KR20000040921A

KR20000040921A - 고내후성강 제조용 몰드 플럭스

Info

Publication number: KR20000040921A
Application number: KR1019980056674A
Authority: KR
Inventors: 백찬준; 남수희
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2000-07-15

Abstract

본 발명의 몰드 플럭스는, 중량%로, CaO : 25-40%, SiO₂: 25-40%, Al₂O₃: 3-8%, Na₂O : 7-15%, 유리 C: 2-5%, Fe₂O₃: 0.5-3%, 및 나머지는 기타 불순성분으로 조성되며, 이러한 몰드 플럭스는 일반탄소강에 비해 5-6배의 내후성을 갖는, 0.25≤Cu≤0.35%, 0.10≤P≤0.12%, 및 기타 Ni, Cr 등이 함유된 고내후성강의 연속주조시 다발하는 구속성 주편터짐을 크게 저감할 수 있다.

Description

고내후성강 제조용 몰드 플럭스

본 발명은 몰드 플럭스(mould flux)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고내후성강을 연속주조할 때 다발하는 구속성 주편터짐(break-out)을 저감하기 위한 몰드 플럭스에 관한 것이다.

제철소의 연속주조공정은, 도1에 보이는 것처럼, 턴디쉬(tundish)(1)내의 용강(2)을 침지노즐(3)을 통해 몰드(4)내에 주입하여 일정 형상의 주편으로 제조하며, 이때 수냉되는 몰드와 접촉된 표면만이 응고된 얇은 주편[이하, 단지, `응고쉘(shell)'(5)]과 몰드간의 마찰에 의해 상기 응고쉘이 파단되는 것[이하, `구속성 주편터짐(break-out)']을 막기 위해 윤활제로서 분말 또는 과립형상의 합성슬래그(slag)인 플럭스(mould flux)(6)를 투입하게 된다.

몰드 플럭스의 기능에는 윤활 기능 이외에 여러 기능을 수행한다. 즉, 몰드 플럭스는 주편과 몰드간의 마찰력을 감소시키는 윤활 작용을 하며, 또한 용강으로부터 분리, 부상하는 비금속 개재물을 흡수, 용해시킨다. 또, 몰드 플럭스는 용강을 도포하여 대기에 의한 재산화를 방지하며, 대기로의 열방출을 억제시켜 용강을 보온하고, 주편에서 몰드로의 열전달 매체역할을 한다.

이러한 기능을 가진 몰드 플러스는 연속주조용 몰드내의 용강위로 투입되어 미용융층, 반용융층, 용융 슬래그층을 형성하면서 용융하게 되고, 이 용융슬래그(6)가 상하로 진동하는 몰드와 응고쉘간의 틈 사이로 유입되어 얇은 막[이하, `슬래그 필름'(slag film)](7)을 형성한다. 이 슬래그 필름은 연속주조기 아랫방향으로 인발되는 주편과 함께 따라 내려 가면서 주편을 냉각시키기 위해 뿌려지는 물에 의해 씻겨지면서 소모하게 된다.

그러나, 이러한 몰드 플럭스는 열전달 및 윤활능 미약한 경우 도2a 내지 도2e와 같이, 응고쉘 파단에 의한 주편터짐이 발생하는 경우가 있다. 특히, 고내후성강을 연속주조하는 경우 상기와 같은 응고쉘 파단에 의한 주편터짐은 자주 발생하는 경향이 있다.

여기서, 내후성이란 대기중에서 부식에 견디는 성질을 말하는 것으로서, 내후성강종은 일반탄소강에 비해 5-6배의 내후성을 갖는다. 고내후성강은 0.25≤Cu≤0.35%, 0.10≤P≤0.12%, 및 기타 Ni, Cr 등이 함유된 강종으로서, 일반강(0.010≤P≤0.020%)에 비해 P함량이 높고, 다량의 Cu가 함유되어 있다. 내후성강중의 P, Cu는 강판표면에 치밀한 구조의 산화피막 형성을 조장하여 대기중 수분이 침투하는 것을 막아 부식반응이 진행되는 것을 방지하는 작용이 있지만, 고내후성강을 연속주조하는 경우 강중의 P, Cu로 인해 응고시 주편의 크랙면에서 일반강에 비하여 불리하다.

구체적으로 고내후성강중의 P는 S 다음으로 분배계수가 작아 Fe 입계편석이 상당히 큰 원소이다. P의 경우 함량이 증가할수록 고온 인장강도가 급격히 떨어진다고 알려진다. 여기서, 고온이란 도2e와 같은 구속성 주편터짐의 관점에서 액상선과 몰드하단을 빠져나오는 주편의 표면온도 사이인 1200∼1550℃를 지칭한다. 이 온도구간에서는 P가 주편의 수지상 영역(interdendritic region)에 농화되어 액상 필름을 형성하여 취성이 유발되면 면세로 크랙이나 구속성 주편터짐의 원인이 된다. 또한, Cu의 경우 P 다음으로 내후성에 효과가 있는 원소이다. Cu는 Fe중 확산속도가 작기 때문에 입계 편석되기 쉬워 Cu 농화층이 형성되어 응고 크랙의 원인이 될 수 있다.

이와같이, 고내후성강 강종특성상 응고온도가 낮음으로 인해 몰드 플럭스의 용해속도는 낮아지고 점도는 높아져 주편의 윤활 불량을 초래하여 주편과 몰드 간의 마찰력을 증가시키는 결과를 가져올 수 있다. 그 결과, 강종 특성상 응고쉘이 취약한데다가 부적절한 몰드 플럭스의 사용은 구속성 주편터짐이 다발할 가능성이 높아진다. 그러므로 고내후성강용 몰드 플럭스는 주편과 몰드 간의 윤활능을 향상시키는 것이 관건이다.

한편, 슬라브 연주기에서의 고내후성강 주조할 때 사용되는 종래의 몰드 플럭스는 표1과 같았다.

성분	CaO	SiO₂	Al₂O₃	Na₂O	Fe₂O₃	Free[C]	기타	염기도	결정질율
조성(중량%)	33.40	31.31	4.0	12.16	0.40	2.90	나머지	1.07	13.4%

표1과 같이, 종래의 몰드 플럭스는 염기도(CaO/SiO₂)가 1.0-1.1이고, 점도가(1300℃, poise)가 0.7-0.8가 되도록 하여 윤활성을 확보하도록 선정되었다. 그러나, 이러한 몰드 플럭스는 열전달 및 윤활능 미약으로 인해 고내후성강 연주시 응고쉘 파단에 의한 주편터짐이 자주 발생하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 고내후성강의 구속성 주편터짐을 줄일 수 있는 몰드 플럭스를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 연속주조기의 일부 구성도

도2는 몰드 내에서 주편터짐이 발생되는 과정을 설명하기 위한 모식도

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 고내후성강의 연속주조시 사용되는 몰드 플럭스에 있어서,

중량%로, CaO : 25-40%, SiO₂: 25-40%, Al₂O₃: 3-8%, Na₂O : 7-15%, 유리 C: 2-5%, Fe₂O₃: 0.5-3%, 및 나머지는 기타 불순성분으로 구성되는 고내후성강 제조용 몰드 플럭스에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

우선, 본 발명의 몰드플럭스는 종래의 몰드 플럭스와는 달리, 플럭스의 염기도를 다소 저하시켜 슬래그 필림의 결정질층을 감소시키고, 유리질층을 증가시켜 충분한 윤활능을 확보하는데 함에 특징이 있다.

더불어 본 발명의 몰드 플럭스는 플럭스의 용융점을 저하시켜 용융온도를 낮추어 줌으로써 용융 슬래그의 량을 증가시키고, 이에 따라 주편과 몰드 간 슬래그 유입을 원활히 함에 특징이 있다. 이러한 응고 온도 하향은 용융 슬래그가 종래의 몰드 플럭스에 비하여 낮은 온도에서 응고하도록 하여 슬래그 풀을 충분히 확보하기 위함이다.

이를 위해 본 발명의 몰드 플럭스는 종래의 몰드 플럭스에 비하여 염기도를 감소시키고, 또한 Fe₂O₃함량을 상향하는 한편 유리(free) C함량을 감소시키는 것이 필요하다.

이하, 본 발명의 몰드 플럭스의 성분조성을 한정하는 이유를 상세히 설명한다.

본 발명의 몰드 플럭스 중에 함유되는 CaO와 SiO₂는 염기도 조성 성분으로서, CaO를 40% 초과 첨가하거나 SiO₂25% 미만으로 첨가하는 경우, 슬래그의 점도가 떨어지므로 용강 내에 슬래그 유입이 과다해 지고, CaO 25% 미만으로 첨가하거나 SiO₂40% 초과 첨가시는 슬래그의 점도가 높아지게 되어 용강내 슬래그 유입이 곤란해지므로 몰드의 윤활능이 떨어져서 구속성 주편터짐 발생율이 증가한다.

상기 Al₂O₃를 8% 초과 첨가시에는 용강내에 비금속 개재물 흡수능이 저하되고 3% 미만 첨가시에는 Al₂O₃흡수능력 과다로 슬래그 점도가 과다하게 증가한다.

상기 Na₂O를 7-15% 첨가하는 이유는 이 범위를 벗어날 경우 융제 효과가 저하되어 융점이 낮아지고 슬래그화가 늦어진다.

유리 탄소를 2% 미만으로 첨가하면 몰드 내 용강 면의 보온성이 떨어져 주편품질에 악영향을 미치고, 5% 초과하면 몰드 플럭스의 용융속도가 느려 주편과 몰드사이에 원활한 슬래그 유입이 이루어지지 않는다.

또한, Fe₂O₃를 종래보다 증가시킨 이유는 Fe₂O₃를 산화제로서 산소공급원으로 작용케 하여 몰드 플럭스 용융 속도를 상승시키고, 이에 따라 용융 슬래그의 양을 확보하기 위함이다.

한편, 본 발명의 몰드 플럭스는 결정질율이 5~10%의 범위가 되도록 함이 바람직한데, 그 이유는 결정질율이 5% 미만인 경우에는 주편 표면에 면세로 크랙이 다량 발생되고, 10%를 초과하는 경우에는 윤활성이 저하로 인해 구속성 주편터짐이 발생될 우려가 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

중량%로 C : 0.046-0.094%, P: 0.10-0.12%, Cu: 0.25-0.35%를 포함한 고내후성강을 슬라브 연속주조기에서 동일한 주조조건으로 연속주조하였다. 이때, 몰드 플럭스로는 표2와 같은 조성을 갖는 몰드 플럭스를 투입하였다. 종래 몰드 플럭스와 발명의 몰드 플럭스를 실제 슬라브연주기에 적용하면서 구속성 주편터짐 발생율 비교한 결과를 표2에 함께 나타내었다.

구분	화학조성(중량%)	염기도	결정질율(%)	구속성 주편터짐발생율(%)	크랙발생율(%)
구분	CaO	염기도	결정질율(%)	구속성 주편터짐발생율(%)	크랙발생율(%)	SiO₂	Al₂O₃	Na₂O	Fe₂O₃	유리탄소	기타
종래재1	33.40	31.31	4.0	12.16	0.40	2.90	나머지	1.07	13.4	2.17	13
종래재2	39.86	27.08	3.13	8.11	0.20	2.80	나머지	1.47	9.5	4.5	3
종래재3	37.25	31.21	6.14	4.55	0.40	4.0	나머지	1.19	15.7	2.2	25
종래재4	32.62	34.11	3.66	7.64	0.47	4.0	나머지	0.96	2.0	0	70
발명재	28.41	27.53	3.75	12.18	1.23	2.54	나머지	1.03	8.7	0	3.1

실제 슬라브 연속주조기에서의 반복 시험 결과, 구속성 주편터짐 발생율과 크랙 발생율이 표2에서 보이는 것처럼, 본 발명재를 사용할 때 크게 감소함을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 몰드 플럭스는 주편과 몰드간의 마찰력을 감소시키는 윤활작용이 매우 우수하여 특히, 고내후성강 제조시 구속성 주편터짐 발생을 현저히 감소시키는 매우 유용한 효과가 있다.

Claims

고내후성강의 연속주조시 사용되는 몰드 플럭스에 있어서,

중량%로, CaO : 25-40%, SiO₂: 25-40%, Al₂O₃: 3-8%, Na₂O : 7-15%, 유리 C: 2-5%, Fe₂O₃: 0.5-3%, 및 나머지는 기타 불순성분으로 구성됨을 특징으로 하는 고내후성강 제조용 몰드 플럭스
제1항에 있어서, 상기 몰드 플럭스는 결정질율이 5~10%의 범위임을 특징으로 하는 고내후성강 제조용 몰드 플럭스