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KR101123035B1 - Ｄｄｄ 설비에서 전처리된 선철을 기반으로 전기 에너지를 공급하지 않으면서 스테인리스강을 제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Ｄｄｄ 설비에서 전처리된 선철을 기반으로 전기 에너지를 공급하지 않으면서 스테인리스강을 제조하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR101123035B1 KR1020097008207A KR20097008207A KR101123035B1 KR 101123035 B1 KR101123035 B1 KR 101123035B1 KR 1020097008207 A KR1020097008207 A KR 1020097008207A KR 20097008207 A KR20097008207 A KR 20097008207A KR 101123035 B1 KR101123035 B1 KR 101123035B1
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Abstract

본 발명의 목적은 액상 선철과 FeCr 고형물을 기반으로 전기 에너지를 공급하지 않으면서 오스테나이트 및 페라이트 영역의 모든 스테인리스강 제품을 위한 스테인리스강을 제조하는 것에 있다. 본 발명에 따라 상기 액상 선철은, 고로(1)에서 전처리한 후에, DDD 처리(탈인, 탈규소 및 탈황)로 처리하고, 가열하고, 정련하거나 합금하고, 탈산소 처리한다. 고로(1)와 DDD 장치(2)에서 전처리한 슬래그 비함유 액상 선철의 양은 분리하여 2개의 표준 "트윈" AOD-L 전로(3, 4) 내로 유입한다. 그런 다음 상기 두 "트윈" AOLD-L 전로 내에서는 병행되는 반대 공정 순서로 자생 화학 에너지를 이용하면서 요구되는 화학적 공정 단계(가열, 탈탄소 및 합금 단계)를 실행하되, 제1 트윈 AOD-L 전로(3)에서 먼저 가열 단계를 실행하고, 제2 트윈 AOD-L 전로(4)에서는 먼저 탈탄소 단계를 실행한다.
Figure 112009024313893-pct00001
스테인리스강, 선철, 슬래그, 고로, 전로, 레이들, 전기 에너지

Description

ＤＤＤ 설비에서 전처리된 선철을 기반으로 전기 에너지를 공급하지 않으면서 스테인리스강을 제조하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING STAINLESS STEEL WITHOUT USING A SUPPLY OF ELECTRICAL ENERGY, BASED ON PIG-IRON THAT HAS BEEN PRE-TREATED IN A DDD INSTALLATION}
본 발명은 액상 선철 및 FeCr 고형물을 기반으로 전기 에너지를 공급하지 않으면서 스테인리스강을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본원에 따라 액상 선철은 고로에서의 전처리 단계와 DDD 장치에서의 DDD 처리 단계(탈인, 탈규소, 탈황)로 처리한 후, 이에 이어서 AOD 전로에서 가열하고, 정련하거나, 또는 합금하고, 탈산소 처리하며, 그리고 마지막으로 레이들 로에서, 처리된 강 용융물의 적응/조정을 실행한다.
특수강 제조를 위한 AOD 전로의 이용은 이미 공지되었다. 따라서 WO 02/075003에서는 컴퓨터와 동역학적 모델과 조합한 연속적인 배출 가스 측정을 기반으로 하는 제어 방법을 기술하고 있다. 상기 특허문헌의 경우 상기 제어 방법을 이용하여 산소 및 불활성 가스의 필요한 송풍률과 재료 첨가량을 제어한다.
EP 1 310 573 A2로부터는 금속 용융물을 제조하기 위한 방법, 특히 AOD 전로에서 예컨대 합금된 스테인리스강 또는 특수강을 제조하기 위한 금속 용융물을 정 련하기 위한 방법이 공지되었다. 이 유럽 공보에 따르면 상기 방법은 공정 모델에 따라 진행되면서 야금공학 설비를 제어하는 컴퓨터 공학을 기초로 한다. 이런 컴퓨터 공학에서 공정 모델은 실제 공정 변수, 보정 변수 및 공정 전송 변수 중에서 적어도 하나의 가변 공정 매개변수에 대한 거동을 기술한다. 일 실시예는 품질 등급 AISI 304의 강을 제조하기 위한 공정 순서를 기술하고 있다.
페라이트 강 그룹 AISI 4xx의 스테인리스강은 통상 기본적으로 EAF에서 특유한 스크랩으로 제조하고, 그런 다음 이후에 AOD 전로에서 추가로 합금하고 탈탄소 처리한다. 이 경우 선철의 응용을 이용하기 위해, 제강공장에서 전처리한 선철은 용융된 스크랩 및 합금과 함께 로 외부의 레이들에서 혼합하고, 그런 후에 전로로 장입한다.
WO 2006/050963 A2는, 액상 선철 및 FeCr 고형물을 기반으로 페라이트 강 그룹 AISI 4xx, 특히 강 그룹 AISI 430의 스테인리스강을 제조하기 위해, DDD 공정 라인 및 AOD 전로를 이용하고 연속해서 실행되는 공정 단계들을 포함하는 방법을 제안하고 있다.
● 고로에서 액상 선철의 전처리, 적합한 DDD 장치에서 선철의 DDD 처리, 및 AOD 전로에 슬래그가 없는 선철 장입 단계,
● AOD 전로에서 액상 선철의 가열, 정련/합금 및 탈산소 처리 단계,
● 주입 레이들에서 처리된 강 용융물의 최종 적응/조정 단계.
상기 공지된 방법의 경우 장점은 EAF(전기 아크로)를 이용하지 않고, 다시 말하면 전기 에너지를 공급하지 않고, AOD 전로를 이용하여 스테인리스강을 제조하 는 것에 있다. 그러나 공지된 방법의 경우, 종국에 에너지의 부족으로 인해 상기 방법을 이용하여서는 페라이트 강의 제조만이 가능하다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 앞서 설명한 종래 기술로부터 출발하여, 자생 화학 에너지(autogenous chemical energy)를 이용하면서, 오스테나이트 영역 및 페라이트 영역의 모든 스테인리스강 제품을 위한 스테인리스강을 제조할 수 있도록, 전로에 선철을 직접 장입하고 그 전로에서 재합금하기 위해, WO 2006/050963 A2로부터 공지되고 AOD 기술을 이용하는 방법을 활용할 수 있도록 하는 것에 있다.
언급한 강종의 스테인리스강을 제조하기 위해 설정한 상기 목적은, 청구항 제1항의 특징부에 따라, 오스테나이트 영역 및 페라이트 영역의 모든 스테인리스강 제품을 위한 스테인리스강을 제조하기 위해, 고로와 DDD 장치에서 전처리한 슬래그 비함유 액상 선철의 양을 분리하고, 2개의 표준 "트윈" AOD-L 전로에 유입하고, 그런 다음 상기 트윈 AOD-L 전로에서는 병행되는 반대 공정 순서로 자생 화학 에너지를 이용하면서 요구되는 화학적 공정 단계(가열, 탈탄소 및 합금 단계)를 실행하되, 제1 트윈 AOD-L 전로에서 먼저 장입 및 가열 단계를 실행하고, 제2 트윈 AOD-L 전로에서는 먼저 탈탄소 단계를 실행함으로써 달성한다.
본 발명의 바람직한 구현예들은 종속항에서 지시된다.
외부의 DDD 설비에서 DDD 처리를 종료한 후에, 전로에서의 후속하는 가열 단계 이전에, 슬래그가 없는 조건에서 표준 AOD 공정을 개시해야 하기 때문에, 선철의 슬래그 제거가 요구된다. 그에 따라 제2 AOD-L 전로에서 이용하는 단일공 랜스(single-hole lance)의 효율이 증가되고, 공정 가스의 배출을 위한 용융물의 자유 표면 역시도 보장된다.
목표하는 온도 내지 후속하는 공정 단계를 위해 필요한 온도로 상승시키는 선철의 가열 단계는 Si-산화를 통해 실시한다. 이를 위해 트윈 AOD-L 전로 내에 FeSi를 장입하고, 산소/불활성 가스 혼합물은 측면 노즐 및 탑랜스(top lance)를 통해 선철 내부와 그 상부에 송풍한다. 이를 위해 제1 트윈 AOD-L 전로에서 BOF 송풍 기술(탄소강의 처리)로부터 공지된 3공 내지 4공 탑랜스를 이용하고, 제2 트윈 AOD-L 전로에서는 AOD 공정에 대한 표준 단일공 탑랜스를 이용한다.
블로운 금속(blown metal)의 가열 단계는 본원의 경우 DDD 처리에 따라 실행하므로, 특히 트윈 AOD-L 전로에 Ni 내지 Ni 합금을 장입할 수 있다. 이와 같은 방식으로 평형 에너지를 자유로이 형성할 수 있다.
두 개의 트윈 AOD-L 전로에서 서로 다른 시점에 실행하는 공정 단계들의 순서를 반대로 진행함으로써, 제1 트윈 AOD-L 전로에서 가열 단계의 종료 후에 용융물의 탈탄소 및 합금 단계를 실행하며, 그에 반해 제2 트윈 AOD-L 전로에서는, 표준 탈탄소 단계와 이에 속하는 모든 처리 단계들(예컨대 탈황 및 합금 단계와 출탕 단계)의 종료 후에, 선철을 장입하고 가열한다.
바람직하게는 고로 및 DDD 장치 후방의 공정 라인에 병렬로 배치되는 2개의 트윈 AOD-L 전로에 전처리한 슬래그 비함유 액상 선철의 양뿐 아니라, 상기 트윈 AOD-L 전로에서 반대되는 순서로 실행되는 공정 단계들을 본 발명에 따라 분리함으로써, 모든 RST 강종 제품을 제조할 수 있다. 동시에 모든 강종에 대한 전기 에너지의 소요를 차단할 수 있는데, 왜냐하면 에너지 운반체로서 이미 선철 내부에 존재하거나, 또는 장입된 FeSi와 함께 유입된 자생 화학 에너지만이 이용되기 때문이다. 또한, 이와 같이 선철량과 공정 제어를 분리함으로써, 항상 상대적으로 적은 양의 선철만을 처리하면 되기 때문에, 신뢰할 수 있는 온도 제어, 절감된 공정 비용 및 절감된 투자 비용을 달성할 수 있다.
다음에서는 본 발명의 방법이 개략적으로 도시한 도면에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
도 1 은 실시예에 따른 공정 라인을 도시한 개략도이다.
도 2 는 2개의 트윈 AOD-L 전로에서 이루어지는 반대되는 공정 순서를 도시한 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 고로 2: DDD 장치
3, 4: 트윈 AOL-L 전로 5: 장입 레이들
6: 레이들 로 7: 연속 주조기
V8: 전처리된 선철의 장입 및 가열 단계
V9: 탈탄소 및 합금 단계(AOD 처리)
도 1은 스테인리스강을 제조하기 위한 실시예에 따른 공정 라인을 도면으로 도시하고 있다. 액상 선철의 양은 고로(1)로부터 배출되고 DDD 장치(2)에서의 DDD 처리 단계를 거친 후에 분리하여 후방에 병렬로 배치된 2개의 트윈 AOD-L 전로(3, 4)로 유입한다. 이 전로에서는 필요에 따라 공정 단계들을 반대되는 공정 순서로 진행하면서 액상 선철의 Si-산화와 정련 및 합금 단계를 통해 온도를 상승시킨다. 트윈 AOD-L 전로(3, 4)에서의 처리 후에, 강 용융물은, 2개의 트윈 AOD-L 전로(3, 4)로부터 배출하여 장입 레이들(5)에 수집하고, 그런 다음 최종적인 적응/조정을 위해, 장입 레이들로부터 레이들 로(6) 내로 유입하고, 마지막으로 연속 주조기(7)로 공급하게 된다.
도 2는 트윈 AOL-L 전로들(3 및 4)에서 실행되는 공정 단계들의 반대되는 공정 순서를 도시하고 있다. 트윈 AOD-L 전로(3)(도면 왼쪽)에서 고로(1) 및 DDD 장치(2)에서 전처리된 선철의 장입 및 가열 단계(V8)를 개시하고, 이어서 예컨대 AISI 3xx, 4xx, 2xx의 스테인리스강 제품의 제조를 위한 탈탄소 및 합금 단계를 포함하는 AOD 처리(V9)를 후속해서 실행하는 반면에, 이와 동시에 트윈 AOD-L 전로(4)(도면 오른쪽)에서는 먼저 AOD 처리(V9)를 실행하고, 그런 후에 비로소 선철의 장입 및 가열 단계(V8)를 실행한다.
도 2에 선택에 따라 도시한 형태를 통해, 특히 전로들(3, 4)에서는 서로 다른 시점에 동일한 공정 단계들을 실행하며, 그에 따라 특히 두 전로에서의 공정을 분리함에 따른 공정 기술 관련 장점을 제공하는 것을 분명하게 알 수 있다. 다시 말하면, 전로(3)에서의 장입 및 가열 단계는 전로(4)에서의 AOD-L 처리와 동기화하고, 그와 반대로 전로(3)에서의 AOD-L 처리는 전로(4)에서의 장입 및 가열 단계와 동기화한다.

Claims (9)

  1. 액상 선철과 FeCr 고형물을 기반으로 전기 에너지를 공급하지 않으면서 스테인리스강을 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 액상 선철은, 고로(1)에서의 전처리와, DDD 장치(2)에서의 DDD 처리 단계(탈인, 탈규소, 탈황)로 처리한 후에, 뒤이어 AOD 전로(3, 4)에서 가열하고, 정련하거나 또는 합금하고, 탈산소 처리하며, 그리고 마지막으로 레이들 로(5)에서 처리된 강 용융물의 적응/조정을 실행하는, 상기 방법에 있어서,
    오스테나이트 영역 및 페라이트 영역의 모든 스테인리스강 제품을 위한 스테인리스강을 제조하기 위해, 고로(1) 및 DDD 장치(2)에서 전처리된 슬래그 비함유 액상 선철의 양은 분리하여 2개의 표준 "트윈" AOD-L 전로(3, 4)로 유입하고, 그런 다음 상기 트윈 AOD-L 전로들에서는 자생 화학 에너지를 이용하면서 병행되는 반대 공정 순서로 요구되는 화학적 공정 단계들(가열 단계(V8), 탈탄소 및 합금 단계(V9))을 실행하되, 제1 트윈 AOD-L 전로(3)에서 먼저 장입 및 가열 단계(V8)를 실행하고, 제2 트윈 AOD-L 전로(4)에서는 먼저 탈탄소 단계(V9)를 실행하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 선철을 가열하기 위해(V8) Si-산화를 실행하되, 이를 위해 선철을 FeSi와 함께 장입하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 제1 트윈 AOD-L 전로(3)에서는 장입 및 가열 단계(V8)의 종료 후에 용융물의 탈탄소 및 합금 단계(V9)를 실행하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 제1 트윈 AOD-L 전로(3)에서 Si-산화를 실행하기 위해 측면 노즐 및 탑랜스(3공 내지 4공 탑랜스)를 통해 산소/불활성 가스 혼합물을 선철 내부와 그 상부로 송풍하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 제2 트윈 AOD-L 전로(4)에서는 탈탄소 단계(V9)와 이에 속하는 모든 처리 단계(예컨대 탈황 및 합금 단계와 출탕 단계)의 종료 후에 선철을 장입 및 가열하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 제2 트윈 AOD-L 전로(4)에서는 Si-산화를 실행하기 위해 측면 노즐 및 탑랜스(단일공 내지 3공 탑랜스)를 통해 산소/불활성 가스 혼합물을 선철 내부와 그 상부로 송풍하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 두 트윈 AOD-L 전로(3, 4)에는 각각 동일한 양의 선철을 유입시키는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조 방법.
  8. 액상 선철 및 FeCr 고형물을 기반으로 전기 에너지를 공급하지 않으면서 스테인리스강을 제조하기 위한 장치로서,
    상기 액상 선철은 고로(1) 및 DDD 장치(2)에서의 전처리 단계 후에 AOD-L 전로(3, 4)에서 가열하고, 정련하거나, 또는 합금하고, 탈산소 처리하되, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따르는 방법을 실행하기 위한 상기 장치에 있어서,
    상기 DDD 장치(2) 후방의 공정 라인에 병렬로 배치되고, 고로(1) 및 DDD 장치(2)에서 전처리된 모든 양의 선철 중 각각 부분량을 수용하며, 측면 노즐 및 탑랜스를 구비하여 형성되는 2개의 표준 "트윈" AOD-L 전로(3, 4)를 제공하되, 제1 AOD-L 전로(3)는 3공 내지 4공을 포함하는 랜스 헤드가 BOF 송풍 기술(탄소강의 처리)에 상응하는 그런 탑랜스를 포함하고, 제2 AOD-L 전로(4)는 AOD 공정에 표준이 되는 단일공 탑랜스를 포함하도록 한 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제2 AOD-L 전로(4)는 3공 탑랜스를 구비하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 제조 장치.
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