KR100333309B1

KR100333309B1 - 연주침지노즐

Info

Publication number: KR100333309B1
Application number: KR1019970071560A
Authority: KR
Inventors: 주지원; 최봉기; 남수희
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1997-12-20
Filing date: 1997-12-20
Publication date: 2002-10-11
Also published as: KR19990052118A

Abstract

본 발명은 연주설비에서 주형내로 용강을 투입하는 침지노즐에 관한 것으로 보다 상세하게는 카본계 무기화합물을 내화물로 사용하고 있는 연주침지노즐의 슬라그 라인부가 이트리아계 안정화 지르코니아로 구성된 것을 특징으로 하는 연주침지노즐에 관한 것이다.

또한, 상기 이트리아계 안정화 지르코니아의 치환범위를 카본계 안정화 지르코니아 대비 65∼100%로 하는 것을 특징으로 하는 연주침지노즐에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하여 연주침지노즐의 내침식성을 향상시킴으로써 침지노즐의 수명이 연장시킬 수 있고, 침지노즐의 용손으로 인한 대형 사고의 불안을 감소시킬 수 있다.

Description

연주침지노즐

본 발명은 연주설비에서 주형내로 용강을 투입하는 침지노즐에 관한 것으로 보다 상세하게는 침지노즐의 슬래그라인부의 과다한 용손발생으로 인한 조업불안을 감소시키기 위한 연주침지노즐에 관한 것이다.

슬래그라인부란 용강탕면위에 일정 두께로 형성된 슬래그가 침지노즐과 접촉하는 부분을 말하는데, 탕면제어장치에 의해 탕면이 안정화되면서 침지노즐의 슬래그라인부에 과다한 용손이 발생하고 있고 이로인한 조업상의 위험이 증가하고 있다.

한편 제철제강용 내화물로는 주로 고열전도성, 저열팽창성 및 슬래그젖음성이 좋으면서 물리적, 화학적으로 안정한 카본계 무기화합물이 사용되고 있으며, 상기와 같이 용손이 심하게 일어나는 침지노즐의 슬래그라인부에는 카본계 안정화 지르코니아 내화물이 사용되고 있는데 이러한 지르코니아 골재의 탈안정화로 용손이 발생한다.

상기와 같은 내화물 용손기구는 도 1에 나타낸 바와 같이 내화물-슬래그-용강의 계면에서 내화물벽면에 슬래그막(Slag Film)이 형성되면서 슬래그에 노출된 카본계 산화물이 먼저 침식되어 모재로부터 탈락하고, 노출된 카본에 의해 슬래그막이 내화물 벽면에서 제거되면 용강이 직접 내화물 벽면과 접하면서 노출된 카본이 용강에 의하여 용해 소실되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 용손을 발생시키는 직접적인 원인으로 작용하는 카본계 안정화 지르코니아를 이트리아계 안정화 지르코니아로 치환하여 침지노즐의 내침식성을 향상시킬 수 있는 연주침지노즐을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 슬래그에 의한 내화물의 용손을 나타내는 사진도,

도 2는 턴디쉬 침지노즐의 외형 및 슬래그라인부를 나타내는 개략도,

도 3은 종래 침지노즐과 본 발명에 의한 침지노즐의 침식시험후의 외관형상을 나타내는 사진도,

도 4는 종래 침지노즐과 본 발명에 의한 침지노즐의 침식지수 및 용손속도를 나타내는 비교 그래프도이다.

〈도면의 주요한 부분에 나타나는 부호의 설명〉

1 : 침지노즐, 2 : 슬래그 라인부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 고안은 카본계 무기화합물을 내화물로 사용하고 있는 연주침지노즐에 있어서, 상기 카본계 무기화합물중 연주침지노즐의 슬래그라인부를 이루는 주성분인 카본계 안정화 지르코니아를 이트리아계 안정화 지르코니아로 치환하는 것을 특징으로 하는 연주침지노즐을 제공한다.

또한, 상기 이트리아계 안정화 지르코니아의 치환범위를 카본계 안정화 지르코니아 대비 65∼100%로 하는 것을 특징으로 하는 연주침지노즐의 내침식성 향상 방법을 제공한다.

이하, 수치한정의 이유에 대하여 설명한다.

표 1.

구 분	용손속도	에측수명(Hr.)	예측수명(min)	수명향상률(%)	사용가능횟 수
종래예	4.32	5	286		1
30% 치환	3.08	7	399	140	1
65% 치환	2.67	8	461	162	2
100% 치환	2.46	8	500	176	2

본 발명에 이트리아계 안정화 지르코니아의 치환범위를 65% 이상으로 하는 이유는 상기 표 1과 같이 종래 카본계 안정화 지르코니아 재질의 침지노즐에 비해 그 수명에서는 효과가 나타나지만, 실제 원가절감 효과 및 조업 등에 영향을 미치는 사용횟수에 있어서는 종래재와 같은 정도를 나타내기 때문이다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

침지노즐에서 실제 조업안정에 밀접한 영향을 미치는 슬래그라인부를 개선하기 위해서 지르코니아 골재의 탈안정화를 막기위하여 하기 표 2와 같이 부분안정화 지르코니아의 안정화제인 CaO, MgO, Y₂O₃중에 탈안정화에 대한 저항성이 가장 큰 Y₂O₃를 이용한 이트리아 부분안정화 지르코니아(이하 Y-PSZ : Y₂O₃Partialy Stabilized Zirconia)로 기존제품 성분계의 카본계 안정화 지르코니아(이하 C-PSZ: CaO Partially Stabilized Zirconia)의 일부 및 전체를 치환하였다.

표 2.

물성Batch	침식깊이(mm)	clatlrwltn
종 래	8.64	100
30% 치환	6.15	71.18
65% 치환	5.37	62.15
100% 치환	4.91	56.83

이를 통해 내침식성을 기준대비 최대 1.76배 까지 향상시킬 수 있었다.

기존 성분계의 제품은 C 이온이 온도가 1200℃이상 증가시 확산속도가 급격히 증가하고 이에 따라 슬래그와 직접 접촉하기 이전부터 탈안정화가 이루어기 때문에 슬래그와 접촉하면 탈안정화 반응이 가속화 된다.

반면에 Y-PSZ로 C-PSZ을 치환하면 Y₂O₃이온의 확산속도가 상대적으로 느리므로 슬래그와 접촉해야 비로소 탈안정화 반응이 시작된다.

따라서 Y-PSA를 첨가한 제품의 몰드파우더(Mold Powder)나 슬래그에 대한 침식저항성이 향상된다.

〈실시예〉

기존 사용중인 제품 설계에 C-PSZ중 일부를 Y-PSZ로 치환하여 침지노즐의 슬래그라인부를 제작하여 실제 연주공정에 적용하였다.

상기 표 2에 나타난 침식실적 지수를 근거로 하여 발명재 1과 발명재 2의 하기 표 3과 같이 조성범위를 결정하였다.

표 3.

BATCH원료(%)	종 래	Y-PSZ 치환
BATCH원료(%)	종 래	발명재 1	발명재 2
C-PSZ	75.00	26.25	0
Y-PSZ	0	48375	75.00
Y-PSZ	0	C-PSZ 65% 치환	C-PSZ 100% 치환
C	20	20
Al₂O₃	5	5
Si (Metal)	2	2
비 고		입도고정발명재 : Y-PSZ 치환재종래(ZG466) : 현사용품

표 4.

물성Batch	침식깊이(mm)	용손속도(mm/Hr)	침식지수	비 고
종 래	8.64	4.32	100	◆ 침식조건- 유도용해-1600℃×2Hr- 일반강
발명재 1	5.37	2.67	62.15
발명재 2	4.91	2.46	56.83

상기 표 4는 시험생산품과 종래품의 침식정도를 나타내었다.

표 5.

물성Batch	기공율(%)	부피비중(g/㎤)	겉보기비중(g/㎤)	압축강도(㎏/㎤)	곡강도(㎏/㎤)
종 래	18.62	3.43	4.21	273	88
발명재 1	19.58	3.41	4.24	210	66
발명재 2	20.38	3.39	4.26	190	62
비 고	◆ 샘플(Sample) 수 : 3 ea◆ 곡강도 : 3 점법(3-Point Method)

상기 표 5에는 시험생산품의 일반물성을 나타내었는데 기공율의 증가와 함께 강도의 감소가 나타났다.

이는 공정인자인 입도배합비, 흑연입도 및 배합량의 최적화를 통해 조절할 수 있는 것으로 이번 실시예를 통해 종래 사용품 대비 내침식성이 2배까지 향상될 수 있는 가능성을 확인하였다.

Claims

카본계 무기화합물을 내화물로 사용하고 있는 연주침지노즐의 슬라그라인부가 이트리아계 안정화 지르코니아로 구성된 것을 특징으로 하는 연주침지노즐.
제 1항에 있어서,

상기 이트리아계 안정화 지르코니아의 치환범위를 카본계 안정화 지르코니아 대비 65∼100%로 하는 것을 특징으로 하는 연주침지노즐.