KR101414941B1 - 용강 표면 보온제와 용강 표면 보온 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 소정의 용강 표면 온도를 갖는 용강 표면에 배치되는 용강 표면 보온제로서, 융점이 상기 용강 표면 온도보다 높은, 2종 이상의 고융점 원료를 함유하고, 10 내지 70질량%의 CaO와, 10 내지 60질량%의 Al2O3과, 5 내지 30질량%의 MgO와, 0 내지 10질량%의 SiO2를 합계 70질량% 이상 함유하고, 상기 CaO와 상기 Al2O3의 비 CaO/Al2O3이 0.5 내지 2.0이며, 융점이 상기 용강 표면 온도보다 낮고, 70질량% 이상이 입경 30 내지 100㎛의 분체인 용강 표면 보온제를 제공한다.

Description

용강 표면 보온제와 용강 표면 보온 방법{AGENT FOR MAINTAINING SURFACE TEMPERATURE OF MOLTEN STEEL AND METHOD FOR MAINTAINING SURFACE TEMPERATURE OF MOLTEN STEEL}
본 발명은 레이들이나 연속 주조용 턴디쉬 등에 의해 용강을 이송, 또는 정련 처리를 행할 때에, 단열·보온 또는 공기 산화 방지를 목적으로 해서 용강 표면을 피복하는 용강 표면 보온제에 관한 것이다.
본원은 2009년 12월 10일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2009-280206호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래부터, 연속 주조용 턴디쉬나 레이들 등에 의해 용강을 이송, 또는 정련 처리를 행할 때에, 용강 표면 보온제로 용강의 표면을 피복하여, 용강으로부터의 열방산과 외기의 침입을 방지하고 있다. 용강 표면 보온제로서, SiO2와 C를 주성분으로 하는 소인이 널리 사용되고 있다. 소인을 용강 표면 보온제로서 사용했을 경우, SiO2는 용강중의 Al과 반응해서 Al2O3계의 개재물을 생성하기 때문에, 제품의 표면 결함이 증대한다는 문제가 있다.
따라서, SiO2가 적은 보온제로서, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, MgO계의 용강 표면 보온제가 개발되어 있다.
일본 특허 공고 평3-48152호 공보
그러나, MgO를 주성분으로 하는 용강 표면 보온제는 융점이 높고, 사용 온도에서는 주로 고상이기 때문에, 용강 표면을 균일하게 피복할 수 없어, 외기와 용강 표면의 반응에 의해, Al2O3계의 개재물이 생성된다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하고, 용강 표면 보온제 유래의 성분에 의해, 용강중에 알루미나계의 개재물이 생성되는 경우가 없고, 또한 용강 표면에서의 용융 속도가 빠르고, 용강 표면을 균일하게 피복할 수 있는 용강 표면 보온제를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성 및 방법을 채용한다.
(1) 본 발명의 제1 형태는, 소정의 용강 표면 온도를 갖는 용강 표면에 배치되는 용강 표면 보온제이고, 융점이 상기 용강 표면 온도보다 높은, 2종 이상의 고융점 원료로 이루어지고, 상기 고융점 원료가 10 내지 70질량%의 CaO와, 10 내지 60질량%의 Al2O3과, 5 내지 25질량%의 MgO와, 0.5 내지 10질량%의 SiO2를 합계 70질량% 이상 함유하고, 상기 CaO와 상기 Al2O3의 비 CaO/Al2O3이 0.5 내지 2.0이며, 융점이 상기 용강 표면 온도보다 낮고, 70질량% 이상이 입경 30 내지 100㎛의 분체인 것을 특징으로 하는 용강 표면 보온제이다.
(2) 본 발명의 제2 형태는, 상기 (1)에 기재된 상기 용강 표면 보온제를, 평균 용융층 두께가 5 내지 30㎜의 범위로 되도록 상기 용강 표면에 배치하는 것을 특징으로 하는 용강 표면 보온 방법이다.
상기 (1)에 기재된 구성에 따르면, 용강 표면 보온제의 성분에 의해, 용강중에 알루미나계의 개재물이 생성되는 경우가 없고, 용강 표면 보온제가 빠르게 용융해서 용강 표면을 균일하게 피복하여, 용강과 대기의 접촉에 의한 알루미나계 개재물의 생성을 억제하는 것이 가능해진다.
상기 (2)에 기재된 방법에 따르면, 용강 표면 보온제가 빠르게 용융해서 용강 표면을 균일하게 확실하게 피복하여, 브리징의 발생을 방지할 수 있으므로, 용강과 대기의 접촉에 의한 알루미나계 개재물의 생성을 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은 연속 주조에서의 1~2레이들에서의 턴디쉬 입측 용강중의 전체 산소량에 대한 턴디쉬 출측 용강중의 전체 산소량의 변화량이다.
도 2는 연속 주조의 1~2레이들에서 제조된 강편으로부터 얻어지는 냉연 강판 코일 1개당 내에 존재하는 산화물계 개재물에 의한 표면 결함의 평균 개수이다.
발명자들은, 용강 표면 보온제로 용강 표면을 균일하게 피복하기 위해서, 용강 표면 보온제의 용융 속도를 신속하게 하기 위한 방법을 검토했다. 그 결과, 융점이 용강 표면 온도보다 높은 2종 이상의 고융점 원료를 혼합함으로써 제조된, 융점(혼합후의 융점)이 용강 표면 온도보다 낮은 용강 표면 보온제이며, 그 70질량% 이상이 입경 30 내지 100㎛의 분체인 용강 표면 보온제를 사용했을 경우에, 다른 고융점 원료간의 고체 확산이 촉진되기 때문에, 용강 표면과 접촉하는 용강 표면 보온제의 신속한 용융이 가능해지는 것을 발견했다. 이로 인해, 용해한 용강 표면 보온제는 용강 표면을 균일하게 피복하여, 용강 표면이 외기와 접촉하는 것에 의한 Al2O3계의 개재물의 생성을 방지할 수 있다. 이하, 상기 발견에 기초하는 본 발명의 실시형태에 관한 용강 표면 보온제에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 용강 표면 보온제의 융점은 물질의 온도를 상승시켰을 때에 용융을 시작하는 온도이며, 다원계 물질의 경우에는 고상선 온도에 상당하는 평균 조성에서의 융점이다. 또한, 연속 주조용 턴디쉬나 레이들 등에 있어서의 용강 표면 온도는 1,550℃ 내지 1,650℃이다.
본 실시형태에 관한 용강 표면 보온제는 그 70질량% 이상이 입경 30 내지 100㎛의 분체인 것을 특징으로 한다. 여기에서의 입경은 체의 눈금의 치수이며, 상기 소정의 눈금 치수의 체를 통과할 수 있는 치수이다. 용강 표면 보온제의 70질량% 이상이 입경 100㎛보다 커지면, 용강 표면 보온제가 빠르게 융해하지 않으므로, 용강 표면이 외기와 접촉하여, Al2O3계의 개재물이 생성되어 버린다. 한편, 용강 표면 보온제의 70질량% 이상을 입경 30㎛ 이하의 분체로 하면, 원료를 미세하게 하는 비용이 막대하게 되어 버린다. 용강 표면 보온제의 70질량% 이상이 입경 40 내지 90㎛의 분체로 하는 경우에는 보다 바람직하고, 용강 표면 보온제의 70질량% 이상이 입경 50 내지 80㎛의 분체로 하는 경우에는 더욱 바람직하다. 또한, 입경 30 내지 100㎛의 분체가 용강 표면 보온제의 70질량%보다 적은 비율밖에 차지하지 않을 경우에도, 용해 속도가 빠른 용강 표면 보온제가 적기 때문에, 용강 표면을 빠르게 용액으로 피복할 수 없어, 용강 표면이 외기와 접촉해 버린다.
용강 표면 보온제는 다른 고융점 원료가 균일하게 섞어진 상태로 봉지에 넣어져 있으면 된다. 이 봉지에 넣어진 상태의 용강 표면 보온제를 봉지채로 용강 표면에 투입할 수 있다. 원료의 입경이 크게 다를 경우, 예를 들어 본 실시형태에 관한 용강 표면 보온제의 30 내지 100㎛의 고융점 원료와 30㎛ 미만, 또는 100㎛을 초과하는 다른 종류의 고융점 원료를 혼합했을 경우에는, 봉지내에서 원료가 편재해버려, 다른 원료가 접촉하기 어려워져 반응이 늦어지기 때문에, 용강 표면에서 빠르게 융액이 생성되지 않아, 용강 표면이 외기와 접촉해 버린다.
용강 표면 보온제의 융점(평균 조성에서의 융점)이 용강 표면 온도보다도 높은 경우에는, 용강 표면 보온제가 완전한 용융 상태에 이르지 않아, 용강 표면에서의 확장성이 악화되고, 용강 표면이 외기와 접촉해 버린다. 이로 인해, 본 실시형태에 관한 용강 표면 보온제의 융점은 용강 표면 온도보다 낮게 설정되어 있다.
완전하게 용융된 용강 표면 보온제를 사용했을 경우에는, 레이들이나 턴디쉬 등의 내화물의 용손이 문제가 된다. 따라서, 본 실시형태에 관한 용강 표면 보온제에서는, 레이들이나 턴디쉬의 코팅재에 사용되고 있는 마그네시아(MgO)를 포함하는 원료를 사용함으로써, 턴디쉬의 용손을 방지하고 있다. 함유하는 마그네시아의 양이 5질량%보다도 적을 경우에는, 레이들이나 턴디쉬의 코팅재의 용손 속도가 빨라져, 조업에 지장을 초래한다. 한편, 함유하는 마그네시아의 양이 30질량%보다도 높을 경우에는, 융점이 상승하기 때문에, 용강을 균일하게 피복할 수 없게 된다. 따라서, 본 실시형태에 관한 용강 표면 보온제에서는, 마그네시아의 함유율을 5 내지 30질량%로 규정한다. 마그네시아의 함유율은 7 내지 25질량%이면 보다 바람직하다.
본 실시형태에 관한 용강 표면 보온제는 혼합후 조성(평균 조성)이 10 내지 70질량%, 바람직하게는 15 내지 65질량%, 보다 바람직하게는 20 내지 60질량%의 CaO, 10 내지 60질량%, 바람직하게는 15 내지 55질량%, 보다 바람직하게는 20 내지 50질량%의 Al2O3, 5 내지 25질량%의 MgO, 0.5 내지 10질량%의 SiO2를 주성분으로 하고 있다. 단, CaO/Al2O3=0.5 내지 2.0으로 한다. 이것은 CaO/Al2O3=0.5 내지 2.0의 범위에서 용강 표면 보온제의 융점(평균 조성에서의 융점)이 극소가 되기 때문이다. 또한, 용강 표면 보온제에 차지하는 SiO2의 질량이 10질량%을 초과하면, 용강중의 Al과의 반응에 의해, Al2O3계의 개재물을 생성하여, 제품의 표면 결함이 증대해 버린다. MgO의 함유량에 대해서는 상기한 바와 같다. 또한, 「주성분으로 한다」는 해당하는 성분이 전체의 70질량% 이상을 차지할 경우를 가리킨다. 본 실시형태에 관한 용강 표면 보온제에 있어서는, 상술한 성분의 합계가 전체의 80질량% 또는 90질량% 이상이라도 좋다.
전술한 고융점 원료로서는, 마그네사이트를 소성해서 제조한 MgO나, 전융품 MgO, 또는, CaO, Al2O3, SiO2, SrO, ZrO2, Al2O3-MgO, CaO-MgO를 사용할 수 있다.
용강 표면 보온 방법으로서는, 상기 설명한 용강 표면 보온제를 평균 용융 두께가 5 내지 30㎜의 범위가 되도록 용강의 표면에 배치하는 것이 바람직하다. 이것은 평균 용융 두께가 5㎜를 하회할 경우에는, 용강 표면의 외기와의 차단이 불충분해지기 때문이다. 또한, 평균 용융 두께가 30㎜를 상회할 경우에는, 열원인 용강으로부터 이격된 위치에 있는 용강 표면 보온제의 상부가 냉각됨으로써, 용강보다도 온도가 낮은 레이들이나 턴디쉬의 내화물 표면에 용강 표면 보온제가 고화되어 부착되어, 용강과 용강 표면 보온제 사이에 간극이 생겨 버리기 때문이다. 이것을 브리징이라고 한다. 브리징이 발생하면, 용강과 용강 표면 보온제 사이에 간극이 생기므로, 용강 표면이 외기와 접촉해 버린다. 용강 표면 보온제를 평균 용융 두께가 7 내지 25㎜, 또는 9 내지 20㎜의 범위가 되도록 용강 표면에 배치해도 좋다.
실시예
다음에, 본 발명을 실시예에 기초하여 설명하지만, 실시예에 있어서의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 하나의 조건예이며, 본 발명은 이들의 조건예만으로 한정되지 않는다.
본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건 내지 조건의 조합을 채용할 수 있는 것이다.
1충전량 280t의 용강을 용선 예비 처리, 전로 탈탄, RH에 의한 진공 탈가스 처리를 행하고, 극저탄소강을 용제했다. 이것을 용량 60t의 턴디쉬를 사용해서 연속 주조법에 의해 주조편을 제조했다. 주조는 15충전량분의 용강을 연속해서 행했다. 용강 표면 온도는 1,560 내지 1,580℃로 했다. 본 발명, 또는 비교예의 용강 표면 보온제는 주조 초기로부터 턴디쉬내의 용강의 보온에 사용했다. 용강 표면 보온제는 실시예, 비교예의 경우 모두 턴디쉬에 대하여 500㎏을 봉지채로 첨가했다. 1매의 주조편은 두께 250㎜, 길이 7,000㎜, 폭 1,500㎜이다. 주조편은 통상 사용되는 열간 압연, 냉간 압연 공정을 거쳐서 두께 0.7mm, 폭 1,500㎜의 냉연 강판으로 했다. 또한, 표 1 내지 표 4에 실시예와 비교예의 데이터를 나타낸다. 레이아웃의 사정상 4개의 표로 분할했지만, 표 2는 표 1의 계속이며, 표 3은 표 2의 계속이며, 표 4는 표 3의 계속이다.
[표 1]
Figure 112012044731826-pct00001
[표 2]
Figure 112012044731826-pct00002

[표 3]
Figure 112012044731826-pct00003

[표 4]
Figure 112012044731826-pct00004
표 1 중의 ※1 CaO-Al2O3은 CaO가 50질량%, Al2O3이 50질량%이다.
표 1 중의 ※2 CaO-SiO2는 CaO가 55질량%, CaO-SiO2가 45질량%이다.
표 1 중의 ※3 SrO-SiO2는 SrO가 50질량%, SiO2가 50질량%이다.
표 1 중의 ※4 Al2O3-CaO-MgO는 Al2O3이 50질량%, CaO가 45질량%, MgO가 5질량%이다.
표 1 중의 ※5 Al2O3-CaO-SiO2는 Al2O3이 50질량%, CaO가 45질량%, SiO2가 5질량%이다.
표 1 중의 ※6 Al2O3-CaO-ZrO2는 Al2O3이 50질량%, CaO가 45질량%, ZrO2가 5질량%이다.
표 1 중의 ※7 Al2O3-MgO-SiO2는 Al2O3이 25질량%, MgO가 25질량%, SiO2가 50질량%이다.
표 2 중의 ※8 Al2O3-MgO는 Al2O3이 75질량%, MgO가 25질량%이다.
표 2 중의 ※9 CaO-MgO는 CaO가 70질량%, MgOs가 30질량%이다.
표 4 중의 ※10 용융층 두께는 철봉을 용강에 침지시켜, 부착된 용강 표면 보온제의 두께를 용융층 두께로 했다.
표 4 중의 ※11 ΔT.O는 연속 연속 주조의 1~2레이들에 있어서의, RH 처리 후(진공 탈가스 처리 후) 용강중의 전체 산소량에 대한, 턴디쉬 용강중의 전체 산소량의 변화량이다.
표 4 중의 ※12 결함 발생 개수는 연속 연속 주조의 1~2레이들에서 제조된 강편으로부터 얻어지는 냉연 강판 코일 1개당 중에 존재하는 산화물계 개재물에 의한 표면 결함의 평균 개수이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에서는, 연속 연속 주조의 1~2레이들에 있어서의, RH 처리 후(진공 탈가스 처리 후) 용강중의 전체 산소량에 대하여, 턴디쉬 용강중의 전체 산소량은 감소하고 있다. 이것은, 용강 표면 보온제가 빠르게 용융해서 턴디쉬 표면을 균일하게 피복했기 때문에, 용강과 대기의 접촉에 의한 알루미나계 개재물의 생성이 억제되는 동시에, 용강중의 알루미나계 개재물이 부상하여, 용강으로부터 제거되었기 때문이다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 실시예에서는, 연속 주조의 1~2레이들에서 제조된 강편으로부터 얻어지는 냉연 강판 코일 1개당 중에 존재하는 산화물계 개재물에 의한 표면 결함의 평균 개수가 종래의 비교예에 비해 대폭으로 감소하고 있다. 이것도, 용강 표면 보온제가 빠르게 용융해서 턴디쉬 표면을 균일하게 피복했기 때문에, 용강과 대기의 접촉에 의한 알루미나계 개재물의 생성이 억제되었기 때문이다.
본 발명에 따르면, 용강 표면 보온제 유래의 성분에 의해, 용강중에 알루미나계의 개재물이 생성되는 일이 없고, 또한 용강 표면에서의 용융 속도가 빠르고, 용강 표면을 균일하게 피복할 수 있는 용강 표면 보온제를 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 소정의 용강 표면 온도를 갖는 용강 표면에 배치되는 용강 표면 보온제이며,
    융점이 상기 용강 표면 온도보다 높은, 2종 이상의 고융점 원료로 이루어지고,
    상기 고융점 원료가, 10 내지 70질량%의 CaO와, 10 내지 60질량%의 Al2O3과, 5 내지 25질량%의 MgO와, 0.5 내지 10질량%의 SiO2를 합계 70질량% 이상 함유하고,
    상기 CaO와 상기 Al2O3의 비 CaO/Al2O3이 0.5 내지 2.0이며,
    융점이 상기 용강 표면 온도보다 낮고,
    70질량% 이상이 입경 30 내지 100㎛의 분체인 것을 특징으로 하는, 용강 표면 보온제.
  2. 제1항에 기재된 상기 용강 표면 보온제를, 평균 용융층 두께가 5 내지 30㎜의 범위로 되도록 상기 용강 표면에 배치하는 것을 특징으로 하는, 용강 표면 보온 방법.
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