KR100362669B1

KR100362669B1 - 저용손형침적노즐

Info

Publication number: KR100362669B1
Application number: KR10-1998-0056673A
Authority: KR
Inventors: 백찬준; 남수희; 강석은
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2003-01-24
Also published as: KR20000040920A

Abstract

본 발명은 저용손형 침적노즐에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 용손부의 재질을 탄소와 SiO₂함량이 낮은 재질로 함으로서, 고 산소강과 같이 산소를 다량함유하는 용강을 주조할 때 용손이 저감되는 저용손형 침적노즐을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 슬라브 연주기의 침적노즐에 있어서, 상기 노즐의 용손부위를 중량%로 Al₂0₃:75∼85%, SiO₂:10∼16%, C:3%이하, 나머지 MgO, ZrO 중에 선택된 1종 이상을 6%이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 재질로 구성하고, 이 같은 재질은 용강의 접촉면으로 부터 두께방향으로 20-50%에 해당하는 범위까지 적용하는 것을 특징으로 하는 저용손형 침적노즐에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

저용손형 침적노즐{SUBMERGED NOZZLE HAVING HIGH CORROSION RESISTANCE AGAINST MELTS}

본 발명은 고산소강의 주조 등에 사용되는 침적노즐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬라브 연주기에서의 C≤0.0025%, 0.030≤Total [0]≤0.060% 정도를 함유한 고산소강 주조시 발생하는 용손을 저감하기 위한 침적노즐에 관한 것이다.

침적노즐은 도 1에서 보이는 것처럼 연속주조공정에서 턴디쉬(Tundish)에서 몰드(Mold)로 용강을 내려보내는 내화물이고 용강의 청정성을 위해 용강과 대기와의 접촉을 방지하는 역할을 한다.

용강의 주조후 침적 노즐을 관찰하면 용손이 발생한 것을 볼 수 있는데 이는 용강중의 산화물이 침적노즐의 구성성분인 SiO₂와 반응하여 저융점 화합물을 형성시키고 탄소가 산화되어 침적노즐의 조직이 붕괴되면서 용손이 더욱 촉진된다. 특히, 강중 산소함량이 높은 고산소강 주조시에는 그 용손 속도가 일반강 주조시보다 훨씬 크다.

즉, 기존의 침적노즐은 일반적으로 SiO₂20%이상, C 20%이상, Al₂O₃50% 이상을 함유하고 있었는데, 이러한 성분은 산소와 친화력이 큰 성분인 SiO₂가 다량함유되어 있어 용강중 산소함량이 높은 고산소강 주조시 용손속도가 매우 크다.

종래의 슬라브 연주기에서의 고산소강 주조시에는 침적노즐 용손에 의해 주조중 침적노즐에 펑처(PUNCTURE, 구멍)가 발생하여 용강이 대기와 접촉하여 품질열화 문제뿐만 아니라 작업안정성 측면에서 우려할 만한 경우가 있었다.

고산소강은 일반강과는 달리 강중에 산화물(주로 Fe, Mn 산화물)을 많이 생성시키는데 이는 고산소강 냉연 코일(Coil)에 법랑처리후 수소에 의해 법랑층이 떨어져 나가는 것을 방지하기 위해 강중산화물이 수소의 트랩사이트(Trap site)로 작용 할 수 있도록 개발된 강종이다. 이에 따라 강중 산소함량이 높은 특징이 있으며, 고산소강 주조시 상기한 내화물 용손문제가 심화된다.

한편, 용강중 산소는 내화물중의 탄소와 반응하여 주편표면에 기포성 결함(PinHole)을 유발하여 압연시 선상결함이 발생하므로 침적노즐의 내화물 중의 탄소함량을 줄이는 것이 중요한 사항으로 요구된다.

이에 본 발명자들은 상기 요구에 부응하기 위해 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 용손부의 재질을 탄소와 SiO₂함량이 낮은 재질로 함으로서, 고 산소강과 같이 산소를 다량함유하는 용강을 주조할 때 용손이 저감되는 저용손형 침적노즐을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 연속주조에 있어 침적노즐의 설치위치 및 역할을 보이는 모식도

도 2는 침적노즐의 단면도

도 3은 고산소강 주조후 침적노즐의 단면사진

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 슬라브 연주기의 침적노즐에 있어서, 상기 노즐의 용손부위를 중량%로 Al₂0₃:75∼85%, SiO₂:10∼16%, C:3%이하, 나머지 MgO, ZrO 중에 선택된 1종 이상을 6%이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 재질로 구성하고, 이 같은 재질은 용강의 접촉면으로 부터 두께방향으로 20-50%에 해당하는 범위까지 적용하는 것을 특징으로 하는 저용손형 침적노즐에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서는 중량%로 Al₂0₃:75∼85%, SiO₂:10∼16%, C:3%이하, 나머지 MgO, ZrO 중에 선택된 1종 이상을 6%이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 재질을 사용하여 노즐을 구성한다.

상기 Al₂0₃는 75∼85%범위로 함유되는데, 그 함량이 75%미만이면 융점이 낮아져 용손이 심화될 염려가 있고, 85%를 초과하면 내충격성이 떨어지는 문제점이 있기 때문이다.

상기 SiO₂는 10∼16%범위로 함유되는데, 그 함량이 10%미만이면 침적노즐 제조공정상 주조중 깨짐현상이 일어날 가능성이 있어 주조중 품질열화 및 안전상의 문제가 발생할 수 있으며, 16%를 초과하면 사용되는 내화물의 용손문제가 심화되기 때문이다.

상기 C는 3%이하 함유되는데, 그 함량이 3%를 초과하면 CO개스 발생으로 인하여 주편의 표면품질이 열화되는 문제가 있다. 즉, 탄소는 고 산소강 주조시 침적노즐이 용손되어 탄소가 용강중에 침투하면 주편표면에 기포성 결함을 유발하며 또한 탄소의 산화로 인해 침적노즐의 조직이 급속히 붕괴하므로, 탄소는 가능한 첨가하지 않는 것이 바람직하고, 침적노즐 제조공정에 들어가는 수지에서 탄소가 소량 함유되는 정도로 한정하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에서는 상기 Al₂0₃, SiO₂및 C 이외에 통상적으로 사용되는 첨가물을 사용할 수도 있는데, 이들 첨가제는 MgO, ZrO 등을 들 수 있으며, 6%이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기한 바와 같은 재질을 이용하여, 노즐에 있어 용강의 접촉면으로 부터 두께방향으로 20-50%에 해당하는 범위까지 구성한다.

상기 재질의 적용은 침적노즐의 단면을 보인 도 2에서 빗금친 부분에 해당한다. 즉, 침적노즐의 전체를 상기의 재질로 제조할 시 내충격성에 취약한 문제가 있어 상기 재질의 적용은 도 2에서 보는 바와같이 용강과 직접적인 접촉이 많은 내공부에 한정하는 것이 바람직하다.

상기 재질의 적용은 용강의 접촉면으로 부터 두께방향으로 20-50%에 해당하는 범위까지 하는 것이 바람직한데, 침적노즐 두께의 20%미만을 적용하는 경우는 용손정도가 심하고, 50%를 초과하는 경우는 1500℃이상에서 열팽창율의 차이를 보여 노즐이 깨지는 현상을 보이기 때문이다. 즉, 본 발명의 재질을 침적노즐 두께의 20-50%로 하는 것이 고산소강 주조시 용손을 저감하면서 조업안정성을 확보할 수 있는 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예

중량%로 C:0.0025%이하, 총(Total)O:0.030∼0.060%의 고산소강을 슬라브 연속주조기에서 연속주조시 동일한 주조조건에서 하기표 1과 같은 성분조성의 침적노즐을 적용하여 1챠지의 조업을 행하였다. 또한, 이러한 재질의 적용은 노즐두께의 35%이었다.

하기 표1에 있어 나머지 성분은 MgO, ZrO 및 기타 통상적인 첨가제를 사용하였다.

구분	C(중량%)	Al₂0₃(중량%)	SiO₂(중량%)
종래예 A	29	40	20
종래예 B	21	42	32
발명예 C	3	80	15.5

1챠지 조업(55분정도)후, 각 노즐의 상태를 조사한 결과, 본 발명의 조건을 만족하는 발명예 C의 경우는 저탄소, 저 SiO₂함량의 재질부분이기 때문에, 용손정도가 심하지 않았다.

이에 반하여, 종래예 A 및 B의 경우는 재질로 적용한 부분은 용손정도가 심하였다. 이러한, 종래예의 경우는 내화물 적용부의 전자현미경 관찰결과 용강과의 접촉표면은 탄소가 탈탄되어 조직이 붕괴되었고 SiO₂함량이 급속히 감소하였음을 확인할 수 있었다.

도 3은 발명예를 적용한 노즐의 단면사진으로, 도 3에서 보이는 바와같이, 용손정도가 심하지 않았다.

상기 결과치를 정량적으로 나타내기 위해 용손된 두께를 주조시간으로 나누어 용손속도를 구하고 그 결과치를 하기 표2에 나타내었다.

구분	종래예 A	종래예 B	발명예
용손속도(mm/min)	0.47	0.25	0.017

상기 표2에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 조건을 만족하는 발명예와 같이 낮은 SiO₂및 C를 적용하는 경우 고산소강 주조시 침적노즐의 용손속도가 크게 감소함을 확인하였다.

상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 용손부의 재질을 낮은 함량의 탄소 및 SiO₂의 재질을 적용하여 침적노즐을 구성함으로서, 고 산소강과 같이 산소를 다량함유하는 용강을 주조할 때 용손이 저감되는 효과가 제공된다.

Claims

슬라브 연주기의 침적노즐에 있어서,

상기 노즐의 용손부위를 중량%로 Al₂0₃:75∼85%, SiO₂:10∼16%, C:3%이하, 나머지 MgO, ZrO 중에 선택된 1종 이상을 6%이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 재질로 구성하고, 이 같은 재질은 용강의 접촉면으로 부터 두께방향으로 20-50%에 해당하는 범위까지 적용하는 것을 특징으로 하는 저용손형 침적노즐.