KR100490741B1 - method of manufacturing stainless steel having good cleanliness utilizing tundish flux and the tundish flux - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개재물 흡수능이 우수한 스테인레스강용 턴디쉬 플럭스를 용강에 투입하여 스테인레스강을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 제철소 스테인레스 강 생산 시 용강 중 Al2O3 및 TIO2 개재물이 다량 함유된 용강의 연속 주조 공정 중 턴디쉬에서 이들 해로운 비금속 개재물의 흡수능이 우수한 턴디쉬 플럭스를 용강위에 투입하여 용강중 개재물을 흡수 제거 함으로써 청정도가 우수한 스테인레스강 제품을 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing stainless steel by injecting a tungsten flux for stainless steel with excellent inclusion absorption capacity into molten steel, and in particular, continuous molten steel containing a large amount of Al 2 O 3 and TIO 2 inclusions in molten steel during production of stainless steel. The present invention relates to a method for producing stainless steel products having excellent cleanliness by injecting and removing tungsten flux having excellent absorption of these harmful non-metallic inclusions in molten steel on molten steel by absorbing and removing the inclusions in molten steel.
본 발명은 Ti 첨가 스테인레스강의 주조에 있어 기본 조성은 CaO-SiO2-MgO계로 하며 CaO/SiO2의 중량비가 1.0~1.3, CaO+SiO2의 중량비가 80~90 %, MgO의 중량비가 10~20%로 되는 턴디쉬 플럭스를 턴디쉬 용강위에 투입하여 Al2O3 및 TIO2 를 동시에 흡수 제거하여 제품 품질을 향상 시키는 것을 특징으로 하는 청정도가 우수한 스테인레스강 제조방법을 개시한다.In the present invention, in the casting of Ti-added stainless steel, the basic composition is CaO-SiO 2 -MgO-based, the weight ratio of CaO / SiO 2 is 1.0-1.3, the weight ratio of CaO + SiO 2 is 80-90%, the weight ratio of MgO is 10- Disclosed is a method of manufacturing stainless steel with excellent cleanliness, characterized by adding 20% tundish flux onto tundish molten steel to simultaneously absorb and remove Al 2 O 3 and TIO 2 to improve product quality.
Description
본 발명은 개재물 흡수능이 우수한 스테인레스강용 턴디쉬 플럭스를 용강에 투입하여 스테인레스강을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 제철소 스테인레스 강 생산 시 용강 중 Al2O3 및 TIO2 개재물이 다량 함유된 용강의 연속 주조 공정 중 턴디쉬에서 이들 해로운 비금속 개재물의 흡수능이 우수한 턴디쉬 플럭스를 용강위에 투입하여 용강중 개재물을 흡수 제거 함으로써 청정도가 우수한 스테인레스강 제품을 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing stainless steel by injecting a tungsten flux for stainless steel with excellent inclusion absorption capacity into molten steel, and in particular, continuous molten steel containing a large amount of Al 2 O 3 and TIO 2 inclusions in molten steel during production of stainless steel. The present invention relates to a method for producing stainless steel products having excellent cleanliness by injecting and removing tungsten flux having excellent absorption of these harmful non-metallic inclusions in molten steel on molten steel by absorbing and removing the inclusions in molten steel.
Ti 첨가 스테인레스강은 Ti을 통상 0.1~0.5중량%로 다량 첨가하여 강의 내식성을 확보하는 강종으로 대표적인 것이 321강종 이다. 이와 같이 Ti 첨가강에서는 통상 Ti 첨가전에 용강 중 산소를 저감하기 위하여 Al으로 탈산 한 후 Ti를 첨가한다. 따라서 강 중에는 다량의 Al2O3 및 TIO2 개재물이 존재하게 되어 심한 경우 주조 중 노즐 막힘 및 최종 제품 표면 품질에 치명적인 영향을 준다. 이와 같이 청정도가 열악한 강을 연속주조 시 청정도 향상을 위해 턴디쉬 플럭스가 널리 사용된다. 도 1은 이와 같은 연속주조 공정을 나타낸 것으로 용강은 1의 래들로 부터 2의 롱노즐을 통해 3의 턴디쉬로 이동된다. 이때 용강위로 턴디쉬 플럭스가 첨가되어 용강내 현탁되어 있는 비금속 개재물을 용해 및 흡수 제거한다. 이와 같이 정련된 용강은 4의 침지노즐을 통해 5의 몰드로 이동되어 주편이 생산된다.Ti-added stainless steel is a type of steel that secures corrosion resistance of steel by adding a large amount of Ti in general from 0.1 to 0.5% by weight. As described above, in Ti-added steel, deoxidation is performed in Al to reduce oxygen in molten steel before Ti is added, and then Ti is added. As a result, large amounts of Al 2 O 3 and TIO 2 inclusions are present in steel, severely affecting nozzle clogging and final product surface quality during casting. As such, tundish fluxes are widely used to improve cleanliness in continuous casting of poor clean steels. 1 shows such a continuous casting process in which molten steel is moved from a ladle of 1 to a tundish of 3 through 2 long nozzles. At this time, a tundish flux is added onto the molten steel to dissolve and absorb and remove the non-metallic inclusions suspended in the molten steel. The molten steel thus refined is moved to the mold of 5 through the immersion nozzle of 4 to produce a cast steel.
이와 같은 목적으로 사용되는 종래의 턴디쉬 플럭스의 조성은 크게 두 가지로 사용되고 있다. 즉, CaO-SiO2 계로 통상 "A계 플럭스"와 CaO-Al2O3 조성의 "B계 플럭스"이다. 이러한 종래의 턴디쉬 플럭스는 대부분 일반 탄소강의 대표적인 개재물인 Al2O3 의 흡수 제거에 중점을 두고 개발 되고 있으며 통상 고염기도의 턴디쉬 플럭스의 조성이 사용되고 있다. 이와 같이 Al2O3 의 흡수능을 주된 목적으로 하는 턴디쉬 플럭스의 조성을 도출하는 것은 상대적으로 용이하다. 즉, 플럭스 조성에 따른 Al2O3 의 용해도 측정하는 여러 가지 방법이 있기 때문이다. 즉, Al2O 3 도가니를 이용하는 방법, Al2O3 로드(rod)를 회전 시켜 가면서 용해도룰 속도론적으로 측정하는 방법 등이 사용된다. 반면, TIO2 개재물을 주된 목표로 개발된 턴디쉬 플럭스는 아직 공지되지 않고 있다.The composition of the conventional tundish flux used for this purpose is largely used in two ways. That is, the CaO-SiO 2 system is usually an "A-based flux" and a "B-based flux" having a CaO-Al 2 O 3 composition. Such conventional tundish fluxes are mainly developed for the absorption removal of Al 2 O 3 , which is a typical inclusion of general carbon steel, and a composition of tundish fluxes having a high base degree is usually used. Thus, it is relatively easy to derive the composition of the tundish flux whose main purpose is the absorption capacity of Al 2 O 3 . That is, there are various methods for measuring the solubility of Al 2 O 3 according to the flux composition. That is, a method of using an Al 2 O 3 crucible, a method of measuring the solubility rule and the like by rotating the Al 2 O 3 rod is used. On the other hand, tundish fluxes developed primarily for TIO 2 inclusions are not yet known.
따라서 본 발명의 목적은 Al2O3 및 TIO2 의 흡수능에 미치는 여러 턴디쉬 플럭스의 조성의 영향을 자세히 조사하여 이들 두가지 개재물을 동시에 효과적으로 흡수 제거하는 최적의 턴디쉬 플럭스 조성의 개발 및 사용방법을 통한 청정도가 우수한 스테인레스강의 제조방법을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to investigate the effect of the composition of the various tundish flux on the absorption capacity of Al 2 O 3 and TIO 2 in detail to develop and use an optimal tundish flux composition to effectively absorb and remove these two inclusions at the same time It is to provide a method for producing stainless steel excellent in cleanliness.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 구성은, 턴디쉬 플럭스로 가능성이 있는 다양한 조성에 대해 Al2O3 및 TIO2 개재물의 흡수능 측정을 통하여 이들 두가지 개재물을 동시에 흡수 제거 할 수 있는 최적의 턴디쉬 플럭스 조성 도출 및 이들 저융점 플럭스만 사용시 문제가 되는 보온성 확보를 위한 고융점의 턴디쉬 파우더와의 혼합 사용 방법을 도출하는 것으로 되어있다.The technical configuration for achieving the above object is an optimal tundish flux that can simultaneously absorb and remove these two inclusions by measuring the absorption capability of Al 2 O 3 and TIO 2 inclusions for various compositions likely to be tundish fluxes. It is intended to derive the method of mixing with high melting point tundish powder for deriving the composition and securing the heat retention which is a problem when only these low melting point fluxes are used.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에서 턴디쉬 플럭스로 사용가능한 조성을 상태도에 나타낸 것이다. 여기서 사용 가능하다는 정의는 스테인레스강의 주조 시 턴디쉬 용강온도가 약 1480~1550 ℃ 이므로 턴디쉬 플럭스로 사용가능하기 위해서는 플럭스의 용융점이 1400℃ 이하가 되어야 하기 때문에 제 2도의 상태도 상에서 융점이 1400 ℃이하인 영역을 의미한다. 여기서 기본 조성을 CaO-SiO2-Al2O3 및 CaO-SiO2 -MgO로 한 것은 이러한 조성의 계가 가장 플럭스 조성으로 사용하기가 적정하기 때문이다. 즉, 가격도 비싸지 않을 뿐아니라 CaF2 혹은 Na2O 등 내화물 용손 및 환경 오염 성분을 함유 하지 않기 때문이다. 도 2에서 볼 수 있듯이 본 발명에서 시험한 턴디쉬 플럭스 조성은 9가지로 하였으며 각 조성별 화학 조성 및 융점은 표 1에 정리하였다.Figure 2 shows in the state diagram the composition usable as tundish flux in the present invention. The definition of usable here means that the melting temperature of the melt is 1400 ℃ or less in the state diagram of FIG. It means the following area. The basic composition of CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 and CaO-SiO 2 -MgO is because a system having such a composition is most suitable for use as a flux composition. In other words, the price is not expensive and contains no refractory loss and environmental pollutants such as CaF 2 or Na 2 O. As can be seen in Figure 2, the tundish flux composition tested in the present invention was nine, and the chemical composition and melting point for each composition are summarized in Table 1.
도 3은 이와 같은 조성을 갖는 턴디쉬 플럭스의 Al2O3 및 TIO2 흡수능 실험 방법을 나타낸 것이다. Al2O3 은 가장 널리 사용하는 Al2O3 도가니 법을 이용하였다. 즉, 해당 턴디쉬 플럭스를 Al2O3 도가니에 넣고 1500℃에서 2시간 동안 반응시킨 후 도가니로 부터 녹아 나온 Al2O3 의 양을 용해도로 정의 하였다. 한편 TIO2 개재물의 흡수능을 측정하는 공지된 방법은 아직 나와 있지 않는다. 따라서 본 발명에서는 도 3과 같은 방법를 자체 개발하였다. 이 방법은 TIO2 시약을 이용하여 원형 펠렛를 만들어 고온 소결 시킨 후 턴디쉬 플럭스 내에 넣고 반응시켜 펠렛으로부터 플럭스로 녹아 나오는 TIO2 양을 해당 플럭스의 TiO2 흡수능으로 정의 하였다. 반응시간 및 온도는 Al2O3 의 경우과 동일하다. 도 4는 Al2O3 흡수능 측정 결과로써 CaO-SiO2-MgO계인 CSM-1이 가장 우수한 것을 알 수있고 그 다음이 CaO-SiO2계 이며 CaO-Al2O 3 및 SO2가 많은 CSA-7이 가장 열위한 것을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 Al2O 3 및 의 흡수능은 염기도가 높을수록, 초기 Al2O3 의 함량이 낮을수록 우수한 것을 알 수 있다. 도 5는 TIO2 의 흡수능을 나타낸 것으로 이것은 Al2O3 와 다르게 CaO-Al2O3 계가 가장 우수하며 그 다음이 CaO-SiO2-MgO 계 이고 역시 염기도가 낮은 CSA-7이 가장 열위하다. 도 6은 본 발명의 목적이 Al2O3 및 TIO2 를 동시에 효과적으로 흡수하는 조성의 도출이기 때문에 도 4와 도 5의 Al2O3 및 TIO2 개재물 흡수능을 더하여 다시 나타낸 것이다. 도면에서 알 수 있듯이 가장 두가지 개재물을 동시에 흡수 제거할 수 있는 가장 우수한 조성은 CaO-Al2O3 계의 CSA-3과 CaO-SiO2-MgO 계의 CSM-1임을 알 수 있다. 그러나 실험 결과 CaO-Al2O3경우 TIO2 의 흡수능은 대단히 양호하나 TIO2 와 반응하여 대단히 공융점의 결정상 (CaO.TiO2)을 형성하여 융점이 크게 증가하는 특징을 보인다. 따라서 Al2O3 및 TIO2 개재물을 동시에 흡수 제거능이 있는 최적의 턴디쉬 플럭스 조성은 CaO-SiO2-MgO 계로 결론지어진다.Figure 3 shows a test method of Al 2 O 3 and TIO 2 absorption capacity of the tundish flux having such a composition. Al 2 O 3 used the most widely used Al 2 O 3 crucible method. That is, the corresponding tundish flux was placed in an Al 2 O 3 crucible and reacted at 1500 ° C. for 2 hours, and the amount of Al 2 O 3 dissolved from the crucible was defined as solubility. On the other hand, a known method for measuring the absorption capacity of TIO 2 inclusions is not yet disclosed. Therefore, the present invention has developed a method as shown in FIG. The method defined the TIO 2 positive out melt with flux from the pellets was placed in a reaction tundish flux was made pellet circular high-temperature sintering by using a reagent as TIO 2 TiO 2 absorption capacity of the flux. The reaction time and temperature are the same as in the case of Al 2 O 3 . FIG. 4 shows that the CSM-1, which is a CaO-SiO 2 -MgO system, is the best as a result of the measurement of Al 2 O 3 absorption, followed by the CaO-SiO 2 system, and the CSA- containing a lot of CaO-Al 2 O 3 and SO 2. You can see that 7 is the most inferior. From these results, it can be seen that the higher the basicity of Al 2 O 3 and, the lower the content of the initial Al 2 O 3 The better. Figure 5 illustrates the absorption capacity of the TIO 2 This Al 2 O 3 and different highest CaO-Al 2 O 3 boundaries, and then the CaO-SiO 2 -MgO-based and it is also the disadvantage of low basicity the CSA-7. 6 is a diagram showing the addition of the absorption capacity of Al 2 O 3 and TIO 2 inclusions of FIGS. 4 and 5 since the purpose of the present invention is to derive a composition that effectively absorbs Al 2 O 3 and TIO 2 simultaneously. As can be seen in the figure, the best composition that can simultaneously absorb and remove the two inclusions can be seen that the CSA-3 of CaO-Al 2 O 3 system and CSM-1 of CaO-SiO 2 -MgO system. However, in the case of CaO-Al 2 O 3 , the absorption capacity of TIO 2 is very good, but it reacts with TIO 2 to form a very eutectic crystalline phase (CaO.TiO 2 ), which shows that the melting point is greatly increased. Therefore, the optimal tundish flux composition capable of simultaneously absorbing and removing Al 2 O 3 and TIO 2 inclusions is concluded with a CaO—SiO 2 —MgO system.
한편 이와 같은 저융점 턴디쉬 플럭스만 사용하는 경우 개재물 흡수능은 우수하지만 용강의 보온성이 크게 감소하는 단점이 있다. 따라서 최근 저융점과 보온성이 우수한 고융점 파우더를 같이 사용하는 기술이 개발되고 있다. 본 발명에서도 이와 같은 목적으로 본 발명에서 도출된 최적 조성의 저융점 플럭스와 사용 가능한 고융점 파우더와의 최적 사용 방법을 개발 하였다. 즉, 가장 양호한 공융점 파우더의 조건은 저융점 플럭스와 반응을 하지 않아서 저융점 플럭스의 고유 조성을 그대로 유지하게 하고 파우더 자체의 기능인 보온성을 확실히 확보하는 것이다, 이러한 저융점 플럭스와 고융점 파우더간 반응성을 조사하기 위하여 도 7에 나타낸 바와 같이 플럭스간 반응 실험 및 보온성 실험을 하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다. 여기서 보온성은 파우더내 열전대를 삽입하여 측정하였으며 반응성은 반응종료 후 반응 단면을 관찰하여 판정하였다. 실험에 사용된 고융점 파우더는 현재 상업적으로 사용되는 왕겨(SIO2), CaO 및 MgO 그래뉼(granule) 파우더로 하였다.On the other hand, when only the low melting point tundish flux is used, the inclusion absorbing ability is excellent, but there is a disadvantage in that the insulation of molten steel is greatly reduced. Therefore, a technique of using a high melting point powder with excellent low melting point and thermal insulation has been recently developed. In the present invention, for this purpose, an optimum method of using a low melting point flux having an optimum composition derived from the present invention and a high melting point powder can be developed. In other words, the condition of the best eutectic powder is that it does not react with the low melting flux to maintain the intrinsic composition of the low melting flux and to ensure the warmth of the powder itself. In order to investigate, the inter-flux reaction experiment and the heat retention experiment were performed as shown in FIG. 7. The results are shown in Table 2. Here, the thermal insulation was measured by inserting a thermocouple in the powder, and the reactivity was determined by observing the reaction cross section after completion of the reaction. The high melting point powder used in the experiments was currently used commercially chaff (SIO 2 ), CaO and MgO granule powder (granule) powder.
실험 결과 고융점 파우더의 사용량이 많을 수록 보온성은 양호해지나 지나치게 많은 경우 다량의 변질된 전혀 새로운 조성의 원치않는 슬래그를 형성하는 경향이 커진다. 따라서 여러 방법 중 가장 양호한 결과를 보인 것은 MgO 파우더를 저융점 플럭스와 중량비로 1:1로 사용하는 조건 이었다. Experimental results indicate that the higher the amount of high melting point powder used, the better the heat retention. However, the excessively large amount of undesired slag of a completely new composition is increased. Therefore, the best results among the various methods were the conditions of using MgO powder in a low melting point flux in a weight ratio of 1: 1.
( 혼합비= 저융점:고융점의 중량비임, o:양호, △:보통, X:불량)(Mixing ratio = low melting point: high melting point weight ratio, o: good, △: normal, X: poor)
이상의 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 실시 예를 통해 검증해 보았다.In order to confirm the effects of the present invention described above it was verified through an embodiment.
[실시예 1]Example 1
본 발명의 방법을 실제 공정에 적용에 앞서 실험실 적으로 고주파 유도로를 이용하여 Ti 첨가 스테인레스강에 Al 탈산을 한후 종래재의 턴디쉬 플럭스와 본 발명에서 도출된 턴디쉬 플럭스의 효과를 비교해 보았다. 도 8은 청정도 지수로 대변되는 총 산소의 양을 비교한 것으로 비교재인 CaO-SIO2 (A 플럭스), CaO-Al2O3 (B 플럭스) 대비 본 발명에서의 CaO-SiO2-MgO계 플럭스가 가장 우수한 결과를 보여준다.Prior to applying the method of the present invention to an actual process, Al deoxidation was performed on a Ti-added stainless steel by using a high frequency induction furnace, and the effects of the conventional tundish flux and the tundish flux derived from the present invention were compared. Figure 8 is a comparison of the total amount of oxygen represented by the cleanliness index CaO-SiO 2 -MgO system in the present invention compared to CaO-SIO 2 (A flux), CaO-Al 2 O 3 (B flux) Flux shows the best results.
[실시예 2]Example 2
이상의 검증된 결과를 실제 Ti 첨가 스테인레스강 주조 시 현장적용 시험을 하였다. 그 결과 종래 방법 대비 주편 청정도 및 제품 표면 결함이 크게 향상되는 것을 확인 하였고 도 9는 이러한 결과를 나타낸다. The verified results were tested in the field during the actual casting of Ti-added stainless steel. As a result, it was confirmed that cast iron cleanliness and product surface defects are significantly improved compared to the conventional method, and FIG. 9 shows these results.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, Al2O3 및 TIO2 의 두가지 개재물을 동시에 효과적으로 흡수 제거하는 최적의 턴디쉬 플럭스 조성의 개발 및 사용방법을 통한 청정도가 우수한 스테인레스강의 제조방법을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing stainless steel with excellent cleanliness through the development and use of an optimal tundish flux composition that effectively absorbs and removes two inclusions of Al 2 O 3 and TIO 2 simultaneously. have.
도 1은 연속 주조공정을 나타내는 개략도.1 is a schematic view showing a continuous casting process.
도 2는 본 발명에서의 사용된 턴디쉬 플럭스의 CaO-SiO2-Al2O3 및 CaO-SiO 2-MgO계 상태도에서의 조성 영역을 도시한 도면.FIG. 2 shows composition regions in CaO—SiO 2 —Al 2 O 3 and CaO—SiO 2 —MgO based state diagrams of tundish flux used in the present invention. FIG.
도 3은 본 발명에서 Al2O3 및 TiO2 개재물 흡수능 측정 실험 원리를 나타내는 개략도.Figure 3 is a schematic diagram showing the experimental principle of the absorption capacity of Al 2 O 3 and TiO2 inclusions in the present invention.
도 4는 턴디쉬 플럭스 종류별 Al2O3 흡수능 측정 결과를 나타내는 그래프도.4 is a graph showing the measurement results of Al 2 O 3 absorption capacity by type of tundish flux.
도 5는 턴디쉬 플럭스 종류별 TIO2 흡수능 측정 결과를 나타내는 그래프도.Fig. 5 is a graph showing the results of measuring TIO 2 absorption capacity by type of tundish flux.
도 6은 턴디쉬 플럭스 종류별 Al2O3 + TIO2 흡수능 측정 결과를 나타내는 그래프도.6 is a graph showing the results of measurement of Al 2 O 3 + TIO 2 absorption ability by type of tundish flux;
도 7은 저융점 플럭스와 고융점 파우더의 반응성 실험 원리를 나타내는 개략도.7 is a schematic view showing the principle of reactivity experiments of low melting flux and high melting powder.
도 8은 본 발명의 방법을 적용한 결과 강의 총 산소 저감을 나태는 그래프도.8 is a graph showing the total oxygen reduction of steel as a result of applying the method of the present invention.
도 9는 본 발명의 방법을 실제 공정에 적용한 결과 주편 청정도 및 제품 표면 품질 개선을 타나내는 그래프도.Figure 9 is a graph showing the improvement of cast cleanliness and product surface quality as a result of applying the method of the present invention to the actual process.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>
1. 래들 2. 롱노즐1. Ladle 2. Long nozzle
3. 턴디쉬 4. 침지노즐3. Tundish 4. Immersion Nozzle
5. 몰드 6. 연주주편5. Mold 6. Playing Cast
7. 주편 절단기 8. 롤7. cast steel cutter 8. roll
9. Al2O3 도가니 10. 용융 턴디쉬 플럭스9. Al2O3 crucible 10. Melt tundish flux
11. 그래파이트 도가니 12. TiO2 펠렛(pellet)11.Graphite Crucible 12.TiO2 Pellets
13. 저융점 플럭스 14. 고융점 턴디쉬 파우더13. Low melting flux 14. High melting tundish powder
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- 2000-12-22 KR KR10-2000-0080852A patent/KR100490741B1/en not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020051256A (en) | 2002-06-28 |
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