KR900000784B1 - 턴디쉬내 용강의 비금속 개재물흡수 및 산화방지용 분말용제 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

턴디쉬내 용강의 비금속 개재물흡수 및 산화방지용 분말용제

제1도는 본 발명 및 종래의 분말용제에 대한 알루미나 용해 및 흡수능을 온도함수로서 나타낸 그래프.

제2도는 본 발명 및 종래의 분말용제에 대한 보온효과를 시험하기 위한 일방향 가열장치의 모식도.

제3도는 본 발명의 분말용제 및 종래의 분말용제에 대한 보온효과를 시간의 함수로서 나타낸 그래프.

본 발명은 연속주조용 턴디쉬(Tundish) 내의 용강면을 피복하는 분말용제에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 턴디쉬내의 용강면 위에서 용융하여 슬래그화하므로 턴디쉬내 용강의 비금속개재물을 흡수하고 산화를 방지할 수 있는 턴디쉬내 용강의 비금속개재물 흡수 및 산화방지용 분말용제에 관한 것이다.

제강공정에서 탈산, 용강의 재산화, 내화물의 마모 등으로 인하여 발생하는 비금속개재물은 그 주체가 알루미나(Al₂O₃)로서 턴디쉬에서 제거되지 못할 경우 턴디쉬와 주형을 연결하는 노즐벽면에 부착, 성장하여 막힘 현상을 야기하고 연주공정의 불안정을 초래한다. 또한, 주편속으로 들어간 비금속개재물은 압연공정에서 제품의 실수율을 저하시키고 가공성을 해치는 주원이 된다.

따라서, 비금속개재물을 용강이 응고되기 전에 턴디쉬에서 제거하는 것이 제품의 품질면에서 바람직하다.

종래의 턴디쉬용 분말용제는 왕겨를 탄화시킨 것으로서 그 주성분이 탄소와 규사(SiO₂)이며 융점이 1530℃ 이상으로서 용강면 위에서 완전히 용융되지 않았다.

따라서, 턴디쉬내에서 비금속개재물이 부상하더라도 이를 용해 흡수할 수 있는 슬래그(slag)층이 없기 때문에 부상한 개재물이 용강류와 함께 주형으로 휩쓸려 들어가는 단점이 있었고, 용강면이 공기중에 노출되어 산소와 질소가 용강중으로 들어가 턴디쉬에서 비금속개재물이 다시 생성되는 결함이 있었다.

또한 분말용제중에 다량 포함된 탄소가 용강중으로 침입하여 탄소농도가 높아지기 때문에 탄소와 질소농도가 낮은 강의 제조가 어렵게 되는 결점이 있었다.

일반적으로, 용강중의 알루미나성 개재물의 부상, 분리는 다음 단계들로 이루어진다.

(가) 비금속개재물과 용강의 비중차로 인하여 비금속 개재물이 용강위로 부상하는 단계 ; (나) 용강과 슬래그의 계면에서 표면장력의 차이로 인하여 용강으로부터 슬래그로 개재물이 천이되는 단계 ; 와 (다) 슬래그 중에서 개재물이 확산하면서 용융, 흡수되는 단계로 이루어진다.

본 발명자는 상기 (나) 단계에서 개재물이 슬래그로 자발적으로 이동하기 위해서는 계면에서 자유에너지의 차이가 음의 절대치가 클수록 유리하며, 용강위에 공기가 존재하는 것보다 슬래그가 존재하는 것과 그리고 슬래그 성분중에 CaF₂가 증가할수록 절대치가 커진다는 사실과 개재물분리의 상기 (다) 단계속도를 증가시키기 위해서는 슬래그중에서 개재물의 확산속도를 증가시켜야 하는데, 이는 슬래그의 점도와 용융온도를 낮추어 슬래그내의 개재물 자기확산계수를 증가시켜야 한다는 사실에 착안하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 용융온도를 낮추고 CaF₂성분을 형석으로 첨가하여 용강의 상면을 전부 슬래그로 덮음으로써 상기 (나) 및 (다) 단계의 반응을 촉진시켜 턴디쉬내 용강의 비금속개재물을 흡수하고 산화를 방지할 수 있는 턴디쉬내 용강의 비금속개재물 흡수 및 산화방지용 분말용제를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 중량%로, 시멘트클린커를 40% 이하, 고로수재를 50% 이하로 첨가하되 시멘트클린커와 고로수재의 합이 40-80%이고, 실리콘-철합금(Fe-Si) 제조시 발생되는 전기로더스트(이하, ＂더스트＂라 칭함)가 20% 이하, 형석이 5-50%, 소다유리 또는 소다장석이 20% 이하, 그리고 코우크스분발이 2-10%로 조성되는 턴디쉬내 용강의 비금속개재물 흡수 및 산화방지용 분말용제에 관한 것이다.

상기 시멘트 클린터는 3CaO.SiO₂가 주광물상이며 그 자체의 용융온도가 1500℃ 이상이므로 이를 낮출 수 있는 물질이 필요한데, CaO-SiO₂-Al₂O₃3원계 상태로를 보면, 용융온도가 제일 낮은 지역은 GaO/SiO₂의 중량비가 약 1이 되는 지역임을 알 수 있고, 이 때문에 SiO₂성분으로서 더스트를 첨가하였다.

또한, 제철소 부산물인 고로수재도 GaO/SiO₂비가 약 1이기 때문에 원료로서 사용 가능하나, 고로수재의 Al₂O₃함량이 약 20%로 다량이기 때문에 Al₂O₃의 함랑을 낮추어 용강에서 부상하는 Al₂O₃의 흡수능을 높이기 위해서 시멘트클린커와 더스트를 혼합 사용할 필요가 있다.

이와 같이 시멘트클린터와 고로수재를 혼합사용하고 염기도(GaO/SiO₂)를 1부근에 맞추고 알루미나 함량을 낮추기 위해서는 고로수재와 시멘트클린커를 각각 50% 이하와 40% 이하로 첨가하되 그 합이 40-80%가 되는 것이 바람직하며, 더스트의 경우에는 20% 이하로 첨가되어야 한다.

상기 CaF₂는 형석으로서 첨가하는데, 그 양이 증가할수록 개재물 분리의 (나) 단계 속도가 증가하지만 그만큼 턴디쉬 내화물의 용손 속도가 증가하므로 그 사용량은 5-50% 정도가 바람직하다.

점도를 낮추기 위해서는 형석의 첨가가 유효하며 용융온도를 낮추기 위해서는 알칼리금속산화물이 많은 소다유리의 첨가가 적당한데, 용융온도가 1300℃ 이상일 경우에는 턴디쉬에서 슬래그층 두께가 얇아져서 개재물 흡수한계가 낮아지며, 1200℃ 이하일 경우에는 용융은 신속하지만 보온작용을 하는 분말층이 얇아지므로, 용융온도를 상기 범위로 조정하려면 소다유리 혹은 소다장석을 20% 이하로 첨가하여야 한다.

점도는 형석을 상기 범위로 첨가할 때 충분히 낮출 수 있으며, 상기 소다유리는 소다장석으로 대치하여 사용하는 것도 가능하다.

상기 코우크스는 공기와 반응하여, 발열효과를 가지면서 산화되어 다공성의 분발층이 존재하도록 함으로써 열전달계수를 낮추어 보온효과를 갖도록 하여 주는데, 턴디쉬내 용강의 강종에 따라 용강온도와 탄소함량이 다르므로 이를 고려하여 첨가량을 2-10% 이하로 하였다.

한편, 본 분말용제는 투입 초기시 용강면과 접촉하여 용강의 열을 빼앗아 개재물 부상분리능을 저하시키므로, 그 입도를 75미크로미터 이하로 조절하여 신속하게 용융할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예와 함께 본 발명을 좀 더 상세히 설명한다.

[실시예]

하기 표 1에 표시한 조성비에 따라 원료들을 배합하여 본 발명의 분말용제 A, B 및 C를 제조하였으며, 또한 본 발명과 대비하기 위하여 100% 탄화왕겨인 종래 분말용제를 제조하였다.

[표 1]

상기 각 시료를 분석한 결과, 그 화학성분 및 물리, 화학적 성질은 하기 표 2와 같았다.

[표 2]

비금속 개재물의 주성분인 알루미나의 양을 측정하기 위하여, 각 시료가 들어있는 흑연도가니를 1500℃로 항온 유지된 전기로에 넣고 알루미나량을 침적, 회전시켜 무게감량을 평가하여 그 결과를 제1도에 표시하였다. 제1도에서 알 수 있듯이 발명 제A, B 및 C 모두 180분의 시간경과 동안 알루미나를 계속 용해, 흡수하였다. 총 흡수능이 있어서 발명제 C가 발명제 A나 발명제 B보다 다소 높은 것은 그 용융온도가 점도가 낮으면서 첨가된 형식의 양이 다소 많기 때문이다.

발명제 C는 형석의 양이 많기 때문에 점도와 용융온도가 충분히 낮고 별도로 소다계 원료를 첨가할 필요가 없다.

한편, 종래제는 용융온도가 1530℃ 이므로, 시험온도인 1500℃에서는 거의 용융되지 않아 흡수능이 매우 낮다.

한편, 턴디쉬에서는 본 발명 분말용제의 보온작용을 종래 분말용제와 비교하기 위하여 상기 표 1 및 표 2의 분말용제에 대해서 턴디쉬와 비슷한 환경을 가진 제2도와 같은 일방향 가열장치에 의하여 경과시간에 따른 온도변화를 측정하고 그 결과를 제3도에 나타내었다.

제2도에서, 1은 열전대, 2는 흑연도가니, 3은 시료, 3는 발열체, 5는 내화벽돌을 나타낸다.

제3도에 나타난 바와 같이, 종래제에 비하여 본 발명제 A, B 및 C가 초기단계에서 온도가 낮게 나타남을 알 수 있으며, 이는 그만큼 턴디쉬 외부로 열의 발산이 적기 때문이며, 그만큼 보온효과가 우수하다는 것을 의미하며, 이는 다공성의 분말층이 보온작용을 할 수 있음을 보여주는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 용강의 비금속개재물 흡수 및 산화방지용 분말용제를 턴디쉬 내의 용강 상변에 투입하여 비금속개재물을 흡수하고 산화를 방지함으로써 턴디쉬와 주형을 연결하는 노즐 막힘현상을 방지하고 연주공정의 안정성을 가져올 뿐만 아니라 압연공정에서의 제품 실수율 및 가공성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 중량%로, 세멘트클린커와, 고로수재를 각각 40% 이하 및 50% 이하로 첨가하되 그 합이 40-80%가 되고, 실리콘-철합금 제조시 발생되는 전기로더스트가 20% 이하, 형석이 5-50%, 소다유리 또는 소다장석이 20% 이하, 그리고 코우크스분말이 2-10%가 되도록 구성되며, 전체입도가 75 마이크로미터 이하인 것을 특징으로 하는 턴디쉬내 용강의 비금속개재물 흡수 및 산화방지용 분말용제.

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