KR100340810B1 - 용강중 산소농도를 안정화시키기 위한 래들용강의 복합탈산방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빌레트 연속 주조전에 래들내 용강의 노외 정련을 위한 버블링 (Bubbling)작업시 용강내 산소의 농도를 연속주조 작업 조건에 가장 적합하게 하여 연속주조성을 향상시키고 품질을 향상시키기 위해 용강의 산소 농도를 안정화시키는 래들 용강의 복합탈산 방법에 관한 것으로, 연속주조전 래들내 용강중 용존산소를 측정하여 용존산소량이 120 ppm 이상일 경우 용강중 용존산소를 안정화시키기 위해 규소철(Fe-Si)을 투입하며, 이후 추가 탈산을 위하여 알루미늄을 투입하여 복합탈산하는 구성이다.

본 발명에 의하면, 용강중의 산소농도를 안정화시켜 브렉아웃(Breakout)과 핀홀(Pinhole) 발생을 방지할 수 있으며, 알루미늄 과다 투입에 따른 Al₂O₃의 증가로 인한 턴디쉬 노즐 막힘 방지 및 블로우홀 발생을 방지할 수 있어서 연속주조성을 향상시키고 양질의 제품을 생산할 수 있다.

Description

용강중 산소 농도를 안정화시키기 위한 래들 용강의 복합탈산방법{DUAL DEOXIDATION METHOD OF MOLTEN STEEL IN LADLE FOR REDUCING OXYGEN CONCENTRATION}

본 발명은 빌레트 연속 주조전에 래들내 용강의 노외 정련을 위한 버블링 (Bubbling)작업시 용강내 산소의 농도를 연속주조 작업 조건에 가장 적합하게 하여 연속주조성을 향상시키고 품질을 향상시키기 위해 용강의 산소 농도를 안정화시키는 래들 용강의 복합탈산 방법에 관한 것이다.

일반적으로 도 1 도시와 같은 120×120㎜ 정도의 소형 몰드(13)를 사용하는 빌레트(Billet) 연속 주조 공정에서는 소구경(15∼15.5ψ)의 턴디쉬(Tundish) 노즐 (12)을 사용하므로 턴디쉬(11) 노즐이 폐쇄되어 용강내 용존 산소 농도를 최소화한 킬드(Killed)강의 상태로 주조하는 것은 곤란하고 용강내 용존 산소의 농도를 어느 정도 상향시킨 림드(Rimmed)강 상태로 주조하여야 한다.

그러나 용강내 용존 산소 농도가 일정량 이상이 되면 주조작업중 몰드(13) 내에서 응고가 불균일하게 되어 셸(Shell:주편 표면의 응고 부분)이 불안정하게 형성되어 브렉아웃(Breakout:취약한 응고 표면이 찢어지면서 몰드내의 용강이 설비측으로 유출하여 용강과 설비가 융착되는 사고)이 발생하거나 몰드내 기포가 형성되어 빌레트 주편내에 핀홀(Pinhole)이 발생하여 제품 불량을 초래한다.

이와같이 용강이 과산화 상태에 있을 경우에는 Fe 보다 산소와의 친화력이 강한 물질인 탈산재를 래들(10) 내에 투입하여 용존산소와 화학 반응을 발생시켜 산화물을 석출제거시키는 탈산을 하여야 한다.

종래에는 탈산재로 널리 알려진 알루미늄을 래들(10) 내에 단독 투입함으로써 용존산소와 화학 반응을 일으켜 Al₂O₃형태의 슬래그(Slag)를 형성하여 용강중의 용존산소를 제거하였다.

일반적으로 빌레트 연속 주조 공정에서 래들 내에서 발생하는 슬래그는 20%의 Al₂O₃와 40%의 SiO₂, 40%의 MnO로 조성되어 있으나 탈산재인 알루미늄을 다량 래들 내에 투입시 Al₂O₃가 증가하여 슬래그의 적정 조성 범위를 벗어나게 되고 슬래그중의 불안정한 용존산소가 용강과 접촉시 강중에 용해되어 용강이 재산화됨으로써 용강내 용존산소량이 다시 증가하는 문제가 있다.

또한, Al₂O₃의 증가에 의해 슬래그가 고융점화되어 연속주조 작업중 턴디쉬 노즐(12) 벽에 부착 성장하게 되고 부착물은 보통 도너스링 처럼 형성되어 턴디쉬 노즐의 막힘을 유발하여 주조를 중단하게 하는 원인이 되며, 주편 내부로 흘러들어가 블로우홀(Blowhole) 등을 형성하여 제품 불량의 원인이 되기도 한다.

본 발명은 상기 설명한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 용강중 용존산소량이 기준치 이상일 경우 탈산 효과를 증가시킬 뿐만 아니라 슬래그 조성을 적정하게 유지하여 용강의 재산화를 방지하고 이로써 과산화로 인한 브렉아웃 및 핀홀 발생을 방지하고, Al₂O₃증가로 인해 턴디쉬 노즐이 막히는 것 및 블로우홀의 발생을 방지하여 주조작업성을 향상시키고 양질의 제품을 생산할 수 있도록 한 래들내 용강의 복합탈산 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 은 빌레트 연속 주조 작업을 개략적으로 도시한 도면,

도 2 는 본 발명과 종래 방법에 의한 탈산후 브렉아웃 발생을 비교하여 나타낸 도면,

도 3 은 본 발명과 종래 방법에 의한 탈산후 스크랩 발생량을 비교하여 나타낸 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 래들 11: 턴디쉬 12: 턴디쉬 노즐 13: 몰드

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 래들내 용강의 복합 탈산 방법은, 연속주조전 래들내 용강중 용존산소를 측정하여 용존산소량이 120 ppm 이상일 경우 용강중 용존산소를 안정화시키기 위해 규소철(Fe-Si)을 투입하여 버블링을 실시한후에 추가 탈산을 위하여 알루미늄을 투입하는 구성이다.

또한 본 발명에서는 강중 Si% 및 버블링 작업시의 산소농도에 따라 규소철은용강 100톤당 3∼30㎏ 투입하며, 알루미늄은 용강 100톤당 3∼12㎏ 투입한다.

이하에서는 양호한 실시예와 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에서는 버블링 작업시 래들내 용강의 용존산소의 농도를 측정하여 산소 농도가 기준치인 80∼120ppm 이상일 경우 규소철(Fe-Si)과 함께 알루미늄(Al)을 복합 첨가한다.

투입시, 산소와의 친화력이 낮은 규소철을 먼저 투입하고 버블링을 실시한 후에 알루미늄을 투입한다.

알루미늄을 먼저 투입하고 후에 규소철을 투입시는 산소와의 친화력이 강한 알루미늄에 의해 강한 탈산이 이루어져 Al₂O₃가 다량 형성되어 후에 규소철을 투입하여도 추가 탈산이 약하게 이루어져 탈산 효율이 저하하므로 규소철을 먼저 투입하고 알루미늄을 후에 투입하여 탈산 효율을 증가시키는 것이다.

또한, 슬래그 조성의 변화를 방지하고 슬래그중 용존산소를 안정화시키며 Al₂O₃의 증가로 인한 슬래그의 고융점화를 방지하기 위한 이유도 있다.

복합탈산을 위한 래들내 용강에의 규소철 및 알루미늄의 투입은 다음 표 1 에 나타낸 바와 같은 기준에 의하는데, 이 기준은 림드강의 Si 함유량 규제 범위인 0.04% 이내에서 Si 함유량과 버블링 작업시 측정된 산소농도에 따라 탈산재 투입 기준을 설정하며, 산소농도 측정치가 191 ppm 이상일 경우에는 품질과 작업성면에서 연속 주조 작업이 불가능하여 버블링 작업을 실시하지 않으므로 측정치가 190ppm 이내인 경우에만 투입 기준을 설정한다.

이를 정리하면, 표 2 에 나타낸 바와 같이, 강중 Si 량에 따라, 0.02% Si를 함유한 림드강의 경우는 측정된 산소 농도에 따라 3∼30㎏의 규소철을 투입하고 3∼5㎏의 알루미늄을 투입하며, 0.03% Si를 함유한 림드강의 경우는 3∼25㎏의 규소철 및 3∼6㎏의 알루미늄을 투입하며, 0.04% Si를 함유한 림드강의 경우는 3∼21㎏의 규소철과 4∼12㎏의 알루미늄을 복합첨가한다.

이때, 첨가되는 상기 규소철과 알루미늄의 양은 용강을 수용하는 용기인 래들의 크기가 100톤 정도이므로 용강 100톤을 기준으로하여 나타낸 것임은 자명한 사실이다.

투입기준을 상기와 같은 수치 범위로 설정하는 것은 규소철(Fe-Si)의 하한 이하에서는 탈산 효과가 없으며, 상한 이상에서는 Si 규제치를 벗어나기 때문이며, 알루미늄의 경우는 슬래그 조성을 최적으로 유지하기 위함이다.

상기 설명한 바와같이, 래들내 용강에 규소철(Fe-Si)을 투입하면 용강중의 용존산소와 화학반응( [Si] + 2[O] → (SiO₂) )을 일으켜 용강중의 용존산소를 제거하여 탈산이 이루어지는 동시에, 슬래그중의 산소와 결합함으로써 슬래그와 용강 접촉시 용강중으로 산소가 재침투하는 것을 방지하여 용강의 재산화를 방지하며, 규소철 투입 후에 투입하는 알루미늄으로 인해 발생하는 Al₂O₃에 의한 슬래그 조성의 변화를 방지하고 Al₂O₃의 증가로 인한 슬래그의 고융점화를 방지하게 된다.

동시에 산소와의 친화력이 강한 알루미늄을 소량 투입하게 되면 용강중의 산소와의 화학 반응으로 탈산작용을 일으키므로 결국 규소철과 알루미늄을 복합하여 용강중에 투입함으로써 탈산 작용과 함께 적정 슬래그 조성을 확보하고 Al₂O₃의 증가로 인한 부작용도 방지할 수 있게 된다.

종래의 알루미늄만을 단독 첨가하여 탈산을 실시한 경우 및 본 발명에 따라 규소철과 알루미늄을 복합 첨가하여 탈산을 실시한 결과 발생하는 브렉아웃의 빈도를 조사한 결과, 도 2 도시와 같이, 본 발명의 경우 그 발생 빈도수가 대폭 저하되었다.

또한, 도 3 도시와 같이 종래의 알루미늄 단독 첨가시와 본발명의 규소철과 알루미늄 복합 첨가에 의한 탈산시의 스크랩(Scrap) 발생량을 조사하여 품질 향상 정도를 평가한 결과, 본 발명에 의한 경우 스크랩 발생량이 대폭 저감되어 품질이 크게 향상됨을 알 수 있다.

따라서, 상기 설명한 바와같은 본 발명에 의하면, 용강중의 산소농도를 안정화시켜 브렉아웃과 핀홀 발생을 방지할 수 있으며, 알루미늄 과다 투입에 따른 Al₂O₃의 증가로 인한 턴디쉬 노즐 막힘 방지 및 블로우홀 발생을 방지할 수 있어서 연속주조성을 향상시키고 양질의 제품을 생산할 수 있다.

Claims (2)

1. 연속주조전 래들내 용강중 용존산소를 측정하여 용존산소량이 120 ppm 이상일 경우 용강중 용존산소를 안정화시키기 위해 규소철(Fe-Si)을 투입하며, 이후 추가 탈산을 위하여 알루미늄을 투입하는 것을 특징으로 하는 용강중 산소농도를 안정화시키기 위한 래들 용강의 복합 탈산 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 강중 Si% 및 버블링 작업시의 산소농도에 따라 용강 100톤에 대해 규소철은 3∼30㎏ 투입하며, 알루미늄은 3∼12㎏ 투입하는 것을 특징으로 하는 래들 용강의 복합 탈산 방법.