KR100455812B1 - 몰드 플럭스 제조용 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트조성물 및 이로부터 제조된 몰드 플럭스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몰드 플럭스의 제조에 사용되는 염기도(CaO/SiO₂비) 조정용 원료로서의 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물 및 이로부터 제조된 몰드 플럭스에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 몰드 플럭스 제조용 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물 및 이로부터 제조된 몰드 플럭스에 의하면 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트를 개발하고, 이를 이용하여 몰드 플럭스를 제조함으로써 몰드 플럭스의 균일한 용융 특성과 유동성 및 점도 결과가 개선 또는 향상됨으로써 연속 주조 공정에서의 원활한 작업성으로 인해 조업 안정과 표면 품질의 향상에 기여할 수 있다.

Description

몰드 플럭스 제조용 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물 및 이로부터 제조된 몰드 플럭스{SYNTHETIC CALCIUM ALUMINIUM SILICATE COMPOSITE FOR MOLD FLUX AND MOLD FLUX MANUFACTURED THEREFROM}

본 발명은 몰드 플럭스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 몰드 플럭스의 제조에 사용되는 염기도(CaO/SiO₂비) 조정용 원료로서의 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물 및 이로부터 제조된 몰드 플럭스에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명의 적용분야는 용융 기재 원료가 갖고 있는 단일한 염기도를 다양하게 조정하기 위해 높은 융점을 갖는 천연산 원료가 아닌, 전융 공정을 거침으로써 보다 낮은 융점, 보다 균일한 화학조성 및 보다 균일한 용융 특성을 갖는 염기도 조정용 용융 원료를 개발함으로써 염기도가 높은 용융 몰드 플럭스를 제조하기 위한 것으로서, 이 염기도 조정용 용융 원료는 CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-Na₂O의 성분계를 구성한다.

몰드 플럭스란 강의 연속 주조 공정에서 주형 내 첨가제로 사용하는 중요한 소모성 부자재로서, 이를 주형내 용강 위에 투입하면 용강의 열을 받아 미용융층, 소결층, 용융 슬래그층의 3개 층을 나타내는데, 이러한 몰드 플럭스의 주된 기능은 탄소 함량과 밀접하게 관계하여 용강의 응고를 방지하는 보온 기능, 대기와의 접촉을 차단함으로써 대기에 의한 용강의 재산화를 방지하는 기능, 용강 표면으로부터 부상되는 개재물을 흡수하는 기능, 응고 셸과 주형간의 윤활 기능 및, 응고 셸과 주형 간의 열전달 매체의 기능을 수행한다. 특히, 몰드 플럭스는 용강과 접촉하여 액상 슬래그(Slag)로 변화되면서 주형과 응고 셸 사이에 유입되어 윤활 작용을 함으로써 연속 주조 공정의 조업 안정과 주편 표면 품질을 향상시키는 기능을 한다. 몰드 플럭스는 SiO₂-CaO-MgO-Al₂O₃-Na₂O-Fe₂O₃-MnO₂-C 등으로 구성되어 있는 여러 화합물의 혼합 물질이다.

몰드 플럭스의 구성 원료가 천연산 원료가 아닌 용융 원료를 사용할 경우 화학적·물리적 특징이 천연산 원료를 사용했을 경우보다 더 좋은 결과를 확인하였는데, 이는 용융 몰드 플럭스 원료가 균일한 용융 특성을 갖고 있으며, 균일한 화학 조성을 갖추고 있다는 사실을 입증하는 것이다.

또한, 단일의 염기도를 갖는 용융 기재 원료의 염기도를 조정하기 위한 원료 역시 용융 원료를 사용하여야 상기의 좋은 특성들을 갖추게 된다. 따라서, 상기의 용융 기재 원료의 특성을 유지함과 아울러 기재 원료의 단일한 염기도를 조정하기 위한 원료는 일정 온도에서 균일하게 용융되는, 균일한 화학 조성을 갖는 화합물이 되어야 한다. 다시 말하면, 여러 성분계를 이루는 용융 물질이 되어야 한다.

종래에는, 다성분계의 용융 원료를 사용하지 않고, 단순히 천연산의 높은 융점을 갖는 기재 원료[규회석(Wollastonite), 1540℃], 염기도 조정용 원료(예를들면, Lime Stone 또는 시멘트 등) 및 낮은 융점을 갖는 융재(Flux Material)를 혼합하여 적정의 온도에서 용융되는 특징을 갖는 혼합형(Mixed) 몰드 플럭스를 주로 사용하였다.

그러나, 이런 혼합형 몰드 플럭스는 원료의 혼합에 의한 미세 영역에서의 불균일한 화학 조성을 나타내며, 더욱이 화학 조성의 편석으로 인한 불균일한 용융 특성을 갖는다는 것이다. 심지어, 낮은 융점을 갖는 융재 원료는 용융이 되었으나 높은 융점을 갖는 천연산 기재 원료의 경우는 용융되지 않고 용융 슬래그 풀(Pool)에 부유되는 경우도 있다.

또한, 슬러리(Slurry)를 제조할 경우 주로 시멘트 원료를 사용하였는데 이는슬러리 경화속도가 현저하게 빨라 제조시 슬러리 경화에 의해 생산성이 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 주형 내에 첨가제로 사용되는 몰드 플럭스를 제조하기 위하여 균일한 화학 성분 분포를 갖고 천연산 원료보다 낮은 융점을 갖는 용융 합성 원료인 몰드 플럭스 제조용 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 용융성을 향상시키고 균일한 용융 특징을 나타내어 연속 주조 조업 안정 및 주편 품질 향상에 기여할 수 있는, 상기 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 이용하여 제조된 몰드 플럭스를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 제조하기 위한 개략적인 시스템도,

도 2는 본 발명에 따른 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 이용하여 몰드 플럭스를 제조하는 방법을 나타내는 플로우챠트.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 원료투입버킷 2 : 원료 투입구

3 : 집기 사이클론 4 : 송풍구

5 : 용융로 6 : 냉각수

7 : 공기 구멍 8 : 출탕구

9 : 배출기 10 : 세정 집진기

11 : 굴뚝

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-Na₂O (5원 성분계, 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트)의 용융 원료(Premelted Materials)를 개발하여 기재 원료의 융점을 천연산 원료보다 낮추고 균일한 용융 특성을 갖도록 하였다.

본 발명에 따른 몰드 플럭스 제조용 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물은 SiO₂20∼28wt%, CaO 39∼47wt%, Al₂O₃17∼25wt%, MgO 3∼10wt% 및 Na₂O 1∼5wt%의 조성을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 몰드 플럭스는, 상기 용융된 몰드 플럭스 제조용 합성 칼슘알루미늄 실리케이트 조성물을 냉각한 후 이를 분쇄하여 용융 기재 원료의 염기도 조정용 용융 원료로서 몰드 플럭스를 제조한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 제조하기 위한 개략적인 시스템도이고, 도 2는 본 발명에 따른 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 이용하여 몰드 플럭스 제품을 나타내는 플로우챠트이다.

본 발명에 따른 합성 알루미늄 실리케이트 조성물 및 이를 이용한 몰드 플럭스의 제조방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 원료 투입 버킷(1)을 사용하여 CaCO₃(석회석), Al₂O₃(보오크사이트), NaAlSi₃O₈(소다장석), MgCO₃(탄산마그네슘)와 연료로서의 코크스(Cokes)를 7:3(원료:연료)의 비율로 원료 투입구(2)를 통하여 용융로(5)에 투입한다. 이 때, SiO₂는 20∼28wt%, CaO는 39∼47wt%, Al₂O₃는 17∼25wt%, MgO는 3∼10wt%, Na₂O는 1∼5wt%의 함량비로 혼합됨이 바람직하다.

상기 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물의 주성분은 SiO₂-CaO-Al₂O₃이며, 이 화합물은 융점이 낮은 영역이 되며, MgO 및 Na₂O를 첨가하여 더욱 낮은 융점에 도달하고자 하였다.

한편, SiO₂-CaO 화합물에서 CaO의 양을 늘리고 SiO₂의 양을 상대적으로 감소시키면 결과적으로 융점이 높아지게 되고, 반대로 SiO₂의 양을 늘리고 CaO의 양을상대적으로 감소시켜도 융점이 높아지게 되는 결과를 초래한다. 또한, SiO₂-CaO-Al₂O₃화합물에 MgO 또는 Na₂O를 첨가하면 그 양의 증가에 따라 융점은 낮아지고 점도가 떨어지게 된다.

계속해서, 코크스의 연소열에 의하여 액체의 CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO-Na₂O(합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물)이 되어 출탕구(8)로 흘러 나온다. 이렇게 연속적으로 출탕구(8)를 빠져 나오는 용융 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 냉각시킴으로써 분괴 형태의 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물 얻는다.

이어서, 냉각된 용융 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물은 분쇄 공정을 거쳐 200매쉬(Mesh) 또는 325매쉬(Mesh)에 95%이상 통과하는 미립자의 분말형태로 분쇄된다.

이러한, 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 원료로 하여 몰드 플럭스를 제조한다.

도면부호 3은 집기 사이클론을 나타내고, 4는 송풍구, 5는 용융로, 6은 냉각수, 7은 공기 구멍, 8은 출탕구, 9는 배출기, 10은 세정 집진기, 11은 굴뚝을 나타낸다.

<실시예>

(1) 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물 제조

먼저, CaCO₃(석회석), Al₂O₃(보오크사이트), NaAlSi₃O₈(소다장석), MgCO₃(탄산마그네슘)를 연료(코크스)와 함께 용융로(5)에 투입한 후 1600℃ 분위기 하에서 용융시킨 결과, SiO₂는 24wt%, CaO는 43wt%, Al₂O₃는 21wt%, MgO는 6wt%, Na₂O는 2wt%의 비율로 구성됨을 확인할 수 있었다.

계속해서, 용융로(5) 밖에서 용융물에 대하여 냉각시킨 후 분쇄공정을 통하여 분말화하여 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 제조하였다.

(2) 몰드 플럭스 제조

상기 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 원료로 사용하고 기타 원료와 함께 투입하여 몰드 플럭스를 제조하여 광양제철소 슬라브 및 박 슬라브(Thin Slab), 포항제철소의 슬라브 및 블름 연속 주조 공정에 적용하였으며, 그 결과 용융 특성의 개선과 더불어 연속 주조 조업 안정 및 주편 품질이 향상되었음을 알 수 있었다.

본 발명에 따른 몰드 플럭스 제조용 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물 및 이로부터 제조된 몰드 플럭스에 의하면 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트를 개발하고, 이를 이용하여 몰드 플럭스를 제조함으로써 몰드 플럭스의 균일한 용융 특성과 유동성 및 점도 결과가 개선 또는 향상됨으로써 연속 주조 공정에서의 원활한 작업성으로 인해 조업 안정과 표면 품질의 향상에 기여할 수 있다.

또한, 슬러리(Slurry)를 제조할 경우 기존에는 주로 시멘트 원료를 사용하였는데 이는 슬러리 경화속도가 본 발명에 의한 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트보다 현저하게 빨랐다. 즉, 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트를 사용하였을 때 슬러리 유동성이 기존의 방법보다 양호하여 제조시 슬러리 경화에 의한 생산성 저하를 방지할 수 있다.

그리고, 원료 내부에 함유된 황(Sulfur)성분을 적게함으로써 몰드 플럭스의 황 함량을 낮추게 되어 주편 용강과 반응하여 강중으로 황의 침투(Pick Up)량을 통제함으로써 황화합물에 의한 주편의 표면 결함을 줄일 수 있다.

Claims (3)

1. 다음의 조성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰드 플럭스 제조용 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물.

   가. 20∼28wt%의 SiO₂

   나. 39∼47wt%의 CaO

   다. 17∼25wt%의 Al₂O₃

   라. 3∼10wt%의 MgO

   마. 1∼5wt%의 Na₂O
2. 제 1항에 있어서, 상기 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물은 200 또는 325매쉬(Mesh)에 95%이상 통과하는 입도의 미립자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 몰드 플럭스 제조용 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 합성 칼슘 알루미늄 실리케이트 조성물을 원료로 하여 제조된 몰드 플럭스.