KR100530082B1 - 턴디쉬 플럭스의 투입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소의 연속주조공정에서 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스를 투입한 다음, 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스를 투입하여 턴디쉬에 수강된 용강을 도포하는 턴디쉬 플럭스의 투입방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 용강이 수강된 턴디쉬에 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스를 투입한 다음, 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스를 투입하여 수강된 용강을 도포하는 턴디쉬 플럭스의 투입방법에 있어서, 상기 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스와 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스의 투입비(저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스: 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스)가 중량기준으로 3.0∼4.0 : 1 이고; 그리고 투입되는 총 플럭스중의 총 SiO₂의 함량은 23∼27wt%인 것을 특징으로 하는 턴디쉬 플럭스의 투입방법이 제공된다. 본 발명은 Al₂O₃ 개재물에 의한 결함 방지를 통해 주편의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 저융점 염기성 턴디쉬 플럭스 투입량에 근거하여 왕겨 플럭스를 적적량 투입하므로써 원가 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

턴디쉬 플럭스의 투입방법{Method for Adding Tundish-Flux in Tundish}

본 발명은 제철소의 연속주조공정에서 턴디쉬에 수강된 용강을 도포하기 위하여 투입되는 턴디쉬 플럭스의 투입방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스를 투입한 다음, 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스를 투입하여 수강된 용강을 도포하는 턴디쉬 플럭스의 투입방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연주 턴디쉬에서 용강위에 도포하는 플럭스의 주 기능은 용강의 보온 작용, 재산화 방지, 정련 작용(개재물 흡수능)의 세가지로, 성분 측면으로는 염기성 플럭스와 SiO₂계 왕겨류, 용융 측면에서는 저융점, 중융점, 고융점으로 구분된다.

염기성 턴디쉬 플럭스는 CaO계 성분비를 높이고, Al₂O₃ 성분비를 낮춤으로써 알루미늄 탈산강에서 강중 Al₂O₃ 개재물의 포집능을 향상시키는 역할을 한다.

또한, SiO₂가 일반적으로 90%이상인 왕겨류는 보온능 확보 차원에서 턴디쉬 용강 표면 위에 도포되고 있다.

융점 측면에서 나누어 볼 때 저융점 플럭스는 1400℃이하의 융점을 가지며 신속하게 대기를 차단시킬 수 있으므로 재산화 방지 차원에서는 유리하나 보온능이 떨어진다.

반면에, 고융점 플럭스는 주조온도 이상(1570℃)의 융점을 가지며 도포능이 떨어져 대기 차단능은 불량하나 단열 보온효과 측면에서는 유리하다.

중융점 플럭스는 1400℃ ~ 용강온도의 융점을 갖는 것으로서 완만한 대기 차단능과 단열능을 가진다.

턴디쉬에서 품질 엄격재에 대해서는 플럭스의 세가지 기본 기능(보온능, 재산화 방지능, 개재물 흡수능)을 모두 만족시키기 위해서 종래에 적용하고 있는 기술은 이중 도포법으로 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스를 도포하고 그 위에 고융점의 왕겨류를 도포하는 방법을 사용하여 품질을 향상시키고 있는 반면에, 기타 엄격한 품질을 요구하지 않는 일반 강종에 대해서는 고융점의 왕겨류 플럭스만을 단독 적용하고 있다.

상기한 2중 도포법은 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스를 미리 투입하여 신속한 도포성을 통하여 대기와의 접촉 시간을 최대한 빨리 단축하여 용강의 재산화를 방지하고, 그 후에 연속하여 고융점의 SiO₂계 왕겨류를 투입하여 단열, 보온능을 향상시켜 턴디쉬에서의 용강의 온도하락을 방지하는 방법이다.

상기 저융점의 염기성 플럭스는 Al₂O₃ 개재물을 포집하는 능력이 있다는 사실만으로 투입하고 그 위에 보온능을 유지하기 위하여 고융점의 SiO₂계 왕겨류를 투입하고 있다.

그러나, 상기 고융점의 SiO₂계 왕겨류(SiO₂ 90% 이상) 턴디쉬 플럭스는 턴디쉬내의 슬래그에 확산 용융되어 들어가거나 직접적으로 용강과 반응하여 Al₂O₃ 개재물을 생성하게 되고, 이렇게 생성된 Al₂O₃ 개재물은 용강류에 의해서 주편에 혼입되고 결국 제품의 품질에 악영향을 주게 되는 문제점이 있다.

특히, 근래에 들어 고품질의 고급강을 생산함에 있어 수mm의 개재물도 허락하지 않을 만큼 엄격한 제품 생산을 요구하는 상황에서 이러한 개재물은 치명적일수 밖에 없다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 MgO계 보온재를 사용하는 방법이 시도되고 있는데, 이 MgO계 단열 보온재를 사용하게 될 경우 MgO 보온재를 턴디쉬 슬래그 위에 부상시켜야 하며, 이를 위해서는 적절한 밀도를 갖도록 MgO 보온재의 크기, 기공률(중공과립)을 고려하여야 하는 어려움이 있고, 또한 턴디쉬 용강의 온도가 1500^oC 이상인 알루미늄 탈산강의 경우 보온재 자체의 융점을 최대한 높여 슬래그와의 반응을 억제시키기 위해 순도를 높여야 하는 문제점이 있다.

상기와 같이 MgO 보온재의 순도를 높이는 것은 결국 원가를 상승시키게 되는 결과를 가져오게 된다.

본 발명은 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 턴디쉬 플럭스의 2중 도포시 저융점의 염기성 플럭스와 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스의 투입비를 적절히 설정함으로써 턴디쉬 슬래그 중 SiO₂의 반응을 최대한 억제하여 개재물 생성 및 용강 재산화를 방지하므로써 주편의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 플럭스의 낭비를 줄일 수 있는 턴디쉬 플럭스 투입방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 용강이 수강된 턴디쉬에 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스를 투입한 다음, 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스를 투입하여 수강된 용강을 도포하는 턴디쉬 플럭스의 투입방법에 있어서,

상기 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스와 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스의 투입비(저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스: 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스)가 중량기준으로 3.0∼4.0 : 1 이고;

투입되는 총 플럭스중의 총 SiO₂의 함량은 23∼27wt%인 것을 특징으로 하는 턴디쉬 플럭스의 투입방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1에 나타난 바와 같이 예비처리공정에서 예비처리된 용선을 전로정련공정에서 정련하여 제조된 용강을 탈가스 공정에서 탈가스처리한 후 연속주조 공정의 턴디쉬(1)에 받아 고상의 상태로 응고 시키는 과정에서, 턴디쉬 내의 용강의 재산화 방지, 보온작용, 개재물 흡수능 향상을 통한 정련능 확보를 위해 턴디쉬 용강 위에 도포하는 턴디쉬 플럭스의 2중 도포방법에 바람직하게 적용되는 것이다.

상기 턴디쉬 플럭스의 2중 도포방법은 먼저 주조초기 저융점의 염기성 플럭스를 도포한 다음, 보온능을 확보하기 위하여 도 2에 나타난 바와 같이 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스(4)를 투입하여 턴디쉬(1)에 수강된 용강(2)을 도포하는 방법이다.

도 2에서, 부호 3은 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스 투입 후 용융에 의해 생성되는 턴디쉬 슬래그를 나타낸다.

본 발명은 상기와 같이 연속주조 공정에서 턴디쉬 플럭스를 2중 도포함에 있어, 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스와 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스의 투입비 및 총 플럭스중의 총 SiO₂함량을 적절히 제어함으로써 턴디쉬 슬래그 중의 SiO₂의 활동도를 제어하여 SiO₂ 반응을 최대한 억제하는 것이다.

본 발명에서는 상기 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스와 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스의 투입비(저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스: 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스)를 중량기준으로 3.0∼4.0 : 1로 설정하는데, 그 이유는 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스의 양이 너무 적은 경우에는 슬래그중의 SiO₂ 농도가 너무 높아 SiO₂의 활동도가 커져 용강을 재산화시켜 주편의 품질을 열화시키고, 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스의 양이 너무 많은 경우에는 플럭스의 융점이 너무 낮아져 용강의 보온성이 떨어지기 때문이다.

상기 저융점의 염기성 플럭스의 융점은 1400℃이하로 턴디쉬내 용강의 온도(1500 ~ 1600℃)보다 매우 낮아 연속주조 초기에 빠르게 용융하여 턴디쉬를 실링 (sealing)하는 역할을 한다.

본 발명에 바람직하게 적용되는 저융점의 염기성 플럭스는 CaO: 58∼60wt%, Al₂O₃: 35∼37wt% 및 SiO₂: 3∼5wt%를 함유하는 플럭스를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 조성을 갖고 CaO와 Al₂O₃의 함량이 CaO : Al₂O₃ = (1.70~1.71) : 1을 만족하는 것이다.

상기 고융점의 SiO₂계의 왕겨류 플럭스는 저융점의 염기성 플럭스 위에 도포되어 보온능을 제공한다.

본 발명에서는 고융점 왕겨 플럭스로서 SiO₂를 97∼98wt%를 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고융점의 SiO₂계의 왕겨류 플럭스는 확산에 의해서 턴디쉬 슬래그내로 용융해 들어간다.

도 3에 나타난 바와 같이, SiO₂에 의한 용강재산화반응은 슬래그 층에서의 SiO₂ 확산과 계면에서의 산화반응 및 산화생성물의 용강 또는 슬래그 층으로의 확산 반응으로 나눌 수 있다.

상기한 산화반응의 속도를 결정하는 단계는 SiO₂ 농도가 높을 경우 계면반응이 충분히 빠르다고 판단되므로, 산화생성물 또는 산화대상물의 확산에 의해 결정된다.

상기 계면반응은 하기 반응식(1)과 같다.

3SiO₂ + 4Al = 3Si + 2Al₂O₃

상기 계면반응에 의하여 Al₂O₃ 개재물이 생성되고 이 개재물이 용강 유동에 의하여 턴디쉬 용강내로 들어간 상태에서 주조가 행해지게 되면, 열간압연 공정과 냉간압연 공정을 거치는 동안 바로 이 개재물에 의하여 선상 스캡(Scab; 제강성 결함명, 개재물에 의해 압연방향으로 길게 늘어선 결함)이나 홀(Hole; 압연시 개재물 탈락으로 압연판에 구멍이 생기는 결함)등의 결함을 유발하게 된다.

본 발명은 상기 반응식 (1)과 같은 반응에 의한 개재물 생성을 방지하면서 최대한의 보온능을 확보하고자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 턴디쉬 플럭스의 종류별 조성을 정확히 분석하여 그 플럭스들을 2중 도포시에 그 투입량 설정시 SiO₂ 의 활동도를 최소화 하여 상기 반응식(1)과 같은 반응을 억제하여 주편 품질을 향상시키면서도 SiO₂의 가능한 한 투입량을 최대화하여 보온능을 동시에 확보하고자 하는 것이다.

보온능을 최대한 확보하기 위해서는 SiO₂를 턴디쉬 용강 위에 최대한 도포 해야 되고, 반면에 용강의 재산화와 개재물 생성을 최소화 하여 주편의 품질을 향상시키기 위해서는 SiO₂를 최소화 하여야 한다.

본 발명은 상기한 보온능과 용강의 재산화 및 개재물 생성을 고려하여 턴디쉬에 투입되는 턴디쉬 플럭스중의 SiO₂ 함량을 적절히 제어하여 슬래그중의 SiO₂ 의 활동도(a_SiO2)를 낯추는 것, 바람직하게는 SiO₂ 의 활동도(a_SiO2)를 0.010 이하로 낮추는 것으로서, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 투입되는 SiO₂량을 최대한 낮추면(왕겨 미투입) 오히려 턴디쉬 용강의 보온 효과가 떨어져 그로 인한 노즐막힘 등의 주조조업의 문제를 야기시켜 주편의 품질에 악영향을 주고, 너무 많이 투입하는 경우에는 재산화와 개재물 생성을 초래하여 주편의 품질을 저하시키므로, 턴디쉬에 투입되는 총 플럭스중의 총 SiO₂량은 23~27wt%로 설정하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 총 투입되는 SiO₂가 23~27wt%가 되도록 염기성 플럭스와 왕겨류 플럭스를 배합하여 투입하는 경우에는 슬래그중의 SiO₂ 의 활동도(a_SiO2)를 0.010 이하까지 낮출 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

수직 만곡형 연주기의 주편 품질 향상을 위하여 다음과 같이 저융점의 염기성 플럭스와 고융점의 왕겨류 플럭스의 투입량과 총 플럭스중의 총 SiO₂의 함량을 변화시켜 저융점의 염기성 플럭스와 고융점의 왕겨류 플럭스를 투입하여 주조, 압연한 후 제강성 결함률을 조사하고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.

상기 저융점의 염기성 플럭스는 CaO : Al₂O₃ = (1.70~1.71) : 1이고 4wt% 이하의 SiO₂ 를 함유하는 것을 사용하고, 그리고 상기 고융점의 왕겨 플럭스는 98wt%의 SiO₂ 를 함유하는 것을 사용하였다.

도 4에서 결함지수는 가장 결함률이 높은 조건을 1로 놓고 환산한 값이다.

실시예 No.	저융점 염기성 플럭스 투입량(Kg)	고융점 왕겨 플럭스 투입량(Kg)	SiO2 (wt%)
비교예 1	310	140	33
비교예 2	330	120	30
발명예 1	340	110	27
발명예 2	350	100	25
발명예 3	360	90	23
비교예 3	370	80	20
비교예 4	390	60	16

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 턴디쉬 플럭스를 투입하는 경우(발명예 1-3)가 본 발명의 범위를 벗어나는 경우(비교예 1-4)에 비하여 낮은 결함지수를 나타냄을 알 수 있으며, 이는 발명예(1-3)에 의하는 경우가 비교예(1-4)에 의하는 경우에 비하여 주편품질이 우수하다는 것을 의미하는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 Al₂O₃ 개재물에 의한 결함 방지를 통해 주편의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 저융점 염기성 턴디쉬 플럭스 투입량에 근거하여 왕겨 플럭스를 적정량 투입하므로써 원가 경쟁력을 높일 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 통상적인 용선예비처리에서 연속주조공정까지의 과정을 나타내는 모식도

도 2는 턴디쉬내의 용강, 슬래그 및 왕겨분포를 나타내는 모식도

도 3은 슬래그층의 SiO₂에 의한 용강재산화 매카니즘을 나타내는 모식도

도 4는 투입되는 SiO₂ 함량에 따르는 결함지수변화를 나타내는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 . . . 턴디쉬 2 . . . 용강 3 . . . 슬래그

4 . . . 왕겨류 턴디쉬 플럭스

Claims (2)

1. 용강이 수강된 턴디쉬에 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스를 투입한 다음, 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스를 투입하여 수강된 용강을 도포하는 턴디쉬 플럭스의 투입방법에 있어서,

   상기 저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스와 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스의 투입비(저융점의 염기성 턴디쉬 플럭스: 고융점의 SiO₂계 왕겨류 플럭스)가 중량기준으로 3.0∼4.0 : 1 이고; 그리고 투입되는 총 플럭스중의 총 SiO₂의 함량은 23∼27wt%인 것을 특징으로 하는 턴디쉬 플럭스의 투입방법
2. 제1항에 있어서, 상기 저융점의 염기성 플럭스는 CaO: 58∼60wt%, Al₂O₃: 35∼37wt% 및 SiO₂: 3∼5wt%를 함유하는 것이고, 그리고 융점 왕겨 플럭스는 SiO₂를 97∼98wt%를 함유하는 것임을 특징으로 하는 턴디쉬 플럭스의 투입방법