연속주조 표면품질의 Key '몰드 파우더(Mould Powder)'

연주 표면품질의 Key '몰드 파우더(Mould Powder)'

'원판 불변의 법칙'이라는 말이 있다. "처음 모습은 아무리 바꾸려고 해도 바꿀 수 없다"는 말이다. 이 말은 우리회사에도 적용되는 것 같다. 원판이라 할 수 있는 제강의 빌렛이나 블룸의 표면 품질을 보면, 압연이나 가공을 거친 최종제품의 얼굴도 어느 정도 짐작할 수 있지 않을까?
그 만큼 연주품의 표면 품질이 중요한데, 이 표면 품질을 결정하는 Key가 바로 '몰드 파우더'이다.

 

<몰드 파우더 란?>

Mould Powder

몰드 파우더를 이야기 하기 전에 연속주조에 대하여 간략하게 먼저 말 해야만 이해가 쉬울 것이다.
연속주조라 함은 떡 방아간에서 가래떡을 뽑듯이 일정한 틀을 이용하여 쇳물에서 빌렛이나 블룸 등을 연속적으로 만드는 것을 말한다. 여기서 일정한 형상을 만들기 위한 틀을 몰드(주형)라고 하는데, 이 몰드 내부를 지나가는 쇳물이 틀인 몰드에 달라 붙지 않도록 사용하는 가루형태의 입자가 몰드 파우더이다. 마치 찰떡이 서로 달라붙지 않도록 묻히는 콩고물과 같은 원리로 이해하면 된다.

 

<몰드 파우더가 사용되기 까지>

1840년 미국인 G.E Sellers가 납(Pb) 튜브를 연속주조하기 위해 장치를 고안, 특허를 획득한 것이 연속주조의 효시로 기록되어 있다. 이 후 여러 과학자들이 개량을 하였지만, 연속주조는 몰드 벽에 쇳물이 달라 붙는 고질적인 문제점에 봉착했다.
그 후 1933년 S.Junghans가 몰드를 진동시키는 방법을 제안하여 현재 주형 진동의 모태가 되었고, 이를 전환점으로 연주법이 급속히 확산, 보급되었다. 몰드 파우더의 역사도 이 때 시작되었다. 처음에는 기름을 사용하다가 30여년 전부터 현재의 파우더 형태가 본격 사용되기 시작하였다.

 

<몰드 파우더의 역할>

몰드 파우더는 합성물로서 주로 규토(SiO2), 석회(CaO), 소듐(Na2O), 섬광석(CaF2), 그리고 탄소로 구성되어 있다.
이런 몰드 파우더는 쇳물이 몰드에 주입되는 직후 투입된다. 투입된 몰드 파우더는 쇳물에 의해 바깥층이 녹으면서 몰드 진동장치에 의해 몰드 내부로 서서히 들어가 몰드 벽에 얇은 막을 형성한다.

몰드 파우더의 가장 큰 역할은 쇳물이 몰드 벽에 붙지 않도록 하는 윤활제의 기능이다. 이것은 자동차 엔진에 엔진오일을 넣어서 피스톤과 블록을 보호하고 피스톤이 원활하게 움직이도록 하는 것과 같다.

두번째는 단열과 산화 방지 그리고 개재물을 흡수하는 역할이다. 즉, 전기로 조업시 슬래그와 비슷한 역할을 하는 측면이 있어, 몰드 파우더 또한 넓은 의미에서 '슬래그'라고 말하는 것도 여기에 있다.

세번째 역할은 균일한 열전달이다. 몰드 파우더가 형성한 얇은 막은 두께가 0.1~0.2 mm 정도로 균일하여 쇳물의 열이 고르게 전달되도록 한다. 이 역할은 연주품 표면에서 급격한 온도차에 의한 크랙이 발생되지 않도록 막아 준다.

 

<최적의 몰드 파우더를 찾아라!>

일정 두께의 막을 형성토록 하는 것이 몰드 파우더의 핵심 기술이라 할 수 있다.
이를 위해서는 몰드 파우더가 녹았을 때, 얼마만큼 점도를 가지고, 언제 녹으며, 언제 다시 응고가 되며, 녹는 속도는 어떤지, 여러 관점에서 이해를 하여야만 한다.
이같은 요소들은 몰더 파우더를 구성하는 합성물의 배합을 어떻게 하는가?에 달려있다. 하지만 이 부문은 아직도 과학적이고, 체계적인 연구 결과가 많지 않아 현장에서 사용해 본 경험이 적용되는 경향이 많다. 특히 우리회사는 강종이 다양한 만큼, 어떤 몰드 파우더를 선택하여, 어떻게 사용할 것인가?는 매우 중요한 문제다.

이 미세한 가루가 우리회사 제품 품질에 중요한 요소를 차지하고 있음을 다시한번 인식하고, 이 부문에 대해서도 우리회사의 노하우를 쌓아가자!