KR20040056865A - 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법 - Google Patents
연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법에 관한 것으로서, 몰드파우더의 용융특성을 정확히 파악하여 연주 조업을 안정화시키기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 측정하고자 하는 몰드파우더를 50 ~ 100 mg 정도 시료홀더에 넣는 제 1단계와, 상기 시료홀더 내에 열전대를 설치하고 상기 시료홀더 내의 몰드파우더를 가열하기 전기장치를 연결하는 제 2단계와, 상기 직접가열장치를 통해 전원을 공급하여 상기 몰드파우더를 가열하면서 상기 열전대를 이용하여 몰드파우더의 온도변화를 측정하여, 상기 직접가열장치의 가열량에 따라 예측되는 몰드파우더의 온도변화 예상치와 함께 시간-온도 그래프 상에 표시하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 표시되는 몰드파우더의 온도변화 예상치와 측정치를 통해, 몰드파우더가 서서히 녹기 시작하여 완전히 녹을 때까지의 온도 및 걸린 시간과 용융에 걸린 시간간격 등을 조사하여 몰드파우더의 용융특성을 분석하고 예측하는 제 4단계로 이루어지는 측정방법을 제공한다.
Description
본 발명은 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일반강 또는 스텐레스강 연속주조시에 사용되는 몰드파우더(MoldPowder)의 용융특성(Melting Characteristics)을 측정하는 방법에 관한 것이다.
일반적인 몰드파우더는 CaO-SiO2-Al2O3-CaF2의 조성에 소량의 MgO, LiO2, B2O3, ZrO2, TiO2, P2O5및 탄소를 첨가하여 제조한 인조합성 슬래그(Slag)로써 연속주조시에 주형(Mold) 내에 투입되어 아래와 같은 역할을 한다.
1) Mold 내 용강의 산화방지
2) 용강표면의 열차단에 의한 파우더 응고현상 (Deckel) 생성방지
3) 몰드내에서 용강 표면으로 떠오르는 비금속 개재물의 흡수
4) 응고쉘(Shell)과 몰드사이 균일한 슬래그필름(slag film) 유입에 의한 윤활작용
5) 주편과 주형사이의 열전달속도 균일화 및 조업조건에 따른 열전달속도 조절
상기와 같이 주형내에서 작용하는 몰드파우더는 분말층, 소결층, 용융층으로 구분하며, 분말층과 소결층은 상기 언급한 1)항과 2)항의 역할을, 용융층은 3), 4), 5)항의 역할을 담당하며, 용융층을 통상 용융 슬래그 풀(Molten slag pool)이라고 부른다.
몰드내 용강 위에서 용융되는 몰드파우더는 주형과 응고쉘 사이로 스며들어 슬래그 필름을 형성하여 윤활작용을 하게 되는데, 안정된 조업이 이뤄지기 위해서는 각종 조업조건이 현장설비에 최적한 상태로 적용되어야함은 물론이거니와 몰드파우더의 각 층이 충분히 제 기능을 발휘해야 브레이크 아웃(break out)을 사전에 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 유입되는 몰드파우더 소모량이 적절해야 하고, 몰드파우더 용융층의 슬래그 풀의 깊이도 적절히 유지되어야 한다.
만일, 몰드파우더의 용융속도가 아주 빨라서 주형과 응고쉘사이에 유입되어 소모되는 몰드파우더량이 많으면 윤활작용은 원활하지만, 몰드파우더 용융층의 깊이는 아주 얇게 형성될 가능성이 높다. 따라서 주편이 불균일 응고하여 표면크랙이 발생할 소지가 높다.
한편 몰드파우더의 용융속도가 느리면 유입되는 소모량이 적어져서 운활작용에 문제가 야기되어 브레이크 아웃을 일으키게 된다.
따라서 몰드파우더의 용융속도는 연속주조에 있어 안정적인 조업을 좌우하는 핵심인자 중의 하나이다. 몰드파우더의 용융속도를 측정한다는 것을 달리 표현하여 말한다면 몰드파우더의 용융특성을 조사하는 것이라고 말할 수 있다. 용융특성에 따라 용융속도가 달라지기 때문에 몰드파우더의 용융특성을 정확하게 파악한다는 것은 연주조업에 있어서 아주 중요하다.
상기와 같이 다양한 합성물질로 이루어진 몰드파우더의 용융 특성은 다양한 합성슬래그의 조성과 그 양에 따라서 판이하게 달라질 수 있으므로 이에 대해 정확하게 조사한다는 것은 연주조업 안정화에 필수적으로 요구된다고 하겠다.
종래 몰드파우더의 용융특성 측정방법은 합성슬래그인 몰드파우더의 특성상 정확한 용융특성을 측정할 수 없으므로 몰드파우더의 용융특성을 아래와 같이 구분하였다.
1) 연화점 : 몰드파우더가 연화(softening) 하는 온도
2) 용융점 : 몰드파우더가 용융되기시작하여 반구형태를 취하는 온도
3) 유동점 : 몰드파우더가 완전히 녹아서 유동하기 시작하는 온도
그러나, 상기와 같은 용융특성 조사방법으로는 몰드파우더의 조성과 수분함유 상태 및 함유량에 따라서 동일한 조성에서도 상이한 결과를 얻는 등 오차가 있을 수 있는 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 몰드파우더의 용융특성을 정확히 파악하여 연속주조 조업을 보다 더 안정화시킬 수 있도록 하는 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정장치의 개략 구성도와 주요부 발췌 상세도
도 2는 본 발명에사 사용되는 측정장치의 구성도
도 3은 본 발명에 의한 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법에 의해 얻을 수 있는 임의의 시료에 대한 실험결과 예시도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 전원공급장치 2 : 시료홀더
3a,3b : 열전대 4 : A/D 변환기
5 : 컴퓨터 본체 10 : 예정 승온곡선
20 : 실제 승온곡선
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연속주조용 몰드파우더의 용융특성을 측정하는 방법에 있어서, 측정하고자 하는 몰드파우더를 50 ~ 100 mg 정도 시료홀더에 넣는 제 1단계와, 상기 시료홀더 내에 열전대를 설치하고 상기 시료홀더 내의 몰드파우더를 직접가열하기 전기장치를 연결하는 제 2단계와, 상기 직접가열장치를 통해 전원을 공급하여 상기 몰드파우더를 가열하면서 상기 열전대를 이용하여 몰드파우더의 온도변화를 측정하여, 상기 직접가열장치의 가열량에 따라 예측되는 몰드파우더의 온도변화 예상치와 함께 시간-온도 그래프 상에 표시하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 표시되는 몰드파우더의 온도변화 예상치와 측정치를 통해, 몰드파우더가 서서히 녹기 시작하여 완전히 녹을 때까지의 온도 및 걸린 시간과 용융에 걸린 시간간격 등을 조사하여 몰드파우더의 용융특성을 분석하고 예측하는 제 4단계로 이루어지는 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법을 제공한다.
상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에서 적용된 측정장치의 개략 구성도와 주요부를 발췌하여 도시한 상세도로서, 몰드파우더의 용융특성을 보다 정확하게 파악하기 위해 필요한 실험실 규모의 용융특성 측정을 위한 장치를 예시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정장치는, DTA(differential thermal analysis) 기능을 갖춘 열분석기기와 고온현미경을 구비하고, 측정하고자 하는 몰드 파우더를 소량 채취하여 담을 수 있는 시료홀더를 구비한다. 이러한 기기장치로부터 몰드파우더가 용융되기 시작하는 온도 및 완전히 용융이 끝난 온도 및 용융간격 및 시간 등을 측정할 수가 있다.
상기 열분석기기는 상기 시료홀더 내의 몰드파우더를 직접가열하기 전기장치를 시료홀더의 양면에 구성하고 상기 전기장치를 통해 전원을 공급하여 상기 몰드파우더를 일정한 승온곡선을 따라 가열시키는 가열장치와, 상기 시료홀더 내에 설치되며 상기 가열장치에 의해 가열되는 몰드파우더의 온도변화를 측정하는 S-타입열전대와, 상기 가열장치에 의해 예측되는 온도변화 예측치와 상기 S-타입 열전대에 의해 실제 측정되는 몰드파우더의 온도변화 측정치를 표시하는 장치를 포함하여 구성할 수 있을 것이다.
도 2는 상기 시료 홀더내의 온도구배를 측정할 수 있는 장치의 구성도로서, 도면에 도시된 바와 같이 전원공급장치(1)로부터 전원이 공급되어 직접 가열방식에 의해 도 1의 시료홀더 부분이 가열되어 분말고체시료가 완전히 용융될 때까지 온도는 일정한 간격으로 자동 상승하게 된다. 시료홀더(2) 및 시료홀더 내의 고체분말 시료의 온도를 측정하기 위해 S-type 열전대(T/C)(3a, 3b)를 설치하여, 아날로그/디지털(A/D) 변환기(4)에 의해 컴퓨터 본체(5)에서 온도값을 읽고 나타낼 수 있도록 구성한다.
도 3은 상기 도 2의 측정장치에서 이루어지는 몰드파우더의 용융특성 측정방법에 의한 실험결과 예시도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 열분석기기는 상기 직접가열장치의 가열량에 따라 예측되는 몰드파우더의 온도변화 예측치와 상기 열전대에 의해 실제 측정되는 몰드파우더의 온도변화 측정치를 시간에 대한 온도변화 그래프 상에 각각 예정 승온곡선(10)과 실제 승온곡선(20)으로 표시한다.
상기 본 발명에 의한 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법은, 측정하고자 하는 몰드파우더를 50 ~ 100 mg 정도 시료홀더에 넣는 제 1단계와, 상기 시료홀더 내에 열전대를 설치하고 상기 시료홀더 내의 몰드파우더를 직접가열하는 전기장치를 연결하는 제 2단계와, 상기 직접가열장치를 통해 전원을 공급하여 상기 몰드파우더를 가열하면서 상기 열전대를 이용하여 몰드파우더의 온도변화를 측정하여, 상기 직접가열장치의 가열량에 따라 예측되는 몰드파우더의 온도변화 예상치와 함께 시간-온도 그래프 상에 표시하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 표시되는 몰드파우더의 온도변화 예상치(예정 승온곡선)와 측정치(실제 승온곡선)를 통해, 몰드파우더가 서서히 녹기 시작하여 완전히 녹을 때까지의 온도 및 걸린 시간과 용융에 걸린 시간간격 등을 조사하여 몰드파우더의 용융특성을 분석하고 예측하는 제 4단계로 이루어질 수 있다.
이하 본 발명에서 구성한 몰드파우더의 용융특성을 측정하는 방법 및 실시예를 상세히 기술하면 아래와 같다.
먼저 측정하고자 하는 몰드파우더 분말시료를 50 ~ 100 mg 정도를 약 5mm 깊이(depth) 를 가지는 시료 홀더에 넣는다.
다음에 시료홀더 양면에 전기회로를 구성하고 B-타입 열전대를 연결하여 전원공급장치를 통해 시료가 완전히 용융될 때까지의 온도구역까지 가열한 후, 용융에 걸리는 시간, 시료가 용융되기시작한 온도 및 시료의 용융이 완전히 끝난 온도 등을 x-y 좌표 그래프에서 읽고, 프린트해낸다.
따라서 기존의 용융특성 측정방법에 의하여 용융특성에 관련된 연화점, 용융점, 유동점 등을 상대적인 형상에 따라 측정할 때에 비하여, 본 발명에 의한 용융특성 측정방법은 시료가 처음 녹기 시작한 온도를 열전대를 통하여 정확하게 읽어낼 수 있게 되며, 또한 시료가 완전히 액체 상태가 될때의 온도도 정확하게 확인할수 있게 된다.
그리고, 몰드파우더의 조성에 따른 용융간격(Melting inteval), 용융에 걸리는 시간까지도 아주 정확하게 측정이 가능하다는 잇점이 있다.
도 3에 도시된 시간-온도 그래프는 임의의 시료에 대하여 본 발명에 의한 몰드파우더 측정방법으로 측정한 사례를 그래프로 나타낸 것이다.
상기 도 3의 그래프에서 보면 직접 가열방식에 의해 가열시에 온도상승 예상선은 직선으로 표시되었으며, 실제의 온도구배는 약간의 흔들림(fluctuation) 이 보이기는 하나 예상선을 따라 온도가 상승하다가 시료가 서서히 녹기시작하면 온도 피크치는 예상선을 벗어나게 된다.
온도 피크치를 벗어나는 이유는 고체 분말시료가 액화되면서 온도상승에 소비되는 열량이 액화되는데 사용되기 때문이며, 분말시료가 완전히 용융하면 다시 온도는 상승하게 된다. 따라서 시간에 따른 온도 상승곡선은 예상선과 다른 커브를 그리며, 완전히 용용될때까지 온도 상승곡선은 다르게 나타난다.
이러한 온도구배를 나타내는 상승곡선은 시료의 조성과 양에 따라 각각 다르게 나타나는데, 기존 DTA, 또는 고온현미경 (Heating Microscope), cone test 등에 비해 아주 신뢰할 수 있는 정확한 온도값을 얻을 수 있게 한다.
이상의 본 발명에 의하면, 기존 측정 방법에 비해 측정값의 신뢰도가 크게 향상되었으므로 몰드파우더의 용융특성을 더욱 정확하게 파악하고, 분석할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. 예를 들면 만일, 시료의 용융이 시작되는 온도가 완전히 용융되는 온도보다 낮을 경우, 용융이 즉시 진행되지 않고 열적평형에 도달하는 시간까지 걸린다는 것을 의미하며, 용융이 시작하는 온도가 용융이 끝나는 온도보다 높게 나타나는 경우에는 용해반응이 즉시 진행되고 있다는 것을 예측할 수 있다.
이러한 사실이 기존 방법과 달리 예측가능해 짐으로써 시료의 용융특성 즉, 용융속도를 파악하는데 크게 기여할 수 있는 이점을 갖게 한다.
Claims (1)
- 연속주조용 몰드파우더의 용융특성을 측정하는 방법에 있어서,측정하고자 하는 몰드파우더 50 ~ 100[mg]을 시료홀더에 넣는 제 1단계와;상기 시료홀더 내에 열전대를 설치하고 상기 시료홀더 내의 몰드파우더를 직접가열하기 전기장치를 연결하는 제 2단계와;상기 직접가열장치를 통해 전원을 공급하여 상기 몰드파우더를 가열하면서 상기 열전대를 이용하여 몰드파우더의 온도변화를 측정하여, 상기 직접가열장치의 가열량에 따라 예측되는 몰드파우더의 온도변화 예상치와 함께 시간-온도 그래프 상에 표시하는 제 3단계와;상기 제 3단계에서 표시되는 몰드파우더의 온도변화 예상치와 측정치를 통해, 몰드파우더가 서서히 녹기 시작하여 완전히 녹을 때까지의 온도 및 걸린 시간과 용융에 걸린 시간간격 등을 조사하여 몰드파우더의 용융특성을 분석하고 예측하는 제 4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020020083450A KR20040056865A (ko) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법 |
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| KR1020020083450A KR20040056865A (ko) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20040056865A true KR20040056865A (ko) | 2004-07-01 |
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| KR1020020083450A KR20040056865A (ko) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 연속주조용 몰드파우더의 용융특성 측정방법 |
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| KR (1) | KR20040056865A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101160003B1 (ko) * | 2010-09-29 | 2012-06-25 | 현대제철 주식회사 | 큐어링 기능을 갖는 냉간 진공 성형 홀더 및 이를 구비한 냉간 진공 성형 장치 |
-
2002
- 2002-12-24 KR KR1020020083450A patent/KR20040056865A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR101160003B1 (ko) * | 2010-09-29 | 2012-06-25 | 현대제철 주식회사 | 큐어링 기능을 갖는 냉간 진공 성형 홀더 및 이를 구비한 냉간 진공 성형 장치 |
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