KR101333431B1

KR101333431B1 - 강의 연속 주조 방법 및 강의 연속 주조에서 사용되는 내화물

Info

Publication number: KR101333431B1
Application number: KR1020117025062A
Authority: KR
Inventors: 사또루 이또오; 쯔요시 마쯔이; 겐이찌로오 미야모또; 기요시 고또오; 도시히로 스루가; 다모쯔 와끼따
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2013-11-26
Also published as: JP5564496B2; TWI421350B; WO2010137333A1; CN102413966A; KR20120018121A; JPWO2010137333A1; CN102413966B; TW201107496A

Abstract

본 발명은 45질량％ 이상, 94질량％ 이하의 이론 조성의 스피넬 원료, 1질량％ 이상, 50질량％ 이하의 알루미나 원료, 1질량％ 이상, 7질량％ 이하의 금속 Al, 0.5질량％ 이상, 2질량％ 이하의 금속 Si, 0.5질량％ 이상, 4질량％ 이하의 카본 원료, 0.1질량％ 이상, 1질량％ 이하의 B₄C 및 불가피적 불순물을 포함하는 잔량부를 함유하는 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어지는 슬라이딩 노즐을 통해 용강을 용기에 공급하는, 강의 연속 주조 방법을 제공한다.

Description

강의 연속 주조 방법 및 강의 연속 주조에서 사용되는 내화물 {METHOD FOR CONTINUOUSLY CASTING STEEL, AND REFRACTORY USED IN CONTINUOUS CASTING OF STEEL}

본 발명은 강의 연속 주조 방법 및 강의 연속 주조에서 사용되는 내화물에 관한 것이다.

본원은 2009년 5월 27일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2009-127876호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

강의 연속 주조에 있어서는, 레이들로부터 턴디쉬로 용강을 주입할 때나, 턴디쉬로부터 침지 노즐을 통해 주형으로 용강을 주입할 때에, 용강의 유량을 조정하는 목적으로 용강의 통과 구멍을 갖는 슬라이딩 노즐이 사용된다.

이 슬라이딩 노즐은 통과 구멍이 형성된 판형상체를 복수매 겹쳐서 구성된다. 이 판형상체를 슬라이드시킴으로써 용강의 통과 구멍의 개방도가 조정되어, 용강의 유량이 조정된다.

그런데, 연속 주조 방법에 의해 제조되는 강에는 고산소 강, 비연 쾌삭강, 고망간강 등이 있는 것이 알려져 있다. 이들 강에는 강도나 쾌삭성을 향상시키기 위한 Mn이나, 쾌삭성을 향상시키기 위한 B₄C가 첨가된다.

이와 같은 성분을 포함하는 용강에 대해, 종래의 알루미나ㆍ카본질 내화물로 형성한 슬라이딩 노즐을 사용하면, 용강 통과면이나 슬라이드면이 크게 손상되어, 슬라이딩 노즐의 수명이 짧아져 버린다고 하는 문제가 있다.

이로 인해, 슬라이딩 노즐의 장기 수명화를 도모한다고 하는 목적으로, 특허 문헌 1에 기재되는 바와 같이, 96질량％ 이상의 이론 조성의 스피넬과, 4질량％ 이하의 카본 원료를 함유하는 슬라이딩 노즐이 제안되어 있다.

상기 특허 문헌 1에 따르면, 가동면 근방에 있어서, 1200℃ 이상의 고온 하에서, 스피넬이 분해되어 생성한 Mg(g:가스), Al₂O(g), CO(g)로부터, 하기 화학식 1에 나타내는 반응에 의해 스피넬의 치밀층이 생성한다.

또한, 문헌 1에는 상기 Mg(g), Al₂O(g)가 용강 중의 산소 O와 하기 화학식2에 나타내는 반응을 일으켜, 스피넬의 치밀층이 생성되는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 1에서는 슬라이딩 노즐 표면에 이와 같은 스피넬의 치밀층을 형성시킴으로써, 슬래그의 침윤을 억제하여 용손을 방지하는 것을 시도하고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2002-29833호 공보

그러나, 상기 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 충분히 스피넬의 치밀층을 형성할 수 없어, 용손을 방지하는 것은 곤란했다.

본 발명은 고산소강, 비연 쾌삭강, 고망간강 등을 제조할 때에, 용강 공급용 노즐의 용손을 저감시켜, 안정적으로 연속 주조를 행할 수 있는 강의 연속 주조 방법 및 그것에 사용하는 내화물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채용하였다.

(1) 본 발명의 제1 형태는, 강의 연속 주조 방법이며, 0.15질량％ 이상, 3.0질량％ 이하의 Mn, 0.005질량％ 이상, 0.06질량％ 이하의 O, 0.01질량％ 이하로 제한된 Al, 0.0006질량％ 이상, 0.08질량％ 이하의 C, 0.003질량％ 이상, 0.04질량％ 이하의 Si, 0.006질량％ 이상, 0.1질량％ 이하의 P, 0.004질량％ 이상, 0.5질량％ 이하의 S, 0.0015질량％ 이상, 0.02질량％ 이하의 N, 0.001질량％ 이상, 0.03질량％ 이하의 B 및 Fe와 불가피적 불순물을 포함하는 잔량부를 함유하는 용강을 제1 용기에 유지하고, 45질량％ 이상, 94질량％ 이하의 이론 조성의 스피넬 원료, 1질량％ 이상, 50질량％ 이하의 알루미나 원료, 1질량％ 이상, 7질량％ 이하의 금속 Al, 0.5질량％ 이상, 2질량％ 이하의 금속 Si, 0.5질량％ 이상, 4질량％ 이하의 카본 원료, 0.1질량％ 이상, 1질량％ 이하의 B₄C 및 불가피적 불순물을 포함하는 잔량부를 함유하는 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어지는 슬라이딩 노즐을 통해 상기 용강을 제2 용기에 공급하는 강의 연속 주조 방법이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 강의 연속 주조 방법에서는, 상기 알루미나 원료는 최소 입경이 0.1㎜ 이상, 최대 입경이 5㎜ 이하인 알루미나립을 90질량％ 이상, 100질량％ 이하 포함해도 좋다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 강의 연속 주조 방법에서는, 상기 슬라이딩 노즐의 상측에는 상부 노즐이 설치되고, 상기 슬라이딩 노즐의 하측에는 하부 노즐이 설치되고, 상기 상부 노즐 및 상기 하부 노즐 중 적어도 한쪽은, 상기 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어져도 좋다.

(4) 상기 (3)에 기재된 강의 연속 주조 방법에서는, 상기 하부 노즐의 하측에는, 침지 노즐이 더 설치되고, 상기 침지 노즐은 상기 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어져도 좋다.

(5) 상기 (3)에 기재된 강의 연속 주조 방법에서는, 상기 하부 노즐의 하측에는, 레이들로부터 턴디쉬로 용강을 공급하기 위한 공급 노즐이 더 설치되고,

상기 공급 노즐은 상기 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어져도 좋다.

(6) 본 발명의 제2 형태는 0.15질량％ 이상, 3.0질량％ 이하의 Mn, 0.005질량％ 이상, 0.06질량％ 이하의 O, 0.01질량％ 이하로 제한된 Al, 0.0006질량％ 이상, 0.08질량％ 이하의 C, 0.003질량％ 이상, 0.04질량％ 이하의 Si, 0.006질량％ 이상, 0.1질량％ 이하의 P, 0.004질량％ 이상, 0.5질량％ 이하의 S, 0.0015질량％ 이상, 0.02질량％ 이하의 N, 0.001질량％ 이상, 0.03질량％ 이하의 B 및 Fe와 불가피적 불순물을 함유하는 잔량부를 함유하는 용강을 사용한 강의 연속 주조 방법에서 사용되는 내화물이며, 45질량％ 이상, 94질량％ 이하의 이론 조성의 스피넬 원료와, 1질량％ 이상, 50질량％ 이하의 알루미나 원료와, 1질량％ 이상, 7질량％ 이하의 금속 Al과, 0.5질량％ 이상, 2질량％ 이하의 금속 Si와, 0.5질량％ 이상, 4질량％ 이하의 카본 원료와, 0.1질량％ 이상, 1질량％ 이하의 B₄C와, 불가피적 불순물을 포함하는 잔량부를 함유하는 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어지는 내화물이다.

(7) 상기 (6)에 기재된 내화물에서는, 상기 알루미나 원료는 최소 입경이 0.1㎜ 이상, 최대 입경이 5㎜ 이하인 알루미나립을 90질량％ 이상, 100질량％ 이하 포함해도 좋다.

본 발명에 따르면, 전술한 원료를 혼련, 성형하여 얻어지는 슬라이딩 노즐 또는 내화물 등을 사용하여 강의 연속 주조를 행함으로써, 용강 중의 개재물인 MnO, B₂O₃에 의한 슬라이딩 노즐 또는 내화물 등의 용손을 저감시킬 수 있으므로, 안정적으로 연속 주조를 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 연속 주조 방법에 사용되는 턴디쉬의 구조를 도시하는 모식 단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 용강 공급구 근방의 구조를 도시하는 부분 확대 단면도이다.
도 3은 실시예에 있어서의 실험 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 실시예의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 실시예의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 실시예의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.

본 발명은, 구체적으로는 이하의 작용에 의해 슬라이딩 노즐 또는 내화물 등의 용손을 방지하고 있다. 이하, 슬라이딩 노즐을 내화물의 일례로서 설명한다.

일반적으로, 슬라이딩 노즐의 용손은 외래의 슬래그 성분이 슬라이딩 노즐의 표면에서 반응하고, 또한 슬래그 성분이나 반응 후의 성분이, 슬라이딩 노즐 내에 침윤하여 진행된다. 이 진행을 율속하는 것은, 슬라이딩 노즐의 기공 상태, 슬라이딩 노즐의 골재 성분 및 외래의 슬래그 성분 등이다. 고산소강, 비연 쾌삭강, 고망간강 등의 강종에 있어서는, 용강으로부터 생성되는 비금속 개재물이 집합하여 생성되는 슬래그에 MnO, B₂O₃의 성분이 포함되어 있다.

그리고, 이들 개재물이 Al₂O₃, MgO, ZrO₂ 등을 포함하는 슬라이딩 노즐의 표면에 부착되면, 저융점물을 생성하여, 슬라이딩 노즐이 크게 용손된다.

따라서, 본 발명자들은 슬라이딩 노즐로서, MgOㆍAl₂O₃(스피넬) 및 Al₂O₃(알루미나)를 포함하는 원료를 혼련, 성형하여 얻어지는 슬라이딩 노즐을 사용하는 것에 의한 (1) MgOㆍAl₂O₃가 슬래그 중의 MnO를 고용하여 고정화하는 효과 및 (2) 첨가한 Al₂O₃가 슬래그에 용해되어, 점도를 향상시키는 효과에 착안하였다. 그리고, 본 발명자들은 이와 같은 슬라이딩 노즐을 사용함으로써, 슬라이딩 노즐의 용강과 접하는 표면으로부터 슬래그가 침윤하는 것을 억제할 수 있으므로, 슬래그 중의 B₂O₃에 의한 용손 증가분을 상쇄할 수 있는 것을 새롭게 발견하였다.

이 결과, 슬라이딩 노즐의 용손을 대폭으로 저감시킬 수 있어, 연속 주조의 안정화를 도모하는 것을 가능하게 하였다.

이하, 상술한 지식에 기초하는 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명한다.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 강의 연속 주조 방법에서는, 이론 조성의 스피넬 원료, 알루미나 원료, 금속 Al, 금속 Si, 카본 원료, B₄C 및 불가피적 불순물을 함유하는 원료에 대해 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어지는 슬라이딩 노즐이 사용된다. 원료에는 불가피적 불순물로서 1질량％ 미만의 불가피적 불순물을 함유해도 좋지만, 최대한 포함하지 않는 것이 바람직하다.

여기서, 이론 조성의 스피넬 원료는 MgO를 24질량％ 이상, 30질량％ 이하, Al₂O₃를 70질량％ 이상, 76질량％ 이하 포함하고, 불가피적 불순물이 1.5질량％ 이하이면 된다. 예를 들어, 전융 스피넬, 소결 스피넬 등을 스피넬 원료로서 사용할 수 있다.

또한, 알루미나 원료는, 예를 들어 95질량％ 이상, 바람직하게는 98질량％ 이상의 Al₂O₃를 포함하고, 불가피적 불순물이 5질량％ 미만, 바람직하게는 2질량％ 미만이면 된다. 예를 들어, 전융 알루미나, 소결 알루미나 등을 알루미나 원료로서 사용할 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩 노즐의 원료에 있어서, 이론 조성의 스피넬 원료는 45질량％ 이상, 94질량％ 이하의 범위, 알루미나 원료는 1질량％ 이상, 50질량％ 이하의 범위이면 된다. 이에 의해, 후술하는 바와 같이, 내용손성을 향상시킬 수 있다.

상기 슬라이딩 노즐의 원료에서는 금속 Al이 1질량％ 이상, 7질량％ 이하의 범위이면 된다. 금속 Al이 1질량％ 미만의 경우, 내식성, 내산화성, 강도가 저하되는 경향이 있다. 또한, 금속 Al이 7질량％를 초과하면 내식성, 내스폴링성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 금속 Al의 함유량은, 바람직하게는 2질량％ 이상 6질량％ 이하이다.

상기 슬라이딩 노즐의 원료에 있어서, 금속 Si는 0.5질량％ 이상, 2질량％ 이하의 범위이면 된다. 금속 Si가 0.5질량％ 미만의 경우, 내식성, 내산화성, 강도가 저하되는 경향이 있고, 2질량％를 초과하면 탄성률이 높아져, 내스폴링성이 저하되는 경향이 있다.

상기 슬라이딩 노즐의 원료에 있어서, 카본 원료는 0.5질량％ 이상, 4질량％ 이하의 범위이면 된다. 카본 원료가 0.5질량％ 미만의 경우, 내스폴링성이 저하되는 경향이 있고, 4질량％를 초과하면 내산화성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 카본 원료는 카본 블랙, 흑연, 피치를 사용할 수 있다. 또한, 카본 원료의 함유량은, 바람직하게는 0.5질량％ 이상 3.0질량％ 이하이다.

상기 슬라이딩 노즐의 원료에 있어서, B₄C는 0.1질량％ 이상, 1질량％ 이하의 범위이면 된다. B₄C가 0.1질량％ 미만의 경우, 내산화성이 저하되는 경향이 있고, 1질량％를 초과하면 내식성이 악화되는 경향이 있다.

전술한 슬라이딩 노즐은 전술한 조성의 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형함으로써, 얻을 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 성형 후, 150℃ 이상, 250℃ 이하의 분위기에서 성형체를 건조한 후, 비산화성 분위기에서 800℃ 이상, 1400℃ 이하의 온도로 소성해도 좋다. 또한, 성형체에 타르 또는 피치를 함침 처리해도 좋다.

바인더로서 물 외에, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 피치 등의 유기계 바인더를 사용할 수 있다.

전술한 슬라이딩 노즐은 레이들, 턴디쉬 등의 용강 공급구에 설치되어, 비연 쾌삭강 등의 강의 연속 주조 방법이 실시된다. 강의 연속 주조 방법에 있어서의 주조 조건은, 특히 강의 원료에 따른 종래의 주조 조건에 따라서 행하면 된다.

또한, 전술한 슬라이딩 노즐은 레이들 및 턴디쉬의 용강 공급구 중 어느 하나에 설치되어도 좋다. 연속 주조의 안정화의 관점으로부터는, 슬라이딩 노즐은 레이들 및 턴디쉬의 용강 공급구의 양쪽에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 원료에 있어서의 알루미나 원료는 최소 입경이 0.1㎜ 이상, 바람직하게는 0.5㎜ 이상, 최대 입경이 5㎜ 이하, 바람직하게는 3㎜ 이하인 알루미나립을 주로 포함해도 좋다.

알루미나 원료의 알루미나립의 최소 입경이 0.1㎜ 미만의 경우, 알루미나 원료의 비표면적이 증가하여, 알루미나 원료가 용해되기 쉬워지므로, 슬라이딩 노즐(내화물)의 용손이 커져 버린다. 한편, 알루미나 원료의 알루미나립의 최대 입경이 5㎜를 초과하면, 알루미나 원료의 비표면적이 저하되어, 알루미나 원료가 녹기 어려워지고, 슬래그에 공급되는 Al₂O₃ 성분이 감소하여, 슬래그 점성을 향상시키는 효과가 감소한다. 이로 인해, 슬래그 침윤을 충분히 억제할 수 없어, 슬라이딩 노즐의 용손이 커진다. 또한, 「최소 입경이 0.1㎜ 이상, 최대 입경이 5㎜ 이하인 알루미나립을 주로 포함하는 알루미나 원료」는 5㎜ 체를 통과할 수 있지만 0.1㎜ 체를 통과할 수 없는 알루미나립을 90질량％ 이상, 100질량％ 이하 포함하는 알루미나 원료이면 된다. 또한, 여기서의 최소 입경 및 최대 입경이라 함은, 각각의 알루미나립에 있어서의 최소 입경 및 최대 입경을 의미한다.

본 발명에서는, 전술한 원료를 사용한 내화물로서, 슬라이딩 노즐뿐만 아니라, 이 슬라이딩 노즐의 상측에 설치되는 상부 노즐, 하측에 설치되는 하부 노즐을 형성해도 좋다. 또한, 하부 노즐의 하측에 설치되어, 턴디쉬로부터 주형으로 용강을 주입하는 침지 노즐, 레이들로부터 턴디쉬로 용강을 공급하는 소위 롱 노즐(공급 노즐)을 형성해도 좋다.

이들 노즐의 내면에는 용강이 흐르기 때문에, 슬라이딩 노즐 정도는 아니지만, 마찬가지로 용강 중의 MnO, B₂O₃에 기인하는 용손이 발생한다. 따라서, 이들 노즐을 상기 원료로 형성함으로써, 이들 노즐의 용손을 저감시킬 수 있어, 강의 연속 주조의 안정화를 한층 도모할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 강의 연속 주조 방법에 대해, 도면에 기초하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 1에는 본 발명의 실시 형태에 관한 턴디쉬(1)가 도시되어 있다. 이 턴디쉬(1)는 주형(2)에 용강을 공급하기 위한 용기이다.

도 1에 있어서의 원 표시로 둘러싼 부분의 부분 확대도인 도 2에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(1)의 용강 공급구에 설치되고, 용강 공급구의 하면에 설치되는 슬라이딩 노즐(3)의 상측에는 상부 노즐(4)이 설치되고, 슬라이딩 노즐(3)의 하측에는 하부 노즐(5)이 설치되어 있다. 하부 노즐(5)의 하측에는 침지 노즐(6)이 더 설치되어 있다.

슬라이딩 노즐(3), 상부 노즐(4), 하부 노즐(5), 침지 노즐(6)은 이하의 원료에 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련한 슬러리 형상의 내화물을 성형하고, 필요에 따라서 소성하거나, 피치나 타르를 함침하여 형성할 수 있다.

노즐(3 내지 6)의 원료로서는, 예를 들어 스피넬 원료＝74.6질량％, 알루미나 원료＝19.9질량％, 금속 Al＝3질량％, 금속 Si＝1질량％, 흑연 유래의 카본 원료＝1질량％, B₄C＝0.5질량％의 합계 100질량％에 대해, 바인더로서의 페놀 수지를 외부 첨가로 4질량％ 추가한 원료를 적절하게 사용할 수 있다.

또한, 슬라이딩 노즐(3)은 소성 및 함침, 상부 노즐(4)과 하부 노즐(5)은 불 소성 혹은 소성, 침지 노즐 및 롱 노즐은 소성이 행해져도 좋다. 또한, 필요에 따라서 철물을 설치해도 좋다.

강의 연속 주조를 행할 때에는, 레이들, 턴디쉬(1)의 용강 공급구에, 상기 원료로 형성한 슬라이딩 노즐(3), 상부 노즐(4), 하부 노즐(5), 침지 노즐(6), 롱 노즐을 장착한다.

0.15질량％ 이상, 3.0질량％ 이하의 Mn, 0.005질량％ 이상, 0.06질량％ 이하의 O, 0.01질량％ 이하로 제한된 Al, 0.0006질량％ 이상, 0.08질량％ 이하의 C, 0.003질량％ 이상, 0.04질량％ 이하의 Si, 0.006질량％ 이상, 0.1질량％ 이하의 P, 0.004질량％ 이상, 0.5질량％ 이하의 S, 0.0015질량％ 이상, 0.02질량％ 이하의 N, 0.001질량％ 이상, 0.03질량％ 이하의 B 및 Fe와 불가피적 불순물을 포함하는 잔량부를 함유하는 용강(M)을, 레이들로부터 턴디쉬(1)로 공급한다.

여기서, 용강(M)의 성분에 있어서, Mn이 상기 범위이므로, 강재의 강도 향상 및 강재에 있어서의 MnS의 생성이 가능하다. 또한, O가 상기 범위이므로 강재의 성분 균형을 취할 수 있다. Al이 상기의 값 이하로 제한되어 있으므로 강재 중의 산소 레벨을 제어할 수 있다. C가 상기 범위이므로 강재의 강도를 향상시킬 수 있다. Si가 상기 범위이므로 강재의 강도를 향상시킬 수 있다. P이 상기 범위이므로 강재의 취화를 방지할 수 있다. S이 상기 범위이므로 강재 중에 MnS를 생성시킬 수 있다. N가 상기 범위이므로 강재의 취화를 방지할 수 있다. B가 상기 범위이므로 강재의 쾌삭성을 향상시킬 수 있다.

턴디쉬(1)에 공급된 용강(M)은 상부 노즐(4)의 내벽, 슬라이딩 노즐(3)의 구멍 내주연, 하부 노즐(5)의 내벽 및 침지 노즐(6)의 내벽에 접하면서, 침지 노즐(6)의 하단부에 형성된 토출구로부터 주형(2)(제2 용기)으로 유입된다. 또한, 슬라이딩 노즐(3)의 하측의 구멍이 형성된 판형상체를 도시하지 않은 구동 기구에 의해 슬라이드시킴으로써, 주형(2)으로 공급하는 용강(M)의 양을 조정할 수 있다.

이때, 슬라이딩 노즐(3)의 구멍 부분 및 노즐(4 내지 6)의 내벽은 용강(M)에 노출되므로, 종래의 성분의 슬라이딩 노즐에서는 용강(M) 중의 MnO, B₂O₃에 기인하는 용손이 발생하고 있었다. 이에 대해, 본 실시 형태에 따르면, 전술한 원료로 노즐(3 내지 6)을 형성하므로, MgOㆍAl₂O₃가 슬래그 중의 MnO를 고용하여 고정화하는 동시에, 첨가한 Al₂O₃가 슬래그에 용해되면서, 그 점도를 올림으로써, 노즐(3 내지 6)의 용강과 접하는 표면으로부터 슬래그가 침윤하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 슬래그 중의 B₂O₃에 의한 용손을 억제할 수 있다.

이 결과, 노즐(3 내지 6)은 비연 쾌삭강을 제조하는 데 있어서, 종래의 원료로 제조한 노즐에 비교하여, 용손을 대폭으로 저감시켜, 연속 주조의 안정화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 슬라이딩 노즐(3)은 구멍이 형성된 판형상체를 2매 조합하여, 하측의 판형상체를 슬라이드시킴으로써, 용강(M)을 주형(2)으로 공급하는 양을 조정하고 있었지만, 구멍 개방 판형상체를 3매 겹친 슬라이딩 노즐에 본 발명을 채용해도 좋다.

(실시예)

다음에, 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

[1] 실험 방법

도 3에 도시된 바와 같이, 지르코니아제의 도가니(7) 내에 6.1㎏의 비연 쾌삭강의 성분을 포함하는 용강(M)을 투입하고, Ar 분위기 하에서 용강 온도가 약 1550℃로 되도록, 유도 가열에 의해 용강(M)을 가열 유지하였다. 이 용강(M)에 하기 표 1에 나타내는 합성 슬래그(S)를 600g 투입하고, 비연 쾌삭강의 연속 주조에 상당하는 실험 조건을 설정하였다. 용강(M)의 성분은 Mn＝1.2질량％, O＝0.015질량％, Al≤0.002질량％, C＝0.07질량％, Si＝0.008질량％, P＝0.08질량％, S＝0.4질량％, N＝0.008질량％, B＝0.01질량％로 설정하였다.

[2] 시료

시료는 이하와 같이 하여 작성하였다.

알루미나 원료는 순도 99.5질량％ 이상의 소결품, 스피넬은 이론 조성의 소결 스피넬로 Al₂O₃과 MgO 이외의 불순물은 0.6질량％ 이하로 하였다. 알루미나립의 입경은 0.5 내지 1.5㎜로 하고, 스피넬은 톱 사이즈를 5㎜로 하고, 알루미나와 합한 경우에 최밀 충전을 취하도록 입도 배합을 조절하였다. 금속 Al은 입경 250 내지 74㎛이고 순도 99질량％ 이상, 금속 Si는 입경 149 내지 74㎛이고 순도 96질량％ 이상, B₄C는 입경 44㎛ 이하이고 순도 95질량％ 이상, 카본 원료는 비늘 형상 흑연으로 입경 500㎛ 이하이고 순도 95질량％ 이상으로 하였다. 또한, 바인더로서는 페놀 수지를 사용하고, 첨가량은 외부 첨가 4질량％로 하였다.

이들 원료를 혼련하고, 일축 스크류 프레스에 의해 가압 성형하고, 1000℃에서 환원 소성하였다. 그 후 피치로 더 함침하여, 시료 덩어리를 얻었다. 이를 습식 가공함으로써 이하에 설명하는 침식 시험용 공시체(9)를 얻었다.

다음에, 원판 형상의 지그(8)에 원기둥 형상의 공시체(9)를 4개 고정하고, 원판의 회전축으로서 25rpm으로 회전시키면서, 공시체(9)를 도가니 내의 용강(M)과 슬래그(S)에 10분간 침지시켰다. 또한, 침지 깊이는 공시체(9)의 하단부로부터 슬래그(S)의 상면까지 40㎜를 목표로 하였다. 10분 후, 공시체(9)를 끌어올려 냉각하였다. 냉각 후, 공시체(9)의 침지 부분의 원판의 반경 방향의 공시체 치수(D1), 접선 방향의 공시체 치수(D2)를 측정하여, 각각 원래의 공시체(9)의 동일 방향 치수로부터 감산하고, 평균값을 취하여 용손량(㎜)을 산출하였다.

[3] 스피넬 원료, 알루미나 원료의 영향

금속 Al＝3질량％, 금속 Si＝1질량％, 카본 원료＝1질량％, B₄C＝0.5질량％로 고정하고, 스피넬 원료 및 알루미나 원료의 비율을 변화시켜 공시체(9)를 제작하고, 각 공시체(9)를 도가니(7) 내에 침지하여, 각 공시체(9)의 10분 후의 손모량을 측정하였다. 제1 실험예 내지 제10 실험예에 있어서의 원료의 구성을 표 2에 나타낸다.

제1 실험예 내지 제10 실험예의 결과를 도 4에 나타낸다. 여기서, 용손 지수는, 제1 실험예의 손모량을 100으로 하고, 제2 실험예 내지 제10 실험예의 손모량을 상대값으로 환산한 값으로, 용손 지수가 크면 클수록, 용손이 큰 것을 나타낸다.

도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 스피넬 원료에 알루미나 원료를 첨가하면, 용손 지수가 저하, 즉 용손되기 어려워진다. 그러나, 제5 실험예에 있어서의 알루미나 원료/스피넬 원료＝19.9/74.6을 경계로, 다시 용손 지수가 높아져, 제9 실험예에 있어서의 알루미나 원료/스피넬 원료＝59.6/34.9에서는 제1 실험예보다도 용손 지수가 스피넬 원료만으로 이루어지는 제1 실험예보다도 커져 버리는 것을 알 수 있다.

이상의 점에서, 이론 조성의 스피넬 원료만으로 이루어지는 제1 실험예와 비교하여, 알루미나 원료의 첨가에 의해, 슬라이딩 노즐의 용손을 방지할 수 있는 범위는, 스피넬 원료가 45질량％ 이상, 94질량％ 이하, 알루미나 원료가 1질량％ 이상, 50질량％ 이하인 것이 확인되었다.

[4] 금속 Al 첨가의 영향

다음에, 스피넬 원료/알루미나 원료＝3.75, 금속 Si＝1질량％, 카본 원료＝1질량％, B₄C＝0.5질량％로 고정하고, 금속 알루미늄의 첨가량을 0질량％ 내지 7.6질량％까지 변화시킨 제11 실험예 내지 제16 실험예에 대해, 전술한 것과 동일한 시험을 행하였다. 제11 실험예 내지 제16 실험예의 원료 구성을 하기 표 3에 나타내고, 평가 결과를 도 5에 나타낸다.

금속 Al의 첨가는 첨가량 1질량％ 이상에서 효과가 인정되고, 3질량％ 전후가 가장 좋고, 7질량％ 이하까지이면, 용손 지수가 100 미만으로 되어 용손 방지 효과가 발휘되는 것이 확인되었다.

[5] 카본 원료 첨가의 영향

마지막으로, 스피넬 원료/알루미나 원료＝3.75, 금속 Al＝3질량％, 금속 Si＝1질량％, B₄C＝0.5질량％로 고정하고, 카본 원료의 첨가량 0.3질량％ 내지 5.0질량％까지 변화시킨 제17 실험예 내지 제23 실험예에 대해, 전술한 것과 동일한 시험을 행하였다. 제17 실험예 내지 제23 실험예의 원료 구성을 하기 표 4에 나타내고, 평가 결과를 도 6에 나타낸다.

카본 원료의 첨가는 첨가량 0.5질량％이면 그 효과가 인정되고, 1질량％ 전후가 가장 좋고, 3질량％까지는 효과가 인정되는 것이 확인되고, 4질량％ 이하이면 용손 지수가 100 미만으로 되어, 용손 방지 효과가 발휘되는 것이 확인되었다.

이상의 점에서, 45질량％ 이상, 94질량％ 이하의 이론 조성의 스피넬 원료와, 1질량％ 이상, 50질량％ 이하의 알루미나 원료와, 1질량％ 이상, 7질량％ 이하의 금속 Al과, 0.5질량％ 이상, 2질량％ 이하의 금속 Si와, 0.5질량％ 이상, 4질량％ 이하의 카본 원료와, 0.1질량％ 이상, 1질량％ 이하의 B₄C를 함유하는 원료를 성형하여 슬라이딩 노즐, 상부 노즐, 하부 노즐, 침지 노즐을 제조하여 비연 쾌삭강의 연속 주조 방법을 행함으로써, 슬라이딩 노즐, 상부 노즐, 하부 노즐, 침지 노즐의 용손을 방지하여, 강의 연속 주조의 안정화를 도모할 수 있는 것이 확인되었다.

본 발명에 따르면, 고산소강, 비연 쾌삭강, 고망간강 등을 제조할 때에, 노즐 등의 내화물의 용손을 저감시켜, 안정적으로 연속 주조를 행할 수 있다.

1 : 턴디쉬
2 : 주형
3 : 슬라이딩 노즐
4 : 상부 노즐
5 : 하부 노즐
6 : 침지 노즐
7 : 도가니
8 : 지그
9 : 공시체
D1 : 공시체 치수
D2 : 공시체 치수
M : 용강
S : 슬래그

Claims

강의 연속 주조 방법이며,
0.15질량％ 이상, 3.0질량％ 이하의 Mn,
0.005질량％ 이상, 0.06질량％ 이하의 O,
0.01질량％ 이하로 제한된 Al,
0.0006질량％ 이상, 0.08질량％ 이하의 C,
0.003질량％ 이상, 0.04질량％ 이하의 Si,
0.006질량％ 이상, 0.1질량％ 이하의 P,
0.004질량％ 이상, 0.5질량％ 이하의 S,
0.0015질량％ 이상, 0.02질량％ 이하의 N,
0.001질량％ 이상, 0.03질량％ 이하의 B 및
Fe와 불가피적 불순물을 포함하는 잔량부를 함유하는 용강을 제1 용기에 유지하고,
45질량％ 이상, 94질량％ 이하의 이론 조성의 스피넬 원료,
1질량％ 이상, 50질량％ 이하의 알루미나 원료,
1질량％ 이상, 7질량％ 이하의 금속 Al,
0.5질량％ 이상, 2질량％ 이하의 금속 Si,
0.5질량％ 이상, 4질량％ 이하의 카본 원료,
0.1질량％ 이상, 1질량％ 이하의 B₄C 및
불가피적 불순물을 포함하는 잔량부를 함유하는 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어지는 슬라이딩 노즐을 통해 상기 용강을 제2 용기에 공급하는 것을 특징으로 하는, 강의 연속 주조 방법.
제1항에 있어서, 상기 알루미나 원료는 최소 입경이 0.1㎜ 이상, 최대 입경이 5㎜ 이하인 알루미나립을 90질량％ 이상, 100질량％ 이하 포함하는 것을 특징으로 하는, 강의 연속 주조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 슬라이딩 노즐의 상측에는 상부 노즐이 설치되고, 상기 슬라이딩 노즐의 하측에는 하부 노즐이 설치되고,
상기 상부 노즐 및 상기 하부 노즐 중 적어도 한쪽은, 상기 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어지는 것을 특징으로 하는, 강의 연속 주조 방법.
제3항에 있어서, 상기 하부 노즐의 하측에는 침지 노즐이 더 설치되고,
상기 침지 노즐은 상기 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어지는 것을 특징으로 하는, 강의 연속 주조 방법.
제3항에 있어서, 상기 하부 노즐의 하측에는 레이들로부터 턴디쉬로 용강을 공급하기 위한 공급 노즐이 더 설치되고,
상기 공급 노즐은 상기 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어지는 것을 특징으로 하는, 강의 연속 주조 방법.
0.15질량％ 이상, 3.0질량％ 이하의 Mn,
0.005질량％ 이상, 0.06질량％ 이하의 O,
0.01질량％ 이하로 제한된 Al,
0.0006질량％ 이상, 0.08질량％ 이하의 C,
0.003질량％ 이상, 0.04질량％ 이하의 Si,
0.006질량％ 이상, 0.1질량％ 이하의 P,
0.004질량％ 이상, 0.5질량％ 이하의 S,
0.0015질량％ 이상, 0.02질량％ 이하의 N,
0.001질량％ 이상, 0.03질량％ 이하의 B 및
Fe와 불가피적 불순물을 함유하는 잔량부를 함유하는 용강을 사용한 강의 연속 주조 방법에서 사용되는 내화물이며,
45질량％ 이상, 94질량％ 이하의 이론 조성의 스피넬 원료와,
1질량％ 이상, 50질량％ 이하의 알루미나 원료와,
1질량％ 이상, 7질량％ 이하의 금속 Al과,
0.5질량％ 이상, 2질량％ 이하의 금속 Si와,
0.5질량％ 이상, 4질량％ 이하의 카본 원료와,
0.1질량％ 이상, 1질량％ 이하의 B₄C와,
불가피적 불순물을 포함하는 잔량부를 함유하는 원료에, 외부 첨가로 2질량％ 이상, 6질량％ 이하의 바인더를 추가하여 혼련, 성형하여 얻어지는 것을 특징으로 하는, 내화물.
제6항에 있어서, 상기 알루미나 원료는 최소 입경이 0.1㎜ 이상, 최대 입경이 5㎜ 이하인 알루미나립을 90질량％ 이상, 100질량％ 이하 포함하는 것을 특징으로 하는, 내화물.