KR100749021B1 - 연속주조용 몰드 플럭스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조용 몰드 플럭스에 있어서, B₂O₃ 3 내지 10중량%, CaO 25 내지 50중량%, SiO₂ 20 내지 40중량%, Na₂O 5 내지 20중량%, Al₂O₃ 0 내지 15중량%, MgO 0 내지 10중량%를 포함하고, 불소(F)를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 몰드 플럭스를 제공한다. 상기 몰드 플럭스는 칼슘 보라이트 실리케이트(Calcium Borate Silicate) 결정상으로 Ca₁₁Si₄B₂O₂₂를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 불소를 포함하지 않는 결정상을 형성하여 침지노즐 용손, 냉각수로의 불소 용해로 인한 설비 부식 및 수처리 비용 증대, 수소성 브레이크 아웃 발생 등의 문제점을 근원적으로 해결하고, 전열량을 효과적으로 제어할 수 있는 장점이 있다. 특히, 본 발명은 몰드 플럭스를 구성하는 B₂O₃의 함량을 감소시켜 형성함으로써, 제조 단가를 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

연속 주조, 몰드, 주편, 몰드 플럭스, 침지노즐, 결정화, 브레이크 아웃, 불소

Description

연속주조용 몰드 플럭스 {Mold Fiux for continuous casting}

도 1은 일반적인 연속주조 공정을 설명하기 위한 개략도.

도 2는 연속주조 몰드 내 몰드 플럭스의 존재 형태를 설명하기 위한 개략도.

도 3은 일반적인 연속주조 냉각수 수처리 공정을 설명하기 위한 공정도.

도 4는 본 발명에 의한 몰드 플럭스의 B₂O₃ 함량에 따른 결정화 온도의 변화를 도시한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 턴디쉬 2 : 침지노즐(SEN)

3 : 몰드 4 : 용강

5 : 응고 셀 6 : 미응고 용강

7 : 몰드 플럭스

본 발명은 연속주조용 몰드 플럭스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불소(F)를 함유하지 않는 몰드 플럭스에 관한 것이다.

일반적으로 제강 공정은 용선 예비처리 공정, 전로 정련 공정, 이차 정련 공정 및 연속주조 공정 순으로 진행된다.

연속주조 공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(Tundish; 1) 내의 용강을 침지노즐(2)을 통해 몰드(3) 내에 주입하여 일정 형상의 주편으로 제조하며, 이 때 수냉되는 몰드(3)와 접촉된 표면만이 응고된 얇은 주편인 응고 셀(Shell; 5)과 몰드(3)간의 마찰에 의해 상기 응고 셀(5)이 파단되는 브레이크 아웃(Breakout) 현상을 막기 위해 윤활제로서 분말 또는 과립 형상의 합성 슬래그(Slag)인 몰드 플럭스(Mold Flux; 7)를 투입하게 된다.

도 2를 참조하여 연속주조 몰드(10) 내에서 몰드 플럭스의 기능을 보다 자세히 살펴보기로 한다. 몰드 플럭스는 윤활 기능과 함께 주편에서 몰드(10)로의 열유속을 제어하는 전열 제어 기능을 갖고 있다. 즉, 몰드 플럭스는 연속주조 몰드(10) 내의 용강(90) 위로 투입되어 몰드 플럭스 파우더층(20), 소결층(30), 액상층(40) 즉, 미용융층, 반용융층, 용융슬래그층을 형성하면서 용융하게 되고, 이 용융슬래그가 상하로 진동하는 몰드(10)와 응고 셀(80)간의 틈 사이로 유입되어 얇은 막인 몰드 플럭스 필름(50, 60) 즉, 슬래그 필름(Slag Film)을 형성한다.

상기 몰드 플럭스 필름(50, 60)은 다시 2가지 상으로 나뉘어 지는데, 몰드(10)에 가까운 쪽은 응고되어 고상(50)의 유리질(Glass) 혹은 결정질(Crystalline)로 존재하며, 응고 셀(80)에 가까운 쪽은 액상(60)으로 존재한다. 이와 같은 몰드 플럭스 필름(50, 60)은 주편에서 몰드로의 열전달을 결정하는 가장 중요한 인자이며, 특히 고상의 몰드 플럭스 필름(50)이 결정질(Crystalline)로 존재할 경우 전열 량(Heat Flux Density)을 현저히 낮추는 효과를 나타내게 된다.

몰드 내에서의 전열량이 커지면 일반적으로 다음과 같은 문제점이 발생한다.

첫째, 응고 셀의 성장이 불균일해지면서 주편의 표면 크랙이 증가하고, 둘째, 오실레이션 후크(Oscillation Hook; 불균일응고부위) 깊이가 커져서 슬리버(Sliver) 결함이 증가하며, 셋째, 몰드 코너 부위의 응고 셀과 몰드 사이에 들뜸 현상이 생겨나서 응고 셀이 재용해되어 고상에서 액상을 밀어냄으로써 발생하는 브리딩 브레이크아웃(Bleeding Breakout)이 증가하며, 넷째, 부풀어 오름(Bulging)으로 인한 몰드 레벨 변동이 심해진다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 몰드 플럭스는 연주 조업시 결정질 몰드 슬래그 필름을 확보하여 전열량을 억제하도록 Cuspidine (3CaO-2SiO₂-CaF₂)을 주된 결정상으로 정출하도록 성분이 설계되었기 때문에 불소(F) 성분을 반드시 함유하고 있으며, 그 함량은 중량비로 3 내지 15% 사이가 일반적이다.

상기와 같이 불소(F) 성분을 불가피하게 함유하는 종래 몰드 플럭스는 다음과 같은 문제점을 나타낸다.

첫째, 몰드 탕면을 덮고 있는 종래의 불소 함유 몰드 플럭스는 침지노즐을 심하게 용손시킨다. 따라서 몰드 플럭스와 접하는 부위의 침지노즐은 일반적으로 ZrO2-C와 같이 용손을 최대한 억제할 수 있는 재질로 제작하며, 나머지 부위는 Al₂O₃-C로 제작하는 것이 일반적이다. 그러나 ZrO2-C는 Al₂O₃-C 대비 고가이며, 이종(異種)의 재질을 사용함에 따라 노즐 제작에 소요되는 비용이 증가하게 된다. 또한 ZrO2-C로 표면을 보호하더라도 조업 시간이 경과하면서 슬래그 라인(Slag Line)이 용손되는 것을 막을 수 없으므로 조업 중 침지노즐의 침지 깊이를 변경시키는 소위 단변경을 행하게 된다. 일반적으로 침지노즐의 침지깊이는 주조폭, 용강 토출각, 용강 토출량 등의 조업 조건에 따라 최적값이 존재한다. 따라서, 단변경에 따라 침지 깊이는 최적값에서 벗어나게 되므로 조업의 안정성을 해치게 된다. 또한 단변경을 더 이상 할 수 없게 되면 주조 조업을 중단해야 하므로 결국 연연주 비를 제한하게 되어 생산성을 낮추는 요인으로 작용한다.

둘째, 종래의 불소 함유 몰드 플럭스는 냉각수로 불소 성분이 용해되는 점이다. 몰드를 벗어난 주편은 노즐을 통해 분사된 냉각수 혹은 냉각수와 공기의 혼합체인 미스트(Mist)에 의하여 직접 냉각되므로 주편 표면의 몰드 플럭스 필름이 냉각수에 씻기면서 냉각수 중으로 불소가 용해된다. 도 3은 일반적인 연속주조 냉각수 수처리 공정을 개략적으로 나타낸 것으로서, 냉각수 중의 불소 농도는 100ppm 이상이어서 냉각수 배관이 쉽게 부식되는 문제점이 있다. 아울러 배출되는 냉각수는 그대로 방류할 수 없으므로 적절한 처리를 통하여 불소 농도를 환경 규제치(예: 한국의 경우 15ppm) 이하로 낮추어야 한다. 현재 일반적으로 행하여지는 불소 처리 방법은 희토류 금속이 주 성분인 불소 처리제를 투입하여 냉각수 중의 불소와 화학적으로 결합시킨 후 폴리머를 이용하여 응집하는 방법이다. 이 경우 불소 처리제와 폴리머 및 기타 용수 비용이 들고, 반응조 및 농축조 등과 같은 거대한 장치를 건설하여 운용해야 할 뿐 아니라 처리된 불화물을 케이크(Cake) 상태로 매립시 불소용출 문제가 발생한다.

셋째, 종래의 불소 함유 몰드 플럭스는 응고 셀의 수소성 브레이크아웃을 야기하는 문제점이 있다. 불소 함유 몰드 플럭스는 강 중 수소에 의하여 결정화 거동이 크게 영향을 받게 된다. 강 중 수소와 산소는 몰드 플럭스 중의 산소 이온과 함께 하기 식의 반응을 일으킨다.

[H] + [O] + (O^{2 -}) → 2(OH^-)

몰드 플럭스 중에 (OH^-)기가 존재하는 경우 Cuspidine의 결정화를 급격하게 촉진하는 것으로 알려져 있다. 따라서 종래 몰드 플럭스에 있어서 강 중 수소 농도에 따라 결정화 거동이 급격하게 변화하므로 조업의 불안정을 야기하게 된다. 구체적으로는 강 중 수소 농도가 높은 하절기에 있어서 몰드 플럭스의 결정화가 지나치게 촉진됨에 따라 전열량이 과도하게 감소하여 응고셀의 성장이 느려져서 브레이크아웃이 발생하게 되는데, 이를 흔히 수소성 브레이크아웃이라 부른다.

상기와 같이 종래의 불소를 포함한 몰드 플럭스를 연속주조 공정에 적용하는 경우, 침지노즐(SEN)의 용손 및 이로 인한 연연주비의 제한, 2차 냉각수로의 불소(F) 이온 용해로 인한 냉각수 배관 등 설비 부식 및 수처리에 의한 냉각수 중 불소(F) 이온 제거 비용 발생, 강 중 수소에 의한 결정화거동 촉진에 따른 고수소(H) 용강 주조시 수소성 브레이크아웃 발생 등의 문제점이 발생하고 있다.

이러한 몰드 플럭스 중의 불소로 인한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서, 대한민국 등록특허 제6636호에서는 설비의 부식 방지를 위하여 불소를 함유하 지 않는 발열성 용제를 제공하고 있으나, 이는 연주 조업 초기에 용탕의 온도 하락을 방지하기 위하여 사용하는 소위 Front Powder로 그 사용이 국한되고 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제7931호에서는 주편의 품질 향상을 위해 불소의 함량을 6중량% 이하로 제한하고 있으며, 대한민국 등록특허 제8544호에서는 불소의 함량을 5 내지 10중량%로 하되, BaO는 5 내지 15 중량%, Li₂O는 5중량% 이하를 첨가하여 냉각수 중으로 용출되는 불소의 양을 저감하고자 하였다. 아울러 일본특허 제2001-353561호 및 유럽특허 제1063035호에서는 몰드 플럭스 중 불소의 함량을 각각 3중량% 이하 및 2중량% 이하로 억제하여 노즐 용손 및 설비 부식을 가능한 한 방지하고자 하였다.

그러나 상기 선행기술은 불소 성분을 완전히 제거하지 못하고 억제하려는 형태의 몰드 플럭스를 제공한 예로, 불소를 포함하지 않는 결정상을 제공하지도 못하여 불소로 인한 상기의 문제점을 근원적으로 해결할 수 없고, 오히려 주편에서 몰드로의 열유속을 제어하는 전열 제어 기능을 저하시키는 문제점이 있다.

이에 대한민국 공개특허 제2005-0102223호 및 대한민국 공개특허 제2005-0102224호에는 불소를 완전히 제거하는 동시에, 불소를 포함하지 않는 결정상을 생성하여 전열 제어 기능을 수행하는 몰드 플럭스에 대해 개시하고 있다. 이들 선행기술은 산화물로만 구성된 몰드 플럭스에 대해 B₂O₃ 함량을 10% 이상으로 조성 범위를 제한하고 있다. 그러나 상기 B₂O₃는 몰드 플럭스를 구성하는 기타 산화물에 비해 가격이 고가이므로, 이러한 조성 범위의 몰드 플럭스를 제조하기 위해서는 종래의 불소 포함 몰드 플럭스에 비해 제조 비용이 증가하는 단점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 불소를 포함하지 않는 결정상을 형성하여 침지노즐 용손, 냉각수로의 불소 용해로 인한 설비 부식 및 수처리 비용 증대, 수소성 브레이크 아웃 발생 등의 문제점을 근원적으로 해결하고, 전열량을 효과적으로 제어할 수 있는 연속주조용 몰드 플럭스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 몰드 플럭스를 구성하는 B₂O₃의 함량을 감소시켜 형성함으로써, 제조 단가를 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있는 연속주조용 몰드 플럭스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 연속주조용 몰드 플럭스에 있어서, B₂O₃ 3 내지 10중량%, CaO 25 내지 50중량%, SiO₂ 20 내지 40중량%, Na₂O 5 내지 20중량%, Al₂O₃ 0 내지 15중량%, MgO 0 내지 10중량%를 포함하고, 불소(F)를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 몰드 플럭스를 제공한다. 상기 몰드 플럭스는 칼슘 보라이트 실리케이트(Calcium Borate Silicate) 결정상으로 Ca₁₁Si₄B₂O₂₂를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 몰드 플럭스는 염기도(CaO/SiO₂)가 0.7 내지 2.2 범위인 것이 바람직하 며, 상기 몰드 플럭스는 액상 슬래그 중의 (OH^-)기에 의하여 결정화 거동의 영향을 받지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 몰드 플럭스는 상기 B₂O₃ 함량을 조절하여 결정화 온도를 제어할 수 있고, 상기 Na₂O 또는 Al₂O₃ 함량을 조절하여 점도를 제어할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 연속주조용 몰드 플럭스에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

연속주조시 몰드 플럭스를 통한 전열량에 가장 큰 영향을 미치는 것은 몰드 플럭스의 응고 및 결정화 거동이다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 고온에서 완전히 용해된 몰드 플럭스가 필름(50, 60) 형태로 응고 셀(80)과 몰드(10) 사이로 끼어든 후, 온도가 낮은 몰드(10) 측으로부터 응고되면서 유리질(Glass)로부터 결정질(Crystalline)로 바뀌게 된다. 몰드 플럭스가 결정화되면 동(Cu) 몰드(10)와 결정질의 몰드 플럭스 필름(50)과의 사이에는 부피 수축으로 인한 공기틈(Air Gap)이 생겨나서 전도(Conduction)에 의한 열전달을 방해하게 되며, 또한 결정질의 몰드 플럭스 필름(50)은 복사(Radiation)에 의한 열전달을 차단하는 역할을 한다.

따라서 몰드 플럭스의 결정화로 인해 용강에서 몰드로의 열전달을 방해할 수 있기 때문에, 적절한 결정질의 몰드 플럭스 필름의 형성은 연속주조 조업의 안정성과 주편의 품질 확보를 위하여 필요 불가결하다.

불소를 함유하지 않으면서도 Cuspidine을 대체할 수 있는 적절한 결정상을 갖는 조성계를 찾기 위하여 다양한 조성계에 대하여 결정화 거동을 조사하였다. 그 결과를 바탕으로, 본 발명에서는 CaO, SiO₂, B₂O₃를 주성분으로 하고 여기에 Na₂O, Al₂O₃, MgO 등이 첨가된 조성으로 몰드 플럭스를 제조하였으며, 결정상으로서 Calcium Borate Silicate (Ca₂SiB₂O₇)가 정출하도록 하였다.

하기 표 1은 종래의 불소 함유 몰드 플럭스와 본 발명에 따른 몰드 플럭스의 성분을 비교한 것이다.

상기 표 1에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 몰드 플럭스는 CaO 25 내지 50중량%, SiO₂ 20 내지 40중량%, B₂O₃ 3 내지 10중량%, Na₂O 20중량% 미만, Al₂O₃ 15중량% 미만, MgO 10중량% 미만을 포함하여 이루어지고, CaF₂, 즉 불소(F)를 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.

상기에서, CaO와 SiO₂는 몰드 플럭스의 염기도를 조성하는 성분으로, 본 발명의 몰드 플럭스의 염기도(CaO/SiO2)는 0.7 내지 2.2인 것이 바람직하다.

상기 B₂O₃는 본 발명에서 결정화 온도를 결정하는 성분으로, 본 발명의 조성인 3 내지 10 중량% 이내에서는 B₂O₃ 함량이 감소할수록 결정화 온도가 감소하는 경향을 보인다. 또한 본 발명은 고가인 B₂O₃를 3 내지 10중량%의 적은 함량으로 포함하여 제조함으로써, 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

상기 Na₂O는 몰드 플럭스의 용융점을 제어하기 위해 조성되는 성분으로, 본 발명의 몰드 플럭스는 20중량%를 초과하여 조성되면 몰드 플럭스의 용융점이 낮아져 점도와 표면 장력이 지나치게 저하되므로 용강 혼입의 억제 효과를 현저히 저하시킨다.
반대로, 5중량% 미만으로 조성되면 몰드 플럭스의 점도와 표면 장력이 지나치게 높아지게 되는 문제점이 있다.

상기 Al₂O₃는 상기 Na₂O와 마찬가지로 몰드 플럭스의 점도를 조절하는 성분으로, 15중량%를 초과하여 조성되면 몰드 플럭스의 점도가 과도하게 증가하고 용강 내의 비금속 개재물 흡수능이 저하된다. 따라서 점도를 증가시키려면 상기 Na₂O 성분을 감소시키고 Al₂O₃ 성분을 증가시키고, 점도를 감소시키려면 상기 Na₂O 성분을 증가시키고 Al₂O₃ 성분을 감소시키는 것이 바람직하다.

상기 MgO는 본 발명의 몰드 플럭스에서 불가피하게 함유되어 CaO 성분과 함께 염기성을 띠는 성분이다. 따라서, 본 발명은 몰드 플럭스의 염기도를 CaO 성분으로 제어하기 위해 10중량% 미만으로 제한한다.

하기 표 2는 종래의 불소 함유 몰드 플럭스와 상기와 같은 조성을 포함하는 본 발명의 몰드 플럭스의 결정상 및 활성화에너지를 비교한 것이다.

상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 몰드 플럭스의 결정상은 Calcium Borate Silicate, 특히, Ca₁₁Si₄B₂O₂₂를 포함한다. Cuspidine을 형성하는 종래의 불소 함유 몰드 플럭스는 결정화 활성화에너지가 약 80KJ/mol인 반면에, Calcium Borate Silicate을 형성하는 본 발명의 몰드 플럭스는 결정화 활성화에너지가 약 58KJ/mol로, 종래의 몰드 플럭스보다 75% 수준으로 감소된다. 이러한 결정화 반응의 활성화에너지가 낮아지면 결정핵의 생성이 용이해지므로, 결정화 개시로부터 완료까지 소요되는 시간이 짧아지게 된다.

최근 생산성 향상의 요구가 높아지며 연속주조 조업시의 주조 속도도 증가하는 추세를 보인다. 주조 속도가 증가하면 메니스커스 직하 초기 응고층의 불균일 성장이 조장되어 면 세로 크랙 등 슬라브 표면의 결함이 증가하는 문제점이 있다. 이에 본 발명의 몰드 플럭스는 연속주조 조업시 상기의 낮은 활성화에너지로 인해 몰드 내로 유입된 몰드 플럭스 필름이 조기에 결정화가 완료됨에 따라 초기 응고층의 완냉화에 유리하게 작용하므로 고속주조 조업시에도 균일한 응고층 성장을 가능하게 한다.

도 4는 본 발명에 의한 몰드 플럭스의 B₂O₃ 함량에 따른 결정화 온도의 변화를 도시한 그래프이다. 도 4를 참조하면, B₂O₃ 함량이 7 내지 12중량%인 경우에 결정화가 가장 활발하게 일어나며 결정화 온도가 높은 것을 알 수 있다. 이는 Ca₁₁Si₄B₂O₂₂ 내의 B₂O₃ 함량이 7.5중량%이기 때문이다. 따라서, 본 발명의 조성인 3 내지 10중량% 이내에서는 B₂O₃ 함량이 감소할수록 결정상의 조성과 멀어지게 되어 결정화가 지연되며 결정화 온도가 감소하는 경향을 보인다. 이는 B₂O₃ 함량을 조절하여 다양한 범위의 결정화 온도를 갖는 몰드 플럭스를 제조할 수 있음을 보여준다. 즉, 본 발명은 B₂O₃ 함량의 조절에 따라 다양한 범위의 결정화 온도를 갖는 몰드 플럭스를 제조할 수 있으므로, 강종, 주조 속도, 폭, 주조 온도 등의 여러 주조 조업 조건별로 최적의 몰드 플럭스를 용이하게 설계할 수 있게 된다.

종래의 불소 함유 몰드 플럭스의 경우 결정화 온도를 조절하는 방법은 주로 염기도(CaO/SiO₂) 또는 불소(F)의 함량을 변화시키는 것이었다. 이 경우 다음과 같은 문제점이 존재한다. 먼저, 염기도와 불소(F) 함량은 몰드 플럭스의 주요한 물성인 점도값에도 큰 영향을 미치므로 결정화 온도만을 자유롭게 조절하기가 곤란하다. 또한, 연속주조 조업 중 SiO₂는 용강 중의 Al과 반응하여 치환되며 불소(F)는 휘발에 의하여 소실되기 때문에 결정화 온도를 정밀하게 제어하기 곤란한 문제점이 있었다.

이에 반해 본 발명에 의한 몰드 플럭스는 조업 중 성분 변화가 극히 적은 원소인 B₂O₃의 분율로 결정화 온도를 제어하므로 앞서 언급한 바와 같이 폭넓은 범위의 결정화 온도를 조절할 수 있을 뿐 아니라, 조업 중 결정화 온도의 변화가 작아지므로 보다 안정적인 조업이 가능하게 되는 장점이 있다. 아울러 B₂O₃ 함량은 점도 값에 크게 영향을 주지 않으므로 몰드 플럭스의 주요한 물성인 결정화 온도와 점도를 각각 독립적으로 제어할 수 있는 장점이 있다. 즉, 결정화 온도는 B₂O₃의 함량으로 제어하며, 점도는 Na₂O 또는 Al₂O₃의 함량으로 제어할 수 있게 된다. 예를 들어, 점도를 증가시키고자 하는 경우에는 Na₂O를 감소하거나 Al₂O₃를 증가시키고, 반대로 점도를 낮추고자 하는 경우에는 Na₂O를 증가하거나 Al₂O₃를 감소시킴으로써 손쉽게 점도를 조절할 수 있으며, 이 경우 결정화 온도는 크게 영향을 받지 않는다.

또한, 본 발명의 몰드 플럭스는 용강 중 수소에 의한 결정화 거동의 변화가 없는 장점이 있다. 강중 수소는 몰드 플럭스 중으로 이동하여 OH^- 기를 형성한다고 알려져 있다. 종래의 불소 함유 몰드 플럭스는 강중 수소가 높아질 경우 결정화가 급격히 가속화되는 경향을 나타내는데, 이는 액상 몰드 플럭스 중에 존재하는 OH^- 기가 cuspidine의 결정화를 촉진하기 때문이다. 자연 상태의 Cuspidine이 (OH^-)기를 포함한다는 사실은 이러한 경향을 뒷받침한다. 이에 따라 종래의 불소 함유 몰드 플럭스는 하절기 또는 고수소 용강 주조시 브레이크아웃 발생의 위험이 큰 문제점이 있었다. 반면에 본 발명의 몰드 플럭스는 형성되는 Calcium Borate Silicate가 OH- 기와 친화성이 없으므로 강중 수소가 높아지더라도 결정화에 영향을 받지 않는다. 따라서 본 발명의 몰드 플럭스를 적용할 경우 용강 중의 수소 농도와 관계없이 일정한 결정화 거동을 유지할 수 있으므로, 수소성 브레이크아웃의 발생위험 없이 안정적인 주조 조업을 행할 수 있게 된다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 3은 비교예1 및 비교예2의 불소 포함 몰드 플럭스의 성분과, 본 발명에 따른 실시예1 및 실시예2의 몰드 플럭스의 성분을 나타낸 것이다.

상기 비교예1 및 2는 Cuspidine을 형성하도록 불소를 포함하여 이루어지고, 반면에 실시예1 및 2는 Ca₁₁Si₄B₂O₂₂를 형성하도록 불소를 포함하지 않고 B₂O₃를 포함하여 이루어진다.

하기 표 4는 상기 비교예1, 2 및 실시예1, 2의 각종 물성을 비교한 것이다.

상기 표 4를 참조하면, 불소를 포함하지 않은 실시예1 및 2는 종래 비교예1 및 2와 유사한 범위의 결정화 온도, 점도 및 열전도도를 나타낸다. 또한, Ca₁₁Si₄B₂O₂₂를 형성한 실시예1 및 2는 Cuspidine을 형성한 비교예1 및 2의 경우에 비해 결정화 반응의 활성화에너지가 감소된 것을 볼 수 있다. 활성화에너지의 감소는 결정핵의 생성이 용이하여 결정화 개시로부터 완료까지 소요되는 시간이 짧아짐을 의미하므로, 실시예1 및 2는 몰드와 응고 셀 사이로 유입된 액상 몰드 플럭스가 조기에 안정된 결정층을 형성하게 된다. 이로 인해 초기 응고층의 불균일 성장을 방지할 수 있는 효과가 있다.

더욱이 실시예1 및 2는 불소를 포함하지 않는 조성으로 인해, 종래의 침지노즐 용손, 냉각수로의 불소 용해로 인한 설비 부식 및 수처리 비용 증대, 수소성 브레이크 아웃 발생 등의 문제점을 해결할 수 있다.

하기 표 5는 상기 표 3에 표시한 조성의 비교예1 및 실시예1을 적용하여 주조 조업을 실시한 결과를 나타낸 것이다. 2 스트랜드(strand)형 수직만곡형 연주기를 이용하였고, 주조 크기는 주편 기준 폭 1850㎜, 두께 230㎜이고, 강종은 극저탄소강이고, 주조 속도는 1.2m/㎜이었다. 주조량은 스트랜드별로 670톤씩, 총 1340톤이었으며, 전량 냉간압연하여 코일로 제조하였다. 이와 같은 연속주조시 주형 내에서의 평균 전열량, 주조 후 침지노즐의 용손량, 주편을 냉간 압연한 후 주편의 표면 결함을 측정하였다.

상기 표 5를 참조하면, 실시예1의 경우, 비교예1의 경우와 비교하여 몰드 내 평균 전열량이 동등 내지 소폭 감소하였고, 이는 실시예1이 형성하는 Ca₁₁Si₄B₂O₂₂의 결정상이 비교예1이 형성하는 Cuspidine과 유사하게 주조 중 전열 제어 기능을 수행함을 의미한다.

또한 실시예1의 경우, 비교예1의 경우보다 침지노즐 용손이 대폭 감소한 것을 볼 수 있다. 실시예1의 점도가 비교예1의 점도보다 낮은 점을 감안하면, 침지노즐 용손의 저감 효과는 매우 큰 것으로 판단할 수 있다.

또한 냉간 압연 후 코일 표면을 관측한 결과 실시예1의 경우, 비교예1의 경우에 비해 냉연 코일 표면의 결함 발생량이 줄어드는 양호한 결과를 볼 수 있다. 이는 실시예1의 몰드 플럭스 적용시 주형내 전열량의 변동이 적어 조업 안정성이 증대하였기 때문이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 이용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

본 발명은 불소를 포함하지 않는 결정상을 형성하여 침지노즐 용손, 냉각수로의 불소 용해로 인한 설비 부식 및 수처리 비용 증대, 수소성 브레이크 아웃 발생 등의 문제점을 근원적으로 해결하고, 전열량을 효과적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명은 몰드 플럭스를 구성하는 B₂O₃의 함량을 감소시켜 형성함으로써, 제조 단가를 절감하고 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 연속주조용 몰드 플럭스에 있어서,

   B₂O₃ 3중량% 이상 10중량% 미만, CaO 25 내지 50중량%, SiO₂ 20 내지 40중량%, Na₂O 5 내지 20중량%, Al₂O₃ 0중량% 초과 15중량% 이하, MgO 0중량% 초과 10중량% 이하를 포함하고, 불소(F)를 포함하지 않으며,

   상기 B₂O₃ 함량의 범위 내에서 B₂O₃ 함량이 증가함에 따라 결정화 온도가 비례적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 몰드 플럭스.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 몰드 플럭스는 칼슘 보라이트 실리케이트(Calcium Borate Silicate) 결정상으로 Ca₁₁Si₄B₂O₂₂를 형성하는 것을 특징으로 하는 몰드 플럭스.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 몰드 플럭스는 염기도(CaO/SiO₂)가 0.7 내지 2.2 범위인 것을 특징으로 하는 몰드 플럭스.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 몰드 플럭스는 액상 슬래그 중의 (OH^-)기에 의하여 결정화 거동의 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는 몰드 플럭스.
5. 삭제
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서

   상기 몰드 플럭스는 상기 Na₂O 또는 Al₂O₃ 함량을 조절하여 점도를 제어하는 것을 특징으로 하는 몰드 플럭스.

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