KR20040081596A

KR20040081596A - 연속주조용 몰드 슬래그

Info

Publication number: KR20040081596A
Application number: KR1020030016126A
Authority: KR
Inventors: 이석곡; 권오덕; 고재윤
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-09-22

Abstract

연속주조 시 몰드 내에 투입하는 몰드 슬래그에 관한 것으로서, 그 목적은 연속주조에 의해 생산되는 중탄소강에 표면크랙이 발생하지 않는 최적 조성의 몰드 슬래그를 제공하는 것이다. 이를 위해 본 발명에서는 Al₂O₃: 2-7 중량%, Na₂O: 3-14 중량%, F: 2-8 중량%, MgO: 2-15 중량%, 잔부가 CaO, SiO₂, 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, CaO와 SiO₂의 중량비인 염기도(CaO/SiO₂)가 1.19-1.6 인 몰드 슬래그를 제공하며, 이 때 Na₂O와 F의 중량비인 Na₂O/F가 1.0-2.5 이면 더욱 바람직하다.

Description

연속주조용 몰드 슬래그 {Mold slag for continuous casting}

본 발명은 연속주조용 몰드 슬래그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속주조 조업에서 몰드 내 용강 위로 투입하는 슬래그에 관한 것이다.

몰드 슬래그는 강의 연속주조 조업에서 사용하는 합성 슬래그로서, 주 성분은 CaO, SiO₂, Al₂O_3,Na₂O 및 F로 구성되며, 주조 시작과 함께 몰드 내 용강 위로 투입된다. 몰드 슬래그는 첫째, 주편의 윤활기능, 둘째, 주편에서 몰드로의 열 전달제어, 셋째, 용강표면의 보온, 넷째, 용강의 재산화 방지, 다섯째, 용강 중 개재물의 흡수 등의 목적으로 투입되어, 연속주조를 가능하게 할 뿐 아니라 품질이 양호한 주편을 생산하게 하는 매우 중요한 기능을 수행한다.

도 1은 일반적인 연속주조 과정을 도시한 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(1) 내에 수용되어진 용강(2)을 노즐(3)을 통해 몰드(4) 내에 주입하여 일정 형상의 주편을 제조한다.

이러한 연속주조가 진행될 때, 몰드 상부로 몰드 슬래그를 연속적으로 공급하고 정상상태에 이르면 몰드 내의 상태는 도 2와 같게 된다. 즉, 용강 위의 몰드 슬래그는 다음의 4가지 특성으로 구분되는 층으로 구성된다.

첫째, 최상층부의 미용융 및 미반응된 몰드 파우더층(5), 둘째, 중간의 비균일한(heterogeneous) 소결층(6), 셋째, 몰드 슬래그가 반 용융되어 있는 머쉬 존(mushy zone) 층(7), 넷째, 맨 아래에 위치하여 용강과 접촉하고 있는 용융 슬래그층(8)으로 구성된다.

한편, 수냉되는 몰드(4)와 접촉하고 있는 용강(2)의 표면만이 응고된 응고 쉘(shell)(9)로부터 몰드(4) 방향으로는 슬래그 림(rim)(10), 액상 슬래그(11), 결정질 플럭스층(11)및 유리질 플럭스층(12)으로 되어 있다. 여기서, 결정질 플럭스층(11) 및 유리질 플럭스층(12)은 고상으로서, 몰드(4) 쪽에 위치한 유리질 플럭스층(12)은 몰드(4)의 강냉에 의해 유리질을 이룬다.

이러한 고상의 플럭스층(11, 12)은 연속주조 몰드에서 윤활과 열 전달 제어에 결정적인 역할을 수행한다. 즉, 탄소가 0.08-0.3 중량% 함유된 중탄소강인 포정강(peritectic grade steel)에서는 타 강종에 비해 초기 응고 시 수축량이 많아 전열량이 높을 경우 몰드 내 불균일 응고를 초래하여 주편 크랙 및 주편 터짐(break out)을 발생시킬 수 있다.

그러므로 중탄소강 주조시에는 몰드 내 결정질 플럭스층을 많이 생성시켜, 즉 결정질율을 높여 전열량을 낮게 유지하고 균일한 응고 셀을 확보하는 것이 바람직하다.

몰드 슬래그의 결정화에 대한 연구는 여러 차례 진행되어 슬래그의 조성에 따라 결정질율이 변화하는 것이나 결정화에 따라 전열량이 감소하는 이유에 대하여 여러 가지 메커니즘이 제안되기도 하였다.

예를 들어, 결정화에 따라 슬래그층 내에 공극이 형성되어 전도에 의한 열전달을 억제한다거나 주형과 몰드 슬래그 사이에 공기틈(air gap)이 형성되어 계면 열저항이 발생함으로써 전열량이 낮아진다고 보고되고 있다. 그러나 이러한 연구는 결정화가 완료된 후 조사한 내용을 근거로 한 것일 뿐이며, 응고 진행 중에 이루어진 것은 아니다.

중탄소강의 크랙은 몰드 내 초기응고에서 결정되므로, 실제로 중요한 것은 초기 용강과 용융 슬래그층이 접촉하는 계면인 메니스커스(meniscus)부에서의 결정화가 얼마나 빨리 진행되는가이다. 그러나 몰드 내에서 얼마나 빠르게 결정화가 진행되는지, 즉 결정화 속도 거동에 대한 연구는 진행되지 않았다.

이에 주조 중 몰드 내 완냉각을 통한 중탄소강 품질향상 및 안정적인 조업을 위한 최적의 중탄소강 몰드 플럭스의 사양을 도출하기 위하여 몰드 슬래그를 구성하는 조성을 고려하여 결정질율 및 결정화 속도 거동을 규명하는 것이 절실히 요청되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 연속주조에 의해 생산되는 중탄소강에 표면크랙이 발생하지 않는 최적 조성의 몰드 슬래그를 제공하는 것이다.

도 1은 연속주조 설비의 개략도이고,

도 2는 몰드 슬래그의 용융거동을 도시한 단면도이며,

도 3은 염기도에 따른 결정화 온도와 결정화 시간을 도시한 그래프이고,

도 4는 Al₂O₃함량에 따른 결정화 온도와 결정화 시간을 도시한 그래프이고,

도 5는 Na₂O 함량에 따른 결정화 온도와 결정화 시간을 도시한 그래프이고,

도 6은 F 함량에 따른 결정화 온도와 결정화 시간을 도시한 그래프이고,

도 7은 MgO 함량에 따른 결정화 온도와 결정화 시간을 도시한 그래프이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위해 본 발명에서는, Al₂O₃: 2-7 중량%, Na₂O: 3-14 중량%, F: 2-8 중량%, MgO: 2-15 중량%, 잔부가 CaO, SiO₂, 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, CaO와 SiO₂의 중량비인 염기도(CaO/SiO₂)가 1.19-1.6 인 몰드 슬래그를 제공하며, 이 때 Na₂O와 F의 중량비인 Na₂O/F가 1.0-2.5 이면 더욱 바람직하다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

지금까지의 연구에 의하면, 일반적으로 연속주조 과정에서 몰드와 용강 사이에서 몰드에 접한 부분에는 유리질층, 용강에 접합 부분에는 액상층, 그 중간에는 결정질층의 슬래그 필름이 형성된다고 알려져 있다.

슬래그 필름에 결정질과 유리질의 비율은 몰드의 열전달과 윤활에 중요한 역할을 한다. 즉, 결정층이 두껍게 발달된 슬래그는 몰드에 열전달을 억제하며 중탄소강의 표면품질을 향상시키는 한편, 결정화 경향이 강한 슬래그를 사용함으로써구속성 브레이크 아웃(break out)을 증가시키는 단점이 있다.

일반적으로 염기도의 증가나 점도의 증가에 의해 몰드 슬래그의 결정화 경향이 강하며 또한 주요 화학성분별로 결정질율에 미치는 영향에 대하여 연구가 진행되어 왔다. 그러나 몰드 슬래그를 구성하는 화학성분들이 결정화에 미치는 영향을 체계적으로 이해하기 위해서는 해결해야 할 과제들이 많이 남아있다.

지금까지 몰드 슬래그의 화학성분에 따른 결정질율에 대한 연구는 다소 진행되었으나 초기응고에 중요한 영향을 미치는 결정화 속도에 대한 연구는 이루어지지 않고 있다.

따라서, 본 발명에서는 결정화에 영향을 미치는 화학성분별 몰드 슬래그의 결정질율 및 결정화 속도를 정확히 측정하여 최적의 중탄소강용 몰드 슬래그를 개발하여 포정강인 중탄소강에서 발생하는 표면크랙을 저감하고자 한다.

이에 따라 본 발명에서는 중탄소강의 크랙저감을 위한 몰드내 완냉화 척도로서 지금까지 사용되어온 몰드 슬래그의 결정질율 대신에, 결정질율 보다 더욱 중요한 요소가 결정화 속도라는 것을 밝혀내었다.

왜냐하면 응고 완료 후 결정질율이 높다고 해도 결정화 속도가 느리면 실 주조시 초기 몰드내에서는 결정화가 이루어지지 않기 때문이다. 반면에, 결정질율이 낮다고 하더라도 결정화 속도가 빠르면 초기에 결정화를 완료하여 몰드 내 전열량을 낮게 하여 완냉각 효과를 충분히 발휘할 수 있다.

이에 주조중 몰드내 완냉각을 통한 중탄소강 품질향상 및 안정적인 조업을 위한 최적의 중탄소강 몰드 슬래그의 사양을 도출하기 위하여 몰드 슬래그를 구성하는 조성 중 결정화에 영향을 미치는 화학성분 5가지인 염기도(CaO/SiO₂), Al₂O₃, Na₂O, F, MgO 함량을 변경시키면서 결정질율 및 결정화 속도를 측정하여 상관성을 비교하였다.

그 결과, 결정질율과 결정화 속도와는 무관하다는 관계를 확인할 수 있었으며 중탄소강의 표면크랙을 획기적으로 향상시킬 수 있는 몰드 슬래그의 최적 조성을 개발할 수 있게 되었다.

이에 따라 본 발명에서 제안하는 몰드 슬래그의 최적 조성은, Al₂O₃: 2-7 중량%, Na₂O: 3-14 중량%, F: 2-8 중량%, MgO: 2-15 중량%, 잔부가 CaO, SiO₂, 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, CaO와 SiO₂의 중량비인 염기도(CaO/SiO₂)가 1.19-1.6 인 것이다.

이 때, Na₂O와 F의 중량비인 Na₂O/F가 1.0-2.5 이면 더욱 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 몰드 슬래그의 최적 조성을 찾아내기 위한 실험은 다음과 같은 방법으로 수행하였다.

몰드 플럭스의 결정화 속도 측정을 위해 현재 당사에서 사용하는 중탄소강의 저속용 몰드 플럭스를 기준으로 하였다. 그리고 지금까지 수행된 논문을 통하여 결정화에 영향을 미치는 인자를 대부분 알 수 있으므로 그 중에 5가지 인자인, 염기도, Al₂O₃의 함량, Na₂O 함량, F 함량, MgO 함량을 선정하여 화학성분을 5~8단계로 나누어 총 30가지 종류로 제조하여 용융한 후 성분을 재분석한 결과를 표1에 나타내었다.

샘플	염기도(CaO/SiO₂)	Al₂O₃	Na₂O	F	MgO	비고
1	1.00	6.70	5.18	6.70	0.79	염기도변경
2	1.10	6.77	5.18	6.70	0.85
3	1.16	6.85	5.19	6.70	0.88
4	1.19	6.72	5.06	6.70	0.88
5	1.26	6.99	5.25	6.70	0.96
6	1.30	7.01	5.33	6.70	0.94
7	1.40	7.13	5.29	6.70	0.97
8	1.57	7.33	5.11	6.70	1.03
9	1.17	3.45	5.22	6.70	0.98	Al₂O₃함량변경
10	1.17	4.48	5.19	6.70	0.94
11	1.17	5.61	5.23	6.70	0.93
12	1.18	7.68	5.25	6.70	0.92
13	1.19	8.85	5.18	6.70	0.90
14	1.19	9.94	5.22	6.70	0.90
15	1.19	11.05	5.19	6.70	0.88
16	1.19	6.79	3.48	6.70	0.98	Na₂O 함량변경
17	1.20	6.90	6.90	6.70	0.90
18	1.20	6.91	9.21	6.70	0.86
19	1.20	6.96	11.56	6.70	0.82
20	1.20	7.05	13.94	6.70	0.77
21	1.18	7.21	5.55	2.78	1.11	F 함량변경
22	1.19	6.92	5.31	4.87	1.00
23	1.20	6.64	5.12	8.89	0.83
24	1.20	6.73	5.17	10.72	0.82
25	1.19	6.65	5.17	12.90	0.64
26	1.22	6.73	5.13	6.70	2.37	MgO 함량 변경
27	1.19	6.80	5.15	6.70	4.65
28	1.19	6.71	5.13	6.70	6.97
29	1.20	6.69	5.19	6.70	9.23
30	1.20	6.64	5.17	6.70	11.53

샘플 가공 및 준비작업은 실제 주조 조건에서 몰드 슬래그의 결정화까지 진행되는 단계를 유사하게 재현하기 위한 작업으로 진행 단계별로 목적 및 방법에 대하여 살펴보았다.

먼저, 제조한 시료 30종류에서 탄소 및 가스를 제거하기 위하여 탈탄로에서5~10℃/min으로 650℃까지 승온하여 650℃ 에서 6시간 유지한 후 서냉하였다. 이처럼 탈탄이 완료된 시료를 비드머신(bead machine)에서 백금 도가니를 이용하여 용융시켰다.

이렇게 용융된 시료를 결정질율 측정을 위해 15℃로 유지되는 냉각기에 급냉시킨 후 7mm 두께로 만들어 결정질율을 측정하였다. 성분의 변동사항을 확인하기 위하여 결정화 거동에 영향을 주는 주요성분을 대상으로 엑스선 형광분광기 (XRF : X-ray fluorescence spectroscopy)이용하여 성분을 재분석하였다.

몰드 슬래그의 결정질 속도 측정에 사용된 장비는 단일 핫열전대법(SHTT : single hot thermocouple technique)이라고 불리는 것이다. SHTT 장비는 기본적으로 샘플에 열을 가하고 동시에 온도를 측정하는 열전대의 구동부와 샘플의 이미지를 확대하는 현미경으로 구성되어 있다. 현미경에는 이미지를 컴퓨터와 비디오녹화기(VCR)에 보내는 비디오 카메라가 장착되어 있다.

전형적인 실험은 적은 양의 슬래그 샘플을 Pt-Rh 열전대에 올려놓고 컴퓨터 프로그램에 의해서 가열과 냉각속도를 제어한다. 실험 데이터는 실험종료 후 상세한 분석을 위해 VCR에 의해 기록된다. 또한 온도와 시간에 대한 정보는 컴퓨터에 파일로 저장된다.

시스템에 의해 측정되는 온도의 정밀성 및 재현성을 확인하기 위하여 열 특성이 알려진 재료를 사용하여 몇 가지 실험들을 수행하였다. 고온특성을 알기 위해 CaF₂를 적용하고 저온특성을 알기 위해 NaF를 대상으로 실험하였다. NaF의 용융점은990℃로 반복하여 실험한 결과 정확히 일치하였으며 CaF₂와 동일한 경향을 나타내었다.

탈탄 및 용융 후 냉각된 시료를 SHTT에서 용융속도를 측정하기 위해 다음과 같은 작업을 수행하였다. 먼저, 시료의 양에 따라 SHTT에서 측정하는 용융속도의 차이가 발생하므로 동일한 무게로 통일하기 위하여 전자 저울을 이용하여 7~8mg의 시료를 준비하였다. 또한 실험의 오차를 줄이기 위해 30개 시료를 5회씩 반복 실험하여 재현성을 확인하였다.

대기의 수분 상태에 따라 결정화 속도가 달라지기 때문에 SHTT에서 시료를 장착하는 부분에는 밀봉박스를 별도 설치하고 Ar 가스를 70cc/min 투입하여 대기와의 접촉을 차단하였다.

승온 및 냉각 패턴은 실제 연속주조 작업 시 몰드 내에서 냉각되는 속도와 유사하게 하기 위하여 1400℃까지 13.6℃/sec로 승온하고 5초동안 유지한 후에 850℃까지 1.6℃/sec로 냉각시키면서 결정화 거동을 확인하였다.

먼저, 샘플 1 내지 8의 실험결과, 염기도에 따른 결정화온도 및 결정화 속도를 표 2 및 도 3에 나타내었으며, 여기서, 급냉한 후의 측정결과와 SHTT에서 서냉하며 실험한 결과를 함께 나타내었다

샘플	염기도	결정질율 (%)	초기온도(℃)	시간(초)
샘플	염기도	급냉	초기온도(℃)	시간(초)	SHTT 냉각
1	1.00	9.0	0	-	-
2	1.10	17.8	5	1029	-
3	1.16	21.3	10	1055	-
4	1.19	24.3	100	1145	98
5	1.26	28.6	100	1173	91
6	1.30	31.5	100	1224	35
7	1.40	37.0	100	1240	44
8	1.57	38.6	100	1301	30

표 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 급냉한 경우 염기도가 증가할수록 결정질율은 증가하는 것을 확인할 수 있었으며 염기도 1.0에서는 결정화가 거의 일어나지 않았으며 염기도 1.19 에서부터 1.4까지 결정화가 급격히 증가하고 1.5 이상이 되자 결정질율의 증가는 둔화되었다.

SHTT를 사용한 경우에도 염기도가 약 1.19 이상에서 100% 결정질로 변하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 기존의 발표된 결과와 유사한 경향을 나타냈다.

이러한 결과로부터 몰드 슬래그의 염기도는 1.19-1.6 인 것이 바람직함을 알 수 있었다.

다음으로, 샘플 9-15의 경우, Al₂O₃를 3.45 중량%에서 11.05 중량%까지 약 1.0 중량% 간격으로 7개의 시료를 제작하였으며 타 성분은 동일하게 유지하였다. Al₂O₃함량에 따른 결정질율 및 결정화 속도에 대한 실험결과를 표3 및 도 4에 나타내었다.

샘플	Al₂O₃(중량%)	염기도	결정질율 (%)	초기온도(℃)	시간(초)
샘플	Al₂O₃(중량%)	염기도	급냉	초기온도(℃)	시간(초)	SHTT 냉각
9	3.45	1.16	34.6	100	1152	110
10	4.48	1.17	30.6	100	1176	65
11	5.61	1.17	24.3	100	1166	40
12	7.68	1.18	20.3	30	1099	-
13	8.85	1.19	18.7	25	1101	-
14	9.94	1.19	10.8	20	1096	-
15	11.05	1.19	9.3	10	1129	-

표 3 및 도 4에 나타난 것처럼, 급냉한 경우 Al₂O₃함량이 증가할수록 결정질율은 감소하는 것으로 나타났다. 결정질율은 Al₂O₃함량이 약 6.0~7.0 중량% 이상이 되면 결정질율이 급격히 감소하는 것으로 보고되고 있으며 이번 실험에서도 거의 유사한 결과를 나타내었다.

서냉한 경우에도 Al₂O₃함량이 약 7 중량%를 기준으로 하여 그 이하에서는 100% 결정질로 변하였으나 이상에서는 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

이러한 결과로부터 몰드 슬래그의 Al₂O₃함량은 2-7 중량%인 것이 바람직함을 알 수 있었다.

다음으로, 샘플 16-20의 경우는 Na₂O 함량을 변화시킨 경우이다. 지금까지 Na₂O 함량이 결정화에 미치는 영향에 관한 자료는 거의 찾아볼 수 없었으며, Na₂O/F비가 증가할 경우 커스피다인(cuspidine)과 함께 NaF-2CaO-SiO₂가 존재하여 응고수축량을 급격히 증가하는 것을 실험을 통해 알아냈다.

샘플 16-20의 경우, Na₂O 함량을 3.5-14.0 중량%까지 5가지 시료를 만들어실험을 수행하였으며, Na₂O 함량에 따른 결정질율 및 결정화 속도에 대한 실험결과를 표4 및 도 5에 나타내었다.

샘플	Na₂O(중량%)	염기도	결정질율 (%)	초기온도(℃)	시간(초)
샘플	Na₂O(중량%)	염기도	급냉	초기온도(℃)	시간(초)	SHTT 냉각
16	3.48	1.19	20.1	97	1188	155
17	6.90	1.20	18.6	100	1206	38
18	9.21	1.20	16.9	100	1238	32
19	11.56	1.20	10.1	100	1277	27
20	13.94	1.20	8.6	100	1295	18

표 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 급냉한 경우 Na₂O 함량이 증가할수록 결정질율은 감소하는 경향을 나타내며, Na₂O 함량 변화에 비해 결정질율의 변화는 크게 변화하지 않았다. Na₂O 함량 3.48-9.21 중량% 까지는 함량이 증가하여도 결정질율은 극히 적은 량으로 감소하였으며 11.0 중량%이상이 되자 다소 큰 변화로 감소하는 것을 알 수 있었다.

서냉한 경우에는 반대로 결정질율은 Na₂O 함량이 3.48 중량%만을 제외하고 모두 100% 결정질로 변하였으나, 3.48 중량%에서도 결정화 시간은 155초로서 측정가능한 정도이므로 몰드 슬래그로서 충분히 사용가능한 함량이다.

이러한 결과로부터 몰드 슬래그의 Na₂O함량은 3-14 중량%인 것이 바람직함을 알 수 있었다.

다음으로 샘플 21-25의 경우인 F 함량의 변화에 따른 결정질율 및 결정화 속도에 대한 실험결과를 표5 및 도 6에 나타내었다.

샘플	F(중량%)	염기도	결정질율 (%)	초기온도(℃)	시간(초)
샘플	F(중량%)	염기도	급냉	초기온도(℃)	시간(초)	SHTT 냉각
21	2.78	1.18	0	100	1268	34
22	4.87	1.19	11.8	100	1112	60
23	8.89	1.20	23.3	30	1097	-
24	10.72	1.20	23.0	0	-	-
25	12.90	1.19	15.2	0	-	-

표 5 및 도 6에 나타난 것처럼, 급냉한 경우 F 함량이 증가할수록 결정질율은 증가하는 것으로 나타났다.

SHTT 냉각의 경우 예상했던 바와는 반대로 결정화 속도는 F함량이 증가함에 따라 급격히 감소함을 보였으며 F함량이 약 3.0~5.0 중량% 까지는 결정화 개시온도가 높으며 850℃로 서서히 냉각하는 동안 100% 결정화 되었다. F가 약 9.0 중량% 이상이 되자 결정화는 거의 진행되지 않았다.

화학성분에 따른 결정화 거동을 응고수축으로 해석한 연구자의 논문에서도 염기도, Na₂O, MgO는 응고수축을 증가시키고 F와 Al₂O₃는 응고수축량을 낮추는 작용을 하는 것으로 나타났다. 특히 Na₂O/F의 비가 8/11의 경우 엑스선 회절(XRD) 분석결과 커스피다인(cuspidine)상만 존재하는 반면, Na₂O/F의 비가 12/7인 경우 cuspidine과 함께 NaF-2CaO-SiO₂가 존재하여 응고수축량을 급격히 증가시켰다고 한다.

이러한 결과로부터 몰드 슬래그의 F함량은 2-8 중량%인 것이 바람직함을 알 수 있었다. 특히, Na₂O와 F의 중량비인 Na₂O/F가 1.0-2.5 이면 더욱 바람직하다.

다음으로, 샘플 26-30의 경우, MgO 함량을 2.37-11.53 중량%까지 5가지로 제조하여 실험하였으며, MgO 함량에 따른 결정질율 및 결정화 속도에 대한 실험 결과를 표 6 및 도 7에 나타내었다.

샘플	MgO(중량%)	염기도	결정질율 (%)	초기온도(℃)	시간(초)
샘플	MgO(중량%)	염기도	급냉	초기온도(℃)	시간(초)	SHTT 냉각
26	2.37	1.22	19.2	100	1152	49
27	4.65	1.19	11.3	100	1176	68
28	6.97	1.19	6.7	100	1186	41
29	9.23	1.20	1.4	100	1238	20
30	11.53	1.20	1.0	100	1280	19

표 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 급냉한 경우 MgO 함량이 증가함에 따라 결정질율은 감소하였으며, MgO 함량이 6.0 중량% 이상이 되자 다소 크게 감소함을 알 수 있었다.

서냉한 경우는 5가지 샘플 전체가 100% 결정질로 변하였다. 반대로 결정화 속도는 MgO 함량이 증가함에 따라 비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 이는 MgO가 cuspidine의 내부에는 없고 계면에만 집적되어 F나 CaO의 확산을 방해함으로써 cuspidine의 생성을 억제하는 반면 NaF의 정출을 도와 핵 생성 사이트 역할을 하며 NaF-2CaO-SiO₂의 생성을 촉진하기 때문인 것을 판단된다. 현미경 관찰결과에도 NaF-2CaO-SiO₂내부에 MgO가 농화 되어 있는 것을 확인하였다.

이러한 결과로부터 MgO 함량에 큰 제한은 없으며, 통상적으로 사용하는 2-12 중량% 이면 적당함을 알 수 있었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 현재 사용되는 중탄소강의 완냉화를평가하는 척도로서 결정질율만을 사용하였던 것에 비해, 초기 응고셀의 균일한 확보를 위해서는 결정화 속도가 더 지배적인 것을 알 수 있었으며, 또한, 결정질율과 결정질속도와는 무관한 것을 밝혀내었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 결정화에 영향을 미치는 몰드 슬래그의 화학 성분별 최적 조성을 찾아내어, 중탄소강의 연속주조 시 몰드 내 초기 균일 응고를 통한 중탄소강의 표면크랙을 저감하는 효과가 있다.

Claims

강을 연속주조할 때 몰드 내에 투입하는 몰드 슬래그로서, Al₂O₃: 2-7 중량%, Na₂O: 3-14 중량%, F: 2-8 중량%, MgO: 2-15 중량%, 잔부가 CaO, SiO₂, 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 상기 CaO와 SiO₂의 중량비인 염기도(CaO/SiO₂)가 1.19-1.6 인 것을 특징으로 하는 몰드 슬래그.
제 1 항에 있어서,

상기 Na₂O와 F의 중량비인 Na₂O/F가 1.0-2.5 인 것을 특징으로 하는 몰드 슬래그.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 강은 탄소가 0.08-0.3 중량% 함유된 강인 것을 특징으로 하는 몰드 슬래그.