KR19980052518A - 극저탄소강을 제조하기 위한 용강의 정련방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극저탄소강을 제조하기 위하여 제강공정의 노외정련 공정에서 용강을 정련하는 방법에 관한 것으로, 용강중 탄소성분을 용이하게 제거하고 용강의 온도저하를 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 안정된 조업을 이룰 수 있는 용강의 정련방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 진공조, 상승환류관 및 하강환류관으로 이루어진 침적관을 포함하는 RH 진공탈가스 장치에서 극저탄소강을 제조하기 위하여 용강을 정련하는 방법에 있어서, 직선부를 포함하고 초음속의 제트류를 형성하도록 이루어진 목부가 형성되어 있는 내관과 외관으로 구성되는 다수개의 기체 분사용 랜스노즐을, 진공조내의 용강을 향하여 기체가 분사되도록 상기 RH 진공탈가스 장치의 진공조 측벽에 설치하는 단계; 용강이 수강된 티밍래들을 상승시키면서 상승환류관에 환류가스를 공급하고 진공조의 내부압력을 감압시켜 티밍래들에 수강된 용강이 상승환류관을 따라 진공조내로 상승되도록 하는 단계; 및 진공조의 내부압력이 150mbar 이하에 이르면 상기 내관을 통해 산소 또는 산소함유기체를 진공조내의 용강을 향해 제트류를 형성하도록 분사개시로부터 최소 3분에서 최대 탈탄이 종료될 때까지 분사시키고, 상기 외관을 통해 내관을 냉각시키기 위한 냉각기체를 정련이 종료될때까지 분사키는 단계를 포함하여 구성되는 극저탄소강을 제조하기 위한 용강의 정련방법을 그 요지로 한다.

Description

극저탄소강을 제조하기 위한 용강의 정련방법

제1도는 종래의 극저탄소강을 제조하기 위한 용강의 정련 장치를 도시한 구성도

제2도는 종래의 극저탄소강을 제조하기 위한 다른 용강의 정련장치를 도시한 구성도

제3도는 종래의 극저탄소강을 제조하기 위한 또다른 용강의 정련장치를 도시한 구성도

제4도는 본 발명이 적용될 수 있는 용강의 정련장치의 구성도

제5도는 본 발 명이 적용될 수 있는 용강의 정련장치에 구비된 2개의 노즐을 도시한 구성도

제6도는 본 발명이 적용될 수 있는 용강의 정련장치에 구비된 4개의 노즐을 도시한 구성도

제7도는 본 발명이 적용될 수 있는 용강의 정련장치에 구비된 노즐의 단면을 길이방향으로 도시한 구성도

제8도는 제7도의 B-B선 단면도

제9도는 본 발명이 적용될 수 있는 용강의 정련장치의 노즐에서 제트류가 분사되는 상태를 도시한 구성도

제10도는 본 발명법과 비교예에 대한 탈탄반응속도를 나타내는 그래프

제11도는 본 발명법과 비교예에 대한 용강중의 탄소농도를 나타내는 그래프

제12도는 본 발명법과 비교예에 대한 탈탄처리중 분당 용강온도 손실을 나타내는 그래프

제13도는 본 발명법과 비교예에 대한 탈탄처리중 이차연소율을 나타내는 그래프

제14도는 랜스노즐형태에 따라 분사기체의 분사모양을 나타내는 모식도

제15도는 본 발명에 따라 기체산소를 분사할 때 용강탕면의 형상을 나타내는 모식도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10..... 랜스노즐12..... 내관

14..... 외관17..... 목부

110..... 진공조120..... 침적관

본 발명은 극저탄소강을 제조하기 위하여 제강공정의 노외정련 공정에서 용강을 정련하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 대한민국 특허출원 제 96-44524호를 이용하여 용강을 정련하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 탄소함량이 70ppm 이하인 극저탄소강을 제조하기 위해서는 제1도와 같은 RH 진공탈가스 장치(이하, RH라고도 칭함)를 이용하여 용강을 정련하는 방법이 행해지는데, 이 방법에서는 전로(미도시)에서 미탈산상태로 출강된 용강이 RH에 도달하면 먼저, 환류가스 공급장치(130)로부터 아르곤 가스(Ar Gas)를 취입하면서 침적관(120)을 래들(140)에 수강된 용강(M)에 침지시키며, 동시에 진공펌프(125)를 가동시켜 진공조(110)의 내부를 수내지 수십 토르(Torr)로 감압시킨다. 이때, 래들(140)내의 용강(M)이 대기와 진공조 내부의 압력차이에 의해서 용강(M)이 진공조의 내부로 더욱 상승하면서 용강(M)탕면에서는 하기식(1)의 탈탄반응이 진행된다. 탈탄 반응이 진행됨에 따라 용강(M)중 탄소함량이 감소되며, 15 내지 25분 후, 용강(M)중 탄소함량은 70 내지 25ppm에 도달하게 된다.

[C] + [O] = CO(g)..... (1)

즉, 제1도에 나타난 RH를 사용하여 용강을 정련하는 경우에는 RH에서 탄소함량이 70ppm 이하로 감소하는데 15분 이상이 걸리고 용강탈탄중 용강온도가 탈탄매분당 1.5℃이상 저하되어 용강의 온도가 낮아지는 문제점이 있다.

한편, 제2도에서와 같이 극저탄소강의 탈탄시간을 단축하기 위하여 RH 진공조(110)의 천정에 기체산소 취입용 랜스노즐(150)을 설치하고, 용강의 탈탄중 이 랜스노즐(150)을 통하여 진공조내 용강(M) 탕면에 기체산소를 고속으로 분사하는 장치가 일본 특허공개공보 소 52-88215, 및 소 52-89513호에 나타나 있는데, 이 장치는 합금강 제조시 합금철의 실수율을 향상시키기 위한 것이다.

또한, 제3도에 나타난 바와같이, RH 진공조(110) 천장에 높이를 변경할 수 있는 기체아르곤 취입용 랜스노즐(160)을 설치하고, 극저탄소강의 용강(M) 탈탄중 이 랜스노즐(160)을 통해 용강(M)탕면에 기체 아르곤을 고속으로 분사하며, 용강(M)의 탄소함량이 50ppm에 도달한 후에는 랜스노즐(160)을 진공조내 용강(M)에 침적시켜 기체 아르곤을 용강(M)에 불어넣음으로서 극저탄소강을 제조하는 장치가 일본 특허공개공보 평 4-289113호, 평 4-289114호 및 평 4-308029호에 제시되어 있는데, 이 장치는 불활성 가스의 사용량을 절감하고자 한 것이다.

그리고, 제2도 및 제3도의 장치에서는 재질이 구리인 수냉식 랜스노즐(150)(160)을 사용하고 있으며, 이 장치들을 이용하여 탈탄처리를 하는 경우에는 아르곤과 산소가 고속으로 용강(M) 탕면에 분사되어 극저탄소강의 탈탄속도를 증가시키고, 진공조 내부의 온도가 과잉으로 저하되는 것을 방지하게 된다.

그러나, 제2도 및 제3도의 장치를 사용하여 탈탄하는 경우 진공조의 내부온도가 800 내지 1200℃까지 상승함으로써 구리재질의 랜스가 국부적으로 파손 또는 용손되어 랜스냉각수가 외부로 유출될 우려가 있다. 만일, 냉각수가 유출되면, 냉각수와 진공조내의 1600℃의 용강(M)이 격렬하게 반응하여 진공조가 폭발할 수 있는 위험성이 있다.

또한, 일본특허 공개공보 소 64-217호에는 RH 진공조 측벽에 2개의 직관(straight)을 설치하고, 용강정련중 이 단관으로 된 직관을 통해 일산화탄소를 분사하고, RH 천정에 설치된 랜스를 통해 산소를 송산함으로써, 진공조 내부에서 일산화탄소의 이차연소반응을 일으켜, 용강정련중 용강의 온도저하를 억제하는 용강정련 방법이 제시되어 있다.

상기 용강 정련방법에서와 같이 직관을 통해 일산화탄소가스를 분사하는 경우, 일산화탄소는 제14도(A)와 같은 분사화염모양을 형성하게 된다. 이 방법에서는 천장으로부터 분사된 산소와 반응을 일으키게 되므로 진공조내 용강의 온도가 과도하게 떨어지는 것을 억제할 수는 있다. 그러나, 이 방법의 경우에는 용강의 탈탄반응을 촉진시키는 것은 어려우며, 사용횟수가 증가될수록 단관으로 된 직관은 냉각능력이 상대적으로 떨어지기 때문에 용강의 복사열을 받아 용손되고, 직관주변의 내화물도 크게 용손되는 문제점이 있다.

또한, 일본특허 공개공보 (소)63-19216호에는 단관으로 된 다수개의 직관(Straight type)를 RH 진공조 측벽에 높이를 서로 다르게 설치하여 용강의 탈탄중 산소를 RH 진공조내 용강탕면에 송산할 수 있도록 하여 용강을 정련하는 기술이 제시되어 있다.

이 경우에는 산소를 송산하는 노즐이 직관이기 때문에 노즐을 통해 분사되는 산소가 제트를 형성하는 것이 아니라, 제14도(A)와 같은 분사모양을 형성하기 때문에 분사된 기체산소가 용강탕면에 도달되어 용강에 산소를 공급할 수 있다.

그러나, 상기 방법의 경우에는 분사된 산소가 제트를 형성하지 못하기 때문에 용강탕면에서 탈탄반응이 일어나는 면적(요철부)을 확대할 수 없으며, 따라서 탈탄반응을 촉진하기 어려운 문제점이 있다.

그리고, 상기 방법의 경우에는 RH 진공조 측벽에 여러개의 직관을 설치함으로써, RH의 진공배기능력을 크게 열화시키게 되므로 실현가능성이 지극히 의심스럽고, 사용횟수가 증가될수록 단관으로 된 직관은 냉각능력이 상대적으로 떨어지기 때문에 용강의 복사열을 받아 용손되고, 직관주변의 내화물도 크게 용손되기 때문에 RH 진공조의 수명을 크게 단축시키므로 경제적으로도 매우 불리한 문제점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결할 수 있는 용강정련장치를 발명하여 대한민국특허출원 제 96-44524호로 특허출원한 바 있다.

본 발명은 상기한 대한민국 특허출원 제 86-44524호를 이용하여 종래기술의 제반문제점을 해결하기 위한 것으로써, 용강중 탄소성분을 용이하게 제거하고 용강의 온도저하를 효과적으로 방지할 수 있을 뿐만 아니라 안정된 조업을 이룰 수 있는 용강의 정련방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 진공조, 상승환류관 및 하강환류관으로 이루어지는 침적관을 포함하는 RH 진공탈가스 장치에서 극저탄소강을 제조하기 위하여 용강을 정련하는 방법에 있어서, 직선부를 포함하고 초음속의 제트류를 형성하도록 이루어진 목부가 형성되어 있는 내관과 냉각기체를 분사하도록 이루어진 외관으로 구성되는 다수개의 기체 분사용 랜스노즐을, 진공조내의 용강을 향하여 기체가 분사되도록 상기 RH 진공탈가스 장치의 진공조 측벽에 설치하는 단계; 용강이 수강된 티밍래들을 상승시키면서 상승환류관에 환류가스를 공급하고 진공조의 내부압력을 감압시켜 티밍래들에 수강된 용강이 상승환류관을 따라 진공조내로 상승되도록 하는 단계; 및 진공조의 내부 압력이 150mbar 이하에 이르면 상기 내관을 통해 산소 또는 산소함유기체를 진공조내의 용강을 향해 제트류를 형성하도록 분사개시로부터 최소 3분에서 최대 탈탄이 종료될 때까지 분사시키고, 상기 외관을 통해 내관을 냉각시키기 위한 냉각기체를 정련이 종료될때까지 분사시키는 단계; 포함하여 구성되는 극저탄소강을 제조하기 위한 용강의 정련방법에 관한 것이다. 이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따라 용강을 정련하기 위해서는 우선, 본 발명이 적용될 수 있는 적절한 용강의 정련장치를 구성해야 하는데, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명에 바람직하게 적용될 수 있는 용강의 정련장치(1)는, 제4도 및 제7도에 나타난 바와같이, 산소 또는 산소함유기체를 제트류를 형성하면서 분사시키도록 구성되는 내관(12)과 내관(12)을 냉각시키기 위한 냉각기체를 분사하도록 구성되는 외관(14)을 포함하여 구성되는 다수개의 기체 분사용 랜스노즐(10)을 통상의 RH 진공탈가스장치의 진공조(110) 측벽에 설치하여 구성되는 것이다.

상기 랜스노즐(10)의 내관(12)에는 제7도에 나타난 바와 같이, 산소 또는 산소함유기체의 분사시 초음속의 제트류를 형성하는 목부(17)가 형성되어 있다.

상기 랜스노즐(10)은 그 선단부(10a)가 진공조(110)의 내벽(110a)과 동일한 선상에 위치되도록 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 진공조 측벽에 설치되는 상기 랜스노즐(10)의 갯수는 2개 또는 4개 정도가 바람직한데, 그 이유는 랜스노즐(10)을 1개만 설치하는 경우에는 소정량의 산소를 취입하기 위하여 랜스노즐(10)의 크기가 매우 커야 하기 때문에 유지 보수하는데에 문제점이 있고, 3개로 하는 경우는 진공조(110)의 측벽에 노즐(10)을 대칭형으로 설치하기가 곤란하여 용강흐름을 방해할 수 있고, 탕면에서의 인화점을 설정하기가 곤란하게 되기 때문이다.

한편, 5개이상 설치하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 랜스노즐(10)을 통해 기체산소 등을 공급하는 시간은 탈탄시간보다도 매우 짧고, 기체산소를 분사하지 않는 동안에는 내관(12)을 열용손으로부터 보호하고, 지금이 부착되는 것을 방지하기 위하여 외관(14)을 통해 아르곤 또는 질소 등의 불활성 가스를 공급하여야만 한다. 상기 질소의 공급은 질소함량이 규제되지 않는 극저탄소강의 제조시 적용된다. 따라서, 랜스노즐(10)의 수량이 5개 이상인 경우는 외관(14)을 통하여 분사되는 냉각가스의 량이 증가되어 진공도를 악화시킬 뿐만 아니라 랜스노즐(10)의 유지관리가 곤란하게 되므로 2개 또는 4개를 설치하는 것이 가장 바람직하다.

상기 랜스노즐(10)은 용강탕면(M)으로부터 진공조 반경의 1.9 내지 3.0 배가 되는 높이에 설치하는 것이 바람직하다. 랜스노즐의 높이가 진공조 반경의 1.9배 이하인 경우에는 진공조 내벽(110a)과 랜스노즐(10)이 형성하는 각도(θ1)가 상대적으로 작게 되어, 랜스노즐(10)을 설치하는 과정에서 진공조측벽의 내화물을 가공하기가 곤란할 뿐만 아니라, 산소 제트류(Z)가 상기 랜스노즐 직하의 진공조 내화물과 충돌하여, 내화물 수명을 단축시킬 수 있다. 또한, 3.0배를 초과하는 경우에는 랜스노즐의 높이가 상대적으로 높아져서, 산소제트류의 반응효율이 낮아지며, 경우에 따라서는 산소제트류가 랜스노즐(10) 반대쪽 측벽과 충돌하여 충돌부위의 내화물 수명을 단축시킬 수 있기 때문이다. 예를들어, 진공조의 반경이 1040mm 라면, 랜스노즐을 설치하는 적정 높이는 용강탕면으로부터 1976mm 에서 3120mm의 범위가 된다.

상기에서 랜스노즐(10)과 진공조(110) 측벽이 형성하는 각도(θ1)는 20 내지 35도가 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 각도(θ1)가 20도 이하가 되면, 산소 제트류(Z)가 상기 랜스노즐 직하의 진공조 내화물과 충돌하여, 내화물 수명을 단축시킬 수 있고, 35도 이상의 경우에는 기체산소의 분사로 형성되는 산소제트류(Z)가 목표로 하는 용강(M) 탕면에서의 화점을 벗어나 반대쪽에 있는 진공조 측벽내화물에 부딪히게 되어 내화물의 수명을 크게 단축시키므로 산소분사가 사실상 불가능하게 된다.

한편, 진공조(110)의 측벽에서 랜스노즐(10)의 평면상 위치는 랜스노즐(10)이 2개인 경우에는 제5도에 도시된 바와같이, 2개의 랜스노즐(10)을 연결하는 점선(L1)이 진공조(110)의 중심(C)을 통과하면서 침적관(120)의 상승 및 하강환류관(121), (122)을 연결하는 직선(L2)과 60 내지 120도의 각도(θ2)를 형성하도록 설정하는 것이 바람직하다. 만일 상기 각도(θ2)가 60도 미만이거나 120도를 초과하게 되는 경우에는 용강(M) 탕면에서의 화점이 상승환류관(121) 또는 하강 환류관(122)측으로 치우치게 되므로 래들(140)로부터 진공조(110)로 유입되는 용강(M)의 흐름을 방해하기 때문에 60도 내지 120도를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 랜스노즐(10)이 4개인 경우에는 제6도에 도시된 바와같이, 진공조(110) 측벽에 등간격으로 설치하여 서로 반대측에 위치된 랜스노즐(10)끼리 연결하는 직선(L3)(L4)이 진공조(110)의 중심(C)을 통과하며, 랜스노즐(10)을 연결하는 직선(L3)(L4) 2개가 서로 직각을 이루도록 배치한다. 랜스노즐(10)을 4개 설치하는 경우에는 산소의 반응효율을 최대로 하기 위하여 상기와 같이 랜스노즐(10)을 연결하는 직선(L3)(L4)이 진공조의 중심을 통과하면서 두 직선(L3)(L4)이 서로 직각을 이루도록 배치하는 것이 효과적이다.

상기 기체 산소 분사용 랜스노즐(10)은 제7도 및 제8도에 도시된 바와같이 내관(12)과 외관(14)으로 구성하고, 외관(14)과 내관(12)은 동일한 중심축(H)을 갖도록 배치하며, 내관(12)의 외주면(12a)과 외관(14)의 내주면(14a)이 2 내지 4mm의 간격을 유지하도록 형성시키는 것이 바람직하다. 상기 내관(12)의 외주면(12a)과 외관(14)의 내주면(14a) 사이의 간격이 2mm이하의 경우에는 단면적이 작아서 목표로 하는 냉각가스의 양을 분사할 수가 없으며, 랜스노즐(10)을 제작함에 있어서 내관(12)과 외관(14)이 동일한 중심축(H)을 갖게 하면서도 내관(12)과 외관(14)이 서로 동일한 두께로 갖도록 제작하는 것이 어렵다. 그리고, 상기 간격이 4mm를 초과하는 경우에는 단면적이 증가되어 냉각가스유량을 많이 사용하여야 하므로 진공도를 악화시키는 원인이 되므로 2 내지 4mm로 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 내관(12)과 외관(14)은 스테인레스강, 내화물, 세라믹 또는 1200℃이상의 온도에서 적정한 강도를 유지할 수 있는 내열 합금강으로 제작하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 내관과 외관의 두께는 3-6mm 정도가 바람직한데, 그 이유는 그 두께가 3mm 이하인 경우에는 목표로 하는 기체산소등 및 기체 아르곤 등의 압력에 견디기 어렵고, 6mm 이상으로 하는 경우에는 랜스노즐(10)의 가격이 증가되므로 불리하기 때문이다. 상기에서 랜스노즐(10)의 내관(12)은 제7도에서와 같이 기체산소를 공급하는 쪽에서 랜스노즐(10)의 선단으로 진행될수록 좁아지다가 목부(17)에서 직선부(17a)를 형성한 다음 선단각도(θ3)를 일정하게 유지하면서 확장되어 랜스노즐(10) 선단부(10a)에서 최대내경(R2)을 갖게 한다. 이때, 목부(17)의 직선부(17a) 길이는 4 내지 6mm로 설정하는 것이 바람직한데, 그 이유는 4mm 이하인 경우는 소정의 기체압력을 견디기 힘들고, 6mm 이상으로 하는 경우는 소정 압력하에서 이 부위에서의 마찰력이 증가되어 기체압력이 크게 저하되므로 산소분사에 불리하기 때문이다.

그리고, 상기 선단각도(θ3)는 3 내지 10° 가 바람직한데, 그 이유는 3° 미만에서는 초음속을 얻지 못하고, 10°를 초과하는 경우에는 흐름의 박리가 발생하며, 토출유속이 저하되기 때문이다. 또한 목부(17)의 내경(R1)과 노즐(10) 선단부(10a)의 내경(R2)과의 비율은 1.1 내지 3.0으로 선정하는 것이 바람직한데, 그 이유는 그 비율(R2/R1)이 1.1 미만에서는 초음속을 얻기가 곤란하고, 3.0을 초과하는 경우에는 기체산소의 공급압력이 매우 높아져야 하므로 공업적으로 기체산소의 압력을 얻기가 곤란하기 때문이다.

여기에서 선단각도(θ1)를 4°로 하고, 상기 비율(R2/R1)을 1.7로 하는 경우에는 기체산소 토출속도를 마하 2.0 즉 630m/초 정도의 속도를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 상기와 같이 용강의 정련장치를 구성하는 다음, 전로정련을 종료한 용강을 미탈산상태로 수강한 티밍래들(140)을 상기와 같이 구성된 용강의 정련장치로 이송시킨다.

다음에, 티밍래들(140)을 상승시키면서 환류가스공급장치(130)을 통해 상승환류관(121)으로 환류가스를 공급한다. 이때, 진공펌프(125)를 가동시켜 진공조(100)의 내부압력을 감압시키면 티밍래들(140)에 수강된 용강(M)이 상승환류관(121)을 따라 진공조(110) 내부로 상승하게 된다.

이때, 진공조(110) 내부에서 용강의 상승높이는 대기압력과 진공조(110)의 내부압력차이에 의해서 그 높이가 달라진다. 예를들면, 진공조의 내부압력이 150mbar 이면, 용강의 상승높이는 약 200mm가 된다.

용강의 정련개시후, 진공조(110)의 내부압력이 150mbar에 도달하면 상기한 용강의 정련장치(1)의 랜스노즐(10)의 내관(12)을 통해서 산소 또는 산소함유 기체를 용강 탕면을 향하여 제트류를 형성하도록 분사개시로부터 최소 3분에서 최대탈탄이 종료될때까지 분사시키고, 상기 외관(14)을 통해 내관(12)을 냉각시키기 위한 냉각기체를 정련이 종료될때까지 분사시킨다.

진공조(10)의 진공도가 150mbar에 도달하기 이전에 기체산소를 초음속으로 분사하면, 제15도에 나타난 바와 같이, 용강(M) 탕면에서 요철부(D)가 매우 크게 형성되므로, 진공조 바닥의 내화물의 용손될 우려가 있기 때문에 150mbar 이하에서 산소 또는 산소함유기체의 분사를 개시하는 것이 바람직하다.

상기 랜스노즐(10)의 내관(12)으로 분사되는 산소함유기체로는 산소와 일산화탄소의 혼합기체가 바람직하다.

본 발명에 따라 용강을 정련할 때, 정련초기부터 분사개시로부터 최소 3분에서 최대 탈탄이 끝날 때까지 상기 다수개의 랜스노즐(10)의 내관(12)을 통해 산소와 일산화탄소의 혼합기체를 소기의 압력과 소기의 유량으로 분사함으로써, 하기 식(3)과 같은 반응을 유도하여 용강의 온도가 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수도 있다. 이때, 랜스노즐(10)의 재질이 스테인레스 또는 내열합금강으로 하는 경우에는 내관으로 분사되는 산소와 일산화탄소의 혼합가스중 일산화탄소의 비율을 부피비율로 30%를 초과하지 않게 하는 것이 바람직하다. 30%를 초과하는 경우에는 하기 식(2)와 같은 탈탄반응 저해하고, 하기 식(3)과 같은 반응을 일으키지 못하고 진공펌프(125)로 방출되는 일산화탄소의 양이 증가되어 환경공해를 유발할 뿐만 아니라, 랜스노즐의 수명을 단축시킨다.

또한, 랜스노즐(10)의 외관(14)으로 분사되는 냉각기체로는 아르곤과 같은 불활성 가스, 이산화탄소 또는 불활성가스와 일산화탄소의 혼합가스 또는 불활성가스와 이산화탄소의 혼합가스 등을 들 수 있다.

상기 불활성가스로서 질소의 사용은 질소함량이 규제되지 않는 극저탄소강의 제조시에 적용된다.

상기 외관(14)으로 분사하는 냉각기체로 아르곤과 일산화탄소의 혼합가스를 사용하는 경우에는 일산화탄소가 내관(12)을 냉각시키는 역할을 수행하면서도 진공조 내부에서 기체산소와 하기 식(3)과 같은 반응을 일으크게 되므로 아르곤만을 사용하는 경우보다도 더 많은 열량을 발생시킬 수 있는 장점을 지니고 있다. 한편, 랜스노즐(10)의 재질을 스테인레스 또는 내열합금강으로 하는 경우에는 혼합가스중 일산화탄소는 부피비율로 30%를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 30%를 초과하는 경우에는 하기 식(3)과 같은 반응을 일으키지 못하고 진공펌프로 방출되는 일산화탄소의 양이 증가되어 환경공해를 유발할 뿐만 아니라, 랜스노즐의 수명을 단축시킨다. 상기 외관(14)으로 이산화탄소를 분사하는 경우에는 내관(12)을 용이하게 냉각시키면서도 아르곤을 절감함으로써, 용강제조원가를 절감할 수 있다.

한편, 극저탄소강을 제조하기 위하여 본 발명에 따라 용강(M)을 정련하는 경우 용강탈탄중 상기 랜스노즐(10)의 내관(12)을 통하여, 철광석 또는 밀스케일(mill scale) 등과 같은 산소공급원을 아르곤 또는 산소 등의 캐리어가스와 동시에 용강(M) 탕면에 고속으로 분사함으로써, 극저탄소강의 탈탄시간을 용이하게 단축시키고, 탄소성분을 더욱 낮출수도 있게 된다.

이는 고속으로 분사된 철광석 또는 밀스케일이 용강내부로 깊이 침투해 들어가 철과 용존산소로 분해되어 용강에 산소를 공급하면서도, 탈탄반응이 일어날 수 있는 장소(site)를 제공하기 때문이다. 이때, 랜스노즐의 재질은 세라믹 또는 내화물로 하고, 외관(14)로 분사되는 가스는 일산화탄소가 바람직하다.

랜스노즐의 재질을 스테인레스 또는 내열합금강으로 하는 경우에는 내관(12)을 통해 고속으로 분사되는 철광석 또는 밀스케일 등에 의해서 내관(12)이 마모되어 랜스노즐(10)의 수명이 단축되고, 외관(14)으로 일산화탄소를 분사하는 것을 하기 식(3)과 같은 반응으로 열을 보상하기 위함이다.

상기 랜스노즐(10)의 내관(12)을 통해 분사되는 산소 또는 산소함유기체의 분사압력은 8.5 내지 13.5kg/㎠로 선정하는 것이 바람직하다.

분사압력이 8.5kg/㎠ 이하인 경우에는 소기의 산소유량을 확보하기 위해서 랜스노즐(10)의 내관(12) 직경을 크게 제작해야 하고, 용강정련중 내관(12)을 통해 불활성 가스와 같은 냉각기체의 공급량을 증가시켜야 하므로 진공도를 악화시킬 수 있기 때문에 불리하다. 한편, 분사압력이 13.5kg/㎠ 이상인 경우에는 내관(12)의 직경을 감소시킬 수 있는 장점이 있는 반면에 분사압력이 높기 때문에 기체분사시 용강(M) 탕면에 형성되는 요철부(D)의 높이가 증가되어 진공조(110)의 바닥내화물 수명을 단축시키기 때문에 불리하다.

상기 산소 또는 산소함유기체의 분사유량은 분당 20 내지 50N㎥로 선정하는 것이 바람직하다. 상기 유량이 20N㎥ 이하인 경우에는 소기의 산소량을 분사하기 위한 분사시간이 증가되고, 이로 인해 극저탄소강을 제조하기 위한 용강의 정련시간이 증가되기 때문에 불리하다.

반면에, 50N㎥이상의 유량으로 분사하는 경우에는 분사시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있는 반면에, 짧은 시간에 많은 산소를 분사함으로써, 산소의 반응효율이 저하되고, 내관(12)의 직경을 크게 제작해야 하고, 용강정련중 내관(12)을 통해 냉각기체의 공급량을 증가시켜야 하므로 진공도를 악화시키는 등의 단점이 있다.

용강(M)탕면에 분사되는 기체산소의 양은 정련될 용강(M)의 탄소함량에 따라 다르게 조정되는데, 용강의 탄소함량 0.01중량% 마다 산소분사량을 용강 톤당 0.9 내지 1.2N㎥로 선정하는 것이 바람직하다.

산소분사량이 용강톤당 0.9N㎥ 이하인 경우에는 탈탄반응과 이차연소반응의 효과가 상대적으로 낮아져 불리하고, 1.2N㎥을 초과하는 경우에는 소기의 탈탄반응과 2차 연소효율을 얻을 수 있는 장점은 있으나, 산소를 분사한 후 용강(M)의 산소농도가 지나치게 증가되어, 탈산제의 사용량이 증가되고 품질을 악화시키기 때문에 불리하다.

상기 외관(14)을 통하여 분사되는 냉각기체의 압력은 3.0 내지 5.0kg/㎠으로, 유량은 분당 3.0 내지 5.0N㎥로 선정하는 것이 바람직하다.

상기 압력이 3.0kg/㎠ 이하일 때에는 소기의 가스량을 분사하기 위해 외관(14)의 직경을 증가시켜야 하기 때문에 랜스노즐의 제작비용이 증가되어 경제적으로 불리하고, 5.0kg/㎠ 이상으로 하는 경우에는 외관(14)의 직경이 감소되기 때문에 경제적으로는 유리한 반면에, 외관(14)으로 분사된 가스가 노즐(10) 선단부(10a)를 벗어난 직후, 내관(12)을 통해 분사된 산소제트(Z)와 충돌을 일으키게 되고, 따라서, 산소의 반응효율을 감소시키기 때문에 불리하다.

또한, 상기 외관(14)을 통해 분사되는 가스의 유량을 3.0N㎥ 이하로 하는 경우에는 소기의 냉각능력을 얻을 수 없으므로 내관의 온도가 상승하여 내관이 용손되어 내관(12)의 수명이 단축되기 때문에 곤란하고, 5.0N㎥ 이상으로 할 때에는 분사되는 가스양이 증가되어 진공능력을 열화시키기 때문에 유량은 분당 3.0 내지 5.0N㎥로 선정하는 것이 바람직하다.

상기 외관(14)으로 분사되는 가스는 내관(12)이 용강의 복사열에 의해 용해되는 것을 방지하는 역할을 수행해야 하므로 그 온도를 30℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

그 이상의 온도에서는 소기의 냉각능력을 얻기 곤란하기 때문이다.

한편, 본 발명에서는 랜스노즐의 갯수를 4개로 하고, 용강탈탄중 제6도에서 침적관(120)의 좌측과 우측의 진공조벽에 설치된 랜스노즐(10)의 내관을 통해 기체산소 또는 산소함유기체를 분당 5-10N㎥ 분사하고, 나머지 랜스노즐(10)의 내관을 통해서는 용강 탈탄중 일정시간 동안 기체산소 또는 산소함유기체를 분당 20-50N㎥으로 분사시켜 용강의 정련장치의 배가스중의 일산화탄소 농도를 1% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 랜스노즐의 갯수를 2개로 하고, 탈탄시작과 동시에 랜스노즐(10)의 내관을 통해 분당 5-10N㎥, 외관으로는 냉각기체를 분당 3-5N㎥ 으로 분사하하다가 탈탄시간 일정구간에 걸쳐서 외관으로 분사되는 냉각기체를 분당 3-5N㎥으로 유지하면서 내관으로 분사되는 산소를 분당 20-50N㎥ 으로 증가시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 내관으로의 산소 또는 산소함유 기체의 분사를 종료한 후, 정련이 종료될 때까지 내관을 통해 냉각기체를 분사하여 노즐에 지금이 부착되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 용강의 정련장치를 사용하고, 상기의 방법으로 용강을 정련하면, 내관(12)을 통해 용강(M)탕면에 분사되는 기체산소는 진공조(110) 내부에서 제9도에 도시된 바와같이 제트류(Z)를 형성하게 되고, 진공조내 용강(M) 탕면에서는 하기식(2)와 같은 탈탄반응이 일어난다. 이때, 제트류(Z)를 형성한 기체산소는 용강(M)을 깊이 파고들어 제15도에 나타난 바와같이, 용강탕면에서 요철부(D)를 형성함으로써, 탈탄반응이 일어나는 계면을 크게 증가시키고, 계면에서는 하기식(2)의 반응이 진행된다. 따라서, 용강중의 탄소성분을 용이하게 감소시킬 수 있고, 탈탄시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다. 하기 식(2)에서 기체산소는 용강의 정련장치의 랜스노즐(10)을 통해 분사된 것이며, [C]는 용강에 용해된 상태로 존재하는 산소를 의미한다.

½O₂(g) + [C] = CO(g)..... (2)

CO(g) + ½O₂(g) = CO₂(g) + Q..... (3)

한편, 보온대(20)에서는 일산화탄소와 기체산소가 반응을 일으키게 된다. 상기 식(3)의 반응에 관여하는 일산화탄소는 상기 식(2)의 반응으로 생성되어 진공펌프(125)로 상승되는 가스이고, 상기 식(3)의 기체산소는 랜스노즐(10)을 통해 분사된 산소이며, 상기 식(3)의 반응으로 많은 열량이 발생된다. 따라서, 진공조 내부 온도가 상승되어 진공조의 내벽에 부착되는 지금의 양이 감소되고, 용강탈탄중 용강(M)의 온도손실이 감소되는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

250톤 RH 진공탈가스 장치에 4개의 랜스노즐(10)을 설치하였다. 랜스노즐(10)의 높이는 용강(M)탕면으로부터 진공조 내경 1040mm의 2.7배가 되는 2800mm, 진공조 측벽과 랜스노즐(10)이 이루는 각도는 20도로 하고, 랜스노즐(10) 4개 모두가 동일한 각도를 유지하도록 설치하였다. 이때, 랜스노즐(10)의 재질은 스테인레스강으로 하고, 목부(17)의 내경(R1)과 선단부(10a)의 내경(R2)은 각각 9.9mm, 12.4mm로 하였으며, 선단각도(θ3)는 6도, 내관(12)과 외관(14)의 간격은 3mm, 목부(17)의 직선부(17a) 길이는 4mm로 하였다.

그리고, 용강(M)중 탄소함량이 450ppm 이고, 목표탄소함량이 50ppm 인 극저탄소강의 용강(M)을 RH에서 탈탄처리하는 동안 이 노즐(10)의 내관(12)을 통해 기체산소를 압력 9.5kg/㎠, 유량 분당 30N㎥으로 분사하고, 외관(14)으로는 아르곤을 압력 4.0kg/㎠, 유량분당 4N㎥으로 분사하였다. 1회의 용강(M)처리(charge)에서 용강 1톤당 산소 0.60N㎥를 진공도 150mbar 도달시점에 시작하여 6분 동안 분사하고, 이때 총탈탄시간은 16분으로 제한하였으며, 16분 동안 탈탄한 후 1분 동안 탈산처리를 행하였다. 탈탄개시 시점(0분) 및 탈산직후(17분)에 용강시료를 채취하고, 이 시료를 탄소/유황 동시분석기를 사용하여 용강시료중 탄소함량을 분석하였다. 이 탄소분석값을 이용하여 하기 식(4)와 같이 탈탄반응속도(Kc)를 구하고, 이를 비교예(산소를 분사하지 않았을 때)의 탈탄반응속도(Kc)와 함께 제10도에 나타내었다. 하기 식(4)에서 C(17분)과 C(0)은 각각 17분 및 0분에서의 용강중 탄소함량을 나타낸다.

또한, 탈탄을 시작하여 17분이 되었을 때의 용강중 탄소함량을 측정하고, 그 결과를 제11도에 나타내었다.

또한, 탈탄시작 0분 및 17분(탈산직후)에 용강을 채취하여 용강온도를 측정하고, 하기식(5)를 이용하여 용강온도 손실율(α, Temperature Drop Rate)를 구하고, 그 결과를 제12도에 나타내었다.

하기식(5)에서 T(17)과 T(0)은 각각 탈탄시작 17분 및 0분에서의 용강온도를 의미한다.

또한, 용강정련장치의 배가스중 일산화탄소와 이산화탄소의 함량을 배가스 분석장치에 의해 측정하고 하기식(6)을 이용하여 2차 연소율을 구하고, 그 결과를 제13도에 나타내었다.

제10도에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 정련하는 경우 탈탄반응속도(Kc)가 0.14 내지 0.17에 달하며, 평균값은 0.16으로서, 비교예의 Kc 0.10 내지 0.13, 평균 0.12보다 현저하게 큼을 알 수 있다. 그리고, 제11도에 나타난 바와같이, 본 발명법은 16 내지 25ppm, 평균 20ppm으로 비교예의 35 내지 45ppm, 평균 42ppm보다 매우 낮은 탄소함량을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

제12도에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 용강을 정련하는 경우에는 용강 온도손실율(α)이 -0.8 내지 -1.2, 평균 -1.0으로서, 비교예의 -1.3 내지 1.8, 평균 -1.5보다 적음을 알 수 있는데, 이는 상기 식(3)의 반응으로 많은 열량이 발생되었음을 입증해주는 것이다.

제13도에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 용강을 정련하는 경우에는 이차연소율이 97-95%, 평균 92%로서, 비교예의 5 내지 15%, 평균 13%에 비해서 매우 높은 값을 나타내고 있는데, 이로부터 상기 식(3)의 반응이 매우 활발하게 일어남을 알 수 있고, 또한 이는 제12도의 결과와도 잘 일치한다.

본 발명에 따르는 상기 용강정련 방법과 비교예를 30회(charge) 실시한 후, 진공조 내벽에 지금부착정도를 육안으로 관찰한 결과, 본 발명법의 비교예보다 지금부착량이 현저히 감소되었음을 알 수 있었고, 이 실험을 100여회(charge) 시험하는 동안에 수냉식랜스(150)(160)를 통해 산소를 분사할 때, 발생되는 랜스냉각수의 누수에 의한 폭발위험성 등의 조업안전성을 저해하는 것 등을 전혀 발견할 수 없었다.

[실시예 2]

다음과 같은 기체 산소 분사조건을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실험을 행한 다음, 탈탄반응속도(Kc), 탈탄시작 17분에서의 용강중의 탄소함량, 용강온도손실율(α) 및 이차연소율을 조사하고, 그 결과를 제10도, 제11도, 제12도 및 제13도에 각각 나타내었다.

본 실시예에서는 용강 정련시작과 동시에 제6도에서 침적관(120)의 좌측과 우측의 진공조벽에 설치된 랜스노즐(10)의 내관(12)을 통해 기체산소를 분당 5N㎥ 분사하고, 처리 3분에 분당 10N㎥로 증가시키며, 처리 10분에 분당 5N㎥로 감소시킨 후, 탈탄종료시점에서 분사를 중단하였다.

이는 상기 식(3)과 같은 이차연소반응을 도모하기 위한 것이다. 한편, 다른 랜스노즐(10)의 내관(12)으로는 탈탄 3분부터 탈탄 9분까지 기체산소를 분당 20N㎥ 유량으로 용강 1톤당 0.6N㎥ 분사하였다. 이는 용강(M)탕면에서 상기 식(2)와 같은 탈탄반응을 촉진시키기 위한 것이다.

제10도-제13도에 나타난 바와 같이, 본 발명법은 비교예에 비하여 탈탄반응속도(Kc)가 크고, 용강중의 탄소함량이 낮고, 용강온도손실율(α)이 적고, 그리고 이차연소율이 높게 나타남을 알 수 있다.

이러한 정련방법은 극저탄소강의 탈탄능력을 증가시키면서도, 이차연소반응을 극대화시켜 대기중으로 일산화탄소가 배출되는 것을 근복적으로 방지하기 위함이다. 이 실험에서는 탈탄반응계수(Kc)가 0.16 내지 0.17에 달하면서도, 탈탄반응이 진행되는 동안 용강정련장치의 배기가스중 일산화탄소의 함량이 1.0부피% 이하로 유지됨을 확인할 수 있었다.

[실시예 3]

다음과 같은 기체산소 및 냉각 기체분사조건을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실험을 행하였다.

즉, 랜스노즐(10)의 내관(12)에는 산소를 압력 9.5kg/㎠, 유량을 분당 30N㎥, 외관(14)으로는 아르곤과 일산화탄소를 부피비율 8:2로 혼합한 가스를 압력 4.0kg/㎠, 유량을 분당 4N㎥로 분사하였다. 1회의 용강(M) 처리(charge)에서 내관(12)을 통해 기체산소를 용강 1톤당 0.60N㎥를 분사하고, 아르곤과 일산화탄소의 혼합기체를 용강 1톤당 0.25N㎥ 분사하고, 탈탄시작으로부터 탈탄종료까지 분사하였다.

상기 실험을 50회 실시하여 상기 실시예 1에서와 같이 탈탄반응속도(Kc), 탈탄시작 17분에서의 용강중의 탄소함량, 용강온도 손실율(α) 및 이차연소율을 조사하고, 그 결과를 제10도, 제11도, 제12도, 및 제13도에 각각 나타내었다.

제10-제13도에 나타난 바와 같이, 본 발명법은 비교예에 비하여 탈탄반응속도(Kc)가 크고, 용강중의 탄소함량이 낮고, 용강온도 손실율(α) 이 적고, 그리고 이차 연소율이 높게 나타남을 알 수 있다.

[실시예 4]

다음과 같은 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 조건으로 실험을 행하였다.

즉, 본 실험에서는 내관(12)에는 산소를 분사하고, 외관(14)으로는 공업용 일산화탄소를 압력 4.0kg/㎠, 유량을 분당 4N㎥로 분사하였다. 이 실험에서는 랜스노즐이 일산화탄소에 의하여 부식되는 것을 방지하기 위하여 내관 및 외관의 재질을 고순도 세라믹으로 제작된 것을 사용하였다.

이 실험을 10회 실시하고, 실시예 1에서와 같이, 탈탄반응속도(Kc), 탈탄시작 17분에서의 용강중의 탄소함량, 용강온도 손실율(α) 및 이차 연소율을 측정하고, 그 결과를 제10도, 제11도, 제12도, 및 제13도에 각각 나타내었다.

제10-제13도에 나타난 바와같이, 본 발명법은 비교예에 비하여 탈탄반응속도(Kc)가 크고, 용강중의 탄소함량이 낮고, 용강온도 손실율(α)이 적고, 그리고 이차연소율이 높게 나타남을 알 수 있다.

이 실험에서 탈탄중 용강온도 강하율이 상대적으로 더욱 감소된 것은 외관으로 분사된 일산화탄소가 상기 식(3)과 같은 이차연소반응에 참가함으로써, 더욱 많은 열이 발생되었기 때문이고, 반면에 이차연소율이 상대적으로 감쇠된 것은 외관을 통해 분사된 일산화탄소의 일부분이 이차연소반응을 일으키지 못하고, 배가스로 방출되었기 때문인 것으로 판단된다.

[실시예 5]

내관(12)에는 산소를 분사하고, 외관(14)으로는 공업용 이산화탄소를 압력 4.0kg/㎠, 유량분당 45N㎥ 로 분사한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일한 조건으로 실험을 행하였다.

이는 아르곤의 가격이 비교적 고가이므로 외관으로 분사되는 아르곤을 이산화탄소로 대체함으로써 용강제조원가를 감소시키기 위한 것이다.

이 실험을 10회 실시하여 상기 실시예 1과 같이 탈탄반응속도(Kc), 탈탄시작 17분에서의 용강중의 탄소함량, 용강온도 손실율(α) 및 이차연소율을 조사하고, 그 결과를 제10도, 제11도, 제12도, 및 제13도에 각각 나타내었다.

제10-제13도에 나타난 바와같이, 본 발명법은 비교예에 비하여 탈탄반응속도(Kc)가 크고, 용강중의 탄소함량이 낮고, 용강온도 손실율(α)이 적고, 그리고 이차연소율이 높게 나타남을 알 수 있다.

본 실험에서는 이차연소율은 크게 증가되는 것으로 나타났으나, 탈탄중 용강온도 강하율은 상대적으로 감소하였다. 그 이유는 이차연소율을 상기 식(6)으로 계산하고, 외관(14)을 통해 송산된 이산화탄소가 배가스로 배출되는 이산화탄소를 상대적으로 증가시키기 때문에 나타나는 현상인 것으로 판단된다. 한편, 탈탄중 용강온도 강하율이 상기 실시예 3에서 보다 상대적으로 감소되는 것을 볼 때, 실제로는 외관으로 송산되는 이산화탄소가 일산화탄소의 이차연소반응을 억제시키는 효과가 발생되는 것으로 추정된다.

[실시예 6]

내관으로는 산소와 일산화탄소를 부피비율 8:2로 혼합한 가스를, 외관으로는 아르곤가스를 분사한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 행하였다.

상기 실험을 35회 실시하여 상기 실시예 1에서와 같이 탈탄반응속도(Kc), 탈탄시작 17분에서의 용강중의 탄소함량, 용강온도 손실율(α) 및 이차연소율을 조사하고, 그 결과를 제10도, 제11도, 제12도, 및 제13도에 각각 나타내었다.

제10도-제13도에 나타난 바와같이, 본 발명법은 비교예에 비하여 탈탄반응속도(Kc)가 크고, 용강중의 탄소함량이 낮고, 용강온도 손실율(α)이 적고, 그리고 이차연소율이 높게 나타남을 알 수 있다.

[실시예 7]

다음과 같은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 실험을 행하였다.

즉, 본 실험에서는 랜스노즐(10)의 내관(12)과 외관(14)을 파인세라믹으로 제작하고, 극저탄소강의 탈탄중 내관(10)을 통해 산소를 분당 10N㎥과 밀스케일(mill scale)을 40kg동시에 취입하였다. 이때, 밀스케일은 제철소의 연속주조공정과 열간압연공정에서 회수한 부산물이고, 밀스케일에 포함된 철성분을 자석으로 분리한 후, 파쇄장치에서 입자크기가 0.5mm 이하가 되도록 분쇄한 것이었다. 그리고, 외관(14)으로는 탈탄시작으로부터 탈탄종료까지 일산화탄소를 압력 4.0kg/㎠, 유량 분당 4N㎥로 하여, 용강 1톤당 0.25N㎥ 분사하였다.

상기 실험을 10회 실시하여 상기 실시예 1과 같이 탈탄반응속도(Kc), 탈탄시작 17분에서의 용강중의 탄소함량, 용강온도 손실율(α) 및 이차연소율을 조사하고, 그 결과를 제10도, 제11도, 제12도 및 제13도에 각각 나타내었다.

제10도-제13도에 나타난 바와같이, 본 발명법은 비교에에 비하여 탈탄반응속도(Kc)가 크고, 용강중의 탄소함량이 낮고, 용강온도손실율(α)이 적고, 그리고 이차연소율이 높게 나타남을 알 수 있다.

본 실험에 있어 탈탄후 최종적으로 얻을 수 있는 용강중의 탄소함량이 더욱 감소되었는데, 이는 분사된 밀스케일이 용강내부로 깊이 침투해 들어가 철과 용존산소로 분해되어 용강에 산소를 공급하면서도, 탈탄반응이 일어날 수 있는 장소(site)를 제공하는 역할을 수행하기 때문이다.

상기 실시예들에 나타난 바와같이, 본 발명에 따라 용강을 정련하는 경우에는 탄소함량 20ppm 이하의 극저탄소강을 안정적으로 제조할 수 있게 됨을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 극저탄소강을 제조하기 위한 용강의 탈탄시간을 크게 단축시킬 수 있고, 탈탄중 용강온도감소율을 효과적으로 줄일 수 있고, 진공조 내벽에 부착되는 지금량을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 진공조상부에 수냉식 랜스노즐을 부착시켜 산소를 송산할 때 랜스냉각수가 누수되어 발생되는 위험성을 완전히 해소시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (33)

1. 상승환류관(121) 및 하강환류관(122)으로 이루어지는 침적관(120) 및 진공조(110)를 포함하는 RH 진공탈가스 장치에서 극저탄소강을 제조하기 위하여 용강을 정련하는 방법에 있어서,

   직선부를 포함하고 초음속의 제트류를 형성하도록 이루어진 목부(17)가 형성되어 있는 내관(12)과 외관(14)으로 구성되는 다수개의 기체분사용랜스노즐(10)을, 진공조(110)내의 용강을 향하여 기체가 분사되도록 상기 RH 진공탈가스 장치의 진공조(110) 측벽에 설치하는 단계;

   용강이 수강된 타밍래들(140)을 상승시키면서 상승환류관(121)에 환류가스를 공급하고 진공조(110)의 내부압력을 감압시켜 티밍래들(140)에 수강된 용강이 상승환류관(121)을 따라 진공조(110) 내로 상승되도록 하는 단계; 및

   진공조(110)의 내부압력이 150mbar 이하에 상기 내관(12)을 통해 산소 또는 산소함유기체를 진공조(110) 내의 용강을 향해 제트류를 형성하도록 분사개시로부터 최소 3분에서 최대 탈탄이 종료될 때까지 분사시키고, 상기 외관(14)을 통해 내관(12)을 냉각시키기 위한 냉각기체를 정련이 종료될때까지 분사시키는 단계를 포함하여 구성되는 극저탄소강을 제조하기 위한 용강의 정련방법
2. 제1항에 있어서, 상기 랜스노즐(10)은 2 내지 4개임을 특징으로 하는 용강의 정련방법
3. 제1항에 있어서, 상기 랜스노즐(10)과 상부조(110) 측벽이 형성하는 각도(θ1)는 20 내지 35°임을 특징으로 하는 용강의 정련방법
4. 제1항에 있어서, 상기 랜스노즐(10)이 2개인 경우에는 2개의 랜스노즐(10)을 연결하는 점선(L1)이 상부조(110)의 중심(C)을 통과하면서 환류관(120)을 연결하는 직선(L2)과 60 내지 120도의 각도(θ2)를 형성하도록 구성됨을 특징으로 하는 용강의 정련방법
5. 제1항에 있어서, 상기 랜스노즐(10)이 4개인 경우에는 상부조(110) 측벽에 등간격으로 설치하여 서로 반대측에 위치된 랜스노즐(10)끼리 연결하는 직선(L3)(L4)이 상부조(110)의 중심(C)을 통과하며, 랜스노즐(10)을 연결하는 직선(L3)(L4) 2개가 서로 직각을 이루도록 배치됨을 특징으로 하는 용강의 정련방법
6. 제1항에 있어서, 상기 내관(12)의 외주면(12a)과 외관(14)의 내주면(14a)이 2 내지 4mm의 간격을 유지하도록 형성됨을 특징으로 하는 용강의 정련방법
7. 제1항에 있어서, 상기 목부(17)의 직선부(17a)는 4 내지 6mm이며, 상기 선단각도(θ3)는 3 내지 10도임을 특징으로 하는 용강의 정련방법
8. 제1항에 있어서, 상기 목부(17)의 내경(R1)과 노즐(10) 선단부(10a)의 내경(R2)과의 비율은 1.1 내지 3.0임을 특징으로 하는 용강의 정련방법
9. 제1항에서 제8항중 어느 한 항에 있어서, 산소함유기체와 산소와 일산화탄소의 혼합기체인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
10. 제9항에 있어서, 일산화탄소의 혼합비가 30vol% 이하인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
11. 제1항에서 제8항중의 어느 한 항에 있어서, 내관으로 산소와 밀스케일의 혼합체가 분사되는 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
12. 제1항에서 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 냉각기체가 불활성 가스, 이산화탄소, 불활성가스와 일산화탄소의 혼합가스, 및 불활성 가스와 이산화탄소의 혼합가스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
13. 제9항에 있어서, 냉각기체가 불활성 가스, 이산화탄소, 불활성가스와 일산화탄소의 혼합가스, 및 불활성 가스와 이산화탄소의 혼합가스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
14. 제10항에 있어서, 냉각기체가 불활성 가스, 이산화탄소, 불활성가스와 일산화탄소의 혼합가스, 및 불활성 가스와 이산화탄소의 혼합가스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
15. 제11항에 있어서, 냉각기체가 불활성 가스, 이산화탄소, 불활성가스와 일산화탄소의 혼합가스, 및 불활성 가스와 이산화탄소의 혼합가스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
16. 제12항에 있어서, 불활성가스와 혼합되는 일산화탄소의 혼합비가 30vol% 이하인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
17. 제13항에서 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 불활성가스와 혼합되는 일산화탄소의 혼합비가 30vol% 이하인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
18. 제1항에서 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 내관을 통한 산소 또는 산소함유기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 8.5-13.5kg/㎠ 및 분당 20-50N㎥이고; 그리고 외관을 통한 냉각기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 3.0-5.0kg/㎠ 및 3-5N㎥인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
19. 제9항에 있어서, 내관을 통한 산소 또는 산소함유기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 8.5-13.5kg/㎠ 및 분당 2-50N㎥ 이고; 그리고 외관을 통한 냉각기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 3.0-5.0kg/㎠ 및 3-5N㎥ 인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
20. 제10항에 있어서, 내관을 통한 산소 또는 산소함유기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 8.5-13.5kg/㎠ 및 분당 20-50N㎥ 이고; 그리고 외관을 통한 냉각기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 3.0-5.0kg/㎠ 및 3-5N㎥ 인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법.
21. 제11항에 있어서, 내관을 통한 산소 또는 산소함유기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 8.5-13.5kg/㎠ 및 분당 20-50N㎥ 이고; 그리고 외관을 통한 냉각기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 3.0-5.0kg/㎠ 및 3-5N㎥ 인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
22. 제12항에 있어서, 내관을 통한 산소 또는 산소함유기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 8.5-13.5kg/㎠ 및 분당 20-50N㎥ 이고; 그리고 외관을 통한 냉각기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 3.0-5.0kg/㎠ 및 3-5N㎥ 인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법.
23. 제13항에서 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 내관을 통한 산소 또는 산소함유기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 8.5-13.5kg/㎠ 및 분당 20-50N㎥ 이고; 그리고 외관을 통한 냉각기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 3.0-5.0kg/㎠ 및 3-5N㎥ 인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
24. 제17항에 있어서, 내관을 통한 산소 또는 산소함유기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 8.5-13.5kg/㎠ 및 분당 20-50N㎥ 이고; 그리고 외관을 통한 냉각기체의 분사시 분사압력 및 분사유량이 각각 3.0-5.0kg/㎠ 및 3-5N㎥ 인 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법.
25. 제1항에서 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 랜스노즐의 갯수를 4개로 하고, 침적관(120)의 좌측과 우측의 진공조벽에 설치된 랜스노즐(10)의 내관을 통해 기체산소 또는 산소함유 기체를 분당 5-10N㎥ 로 분사하고, 나머지 랜스의 내관을 통해서 기체산소 또는 산소함유기체를 분당 20-50N㎥ 으로 분사시켜 용강의 정련장치의 배가스중의 일산화탄소 농도를 1% 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
26. 제1항에서 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 랜스노즐의 갯수를 2개로 하고, 랜스노즐(10)의 내관을 통해 분당 5-10N㎥ , 외관으로는 냉각기체를 분당 3-5N㎥ 으로 분사한 후, 외관으로 분사되는 냉각기체를 분당 3-5N㎥ 으로 유지하면서 내관으로 분사되는 산소 또는 산소함유 기체를 20-50N㎥ 으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
27. 제1항에서 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 내관으로의 산소 또는 산소함유기체의 분사를 종료한 후, 내관으로 냉각기체를 정련이 종료될 때까지 분사하는 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법.
28. 제18항에 있어서, 내관으로의 산소 또는 산소함유기체의 분사를 종료한 후, 내관으로 냉각기체를 정련이 종료될 때까지 분사하는 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
29. 제19항에서 제22항 중의 어느 한 항에 있어서, 내관으로의 산소 또는 산소함유기체의 분사를 종료한 후, 내관으로 냉각기체를 정련이 종료될 때까지 분사하는 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
30. 제23항에 있어서, 내관으로의 산소 또는 산소함유기체의 분사를 종료한 후, 내관으로 냉각기체를 정련이 종료될 때까지 분사하는 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
31. 제24항에 있어서, 내관으로의 산소 또는 산소함유기체의 분사를 종료한 후, 내관으로 냉각기체를 정련이 종료될 때까지 분사하는 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
32. 제25항에 있어서, 내관으로의 산소 또는 산소함유기체의 분사를 종료한 후, 내관으로 냉각기체를 정련이 종료될 때까지 분사하는 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법
33. 제26항에 있어서, 내관으로의 산소 또는 산소함유기체의 분사를 종료한 후, 내관으로 냉각기체를 정련이 종료될 때까지 분사하는 것을 특징으로 하는 용강의 정련방법