KR100411295B1 - 슬라이딩 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내화물과 메탈밴드와의 갭을 최소화하여 내화재에 발생된 균열의 확대를 방지할 뿐만 아니라, 내화재 구성원료의 구성비율을 다양하게 적용시켜 내화재 자체의 응력으로 인한 균열을 방지하도록 하고, 사용중에라도 균열의 원인이 되는 취약점을 사전에 방지하는데 적합한 슬라이딩 플레이트에 유용한 내화재에 관한 것이다.

이에 따른 본 발명은 내화재와 내화재를 감싸는 메탈밴드로 이루어진 슬라이딩플레이트에 있어서, 주성분으로서 알루미나, 알루미나-지르코니아, 알루미나-뮬라이트, 스피넬 또는 마그네시아 중 선택한 1종 이상의 내화원료로 조성됨과 함께, 상기 내화원료의 화학적 내용성을 높이기 위한 카본과, 상기 카본의 산화를 방지하기 위한 산화방지제와, 상기 내화입자의 결합력을 높이기 위한 알루미나시멘트와, 상기 내화재의 열응력을 완화시켜 균열을 방지하는 금속 및 유기섬유와, 상기 내화입자의 유동성을 향상시키는 실리카초미분을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 플레이트에 관한 기술이다.

Description

슬라이딩 플레이트{SLIDING PLATE}

본 발명은 내화재의 균열방지와 내침식성을 개선한 슬라이딩 플레이트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내화재와 내화재를 감싸는 메탈밴드(Metal band)와의 갭(Gap)을 최소화하여 내화재의 균열 및 탈락을 방지하도록 하고, 상기 내화재의 재질을 다른 구성 비율로 조합하여 내화재 수명을 연장시키도록 하는 슬라이딩플레이트에 관한 것이다.

일반적으로 용강의 유량을 제어하는 슬라이딩 플레이트는 다음과 같은 통상의 제조공정에 의해서 제조된다.

먼저, 소정의 형태로 내화물을 성형하는 성형단계와 성형품에 기계적 강도, 사용조건에서의 안정화 및 그 밖의 필요한 성질을 갖게 하기 위하여 열처리를 하는 소성(Firing)공정과 개기공을 많이 가진 다공질재료에 유동성 물질을 충전하거나 또는 기상을 매개로 한 화학반응에 의해 심부의 기공에 고체를 충전하는 함침(Im pregnation) 및 무연화처리를 수행한다.

또한, 상기와 같은 공정을 수행한 내화물은 다시 열간에서 내화물의 표면에 메탈밴드를 체결하는 체결공정과 연마, 검사공정을 차례로 수행한 후 슬라이딩 플레이트가 최종적으로 완성되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 통상의 슬라이딩 플레이트 제조공정은 제품이 완성되기 까지 소요되는 공정이 너무 많아 제품 생산성이 떨어지는 문제점으로 인하여 제조공정의 단축이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

또한, 상기 내화물과 메탈밴드를 체결하는 체결공정은 열간작업 특성상 메탈밴드가 고온의 열에 의하여 변형됨으로써 내화물과의 밀착이 불균일하게 된다. 즉,내화재에 인가되는 압축응력에 의한 내화재의 균열확대, 탈락방지를 위하여 내화재와 메탈밴드가 긴밀히 체결되도록 하는 것이 메탈밴드 본래의 목적이나, 통상의 열간작업에 의한 체결공정으로는 긴밀한 체결이 거의 불가능하다.

뿐만 아니라, 통상의 슬라이딩 플레이트에 적용되는 내화재는 고온의 용강이 출강되는 용강주입링(Molten metal ring)과 상기 용강주입링의 외측부가 동일 재질로 형성된다.

그러나, 고온의 용강이 출강되는 부위와 미끄럼 마찰을 하는 부위가 동일 재질인 관계로 열충격 또는 다른 마찰에 의한 균열 발생시 그 균열이 급속히 확대되는 단점이 발생된다.

또한, 상기 고온의 용강이 출강되는 부위와 미끄럼 마찰을 하는 부위를 다른 재질로 내화재를 제조할 수도 있으나 재질간의 열팽창 차이로 인하여 제조가 어려울 뿐만 아니라, 상기 내화재의 함침 공정시 통상 탄소(C)를 충전함으로써 발생되는 탄소의 용강내 침투로 내화재의 물성저하에 치명적 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 다수개의 공정으로 이루어지는 슬라이딩 플레이트를 간단히 제조함과 동시에 내화재와 메탈밴드와의 갭을 최소화하여 갭에 의한 균열확대를 미연에 방지하도록 하며, 내화재를 구성하는 다종의 재질을 서로 다른 구성 비율로 제조함으로써 보다 치밀한 구조의 내화재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1의 (a),(b),(c)는 본 발명에 따른 슬라이딩 플레이트의 내화재와 메탈밴드와의 갭을 없에는 몰딩장치에 의한 공정을 순차적으로 도시한 공정도이다.도 3의 (a)는 본 발명에 따른 슬라이딩 플레이트의 실제 적용예를 도시한 단면도이고, (b)는 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 메탈밴드 2: 형틀

3: 내화재 4: 슬라이딩 플레이트

5: 코아 6: 탈포기

7: 용강주입링 8: 외측부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내화재와 내화재를 감싸는 메탈밴드로 이루어진 슬라이딩플레이트에 있어서,

상기 내화재는 주성분으로서 알루미나(Al₂O₃), 알루미나-지르코니아(Al₂O₃·ZrO₂), 알루미나-뮬라이트(Al₂O₃- 3Al₂O_{3 ·}2SiO₂), 스피넬 또는 마그네시아(MgO) 중 선택한 1종 이상의 내화원료로 조성함과 함께, 상기 내화입자의 화학적 내침식성을 높이기 위한 카본과, 상기 카본의 산화를 방지하기 위한 산화방지제와, 상기 내화입자의 결합력을 높이기 위한 알루미나시멘트와, 상기 내화재의 열응력을 완화시켜 균열을 방지하는 금속 및 유기섬유와, 상기 내화입자의 유동성을 향상시키는 실리카초미분을 포함하여 구성된다.본 발명은 주성분으로서 알루미나(Al₂O₃), 알루미나-지르코니아(Al₂O₃·ZrO₂), 알루미나-뮬라이트(Al₂O₃- 3Al₂O_{3 ·}2SiO₂), 스피넬 또는 마그네시아(MgO) 중 선택한 1종 이상의 내화원료가 67∼81중량% 이고, 알루미나 시멘트가 3∼15중량%, 카본이 1∼10중량%, 산화방지제가 1∼5중량%, 금속 및 유기섬유 1∼10중량%, 실리카초미분 1∼5중량%로 조성됨이 바람직하다.

도 1의 (a),(b),(c)는 본 발명에 따른 슬라이딩 플레이트의 내화재와 메탈밴드와의 갭을 없에는 몰딩장치에 의한 공정을 순차적으로 도시한 공정도이다. 도 2의 (a)는 본 발명에 따른 슬라이딩 플레이트의 실제 적용예를 도시한 단면도이고, (b)는 평면도이다.

일반적으로 슬라이딩 플레이트는 내화재와 내화재를 감싸는 메탈밴드로 구성된다.

또한, 메탈밴드에 있어서는 메탈밴드와 내화물과의 긴밀한 체결로써 균열의 확대를 방지하는 것이 중요하다.

본 발명은 도 1의 (a),(b),(c)에 도시한 바와같이, 메탈밴드(1)를 감싸는 형틀(2)을 구비한 후 내화물(3)을 주입한 다음 형틀(2)을 제거하면 본 발명에 따른 슬라이딩플레이트(4)가 완성된다.

즉, 고온의 내화물(3)에 의하여 금속성의 재질인 메탈밴드(1)가 변형되더라도 형틀(2)에 의하여 고정될 뿐만 아니라, 변형된 부분에도 내화물(3)이 재충전되는 과정이 반복되어 내화물(3)과 메탈밴드(1)가 상호 긴밀히 체결된다.

한편, 상기 내화물(3)은 상기 메탈밴드(1)와 상호 팽창됨에 따라 내화물(3)내에는 필연적으로 인장응력이 발생되어 인장응력이 발생되는 부분으로 내화물(3) 내에 균열이 발생된다.

따라서, 본 발명은 내화물(3)을 이중구조로 형성시켜 상기 발생하는 인장응력을 최소화 함으로써 균열을 방지하는 것이다.

즉, 형틀(2)과 결합된 메탈밴드(1)의 일부에 코아(Core)(5)를 삽입하여 코아 (5)와 외측부(8)를 구성 비율이 다른 재질로 사용함으로써 내화물에 필연적으로 발생하는 인장응력을 감소시키는 것이다.

아울러, 상기 코아(5)는 슬라이딩 플레이트(4)의 고온의 용강이 출강되는 용강주입링(Molten metal ring) 부분이 되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 내화물(3)의 균열을 방지하기 위하여 내화물(3)을 상기 형틀(2)에 주입시 내화물(3) 내에 상당량 분포하고 있는 기포를 제거할 필요가 있다.

따라서, 내화물(3)을 진공탈포하는 탈포기(6)를 설치하여 기포를 제거한다.

본 발명은 상기와 같은 슬라이딩 플레이트(4)를 형성시키는 장치외에 내화물(3)의 내침식성을 개선하여 균열의 발생을 억제하는 내화물(3)의 구성원료에 대한 사용 입도분포를 표1에 개시한다.

구성원료	입도	구성비율(중량%)
알루미나(),알루미나-지르코니아(-),알루미나-뮬라이트,스피넬(Spinel)	5-1mm	5∼42
	1-0.3mm	36∼10
	0.3mm~25㎛	30∼10
	25㎛이하	10∼ 5
마그네시아()	5∼1mm	5∼42
	1∼0.3mm	36∼10
	0.3mm∼25㎛	30∼10
	25㎛이하	10∼ 5
실리카()초미분		1∼5
알루미나시멘트		3∼15
카본		1∼10
산화방지제		1∼ 5
금속 및 유기섬유		1∼10
첨가수분량		5∼15

상기 표 1과 같이 본 발명은 다종의 내화재(3)의 기본 원료가 알루미나(), 알루미나-지르코니아(-), 알루미나-뮬라이트(--), 스피넬(-)로 조성하거나, 마그네시아()의 내화입자로 이루어진다.

상기와 같이 주성분을 이루는 내화원료는 그 입도의 크기가 다양한 형태로 이루어 지는 것으로 5-1mm 5∼42중량%, 1-0.3mm 10∼36중량%, 0.3mm∼25㎛ 10∼30중량%, 25㎛ 이하 5∼10중량% 혼합 조성함이 바람직하다.

또한, 상기 내화입자의 내침식성을 증가시키기 위하여 즉, 내화재(3)와 고온에서 용강 및 비금속 개재물과의 반응에 대한 화학적 내용성을 높여주는 내열충격성이 우수한 카본(Carbon)을 1∼10중량% 첨가한다.

상기 카본은 내화재의 사용중 산화에 의한 문제가 발생됨으로 산화방지제를 첨가한다. 즉, 금속(Al, AL-Si, Al-Mg), 카바이드(Carbides), 붕소화물 (Borides), 옥시카바이드(Oxycarbides), 신질화물(Oxynitrides), 글래스(Glass)상 형성이 가능한 화학조성의 첨가제 뿐만 아니라, 실리카계(), 붕산계 (), 인산계(), 바나듐계()의 산화물 및 비산화물계를 첨가하여 사용한다.

이러한, 상기 산화방지제는 그 첨가량을 1∼5중량% 범위로 하며, 5중량% 이상으로 첨가시키면 용강중에 용해되거나 반응되는 문제점이 발생되어 첨가량을 5%중량 이내로 제한할 필요가 있다.

또한, 유기섬유 및 금속섬유(Fe, Al, Al 합금 등)를 1∼10중량% 첨가하여 내화입자의 미세조직을 강화하고, 내화재(3)에서 발생되는 열응력을 완화시켜 균열에 대한 저항성을 개선시킨다.

그러나, 그 첨가량이 10중량% 이상일 경우에는 화이버(Fiber)에 의한 엉킴 문제와 내화재 연마면의 평활도가 저하되는 문제점으로 인하여 그 첨가량을 10%이내로 제한한다.

한편, 내화입자 주입물의 유동성을 개선시키기 위하여 실리카() 초미분을 1∼5중량% 첨가하며, 첨가량이 1%이하일 경우에는 유동성 개선의 효과가 적고, 5%이상일 경우에는 내화재(3)의 내침식성을 저하시키는 문제점으로 인하여 1-5중량% 사이가 가장 적당하다.

소량 첨가되는 알루미나시멘트는 상온에서 내화입자를 경화시켜주는 결합제로서 3∼15중량% 첨가한다 .

그러나, 첨가량이 증가할수록 내화재(3)의 강도가 증가되는 장점이 있으나 그 첨가량이 3중량% 이하일 경우에는 내화재의 강도가 떨어져 사용중 용손 또는 균열의 저항성이 저하되고, 15중량% 이상이 되면 내화재(3)의 내침식성이 저하된다.

이하 실시예에 따라 본 발명을 설명한다.본 발명에 따른 슬라이딩 플레이트의 다양한 실시예를 표2 내지 도2에 의하여 설명한다.(표 2)

구성원료	입도	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6
알루미나,알루니마-지르코니아, 알루니마-뮬라이트, 스피넬	5-1mm	30	44			25	23
	1-0.3mm	25	20			10	10
	0.3mm이하	12	9			10	5
	25㎛이하	5	8			5	10
마그네시아	5-1mm			19	20	25	5
	1-0.3mm			50	30	6	5
	0.3mm이하			15	25	6	5
	25㎛이하			8	6	5	5
실리카초미분		5	1	1	5	1
알루미나시멘트		15	3	3	15	4	14
카본		2	9	1	9	1	10
산화방지제		1	5	1	5	1	3
금속 및 유가섬유		5	1	2	9	1	5
첨가수량(외로 첨가)		14	7	6	15	5	10
물성	기공율(%)		15	25	14	27	12	25
	휨강도(kg/㎠)1		300	80	280	65	350	100

상기 구성원료인 내화원료나 각종 첨가제의 구성비율을 다르게 함으로써 슬라이딩 플레이트의 기공율과 휨강도 등 내침식성에 차별을 두어 다종의 재질로 슬라이딩 플레이트를 완성한다. 즉, 고온의 용강이 출강되는 부위인 용강주입링(7)과 외측부(8)의 구성원료 구성비율을 다르게 구성한다.

실시예 1 및 실시예 2는 각각 내화원료 중 마그네시아()를 혼합하지 않은 것으로서 알루미나, 알루미나-지르코니아, 알루미나-뮬라이트, 스핀넬 등 내화입자의 입도 5-1mm를 30중량%와 44중량%, 입도 1-0.3mm를 25중량%와 20중량%, 0.3mm 이하를 12중량%와 9중량%, 25㎛이하를 5중량%와 8중량% 혼합하였고, 카본이나 산화방지제 등 외의 첨가물은 상기한 표2의 구성비율에 따른다.

이러한, 실시예 1 및 실시예 2는 기공율이 15-25%이고, 휨강도는 80-300kg/㎠이다.

또한, 실시예 3과 실시예 4는 실시예 1 및 2와는 다르게 알루미나, 알루미나-지르코니아, 알루미나-뮬라이트, 스핀넬 등 내화입자를 제외한 마그네시아()만으로 구성시키는 것을 그 특징으로 한다.

즉, 마그네시아의 입도가 5-1mm에서는 19중량%와 20중량%, 입도 1-0.3mm를 50중량%와 30중량%, 입도 03.mm 이하를 15중량%와 25중량%, 25㎛ 이하를 8중량%와 6중량% 구성비율로 구성되고, 카본이나 산화방지제 등 외의 첨가물은 표2의 구성비율에 따른다.

이러한, 실시예 3 및 4는 기공율이 14-27%이고, 휨강도는 65-280kg/㎠이다.

실시예 5와 6은 알루미나, 알루미나-지르코니아, 알루미나-뮬라이트, 스핀넬 월료와 마그네시아()를 모두 조성한 것으로, 그와 따른 입도 분포 및 카본이나 산화방지제 등 외의 첨가물은 상기한 표2 구성비율에 따른다.

실시예 5 및 6에 따른 기공율이 13-25%이고, 휨강도는 100-350kg/㎠이다.

상기한 실시예는 다양하게 다른 부위에 적용되어 사용된다.

예를 들어, 상기 고온의 용강이 출강되는 부위인 용강주입링(7)에는 실시예3 및 4가 적용될 수 있고, 외측부(8)는 실시예 1 과 2 및 실시에 5 및 6이 적용될 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명과 실질적으로 균등의 범위에 까지 본 발명의 권리범위가 미친다고 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 슬라이딩 플레이트는 내화물과 메탈밴드와의 갭을 최소화하여 내화재에 발생된 균열의 확대를 방지할 뿐만 아니라 내화재 구성원료의 구성비율을 다양하게 적용시켜 내화재 자체의 응력으로 인한 균열을 방지하도록 하고, 사용중에라도 균열의 원인이 되는 취약점을 사전에 방지하는 매우 유용한 발명이다.

Claims (8)

1. 내화재와 내화재를 감싸는 메탈밴드로 이루어진 슬라이딩플레이트에 있어서,

   상기 내화재는 주성분으로서 알루미나, 알루미나-지르코니아, 알루미나-뮬라이트, 스피넬 또는 마그네시아 중 선택한 1종 이상의 내화원료로 조성됨과 함께, 상기 내화원료의 화학적 내용성을 높이기 위한 카본과, 상기 카본의 산화를 방지하기 위한 산화방지제와, 상기 내화입자의 결합력을 높이기 위한 알루미나시멘트와, 상기 내화재의 열응력을 완화시켜 균열을 방지하는 금속 및 유기섬유와, 상기 내화입자의 유동성을 향상시키는 실리카초미분을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 플레이트.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   주성분으로서 내화원료는 그 입도가 5-1mm 5∼42중량%, 1-0.3mm 10∼36중량%, 0.3mm∼25㎛ 10∼30중량%, 25㎛이하 5∼10중량%로 이루어지고 그 합이 67∼81중량% 조성되고, 알루미나 시멘트 3∼15중량%, 카본 1∼10중량%, 산화방지제가 1∼5중량%, 금속 및 유기섬유 1∼10중량%, 실리카초미분 1∼5중량% 로 조성됨을 특징으로 하는 슬라이딩 플레이트.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제