KR100325557B1 - 얇고 평평한 제품을 연속 주조하기 위한 장치용의 세라믹 층을갖는 판과 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속 주조 장치에서의 측면 봉쇄용 판에 있어서, 세라믹 재료로 된 적어도 하나의 삽입체(8)와, 세라믹 섬유 재료로 구성된 열팽창을 위한 복수개의 연결부(11)와, 세라믹 섬유를 함유하는 실리카-알루미나 재료의 제1 주물(9)과, 고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나 재료의 제2 주물(10)과, SiC계 딕소트로피 재료의 제3 주물(12)을 포함하며, 실질적으로 삼각형 형상을 취하도록 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체가 딕소트로피 재료의 상기 제3 주물(12) 상에 배열되도록 구성되며, 세라믹 섬유 재료를 기본으로 한 상기 제1 실리카-알루미나 주물(9)은 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체에 대하여 외부 영역에서 상기 제3 주물(12) 상에 배열되고, 고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나의 상기 제2 주물(10)은 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체에 의해 형성된 판의 실질적인 중앙부에서 딕소트로피 재료의 상기 제3 주물(12) 상에 배열되며, 열팽창을 위한 세라믹 섬유의 상기 복수개의 연결부(11)는 상기 제1 주물(9), 제2 주물(10) 및 제3 주물(12) 중 적어도 하나와 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체 사이의 접촉면에 배열되도록 구성된 측면 봉쇄용 판을 제공한다.
Description
본 발명은 얇고 평평한 제품을 연속 주조하기 위한 장치용 내화 판의 개량에 관한 것으로, 특히 내마모성 세라믹 삽입체를 삽입하는 단계로 구성되는 내화 판의 개량에 관한 것이다.일본 출원 공개 제7068352호는 주조 트윈 롤 장치에서 열 변형 및 측면 마모가 작아지도록 수냉식 금속 케이스 상에 장착된 세라믹 판을 개시하고 있다.
얇고 평평한 제품을 연속 주조하고 세라믹 삽입체를 구비하는 연속 주조 장치 내에 용융 금속의 측면 봉쇄를 위한 내화 판은 이미 공지되어 있다.
현재, 이러한 판은 아래 단계를 포함하는 공지된 기술에 의해 제조된다.
- 고함량의 SiC를 갖는 재료를 주조하는 단계와,
- 삽입체의 보유를 위한 영역을 생성하는 단계와,
- 이와 같이 얻어진 판을 고온(1250 ℃)으로 소성(firing)시키는 단계와,
- 고함량의 ZrO2(또는 SiC)를 갖는 내화 시멘트에 의해 (예컨대, BN/SialonTM또는 BN/SiC/ZrO2로 구성된) 복합 세라믹 재료의 삽입체를 삽입하는 단계와,
- 이전 주조물의 예비 성형된 판 상에 고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나 내화 재료를 주조하는 단계와, 그리고
- 이렇게 구성된 판을 저온(대략 400 ℃)으로 소성시키는 단계이다.
세라믹 재료 삽입체를 갖는 내화 판의 제조를 위한 이러한 기술은 시간 소비적이고 불편하게 된다는 단점을 갖는다. 더욱이, 비록 수준 차이가 작은 값을 갖더라도, 이 기술은 삽입체가 상호 수준 차이를 갖는다는 사실에 의해 양호한 평활도를 갖는 판의 달성이 허용되지 않는다는 불편함이 있게 된다.
이러한 기술의 다른 단점으로는, 주조물과 이 주조물 상에 상기 삽입체의 체결을 위해 사용되는 시멘트의 치수적 축소에 의해 삽입체와 판의 인접부 사이에 종종 균열(fissure)이 발생한다는 것이다. 이들 균열은 용융 금속이 침투할 수 있게 되어, 이 용융 금속의 표면에 고형 금속을 후속적으로 형성되게 된다. 이러한 고형 금속은 전체 주조 공정을 악화시키는 고형 강 크러스트(crust)의 성장을 위한 핵이 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 삽입체의 평활도가 감소되고 그 제조에 시간이 많이 소비되고 어렵게 되며 또한 삽입체와 내화 주조물 사이의 영역에 균열부가 발생하는 전술한 문제점을 해결하는 세라믹 재료의 삽입체를 갖는 개량된 내화 판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 세라믹 재료 삽입체를 갖는 저렴하고 개량된 내화 판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 개량된 내화 판의 제조를 위한 방법을 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명에 의하면, 연속 주조 장치에서의 측면 봉쇄용 판에 있어서, 세라믹 재료로 된 적어도 하나의 삽입체와, 세라믹 섬유 재료로 구성된 열팽창을 위한 복수개의 연결부와, 세라믹 섬유를 함유하는 실리카-알루미나 재료의 제1 주물과, 고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나 재료의 제2 주물과, SiC계 딕소트로피(thixotropic) 재료의 제3 주물을 포함하며, 실질적으로 삼각형 형상을 취하도록 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체가 딕소트로피 재료의 상기 제3 주물 상에 배열되도록 구성되며, 세라믹 섬유 재료를 기본으로 한 상기 제1 실리카-알루미나 주물은 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체에 대하여 외부 영역에서 상기 제3 주물 상에 배열되고, 고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나의 상기 제2 주물은 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체에 의해 형성된 판의 실질적인 중앙부에서 딕소트로피 재료의 상기 제3 주물 상에 배열되며, 열팽창을 위한 세라믹 섬유의 상기 복수개의 연결부는 상기 제1 주물, 제2 주물 및 제3 주물 중 적어도 하나와 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체 사이의 접촉면에 배열된 것을 특징으로 하는 개량된 측면 봉쇄용 내화 판이 제공된다.
더욱이, 본 발명은 세라믹 삽입체를 갖는 개량형 내화 판의 제조 방법에 있어서, 세라믹 재료의 적어도 하나의 삽입체를 주형의 바닥에 위치 설정하고 접착에
의해 최적으로 결합시키는 단계와, 세라믹 섬유로 구성된 복수개의 연결부를 세라믹 재료의 상기 적어도 하나의 삽입체의 외주벽 상에 위치 설정하고 최적으로 결합시키는 단계와, 실리카-알루미나 및 세라믹 섬유의 혼합물로 실질적으로 구성된 내화 재료의 제1 주물을 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체의 외부 부분에서 수행하는 단계와, 고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나 내화 재료의 제2 주물을 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체에 의해 내부 접합된 판의 중앙부에서 수행하는 단계와, 내화 재료의 상기 제1 주물 및 고함량의 ZrO2를 갖는 내화 재료의 상기 제2 주물에 대하여 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체 상부에서 고함량의 SiC를 갖는 내화 딕소트로피 재료의 제3 주물을 수행하는 단계와, 적어도 24시간 이후에 이렇게 형성된 판을 주형으로부터 제거하는 단계와, 적어도 24시간 동안에 판을 110℃에서 열처리하는 단계와, 적어도 1시간 동안 상기 판을 적어도 400℃에서 저온 소성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조함으로써 예시적이지만 제한적이지 않은 양호한 실시예의 설명에 의해 보다 잘 파악될 수 있다.
도1은 얇고 평평한 제품을 연속 주조하기 위한 본 발명의 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도2는 본 발명의 판의 제1 실시예를 부분적으로 도시한 사시도이다.
도3은 도2의 판을 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.
도4는 본 발명의 판의 제2 실시예를 부분적으로 도시한 사시도이다.
도5는 도4의 판을 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.
도1에 의하면, 얇고 평평한 제품의 연속 주조를 위한 장치가 개략적으로 도시되어 있다.
통상, 본 장치는 그 회전축이 반경의 합보다 더 큰 거리만큼 이격된 상태로 대향 회전하는 한 쌍의 롤(1, 2)을 구비한다. 상기 롤(1, 2)의 양 횡방향 표면에는 롤(1, 2) 사이에서 주조된 용융 금속(6)의 측면 봉쇄를 위한 (이하에 더 잘 도시된) 각각의 내화 판(5)을 갖는 2개의 평평한 벽(3, 4)이 배치된다. 이러한 배치는 롤(1, 2)의 회전에 이어 평평한 제품(7)을 얻고자 하는 것이다.
도2에는 본 발명에 따른 판을 부분적으로 도시한 사시도가 도시되어 있다.
판(5)은 롤(1, 2; 선 A-A로 개략적으로 도시)의 모서리들과 판의 표면 사이의 접촉 원호를 따라 배열된 세라믹 재료로 된 다수의 삽입체(8)로 구성되어 있다. 삽입체(8)의 배열은 이들 삽입체가 판(5) 상에 Y형상으로 되도록 되어 있다.
판의 측면부 및 삽입체(8)의 외부에는, 세라믹 섬유를 함유하는 실리카-알루미나 내화 재료로 된 제1 주물이 마련되어 있다. 이러한 화합물은 극도로 낮은 열 전도성을 가지므로 외부로의 열 분산을 피할 수 있게 된다.
한편, 판의 상부 중심부에는 삽입체(8)에 의해 주연에서 결합된 높은 지르코니아(ZrO2)를 갖는 실리카-알루미나 내화 재료로 된 제2 주물(10)이 얻어지며, 이 제2 주물은 용융 금속의 화학적 공격에 대하여 높은 저항을 갖고 낮은 습윤성 및 높은 내화성을 갖고 있다.
상기 삽입체(8)의 주연 표면에는 열팽창을 고려하여 높은 내화성의 세라믹 섬유로 구성된 연결부(11; 긴 요소의 형상을 취함)가 삽입체(8)와 각각의 인접 주물(9, 10) 사이의 상이한 열팽창을 보상하기 위해 배열되어 있어서, 냉각된 금속의 핵을 구성하기도 하는 가능한 공간 또는 틈이 형성되어 상기에 설명한 결과를 초래하게 되는 것을 피하게 된다.
삽입체(8) 및 주물(9, 10)의 후방에는 이들의 후방을 전체적으로 덮음으로써 상기의 삽입체(8) 및 각각의 주물(9, 10)을 위한 지지구를 제공하는 높은 SiC 함량을 갖는 딕소트로피 재료(thixotropic material)로 된 제3 주물(12)이 마련된다. 딕소트로피 재료로 된 상기 주물(12)은 높은 열전도성 및 높은 기계적 특성을 갖는다.
도3에는 도2의 선 A-A를 따라 취한 판의 단면도가 도시되어 있다.
이 도면에서 알 수 있는 것처럼, 고함량의 SiC를 갖는 금속으로 된 제3 주물(12)은 삽입체(8) 및 주물(9, 10)을 각각 지지하기 위한 지지구를 구성한다.
도4 및 도5에는 본 발명의 제2 실시예의 선 A-A를 따라 취한 단면도가 각각 도시되어 있다.
간명성을 위하여, 앞에서 설명한 실시예에서와 동일한 부호를 갖는 부분은 동일한 구성을 취하므로 이들에 대한 설명은 생략하기로 한다.
이 실시예에서 알 수 있는 것처럼, 판은 세라믹 재료로 되고 거의 삼각형 형상을 취하는 단일 삽입체(8)를 갖는다.
본 발명에 따른 판의 두가지 실시예에 대하여 설명한다.
실시예 1
주물 재료로 된 내화판과 세라믹 재료로 된 삽입체는 다음과 같은 특징을 갖는다.
a) 삽입체는 세라믹 복합 재료로 구성된다. 세라믹 삽입체는 혼합물의 총 중량에 대하여 다음과 같이 중량 퍼센트로 표현된 조성을 갖는다.
- ZrO250 중량%
- BN 45 중량%
- SiC 5 중량%
b) 실리카-알루미나 내화 재료로 된 제1 주물은 세라믹 섬유로 이루어진다. 이 재료로는 혼합물의 총 중량에 대하여 다음과 같이 중량 퍼센트로 표현된 화합물로 구성된 것을 사용할 수 있다.
-Al2O345 중량%
-SiO233 중량%
-Fe2O33.5 중량%
이는 하기의 특성을 가진 재료가 된다.
- 내화성 ≤ 1300℃
- 1000℃ 에서의 열 전도율 ≤0.23 W/m K
c) 고함량의 지르코니아를 가진 실리카-알루미늄 재료의 제2 주물. 고함량의 지르코니아를 가진 재료가 사용되고, 실질적으로 하기의 화합물로서 구성되며, 혼합물의 총 중량에 대한 중량 퍼센트로 표현되었다.
- ZrO343 중량%
- Al2O328 중량%
- SiO224 중량%
결과적으로, 1650 。C 이상의 내화성을 가지고 융용 금속에 의한 화학적 침해에 대한 저항 및 저가용성을 가진 재료가 얻어졌다.
d) 고함량의 SiC를 가진 내화 재료의 제3 주물. 고함량의 SiC를 가진 재료가 사용되고, 실질적으로 하기의 화합물로서 구성되며, 혼합물의 총 중량에 대한 중량 퍼센트로 표현되었다.
- Al2O38.5 중량%
- SiO24.5 중량%
- SiC 85 중량%
결과적으로, 하기의 특성을 가진 재료가 얻어졌다.
- 내화성 〉1600℃
- 1000℃ 에서의 열 전도율 〉5 W/m K
- 인장 강도 ≥800 Kg/cm2
더욱이, 열팽창용 연결부는 삽입체과 주물 사이에 삽입되고, 주로 하기의 화합물로 구성되며, 혼합물의 총 중량에 대한 중량 퍼센트로 표현되었다.
- Al2O385 중량%
- SiO25 중량%
실시예 2
내화 판은 이전 실시예에서 구성된 바와 같은 내화 재료와 세라믹 재료의 삽입체을 주조함으로써 얻어지며, 삽입체은 하기의 구성을 가지고, 혼합물의 총 중량에 대한 중량 퍼센트로 표현된다.
- BN 30 중량%
- SialonTM(실리콘 및 알루미늄의 질소산화물) 70 중량%
결과적으로, 상기 실시예에 따라 구성된 판으로써, INOXTM304 철강이 완성되었고, 2.5 mm의 두께와 800 mm의 폭을 가지는 1000 m 이상의 얇은 밴드가 얻어졌다. 더욱이, 세라믹 삽입체의 감지된 마모는 3 mm/km 이하였다.
가공 시험은 무시할 수 있는 요구되지 않는 응결에 대해 원인을 제공한 신규의 조립체의 효과를 확인하였다.
실제로, 종래의 기술에 대한 판의 실시예에 관해, 활주 삽입체은 기초 판에 대한 내화 시멘트에 한정되고, 본 발명의 실시예는 모든 구성 요소가 높은 기계적 특성을 가진 화학 결합의 형성으로 인한 연속성으로 서로 모여 있는 단일체의 합성 판를 얻도록 허용한다. 이러한 방식으로, 내화 시멘트의 경우와 같이 한 재료 및 또 다른 재료 사이에서 발생되는 파열의 가능성이 회피되고, 이로써, 이전에 개시된 불편함을 수반한 요구되지 않는 응결을 일으키는 문제점이 제거된다.
Claims (8)
- 연속 주조 장치에서의 측면 봉쇄용 판(5)에 있어서,세라믹 재료로 된 적어도 하나의 삽입체(8)와,세라믹 섬유 재료로 구성된 열팽창을 위한 복수개의 연결부(11)와,세라믹 섬유를 함유하는 실리카-알루미나 재료의 제1 주물(9)과,고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나 재료의 제2 주물(10)과,SiC계 딕소트로피 재료의 제3 주물(12)을 포함하며,실질적으로 삼각형 형상을 취하도록 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체(8)가 딕소트로피 재료의 상기 제3 주물(12) 상에 배열되도록 구성되며,세라믹 섬유 재료를 기본으로 한 상기 제1 실리카-알루미나 주물(9)은 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체(8)에 대하여 외부 영역에서 상기 제3 주물(12) 상에 배열되고,고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나의 상기 제2 주물(9)은 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체(8)에 의해 형성된 판의 실질적인 중앙부에서 딕소트로피 재료의 상기 제3 주물(12) 상에 배열되며,열팽창을 위한 세라믹 섬유의 상기 복수개의 연결부(11)는 상기 제1 주물, 제2 주물 및 제3 주물(9, 10, 12) 중 적어도 하나와 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체(8) 사이의 접촉면에 배열된 것을 특징으로 하는 측면 봉쇄용 판.
- 제1항에 있어서, SiC계 딕소트로피 재료의 상기 제3 주물(12)은 이하의 화합물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 봉쇄용 판.Al2O35 내지 15 중량%,SiO22 내지 4.5 중량%,SiC 80 내지 93 중량%,100 중량%에 대한 나머지는 실질적으로 불순물임.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나 재료의상기 제2 주물(10)은 이하의 화합물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 봉쇄용 판.ZrO240 내지 60 중량%,Al2O325 내지 40 중량%,SiO215 내지 40 중량%,100 중량%에 대한 나머지는 실질적으로 불순물임.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 세라믹 섬유를 기본으로 한 상기 제1 실리카-알루미나 주물(9)은 이하의 화합물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 봉쇄용 판.Al2O340 내지 50 중량%,SiO230 내지 40 중량%,Fe2O22.5 내지 4.5 중량%,100 중량%에 대한 나머지는 실질적으로 불순물임.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수개의 세라믹 삽입체 중 각각의 삽입체(8)는 혼합물의 총중량에 대한 중량%로 이하의 화합물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 봉쇄용 판.BN 20 내지 55 중량%와;다음 화합물 중 적어도 하나의 화합물,ZrO240 내지 60 중량%,SiC 2.5 내지 7.5 중량%,SialonTM(실리콘 및 알루미늄 질소 산화물) 55 내지 80 중량%,100 중량%에 대한 나머지는 실질적으로 불순물임.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 열팽창을 위한 세라믹 섬유의 상기 복수개의 연결부(11)는 이하의 화합물의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 봉쇄용 판.Al2O280 내지 95 중량%,SiC 2 내지 25 중량%,100 중량%에 대한 나머지는 실질적으로 불순물임.
- 제1항 또는 제2항에 따른 세라믹 삽입체(8)를 갖는 개량형 내화 판의 제조 방법에 있어서,세라믹 재료의 적어도 하나의 삽입체(8)를 주형의 바닥에 위치 설정하고 접착에 의해 최적으로 결합시키는 단계와,세라믹 섬유로 구성된 복수개의 연결부(11)를 세라믹 재료의 상기 적어도 하나의 삽입체(8)의 외주벽 상에 위치 설정하고 최적으로 결합시키는 단계와,실리카-알루미나 및 세라믹 섬유의 혼합물로 실질적으로 구성된 내화 재료의 제1 주물(9)을 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체의 외부 부분에서 수행하는 단계와,고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나 내화 재료의 제2 주물(10)을 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체(8)에 의해 내부 접합된 판(5)의 중앙부에서 수행하는 단계와,내화 재료의 상기 제1 주물(9) 및 고함량의 ZrO2를 갖는 내화 재료의 상기 제2 주물(10)에 대하여 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체(8) 상부에서, 고함량의 SiC를 갖는 내화 딕소트로피 재료의 제3 주물(12)을 수행하는 단계와,적어도 24시간 이후에 이렇게 형성된 판(5)을 주형으로부터 제거하는 단계와,적어도 24시간 동안에 판(5)을 110℃에서 열처리하는 단계와,적어도 1시간 동안 상기 판(5)을 적어도 400℃에서 저온 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개량형 내화 판의 제조 방법.
- 평탄하고 얇은 물체(7)를 연속 주조하는 장치에 있어서,상기 연속 주조 장치는,반경들의 합보다 큰 거리로 이격되어 평행하게 배열된 종축을 갖는 적어도 한 쌍의 대향 회전 롤(1, 2)과,상기 롤(1, 2) 쌍의 기부에 위치되어 용융 금속을 봉쇄하는 적어도 한 쌍의 내화 판(5)을 포함하며,상기 내화 판(5)은,세라믹 재료로 된 적어도 하나의 삽입체(8)와,세라믹 섬유 재료로 된 열팽창을 위한 복수개의 연결부(11)와,세라믹 섬유를 기본으로 한 실리카-알루미나 재료의 제1 주물(9)과,고함량의 ZrO2를 갖는 실리카-알루미나 재료의 제2 주물(10)과,SiC계 딕소트로피 재료의 제3 주물(12)을 포함하며,실질적인 삼각형 형상을 형성하는 방식으로 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체(8)가 딕소트로피 재료의 상기 제3 주물(12) 상에 배열되도록 구성되며,세라믹 섬유를 갖는 상기 제1 실리카-알루미나 주물(9)은 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체(8)에 대하여 외부 영역에서 상기 제3 주물(12) 상에 배열되고,고함량의 ZrO2를 갖는 재료의 상기 제2 주물(10)은 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체(8)에 의해 형성된 실질적인 중앙부에서 딕소트로피 재료의 상기 제3 주물(12) 상에 배열되며,세라믹 섬유의 상기 복수개의 연결부(11)는 상기 제1 주물, 제2 주물 및 제3 주물(9, 10, 12) 중 적어도 하나와 상기 적어도 하나의 세라믹 삽입체(8) 사이의 접촉면에 배열된 것을 특징으로 하는 연속 주조 장치.
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