KR100558058B1 - 에이오디를 이용한 고니켈합금의 정련방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 AOD에서 고니켈합금의 탈린, 탈황 정련을 실시함으로써 탈인, 탈황 효율이 높고 생산성을 향상시킨 AOD를 이용한 고니켈합금의 정련방법을 제공하는데 목적이 있다.

따라서, 본 발명은 AOD에서 용강을 염기도 3 내지 4, 슬래그 중의 산화칼슘 농도 40 내지 45%, 철산화물 농도 23 내지 32%를 목표로 하여 탈탄 및 탈린하는 탈탄 및 탈린 단계; 상기 탈탄 및 탈린단계에서 탈탄 및 탈린된 용강을 레이들에 출강하고 슬래그를 배재한 후 상기 AOD에 용강을 재장입하는 슬래그배재단계; 상기 배재단계를 완료하고 상기 AOD에 재장입된 용강을 승온시킨 후 용강의 목표온도를 1730℃로 하여 승열제로 고니켈합금 용강 1톤당 6~7Kg의 알루미늄을 투입하고 고니켈합금 용강 1톤당 0.2~0.6Nm3/min의 유량으로 산소를 공급하고, 상기 산소와 동일한 유량으로 아르곤을 횡취투이어를 통하여 10분 내지 30분 취입하여 고니켈합금 용강을 승온시키는 용강승온 단계; 상기 용강승온단계에서 승온된 용강을 탈황하는 탈황단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 AOD를 이용한 고니켈합금의 정련방법을 제공한다.

탈탄, 탈린, 탈황, AOD

Description

에이오디를 이용한 고니켈합금의 정련방법{Method for refining of high-nickel alloy of AOD}

도 1은 염기도가 탈린(P)에 미치는 영향을 나타낸 그래프.

도 2는 슬래그 중 철산화물 농도가 탈린(P)에 미치는 영향은 나타내는 그래프

도 3은 대기유도로 실험을 통해 생석회 투입량이 탈린(P)반응에 미치는 영향을 나타낸 그래프

도 4는 여러 온도에서 용강 산소농도와 평형을 이루는 계산 황(S) 농도의 관계를 나타낸 그래프.

도 5는 슬래그량에 따른 탈황(S) 한계를 계산한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

본 발명은 니켈(Ni)을 30중량% 이상 함유하는 고니켈합금의 정련방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아르곤산소탈산(Argon Oxygen Decarburization; 이하 AOD)를 이용하여 고니켈합금을 정련하는 AOD를 이용한 고니켈합금의 정련방법에 관 한 것이다.

일반적으로 고니켈합금은 열팽창이 거의 일어나지 않으므로 정밀 계측기기, 바이멜탈 등의 첨단 전자부품용 소재로 사용되고 있으며 극저온에서도 강도, 충격인성, 가공성, 용접성이 우수하여 액화천연가스 운반용으로 사용되는 고부가가치를 지닌 합금이다.

또한 이러한 고니켈합금에서 인(P), 황(S), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 등의 잔류원소는 열팽창계수 상승요인이 되며 품질에 악영향을 미치기 때문에 가능한 한 하향관리를 해야 한다.

아울러 고니켈합금에서 위와 같은 불순원소가 허용치 이상이면 열간가공성을 저하시켜 실수율을 낮추기 때문에 제조원가가 상승하게 된다.

이러한 고니켈합금은 보통 스테인레스강 정련용 전용설비, 즉 VOD(Vacuum Oxygen Decarburization)와 같은 진공정련 설비에서 제조된다.

또한 일반강 정련설비인 BOF(basic Oxygen Furnace)와 RH와 같은 환류식탈가스 설비에 의해서도 생산이 가능한 것으로 알려져 있다.

고니켈합금의 불순원소 중 하나인 인(P)는 원료와 반응용기 내의 부착물로부터 혼입이 불가피하므로 최종 목표치인 50ppm 이하로 낮추기는 용이하지 않다.

따라서 용선을 원료로 사용하는 경우, 용선을 용선예비처리 설비로 이송하여 소다회, 생석회, 소결광 등의 조제재를 용선 중에 취입하여 탈린를 실시하는 방법을 채용하는 것이 일반적이다.

그러나 이러한 경우 인을 150ppm 이하로 낮추기 매우 어려우므로 BOF나 VOD 등 후속 공정에서 다시 탈린처리를 해야 하는 공정상의 불리함이 있다.

한편 전기로를 이용하여 고니켈합금을 제조하는 경우에는 전기로 조업 중 탈린 처리를 하는 것이 보통이다.

Fe-Ni과 일반강 스크랩 등 인의 함량이 낮은 원료를 혼합하여 용해한 후 슬래그를 배재하고 생석회, 형석 등의 조제재를 투입하고 산소를 취입하여 산화 탈린를 실시하는 것이 전기로 탈린 방법이다.

그러나 이러한 방법도 전기로 조업 중 정련을 중단하고 탈린 슬래그를 배재하는 작업을 수차례에 걸쳐 되풀이하여야 하므로 생산성이 떨어지게 된다.

또한 고니켈합금에서 제거해야 할 불순원소인 유황은 원료로부터 혼입이 불가피하므로 최종 목표치인 10ppm 이하로 낮추기는 용이하지 않다.

따라서 용선을 원료로 사용하는 경우, 용선을 용선예비처리 설비로 이송하여 소다회, 생석회, 소결광 등의 조제재를 용선 중에 취입하여 탈황를 실시하는 방법을 채용하는 것이 일반적이다.

하지만 이 경우 황(S)을 30ppm 이하로 낮추기 매우 어려우며 산화성 분위기의 후속 BOF나 RH 등의 공정에서는 더 이상의 탈황은 매우 곤란하다.

한편 LF(Ladle Furnace)에서 고니켈합금 용강의 탈황을 실시하는 경우에는 황을 비교적 손쉽게 10ppm 이하로 낮출 수 있지만 후속 VOD 조업에서 산소정련기를 거치는 동안 복황이 일어나므로 VOD 조업 종료 후 강탈산을 실시하고 조제재와 매용제를 투입하여 다시금 탈황을 실시해야 하는 공정상의 취약점을 가지고 있다.

또한 고니켈합금의 알루미늄 성분 목표는 50 ppm이므로 승열과 탈산을 위해 투입되는 알루미늄의 조성을 적중시키기는 매우 곤란하다.

알루미늄 성분이 목표치 상한을 초과할 경우 산소 취입등에 의해 알루미늄을 산화 제거하여야 하지만, 산소를 취입하면 용강 중 용존산소의 증가에 의해 탈황이 곤란하게 되므로 탈산과 산소취입이라는 공정상의 악순환이 반복되며 탈S 정련시간이 길어지게 된다.

또한 정련시간이 길어짐에 따라 탄소나 크롬 등 유해성분의 픽업 등이 발생하기도 한다.

이에 본 발명의 목적은 전기로에서 제조된 인의 함량이 낮은 고니켈합금 용강을 AOD 설비로 이송하여 투이어와 랜스를 통하여 산소와 아르곤가스를 취입하여 인를 산화시키고 적절한 조제재를 투입하여 탈린능을 확보하고 복린를 방지함으로써 고니켈합금 용강의 인을 목표수준까지 단시간 내에 효과적으로 제거하는 동시에, AOD에서 적절한 탈탄, 탈린 처리를 거친 고니켈합금 용강을 VOD 등의 타 설비로 이송하지 않고 AOD에 재장입하여, 알루미늄 등의 승열제를 투입하고 산소 랜스를 통하여 산소를 취입하여 탈황에 유리한 온도를 확보한 후 산소포텐셜이 낮은 상태에서 적절한 조제재를 투입하여 탈황처리를 함으로써 고니켈합금 용강의 유황을 목표수준까지 단시간 내에 제거하는 AOD를 이용한 고니켈합금의 정련방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 AOD에서 용강을 염기도 3 내지 4, 슬래그 중의 산화칼슘 농도 40 내지 45%, 철산화물 농도 23 내지 32%를 목표로 하여 탈탄 및 탈린하는 탈탄 및 탈린 단계; 상기 탈탄 및 탈린단계에서 탈탄 및 탈린된 용강을 레이들에 출강하고 슬래그를 배재한 후 상기 AOD에 용강을 재장입하는 슬래그배재단계; 상기 배재단계를 완료하고 상기 AOD에 재장입된 용강을 승온시킨 후 용강의 목표온도를 1730℃로 하여 승열제로 고니켈합금 용강 1톤당 6~7Kg의 알루미늄을 투입하고 고니켈합금 용강 1톤당 0.2~0.6Nm3/min의 유량으로 산소를 공급하고, 상기 산소와 동일한 유량으로 아르곤을 횡취투이어를 통하여 10분 내지 30분 취입하여 고니켈합금 용강을 승온시키는 용강승온 단계; 상기 용강승온단계에서 승온된 용강을 탈황하는 탈황단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 AOD를 이용한 고니켈합금의 정련방법을 제공한다.

먼저 탈탄 및 탈린하는 단계는 고니켈합금 용강은 불순물이 적은 양질의 원료 선정이 가능한 전기로에서 용해한다.

그리고 고니켈합금 용강은 불순물의 함량을 최소화하여야 하므로 전기로에 주원료를 장입하는 단계에서부터 불순물의 혼입을 억제하여야 한다.

또한 고니켈합금 용강은 고가의 니켈을 다량 함유하고 있으므로 제조원가 중 원료비가 차지하는 비율이 매우 높다.

이러한 성분조건과 최저비용 조건을 동시에 충족시키는 원료배합을 하기 위해서는 선형계획법 등의 잘 알려진 계량적 분석기법을 사용한다.

전기로 종점에서 [P] ≤0.02%, [S] ≤0.008%, [C] ≤0.1%인 조건을 충족하도록 Fe-Ni과 일반강 스크랩을 적절히 배합하고 통상적인 전기로 조업을 실시하며 후속 공정인 AOD 정련공정에서 출강 후 재장입시의 온도강하를 고려하여 1600 ±20℃로 전기로 출강온도를 결정한다.

전기로 용강을 레이들에 출강하고 슬래그를 철저히 제거한 후, 후속 AOD 탈린 공정에서 슬래그의 염기도를 최적화하기 위해 고니켈합금 용강에 합금철인 Fe- Si을 투입하여 용강의 [Si]을 0.3∼0.35%로 조정한다.

AOD 내부에 고니켈합금 용강을 장입한 후, 고니켈합금 용강 1톤당 0.2∼0.6Nm3/min 유량의 산소와 동일한 유량의 아르곤을 횡취투이어를 통하여 용강에 취입하면서 탈탄과 탈린을 시작한다.

여기서 기체산소와 철산화물에 의해 생성되는 인산화물은 제강온도에서 열역학적으로 대단히 불안정하므로 복린 반응을 방지하기 위해 슬래그 중의 염기성 물질로 인산화물을 안정한 형태로 고정시켜 활동도를 낮출 필요가 있다.

이를 위해 정련 개시와 더불어 AOD의 내부에 생석회를 투입한다.

이때 (CaO)/(SiO2)로 표시할 수 있는 염기도가 너무 낮거나 너무 높으면 탈린능이 저하하게 된다.

따라서 생석회 투입과 함께 슬래그의 점도를 낮추어 용강과 슬래그의 반응성을 향상시키기 위한 매용제로서 적당한 양의 형석을 투입한다.

또한 정련 중 인의 거동과 용융금속-슬래그의 반응을 해석하는데 유용한 지수는 인의 분배비이다.

여기서 인의 분배비는 슬래그 중의 인의 농도를 용융합금 중의 인농도로 나눈 값으로서 이 값이 크면 클수록 탈린이 잘된다는 의미로 해석할 수 있다.

도 1은 염기도가 탈린에 미치는 영향을 나타낸 그래프로서 염기도 3∼4에서 최대값을 나타내며 염기도가 더욱 높아지면 오히려 분배비는 저하된다.

이는 슬래그 중의 CaO 농도가 높을수록 철산화물의 농도는 상대적으로 낮아지므로 철산화물에 의한 탈린 효과가 저하되기 때문이다.

도 2는 슬래그 중 철산화물 농도가 탈린에 미치는 영향은 나타내는 그래프로서 철산화물 농도 20% 부근에서 최대값을 나타내며 철산화물의 농도가 더욱 높아지면 분배비는 약간 저하된다.

이는 슬래그 중의 철산화물의 농도가 높을수록 CaO에 의한 인산화물의 활동도 저하 효과가 낮아지기 때문이다.

따라서 도 2에서 도시된 바와 같이 탈린에 가장 유리한 슬래그 조건은 염기도 3∼4, 슬래그 중의 CaO 농도는 40∼45%, 철산화물 농도는 18∼25%이다. 형석의 적정 투입량은 생석회 투입량의 15∼20%이 적당하다.

도 3은 대기유도로 실험을 통해 생석회 투입량이 탈린반응에 미치는 영향을 나타낸 그래프로서 생석회 투입량이 증가할수록 인분배비는 높아진다.

도 3에 도시된 바와 같이 고니켈용융 합금 1톤당 20kg의 생석회를 투입하였을 때 30 정도이던 인분배비는 고니켈용융 합금 1톤당 40Kg을 투입하였을 경우 100으로 상승하게 된다.

즉 생석회 원단위가 높을수록 야금학적으로는 유리하지만 원가 상승 혹은 내화물 손상 등이 우려되기 때문에 생석회 투입량은 35∼40g/kg가 적당하다.

이와 같은 AOD에서의 고니켈합금 용강의 탈린 및 탈탄단계를 요약하면 전기로 종점에서 [P] ≤0.02%, [S] ≤0.008%, [C] ≤0.1%인 조건을 충족하도록 합금철인 Fe-Ni과 일반강고철을 적절히 배합하고 통상적인 전기로 조업을 실시하여 전기로 종점온도가1650 ±20℃가 되도록 용해한 후 레이들에 출강한다.

이 후 슬래그를 철저히 제거한 후, 고니켈합금 용강에 Fe-Si을 투입하여 용 강의 [Si]을 0.3∼0.35%로 조정한다.

또한 AOD에 고니켈합금 용강을 장입한 후 고니켈합금 용강 1톤당 0.2∼0.6Nm3/min 유량의 산소와 동일한 유량의 아르곤을 횡취투이어를 통하여 용강에 취입하면서 정련을 개시한다.

아울러 정련 개시와 동시에 AOD 내에 생석회 30∼40kg/ton, 생석회 투입량의 15∼20중량%의 형석을 투입하여 염기도 3∼4, 슬래그 중의 CaO 농도 40∼45%, 철산화물 농도 23∼32%을 목표로 정련을 실시한다.

한편 온도가 과도하게 낮아지지 않도록 정련 도중 온도를 측정하고, 용강 시료 채취를 하여 [P]와 [C]를 분석하여 AOD 종점 목표치인 [C] ≤0.015%와 [P] ≤0.005%에 도달하지 않았을 경우 산소 취입을 계속하고 목표치에 도달하였을 경우 취련을 중단한다.

다음으로 슬래그배재단계는 취련 종료 후 탈인 슬래그를 제거하지 않은 상태에서 탈산을 실시할 경우 산소포텐셜이 낮아지면서 복P가 활발히 진행되므로 미탈산 상태로 출강하여 레이들에서 탈린 슬래그를 철저히 제거한다.

이 때 용강을 유재출강하고, 출강된 용강을 용강 1톤당 슬래그의 양이 1Kg이하가 되도록 슬래그를 배재하는 것이 바람직하다.

다음으로 용강승온단계 및 탈황단계는 AOD에서 탈탄 및 탈린 정련을 실시한 후, 후속 탈S 처리를 하기 위해 [S] ≤0.008%, 용강온도 ≥1650℃인 전제 조건은 만족 되어야 한다.

따라서 AOD 탈탄 및 탈린 처리 종료 후 용존산소는 높더라도 상관 없으나 약 1000 ppm 수준이 적당하다.

한편 AOD에 용강을 다시 장입할 때 온도 강하는 150∼200℃이므로 재장입 후 용강온도는 1450∼1500℃이다.

따라서 AOD에서 고니켈합금 용강을 탈황 처리하기 전, 연주 혹은 조괴 등의 후속 공정을 위해, 그리고 탈황에 유리한 조건의 확보를 위해 반드시 승온을 실시해야 한다.

본 발명에서는 용강 중량의 1%를 투입하여 산화시켰을 때 승온량이 250℃에 달할 정도로 승온능이 뛰어난 알루미늄을 주승열제로 사용하고 슬래그 염기도 최적화를 위해 규소(Si)를 보조승열제로 사용하였다.

니켈과 황의 상호 활동도에 미치는 작용은 매우 작기 때문에 고니켈합금 용강에서의 탈황 거동은 일반 탄소강과 거의 유사하지만 황을 0.001% 이하로 낮추기 위해서는 탈황에 미치는 제반조건 즉 슬래그 조성, 용강 산소농도, 반응온도 등에 대한 검토가 필요하다. 우선 용철의 탈황 반응식을 아래와 같다.

[S] + (O2-) = (S2-) +[O]

또한 슬래그의 탈황능을 나타내는 유황 캐퍼시티인 CS는 다음과 같이 정의 할 수 있다.

CS = (S).aO/aS

여기서 aO, aS는 각각 고니켈합금 용강 중 산소와 황을 질량%로 표시한 활동도로서 Fe-O, Fe-S계의 무한희박용액을 활동도의 기준으로 하고 있으며 (S)는 슬래그 중 황의 농도이다.

이 반응식으로부터 슬래그 중의 CaO 즉 O2-의 활동도가 클수록, CaS 즉 S2-의 활동도가 작을수록, 용강 중 산소의 활동도가 작고 황의 활동도가 클수록 탈S 반응은 일어나기 쉬워져서 황은 용강보다는 슬래그 쪽으로 이동하게 된다.

즉 슬래그의 염기도가 크고, 슬래그 중 황의 용해도가 크며, 계의 산소포텐셜이 낮은 환원성 분위기가 탈S에 유리하다.

고니켈합금 용강을 VOD에서 탈황하고자 하는 본 발명에서는 알루미늄과 규소(Si)를 승열제로 사용하고 생석회를 조제재로 사용하므로 CaO-Al2O3-SiO2 3원계 슬래그의 탈황능을 공지의 열역학 데이터를 이용하여 슬래그 조성과 염기도에 따른 유황 캐퍼시티를 계산하고 비교, 검토한 결과를 표 1에 수록하였다.

표 1

위의 표 1에서 알 수 있듯이 Al2O3의 함량이 높은 슬래그일수록 유황 캐퍼시티의 절대값은 낮아진다.

예를 들면 Al2O3가 20%인 경우와 35%인 경우 동일 염기도에서 log CS값은 약 0.4 정도 차이가 난다.

즉 Al2O3의 함량 증가는 유황 캐퍼시티를 감소시킴으로써 결과적으로 탈S에 불리하게 작용한다.

그러나 Al2O3의 함량 증가는 슬래그를 저융점화하여 유동성이 개선되므로 용강 중 황과의 반응성이 향상된다. 따라서 전체적인 탈황 반응에 유리한 최적의 Al2O3 함량을 확보하는 것이 좋다.

표 1에서 계산된 최적 슬래그 조성은 (CaO) 65∼73%, (SiO2) 10∼12%, (Al2O3) 15∼22%, 염기도 5.5∼6.5이다.

도 4는 여러 온도에서 용강 산소농도와 평형을 이루는 계산 황농도의 관계를 나타낸 그래프이다.

온도가 높을수록 용강 중의 황농도는 감소하며 산소농도 20ppm을 기준으로 하였을 때, 1550℃에서 약 20ppm, 1700℃에서 약 10ppm의 S 농도를 보이고 있어 고온일수록 탈황 반응에 매우 유리함을 알 수 있다.

하지만 온도가 너무 높아지면 내화물 용손 등의 문제가 발생하므로 제강온도는 1620℃ 이상이 적당하다.

도 5는 슬래그량에 따른 탈황 한계를 계산한 그래프로서 (CaO)가 65%, (SiO2)가 10%, (Al2O3)가 25%인 슬래그로 초기 황 농도가 80ppm인 용강을 탈S 할 경우 슬래그량이 많을수록 유리하지만 내화물 용손 및 제조원가 등의 문제가 예상되므로 고Ni 용강 1톤당 55∼60kg/ts 정도의 슬래그가 적당하다.

이러한 AOD 에서 승온 방법과 탈황 단계를 상세히 설명하면 다음과 같다.

AOD에 재잡입된 용강은 초기 조건이 [S] ≤0.008%, 용강온도 ≥1550℃이고, 산소농담전지 등으로 용존산소농도와 온도를 확인한 후, 1730℃를 목표로 하여 승열제로 고니켈합금 용강 1톤당 6∼7kg의 알루미늄을 투입한다. 이후 고니켈합금 용강 1톤당 0.2∼0.6Nm3/min의 산소와 동일한 유량의 아르곤을 횡취투이어를 통하여 취입한다.

총산소취입량 목표치는 Al 1kg당 0.62Nm3/kg, Si 1kg당 1.17Nm3/kg 의 산소량의 합에서 용강 1톤을 기준으로 100ppm의 용존산소량마다 0.07Nm3를 감한 산소량이다.

일례로 용존산소 1000ppm의 고니켈하금 용강 80ton에 Al과 Si을 각각 500kg, 250kg을 투입하였다면 취입산소량은 546.5Nm3이다.

이렇게 산소 발란스에 주의를 기울이는 이유는 규소(Si)와 알루미늄(Al)에 의해 충분히 탈산된 용강의 용존산소농도가 재차 높아지는 것을 방지하기 위함이다.

이 때 산소취입을 10∼20분 실시한 후, 총산소취입량 목표치에 도달하였을 때 산소취입을 종료한다.

산소취입 후 산소농담전지 등으로 용존산소농도와 온도를 측정하고 용존산소농도 20ppm을 목표로 알루미늄(Al) 탈산을 실시한다. 그 다음 횡취투이어를 통해 고니켈합금 용강 1톤당 0.2∼0.6Nm3/min의 아르곤을 취입하면서 약 5분 정도 교반한다.

이어서 고니켈합금 용강 1톤당 35∼45kg의 생석회를 투입하여 슬래그의 조성을 (CaO) 65∼73%, (SiO2) 10∼12%, (Al2O3) 15∼22%, 염기도를 5.5∼6.5에 맞춘다.

고니켈합금 용강 1톤당 0.2∼0.6Nm3/min의 아르곤으로 용강을 교반하면서 슬래그와의 반응을 통한 탈황을 20∼40분간 실시한다.

탈황 처리를 마친 후 용강온도를 측정하고 용강시료를 채취하여 성분을 확인한 후 성분이 목표치에 적중하면 레이들에 출강한다.

출강 후 슬래그를 제거하지 않으면 복황이 발생할 가능성이 있으므로 용강 1톤당 1kg이하의 슬래그가 되도록 철저하게 배재를 실시한다.

실시예

고니켈합금 용강의 탈린 기술을 적용하여 실제 90톤 AOD에서 탈린을 실시한다.

다음으로 니켈하금강 30.9톤과 일반강 스크랩 54.7톤을 전기로에 장입한다.

다음으로 AOD를 거치면서 철은 슬래그량의 20% 정도 산화되므로 철산화 손실을 감안하여 스크랩의 양을 결정하였다.

통상적인 전기로 정련을 실시한 후 전기로 종점에서의 [P]는 0.006%, S 농도는 0.010%, C 농도는 0.203%였으며, 출강온도는 1570℃였다.

레이들에 출강 후 슬래그를 철저히 제거한 후, 고Ni 용강에Fe-Si을 283 kg투입하여 용강의 [Si]을 조정하였다.

또한 AOD에 고Ni 용강을 장입한 후 고Ni 용강 1톤당 21Nm3/ts 의 산소와 12Nm3/ts 의 아르곤을 용강에 취입하면서 정련을 실시하였다.

정련 개시와 동시에 AOD내에 생석회 4톤, 형석 1톤을 투입하고 탈탄과 탈P 정련을 40분 동안 실시하였다.

다음으로 취련 종료 후 용강 시료를 채취하여 분석한 결과, [P]는 0.001%, [C]는 0.001%, [S]는 0.01%로서 탈탄과 탈P 후의 성분은 목표치인 [P] ≤0.005%, [C] ≤0.015%를 만족하였다.

또한 AOD종점에서의 용강온도는 1656℃였으며, 고니켈합금 용강의 용존산소 측정 결과는 976ppm였으며 미탈산 상태로 레이들에 출강하여 슬래그를 철저히 제거한 후 다시 용강 시료를 채취하여 분석한 결과, 탄소 및 인의 농도 변화는 없었다.

한편 출강 후의 용강온도는 1605℃였으며 이 값은 후속 공정에서 작업조건을 충분히 만족 시킬 수 있는 온도이다.

탈탄과 탈P를 마친 고Ni 용강을 AOD에 재장입한 후 AOD 초기성분은 [P]는 0.001%, S 농도는 0.01%, C 농도는 0.001%였으며, 용강온도는 1450℃였다. 승열제로 Al을 870kg투입한 후 50Nm3/min 산소와 동일한 유량의 아르곤을 횡취투이어를 통하여 취입하였다. 이 때 정련시간은 11분이었으며 총산소취입량은 543Nm3였다.

취련을 마친 후 아르곤 유량을 50Nm3/min 로 유지하면서 산소농담전지로 용존산소농도를 측정한 결과 용존산소농도는 88ppm, 용강온도는 1720℃이다.

알루미늄(Al)을 20kg 투입하여 탈산을 실시하고 아르곤으로 용강을 5분 교반한 후 다시 측정한 용존산소는 23ppm이었다.

이 때 생석회 3톤과 형석 750kg을 투입한 후 용강을 교반하면서 탈황처리를 30분간 실시하였다.

탈황을 마친 후의 용강온도는 1554℃였으며, 용강과 슬래그 시료를 채취하여 성분을 확인한 결과 고니켈합금 용강의 성분은 [S]는 0.0004%, [P]는 0.002%였다. 공정별 정련시간은 AOD 탈탄 및 탈린 시간 40분, AOD 출강, 배재 및 재장입에 소요된 시간 25분, AOD 승온, 탈산, 탈황 처리시간 45분으로 총 AOD 에서의 탈린, 탈황 정련 시간은 110분이었다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 AOD를 이용한 고니켈합금의 정련방법은 탈린과 탈황의 효율이 향상되어 생산성이 향상되고, 이로 인해 생산원가가 절감된다.

Claims (5)

1. 전기로에서 출강된 니켈이 30%이상 함유된 고니켈합금 용강을 AOD를 이용하여 정련하는 AOD를 이용한 고니켈합금의 정련방법에 있어서,

   상기 AOD에서 용강을 염기도 3 내지 4, 슬래그 중의 산화칼슘 농도 40 내지 45%, 철산화물 농도 23 내지 32%를 목표로 하여 탈탄 및 탈린하는 탈탄 및 탈린 단계;

   상기 탈탄 및 탈린단계에서 탈탄 및 탈린된 용강을 레이들에 출강하고 슬래그를 배재한 후 상기 AOD에 용강을 재장입하는 슬래그배재단계;

   상기 배재단계를 완료하고 상기 AOD에 재장입된 용강을 승온시킨 후 용강의 목표온도를 1730℃로 하여 승열제로 고니켈합금 용강 1톤당 6~7Kg의 알루미늄을 투입하고 고니켈합금 용강 1톤당 0.2~0.6Nm3/min의 유량으로 산소를 공급하고, 상기 산소와 동일한 유량으로 아르곤을 횡취투이어를 통하여 10분 내지 30분 취입하여 고니켈합금 용강을 승온시키는 용강승온 단계;

   상기 용강승온단계에서 승온된 용강을 탈황하는 탈황단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 AOD를 이용한 고니켈합금의 정련방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 탈탄 및 탈린단계는 상기 전기로의 종점에서 [P] ≤0.02%, [S] ≤0.008%, [C] ≤0.2%가 되며, 출강온도가 1600 ±20℃인 고니켈합금 용강을 AOD에 장입하고 상기 AOD에 장입된 고니켈합금 용강에 용강 1톤당 0.2∼0.6Nm3/min의 산소와 상기 산소의 유량과 동일한 유량의 아르곤을 상기 AOD의 횡취 투이어를 통하여 취입하고, 동시에 상기 AOD의 내부에 용강 1톤당 생석회 30∼40kg과 생석회 투 입량의 15∼20중량%의 형석을 투입하는 것을 특징으로 하는 AOD를 이용한 고니켈합금 용강의 정련방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬래그배재단계는 선행하는 상기 탈탄 및 탈린단계에서 정련된 용강을 레이들에 유재출강하고, 출강된 용강을 용강 1톤당 슬래그의 양이 1Kg이하가 되도록 슬래그를 배재하는 것을 특징으로 하는 AOD를 이용한 고니켈합금의 정련방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 탈황단계는 고니켈합금 용강 1톤당 0.2∼0.6Nm3/min의 유량으로 아르곤을 횡취투이어를 통하여 공급하여 용강을 교반하고, 고니켈합금 용강 1톤당 35 내지 45kg의 생석회를 투입하여 슬래그를 (CaO) 65∼73%, (SiO2) 10∼12%, (Al2O3) 15∼22%, 염기도를 5.5∼6.5로 조성하고, 상기 조성된 슬래그와 용강을 20 내지 40분 동안 반응시켜 탈황시키는 것을 특징으로 하는 반응시 반응을 통한 탈S정련을 20∼40분간 실시하는 것을 특징으로 하는 AOD를 이용한 고니켈합금의 정련방법.
5. 삭제

Images