KR100483132B1 - 침윤방지층 및 저융물형성층을 포함하는 포러스 및 노즐 내화재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침윤방지층 및 저융물형성층을 포함하는 포러스 및 노즐 내화재에 관한 것으로서, 상기 층들은 포러스 및 각종 노즐 내화재의 표면에 코팅되어 용강의 침윤을 방지하고, 침윤시 저융물을 형성하도록 한다.

본 발명은 용강의 침윤을 방지하고, 침윤된 비금속개재물과 저융물을 형성시켜 용강류에 씻겨 흘러 내려가도록 하여 주조불균일 및 강품질 저하의 원인을 미연에 방지하는 매우 유용한 고안이다.

Description

침윤방지층 및 저융물형성층을 포함하는 포러스 및 노즐 내화재{porous and nozzle refractories comprising imbibition-preventing layers and low melting material-forming layers}

본 발명은 용강의 침윤 및 개재물의 부착 방지를 위한 포러스내화재 및 노즐 내화재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각종 내화재의 표면에 부착되어 주조 불균일 및 강의 품질을 저하시키는 산화물을 제어하도록 하는 침윤방지층 및 저융물형성층을 포함하는 포러스 및 노즐 내화재에 관한 것이다.

일반적으로 용강 제조에 있어서 용강의 온도 균일화와 합금성분의 균일한 분산, 주조중의 막힘방지, 용강중의 개재물 부상분리를 위해서는 래들과 턴디쉬 등 각종 정련로에서 사용되는 포러스(porous)내화재에 아르곤이나 질소 투입를 하는 버블링 공정이 적용된다.

또한, 상기 버블링 공정에 사용되는 가스 투입용 포러스내화재는 원하는 통기량과 균일한 버블링 성능 이외에 사용중 용강류나 비금속개재물에 의한 화학적, 물리적 침식에 견디어야 하고, 사용전 예열이나 주조시 열충격으로 인한 균열이 없어야 하며, 용강부착, 침윤의 최소화가 이루어져야 한다.

상기와 같은 요구 조건을 만족시키기 위한 가스 투입용 포러스내화재의 가장 중요한 기능 중 하나인 버블링의 기능을 향상시키기 위하여 포러스내화재의 미세한 구조의 제어가 필요하다.

즉, 버블은 포러스내화재의 기공크기에 의존하고, 버블의 크기가 클수록 개재물의 포집성능은 저하되는 반면에 부상 분리기능은 향상되어 이에 대한 최적의 기공크기와 기공율이 요망된다.

또한, 상기 기공크기는 제조되는 포러스내화재의 입자크기에 의해 결정되고, 소결제, 소성온도, 가압력 등에 따라 변화된다.

균일한 기공의 분포는 형성되는 버블의 크기가 균일하게 되어 버블의 부상시 상호 합체되는 문제점을 최소화하는 반면에 용강의 침윤에 의한 버블링 성능과 사용 수명이 저하되는 단점을 내포하고 있다.

따라서, 용강과 비금속개재물과의 내용성은 포러스내화재의 기공크기와 기공율에 따라 그 한계가 발생된다.

또한, 포러스내화재의 표면에 부착되어 발생되는 산화물과 제조되는 강종, 주조온도, 내화재의 성분, 알루미늄의 첨가량, 용존 산소량, 강중 성분, 슬래그의 조성 등은 막힘현상의 중요한 인자이다.

아울러, 상기와 같은 막힘현상을 개선하기 위한 노력이 이루어지고 있고, 그 예로 다음과 같은 것들이 있다. 즉, 각종 노즐 내화재의 구조면에 있어서 내부의 요철을 형성시켜 용강의 편류개선 및 부착 개재물의 물리적인 부착방지와 노즐 내화재 내부로 아르곤 가스의 주입에 의한 물리적 교반, 온도저하에 의한 부착물의 증가를 억제하기 위한 슬릿이나 단열층의 형성, 카본 함량의 최소화에 의한 부착물 억제기술, 용강중의 알루미늄에 쉽게 환원 가능한 성분을 최소화하고, 형성되는 개재물인 와 저융물이 형성되도록 노즐 내화재 중에 , , 성분 등의 첨가로 부착물이 용강에 씻겨내려 가도록 하는 화학적인 방법 등이 이용된다.

그러나, 용강중 탈산제로 첨가되는 알루미늄은 용강중의 산소나 내화재 중의 산소와 반응하여 산화물이 형성되고, 상기 용강과 화학적 반응에 의한 계의 저융물 형성에 따른 용손이 용이하게 이루어지는 문제점이 발생된다.

특히, 용강의 침윤과 산화에 의한 철산화물과 그 개재물에 의한 침윤은 내화물의 구성성분과 저융물의 형성 및 침윤에 따른 통기성의 저하를 초래한다.

한편, 버블링 향상을 위해서는 높은 기공율과 알맞은 기공의 크기는 물론 젖음성이 낮은 성분이 요구되어 주로 카본을 포러스내화재의 재료로 사용하나 강에 탄소가 용해되는 단점으로 인하여 고급강에는 적합치 아니한 문제점이 발생된다.

또한, 최근에는 다회사용에 의한 노재의 원가절감이 요망되어 노재로 사용되는 내화재의 고내용성이 요구된다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 극복하기 위해서 안출된 것으로서, 포러스내화재 및 노즐 내화재에 용강의 침윤 및 탈산제로 첨가된 알루미늄과 정련과정중 형성된 알루미늄산화물이 부착되어 주조의 불균일과 강품질을 저하시키는 문제점을 해결하기 위하여 포러스 및 노즐 내화재의 표면을 개선하고, 다회 사용으로 원가를 절감시키려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명은 포러스내화재 및 노즐 내화재에 관한 것으로서, 포러스 내지 각종 노즐 내화재의 표면에 침윤방지층 및 저융물형성층을 코팅하여 용강의 침윤을 방지하고, 침윤시 저융물을 형성하도록 한다.

이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 의해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 포러스내화재의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 내화재가 도포된 내,외부 침적노즐의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 내화재가 도포된 내,외부 쉬라우드노즐의 단면도이다.

먼저, 본 발명은 포러스나 노즐내화물의 표면에 코팅을 하여 용강의 침윤을 방지하고, 사용중 침윤된 비금속 개재물과 저융물이 용강류에 쉽게 씻겨 가도록 하는 침윤방지층 및 저융물형성층을 포함하는 포러스 및 노줄 내화재로서 이 층들은 표1과 같은 구성으로 조성되어 있다.

*표 1*

구성 원료	구성예1(용강 침윤방지)	구성예2(저융물 형성)
,,,,,(1종 또는 2종),입도 0.1mm이하	20-80중량%	-
,,,,(1종 또는 2종),입도 0.1mm이하	-	20-80중량%
바인더(초산비닐,에멀션수지,인산,, SOL,페놀레진)	10-40중량%	10-40중량%
알코올 또는 물	10-40중량%	10-40중량%
도포방법	스프레이,담금법,브러쉬	스프레이,담금법,브러쉬
코팅두께(mm)	0.1-2.0	0.1-2.0

상기 기재된 표 1과 같이 침윤방지층은 순도 90%의 , , , , , 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 침윤방지원료; 초산비닐, 에멀션화수지, 인산, , Sol, 페놀레진 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 바인더; 및 알코올, 물 또는 이들을 혼합한 용매를 포함하여 구성되고, 상기 침윤방지 원료는 그 입도가 0.1mm 이하이고, 전체 중량에 대해 20-80중량%의 양으로 포함하며, 상기 바인더는 10-40중량%의 양으로 포함하고, 상기 용매는 10-40중량%의 양으로 포함하는 침윤방지 조성물이다.

상기 조성물의 사용중 형성되는 등의 비금속개재물은 막힘의 원인이 된다. 이 문제를 해결하기 위해서,순도 90%의 , , , , 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 저융물 형성원료;초산비닐, 에멀션화수지, 인산, , Sol, 페놀레진 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 바인더; 및 알코올, 물 또는 이들을 혼합한 용매를 포함하여 구성되고, 상기 저융물형성 원료는 그 입도가 0.1mm 이하이고, 전체 중량에 대해 20-80중량%의 양으로 포함하며, 상기 바인더는 10-40중량%의 양으로 포함하고, 상기 용매는 10-40중량%의 양으로 포함하는 저융물형성 조성물로 코팅된 저융물형성층을 제공한다.이렇게 구성된 상기 저융물형성 조성물은 코팅시 침윤된 비금속 개재물과 저융물이 형성되어 용강류에 씻겨 흘러 내려가도록 하는 역할을 한다.

상기 침윤방지 원료 및 저융물형성 원료의 입도를 0.1mm이하로 한정하는 이유는 0.1mm이상이 되는 경우 코팅시 코팅층이 불균일하고, 조성의 불균일화에 의하여 저융물 형성이 곤란하게 된다.

삭제

또한, 상기 침윤방지 조성물 및 저융물형성 조성물은 20-80중량%의 범위에서 첨가한다.

상기와 같이 범위를 한정하는 이유는 20중량% 이하로 첨가하면 코팅층의 형성에 많은 시간이 소요되고, 80중량% 이상으로 첨가하면 코팅시 작업성이 불량하여 균일한 코팅층을 형성시키기가 곤란하다.

또한, 상기 바인더를 10-40중량%로 한정하는 이유는 10중량% 이하로 첨가하면 노즐등 내화재의 부착강도가 약하고, 40중량% 이상으로 첨가하면 사용중 용손이 급속히 이루어지는 문제점이 발생한다.

삭제

삭제

한편, 저융물의 형성은 초기에는 효과가 있으나 반복 사용중 점차 씻겨내려가는 단점이 발생하므로 효과가 지속되기 위하여는 상기 침윤방지층 위에 저융물형성층을 형성시키거나 저융물형성층 위에 침윤방지층을 형성시키는 방법도 효과적으로 적용된다.

아울러, 사용 횟수가 낮은 경우에는 상기의 침윤방지층이나 저융물형성층이 1층으로만 하여도 되나 사용수명이 긴 경우에는 침윤방지층과 저융물형성층을 반복적으로 코팅한다.

또한, 표 2는 본 발명에 따른 침윤방지층과 저융물형성층이 다양하게 적용된 모습과 그 물성치이다.

*표 2*

특성		포러스내화재	상,하노즐	쉬라우드노즐	침적노즐
물성	기공율(%)	23-28	5-20	14-20	15-20
	부피비중	2.7-3.0	2.2-3.1	2.2-2.5	3.4-3.9
	압축강도(㎏/㎤)	250-400	200-1500	200-400	200-500
화학성분(%)		86-88	60-90	40-75	-
		3-5	-	9-30	70-85
		1-5	C 4-30	C 10-30	C 10-30
통기량(Nℓ/min at 0.5 Bar)		120-130	-	-	-

도 2내지 도 3에 도시된 바와 같이, 포러스내화재(1)의 내부와 침적노즐(내부,2), 침적노즐(외부,3), 내부쉬라우드노즐(4), 외부쉬라우드노즐(5)의 표면에 코팅을 한다.

또한, 코팅의 방법으로는 스프레이, 브러쉬나 면봉에 코팅제를 적셔 코팅하는 것이 바람직하되, 그 코팅의 두께는 0.1-2.0mm로 한정한다.

상기와 같이 한정하는 이유는 코팅의 두께가 너무 두꺼우면 사용중 열팽창 차에 의한 박락과 제조시 불균일한 코팅이 야기되고, 너무 낮으면 용강의 침윤방지 및 개재물의 부착방지가 감소된다.

상술한 바와같이 본 발명에 따른 포러스 및 노즐 내화재는 용강의 침윤을 방지하고, 침윤된 비금속개재물과 저융물을 형성시켜 용강류에 씻겨 흘러 내려가도록 하여 주조불균일 및 강품질 저하의 원인을 미연에 방지하는 매우 유용한 고안이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한하지 아니하며, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 포러스내화재의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 내화재가 도포된 내,외부 침적노즐의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 내화재가 도포된 내,외부 쉬라우드노즐의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 포러스내화재 2: 침적노즐(내부)

3: 침적노즐(외부) 4:내부쉬라우드노즐

5: 외부쉬라우드노즐

Claims (4)

1. 순도 90%의 , , , , , 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 침윤방지원료;

   초산비닐, 에멀션화수지, 인산, , Sol, 페놀레진 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 바인더; 및

   알코올, 물 또는 이들을 혼합한 용매를 포함하여 구성되고,

   상기 침윤방지 원료는 그 입도가 0.1mm이고, 전체 중량에 대해 20-80중량%의 양으로 포함하며, 상기 바인더는 10-40중량%의 양으로 포함하고, 상기 용매는 10-40중량%의 양으로 포함하는 침윤방지 조성물로 코팅된 침윤방지층 및

   순도 90%의 , , , , 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 저융물 형성원료;

   초산비닐, 에멀션화수지, 인산, , Sol, 페놀레진 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 바인더; 및

   알코올, 물 또는 이들을 혼합한 용매를 포함하여 구성되고,

   상기 저융물형성 원료는 그 입도가 0.1mm이고, 전체 중량에 대해 20-80중량%의 양으로 포함하며, 상기 바인더는 10-40중량%의 양으로 포함하고, 상기 용매는 10-40중량%의 양으로 포함하는 저융물형성 조성물로 코팅된 저융물 형성층을 포함하는 포러스 및 노즐 내화재.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 침윤방지층과 저융물형성층이 0.1-2.0mm 두께로 코팅되는 것을 특징으로 하는 포러스 및 노즐 내화재.
4. 삭제