이 흡입구(216) 상부측 직경보다 크게 형성함으로써 외기와 열풍의 혼합영역을 형성할 수도 있다.
이와 같이 형성되는 제1랜스(210)는 열풍 공급설비(312)로부터 열풍을 공급받아 전로(100)에 장입된 용선에 분사할 수 있다. 열풍 공급설비(312)는 대기 중 공기를 흡인하여 소정 온도, 예컨대 800 내지 1300℃ 정도로 가열하여 제1랜스(210)에 공급하며, 이는 공지의 기술로서 상세한 설명은 생략한다.
제2랜스(220)는 제1랜스(210)의 일측에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되어 순산소 공급설비(314)로부터 순산소를 공급받아 용선에 분사한다. 제2랜스(220)는 내부에 순산소가 이동하는 제2유로(222)가 형성되고, 하부에 제2유로(222)를 따라 이동하는 순산소를 분사하는 제2분사구(224)가 형성될 수 있다. 순산소 공급설비(314)는 상온의 순산소를 제2랜스(220)로 공급할 수 있다. 또한, 순산소 공급설비(314)는 순산소를 저장하는 순산소 저장기(미도시)와, 순산소 저장기에 저장된 순산소를 공급받아 가열하는 가열장치(미도시)를 포함할 수도 있다. 순산소 공급설비(314)는 순산소를 열풍과 동일하거나 유사한 온도로 가열하여 제2랜스(220)에 공급할 수 있다.
도 3 및 도 4에는 본 발명의 변형 예에 따른 강의 제조장치가 도시되어 있다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 변형 예에 따른 강의 제조장치는 도 1에 도시된 강의 제조장치와는 랜스의 구조가 상이하며, 그 이외의 구성 요소들은 거의 유사하거나 동일할 수 있다.
도 4를 참조하면, 랜스(230)는 전로(100) 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되고, 내부에 산소를 포함하는 가스, 예컨대 순산소가 이동하는 제1유로(234)가 형성되고 하부에는 순산소가 분사되는 제1분사구(235)가 형성되는 내관(232)과, 내관(232)의 외측에 이격되어 구비되고 내관(232)의 외측에 열풍이 이동하는 제2유로(237)가 형성되고 하부에 열풍이 분사되는 제2분사구(238)가 형성되는 외관(236)을 포함할 수 있다. 즉, 랜스(230)는 열풍과 산소를 포함하는 가스, 즉 순산소를 동시에 분사할 수 있도록 2중 관 형태로 형성될 수 있다. 이때, 랜스의 외관(236)은 열풍을 분사하는 과정에서 외기를 유입시킬 수 있도록 외주면에 흡입구(239)가 형성될 수 있다. 흡입구(239)는 외관(236)의 외주면, 즉 랜스의 외주면에 둘레 방향을 따라 복수개가 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 랜스는 랜스의 길이방향에서 흡입구(239)를 기준으로 흡입구(239)의 상부측보다 흡입구(239)의 하부측의 적어도 일부의 직경이 크게 형성될 수 있다. 이에 외관(236)에는 내관(232)의 외주면에서 외관(236)의 내주면까지의 거리, 예컨대 제2유로(237)의 폭이 증가하는 영역이 형성될 수 있다. 이와 같은 구성을 통해 랜스(230)는 흡입구(239)의 하부측 일부가 볼록하게 돌출되는 형상으로 형성될 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 외기와 열풍이 혼합되는 영역으로 사용될 수 있다. 이 영역은 외관(236)의 길이방향에서 일부 영역에만 형성되며, 이후 제2유로(237)의 폭이 다시 감소하기 때문에 외기와 열풍의 혼합가스를 용선에 고속으로 분사할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 랜스는 내관(232)을 통해 용선에 순산소를 분사하고, 외관(236)을 통해 용선에 열풍을 분사할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 강의 제조방법에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 강의 제조 방법으로 강을 제조하는 과정을 보여주는 순서도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 강의 제조 방법에서 열풍과 순산소를 취입하는 다양한 패턴을 보여주는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 강의 제조방법은, 스크랩을 마련하는 과정, 용선을 마련하는 과정, 정련 용기(100)인 전로(100)에 스크랩을 장입하는 과정(S110), 스크랩이 장입된 전로(100)에 용선을 장입하는 과정(S120), 용선에 열풍과 산소를 포함하는 가스, 예컨대 순산소를 분사하는 취련과정(S130) 및 용강을 출강하는 과정(S140)을 포함한다.
전로(100)에 스크랩을 장입하기 전, 스크랩을 예열하거나 스크랩에 탄소 성분을 포함시키는 전처리과정을 포함할 수도 있다. 스크랩을 예열하여 전로(100)에 장입하면 용선의 온도 저하를 억제할 수 있다. 또한, 스크랩에 탄소 성분을 포함시켜 전로(100)에 장입하면 취련 시 2차 연소율을 극대화시켜 스크랩을 용해시키기 위한 열원을 용이하게 확보할 수 있다. 이때, 스크랩은 용선 장입 전 투입될 수도 있고, 용선 장입 후 투입될 수도 있다. 이에 스크랩의 사용량을 증대시켜 용선의 장입량을 저감시킴으로써 생산비용을 절감할 수 있다.
전로(100)에 스크랩과 용선이 장입되면, 전로(100) 상부에 구비되는 랜스(210, 220, 230)를 하강시켜 랜스(210, 220, 230) 하부를 용선 탕면 상부에 배치시키고 열풍과 산소를 포함하는 가스, 예컨대 순산소를 분사한다. 또한, 전로(100) 바닥에 설치된 저취 노즐(110)을 통해 석회석 등의 부원료와 산소를 포함하는 가스를 용선 중으로 분사한다. 이때, 저취 노즐(110)을 통해 분사되는 산소를 포함하는 가스는 순산소, 천연가스, 불활성 가스의 혼합 가스일 수 있다.
이와 같이 랜스(210, 220, 230)를 통해서는 열풍과 순산소를 분사하고 저취 노즐(110)을 통해 산소를 포함하는 가스를 분사하면, 용선이 교반되면서 용선 중 불순물이 용선으로 분사되는 가스의 특정 성분과 상호 반응하여 제거될 수 있다. 예컨대 저취 노즐(110)을 통해 분사되는 가스 중 산소 성분과 용선 중 탄소 성분이 반응하여 CO 가스가 발생하게 된다. 이렇게 발생하는 CO 가스는 용선 상부로 부상하여 랜스를 통해 분사되는 가스 중 산소 성분, 즉 열풍 중 산소 성분과 순산소와 반응하여 CO2 가스를 발생시킨다. 이러한 반응은 CO 가스가 산화되는 반응으로 2차연소반응이라 하며, 2차연소반응에 의해 발생하는 반응열은 용선의 온도를 상승시키며 스크랩을 용해시키는 열원으로 사용될 수 있다.
또한, 랜스(210, 220, 230)를 통해 분사되는 열풍 중 산소 성분과 순산소는 그 일부가 용선 중으로 취입되어 용선 중 탄소 성분과 반응함으로써 CO 가스를 발생시키며, 또 일부는 용선 상부로 부상되는 CO 가스와 상호 반응하여 2차연소반응을 일으켜 반응열을 발생시킨다. 이와 같은 2차연소반응을 발생시킴으로써 용선의 온도를 상승시키고 스크랩을 용해시키기 위한 열원을 확보하기 위하여 용선에는 산소를 포함하는 가스가 취입될 수 있다. 산소를 포함하는 가스는 전로(100) 상부의 랜스를 통해 분사되는 열풍과 순산소일 수 있으며, 저취 노즐(110)을 통해 분사되는 산소를 포함하는 가스 중 포함되는 순산소일 수 있다. 전술한 바와 같이 저취 노즐(110)을 통해 분사되는 가스 중 포함되는 산소 성분은 용선으로 직접 공급되어 용선 중 탄소 성분과 반응하여 CO 가스를 발생시키며, 랜스를 통해 공급하는 가스 중 산소 성분은 용선 중 탄소 성분과 반응하여 CO 가스를 발생시키거나 용선 상부로 부상하는 CO 가스와 2차연소반응을 일으켜 CO2 가스를 발생시킬 수 있다.
여기에서 랜스(210, 230)를 통해 분사되는 열풍은 대기를 가열하여 사용되는 것으로 약 20% 정도의 산소 성분을 포함할 수 있다. 또한, 랜스(220, 230)를 통해 공급되는 산소를 포함하는 가스는 순산소로서, 약 97% 이상의 산소 성분을 포함할 수 있다. 이때, 순산소는 상온의 상태로 사용될 수도 있고, 열풍과 유사하거나 동일한 온도로 가열하여 사용할 수도 있다.
열풍과 순산소는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 서로 다른 랜스(210, 220)를 이용하여 분사될 수도 있고, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 하나의 랜스(230)를 이용하여 분사될 수도 있다.
먼저, 열풍과 순산소를 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 서로 다른 랜스를 이용하여 분사하는 경우, 열풍은 제1랜스(210)를 이용하여 분사되고 순산소는 제2랜스(220)를 이용하여 분사될 수 있다. 이때, 제1랜스(210)는 용선의 탕면 중심에 배치되고, 제2랜스(220)는 제1랜스(210)의 일측에 배치되어 열풍은 용선의 중심에 분사될 수 있고 순산소는 용선의 중심으로부터 벗어난 위치에 분사될 수 있다. 이는 열풍 중 산소 농도가 순산소에 비해 적기 때문에 순산소에 비해 더 많은 양을 공급해야 하기 때문이다. 따라서 열풍을 용선의 중심에 분사하는 것이 순산소를 용선에 중심에 분사하는 것보다 용선의 교반 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 랜스(230)를 이용하여 분사하는 경우, 순산소는 내관(232)을 통해, 열풍은 외관(236)을 통해 분사할 수 있다. 이는 열풍을 분사하는 외관(236)의 특성상 열풍 분사 시 외관(236) 내부로 외기를 유입시켜 열풍과 혼합하여 분사하기 때문에 열풍은 외관(236)을 통해 분사하는 것이다. 또한, 상온의 순산소를 사용하는 경우 내관(232)을 통해 분사함으로써 내관(232)을 둘러싸고 있는 외관(236)으로 분사되는 열풍의 열에 의해 순산소를 가열할 수 있는 효과가 있다.
열풍과 순산소를 용선에 분사하는 과정에서 열풍과 순산소는 다음와 같은 패턴으로 분사될 수 있다. 이때, 저취 노즐(110)을 통해서 산소를 포함하는 가스는 전 과정에 걸쳐 용선 중으로 분사될 수 있다. 여기에서 열풍과 순산소를 용선에 분사하는 과정, 예컨대 취련과정은 전체 소요되는 시간을 3등분하여 초기, 중기 및 말기로 구분될 수 있다. 이외에도 취련과정은 용선 중 함유되는 탄소 농도에 따라 초기, 중기 및 말기로 구분될 수 있으나, 여기에서는 전체 소요되는 시간을 3등분하여 초기, 중기 및 말기로 구분한 예에 대해서 설명한다.
도 6의 (a)를 참조하면, 열풍과 순산소는 전 과정에서 동시에 분사될 수 있다. 이 경우, 열풍과 순산소를 지속적으로 분사하기 때문에 열풍 중 함유되는 질소 성분이 용선으로 흡수되는 흡질 현상을 저감시켜 제조되는 용강의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 열풍과 순산소는 교호적으로 분사될 수도 있다. 이때, 초기에는 열풍만 분사하여 용선이 충분하게 교반되도록 함으로써 저취 노즐(110)을 통해 분사되는 가스 중 함유되는 산소와 용선 중 탄소 성분의 반응을 촉진할 수 있다. 이렇게 저취 노즐(110)을 통해 분사되는 가스 중 함유되는 산소와 용선 중 탄소 성분이 반응하여 CO 가스가 발생하고, CO 가스가 용선 상부로 부상하면 용선 상부로 분사되는 열풍 중 산소 성분이 반응하는 2차연소반응으로 CO2 가스가 발생된다. 이후, 중기에는 저취 노즐(110)을 통해 분사되는 가스에 함유되는 산소 성분과 용선 중 탄소 성분이 본격적으로 반응하여 CO 가스의 발생량이 증가하므로 열풍의 분사를 멈추고 순산소를 분사함으로써 2차연소반응을 촉진시킬 수 있다. 그리고 말기에는 용선 중 탄소 성분의 저감으로 CO 가스의 발생량이 감소하므로 순산소의 분사를 멈추고 열풍을 분사할 수 있다.
또한, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 열풍을 전 과정에 걸쳐 분사하고 순산소를 선택적으로 분사할 수도 있다. 이때, 순산소는 2차연소반응이 본격적으로 발생하는 중기에만 분사될 수 있다.
그리고 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 순산소를 전 과정에 걸쳐 분사하고, 열풍을 선택적으로 분사할 수도 있다. 이때, 열풍은 용선 중 탄소 성분과 저취 노즐(110)을 통해 분사되는 가스 중 산소 성분의 원활한 반응을 위해 초기와 중기에 분사될 수 있다. 이 경우, 취련공정 말기에는 순산소만 취입함으로써 열풍 중 함유되는 질소 성분이 용선 중으로 흡수되는 흡질 현상을 억제할 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 전로(정련 용기) 110: 저취 노즐
210: 제1랜스 220: 제2랜스
230: 랜스 232: 내관
236: 외관 239: 흡입구

Claims (18)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 상부가 개방되고 내부에 용융물이 수용되는 공간이 형성되는 정련 용기;
    상기 정련 용기 상부에 상하방향으로 이동 가능하도록 구비되고, 내부에 순산소가 이동하는 제1유로를 형성하는 내관과, 상기 내관의 외측에 이격되어 구비되고 상기 내관의 외측에 열풍이 이동하는 제2유로를 형성하고, 외주면에 외기를 유입시키는 흡입구가 형성되는 외관을 포함하는 랜스;
    를 포함하고,
    상기 제2유로는 상기 흡입구의 하부측의 적어도 일부에서 폭이 증가하다가 감소하는 영역이 형성되는 강의 제조장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 랜스는 상기 랜스의 길이 방향에서 상기 흡입구의 하부측으로 적어도 일부의 영역에서 상기 흡입구 상부측보다 큰 직경을 갖는 강의 제조 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 정련 용기는 산소를 포함하는 가스를 분사하는 저취 노즐을 포함하는 강의 제조 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 순산소를 가열하는 가열장치를 포함하는 강의 제조 장치.
  9. 스크랩을 마련하는 과정;
    상기 스크랩을 정련 용기에 투입하는 과정;
    상기 정련 용기에 용선을 장입하는 과정;
    상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 순산소를 취입하는 과정;을 포함하고,
    상기 순산소는 상기 랜스 내부에 구비되는 제1유로를 통해 분사하고, 상기 열풍은 상기 제1유로를 둘러싸는 제2유로를 통해 분사하며, 상기 열풍을 분사하는 과정에서 상기 제2유로에 구비되는 흡입구를 통해 상기 정련용기 내 CO 가스를 상기 제2유로로 유입시켜 상기 열풍과 혼합하여 분사하는 강의 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 정련 용기의 바닥에 구비되는 저취 노즐을 이용하여 상기 용선 중에 산소를 포함하는 가스를 취입하는 강의 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 순산소는 상온 상태로 사용하거나 가열하여 사용하는 강의 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 순산소는 800 내지 1300℃로 가열하는 강의 제조 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 순산소를 취입하는 과정에서,
    상기 열풍과 순산소를 동시에 취입하는 강의 제조방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 순산소를 취입하는 과정에서,
    상기 열풍과 순산소를 교호적으로 취입하는 강의 제조방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 순산소를 취입하는 과정에서,
    상기 열풍은 연속적으로 취입하고, 상기 순산소는 선택적으로 취입하는 강의 제조방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 정련 용기의 상부에 구비되는 랜스를 이용하여 열풍과 순산소를 취입하는 과정에서,
    상기 순산소는 연속적으로 취입하고, 상기 열풍은 선택적으로 취입하는 강의 제조방법.
  17. 청구항 9 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 순산소는 상기 용선의 탕면 중심에 취입하고 상기 열풍은 상기 순산소의 외측에 취입하는 강의 제조 방법.
  18. 삭제
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