KR101818157B1 - 투입재 및 이를 이용한 주조방법 - Google Patents

투입재 및 이를 이용한 주조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101818157B1
KR101818157B1 KR1020160100699A KR20160100699A KR101818157B1 KR 101818157 B1 KR101818157 B1 KR 101818157B1 KR 1020160100699 A KR1020160100699 A KR 1020160100699A KR 20160100699 A KR20160100699 A KR 20160100699A KR 101818157 B1 KR101818157 B1 KR 101818157B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composition
component
mold flux
sio
molten steel
Prior art date
Application number
KR1020160100699A
Other languages
English (en)
Inventor
정성훈
서성모
박민석
강신언
강명훈
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020160100699A priority Critical patent/KR101818157B1/ko
Priority to CN201611128251.3A priority patent/CN107695311B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR101818157B1 publication Critical patent/KR101818157B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/108—Feeding additives, powders, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10—Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11—Treating the molten metal
    • B22D11/111—Treating the molten metal by using protecting powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
    • B22D11/201—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

본 발명은 고알루미늄강의 연속주조 시, SiO2 성분을 함유하는 제1조성물 및 C 성분을 함유하는 제2조성물을 포함하는 투입재를 몰드 플럭스 상에 공급하여, 용강을 보온하고, 몰드 플럭스의 변성을 억제 또는 방지할 수 있는 투입재 및 주조방법이 제시된다.

Description

투입재 및 이를 이용한 주조방법{Input material and casting method using the same}
본 발명은 투입재 및 이를 이용한 주조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 몰드 플럭스의 변성을 억제 또는 방지하여 주편의 품질과 생산성을 향상시킬 수 있는 투입재 및 이를 이용한 주조방법에 관한 것이다.
제강부문에 있어 연속주조법은 종래 조괴법에 비해 품질 균일성과 실수율 등이 우수하다. 이에, 연속주조법의 조업설비와 조업기술 등에 대하여 많은 연구개발이 이루어지고 있다. 그 결과 고합금강을 비롯한 거의 모든 강종을 연속주조법으로 생산할 수 있게 되었다.
이러한 연속주조법을 위한 조업설비를 연속주조 설비라 한다. 연속주조 설비는 정련된 용강(molten steel)을 운반하는 래들(Ladle), 래들에서 용강을 공급받아 임시 저장하는 턴디시(Tundish), 턴디시로부터 지속적으로 용강을 공급받으면서 이를 주편(Slab)으로 1차 응고시키는 몰드(Mold), 및 몰드에서 지속적으로 인발되는 주편을 2차 냉각시키며 일련의 성형 작업을 수행하는 냉각대로 구성된다.
용강은 턴디시에 수강되어 소정 시간 체류되며 개재물이 부상 분리되고 슬래그가 안정화되며 재산화가 방지된다. 이후, 용강은 몰드로 공급되어 주편의 형상으로 초기 응고층을 형성한다. 이때, 몰드를 진동시키며 몰드 내부의 용강 탕면에 몰드 플럭스를 투입한다. 몰드 내부의 용강 탕면에 투입된 몰드 플럭스는 몰드 내벽과 용강의 초기 응고층 사이로 유입되어 이들 간의 윤활 및 열전달 속도 제어에 활용된다.
한편, 고알루미늄(Al)강의 연속주조 시, 몰드 플럭스의 이산화규소(SiO2) 성분과 용강의 알루미늄(Al) 성분이 활발하게 반응하면서 산화알루미늄(Al2O3) 성분이 다량 생성된다. 이처럼 연속주조 중에 다량 생성된 산화알루미늄 성분은 몰드 플럭스에 픽업(pick-up)된다.
따라서, 고알루미늄강의 연속주조가 진행됨에 따라, 몰드 플럭스는 산화알루미늄의 농도가 증가되고, 이산화규소의 농도가 감소된다. 이를 몰드 플럭스의 변성이라고 한다. 변성된 몰드 플럭스는 점도가 상승하고, 융점이 증가되며, 윤활능이 저하된다. 또한, 몰드 플럭스의 변성에 의해 융점이 증가되면 연속주조 중 몰드의 내벽 부근에 슬래그 베어(Slag Bear or Rim)가 형성되고 성장이 가속화된다. 이 경우, 몰드 플럭스의 유입 경로가 감소되어 몰드 플럭스의 소모량이 감소된다. 이에 전열이 감소하여 면세로 크랙이 발생하기 쉽다. 더욱이 몰드 플럭스의 변성이 심할 경우, 브레이크아웃의 발생을 조장한다.
종래에는 고알루미늄강의 연속주조 시, 알루미늄 성분 및 이산화규소 성분의 반응성이 매우 크기 때문에 몰드 플럭스가 변성되더라도 몰드 플럭스의 윤활능을 확보하려는 방안으로, 몰드 플럭스의 염기도를 극단적으로 낮추고, 몰드 플럭스의 두께를 크게 늘려, 몰드 플럭스가 변성되더라도 잔존하는 이산화규소 성분에 의해 몰드 플럭스의 윤활능을 확보하는 방안을 채택하였다.
예컨대 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0070667호 및 대한민국 등록특허공보 제10-1371959호에 게재된 바에 따르면, 고알루미늄강은 연속주조 시에 CaO-SiO2-CaF2계의 몰드 플럭스를 사용하는데, 염기도(CaO/SiO2)가 0.7이거나 그 이하의 수준으로 매우 낮다.
이 몰드 플럭스는 하기의 반응식 1과 같은 반응으로 인하여 연속주조가 진행됨에 따라, 몰드 플럭스 내의 산화알루미늄 성분의 농도가 지속적으로 증가하여 몰드 플럭스의 물성 변화가 심하다. 이 때문에, 염기도가 0.7이거나 그 이하인 몰드 플럭스를 사용하더라도 연속주조 중에 여전히 어려움이 발생한다.
반응식 1)
[Al] + (SiO2) → [Si] + (Al2O3)
이때, 몰드 플럭스의 산화알루미늄 농도가 증가되는 것을 지연시키기 위해서 연속주조 중에 몰드 플럭스의 두께를 10㎜에서 30~35㎜로 증대하여 몰드 플럭스 중의 산화알루미늄 농도를 희석시킨다. 이러한 종래의 방안은 연속주조 중기까지 몰드 플럭스의 물성을 적합하게 유지한 상태에서 연속주조를 할 수 있다는 점에서 일부 효과가 있으나, 아래와 같이 몇 가지 문제점이 있다.
우선, 몰드 플럭스의 변성에 따라 몰드 플럭스의 소모량이 감소하기 때문에, 몰드 플럭스의 두께를 증대하여 용강과 몰드 플럭스 사이 계면에서 생성되는 산화알루미늄 성분을 희석시키며 탕면 슬래그의 변성을 지연시키는 것에 한계가 있다.
또한, 상술한 종래의 방안에서 제시된 몰드 플럭스의 물성은 일반적인 몰드 플럭스의 물성에 비하여, 매우 낮은 초기 염기도를 가지고, 열전달율이 매우 높으며, 결정화율이 매우 낮다. 이 때문에, 연속주조 초기에 고알루미늄강의 면세로 크랙 저감에 불리하다. 따라서, 상술한 종래의 방안을 이용하여 연속주조하는 경우, 건전한 주편 품질 확보와 연연주수 증대에 어려움이 있다.
KR 10-2013-0070667 A KR 10-1371959 B1 KR 10-1988-0013639 A
본 발명은 몰드 플럭스의 변성을 억제 또는 방지하여 주편의 품질과 생산성을 향상시킬 수 있는 투입재 및 이를 이용한 주조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 투입재는, 주조 시 몰드 플럭스 상에 공급되는 투입재로서, SiO2 성분을 함유하는 제1조성물; 및 C 성분을 함유하는 제2조성물;을 포함한다.
상기 제1조성물은 회화왕겨 및 탄화왕겨 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2조성물은 카본블랙을 포함할 수 있다.
상기 제1조성물의 중량 100%에 대하여, 상기 제1조성물은 SiO2 성분을 80 중량% 내지 85 중량% 로 함유하고, C 성분을 2 중량% 내지 5 중량% 로 함유하며, 기타 불가피한 불순물을 함유할 수 있다.
상기 제1조성물 및 제2조성물을 합한 전체 중량 100%에 대하여, SiO2 성분의 농도가 15 중량% 내지 50 중량%가 되도록 상기 제1조성물 및 제2조성물의 중량이 정해질 수 있다.
상기 제1조성물 및 제2조성물은 서로 물리적으로 분리되어 각각 다른 입자를 이룰 수 있다.
상기 제1조성물 및 제2조성물의 평균 입도는 0.01 ㎜ 내지 10 ㎜일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조방법은, 제1조성물 및 제2조성물을 포함하는 투입재를 준비하는 과정; 몰드에 용강을 주입하는 과정; 상기 용강의 탕면에 몰드 플럭스를 주입하는 과정; 상기 몰드 플럭스 상에 상기 투입재를 공급하는 과정; 및 상기 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정;을 포함하고, 상기 제1조성물은 SiO2 성분을 함유한다.
상기 용강은 상기 용강의 전체 중량 100 %에 대하여 알루미늄 성분을 0.2 중량% 내지 20 중량% 의 범위로 함유할 수 있다.
상기 제1조성물은 회화왕겨 및 탄화왕겨 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2조성물은 카본블랙을 포함할 수 있다.
상기 투입재를 준비하는 과정은, 상기 제1조성물 및 제2조성물을 마련하는 과정; 상기 제1조성물 및 제2조성물을 혼합하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 제1조성물 및 제2조성물을 마련하는 과정은, 상기 투입재의 전체 중량 100%에 대하여, SiO2 성분의 농도가 15 중량% 내지 50 중량%가 되도록 상기 제1조성물 및 제2조성물의 중량을 각각 정하는 과정; 평균입도가 0.01㎜ 내지 10㎜가 되도록 상기 제1조성물 및 제2조성물을 각각 마련하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 제1조성물 및 제2조성물을 혼합하는 과정은, 상기 제1조성물 및 제2조성물이 서로 물리적으로 분리되어 각각 다른 입자를 이루도록 혼합하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 몰드 플럭스 및 투입재는 성분 함량이 서로 다르고, 상기 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정은, 상기 용강의 탕면에 형성된 몰드 플럭스의 층에 상기 몰드 플럭스의 층 상에 적층 형성된 투입재의 층을 이용하여 SiO2 성분을 공급하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 투입재는 상기 용강을 보온하고, 상기 몰드 플럭스의 변성을 억제 또는 방지하며, 상기 몰드 플럭스는 상기 용강 중의 개재물을 포집 제거할 수 있다.
상기 용강과 상기 몰드 플럭스 사이의 계면을 통하여 상기 용강에서 상기 몰드 플럭스를 향하는 방향으로 Al2O3 성분이 포집되고, 상기 몰드 플럭스와 상기 투입재 사이의 계면을 통하여 상기 투입재에서 상기 몰드 플럭스를 향하는 방향으로 SiO2 성분이 보충 공급될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 몰드 플럭스의 변성을 억제 또는 방지할 수 있다. 이에, 용강의 연속주조 시 주편의 품질과 생산성을 향상시킬 수 있다.
예컨대 고알루미늄강의 주조 시, 몰드 플럭스의 상면에 투입재를 투입하고, 투입재를 이용하여 고알루미늄강이 주조 되는 동안 몰드 플럭스에 이산화규소(SiO2) 성분을 지속적으로 공급할 수 있다. 이에 의하여, 몰드 플럭스가 변성되는 것을 억제 또는 방지할 수 있고 몰드 플럭스의 변성으로 인한 디프레션(depression) 및 면세로 크랙을 저감할 수 있다.
이에, 주편의 정정(스카핑이나 그라인딩 등) 비용을 상당히 줄일 수 있으며, 연연주수 증대가 가능하여 생산원가 또한 감소시킬 수 있다. 또한, 고알루미늄강의 연속주조가 원활할 수 있어, 고강도의 자동차 강재를 안정적으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 주조설비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 주조방법으로 주편을 주조할 때의 몰드 내부 상태를 예시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 비교예에 따른 주조방법으로 주편을 주조할 때의 몰드 플럭스 성분 변화를 예시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 주조방법으로 주조된 주편의 결함 상태를 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주조방법으로 주편을 주조할 때 몰드 내부 상태를 예시한 모식도이다.
도 6은 도 5의 A 부분을 확대하여 본 발명의 실시예에 따른 주조방법으로 주편을 주조할 때 몰드 플럭스 층과 투입재 층 간의 성분 이동을 예시한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주조방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 주조방법을 시험연주기에 적용한 결과로서 주조 시 투입재의 Al2O3 성분 변화를 대비하여 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 주조방법을 시험연주기에 적용한 결과로서 주조 시 투입재의 SiO2 성분 변화를 비교 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 주조방법을 시험연주기에 적용한 결과로서 주조 중에 몰드의 온도 변화를 비교 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 주조방법으로 주조설비에서 주편을 주조한 결과로서 주조된 주편의 상태를 촬영한 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시 예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 주조설비의 개략도이다.
주조설비는 예컨대 제강 설비에서 정련된 용강을 공급받아 주편을 제조하는 연속주조 설비로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 정련된 용강을 운반하는 래들(10), 래들(10)에서 용강을 공급받아 임시 저장하는 턴디시(20), 턴디시로부터 지속적으로 용강을 공급받으면서 이를 주편(1)으로 1차 응고시키는 몰드(30), 및 몰드(30)에서 지속적으로 인발되는 주편(1)을 2차 냉각시키며 일련의 성형 작업을 수행하는 냉각대(40)를 포함한다.
용강은 턴디시(20)에 수강되어 소정 시간 체류되며 개재물이 부상 분리되고 슬래그가 안정화되며 재산화가 방지된다. 이후, 용강은 몰드(30)에 공급되어 주편의 형상으로 초기 응고층을 형성한다. 이때, 몰드(30)를 진동시키며 몰드(30) 내부의 용강 탕면에 고상 또는 액상의 몰드 플럭스를 투입한다. 몰드(30) 내부의 용강 탕면에 투입된 몰드 플럭스는 몰드(30) 내벽과 용강의 초기 응고층 사이로 유입되어 이들 간의 윤활 및 열전달 속도 제어에 활용된다. 용강은 몰드(30) 내부에서 응고된 후 하측으로 연속하여 인발되어 주편(1)으로 주조된다.
도 2는 본 발명의 비교예에 따른 주조방법으로 주편을 주조할 때의 몰드 내부 상태를 예시한 모식도이고, 도 3은 본 발명의 비교예에 따른 주조방법으로 주편을 주조할 때의 몰드 플럭스 성분 변화를 예시한 그래프이다. 또한, 도 4는 본 발명의 비교예에 따른 주조방법으로 주조된 주편의 결함 상태를 촬영한 사진이다.
상술한 본 발명의 비교예에 따른 주조방법은, 본 발명의 실시예에 따른 투입재가 사용되지 않은 주조방법으로서, 예컨대 종래의 연속주조 방법에 해당한다. 이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 본 발명의 비교예에 따른 주조방법 및 그 주조 결과를 간단히 설명하고 나서, 본 발명의 실시예에 따른 투입재 및 주조방법을 비교예의 경우와 대비하여 상세하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 비교예의 경우 용강 예컨대 고알루미늄강의 주조가 개시되면 턴디시의 용강(M)이 침지 노즐(22)을 통과하여 몰드(30)로 주입된다. 몰드(30) 내부의 용강(M)이 소정의 레벨로 제어되면, 용강(M)의 탕면에 몰드 플럭스(F)가 고체 상태로 투입되거나. 액체 상태로 주입된다. 몰드 플럭스(F)는 용강 중 개재물의 흡수 및 용강의 보온에 활용된다. 주조가 진행되면 몰드 플럭스(F)는 몰드(30)의 진동에 의해 몰드(30)의 내벽과 용강의 응고셀(Mc) 사이로 유입되어 이들 간의 윤활 및 열전달 속도 제어에 활용된다. 한편, 비교예의 경우, 몰드 플럭스(F)의 이산화규소(SiO2) 성분과 용강(M)의 알루미늄(Al) 성분의 반응에 의해 생성된 산화알루미늄(Al2O3) 성분이 몰드 플럭스(F)에 픽업된다. 산화알루미늄 성분은 몰드(30)의 내부에 부착 및 응고되어 슬래그 베어(R)를 형성할 수 있다. 이 과정 중에 몰드 플럭스(F)의 이산화규소 성분 함량이 감소됨에 따라, 염기도(CaO/SiO2)가 증가할 수 있다.
이때, 몰드 플럭스 중의 이산화규소 성분은 산화칼슘(CaO) 성분 및 플루오르화칼슘(CaF) 성분과 함께 몰드 플럭스의 점도 조절과 초정상 형성거동에 큰 영향을 끼치게 되며, 그 결과 몰드 플럭스의 소모량, 윤활능 및 전열거동에 영향을 주는 주요 성분이다. 즉, 몰드 플럭스(F) 중의 이산화규소 성분이 소모되어 염기도가 증가하면 몰드 플럭스의 점도도 증가하게 되고, 이 경우, 몰드(30)의 내벽과 용강의 응고셀(Mc) 사이로 몰드 플럭스(F)가 원활하게 유입되기 어렵다.
이처럼, 비교예에서는 주조가 진행되면서 몰드 플럭스의 산화알루미늄 성분 농도가 증가되고 이산화규소 성분 농도가 감소되는 등 몰드 플럭스가 변성된다. 이 경우, 몰드 플럭스는 점도가 상승하고, 융점이 증가되며, 윤활능이 저하된다.
특히, 비교예의 주조방법이 고알루미늄강에 적용되면, 주조 중에 몰드 플럭스(F)의 변성이 더욱 가속화되어, 주조길이가 증가할수록 주조를 안정적으로 진행하기 어려운 문제점이 있다. 도 3을 참조하면, 비교예에서는 주조가 진행됨에 따라 몰드 플럭스에 산화알루미늄 성분이 픽업되어 그 농도가 초기 농도의 10배 이상 증가한다. 또한, 주조가 진행됨에 따라 몰드 플럭스에서 이산화규소 성분이 소모되어 그 농도가 0.3배 수준으로 감소한다. 이 결과, 몰드 플럭스의 점도 및 융점이 변화하여, 주조 중의 몰드 플럭스의 물성은 주조 초기 몰드 플럭스의 물성과 다르다.
이 상태로 주조가 진행되면 몰드(30)의 내벽과 용강의 응고셀(Mc) 사이로 몰드 플럭스(F)가 일정하게 유입되지 못하여, 불균일 응고가 발생하게 되고, 이는 주기적인 디프레션(depression) 및 면세로 크랙을 야기시킨다.
도 4의 (a)를 참조하면, 이 때 주편에 발생하는 면세로 크랙은 그 깊이가 수 ㎜가 되기 때문에, 주조 후 주편을 스카핑 처리하거나 그라인딩 처리하게 되고, 이는 공정비용의 증가를 야기한다. 도 4의 (b)의 경우와 같이, 주편에 그 깊이가 수십 ㎜인 대형 면세로 크랙이 발생되면 주편을 스카핑 처리 및 그라인딩 처리해도 사용할 수 없게 된다. 이 경우 고알루미늄강의 원가가 크게 높아지게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 몰드 플럭스 중의 이산화규소 성분 농도가 감소되는 것을 억제 또는 방지하기 위한 방안으로 몰드 플럭스 상에 투입재를 투입하고, 투입재를 이용하여 용강을 보온함과 함께 주조 중 몰드 플럭스에 이산화규소 성분을 안정적으로 공급하여 몰드 플럭스의 변성을 방지한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주조방법으로 주편을 주조할 때의 몰드 내부 상태를 예시한 모식도이고, 도 6은 도 5의 A 부분을 확대하여 본 발명의 실시예에 따른 주조방법으로 주편을 주조할 때 용강층, 몰드 플럭스층 및 투입재층 간의 성분 이동을 예시한 모식도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주조방법을 도시한 순서도이다. 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 투입재를 상세하게 설명하고, 이후, 본 발명의 실시예에 따른 주조방법을 상세하게 설명한다.
도 5를 참조하면, 실시예의 경우, 용강의 주조 예컨대 고알루미늄강의 연속주조가 개시되면, 턴디시의 용강이 침지 노즐(22)을 거쳐 몰드(30)로 주입된다. 이후, 몰드(30)의 내부에서 용강(M)이 소정의 레벨로 제어되고, 용강(M) 탕면에는 몰드 플럭스(F)가 고상으로 투입되거나, 액상으로 주입된다. 이후, 본 발명의 실시예에 따른 투입재(FM)가 몰드 플럭스(F) 상에 투입된다. 즉, 몰드(30)는 그 내부에 용강(M)층, 몰드 플럭스(F)층 및 투입재(FM)층이 그 순서대로 하위층, 중간층 및 상위층을 이루며 형성된다.
몰드 플럭스(F)는 용강(M) 중 예컨대 알루미나성 개재물 포집, 발열 또는 열복사 차단 등에 의한 용강(M) 보온, 몰드(30)의 내벽과 용강(M)의 응고셀(Mc) 간의 윤활 및 열전달 속도 제어에 활용된다. 이때, 몰드 플럭스(F)는 CaO-SiO2-CaF2계의 몰드 플럭스가 사용될 수 있다.
한편, 몰드 플럭스(F)는 SiO2 성분을 함유하고 있는데, 몰드 플럭스(F)에 함유된 SiO2 성분은 주조 중 몰드 플럭스(F)와 용강(M) 사이의 계면에서 알루미늄(Al) 성분과 반응하여 소모된다. 즉, 주조가 진행됨에 따라 몰드 플럭스(F)의 SiO2 성분 농도가 낮아질 수 있으며, 이 경우 몰드 플럭스(F)가 변성되어 그 특성이 변할 수 있다.
몰드 플럭스(F)의 변성을 방지하고자, 본 발명의 실시예에서는 투입재(FM)가 SiO2 성분을 가지고 있고, 도 6을 참조하면, 몰드 플럭스(F)층에 함유된 SiO2 성분이 용강(M)층으로 공급되며 소모되는 만큼, 투입재(FM)층에 함유된 SiO2 성분이 몰드 플럭스(F)층에 보충되어 공급될 수 있다. 이때, SiO2 성분은 투입재(FM)층의 후술하는 제1조성물이 몰드 플럭스(F)층에 용해되는 방식으로 보충 공급될 수 있다.
몰드 플럭스(F)에 보충 공급된 SiO2 성분은 몰드 플럭스(F)에서 용강(M)으로 공급되어 용강(M) 중의 알루미늄 성분과 반응하거나, 몰드 플럭스(F)에 잔류할 수 있다. 따라서, 몰드 플럭스(F)에 함유된 SiO2 성분이 주조 중 용강(M)과의 계면에서 지속적으로 소모되더라도, 몰드 플럭스(F)에 보충되는 SiO2 성분에 의하여, 몰드 플럭스(F)의 SiO2 성분 농도는 적정 수준으로 유지될 수 있다. 즉, 몰드 플럭스(F)의 변성이 억제 또는 방지될 수 있고, 그 염기도가 큰 변동없이 적정 수준으로 유지될 수 있다. 예컨대 몰드 플럭스(F)의 염기도(CaO/SiO2)가 예컨대 0.8 내지 1.8의 범위로 제어될 수 있다.
비교예의 경우, 즉, 종래의 방식에서는 몰드 플럭스(F)의 변성을 지연시키기 위해서 몰드 플럭스(F)의 염기도를 주조 초기에 0.7 이하의 수준으로 설정한다. 이 경우, 주조 초기 몰드 플럭스(F)의 열전달율이 매우 높고, 결정화율이 매우 낮아지게 되어, 주조 초기 주편의 크랙 저감에 불리하다.
반면, 본 발명의 실시예에서는 상술한 바와 같이, 몰드 플럭스(F)의 염기도를 주조 초기에 0.8 내지 1.8의 범위로 제어하여 주조 초기의 열전달율 및 결정화율을 적합한 수준으로 유지하고, 투입재(FM)를 이용하여 주조 초기부터 말기까지 몰드 플럭스(F)의 변성을 억제 또는 방지할 수 있다.
한편, 몰드 플럭스(F)와 용강(M) 사이의 계면에서 SiO2 성분과 Al 성분의 반응에 의해 생성되는 알루미나성 개재물 예컨대 산화알루미늄(Al2O3) 성분은 몰드 플럭스(F)와 용강(M) 사이의 계면을 통하여 몰드 플럭스(F)에 포집된다. 즉, 용강(M) 중의 알루미늄(Al) 성분은 도 6에 도시된 것처럼, 용강(M)층에서 몰드 플럭스(F)층을 향하는 방향으로 몰드 플럭스(F)층에 픽업될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 투입재(FM)는 용강(M)의 보온 및 몰드 플럭스(F)의 변성 억제 또는 방지에 활용될 수 있다. 특히, 고알루미늄강의 연속주조 시 몰드 플럭스(F)의 변성 방지나 억제에 활용될 수 있다.
즉, 투입재(FM)는 몰드 플럭스(F)의 변성을 억제하거나 방지 가능한 기능을 가지는 보온재일 수 있다. 이를 다른 방식으로 표현하자면, 투입재(FM)는 용강(M)의 보온 기능을 가진 몰드 플럭스 변성 억제제 또는 방지제일 수 있고, 보온 기능과 몰드 플럭스의 변성 방지 또는 억제 기능을 가진 혼합재 또는 복합재일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 투입재(FM)는 주조 시 몰드 플럭스(F) 상에 공급되는 투입재로서, 이산화규소(SiO2) 성분을 함유하는 제1조성물 및 카본(C) 성분을 함유하는 제2조성물을 포함한다. 제1조성물 및 제2조성물은 서로 물리적으로 분리되어 각각 다른 입자를 이루도록 혼합될 수 있다. 즉, 제1조성물과 제2조성물은 각각 소정의 입도로 마련된 뒤에 균일하게 혼합되어 준비될 수 있다. 예컨대 투입재(FM)는 제1조성물의 입자들과 제2조성물의 입자들이 혼합된 상태로 준비될 수 있다.
투입재(FM) 중의 제1조성물은 몰드 플럭스(F)로 용해되며 이산화규소 성분을 공급하여 몰드 플럭스(F)의 변성을 억제 또는 방지한다. 즉, 투입재(FM)의 SiO2 성분은 몰드 플럭스(F)와 투입재(FM) 사이의 계면을 통하여 용융 공급된다. 또한, 투입재(FM) 중의 제2조성물은 몰드 플럭스(F)의 상면에서 연소되어 보온하는 역할을 한다. 이때, 제1조성물이 몰드 플럭스(F)의 보온에 일정 부분 기여할 수도 있다.
한편, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도는 SiO2 성분의 용해 속도에 영향을 준다. 예컨대 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도가 증가하면 투입재(FM) 중에 제1조성물의 입자들이 상대적으로 많아진다. 이 경우 몰드 플럭스(F)의 일정 면적에 대해 보다 많은 양의 제1조성물 입자들이 접촉하여 용해됨에 따라, SiO2 성분의 용해 속도가 증가한다.
이처럼 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도가 증가하면 SiO2 성분의 용해 속도가 증가된다. 반면, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도가 감소하면 SiO2 성분의 용해 속도가 감소된다. 결국, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도는 투입재(FM)에서 몰드 플럭스(F)로의 SiO2 성분 공급 속도와 밀접한 관련이 있다.
또한, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도는 투입재(FM) 중의 C 성분 농도와 반비례 관계이다. 즉, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도가 증가하면, C 성분 농도가 상대적으로 감소한다. 또한, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도가 감소하면, C 성분 농도가 상대적으로 증가한다.
이때, 투입재(FM) 중의 C 성분 농도는 투입재(FM)의 보온성과 밀접한 관련이 있다. 예컨대 투입재(FM) 중의 C 성분 농도가 증가할수록 몰드 플럭스(F)의 일정 면적에 대해 보다 많은 양의 제2조성물 입자들이 접촉하여 연소됨에 따라 투입재(FM)의 보온성이 커진다. 투입재(FM) 중의 C 성분 농도가 감소할수록 몰드 플럭스(F)의 일정 면적에 대해 보다 적은 양의 제2조성물 입자들이 접촉하여 연소됨에 따라 투입재(FM)의 보온성이 저하된다.
결국, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도는 SiO2 성분의 용해 속도, 투입재(FM)의 보온성 모두에 밀접한 관련이 있다. 이는 SiO2 성분의 공급원인 제1조성물과 C 성분의 공급원인 제2조성물이 각각 입자를 이룬 이후, 혼합되어 투입재(FM)로 마련되기 때문이다. 이 경우, 제1조성물의 입자들 사이에 제2조성물의 입자들이 위치하고, 이들 중 어느 하나의 입자 개수가 많아지면 다른 하나의 입자 개수가 상대적으로 적어진다. 이는 투입재(FM)의 중량이 고정된 상태에서, SiO2 성분의 몰드 플럭스(F)에 대한 접촉 빈도와 C 성분의 몰드 플럭스에 대한 접촉 빈도가 서로 반비례함을 의미한다.
본 발명의 실시예에서는, SiO2 성분의 용해 속도와 보온성을 모두 고려하여, 투입재(FM)는 제1조성물과 제2조성물을 합한 전체 중량 100%에 대하여, SiO2 성분의 농도가 15 중량% 내지 50 중량% 의 범위로 정해질 수 있다. 이때, 투입재(FM) 중의 C 성분 농도는 제1조성물과 제2조성물을 합한 전체 중량 100%에 대하여 40 중량% 내지 70 중량 % 의 범위로 정해질 수 있다. 그리고 투입재(FM) 중의 SiO2 성분과 C 성분을 제외한 나머지 성분들은 예컨대 제1조성물 또는 제2조성물에서 기인하는 기타 불가피한 불순물일 수 있다.
투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도가 15 중량% 보다 낮으면 SiO2 성분이 몰드 플럭스(F)에 용해되는 속도가 저하된다. 이 경우, SiO2 성분의 용해 속도가 주조 중 몰드 플럭스(F)에서 SiO2 성분이 소모되는 속도를 따라갈 수 없다.
또한, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도가 50 중량%를 초과하면, SiO2 성분이 몰드 플럭스(F)에 용해되는 속도는 증가하지만, 상대적으로 C 성분의 함량이 줄어들게 되어 투입재(FM)의 보온성이 원하는 수준 미만으로 저하되게 된다. 따라서, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도는 SiO2 성분의 용해속도 및 C 성분에 의한 투입재(FM)의 보온성을 고려하여 15 중량% 내지 50 중량%으로 정해질 수 있다.
제1조성물은 회화왕겨 및 탄화왕겨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 회화왕겨는 왕겨가 완전 연소되어 마련될 수 있고, 탄화왕겨는 왕겨가 불완전 연소되어 마련될 수 있다. 제2조성물은 카본블랙을 포함할 수 있고, 그 외에도 각종 그라파이트를 포함할 수도 있다.
제1조성물이 회화왕겨를 포함하는 경우, 제1조성물은 제1조성물의 중량 100%에 대하여, SiO2 성분을 80 중량% 내지 85 중량% 로 함유하고, C 성분을 2 중량% 내지 5 중량% 로 함유하며, 기타 불가피한 불순물을 함유할 수 있다.
제1조성물이 탄화왕겨를 포함하는 경우, 제1조성물은 제1조성물의 중량 100%에 대하여, SiO2 성분을 45 중량% 내지 60 중량% 로 함유하고, C 성분을 15 중량% 내지 25 중량% 로 함유하며, 기타 불가피한 불순물을 함유할 수 있다.
이때, 상술한 두 가지 경우에서, 제1조성물 중의 불순물은 왕겨의 연소 중에 혼입되거나, 왕겨를 구성하는 성분 중 일부가 연소 후에 잔류하여 불순물을 형성할 수 있다.
회화왕겨와 탄화왕겨는 SiO2 성분의 함량이 서로 다르고, 예컨대 상대적으로 회화왕겨의 SiO2 성분 함량이 높다. 따라서, 제1조성물을 구성하는 회화왕겨 및 탄화왕겨의 비율에 따라, 제1조성물과 제2조성물을 합한 전체 중량 100%에 대하여 SiO2 성분의 농도를 15 중량% 내지 50 중량% 의 범위로 하도록 하는, 제1조성물 및 제2조성물의 중량이 다르게 정해질 수 있다.
제1조성물과 제2조성물을 합한 전체 중량 100%에 대하여 SiO2 성분의 농도를 15 중량% 내지 50 중량% 의 범위로 하도록 하는, 제1조성물 및 제2조성물의 중량은 앞서 제시된 회화왕겨 및 탄화왕겨의 성분 함량, 본 발명의 실시예가 적용되는 고알루미늄강의 연속주조 공정에서 몰드 플럭스 중의 SiO2 성분이 주조길이당 소모되는 양, 및 상술한 연속주조 공정에서 몰드 플럭스 상면에서 투입재가 연소 및 용융되어 소모되는 속도 등을 기반으로 하여 구할 수 있다. 이때, 몰드 플럭스 중의 SiO2 성분이 주조길이당 소모되는 양은 연속주조 공정의 주조속도나 강종에 따라 다양할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 제1조성물로 사용되는 SiO2 성분 공급원의 종류에 따라, 투입재(FM) 내의 적절한 SiO2 성분 농도를 만족하도록 하는 제1조성물과 제2조성물의 혼합비가 다양할 수 있다. 그리고 제1조성물과 제2조성물을 합한 전체 중량 100%에 대하여 SiO2 성분의 농도를 15 중량% 내지 50 중량% 의 범위로 하도록 하는, 제1조성물 및 제2조성물의 중량에 대한 구체적인 수치의 설명은 생략한다.
한편, SiO2 성분의 용해속도 및 C 성분의 연소 속도는 투입재(FM)의 평균 입도 상세하게는 제1조성물과 제2조성물의 평균 입도에도 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 제1조성물 및 제2조성물의 평균 입도가 0.01 ㎜ 내지 10 ㎜ 로 제어되며, 바람직하게는 0.1 ㎜ 내지 2 ㎜ 의 입도로 제어될 수 있다. 이들 입자의 평균 입도가 0.01 ㎜ 미만이면, 몰드 플럭스(F)와의 계면에 이들 입자들의 개수가 과도하게 많아질 수 있어, SiO2 성분의 용해속도 및 C 성분의 연소속도의 제어가 어렵다. 이들 입자의 평균 입도가 10 ㎜ 을 초과하게 되면, 몰드 플럭스(F)와의 계면에 이들 입자들의 개수가 너무 적어질 수 있어, 역시 SiO2 성분의 용해속도 및 C 성분의 연소속도의 제어가 어렵다.
도 1, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 주조방법은 본 발명의 실시예에 따른 투입재를 활용한 주조방법으로서, 제1조성물 및 제2조성물을 포함하는 투입재를 준비하는 과정, 몰드에 용강을 주입하는 과정, 용강의 탕면에 몰드 플럭스를 주입하는 과정, 몰드 플럭스 상에 투입재를 공급하는 과정, 및 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정을 포함한다. 이때, 제1조성물은 SiO2 성분을 함유할 수 있고, 제2조성물은 C 성분을 함유할 수 있다. 이때, 투입재는 제1조성물을 SiO2 성분의 공급원으로서 함유할 수 있다.
우선, 제1조성물 및 제2조성물을 포함하는 투입재(FM)를 준비한다. 이때, 투입재를 준비하는 과정은, 제1조성물 및 제2조성물을 마련하는 과정, 제1조성물 및 제2조성물을 혼합하는 과정을 포함할 수 있다.
제1조성물 및 제2조성물을 마련하는 과정은, 투입재의 전체 중량 100%에 대하여, SiO2 성분의 농도가 15 중량% 내지 50 중량%가 되도록 상기 제1조성물 및 제2조성물의 중량을 각각 정하는 과정을 포함한다. 이때, 제1조성물은 회화왕겨 및 탄화왕겨 중 적어도 하나를 포함하고, 제2조성물은 카본블랙 및 그라파이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1조성물은 회화왕겨의 경우, 중량 100%에 대하여, 80 중량% 내지 85 중량%의 SiO2 성분, 2 중량% 내지 5 중량%의 C 성분, 및 기타 불가피한 불순물을 함유할 수 있다. 제1조성물은 탄화왕겨의 경우, 중량 100%에 대하여, 45 중량% 내지 60 중량%의 SiO2 성분, 15 중량% 내지 25 중량%의 C 성분, 및 기타 불가피한 불순물을 함유할 수 있다.
제1조성물과 제2조성물을 합한 전체 중량 100%에 대하여 SiO2 성분의 농도를 15 중량% 내지 50 중량% 의 범위로 하도록 하는, 제1조성물 및 제2조성물의 중량은, 상술한 회화왕겨 및 탄화왕겨의 성분 함량, 고알루미늄강의 연속주조 공정에서 몰드 플럭스 중의 SiO2 성분이 주조길이당 소모되는 양, 및 상술한 연속주조 공정에서 몰드 플럭스 상면에서 투입재가 연소 및 용융되어 소모되는 속도 등을 기반으로 하여 구할 수 있다. 따라서, 제1조성물과 제2조성물을 합한 전체 중량 100%에 대하여 SiO2 성분의 농도를 15 중량% 내지 50 중량% 의 범위로 하도록 하는, 제1조성물 및 제2조성물의 중량에 대한 구체적인 수치의 설명은 생략한다.
한편, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도가 15 중량% 보다 낮으면 SiO2 성분의 용해 속도가 저하된다. 또한, 투입재(FM) 중의 SiO2 성분 농도가 50 중량%를 초과하면, SiO2 성분의 용해 속도는 증가하지만, 상대적으로 C 성분의 함량이 줄어들게 되어 투입재(FM)의 보온성이 원하는 수준 미만으로 저하되게 된다.
제1조성물 및 제2조성물을 마련하는 과정은, 평균입도가 0.01㎜ 내지 10㎜가 되도록 제1조성물 및 제2조성물을 각각 마련하는 과정을 포함한다. 즉, 제1조성물과 제2조성물을 각각 0.01㎜ 내지 10㎜의 범위의 입도 또는 0.1㎜ 내지 2㎜의 입도로 마련한다. 이들 입자의 평균 입도가 0.01 ㎜ 미만이거나 10 ㎜ 을 초과하게 되면, SiO2 성분의 용해속도 및 C 성분의 연소속도의 제어가 어렵다.
회화왕겨 또는 탄화왕겨 및 카본블랙을 상기 입도로 마련하는 방식은 특별히 한정하지 않는다. 예컨대 각각을 파우더 상태로 준비한 후, 복수의 성형롤 등을 이용하여 물리적으로 가압 성형하는 방식으로 제1조성물과 제2조성물을 각각 0.01㎜ 내지 10㎜의 범위의 입도로 마련하여도 무방하다. 이때 각 조성물은 바인더가 없어도 상술한 입도로 용이하게 마련될 수 있다.
제1조성물 및 제2조성물을 혼합하는 과정은, 제1조성물 및 제2조성물이 서로 물리적으로 분리되어 각각 다른 입자를 이루도록 혼합하여 실시할 수 있다. 예컨대 드럼 형상의 교반기에 투입하여 교반시킬 수 있으며, 그 방식을 특별히 한정하지 않는다.
이후, 몰드(30)에 용강을 주입(S100)한다. 이때, 용강(M)은 용강(M)의 전체 중량 100 %에 대하여 알루미늄 성분을 0.2 중량% 내지 20 중량% 의 범위로 함유하거나, 용강(M)의 전체 중량 100 %에 대하여 알루미늄 성분을 0.5 중량% 내지 20 중량% 의 범위로 함유하는 고알루미늄강을 포함할 수 있다.
이후, 용강(M)의 레벨이 안정되면 탕면에 몰드 플럭스(F)를 주입(S200)한다. 이때, 몰드 플럭스(F)는 염기도가 0.8 이상의 범위이거나, 염기도가 0.8 내지 1.8의 범위로 제어되는 것을 만족하는 다양한 종류의 몰드 플럭스일 수 있고, 이를 특별히 한정하지 않는다. 예컨대 몰드 플럭스(F)는 CaO-SiO2-CaF2계의 몰드 플럭스가 사용될 수 있다.
이후, 몰드 플럭스(F)가 정해진 두께로 주입이 완료되면, 몰드 플럭스(F) 상에 투입재(FM)를 공급(S300)한다. 이때, 연주 조업 예컨대 연속주조 공정에 있어서, 투입재(FM)가 몰드 플럭스(F)로의 SiO2 성분 공급원의 역할을 하며 몰드 플럭스(F)와 반응하여 소모되기 때문에, 연주 조업 중에 투입재(FM)의 두께를 적정 두께로 확보하도록 투입재(FM)의 투입은 이하의 주편을 주조하는 과정 중에도 지속적으로 실시될 수 있다.
이때, 몰드 플럭스 및 투입재는 성분 함량이 서로 다르고 그 역할도 서로 다르다. 예컨대 투입재는 SiO2 성분 및 C 성분을 함유하여, 몰드 플럭스의 변성을 억제 또는 방지할 수 있고, 용강을 보온할 수 있다. 예컨대 몰드 플럭스는 SiO2 성분을 함유하여 용강 중의 개재물을 포집 제거할 수 있고, 산화칼슘(CaO) 성분 및 플루오르화칼슘(CaF)을 함유하여 점도를 조절하고 초정상 형성거동을 제어한다.
투입재(FM)는 이산화규소(SiO2) 성분을 함유하는 제1조성물 및 카본(C) 성분을 함유하는 제2조성물을 포함한다. 투입재(FM)는 제1조성물의 입자들과 제2조성물의 입자들이 혼합된 상태이고, 이때, 제1조성물은 몰드 플럭스(F)로 용해되며 이산화규소 성분을 공급하여 몰드 플럭스(F)의 변성을 억제 또는 방지한다. 즉, 제1조성물이 몰드 플럭스(F) 상에서 용해되어 SiO2 성분이 몰드 플럭스(F)와 투입재(FM) 사이의 계면을 통하여 용융 공급된다. 또한, 제2조성물은 몰드 플럭스(F)의 상면에서 연소되어 몰드 플럭스(F) 및 용강(M)을 보온한다. 이때, 제1조성물이 몰드 플럭스(F)의 보온에 일정 부분 기여할 수도 있다.
이후, 용강(M)의 탕면 레벨이 주조 가능할 정도가 되면, 용강을 응고시키며 하측으로 인발하여 주편의 주조를 개시(400)한다. 주조가 진행되면 몰드 플럭스(F)와 용강(M) 사이의 계면에서 산화알루미늄이 생성되어 몰드 플럭스(F)로 포집되고, 이 과정에서, 몰드 플럭스(F) 중의 이산화규소(SiO2) 성분이 소모된다. 이 소모되는 이산화규소(SiO2) 성분의 부족분은 투입재(FM)와 몰드 플럭스(F) 사이의 계면에서 이산화규소 성분을 함유한 제1조성물이 용융됨에 따라 몰드 플럭스(F)로 보충될 수 있다. 이 과정 중에, 용강과 몰드 플럭스 사이의 계면을 통하여 용강에서 몰드 플럭스를 향하는 방향으로 Al2O3 성분이 포집되고, 몰드 플럭스와 투입재 사이의 계면을 통하여 투입재에서 몰드 플럭스를 향하는 방향으로 SiO2 성분이 보충 공급될 수 있다. 즉, 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정은, 용강(M)의 탕면에 형성된 몰드 플럭스(F)의 층에 몰드 플럭스(F)의 층 상에 적층 형성된 투입재(FM)의 층을 이용하여 SiO2 성분을 공급하는 과정을 포함할 수 있다.
이 과정 중에 투입재(FM)가 소모될 수 있고, 이에, 투입기(미도시)를 통하여 몰드(30) 내로 투입재(FM)가 일정하게 투입되며 그 두께가 원하는 두께로 제어될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 투입재 및 주조방법으로 주편을 주조하는 실험예를 설명한다.
도 8은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 주조방법을 시험연주기에 적용한 결과로서 주조 종료 시 투입재의 Al2O3 성분 변화를 대비하여 도시한 그래프이다. 또한, 도 9는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 주조방법을 시험연주기에 적용한 결과로서 주조 종료 시 투입재의 SiO2 성분 변화를 비교 도시한 그래프이다. 또한, 도 10은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 주조방법을 시험연주기에 적용한 결과로서 주조 중에 몰드의 온도 변화를 비교 도시한 그래프이다.
실험예에 사용된 시험연주기는 두께 100㎜ 내지 140㎜, 주조폭 820㎜ 내지 1000㎜. 주조길이 최대 10m의 주편을 주조할 수 있는 시험연주기로서, 이 시험연주기를 이용하여 두께 140㎜, 주조폭 820㎜ 및 주조길이 8m의 주편을 주조하였다.
이때, 시험연주기는 상업용 연주기에 비하여 Al2O3 성분의 픽업 시간은 짧지만, 동일 시험연주 조업 조건하에서 비교예에 따른 기존 조업과 실시예에 따른 투입재 적용 조업을 실시하고 그 결과를 비교하였다.
즉, 시험연주기를 이용하여, 비교예에 따른 조업 방식과 실시예가 적용된 조업 방식으로 고알루미늄강의 주편을 각각 주조한 후, 주조거리에 따른 몰드 플럭스를 샘플링하여 성분 분석을 실시하였다.
여기서, 비교예의 조업 방식에는 실시예의 투입재 대신 보온재로서 카본블랙이 사용되었다. 또한, 실시예의 조업 시 투입재의 전체 중량 100%에 대하여 투입재 중 SiO2 성분의 농도를 15 중량% 내지 50 중량% 의 범위 내에서 소정 값으로 각각 변화시키면서 주편을 여러 번 주조하고, 각각에 대한 몰드 플럭스의 샘플링 결과를 평균하여 성분 분석을 실시하였다.
몰드 플럭스의 성분 분석 결과, 도 8을 참조하면, 실시예의 경우, 비교예 대비 Al2O3 성분의 함량이 줄어든 것을 볼 수 있다. 즉, 실시예의 경우에 몰드 플럭스로의 Al2O3 성분의 픽업량이 줄어든 것을 알 수 있다.
몰드 플럭스의 성분 분석 결과, 도 9를 참조하면, 비교예의 경우, Al2O3 성분의 픽업량에 상응하여 몰드 플럭스 내의 SiO2 성분의 농도가 감소하였으나, 실시예의 경우, SiO2 성분의 농도가 일정함을 확인할 수 있다. 이는 투입재의 SiO2 성분이 몰드 플럭스에 용해되어 SiO2 성분이 보충되었음을 뜻한다.
이를 통해 실시예의 투입재가 주조 중 몰드 플럭스의 변성을 억제할 수 있음을 알 수 있다.
몰드 플럭스의 성분 분석과 함께 주조 중 몰드의 온도 변화를 열전대로 측정하여 도 10에 도시하였다. 도 10의 (a)를 보면, 비교예의 경우, 주조가 진행됨에 따라 열전대 온도 헌팅이 심화되며, 디프레션(depression)에 의한 열전대 온도 하락도 관찰된다. 이는 몰드 플럭스의 변성에 따른 융점 증가에 의해, 고상의 슬래그 베어가 몰드의 내벽 부근에 형성되어 몰드 플럭스의 유입 채널이 협소화되고, 몰드 플럭스의 유입이 불량해짐이 원인으로 파악된다. 또한, 점도 증가에 따른 윤활능 부족도 상기 현상의 원인으로 파악된다.
도 10의 (b)를 보면, 실시예의 경우, 조업에 투입재를 적용한 결과, 열전대의 온도 거동도 안정적이며, 급격한 열전대 온도 하락도 발생하지 않는다. 이는 투입재를 통한 몰드 플럭스 내의 SiO2 보충 효과로 인해 몰드 플럭스의 물성이 급격하게 변하지 않았기 때문으로 파악된다.
도 11은 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 주조방법으로 주조설비에서 주편을 주조한 결과로서 주조된 주편의 상태를 촬영한 사진이다. 이때, 주조설비는 상술한 시험연주기이고, 그 주편의 표면 상태를 각각 보면, 비교예의 경우, 도 11의 (a)와 같이, 가로 디프레션(depression)이 심하고 면세로 크랙이 발생한 것을 확인할 수 있다. 이와 대비하여, 도 11의 (b)를 보면, 실시예의 경우, 주편에 가로 디프레션(depression) 및 면세로 크랙이 없고, 오실레이션 마크(oscillation mark)도 양호하게 형성됨을 관찰할 수 있다. 이를 통하여 투입재 적용 조업의 경우 몰드 플럭스의 변성이 억제되어 몰드 플럭스의 불균일 유입이 크게 감소하였음을 간접적으로 확인할 수 있다.
이로써 본 발명의 실시예에 따른 투입재를 통하여 몰드 플럭스 내에 SiO2 성분을 보충하는 방식의 경우, 몰드 플럭스 변성을 효과적으로 억제한다는 점을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면 고알루미늄강의 연속주조 시 왕겨계열의 조성물과 카본 계열의 조성물이 혼합된 투입재를 몰드 플럭스 상에 보온재로서 사용하여, 용강의 복사 에너지를 원활하게 차단함과 함께, 몰드 플럭스와의 계면을 통하여 몰드 플럭스에 SiO2 성분을 보충할 수 있다. 따라서, 보온재로서의 작용과 몰드 플럭스 변성 억제제로서의 작용을 하나의 투입재로 원활하게 실시할 수 있다. 특히, 주조 초기에 몰드 플럭스의 SiO2 성분 함량 저하를 방지하여, 이의 물성을 유지 또는 개선할 수 있으며, 이를 통해 고알루미늄강의 연속주조 시 주편 품질을 확보할 수 있고, 연연주 수를 증대할 수 있어 전체 공정의 실수율 향상 및 공정 비용 저감 등을 달성할 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 본 발명의 제한을 위한 것이 아니다. 본 발명의 상기 실시 예에 제시된 구성과 방식들은 서로 결합하거나 교차 적용되어 다양한 형태로 변형될 것이고, 이의 변형 예들을 본 발명의 범주로 볼 수 있음을 주지해야 한다. 결국, 본 발명은 청구범위 및 이와 균등한 기술적 사상의 범위 내에서 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 해당하는 기술 분야의 업자는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10: 래들 20: 턴디시
22: 침지노즐 30: 몰드
40: 냉각대

Claims (15)

  1. 주조 시 몰드 플럭스 상에 공급되는 투입재로서,
    SiO2 성분을 함유하는 제1조성물; 및
    C 성분을 함유하는 제2조성물;을 포함하고,
    상기 투입재는 상기 몰드 플럭스와 성분 함량이 상이하며,
    상기 제1조성물 및 제2조성물을 합한 전체 중량 100%에 대하여,
    SiO2 성분의 농도가 15 중량% 내지 50 중량%가 되고, C 성분의 농도가 40 중량% 내지 70 중량%가 되며, 나머지는 상기 제1조성물 또는 제2조성물에서 기인하는 기타 불가피한 불순물이 되도록, 상기 제1조성물 및 제2조성물의 중량이 정해지는 투입재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1조성물은 회화왕겨 및 탄화왕겨 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제2조성물은 카본블랙을 포함하는 투입재.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1조성물의 중량 100%에 대하여,
    상기 제1조성물은 SiO2 성분을 80 중량% 내지 85 중량% 로 함유하고, C 성분을 2 중량% 내지 5 중량% 로 함유하며, 기타 불가피한 불순물을 함유하는 투입재.
  4. 삭제
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1조성물 및 제2조성물은 서로 물리적으로 분리되어 각각 다른 입자를 이루는 투입재.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1조성물 및 제2조성물의 평균 입도는 0.01 ㎜ 내지 10 ㎜ 인 투입재.
  7. 제1조성물 및 제2조성물을 포함하는 투입재를 준비하는 과정;
    몰드에 용강을 주입하는 과정;
    상기 용강의 탕면에 몰드 플럭스를 주입하는 과정;
    상기 몰드 플럭스 상에 상기 투입재를 공급하는 과정; 및
    상기 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정;을 포함하고,
    상기 제1조성물은 SiO2 성분을 함유하고, 제2조성물은 C 성분을 함유하며,
    상기 투입재는 상기 몰드 플럭스와 성분 함량이 상이하고,
    상기 투입재를 준비하는 과정은,
    상기 투입재의 전체 중량 100%에 대하여, SiO2 성분의 농도가 15 중량% 내지 50 중량%가 되고, C 성분의 농도가 40 중량% 내지 70 중량%가 되며, 나머지는 상기 제1조성물 또는 제2조성물에서 기인하는 기타 불가피한 불순물이 되도록, 상기 제1조성물 및 제2조성물의 중량을 정하는 과정;을 포함하는 주조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 용강은 상기 용강의 전체 중량 100 %에 대하여 알루미늄 성분을 0.2 중량% 내지 20 중량% 의 범위로 함유하는 주조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1조성물은 회화왕겨 및 탄화왕겨 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제2조성물은 카본블랙을 포함하는 주조방법.
  10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 투입재를 준비하는 과정은,
    상기 제1조성물 및 제2조성물을 마련하는 과정;
    상기 제1조성물 및 제2조성물을 혼합하는 과정;을 포함하는 주조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1조성물 및 제2조성물을 마련하는 과정은,
    평균입도가 0.01㎜ 내지 10㎜가 되도록 상기 제1조성물 및 제2조성물을 각각 마련하는 과정;을 포함하는 주조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1조성물 및 제2조성물을 혼합하는 과정은,
    상기 제1조성물 및 제2조성물이 서로 물리적으로 분리되어 각각 다른 입자를 이루도록 혼합하는 과정;을 포함하는 주조방법.
  13. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 용강을 응고시켜 주편을 주조하는 과정은,
    상기 용강의 탕면에 형성된 몰드 플럭스의 층에 상기 몰드 플럭스의 층 상에 적층 형성된 투입재의 층을 이용하여 SiO2 성분을 공급하는 과정;을 더 포함하는 주조방법.
  14. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 투입재는 상기 용강을 보온하고, 상기 몰드 플럭스의 변성을 억제 또는 방지하며,
    상기 몰드 플럭스는 상기 용강 중의 개재물을 포집 제거하는 주조방법.
  15. 청구항 7에 있어서,
    상기 용강과 상기 몰드 플럭스 사이의 계면을 통하여 상기 용강에서 상기 몰드 플럭스를 향하는 방향으로 Al2O3 성분이 포집되고,
    상기 몰드 플럭스와 상기 투입재 사이의 계면을 통하여 상기 투입재에서 상기 몰드 플럭스를 향하는 방향으로 SiO2 성분이 보충 공급되는 주조방법.
KR1020160100699A 2016-08-08 2016-08-08 투입재 및 이를 이용한 주조방법 KR101818157B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160100699A KR101818157B1 (ko) 2016-08-08 2016-08-08 투입재 및 이를 이용한 주조방법
CN201611128251.3A CN107695311B (zh) 2016-08-08 2016-12-09 投入材料及利用其的铸造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160100699A KR101818157B1 (ko) 2016-08-08 2016-08-08 투입재 및 이를 이용한 주조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101818157B1 true KR101818157B1 (ko) 2018-01-12

Family

ID=61000955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160100699A KR101818157B1 (ko) 2016-08-08 2016-08-08 투입재 및 이를 이용한 주조방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101818157B1 (ko)
CN (1) CN107695311B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109732048A (zh) * 2019-03-28 2019-05-10 西峡龙成冶金材料有限公司 用于汽车板钢连铸结晶器的保护渣、其制备方法及应用
WO2021187749A1 (ko) * 2020-03-18 2021-09-23 주식회사 포스코 턴디시 플럭스 및 이를 이용한 주조 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63101048A (ja) * 1986-10-17 1988-05-06 Asahi Malleable Iron Co Ltd 溶湯への添加剤添加方法
JP2924034B2 (ja) * 1989-12-29 1999-07-26 大同特殊鋼株式会社 酸化膜防止剤およびそれを使用した鋼の鋳造方法
CN1257783C (zh) * 2001-11-06 2006-05-31 上海宝谊保温材料有限公司 双层型碱性颗粒中间包覆盖剂
CN101612653B (zh) * 2008-06-23 2011-04-13 宝山钢铁股份有限公司 高铝钛稀土钢用连铸保护渣
CN101347823B (zh) * 2008-09-11 2011-01-26 首钢总公司 双层连铸中间包覆盖剂的应用方法
KR101257253B1 (ko) * 2010-10-28 2013-04-23 현대제철 주식회사 용강 보온재 및 그를 이용하여 제조된 형강
KR20120054436A (ko) * 2010-11-19 2012-05-30 주식회사 포스코 보온재 및 이를 이용한 연속주조 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109732048A (zh) * 2019-03-28 2019-05-10 西峡龙成冶金材料有限公司 用于汽车板钢连铸结晶器的保护渣、其制备方法及应用
WO2021187749A1 (ko) * 2020-03-18 2021-09-23 주식회사 포스코 턴디시 플럭스 및 이를 이용한 주조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN107695311B (zh) 2020-05-05
CN107695311A (zh) 2018-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180132857A (ko) 회주철 접종제
KR101818157B1 (ko) 투입재 및 이를 이용한 주조방법
JP4430638B2 (ja) 高アルミニウム鋼の連続鋳造用モールドパウダー
JP2001105102A (ja) 連続鋳造用鋳型および連続鋳造方法
CN107530769B (zh) 使用结晶器保护渣的连铸方法，及使用该方法制造的板坯
JPH02220749A (ja) ステンレス鋼の連続鋳造における初期鋳造方法
JP3317258B2 (ja) 高Ｍｎ丸断面鋳片の連続鋳造用モールドパウダ
JP4527693B2 (ja) 高Ａｌ鋼スラブの連続鋳造方法
JP4451798B2 (ja) 連続鋳造方法
JP2007175769A (ja) 連続鋳造方法
KR101940989B1 (ko) 용융 및 고상 몰드 플럭스의 하이브리드 조업을 이용한 고 Ａｌ 함유 강의 연속 주조 방법
KR102033641B1 (ko) 몰드 플럭스 및 주조방법
CN107338343B (zh) 熔剂和使用其的铸造方法
JP5129253B2 (ja) 鋼ストリップの生産プロセス
JP2007216243A (ja) 鋼の連続鋳造用のモールドパウダとそれを用いた鋼の連続鋳造方法
CN104624998A (zh) 一种特大圆坯包晶钢连铸结晶器功能保护材料
JP2000102846A (ja) 連続鋳造用モールドパウダー
JP4036033B2 (ja) 中炭素鋼の高速鋳造方法
KR20120054436A (ko) 보온재 및 이를 이용한 연속주조 방법
JP3256148B2 (ja) 凝固過程での収縮量の大きい鋼の連続鋳造方法
EP3450048A1 (en) Mold flux and casting method using same
KR101921939B1 (ko) 몰드 플럭스
JP7161035B2 (ja) モールドフラックス及びこれを用いた鋳造方法
KR102326860B1 (ko) 몰드 플럭스 및 주조 방법
JP6725250B2 (ja) フロントパウダーの設計方法、及びフロントパウダーの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant