KR20130073355A - 용융 몰드 플럭스를 이용한 고속 주조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융 몰드 플럭스를 이용한 고속 주조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고염기도, 고결정질율의 용융플럭스를 사용하여 슬래그층 두께를 두껍게 확보하면서 비휘발성이고 단열성이 있는 고체의 보온재를 사용하여 용강의 온도를 유지하도록 하여 응고셀터짐을 방지하고 우수한 물성의 주편을 생산할 수 있다.

Description

용융 몰드 플럭스를 이용한 고속 주조 방법{High speed continuous casting method using molten mold flux}

본 발명은 고염기도, 고결정질율의 용융 플럭스를 사용하여 슬래그층 두께를 두껍게 확보하면서 비휘발성이고 단열성이 있는 고체의 보온재를 사용하여 용강의 온도를 유지하도록 하여 응고셀터짐을 방지하고 우수한 물성의 주편을 생산할 수 있는 용융 몰드 플럭스를 이용한 고속 주조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제강 공정은 용선 예비 처리 공정, 전로 정련 공정, 이차 정련 공정 및 연속 주조 공정 순으로 진행된다.

연속 주조 공정에서 제조되는 주편(슬라브, 빌렛, 블룸, 빔블랭크 등을 총칭)은 도 1에 도시된 바와 같이 래들(ladle)로부터 액체 상태의 용강을 공급받아, 이를 저장하는 턴디쉬(1, tundish)를 거쳐 침지 노즐(2)을 통해 주형(3, mould)을 통과하면서, 주형(3)에서의 냉각 작용에 의해 고체 상태의 응고셀(5)을 형성하게 된다. 이와 같이 용강이 냉각된 응고셀(5)은 그의 하부에 설치된 가이드 롤에 의해 안내를 받으면서 스프레이 노즐로부터 분사되는 2차 냉각수에 의해 응고가 진행되어 완전한 고체 상태의 주편 형태로 나타난다.

이러한 철강의 연속 주조 조업 중, 용강이 주형 내에 공급될 때 용강 뿐만 아니라 부자재인 몰드 플럭스도 투입된다. 몰드 플럭스는 일반적으로 분말 혹은 과립과 같은 고체 상태로 투입되어 주형 내에 공급된 용강에서 발생된 열에 의해 용융되어 용강과 주형 사이의 열전달을 제어하고 윤활능을 향상시킨다.

도 2를 참조하여 연속 주조용 주형(10) 내에서 몰드 플럭스의 기능을 보다 자세히 살펴보기로 한다. 주형(10) 내에 분말 혹은 과립 형태로 투입된 몰드 플럭스는 용강(12)의 탕면 상에서 용융되어 상기 탕면에서부터 차례로 액상층(21), 소결층(23) 및 파우더층(25), 즉 용융슬래그층(21), 반용융층(23) 및 미용융층(25)을 형성하게 된다. 상기 용융슬래그층(21)은 거의 투명하기 때문에 용강(12)에서 발산되는 500 내지 4,000nm 사이의 파장을 갖는 복사파가 쉽게 통과하게 된다. 반면 에 반용융층(23) 및 미용융층(25)은 광학적으로 불투명하므로 복사파를 차단하여 탕면 온도가 급격히 떨어지는 것을 방지하게 된다.

그러나, 종래의 분말 혹은 과립 형태의 몰드 플럭스는 용강(12)의 열에 의해 용해된 후 용융슬래그층(21)이 주형(10)과 응고셀(11) 사이로 흘러들어가 주형(10) 내측벽에서 응고되어 고상 슬래그 필름(27)을 형성하고, 용강(12)측에서는 액상 슬래그 필름(21)을 형성하여 용강(12)과 주형(10) 사이의 열전달을 제어하고 윤활능을 향상시킨다. 이때, 상기 용해된 슬래그가 고상 슬래그 필름(27)과 응고셀(11) 사이에 유입되는 지점에 주형(10)에 부착된 몰드 플럭스는 주형(10)의 내측으로 돌출된 형태로 형성되는바, 이를 슬래그 베어(29)라 한다. 상기 슬래그 베어(29)는 용해된 슬래그가 몰드 플럭스 필름(27)과 응고셀(11) 사이로 유입되는 것을 방해한다.

이러한 슬래그 베어(29)로 인하여 주편 단위 면적당 몰드 플럭스 소모량이 제한되는데, 일반적으로 주조 속도가 증가할 수록 몰드 플럭스 소모량이 감소하므로 주편과 주형 사이의 윤활능이 떨어지게 되어 브레이크 아웃 발생이 증가한다. 아울러 슬래그 베어(29)로 인하여 액상의 몰드 플럭스의 두께가 불균일해짐에 따라 열전달이 불균일하게 되어, 주형(10) 내에서 응고셀의 형상이 불균일해지며 표면 크랙을 유발하게 되는데 이 역시 주조 속도를 증가시킬수록 심각한 문제가 된다.

최근에는 몰드 플럭스를 주형 외부에서 용해시킨 후 탕면으로 주입하는 방법이 제시되고 있다. 이는 앞서 언급하였듯이 용융 상태의 몰드 플럭스가 500 내지 4,000nm 사이의 파장에 대하여 거의 투명하므로 용강에서 발산되는 복사파가 쉽게 통과하여 복사열전달이 증가하여 용강 탕면을 보온하지 못하는 문제점이 있다. 이로 인해 주조 공정이 진행되어 일정 시간이 경과하게 되면 용강의 탕면이 응고되어 원활한 연속 주조 공정을 진행할 수 없게 된다.

또한, 박슬라브 연주기에서의 연속주조 시에는 4m/min의 고속주조가 필요하며, 고속주조 시에는 응고셀과 주형동판 사이에 윤활능 향상을 위해 1 poise 이하의 저점도와 결정질율 10% 이상의 고결정질 몰드 플럭스를 사용하여 응고셀과 주형동판 사이의 슬래그필름 중 액상층의 두께를 증가시켜 윤활능을 확보한다. 이때 슬래그층의 평균두께가 일반 저속주조의 1/2로 감소하며 특히 단변부 탕면직하의 단변부로부터 침지노즐 쪽으로 향하는 빠른 용강유동에 의해 슬래그층이 침지노즐 쪽으로 몰리므로 단변부의 슬래그층 두께가 지나치게 얇아 용강이 고체파우더와 직접 접촉하여 고체파우더가 혼입되거나 심할 경우는 나탕이 발생하는 문제가 있다. 이 결과로 단변부측 틈에는 윤활제가 유입되지 않아 마찰이 증가하고 응고셀터짐이 발생한다. 이 경우, 용융 플럭스를 주입하여 슬래그층을 두껍게 할 수 있으나, 슬래그층 상부에 고체보온재가 없거나 상대적으로 가벼운 분말형 카본을 보온재로 사용할 경우, 유속이 한계유속보다 빠르면 shear force 및 vortex 현상에 의해 슬래그가 용강 속으로 혼입되기 쉽다.

또한, 고속주조 시 주형과 응고셀 간의 마찰력을 감소시켜야 하므로 액상필름의 두께를 늘려 윤활능을 증대하기 위해 용융 플럭스를 사용해야 하나 결정질층이 얇을 경우 전열속도가 빠르므로 주편 크랙이 발생할 수 있다.

이러한 과냉에 의한 주편 크랙을 방지하기 위해 전열속도의 감소가 필요하며 이를 위해 20% 이상의 고결정질율의 몰드 플럭스를 사용해야 하나, 슬래그 필름의 결정질층 두께 과다, 즉 액상층 두께 감소로 인해 소모량이 부족하여 응고셀과 주형동판 사이에 마찰이 과다하게 발생하여 응고셀터짐이 발생할 수 있다.

또한, 저점도 몰드 플럭스의 사용으로 탕면 위의 슬래그층이 얇아져 에지부 슬래그층 두께의 미확보(1~2 mm)로 미용융 몰드 플럭스가 혼입되어 불균일 응고에 의한 응고셀터짐이 발생할 수 있다.

또한, 반투명체인 용융 플럭스 사용시 용강의 복사열이 빠져나가 용강의 온도가 낮아지고 슬래그층의 표면이 굳는 문제가 있어 이를 막기 위해 탕면카바를 사용하거나 카본분말, 카본플페이트, 카본파이버 등을 사용하는데, 탕면카바는 슬래그층과 보온카바 사이의 대류로 열이 빠져나가는 단점이 있고, 카본분말은 보온효과가 있으나, 휘발이 극심하여 수시로 보충을 해야 하고, 용융플럭스 대비 비중이 작아 shear force에 의해 유발되는 슬래그층의 이동을 막을 수 없다. 또한, 카본플레이트(또는 카본파이버)는 용강으로의 방사열을 흡수하여 보온을 어느 정도 할 수 있으나 전도성이 강하므로 열이 공기 중으로 빠져나가는 문제가 있고, 산화온도가 낮으므로 또한 휘발이 된다. 또한 응고셀에 부착될 경우 응고셀터짐 발생이 우려된다.

1. 대한민국 등록특허 제10-0749024호, 2007.08.13 2. 대한민국 등록특허 제10-0749025호, 2007.08.13

본 발명은 박슬라브 연주기와 같이 주형의 단변부가 100 mm 이하의 좁은 주형을 가진 연주기에서 용융 플럭스를 이용한 연속 고속 주조법의 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 고결정질율, 고염기도의 용융 플럭스와 보온재를 사용하여 우수한 물성을 갖는 주편을 생산하는 용융 플럭스 및 이를 이용한 연속 주조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 결정질율이 20 내지 40%이고, 염기도가 1.3 내지 1.5인 연속 주조용 몰드 플럭스를 제공한다.

일 구체예에 따르면, 상기 몰드 플럭스는 SiO₂ 30 내지 32 중량부, CaO 41 내지 45 중량부, Al₂O₃ 3 내지 5 중량부, Na₂O 10 내지 12 중량부, MgO 1 내지 3 중량부, F 5 내지 7 중량부 및 결정질 촉진제 0.5 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 결정질율이 20 내지 40%이고, 염기도가 1.3 내지 1.5인 몰드 플럭스의 용융물을 몰드에 투입하여 용융슬래그층을 형성하는 단계; 및

직경이 2 내지 10 mm인 다공질 산화물보온재를 몰드에 투입하여 상기 용융슬래그층 상부에 산화물보온재층을 형성하는 단계를 포함하는 연속 주조 방법을 제공한다.

상기 용융슬래그층은 30 내지 40 mm의 두께로 형성될 수 있다.

상기 산화물보온재는 CaO-SiO₂계 다공질 입자를 SiC 가 둘러싸고 있는 형태일 수 있다.

본 발명은 박슬라브 연주기에서 연속고속주조 시 용융 몰드 플럭스를 사용하여 슬래그층의 두께를 확보하고, 상기 몰드 플럭스의 염기도와 결정질률을 제어하여 액상층의 두께를 확보하며, 다공질의 산화물보온재를 사용하여 용강의 복사열을 흡수/전달함으로써 슬래그층의 표면이 굳는 현상을 억제하여 연속 고속 주조에도 우수한 품질의 주편을 생산할 수 있다.

도 1은 일반적인 연속주조 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 연속주조 몰드 내 고상 몰드 플럭스의 존재 형태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 연속주조 몰드 내 용융 몰드 플럭스의 존재 형태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 연속 주조용 용융 몰드 플럭스의 종류별 결정화율을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 산화물보온재를 간략히 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 산화물보온재의 입자 크기에 따른 슬래그층 상부에 부상하는 보온재층을 도시한 것이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 결정질율이 20 내지 40%이고, 염기도가 1.3 내지 1.5인 연속 주조용 몰드 플럭스에 관한 것이다.

본 발명의 연속 주조용 몰드 플럭스는 구체적으로 SiO₂ 30 내지 32 중량부, CaO 41 내지 45 중량부, Al₂O₃ 3 내지 5 중량부, Na₂O 10 내지 12 중량부, MgO 1 내지 3 중량부, F 5 내지 7 중량부 및 결정질 촉진제 0.5 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.

본 발명은 50 mm 두께의 얇은 강판, 예컨대 건자재, 파이프류의 저급 철강재로 사용하기 위한 강판을 제조할 수 있는 박슬라브법을 이용한 연속 주조 시 용융 플럭스를 사용할 경우 4m/min의 고속주조에 따라 슬래그층이 용강 속으로 혼입되거나, 결정질층이 얇아 전열속도가 빠르므로 주편크랙이 발생하는 문제점을 해소하기 위해 몰드 플럭스의 결정질율을 20 내지 40%로, 염기도를 1.3 내지 1.5로 올려 균일한 응고에 의한 응고셀터짐을 방지하여 크랙을 방지함으로써 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.

기존의 고속 주조용 몰드 플럭스는 윤활능 확보를 위해 결정질율이 10% 이하의 낮은 플럭스를 사용하였으나, 응고셀이 불균일하게 형성되고 면세로크랙이 발생하게 되는 문제점이 있으나, 본 발명의 연속 주조용 몰드 플럭스의 용융물을 사용하는 경우, 유입량이 증가하므로 결정질율이 20 내지 40%의 높은 플럭스를 사용하더라도 액상층 두께를 일반 플럭스 수준으로 확보하여 윤활능을 만족하므로 응고셀터짐이 발생하지 않게 할 수 있다. 고결정율의 플럭스이므로 전열이 느려져 응고셀이 균일하게 형성되어 면세로크랙의 발생을 방지할 수 있다.

이러한 몰드 플럭스의 결정질율은 염기도를 고염기도화하고 결정질 촉진제를 투입하여 달성할 수 있다.

보다 구체적으로, 염기도는 1.3 내지 1.5일 수 있다. 염기도가 1.3 미만인 경우 점도가 너무 높아서 용강과의 반응에 의해 점도가 더 상승하게 되므로 윤활이 잘 이루어지지 않으며, 염기도가 1.5을 초과하는 경우 반응 후상대적으로 많아진 CaO의 함량에 의해 고융점 화합물이 형성될 수 있다.

CaO와 SiO₂는 몰드 플럭스의 염기도를 조성하는 성분으로, CaO 41 내지 45 중량부, SiO₂ 30 내지 32 중량부가 포함된다. 보다 구체적으로 CaO/SiO₂ 비율을 1.3 내지 1.5로 하는 것이 좋다.

CaO의 함량이 41 중량부 미만일 때에는 염기도가 극도로 낮아서 고상 슬래그 필름이 모두 유리질 필름을 형성하여 열전달이 너무 커지므로 크랙 형성에 유리한 조건이 되어 불리하고, 45 중량부를 초과할 경우에는 용강과의 반응에 의해 SiO₂가 소모되어 염기도가 높아져 고온 결합물의 형성이 시작될 수 있다.

SiO₂의 함량은 CaO와 연계되어 염기도(CaO/SiO₂)를 결정하는 성분으로 염기도가 1.3 내지 1.5 사이가 되도록 SiO₂의 함량을 채택할 수 있다.

Al₂O₃은 몰드 플럭스의 점도를 조절하는 성분으로, 몰드 플럭스 전체 중량에 대하여 바람직하게는 Al₂O₃ 3 내지 5 중량부가 포함된다. Al₂O₃의 함량이 5 중량부를 초과할 경우, 몰드 플럭스의 점도가 과도하게 증가하고 용강 내의 비금속 개재물 흡수능이 저하된다. 따라서 점도를 증가시키려면 Na₂O 성분을 감소시키고 Al₂O₃ 성분을 증가시키며, 점도를 감소시키려면 Na₂O 성분을 증가시키고 Al₂O₃ 성분을 감소시키는 것이 바람직하다.

Na₂O는 몰드 플럭스의 용융점을 제어하기 위해 조성되는 성분으로, 몰드 플럭스 전체 중량에 대하여 바람직하게는 Na₂O 10 내지 12 중량부가 포함된다.

Na₂O의 함량이 너무 적을 경우 몰드 플럭스의 점도와 표면 장력이 지나치게 높아지게 되는 문제점이 있으며, 너무 많을 경우 몰드 플럭스의 용융점이 낮아져 점도와 표면 장력이 지나치게 저하되므로, 용강 혼입의 억제 효과를 현저히 저하시킨다.

MgO는 점도와 용융점의 조정을 위해 첨가되며, 몰드 플럭스 전체 중량에 대하여 바람직하게는 MgO 1 내지 3 중량부가 포함된다. MgO의 함량이 3 중량부를 초과할 경우 불규칙한 결정상인 MgSiO₄가 형성되어 열전도의 조정 기능의 수행에서 불리해질 수 있다.

F는 연주 조업시 결정질 몰드 슬래그 필름을 확보하여 전열량을 억제하도록 Cuspidine(3CaO-2SiO₂-CaF₂)을 주된 결정상으로 정출하는 성분으로, 몰드 플럭스의 용융점을 제어하기 위해 조성되는 성분으로, 몰드 플럭스 전체 중량에 대하여 바람직하게는 F는 5 내지 7 중량부가 포함된다.

F의 함량이 5 중량부 미만인 경우 윤활을 위한 점도치가 확보되지 않으며, 7 중량부를 초과할 경우 몰드 플럭스의 점도가 너무 낮아져서 소모량이 급증하고, 주편의 표면 결함을 야기할 수 있다.

상기 결정질 촉진제로 전이금속 산화물, 예컨대, ZrO₂, TiO₂, Fe₂O₃, NiO, 또는 Cr₂O₃ 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

상기 결정질 촉진제의 함량은 몰드 플럭스 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부일 수 있다. 상기 범위 내일 경우 몰드 플럭스의 결정질율이 20 내지 40%를 달성할 수 있다.

상기 몰드 플럭스의 응고온도는 1000 ℃ 정도이나, 사용된 강의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있어 특별히 제한하지는 않는다.

본 발명은 또한

결정질율이 20 내지 40%이고, 염기도가 1.3 내지 1.5인 몰드 플럭스의 용융물을 몰드에 투입하여 용융슬래그층을 형성하는 단계; 및

직경이 2 내지 10 mm인 다공질 산화물보온재를 몰드에 투입하여 상기 용융슬래그층 상부에 산화물보온재층을 형성하는 단계를 포함하는 연속 주조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 연속 주조 방법은 박슬라브 연주기에서 연속 고속 주조시 발생하기 쉬운 단변부 몰드 슬래그층의 미확보를 방지하기 위해 용융 몰드 플럭스를 사용하여 초기 용융슬래그층의 두께를 인위적으로 30 내지 40 mm로 충분히 확보하고 이 부분의 미용융파우더의 혼입을 방지하여 주편의 청정성을 향상하고, 슬래그 필름 미생성에 의한 윤활능 저하로 문제되는 장단변 마찰력 불균일을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 연속 주조 방법은 고속 주조시 전반적으로 주형과 응고셀 사이의 마찰력이 증가하는데, 용융 플럭스를 사용하여 슬래그 필름의 액상층 두께를 증가시켜 윤활능을 증가시키고, 결정질율이 높은 몰드 플럭스를 적용할 수 있어 주편 표면의 면세로크랙을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 연속 주조 방법은 산화물보온재를 사용함으로써 휘발되지 않고 슬래그층 상부에 부상하면서 용강복사열을 흡수하여 슬래그층을 보온함으로써 슬래그층 상부가 응고됨을 방지하고, 용강의 shear force에 저항하여 슬래그가 용강 속으로 혼입되지 않게 할 수 있다.

상기 용융슬래그층은 기존의 고상 몰드 플럭스를 투입하여 형성되는 10 mm 이하의 두께에 비해 비교적 두꺼운 30 내지 40 mm의 두께로 형성될 수 있다. 고속주조시에는 주형과 응고셀 간의 마찰력이 증가하므로 이를 방지하기 위해 일반적으로 1 poise 이하의 저점도 몰드 플럭스를 사용하여 주형과 응고셀 간 사이의 틈에 주입량을 증가시킨다. 이때 슬래그층의 평균두께가 일반저속주조의 1/2로 감소하며 특히 단변부 탕면직하의 단변부로부터 침지노즐쪽으로 향하는 빠른 용강유동에 의해 슬래그층이 침지노즐 쪽으로 몰리므로 용강이 고체파우더와 직접 접촉하여 고체파우더가 혼입되거나 심할 경우는 나탕이 발생하는 문제가 있다. 이 결과로 단변부측 틈에는 윤활제가 유입되지 않아 마찰이 증가하고 응고셀터짐이 발생한다. 용융 플럭스 조업은 슬래그 층을 인위적을 조절하여 4배 이상의 슬래그층 두께, 즉 30 내지 40 mm를 확보할 수 있어 이 문제를 방지할 수 있다.

본 발명의 연속 주조 방법에 있어서, 박슬라브 연주기에서 연속 고속 주조 시 용융 몰드 플럭스를 사용할 경우 유입량이 증가하므로 결정질율이 20 내지 40%의 높은 플럭스를 사용하더라도 액상층 두께를 일반 플럭스 수준으로 확보하여 윤활능을 만족하므로 응고셀터짐이 발생하지 않게 할 수 있다. 고결정율의 플럭스이므로 전열이 느려져 응고셀이 균일하게 형성되어 면세로크랙의 발생을 방지할 수 있다.

상기 몰드 플럭스의 조성은 전술한 바와 같다.

본 발명의 연속 주조 방법에 있어서, 반투명체인 용융 플럭스 사용시 용강의 복사열이 빠져나가는 것을 방지하기 위해 상기 복사열을 흡수/전달하는 보온재층을 슬래그층 상부에 부상시킬 수 있다.

상기 보온재층을 형성하는 고체의 산화물보온재는 슬래그의 온도에 녹아 반응을 하지 않아야 하므로 용융온도가 1300 ℃ 이상이 좋으며, 단열성이 좋은 것이 좋다. 또한, 슬래그보다 비중이 유사하거나 약간 낮아야 슬래그 층 위에 부상할 수 있다.

상기 산화물보온재는 2 내지 10 mm 정도의 구형입자가 좋고, 내부는 보온효과를 내고 비중이 슬래그보다 같거나 이하로 하기 위해 다공질인 것이 좋다. 상기 구형입자의 범위가 2 mm 미만인 경우, 슬래그 및 보온재가 용강의 shear force에 의해 용강 속으로 끌려들어가며, 10 mm를 초과하는 경우 보온재 직경이 조대하여 슬래그층 상부 및 보온재가 용강속도의 1/2 정도 밖에 감소하지 못할 수 있다.

상기 다공질 입자는 CaO-SiO₂계 산화물인 것이 좋다. 상기 CaO-SiO₂계 산화물은 2CaO.SiO₂, 또는 3CaO.SiO₂ 등을 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.

또한, 상기 다공질 입자의 비중은 2.4 내지 2.6 g/cm³일 수 있으나,이에 특별히 제한하는 것은 아니다.

아울러, 상기 산화물보온재는 전도성을 띠면서 용강의 복사열을 흡수/전달하고 해당온도에서 산화되지 않도록 SiC 성분으로 표면 코팅된 것일 수 있다.

따라서, 본 발명의 산화물보온재는 입자 크기가 2 내지 10 mm이고 CaO-SiO₂계 다공질 입자를 SiC가 둘러싸고 있는 형태일 수 있다.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 입자 크기가 2 내지 10 mm인 산화물보온재는 보온재가 치밀하게 충진되어 있어 휘발되지 않고 슬래그층 상부에 부상하면서 용강복사열을 흡수하여 슬래그층을 보온함으로써 슬래그층 상부가 응고됨을 방지하고, 용강의 shear force에 저항하여 슬래그층 상부 및 보온재가 용강속으로 혼입되지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 연속 주조 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 강판의 종류에 따라 적적한 조성의 몰드 플럭스를 연주기와 연결된 몰드 플럭스 용융장치에서 용융시킨다. 용융장치는 예를 들어 몰드 플럭스 공급원과, 이 공급원으로부터 가용해된 액상 상태 또는 과립 혹은 분말 상태의 몰드 플럭스 원료를 수용하는 도가니와, 도가니 둘레에 구비되어 몰드 플럭스를 용융시키기 위한 열선과 같은 몰드 플럭스 가열수단과, 도가니 내에서 원하는 상태로 용해된 용융 몰드 플럭스를 배출하는 배출구와, 배출구를 개폐하여 배출되는 용융 몰드 플럭스의 양을 제어하는 스토퍼를 포함할 수 있다. 스토퍼는 배출구의 상부에서 상하로 이동하여 배출구의 가장자리와 스토퍼의 하단부 사이의 거리를 조절함으로써, 배출되는 용융 몰드 플럭스의 양을 제어할 수 있으며, 이때 스토퍼는 유압 또는 공압 실린더 등에 의해 상하 이동이 정밀하게 제어될 수 있다.

다음, 몰드 플럭스의 용융물을 몰드에 투입한 후 주조한다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(1) 내의 용강(4)을 침지노즐(2)을 통해 몰드(3) 내에 주입하여 일정 형상의 주편으로 제조하는데, 이때 몰드 플럭스 용융물을 연속주조 몰드(3) 내의 미응고 용강(6) 위로 투입하여 30 내지 40 mm 두께의 용융슬래그층을 형성한다.

상기 용융슬래그층이 형성되면 용융 몰드 플럭스의 투입을 중지하고, 산화물보온재를 투입하여 용융슬래그층 상부에 고상 보온재층이 도포되도록 한다. 이렇게 하면 용강복사열을 흡수하여 슬래그층을 보온하여 슬래그층의 상부가 응고되는 것을 방지하고 슬래그가 용강 속으로 혼입되는 것을 방지할 수 있다.

<실시예 1>

표 1과 같이, 고염기도 및 고결정질율 형성 조건을 만족하는 고속주조용 몰드 플럭스 성분 조성을 도출하였다.

몰드 플럭스를 용융시킨 후, 몰드 플럭스의 용융물을 몰드에 투입한 후 2 charge 때는 산화물보온재를 투입하면서 연속 주조하여 일반 저탄소강(C% 0.02~0.05)을 제조하였다.

도 4에 나타난 바와 같이, No.2가 평균 20 내지 40%의 결정화율을 나타내었다.

<실시예 2>

고체 보온재 종류별로 슬래그층 상부에 투입하여 보온성, 내휘발성, 내반응성을 측정하였다.

간략히 설명하면, 보온성은 슬래그베어가 생기는 정도를 육안관찰하여 평가하였고, 내휘발성은 보온재가 고온에서 산화되어 휘발되는 정도를 평가하는 것으로, 보온재를 투입한 후 주조시험 후 채취하여 색깔변화를 육안관찰하여 평가하였다. 내반응성은 보온재가 슬래그층과의 화학반응 정도로 평가하는 것으로 주조시험 후 보온재의 무게변화를 측정하였다.

표 2에 나타난 바와 같이, 다공질 CaO/SiO₂+SiC 코팅한 보온재가 가장 양호하였다.

도 5는 상기 다공질 CaO/SiO₂+SiC 코팅한 보온재의 횡단면을 간략히 도시한 것이다.

<실시예 3> 보온재 입자 크기에 따른 효과

상기 실시예 2에서 다공질 CaO/SiO₂+SiC 코팅한 보온재가 가장 양호하였으므로 상기 보온재의 입자 크기를 2 mm 미만, 2 내지 10 mm, 10 mm 이상으로 정하여 보온재 두께가 슬래그층에 미치는 효과를 조사하였다.

도 6에 나타난 바와 같이, 입자 크기 2 mm 미만인 경우, 슬래그 및 보온재가 용강의 shear force에 의해 끌려 들어갔고, 2 내지 10 mm의 크기를 갖는 경우 보온재가 치밀하게 충진되어 있어 슬래그층 상부 및 보온재가 용강 속으로 끌려들어가지 않았다. 또한, 10 mm 이상인 경우에는 보온재 직경이 조대하여 슬래그층 상부 및 보온재가 용강속도의 1/2 정도 밖에 감소하지 못하였다.

따라서, 보온재의 입자 크기를 2 내지 10 mm로 하는 것이 좋을 것으로 생각된다.

1: 턴디쉬 2: 침지노즐(SEN)
3, 10: 몰드 4, 12: 용강
5, 11, 170: 응고셀 6: 미응고 용강
7: 몰드 플럭스 21: 액상층(용융슬래그층)
23: 소결층(반용융층) 25: 파우더층(미용융층)
27: 고상 슬래그필름 29: 슬래그베어
110: 슬래그층 두께 120: 액상필름 두께
130: 결정질층(고상)필름 두께 140: 산화물보온재
150: 용융플럭스 주입 160: 주형내 단변부측 유동

Claims (7)

1. 결정질율이 20 내지 40%이고, 염기도가 1.3 내지 1.5인 연속 주조용 몰드 플럭스.
   
2. 제1항에 있어서,
   SiO₂ 30 내지 32 중량부, CaO 41 내지 45 중량부, Al₂O₃ 3 내지 5 중량부, Na₂O 10 내지 12 중량부, MgO 1 내지 3 중량부, F 5 내지 7 중량부 및 결정질 촉진제 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 연속 주조용 몰드 플럭스.
   
3. 제2항에 있어서,
   결정질 촉진제는 ZrO₂, TiO₂, Fe₂O₃, NiO 및 Cr₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 연속 주조용 몰드 플럭스.
   
4. 결정질율이 20 내지 40%이고, 염기도가 1.3 내지 1.5인 몰드 플럭스의 용융물을 몰드에 투입하여 용융슬래그층을 형성하는 단계; 및
   직경이 2 내지 10 mm인 다공질 산화물보온재를 몰드에 투입하여 상기 용융슬래그층 상부에 산화물보온재층을 형성하는 단계를 포함하는 연속 주조 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   산화물보온재는 비중이 2.4 내지 2.8g/cm³인 연속 주조 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   산화물보온재는 CaO-SiO₂계 다공질 입자를 SiC 가 둘러싸고 있는 형태인 연속 주조 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   CaO-SiO₂계 다공질 입자는 2CaO.SiO₂ 및 3CaO.SiO₂로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 연속 주조 방법.

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