KR101825132B1 - 플럭스 및 이를 이용한 주조 방법 - Google Patents

플럭스 및 이를 이용한 주조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 턴디쉬 내 용강 상부에 공급되는 플럭스 및 이를 이용한 주조방법에 관한 것으로, 플럭스 100중량%에 대하여 SiO2를 45 내지 60 중량%, MgO를 20 내지 40 중량% 포함하는 제1 조성물 및 용강의 재산화와 플럭스의 융점 및 점성을 조절하는 성분을 포함하는 제2 조성물을 포함하는 플럭스를 이용하여, 턴디쉬 조업환경에 따라 기존에 사용되던 SiO2계 및 Al2O3계 플럭스를 전량 대체하거나 일부 혼용 사용할 수 있다.
즉, SiO2 및 MgO를 기본조성으로 갖는 플럭스를 제공함으로써, 용강의 보온력 증가, 용강 재산화 억제, 개재물 용이 흡수 및 내화물 용손을 최소화할 수 있다. 이에, 턴디쉬에서의 용강의 처리가 용이하여, 제작되는 강 제품의 품질을 증가시킬 수 있다.
또한, 조업환경에 따라서 SiO2계 및 Al2O3계 플럭스와 함께 사용함으로써, 다양한 형태의 플럭스의 구성이 가능하여, 다양한 강종의 처리에 대응하여 턴디쉬 플럭스를 제공할 수 있다. 따라서, 주조 조업의 용이성이 증가하여 조업의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있다.

Description

플럭스 및 이를 이용한 주조 방법 {Casting flux and the manufacturing method using the same}
본 발명은 플럭스 및 이를 이용한 주조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 턴디쉬에 투입되어 용강의 품질을 향상시킬 수 있는 플럭스 및 이를 이용한 주조 방법을 제공한다.
일반적으로 용강을 슬라브로 제조하는 연속주조공정은 2차 정련이 완료된 래들에 담긴 용강을 턴디쉬에 일시 저장한 상태에서 몰드로 용강을 공급, 냉각시켜 슬라브, 블룸, 빌렛, 빔 블랭크 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정이다.
이러한 연속주조공정 중 턴디쉬는 주조전 용강의 마지막 처리 시점이며, 용강의 청정도 확보를 위해 용강의 상부에 플럭스를 투입하여 용강 중 개재물을 제거하고 재산화를 억제하였다.
이와 같은 턴디쉬 플럭스는 크게 고염기성 플럭스와, 고규소 왕겨류 플럭스가 사용된다. 이때, 고염기성 플럭스는 개재물 흡수능이 뛰어나지만 용강의 보온효과가 고규소 왕겨류 플럭스보다 상대적으로 낮은 문제가 있다. 또한, 왕겨류 플럭스는 용강의 단열효과가 고염기성 플럭스보다 높으나, 개재물 흡수 능력이 낮으며, 높은 SiO2 성분에 의해 용강 내 재산화가 용이하게 발생하는 문제가 있다.
이에 종래에는 용강의 고품질이 요구되는 강재에 대해서는, 즉, 용강의 보온, 용강 재산화 억제, 개재물 용이 흡수와 같은 효과를 동시에 얻기 위해 고염기성 플럭스와 고규소 왕겨류 플럭스를 함께 사용하였다. 그리고, 일반 강종에 대해서는 고규소 왕겨류 플럭스만 단독으로 사용하였다.
그러나, 상기 효과를 얻기 위해 고염기성 플럭스와 고규소 왕겨류 플럭스를 함께 사용함으로써, 플럭스 사용에 소모되는 비용이 증가하게 되고, 이는 주조 공정에 소모되는 비용이 상승하는 문제로 이어진다.
KR 2012-0057368 A
본 발명은 기존에 사용되는 턴디쉬 플럭스의 적어도 일부를 대체할 수 있는 플럭스 및 이를 이용한 주조 방법을 제공한다.
본 발명은 용강 보온력 증가, 용강 재산화 억제, 개재물 용이 흡수 및 내화물 및 노즐 용손 최소화 효과를 얻을 수 있는 플럭스 및 이를 이용한 주조 방법을 제공한다.
본 발명은 제작되는 강 제품의 품질을 증가시킬 수 있는 플럭스 및 이를 이용한 주조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 턴디쉬 내 용강 상부에 공급되는 플럭스는, 플럭스 100중량%에 대하여 SiO2를 45 내지 60 중량%, MgO를 20 내지 40 중량% 포함하는 제1 조성물 및 상기 용강의 재산화와 상기 플럭스의 융점 및 점성을 조절하는 성분을 포함하는 제2 조성물을 포함한다.
상기 제2 조성물은 T.Fe, Al2O3 및 CaO를 포함할 수 있다.
상기 플럭스 100중량%에 대하여 상기 T.Fe를 0초과 내지 10 중량%, 상기 Al2O3를 0초과 내지 5 중량%, 상기 CaO를 0초과 내지 5 중량% 포함할 수 있다.
상기 플럭스의 평균입도는 0.5㎜ 내지 20㎜일 수 있다.
상기 플럭스 100중량%에 대하여 0초과 내지 3 중량%의 수분을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법은 SiO2 및 MgO를 기본조성으로 포함하는 기본 플럭스를 마련하는 과정과, 턴디쉬에 용강을 주입하는 과정, 턴디쉬 조업환경에 따라 플럭스의 공급조건을 조절하는 과정 및 조절된 공급조건에 따라 상기 턴디쉬 내 용강 상부에 플럭스를 공급하는 과정을 포함한다.
상기 턴디쉬 조업환경에 따라 플럭스의 공급조건을 조절하는 과정은 상기 턴디쉬 조업환경 변화 발생을 판단하는 과정과, 판단 결과에 따라 플럭스의 공급종류를 조절하는 과정을 포함할 수 있다.
플럭스의 공급조건을 조절하는 과정에서, 상기 턴디쉬 조업환경 변화 발생이 없다고 판단되면, 상기 기본 플럭스를 단독으로 공급할 수 있다.
플럭스의 공급조건을 조절하는 과정에서, 상기 턴디쉬 조업환경 변화 발생이 있다고 판단되면, 상기 기본 플럭스와, SiO2계 플럭스 및 CaO-Al2O3계 플럭스 중 1종을 선택하여 공급할 수 있다.
상기 턴디쉬 조업환경은 상기 용강 상의 슬래그의 경화상태를 포함할 수 있다.
상기 SiO2계 플럭스가 선택되면, 상기 용강 상에 공급되는 플럭스 공급량 100중량%에 대하여, 상기 SiO2계 플럭스를 0초과 내지 20미만 중량%로 마련할 수 있다.
상기 CaO-Al2O3계 플럭스가 선택되면, 상기 용강 상에 공급되는 플럭스 공급량 100중량%에 대하여, 상기 기본 플럭스를 0초과 내지 30중량%로 마련할 수 있다.
상기 CaO-Al2O3계 플럭스가 선택되면 상기 CaO-Al2O3계 플럭스를 상기 기본 플럭스보다 먼저 공급할 수 있다.
상기 기본 플럭스를 마련하는 과정에서 상기 기본 플럭스 100 중량%에 대하여 상기 SiO2를 45 내지 60 중량%, 상기 MgO를 20 내지 40 중량% 포함하는 제1 조성물; 및 상기 기본 플럭스 100 중량%에 대하여 T.Fe를 0초과 내지 10 중량%, Al2O3를 0초과 내지 5 중량%, CaO를 0초과 내지 5 중량% 를 포함하는 제2 조성물;을 혼합하여 마련할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 플럭스 및 이를 이용한 주조 방법에 의하면, 턴디쉬 플럭스로 SiO2-MgO계 플럭스를 제공하고, 이를 기존에 사용되던 턴디쉬 플럭스의 적어도 일부로 대체함으로써 용강의 품질을 증가시킬 수 있다.
즉, SiO2를 45 내지 60 중량% 및 MgO를 20 내지 40 중량% 포함하는 플럭스를 사용함으로써, 턴디쉬 내 용강의 보온, 재산화 방지, 개재물 흡수, 내화물 및 노즐의 용강에 의한 손상을 감소시킬 수 있어 용강의 청정성 및 품질을 증가시킬 수 있다.
또한, 조업환경의 발생 유무에 따라 기존에 사용되던 턴디쉬 플럭스와 함께 또는 단독으로 사용할 수 있어, 상대적으로 고가인 기존 턴디쉬 플럭스의 사용량을 감소 또는 배제시킬 수 있다. 이에, 주조 공정에 소모되는 비용의 증가를 억제 또는 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 주조 설비를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스의 성분 및 그 함량을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스의 용융성을 나타내는 이미지.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스의 내화물과의 반응성을 나타내는 이미지.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스 및 기존 플럭스 사용에 따른 용강 재산화 지표를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스 및 기존 플럭스 사용에 따른 주편 후처리 공정 부적합률을 나타내는 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스 및 이를 이용한 주조방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 도 1은 일반적인 주조 설비를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스의 성분 및 그 함량을 개략적으로 보여주는 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스의 용융성을 나타내는 이미지이다.
우선, 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스를 설명하기 이전에 주조설비에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 주조설비는 제강공정에서 정련된 용강(M)이 담기는 래들(10)과, 래들(10)에 연결되는 주입노즐(15)을 통해 용강(M)을 공급받아 이를 일시 저장하고 몰드(30)에 공급하는 턴디쉬(20)와, 턴디쉬(20)에 연결되는 침지노즐을 통해 용강(M)을 전달받아 일정한 형상으로 형성하는 몰드(30) 및 몰드(30)의 하부에 구비되어, 몰드(30)로부터 인발된 미응고 주편(1)을 냉각시키면서 일련의 성형 작업을 수행하도록 복수의 세그먼트가 연속적으로 배치되는 냉각라인(40)을 포함할 수 있다.
이 중, 턴디쉬(20)는 소정의 공간을 형성하는 몸체(21)와, 몸체(21)의 개방된 상부의 적어도 일부 영역을 커버하는 커버(23)를 포함한다. 그리고, 몸체(21) 내부에는 용강(M)이 턴디쉬(20)로 유입된 후 몰드(30) 상에 배치된 배출구 측으로 빠르게 이동하는 것을 억제하기 위한 댐(25b) 및 위어(25a)가 설치될 수 있다. 이때, 턴디쉬(20)에는 일정량의 용강이 수용되어 일정시간 체류됨으로써, 용강 내에서 부상분리되지 못한 개재물이 용강과 함께 몰드(30) 내로 유입되는 것을 억제할 수 있다.
이처럼, 래들(10)에서 턴디쉬(20)로 용강(M)이 주입되면, 턴디쉬(20)에 주입된 용강(M)의 상부에는 플럭스(F; 이하, 턴디쉬 플럭스)를 공급된다. 턴디쉬 플럭스(F)는 고상, 예컨대 파우더 상태로 용강 상부에 공급되며, 용강의 현열에 의해 용해되어 일부는 액상층을 형성하고, 그 상부에는 소결층을 형성하며, 최상층에는 파우더 층을 형성하게 된다. 여기에서는 턴디쉬 플럭스(F)가 턴디쉬(20) 내 용강(M)에 고상으로 공급되는 것으로 설명하나, 별도의 용해로에서 용해시켜 액상으로 공급될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 턴디쉬 플럭스(F)는 용강(M)의 보온(단열)과, 용강(M)의 재산화 발생 억제, 용강(M) 내 개재물 흡수력 증가, 턴디쉬(20) 내화물 및 노즐 용손 감소 기능을 부여하기 위해 턴디쉬(20) 내 용강(M)의 상부에 공급되는 플럭스로 사용될 수 있다. 즉, 턴디쉬 플럭스(F)는 플럭스 100중량%에 대하여 SiO2를 45 내지 60중량%, MgO를 20 내지 40 중량% 포함하는 제1 조성물 및 용강(M)의 재산화와 턴디쉬 플럭스(F) 융점 및 점성을 조절하는 성분을 0초과 내지 20 중량% 포함하는 제2 조성물을 포함한다. 이때, 제2 조성물은 복수의 성분을 포함하며, 플럭스 100중량%에 대하여 T.Fe를 0초과 내지 10 중량%, Al2O3를 0초과 내지 5 중량% 및 CaO를 0초과 내지 5 중량% 포함할 수 있다.
여기서, 상기에 기재된 성분을 포함하는 것은, 하나의 구성(턴디쉬 플럭스)을 위해 구성을 이후는 요소(제1 조성물, 제2 조성물)을 포함하는 것으로서, 턴디쉬 조성물에 포함되는 복수의 성분들로 이루어지는 것과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 턴디쉬 플럭스에 포함되는 각 성분을 살펴보면 다음의 표 1과 같다.
구분 성분 중량%


플럭스		 제1 조성물 SiO2 45 ~ 60
MgO 20 ~ 40
제2 조성물 T.Fe 0초과 ~ 10
Al2O3 0초과 ~ 5
CaO 0초과 ~ 5
제1 조성물은 SiO2 및 MgO를 포함하며 턴디쉬 플럭스의 기본조성을 이루며, 턴디쉬 플럭스의 100중량%에 대하여 45 내지 60중량%의 SiO2와, 20 내지 40중량%의 MgO를 포함한다. 즉, 제1 조성물은 턴디쉬 플럭스의 100중량%를 기준으로 65중량% 이상을 구성하는 성분이다. 그리고, 제2 조성물은 용강(M)의 재산화를 조절하는 성분인 T.Fe와, 턴디쉬 플럭스(F) 융점 및 점성을 조절하는 성분인 Al2O3 및 CaO를 포함한다.
[SiO2] : 45 ~ 60 중량%
SiO2는 용강의 보온력을 증가시키기 위한 성분이며, 용강 중 비금속 개재물이나 산화물의 찌꺼기화를 촉진하는 성분이다. SiO2는 턴디쉬 플럭스 전체 중량인 100중량%에 대해서 45 내지 60중량% 함유되고, 더욱 바람직하게는 턴디쉬 플럭스 전체 중량인 100중량%에 대해서 50 내지 55중량% 함유될 수 있다. 이때, SiO2가 하한치 중량% 미만으로 함유되는 경우에는, 기존에 사용되는 SiO2계 플럭스와 같은 용강(M)의 보온능 향상 효과과 동등한 효과를 얻는 것이 용이하지 않다. 또한, SiO2가 상한치 중량%를 초과하여 함유되는 경우에는 턴디쉬 플럭스(F)에 포함되는 다른 성분들의 함량이 감소하여, 턴디쉬 플럭스(F)가 가지는 특성, 즉, 융점이나 점성을 유지하는 것이 용이하지 않아, 턴디쉬 플럭스(F)의 기능을 상실하는 문제가 발생할 수 있다.
[MgO] : 20 ~ 40 중량%
MgO는 턴디쉬(20) 및 턴디쉬(20) 내 침지된 주입노즐(15)을 구성하는 내화물과의 반응성 측면에서 조절이 필요한 성분이다. 즉, MgO는 기존에 턴디쉬 플럭스로 사용되던 SiO2계 플럭스 및 CaO-Al2O3계 플럭스의 사용 시 턴디쉬(20) 및 주입노즐(15)의 내화물과의 반응에 의해 내화물의 침식 또는 침윤에 의한 문제를 해결하기 위한 구성 성분이다. MgO는 턴디쉬 플럭스(F)에 포함됨으로써, MgO는 턴디쉬 플럭스 전체 중량인 100중량%에 대해서 20 내지 40중량% 함유되고, 더욱 바람직하게는 25 내지 40 중량% 함유될 수 있다. 이때, MgO 가 상기 하한치 중량% 미만으로 함유되는 경우에는, MgO 함유에 의한 턴디쉬 플럭스의 액상영역 확장에 의한 액상화 유도가 용이하지 않으며, 내화물의 침식 또는 침윤성 저항 효과가 미비하다. 또한, MgO가 상기 상한치 중량% 를 초과하여 함유되는 경우에는, MgO의 농도가 매우 높아져 고융점 MgO-Al2O3 스피넬이 형성되어 턴디쉬 플럭스(F)의 용융성이 감소될 수 있다. 이에, 턴디쉬 플럭스(F)로 용강(M) 상부를 커버하는 것이 용이하지 않아, 용강의 재산화가 야기되고, 용강(M)의 보온력이 감소되어 용강(M)의 청정도가 하락할 수 있다.
[T.Fe] : 0 초과 ~ 10 중량%
T.Fe는 턴디쉬 플럭스(F)에 함유된 산화철(FeO) 형태로 존재하는 Fe를 나타내는 것으로, 강 중 Si 또는 Al의 산화 반응을 유도하기 위한 성분이다. T.Fe는 턴디쉬 플럭스 전체 중량인 100중량%에 대해서 0초과 내지 10중량% 함유될 수 있다. T.Fe가 턴디쉬 플럭스에 함유되지 않을 경우에는 Si 또는 Al의 산화 반응에 따른 개재물 형성이 용이하지 않아, 턴디쉬 플럭스(F)의 개재물 흡수능이 감소될 수 있다. 또한, T.Fe가 10중량%를 초과하도록 포함되는 경우에는 용강 중 Si 또는 Al과 반응하는 것 외의 용강(M) Mn과 같은 다른 성분과의 반응이 발생할 수 있어, 용강의 재산화가 유도될 수 있다.
[Al2O3] 및 [CaO] : 0 초과 ~ 5 중량%
Al2O3는 턴디쉬 플럭스의 점도와 융점을 조절한다. Al2O3는 턴디쉬 플럭스 전체 중량인 100중량%에 대해서 0초과 내지 5중량% 함유될 수 있다. Al2O3가 턴디쉬 플럭스에 함유되지 않을 경우 턴디쉬 플럭스가 충분한 점도와 융점을 유지하지 못하여 과도하게 용융될 수 있다. 또한, Al2O3가 5중량%를 초과하도록 포함되는 경우에는 턴디쉬 플럭스의 융점이 높아져 충분하게 용융되지 않을 수 있다.
CaO는 턴디쉬 플럭스의 융점 및 점성을 조절하는 성분임과 동시에 용강을 청정화하는 성분이다. CaO는 턴디쉬 플럭스 전체 중량인 100중량%에 대하여 0초과 내지 5중량% 함유될 수 있다. CaO가 턴디쉬 플럭스에 함유되지 않을 경우 턴디쉬 플럭스의 융점을 감소시키는 효과를 얻지 못하고 용탕을 청정화하는 효과를 충분히 얻을 수 없다. 또한, CaO가 5중량%를 초과하도록 포함되는 경우에는 턴디쉬 플럭스의 점성이 크게 감소하여 용강(M) 탕면을 커버하는 효과를 얻을 수 없다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 턴디쉬 플럭스를 이용한 주조 방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 주조방법은 SiO2 및 MgO를 기본조성으로 포함하는 플럭스(이하, 기본 플럭스)를 마련하는 과정과, 턴디쉬(20)에 용강(M)을 주입하는 과정, 턴디쉬 조업환경에 따라 플럭스의 공급조건을 조절하는 과정 및 조절된 공급조건에 따라 상기 턴디쉬(20) 내 용강(M) 상부에 플럭스를 공급하는 과정을 포함한다.
우선, 2차 정련이 완료된 용강(M)을 래들(10)에 담아 마련한다(S100).
그리고, 기본 플럭스 마련하는 과정을 수행한다(S200). 기본 플럭스는 100중량%에 대하여 SiO2와 MgO의 합량이 65중량% 이상을 차지하는 플럭스로서, 기본 플럭스 100중량%에 대하여 SiO2를 45 내지 60중량%, MgO를 20 내지 40 중량% 포함하는 제1 조성물 및 용강의 재산화와 상기 플럭스의 융점 및 점성을 조절하는 성분을 포함하는 제2 조성물을 혼합하여 마련될 수 있다. 더욱 상세하게는, 기본 플럭스 100중량%에 대하여 SiO2 및 MgO를 각각 45 내지 60중량% 및 20 내지 40 중량% 포함하는 제1 조성물과, 기본 플럭스 100중량%에 대하여 용강의 재산화를 조절하는 T.Fe를 0초과 내지 10중량%, 기본 플럭스의 융점 및 점성을 조절하는 Al2O3 및 CaO를 각각 0초과 내지 5중량% 포함하는 제2 조성물을 혼합한다.
이때, 기본 플럭스는 제1 조성물 및 제2 조성물에 포함되는 성분을 용융 조재하거나, 상기 성분들 중 일부를 포함하는 부산물을 혼합하여 제조하거나, 상기 성분들의 부산물 자체를 활용하여 혼합될 수 있다. 즉, 기본 플럭스는 SiO2, MgO, T.Fe, Al2O3 및 CaO 각각을 용융하여 혼합하거나, SiO2, MgO, T.Fe, Al2O3 및 CaO 중 적어도 어느 하나를 포함하는 부산물들을 혼합하거나, SiO2, MgO, T.Fe, Al2O3 및 CaO 자체의 부산물을 사용하여 마련될 수 있다.
또한, 기본 플럭스는 평균입도 0.5 ~ 20 ㎜를 갖도록 마련될 수 있다. 보다 바람직하게는 1 내지 10 ㎜를 갖도록 마련될 수 있다. 기본 플럭스의 평균입도는 용강의 열에 의한 용융속도와 관련이 있다. 즉, 기본 플럭스는 투입과 동시에 빠른 속도로 용강과 접하는 플럭스의 액상 두께가 생성되어야 용강의 재산화를 최대한 억제할 수 있다. 이때, 기본 플럭스의 평균입도가 상기 하한치보다 작은 평균입도를 갖는 경우에는 기본 플럭스의 입도가 너무 작아 턴디쉬(20) 내 용강(M) 상부에 기본 플럭스의 투입 과정에서 미분에 의한 백연현상 발생으로 조업상에 문제를 야기할 수 있다. 또한, 기본 플럭스의 평균입도가 상기 상한치보다 큰 평균입도를 갖는 경우에는 기본 플럭스의 입도가 너무 커 턴디쉬(20) 내 투입된 기본 플럭스가 용융되는데 소비되는 시간이 증가하기 때문에 용강(M)의 재산화가 발생되고, 용강의 보온력이 감소될 수 있다.
그리고, 기본 플럭스에 수분이 포함될 경우, 기본 플럭스 내 수분 함량은 기본 플럭스 100 중량%에 대하여 0 초과 내지 3중량%로 포함되도록 조절될 수 있다. 이때, 기본 플럭스 100 중량%에 대하여 3중량%를 초과하여 수분이 함유되는 경우에는 수분에 의한 용강 내 수소 픽업 및 용강 온도 하락 현상이 발생할 수 있다. 이에, 용강의 품질 저하로 인해 제작되는 제품의 후공정 품질이 감소될 수 있다.
이처럼 마련된 기본 플럭스는 용강을 마련하는 과정(S100) 이후에 수행되는 것으로 설명하였으나, 용강을 마련하는 과정(S100)과 기본 플럭스를 마련하는 과정(S200)은 서로 동시에 수행되거나, 용강을 마련하는 과정(S100)이 수행되기 전에 SiO2-MgO계 플럭스를 마련하는 과정(S200)이 먼저 수행될 수도 있다.
턴디쉬 플럭스와 용강이 마련되면, 주입노즐(15)의 경로를 개방하여, 래들(10)에서 턴디쉬(20)로 용강(M)을 주입한다(S300). 한편, 기본 플럭스를 마련하는 과정(S200)과 턴디쉬(20)로 용강(M)을 주입하는 과정(S300)은 턴디쉬(20)로 용강(M)의 주입 후에 기본 플럭스를 마련하는 과정(S200)이 수행될 수도 있다. 그러나, 턴디쉬(20)에의 용강(M)의 주입이 완료되기 전에 기본 플럭스를 마련되는 것이 바람직하다.
턴디쉬(20)에 용강(M)의 주입이 완료되면, 턴디쉬의 조업환경에 따라서 플럭스의 공급 조건을 조절하는데, 이는 턴디쉬 조업환경의 변화 발생 유무를 판단하는 과정(S400)과, 판단 결과에 따라 플럭스의 공급 종류를 조절하는 과정을 포함한다.
즉, 턴디쉬(20)에서의 조업환경은 턴디쉬(20) 내 용강(M)의 일시 저장시간 동안 용강(M)에 행해지는 조업환경으로, 턴디쉬(20) 내 용강(M) 중 일부를 채취하여 용강(M)의 성분분석을 위한 샘플링 과정에서 발생할 수 있는 용강(M) 상의 슬래그 경화 상태를 포함할 수 있다. 다시 설명하면, 주조되는 강종에 따라서 턴디쉬(20) 내에서의 샘플링이 수행 및 미수행 될 수 있는데, 턴디쉬(20)의 조업환경 변화의 발생이 없는 경우는 턴디쉬(20) 내에서 용강(M)의 샘플링이 미수행되는 경우이며, 턴디쉬(20)의 조업환경의 변화의 발생이 있는 경우는 턴디쉬(20) 내에서 용강(M)이 샘플링이 수행되는 경우이다. 이처럼, 샘플링이 진행되는 경우에는 용강(M) 상의 슬래그가 경화되는 현상이 발생할 수 있기 때문에 턴디쉬 조업 환경의 변화는 슬래그 경화 상태일 수 있으며, 이를 억제하고자 용강(M) 상에 공급하는 플럭스의 종류를 조절한다.
우선, 조업환경 변화 유무의 판단 과정에서 조업환경의 변화 발생이 없다고 판단되는 경우에는, 본 발명의 실시 예의 기본 플럭스를 턴디쉬(20) 내 용강(M) 상에 단독으로 공급한다(S500). 즉, 기본 플럭스는 플럭스 100중량%을 기준으로 SiO2를 45 내지 60중량%, MgO를 20 내지 40중량% 포함한다. 이에, 턴디쉬(20) 내 용강(M)의 열에 의해 용이하게 용융되어 용강(M)의 탕면을 단시간에 커버함으로써, 즉, 턴디쉬(20)에 투입된 초기부터 액상영역의 확장에 의한 빠른 액상화 유도가 가능하여, 용강의 보온력을 증가시키고, 개재물의 흡수가 용이하며 용강의 재산화를 억제할 수 있다. 또한, 턴디쉬(20) 및 주입노즐(15)의 내화물 침식 저항성을 증가시킬 수 있다.
한편, 조업환경 변화 유무의 판단 과정에서 조업환경의 발생이 있다고 판단되는 경우에는, SiO2-MgO계 플럭스와, 기존에 턴디쉬 플럭스로 사용되던 SiO2계 플럭스 및 CaO-Al2O3계 플럭스 중 1종을 선택하여 턴디쉬(20) 내 용강(M) 상에 혼용 공급한다(S600). 더욱 상세하게는, 상기 조업환경 중 슬래그의 경화 또는 용강의 탕면 노출이 발생하는 위치에 기본 플럭스와, SiO2계 플럭스 및 CaO-Al2O3계 플럭스 중 선택된 1종을 공급한다.
여기서, SiO2계 플럭스는 플럭스의 100중량%에 대하여 SiO2의 함량이 다른 성분들 함량보다 큰 값을 갖는 플럭스로서, 일반적으로 왕겨류 플럭스가 SiO2계 플럭스이다. 이와 같은 SiO2계 플럭스(왕겨류 플럭스)는 하기의 [표 2]와 같이 벼 껍질을 태워 형성된 회화왕겨와, 회화왕겨보다 탄소량이 많은 탄화왕겨가 주로 사용될 수 있다.
구분 성분 함량 (중량%)

SiO2계 플럭스
(왕겨류 플럭스)
 회화왕겨 SiO2 ≥90
C ≤2.5
탄화왕겨 SiO2 45 ~ 90
C ≥20
이와 같은 SiO2계 플럭스는 플럭스 중 SiO2 성분의 함량이 가장 많기 때문에, 용강의 보온효과에는 좋으나, Al2O3나 CaO와 같은 용강 중 개재물과 반응할 수 있는 성분의 부재로 인해 용강 중 개재물의 흡수효과는 미비하다.
또한, CaO-Al2O3계 플럭스는 CaO-Al2O3계 플럭스 100중량%에 대하여 CaO와 Al2O3의 합량이 다른 성분들보다 큰 값을 갖는 플럭스로서, 더욱 상세하게는, CaO-Al2O3계 플럭스 100중량%에 대하여 80중량% 이상으로 CaO 및 Al2O3의 합량이 차지하는 플럭스이다. 이와 같은 CaO-Al2O3계 플럭스는 일반적으로 고염기성 플럭스로 구분될 수 있으며, 하기의 [표 3]과 같은 성분 및 함량을 포함할 수 있다.
함량(중량%)
CaO-Al2O3계
플럭스		 Al2O3 CaO SiO2
34 ~ 44 50 ~ 56 ≤ 6
이와 같은 CaO-Al2O3계 플럭스는 플럭스 중 Al2O3 및 CaO 성분의 함량이 가장 많기 때문에, 용강 중 개재물의 흡수력이 SiO2계 플럭스보다 증가하여, SiO2계 플럭스를 사용할때보다 용강의 청정성을 증가시킬 수 있다. 그러나, 용강의 보온성능 차원에서는 SiO2계 플럭스보다 낮은 효과를 발현하며, 더욱이 턴디쉬(20) 및 주입노즐(15)의 내화물에 대한 침윤성 및 침식성의 저항 효과가 없다.
이때, 전술한 조성을 포함하는 SiO2계 플럭스가 기본 플럭스와 함께 사용되도록 선택되면, 용강(M) 상에 공급되는 플럭스 공급량 100중량%에 대하여, SiO2계 플럭스를 0 초과 내지 20미만 중량%, 기본 플럭스를 20 내지 100 미만 중량%로 혼합하여 사용할 수 있다(S600A). 이때, SiO2계 플럭스가 20중량% 이상으로 혼합되는 경우에는 SiO2계 플럭스의 혼합량이 증가되나, 증가된 혼합량만큼의 효과를 얻는 것이 용이하지 않다. 또한, 상대적으로 기본 플럭스의 혼합량이 감소됨으로써, 턴디쉬(20) 내화물 및 주입노즐(15)의 내화물의 침식저항성 효과가 감소할 수 있다.
한편, CaO-Al2O3계 플럭스가 기본 플럭스와 함께 사용되도록 선택되면, 용강(M) 상에 공급되는 플럭스 공급량 100중량%에 대하여, 기본 플럭스를 0초과 내지 30 중량%로 마련하여 사용할 수 있다. 이때, 기본 플럭스가 30중량%를 초과하도록 마련되는 경우, CaO-Al2O3계 플럭스와 함께 턴디쉬 플럭스(F)로 사용됨으로써, MgO의 농도가 너무 높아져 고융점의 MgO-Al2O3 스피넬이 형성되어, 플럭스의 용융성이 감소될 수 있다.
또한, CaO-Al2O3계 플럭스가 기본 플럭스와 함께 사용되도록 선택되면, 턴디쉬(20) 내 용강(M) 상부에는 CaO-Al2O3계 플럭스가 기본 플럭스보다 먼저 용강(M) 상에 공급될 수 있다. 즉, CaO-Al2O3계 플럭스가 용강(M) 상에 공급된 후에 기본 플럭스가 용강(M) 상에 공급될 수 있다. 이는, CaO-Al2O3계 플럭스를 먼저 투입함으로써, 용강(M)의 보온 및 개재물의 흡수를 우선적으로 하고, 기본 플럭스를 투입하여 내화물 침식저항성과 같은 효과를 부가하기 위함이다.
이처럼, 조업환경에 따라 턴디쉬(20) 내 용강(M) 상에 플럭스의 종류를 조절하여 공급한 후, 용강(M)의 처리를 완료한 후, 용강(M)의 주조를 시작한다(S700). 즉, 턴디쉬(20)의 배출구에 연결된 노즐(미도시)의 경로를 개방하여, 턴디쉬(20) 내 용강(M)을 몰드(30)로 주입하며 주편(1)을 인발하며 주조를 시작한다.
이하에서는 도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시 예의 턴디쉬 플럭스 사용에 따른 실험예에 대해서 설명한다. 여기서, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스의 용융성을 나타내는 이미지이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스의 내화물과의 반응성을 나타내는 이미지이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스 및 기존 플럭스 사용에 따른 용강 재산화 지표를 나타내는 그래프이며, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스 및 기존 플럭스 사용에 따른 주편 후처리 공정 부적합률을 나타내는 그래프이다.
본 실험 예에서는 300톤급 연속 주조 공정에서 기존의 SiO2계 플럭스 및 CaO-Al2O3계 플럭스 사용 강종에서, 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스 사용 효과를 비교하기 위한 테스트를 실시하였다. 즉, 중탄소강 이상의 전 강종을 대상으로 SiO2계 플럭스 및 CaO-Al2O3계 플럭스를 대체하여 본 발명의 플럭스를 사용하였다. 또한, 본 발명의 플럭스 단독 투입, 본 발명의 플럭스 및 SiO2계 플럭스 투입, 본 발명의 플럭스 및 CaO-Al2O3계 플럭스 투입 형태로 테스트를 실시하였다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 플럭스의 용융성을 확인할 수 있다. 즉, 도 4의 왼쪽의 이미지의 점선을 기준으로 외측에는 CaO-Al2O3계 플럭스가, 점선을 기준으로 안측에서 SiO2-MgO계 플럭스가 투입된 직후의 이미지이다. 이후, 시간 경과 후의 용강(M) 상부 상태인 도 4의 오른쪽 이미지를 살펴보면, CaO-Al2O3계 플럭스와 SiO2-MgO계 플럭스가 구분되지 않으며, 이를 통해 본 발명의 플럭스의 용융성을 확인할 수 있으며, CaO-Al2O3계 플럭스와 혼합 사용 시에도 액상화가 용이하게 진행되는 것을 확인할 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 5의 왼쪽 이미지는 기존의 CaO-Al2O3계 플럭스를 단독 사용하였을 경우 내화물 상태를 나타내며, 도 5의 오른쪽 이미지는 본 발명의 플럭스를 CaO-Al2O3계 플럭스와 혼용 사용하였을 때의 내화물 상태를 나타낸다. 즉, 이는 소정의 홀이 형성된 내화물 공간에 상기의 플럭스를 넣고 용융시킴으로써, 내화물의 침식 정도를 살펴본 실험이다. 이를 보면, 본 발명의 플럭스를 사용하여도 내화물의 침윤 및 침식 문제가 발생되지 않음을 확인할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 기존의 CaO-Al2O3계 플럭스 및 SiO2계 플럭스의 사용과, 본 발명의 플럭스 사용에 따른 용강 재산화 지표 및 주편 후처리 공정 부적합률을 나타내는 그래프를 살펴보면, 기존의 CaO-Al2O3계 플럭스 및 SiO2계 플럭스 대체하여 본 발명의 플럭스가 사용되더라도, CaO-Al2O3계 플럭스 및 SiO2계 플럭스의 재산화 및 주편 후처리 공정 부적합률 평균 지표율과 거의 동등한 수준을 나타냄으로써, 기존의 CaO-Al2O3계 플럭스 및 SiO2계 플럭스를 대체하더라도 CaO-Al2O3계 플럭스 및 SiO2계 플럭스와 동등한 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플럭스 및 이를 이용한 주조방법에 의하면, 기존에 턴디쉬 플럭스로 사용될 수 있는 CaO-Al2O3계 플럭스 및 SiO2계 플럭스를 대체할 수 있는 플럭스 조성을 제시하며, 더욱이 CaO-Al2O3계 플럭스 및 SiO2계 플럭스의 효과를 동시에 발현할 수 있다. 또한, 턴디쉬 조업 변화에 따라서 기존 CaO-Al2O3계 플럭스 및 SiO2계 플럭스와 혼용할 수 있는 방법을 제시함으로써, 다양한 형태의 턴디쉬 플럭스 구성이 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
M : 용강 F : 플럭스
10 : 래들 15 : 주입노즐
20 : 턴디쉬 21 : 몸체
23 : 커버 24 : 개구
30 : 몰드 40 : 냉각라인

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 주조방법으로서,
    SiO2 및 MgO를 기본조성으로 포함하는 SiO2-MgO계 기본 플럭스를 마련하는 과정;
    턴디쉬에 용강을 주입하는 과정;
    턴디쉬 조업환경에 따라 플럭스의 공급조건을 조절하는 과정; 및
    조절된 공급조건에 따라 상기 턴디쉬 내 용강 상부에 플럭스를 공급하는 과정;
    을 포함하며,
    상기 플럭스의 공급조건을 조절하는 과정은,
    상기 턴디쉬 조업환경 변화 발생을 판단하는 과정;
    판단 결과에 따라 SiO2계 플럭스 및 CaO-Al2O3계 플럭스 중 1종의 플럭스의 공급종류를 조절하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 턴디쉬 조업환경은 상기 용강 상의 슬래그의 경화상태를 포함하며,
    상기 기본 플럭스를 마련하는 과정에서,
    상기 기본 플럭스 100 중량%에 대하여 상기 SiO2를 45 내지 60 중량%, 상기 MgO를 20 내지 40 중량% 포함하는 제1 조성물 및 상기 기본 플럭스 100 중량%에 대하여 T.Fe를 0초과 내지 10 중량%, Al2O3를 0초과 내지 5 중량%, CaO를 0초과 내지 5 중량% 를 포함하는 제2 조성물을 혼합하여 마련하고,
    상기 플럭스의 공급조건을 조절하는 과정에서,
    상기 턴디쉬 조업환경 변화 발생이 없다고 판단되면, SiO2-MgO계 인 상기 기본 플럭스를 단독으로 공급하는 주조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 플럭스의 공급조건을 조절하는 과정에서,
    상기 턴디쉬 조업환경 변화 발생이 있다고 판단되면, 상기 기본 플럭스와, SiO2계 플럭스 및 CaO-Al2O3계 플럭스 중 1종을 선택하여 공급하는 주조방법.
  10. 삭제
  11. 청구항 9 에 있어서,
    상기 SiO2계 플럭스가 선택되면,
    상기 용강 상에 공급되는 플럭스 공급량 100중량%에 대하여, 상기 기본 플럭스를 20 내지 100미만 중량%로 마련하는 주조방법.
  12. 청구항 9 에 있어서,
    상기 CaO-Al2O3계 플럭스가 선택되면,
    상기 용강 상에 공급되는 플럭스 공급량 100중량%에 대하여, 상기 기본 플럭스를 0초과 내지 30중량%로 마련하는 주조방법.
  13. 청구항 9 또는 청구항 12 에 있어서,
    상기 CaO-Al2O3계 플럭스가 선택되면,
    상기 CaO-Al2O3계 플럭스를 상기 기본 플럭스보다 먼저 공급하는 주조방법.
  14. 삭제
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