KR100224508B1 - 용융금속을 담는 벽부재 제조 및수선방법과 벽부재 형성용 몰드 - Google Patents

Abstract

유동형 용융금속을 함유한 상부개방된, 벽있는 용기 제조방법이나 마모 또는 손상된 용기의 재구성 방법을 발표한다. 이 방법에는 먼저 함유될 용융금속에 의해 융해될 수 있는 개방 그물형 금속막으로 된 벽있는 용기의 내면을 만드는 주형내벽 제조단계가 포함될 수 있다. 후속단계가 알루미나-실리콘 탄화물 주조화합물을 주형을 구성하는 외벽과 또한 개방 그물형 금속막 사이의 공간에 펌핑 주입하는 것이며 만일 기존의 벽있는 용기를 수선하고자 할 경우 손상 또는 마모부분을 제거하고 이곳에 주조화합물을 부어 대체시킬수 있다. 다음 단계는 열을 가하여 주조화합물을 건조시키고 그동안 주형의 개방 그물형막을 주조화합물과 그대로 접촉시키는 것이다. 최종단계에서 고온 용융금속을 상부개방된 벽있는 용기속에 부어 개방 그물형막을 제거하는 것도 포함한다.

Description

용응금속을 담는 벽부재 제조 및 수선방법과 벽부재 형성용 몰드

제1도는 내벽이 금속망으로 된 몰드에 주조 조성물이 펌프질되는 본 발명의 방법을 보여주는 부분적 사시도.

제2도는 몰드벽 사이의 공간이 주조 조성물로 채워지고 몰드에 열을 가하여 주조 조성물이 건조되는 제1도의 몰드의 종방향 단면도.

제3도는 완성된 벽부재에 용융 금속이 부어지며 용융금속이 몰드 내벽의 금속망과 지지골격을 용융시킴을 보여주는 종방향 단면도.

제4도는 마모된 벽부재 수선을 위해 본 발명의 방법을 적용하는 것을 보여주는 측부 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 벽부재 13 : 몰드

15 : 외벽 17 : 단부벽

19 : 내벽 21 : 강철망 스크린

23 : 골격 25 : 4각형 강관

37, 53 : 주조 조성물 39 : 공간

41 : 신축성 튜브 45 : 천공된 가스 파이프

49 : 용융 금속 51 : 용탕홈통

55 : 공간

본 발명은 탕도, 레이들 및 용융철강을 담거나 처리하는데 이용하는 기타 용기와 같은 상부가 개방된 벽부재에 관계한다. 본 발명은 종래의 벽 부재보다 더 빨리 건조될 수 있고 또한 벽이 용융철강내 함유된 슬래그와 접촉하게 되는 용기의 상부에서 다공성 문제 및 결함이 적은 벽구조 용기를 제공한다.

본 발명은 주조 조성물(U.S. Patent Application No. 07/527,033, filed May 21, 1990)을 사용하여 벽이 있는 용기를 형성할 때 특히 유리한 데, 그 이유는 몰드내벽을 구성하는 강판과 주조 조성물을 몰드에 전달하는 크레인 및 호퍼의 필요성이 제거되기 때문이다.

종래에는 용융철강 수송용 탕도가 용광로 또는 기타 용응금속 용기의 배출구 근처에 구축된다. 탕도용 몰드는 외벽으로서 홈통과 같은 구조물의 벽을 활용한다. 이러한 몰드의 내벽은 종래에는 무거운 강철판으로 형성되며 외벽으로부터 간격이 떨어져 외벽과 내벽간의 개방된 공간이 생겨서 이 공간에 주조 조성물이 부어지고 주조 조성물 응고동안 수분 방출 영역을 제공한다. 과거에는 주조 조성물 경화에 필요한 건조공정이 몰드의 내벽과 외벽 사이에서 몰드 상부 주위에 제공된 주조 조성물 건조동안 수분을 방출시키기 위한 영역이 제한적이기 때문에 몰드 내벽의 무거운 강철판 제거를 허용하도록 주조 조성물이 충분히 응고될때까지 개시될 수 없었다. 탕도가 사용될 수 없으면 용광로 또는 용응금속 용기가 사용될 수 없고 용광로가 사용될 수 없다는 것은 낭비적이다.

본 발명에 따르면, 종래에 무거운 강판으로 구성된 몰드 내벽이 건축 구조물에서 타설된 콘크리트를 유지시키는데 사용되는 아연도금 강철망 스크린으로 대체된다. 주조 조성물 완전 건조후 용응금속 도입에 의한 강철망 스크린의 제거 방식은 완성된 콘크리트 구조물의 구조요소로서 금속망이 남아있는 방식과 구별되는 본 발명의 특징이다. 본 발명의 방법에서 몰드 내벽으로서 금속망 스크린을 사용하는 것은 주조 조성물 건조공정이 도입공정 종료후 개시될 수 있도록 한다. 건조 과정동안 금속망 스크린이 제거되지 않으므로 주조 조성물이 응고되기를 기다릴 필요가 없다. 금속망 스크린에는 적절한 구멍이 있어서 조성물 건조시 나온 수분을 배출할 수 있으며 사실상 금속망은 탕도에 도입되는 용융 금속에 의해 용융될때까지 제거되지 않는다. 또한 금속망 스크린은 가볍고 주조 조성물은 몰드공동에 펌프질될 수 있는 경점성을 가지므로 본 발명에 따른 탕도 구축시 크레인 및 호퍼가 불필요하여서 설치비용을 절감할 수 있다.

본 발명은 또한 낡은 탕도, 레이들, 및 용융 철강을 담고 처리하는데 사용되는 기타 용기의 수선 및 재구축에 적절하다. 수선 및 재구축은 손상된 내화재를 제거하고, 몰드내벽으로서 금속망 스크린을 설치하고, 대체용 주조 조성물을 주입하여 실행한다. 대체용 주조 조성물은 스크린과 남아있는 주조 조성물의 벽사이에 펌프질된다. 최초의 설치에서처럼 조성물이 응고되기 기다려서 내벽을 제거할 필요없이 건조과정이 즉시 개시될 수 있다.

제1도 내지 제3도는 용광로나 전로의 탭구멍 같은 용응금속 공급원으로부터 철강등의 용융금속을 전달하는 용기로 사용되는 탕도와 같은 상부가 개방된 벽부재(11) 제조방법을 보여준다. 벽부재는 몰드(13)에 의해 형성된다. 몰드의 외벽(15)은 콘크리트, 돌 또는 벽돌 홈통등으로 형성될 수 있다. 벽부재의 단부벽(17) 역시 용광로 또는 기타 용융금속 용기의 벽일 수 있다. 본 발명의 신규한 측면으로서 몰드의 내벽(19)은 아연도금 강철망 스크린(21)으로 형성된다. 이러한 종류의 스크린은 Stay-Form 이라는 명칭으로 시판되고 있다(Alabama Metal Industries Corp., Birmingham, Alabama). 또한 유사특정의 다른 스크린도 사용할 수 있다. 이러한 종류의 스크린은 콘크리트 건축용 내벽으로서 사용되어 왔으며, 이때 스크린은 경화된 콘크리트 벽의 일부로서 영구적으로 기능을 한다.

주조 조성물 주입시 금속망 스크린을 제자리에 유지시키기 위해서 철선(27)으로 연결된 사각형 강관(25)으로 구성된 골격(23)이 몰드의 콘크리트 외벽(15)상에 지탱된다.

본 발명의 바람직한 구체예에서 주조 조성물(37)은 알루미나-실리콘 카바이드 내화성 물질이다(U.S. Patent Application No. 07/527,033, filed May 21, 1990). 주조용 조성물은 55-90중량% 내화성 물질을 주성분으로 포함한다. 내화성 물질은 입자직경이 평균 30㎛ 내지 7㎜이고 소성 점토, 멀라이트, 갈색용융알루미나, 판상알루미나나 그 혼합물로 구성된다. 소성점토나 멀라이트를 사용할 때 그 양은 60-75중량%가 바람직하다. 갈색용융 알루미나를 사용할 때 그 양은 65-80중량%이고 판상 알루미나의 경우 그 양은 70-90중량%이다.

내화성 물질에 추가적으로 주조용 조성물은 1-35중량%, 특히 5-25중량%의 실리콘 카바이드를 포함한다. 실리콘 카바이드의 직경은 평균 30㎛ 내지 1.5㎜이다.

주조용 조성물에 비습윤제로 작용하여 기초물질에 슬래그가 접착 또는 침투하지 않도록 방지하는 2-10중량%의 흑연이 포함될 수 있다. 흑연은 비정질 또는 결정형이나 플레이크형이다.

또한 주조용 조성물에 수성매질속에 분산된 실리카입자(콜로이드성)로 형성된 실리카 결합제도 포함될 수 있다. 평균직경크기가 4-100 밀리마이크론, 특히 8-20 밀리마이크론인 실리카가 15-70중량%, 특히 40중량%의 양으로 물에 분산된다. 그 결과로 나온 콜로이드성 실리카 결합제를 주조 조성물의 다른 성분과 8-14중량% 양으로 혼합된다.

주조 조성물은 0.02-1중량%의 응고제를 포함할 수 있다. 적당한 응고제로서 칼슘 알루미네이트 시멘트와 산화마그네슘이 있다. 마지막으로, 5-20중량%의 소성 알루미나와 1-10중량%의 마이크로실리카가 주조 조성물에 포함된다.

소성알루미나는 실리카 결합제와 반응하여 고온에서 결합특성을 향상시키는 침전상을 형성시킨다. 소성알루미나의 평균 직경크기는 0.2-70 마이크론이다. 마이크로실리카는 주조용 조성물의 초기 유동성을 향상시킨다. 마이크로실리카 평균 직경크기는 0.1-1.0 마이크론이고 더 바람직하게는 0.15-0.25 마이크론이다. 주조 조성물은 금속망 스크린(21)과 몰드 외벽(15)간의 공간(39)에 신축성 튜브(41)를 통해 펌프질된다.

외벽(15)과 몰드(13)의 내벽을 형성하는 스크린(21)간의 공간이 주조 조성물(37)로 채워지자마자 제2도에 도시된 바와 같이 몰드의 길이를 따라 천공된 가스 파이프(45)를 설치하고 가스를 점화시켜서 주조 조성물을 건조시킨다. 주조 조성물(37)은 몰드의 내벽(19)을 형성하는 금속망 스크린(21)과 함께 건조될 수 있다. 주조 조성물의 외면이 220℉에 도달할때까지 주조 조성물이 가열된다.

금속망 스크린(21)을 몰드(13) 내벽(19)으로서 사용하면 수분이 몰드의 개방된 상부 뿐만 아니라 금속망 스크린을 통해 탈출할 수 있으므로 종래의 몰드에서 보다 더 큰 수분 방출 영역을 제공할 수 있다. 따라서 종래의 주조법으로 만든 탕도에서 발생하는 탕도 상부의 건조된 주조 조성물내 기포형성 및 다공성이 본 발명에 따라 크게 감소되거나 제거된다.

제3도에서 보는 것같이 주조 조성물(37)이 완전 건조된 뒤에도 금속망 스크린(21)이나 사각형 강관(25)으로 된 지지골격(23)을 제거할 필요가 없다. 벽부재(11)에 용융 금속을 전달하는 용탕홈통(51)을 통해 강철과 같은 용융금속(49)이 용광로 탭 구멍으로부터 방출되어서 금속망 스크린(21)과 골격(23)을 용융시킨다.

본 발명의 방법은 또한 용융철강을 담아서 가공하는데 사용되는 용기, 마모된 탕도, 레이들을 수선하고 재구축할 때도 적합하다. 손상된 또는 마모된 벽부재(11)의 수선은 제4도에서 보는 바와 같이 실행된다. 파괴 또는 손상된 부위나 탕도의 벽을 형성하는 주조 조성물(53)이 제거된다. 금속망 스크린(21)으로 구성된 몰드내벽(19)이 설치되고 4각형 강관(25) 골격(23)에 의해 지지된다. 주조조성물(37)을 아직 남아있는 주조조성물(53)과 스크린(21)간의 공간(55)에 부어 재생벽을 형성시킨다.

본 발명의 구체예에서 바람직하다고 생각되는 부분을 발표하였으며 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 각종 변형과 개선이 가능하다. 본 발병의 범위는 청구범위내에 한정되며 그 의미와 등가물에 해당되는 변형이 가능하다.

Claims (15)

1. 공기경화를 허용하기에 충분한 다수의 구멍을 가지는 금속망 스크린(21)으로 몰드(13)의 내벽(19)을 형성하고, 상기 내벽은 벽부재(11)의 바닥면과 측벽의 내면을 형성하고, 상기 몰드(13)의 외벽(15)을 제공하고, 상기 내부스크린(21)과 상기 외벽(15)은 서로에 대해 간격이 떨어져 공간을 형성하여서 그 사이에 상부가 개방된 벽부재(11)의 바닥면과 측벽이 형성되며, 상기 몰드(13)의 상기 외벽(15)과 상기 내벽(19)의 상기 금속망 스크린(21) 사이에 주조 조성물(37)을 도입하여 벽부재(11)를 형성시키고, 상기 몰드(13) 내벽(19)의 상기 금속망 스크린(21)이 상기 주조조성물(37)과 접촉상태에 있는 동안 열을 가해서 상기 주조조성물(37)을 건조시키며, 상기 주조조성물(37)과 접촉하는 금속망 스크린(21)을 제거하여 벽부재(11)를 형성하고, 상기 내부 스크린(21)과 상기 외벽(15)이 충분한 거리로 분리되어서 형성된 벽부재(11)가 벽부재에 부어진 용융금속(49)을 지탱하기에 충분한 구조적 완전성을 가지게 하는 단계를 포함하는 측벽과 바닥면을 가지며 상부가 개방된 벽부재(11) 제조방법.
2. 공기경화를 이용하기에 충분한 다수의 구멍을 가지는 금속망 스크린(21)으로 몰드(13)의 내벽(19)을 형성하고, 상기 내벽은 벽부재(11)의 바닥면과 측벽의 내면을 형성하고, 상기 몰드(13)의 외벽(15)과 상기 내벽(19)의 금속망 스크린(21) 사이에 콜로이드성 실리카 결합제를 포함하는 주조 조성물(37)을 도입하여 벽부재(11)를 형성하고, 상기 몰드(13) 내벽(19)의 금속망 스크린(21)이 상기 주조 조성물(37)과 접촉상태에 있는 동안 열을 가해서 상기 주조조성물을 건조시키며, 상기 건조된 주조 조성물(37)이 부어진 용융금속(49)을 담기에 충분한 구조적 완전성을 가지는 모양이 되게 하는 단계를 포함하는 측벽과 바닥면을 가지며 상부가 개방된 벽부재 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 주조조성물(37)이 콜로이드성 실리카 결합제를 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 주조조성물(37)이 8 내지 14%의 콜로이드성 실리카 결합제를 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 주조조성물 도입단계가 상기 주조조성물(37)을 펌프질하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
6. 벽부재(11)의 손상 또는 마모된 부위를 제거하여 개방된 공동을 노출시키고, 다수의 구멍을 가지는 금속망 스크린(21)으로 벽부재(11) 내부에 내벽(19)을 형성하고, 상기 내벽(19)과 상기 벽부재의 손상된 부위간에 공간(55)을 형성하도록 하며, 상기 벽부재의 손상된 부위와 금속망 스크린(21) 사이에 주조조성물(37)을 도입하여 상기 공동을 채우고, 상기 내벽(19)의 금속망 스크린(21)이 상기 주조조성물(37)과 접촉상태에 있는 동안 열을 가해서 상기 주조조성물(37)을 건조시키며, 상기 주조 조성물(37)과 접촉하는 금속망 스크린(21)을 제거하여 벽부재(11)를 형성하고, 형성된 벽부재가 벽부재(11)에 부어진 용융금속을 지탱하기에 충분한 구조적 완전성을 가지게 하는 단계를 포함하는 상부가 개방된 벽부재 수선방법.
7. 벽부재(11)의 손상 또는 마모부위를 제거하며, 상기 벽부재 내부에 복수의 구멍을 가지는 금속망 스크린(21)으로 내벽(19)을 형성하고, 상기 벽부재(11)의 손상된 부위와 금속망 스크린(21) 사이에 콜로이드성 실리카 결합제를 포함하는 주조 조성물(37)을 전달하여 벽부재(11)의 손상부위를 수선하며, 상기 내벽(19)의 금속망 스크린(21)이 상기 주조조성물(37)과 접촉상태에 있는 동안 열을 가해 상기 주조조성물(37)을 건조시키고, 상부가 개방된 벽부재(11)가 상기 열 적용단계 이후에 부어진 용융금속을 지탱하기에 충분한 구조적 완전성을 가지게 하는 단계를 포함하는 상부가 개방된 탕도 수선방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 주조조성물(37)이 8 내지 14%의 콜로이드성 실리카 결합제를 포함함을 특징으로 하는 수선방법.
9. 공기가 자유롭게 흐르도록 하기에 충분한 다수의 구멍을 가지며, 상부가 개방된 벽부재(11)의 바닥면과 측벽의 내면을 형성하도록 내부 측벽과 내부 바닥면을 포함하는 내부 스크린(21) 및 외벽(15)을 포함하며, 상기 스크린(21)과 상기 외벽(15)이 서로에 대해 간격이 떨어져 공간을 형성하여서 용융금속을 담으며 상부가 개방된 벽부재(11)의 바닥면과 측면이 형성되며, 형성된 벽부재(11)는 그 속에 부어진 용융금속(49)을 지탱하기에 충분한 구조적 완전성을 가지게 하는 상부가 개방된 벽부재 형성용 몰드.
10. 제9항에 있어서, 상기 외벽이 콘크리트, 석재 또는 벽돌로 구성됨을 특징으로 하는 몰드.
11. 제9항에 있어서, 상기 다수의 구멍이 상기 내부 스크린(21)과 상기 외벽(15) 사이에 주입된 알루미나-실리콘 카바이드 주조조성물(37)의 가속된 공기경화를 허용하기에 충분한 갯수임을 특징으로 하는 몰드.
12. 제2항에 있어서, 상기 주조 조성물(37)이 8 내지 14%의 콜로이드성 실리카 결합제를 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
13. 제2항에 있어서, 상기 주조조성물 도입단계가 상기 주조 조성물(37)을 펌프질하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
14. 제6항에 있어서, 상기 주조조성물 도입단계가 상기 주조조성물(37)을 펌프질하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 제조방법.
15. 제7항에 있어서, 상기 주조조성물(37)이 8 내지 14%의 콜로이드성 실리카 결합제를 포함함을 특징으로 하는 제조방법.