KR100490986B1 - 전기강판 제조용 몰드 플럭스 및 그 제조방법 - Google Patents

전기강판 제조용 몰드 플럭스 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기강판 제조용 몰드 플럭스에 관한 것이며; 그 목적은 Si이 다량 함유된 전기강판을 제조할 때 연속주조시 구속성 브렉아웃을 줄일 수 있는 몰드 플럭스를 제공함에 있다.
본 발명의 몰드 플럭스는 염기도(CaO/SiO2): 0.85~0.95, MgO: 5%중량%이하, Na2O: 13~16중량%. F: 5~ 9중량%, free [C]: 1~ 5중량%이고, 나머지는 기타 불순 성분으로 구성되며, 점도가 1.0~ 1.3, 결정질율이 2%이하로 구성되며, 이러한 몰드 플럭스는 0.01~0.06중량%의 C 및 3.0~3.3중량%의 Si가 포함된 전기강판을 연속주조할 때 몰드 내에 투입되어 구속성 브렉아웃(break-out)을 극히 저감하는 효과가 있다.

Description

전기강판 제조용 몰드 플럭스 및 그 제조방법{MOLD FLUX FOR MANUFACTURING ELECTROMAGNETIC STEEL SHEETS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 몰드 플럭스의 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Si이 다량 함유된 전기강판을 연속주조할 때 다발하는 구속성 브렉아웃(break-out)을 저감하기 위한 몰드 플럭스 및 그 제조방법에 관한 것이다.
연속주조 공정은, 도1에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(1)내에 수강되어 있는 용강(2)이 침지노즐(3)을 통해 몰드(4)로 유입되면 수냉되어 있는 몰드 내에서 용강의 응고가 개시되어 중간제품인 주편이 얻어지면서 이루어진다. 이때, 연속주조중 몰드내 용강 위에 몰드 플럭스(5)가 투입되어 미용융층, 반용융층, 용융슬래그층을 형성하면서 이 용융슬래그가 상하로 진동하는 몰드와 응고쉘(2a)간의 틈사이로 유입되어 얇은 슬래그 필름(slag film)(2b)을 형성하며, 이 슬래그 필름은 연속주조기 아래방향으로 인발되는 주편과 함께 따라 내려가면서 주편을 냉각시키기 위해 뿌려지는 물에 의해 씻겨지면서 소모된다.
몰드 플럭스는 용강위에 투입되는 분말 또는 과립 형상의 인공합성 슬래그로서 이와 같이 수냉되는 몰드와 접촉된 표면만이 응고된 얇은 주편이 파단되는 것을 방지하기 위한 윤활작용을 한다.
또한, 몰드 플럭스는 주편과 몰드간의 마찰력을 감소시키는 윤활작용 이외에도 용강으로부터 분리 부상되는 비금속개재물의 흡수 용해, 용강을 도포하여 대기와의 재산화 방지, 대기로의 열방출을 억제시켜 용강을 보온 유지시키는 역할을 할 뿐만 아니라 주편에서 몰드로의 열전달 매체 역할을 한다.
한편, 이러한 역할을 하는 종래 몰드 플럭스가 다수 제안되어 있는데, 그 중에서도 연속주조 과정에서 구속성 브렉아웃을 저감하기 위한 몰드 플럭스에 대한 대표적인 예로서, 대한민국 특허 제113104호에는 고탄소강용 몰드 플럭스가 개시되어 있다. 상기 특허에 개시된 몰드 플럭스는 중량%로, CaO : 25-40%, SiO2 : 25-40%, Al2O3 : 3-8%, Na2O : 7-13%, Ba2O5: 5-7%, F : 10-15%로 조성되어 있다.
이외에도 대한민국 특허 제226,941호에는 주편 내 개재물성 결함을 극히 저감시킬 수 있는 극저탄소강 연속주조용 몰드 플럭스가 개시되어 있다.
상기한 종래의 몰드 플럭스는 고탄소강이나 극저탄소강에는 매우 효과적이지만, 이들을 고 Si함유 전기강판을 연속주조하는데 적용하는 경우 응고쉘 파단에 의한 브렉아웃이 발생하는 경우가 많다. 이는 Si성분이 2.0중량% 이상으로 다량 함유될 경우 Fe-C상태도 상에서도 알 수 있듯이, 액상선 및 고상선이 낮아져 동일한 냉각조건 하에서는 주편의 응고가 지연되기 쉽기 때문이다. 즉, 액상선이 낮아지게 되면 초기 응고과정에서 고, 액간의 영역이 확대되어 응고쉘의 악화로 인한 파단으로 구속성 브렉아웃의 가능성이 상당히 높게 된다.
실제로, 고 Si함유 전기강판을 연속주조하는 경우 종래의 몰드 플럭스는 윤활능 미약으로 응고쉘 파단에 의한 브렉아웃 발생이 빈번하였다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 그 목적은 Si이 다량 함유된 전기강판을 제조할 때 연속주조시 구속성 브렉아웃을 줄일 수 있는 몰드 플럭스를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 그러한 몰드 플럭스를 제조하는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은 0.01~0.06중량%의 C 및 3.0~3.3중량%의 Si가 포함된 전기강판을 연속주조할 때 사용하는 몰드 플럭스에 있어서,
MgO: 5%중량%이하, Na2O: 13~16중량%. F: 5~ 9중량%, free [C]: 1~ 5중량%, 나머지 CaO 및 SiO2와 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 염기도(CaO/SiO2)가 0.85~0.95이고, 그리고 결정질율이 2%이하임을 특징으로 하는 전기강판 제조용 몰드 플럭스에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 0.01~0.06중량%의 C 및 3.0~3.3중량%의 Si가 포함된 전기강판을 연속주조할 때 사용하는 몰드 플럭스의 제조방법에 있어서,
MgO: 5%중량%이하, Na2O: 13~16중량%, 나머지 CaO 및 SiO2로 이루어지고, 염기도(CaO/SiO2)가 0.85~0.95가 되도록 먼저 CaO, SiO2, MgO 및 Na2O 분말을 용융시킨 다음, 용융물을 분쇄한 후, 여기에 최종물중의 F 및 free [C]의 함량이 각각 F: 5~ 9중량% 및 free [C]: 1~ 5중량%가 되도록 F와 흑연을 첨가하는 전기강판 제조용 몰드 플럭스의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명의 몰드플럭스는 종래의 몰드 플럭스와는 달리, 염기도를 하향조정하고, 결정질율과 점도를 크게 감소시킴으로써 충분한 윤활능을 확보하는 데 특징이 있다.
이를 위해 본 발명의 몰드 플럭스는 종래의 몰드 플럭스에 비하여 염기도(CaO/SiO2)를 감소시키고, Na2O와 F의 함량을 증가시키는 것이 필요하다.
이하, 본 발명의 몰드 플럭스의 성분조성을 한정하는 이유를 상세히 설명한다.
본 발명의 몰드 플럭스 중에 함유되는 CaO와 SiO2는 염기도 조정 성분으로서, CaO를 과다하게 첨가하거나 SiO2를 너무 적게 첨가한 경우, 슬래그의 점도가 매우 떨어지므로 용강 내에 슬래그 유입이 과다해 지고, 반대로 CaO가 너무 적거나 SiO2가 과다하게 첨가된 경우 슬래그의 점도가 높아지게 되어 용강내 슬래그 유입이 곤란해지므로 몰드의 윤활능이 떨어져서 구속성 브렉아웃의 가능성이 커지게 된다. 이상의 조건에서, 몰드와 주편간의 충분한 윤활능이 확보되도록 슬래그 필름상의 결정질층을 최소화하기 위하여 CaO와 SiO2 함량의 비율, 즉 염기도(CaO/SiO2)를 0.85~0.95 범위로 유지함이 바람직하다.
Na2O 성분을 13-16% 첨가하는 이유는 이 범위를 벗어갈 경우 몰드 플럭스의 용융점이 상승되어 원활한 슬래그 유입이 억제되기 때문이다.
F 성분을 9% 초과 첨가시에는 슬래그의 결정질율이 과도하게 상승되고 몰드 내 주편의 냉각속도가 저하되어 응고셀의 두께가 얇아지게 된다. 또한, 5% 이하로 첨가시에는 점도가 급격히 증가되어 윤활능이 저하된다.
또한, free [C]을 1% 미만으로 첨가하면 몰드 내 용강의 보온성이 떨어져 슬래그 윤활능이 저하되고, 5%를 초과하여 함유되는 경우 몰드 플럭스의 용융속도가 느려져 주편과 몰드 사이에 원활한 슬래그 유입이 이루어지지 않는다.
이때, 본 발명의 경우 free [C]을 조정하기 위하여 종래 분코크스(coke powder)를 사용한 것과는 달리, 흑연을 사용함이 바람직하다. 이는 도2에 도시된 바와 같이, 탄소 종류에 따라 연소 특성(연소온도 차이가 약 200℃ 발생)이 상이한데, 분코크스에 비하여 흑연이 균일한 유입과 균일한 열전달 특성을 나타내기 때문이다. 분코크스를 사용하는 경우 탄소의 연소 뿐만 아니라 몰드 플럭스 제품 전체의 용융이 비교적 근접한 온도에서 이루어져서 용융 슬래그가 몰드 면에서 냉각되어 굳은 슬래그 베어(slag bear) 생성이 작게 된다.
한편, 본 발명의 몰드 플럭스는 그 점도를 1.0-1.3(poise,1300℃)의 범위가 되도록 함이 바람직한데, 그 이유는 점도가 이 범위 미만인 경우에는 용강 내의 비금속개재물 흡수능이 급격히 저하되는 등 몰드 플럭스의 기능을 수행하지 못하게 되며, 이 범위를 초과하는 경우에는 윤활능이 저하되어 적정한 소모량 확보가 되지 않는다.
이하, 본 발명의 몰드 플럭스에 대한 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 몰드 플럭스를 제조하기 위해서는 먼저 CaO, SiO2, MgO 및 Na2O 분말을 용융시켜 MgO: 5%중량%이하, Na2O: 13~16중량%, 나머지 CaO 및 SiO2로 이루어지고, 염기도(CaO/SiO2)가 0.85~0.95가 되도록 용융물을 제조한다.
그 다음, 제조된 용융물을 분쇄한 후, 분쇄된 분말에 F와 흑연을 각각 첨가하여 최종물중의 F 및 free [C]의 함량이 각각 F: 5~ 9중량% 및 free [C]: 1~ 5중량%가 되도록 조성을 조정한다. 이렇게 조성된 플럭스의 점도는 1.0~ 1.3이 되고, 그리고 결정질율은 2%이하로 될 수 있다.
본 발명의 제조방법은, 제품 원료들을 단순히 혼합하여 제조되는 종래의 몰드 플럭스와는 달리, 제품 원료들을 용융형(premelted) 상태로 하므로써 플럭스 내의 조성을 균일하게 유지할 수 있게 된다. 본 발명자들의 실험 결과에 의하면, 도3에 도시된 바와 같이, 용융형 몰드 플럭스는 혼합형 몰드 플럭스에 비하여 조성이 균일하고 흡습 감소의 효과를 증대시켜 균일한 슬래그 필름을 형성하여 충분한 윤활과 균일한 열전달 효과가 발휘됨을 확인하였다.
한편, 본 발명의 몰드 플럭스는 Si함량이 다량 함유된 강판이면 어느 것이나 상관없이 적용할 수 있으나, 특히 탄소가 0.01~0.06중량%, Si가 3.0~3.3중량% 포함된 전기강판의 연속주조에 매우 적합하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
[실시예]
탄소 함량이 0.01~0.06%, Si이 3.0~3.3% 범위인 전기강판을 슬라브 연속주조기에서 동일한 주조조건으로 연속주조하였다. 이때, 몰드 플럭스로는 표1과 같은 조성을 갖는 제품을 투입하였다.
구분 화학조성(중량%) 점도 (poise,1300℃) 결정질율(%) 결정화온도 (℃) 원료구분
MgO Na2O F free [C] CaO/SiO2 기재 탄소
비교재1 1.05 12.3 5.4 3.5 0.97 1.01 4.5 1130 혼합형 분코크스
비교재2 2.07 11.3 10.3 2.5 0.84 1.51 2.0 1240 혼합형 분코크스
비교재3 5.01 16.7 0 5.1 0.83 1.35 - 1300 혼합형 분코크스
비교재4 3.04 20.1 3.1 5.2 0.96 0.85 10.5 1000 용융형 분코크스
비교재5 6.77 17.0 9.9 2.1 1.01 0.57 3.1 1010 용융형 흑연
발명재1 1.10 14.8 7.9 3.5 0.90 1.13 1.5 1030 용융형 흑연
발명재2 3.01 15.5 8.8 4.1 0.87 1.01 1.8 1024 용융형 흑연
발명재3 4.54 13.1 6.3 2.3 0.94 1.10 1.0 1024 용융형 흑연
이와같이, 종래 몰드 플럭스와 발명의 몰드 플럭스를 실제 슬라브 연주기에 적용하면서 소모량과 구속성 브렉아웃 발생여부 등을 비교한 결과를 표2에 함께 나타내었다.
삭제
삭제
구분 작업성(육안관찰) 소모량(kg/TS) 구속성브렉아웃
화염 및 분진 퍼짐성 및 피복성 슬래그 베어
비교재1 불량 불량 양호 0.43 1회발생
비교재2 양호 양호 발생 0.23 2회발생
비교재3 양호 양호 발생 0.31 3회발생
비교재4 양호 양호 양호 0.37 3회발생
비교재5 불량 불량 양호 0.29 2회발생
발명재1 양호 양호 양호 0.54 발생없음
발명재2 양호 양호 양호 0.58 발생없음
발명재3 양호 양호 양호 0.50 발생없음
실제 슬라브 연속주조기에서의 반복 시험 결과, 몰드 플럭스의 소모량과 구속성 브렉아웃 발생이 표2에서 보이는 것처럼, 본 발명 조건을 만족하는 발명재(1~3)를 사용할 때 크게 개선되었음을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 몰드 플럭스는 주편과 몰드간의 마찰력을 감소시키는 윤활작용이 매우 우수하여 특히 고 Si 함유 전기강판 제조시 안정적 소모량 확보와 구속성 브렉아웃 발생을 현저히 감소시키는 매우 유용한 효과가 있다.
도1은 일반적인 연속주조기의 몰드 부분의 상세도.
도2는 탄소 종류에 따른 연소 특성을 보이는 그래프.
도3은 혼합형과 혼합형 몰드 플럭스에 따른 슬래그 필름층의 두께 변화를 보이는 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 ..... 턴디쉬 2 ..... 용강 2a .... 응고쉘
2b .... 슬래그 필름 3 ..... 침지노즐 4 ..... 몰드
5 ..... 몰드 플럭스

Claims (3)

  1. 0.01~0.06중량%의 C 및 3.0~3.3중량%의 Si가 포함된 전기강판을 연속주조할 때 사용하는 몰드 플럭스에 있어서,
    MgO: 5%중량%이하, Na2O: 13~16중량%. F: 5~ 9중량%, free [C]: 1~ 5중량%, 나머지 CaO 및 SiO2와 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 염기도(CaO/SiO2)가 0.85~0.95이고, 점도가 1.0~ 1.3이고, 그리고 결정질율이 2%이하인 것을 특징으로 하는 전기강판 제조용 몰드 플럭스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몰드 플럭스는 free [C]의 종류가 흑연임을 특징으로 하는 전기강판 제조용 몰드 플럭스.
  3. 0.01~0.06중량%의 C 및 3.0~3.3중량%의 Si가 포함된 전기강판을 연속주조할 때 사용하는 몰드 플럭스의 제조방법에 있어서,
    MgO: 5%중량%이하, Na2O: 13~16중량%, 나머지 CaO 및 SiO2로 이루어지고, 염기도(CaO/SiO2)가 0.85~0.95가 되도록 먼저 CaO, SiO2, MgO 및 Na2O 분말을 용융시킨 다음, 용융물을 분쇄한 후, 여기에 최종물중의 F 및 free [C]의 함량이 각각 F: 5~ 9중량% 및 free [C]: 1~ 5중량%가 되도록 F와 흑연을 첨가하는 것을 특징으로 하는 전기강판 제조용 몰드 플럭스의 제조방법.
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