KR20120092708A - 강의 연속 주조용 몰드 파우더 - Google Patents

Abstract

본 발명은, Al 또는 Ti 중 적어도 한쪽을 함유하는 강을 연속 주조하기 위해 사용되는 연속 주조용 몰드 파우더이며, CaO/SiO₂가 질량비로 1.0 이상 1.5 이하, SiO₂가 15질량％ 이상 30질량％ 이하, CaO가 30질량％ 이상 40질량％ 이하, Al₂O₃이 3질량％ 이상 25질량％ 이하, Na₂O가 2질량％ 이상 6질량％ 이하, CaF₂ 또는 NaF에서 첨가된 F분이 2질량％ 초과 10질량％ 이하, B₂O₃이 1질량％ 이상 4질량％ 이하, SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 질량％의 합이 20질량％ 이상 40질량％ 이하로 이루어지고, 잔량부는 불가피적 불순물이며, 1300℃에 있어서의 점도가 0.5poise 이상 8poise 이하인 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조용 몰드 파우더이다.

Description

강의 연속 주조용 몰드 파우더{MOULD POWDER FOR CONTINUOUS CASTING OF STEEL}

본 발명은, 강을 연속 주조할 때에, 주형 내에 첨가하여 사용되는 연속 주조용 몰드 파우더에 관한 것이다.

용강을 연속 주조할 때에는, 주형 내의 용강탕면 상에 몰드 파우더(이하, 「파우더」라고 기재하는 경우가 있음)가 첨가된다. 파우더에는 이하의 특성이 요구된다.

1) 용강탕면 상에서 파우더가 용융되어 형성된 용융 파우더층 및 그 위의 미용융 파우더층이 용강탕면을 피복하는 것에 의해, 공기와의 접촉을 차단함으로써, 용강의 재산화를 방지하여, 보온하는 효과를 갖는 것.

2) 용융된 파우더는, 주형과 응고쉘 사이에 유입되어 윤활제로서 작용할 필요가 있으므로, 파우더가 항상 적당량 공급되고, 파우더의 소비 속도에 맞추어, 적정량의 용융 파우더풀 두께로 되는 용융 속도를 갖는 것.

3) 용융 파우더층이 용강 중을 부상해 온 비금속 개재물을 흡수하여, 그 물성(점도, 용융 온도, 응고 온도 등)의 변화가 작은 것.

4) 용융된 파우더가 주형과 응고쉘 사이로 유입되어, 균일한 파우더 필름을 형성하여, 파우더 필름이 주형과 응고쉘 사이에서 윤활 작용을 갖는 것.

5) 용융된 파우더가 적당한 점도, 계면 장력을 갖고 있어, 용융된 파우더가 용강 중으로 혼입되지 않는 것.

연속 주조 조업에 있어서는, 국소적인 탕면 변동이나 주형 내에 주입된 용강의 주입류에 의해 형성되는 용강 유동이 파우더와 용강의 계면을 요란시킴으로써, 용융된 파우더가 용강 중으로 혼입되는 경우가 있다.

또한, Al 또는 Ti를 포함하는 용강을 연속 주조할 때에는, 용융된 파우더와 용강이 접촉하고 있으므로, 용강 중의 Al 또는 Ti와 파우더 중의 주성분인 SiO₂ 사이에서 이하의 반응이 일어난다.

여기서 [ ]는 용강 중의 성분이고, ( )는 용융 파우더 중의 성분이다. 용강과 용융 파우더 계면 사이에서 상기와 같은 반응이 발생하고 있을 때에는, 용강과 용융 파우더 사이의 계면 장력이 크게 저하되어, 용강 중으로의 파우더 혼입이 보다 용이하게 발생하게 된다.

용강 중으로 혼입된 용융 파우더의 대부분은 재부상하지만, 그 일부가 응고쉘에 포착되어 주조편에 잔류하는 경우가 있다. 강 중의 표층에 잔류된 파우더는, 제품 표면의 슬리버 흠집으로 된다. 또한, 내부에 잔류된 파우더는, 프레스 균열의 발생 원인으로 된다. 이는 특히 고속 주조시에 발생한다. 중ㆍ저속 주조시에서도 틴플레이트(Tinplate)재, 자동차용 강판 등의 품질 요구가 엄격한 강에 대해, 이는 문제로 되는 경우가 많다.

이로 인해, 용강 중으로의 파우더 혼입을 방지하는 대책으로서, 특허문헌 1에 개시되어 있는 고점성 또한 고표면 장력을 갖는 혼입되기 어려운 파우더나, 특허문헌 2에 개시되어 있는 고계면 장력을 갖는 혼입되기 어려운 파우더나, 특허문헌 3에 개시되어 있는 용강 중의 Al이나 Ti와 파우더 중의 SiO₂의 반응을 억제하여, 용강과 용융 파우더 사이의 계면 장력의 대폭적인 저하를 방지함으로써, 용강 중으로의 파우더의 혼입을 억제하는 파우더 등이 개발되어 왔다.

한편, 용융 파우더의 주형과 응고쉘 사이로, 용융된 파우더의 유입이 저해되어 윤활 작용이 손상된 경우에는, 주형 내에 있어서 응고쉘과 주형 사이에서의 발열(拔熱)이 불안정해진다. 그 결과, 주조편의 응고가 불균일하게 되어, 주조편의 균열의 발생을 초래하여, 나아가서는 브레이크 아웃이 발생한다. 브레이크 아웃은 조업 정지, 생산량의 저하를 야기시킬 뿐만 아니라, 연속 주조 설비에 막대한 피해를 준다. 따라서, 주형 내에 있어서 주조편의 응고 균일성을 향상시켜, 균열이나 브레이크 아웃의 발생을 방지하기 위해, 주형 내에서의 발열을 안정적으로 제어하는 것은 매우 중요하다. 따라서, 특허문헌 4에 개시되어 있는 바와 같은 고점도와 고염기도를 만족시키면서, 파우더 필름 중으로 안정적인 결정을 석출시켜, 발열을 안정적으로 제어하는 파우더가 개발되어 왔다.

또한, Al 함유 강에 있어서는, 파우더 중으로 고융점 결정인 겔레나이트가 석출됨으로써, 윤활 불량이나 주형 내에서의 발열이 불안정해지는 것과 같은 과제도 있다. 따라서, 특허문헌 5에 개시되어 있는 바와 같이, 용강과 파우더의 반응에 의한 용강 오염을 방지하는 동시에, Li₂O나 F의 첨가에 의해 고융점 결정인 겔레나이트의 석출을 방지하는 파우더가 개발되어 왔다.

특허문헌 6에는, 용융 상태에 있는 파우더의 점도를 높임으로써, 주형과 응고쉘 사이로의 파우더의 유입을 소량이고, 또한 균일하게 하고, 또한 파우더의 결정화 경향을 약화시켜 슬래그 필름의 상태를 균일하게 하여, 주형 내에서의 발열의 균일화를 도모하는 파우더가 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 7에는, ZrO₂, TiO₂ 및 Cr₂O₃ 중 1종 이상의 산화물을 파우더에 함유시켜, 주형 내에서의 발열의 균일화를 도모하는 파우더가 제안되어 있다.

일본 특허 출원 공개 평2-25254호 공보 일본 특허 출원 공개 제2000-071051호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-264791호 공보 일본 특허 출원 공개 제2005-040835호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-110578호 공보 국제 공개 제WO 00/33992호 팜플릿 일본 특허 출원 공개 평8-33962호 공보

그러나 가일층의 고속 주조화나 품질 향상의 요구에 따르기 위해서는, 특허문헌 1에 기재된 파우더와 같이, 혼입을 방지하기 위해 파우더 조성을 변경하여 고점도화하는 것만으로는, 주형과 응고쉘 사이의 적정한 파우더 유입량을 확보할 수 없어, 윤활성을 유지할 수 없다. 또한, 브레이크 아웃을 초래할 가능성도 완전히 배제할 수는 없다.

특허문헌 2에 기재된 파우더에서는 CaO/SiO₂가 7 이상으로 매우 높으므로, 응고 온도가 높아져, 적정한 파우더의 유입량을 확보할 수 없어, 주형과 응고쉘 사이의 윤활성을 유지할 수 없다. 따라서, 브레이크 아웃을 초래할 가능성을 완전히 배제할 수 없다. 또한, 파우더 중의 SiO₂량이 적고 Al₂O₃량이 많으므로, 고융점 결정인 겔레나이트가 석출되어 윤활을 저해하는 동시에 주형 내의 발열을 불안정하게 할 우려가 있다.

특허문헌 3에 기재된 파우더에서는 점도가 크므로, 주형과 응고쉘 사이로의 균일한 유입성이 손상되어 충분한 윤활성을 유지할 수 없게 된다. 따라서, 브레이크 아웃을 초래할 가능성을 완전히 배제할 수 없다. 또한, 점도 확보를 위해 Al₂O₃을 다량으로 포함하므로, 고융점 결정인 겔레나이트가 석출되어 발열이 불안정하게 될 우려가 있다.

특허문헌 4에 기재된 파우더에서는, 고융점 결정인 겔레나이트 등을 적극적으로 석출시키므로, 파우더의 유입성이나 윤활성을 저해시키는 동시에, 고융점 결정이 주형 내의 발열을 불안정하게 할 우려가 있다.

특허문헌 5에 기재된 파우더에서는, 고융점 결정인 겔레나이트의 석출은 억제되어 있지만, 파우더 중에 포함되는 Li₂O가 용강 중의 Al이나 Ti와 반응하여 계면 장력을 저하시켜, 용강 중으로 파우더가 혼입되기 쉬워질 가능성이 있다.

이와 같이, 특허문헌 1 내지 5에 기재된 파우더에서는, 용강 중으로의 파우더의 혼입 방지와 주형 내에서의 발열의 안정 제어의 양립은 매우 곤란하다.

또한, 특허문헌 6에 기재된 파우더에서는, F분을 저감시켜 점도를 높이고 있다. 따라서, 용융된 파우더의 유입량이 적어도 되는, 블룸이나 빌렛의 주조에 밖에 적용할 수 없다고 하는 문제가 있다.

그리고 특허문헌 7에 기재된 파우더는, ZrO₂, TiO₂ 및 Cr₂O₃을 함유시켜, 용융된 파우더의 액상 중에서의 복사열 전달을 저해시킴으로써, 액상 중에서 열의 복사를 산란 또는 흡수한다. 따라서, 주형 내에서의 발열이 안정적이지 않다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것이며, 용강과 파우더의 반응을 억제함으로써, 파우더의 용강 중으로의 혼입을 억제하여, 파우더에 기인하는 결함이 없는 고품위의 제품을 얻을 수 있고, 또한 주형 내에서의 발열을 안정시켜 생산성을 저해하는 일이 없는 강의 연속 주조용 파우더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 요지는 이하와 같다.

(1) Al 또는 Ti 중 적어도 한쪽을 함유하는 강을 연속 주조하기 위해 사용되는 연속 주조용 몰드 파우더이며, CaO/SiO₂가 질량비로 1.0 이상 1.5 이하, SiO₂가 15질량％ 이상 30질량％ 이하, CaO가 30질량％ 이상 40질량％ 이하, Al₂O₃이 3질량％ 이상 25질량％ 이하, Na₂O가 2질량％ 이상 6질량％ 이하, CaF₂ 또는 NaF에서 첨가된 F분이 2질량％ 초과 10질량％ 이하, B₂O₃이 1질량％ 이상 4질량％ 이하, SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 질량％의 합이 20질량％ 이상 40질량％ 이하로 이루어지고, 잔량부는 불가피적 불순물이며, 1300℃에 있어서의 점도가 0.5poise 이상 8poise 이하인 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조용 몰드 파우더.

여기서, CaO는 파우더 중에 포함되는 Ca를 모두 CaO로 환산한 값이다.

(2) ZrO₂가 2질량％ 이상 10질량％ 이하, SrO가 2.5질량％ 이상 10질량％ 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 강의 연속 주조용 몰드 파우더.

본 발명에 따르면, Al이나 Ti를 함유하는 용강을 사용하여 연속 주조를 행하는 경우라도, 용강과 파우더의 반응을 억제함으로써, 파우더의 용강 중으로의 혼입을 억제하여, 파우더에 기인하는 결함이 없는 고품위의 제품을 얻을 수 있고, 또한 주형 내에서의 발열을 안정시켜 생산성을 저해하는 일이 없는 강의 연속 주조용 파우더를 제공할 수 있다.

주조 속도가 빨라지는 것에 수반하여, 용강 중으로의 파우더 혼입이 증가되어, 슬리버 흠집이나 프레스 균열과 같은 파우더에 기인하는 결함이 발생하므로, 보다 파우더 혼입이 발생하기 어려운 파우더를 사용하는 것이 요망된다. 그러나 상술한 혼입되기 어려움을 지향한 파우더에서는, 고융점 결정이 석출됨으로써 주형과 응고쉘 사이의 충분한 윤활성을 유지할 수 없어 발열이 불안정해진다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명자들은, Al이나 Ti를 함유하는 용강을 사용하여 연속 주조를 행할 때에, 용강 중으로의 파우더 혼입을 방지하고, 또한 주형 내에서의 발열의 안정 제어를 가능하게 하기 위해, 예의 연구를 거듭하였다.

그 결과, 본 발명자들은, 파우더에 F분을 의도적으로 소정량 함유시키면, 파우더의 융점이 내려가고, 또한 SiO₂의 활동도가 저하되는 것을 새롭게 발견하였다. 그리고 본 발명자들은, SiO₂의 활동도의 저하에 의해, 상기한 화학식 1, 화학식 2로 나타낸 용강과 SiO₂의 반응이 일어나지 않아, 파우더의 혼입이 일어나기 어려워지는 것을 새롭게 발견하였다.

그리고 본 발명자들은, 파우더에 B₂O₃을 소정량 함유시키면, 고융점 결정의 생성도 억제할 수 있어, 고융점 결정에 기인하는 발열 불안정이 없어져, 발열이 안정화되는 것을 새롭게 발견하였다.

특히, 본 발명자들은, 파우더의 주성분인 CaO, SiO₂, Na₂O에 더하는 성분으로서, MnO, B₂O₃, SrO, BaO, TiO₂, Fe₂O₃ 등을 검토한 결과, B₂O₃에만 고융점 결정의 생성을 억제하는 효과가 있는 것을 새롭게 발견하였다.

이하, 발명의 내용에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명에 있어서, CaO는 파우더 중에 포함되는 Ca를 모두 CaO로 환산한 값을 의미한다.

본 발명의 몰드 파우더는, 1300℃에서의 점도를 0.5poise 이상 8poise 이하로 한다. 점도가 0.5poise 미만인 경우에는 용강 중으로의 파우더 혼입을 충분히 저감시킬 수 없다. 바람직하게는 2poise 이상이다. 한편, 점도가 8poise보다 큰 경우에는 주형과 응고쉘 사이로의 균일 유입성이 불충분하다. 바람직하게는 4poise 이하이다.

몰드 파우더의 점도 측정 방법으로서, 회전 원통법을 사용하는 것이 바람직하다. 측정 대상인 몰드 파우더를 도가니에 삽입하여, 1400℃에서 10 내지 15분간 예비 용해한 후에, 종형 관상로(에레마로)에 넣어, E형 점도계의 로터를 용융 파우더 중에 침지시켜, 1300℃에서 30분간 안정시킨 후, 로터를 회전시켜 점성 저항에 의한 토크를 측정하여 점도를 구한다. 또한, E형 점도계는 사전에 표준 점도액으로 교정해 두는 것이 중요하다.

본 발명의 몰드 파우더는, 질량 베이스로 CaO/SiO₂(이하, 「염기도」라고 기재하는 경우가 있음)를 1.0 이상 1.5 이하로 한다. 염기도가 1.0 미만에서는 SiO₂량이 많아져 반응 억제에 의한 혼입 방지의 효과가 얻어지지 않는다. SiO₂의 혼입에의 영향에 대해서는 후술한다. 한편, 염기도가 1.5보다도 큰 경우에는, 파우더의 융점이 지나치게 높아져, 파우더 중에 고융점 결정인 겔레나이트가 생성되어, 용융 파우더의 유동성이 현저하게 악화되어, 유입성이나 윤활성의 확보가 곤란해지는 동시에, 주형 내에서의 발열이 불안정해진다.

다음에 파우더 성분에 대해 설명한다.

파우더의 주성분으로서는, CaO, SiO₂가 있다. 파우더 중의 염기도 CaO/SiO₂를 1.0 이상 1.5 이하로 유지하는 것이 중요한 것은 상술한 바와 같다.

본 발명의 파우더 조성으로서, 파우더 중의 SiO₂가 15질량％ 이상 30질량％ 이하, Na₂O가 2질량％ 이상 6질량％ 이하, B₂O₃이 1질량％ 이상 4질량％ 이하이고, 또한 SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 함유량의 총합은 20질량％ 이상 40질량％ 이하로 하는 것이 중요하다.

여기서, SiO₂는 파우더를 구성하는 주성분이며, 용융 온도나 점도 등의 물성 조정을 위해 필요한 성분이다. 또한, Na₂O, B₂O₃은, 글래스성을 높여 Al₂O₃을 포함하는 고융점 결정의 생성을 억제하는 기능을 갖는 것, 및 Na₂O, B₂O₃을 병용함으로써 그 효과가 현저하게 발휘되는 것을 새롭게 발견하였다.

단, SiO₂, Na₂O, B₂O₃ 모두 함유량이 지나치게 많으면, 용강과의 반응이 일어나기 쉬워지므로, 파우더의 용강 중으로의 혼입이 발생한다고 하는 문제가 있는 것이 판명되었다.

따라서, SiO₂, Na₂O, B₂O₃의 각 성분의 함유량에 더하여, SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 함유량의 총합도 규정할 필요가 있다는 것을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명자는, SiO₂, Na₂O, B₂O₃의 각 성분의 함유량, 및 SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 함유량의 총합에 관해, 최적의 범위를 실험에 의해 발견하였다. 이하에 상세하게 설명한다.

SiO₂ 함유량이 15질량％ 미만에서는, 용융 온도나 점도 등의 물성 조정이 곤란하므로, 15질량％ 이상 필요하다. 단, 30질량％ 초과에서는 파우더와 용강의 반응 억제 효과가 얻어지기 어려우므로, 혼입성이 악화된다. 본 발명의 파우더는, 상술한 바와 같이, 파우더 중에 소정량 이상의 F분을 의도적으로 함유시키고 있으므로, SiO₂의 활동도가 낮다. 따라서, SiO₂의 상한이 30질량％이어도, 파우더와 용강의 반응을 억제할 수 있다.

이에 반해, 파우더 중에 소정량 이상의 F분을 의도적으로 함유시키고 있지 않은 종래의 파우더는, SiO₂의 활동도가 높으므로, SiO₂의 상한을 30질량％로 해도 파우더와 용강의 반응을 억제할 수 없다.

Na₂O는 융점의 조정이나, 글래스성을 높여 Al₂O₃을 포함하는 고융점 결정의 생성을 억제하기 위해 첨가하지만, Na₂O 함유량이 2질량％ 미만에서는 그 효과가 얻어지지 않는다. 또한, Na₂O는 용강 중의 Al 또는 Ti와 반응하기 쉬우므로, Na₂O 함유량이 6질량％ 초과에서는 반응 억제에 의한 혼입 방지 효과가 얻어지지 않는다. Na₂O 함유량의 보다 바람직한 범위는 3질량％ 이상 4질량％ 이하이다.

B₂O₃은 융점의 조정이나, 글래스성을 높여 Al₂O₃을 포함하는 고융점 결정의 생성을 억제하여 주형 내 발열을 안정화시키기 위해 첨가하지만, B₂O₃ 함유량이 1질량％ 미만에서는 그 효과가 얻어지지 않는다. 또한, B₂O₃은 용강 중의 Al 또는 Ti와 반응하기 쉬우므로, B₂O₃ 함유량이 4질량％ 초과에서는 반응 억제에 의한 혼입 방지 효과가 얻어지지 않는다. B₂O₃ 함유량의 바람직한 범위는 2질량％ 이상 4질량％ 이하이다. 보다 바람직한 B₂O₃의 하한은 2.5질량％이다.

이에 더하여, 파우더 중의 SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 함유량의 총합이 20질량％ 미만에서는 용융 온도나 점도 등의 물성 조정이 곤란해져, 상술한 파우더로서 원래 구비해야 할 특성을 만족시킬 수 없다. 한편, 파우더 중의 SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 함유량의 총합이 40질량％ 초과에서는, 파우더와 용강의 반응을 억제하는 것이 곤란해져, 반응 억제에 의한 혼입 방지의 효과가 얻어지지 않는다. SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 함유량의 총합의 보다 바람직한 범위는 30질량％ 이상 40질량％ 이하이다.

덧붙여 말하면, 상술한 바와 같이, Na₂O, B₂O₃을 병용함으로써, 글래스성을 높여 Al₂O₃을 포함하는 고융점 결정의 생성을 억제하는 기능을 갖는 효과가 현저하게 발휘되고, 이에 의해 양호한 발열이 안정적으로 실시될 수 있으므로, 브레이크 아웃 등의 조업 이상이 발생하지 않아, 안정된 조업을 실시할 수 있는 것을 실험에 의해 새롭게 발견하였다. 그 메커니즘은 불분명하지만, Na₂O, B₂O₃을 병용함에 따른 무언가의 상승 효과에 의한 것으로 생각된다.

본 발명의 파우더 조성으로서, CaO 함유량은 40질량％ 이하로 한다. CaO 함유량이 40질량％ 초과에서는 응고 온도가 높아져, 유입성이나 윤활성이 손상되기 쉬워진다.

한편, CaO가 지나치게 적으면, 점도가 상승하여 윤활성이 저하되어 바람직하지 않다. 또한, 융점의 조정도 곤란해진다. 따라서, CaO는 30질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 파우더 조성으로서, Al₂O₃ 함유량은 3질량％ 이상 25질량％ 이하로 한다. Al₂O₃은 응고 온도나 점도를 조정하기 위해 첨가하지만, 파우더 중의 Al₂O₃의 함유량이 3질량％ 미만에서는 응고 온도 등의 조정 효과가 작고, 또한 25질량％ 초과에서는 점도가 지나치게 커지므로, 유입성이나 윤활성이 손상되어 발열 거동이 불안정해진다.

본 발명의 파우더의 조성은, 의도적으로 CaF₂ 또는 NaF를 첨가함으로써, F분의 함유량은 10질량％ 이하로 하는 것이 필요하다. F분은 파우더의 응고 온도를 낮추어, SiO₂의 활동도를 저하시킨다. 그리고 파우더의 점도도 저하시킨다. 파우더 중의 F분이 10질량％ 초과에서는 점도가 지나치게 저하되어 파우더 유입이 과다로 되어 주조편 품질이 악화된다. 또한, CaF₂ 등의 결정이 석출되어 발열 거동이 불안정해진다. 바람직한 F분의 함유량은 9질량％ 이하이다.

한편, 파우더 중의 F분의 함유량이 지나치게 적은, 즉 파우더 중의 F분의 함유량이 2질량％ 이하이면, SiO₂의 활동도가 저하되지 않는다. 그리고 상기 화학식 1, 화학식 2로 나타낸, 용강 중의 Al 및 Ti와 SiO₂의 반응이 일어난다. 그 결과, 용강과 용융 파우더 사이의 표면 장력이 대폭으로 저하되어, 용강으로의 파우더 혼입이 일어나기 쉬워진다.

덧붙여, 파우더 중의 F분의 함유량이 2질량％ 이하이면, 점도 조정이 곤란해져, 점도가 상승하여, 윤활 불량으로 된다.

바람직한 F분의 함유량은 2.4질량％ 이하이다. 보다 바람직하게는 3질량％ 이하이다.

또한, F는 화합물로서 어떠한 형태를 취하고 있는 경우라도 좋으며, 상기 F 함유량은 전체 F 함유량을 나타낸다.

파우더를, 지금까지 서술해 온 성분으로 함으로써, 주조 속도가 빠른 슬래브의 주조에 사용하였을 때, 본 발명의 파우더는 특히 적합하다. 용융된 파우더가 주형과 응고쉘 사이로 유입되기 쉬워지기 때문이다.

이상이, 본 발명의 파우더에 필요한 성분 및 함유량이지만, 또한 이하의 성분을 함유하고 있어도 된다.

본 발명의 파우더 조성으로서, ZrO₂ 함유량은 2질량％ 이상 10질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. ZrO₂는, 점도를 확보하기 위해 2질량％ 이상 첨가한다. 한편, 파우더 중의 ZrO₂ 함유량이 10질량％ 초과에서는 점도가 지나치게 상승하여 윤활성이 악화된다. ZrO₂ 함유량의 보다 바람직한 범위는 4질량％ 이하이다.

본 발명의 파우더 조성으로서, SrO 함유량은 2.5질량％ 이상 10질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. SrO를 2.5질량％ 이상으로 함으로써, 파우더 조성의 변화에 대한 응고 온도나 점도 등 물성값의 변화를 억제할 수 있다. 한편, SrO 함유량이 10질량％ 초과에서는 제조 비용이 높아진다. SrO 함유량의 보다 바람직한 범위는 4질량％ 이하이다.

또한, 본 발명의 파우더에는, 카본 블랙이나 코크스분, 그라파이트 등의 탄소질이나 섬유나 수지 등의 유기질을 적절하게 함유시키는 것이 바람직하다. 이들 탄소질이나 유기질은, 용융 속도를 조정할 수 있어, 용강 표면을 보온하는 효과를 갖기 때문이다. 또한, 성형을 위한 바인더 등으로서의 기능도 갖기 때문이다.

상기 파우더의 각각의 성분은, 형광 X선이나 화학 분석에 의해 분석된 값을 사용할 수 있다.

본 발명의 파우더는, 그 50질량％ 이상을 프리멜트 기재(基材)로 형성하는 것이 바람직하다. 프리멜트 기재라 함은, 파우더의 원료로서 일부의 성분을 미리 고온에서 용융 처리한 것이다. 통상은, 파우더 원료를 1000 내지 1400℃로 가열하여 용융시킨다. 프리멜트 기재는, CaO-Al₂O₃-SiO₂를 기초로 하여 Na₂O, B₂O₃, F 등을 혼합한 것을 상기 온도에서 용융하여, 응고시킨 것이다. 50질량％ 이상을 프리멜트 기재로 하는 것은, 주형 내 용강탕면 상에 있어서 파우더를 균일하게 용융시키기 위함이다. 본 발명의 파우더의 형태는, 분말이어도 좋고 혹은 과립상이어도 좋다. 또한, 환경 보전에 우수하고, 또한 용강의 보온성과 피복성이 우수한 중공 과립상인 것이 보다 바람직하다.

또한, 파우더와 용강의 반응을 억제하는 것은, 파우더 중으로의 Al₂O₃이나 TiO₂의 농화를 저감시켜, 점도 변화를 방지하여 유입성이나 윤활성을 확보할 수 있다고 하는 효과를 아울러 갖는다.

여기서, 파우더와 용강의 반응을 억제하고 있는 것의 참고값으로서, 파우더의 계면 장력을 지표로 해도 좋다. 용강과 파우더 사이의 계면 장력의 상한값은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 높은 쪽이 바람직하다. 실제 조업에서 조정 가능한 값으로서는, 1550℃에서 1.7N/m 정도가 목표로 된다. 여기서 계면 장력을 1550℃에 있어서의 값으로 한 것은, 실제의 연속 주조에 제공하는 용강의 온도에 가까운 온도인 것에 의한다.

여기서, 계면 장력의 측정은, 「오오이 히로시, 노자키 쯔토무, 요시이 유타카:철과 강, 58(1972, p.890」에 기재된 바와 마찬가지의 방법에 의해 행할 수 있다.

즉, 도가니 내에서 용융된 1550℃의 용융 파우더 중에, 강 시료를 조용히 첨가하여 강을 용융시키고, 용융 파우더 중의 용강의 형상을 횡으로부터 X선 투과 촬영하여, 이 X선 투과 사진으로부터 강의 형상을 측정하여 계면 장력을 구할 수 있다.

본 발명의 파우더가 효과적으로 사용되는 대상 강종은, 용강 중에 Al 또는 Ti 중 적어도 한쪽을 함유하는 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 탄소 농도가 낮은 강종, 예를 들어 탄소 농도가 0.0005 내지 0.05질량％인 강종은, 강판 중에 파우더에 기인하는 결함이 발생하기 쉽다. 따라서, 이러한 강종에 본 발명의 파우더는 적합하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 용강 중의 Al 또는 Ti의 함유량은 한정되는 것은 아니다. 즉, Al, Ti 중 적어도 한쪽의 함유량이 0.1질량％ 이하인, Al 또는 Ti의 함유량이 비교적 낮은 용강에 본 발명의 파우더를 사용한 경우라도, 본 발명의 효과는 충분히 얻어진다.

본 발명의 파우더는, 용강 중의 Ti 농도가 0.01 내지 0.07질량％인 극저탄소강의 연속 주조에 적용하면 특히 바람직하다. 이 강종은 강 가공이 실시되므로, 강재 중의 개재물을 가능한 한 적게 해 두는 것이 바람직하기 때문이다.

또한, 본 발명의 파우더는, 용강 중의 Al 농도가 0.01 내지 0.07질량％인 극저탄소강의 연속 주조에 적용하면 특히 바람직하다. 이 강종은 강 가공이 실시되므로, 강재 중의 개재물을 가능한 한 적게 해 두는 것이 바람직하기 때문이다.

그리고 본 발명의 파우더는, 용강 중의 Al 농도가 0.1질량％ 초과인 고(高)Al 강의 연속 주조에 적용하면 특히 바람직하다. 이 강종은, 강재 중에 개재물이 잔존하기 쉽기 때문이다.

실시예

이하에, 실시예를 들어 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

전로에서 용제된 용강 300ton을, 진공 정련로(RH)에서 소정의 성분 농도로 조정한 극저탄소강의 용강을, 턴디쉬, 침지 노즐을 통해 수직 굽힘형 연속 주조기에서, 두께 250㎜, 폭 1600㎜의 주조편으로 주조하였다. 주조 속도는 1.8m/min으로 하였다.

파우더의 조성 및 물성값 및 주조한 용강 중의 Al, Ti 농도를 표 1, 표 2(표 1의 계속)에 나타낸다. 파우더 No.1 내지 21, 50은 본 발명예이다. No.22 내지 41, 51은 비교예이다.

또한, 파우더의 점도는 1300℃에 있어서의 값이며, 상술한 방법을 사용하여 측정하였다.

주조하여 얻어진 주조편을 통상의 방법으로 열연ㆍ산세ㆍ냉연ㆍ어닐링하여 자동차용 박강판으로 하여, 표면을 관찰하여 표면 흠집을 조사하는 동시에, 프레스 가공을 행하여 균열의 발생을 검사하고, 표면 흠집, 프레스 균열에 대해, 그 발생율로 박강판의 품질을 평가하였다.

또한, 조업성에 대해서는, 주형 내에 열전대를 설치하여, 온도 추이를 연속적으로 측정하여, 그 온도의 추이가 안정되어 있는 경우 「G(양호)」, 온도의 추이가 불안정한 경우나 브레이크 아웃 등의 조업 이상이 발생한 경우 「P(불량)」의 2수준으로 평가하였다.

또한, 종합 평가에 대해서는, 조업 이상이 없고, 또한 품질에 있어서 표면 흠집과 프레스 균열의 합이 0.2％ 이하인 경우 「VG(매우 양호)」, 조업 이상이 없고, 또한 품질에 있어서 표면 흠집과 프레스 균열의 합이 0.2보다 크고 0.4％ 이하인 경우 「G(양호)」, 조업 이상이 발생, 혹은 품질에 있어서 표면 흠집과 프레스 균열의 합이 0.4％보다 큰 경우 「P(불량)」의 3수준으로 평가하였다.

그 결과, 표 1, 표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명을 사용한 연속 주조에서는 유입 불안정에 의한 브레이크 아웃 경보나 브레이크 아웃 등의 조업 이상이 전혀 보이지 않은 것에 반해, 비교예에서는 이들 조업 이상이 많이 보였다.

특히, SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 3성분에 대해 보면, 비교예의 No.27, 28에서는, Na₂O가 함유되어 있지 않은 경우, 혹은 본 발명의 범위보다도 적은 경우이고, 나머지 SiO₂, B₂O₃의 함유량, 및 SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 함유량의 총합이 본 발명의 범위 내여도 조업 이상으로 되었다.

또한, 비교예의 No.30, 31에서는, B₂O₃이 함유되어 있지 않은 경우, 혹은 본 발명의 범위보다도 적은 경우이고, 나머지 SiO₂, Na₂O의 함유량, 및 SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 함유량의 총합이 본 발명의 범위 내여도 조업 이상으로 되었다.

이에 대해, 본 발명의 범위 내인 본 발명예의 No.1 내지 21 및 No.50은, 모든 경우에 조업 이상이 전혀 보이지 않았다.

이는, 비교예에서는, Na₂O 및 B₂O₃의 함유량이 본 발명의 범위 밖이었으므로, 고융점 결정의 생성을 충분히 억제할 수 없어, 발열이 악화된 것에 반해, 본 발명 예에서는, 모두 고융점 결정의 생성을 충분히 억제할 수 있어, 양호한 발열을 실현할 수 있었던 것이라고 생각된다.

그리고 본 발명예의 주조편을 사용한 제품판에서는, 파우더에 기인한 표면 흠집의 발생율이나 프레스 가공시의 균열의 발생율이 비교예에 비해 대폭으로 감소되어 있었다.

금회는 수직 굽힘형 연속 주조 설비를 사용하였지만, 만곡형 및 수직형 연속 주조 설비에 있어서도 마찬가지의 효과가 확인되고 있다. 또한, 본 실시예는 자동차용 박강판의 주조편 제조에 관한 예를 서술하였지만, 본 기술의 본질로 하는 바는, 주형 내의 발열을 안정시키고, 또한 파우더 혼입에 의해 발생하는 결함을 방지하는 것이며, 캔용 강판, 강관 등 다른 강종의 주조편을 제조하는 경우에도 효과가 확인되고 있다.

또한, 상술한 바는, 본 발명의 실시 형태를 예시한 것에 지나지 않으며, 본 발명은 청구의 범위에 있어서 다양한 변경을 가할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 파우더에 기인하는 결함이 없는 고품위의 강재를, 생산성 높게 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명은 산업상 이용 가치가 높은 것이다.

Claims (2)

1. Al 또는 Ti 중 적어도 한쪽을 함유하는 강을 연속 주조하기 위해 사용되는 연속 주조용 몰드 파우더이며, CaO/SiO₂가 질량비로 1.0 이상 1.5 이하, SiO₂가 15질량％ 이상 30질량％ 이하, CaO가 30질량％ 이상 40질량％ 이하, Al₂O₃이 3질량％ 이상 25질량％ 이하, Na₂O가 2질량％ 이상 6질량％ 이하, CaF₂ 또는 NaF에서 첨가된 F분이 2질량％ 초과 10질량％ 이하, B₂O₃이 1질량％ 이상 4질량％ 이하, SiO₂, Na₂O 및 B₂O₃의 질량％의 합이 20질량％ 이상 40질량％ 이하로 이루어지고, 잔량부는 불가피적 불순물이며, 1300℃에 있어서의 점도가 0.5poise 이상 8poise 이하인 것을 특징으로 하는, 강의 연속 주조용 몰드 파우더.
   여기서, CaO는 파우더 중에 포함되는 Ca를 모두 CaO로 환산한 값임.
2. 제1항에 있어서, ZrO₂가 2질량％ 이상 10질량％ 이하, SrO가 2.5질량％ 10질량％ 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 강의 연속 주조용 몰드 파우더.