KR102091202B1

KR102091202B1 - 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조 몰드 플럭스

Info

Publication number: KR102091202B1
Application number: KR1020147029411A
Authority: KR
Inventors: 첸 장; 데시앙 카이; 지안구오 센; 팽 메이
Original assignee: 바오샨 아이론 앤 스틸 유한공사
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2020-03-23
Also published as: EP2839902B1; EP2839902A1; KR20140139019A; CN103317111B; RU2640429C2; US10092948B2; JP2015516885A; WO2013139269A1; US20150101453A1; IN2014MN02015A; RU2014142435A; JP6147327B2; CN103317111A; EP2839902A4

Abstract

본 발명에서 제공하는 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스는 중량백분비로 계산할 경우, Na₂O 5 내지 10%，MgO 3 내지 10%，MnO 3 내지 10%，B₂O₃ 3 내지 10%，Al₂O₃≤6%，Li₂O<3%，C 1 내지 3%를 포함하며, 잔부는 CaO, SiO₂및 불가피한 불순물이며，CaO/SiO₂가 0.8 내지 1.3이다. 상기 몰드 플럭스는 용융점이 950 내지 1150℃이며, 1300℃에서 점도가 0.1 내지 0.3Pa.s이며, 상기 몰드 플럭스 50g을 1350℃에서 용해시킨 후, 강질의 도가니에서 자연 냉각시킨 후, 단면결정체가 차지하는 비율로 상기 몰드 플럭스의 결정화율을 표시할 시, 당해 몰드 플럭스의 결정화율은 10 내지 50% 범위 내이다. 상기 붕소-포함 불소-불포함 플럭스는 적당한 결정화율을 가지고 있으며, 결정화기가 쇳물에 대한 열전달을 효과적으로 억제할 수 있으며, 저-탄소강 슬래브의 주조기에서 성공적인 응용을 얻었으며, 야금효과는 완전히 전통적인 불소-포함 플럭스의 수준에 도달하였다.

Description

저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조 몰드 플럭스 {LOW-CARBON STEEL FLUORIDE-FREE CONTINUOUS CASTING MOLD POWDER}

본 발명은 야금기술 (metallurgy) 분야에 관한 것이며, 구체적으로, 연속 주조 공정에서 사용하는 보조재료에 관한 것이며, 더 구체적으로, 저-탄소강 연속 주조공정 중에 사용하는 불소-불포함 연속 주조 몰드 플럭스에 관한 것이다.

연속 주조 몰드 플럭스 (mold flux)는 일종의 분말상 또는 소과립상의 제강 보조 재료이며, 연속 주조기 결정화기 내의 쇳물의 표면을 덮는데 사용된다. 쇳물의 고온 작용 하에, 몰드 플럭스는 고체층, 액체층의 두 층을 형성하며, 쇳물과 인접한 부분은 용융층이고, 용융층 상부의 몰드 플럭스는 여전히 원래 과립 또는 분말상태를 유지하여, 양호한 단열 보온 작용을 일으켜, 쇳물 표면의 응고를 방지한다. 용융층은 결정화기의 주기적 진동 하에, 지속적으로 결정화기 동판과 쇳물 초기 생성 셀 (shell)의 틈에 흘러들어, 셀과 동판 (copper plate)의 상대적 운동을 윤활하게 하여, 슬래브 (주조편)의 양호한 표면 품질을 보증한다. 또한, 용융층은 쇳물 위에 부상한 (float) 비금속 불순물을 흡수하여 쇳물을 정화하는 작용을 갖고 있다. 결정화기 동판과 셀의 틈에 흘러드는 몰드 플럭스 막은 일반적으로 1 내지 2mm에 불과하며, 동판 쪽에 위치한 부분은 고상이며, 셀에 위치한 부분은 여전히 액상이다. 액상은 윤활작용을 하며, 고상은 결정화기 동판이 셀에 대한 냉각능력을 잘 컨트롤하여 쇳물의 냉각속도를 조절함으로써 열전달을 컨트롤하는 작용을 한다. 따라서, 몰드 플럭스는 제강과정에 있어서, 슬래브 표면의 품질을 컨트롤하는 마지막 단계의 공정기술이며, 성능이 부적절한 몰드 플럭스는 슬래브에 불순물이 섞이거나 균열 등 표면 결함을 야기시키며, 심하게는 셀의 분열을 가져와 강의 누출 사고를 일으킨다. 따라서, 몰드 플럭스는 순조로운 연속 주조 공정과 슬래브 표면의 품질을 보증하는 중요한 수단으로 되고 있다.

연속 주조 몰드 플럭스는 일반적으로, CaO-SiO₂ 2원계를 주성분으로, CaF₂, Na₂O, Li₂O 등 용해촉진제를 첨가시켜, CaO-SiO₂ 2원계의 용융점과 점도를 낮추며, 그 외 소량의 Al₂O₃, MgO, MnO, Fe₂O₃ 등 성분을 첨가시켜 적당한 야금성능에 도달할 수 있게 한다. 몰드 플럭스의 용융점이 쇳물 온도에 비해 400℃정도 낮아, 상대적으로 저 용융점인 몰드 플럭스가 쇳물 표면에서 서서히 용해되는 것을 컨트롤하기 위해, 반드시 소정량의 탄소질 재료를 첨가해야 한다. 탄소질 재료는 매우 높은 용융점을 가지고 있어, 몰드 플럭스 액체방울의 집결을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이로써 몰드 플럭스의 용해를 지연시킬 수 있다. 이러한 몰드 플럭스 성분 중에서, CaO와 SiO₂의 비 (즉, CaO/SiO₂,이하 염기도라고 칭함)와 F의 배합량을 조절하는 것을 통해, 카스피다이트 (cuspidate,3CaO·2SiO₂·CaF₂)의 석출률을 효과적으로 컨트롤할 수 있으며, 몰드 플럭스가 열 전달을 컨트롤하는 것으로 합리적으로 조절할 수 있다. 결정화율이 높을수록 용해된 몰드 플럭스의 열 저항이 높으며, 전열 강도가 낮다. 완전히 유리화된 몰드 플럭스의 열 저항이 제일 작으며, 전열강도도 제일 크다. 저-탄소강, 초저-탄소강과 열 전도성이 낮은 이러한 타입의 강 (예를 들면, 규소 강 등)에 대해서, 슬래브의 냉각을 강화하고 몰드 플럭스의 결정화를 막기 위해 F의 배합량은 일반적으로 비교적 낮은 바, 3 내지 5% 정도이다. 그러나, 포정강 (peritectic steel)및 균열 민감성 원소를 포함한 이러한 타입의 강에 대해서는, 결정화기 내에서 쇳물의 냉각이 불균형하거나 너무 빠를 경우, 초기 생성 셀은 각종 응력의 작용 하에 박약한 부분이 분열되어 쉽게 세로 균열을 일으킬 수 있다. 이러한 타입의 강에 대하여, 몰드 플럭스는 반드시 매우 높은 결정화율을 가지고 있어, 천천히 냉각시켜 균열의 생성을 억제하는 목적을 달성해야 한다. 이때, 몰드 플럭스에 배합하는 F 함량이 일반적으로 8 내지 10%에 달한다. 즉, 몰드 플럭스 중의 F는 용융점, 점도를 낮추는 작용뿐만 아니라, 결정화율을 높이는 중요한 작용을 일으킴으로써, 전통적인 몰드 플럭스 중에 꼭 필요한 일종 조성분이다.

알려진 바와 같이, F는 일종의 유독원소이며, 인체 및 동식물에 대한 위해정도가 이산화유황의 20배 이상을 초과하고 있다. 몰드 플럭스의 작업온도가 일반적으로 1500℃정도로써 매우 높으며, 용해과정에서 환경에 대한 유해물질인 불화물 (fluoride) 가스 (SiF₄, HF, NaF, AlF₃ 등을 포함)가 대량 생성된다. 공기 중의 불화물, 특히 HF는 흔히 보는 대기 오염물질 중의 하나이다. 또한, 고온 하에 용융된 몰드 플럭스는 결정화기를 거친 후, 슬래브에 고속으로 분사되는 2차 냉각수와 접촉하여, 양자의 상호작용에 의해 아래 반응을 일으킨다.

2F^- + H₂O = O² ^- + 2HF

HF가 물에 용해된 후, 2차 냉각수 중의 불소 이온 농도와 pH 수치가 증가하며, 2차 냉각수의 순환 사용에 따라, 불소 이온 농도와 pH 수치는 더 증가한다. 2차 냉각수 중의 불소이온 농도와 pH 수치의 상승은 연속 주조 설비의 부식 속도를 대폭적으로 증가시키며, 설비의 유지 보수 비용을 증가시킨다. 동시에 순환수 처리 난이도와 중화제의 비용를 증가시키며, 또한 오수를 배출하는 부담을 증가시킨다.

F를 포함한 몰드 플럭스의 상기 문제를 감안하여, 국내외 야금업 종사자들은 불소를 포함하지 않는 환경보호형 몰드 플럭스의 개발에 힘쓰고 있다. 현재, 비교적 실행가능한 방안은 B₂O₃, Li₂O로 F를 대체하며, Na₂O와의 합리적인 조합을 통해, 몰드 플럭스의 용해성을 조절하는 목표를 실현하는 것이다. 그 중, 일본특허 공개공보 JP2007167867A, JP2000169136A, JP2000158107A, JP2002096146A 및 중국특허출원 CN201110037710.8에는 B₂O₃를 첨가하지 않거나 소량 첨가하는 방안이 공개되었다. 이러한 기술방안에 있어서, 몰드 플럭스의 용융점 또는 점도가 보편적으로 높으며, 용융점이 1150℃를 초과하거나, 1300℃에서의 점도가 0.5 Pa.s보다 높다. 너무 높은 용융점 및 점도로 인해 액체 플럭스의 소모량이 적게 되며, 슬래브의 품질 및 순조로운 연속 주조 공정에 불리하다. 불소를 포함하지 않은 몰드 플럭스의 공업화 응용 가치를 살리기 위해, 원료의 비용을 고려해야 하나, Li₂O는 가격이 높으므로, 가장 응용적 가치가 있는 것은 B₂O₃로 F를 대체하는 기술이다. B₂O₃의 용융점이 450℃정도 밖에 안되므로, 몰드 플럭스의 기타 조성분에 비해 매우 낮아, 불소-함유 몰드 플럭스의 고상 연화 온도가 현저히 낮아지며, 이로써 결정화기 동판과 셀의 틈에 있는 플럭스 막의 고상 비율이 낮아져, 플럭스 막의 열저항이 낮아지게 되며, 결정화기의 열류량이 높아지게 된다. 또한, B₂O₃는 용융 몰드 플럭스 중에서 망상체 구조를 나타내 결정체의 석출을 억제하며, 고상이 유리상태 구조를 나타내게 한다. 유리상태 고상은 결정체 고상에 비해 더 낮은 열저항을 가지고 있다. 이는 붕소-함유 몰드 플럭스가 전통적인 불소-함유 몰드 플럭스에 비해 더 낮은 열저항을 가지게 한다. 열류량이 너무 높아, 연속 주조기의 디자인범위를 초과하면, 결정화기의 사용수명에 영향을 줄 뿐만 아니라, 강의 점착 누출의 위험을 증가시키기 때문에 반드시 컨트롤해야 한다. 일반적인 상황하에서, 연속 주조 공정에 있어서, 결정화기의 종합 열전달계수는 900 내지 1400W/㎡K이다. 또한 종합 열전달계수는 연신속도가 높아짐에 따라 증가한다. 따라서, 생산과정 중 붕소-함유 몰드 플럭스를 사용할 경우, 연신 속도가 1.0m/min일 시, 결정화기의 종합 열전달계수는 1300 내지 1400W/㎡K의 높은 범위 내에 달한다. 그러나, 현재 국내외에서 슬래브 주조기의 작업 연신 속도는 주로 1.2m/min이며, 저-탄소강, 초저-탄소강에 있어서, 연신속도는 1.6m/min이상에 달한다. 이러한 타입의 강에 있어서, 붕소-포함 및 불소-불포함의 플럭스 사용을 통해 정상적인 생산리듬을 실현하기 아주 어려우며, 반드시 붕소-포함 플럭스의 결정화율을 증가시키는 것으로 이 부족점을 보완해야 한다. 일본 특허 공개공보 JP2001205402A와 중국특허 CN200510065382에 공개된 붕소-포함 불소-불포함의 플럭스에 있어서, 결정화율을 고려하지 않았기 때문에, 몰드 플럭스의 사용과정에서 열전도성이 높은 위험이 따를 수 밖에 없다. 중국 특허출원 CN200810233072.5에 공개된 몰드 플럭스는 결정화율이 너무 높아, 포정강 등 균열- 민감성 강에만 적용된다. 중국특허 CN03117824.3에서는 페로브스카이트 (perovskite, CaO·TiO₂)를 결정 석출 상대로 하는 것을 제안하였으나, 페로브스카이트 용융점이 1700℃를 초과하여 윤활에 적합하지 않아, 응용전망이 크지 않다. 중국 특허출원 CN201010110275.2에서 설계한 몰드 플럭스는 머어위나이트 (merwinite)와 나트륨 조노트라이트 (sodium xonotlite)를 복합성 결정상으로 하였으나, 점도가 높아 빌렛 (billet) 연속 주조 공정에 더 적합하다.

상술한 바와 같이, 불소는 전통적인 몰드 플럭스에서 빠질 수 없는 조성부분이며, 용융 플럭스의 용융점과 점도를 낮추는 작용을 한다. 또한 연속 주조에 있어서 결정화기의 열전달을 컨트롤하는 중요한 수단이다. 그러나 인체건강에 대해 위해성을 가지고 있고, 대기, 물에 대해 환경오염을 조성하며, 설비의 부식을 가속화하기 때문에, 연속 주조에 있어서 몰드 플럭스의 불소-불포함은 본 분야의 기술인원들이 전력을 다해 연구하는 과제로 되고 있다. 몰드 플럭스의 불소-불포함화 한 후의 비용도 대량적인 공업화 응용에 있어서 반드시 고려해야 할 일환이다. 현재, B₂O₃로 F를 대체하는 것이 제일 경제적이고 실시가능한 기술이나, 붕소-함유 플럭스의 최대 결점은 결정화율이 낮고, 고상 연화점이 낮아, 이로써, 붕소-포함 불소-불포함의 플럭스의 사용과정에서 열저항이 작고, 연속 주조 결정화기의 열전달이 너무 커서, 연속 주조기의 연신 속도의 제고에 불리하며, 제강 공장의 생산량을 억제하고 있다. 본 발명의 발명자는 적당한 결정화율을 가진 붕소-포함 불소-불포함 플럭스를 연구 제조하였으며, 결정화기가 쇳물에 대한 열전달을 효과적으로 컨트롤할 수 있고, 저-탄소강 슬래브의 연속 주조기에서 성공적인 응용을 실현하였다.

본 발명의 목적은 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조 몰드 플럭스를 제공하는 것이다.

본 발명에서 제공하는 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스는 중량 백분비로 계산할 경우, Na₂O 5 내지 10%，MgO 3 내지 10%，MnO 3 내지 10%，B₂O₃ 3 내지 10%，Al₂O₃≤6%，Li₂O<3%，C 1 내지 3%를 포함하며, 잔부 (balance)는 CaO, SiO₂및 불가피한 불순물이며，CaO/SiO₂의 중량비는 0.8 내지 1.3이다.

도 1은 몰드 플럭스의 결정화성능을 측정하는 강질 도가니를 나타내며, 도면 중의 I－강질 도가니，II－몰드 플럭스이다.

본 발명의 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스 50g을 1350℃에서 용해시킨 후, 강질의 도가니에서 자연 냉각하며, 단면결정체가 차지하는 비로써 상기 몰드 플럭스의 결정화율을 표시하며, 상기 몰드 플럭스의 결정화율은 10 내지 50%의 범위에 있다.

바람직한 실시형태에서, Na₂O의 함량은 바람직하게는 6 내지 9.5%이며, 더 바람직하게는 6 내지 9%이다.

바람직한 실시형태에서, MgO의 함량은 바람직하게 3 내지 9%이며, 더 바람직하게는 5 내지 9%이며, 제일 바람직하게는 5 내지 8%이다.

바람직한 실시형태에서, MnO의 함량은 바람직하게 5 내지 10%이며, 더 바람직하게는 5 내지 9%이다.

바람직한 실시형태에서, B₂O₃의 함량은 바람직하게 4 내지 10%이며, 더 바람직하게는 4 내지 8%이다.

바람직한 실시형태에서, Al₂O₃의 함량은 바람직하게 0.5 내지 6%이며, 더 바람직하게는 1 내지 5%이다.

바람직한 실시형태에서, Li₂O의 함량은 바람직하게 ≤2.5%이며, 더 바람직하게는 1 내지 2.5%이다.

바람직한 실시형태에서, C의 함량은 바람직하게 1.3 내지 2.8%이다.

본 발명의 몰드 플럭스는 일종의 저-탄소강용 불소-불포함 환경보호형 몰드 플럭스이며, 그 조성은 CaO-SiO₂ 2원계를 기초로, 일정량의 Na₂O, B₂O₃, Li₂O 용해촉진제 및 MgO, MnO, Al₂O₃ 등 기타 조성분을 배합한다. 몰드 플럭스가 신속히 용해되게 하고 용해의 균일성을 확보하기 위해, 이러한 몰드 플럭스 원료를 목표성분에 따라 혼합한 후, 사전에 예비용해처리를 진행해야 되며, 이로써 각 물질 사이에 복잡한 고용체가 형성되어 각 물질의 용융점이 대체적으로 일치하게 되며, 몰드 플럭스의 용해 온도범위, 즉 용해 종료온도와 용해 개시온도 차이를 비교적 좁은 범위 내로 컨트롤할 수 있다. 예비 용해 후의 몰드 플럭스는 성분의 편차에 따라 미세하게 조절해야 하며, 예비 용해재료가 차지하는 비율이 70%보다 적어서는 안된다. 동시에 적당한 양의 카본 블랙, 흑연 등 탄소질 재료를 배합한다. 몰드 플럭스 중 불가피하게 원료에 따라 들어가는 일부 불순물이 있으며, 불순물 함량을 2% 내로 컨트롤해야 한다.

본 발명의 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스의 물리적 성능은 용융점이 950 내지 1150℃이며, 1300℃에서의 점도가 0.1 내지 0.3Pa.s, 결정화율이 10 내지 50%범위 내이다. 몰드 플럭스의 결정화율은 측정방법과 큰 관계가 있으며, 일반적으로, 제일 간단하고 효과적인 방법은 완전히 용해된 몰드 플럭스를 상온용기에서 냉각시켜, 완전히 응고된 후 몰드 플럭스 중 결정체의 비율을 측정하여, 이로써 몰드 플럭스의 결정화 강도를 나타내는 것이다. 상기 값과 플럭스의 량, 플럭스 용해 온도, 상온용기의 크기 형태 및 재질은 큰 관계가 있으며, 플럭스의 양이 많거나, 플럭스 용해 온도가 높거나, 용기의 방열 능력이 약할수록 측정된 결정화율이 더 크다. 부동한 몰드 플럭스의 결정화 강도를 편리하게 비교하기 위해, 본 발명에서는 하기 측정방법을 취하였다.

(1) 몰드 플럭스 원료는 일정한 가소 손실 (burning loss)이 있기에 몰드 플럭스의 양을 취할 경우, 상응한 가소 손실치를 고려하여, 용해 후의 몰드 플럭스의 중량이 50±2g의 범위를 유지하게 해야 한다. 완제품의 플럭스를 측정할 경우, 몰드 플럭스는 사전에 탄소제거 처리를 해야 한다.

(2) 취한 몰드 플럭스를 고순도의 흑연도가니에 넣고, 1350±10℃의 온도 하에 충분히 용해될 때까지 가열한다.

(3) 용해된 플럭스가 담긴 흑연 도가니를 꺼내, 신속하게 상온에서 강질 도가니에 넣어 냉각시킨다. 강질 도가니의 구체적 크기는 도면 1에 표시된 바와 같다.

(4) 용해된 플럭스가 완전히 응고된 후, 플럭스를 취하여 플럭스 단면에서 결정체가 차지한 비율을 측정하며, 이 측정치를 몰드 플럭스의 결정화율로 하며, 이로써 몰드 플럭스의 결정화 강도를 나타낸다.

(5) 본 발명에서 몰드 플럭스의 결정화율을 10 내지 50% 범위로 컨트롤한다.

상기 몰드 플럭스가 요구하는 염기도, 즉 CaO/SiO₂를 일반적으로 0.8 내지 1.3 사이로 컨트롤하며, 이로써 일정한 결정화율을 보증할 수 있으며, 또한 결정화기 동판과 셀 사이에서 윤활 작용을 발휘할 수 있다.

Na₂O는 몰드 플럭스 중의 일종 흔한 용해촉진제이며, 몰드 플럭스의 용융점과 점도를 효과적으로 낮출 수 있으며, 일반적인 함량은 5% 이상이다. 또한, Na₂O의 존재는 나트륨 조노트라이트 (Na₂O·CaO·SiO₂), 네펠린 (nepheline, Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂) 등 결정체의 석출을 촉진시키며, 그 함량이 10%를 초과하면, 결정화율이 너무 높아, 용융점과 점도가 오히려 상승하는 추세를 나타내며, 액체 플럭스가 슬래브에 대한 윤활 작용에 불리하다. 또한, 결정화율이 너무 높아, 플럭스 막의 열저항이 과도하게 높아지게 되며, 쇳물 셀의 생장이 과도하게 느려져, 주조기의 연식속도의 제고에도 불리하며, 제강공장의 생산량에 영향을 가져다 준다.

몰드 플럭스에 적당한 량의 MgO을 첨가하면 용해 플럭스의 점도를 낮추는 작용을 하게 되며, 이로써 불소-불포함 플럭스에서 불소가 점도를 낮추는 기능을 보완하게 된다. 플럭스 중의 MgO의 함량이 높아짐에 따라, 용해 플럭스의 결정화율도 점점 높아지며, 머어위나이트 (3CaO·MgO·2SiO₂), 브레디자이트 (bredigite, 7CaO·MgO·4SiO₂), 에커마나이트 (akermanite, 2CaO·MgO·2SiO₂)가 흔히 보는 결정체 형태이다. 그 함량이 10%를 초과하면, 결정체의 결정화율이 너무 커져, 역시 저-탄소강의 연속 주조 생산에 불리하게 된다.

MnO의 존재도 일정한 정도에서 용융점과 점도를 낮추며, 또한, Mn은 일종의 흑색금속이며, 그 산화물은 유리의 투명도를 심화시켜, 쇳물의 복사 방열 비율도 크게 떨어지게 되며, 이에 따라 몰드 플럭스의 플럭스 막의 열 저항을 증가시키는 효과에 도달할 수 있다. MnO는 일종의 전이원소 산화물로써, 결정체 구조 중 쉽게 MgO를 대체할 수 있거나, 또는 MgO와 같이 복합 결정체를 형성할 수 있으므로, 첨가량도 너무 높아서는 안 되며, 일반적으로 10%이내로 컨트롤하여야 한다.

B₂O₃는 불소-불포함 플럭스의 중요한 용해촉진제이며, 몰드 플럭스의 용융점, 점도 및 결정화율을 컨트롤하는 주요한 조절수단이다. B₂O₃ 함량이 증가됨에 따라, 몰드 플럭스 중 상기 결정체의 석출률은 점차 감소된다. 그러나, 과량의 첨가로 인해, 칼슘보로실리케이트글라스 (calcium borosilicate ,11CaO·4SiO₂·B₂O₃) 또는 페드로브스카이트 (federovskite,CaO·MgO·B₂O₃) 결정체가 생성될 수 있다. B₂O₃의 용융점이 450℃정도 뿐이기에, 이러한 붕소-포함 결정체의 용융점은 비교적 낮으며, 또한 결정체 구조도 매우 치밀하며, 결정체 사이에 쉽게 홀이 생기지 않는다. 이로써, 붕소-함유 결정체의 열저항이 기타 결정체에 비해 현저히 낮게 나타나며, 붕소-함유 결정체가 과량 석출되는 것을 방지하기 위해, B₂O₃의 첨가량은 10%를 넘어서는 안된다.

Al₂O₃는 몰드 플럭스 원자재 중에서 흔히 보는 불순물 성분이며, 그의 존재로 몰드 플럭스의 점도가 향상되고, 결정체의 석출률을 저하시킴으로 함량을 6% 이내로 컨트롤해야 한다.

Li₂O는 몰드 플럭스의 용융점과 점도를 현저히 낮추나, 그 가격이 비싸, 플로라이트 (fluorite, 플럭스에 불소를 포함한 형태)의 20 여배에 달하며, 과량 첨가는 몰드 플럭스의 원료 비용을 현저히 제고시키며, 불소-불포함 몰드 플럭스의 공업응용에 불리하다. 이로써, Li₂O는 일반적으로 보조적인 용해촉진제로 사용되며, 용융점, 점도가 높을 경우, 적당히 첨가할 수 있으며, 비용을 고려할 시 3%를 초과하지 않는 것이 좋다.

몰드 플럭스 용융점이 쇳물에 비해 400℃정도 낮기에, 몰드 플럭스가 쇳물 표면에서 안정적으로 용해되도록 컨트롤하고, 일정한 플럭스 분말층의 두께 (단열 및 보온 효과를 일으킬 수 있음)를 유지하게 하기 위하여, 탄소질 재료는 필수적인 것이다. 탄소는 일종의 고용융점 물질이기에, 용해된 몰드 플럭스의 액체방울의 집결을 효과적으로 방지할 수 있으며, 또한 탄소 연소 후 기체로 되어, 몰드 플럭스를 오염시키지 않는다. 저-탄소강 슬래브의 연속 주조용 몰드 플럭스에 대하여, 탄소의 첨가량은 1 내지 3%인 것이 비교적 적당하다.

본 발명의 불소-불포함 환경보호형 몰드 플럭스는 합리적으로 일정한 결정화율을 컨트롤함으로써, 결정화기가 쇳물에 대한 열전달을 효과적으로 컨트롤하며, 저-탄소강 슬래브의 연속 주조기에서 성공적인 응용을 거두었으며, 야금효과도 전통적인 불소-포함 플럭스의 수준에 완전히 도달하였으며, 붕소-포함 불소-불포함 플럭스의 사용범위를 효과적으로 확대시켰다. 상기 몰드 플럭스는 인체 및 환경에 유해한 불소를 함유하지 않기에 일종의 녹색제품이라 할 수 있다. 생산현장에서의 사용검증에 따르면, 불소-불포함 몰드 플럭스를 사용하면, 연속 주조의 침입식 수구의 사용수명을 제고시킬 수 있을 뿐만 아니라, 2차 냉각수 pH 수치가 낮아지는 것을 방지하며, 설비의 부식 정도를 대폭 감소시킨다. 또한, 2차 냉각수 중에서 불화물의 집결이 다시 일어나지 않게 되며, 순환수의 처리 및 배출 부담을 현저히 개선시킬 수 있다. 본 발명의 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스의 용융점은 950 내지 1150℃사이에 있으며, 1300℃에서 점도는 0.1 내지 0.3Pa.s이며, 결정화율은 10 내지 50% 범위 내이며, 생산사용 과정에서 저-탄소강의 연속 주조 생산요구를 완전히 만족시킬 수 있으며, 전통적인 불소포함 플럭스와 동등한 사용효과에 도달할 수 있다.

구체적인 실시예

이하, 실시예로 본 발명을 더 상세히 설명하고자 한다. 이러한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 묘사일뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

실시예1-7

아래 원료 (그러나 이에 한정되지는 않는다)를 사용하여 몰드 플럭스를 제조한다. 석회석, 석영, 규회석 (wollastonite), 마그네시아, 보크사이트 (bauxite), 소다, 붕사 (borax), 보로칼사이트 (borocalcite), 탄산망간, 안료망간 (pigment manganese), 탄산리튬, 리튬운모광 (lithium concentrate)등.

상기 원료를 미세분말로 연마하고, 목표성분에 따라 균일하게 혼합한 후, 우선 예비 용해 처리를 진행하여, 각 물질 사이에 복잡한 고용체가 형성되게 하는 동시에 탄산염 및 수분 등 휘발성 물질을 방출시켜, 용해속도가 더 빠르고 더 균일한 예비 용해원료를 얻었다. 냉각 분쇄 후 재차 입경이 0.075mm보다 작은 미세분말로 연마하였다, 성분 편차에 근거하여 상기 원료를 미세하게 조절하여, 그중의 예비 용해원료가 70%보다 낮지 않게 한 후, 요구에 따라 적당한 량의 카본 블랙, 흑연 등 탄소질 재료를 배합하며 기계적 혼합 또는 분무 건조 설비를 통해 과립형 완성품 플럭스를 얻었다.

각 실시예의 몰드 플럭스의 조성성분은 하기 표를 참고로 한다. 비교예와 비교하여 보면, 본 발명의 몰드 플럭스는 전통적인 불소-함유 플럭스와 동등한 열전달 능력을 가지고 있어서, 비교예에서 흔히 나타나는 결정화기의 방열능력이 상대적으로 높아 주조기의 정상적인 연신 속도에 영향을 주는 문제를 해소하였다.

주：표 1에 있어서, 결정화율은 본 명세서에 기재된 방법에 따라 측정한 것이다.

Claims

중량 백분비로 계산 시, Na₂O 6 내지 9.5%，MgO 3 내지 10%，MnO 3 내지 10%，B₂O₃ 3 내지 4%，Al₂O₃≤6%，Li₂O<3%，C 1 내지 3%를 포함하며, 잔부 (balance)는 CaO, SiO₂ 및 불가피한 불순물이며，CaO/SiO₂가 0.8 내지 1.0인 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스로서, 상기 몰드 플럭스 50g을 1350℃에서 용해시킨 후, 강질의 도가니 (steel crucible)에 넣고 자연 냉각시키며, 단면 결정체가 차지하는 비율로 상기 몰드 플럭스의 결정화율을 표시하며, 상기 몰드 플럭스의 결정화율은 22 내지 50%의 범위에 있는 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스.
청구항 1에 있어서,
상기 MgO의 함량이 5 내지 9%인 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스.
청구항 1에 있어서,
상기 MnO의 함량이 5 내지 10%인 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스.
청구항 1에 있어서,
상기 Al₂O₃의 함량이 0.5 내지 6%인 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스.
청구항 1에 있어서,
상기 Li₂O의 함량이 ≤2.5%인 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스.
청구항 1에 있어서,
상기 C의 함량이 1.3 내지 2.8%인 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스.
청구항 1에 있어서,
용융점이 950 내지 1150℃의 범위내에 있으며, 1300℃에서 점도가 0.1 내지 0.3Pa.s인 저-탄소강용 불소-불포함 연속 주조의 몰드 플럭스.
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