KR100650778B1

KR100650778B1 - 오스테나이트계 스테인레스 불룸용 몰드 파우더

Info

Publication number: KR100650778B1
Application number: KR1020050128458A
Authority: KR
Inventors: 김영모
Original assignee: 포스코신기술연구조합; 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원; 창원특수강주식회사
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2006-11-30

Abstract

본 발명은 오스테나이트계 스테인레스 불룸용 몰드 파우더(Mold Powder)에 관한 것이다.

본 발명은 중량%로, SiO₂: 31.05~34.50%, CaO: 31.25~34.85%, Al₂O₃: 5.23~7.36%, Na₂O: 5.35~7.30%, F: 3.20~5.60%, 프리(free) C: 4.05~5.05%, 전체 C(전체 C는 프리 C 및 CO₂내 C함량 포함): 5.33~6.33%, CO₂: 4.6~4.7 %, 나머지 연소손실(loss of ignition) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 그 염기도(CaO/SiO₂)가 0.90~1.12임을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스 불룸용 몰드 파우더에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 오스테나이트계 스테인레스 불룸의 연속주조시 종래의 주편표면에 비해 양호한 표면상태를 얻을 수 있어 표면연삭 회수를 대폭 감소시킬 수 있다.

표면결함, 몰드 파우더, 스테인레스, 불룸, 면세로크랙

Description

오스테나이트계 스테인레스 불룸용 몰드 파우더{A mold powder for austenitic stainless steel bloom}

도 1은 종래의 몰드 파우더를 사용한 주편의 표면품질을 관찰한 사진이다.

도 2는 본 발명의 몰드 파우더를 사용한 주편의 표면품질을 관찰한 사진이다.

도 3은 종래의 몰드 파우더를 사용한 주편의 응고조직을 관찰한 사진이다.

도 4는 본 발명의 몰드 파우더를 사용한 주편의 응고조직을 관찰한 사진이다.

본 발명은 오스테나이트계 스테인레스 불룸용 몰드 파우더(Mold Powder)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속주조로 제조되는 스테인레스 불룸의 표면결함을 저감할 수 있는 오스테나이트계 스테인레스 불룸용 몰드 파우더에 관한 것이다.

오스테나이트계 스테인레스 불룸은 가열로에서 최적의 온도로 가열되어 압연라인을 거쳐 각종 봉강 및 선재로 생산되며, 기계부속류, 산업설비류 부품, 주방 및 의료기기 등으로 사용된다. 그런데, 이와 같이 연속주조로 제조되는 스테인레스 불룸은 표면결함이 다량으로 발생하여 제품의 표면품질이 나빠지는 문제점을 가지고 있다.

기존에 사용되는 몰드 파우더는 연속주조시 스테인레스 불룸의 표면에 불균일 응고 및 이상응고 현상을 일으키므로 주편 표면결함의 원인이 된다. 여기에서 표면결함이라 함은 면세로크랙, 면가로크랙 및 스타크랙 등을 말하는데 각각의 생성원인은 서로 다르며, 몰드 파우더와 밀접한 관련이 있는 표면결함은 면세로크랙으로써 그 생성원리는 다음과 같다.

오스테나이트계 스테인레스 불룸을 연속주조할 때의 초기 응고시에 강의 표면에는 델타-페라이트가 생성되어 감마-오스테나이트로 체적감소와 함께 변태를 하게 된다. 이때 체적감소로 인해 에어 갭(Air gap)이 발생하는데, 상기 에어 갭은 주형과　응고 쉘(shell)간의 열전달을 감소시켜 응고쉘의 두께가 불균일하게 되고, 이러한 두께가 불균일한 응고쉘 주변에 인장응력 등이 집중되면 필연적으로 면세로 크랙이 발생하게 된다. 상기 불균일 응고와는 양상이 다르지만, 블리딩(bleeding)이라고 불리는 이상응고 현상도 불룸의 단변에 면세로크랙을 유발하므로 이에 대한 면세로 크랙의 발생빈도를 저감시킬 필요가 있다.

주편 표면결함은 후공정 최종제품의 품질에 막대한 영향을 끼치므로 종래에는 연속주조후 주조표면을 육안으로 관찰하여 표면크랙의 유무 및 정도에 따라 표면을 연삭(grinding)하여 표면결함을 제거하였다. 이러한 경우 최종제품의 품질은 향상시킬수 있으나 실수율이 저하되고, 별도의 연삭비용이 부담되는 등 단점이 있 으므로 가능한 한 표면 연삭없이 양호한 제품을 생산하는 것이 절실히 요구된다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 몰드 파우더의 조성을 개선하여 표면크랙의 발생빈도를 낮추고 표면연삭의 횟수를 줄임으로써 오스테나이트계 스테인레스 불룸의 표면품질을 개선하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, SiO₂: 31.05~34.50%, CaO: 31.25~34.85%, Al₂O₃: 5.23~7.36%, Na₂O: 5.35~7.30%, F: 3.20~5.60%, 프리(free) C: 4.05~5.05%, 전체 C(전체 C는 프리 C 및 CO₂내 C함량 포함): 5.33~6.33%, CO₂: 4.6~4.7 %, 나머지 연소손실(loss of ignition) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,

그 염기도(CaO/SiO₂)가 0.90~1.12임을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스 불룸용 몰드 파우더에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 성분제한 이유를 상세하게 설명한다.

SiO₂: 31.05~34.50중량%(이하, 단지 '%'로 기재함)

상기 SiO₂는 본 발명에서 염기도를 결정하는 성분으로, 그 함량이 31.05% 미만이거나 34.50%를 초과하면 본 발명의 CaO함량에 따른 염기도를 만족할 수 없으므 로, 그 함량을 31.05~34.50%로 제한하는 것이 바람직하다.

CaO: 31.25~34.85%

상기 CaO도 본 발명에서 염기도를 결정하는 성분으로, 그 함량이 31.25% 미만이거나 34.85%를 초과하면 본 발명의 SiO₂ 함량에 따른 염기도를 만족할 수 없으므로, 그 함량을 31.25~34.85%로 제한하는 것이 바람직하다.

Al₂O₃: 5.23~7.36%

상기 Al₂O₃는 통상적으로 점도를 증가시키나 결정화온도 및 응고온도를 낮추는 성분이기도 하다. 그 함량이 5.23% 미만이면 점도가 낮아져서 몰드파우더의 유동성은 좋아지나 소모량이 늘어나고, 7.36%를 초과하면 몰드파우더내 점도는 증가하나 브레이크 아웃의 위험성이 커진다. 따라서, 그 함량을 5.23~7.36%로 제한하는 것이 바람직하다.

Na₂O: 5.35~7.30%

상기 Na₂O는 몰드파우더의 점도를 증가시키는데 유효한 성분으로, 그 함량이 5.35% 미만이면 첨가에 따른 상기 효과를 얻을 수 없고, 7.30%를 초과하면 Al₂O₃를 과도하게 흡수하는 문제점이 있다. 따라서, 그 함량을 5.35~7.30%로 제한하는 것이 바람직하다.

F: 3.20~5.60%

상기 F는 점도를 저하시키고 몰드파우더의 결정화온도 및 용융온도를 저하시키는 성분으로, 그 함량이 3.20% 미만이면 점도, 결정화온도 및 용융온도가 높아지고, 5.60%를 초과하면 몰드파우더의 소모량이 많아진다. 따라서, 그 함량을 3.20~5.60%로 제한하는 것이 바람직하다.

프리 C: 4.05~5.05%

상기 프리(free) C는 몰드파우더의 용융속도를 감소시키는데 유효한 성분으로, 그 함량이 4.05% 미만이면 첨가에 따른 상기 효과를 얻을 수 없고, 5.05%를 초과하면 몰드파우더내 탄소가 용강중으로 침탄하여 표면크랙을 발생시키는 등의 문제점을 야기할 수 있다. 따라서, 그 함량을 4.05~5.05%로 제한하는 것이 바람직하다.

전체 C: 5.33~6.33%

상기 전체 C는 상기 프리 C 및 CO₂내 C함량을 포함한 값을 의미하며, 그 함량이 5.33% 미만이면 용융금속 상부에 형성된 몰드파우더 용융풀의 온도가 낮아져 몰드파우더층이 비정상적으로 굳어버릴 가능성이 크고, 6.33%를 초과하면 연소가 너무 활발해지는 문제점이 있다. 따라서, 그 함량을 5.33~6.33%로 제한하는 것이 바람직하다.

CO₂: 4.6~4.7%

상기 CO₂는 몰드파우더 분말층상의 화염층을 현저하게 확보하여 용강 보온능을 개선하면서 이상응고 현상 및 슬래그림 발생현상을 개선시키는데 유효한 성분으로, 그 함량이 4.6% 미만이면 용융금속 상부에 형성된 몰드파우더 용융풀의 온도가 낮아져 몰드파우더층이 비정상적으로 굳어버릴 가능성이 크고, 4.7%를 초과하면 연소가 너무 활발해지는 문제점이 있다. 따라서, 그 함량을 4.6~4.7%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기한 성분 이외에 나머지는 연소손실(loss of ignition)이며, 기타 불가피하게 포함되는 불순물을 포함할 수 있다. 상기 불가피하게 포함되는 불순물로는 예를 들면 MgO, MnO, P₂O₅, K₂O, Fe₂O₃ 및 수분 등이 있다.

또한, 본 발명의 몰드 파우더는 상기한 성분 조성을 만족함과 아울러 0.90~1.12 범위의 염기도(CaO/SiO₂)를 가져야 하는데, 이는 통상적인 오스테나이트계 몰드 파우더의 염기도(약 0.86정도)에 비하여 상향조정한 것이다. 본 발명에서 이와 같이 염기도를 상향한 이유는 다음과 같다.

염기도에 따라 용강열에 의한 몰드 파우더의 용융, 몰드 슬래그 풀 형성 및 몰드와 주편사이로의 몰드 파우더의 윤활 특성이 달라지는데, 본 발명에서 제시한 염기도 범위는 고점도 조건에서 몰드 파우더의 소모가 적어 경제적이면서 우수한 몰드 파우더를 제공할 수 있기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하나, 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 실시를 예시하기 위한 것일 뿐 이러한 실시예의 기재에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

[실시예]

표 1의 조성 및 염기도를 갖는 몰드 파우더를 제조하고, 각각의 몰드 파우더를 불룸용 몰드내에 취입하여 불룸을 주조한 후 표면품질을 관찰하였다.

이때 몰드 파우더의 용융온도와 점도(poise)는 종래예에서는 용융온도가 1143℃, 점도가　 4.01이었으며, 발명예에서는 용융온도가 1115℃, 점도가　 4.60이었다.

구분	성분 함량(중량%)
구분	SiO₂	CaO	Al₂O₃	Na₂O	F	프리C	전체C	CO₂	염기도	점도
종래예	36.48	31.22	5.09	5.88	6.66	3.50	4.82	-	0.86	4.01
발명예	33.09	33.28	6.23	6.42	4.08	4.55	5.83	4.69	1.01	4.60

도 1은 종래의 몰드파우더를 사용해서 주편의 표면품질을 관찰한 사진이며, 도 2는 본 발명의 몰드파우더를 사용해서 주편의 표면품질을 관찰한 사진이다. 도 1 및 도 2에서 육안으로 보더라도 본 발명의 몰드파우더를 사용한 주편의 표면이 훨씬 양호한 결과을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 한편, 종래의 몰드파우더를 사용한 경우에는 불균일 응고에 의해 표면이 매끄럽지 못한 경우가 많았다.

도 3과 도 4는 각각 종래의 몰드파우더를 사용하였을 경우와 본 발명의 몰드파우더를 사용했을 경우를 광학현미경으로 관찰한 응고조직을 나타낸 것이다. 각각의 도면에서 종래의 몰드파우더를 사용한 경우에 응고조직에 까맣게 보이는 불균일 응고조직이 많이 나타났으며, 본 발명의 몰드파우더를 사용한 경우에는 응고조직이 대부분 양호한 것으로 나타났다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 오스테나이트계 스테인레스 불룸의 연속주조시 종래의 주편표면에 비해 양호한 표면상태를 얻을 수 있어 표면연삭 회수를 대폭 감소시킬 수 있다.

Claims

중량%로, SiO₂: 31.05~34.50%, CaO: 31.25~34.85%, Al₂O₃: 5.23~7.36%, Na₂O: 5.35~7.30%, F: 3.20~5.60%, 프리(free) C: 4.05~5.05%, 전체 C(전체 C는 프리 C 및 CO₂내 C함량 포함): 5.33~6.33%, CO₂: 4.6~4.7 %, 나머지 연소손실(loss of ignition) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,

그 염기도(CaO/SiO₂)가 0.90~1.12임을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인레스 불룸용 몰드 파우더.