KR100349151B1 - 중탄소강연속주조용지르코니아함유몰드플럭스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중탄소강 연속주조시 사용되는 몰드플럭스에 관한 것이며, 그 목적은 주편내 면세로 크랙을 저감할 수 있는 지르코니아 함유 몰드 플럭스를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 탄소가 0.08~0.17중량% 함유된 용강의 연속주조에 이용되는 몰드 플럭스에 있어서, 중량%로, CaO:25~40%, SiO₂:25~40%, Al₂O₃:3-8%, Na₂O:3~13%, 유리탄소:3~10%, ZrO₂:3~10%및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 중탄소강 연속주조용 지르코니아 함유 몰드 플럭스에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

중탄소강 연속주조용 지르코니아 함유 몰드 플럭스{Mold flux containing Zr02 for continous casting medium carbon steel}

본 발명은 중탄소강의 연속주조시 사용되는 몰드플럭스(mold flux)에 관한것으로서, 보다 상세하게는 C함량이 0.08~0.17% 함유된 중탄소강을 연속주조할 때 주편내 면세로 크랙이 저감되는 몰드 플럭스에 관한 것이다.

중탄소강의 연속주조공정은 통상의 연주공정과 마찬가지로 도 1에 도시된 바와같이, 턴디쉬(1)내 수강되어 있는 용강(2)이 침지노즐(3)을 통해 몰드(4)로 유입되면 수냉되어 있는 몰드(4)내에서 용강(2)의 응고가 개시되어 중간제품인 주편이 얻어지면서 이루어진다. 이와같은 연주주조중 몰드(4)내의 용강(2)위에는 몰드플럭스(5)가 투입된다.

몰드플러스는 용강위에 투입되는 분말 또는 과립형상의 인공합성 슬래그이다. 이 몰드 플럭스는 수냉된 몰드와 접촉되어 그 표면만이 응고된 얇은 주편이 파단되는 것을 방지하기 위한 윤활작용을 한다. 이와 더불어 몰드 플럭스는 용강으로 부터 분리 부상되는 비금속 개재물의 흡수용해, 용강을 도포하여 대기와의 재산화방지 및 대기로의 열방출을 억제시켜 용강을 보온유지시키는 역할 뿐만 아니라, 주편에서 몰드로의 열전달 매체 역할을 한다.

몰드플럭스는 용강위에 투입되면 미용융층, 반응융층, 용융슬라그층을 형성하면서 이 용융슬라그가 상하로 진동하는 몰드(4)와 응고쉘(Shell)(2a)간의 틈 사이로 유입되어 얇은 막(슬라 그 필름)이 형성된다. 이 슬라그 필름은 연속주조기 아래 방향으로 인발되는 주편과 함께 따라내려 가면서 주편을 냉각시키기 위해 뿌려지는 물에 의해 몰드 플럭스(5)가 씻겨지면서 소모된다.

좀더 상세하게 몰드플러스 용융과정을 살펴보면 다음과 같다. 몰드에 투입된 몰드 플럭스는 용강의 열에 의한 온도의 상승에 따라 탈탄이 시작되고, 구성입자들이 점차 가열된다. 탈탄은 계속 진행되며, 충분히 가열된 입자들은 반응 및 용융하여 미연소 탄소와 함께 슬래그화 되기 시작된다.

슬래그중의 잔류탄소는 슬래그와 탄소간의 젖음성과 비중차에 의해 부상배출되며 슬래그는 자신의 표면장력으로 액체 슬러그가 방울(drop)이 된다. 액체 슬래그 방울 상호간에서 배출된 탄소와 미연소 탄소로 인해 액체 슬래그 방울간의 융착이 방해를 받게 된다. 상호간의 융착을 방해받던 액체 슬라그 방울 들은 계속적인 탈탄에 의해 서로 융착 및 조대화되고 액체 슬래그 방울 자신의 무게에 의해 몰드와 응고쉘간의 틈사이의 아래로 떨어져 슬래그에 합류되어 슬래그 공급이 이루어진다. 한편, 중탄소강은 연속주조시 용강의 응고수축이 심하여 불균일하게 응고되며, 결국, 주편에 면세로 크랙이 다른 강종보다 심하게 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 몰드에 균일하게 열전달할 수 있는 몰드 플럭스가 필요하다.

종래 중탄소강 주조시 사용되는 몰드 플럭스는 아래 표 1과 같으며, 몰드 플럭스의 최소 소모량이 0.4kg/T-S이상이고 염기도(CaO/SiO₂)가 1.0-1.3인 것이 일반적이다.

[표 1]

그러나, 이러한 종래의 몰드 플럭스는 낮은 결정질율로 인하여 몰드내 열전달이 불균일하여 주편에 면세로크랙이 발생하는 문제가 있다.

이에, 본 발명은 상술한 종래 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로써 주편내 면세로크랙이 저감되는 중탄소강용 몰드플럭스를 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 연속주조 과정을 설명하기 위한 설명도이다.

도 2는 몰드 플럭스 중의 ZrO₂의 함량과 결정질율과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3은 본 발명의 몰드 플럭스와 종래 몰드 플럭스에 따른 동판온도 거동을 나타내는 그래프이다.

도 4는 몰드 플럭스별 전열량을 비교하여 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 ... 턴디쉬 2 ... 용강

3 ... 침지노즐 4 ... 몰드

5 ... 몰드 플럭스

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 몰드 플럭스는, CaO:25~40%, SiO₂:25~40%, Al₂O₃:3-8%, Na₂O:3~13%, 유리탄소:3~10%, ZrO₂:3~10%및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

일반적으로 중탄소강의 경우 주편내에 면세로 크랙이 가장 많이 발생되며, 이는 위에서 언급한 바와 같이, 연속주조시 응고 수축이 심하여 열전달이 불균일하기 때문이다. 본 발명자들은 주편에서 몰드로의 열전달을 균일하게 하기 위해 몰드 플럭스에 의한 슬래그 필림상에 결정질율을 적절히 확보해줌으로써 열전달을 완만하게 하고, 이에따라 주편의 면세로크랙을 방지하고자 하였다.

본 발명자들의 연구와 실험에 의하면, 주조완료후 몰드 슬래그층의 조직에 있어 결정질율이 25~40% 정도로 유지될 때, 균일 열전달 및 윤활특성이 최적화되어 면세로 크랙이 방지되는 것을 확인하였다.

즉, 결정질율이 25%미만이면 완냉효과가 미흡하여 열전달이 불균일하게 일어나며, 40%를 넘으면 몰드 슬래그층에 유리질이 너무 적어 윤활능부족으로 인해 몰드와 용강의 계면에서 마찰에 의한 응고쉘이 파단되는 조업이상이 발생될 우려가있어 바람직하지 않다.

몰드 플럭스가 슬래그화시 결정질율이 유지되도록 하기 위해서는 도 2에 나타난 바와 같이 플럭스 성분 조성중 ZrO₂의 함량이 3~10%로 제한되어야 한다. 이와 더불어 기타성분들이 ZrO₂와 함께 적절히 함유되어 몰드플럭스의 제한 특성을 확보하여야 한다.

우선, 상기 CaO와 SiOS₂는 염기도 조성성분으로 CaO를 40% 초과하거나 SiO₂를 25%미만 첨가하는 경우 슬래그의 점도가 떨어져 용강내에 슬래그 유입이 과다해지고, CaO를 25%미만 첨가하거나 SiO₂를 40% 초과 첨가시는 슬래그의 점도가 높아지게 되어 몰드내에 슬래그 유입이 곤란해지므로 윤활이 떨어져서 구속성 브레이크 아웃 발생율이 증가하여 바람직하지 않다.

상기 Al₂O₃를 8%초과하여 함유하는 경우 용강내에 비금속 개재물 흡수능이 저하되고 3%미만 함유하는 흡수능력 과다로 슬래그 점도가 과다하게 증가하여 바람직하지 않다.

Na₂O는 3~13% 함유하는 것이 바람직한데, 그 이유는 이 범위를 벗어날 경우 융제효과가 저하되어 융점이 낮아지고 고화가 늦어지기 때문이다.

상기 유리탄소(Free C)는 3%미만 함유되는 경우 몰드내 용강면의 보온성이 떨어져 충분한 슬래그 윤활능이 저하되고, 10%초과하여 함유되는 경우 용융슬래그 양이 과대해져 품질에 악영향을 미친다.

상기 ZrO₂는 도 2에 나타난 바와 같이, 슬래그의 결정질층을 증가시켜 몰드내 주편의 응고 균일화를 도모하고, 면세로크랙을 저감하는데, 이를 위해서는 3~10%함유되는 것이 바람직한데, 그 이유는 10% 초과시는 몰드내 윤활능이 저하되어 구속성 브레이크 아웃 발생율이 증가되고, 3%로 미만시 응고균일화를 유지하기 어렵기 때문이다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

중량%로, C:0.12%, Si:0.28%, Mn:0.9%, P:0.015%, S:0.004%, sol.Al:0.028%를 함유하는 용강을 60톤 턴디쉬에 수강한 다음, 수강된 용강을 연속주조기를 통하여 연속주조하여 주편을 제조하였다. 이때, 연속주조시 하기표 2와 같은 몰드 플럭스를 각각 약 60kg정도 몰드내로 투입하였다.

[표 2]

이와 같이 제조된 각각의 주편에 대하여 면세로 크랙발생을 측정하고 그 결과를 하기표 3에 나타내었다.

[표 3]

상기 표 3에 나타난 바와같이, 실제 슬래브 연속주조기에서 중탄소강을 반복적으로 연속주조한 종래의 몰드 플럭스를 사용한 경우에 비하여 본 발명에 따른 몰드 플럭스를 사용한 경우 면세로 크랙 발생이 크게 감소함을 알수 있다.

이와 같은 결과는 도 3를 보면 그 이유를 확인할 수 있다.

즉, 도 3에 나타낸 바와같이 본 발명의 몰드 플럭스를 사용할 때(도 3b)는 종래의 몰드플럭스(도 3a)에 비해 균일하게 열전달이 일어나 몰드 동판이 온도변화가 안정적인 거동을 가지며, 이에 따라 면세로 크랙이 방지되는 것이다.

또한, 종래재 및 본 발명의 몰드플럭스에 대한 동판의 열전달 효과를 비교한 도 4을 보면, 본 발명의 몰드 플럭스가 열전달 지수인 전열량지수가 낮아 완만하게 열전달함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 몰드플럭스는 종래의 몰드 플럭스와는 달리 결정질율이 높아 몰드와 주편간의 열전달이 균일하게 제어되어 면세로크랙이 발생을 방지하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 탄소가 0.08~0.17중량% 함유된 용강의 슬라브 연속주조에 이용되는 몰드 플럭스에 있어서, 중량%로, CaO;25~40%, SiO₂:25~40%, Al₂O₃:3-8%, Na₂O:3~13%, 유리탄소:3~10%, ZrO₂:3~10% 및 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 결정질율이 25~40%인 중탄소강 연속주조용 지니코니아 함유 몰드 플럭스.

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