KR900004159B1 - 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법

제 1 도는 본 발명의 실시예에 관한 용강의 가열방법의 실시상태를 나타낸 레이들 단면도.

제 2 도는 아로곤가스량과 질소용입량과의 관계를 나타낸 그래프.

제 3 도 및 4 도는 본 실시예에 있어서의 탈류(脫硫) 효과를 나타낸 그래프.

제 5 도는 슬래그두께와 질소용입속도를 0.04ppm/min로 하는데 필요한 Ar가스유량과의 관계를 나타낸그래프.

제 6 도는 본 발명의 제 2 실시예의 효과를 나타낸 그래프.

제 7 도는 본 발명의 제 3 실시예를 나타낸 도면.

제 8 도 및 9 도는 제 3 실시예의 효과를 나타낸 그래프.

제 10 도는 제 4 실시예를 나타낸 도면.

제 11 도 및 12 도는 제 4 실시예의 효과를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이들 3 : 용강

4 : 슬래그 5 : 전극

7 : 가스통로 8 : 가스토출구

본 발명은 레이들(ladle)에 수용된 용강상의 슬래그에 전극을 첨지하여 용강과 전극과의 사이에서 아크를형성하여 용강을 가열하는 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법에 관한 것이다.

전로(轉爐)정련후, 용강을 아크 가열하는 아크 프로세스를 실시함으로써 용강의 전로 출강온도를 낮출수가 있다. 따라서, 부원료 및 전로 로체 내화물의 사용원단위를 저감시켜 전로로 부터의 용강의 출강 상태의품위를 높일수가 있다.

이 아크 프로세스를 실시할 경우에는 용강을 전로에서 레이들에 출강한후, 용강위의 슬래그내에 둘러싸인 상태에서 용강과 전극과의 사이에 아크를 형성한다. 그런데, 아크 가열시에 로내에 질소가스가 존재하면 용강에 질소가스가 흡수되어서 용강의 질소농도[N]가 높아지고 질소 용입(Pickup)현상이 발생한다.

이 용강중의 질소 용입을 방지하기 위하여 종래로내에 Ar가스를 불어넣었거나, 또는 로 뚜껑의 각 작업공에 Ar가스를 불어넣어 용강을 Ar가스에 의하여 질소로부터 밀봉하였다.

그러나 이러한 밀봉방법에서는 밀봉작업에 약 1시간을 필요로 할뿐 아니라, 질소의 용입을 확실하게 방지하기 위해서는 약 300Nm³/시의 대량의 Ar가스를 사용할 필요가 있었다. 이러한 밀봉작업은 아크 프로세스의 처리능력을 저하시키는 요인이 됨과 동시에, 대량의 Ar가스를 사용하기 때문에 처리단가를 높인다는 결점이 있었다.

본 발명의 목적은, 다량의 불활성 가스를 사용함이 없이 용강의 질소용입을 확실하게 방지할 수 있는 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법을 제공코져 하는 것으로 본 발명의 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법은, 레이들내에 수용된 용강위의 슬래그에 전극의 하단부를 침지하는 공정과, 전극은 그 하단에 형성된 가스 토출구와, 그 상부에 형성된 가스 공급구와, 가스 토출구 및 가스 공급구를 연통한 가스 통로를 가지며, 이 전극에 통전하여 전극과 용강과의 사이에 아크를 형성하는 공정과, 가스 공급수단에서 불활성 가스를 전극의 가스 공급구에 공급하고, 가스 통로를 통하여 가스 토출구에서 불활성 가스를 토출시키는 공정을 갖는 것이다.

본 발명자등이 아크 프로세스에 있어서의 용강의 질소 용입이 발생하는 기구에 대하여 여러가지 검토 고찰한바, 아래 내용이 판명되었다. 전극과 용강과의 사이의 아크부에 질소가 존재하면, 이 질소가스의 분자(N₂)가 아크열로 인해 프라즈마상으로 활성화 된다. 그러면, 이 활성화 영역에서 원자상 질소(N)를 생성한다. 이 원자상 질소가 용강중에 흡수되어 용강의 질소 용입이 발생한다.

따라서, 아크 형성부에서 질소를 배재하는 것이 용강의 질소 용입을 방지하기 위해 중요하다. 따라서 본발명과 같이 전극 하단에서 Ar가스등의 불활성 가스를 토출시켜서 아크 및 그 주변영역을 불활성 가스로채우고 질소 가스를 이 부분에서 배제하면, 질소가스의 활성화 및 용강의 질소 용입이 유효하게 방지된다.

이하 첨부도면에 따라 제 1 실시예에 대하여 설명하면, 제 1 도에 표시한 바와같이, 레이들(1)내에는 전로에서 출강된 용강(3)이 수용되고, 3개의 전극(5)이 레이들(1)의 로 뚜껑(2)에 형성된 구멍을 통하여 로내에 장입된다. 전극(5)의 하단부는, 용강(3)위의 슬래그(4)에 침지된다. 전극(5)은 통상 탄소재로로 되어 있으며, 로내에 장입된 3개의 각 전극(5)은 3상 교류전원(6)에 접속되어 있다.

전극(5)은 그 긴쪽 방향을 따라 가스통로(7) (1개의 전극에 대하여만 도시했음)가 형성되어 있으며, 가스통로(7)는 전극(5)의 상단 및 하단에서 개구하고 있다. 이 전극(5)의 하단 개구부는 가스 토출구(8)를 구성하고 있다. 이 전극(5)의 상단은 적당한 불활성 가스 공급원, 예를들면, Ar가스 공급원(12)에 연결된 호스(9)에 접속되고 있으며, 이 호스(9)의 중간에는 가스유량의 조정용 밸부(10) 및 유량계(11)가 장치되어 있다.

또, 레이들(1)의 로 저부에는 포오라스 플러그(13)가 형성되고 있다. 포오라스 플러그(13)에는 파이프(14)가 연결되어 있으며, 이 파이프(14)는 Ar가스 공급원(도시없음)에 연결되어 있다. 이 포오라스 플러그(13)를 통하여 용강(3)에 불활성 가스(Ar가스)를 도입하고 용강을 교반할수 있도록 되어 있다.

이와같이 구성된 아크 프로세스에 있어서는, 용강(3)을 전로에서 레이들(1)에 출강하고, 용강(3)위의 슬래그(4)에 전극(5)을 침지시킨다. 다음에, 전극(5)을 통전하고, 전극(5)과 용강(3)과의 사이에 아크를 형성하고 용강을 아크 가열한다. 이 아크 가열시에 전극(5)의 하단의 가스 토출구(8)에서 가스 통로(7)를 통하여 Ar가스를 21Nm³/시 (350Nl/분)의 유량으로 토출시켜, 아크의 주위를 Ar가스로 채운다. 이 실시예와같이, 전극 하단에서 불활성 가스(Ar 가스)를 토출시켜서 아크의 주위를 볼활성 가스로 채우고, 질소가스를 거기에서 배제하여두면, 질소가스가 활성화 하는 것을 저지하고 용강의 질소 용입을 유효하게 방지할수가 있다.

또, 전극 하단에서 Ar가스를 용강을 향하여 토출함으로, 용강 및 슬래그가 교반되고 용강과 슬래그와의 반응을 촉진시킬수가 있다. 따라서 슬래그가 탈류능을 갖는 경우에는, 이 전극에서의 가스 취입(吹迅)에 의하여 탈류효과를 촉진시킨다. 또 용강고 슬래그와의 교반으로 슬래그는 이상하게 고온으로 되는 것이 억제된다. 따라서 레이들(1)의 로 저부의 포오라스 플러그(13)에서 Ar가스를 용강(3)에 불어넣어 용강(3)을 교반할 필요는 없다.

제 2 도는, 질소의 용입량의 저감에 미치는 중공전극의 효과를 표시하는 것으로, 횡축에 아크 포로세스의 처리시간(통전시간), 종축에 질소의 용입량(ppm), 즉 용강중의 질소농도의 증가분을 표시하고 있다. 도면중 현 동그라미는 종래의 중실전극을 사용한 경우이고, 검은 동그라미 및 3 각표는 중공전극을 사용하여 Ar가스를 토출구에서 토출시킨 경우를 표시하며, 검은 동그라미는 Ar가스유량이 18Nm³/시 이상, 3 각표는 Ar가스유량이 18Nm³/시 이만의 경우에 대한 것이다.

이 도면에서 확실해지는 바와같이, 처리 시간이 길어지면 질소 용입량은 많아지는 경향이 있다. 그러나,중공전극에서 토출되는 Ar가스량이 18Nm³/시 이상의 경우에는 질소 용입량이 5ppm이하이고, 종래의 중실전극을 사용한 경우 (최대에서 14ppm에 도달한다.)에 비교하여 질소의 용입량이 적다. 한편, 중공 전극을 사용하는 경우에도 전극으로 부터의 Ar가스의 공급량이 18Nm³/시 미만일때 (도면중 파선으로 둘러싼 영역)는, 처리시간의 경과와 동시에 질소의 용입량은 증가하고 있으며, 그 분산도 크다.

또 용량이 290톤의 전로에서 출강된 용강을 가스통로의 직경이 20mm 중공 전극을 사용하고 Ar가스의유량을 18Nm³/시로 설정하여 아크 가열한 경우, 아크 가열전의[N]는 30ppm임에 대하여 본 발명에 의하여 아크 가열한 후는, 용강중의 [N]는 33ppm이었다. 따라서 질소의 용입량을 3 ppm로 억제할수 있었다.

제 3 도는 저부 포오라스 플러그(13)에서의 Ar가스취입에 더하여 전극에서의 가스 토출에 의하여 슬래그(4)와 용강(3)등을 교반한 경우의 탈류효과를 나타낸 그래프이다. 횡축에 처리전의 용강에 포함되어 있는 유황의 농도[S], 종축에 처리후의 유황의 농도[S]를 도시하며, 중공전극을 사용한 경우와 비중공 전극(전극에서의 가스취입을 하지 않음)을 사용한 경우를 비교한 것어다. 또 중공전극을 사용한 경우에 있어서는전극 1개에 대하여 아로곤의 토출 유량을 6,21,18,24Nm³/시로 변화시켜서 얻어진 결과를 도면에 기재하였다.

또 비교를 위하여 종래의 비중공전극을 사용한 경우의 값도 기재하였다. 제 4 도에 있어서, 해칭(hatching)영역은 기 탈산 용강을 로저에서의 가스도입에 의하여서만 교반하면서 아크 가열한 경우이며, 크로스해칭 영역은 로저에서의 가스도입 및 전극에서의 가스 토출에 용강을 교반하면서 아크 가열한 경우의 탈류 효과를 각각 표시한다. 로저의 포오라스 플러그에서만 Ar가스를 용강에 취입한 경우에는 약 50% 탈류율에 머물렀으나, 제 4 도에서 크로스 해칭 영역에서 표시한 바와같이 이 실시예에 의하면 60%의 탈류가가능하다. 또 이 기탈산 용강의 T.A1(전 알루미늄)는 0.025% 이상이며, 로저에서의 가스 취입에 의한 교반방법은 어느 경우에도 포오라스플러그를 통하여 Ar가스를 용강에 취입하고 있다. 이 그래프에서 알수 있는 바와같이 전극에서의 가스토출에 의하여 용강의 탈류효과를 높일수가 있다.

본 실시예에 의하면 중공전극에서 공급되는 Ar가스가 용강 및 슬래그를 교반하므로, 슬래그가 용강보다도 이상하게 높은 온도가 되는 것을 방지할 수가 있다. 따라서 종래 비중공 전극을 사용할 경우에는 아크열에 의하여 슬래그가 이상하게 고온으로 되는 것을 방지하기 위하여 예를들면 15분 통전후 1 내지 2분간 통전을 정지하여 용강의 버블링(Bubbling)만을 실시하여 슬래그를 강온시키고 이어서 재차 통전하였으나, 이실시예에 의하면 연속 통전이 가능하다. 따라서 종래 1회의 아크 가열처리에 있어서 약 40분의 처리시간이 필요하였으나, 이 실시예에 있어서는 비 통전 기간이 필요하지 않기 때문에 처리시간을 약 30분으로 단축할수 있다. 또 불활성 가스는 Ar가스에 한하지 않고 예를들면 크세논(Xe)가스 둥이어도 무방하다. 또 상술한 실시예에 있어서, 중공 전극에는 1개의 가스통로를 형성하였으나, 이에 한하지 않고 가는 지름의 가스통로를 복수형성 하거나 혹은 전극의 선단에 가스 통로에 연통하는 복수의 구멍을 형성해도 된다.

다음에, 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명한다. 아크 가열개시시에는 슬래그의 두께는 약30mm이며,이 상태에서 용강의 질소 용입을 0.04ppm/분 이하로 억제하기 위해서는 전극 1개당 350N1/분의 유량으로 전극의 가스통로(7)에서 Ar가스를 토출시킬 필요가 있다. 그러나, 아크 프로세스에 있어서는 아크 가열처리 진행과 동시에, 용제(溶劑)를 용강에 투임하여 용강의 슬래그 정련에 제공된다. 이때분에 용강위의 슬래그(4)의 두께는, 아크 프로세스의 진행에 따라서 증대하여 간다.

이 경우에 슬래그 두께가 두터워짐을 따라 전극과 용강과의 사이의 아크에 의하여 슬래그가 배제되어 발생하는 용강의 나영역(裸領域)이 감소하여 진다. 환언하면, 용강위를 뒤덮는 슬래그 영역이 중대함으로 용강의 질소 분자 또는 질소원자에 의한 침입을 받을 용강계면이 감소한다. 그러므로 슬래그 두께가 두터워지면, 용강의 질소용입을 방지하기 위하여 가스 통로(7)에서 토출할 Ar가스의 유량은 적어도 된다.

제 5 도는, 용강의 질소용입속도가 0.04ppm/분 일때의 Ar가스 유량을, 슬래그의 두께에 대하여 도시한 그래프이다. 이 도면에서 알수있는 바와같이 슬래그의 두께가 두터워짐에 따라서 소요 Ar가스 유량은 저하하고, 슬래그의 두께가 140mm 및 160mm로 되면, 질소용입속도를 0.04ppm/min로 하기위한 소요 Ar가스 유량은 각각 150N1/분 및 100N1/분으로 저하한다.

이상 이유로, 본 실시예에서는, 용강위의 슬래그 두께가 두터워짐을 따라, 중공전극(5)에서 토출한 Ar가스의 유량을 감소시켜 Ar가스의 소비 낭비를 회피한다. 슬래그 두께는, 과전류 센서 등에 의하여 연속적으로 측정하는 것도 가능하다. 그러나 아크 가열 개시전의 슬래그 두께를 탐촉봉(探觸捧)을 슬래그안에 침지시켜서 슬래그의 부착 영역의 길이로 구하고, 용제의 투입량에서 그 용제가 용융한 경우의 슬래그 두께의 증가분을 구하여 아크 가열 개시전의 슬래그 두께에 용제 첨가시의 증가분을 가산하여 슬래그 두께를 구해도 무방하다.

이와 같이 하여 구해진 슬래그 두께에 의거하여 마이크로 컴퓨터등을 사용하여 Ar가스 유량을 자동적으로 조정하도록 해도 되며, 또 제 5 도의 관계에 의거, 유량계(11)를 감시하면서 밸브(10)를 조질하여 Ar가스 유량을 수정하면 된다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이 이 실시예에 있어서는 중공전극에서 토출하는 Ar가스량은, 최대 350N1/분이며 종래와 같이 로내를 Ar가스로 밀봉한 경우 (300Nm³/시=500Nl/분)에 비하여 소요 Ar가스 유량을 현저하게 저하할수가 있다. 또 중공전극에서 토출하는 Ar가스의 유량을 슬래그 두께의 중대에 따라서 점차 감소시킴으로써 제 6 도에 표시한 바와같이 이 실시예(유량조정)에 있어서 질소용입량을 0.05ppm/min이하로 억제하기 위한 Ar가스의 평균 유량은 150N1/분으로 충분하며, Ar가스유량이 일정(아크 프로세스 개시시의 350N1/분)의 경우에 비하여, Ar가스의 유량을 절감할 수가 있다. 결국, Ar가스의 유량은 종래의 3%까지 저하시킬 수가 있다.

이 실시예에 의하면 아크 프로세스에 있어서, 용강과 전극과의 사이에 아크가 형성되어 있는 사이에, 이아크 형성영역이 불활성 가스로 덮어지게 됨으로 불활성 가스의 사용량은 적어도 용강의 질소 용입이 유효하게 방지될 뿐아니라, 슬래그 두께의 변화에 맞추어 불활성 가스의 유량을 감소시킴을 불활성 가스의 낭비소비를 회피하게 되고 따라서 그 사용량을 절감하게 된다.

다음에 본 발명의 제 3 실시예에 대하여 설명한다. 이 실시예에 있어서는, 크롬 광석과 탄소재등의 혼합분체를 Ar가스에 넣어 전극에서 토출시킴으로서 용강에 크롬을 첨가한다.

종래, 용강에 크롬을 첨가할 경우에는, 레이들에 출강한 용강에 크롬광석을 투입하고 다시 환원제로서 알루미늄(Al) 또는 규소(Si)를 투입한 후, 용강을 승온시킴으로써 슬래그중의 크롬 광석(Cr₂O₃)을 A1 또는 Si로 환원하여 용강에 크롬을 첨가하고 있다.

그러나, 크롬 광석의 환원제로서 사용하고 있는 알루미늄 및 규소는 비교적 고가이어서 크롬의 첨가 단가가 높다는 문제점이 있다. 이 제 3 실시예에서는 이러함 문제점을 해소한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다. 제 7 도에 있어서, 제 1 도와 동일물에는 동일부호를 붙히고 설명을 생략한다.

이 전극(5)의 상단에는 호스(9)의 일단부가 접속되고 이 호스(9)의 타단부는, 캐리어가스(Carrier-Gas)에 반송시켜서 크롬광석 및 환원제로서의 탄재(탄소재)를 공급하기 위한 파이프(15)에 접속되어 있다.

파이프(15)는 Ar가스 공급원(12)에 연결되어 있다.

또 파이프(l5)에는 그 중간부분에 분체상의 탄재를 저장한 호퍼(16)와 분체상의 크롬광석을 저장한 호퍼(17)등이 배치되어 있다.

탄재의 호퍼(16)의 저부에는 밸브(18)가 형성되어 있으며, 이 밸브(18)를 통하여 탄재의 호퍼(16)와 파이프(15)등이 연결되어 있어 밸브(18)에 의하여 파이프(15)에 공급하는 탄재의 량을 조정하도록 되어 있다.

동시에 크롬광석의 호퍼(17)의 저부에는 밸브(19)가 형성되어 있으며, 이 밸브(19)를 통하여 크롬광석의 호퍼(17)와 파이프(15)등이 연결되어 있어 밸브(19)로 파이프(15)에 공급하는 크롬광석을 조정한다.

이와같이 구성된 아크 프로세스에 있어서의 용강의 가스 가열방법에 있어서는 먼저 포오라스 플러그(13)에서 Ar가스를 토출하면서 용강(3)을 전로에서 레이들에 출강하고, 로내에 전극(5)을 삽입한다.

이어서 전극(5)에 통전하고, 전극(5)과 용강(3)등의 사이에 아크를 형성하고 용강을 아크 가별한다.

전극(5)의 통전과 동시에, 파이프(15)에 Ar가스를 공급함과 동시에, 탄재호퍼(16)의 밸브(18) 및 크롬광석용 호퍼(17)의 밸브(19)를 열고, 탄재와 크롬 광석등을 소정 혼합비, 예를들면 몰비 3 : 1로 설정하여 호퍼에서 뽑아 파이프(15)에 공급한다.

분체상의 탄재를 분체상의 크롬광석은, 이 파이프(15)내에 있어서, Ar가스에 의하여 반송되면서 대체로 균일로 혼합된다.

이 혼합분체는 캐리어 가스에 반송되고 통로(7)를 통하여 전극(5)의 선단부의 토출구(8)에서 용강(3)을 향하여 연속적으로 토출된다.

전극의 선단 토출구(8)에서 공급된 혼합분체는, 전극과 용강과의 사이에 형성되어 있는 아크의 열(2000℃내지 3000℃)로 다음과 같이 반응한다고 생각된다.

Cr₂O₃+ 3C → 2Cr +3CO

이 반응식은, 종래와 같이 1600 내지 1700℃온도이 용강내에서는 그 자유에너지가 낮기 때문에, 용이하게 진행되지 않음과 동시에 반응속도도 낮다.

따라서 이러한 온도역에서는 C에 의한 Cr₂O₃의 환원은 사실상 불가능하다.

그런데, 실시예에 의하면, 아크의 온도가 2000 내지 3000℃의 고온이므로 상기 반응은 신속하게 진행하여 그리고 Cr₂O₃는 C에 의하여 환원된다.

제 8 도는 횡축에 아크 가열처리 시간(분), 종축에 용강중의 크롬(Cr)의 농도[Cr]를 취하여, 본 발명에 따른 크롬의 생성율을 나타내는 그래프이다.

또 이 그래프에 있어서 탄재와 크롬광석의 몰비는 3 : 1로 설정하고 이들 혼합분체를 토출량의 93kg/분으로 20분간 공급하였다.

그래프에 있어서 파선은 생성율이 100%일 경우의 용강내의 크롬 농도의 변화를 표시하고 있다.

이 그래프에서 확실한 바와같이 이 실시예의 방법에서는 이 파선으로 표시한 100%의 생성율에 가까운 생성율로 크롬광석을 환원할 수가 있다. 혼합분체가 토출되면 극히 신속하게 반응이 발생함을 알 수 있다.

또, 혼합분체의 토출량에 맞추어 용강내의 크롬농도를 간단하게 조절할 수가 있다.

또 제 9 도는 탄재와 크롬광석과의 혼합몰비를 변화시킨 경우의 환원율을 표시한 그래프이다.

횡축에 탄재와 크롬광석과의 혼합몰비를 취하고, 종축에 환원율을 취했다.

이 그래프에서 확실한 바와같이 몰비가 3.0까지는 환원율이 몰비로 비례하고 있으나, 3.0이상의 경우는 혼합물체의 탄재가 과잉이기 때문에 환원율은 대체로 일정하게 되어 있다.

즉 이 그래프에서 알 수 있는 바와같이 몰비를 3.0으로 설정하면, 대체로 100%에 가까은 환원율을 얻을 수가 있다.

또 탄재와 크롬 광석과를 개별적으로 호퍼에 저장하고 파이프내에서 양방을 혼합하고 있으나, 탄재와 크롬 광석과를 미리 혼합하여 두고 이 혼합분체를 1개의 호퍼에 저장하여 두어도 좋다.

또 각 탄재 및 크롬 광석을 저장한 호퍼를 1개의 파이프에 직렬로 배치할 경우에 한정하지 않고 병렬로 배치해도 된다.

이 경우 각 분체를 반송하는 캐리어 가스는 2개의 파이프로 별도 공급하게 된다.

이 실시예에 의하면 값비싼 A1 또는 Si 대신에 저렴한 탄소재를 사용하여 크롬광석을 환원하고 용강안에 크롬을 첨가할 수 있어서 처리단가도 낮아진다.

다음에 본 발명의 제 4 실시예에 대하여 설명한다. 이 실시예에 있어서는, 분상 조재제(造滓劑)를 Ar가스에 포함시켜 전극에서 토출시킴으로써, 아크열에 의하여 조재제(造滓劑)를 슬래그화 한다.

종래 용강위에 슬래그를 형성하기 위하여 레이들에 출강한 용강위의 조재제를 투입하고, 전극과 용강과의 사이에 아크를 형성하여 용강 및 조재제를 승온시킴으로써 조재제를 슬래그화(착화)하고 있다.

한편, 조재제를 미리 별도의 용기내에서 가열용융하여 슬래그화하여 두고 이 슬래그를 레이들내의 용강에 첨가하는 방법은 공지이다.

그러나, 전자의 방법에 의하면 조재제충의 하측부분은 용이하게 승연하여 용융하게 되나, 상측부분은 용융하여 슬래그화할때까지에 시간이 결린다.

예를들면 조재제가 전부 슬래그화 할때까지, 종래 약 20분 필요하였다.

그렇게하면 아크 프로세스의 처리시간이 40분이므로, 그 반의 기간은 재화(滓化)에 낭비하게 됨으로, 탈산 탈류시간이 짧아지기 때문에 탈산 탈류효과는 낮아진다는 문제점이 있다.

또 조제제가 충분히 슬래그화하지 않은 상태 그대로, 성분 조정용 합금을 용강에 투입하면, 용강성분이 분산한다는 결점이 있다.

한편, 후자의 방법과 같이 조재제를 레이들과 별도 용기에서 슬래그화 할 경우, 조재제만을 별도의 용기에서 가열하여 용융함과 동시에, 이 용융상태를 유지할 필요가 있기 때문에 처리단가가 높아진다는 문제가있다.

이 제 4 실시예에는 이러한 문제를 해소한 것으로, 이하 도면에 따라 상세히 설명하면, 제 10 도에 있어서 제 1 도와 동일물에는 동일부호를 붙혀서 설명을 생략한다.

이 전극(5)의 상단에는 호스(9)의 일단부가 접속되며, 이 호스(9)의 타단부는 Ar가스에 반송되어 조재제를 용강에 공급하기 위한 파이프(15)에 접속되어 있으며, 파이프(15)는 Ar가스 공급원(12)에 연결되어 있다.

또 파이프(15)에는 그 중간 부분에 분체상의 조재제를 공급하기 위한 호퍼(20)의 저부가 배설되어 있다.

호퍼(20)의 저부에는, 파이프(15)에 공급하는 조재제의 양을 조정하는 밸브(21)가 형성되어 있으며, 이 밸브(21)를 통하여 호퍼(20)와 파이프(15)등이 연결되어 있다.

밸브(21)의 상류측의 파이프(15)와 호퍼(20)의 상부와의 사이에는 바이패스(22)가 형성되어 있으며, 이 바이패스(22)에 의하여 호퍼(20)에서 조재제가 공급될때에 호퍼(20)가 감압되는 것을 방지하고 있다.

이와같이 구성된 아크 프로세스에 의한 용강의 아크 가열 방법에 있어서는, 먼저, 포오라스 플러그(13)에서 Ar가스를 토출하면서, 용강(3)을 전로에서 레이들(1)에 출강하고, 로내에 전극(5)을 삽입한다.

다음에 전극(5)에 통전하고, 전극(5)과 용강(3)과의 사이에 아크를 형성하고, 용강을 아크 가열한다.

전극(5)의 통전과 동시에 파이프(15)에 캐리어 가스로서 Ar가스를 공급함과 동시에 호퍼의 밸브(21)를 열어 분체상의 조재제를 전극의 통로(7)에 공급한다.

이와같이하면 조재제가 Ar가스에 캐리어되고, 통로(7)를 통하여 전극(5)의 선단부의 토출구(8)에서 조재제가 용강(3)을 향하여 연속적으로 토출된다.

전극의 선단에서 공급된 분체상의 조재제는 전극과 용강과의 사이에 형성되어 있는 아크의 열(2000 내지3000℃) 및 용강열에 의하여 신속하게 용융하여 슬래그화 하고 슬래그는 토출시의 에너지에 의하여 용강안에 확산하고 전극부근에서 유동하여 넓혀지고 용강위에 슬래그층을 형성한다.

이 실시예에 의하면, 상술한 바와같이 신속하에 슬래그층을 형성함과 동시에, 용강의 열과 전극의 아크에 의한 열등을 이용하여 조재제를 슬래그화하고 있으므로, 특별한 가열처리를 필요함이 없이 조재제를 슬래그화 할 수 있어 단가를 저하시킬 수가 있다. 또, 신속하게 조재제를 슬래그화 함으로 슬래그와 용강과의 반응에 의한 용강의 탈류 속도 및 탈류를 향상한다.

다음에 제 11 및 제 12 도를 참조하여 이 실시예의 효과를 설명하면, 용량이 290톤의 전로에 출강한 레이들내의 용강에, 분체상 조재제(200메시의 Cao)를 60kg/분으로 10분간 공급하였다.

전극은 통로경이 20mm의 중공전극을 사용하고, Ar가스는 압력 5kg/cm², 유량 500ℓ/분이다.

그 결과를 검은 동그라미로 표시한다.

또 비교를 위하며 종래와 같이 조재제를 용강위에 투입하고(상치법), 용강열에 의하여 슬래그화한 경우의 결과를 휜 동그라이로 표시한다.

제 11 도는 탈류율을 표시한 그래프이며 횡축에 아크 가열처리전의 용강안이 유황(S)의 농도 [S], 종축에 처리후의 유황 S의 농도[S]를 취하고 있다.

이 그래프에서 확실한 바와같이 종래의 상치방법(흰 동그라미)에 의하면 탈류율이 50 내지 60%이나, 이 실시예에 의한 방법에 의하면 70 내지 80%의 탈류율을 얻을 수가 있다.

또, 제 12 도는 조재제의 슬래그화 속도를 표시한 그래프이다. 횡축에 전극에의 통전시간을 취하고 종축에용강중의 유항농도[S]를 얻었다.

종래(흰 동그라미)는 통전개시에서 20분 경과하여 [S]는 약 10×10^-3%까지 저하하나, 본 발명(검은 동그라미)에 의하면 약 5분으로서 10×10^-3%로 저하하고 10분 경과하면, [S]되는 약 5 내지 7×10^-3%까지 저하한다.

제 12 도중 실선으로 표시한 본 발명의 영역과 파단선으로 표시한 종래의 영역을 비교하면, 통전 개시후의 슬래그화 속도(대상(帶上)영역의 경사로 표시함)는 약 30% 향상하고 있다.

본 실시예에 의하면, 조재제가 신속하게 슬래그화하고 그 때문에 탈류율 및 탈류 속도가 높다.

또, 별개의 용기로 조재제를 슬래그화 하거나 그것을 가열 유지할 필요가 없고 레이들내의 열을 이용하여 슬래그화함으로서 그 처리 단가가 매우 낮아진다.

Claims (8)

1. 레이들(1)내에 수용된 용강(3)위의 슬래그(4)에 전극(5)의 하단부를 침지하는 공정과; 전극은 그 하단에 형성된 가스 토출구(8)와, 그 상부에 형성된 가스 공급구과, 가스 토출구(8) 및 가스공급구를 연통하는 가스 통로(7)등을 구비하고, 이 전극(5)에 통전하여 전극(5)과 용강(3)과의 사이에 아크를 형성하는 공정과 : 가스 공급 수단에서 불활성 가스를 전극의 가스 공급구에 공급하고, 가스 통로(7)를 통하여, 가스토출구(8)에서 불활성 가스를 토출시키는 공정등을 갖는 것을 특징으로 하는 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 토출구(8)에서의 불활성가스의 토출 유량은, 전극 1개당 18Nm³/시 이상임을 특징으로 하는 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전극(5)은 탄소로 만들어진 것을 특징으로 하는 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 토출구(8)에서 불활성 가스의 토출 유량은, 정련이 진행하여 슬래그(4) 두께가 두꺼워짐과 동시에 감소하는 것을 특징으로 하는 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 토출구(8)에서 불활성 가스의 토출 유량은, 정련 개시시에 전극 1개당 21Nm³/시이고, 정련 종료시에 전극 1개당 6Nm³/시이며, 정련의 진행과 동시에 이 토출 유량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 가스안에, 크롬 광석과 탄소재와의 혼합 분체를 첨가하고, 불활성 가스를 캐리어 가스로써, 이 혼합분체를 가스 토출구(8)에서 토출시킴을 특징으로 하는 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법.
7. 제 6 항에 있어서, 탄소재의 탄소몰비는, 크롬 광석의 몰비의 3에 이상임을 특징으로 하는 아크 프로세스에 의한 용강의 가열방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 불활성 가스안에, 분상의 조재제를 첨가하고, 불활성 가스를 캐리어 가스로써 이 조재제를 가스 토출구(8)에서 토출시킴을 특징으로 하는 아크프로세스에 의한 용강의 가열방법.

Images