KR100516461B1

KR100516461B1 - 발열 특성을 가진 턴디쉬 플럭스

Info

Publication number: KR100516461B1
Application number: KR10-2000-0074149A
Authority: KR
Inventors: 정현석; 송원용; 양대욱
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2005-09-23
Also published as: KR20020044896A

Abstract

본 발명은 턴디쉬 플럭스에 관한 것이며; 그 목적은 제강공정에서 발생되는 PI슬래그(powder injection slag)에 발열성 원소인 Ca-Si합금을 적절히 첨가하므로써, 용강의 재산화 방지는 물론 용강의 온도 보상 기능을 도모하여 연속주조 초기의 개재물 흡수능을 발휘할 수 있는 턴디쉬 플럭스를 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 턴디쉬 플럭스에 있어서, 분체 취입공정에서 발생되는 슬래그: 85~95중량% 및 Ca-Si합금: 5~15중량%로 조성되는 발열 특성을 가진 턴디쉬 플럭스에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

발열 특성을 가진 턴디쉬 플럭스{TUNDISH FLUX HAVING EXOTHERMIC PROPERTY}

본 발명은 턴디쉬에 사용되는 플럭스(flux)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐슬래그를 재활용하면서도 우수한 발열 특성을 지닌 턴디쉬용 플럭스에 관한 것이다.

연속주조공정은 도1에 도시된 바와 같이, 래들(1)로부터 수강된 용강이 턴디쉬(2)의 침지노즐(3)을 통해 몰드(4)에 주입되면서 이루어진다. 이러한 연속주조 과정에서 턴디쉬의 용강 온도, 즉 턴디쉬 온도는 매우 중요한 관리 요소중 하나이다. 대체로 턴디쉬 온도가 높으면 주편의 중심편석과 내부크랙을 유발시키고, 낮으면 주편 내부품질은 양호하나 너무 낮아 이론응고온도에 근접하면 주조가 불가하다. 따라서, 턴디쉬 온도는 강의 이론응고온도보다 높아야 하는데, 통상적으로 20±6℃ 정도가 적당하다.

그러나, 첫 래들이 수강된 턴디쉬 온도는 그 이후의 래들에 수강된 턴디쉬 온도에 비하여 상대적으로 약 5℃ 정도 높다. 즉, 용강의 온도가 1500~1550℃인데 비해 주조하기 전의 예열된 턴디쉬의 온도는 1100~1200℃로 낮기 때문에 초탕의 턴디쉬 온도는 낮을 수 밖에 없다. 따라서, 턴디쉬 온도가 이론응고온도 이하 또는 이론응고온도 부근 온도가 되면 턴디쉬에서의 개공이 안되어 연속주조가 불가하므로 첫 래들의 용강 온도는 통상 대비 약 5℃ 정도 높게 주조가 이루어진다. 때문에 첫 래들의 용강으로 연속주조한 주편의 내부품질은 그 이후의 래들의 주편보다 내부품질이 불량할 수 밖에 없어 연속주조 과정중 주조 초기의 품질은 중기에 비하여 매우 나쁘다.

이와 더불어 첫 래들의 용강을 턴디쉬에 부을 때 턴디쉬 내의 용강은 일정 시간 동안 대기에 접하고 있어 용강 중의 산화 원소인 Al과 대기중의 산소가 반응하여 비금속개재물인 알루미나(Al₂O₃)를 형성하고, 이 알루미나가 몰드 내로 혼입되어 개재물성 표면흠과 내부품질 불량 등을 유발한다. 물론 주조 중에도 용강과 대기가 접하면 알루미나가 생성되지만 상기와 같은 초탕 주입의 경우보다는 심하지 않다. 그러므로, 첫 래들의 용강을 턴디쉬에 부을 때는 필연적으로 턴디쉬의 용강과 대기의 접촉에 의해 알루미나가 생길 수 밖에 없으므로 적절한 방법으로 품질 불량의 하나의 원인인 알루미나 혼입을 최소화할 필요가 있다.

이와 같이, 연속주조공정에서 용강과 대기가 접촉하여 산화되는 것을 방지하여 개재물의 혼입을 억제하거나 용강의 보온을 위해 턴디쉬 내의 용강 상부에는 플럭스(5)가 덮여있다. 턴디쉬 플럭스는 용강의 보온 역할 뿐만 아니라 용강중의 개재물이 주조과정에서 몰드 내로 혼입되지 않도록 개재물을 흡수하는 역할을 한다.

상기 턴디쉬 플럭스로서, 종래에는 탄화왕겨를 사용한 이래, 최근에는 용강의 단순한 단열 기능과 재산화 방지 역할을 벗어나 용강의 청정성 확보와 내부 품질이 우수한 강의 제조에 대한 관심이 고조되면서 용강의 온도보상과 개재물 흡수 능력을 가지면서도 가능한 저렴한 비용으로 제조가 가능한 폐슬래그를 이용한 턴디쉬 플럭스가 개발되고 있는 추세이다.

고청정강 제조를 위한 턴디쉬 플럭스로는 여러 종류가 제안되어 적용되고 있는데, 그 대표적인 예로서 대한민국 특허 제244,633호에는 턴디쉬 내 용강중 개재물 흡수용 플럭스가 개시되어 있다. 구체적으로, 상기 턴디쉬 플럭스는 분체 취입공정(powder injection; PI)에서 발생된 슬래그: 80~ 90중량%와 경소백운석(MgO·CaO): 10~ 20중량%로 조성된다. 그러나, 상기 플럭스는 개재물 흡수 능력이 크지만 상대적으로 탄화왕겨와 같이 연속주조 초기의 개재물 혼입방지에는 큰 역할을 하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서 그 목적은 제강공정에서 발생되는 PI슬래그에 발열성 원소인 Ca-Si합금을 적절히 첨가하므로써, 용강의 재산화 방지는 물론 용강의 온도 보상 기능을 도모하여 연속주조 초기의 개재물 흡수능을 발휘할 수 있는 턴디쉬 플럭스를 제공하는데 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 턴디쉬 플럭스에 있어서,

분체 취입공정에서 발생되는 슬래그: 85~95중량% 및 Ca-Si합금: 5~15중량%로 조성되는 발열 특성을 가진 턴디쉬 플럭스에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

제강 정련과정에서 분체 취입공정을 통해 생산되는 소재의 PI슬래그는 (T.Fe+MnO)함량이 낮고 높은 염기도를 지닌 저융점의 슬래그라는 특징을 지니고 있어 제강공정에서 플럭스류로 재활용되고 있다. 표1은 통상적인 PI슬래그의 대표적인 화학조성을 보이고 있다.

구분	CaO	SiO₂	Al₂O₃	MgO	MnO+F₂O₃	입도(mm)
PI슬래그 조성(중량%)	56~60	8~12	27~31	4~6	<2	<1

PI슬래그는 그 주요 결정상이 12CaO·7Al₂O₃로 구성되어 있으며, 취급에 따른 결정구조의 변화가 수반되지 않는 화학적으로 안정된 스피넬 구조를 갖는다. 또한, PI슬래그의 점도는 1500℃에서 1.5~ 2.5poise의 값을 가지며, 1400℃에서 3~ 4poise의 값을, 그리고 1300℃에서는 5~6poise의 값으로 턴디쉬 플럭스로 적용하는데 있어 적정한 수치의 점도라고 말할 수 있다. 또한, PI 슬래그의 연화점은 약 1330℃정도이며, 용융점과 유동점은 약 1370℃를 전후하여 나타나므로 턴디쉬 플럭스로서 매우 적합하다.

본 발명의 경우 상기 PI슬래그의 입도는 용강에서 신속히 재화가 되기 위해서는 입도가 작을 수록 좋다. 바람직하게는 상기 PI슬래그의 입도가 1mm이하인 것이 적정하다.

한편, 본 발명에서 상기 PI 슬래그에 첨가되는 Ca-Si합금은 발열 특성을 지니기 때문에 연속주조 초기의 턴디쉬 용강을 보온하는 역할을 충분히 수행한다. 그러나, Ca-Si합금의 첨가량이 5중량% 미만이면 발열 특성이 적어 그 효과가 미흡하다. 또한, Ca-Si합금의 첨가량이 15중량%까지 첨가하여도 PI슬래그의 용융특성은 그다지 변하지 않지만, 그 이상 함유하면 PI슬래그의 개재물 포집능이 저하되어 바람직하지 않다.

상기 Ca-Si합금은 Ca와 Si 단독으로 사용하는 것보다 Ca이 수분과 반응시 폭발사고의 위험성이 있으므로 화합물 형태로 만드는 것이 안전하다. 이때, Ca이 40% 미만인 경우 발열효과가 적고 60%를 초과하는 경우 Ca량이 많아져 상대적으로 수분과 반응 가능성이 커지기 때문에 Ca:Si=40:60~ 60:40으로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명의 턴디쉬 플럭스를 실제 턴디쉬에 적용하면 강의 청정도를 크게 향상시킬 수 있으며, 용강의 재산화도 발생하지 않다. 특히, 첫 래들의 용강 급탕시 턴디쉬 온도 저하를 방지하여 첫 래들의 평균온도를 하향시켜 내부품질이 우수한 주편의 제조가 가능하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

턴디쉬 댐에 의해 3개의 챔버로 구분된 구조를 갖는 턴디쉬를 이용하여 3개의 챔버 각각에 아래 표2와 같은 턴디쉬 플럭스를 투입하여 비교 시험을 행하였다.

이와 같이 연속주조를 행한 후, 각각의 경우 주조초기에 턴디쉬 온도 차이, 개재물 흡수정도, 주편 내의 전산소량 및 슬래그화정도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 함께 나타내었다. 표2에서 "◎"는 매우 양호, "０"는 양호, 그리고 "△"는 보통을 의미한다.

구분	화학조성(중량%)		턴디쉬온도차이(℃)	Al₂O₃흡수능(%)	주편 전산소량(T.[O])차이(ppm)	슬래그화능
구분	PI슬래그	Ca-Si합금	턴디쉬온도차이(℃)	Al₂O₃흡수능(%)	주편 전산소량(T.[O])차이(ppm)	슬래그화능
종래재	B flux		-2	8.5	5	△
비교재1	100	0	-0.3	17.9	9.5	◎
발명재1	95	5	3.2	19.8	8.9	◎
발명재2	90	10	5.5	19.2	8.3	◎
발명재3	85	15	6.2	18.9	7.5	◎
비교재2	80	20	6.8	18.5	7.2	◎

표2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 플럭스[발명재(1-3)]들은 3.2~6.8℃ 정도 초기 턴디쉬온도가 증가하는데, 이것은 첫 래들의 내화물에 의한 온도 강하의 보상 목적으로 그 이후 래들 보다 약 5℃ 정도 높아 첫 래들의 주편 내부품질을 불량하게 하는 원인을 제거할 수 있다는 것을 보여준다.

즉, 발명재(1~3)의 경우 종래의 B 플럭스 대비 약 2.2배~2.4배 수준으로 개재물 흡수능이 증가되었고, 주편 전산소량(T.[O])은 약 2.8~3.9ppm 정도로서 주편 청정도가 크게 개선되는 효과가 있었다.

반면, 주편 전산소량(T.[O])은 PI 슬래그 자체가 가장 우수하지만[비교재(1)], PI슬래그 자체만으로는 턴디쉬 온도가 저하되어 주조 초기의 개재물 흡수능이 다소 떨어졌다. 특히, 발열성 물질이 없는 종래의 플럭스와 PI 슬래그는 오히려 용강온도를 강하시키는 역할을 하므로 용강온도 하락에 따른 턴디쉬 개공 불가 등의 조업불안을 안고 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 PI슬래그에 적정량의 Ca-Si합금을 첨가하여 플럭스를 조성하므로써, 턴디쉬온도 보상에 의해 첫 래들의 온도를 그 이후 래들의 온도와 같게 할 수 있어 첫 래들의 고온에 의한 주편 내부품질 열화를 방지할 수 있어 청정강 제조에 매우 유용한 효과가 있다.

도1은 연속주조장치의 부분 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 ..... 래들 2 ..... 턴디쉬 3 ..... 침지노즐

4 ..... 몰드 5 ..... 플럭스

Claims

턴디쉬 플럭스에 있어서,

분체 취입공정에서 발생되는 것으로서, 중량%로, 56~60%의 CaO, 8~12%의 SiO₂, 27~31%의 Al₂O₃, 4~6%의 MgO, 및 2%이하의 MnO+Fe₂O₃로 조성되고 그리고 그 입도가 1mm이하인 슬래그: 85~95중량%; 및 Ca-Si합금: 5~15중량%로 조성됨을 특징으로 하는 발열 특성을 가진 턴디쉬 플럭스
삭제
제1항에 있어서,

상기 Ca-Si합금은 Ca: Si의 혼합비가 40:60~ 60:40임을 특징으로 하는 발열 특성을 가진 턴디쉬 플럭스.