KR100506466B1

KR100506466B1 - 얇은 스틸 스트립의 연속 캐스팅용 사이드 댐의 재활용 방법, 및 이로부터 제조된 보론 니트리드-함유 분말 혼합물과 사이드 댐

Info

Publication number: KR100506466B1
Application number: KR10-2001-0069216A
Authority: KR
Inventors: 윙글링토마스; 벤케르울리히; 키클레헤르베르트; 레르프시그프리드; 뮬레르스테판
Original assignee: 이에스케이 세라믹스 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2000-11-09
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2005-08-03
Also published as: EP1213273B1; JP2002219560A; ES2185608T3; EP1213273A1; EP1213273B2; DE50100040D1; US20020079390A1; KR20020036719A; DE10055442A1; ES2185608T5; US6745963B2

Abstract

본 발명은 기계적 또는 화학적으로 마모된 표면을 가진, 얇은 스틸 스트립의 연속적인 캐스팅용 사이드댐을 환경 친화적으로 폐기량이 낮게 재활용하는 방법에 관한 것으로서, 상기 사이드댐의 기계적 또는 화학적으로 마모된 표면을 공지의 방법으로 클리닝한 다음, 상기 사이드댐을 크러싱 또는 밀링에 의해 BN-함유 분말로 변환시키는 것을 특징으로 한다.

Description

얇은 스틸 스트립의 연속 캐스팅용 사이드 댐의 재활용 방법, 및 이로부터 제조된 보론 니트리드-함유 분말 혼합물과 사이드 댐 {PROCESS FOR RECYCLING SIDE DAMS FOR THE CONTINUOUS CASTING OF THIN STEEL STRIP, AND BORON NITRIDE-CONTAINING POWDER MIXTURE AND SIDE DAM PRODUCED THEREBY}

본 발명은 얇은 스틸 스트립(thin steel strip)의 연속적인 캐스팅 (continuous casting)용 사이드 댐 (side dams)의 재활용 방법에 관한 것이다.

육방 보론 니트리드 (hexagonal boron nitride: BN)는, 통상 미분체 BN (pulverulent BN)의 열간 프레싱(hot pressing)에 의해 압축되어 고밀도의 소결체를 제공한다.

얇은 스틸 스트립의 연속 캐스팅용 사이드 댐(side dams)은 상기 소결체를 톱질(sawing), 터닝(turning) 또는 밀링(milling)함에 의해 수득된다.

순수 BN 이외에, BN과 산화물을 포함하거나, BN과 산화물 및 카바이드의 혼합물을 포함하거나, 혹은 BN 및 시알론(sialons)을 포함한 다양한 혼합 세라믹스가 열간 프레싱에 의해 제조된다.

이와 같은 재료는 특허문헌 EP 0195 417, DE 3 824 849 A1 및 US 4,885,264에 기재되어 있다.

이와 같은 혼합 세라믹스의 조성은 하기와 같다:

a) BN-산화물-카바이드 혼합 세라믹스;

BN 30-85wt%

ZrO₂, MgO 10-50wt%

SiC, ZrC,TiC 5-20wt%

b) BN-산화물 혼합세라믹스;

BN 60-80wt%

ZrO₂,MgO 20-40wt%

특허문헌 DE-A-10015849에서는 소결 과정 중에 B₂O₃ 의 반응에 의해 소결 후 수분 흡수를 피할 수 있는 조성물을 개시하고 있다.

상기 조성물은 하기와 같다:

c) BN-산화물 카바이드 혼합세라믹스;

BN 21-83.8wt%

ZrO₂,MgO 10-50wt%

SiC,ZrC,TiC 5-20wt%

원소 Si, Al, Ti 의 산화물, 카바이드 및 니트리드, 및, B₂O₃ 와 특정 첨가제의 반응 생성물로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제 1.2-9wt%

d) BN-산화물 혼합 세라믹스;

BN 51-78.8wt%

ZrO₂,MgO 20-40wt%

사용 후, 얇은 스틸 스트립의 연속 캐스팅용 사이드 댐은, 일반적으로, 금속성 용융물과 접촉되어 있던 곳에서 기계적인 마모 및 화학적인 마모의 흔적(traces)을 나타낸다.

상기 부품의 수명은 기계적 및/또는 화학적 마모에 의해서 또는, 주조(cast)될 용융물의 배치(batch) 크기 또는 캐스팅 조건 등과 같은 플랜트(plant) 또는 프로세스 파라미터에 의해 결정된다.

상기 부품의 수명 완료시, 상기 부품의 90%를 초과하는 체적이 기계적으로 또는 화학적으로 침식되지 않는다.

그럼에도 불구하고, 종래에는, 상기 부품의 전체를 폐기하고 새로운 부품으로 대체하였다.

본 발명의 목적은 얇은 스틸 스트립의 연속적인 캐스팅용 사이드 댐 (이하, 사이드 댐으로 칭함)으로서, 기계적이나 화학적으로 마모된 면을 가진 사이드 댐을 환경 친화적이고(environmentally-friendly) 폐기물 함량이 낮도록(low-waste) 재활용하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은 상기 사이드 댐의 기계적 또는 화학적인 마모면을 공지의 방법에 의해 클리닝(cleaning)하고, 이어서, 상기 사이드 댐을 크러싱(crushing) 및 밀링 (milling)함에 의해 BN-함유 분말로 변환시키는 방법에 의해 달성된다.

상기 사이드 댐은, 바람직하게는, 금속 용융물과 접촉되어 있었던 사이드 댐의 마모면을 기계적으로 연삭(grinding)함에 의해 클리닝(cleaning)하는 것이 바람직하다.

상기 연삭에 의해 상기 사이드댐의 야금학적 사용(metallurgical use)시 형성된 반응층(reaction layer)이 제거된다.

상기 반응층을 연삭시켜 제거하면, 상기 사이드 댐은 사용 전 사이드 댐과 동일한 조성을 가지게 된다.

상기와 같은 방법으로 클리닝한 사이드 댐은 조 분쇄기 (jaw crusher)에 의해 거칠게 파쇄한 다음, 통상의 밀링 장치, 예를 들어, 볼밀(ball mill), 진동 밀(vibratory mill) 또는 임팩트 플레이트 밀(impact plate mill)을 사용하여 분말(powder)로 밀링한다.

바람직하게는, 상기 분말은 사이드 댐의 제조에 사용되는, 상응하는 새로운 분말과 유사한 입자크기를 가진다.

상기는 일반적으로 약 10-15㎛의 평균 입자크기를 가진다.

이와 같이 하여 수득된 분말의 조성은, 원래 사용된 분말 혼합물의 조성에 거의 상응한다.

본 발명에 따른 재처리 공정에서는, 산소 함량에 있어 단지 작은 증가만 일어나게 할 수 있다.

그러나, 이는 적절한 재처리 방법, 즉 보호가스 하에서의 밀링에 의해 더욱 제한할 수 있다.

따라서, 본 발명의 방법에서 상기 밀링은 보호가스, 바람직하게는 질소 또는 아르곤 가스 하에서 실시하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 또한, 본 발명의 방법에 의해 제조된 BN 분말 혼합물을 제공한다.

상기와 같이 하여 수득된 재활용 분말(recycled powder)은 새로운 사이드 댐의 제조를 위한 원료(raw material)로 사용할 수 있다.

상기 재활용 분말은 순수 형태로 사용할 수 있으나, 새로운 사용 전 원료(frech raw materials)를 첨가하여 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 재활용 분말의 비는, 바람직하게는, 10~60wt%, 바람직하게는 20~50wt%, 특히 바람직하게는 25~35wt% 의 범위이다.

놀랍게도, 재활용 분말로부터 제조되거나 혹은 재활용 분말을 사용하는 사이드댐의 경우, 사용 전 원료만으로 제조한 사이드 댐보다 우수한 특성을 나타내는 것이 확인되었다.

특히, 재활용 분말 10-60wt%, 바람직하게는 20-50wt%, 특히 25-35wt% 를 포함하는 사이드댐은 밀도, 휨 강도 및 경도에서 더 높게 향상된 특성을 기대 이상으로 나타내었다.

따라서, 본 발명은, 추가로, 본 발명에 의한 재활용 분말을 사용하여 제조된 금속응용 분야에 적합한 사이드댐을 제공한다.

다음의 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.

실시예 1

사용 시, 강 용융물(steel melts)과의 접촉에 의해 오염된 사이드 댐을 재활용 분말 제조를 위한 출발 재료로 사용하였다.

상기 오염된 표면을 연삭하여 오염 흔적(tracss), 부착재 또는 반응영역(reaction zones)이 남아있지 않도록 하였다.

세라믹스 가공에서 일반적으로 통용되는 다이아몬드 연삭 디스크(diamond grinding disk)를 연삭 디스크로서 사용하였다.

그 다음 연삭에 의해 얻어진 부품을 조 크러셔(jaw crushers)에 의해 거칠게 파쇄하였다.

거칠게 파쇄한 분쇄물을 진동밀(vibratory mill)에서 1시간 동안 밀링하여 평균입자크기 10-15㎛을 가진 분말을 얻었다.

실시예 2

재활용 분말을 포함하는 본 발명에 의한 BN 세라믹 (IB)과 종래기술에 의한 대조 BN 세라믹 (B)의 제조 및 대비 :

다음의 조성물을 가진 균질 분말 조성물을 제조하였다.

IB : BN 34.3%, ZrO₂, 28%, SiC 5.6% , B₂O₃ 2.1%, 재활용 분말(BN 49%, ZrO₂ 40%, SiC 8%, B₂O₃ 3%의 조성물을 가진 재활용 분말) 30%

CB : BN 49%, ZrO₂ 40%, SiC8%, B₂O₃ 3%

그 균질 분말 혼합물을 온도 > 1650℃, 압력 > 25MPa 의 흑연다이(graphite dies)내에서 축방향 양측 열간 프레싱(axial two-sided hot pressing)에 의해 고밀화(densification)시켜 이론치 밀도의 > 94% 밀도를 가진 소결체(sintered body)를 제조하였다.

다음의 물성과 기계적 특성을 측정한 견본을 밴드톱(band saws)에 의해 그 소결체에서 톱질하였다.

	IB	CB
밀도[g/cm³]	3.02	2.92
휨강도	148	120
E 모듈러스[GPa]	80	80
브리넬 경도(Brinell hardness)	90	65
열전도율	RT 15.8 400℃ 9.9	RT 16.9 400℃ 10.0

선택한 조건하에서, 본 발명에 의한 재료가 종래기술에 의한 재료보다 기계적 특성이 더 우수하다.

본 발명에 의해 얇은 스틸 스트립(steel strip)의 연속적인 캐스팅(casting)에 쓰이는 기계적 또는 화학적인 마모면을 가진 사이드댐(side dams)을 환경 친화적으로 폐기물이 낮도록 재활용하는 방법이 제공된다.

본 발명에 의한 균질 분말 조성물의 재료가 종래의 재료보다 더 우수한 기계적 특성을 가진다.

Claims

보론 니트리드 (boron nitride: BN) 또는 BN을 함유한 혼합 세라믹으로부터 제조되고 기계적 또는 화학적으로 마모된 면 (worn surface)을 가진, 얇은 스틸 스트립(steel strip)의 연속 캐스팅용 사이드 댐(side dams)의 재활용 방법으로서,

상기 사이드 댐의 상기 기계적 또는 화학적으로 마모된 면을 클리닝(cleaning)하는 단계; 및,

상기 클리닝된 사이드댐을 크러싱(crushing) 및 밀링(milling)에 의해 BN-함유 분말로 전환하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 방법.
제1항에 있어서,

상기 사이드댐의 상기 마모된 면은 금속 용융물과 접촉하고 있던 것이고, 상기 클리닝 단계에서, 상기 마모된 면을 기계적으로 연삭(grinding)하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 클리닝된 사이드 댐은 조 크러셔(jaw crusher)에 의해 거칠게 파쇄된 후, 통상의 밀링 장치에 의해 밀링(milling)되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 밀링은 보호 가스 하에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 따른 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 BN 분말 혼합물.
제 5항에 따른 BN 분말 혼합물을 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는, 얇은 스틸 스트립의 연속 캐스팅용 사이드댐.
제 6항에 있어서,

제 5항에 따른 BN 분말 혼합물의 비가 10 내지 60 wt%의 범위인 것을 특징으로 하는 사이드댐 (side dams).