연주 Clogging 저감을 위한 LF Ar bubbling 제어 기술 연구

초록

전기로 출강 공정에서 사용하는 탈산제 Al은 산소와 반응하여 Al2O3 산화 개재물을 생성한다. Al2O3 산화 개재물은 LF 공정에서 Ca-Si wire 처리를 통해 CaO·Al2O3 저융점 산화물로 하여 부상분리를 실시하고 있으나, 공정상 제거가 되지 않으면 연주 공정상 Middle Plate의 MgO와 반응하여 Spinel을 형성하여 Nozzle Clogging을 발생시킨다. 이러한 Nozzle clogging은 주조속도 저하와 Clogging 물질의 용강 침투로 인해 제품 불량을 발생시키기 때문에 LF 공정상 Al2O3 산화 개재물 제어 기술이 필요하다. Clogging 저감을 위해 Clogging이 발생한 Middle Plate에 부착된 성분을 XRF와 XRD 분석을 통해산화물의 성분 분석을 실시하였고, 열역학 프로그램 Factsage를 통해 Clogging 발생 요인을 분석하였다. 분석된 산화물 성분을 통해 LF 공정상 Ca-Si wire 처리시점과 지름 2~50 μm의 개재물 100ea의 조건에서 Ar bubbling 유량 2~15Nm3/h에 따른 개재물 부상분리를 열유동 해석프로그램 Fluent로 해석하여 개재물 분상분리에 유리한 조건을 도출하였다. 연주 Clogging 발생 요인은 Ca-Si wire 처리 후 생성되는 CaO·6Al2O3 고상 개재물과 CaO·SiO2·Al2O3 액상 개재물에 의해 발생이 되었고, Fluent 해석 결과 Ar bubbling 유량 8Nm3/h에서 7분 유지 시 2~50 μm의 개재물 100ea 중 50%가 분상 분리 되었다. 해석결과를 통해 LF 조업 중 기존 Ca-Si wire 투입량 조절과 함께 저융점 개재물을 부상분리 시키기 위한 Ar bubbling 유량과 유지시간 개선을 통해 Clogging 발생을 저감 하였다.