KR100436506B1 - 극저탄소 특수 용강용 래들 단열 보온재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LDS(Linze Donawitze Stirring) 전로 공정에서 정련된 용강을 출강하여 래들(Ladle) 내에 담겨져 있는 극저탄소 및 특수정련된 용강의 성분 변화 방지와 온도강하를 저감하기 위하여 용강 상단 슬래그 상부에 투입되는 래들 단열 보온재에 관한 것으로써, 성분 변화 방지 및 보온력을 MgO계를 이용함에 따른 용강과 외부 공기를 차단하는 힘을 이용해 강중질소(N) 상승 방지와 슬래그의 알루미나 흡수능 및 마그네시아질 내화물에 대한 내 침식성이 우수한 극저탄소강 및 특수용강 래들내 성분변화 방지 및 단열 보온재로 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 용강의 주조를 위한 래들 상부 슬래그 접촉부위의 외부공기 차단과 온도저감 방지 및 슬래그 중의 불순물 결집과 내화물이 마그네시아질로 이루어진 래들내에 담겨진 용강의 성분 변화 방지 및 온도강하를 저감하기 위하여 투입되는 MgO계 단열 보온재에 이어서, 중량%로 MgO : 35~50%, CaO : 10∼20%, SiO2: 10∼20%, Al2O3: 5~10 %, 탄소 : 5∼10% 나머지는 바인더 및 제조상에 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지고 염기도(CaO/SiO2)는 2.5∼3.5로 하여서 된 것이다.

Description

극저탄소 특수 용강용 래들 단열 보온재
본 발명은 LDS(Linze Donawitze Stirring) 전로에서 출강된 극저탄소강 및 특수 정련된 용강의 후공정 처리와 이송을 위해 래들(Ladle) 내에 담겨져 있는 극저 특수강 성분 변화 방지와 온도를 저감하기 위하여 슬래그(Slag) 상부에 투입되는 극저 탄소 특수 정련강의 래들 단열 보온재에 관한 것이다.
일반적으로 전로 중심의 정련공정에 있어서 극저 탄소류 특수용강의 탈산은 출강도중 탈산용으로 알루미늄(Al)과 같은 합금철을 첨가하여 강중의 산소농도 및 온도를 제어하고 성분을 조정하여 제조되며, 그 대표적인 강종은 자동차 외판재 및 극박강판재 등으로 가느다란 선재와 엷은 판재이다.
이러한 강재는 가공시 비틀림 및 내 피로성을 요구하므로 청정(情淨)한 용강을 만드러야 한다. 따라서 이러한 용강은 다양한 공정을 거치게 되는 공정중 용강이 대기중으로 노출됨에 의하여 용강온도가 강하하는 것과 성분 이상 발생 현상은 필연적이다.
특히 노외 정련이 끝나면 용강은 연속주조 완료시까지 래들 내에서 1시간 이상 체류하게 되므로 용강의 은도 강하와 성분 편차가 심하다.
그러므로 통상 노외정련이 끝난직후 슬래그층 상부에 보온재를 투입하여 용강의 온도강하 및 성분 편차 방지용으로 용강과 슬래그 층을 보호목적으로 투입 사용하고 있다.
상기 보온재가 갖추어야 할 기본조건은 잘 알려진 바와 같이 고체상으로서 단열층을 장시간 형성하여 열방산을 가능한 한 적게 하여야 한다. 또한 보온재는 슬래그와 반응을 한다해도 슬래그 고유의 특성 즉 개재물 흡수능 및 내화물에 대한 내침식성을 저해하여서는 안된다.
종래에 사용하던 극저 탄소 특수용강용 래들 상부 단열 보온재는 하기표 1에서와 같이 SiO2와 Al2O3가 주성분으로 하며 CaO과 Fe2O3로 이루어진 것과 CaO와 SiO2를 주성분으로 한 MgO와 Al2O3및 염기도(CaO/SiO2)를 특성으로 이루어져 있다.
<표 1>
Figure pat00001
이러한 보온재는 융점이 1400℃ 이상으로서 보온재 자체로서는 비교적 고체상태의 단열층을 형성하나 보온재 직하(直下)에 있는 슬래그와 반응을 하여 슬래그 고유의 특성을 잃어버리는 단점이 있다.
즉 극저탄소강류 및 특수 정련용강의 대표적인 슬래그 조성은 하기표 2와 같은데 반해 이러한 보온재 조성은 비연성 개재물인 알루미나 흡수능이 우수하며 높은 염기도와 Al2O3의 함량이 높은 것과 SiO2계의 함량이 슬래그에서 차이점을 갖는 것이 MgO계의 높은 함량으로 저온 융점에서 고온유지의 잇점을 보완함으로써 상기 표 1과 같은 종래의 보온재가 접촉하게 되면 이들의 화학반응에 의해 슬래그의 물성이 변화하게 된다.
즉 융점이 낮아질 뿐만 아니라 알루미나 흡수능이 저하하는 문제점 등을 안고 있다.
<표 2>
Figure pat00002
또한 슬래그 접촉부위의 래들 내화물은 마그네시아질로 되어 있는데 상기와 같이 슬래그와 보온재가 화학반응을 하게 되면 슬래그 단독으로 있을 때 보다 내화물 침식이 가중되는 문제도 있다.
그리고 종래의 보온재 성분중 Al2O3의 원료는 발열성을 확보하기 위하여 알루미늄 드로스(Dross)를 사용하고 있다.
알루미늄 드로스는 알루미늄(Al)을 제련할 때 발생되는 부산물로써 알루미늄 및 알루미나 이외에 알루미늄 나이트라이드(Al N)의 상(相)으로 존재하며 이러한 도로스는 고온에서 백연(白煙)을 다량 발생한다.
따라서 종래의 보온재는 슬래그 상부에 투입한 직후부터 다량의 백연이 발생하기 때문에 작업성이 나쁠뿐만 아니라 환경을 오염시키는 문제를 안고 있다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로, 보온력은 물론 극저탄소 용강 슬래그의 알루미나 흡수능 및 마그네시아질 내화물에 대한 내 침식성이 우수한 극저탄소 특수용강용 래들 단열 보온재를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 갖는 본 발명은 슬래그 접촉부위외 내화물이 마그네시아질 내화물로 이루어진 래들내에 담겨져 있는 극저탄소 특수용강의 온도 강하를 저감하기 위하여 투입되는 래들내 용강 캡핑(Cappin) 및 단열 보온재에 있어서, 중량%로 MgO : 35~50%, CaO : 10~20%, SiO2: 10~20%, Al2O3: 5~10%, 탄소 : 5∼10%, 나머지 바인더 및 기타 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지고 염기도(CaO/SiO2)가 2.5~3.5 로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명은 슬래그 접촉부위의 내화물이 마그네시아질 내화물로 이루어진 래들내에 담겨진 극저탄소 특수용강의 외부공기 접촉방지 및 은도강하를 저감하고 성분변화를 저감키 위하여 투입되는 래들 단열보온재를 형성함에 있어서, 중량%로 MgO : 35∼50%, CaO : 10∼20%, SiO2: 10~20%, Al2O3: 5~10%, 탄소류 : 5∼10% 나머지 바인더 및 기타 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지고 염기도(CaO/SiO2)는 2.5~3.5가 되도록 하여서 된 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 보온재 조성은 종래 보온재와 동등이상의 보온력을 가지면서 우월한 야금특성(알루미나 흡수능 및 내화물의 내침식성)을 부가한 것이 특징이다. 상기 표 2에서도 알 수 있는 바와 같이 극저탄소 특수용강의 래들 슬래그는 염기도(CaO/SiO2)가 2.5∼3.5로서 1400℃ 이상에서 액체상으로 존재한다.
전술한 바와 같이 보온재는 가능한 한 장시간 고체상으로 존재하여야 하므로 보온재의 염기도는 2.5 이상이어야 한다. 그러나 염기도가 3.5 이상이 되면 보온재 자체는 고체상으로 존재하기는 하지만 보온재 직하에 있는 액체상의 슬래그를 고화(固化)시키기 때문에 알루미늄 흡수능 등의 야금특성을 저해한다.
따라서 본 발명에서는 보온재의 염기도(CaO/SiO2)를 2.5~3.5로 조정하는 것이 바람직하다.
한편 극저탄소 특수용강용 슬래그의 CaO와 Al2O3는 모두 10~20% 범위인데 이와 같은 농도는 극저탄소 특수용강에 있어서 야금학적으로 가장 양호한 조성의 것이다.
즉 마그네시아계 내화물의 침식이 적고 강중 알루미나 개재물의 흡수능이 우수한 특성의 슬래그이다.
따라서 보온재가 슬래그의 물성을 저해하지 않기 위해서는 CaO 보다 MgO 첨가가 필수적이며 첨가량은 각각 슬래그의 조성과 물성에 따라서 MgO는 35∼50%로 CaO와 Al2O3는 10~20%의 중량의 범위가 바람직하다.
본 발명재의 구성은 종래 보온재와 동등 이상의 보온력을 지니면서 우월한 야금특성(알루미나 흡수능 및 내화물의 내침식성)을 부가한 것이 특징이다.
전술한 바와 같이 MgO 35∼50% 함유하면서 CaO를 10∼20%로 감소하여 염기도(CaO/SiO2)가 7~12에서 2.5~3.5로 조정하게 된 것이 야금특성의 형평성에 입각시킨 것이다. 이의 표 2에서와 같이 극저탄소 특수용강의 슬래그 화학조성을 살펴보면 SiO2, MnO, P2O5등은 ≤5중량%인데 반해 CaO : 35~45%, MgO : 6∼10%, Al2O3: 30~40%에 염기도(CaO/SiO2)는 7~12로 조성되고 있어 전술한 바와 같이 비교재 1 및 2는 야금 특성상 부적합하다.
이에 따라 본 발명재인 MgO계 래들 단열 보온재에 있어서 중량%로 MgO : 35~50%, CaO : 10~20%, SiO2: 10~20%, Al2O3: 5~10%, 탄소 : 5~10% 나머지 바인더 및 기타 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지고 그리고 염기도(CaO/SiO2)가 2.5~3.5인 극저탄소 특수용강용 래들 단열 보온재에 관한 것이다.
본 발명재의 작용과 효과를 파악키 위하여 시험을 실시한 예를 통하여 본 발명재를 보다 구체적으로 설명하겠다.
실시예 1
본 발명 실시예는 보온재가 장시간 고체상으로 존재하여야 한다는 필수조건에 합당하는 조성을 도출하기 위하여 행하였다.
즉, MgO와 CaO 이외의 성분을 일정하게 하고 염기도(CaO/SiO2)를 변화시켜보온재를 조성하고 염기도를 변화시킨 조성의 용융점 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
일반적으로 보온재를 포함한 플럭스(FLUX)류 들은 순수시약을 사용하지 않는 한 MgO, CaO, Al2O3, SiO2, 이외에 여러가지의 성분을 함유하고 있으며 그 함량은 원료선택에 따라 다르다.
본 발명 실시예에서는 실용성 극대화를 고려하여 MgO, CaO, Al2O3, SiO2그리고 탄소류를 그 총합이 80 중량%가 되도록 하여 하기 표 3과 같이 그 함량을 변화시켰다. 또한 예비시험 결과 5가지 성분 이외의 성분들은 용융점에서는 큰 영향이 없었다.
<표 3>
Figure pat00003
상기 표 3의 비교재 1은 용선 슬래그와 유사한 조성으로서 발명재에 비하여 용융점이 낮고 비교재 2와 3은 발명재 보다 용융점은 높으나 액체상의 슬래그를 고화(固化)시킴으로서 슬래그의 야금특성을 저해한 결과가 나타났다.
실시예 2
상기 실시예 1의 결과를 근거로 MgO, CaO 및 SiO2, Al2O3, 탄소류의 적정범위를 도출하기 위해 하기 표 4와 같은 조성들에 대하여 알루미나 흡수능과 마그네시아 내침식성 그리고 보온력을 평가하고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
이와 같은 평가를 정량적으로 할 수 있는 방법이 아직까지 정립된 것이 없기 때문에 본 발명의 실시예에서는 각각의 조성에 대한 상대 평가를 하였다. 즉, "양호"는 야금학 및 조업상에 문제가 없음을 의미하며 "보통"은 종래재 보다 상회하는 특성을 갖는 바 실 사용상에 문제가 없는 것을 의미한다.
본 발명 실시예에서의 CaO, SiO2는 10~20%, Al2O3, 탄소류는 5~10%로 하였다. 또한 탄소류의 첨가량은 보온력을 확보하기 위하여 많을수록 좋으나 MgO와 Al2O3함유량에 제한을 감안하여 5가지의 성분을 중량%로 하였다.
<표 4>
Figure pat00004
Figure pat00005
상기 표 4에 나타난 바와 같이 내 침식성은 MgO 함량이 증가 할 수록 양호한 반면 CaO 와 SiO2가 과도히 높으면 불량한 것이 확실하게 나타나고 Al2O3와 탄소류도 낮은측이 도리어 양호하게 나타남을 알 수 있다.
즉 종래재의 특성은 보온력만 있으면 될 수 있는 것으로 보았으나 본 발명재는 극저탄소 특수용강의 야금특성과 마그네시아 내 침식성 및 고 알루미나 흡수능을 지니고 있음을 알 수 있다.
이상과 같은 본 발명은 고체상으로서 단열층을 장시간 형성하여 열방산을 적재하며 보온재는 슬래그와 반응을 한다해도 슬래그 고유의 특성 즉, 개재물 흡수능 및 내화물에 대한 내침식성을 저해하지 않는다.
또한 본 발명은 용강의 온도 강하와 성분편차를 방지할 수 있음은 물론 용강과 슬래그층을 보호할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 슬래그 접촉부위의 내화물이 마그네시아질 내화물로 이루어진 래들내에 담겨진 극저탄소 특수용강의 외부공기 접촉방지 및 온도강하를 저감하고 성분변화를 저감키 위하여 투입되는 래들 단열보온재를 형성함에 있어서, 중량%로 MgO : 35∼50%, CaO 10~20%, SiO2: 10~20%, Al2O3: 5~10%, 탄소류 : 5~10% 나머지 바인더 및 기타 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지고 염기도(CaO/SiO2)는 2.5~3.5인 것을 특징으로 하는 극저탄소 특수 용강용 래들 단열보온재.
KR1019970016859A 1997-04-30 1997-04-30 극저탄소 특수 용강용 래들 단열 보온재 KR100436506B1 (ko)

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