KR20240095220A - 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그 및 그 응용 - Google Patents
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Abstract
본 개시에서는 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그 및 이의 응용을 제공하였고, 여기서, 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그 원료는 코레마나이트를 포함하고, 상기 원료 중 코레마나이트의 질량 분율은1~25%이다. 본 개시에서는 붕사 대신에 코레마나이트를 사용하고, 보호 슬래그에 코레마나이트를 상대적으로 더 많은 량을 첨가하여, 붕사 과다 첨가로 보호 슬래그가 폭발하고, 분진 과다로 분진 오염 현상이 쉽게 발생하는 것을 피면할 수 있다. 또한, 코레마나이트 첨가량이 많아지면, 보호 슬래그에 함유된 B2O3량이 많아진다. B2O3는 보호 슬래그의 융점을 유효적으로 낮추고, 보호 슬래그 피막을 미세화하여, 보호 슬래그의 점도가 낮아지고, 충진 유동성이 우수하고, 윤활성이 우수하며, 가장 주요하게는 이는 일부 가격이 비싼 재료(예를 들어, 탄산리튬)를 대체할 수 있으므로, 보호 슬래그 성능을 보장하는 기초상, 보호 슬래그의 비용을 저감시킬 수 있다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 개시는 2022년12월13일 중국 특허청에 제출한 출원번호가 CN202211602664.6이고, 명칭이 "코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그 및 그 응용”인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본 개시에 참조로 원용된다.
본 개시는 보호 슬래그 기술분야에 관한 것으로, 구체적으로, 코레마나이트(colemanite)를 함유한 연속주조(Continuous Steel Casting) 보호 슬래그 및 그 응용에 관한 것이다.
연속주조 보호 슬래그에 첨가되는 붕소함유 원료는 통상적으로 붕사이나, 붕사 중 결정수의 함량 백분율이 너무 높아, 보호 슬래그 펠레타이징 타워에서 수용액으로부터 고체 상태 과립으로 변하는 과정 중 물을 잃고 폭발하여 분말로 되는 현상이 엄중하고 분진이 많으므로, 첨가량이 제한을 받는다.
"국가 VI" 배기가스 배출 표준이 잇따라 시행됨에 따라, 자동차 산업의 에너지 절약, 오염물질 배출 저감 및 차량 경량화에 대한 더욱 높은 요구가 제기되고 있다. 차량이 경량화를 실현하기 위해 반드시 경량화 재료를 연구해야 할 것이고, 집성 강인강, 알루미늄 합금 등 다양한 경량 재료는 미래 자동차 소재의 발전 방향이다. 초고강도, 고성형성과 저밀도를 겸비한 차세대 강인강은 글로벌 철강 기업의 중요한 연구개발 방향이다.
안산제철(주)가 성공적으로 생산한 경량 이중상강(dual-phase)의 각항 지표는 모두 설계 요구를 만족하며, 연신율은 종래 980Mpa급의 이중상강보다 훨씬 우수하고, 아울러 밀도는 5% 감소되었다. 경량 이중상강의 월드 프리미어는 안산제철이 고강도 경량 자동차 강철 개발에 있어서 앞선 수준에 달하였음을 의미한다.
그러나 종래의 연속주조 결정기 보호 슬래그가 안산제철에서 이러한 강종에 사용되는 경우, 생산 과정에서 결정기 전문가 시스템이 빈번하게 경보가 발생하는 문제가 있고, 연속주조 빌렛이 세로 균열 및 횡방향 덴트율이 60%에 달해, 생산 수요를 만족시킬 수 없으므로, 해당 강종의 생산 수요를 충족시킬 수 있는 보호 슬래그의 개발이 시급하다.
본 개시는 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그를 제공하며, 상기 보호 슬래그의 원료는 코레마나이트를 포함하고, 상기 원료에서 코레마나이트의 질량 분율은 1~25%이다.
선택적으로, 상기 원료에서 코레마나이트의 질량 분율은 8~20%이다.
선택적으로, 상기 보호 슬래그의 원료는 중량부 기준으로 형석 11~16부, 수입 카본블랙 2~5부, 토상 흑연 3~6부, 규회석 58~65부, 방해석 5~9부, 경소 마그네시아 분말 0.5~3부, 보크사이트 1~4부, 탄산리튬 1~4부, 코레마나이트 8~20부와 폴리비닐알코올 1~3부를 포함한다.
선택적으로, 상기 보호 슬래그는 하기와 같은 중량 백분율의 화학 성분 및 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 중량 백분율의 화학 성분은 CaO 35.0~39.0wt%, SiO2 29.5~33.5wt%, Al2O3 3~5wt%, Fe2O3 0.3~1.5Pa·s, MgO 1.5~3wt%, Na2O 0~0.5wt%, F 5~8.5wt%, Li2O 0.8~1.5wt%, B2O3 4~10wt%, C 3~6wt%이다.
선택적으로, 상기 보호 슬래그는 하기와 같은 중량 백분율의 화학 성분 및 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 중량 백분율의 화학 성분은 CaO 36.0~39.0wt%, SiO2 30.5~33.0wt%, Al2O3 3~4wt%, Fe2O3 0.3~0.7wt%, MgO 1.5~2wt%, Na2O 0~0.3wt%, F 5~6.5wt%, Li2O 1.0~1.5wt%, B2O3 5~8wt%, C 3~5wt%이다.
선택적으로, 바이너리 알칼리도는 1.13~1.18이다.
선택적으로, 융해 온도는 1100~1130℃이다.
선택적으로, 1300℃에서의 점도는 0.11~0.14Pa·s이다.
본 개시는 또한 임의의 상기 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그의 고강도 경량 이중상강 연속주조에서의 응용을 제공한다.
선택적으로, 상기 고강도 경량 이중상강의 주조 속도(casting speed)는1~1.15m/min이다.
선택적으로, 상기 고강도 경량 이중상강은 주요 성분으로 C 0.16~0.17wt%, Si 1.2~1.5wt%, Mn 1.9~2.1wt%와 Al 0.02~0.05wt%를 포함한다.
본 개시 실시예의 목적, 기술방안과 장점을 더 명확하게 하기 위해, 이하에서는 본 개시 실시예에서의 기술방안을 명확하고 완전하게 설명한다. 실시예에 구체적인 조건이 명시되지 않은 경우에는 통상적인 조건 또는 제조사가 권장하는 조건에 따라 수행한다. 사용된 시약이나 기구의 제조사를 명시하지 않은 경우에는 모두 시중에서 구매하여 얻을 수 있는 일반 제품이다.
본 개시에서 언급한 고강도 경량 이중상강의 주조 속도（casting speed）는 1~1.15m/min이며, 이의 주요 성분은 하기 표 1과 같다:
| 원소 | C | Si | Mn | Al |
| 제어 범위wt% | 0.16~0.17 | 1.2~1.5 | 1.9~2.1 | 0.02~0.05 |
상기 성분으로부터 볼 때, 우선 해당 강종의 성분 중 실리콘 함량은 비교적 높되 기존 탄소강 0.4% 이내의 범위보다 높고, 연속주조 빌렛 쉘의 열저항이 비교적 높아 1차 연속주조 빌렛의 빌렛 쉘은 매우 얇을 것이다. 이는 또한 연속주조 과정에서 결정기 전문가 시스템 경보가 자주 발생하는 근원이기도 하다. 다음으로 용강에서의 망간 함량은 지나치게 높되 기존의 1.6% 이내의 범위보다 높다. 빌렛 쉘의 강도가 매우 높다는 것을 설명한다. 액체 상태 슬래그의 유동성이 차하면 빌렛 쉘과 동판 사이의 통로 내에 보호 슬래그를 충진하는 능력이 약하고, 슬래그 피막의 두께가 균일하지 않아 불균일 소모가 발생하기 쉽다. 이는 세로 균열이 발생하는 원인이다. 또한, 보호 슬래그의 슬래그 피막의 윤활이 양호하지 못하면, 주조 빌렛과 결정기 사이의 마찰력이 커져 슬래브의 가로 균열 경향이 커진다.
발명자는 강종 특성 및 연속주조 공정 조건을 연구하고, 목적성이 있게 보호 슬래그의 성능 지표 및 성분을 설계하였다.
본 개시의 일 실시양태는 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그를 제공하며, 원료는 코레마나이트를 포함하고, 상기 원료에서 코레마나이트의 질량 분율은 1~25%이다.
본 개시는 붕사 과다 첨가에 따른 보호 슬래그 폭발 및 분진 과다, 분진 오염 현상의 발생을 방지하기 위해, 붕사 대신에 코레마나이트를 사용하고, 보호 슬래그에 상대적으로 더 많은 양의 코레마나이트를 첨가할 수 있다. 또한, 코레마나이트의 첨가량이 많아져 보호 슬래그에 함유된 B2O3의 량이 많아지고, B2O3는 보호 슬래그의 융점을 유효적으로 낮추고, 보호 슬래그 피막을 미세화하며, 보호 슬래그의 점도가 낮아지고, 충진 유동성이 우수하고, 윤활성이 우수하며, 가장 주요하게는, 이는 일부 가격이 비싼 재료(예를 들어, 탄산리튬)를 대체함으로써 보호 슬래그 성능을 보장하는 기초상 보호 슬래그의 비용을 절감할 수 있다.
선택적으로, 코레마나이트의 질량 분율은 4~23%, 6~22% 또는 7~21%일 수 있고, 예를 들어 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%, 18%, 19%, 20%, 21%, 22%, 23%, 24% 또는 25%이거나, 상기 임의의 두 개 끝점값 사이의 구간값일 수 있다.
본 개시의 일부 선택적인 실시양태에서, 상기 원료에서 코레마나이트의 질량 분율은 8~20%이다. 본 개시의 일부 선택적인 실시양태에서, 상기 보호 슬래그의 원료는 중량부 기준으로 형석(Fluorite) 11~16부, 수입 카본블랙(Carbon black) 2~5부, 토(土)상 흑연 3~6부, 규회석(wollastonite) 58~65부, 방해석（calcite） 5~9부,경소 마그네시아 분말(light-burned magnesia sand) 0.5~3부, 보크사이트(Bauxite) 1~4부, 탄산리튬(Lithium carbonate) 1~4부, 코레마나이트(colemanite) 8~20부와 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 1~3부를 포함한다.
강인강(High Strength Steel) 생산 과정에서 빌렛 쉘과 동판의 간격이 비교적 작으므로, 균일한 1차 빌렛 쉘을 형성하기 위해, 슬래그 스트립이 생성되어 액체 슬래그의 유입 균일성에 영향을 미치는 것을 가장 금기시한다. 따라서, 복합 탄소 분배 기술을 사용하여 보호 슬래그 융해의 3층 구조를 확보하고, 동시에 보호 슬래그의 빠른 융해를 보장하기 위해 탄소 분배가 너무 높지 않아야 하며, 골격 작용을 보장하고 융해 속도를 제어하려면 반드시 과립이 더 작은 수입 카본블랙을 사용하여야 한다.
보호 슬래그 과립의 강도를 보장하기 위해 바인더 사용이 필요하나, 윤활 효과 보장하기 위해 카르복시메틸셀룰로오스나트륨, 덱스트린 등 Na원소를 함유한 바인더를 선택할 수 없다. 따라서, 본 방안은 특별히 바인더로 폴리비닐알코올을 사용한다.
선택적으로, 보호 슬래그의 원료 조성은 이하(중량부)를 포함한다. 형석은 11부, 12부, 13부, 14부, 15부 또는 16부일 수 있고, 수입 카본블랙은 2부, 3부, 4부 또는 5부일 수 있으며, 토상 흑연은 3부, 4부, 5부 또는 6부일 수 있고, 규회석은 58부, 59부, 60부, 61부, 62부, 63부, 64부 또는 65부일 수 있으며, 방해석은 5부, 6부, 7부, 8부 또는 9부일 수 있고, 경소 마그네시아 분말는 0.5부, 1.0부, 1.5부, 2.0부, 2.5부 또는 3부일 수 있으며, 보크사이트는 1부, 2부, 3부 또는 4부일 수 있고, 탄산리튬은 1부, 2부, 3부 또는 4부일 수 있으며, 코레마나이트는 8부, 10부, 12부, 14부, 16부, 18부 또는 20부일 수 있고, 폴리비닐알코올은 1부, 2부, 3부일 수 있다. 여기서, 상기 원료의 중량부는 각각의 범위 내에서 상기 임의의 두 개의 끝점값 사이의 구간값일 수 있으나, 본 개시에서 보호 슬래그의 원료 조성의 중량부는 이에 한정되지 않는다.
본 개시의 일부 선택적인 실시양태에서, 상기 보호 슬래그는 하기와 같은 중량 백분율의 화학 성분, 즉 CaO 35.0~39.0wt%, SiO2 29.5~33.5wt%, Al2O3 3~5wt%, Fe2O3 0.3~1.5wt%, MgO 1.5~3wt%, Na2O 0~0.5wt%, F 5~8.5wt%, Li2O 0.8~1.5wt%, B2O3 4~10wt%, C 3~6wt%와 불가피한 불순물을 포함한다.
특별히 설명하여야 할 점은, 보호 슬래그가 양호한 윤활 효과를 가지도록 보장하기 위해, 보호 슬래그의 성분 설계에서 Na원소 도입을 최대한 피면해야 한다. Na원소와 산화칼슘이 섞이면, 황장석(melilite)이 쉽게 형성되고, 황장석은 쉽게 결정화되어 윤활 효과에 부정적인 영향을 끼치므로, 보호 슬래그에는 Na원소를 최대한 도입시키지 않는다. 본 실시양태는 탄산리튬과 코레마나이트를 함께 사용함으로써, 최대한 기타 나트륨 함유 원료의 사용을 줄이고, 보호 슬래그에 나트륨 이온이 도입되는 것을 줄이도록 설계되었다.
선택적으로, 보호 슬래그는 하기 화학 성분(중량 백분율로 계산됨) 및 불가피한 불순물을 포함한다. CaO은 35.0wt%, 36.0wt%, 37.0wt%, 38.0wt% 또는 39.0wt%일 수 있고, SiO2는 29.5wt%, 30.0wt%, 30.5wt%, 31.0wt%, 31.5wt%, 32.0wt%, 32.5wt%, 33.0wt% 또는 33.5wt%일 수 있으며, Al2O3은 3wt%, 3.5wt%, 4wt%, 4.5wt% 또는 5wt%일 수 있고, Fe2O3은 0.3wt%, 0.5wt%, 0.7wt%, 0.9wt%, 1.2wt% 또는 1.5wt%일 수 있으며, MgO은 1.5wt%, 2.0wt%, 2.5wt% 또는3wt%일 수 있고, Na2O은 0.1wt%, 0.2wt%, 0.3wt%, 0.4wt% 또는 0.5wt%일 수 있으며, F는 5wt%, 5.5wt%, 6.0wt%, 6.5wt%, 7.0wt%, 7.5wt%, 8.0wt% 또는 8.5wt%일 수 있고, Li2O은 0.8wt%, 0.9wt%, 1.0wt%, 1.2wt%, 1.4wt% 또는 1.5wt%일 수 있으며, B2O3은 4wt%, 5wt%, 6wt%, 7wt%, 8wt%, 9wt% 또는 10wt%일 수 있고, C는 3wt%, 4wt%, 5wt% 또는 6wt%일 수 있다. 여기서, 상기 원료의 중량 백분율는 각각의 범위 내 상기 임의의 두 개의 끝점값 사이의 구간값일 수 있으나, 본 개시에서 보호 슬래그의 원료 조성의 중량 백분율는 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 일부 선택적인 실시양태에서, 상기 보호 슬래그는 하기와 같은 중량 백분율의 화학 성분, 즉 CaO 36.0~39.0wt%, SiO2 30.5~33.0wt%, Al2O3 3~4wt%, Fe2O3 0.3~0.7wt%, MgO 1.5~2wt%, Na2O 0~0.3wt%, F 5~6.5wt%, Li2O 1.0~1.5wt%, B2O3 5~8wt%, C 3~5wt%와 불가피한 불순물을 포함한다. 본 개시의 일부 선택적인 실시양태에서, 바이너리 알칼리도는 1.13~1.18이다.
선택적으로, 바이너리 알칼리도는 1.13, 1.14, 1.15, 1.16, 1.17 또는 1.18이거나, 상기 임의의 두 개의 끝점값 사이의 구간값일 수 있다.
본 실시양태에서는 바이너리 알칼리도가 감소되었다. 알칼리도가 감소된 후, 슬래그 피막에서 석출된 결정체는 줄어들고 유리체는 많아져 주조 빌렛을 윤활시키는 작용을 일으킴과 동시에, 알칼리도가 감소된 후, 빌렛 쉘의 열전달에 유리하고 연속주조 1차 빌렛 쉘의 형성이 더 빨라지며 결정기 전문가 시스템의 경보 문제를 피면할 수 있다. 그러나 해당 강종이 세로 균열 결함이 쉽게 발생하고, 알칼리도 설계가 너무 낮으면 주조 빌렛이 세로 균열 결함이 쉽게 발생하는 반면, 알칼리도가 너무 높으면, 고체 상태 슬래그 피막의 두께 증가로 경보가 쉽게 발생할 수 있는 문제를 고려하고, 실험실 분석에 따라, 선택적으로, 알칼리도를 1.13~1.18로 설계할 수 있다.
본 개시의 일부 선택적인 실시양태에서, 융해 온도는 1100~1130℃이다.
본 실시양태에서는 융점이 감소되었다. 보호 슬래그가 신속히 융해되는 능력을 향상시켜 톤 단위의 철강의 보호 슬래그 소모량을 증가시킴으로써 결정기 전문가 시스템 경보를 피면하기 위해, 낮은 융점을 설계하여야 한다. 비교적 낮은 융점을 보장하기 위해, 보호 슬래그에 산화리튬과 코레마나이트를 첨가한다. 기존의 융점을 낮추는 조치로는, 공업 소다회, NaF2, 빙정석 등 재료를 도입하여 융점을 낮추는 것이나, 이러한 재료에는 모두 Na원소가 함유되어 있으므로, 보호 슬래그가 융해된 후 결정화 과정에서 하석(nepheline), 칼슘 알루미늄 황장석 등 고융점 물질이 쉽게 생산되어, 보호 슬래그의 윤활 효과를 악화시킴으로써, 결정기 전문가 시스템 경보가 발생할 수 있다. 그러나 산화리튬은 융점을 낮추는 양호한 작용을 가짐과 동시에, 슬래그 피막의 형태를 개선하고 결정립을 미세화할 수 있으며, 액체 상태 보호 슬래그가 냉각 과정에서 비교적 작고 균일한 결정체를 형성하여 보호 슬래그가 열전달을 균일하게 제어하는 능력을 향상시킴으로써, 연속주조 과정에서 경보 문제 및 세로 균열 무늬 결함이 발생하는 것을 피면할 수 있으나, 탄산리튬 가격이 너무 높아, 만약 보호 슬래그를 대량 사용하면, 비용이 너무 높을 수밖에 없으므로, 제품은 시장 경쟁 우세를 잃게 된다. 코레마나이트는 붕사와는 상이한 광석 재료에 속한다. 붕사의 융점은 낮지만, 펠레타이징 타워의 고온 환경하에서 백색 볼이 쉽게 생성된다. 코레마나이트 산화붕소의 선택 사용은 유효 수득률이 높고, 산화붕소는 산화리튬보다 융점을 낮추는 더 양호한 작용을 가진다. 이외에, 코레마나이트는 붕사와 탄산리튬보다 더 가격적인 우세를 가진다. 따라서, 탄산리튬과 코레마나이트를 함께 사용하도록 설계하고, 보호 슬래그 성분 중 0.8~1.5wt%의 Li2O 및 4~10wt%의 B2O3을 포함하도록 제어하여 융점이 1100~1130℃인 범위 내로 되도록 보장한다.
선택적으로, 융해 온도는 1100℃, 1150℃, 1200℃, 1250℃ 또는 1130℃이거나, 상기 임의의 두 개의 끝점값 사이의 구간값일 수 있다.
본 개시의 일부 선택적인 실시양태에서, 1300℃에서의 점도는 0.11~0.14Pa·s이다.
본 실시양태에서는 점도가 감소되었다. 해당 강종의 연속주조 빌렛 쉘은 강도가 높고, 빌렛 쉘과 동판 사이의 간격은 비교적 작다. 따라서, 빌렛 쉘이 받는 동판의 마찰력이 비교적 크므로, 보호 슬래그의 윤활 능력을 향상시킬 필요가 있다. 연속주조 빌렛의 빌렛을 이끄는 속도가 1~1.15m/min에 불과한 점을 고려하면, 점도가 너무 낮지 말아야 한다. 점도가 너무 낮으면, 액체 슬래그의 소모가 너무 빠르고, 고체 상태 슬래그 피막 형성 과정에서 불균일한 현상이 쉽게 발생되고, 세로 균열 무늬 및 가로 균열 무늬 결함이 더 쉽게 발생된다. 따라서, 점도는 0.11~0.14Pa·S로 설계된다.
선택적으로, 1300℃에서의 점도는 0.11 Pa·s, 0.12 Pa·s, 0.13 Pa·s 또는 0.14Pa·s이거나, 상기 임의의 두 개의 끝점값 사이의 구간값일 수 있다.
본 개시의 일부 선택적인 실시양태에서, 결정화도는 1%미만이다.
선택적으로, 결정화도는 0%, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%등일 수 있다.
본 개시의 일 실시양태에서는 또한 상기 실시양태의 어느 한 항에 따른 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그가 고강도 경량 이중상강 연속주조에서의 응용을 제공한다.
본 개시는 붕사 과다 첨가에 따른 보호 슬래그 폭발 및 분진 과다, 분진 오염 현상의 발생을 방지하기 위해, 붕사 대신에 코레마나이트를 사용하고, 보호 슬래그에 상대적으로 더 많은 양의 코레마나이트를 첨가할 수 있다. 또한, 코레마나이트의 첨가량이 많아져 보호 슬래그에 함유된 B2O3의 량이 많아지고, B2O3는 보호 슬래그의 융점을 유효적으로 낮추고, 보호 슬래그 피막을 미세화하며, 보호 슬래그의 점도가 낮아지고, 충진 유동성이 우수하고, 윤활성이 우수하며, 가장 주요하게는, 이는 일부 가격이 비싼 재료(예를 들어, 탄산리튬)를 대체함으로써 보호 슬래그 성능을 보장하는 기초상 보호 슬래그의 비용을 절감할 수 있다.
실시예
이하에서는 실시예를 결부하여 본 개시의 특징 및 성능에 대해 상세히 설명한다.
실시예1:
고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그는 형석 분말, 수입 카본블랙, 토상 흑연 분말, 규회석 분말, 방해석 분말, 경소 마그네시아 분말, 보크사이트 분말, 탄산리튬, 코레마나이트 분말, 폴리비닐알코올을 포함하고, 이들의 중량 백분율는 각각 13%, 2%, 5%, 55%, 6%, 1%, 3%, 3%, 10%, 2%이다.
고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그 각 성분의 조성 및 정확한 함량은 각각 CaO 37.2%, SiO2 31.7%, Al2O3 3.5%, Fe2O3 0.6%, MgO 1.9%, Na2O 0.0%, F 5.8%, Li2O 1.2%, B2O3 5%, C 5%이고, 바이너리 알칼리도(CaO/SiO2 질량 백분율)는 1.17이며, 융점은 1110℃이고, 1300℃에서의 점도는 0.12Pa·S이며, 결정화도는 0%이다.
시험은 안산제철(Ansteel)에서 진행하였다. 우선 마지막 2화로(heat)에서 시험을 진행하였고, 다음 마지막 절반 캐스팅 시퀀스(half-casting sequence) 시험을 진행하였으며, 마지막으로 전체적인 캐스팅 시퀀스(entire casting sequence) 시험을 진행하였다. 시험의 보호 슬래그는 모델A이고, 시험의 주조 강종은 DP980이며, 단면은 230×1250이고, 주조 속도는 1.1m/min이다. 3개의 캐스팅 시퀀스로 나뉘어 진행한다. 시험 과정에서, A형 연속주조 보호 슬래그는 결정기 내에서 양호한 퍼짐성과 유동성을 가지고, 총 슬래그 층은 50~70mm이며, 액체 슬래그 두께는 10~13mm이며, 쇳물과 분말 슬래그 층을 보다 잘 격리시킬 수 있고, 결정기 표면의 화염이 적절하며, 슬래그 소모량이 평균 0.5~0.55 kg/t으로 적절하여 양호한 윤활 효과를 확보할 수 있다. 시험 과정에서 슬래그 스트립이 비교적 작아, 결정기 경보 상황 발생이 없으며, 시험의 주조 빌렛 표면이 매끄럽고 결함이 생성되지 않음으로써 시험 목적을 달성할 수 있다.
실시예2:
고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그는 형석 분말, 수입 카본블랙, 토상 흑연 분말, 규회석 분말, 방해석 분말, 경소 마그네시아 분말 분말, 보크사이트 분말, 탄산리튬, 코레마나이트 분말, 폴리비닐알코올을 포함하며, 이들의 중량 백분율는 각각 14%, 2.5%, 3.5%, 52%, 5%, 1.5%, 3%, 2%, 15%, 1.5%이다.
고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그 각 성분의 조성 및 정확한 함량은 각각 CaO 36.9%, SiO2 32.1%, Al2O3 3.5%, Fe2O3 0.5%, MgO 1.6%, Na2O 0.2%, F 6.2%, Li2O 0.9%, B2O3 7.5%, C 4%이고, 바이너리 알칼리도(CaO/SiO2질량 백분율)는 1.15이며, 융점은 1125℃이고, 1300℃에서의 점도는 0.11Pa·S이며, 결정화도는 0%이다.
시험은 중국 모 공장에서 진행하였다. 우선 마지막 2화로(heat)에서 시험을 진행하였고, 다음 마지막 절반 캐스팅 시퀀스(half-casting sequence) 시험을 진행하였으며, 마지막으로 전체적인 캐스팅 시퀀스(entire casting sequence) 시험을 진행하였다. 시험의 보호 슬래그는 모델B이고, 시험의 주조 강종은 DP980이며, 단면은 230×1300이고, 주조 속도는 1.1m/min이다. 3개의 캐스팅 시퀀스로 나뉘어 진행한다. 시험 과정에서, B형 연속주조 보호 슬래그는 결정기 내에서 양호한 퍼짐성과 유동성을 가지고, 총 슬래그 층은 50~70mm이며, 액체 슬래그 두께는 9~12mm이고, 쇳물과 분말 슬래그 층을 보다 잘 격리시킬 수 있고, 결정기 표면의 화염이 적절하며, 슬래그 소모량이 평균 0.55~0.6 kg/t으로 적절하여, 양호한 윤활 효과를 확보할 수 있다. 시험 과정에서 슬래그 스트립이 비교적 작아, 결정기 경보 상황 발생이 없으며, 시험의 주조 빌렛 표면이 매끄럽고 결함이 생성되지 않음으로써 시험 목적을 달성할 수 있다.
비교예1:
고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그는 형석 분말, 수입 카본블랙, 토상 흑연 분말, 규회석 분말, 소다회(Sodium Carbonate), 방해석 분말, 경소 마그네시아 분말 분말, 보크사이트 분말, 탄산리튬, 코레마나이트 분말, 폴리비닐알코올을 포함하며, 이들의 중량 백분율는 각각 14%, 2%, 4%, 51%, 4%, 8%, 1%, 3%, 3%, 8%, 2%이다.
고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그 각 성분의 조성 및 정확한 함량은 각각 CaO 38.1%, SiO2 29.3%, Al2O3 3.5%, Fe2O3 0.6%, MgO 1.9%, Na2O 2.4%, F 6.2%, Li2O 1.2%, B2O3 4%, C 5%이고, 바이너리 알칼리도(CaO/SiO2질량 백분율)는 1.3이며, 융점은 1140℃이고, 1300℃에서의 점도는 0.13Pa·S이며, 결정화도는 30%이다.
시험은 안산제철에서 진행하였다. 우선 마지막 4화로(heat)에서 시험을 진행하였다. 시험의 보호 슬래그는 모델C이고, 시험의 주조 강종은 DP980이며, 단면은 230×1250이고, 주조 속도는 1.0m/min이다. 시험 과정에서, C형 연속주조 보호 슬래그는 결정기 내에서 양호한 퍼짐성과 유동성을 가지고, 총 슬래그 층은 50~70mm이며, 액체 슬래그 두께는 8~11mm이고, 쇳물과 분말 슬래그 층을 보다 잘 격리시킬 수 있고, 결정기 표면의 화염이 적절하며, 슬래그 소모량이 평균 0.5~0.53 kg/t으로 적절하여, 양호한 윤활 효과를 확보할 수 있다. 시험 과정에서 슬래그 스트립의 생성은 비교적 빠르며, 세 번의 경보 사고가 생성된다. 시험의 주조 빌렛 표면은 경보로 인해 주조 속도가 0.1m/min으로 저감되어 접착형 진동 자국(vibration mark)이 생성됨으로써, 시험 효과는 A/B보다 차하다. 주요 원인은 소다회가 첨가되고 액체 슬래그 피막 중 황장석이 증가됨으로써, 알칼리도와 결정화도가 높아져 슬래그 스트립의 생산이 비교적 빨라지게 된다.
비교예2:
고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그는 형석 분말, 수입 카본블랙, 토상 흑연 분말, 규회석 분말, 방해석 분말, 경소 마그네시아 분말 분말, 보크사이트 분말, 탄산리튬, 코레마나이트 분말, 폴리비닐알코올을 포함하고, 이들의 중량 백분율는 각각 15%, 3%, 3%, 42%, 2%, 2%, 3%, 4%, 18%, 3%이다.
고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그 각 성분의 조성 및 정확한 함량은 각각 CaO 36.1%, SiO2 33.8%, Al2O3 3.9%, Fe2O3 0.7%, MgO 2.6%, Na2O 0.0%, F 6.5%, Li2O 1.9%, B2O3 9%, C 4.5%이고, 바이너리 알칼리도(CaO/SiO2질량 백분율)는 1.07이며, 융점은 1070℃이고, 1300℃에서의 점도는 0.09Pa·S이며, 결정화도는 0%이다.
시험은 안산제철에서 진행하였다. 마지막 4화로(heat)에서 시험을 진행하였다. 시험의 보호 슬래그는 모델E이고, 시험의 주조 강종은 DP980이며, 단면은 230×1250이고, 주조 속도는 1.15m/min이다. 시험 과정에서, E형 연속주조 보호 슬래그는 결정기 내에서 양호한 퍼짐성과 유동성을 가지고, 총 슬래그 층은 50~70mm이며, 액체 슬래그 두께는 6~8mm이고, 액체 슬래그 층은 상대적으로 얇고, 결정기 표면의 화염은 비교적 크며, 슬래그 소모량이 평균 0.55~0.6 kg/t으로 적절하나, 소모량이 상대적으로 크다. 시험 과정에서 슬래그 스트립은 비교적 적으므로, 결정기 경보 상황이 발생하지 않았으나, 주조 빌렛 검사를 거쳐, 주조 빌렛 표면은 매끄럽지 못하고, 진동 자국(vibration mark)이 비교적 깊으며, 세로 균열 무늬와 가로 균열 무늬 비율이 10%에 달하여, 시험 효과가 이상적이지 못하다. 주요 원인은 첨가된 Li2O와 B2O3이 비교적 많아 융점과 점도가 상대적으로 낮아져 액체 슬래그 소모량이 큰 것이다.
비교예3:
해외 보호 슬래그 성분에 따라 보호 슬래그를 설계하였다. 해당 보호 슬래그의 성분으로는 형석 분말, 수입 카본블랙, 소다회, 토상 흑연 분말, 규회석 분말, 방해석 분말, 경소 마그네시아 분말 분말, 보크사이트 분말, 카르복시메틸셀룰로오스나트륨이 포함되고, 이들의 중량 백분율는 각각 15%, 2%, 7%, 4%, 53%, 13%, 1%, 3%, 2%이다.
각 성분의 조성 및 정확한 함량은 각각 CaO 39.5%, SiO2 28.3%, Al2O3 4.3%, Fe2O3 0.6%, MgO 1.7%, Na2O 4.5%, F 6.7%, C 5%이고, 바이너리 알칼리도(CaO/SiO2질량 백분율)는 1.38이며, 융점은 1150℃이고, 1300℃에서의 점도는 0.10Pa·S이며, 결정화도는 100%이다.
시험은 안산제철에서 진행하였다. 마지막 4화로(heat)에서 시험을 진행하였다. 시험의 보호 슬래그는 모델E이고, 시험의 주조 강종은 DP980이며, 단면은 230×1250이고, 주조 속도는 1.1m/min이다. 시험 과정에서, E형 연속주조 보호 슬래그는 결정기 내에서 양호한 퍼짐성과 유동성을 가지고, 총 슬래그 층은 50~70mm이며, 액체 슬래그는 두께가 12~15mm이고, 결정기 표면의 화염이 적절하고, 슬래그 소모량이 평균 0.38~0.44kg/t으로 적절하여 양호한 윤활 효과를 확보할 수 있다. 시험 과정에서 슬래그 스트립의 생성은 비교적 빠르며, 결정기 내에서 경보가 자주 발생한다. 시험 주조 빌렛의 표면은 경보로 인해 주조 속도가 0.1m/min으로 낮아지나 접착형 진동 자국(vibration mark)이 생성되어, 시험 효과가 비교적 차하다. 주요 원인은 알칼리도가 높고, 슬래그 스트립 생성이 빨라, 액체 슬래그가 결정기와 동판의 간격을 통해 소모될 수 없으므로, 결정화도가 높아져 윤활 불량을 초래한다.
비교예4:
비교예에서 설계한 연속주조 보호 슬래그는 형석 분말, 수입 카본블랙, 토상 흑연 분말, 규회석 분말, 방해석 분말, 경소 마그네시아 분말 분말, 보크사이트 분말, 탄산리튬, 코레마나이트 분말, 폴리비닐알코올을 포함하고, 이들의 중량 백분율는 각각 12%, 3%, 3%, 64.5%, 6%, 3%, 4%, 1.5%, 2%, 1%이다.
각 성분의 조성 및 정확한 함량은 각각 CaO 36.9%, SiO2 33.6%, Al2O3 4.2%, Fe2O3 0.7%, MgO 2.1%, Na2O 0.0%, F 5.5%, Li2O 0.5%, B2O3 2%, C 4.5%이고, 바이너리 알칼리도(CaO/SiO2질량 백분율)는 1.1이고, 융점은 1140℃이며, 1300℃에서의 점도는 0.13Pa·S이고, 결정화도는 40%이다.
시험은 안산제철에서 진행하였다. 마지막 4화로(heat)에서 시험을 진행하였다. 시험의 보호 슬래그는 모델F이고, 시험의 주조 강종은 DP980이며, 단면은 230×1250이고, 주조 속도는 1.0m/min이다. 시험 과정에서, F형 연속주조 보호 슬래그는 결정기 내에서 양호한 퍼짐성과 유동성을 가지고, 총 슬래그 층은 50~70mm이며, 액체 슬래그 두께는 12~15mm이고, 쇳물과 분말 슬래그 층을 보다 잘 격리시킬 수 있고, 결정기 표면의 화염이 적절하며, 슬래그 소모량이 평균 0.42~0.50 kg/t으로 적절하나, 시험 과정에서 슬래그 스트립이 비교적 크고, 결정기 전문가 시스템이 경보가 발생하여, 세로 균열 비율이 30%에 달함으로써, 시험 효과가 비교적 차하다.
이로부터 알 수 있다시피, 본 개시의 실시예에서 제공한 고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그는 비교예에서의 고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그보다 각 항 성능이 모두 더 우수하므로, 본 개시의 실시예에서 제공한 고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그는 고강도 경량 이중상강 주조 공정의 순리로운 진행 및 균열 무늬 결함 방지를 유효적으로 보장할 수 있다.
종합해보면, 본 개시에서 제공한 고강도 경량 이중상강용 연속주조 보호 슬래그는 고강도 경량 이중상강 연속주조에 적용됨으로써, 고강도 경량 이중상강이 현재 연속주조 생산 과정에서 나타난, 강종 1차 빌렛 쉘이 얇고, 빌렛 쉘의 강도가 높아, 빌렛 쉘과 동판의 마찰력이 커짐으로써 초래한 세로 균열 및 가로 균열 결함을 유효적으로 해결할 수 있다.
이상은 본 개시의 선택적인 실시예일 뿐, 본 개시를 제한하려는 의도는 아니며, 본 분야 당업자에게 있어서, 본 개시에는 다양한 수정 및 변경이 있을 수 있다. 본 개시의 사상과 원칙 내에 있는 한, 모든 수정, 균등 대체 및 개선 등은 모두 본 개시의 보호 범위 내에 포함된다.
산업상 이용 가능성
본 개시에서는 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그 및 이의 응용을 제공하였고, 본 개시에서는 붕사 대신에 코레마나이트를 사용하고, 보호 슬래그에 코레마나이트를 상대적으로 더 많은 량을 첨가하여, 붕사 과다 첨가로 보호 슬래그가 폭발하고, 분진 과다로 분진 오염 현상이 쉽게 발생하는 것을 피면할 수 있다. 또한, 코레마나이트 첨가량이 많아지면, 보호 슬래그에 함유된 B2O3량이 많아진다. B2O3는 보호 슬래그의 융점을 유효적으로 낮추고, 보호 슬래그 피막을 미세화하여, 보호 슬래그의 점도가 낮아지고, 충진 유동성이 우수하고, 윤활성이 우수하며, 가장 주요하게는 이는 일부 가격이 비싼 재료를 대체할 수 있으므로, 보호 슬래그 성능을 보장하는 기초상, 보호 슬래그의 비용을 저감시킬 수 있다. 따라서, 우수한 실용 특성과 광범위한 응용 전망을 가진다.
Claims (12)
- 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그에 있어서,
상기 보호 슬래그의 원료는 코레마나이트를 포함하고, 상기 원료 중 코레마나이트의 질량 분율은 1~25%인 것을 특징으로 하는, 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그. - 제1항에 있어서,
상기 원료 중 코레마나이트의 질량 분율은 8~20%인 것을 특징으로 하는, 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보호 슬래그의 원료는 중량부 기준으로 형석 11~16부, 수입 카본블랙 2~5부, 토상 흑연 3~6부, 규회석 58~65부, 방해석 5~9부, 경소 마그네시아 분말 0.5~3부, 보크사이트 1~4부, 탄산리튬 1~4부, 코레마나이트 8~20부와 폴리비닐알코올 1~3부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보호 슬래그는 하기와 같은 중량 백분율의 화학 성분 및 불가피한 불순물을 포함하는 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그:
CaO 35.0~39.0wt%,
SiO2 29.5~33.5wt%,
Al2O3 3~5wt%,
Fe2O3 0.3~1.5wt%,
MgO 1.5~3wt%,
Na2O 0~0.5wt%,
F 5~8.5wt%,
Li2O 0.8~1.5wt%,
B2O3 4~10wt%, 및
C 3~6wt%. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보호 슬래그는 하기와 같은 중량 백분율의 화학 성분 및 불가피한 불순물을 포함하는 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그:
CaO 36.0~39.0wt%,
SiO2 30.5~33.0wt%,
Al2O3 3~4wt%,
Fe2O3 0.3~0.7wt%,
MgO 1.5~2wt%,
Na2O 0~0.3wt%,
F 5~6.5wt%,
Li2O 1.0~1.5wt%,
B2O3 5~8wt%, 및
C 3~5wt%. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
바이너리 알칼리도는 1.13~1.18인 것을 특징으로 하는, 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
융해 온도는 1100~1130℃인 것을 특징으로 하는, 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
1300℃에서의 점도는 0.11~0.14Pa·s인 것을 특징으로 하는, 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
결정화도는 1%미만인 것을 특징으로 하는, 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 코레마나이트를 함유한 연속주조 보호 슬래그의 고강도 경량 이중상강 연속주조에서의 응용.
- 제10항에 있어서,
상기 고강도 경량 이중상강의 주조 속도는 1~1.15m/min인 것을 특징으로 하는 응용. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 고강도 경량 이중상강은 주요 성분으로 C 0.16~0.17wt%, Si 1.2~1.5wt%, Mn 1.9~2.1wt% 및 Al 0.02~0.05wt%을 포함하는 것을 특징으로 하는 응용.
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