KR101247459B1 - 강의 연속 주조용 몰드 플럭스 및 이것을 이용한 강의 연속 주조 방법 - Google Patents

강의 연속 주조용 몰드 플럭스 및 이것을 이용한 강의 연속 주조 방법 Download PDF

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Abstract

연속 주조용 몰드 플럭스는, SiO2, T.CaO, Al2O3 및 MgO을 주성분으로 하고, 알칼리 금속 산화물을 1종 또는 2종 이상, 또한 성분 F를 함유하며, T.CaO 함유율의 SiO2 함유율에 대한 비가 0.7∼2.0, Al2O3 함유율이 35% 이하, MgO 함유율이 20% 이하, 알칼리 금속 산화물의 합계 함유율이 8% 이하, 및 F 함유율이 7% 이하이며, 하기 (b)∼(e)식으로 나타내어지는 각 함유율 분률이 하기 (a)식을 만족하는 구성이다. 0.63+2.51×YAl2O3≤YCaO/YSiO2≤1.23+2.51×YAl2O3…(a), YSiO2=XSiO2/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(b), YCaO=XCaO/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(c), YAl2O3=XAl2O3/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(d), YMgO=XMgO/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(e) 이 구성의 몰드 플럭스를 이용하여 원형 빌릿의 연속 주조를 행함으로써, 기포성 결함 및 세로 균열의 발생을 유효하게 방지할 수 있다.

Description

강의 연속 주조용 몰드 플럭스 및 이것을 이용한 강의 연속 주조 방법{MOLD FLUX FOR CONTINUOUSLY CASTING STEEL AND METHOD OF CONTINUOUSLY CASTING STEEL USING THE SAME}
본 발명은, 원형의 단면을 갖는 강의 빌릿을 연속 주조하기 위한 몰드 플럭스, 및 이것을 이용한 연속 주조 방법에 관한 것이다.
원형의 단면을 갖는 빌릿(이하, 「원형 빌릿」이라고 기재한다)을 연속 주조할 때, 주형 내의 응고껍질이 기포를 포착하여, 이것에 기인하는 결함(이하, 「기포성 결함」이라고 한다)이 원형 빌릿의 표면에 자주 생긴다. 또, 원형 빌릿의 응고껍질의 두께가 불균일하게 성장함으로써, 원형 빌릿의 표면에 자주 세로 균열이 생긴다.
기포성 결함의 발생을 방지하는 방법의 하나로서, 몰드 플럭스의 염기도를 소정의 값 이상으로 하는 방법이 있다. 몰드 플럭스는, 연속 주조기의 주형 내의 용강(溶鋼)의 산화를 방지하거나, 주형과 주편(鑄片) 사이의 윤활성을 양호하게 유지하거나 하는 등의 목적으로, 주형 내의 용강의 탕면(湯面)에 첨가된다. 통상, 몰드 플럭스의 염기도를 1.0 이상으로 하고, 그 조성을 염기성으로 유지함으로써, 용강 성분의 산화 및 CO 기포의 생성을 방지할 수 있다.
세로 균열의 발생을 방지하는 방법으로서는, 몰드 플럭스가 주형 표면을 따라 원형 빌릿의 응고껍질과의 간극에 유입되고, 이에 의해 형성되는 필름을 결정화시키는 방법이 있다. 필름을 결정화시키고, 전열 저항을 증대시킴으로써, 응고껍질을 완만하게 냉각하여 균일하게 성장시킬 수 있다.
원형 빌릿을 연속 주조할 때에 기포성 결함 또는 세로 균열의 발생을 방지하는 몰드 플럭스는, 예를 들면, 특허 문헌 1∼7에 기재되어 있다.
특허 문헌 1에는, 용강 중의 Mn의 산화를 억제하는 방법이 개시되어 있다. 그 방법은, 몰드 플럭스(몰드 파우더) 중의 T.CaO의 SiO2에 대한 질량 농도비의 값(이하, 「염기도」라고도 한다)을 1.0 이상으로 높이는 방법이다. T.CaO의 농도란, 몰드 플럭스 중의 모든 Ca분을 산화물로서 환산한, 몰드 플럭스 중의 CaO의 농도이다. 특허 문헌 1에는, 또한, 몰드 플럭스의 응고점을 소정의 범위로 조정하는 방법이나, MgO 농도를 5∼15%, Na2O 농도를 4∼15%, F 농도를 5% 이하로 함으로써, 몰드 플럭스의 점성을 소정의 범위로 조정하는 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 2에는, 염기도가 0.9∼1.3인 몰드 플럭스에 소정 농도의 탄산염을 배합하고, 2m/min 이상의 고속으로 주조를 행한 경우에도 주형 내의 윤활성이 유지되도록, 몰드 플럭스의 용융 속도를 조정하는 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 3에는, 주형 내의 림(주형과 응고껍질의 사이에 있어서의 에어 갭)의 형성을 방지하기 위해, 몰드 플럭스의 염기도를 0.6∼0.9로 하는 방법이 개시되어 있다. 또, 몰드 플럭스 중의 Na2O 농도를 5% 이하, F 농도를 1.0∼7.0%로 한 다음, 몰드 플럭스의 융점을 1423K 이상으로 높여, 응고껍질의 완냉각(緩冷却)을 도모함으로써 세로 균열을 방지하는 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 4에는, 주형과 응고껍질의 사이에 존재하는 필름 중에서 아케마나이트(arkermanite)의 정출(晶出)을 촉진함으로써, 완냉각에 필요한 전열 저항을 증대시키는 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 5에는, 아케마나이트에 겔레나이트(gehlenite)를 고용(固溶)시키고, 결정상의 조성을 메릴라이트(melilite)로 함으로써, 점성을 저하시키지 않고 염기도를 1.1 이상으로 높여, 용강 중 성분의 산화 및 몰드 플럭스가 용강으로 말려 들어가는 것을 방지하는 방법이 개시되어 있다. 메릴라이트는, 아케마나이트(Ca2MgSi2O7)와 겔레나이트(Ca2Al2SiO7)의 전율(全率) 고용체이다.
특허 문헌 6에는, 염기도가 1.0∼1.5인 범위에 있어서, Al2O3 및 MgO의 합계 농도, 알칼리 금속 산화물의 합계 농도, F 농도, FeO 및 MnO의 합계 농도, 및 S 농도를 조정함으로써, 메릴라이트의 결정화를 안정시키는 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 7에는, 염기도가 1.1∼1.6인 범위 내에 있어서, Al2O3 및 MgO의 합계 농도, 및 TiO2 농도를 조정함으로써, 메릴라이트의 결정화를 촉진한 다음, F, Na2O 및 Li2O의 농도 관계를 조정하여, 큐스피다인(큐스피다인)(Ca4Si2O7F2)을 동시에 석출시키는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 메릴라이트의 결정화를 안정시킬 수 있음과 더불어, 점성의 불안정한 변화를 해소할 수 있는 것으로 하고 있다.
선행 기술 문헌
특허 문헌
특허 문헌 1 : 일본국 특허공개 평4-224063호 공보
특허 문헌 2 : 일본국 특허 2671644호 공보
특허 문헌 3 : 일본국 특허 2985671호 공보
특허 문헌 4 : 일본국 특허 3656615호 공보
특허 문헌 5 : 일본국 특허 3637895호 공보
특허 문헌 6 : 일본국 특허 3997963호 공보
특허 문헌 7 : 일본국 특허공개 2007-185671호 공보
주형과 응고껍질의 사이에 형성되는 몰드 플럭스의 필름 중에 있어서, 메릴라이트가 안정하게 결정화하는 것은, 주형과 원형 빌릿 사이의 윤활성, 및 응고껍질을 완냉각하는 효과의 안정성을 도모하기 위해 필요하다. 그러나, 메릴라이트의 결정화의 안정성 및 응고껍질을 냉각하는 효과의 안정성은, 원형 빌릿의 강 종류나 주조 속도, 용강의 청정성 등의 주조 조건에 따라 변화한다. 상술한 특허 문헌에서 개시되어 있는 방법은, 이들의 안정성을 유지하는데 반드시 충분하지는 않고, 한층 더의 개선이 과제로서 남겨져 있다.
본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 기포성 결함 및 세로 균열의 발생의 방지에 유효한 원형 빌릿의 연속 주조용 몰드 플럭스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 메릴라이트의 결정화를 보다 안정하게 하여, 응고껍질의 완냉각 및 융체 물성의 안정성에서 보다 우수한 효과를 발휘하는 몰드 플럭스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이 몰드 플럭스를 이용한 연속 주조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
염기도는, 몰드 플럭스의 결정화의 정도를 조정하기 위한 중요한 파라미터이다. 그러나, 결정화를 촉진하는 대상이 되는 결정상에 따라, 염기도의 적정한 범위가 다르다. 또, CaO 및 SiO2 이외의 몰드 플럭스 중의 성분의 농도에 따라, 염기도의 적정한 범위는 여러 가지로 변화한다.
특히, 결정화를 촉진하는 대상이 되는 결정상이 메릴라이트인 경우에는, 메릴라이트의 구성 성분인 Al2O3 및 MgO의 농도, 또한 용제적인 성분인 Na2O, Li2O 및 F의 농도에 따라, 염기도의 적정한 범위가 복잡하게 변화한다.
그러나, 상술한 종래의 방법에서는, 메릴라이트의 결정화를 촉진하기 위한 염기도의 범위는, 몰드 플럭스 중의 각 성분의 농도에 상관없이, 1.0∼1.5 또는 1.1∼1.6 등과 같은 일정한 범위를 규정하는데 머무르고 있고, 각 성분의 농도에 따른 영향은 고려되어 있지 않았다.
그래서, 본 발명자들은, 복잡하게 변화하는 메릴라이트의 결정화에 적절한 염기도의 범위를, 몰드 플럭스 중의 각 성분의 농도를 고려하면서, 정확하게 예측할 수 있으면, 연속 주조 시에 있어서, 보다 안정한 완냉각 효과를 얻을 수 있다고 생각하였다.
원형 빌릿을 주조할 때의 몰드 플럭스에 있어서, Al2O3은, 농도 변화가 큰 성분인 것이 알려져 있다. 또한, Al2O3은, 메릴라이트의 구성 성분이며, 메릴라이트의 결정화에 대해 직접적인 영향을 갖는다. 이 때문에, Al2O3 농도에 의한 메릴라이트의 조성의 변화에 주목하였다.
상술한 바와 같이, 메릴라이트는, 아케마나이트(Ca2MgSi2O7)와 겔레나이트(Ca2Al2SiO7)의 전율 고용체이다. 메릴라이트에 있어서, 아케마나이트를 기점으로 하여 겔레나이트로 향하는 조성의 변화는, 아케마나이트 중의 MgSiO3이 Al2O3에 의해 치환됨으로써 진행된다고 생각된다. 그리고, 이 조성의 변화는, Al2O3의 농도의 상승, 및 그것에 수반되는 MgO의 농도의 저하, 및 염기도의 상승에 따른 것이라고 생각된다.
요컨대, 몰드 플럭스 중에서 메릴라이트를 안정하게 존재시키고자 하는 경우, 몰드 플럭스의 Al2O3 농도의 상승에 따라, 염기도를 높게 하는 것이 바람직하다고 생각된다. 이것으로부터, 본 발명자들은, 몰드 플럭스의 염기도와 Al2O3 농도의 정량적인 관계를 명확하게 하여, 메릴라이트를 안정화시키는 것에 도달하였다.
여기에서, 몰드 플럭스의 염기도를 설정하는 경우에는, 몰드 플럭스 중의 F(불소)의 존재 형태를 고려할 필요가 있다.
F는, 통상, CaF2 또는 NaF로서 몰드 플럭스 중에 배합된다. CaF2 및 NaF 중 어느 것을 배합한 경우여도, 몰드 플럭스가 고온에서 용융된 상태에서는, 몰드 플럭스 중의 F는, Ca보다 알칼리 금속과의 친화성이 강하고, 외관상, 하기의 (A)식의 반응이 일어난다고 생각된다.
(CaF2)+(Na2O)→(CaO)+2(NaF)…(A)
이와 같이 생각한 경우, F는 알칼리 금속과 우선적으로 결합하고, 남은 F가 Ca과 결합한다고 생각된다. 또, Ca은, F와 결합하고 있는 이외의 것이 산화물로서 존재하고 있다고 생각하는 것이 적절하다.
본 발명자들은, 상기의 고찰을 근거로 하여, F의 존재를 고려하면서 평가한 몰드 플럭스의 염기도가, 예를 들면 F를 포함하는 큐스피다인(Ca4Si2O7F2)과 같은 결정상을 안정하게 존재시키는 경우뿐만 아니라, 메릴라이트가 안정하게 존재하는 몰드 플럭스 조성을 정확하게 예측할 때에도 유효한 것을 알아내었다.
본 발명은, 상기의 지견에 의거하여 이루어진 것이고, 하기 (1)의 강의 연속 주조용 몰드 플럭스, 및 (2)의 강의 연속 주조 방법을 요지로 한다.
(1) SiO2, T.CaO, Al2O3 및 MgO을 주성분으로 하고, 알칼리 금속 산화물을 1종 또는 2종 이상, 또한 성분 F를 함유하며,
질량%로 표시되는 함유율로, T.CaO 함유율의 SiO2 함유율에 대한 비 「T.CaO/SiO2」가 0.7∼2.0, Al2O3 함유율이 35% 이하, MgO 함유율이 20% 이하, 알칼리 금속 산화물의 합계 함유율이 8% 이하, 및 F 함유율이 7% 이하인 몰드 플럭스로서,
하기 (b)∼(e)식으로 나타내어지는 각 함유율 분율이, 하기 (a)식을 만족하는 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조용 몰드 플럭스.
0.63+2.51×YAl2O3≤YCaO/YSiO2≤1.23+2.51×YAl2O3…(a)
여기에서,
YSiO2=XSiO2/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(b)
YCaO=XCaO/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(c)
YAl2O3=XAl2O3/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(d)
YMgO=XMgO/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(e)
이다.
또,
XCaF2=(WF-1.27×WLi2O-0.613×WNa2O-0.403×WK2O)×2.05…(f)
XCaO=WT . CaO-XCaF2×0.718…(g)
XSiO2=WSiO2…(h)
XAl2O3=WAl2O3…(i)
XMgO=WMgO…(j)
이다.
여기에서, WT . CaO은 T.CaO 함유율, WF는 F 함유율, WLi2O, WNa2O, WK2O은 각각 알칼리 금속 산화물인 Li2O, Na2O, K2O의 함유율, WSiO2는 SiO2 함유율, WAl2O3은 Al2O3 함유율, WMgO은 MgO 함유율이며, 각각 질량%로 표시된다.
상기 (1)에 기재된 강의 연속 주조용 몰드 플럭스에 있어서, TiO2 및 ZrO2의 1종 이상을 함유하고, 그 합계의 함유율이 8질량% 이하인 구성으로 해도 된다.
(2) 상기 (1)에 기재된 연속 주조용 몰드 플럭스를 이용하여 원형 주편을 주조하는 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조 방법.
상기 (2)에 기재된 강의 연속 주조 방법에 있어서, 냉각수를 이용하여 주편에 2차 냉각을 실시할 때에 비수량(比水量)을 0.2∼1.6L/kg으로 하는 것이 바람직하다.
본 명세서의 기재에 있어서, 강이나 몰드 플럭스의 성분 조성 및 농도(함유율)를 나타내는 「%」는 「질량%」를 의미한다.
본 발명의 강의 연속 주조용 몰드 플럭스에 의하면, 몰드 플럭스 중에 있어서 메릴라이트의 결정화가 안정되고, 원형 빌릿의 표면에 생기는 기포성 결함 및 세로 균열을 방지할 수 있다. 특히, 몰드 플럭스의 조성(염기도)을, Al2O3의 농도에 따라 규정함으로써, 메릴라이트의 결정화를 보다 안정시키는 것이 가능하다. 또, 본 발명의 강의 연속 주조 방법에 의하면, 표면에 기포성 결함 및 세로 균열이 없는 고품질의 원형 빌릿을 안정하게 제조할 수 있다.
1. 몰드 플럭스의 조성의 범위 및 한정 이유
<몰드 플럭스의 조성의 범위에 대해>
본 발명의 몰드 플럭스는, SiO2, T.CaO, Al2O3 및 MgO을 주성분으로 한다. 또, 몰드 플럭스는, 알칼리 금속 산화물을 1종 또는 2종 이상, 또한 F를 함유한다. 또, 몰드 플럭스는, 응고점, 점도, 표면장력 등의 조정을 위해, 필요에 따라, TiO2, ZrO2, MnO 등을 적절히 첨가할 수 있다.
주성분에 대해, 몰드 플럭스 중에서 SiO2의 농도 WSiO2에 대한 T.CaO의 농도 WCaO의 비(염기도)인 T.CaO/SiO2의 범위는 0.7∼2.0이고, Al2O3의 농도 WAl2O3은 35% 이하, MgO의 농도 WMgO은 20% 이하이다. 또한, 알칼리 금속 산화물의 합계 농도는 8% 이하, F의 농도 WF는 7% 이하이다.
또한, 하기 (b)∼(e)식으로 표시되는 SiO2, CaO, Al2O3 및 MgO의 4원계로 환산한 각 성분의 질량 농도 분율 YSiO2, YCaO, YAl2O3 및 YMgO의 사이에 있어서, 하기 (a)식의 조건을 만족하도록 한다.
0.63+2.51×YAl2O3≤YCaO/YSiO2≤1.23+2.51×YAl2O3…(a)
YSiO2=XSiO2/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(b)
YCaO=XCaO/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(c)
YAl2O3=XAl2O3/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(d)
YMgO=XMgO/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(e)
여기에서, 플럭스 중에 F가 존재한 경우, F의 알칼리 금속과의 친화성을 고려하여, 하기 (f)∼(j)식에 의해, F의 농도 WF, 또한 알칼리 금속 산화물인 Li2O, Na2O 및 K2O의 농도 WLi2O, WNa2O 및 WK2O로부터, CaF2의 실질적인 농도 XCaF2를 산출한다. 또한 CaO의 실질적인 농도 XCaO을 산출한다.
XCaF2=(WF-1.27×WLi2O-0.613×WNa2O-0.403×WK2O)×2.05…(f)
XCaO=WT . CaO-XCaF2×0.718…(g)
XSiO2=WSiO2…(h)
XAl2O3=WAl2O3…(i)
XMgO=WMgO…(j)
<염기도 및 Al2O3의 농도의 한정 이유에 대해>
상술한 바와 같이, 본 발명의 몰드 플럭스의 염기도(T.CaO/SiO2)의 범위는 0.7∼2.0이다. 이 범위에 있어서, 메릴라이트의 결정화를 안정시키는데 적합한 염기도는, 상술한 바와 같이 Al2O3의 농도 WAl2O3에 의해 변화한다. 그 때문에, 몰드 플럭스의 환산 염기도(YCaO/YSiO2)는, 상기 (a)식에 의해 기재되는 범위 내로 설정한다. 이것은, YAl2O3의 상승과 함께, 메릴라이트의 결정화를 촉진하기 위한 적정한 환산 염기도 YCaO/YSiO2의 범위가 상승하는 것에 대응한 것이다.
몰드 플럭스의 염기도(T.CaO/SiO2)가 0.7보다 낮은 경우, 또는 2.0보다 높은 경우에는, 모두, 어떠한 Al2O3 농도여도, 그 몰드 플럭스의 조성이 아케마나이트 또는 겔레나이트의 결정상으로부터 이격되므로, 그 몰드 플럭스의 결정화가 곤란해진다.
Al2O3은, 몰드 플럭스로부터 완전히 제거하는 것은 곤란하다. 또, 몰드 플럭스에 의한 용강 중의 개재물의 흡수나, 용강 중의 Al의 산화 반응에 기인하여, 주조 중인 몰드 플럭스에서는, Al2O3의 농도가 상승한다.
메릴라이트의 결정화를 안정시키면서 몰드 플럭스의 염기도를 상승시키는 경우에는, 몰드 플럭스를 주조에 이용하기 전에, 몰드 플럭스의 초기 조성에 있어서 Al2O3을 배합하는 것이 유효하다.
몰드 플럭스는, Al2O3의 농도가 35%를 초과하여 크면, 응고점이 1300℃ 이상이 된다. 이 경우, 몰드 플럭스는, 윤활제로서의 기능을 수행하는 것이 곤란해져, 연속 주조에 사용할 수 없다. 그 때문에, 몰드 플럭스 중의 Al2O3의 농도는 35% 이하로 한다.
<MgO의 농도의 한정 이유에 대해>
MgO은, 아케마나이트를 결정화시키기 위해, 몰드 플럭스의 초기 조성에 있어서 첨가하는 것이 유효하다. 본 발명의 몰드 플럭스에 있어서, MgO의 농도 WMgO의 범위는 20% 이하이다. 몰드 플럭스는, MgO의 농도가 20%를 초과하여 크면, 응고점이 1300℃ 이상이 된다. 이 경우, 몰드 플럭스는, 윤활제로서의 기능을 수행하는 것이 곤란해져, 연속 주조에 사용할 수 없다. 그 때문에, 몰드 플럭스 중의 MgO의 농도는 20% 이하로 한다. 이 농도 범위에 있어서, 아케마나이트의 결정화에 적합한 범위는 5∼18%, 더욱 적합한 범위는 6∼15%이다.
<알칼리 금속 산화물 및 F의 농도의 한정 이유에 대해>
몰드 플럭스에 알칼리 금속 산화물 및 F를 첨가함으로써, 응고점 또는 점도를 조절할 수 있다. 알칼리 금속 산화물은, 몰드 플럭스에 과잉으로 첨가하면, 주형 내에서 과잉으로 소결되어, 오히려 몰드 플럭스의 용융 속도를 저하시킬 가능성이 있다. 그 때문에, 알칼리 금속 산화물의 농도는 8% 이하로 한다.
F를 과잉으로 첨가하면, 메릴라이트에 대해 큐스피다인이 무시할 수 없는 양으로 결정화한다. 이 경우에는, 주형을 구성하는 구리판의 온도의 변동이 커지는 일이 있으므로, F의 농도 WF는 7% 이하로 한다. F의 농도는 6% 이하가 바람직하고, 5% 이하가 보다 바람직하다.
<TiO2 및 ZrO2의 첨가에 대해>
본 발명의 몰드 플럭스에는, TiO2 및 ZrO2의 1종 이상을 첨가해도 된다. 이들은 몰드 플럭스의 점성의 조정에 유효하다. 또한 ZrO2은, 몰드 플럭스의 결정화의 촉진이나, 연속 주조기의 노즐 용손(溶損)의 경감에 유효하다. TiO2 및 ZrO2의 첨가량은, TiO2의 농도 WTiO2 및 ZrO2의 농도 WZrO2의 합계로 8% 이하로 하는 것이 바람직하다. 8%를 초과하여 큰 농도로 하면, 몰드 플럭스의 응고점 또는 점도가 과도하게 높아져, 주형 내의 윤활성을 충분히 얻을 수 없다.
<주조 중의 조성 변동의 억제 및 MnO의 첨가에 대해>
주조 중인 몰드 플럭스의 조성 변화를 작게 하는 방법의 하나로서, 미리 몰드 플럭스 중에 MnO을 첨가해 두는 것을 들 수 있다. 몰드 플럭스 중의 MnO의 농도는, 용강 중의 Mn이 산화하여 MnO이 됨으로써 증가한다. 몰드 플럭스로의 MnO의 첨가는, 몰드 플럭스 중의 MnO의 활동도를 미리 증대시킴으로써, MnO의 농도의 상승을 억제하는 점에서 유효하게 작용한다.
몰드 플럭스에 MnO을 첨가하는 경우, MnO의 농도는 5% 이하가 바람직하다. MnO 농도를 5%를 초과하여 큰 농도로 하면, 몰드 플럭스의 점도가 과도하게 저하하므로, 주형 내에 있어서 몰드 플럭스가 용강으로 말려 들어가는 것이 증가한다.
<CaO원, SiO2원 및 Al2O3원에 대해>
CaO원, SiO2원 또는 Al2O3원으로서, 각각 CaSi 합금, 금속 Si 또는 CaAl 합금을 몰드 플럭스에 배합할 수 있다. 이들 금속 및 합금은, 고온의 주형 내에 있어서 산화하여, 최종적으로는 산화물이 된다. 산화 시의 발열이, 용강의 보온에 유효하게 작용한다. 이들 금속 및 합금의 조연제(助燃劑)로서 산화철을 적용하고, 몰드 플럭스에 배합해도 된다.
2. 연속 주조 방법
본 발명의 강의 연속 주조 방법은, 상술한 본 발명의 연속 주조용 몰드 플럭스를 이용하여 원형 빌릿을 주조하는 방법이다.
<2차 냉각의 비수량에 대해>
본 발명의 강의 연속 주조 방법에 있어서, 2차 냉각의 비수량(주편 1kg당의 2차 냉각에 이용하는 물의 양)은 0.2∼1.6L/kg이 바람직하다. 0.2L/kg 미만에서는, 원형 빌릿(주편)의 진원도(眞圓度)가 손상되므로, 이 원형 빌릿을 이용한 제관(製管)이 곤란해진다. 1.6L/kg을 초과하여 크면 원형 빌릿의 표면이 과도하게 냉각되어, 주조 시에 생긴 원형 빌릿의 만곡을 교정할 때에, 표면에 균열이 생기는 경우가 있다.
실시예
이하에, 본 발명의 효과를 확인하기 위해 행한 시험에 대해 설명한다.
1. 시험 방법
1-1. 몰드 플럭스에 대해
원형 빌릿의 연속 주조 시험을 행하기 위해, 표 1에 나타낸 24종류의 조성의 몰드 플럭스를 시료로 하여 제작하였다. 표 1에는, 조성(성분 농도)에 더하여 염기도(T.CaO/SiO2), 환산 염기도(YCaO/YSiO2) 및 상기 (a)식에 의해 규정되는 YCaO/YSiO2의 범위도 기재하고 있다.
[표 1]
Figure 112010002430846-pct00001
시료 B, E, J, M, Q, T, W 및 Y는, 본 발명에서 규정하는 조성 범위 내의 조성이고, 본 발명예이다.
시료 A, D, G, H, L, P, S 및 V는, YCaO/YSiO2의 값이, 상기 (a)식에서 규정하는 범위를 낮게 벗어난 비교예이며, 표 1에서의 구분은 비교예 1로 하였다.
시료 C, F, K, N, R, U 및 X는, YCaO/YSiO2의 값이, 상기 (a)식에서 규정하는 범위를 높게 벗어난 비교예이며, 표 1에서의 구분은 비교예 2로 하였다.
시료 Z는, F 농도가 본 발명에서 규정하는 범위보다 높게 벗어난 비교예이며, 표 1에서의 구분은 비교예 3으로 하였다.
각각의 시료를 도가니 내에서 가열하여, 진동편식 점토계를 이용해, 1300℃에 있어서의 점도, 및 응고점을 측정하였다. 또, 점도 및 응고점의 측정 후에, 도가니 내에서 응고된 시료의 성질과 상태를 관찰하였다.
1-2. 원형 빌릿의 연속 주조에 대해
원형 빌릿은, 만곡형의 연속 주조기를 사용하여, 표 1에 나타낸 몰드 플럭스를 이용해 주조하였다. 단, 비교예 2의 몰드 플럭스는, 후술하는 바와 같이 연속 주조에 사용할 수 없었다. 원형 빌릿은, 단면의 직경이 225mm이고, C 농도가 0.10∼0.23%, Mn 농도가 0.60∼1.40%인 중탄소강으로 이루어지는 것이었다. 드로잉 속도는 2.0∼2.4mm/min의 범위로 하였다.
2. 시험 결과
2-1. 몰드 플럭스에 대해
몰드 플럭스에 대한 평가 지표는, 표 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 시료의 응고점, 1300℃에 있어서의 점도 및 응고 후의 성질과 상태로 하였다.
[표 2]
Figure 112010002430846-pct00002
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명예의 몰드 플럭스는, 응고점이 1176∼1249℃이고, 1300℃에 있어서의 점도가 2∼7poise 정도였다. 또, 응고 후의 시료 중에는, 모두 메릴라이트가 석출되어 있었다.
비교예 1의 몰드 플럭스는, 응고점이 1084∼1176℃이고, 본 발명예의 몰드 플럭스보다 낮으며, 응고 후의 시료는 기본적으로 유리질이었다.
비교예 2의 몰드 플럭스는, 모두 응고점이 1300℃ 이상이고, 연속 주조에 사용할 수 없었다.
비교예 3의 몰드 플럭스는, 응고 후의 시료 중의 결정에, 메릴라이트와 동등하게 큐스피다인이 보였다.
2-2. 원형 빌릿의 연속 주조에 대해
원형 빌릿의 연속 주조에 대한 평가 지표는, 표 3에 나타낸 바와 같이, 기포성 결함, 세로 균열 및 주형 온도의 변동으로 하였다. 표 3에는, 이들의 평가 지표에 더하여, 사용한 몰드 플럭스의 응고점, 1300℃에 있어서의 점도, 염기도 및 주조 시의 2차 냉각의 비수량을 나타내었다. 2차 냉각의 비수량은 1.2L/kg을 표준으로 하고, 기본적으로 일정하게 하였다. 단, 시료 J의 몰드 플럭스를 이용한 시험에서는, 2차 냉각의 비수량을 1.2, 0.2 및 1.6L/kg으로 한 3종류의 조건으로 연속 주조를 행하였다.
[표 3]
Figure 112010002430846-pct00003
표 3의 기포성 결함 및 세로 균열의 란에 있어서, ○ 표시는 결함이 없고 양호한 것, △ 표시는 손질이 필요한 것, × 표시는 손질에 의해서도 제품으로 할 수 없었던 것을 나타낸다. 주형 온도의 변동 란에 있어서, ○ 표시는 변동이 작고 안정되어 있는 것, △ 표시는 약간의 변동이 있었지만 주조 속도를 저하시키는 조업이 불필요한 정도인 것, × 표시는 변동이 크고, 주조 속도를 저하시키는 조업을 어쩔 수 없이 하게 된 것을 나타낸다.
표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명예의 몰드 플럭스를 이용한 경우, 어느 평가 지표라도 ○이고, 원형 빌릿의 표면의 기포성 결함 및 세로 균열을 방지하는 것이 가능하며, 주형 온도의 변동도 작고 안정되어 있었다.
본 발명예의 몰드 플럭스인 시료 J를 이용한 주조에 있어서, 2차 냉각의 비수량을 0.2L/kg으로 저감하면, 빌릿 단면의 진원도가 약간 손상되었지만 문제가 없을 정도였다. 0.2L/kg보다 비수량을 더 저감시키면, 후속의 제관 공정에 지장을 초래한다고 간주되었다.
시료 J를 이용한 주조에 있어서, 비수량을 1.6L/kg으로 증가시키면, 원형 빌릿을 드로잉할 때의 구동력을 부여하는 핀치 롤의 부하가 상승하였다. 이 경우, 원형 빌릿의 품질 자체에 문제는 없었다. 1.6L/kg보다 더욱 비수량을 증가시키고, 보다 강한 냉각을 부여하면, 만곡된 원형 빌릿을 연속 주조기 내에서 교정할 때에, 뒤틀림이 현저하게 부여되므로, 원형 빌릿의 표면에 균열 발생이 염려되었다.
비교예 1의 몰드 플럭스 중, 시료 A, D, G, H 및 V의 몰드 플럭스는 염기도가 낮았다. 그 때문에, 이들 몰드 플럭스를 이용하여 얻어진 원형 빌릿은, 표면에 기포성 결함이 산발하였다. 어느 원형 빌릿이나, 기포성 결함의 평가가 ×이고, 손질에 의해서도 제품으로 할 수 없었다.
또, 비교예 1 및 3의 몰드 플럭스를 이용하여 얻어진 원형 빌릿은, 세로 균열의 평가가 △ 또는 ×가 되고, 표면에 세로 균열이 다양한 정도로 발생하였다. 특히, 응고점이 1100℃ 정도 이하인 시료 G 및 V를 이용하여 얻어진 원형 빌릿은, 입구가 벌어진 세로 균열이 전체 길이에 걸쳐 발생하여, 스크랩으로 취급하지 않을 수 없었다.
비교예 1인 시료 G 및 V를 이용한 경우, 주형과 응고껍질의 사이에 형성되는 필름이 유리질이었으므로, 응고껍질이 급냉각되어, 응고껍질의 두께가 불균일한 상태가 되었다. 그 때문에, 주형 온도의 변동이 특히 크고, 연속 주조기에 장비되어 있는 브레이크아웃의 예지 경보가 작동하여, 주조를 계속하기 위해서는 주조 속도를 2.0mm/min 미만으로 낮게 하지 않을 수 없었다.
비교예 3인 시료 Z에 있어서는, 필름 중에서 생기는 결정화가 불안정하게 되므로, 주형 온도의 변동이 커져, 브레이크아웃의 예지 경보가 작동하였다.
비교예 1인 시료 P 및 S에서는, 응고점이 모두 1176℃ 이하이고, 본 발명예의 몰드 플럭스보다 응고점이 낮았다. 그 때문에, 얻어진 원형 빌릿에는 경미한 패임 및 세로 균열이 발생하여, 손질이 필요하였다. 또, 주조의 속행은 가능하였지만, 주형 온도가 약간 변동되었다.
본 발명의 강의 연속 주조용 몰드 플럭스에 의하면, 몰드 플럭스 중에 있어서 메릴라이트의 결정화가 안정되고, 원형 빌릿의 표면에 생기는 기포성 결함 및 세로 균열을 방지할 수 있다. 특히, 몰드 플럭스의 조성(염기도)을, Al2O3의 농도에 따라 규정하였으므로, 메릴라이트의 결정화를 보다 안정시키는 것이 가능하다. 또, 본 발명의 강의 연속 주조 방법에 의하면, 표면에 기포성 결함 및 세로 균열이 없는 고품질의 원형 빌릿을 안정하게 제조할 수 있다.
따라서, 본 발명의 강의 연속 주조용 몰드 플럭스는, 원형 빌릿을 포함하는 주편의 연속 주조에 광범위하게 적용할 수 있다.

Claims (6)

  1. SiO2, T.CaO, Al2O3 및 MgO을 주성분으로 하고, 알칼리 금속 산화물을 1종 또는 2종 이상, 또한 성분 F를 함유하며,
    질량%로 표시되는 함유율로, T.CaO 함유율의 SiO2 함유율에 대한 비 「T.CaO/SiO2」가 0.7∼2.0, Al2O3 함유율이 21% 이상 35% 이하, MgO 함유율이 20% 이하, 알칼리 금속 산화물의 합계 함유율이 8% 이하, 및 F 함유율이 7% 이하인 몰드 플럭스를 이용하여 원형 주편(鑄片)을 주조하는 강의 연속 주조 방법으로서,
    상기 몰드 플럭스는, 하기 (b)∼(e)식으로 나타내어지는 각 함유율 분율이, 하기 (a)식을 만족하고, 응고 시에 석출하는 결정상이 메릴라이트(melilite)인 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조 방법.
    0.63+2.51×YAl2O3≤YCaO/YSiO2≤1.23+2.51×YAl2O3…(a)
    여기에서,
    YSiO2=XSiO2/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(b)
    YCaO=XCaO/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(c)
    YAl2O3=XAl2O3/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(d)
    YMgO=XMgO/(XSiO2+XCaO+XAl2O3+XMgO)…(e)
    이다.
    또,
    XCaF2=(WF-1.27×WLi2O-0.613×WNa2O-0.403×WK2O)×2.05…(f)
    XCaO=WT.CaO-XCaF2×0.718…(g)
    XSiO2=WSiO2…(h)
    XAl2O3=WAl2O3…(i)
    XMgO=WMgO…(j)
    이다.
    여기에서, WT.CaO은 T.CaO 함유율, WF는 F 함유율, WLi2O, WNa2O, WK2O은 각각 알칼리 금속 산화물인 Li2O, Na2O, K2O의 함유율, WSiO2는 SiO2 함유율, WAl2O3은 Al2O3 함유율, WMgO은 MgO 함유율이며, 각각 질량%로 표시된다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 몰드 플럭스는, TiO2 및 ZrO2의 1종 이상을 함유하고, 그 합계의 함유율이 8질량% 이하인 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    냉각수를 이용하여 주편에 2차 냉각을 실시할 때에 비수량(比水量)을 0.2∼1.6L/kg으로 하는 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조 방법.
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