KR100819126B1 - 스테인리스 강, 특히 크롬 및 크롬/니켈을 함유한 고급강의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강 주조 설비에 용해물을 공급하는, 야금 용기를 구비한 용해 장치 또는 2개 이상의 용기(2, 3)를 구비한 용해 장치(1)에서 스테인리스 강, 바람직하게는 크롬 및 크롬/니켈을 함유한 강을 제조하는 방법에 관한 것으로, 그러한 방법에서는 용기에서 전기 아크로 공정(Ⅰ)과 취련 공정(Ⅱ) 작업을 한다. 그러한 방법을 경제적으로 만들기 위해, 환원되지 않은 전로 슬래그를 전기 아크로 작업으로 가역 처리한다. 그를 위해, 제1 처리 단계로 장입물을 공급함과 더불어 크롬 함량이 높은 슬래그(19)를 용해시키고, 용해물이 최소 1,490 ℃의 온도치에 도달된 후에 용해 공정 동안 아크의 적합한 열역학적 조건 하에서 크롬 함량이 높은 슬래그를 규소 및 탄소에 의해 환원시키고 나서 슬래그를 제거한다. 그 후에, 취련 공정을 행하되, 용해물의 탄소 함량을 < 0.9 %까지 감소시킨다. 출탕 온도가 1,620 내지 1,720 ℃로 될 때에 금속 용해물을 출탕하고, 취련 공정으로부터의 환원되지 않은, 크롬 함량이 높은 슬래그(19)를 처리 용기 중에 그대로 남겨둔다.

스테인리스 강, 슬래그, 크롬, 전기 아크로 공정, 취련 공정, 용해 장치, 처리 용기

Description

스테인리스 강, 특히 크롬 및 크롬/니켈을 함유한 고급 강의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING STAINLESS STEELS, IN PARTICULAR HIGH-GRADE STEELS CONTAINING CHROMIUM AND CHROMIUM-NICKEL}

본 발명은 청구항 1 또는 청구항 2의 전제부에 따른 제조 방법에 관한 것이다.

크롬 또는 크롬/니켈을 함유한 고급 강을 제조하기 위해, 2개 이상의 용기를 포함한 용해 장치에서 다수의 단계의 공정을 행하는 것이 공지되어 있다. 그 경우, 각각의 방법 기술에 따라 탄소 함량이 0.3 % 미만으로 될 때까지 탈탄한다. 그러려면, 항상 높은 에너지 소비가 필요하고, 온도 손실도 피할 수 없다.

그러한 방법은 DE 196 21 143으로부터 공지되어 있다. 그 문헌에 개시된 방법은 2개 이상의 용기를 포함한 용해 장치에서 행해진다. 2개의 용기는 병렬로 작업되는데, 각각의 용기에는 장입물을 용해시키는 전극이나 산소 및 산소 혼합물을 취입하는 및/또는 주입하는 취입 랜스(blowing lance)가 번갈아 투입될 수 있다. 즉, 용기는 우선 용해 유닛으로서의 역할을 하고 난 후에 취련 유닛으로서의 역할을 한다. 취련 후에는, 산화된 크롬을 회수하기 위한 석회 및 형석 등의 슬래그 형성제를 첨가하면서 페로 규소(ferro-silicon), 알루미늄, 또는 이차 알루미늄과 같은 환원제에 의해 슬래그를 환원시키고 나서 출탕한다.

본 발명의 목적은 그러한 방법을 경제적으로 만드는 것이다.

그러한 목적은 청구항 1 또는 청구항 2의 특징부에 기재된 방법 단계에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 구성은 종속 청구항들에 담겨져 있다.

본 발명의 핵심은 환원되지 않은 전로 슬래그를 전기 아크로 작업에서 가역적으로 처리한다는데 있다. 용해 단계와 산소 취입 단계에 후속된 그와는 별개의 방법 단계에서 크롬 함량이 높은 슬래그를 환원시킴으로써 금속 크롬을 회수하는 공지의 방법과는 상반되게, 본 발명에서는 이전의 취련 공정의 슬래그를 용기 내에 그대로 남겨둔 채로 새로운 장입물에 대한 새로운 용해 과정과 동시에 환원을 행한다. 그와 같이 하여, 전술된 방법 단계, 즉 후속된 슬래그의 환원 단계가 생략되고, 크롬을 함유한 슬래그를 시스템으로부터 인출하지 않아도 된다. 그럼으로써, 전체적으로 방법이 보다 더 간단해지고 더욱 더 경제적으로 되게 된다.

구체적으로, 다음의 단계를 행한다:

a) 제1 처리 단계로 공급된 장입물을 전기 아크로부터의 전기 에너지에 의해 용해시킴과 더불어 크롬 함량이 높은 슬래그를 가열하는 단계,

b) 용해물이 최소 1,490 ℃의 온도치에 도달된 후에 용해 공정 동안 아크의 적합한 열역학적 조건 하에서 크롬 함량이 높은 슬래그를 규소 및 탄소에 의해 환원시키고, 이어서 슬래그를 제거하는 단계,

c) 동일한 용기 중에서 용해물을 취련 공정에 의해 처리하여 상단 랜스, 측 부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 바닥 노즐, 또는 배출구를 통해 각각 개별적으로 또는 조합시켜 산소 또는 산소 혼합물을 취입함으로써 탄소 함량이 < 0.9 %, 바람직하게는 < 0.4 %로 될 때까지, 그리고 출탕 온도가 1,620 내지 1,720 ℃로 될 때까지 용해물을 가열하는 단계,

d) 용해물을 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 또는 배출구를 통해 각각 개별적으로 또는 조합시켜 반입하는 불활성 가스와 완전 혼합시키는 단계,

e) 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 바닥 노즐, 또는 배출구를 통해 합금화제, 슬래그 형성제, 환원제, 금속 산화물/금속 함유 분진, 또는 그 혼합물을 주입/취입하는 단계, 및

f) 이어서, 용해물을 출탕하되, 취련 공정으로부터의 환원되지 않은, 크롬 함량이 높은 슬래그를 처리 용기 중에 남겨두었다가 a) 단계에 따른 전기 아크 용해 공정의 새로운 사이클에서 환원시키는 단계.

기본적으로, 제안된 바와 같은 방법을 단일의 야금 용기에서 진행할 수 있다. 출탕 시간을 가속화시키기 위해, 청구항 2에 따라 그러한 방법을 번갈아 작동되는 2개의 야금 용기를 구비한 용해 장치에서 행하도록 조치한다. 그럴 경우, 제1 처리 용기에서 장입물을 탈탄되도록 취련하는 것에 병행하여 제2 처리 용기에서 슬래그의 환원 공정을 포함한 제2 장입물의 용해 공정을 행한다.

용해 공정을 아크에 의한 전기적인 것과는 다른 방식으로 행할 수도 있는데, 그 경우에 슬래그를 환원시키는데 적합한 열역학적 조건을 계속 유지하는 것에 유 의해야 한다.

산소 또는 산소 혼합물에 의한 취련을 취입 및/또는 측부 취입의 형태로 행하는 것이 바람직하다. 용해물의 보다 더 나은 완전 혼합 및 균질화를 위해, 산소 취입 공정과 동시에 불활성 가스를 주입할 수 있다.

용해물은 산소 취입 시간이 20 내지 40 분일 경우에 < 0.9 %, 바람직하게는 < 0.4 %의 최종 탄소 함량으로 탈탄된다.

탄소 취련 동안 예컨대, Ni, FeNi, 페로 크롬(ferro-chrome), 스크랩 및 선철과 같은 다른 철 함유 원료, DRI, 또는 합금화제의 형태의 냉각제를 첨가하여 타깃 온도를 얻도록 한다.

바람직한 방법 단계에 따르면, 탄소 함량이 0.9 % 이하, 바람직하게는 0.4 % 이하로 되고 온도가 1,680 ℃를 상회하게 될 때에 취련 공정을 종료하고 금속 용해물을 레이들로 출탕한다. 본 발명에 따르면, 슬래그를 용기 중에 남겨두어 이어서 새로운 용해 과정 동안 그 곳에서 환원시킨다. 그와는 별개로, 추가의 처리 과정에서 이차 야금 처리, 바람직하게는 진공 탈가스 처리에 의해 금속 용해물을 그 최종 탄소 함량이 < 0.1 %의 원하는 함량으로 되도록 한다. 그것은 취련 공정에서 매우 낮은 탄소 함량으로 될 때까지 매우 높은 부하를 받는 용기의 내화 재료가 손상되지 않게 할 수 있다는 점에서도 유리하다.

본 발명에 따르면, 크롬 함량이 높은 슬래그를 장입물 중에서 규소 함유 또는 탄소 함유 합금화 캐리어로부터 유래된 규소 또는 탄소에 의해 환원시킨다. 매우 바람직한 방법 변형에 따르면, 추가의 탄소를 첨가하고 경우에 따라서는 추가의 규소를 첨가하도록 조치한다. 크롬 함량이 높은 슬래그 중에 함유된 산화크롬을 탄소 및 규소에 의해 직접 금속 크롬으로 환원시킨다.

장입물의 용해 동안 상단 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 바닥 노즐, 또는 배출구를 통해 각각 개별적으로 또는 조합시켜 산소 또는 산소 혼합물을 첨가하여 규소 및 탄소의 산화를 개선시킨다.

본 발명의 또 다른 명세 및 장점은 첨부 도면에 도시된 본 발명에 따른 방법을 위한 용해 장치, 여기에서는 2개의 야금 용기를 구비한 용해 장치를 더욱 상세히 설명하고 있는 이후의 기재로부터 명확히 파악될 수 있을 것이다. 단일의 첨부 도면 도 1은 2개의 처리 용기를 구비한 용해 장치의 측면도이다.

용해 장치(1)는 전기 아크로 공정(Ⅰ)과 취련 공정(Ⅱ)이 번갈아 작업되는 2개의 처리 용기(2, 3)로 이뤄진다. 좌측 처리 용기(2)에는 전기 아크에 의한 용해 작업 상태가 도시되어 있고, 우측 용기(3)에는 용해물의 탄소 함량을 줄이기 위한 취련 작업 상태 또는 산소 취입 작업 상태가 도시되어 있다.

산소 취입을 위해, 용기 주축과 동축상으로 우측 처리 용기(3)의 배기 곡관(6) 및 선회 커버(8)의 커버 중심 개구부(7)를 통해 용기 상부(9)의 내부 공간으로 안내되는 랜스(4)가 랜스 지지 암(5)에 고정된다. 배기 곡관(6)의 입구(10)는 커버(8)의 커버 중심 개구부(7)에 걸쳐진다. 용기 상부(9)와 용기 하부(11)는 함께 노 용기(3)를 형성한다. 배기 곡관(6)은 회전 장치(12)에 의해 인접 처리 용 기(2) 쪽으로 선회될 수 있다. 용기 하부(11)는 금속 용해물용 출탕 개구부(13), 여기에서는 바닥 출탕구를 구비하는 반면에, 크롬을 함유한 슬래그는 용기 중에 그대로 남겨진다.

용기의 바닥 또는 벽에는 각각 개별적으로 또는 조합되어 바닥 노즐(22), 배출구, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐(20), 및/또는 측부 랜스(21)가 위치되는데, 그것을 통해 산소, 불활성 가스, 또는 가스 혼합물을 취입한다.

좌측에 도시된 처리 용기(2)는 본 경우에 3개의 전극(15a, 15b, 15c)이 그에 고정되는 선회식 전극 암(14)을 구비하는데, 그러한 전극(15a, 15b, 15c)은 커버 중심 개구부(17)를 폐쇄하는 좌측 처리 용기(2)의 커버 코어(16)를 통해 안내된다.

처리 용기 내에서 금속 용해물(18)을 출탕 개구부(13)를 경유하여 출탕하고 난 후에는 새로운 용해 과정을 개시한다. 출탕된 용해물을 강 주조 설비 또는 이차 야금 처리 설비(도시를 생략)에 공급한다. 출탕되지 않고서 용기 중에 남겨진 슬래그(19) 위에 새로운 장입물을 장입하는데, 그 경우에 장입물은 특히 탄소 및 규소를 함유한 원료를 포함하고, 이어서 전체의 내용물을 용해시킨다. 용해 공정 동안 용해물이 1,490 ℃의 최소 온도치에 도달되고 난 후에 크롬 함량이 높은 슬래그가 환원된다. 바람직하게는 1,550 ℃의 최소 온도치에 도달된 후에 슬래그를 제거하고 용해물을 취련 공정으로 처리함으로써 용해물을 < 0.9 %, 바람직하게는 0.4 %의 탄소치까지 탈탄하고, 1,620 내지 1,720 ℃의 출탕 온도로 가열한다. 그를 위해, 탄소 암(14)을 바깥쪽으로 선회시키고, 산소 랜스(4)를 안쪽으로 선회시킨다. 이어서, 금속 용해물만을 출탕한다. 랜스(4)를 빼내고 새로운 과정을 개시한다. 그러한 과정을 인접 처리 용기에서 시간상의 간격을 두고서 진행한다.

Claims (10)

1. 강 주조 설비에 용해물을 공급하는, 야금 용기를 구비한 용해 장치에서 스테인리스 강을 제조하는 방법으로서, 용기에서 전기 아크로 공정과 취련 공정 작업을 하고, 전기 아크 용해 공정을 행하는 제1 처리 단계에서 주로 고체 선철 또는 액체 선철;과 특히 스크랩 및 부분적으로 탄소와 규소를 함유한 합금화 캐리어로 된 원료;로 이뤄진 장입물을 용해시키고, 이어서 용해물을 취련하는 스테인리스 강 제조 방법에 있어서,

   a) 제1 처리 단계에서 공급된 장입물을 용해시킴과 더불어 크롬 함량이 높은 슬래그를 가열하는 단계;

   b) 용해물이 최소 1,490 ℃의 온도치에 도달된 후에 크롬 함량이 높은 슬래그를 용해 공정 동안 규소 및 탄소에 의해 환원시켜서 슬래그를 없애는 단계,

   c) 동일한 용기 내에서, 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 바닥 노즐, 또는 배출구를 개별적으로 또는 이들의 조합을 통하여 산소 또는 산소 혼합물을 취입하는 취련 공정에 의해 용해물을 처리하여 탄소 함량이 < 0.9 %로 될 때까지 용해물을 탈탄하고, 출탕 온도가 1,620 내지 1,720 ℃로 될 때까지 용해물을 가열하는 단계;

   d) 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 또는 배출구를 개별적으로 또는 이들의 조합을 통하여 유입되는 불활성 가스를 용해물과 완전 혼합시키는 단계;

   e) 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 바닥 노즐, 또는 배출구를 개별적으로 또는 이들의 조합을 통하여, 합금화제, 슬래그 형성제, 환원제, 금속 산화물/금속 함유 분진, 또는 그 혼합물을 주입/취입하는 단계; 및

   f) 이어서, 용해물을 출탕하되, 취련 공정에서의 환원되지 않은, 크롬 함량이 높은 슬래그를 처리 용기 중에 남겨두었다가 a) 단계에 따른 전기 아크 용해 공정의 다음 사이클에서 환원시키는 단계;에 의해 취련 공정 후 환원되지 않은 슬래그를 전기 아크로 공정에서 가역적으로 처리하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강 제조 방법.
2. 강 주조 설비에 용해물을 공급하는, 2개 이상의 용기(2, 3)를 구비한 용해 장치(1)에서 스테인리스 강을 제조하는 방법으로서, 2개의 용기(2, 3)에서 번갈아 전기 아크로 공정(Ⅰ)과 취련 공정(Ⅱ) 작업을 하고, 전기 아크 용해 공정(Ⅰ)을 행하는 제1 처리 단계에서 주로 고체 선철 또는 액체 선철;과 특히 스크랩 및 부분적으로 탄소와 규소를 함유한 합금화 캐리어로 된 원료;로 이뤄진 장입물을 용해시키고 용해물을 취련하되, 제1 처리 용기(2)에서 장입물을 탈탄되도록 취련하는 것에 병행하여 그와 동시에 제2 처리 용기(3)에서 제2 장입물의 용해 공정을 행하는 스테인리스 강 제조 방법에 있어서,

   a) 제1 처리 단계에서 공급된 장입물을 용해시킴과 더불어 크롬 함량이 높은 슬래그(19)를 가열하는 단계;

   b) 용해물이 최소 1,490 ℃의 온도치에 도달된 후에 크롬 함량이 높은 슬래그를 용해 공정 동안 규소 및 탄소에 의해 환원시켜서 슬래그를 없애는 단계;

   c) 동일한 용기 내에서, 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 바닥 노즐, 또는 배출구를 개별적으로 또는 이들의 조합을 통하여 산소 또는 산소 혼합물을 취입하는 취련 공정에 의해 용해물을 처리하여 탄소 함량이 < 0.9 %로 될 때까지 용해물을 탈탄하고, 출탕 온도가 1,620 내지 1,720 ℃로 될 때까지 용해물을 가열하는 단계;

   d) 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 또는 배출구를 개별적으로 또는 이들의 조합을 통하여 유입되는 불활성 가스를 용해물과 완전 혼합시키는 단계;

   e) 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 바닥 노즐, 또는 배출구를 개별적으로 또는 이들의 조합을 통하여, 합금화제, 슬래그 형성제, 환원제, 금속 산화물/금속 함유 분진, 또는 그 혼합물을 주입/취입하는 단계; 및

   f) 이어서, 용해물(18)을 출탕하되, 취련 공정에서의 환원되지 않은, 크롬 함량이 높은 슬래그(19)를 처리 용기 중에 남겨두었다가 a) 단계에 따른 전기 아크 용해 공정의 다음 사이클에서 환원시키는 단계;에 의해 취련 공정 후 환원되지 않은 슬래그를 전기 아크로 공정에서 가역적으로 처리하고,

   g) 제1 처리 용기에서 장입물을 탈탄되도록 취련하는 것에 병행하여 그와 동시에 제2 처리 용기에서 슬래그의 환원 공정을 포함한 제2 장입물의 용해 공정을 행하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소 또는 산소 혼합물에 의한 취련을 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 바닥 노즐, 또는 배출구를 개별적으로 또는 이들의 조합을 통하여 취입 또는 주입의 형태로 행하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 용해물의 완전 혼합 및 균질화를 위해, 산소 취입 공정과 동시에, 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 바닥 노즐, 또는 배출구를 개별적으로 또는 이들의 조합을 통하여 불활성 가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강 제조 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소 취입 시간이 20 내지 40 분일 경우에 용해물이 < 0.9 %의 최종 탄소 함량으로 탈탄되는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강 제조 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산소 취입 동안 냉각제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강 제조 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 탄소 함량이 < 0.9 %로 되고 온도가 1,680 ℃를 상회하게 될 때에 취련 공정을 종료하고, 금속 용해물(18)을 레이들로 비워내며, 슬래그(19)는 용기 내에 남겨두고, 추가의 처리 과정에서 이차 야금 처리에 의해 금속 용해물을 < 0.1 %의 원하는 최종 탄소 함량으로 되게 하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강 제조 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가의 탄소 및 규소 중 어느 하나 또는 양쪽 모두, 또는 다른 환원제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강 제조 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 크롬 함량이 높은 슬래그(19) 중에 함유된 산화크롬 및 다른 금속 산화물을 탄소 및 규소에 의해 금속 크롬 또는 다른 금속으로 직접 환원시키는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강 제조 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 장입물을 용해시키는 동안, 상단 랜스, 측부 랜스, 측부 탕욕 내 노즐, 측부 노즐, 바닥 노즐, 또는 배출구를 개별적으로 또는 이들의 조합을 통하여 규소 및 탄소 산화용 산소를 첨가하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강 제조 방법.

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