KR20020033923A - Tundish flux - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 턴디쉬 열간 재사용시 슬래그 배재효율 향상을 위해 사용되는 턴디쉬 플럭스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실리카(SiO2)를 기본으로 하고 수산화칼슘(Ca(OH)2)이 첨가된 턴디쉬 플럭스에 관한 것이다.The present invention relates to a tundish flux used for improving slag excretion efficiency during tundish hot reuse, and more specifically, a tundish flux based on silica (SiO 2 ) and added with calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ). It is about.
턴디쉬는 주조를 위해 정련이 완료된 용강을 레이들로부터 수강해 두는 장치로서, 일반적으로 연주조업완료후 다음 주조조업에서 사용되기 위해서, 내부가 재수리된다.The tundish is a device for taking the refined molten steel from the ladle for casting. Generally, the tundish is refurbished in order to be used in the next casting operation after the completion of the performance operation.
한편, 턴디쉬 열간 재사용 조업은, 연주조업이 완료되면 잔탕(슬래그와 용강)을 배재한 다음 열간상태에서 레이들로부터 용강을 받아, 이것을 연주조업에 재사용하는 방법으로서, 이 방법을 이용하면 열간상태에서 턴디쉬를 연속적으로 재사용하기 때문에, 에너지와 내화물 원단위 저감 등에서 유리하다.On the other hand, the tundish hot reuse operation is a method of excluding molten steel (slag and molten steel) from the ladle in the hot state and reusing it for the performing operation. Since the tundish is continuously reused at, it is advantageous in reducing energy and refractory units.
상기 턴디쉬 열간 재사용 조업을 원활하게 하기 위해서 가장 중요한 것은, 슬래그의 배재라고 할 수 있는데, 그 이유는 슬래그의 배재능이 턴디쉬의 재사용 횟수와도 밀접한 관계가 있기 때문이다. 즉, 상기 슬래그 배재능을 향상시키면, 턴디쉬의 재사용횟수를 늘릴 수 있어서, 보다 경제적인 조업이 가능해지는 것이다. 또한, 다음 주조조업에서 용강을 오염시키지 않기 위해서도, 잔류 슬래그는 완전히 배재되어야 한다.In order to facilitate the tundish hot reuse operation, the most important thing may be called the slag exclusion, because the slag excretion is closely related to the number of reuse of the tundish. In other words, by improving the slag excretion ability, the number of reuse of the tundish can be increased, and more economical operation is possible. In addition, the residual slag must be completely excreted in order not to contaminate the molten steel in the next casting operation.
열간 상태에서 턴디쉬를 재사용하기 위해 주조후 슬래그를 배재할 경우, 슬래그의 배재상태가 좋지 않으면 턴디쉬 내부에 다량의 슬래그와 지금이 부착되게 된다. 이러한 턴디쉬 내부의 잔류물은, 산화되어 재사용 횟수의 증가에 따라 철산화물을 증가시키기 때문에, 슬래그의 조성을 고융점의 것으로 변화시킨다. 이러한 과정에서 형성된 턴디쉬 내부의 부착물은, 재사용시에도 쉽게 용해되지 않으며 용강의 재산화를 촉진시켜 품질을 저하시키는 원인이 된다. 또한, 주조진행 과정에서 용해된 잔류물은, 몰드내로 혼입되어 용강의 청정도를 저하시키는 등 여러가지 문제를 유발한다.When casting slag after casting to reuse the tundish in the hot state, if the slag is not in a bad state, a large amount of slag and now is attached inside the tundish. This residue in the tundish changes the composition of the slag to one of high melting point because it is oxidized to increase iron oxide as the number of reuse increases. The deposits inside the tundish formed in this process are not easily dissolved even when reused, which promotes the reoxidation of molten steel and causes the quality to be degraded. In addition, the residue dissolved in the casting process causes various problems such as mixing into the mold to lower the cleanliness of the molten steel.
한편, 하기 표1 및 도 1은, 턴디쉬 열간 재사용 공정에서 약 130회 정도 사용한 턴디쉬 내벽에 부착된 잔류물의 화학조성과 용융점의 변화를 측정한 것이다.Meanwhile, Table 1 and FIG. 1 show changes in chemical composition and melting point of residues attached to the inner wall of the tundish used about 130 times in the tundish hot reuse process.
상기 표1에 나타난 바와 같이, 턴디쉬 내벽의 잔류물은 철산화물 중 특히 Fe2O3가 높은 산화물로 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한, 도1에 나타난 바와 같 이, 턴디쉬 내부의 부착물은 상당히 높은 온도, 약 1500℃ 이상에서 용융하기 시작하는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 부착물은 재사용시에도 쉽게 용해되지 않고 몰드내로 혼입되어 용강의 청정도를 악화시키는 주요한 원인으로 작용하는 것이다.As shown in Table 1, it can be seen that the residue on the inner wall of the tundish is formed of an oxide having a particularly high Fe 2 O 3 . In addition, as shown in Figure 1, it can be seen that the deposit inside the tundish begins to melt at a considerably high temperature, about 1500 ° C. or more. That is, the adherent is not easily dissolved even when reused, but is incorporated into the mold to act as a major cause of deteriorating the cleanliness of the molten steel.
현재, 턴디쉬 열간 재사용공정에서는, 주조후 턴디쉬 슬래그의 배재효율을 향상시키기 위하여, 하기 표2에 나타난 바와 같이, 실리카(SiO2)와 산화칼슘(CaO)을 주성분으로 하는 플럭스를 병용해서 사용하고 있다.At present, in the tundish hot reuse process, in order to improve the excretion efficiency of the tundish slag after casting, as shown in Table 2 below, a flux composed mainly of silica (SiO 2 ) and calcium oxide (CaO) is used in combination. Doing.
즉, 연속주조 초기에는 고순도 알루미나재의 턴디쉬 내화물과 레이들로부터 턴디쉬에 용강을 주입하는 노즐의 손상을 막기 위하여, 실리카의 함량이 높은 실리카(SiO2)재의 플럭스를 사용하며, 연속주조말기에는 슬래그배재를 위하여, 산화칼슘(CaO)을 주성분으로 한 턴디쉬 플럭스를 사용하고 있다. 그러나, 도2에 나타난 바와 같이, 실리카(SiO2)와 산화칼슘(CaO)을 다량으로 함유한 플럭스는, 점도가 낮아 유동성은 양호한 편이나 플럭스의 재결정화 온도가 높기 때문에, 턴디쉬 내부의 온도가 1400℃ 이하로 저하될 경우 배재능도 급격히 저하되는 단점을 갖고 있다.That is, in the early stage of continuous casting, a flux of silica (SiO 2 ) having a high content of silica is used to prevent damage to the nozzle of the tundish refractory made of high purity alumina and the nozzle injecting molten steel from the ladle. For slag exclusion, tundish flux containing calcium oxide (CaO) as the main component is used. However, as shown in Fig. 2, the flux containing a large amount of silica (SiO 2 ) and calcium oxide (CaO) has a low viscosity and good fluidity, but the temperature inside the tundish is high because the flux recrystallization temperature is high. When the lowering to 1400 ℃ or less has a disadvantage that the excretion capacity is also sharply lowered.
이에, 지금까지는 주조후 턴디쉬 내부의 온도가 저하하더라도 슬래그 배재를 원활하게 하기 위해서, 슬래그의 점도 뿐 아니라 재결정화 온도도 낮출 수 있는 물질인 형석(CaF2)을 턴디쉬 플럭스로서 첨가하였다. 상기 형석 중 불소이온은, 슬래그의 주성분인 실리카(SiO2)의 실리콘과 산소 이온의 결합사슬을 끊어주어, 슬래그의 유동성을 증가시키는 것이다. 그러나, 불소성분을 함유한 슬래그는, 폐기를 목적으로 매립하거나 대지 중에 방치할 경우, 지하수 중의 수분 또는 대기 중의 수분과 반응해 불산 등을 용출시키므로, 환경오염 등 심각한 문제를 유발한다. 따라서, 최근에는 가능한 한 형석과 같이 불소를 함유하는 성분의 사용을 가급적 제한하고 있는 실정이다.Thus, fluorite (CaF 2 ), which is a substance that can lower not only the slag viscosity but also the recrystallization temperature, has been added as a tundish flux in order to smooth the slag excretion even if the temperature inside the tundish after casting decreases. The fluorine ion in the fluorspar is to increase the flowability of the slag by breaking the bond chain of silicon and oxygen ions of silica (SiO 2 ) which is the main component of the slag. However, slag containing fluorine component reacts with water in groundwater or moisture in the air when it is landfilled or left in the ground for disposal, causing serious problems such as environmental pollution. Therefore, in recent years, the use of fluorine-containing components such as fluorite is limited as much as possible.
이에, 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 턴디쉬 열간 재사용시 사용되는 턴디쉬 플럭스의 조성에 Ca(OH)2를 함유시킴으로써, 우수한 슬래그 배재능을 제공할 수 있는 턴디쉬 플럭스를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.Accordingly, the present inventors have repeatedly conducted research and experiments to solve the above problems, and propose the present invention based on the results. The present invention provides Ca (T) in the composition of the tundish flux used during tundish hot reuse. It is an object to provide a tundish flux that can provide good slag excretion by containing OH) 2 .
도1은 온도에 따른 턴디쉬 주조후 내부 부착물의 용융상태를 나타내는 사진1 is a photograph showing the melt state of the internal deposit after the tundish casting according to the temperature
도2는 종래 턴디쉬 슬래그 및 플럭스에 대한 온도에 따른 점도의 변화를 나타내는 그래프Figure 2 is a graph showing the change in viscosity with temperature for conventional tundish slag and flux
도3은 턴디쉬 플럭스 내의 Ca(OH)2함량에 따른 온도 및 점도를 나타내는 그래프3 is a graph showing temperature and viscosity according to Ca (OH) 2 content in tundish flux
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, SiO2:36.6~46.0%, Ca(OH)2:5~20%, CaO:25.6~30.1%, Al2O3:13.7~15.6, MgO:2.2~5.1를 포함하여 조성되는 턴디쉬 플럭스에 관한 것이다.The present invention for achieving the above object, in weight%, SiO 2 : 36.6 ~ 46.0%, Ca (OH) 2 : 5 ~ 20%, CaO: 25.6 ~ 30.1%, Al 2 O 3 : 13.7 ~ 15.6, It relates to a tundish flux comprising MgO: 2.2 to 5.1.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
본 발명의 발명자는, 상기한 형석 중 불소이온과 유사한 작용효과를 가지면서도 환경에 유해하지 않은 물질에 대하여 연구하던 중, Ca(OH)2의 OH-은 슬래그 내에서 불소와 유사한 거동을 보일 뿐 아니라, 환경오염 등의 문제가 없다는 것을 발견하였다.The inventors of the present invention, while studying a substance having a similar effect to fluorine ions in the above-mentioned fluorite and not harmful to the environment, OH − of Ca (OH) 2 shows only fluorine-like behavior in slag. Rather, it found no problems such as environmental pollution.
즉, 본 발명은, SiO2를 기본으로 하는 플럭스에 Ca(OH)2을 첨가함으로써, 불소(F-)성분의 함유없이도, 슬래그의 점도 및 재결정화 온도를 대폭적으로 감소시키고자 한 것이다.That is, the present invention is intended to drastically reduce the viscosity and recrystallization temperature of slag without containing fluorine (F − ) by adding Ca (OH) 2 to the flux based on SiO 2 .
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 턴디쉬 플럭스는 Ca(OH)2를 5~20중량% 함유하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 Ca(OH)2의 함량이 5% 미만인 경우에는, 플럭스의 점도 및 재결정화 온도를 낮게 제어할 수 없으며, 20%를 초과하면 플럭스의 응고가 시작되는 재결정화 온도가 오히려 크게 상승하기 때문이다. 이는 수산화 칼슘의 함유량이 증가함에 따라 상대적으로 산화칼슘의 농도가 증가하기 때문에 나타낸 것으로 볼 수 있다.Tundish flux of the present invention, it is preferred to contain Ca (OH) 2 5 ~ 20 % by weight, when the reason is less than the amount of the Ca (OH) 2 5%, the viscosity and recrystallization temperature of the flux It is not possible to control low, and if it exceeds 20%, the recrystallization temperature at which solidification of the flux begins is rather large. It can be seen that this is because the concentration of calcium oxide increases with increasing content of calcium hydroxide.
한편, 턴디쉬 플럭스에 있어서, 상기 Ca(OH)2를 제외한 조성들, 즉 SiO2, CaO, Al2O3, 및 MgO는, 종래 사용되어 온 함량을 기준으로 Ca(OH)2의 함량을 고려하여 설정할 수 있다. 바람직하게는, SiO2:36.6~46.0%, CaO:25.6~30.1%, Al2O3:13.7~15.6, MgO:2.2~5.1로 설정하는 것이 좋다.Meanwhile, in the tundish flux, compositions other than Ca (OH) 2 , that is, SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , and MgO, may be used to determine the content of Ca (OH) 2 based on a conventionally used content. Can be set in consideration. Preferably, SiO 2 : 36.6 to 46.0%, CaO: 25.6 to 30.1%, Al 2 O 3 : 13.7 to 15.6, and MgO: 2.2 to 5.1 are preferably set.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
(실시예)(Example)
Ca(OH)2의 함량에 따른 플럭스의 점도 및 재결정화 온도를 알아보기 위하여,하기 표3과 같이, Ca(OH)2의 함량을 달리한 턴디쉬 플럭스 조성물 약 300g을 흑연 도가니에 넣고, 1500℃의 전기 저항로에 장입한 후, 서서히 온도를 저하시키면서 점도를 측정하였다. 그 후, Ca(OH)2의 함량에 따른 플럭스의 점도 및 재결정화 온도의 측정결과를 하기 표4 및 도3에 나타내었다.Ca (OH) to evaluate the viscosity and recrystallization temperature of the flux according to the content of 2, as shown in Table 3, put into a tundish flux composition about 300g otherwise the content of the Ca (OH) 2 in a graphite crucible, 1500 After charging to the electric resistance furnace of ° C, the viscosity was measured while gradually decreasing the temperature. Then, the measurement results of the viscosity and recrystallization temperature of the flux according to the content of Ca (OH) 2 is shown in Table 4 and FIG.
상기 표4에 나타난 바와 같이, Ca(OH)2가 5~20중량% 함유된 발명예(1)~(4)은, 플럭스의 점도가 다소 낮아지는 경향을 나타내었으며, 플럭스의 응고가 시작되는 재결정화 온도는 현저하게 낮아졌다. 그러나, Ca(OH)2을 30%로 과잉 첨가한 비교예의 경우에는, 플럭스의 응고가 시작되는 재결정화 온도가 오히려 크게 상승하였다. 이는 Ca(OH)2의 함량이 증가하면서, 상대적으로 CaO의 농도가 증가했기 때문인 것으로 생각된다.As shown in Table 4, Inventive Examples (1) to (4) containing 5 to 20% by weight of Ca (OH) 2 showed a tendency to lower the viscosity of the flux slightly, and the solidification of the flux started. Recrystallization temperature was significantly lower. However, in the case of the comparative example in which Ca (OH) 2 was excessively added at 30%, the recrystallization temperature at which solidification of the flux started increased rather. This is considered to be because the concentration of CaO increased with increasing content of Ca (OH) 2 .
따라서, Ca(OH)2의 함량을 본 발명에서와 같이, 5~20중량%으로 설정하면, 낮은 점도 하에서도 플럭스의 재결정화 온도를 낮게 제어할 수 있어서, 주조후 재사용을 위한 대기시간이 길어져 온도가 1300℃까지 크게 저하하더라도, 효율적인 슬래그의 배재가 가능한 것을 알 수 있다.Therefore, when the content of Ca (OH) 2 is set to 5 to 20% by weight as in the present invention, it is possible to control the recrystallization temperature of the flux even under low viscosity, so that the waiting time for reuse after casting is increased. Even if the temperature greatly decreases to 1300 ° C, it can be seen that efficient slag excretion is possible.
한편, Ca(OH)2의 함량에 따른 플럭스의 점도 및 재결정화 온도를 나타낸 도3의 결과를, 연속주조 초기에는 실리카(SiO2)재의 플럭스를 사용하고 연속주조말기에는 산화칼슘(CaO)재의 플럭스를 사용하여 플럭스의 점도 및 재결정화 온도를 나타낸 도2의 결과와 비교하였다.On the other hand, the results of Figure 3 showing the viscosity and recrystallization temperature of the flux according to the content of Ca (OH) 2 using a flux of silica (SiO 2 ) material at the beginning of continuous casting, and calcium oxide (CaO) material at the end of continuous casting The flux was used to compare the viscosity and recrystallization temperature of the flux with the results in FIG. 2.
도2는, 주조중에 형성된 턴디쉬 슬래그에 대하여, 주조초기나 말기에 턴디쉬 플럭스를 혼합하고, 그에 따른 플럭스의 점도 및 재결정화 온도를 측정한 것으로서, 도2에 나타난 바와 같이, 주조중의 턴디쉬 슬래그는 약 1350℃에서 재결정화가 시작되어 점도는 급격히 증가하고 유동성은 저하되고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 조성의 턴디쉬 슬래그에 실리카재(SiO2)의 플럭스를 연속주조 초기에 첨가하면, 1370℃ 이하에서의 점도 및 재결정화 온도는, 다소 낮아지고 있음을 알 수 있다. 그러나, 산화칼슘(CaO)재의 플럭스를 연속주조 말기에 투입한 경우에는, 슬래그의 점도 및 재결정화 온도도 증가하여 슬래그 배재능은 저하하는 것을 알 수 있다. 따라서, 종래의 턴디쉬 플럭스에서는, 실리카 및 산화칼슘의 농도에 따라 점도와 재결정화 온도는 크게 변화하는 것을 알 수 있다.FIG. 2 shows the tungsten slag formed during casting, in which the tundish flux is mixed at the beginning or the end of casting, and the viscosity and recrystallization temperature of the flux are measured. As shown in FIG. The dish slag started to recrystallize at about 1350 ℃, it can be seen that the viscosity is rapidly increased and the fluidity is falling. When the flux of silica material (SiO 2 ) is added to the tundish slag of such a composition at the beginning of continuous casting, it can be seen that the viscosity and recrystallization temperature at 1370 ° C. or lower are somewhat lowered. However, when a flux of calcium oxide (CaO) material is added at the end of the continuous casting, it can be seen that the viscosity and recrystallization temperature of the slag also increase, resulting in a decrease in slag discharge capacity. Therefore, in the conventional tundish flux, it can be seen that the viscosity and recrystallization temperature change greatly with the concentration of silica and calcium oxide.
이에 반하여, Ca(OH)2를 첨가한 본 발명의 도3에서는, 슬래그의 점도 및 재결정화 온도가 모두 낮아지고 있음을 알 수 있다.In contrast, in Fig. 3 of the present invention to which Ca (OH) 2 is added, it can be seen that both the viscosity of the slag and the recrystallization temperature are lowered.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 턴디쉬 플럭스의 점도 및 재결정화 온도를 크게 저하시켜서, 주조후 턴디쉬 내부의 온도가 다소 저하하더라도 슬래그의 원만한 배재가 가능한 효과가 있는 것이다.As described above, according to the present invention, the viscosity and recrystallization temperature of the tundish flux are greatly reduced, so that even if the temperature inside the tundish after casting is slightly lowered, smooth slag discharge can be achieved.
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