KR100643838B1

KR100643838B1 - 가스주입용 버블링 프러그

Info

Publication number: KR100643838B1
Application number: KR1020050036691A
Authority: KR
Inventors: 정재일
Original assignee: 조선내화 주식회사
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2006-11-10
Also published as: KR20060114529A

Abstract

본 발명은 내부기공부(氣孔部)와 외각보호부를 이루는 턴디쉬용 가스주입 버블링프러그(bubbling plug)에 대해 내부기공부 재질을 종래와 다르게 조성하여 내부기공부와 외각보호부간의 결합강도 차이를 줄임으로써 용강류 흐름에 따른 조직 붕괴의 가능성을 최소화하여 사용수명을 증대시킴과 함께 제조공정의 단축으로 저렴한 제조원가를 갖는 버블링프러그에 관한 것이다.

이에 따른 기술적 구성은 다공성을 갖는 내부기공부와 이를 감싸고 있는 내화재질로 된 외각보호부를 이루는 턴디쉬용 가스주입 버블링프러그에 있어서,

상기 내부기공부가 100중량%로서, 실리카(SiO₂) 1∼5중량%, CaO 1∼5중량%, 소디움 헥사민 포스페이트(Sodium Hexamin Phosphate) 0.2∼2중량%, 인산바인더 2∼7중량% 이고, 나머지가 알루미나(Al₂O₃)로 조성됨을 특징으로 하는 가스주입용 버블링프러그로 이루어진다.

턴디쉬. 버블링프러그

Description

가스주입용 버블링 프러그{bubbling plug for gas purging}

도 1a 턴디쉬 바닥면에 설치되는 버블링프러그의 사시도

도1b는 도1a의 절단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 내부기공부 2: 외각보호부 3: 가스공급라인부

본 발명은 제강 조업시 턴디쉬내에 가스를 주입하여 개재물의 부상을 촉진시키기 위한 버블링프러그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성을 갖는 내부기공부 (氣孔部)재질과 외각보호부 재질간의 강도 차이를 줄임으로써 용강류의 흐름에 따른 조직 붕괴의 가능성을 최소화함과 함께 제조방법의 간편화 및 용강류에 대해 우수한 내구성을 갖는 버블링 프러그(bubbling plug)에 관한 것이다.

제강조업과 관련한 연속주조 공정에서 턴디쉬(tundish)는 고로(高爐)에서 생산한 용선을 전로(轉爐)에서 강성분으로 조정한 용강을 주조하기 위해 사용되는 용기로서, 용선된 용강중에 존재하는 비금속 개재물 등을 분리시키지 않고 주입되는 경우에는 비금속 개재물이 주조편속으로 혼입되어 주편 품질을 저하시키게 된다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 턴디쉬 바닥에 도 1과 같이 다공성을 갖는 재질의 내부기공부(氣孔部)(1)와 이를 감싸고 있는 내화재질로 된 외각보호부(2)가 일정 틀안에서 프레스 성형, 소성되어 이루어지고, 내부기공부(氣孔部)(1)에 가스공급라인부(3)가 연결된 시스템이 설치되고 있다.

상기 구조를 갖는 종래의 내·외 재질에서 내부기공부(1)는 Al₂O₃ 97.2중량%, SiO₂ 2.4중량% 의 코런덤(corundum)으로 조성되고, 외각보호부(2)는 Al₂O₃ 90.5중량%, SiO₂ 9중량% 의 코런덤(corundum)과 뮬라이트(mullite)로 조성되고 있다.

상기 구조에서 가스공급라인부(3)를 통해 아르곤가스를 취입하여 블로잉(blowing)하면 비금속 등의 개재물의 부상이 촉진됨에 따라 고청정강의 생산이 가능하다.

미세 버블링시스템의 구비조건으로는 용강류내에서 내열충격성이 우수해야하며, 사용시 열간에서의 파괴 또는 손상되지 않을 만큼 강도를 유지하는 것이 중요하고, 미세버블링 목적을 고려할 때 버블링을 효율적으로 진행하기 위해서는 과다한 버블링이 아니라 조업에 적합한 기공 크기의 버블링 조건을 갖추는 것이 중요하다.

즉, 턴디쉬내에서 용강류의 유동이 가혹함을 고려할 때 외부에서 발현되는 열충격 내지는 구조체에 미치는 응력 등에 대해서 견딜 수 있는 강도를 유지함과 동시에 턴디쉬 탕면으로 아르곤가스와 같은 불활성가스의 버블을 안정되게 공급할 수 있는 버블링 성능을 갖추어야 한다.

한편, 마이크로 퍼징 시스템의 제조에 일반적으로 사용되는 종래의 방법은 프레싱(Pressing)방법이다. 이 프레싱 방법으로 제조하는 경우 내부기공부 재질의 원료 베토와 외각보호부 원료의 재질을 일정 틀안에 동시에 투입하여 성형한 후 1500∼1650℃에서 소성하여 제조하는 방법으로서, 이 때 상기한 종래의 내부기공부 (氣孔部)재질과 외각보호부 재질간에 결합력이 견고하지 못함에 따라 사용수명이 짧아지는 문제점이 있으며, 또한 다양한 턴디쉬 구조에서 적합한 사이즈나 형상을 탄력성 있게 설계 내지는 제조하지 못하게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 내부기공부(氣孔部) 재질을 종래와 다르게 조성하여 내부기공부(氣孔部)와 외각보호부간의 결합강도 차이를 줄임으로써 용강류 흐름에 따른 조직 붕괴의 가능성을 최소화하여 사용수명을 증대시킴과 함께 제조공정의 단축으로 저렴한 제조원가를 갖는 턴디쉬용 버블링프러그를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다공성을 갖는 내부기공부(氣孔部)와 이를 감싸고 있는 내화재질로 된 외각보호부를 이루는 턴디쉬용 가스주입 버블링프러그에 있어서,
내부기공부(氣孔部)가 100중량%로써, 실리카(SiO₂) 1∼5중량%, CaO 1∼5중량%, 소디움 헥사민 포스페이트(Sodium Hexamin Phosphate) 0.2∼2중량%, 인산바인더 2∼7중량% 이고, 나머지가 알루미나(Al₂O₃)로 조성됨을 특징으로 하는 버블링프러그로 이루어진다.

또한 본 발명은 상기한 조성이 되게 혼합, 성형한 후 350∼700℃에서 열처리함을 특징으로 하는 버블링 프러그 제조방법으로 이루어진다.

상기한 조성에서 실리카(SiO₂)는 혼련시 작업성을 발현시키며, 열간(턴디쉬)에서는 알루미나(Al₂O₃) 성분과 뮬라이트화 반응이 이루어지며 열간 내스폴링성 및 조직의 안정성을 확보한다. 따라서 함량이 적으면 상기 효과를 기대할 수 없으며, 너무 많으면 혼련성을 오히려 떨어뜨릴 뿐만아니라 열간 조건에서 과액상화를 촉발시켜 조직을 열화시킬 수 있다. 바람직한 첨가는 1∼5중량%이다.

CaO는 시멘트 성분에 포함되어 있는 광물로서 CaO는 시멘트의 함량과 직결된다. 따라서 부정형 캐스팅/래밍 작업이 완료된 후 조직의 취급강도 및 경화의 기능을 유지한다. 시멘트 함량이 미량으로 들어갔을 때는 경화반응이 미흡하게 발생하며, 과량 첨가 되면 경화반응이 급격이 일어나 작업이 불가능하게 된다.

따라서 1∼5중량% 첨가함이 바람직하다.

소디움 헥사민 포스페이트(S.H.P: Sodium Hexamin Phosphate)는 혼련시 베토의 작업성을 부여함과 함께 열간에서 뮬라이트화를 촉진시킨다. 미량 첨가시는 배토의 작업성 부여의 역활이 미약하고, 과량 첨가시는 저융물을 과다하게 생성시킨다. 따라서 0.2∼2중량% 첨가함이 바람직하다.

인산바인더는 혼련시 주 작업 바인더로서 저온 영역에서도 조직의 강도를 발현시키는 특성을 갖는 것으로, 미량 첨가시는 원하는 작업성이 발현되지 않고 열처리 후 강도의 확보가 어려우며, 과량 첨가시는 원하는 작업성이 발현되지 않고 경화가 지나치게 촉진된다. 따라서 2∼7중량% 첨가함이 바람직하다.

(표 1)은 실시예를 나타낸 것이다.

(표 1)

		기존		실시예1		실시예2		실시예3
		내부	외각	내부	외각	내부	외각	내부	외각
성 분 중량 %	알루미나		97	90	92	82	89	97	89.8	97
	실리카		2	9	1	2	1	2	4	2
	시멘트				3	16	2	1	4	1
	S.H.P				1		1		0.2
	인산바인더				3		7		2
제 조	소 성	온도			350∼700℃
제 조	소 성	시간			1∼10hr
물 성	부피비중		2.62	2.94	2.68	2.81	2.62	2.81	2.62
	기공율(%)		29.6	16.6	30	23.4	31	23.4	30
	압축강도 (kg/cm²)		100	1,090	590	570	620	570	600
	곡강도 (kg/cm²)		40	300	250	230	280	230	260
	기공경(㎛)		58.56	6.251	22.54	6.20	22.54	6.20	22.54	6.20

상기 (표 1)의 실시예에서 알수 있는바와 같이, 본 발명의 실시예(1∼3)에서는 기공경이 22.54㎛로서 불활성가스의 버블을 원활히 행할 수 있는 기공경 임을 알 수 있으며, 특히 본 발명의 경우 내부(내부기공부)의 압축강도는 600∼620kg/cm² 이고, 외각(외각보호부)의 압축강도는 570kg/cm²로써, 내부와 외각간의 압축강도 차이가 그다지 크게 나지않고 있는데 반해, 기존의 내부 압축강도는 100kg/cm²이고, 외각의 압축강도는 1,090kg/cm²로서 그들간의 압축강도 차이는 무려 900kg/cm²차이임을 알 수 있다.

상기와 같은 기존의 압축강도의 큰 차이는 내부기공부(氣孔部) 재질과 외각보호부 재질간에 결합력이 견고하지 못하는 결과를 초래하게 됨에 따라 결과적으로 사용수명이 짧아지는 원인이 되고 있으나, 본 발명은 내부기공부(氣孔部)와 외각보호부간의 차이가 크지 않는 것으로서, 이는 서로간의 결합력이 견고함에 따라 사용수명이 향상된 결과를 갖게된다.

또한 버블링프러그를 제조함에 있어 기존에는 성형후 고온(1500∼1650℃)에서 소성함에 따라 에너지 소비가 크게 나타나는데 반해, 본 발명은 350∼700℃에서 열처리함으로써 종래 비해 에너지소비가 현격히 줄어드는 결과를 갖게되는 등 저렴한 제조원가를 갖는 프러그 생산이 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명은 내부기공부(氣孔部) 재질과 외각보호부 재질간의 강도 차이를 줄임으로써 용강류의 흐름에 따른 조직 붕괴의 가능성을 최소화함과 함께 제조방법의 간편화 및 용강류에 대해 우수한 내구성을 갖는 버블링프러그를 갖게된다.

Claims

다공성을 갖는 내부기공부(氣孔部)와 이를 감싸고 있는 내화재질로 된 외각보호부를 이루는 턴디쉬용 가스주입 버블링프러그에 있어서,

상기 내부기공부(氣孔部)가 100중량%로서, 실리카(SiO₂) 1∼5중량%, CaO 1∼5중량%, 소디움 헥사민 포스페이트(Sodium Hexamin Phosphate) 0.2∼2중량%, 인산바인더 2∼7중량% 이고, 나머지가 알루미나(Al₂O₃)로 조성됨을 특징으로 가스주입용 버블링프러그.