연속 주조에서 주형 플럭스의 유체 밀도 측정

윤활 제공

액상 플럭스 층은 성장하는 강판과 주형 벽 사이의 마찰을 줄여 달라붙음과 기계적 파손을 방지합니다. 균일한 윤활은 빌릿이나 슬래브 표면의 진동 자국 및 세로 균열과 같은 결함을 최소화합니다. 점도, 용융 온도, 그리고 강판-주형 계면에서의 액상 슬래그 안정성은 윤활에 결정적인 영향을 미칩니다. 윤활이 부족한 계면은 열 변동과 국부적인 응고 장애를 유발합니다. 플럭스 화학 조성 조정을 통한 윤활성 향상은 표면 평활도 및 작업 신뢰성과 직접적인 관련이 있습니다.

이차 산화 방지

주형 플럭스는 물리적 보호막이자 반응 장벽 역할을 하여 용융강을 대기 가스로부터 보호합니다. 산소 침투를 차단함으로써 강 표면에 원치 않는 산화물이 형성되는 것을 억제합니다. 플럭스의 조성과 물리적 특성의 안정성, 특히 염기도(CaO와 SiO₂의 비율)는 견고한 장벽 형성을 보장하고 개재물 생성을 제한합니다. 또한 플럭스는 페로브스카이트 석출과 같은 유해한 전이 현상의 흡수를 억제해야 하는데, 그렇지 않으면 강재의 청정도가 저하될 수 있습니다.

흡착성 내포물

응고 과정에서 비금속 개재물이 강철 표면으로 떠오릅니다. 잘 설계된 주형 플럭스는 이러한 개재물을 효율적으로 흡착 및 포집하여 제품으로 재혼입되는 것을 방지합니다. 플럭스의 조성은 이 기능을 원활하게 수행하면서도 이차 반응을 유발하거나 점도를 악화시키지 않아야 합니다. 개재물을 제거하는 동시에 유동성을 유지하는 이러한 이중 역할은 고품질 강철 생산에 매우 중요합니다.

표면 품질 및 작업 속도에 미치는 영향

주형 플럭스의 효과는 빌릿, 블룸 또는 슬래브의 표면 마감에 직접적인 영향을 미칩니다. 균일한 열 전달 및 윤활 제어는 고른 쉘 성장을 보장하여 진동 자국과 균열을 줄입니다. 플랜트 규모 연구 결과, 최적화된 플럭스 매개변수는 특히 분당 3m 이상의 주조 속도에서 더욱 매끄러운 표면과 적은 결함을 제공하는 것으로 확인되었습니다.

연속 주조 공정의 조속성 향상은 주형 플럭스 관리의 발전에 달려 있습니다. 조속이 빨라지면 불완전하거나 불규칙한 용융, 불충분한 윤활, 또는 국부적인 과열로 인해 표면 손상이나 쉘 파손과 같은 심각한 문제가 발생할 수 있습니다. 조속 증가는 열유속 분포, 윤활 안정성, 그리고 결함 제어 사이의 관계를 더욱 악화시키므로, 주형 플럭스 물성을 엄격하게 관리해야 할 필요성이 더욱 커집니다.

고속 캐스팅: 플럭스 선택 및 관리의 과제

고속 연속 주조는 주형 플럭스 거동 제어에 있어 어려움을 가중시킵니다.

• 불안정한 열 전달:급속 응고는 열 구배를 증가시켜 용융물의 특성이 충분히 견고하지 않거나 반응성이 떨어지면 불균일한 껍질 형성이나 국부적인 균열이 발생할 위험이 있습니다.
• 결정화 제어:주조 속도가 너무 빠르면 응고된 슬래그 층의 결정질/유리질 균형이 깨질 수 있습니다. 결정화가 지나치게 빠르면 플럭스 층이 갇혀 열 저항이 최적 수준 이상으로 높아져 내부 균열이 발생할 수 있습니다. 반대로 결정화가 너무 느리면 윤활이 과도해져 열 손실이 커지고 진동 자국과 함몰이 증가합니다.
• 윤활 성능:속도가 높아질수록 슬래그 피막 형성 시간 범위가 좁아집니다. 플럭스는 낮은 점도를 유지하고 용융이 동시에 일어나도록 해야 하며, 그렇지 않으면 달라붙거나 표면이 찢어질 가능성이 높습니다.
• 산화 방지:교반 증가 및 금속 농도 변동은 대기 접촉을 촉진하므로, 조성 안정성이 높고 용융물 도포 속도가 빠른 플럭스가 필요합니다.
• 포함 흡수:높은 배출 속도에서는 불순물이 빠져나가지 않도록 지속적인 포획 및 제거를 유지하기 위해 신속하게 작용하는 플럭스가 필요합니다.

산업 현장 경험에 따르면 다음과 같은 속성이 있습니다.플럭스 점도결정화 온도 및 화학적 변화에 대한 조성 저항성은 지속적으로 관리 및 모니터링되어야 합니다. 이를 위한 접근 방식으로는 론미터 초음파 밀도계 또는 론미터 튜닝 포크 밀도계와 같은 첨단 유체 밀도 측정 장비를 사용한 실시간 특성 분석이 있으며, 이를 통해 플럭스 층 역학을 적응적으로 제어할 수 있습니다.

요컨대, 연속 주조 공정 개선, 특히 품질 관리 및 작업 속도 측면에서의 개선은 엄격한 금형 플럭스 특성 및 제어에 달려 있습니다. 즉, 다양한 강종 및 주조 조건에 걸쳐 열 전달, 윤활, 산화 방지 및 개재물 흡수 사이의 균형을 맞춰야 합니다.

최적의 성능을 위한 금형 플럭스의 핵심 특성

주형 플럭스는 연속 주조 공정 개선 및 품질 관리에 핵심적인 역할을 합니다. 플럭스의 물리적 특성은 강철 주조 시 열 전달 제어 방법, 주형 윤활 기술 및 결함 방지 효과를 직접적으로 좌우합니다.

점도: 윤활, 열 전달 및 균열 방지

그만큼금형 플럭스의 점도강철 빌릿과 구리 주형 사이의 윤활을 좌우하는 것은 점도입니다. 적절한 점도는 안정적인 윤활막을 형성하여 빌릿과 주형 사이의 마찰을 줄이고 용융강의 2차 산화를 방지하는 데 필수적입니다. 점도가 낮을수록 윤활이 향상되어 빌릿과 주형의 직접적인 접촉 및 불균일한 빌릿 성장을 방지함으로써 종방향 균열 발생 위험을 최소화합니다. 그러나 점도는 신중하게 조절해야 합니다. 점도가 너무 낮으면 과도한 열 전달로 인해 표면 균열이 발생할 수 있고, 너무 높으면 윤활이 불충분해져 빌릿이 달라붙거나 균열이 발생할 수 있습니다.

MgO와 같은 첨가물은 용융액 내에서 네트워크 파괴제 역할을 하여 활성화 에너지를 감소시키고 용융액 구조를 변화시킵니다. 이는 점도를 낮추어 윤활 및 결정화 특성을 향상시키고 연속 주조에서 더욱 균일한 냉각을 유도합니다. 예를 들어, 고속 박판 주조에서 점도를 조절함으로써 표면 결함을 크게 줄일 수 있으며, 최적화된 플럭스는 쉘 성장 균일성을 개선하고 표면 균열을 감소시키는 효과를 가져옵니다.

용융 속도 및 온도: 빠른 금형 도포 및 열 제어

용융 속도와 온도는 주형 표면이 액체 플럭스로 덮이는 속도를 결정합니다. 주형 표면이 빠르고 균일하게 플럭스로 덮이는 것은 열 방출을 제어하고 주조 초기 단계에서 윤활 작용을 제공하는 데 필수적입니다. 고속 주조 작업(≥3m/min)의 경우, 주조 효율을 유지하고 표면 결함을 방지하려면 플럭스는 1000°C 미만의 용융 온도에 도달하고 41초 이내에 완전히 용융되어야 합니다.

발열 성분(예: CaSi 또는 Si)과 맞춤형 입자 크기 분포는 추가적인 반응열을 공급하여 용융 속도를 가속화합니다. 이러한 특성을 최적화하면 플럭스 갇힘 및 코팅 지연과 같은 결함이 최소화됩니다. 예를 들어, 빠르게 용융되는 주형 플럭스는 3m/min 이상의 주조 속도에서 결함 없는 균일한 윤활층을 형성하며, 제어된 용융 속도는 균일한 열 분포를 유지하고 종방향 균열을 억제하는 데 도움이 됩니다.

염기도 및 성분 분율: 유변학적 특성 및 결정화 조절

염기도(CaO/SiO2 비율)는 주형 플럭스의 유동학적 특성과 결정화 패턴에 큰 영향을 미칩니다. 염기도가 높을수록 점도가 낮아지고 결정화가 촉진되어, 플럭스가 용강 내 개재물을 흡착하고 균일한 껍질 성장을 유도하는 능력이 향상됩니다. MgO, Al2O3와 같은 다른 산화물 및 알칼리 산화물(예: Na2O, Li2O)의 함량 또한 플럭스의 구조를 조절하는 데 영향을 미칩니다.

구성 성분 비율은 주요 유변학적 특성을 조절합니다.

• MgO 또는 Na2O 함량을 증가시키면 규산염 네트워크가 파괴되어 용융물의 점도가 감소하고 유리질의 윤활성이 우수한 계면층이 형성되는 데 도움이 됩니다.
• 염기도를 제어하면 결정화 과정이 안정화되어 강철과 주형 사이의 열 흐름을 조절할 수 있습니다. 안정적인 빌릿 인출과 일관된 제품 품질을 위해서는 균형 잡힌 결정화가 필수적입니다.

이러한 구성 요소 비율의 변화는 목표 강종 및 주조 속도와 일치해야 하며, 그렇지 않으면 금형 플럭스의 특성과 제어가 손상될 수 있습니다.

환경적 고려사항: 불소 없는 플럭스 개발

환경 규제가 강화됨에 따라 불소 무첨가 금형 플럭스로의 전환이 가속화되고 있습니다. 기존의 CaF2 또는 NaF를 사용하는 금형 플럭스 제형은 작업장 공기 질과 지속 가능성을 위협하는 불소화 가스를 배출하기 때문입니다. 불소를 B2O3, Na2O, TiO2와 같은 산화물로 대체하면 점도 및 열 전달 제어에 대한 기술적 요구 사항을 충족하는 동시에 유해 배출을 줄일 수 있습니다.

예를 들어, CaO–SiO2–Al2O3–Na2O–B2O3 시스템은 불소계 유사체와 유사한 용융 및 유동학적 특성을 나타냅니다. Li2O 또는 적당량의 Na2O를 첨가하면 유리 구조가 더욱 단순화되어 점도가 낮아지고 윤활성이 향상됩니다. 실험 결과, 이러한 대체 조성물은 더 낮은 방출률로 경쟁력 있는 성능을 제공하는 것으로 확인되었습니다. 그러나 까다로운 주조 조건에서 예상치 못한 편차를 방지하기 위해서는 구성 요소 선택 및 염기도를 엄격하게 관리해야 합니다.

Lonnmeter 초음파 밀도계와 같은 실시간 유체 밀도 측정 장비를 통합하면론미터 튜닝 포크 밀도계이 장비는 플럭스의 물리적 특성을 검증하여 연속 주조 금형 플럭스 최적화 및 연속 주조 품질 관리를 지원합니다. 또한 정밀한 액체 금형 플럭스 밀도 측정 데이터를 제공하여 견고하고 환경 친화적인 운영을 위한 일상적인 공정 조정을 가능하게 합니다.

이러한 핵심 특성을 최적화하면 금형 플럭스가 불순물 제거, 연속 주조 시 윤활, 효과적이고 균일한 냉각 등에서 제 역할을 다할 수 있습니다. 연속 주조 공정의 모든 단계는 이러한 특성의 적절한 균형과 밀접하게 관련되어 있습니다.