KR100489240B1 - 다기능 턴디쉬 플럭스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소의 연주공정 중 턴디쉬 열간재사용 공정에서 사용되는 턴디쉬 플럭스에 관한 것으로서, 턴디쉬 플럭스에 금속 알루미늄을 첨가하고 그 조성을 적절히 제어함으로써, 플럭스에 탈산기능이 추가되고 용강에 대한 정련기능이 있으며 주조완료후 배재가 용이하여 턴디쉬 재사용시 후속 연연주에서 용강의 청정성을 저해하지 않도록 하는 다기능 턴디쉬 플럭스를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 SiO₂: 5.0% 이하, CaO: 43~49%, Al₂O₃: 32~35%, Na₂O: 5~10%, 및 Met.Al: 7~9%로 조성되는 다기능 턴디쉬 플럭스를 그 기술적 요지로 한다.

Description

다기능 턴디쉬 플럭스{MULTIFUNCTIONAL TUNDISH FLUX}

본 발명은 제철소의 연주공정 중 턴디쉬 열간재사용 공정에서 사용되는 턴디쉬 플럭스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 턴디쉬 플럭스내에 금속 알루미늄을 첨가함으로써 용강의 청정성을 향상시킬 뿐 아니라 턴디쉬 열간재사용 공정에서 주조완료후 슬래그의 배재성도 확보할 수 있는 다기능 턴디쉬 플럭스에 관한 것이다.

턴디쉬 열간재사용 공정이라 함은 턴디쉬를 1회 연연주만 사용하고 보수하는 기존 연주공정과는 달리, 연속주조 및 배재공정을 거쳐 후속연연주를 위해 열간상태에서 대기한 후 계속해서 동일한 턴디쉬가 사용되는 연주공정을 말하는데, 그 공정의 모식도가 도1에 나타나 있다. 배재후 턴디쉬내에 잔류하는 슬래그 및 지금은 후속 연연주작업시 용강의 청정도를 악화시킬 수 있으므로, 턴디쉬 열간재사용시에는 턴디쉬 플럭스를 사용하여 용강에 대한 정련 및 저융점 고유동성의 슬래그를 형성하여 배재후 턴디쉬내의 잔류 슬래그의 량을 최소화하는 것이 중요하다.

일반적으로, 턴디쉬 플럭스에는 왕겨를 연소시켜 만든 탄화왕겨 또는 회화왕겨가 있는데, 이들의 주성분은 SiO₂로서 용융점이 1600℃ 이상이어서 잘 용해되지 않을 뿐 아니라 부분적으로 용해되더라도 점도가 높기 때문에, 주조후 턴디쉬내의 슬래그를 배재해야 하는 턴디쉬 열간재사용 공정에서는 사용하기에 적합하지 않다. 또한, 턴디쉬내의 용강을 대기로부터 차단하는 단순 보온역할만을 할 뿐 턴디쉬내 용강에 대한 정련기능은 전혀 가지고 있지 않다.

한편, 턴디쉬 열간재사용 공정에서 사용하기 위해 광물을 원료로 하여 제조한 CaO 및 SiO₂를 주성분으로 하는 저융점 용융형 플럭스가 있으나, 이 또한 턴디쉬내의 저급산화물을 탈산할 수 있는 기능이 없어 정련용 플럭스로는 적합하지 않다.

이에, 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 CaO,Al₂O₃,SiO₂ 등을 함유하는 턴디쉬 플럭스에 금속 알루미늄을 첨가하고 그 조성을 적절히 제어함으로써, 플럭스에 탈산기능이 추가되고 용강에 대한 정련기능이 있으며 주조완료후 배재가 용이하여 턴디쉬 재사용시 후속 연연주에서 용강의 청정성을 저해하지 않도록 하는 다기능 턴디쉬 플럭스를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 중량%로 SiO₂: 5.0% 이하, CaO: 43~49%, Al₂O₃: 32~35%, Na₂ O: 5~10%, 및 Met.Al: 7~9%로 조성된 다기능 턴디쉬 플럭스에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명자는 CaO,Al₂O₃,SiO₂, 및 슬래그의 점도를 낮추기 위한 소량의 Na ₂O를 턴디쉬 플럭스의 성분으로 하고 여기에 금속 알루미늄을 첨가하여, 슬래그중의 저급산화물(T.Fe, MnO)이 금속 알루미늄과의 탈산반응후 Al₂O₃가 되어 턴디쉬 슬래그중으로 흡수된 후, 그 조성이 도 3에 나타난 바와 같은 저융점영역에 적중되도록 하는 턴디쉬 플럭스를 고안하기에 이르렀다.

[턴디쉬 플럭스 구성성분의 수치 한정이유]

본 발명의 턴디쉬 플럭스의 구성성분 중 상기 SiO₂는 본 발명재에서는 아무런 작용을 하지 않지만, 그 함량이 증가하면 슬래그의 조성이 저융점영역을 벗어나 본 발명의 목적에 적합하지 않는 결과를 초래하기 때문에, 그 함량을 5% 이하로 설정하여 플럭스의 제조과정에서 원료로 사용되는 광물상에 포함되어 유입될 수 있는 양을 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 CaO은 플럭스의 염기도를 결정하는 성분으로서, 그 함량이 증가할수록 염기도가 증가하여 용강중의 개재물 포집능은 향상되나, 과도하게 많을 경우 조성이 도3에 있어서 CaO방향으로 이동하여 슬래그의 융점이 증가하고 점도가 감소하게 되어 턴디쉬 슬래그의 배재성을 악화시키므로, 그 함량은 43~49%로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 Al₂O₃은 그 함량이 증가될수록 턴디쉬 벽체의 용손 및 쉬라우드 노즐의 용손을 감소시켜 연속주조 작업성을 안정시키지만, 과도하게 첨가될 경우 슬래그의 점도가 증가되어 턴디쉬 슬래그의 배재성이 악화되기 때문에, CaO와 Al₂O₃의 적정비를 유지할 수 있도록 32~35%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Na₂O는 알칼리성 화합물로 슬래그의 점도를 감소시키는 역할을 하여, 그 첨가량이 증가할수록 턴디쉬 슬래그의 배재성은 향상되나, 과도하게 첨가될 경우 내화물 용손을 촉진키켜 연주작업성을 악화시키므로, 그 함량은 내화물 용손을 고려하여 10%이내로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 금속알루미늄은 그 함량이 증가할수록 탈산효과가 증가하여 용강 재산화효과는 증가하지만, 과도하게 첨가되는 경우에는 슬그중의 Al₂O₃함량을 증가시켜 슬래그점도 증가에 의한 배재성 악화를 야기하므로, 턴디쉬 슬래그중의 T.Fe,MnO중의 산소량을 고려하여 9%이내로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 탈산기능 및 반응효율의 증대를 위해서, 순도 95% 이상, 입도 2~5mm인 금속 알루미늄을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

(실시예)

하기 표1과 같이 조성되는 발명재, 비교재, 및 종래재 각각에 대한 적용효과를 파악하기 위해, 재사용 턴디쉬의 사용횟수 100챠지(charge)를 기준으로 턴디쉬내 용강량, 몰드에서의 용존산소량 및 턴디쉬 슬래그중의 T.Fe함량을 조사하고, 그 결과를 표1에 나타내었다.

하기 표1의 효과산출지표 중 턴디쉬 용강량은 재사용수 증가에 따라 턴디쉬내에 누적되는 슬래그의 량을 간접적으로 평가할 수 있는 항목이다.

용존 산소량은 용강의 청정도(몰드에서 용강채취후 전산소 분석)를 나타내는 지표로서, 몰드에서 채취한 용강시료를 분석한 결과이다.

또한, 슬래그중 T.Fe함량은 탈산효과를 나타내는 요소로, 턴디쉬 슬래그를 채취하여 저급산화물(T.Fe) 함량을 분석하여 조사한다.

구분	화학조성(wt.%)					효과산출지표
	SiO2	CaO	Al2O3	Na2O	Metal.Al	턴디쉬내 용강량(톤)	용존산소량(ppm)	슬래그중 T.Fe(%)
발명재1	2.1	44.3	33.0	8.2	8.3	73	13	7.0
발명재2	1.8	46.2	32.8	8.3	8.6	75	15	6.0
발명재3	1.7	48.1	34.1	9.1	7.1	74	12	5.8
발명재4	2.2	45.9	32.9	7.9	7.0	73	11	6.2
비교재1	2.1	55.2	28.3	5.0	9.4	69	16	6.3
비교재2	2.3	35.0	39.8	8.9	14.0	70	14	5.3
종래재1	45.3	38.0	10.0	6.7	0	71	17	20.3
종래재2	40.9	39.2	9.3	10.6	0	72	20	15.3

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 발명재(1)~(4)는 비교재(1),(2) 및 종래재(1),(2) 대비 턴디쉬내 용강량이 높게 나타났다. 턴디쉬내 용강량은 누적 슬래그의 양이 많을수록 턴디쉬내의 용적감소로 인해 감소하게 되는데, 이는 턴디쉬슬래그의 배재성이 열위하다는 것을 나타낸다. 따라서, 배재성 향상효과를 나타내는 도 4에 있어서, 발명재(1)의 경우는 종래재(1) 대비 배재성이 우수함을 알 수 있다. 즉, 발명재(1)은 슬래그의 조성이 도 3에서 저융점 영역에 존재하기 때문에, 기존의 플럭스 사용시와 비교하여 재사용 회수가 증가하여도 채워진 용강량의 변화가 적어 배재성이 우수한 것이다.

도 5에는 용강중 용존산소량을 나타낸 그래프로, 본 발명재의 용강 정련효과를 알 수 있다. 즉, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 발명재(2)는 플럭스에 금속 알루미늄이 첨가되어 있어 턴디쉬 슬래그중 저급산화물(T.Fe)이 탈산되어 용강의 재산화가 방지되었고, 턴디쉬 슬래그의 조성이 개재물(Al₂O₃)포집능이 우수한 영역에 존재함으로 인해 용강중의 용존산소량이 대비 낮게 나타난 것이다. 비교재(1),(2)의 경우는 발명재와 동일한 탈산효과로 인해 T.Fe함량은 낮았으나, 개재물 포집능이 발명재 대비 열위하여 용존산소량이 높게 나타났다.

한편, 도 6에는 슬래그중 저급산화물의 함량변화가 나타나 있는데, 금속 알루미늄이 첨가된 발명재(3)은 낮게 나타났지만, 금속 알루미늄이 첨가되지 않은 종래재(2)는 높게 나타나서, 용강재산화 방지가 가장 열위함을 알 수 있다.

따라서, 본 발명재와 같이, 턴디쉬 슬래그의 탈산효과를 위해 금속 알루미늄을 첨가하고 턴디쉬슬래그의 조성을 저융점영역으로 유도하면 개재물 포집능 및 슬래그 배재성을 확보한 플럭스를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

즉, 본 발명재는 도 2에 나타난 바와 같이 광물로 구성된 플럭스에 금속 알루미늄을 첨가함으로써, 턴디쉬 플럭스로 하여금 복합적인 기능을 가지도록 하는 것이 특징이다.

이와 같이 하면, 용강상면에서 플럭스에 혼합된 금속 알루미늄에 의한 저급산화물의 탈산 및 환원반응이 일어나서, 도3 (4)에 나타난 바와 같이, 금속 알루미늄이 탈산반응후 Al₂O₃가 되어 플럭스 중으로 흡수된 후 슬래그의 조성이 저융점 및 개재물 포집능이 우수한 영역으로 이동하게 된다. 반면, 종래의 플럭스(도 3(2))를 사용한 경우에는 슬래그의 조성이 대부분 저융점 영역밖에 존재하고 있음을 알 수 있다(도 3(5)).

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 용강이 턴디쉬에 머루르는 동안 대기로부터 용강을 보호하고 온도의 저하를 방지하며 저급산화물(T.Fe, MnO)에 의한 용강중 알루미늄의 산화를 방지할 수 있어서, 용강의 청정성을 향상시킬 뿐 아니라 턴디쉬 재사용 공정에서 주조완료후 슬래그의 배재성도 확보할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도1은 턴디쉬 열간재사용 공정을 나타내는 모식도

도2는 본 발명재의 작용을 나타내는 그림

도3은 본 발명재의 주요 화학조성과 작용을 나타내는 삼원계 상태도

도4는 본 발명재의 사용에 의한 배재능 향상효과를 나타내는 그래프

도5는 본 발명재의 사용에 의한 청정도 향상효과를 나타내는 그래프

도6은 본 발명재의 사용에 의한 탈산효과를 나타내는 그래프

Claims (2)

1. 중량%로 SiO₂: 5.0% 이하, CaO: 43~49%, Al₂O₃: 32~35%, Na₂O: 5~10%, 및 Met.Al: 7~9%로 조성된 다기능 턴디쉬 플럭스.
2. 제1항에 있어서, 상기 Met.Al은 순도가 95%이상이고 입도가 2~5mm인 것을 특징으로 하는 다기능 턴디쉬 플럭스.