KR100986054B1 - Upper nozzle for tundish - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용융된 금속을 슬라브(Slab), 브룸(Bloom), 빌렛트(Billet) 등으로 반제품화 하는 연속 주조공정에 사용되는 어퍼 노즐(Upper Nozzle)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속 주조공정상의 턴디쉬(Tundish)에서 몰드로 용강을 주입할 때 용강중의 비금속 개재물을 부상 분리시키고 용강의 재산화를 방지하기 위해 사용하는 턴디쉬용 어퍼 노즐에 관한 것이다.The present invention relates to an upper nozzle used in a continuous casting process of semi-finished product of molten metal into slab, bloom, billet, and the like, and more particularly, continuous casting process. When the molten steel is injected into the mold from the tundish on the bed, the present invention relates to an upper nozzle for tundish, which is used to separate the nonmetallic inclusions in the molten steel and prevent reoxidation of the molten steel.

본 발명의 턴디쉬용 어퍼 노즐은 골재부, 중립부, 미분부로 구성되는 어퍼 노즐의 재료가 뮬라이트 30-65 중량%, 알루미나 15-50 중량%, 지르코니아 뮬라이트 15-30 중량%의 조성비로 이루어지고 골재부 가장 큰 입자의 입도가 0.6mm 이하이며, 미분부의 입도가 0.075mm 이하이고 기공경이 5.0-9.9㎛로 미세하게 형성된 것을 특징으로 한다.The upper nozzle for tundish of the present invention is composed of the composition of the upper nozzle is composed of aggregate, neutral, fine powder, mullite 30-65% by weight, alumina 15-50% by weight, zirconia mullite 15-30% by weight The particle size of the largest aggregate is 0.6mm or less, the particle size of the fine powder is 0.075mm or less, characterized in that the pore diameter is finely formed to 5.0-9.9㎛.

턴디쉬, 어퍼 노즐, 기공경, 포러스 Tundish, Upper Nozzle, Pore Diameter, Porus

Description

턴디쉬용 어퍼 노즐{Upper nozzle for tundish}Upper nozzle for tundish

본 발명은 용융된 금속을 슬라브(Slab), 브룸(Bloom), 빌렛트(Billet) 등으로 반제품화 하는 연속 주조공정에 사용되는 어퍼 노즐(Upper Nozzle)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속 주조공정상의 턴디쉬(Tundish)에서 몰드로 용강을 주입할 때 용강중의 비금속 개재물을 부상 분리시키고 용강의 재산화를 방지하기 위해 사용하는 어퍼 노즐에 관한 것이다.The present invention relates to an upper nozzle used in a continuous casting process of semi-finished product of molten metal into slab, bloom, billet, and the like, and more particularly, continuous casting process. When the molten steel is injected into the mold from the tundish on the bed, the present invention relates to an upper nozzle used to float and separate nonmetallic inclusions in the molten steel and prevent reoxidation of the molten steel.

일반적으로 제강로에서 용융된 용강은 래들에 담겨진 상태로 연주기 측으로 이동되어 턴디쉬를 거친 후 몰드로 주입되는데, 상기 공정에서 턴디쉬내의 용강을 몰드로 주입할 때 용강의 주입량을 제어하고 용강중에 포함된 비금속 개재물을 아르곤 가스를 취입하여 부상 분리시키기 위해 내화물로 된 슬라이딩 노즐이 사용된다.In general, molten steel melted in the steelmaking furnace is moved to the player side in a ladle, and is injected into a mold after passing through a tundish. In the process, when molten steel is injected into a mold, the molten steel is controlled and included in the molten steel. Refractory sliding nozzles are used to blow off and separate the non-metallic inclusions by argon gas.

도 1은 용강 주조용으로 사용되는 슬라이딩 노즐의 일예를 나타낸 단면도로서, 슬라이딩 노즐은 어퍼 노즐(1)이 설치된 상부 플레이트(2)와 하부 노즐(3)이 설치된 하부 플레이트(4) 및 상기 상하 플레이트(2)(4) 사이에 설치되어 용강통로를 개폐하는 미들 플레이트(5)로 이루어진다.1 is a cross-sectional view showing an example of a sliding nozzle used for molten steel casting, the sliding nozzle is a lower plate 4 and upper and lower plates provided with an upper plate 2 and a lower nozzle 3, the upper nozzle 1 is installed (2) and (4) is provided between the middle plate (5) for opening and closing the molten steel passage.

따라서 미들 플레이트(5)가 슬라이딩하면서 이동하면 어퍼 노즐(1)과 상부 플레이트(2) 그리고 하부 플레이트(4)와 하부 노즐(3)에 의해 형성되는 용강 통로가 미들 플레이트(5)에 의해 개방 또는 폐쇄되므로 용강의 흐름을 개폐함은 물론 유량을 제어할 수 있게 된다.Accordingly, when the middle plate 5 moves while sliding, the molten steel passage formed by the upper nozzle 1 and the upper plate 2 and the lower plate 4 and the lower nozzle 3 is opened or opened by the middle plate 5. Since it is closed, the flow of molten steel can be opened and closed as well as the flow rate can be controlled.

또한 상기 슬라이딩 노즐의 일측에는 가스 주입관이 설치되어 이 가스 주입관으로 아르곤 가스를 주입하면 아르곤 가스가 어퍼 노즐(1)과 블럭 벽면 사이의 통로를 따라 용강내로 분출되어 용강내에 포함된 비금속 개재물을 부상 분리시키게 되며, 이에 따라 청정한 용강만 하부 노즐(3)을 통해 몰드로 주입할 수 있게 된다.In addition, a gas injection pipe is installed at one side of the sliding nozzle, and when argon gas is injected into the gas injection pipe, argon gas is ejected into the molten steel along the passage between the upper nozzle 1 and the block wall, thereby forming a non-metallic inclusion contained in the molten steel. As a result, the flotation is separated, and thus only the clean molten steel can be injected into the mold through the lower nozzle 3.

상기와 같은 슬라이딩 노즐 구조에서 어퍼 노즐(1)은 통상 미세한 기공이 있는 포러스(Porous)형이 사용되며, 이 어퍼 노즐은 용강의 주입시 첫번째의 용강 통로가 되므로 사용 조건상 초기 개공시 열충격에 대한 저항성과 반복 사용에 따른 내 스폴링(Spalling)성 등의 내 열충격성이 요구되고, 이외에도 용강이나 비금속 성분에 대한 내식성과 내용성이 요구된다.In the sliding nozzle structure as described above, the upper nozzle 1 is generally made of a porous type with fine pores, and the upper nozzle becomes the first molten steel passage when injecting molten steel, thus resisting thermal shock during initial opening in use conditions. Thermal shock resistance, such as spalling (spalling) resistance due to over and repeated use is required, in addition to corrosion resistance and solvent resistance to molten steel or non-metallic components are required.

이러한 어퍼 노즐의 재료로서 종래에는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 크롬(Cr2O3) 등이 사용되었으며, 균일한 버블링성을 위해 알루미나는 볼(Ball)형 및 각형의 형태를 가지는 1mm 이하의 입도의 것이 사용되었다.As the upper nozzle material, alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), chromium (Cr 2 O 3 ), and the like are conventionally used, and alumina has a ball shape and a square shape for uniform bubbling. A particle size of 1 mm or less having a shape was used.

또한 종래의 포러스형 어퍼 노즐은 통상 기공경이 10㎛ 이상으로 구성되어 있으며, 상기와 같이 비교적 큰 기공경으로 부터 아르곤 가스가 퍼징되면 버블이 큰 사이즈로 취입되면서 용강중의 비금속 개재물을 분리 부상시키게 된다.In addition, the conventional porous upper nozzle is usually composed of a pore diameter of 10㎛ or more, and when argon gas is purged from the relatively large pore diameter as described above, the bubble is blown to a large size to separate and float the non-metallic inclusions in the molten steel.

상기와 같은 종래의 어퍼 노즐의 주재료가 되는 알루미나는 용강에 대한 내식성은 우수하지만 열팽창계수가 커서 상대적으로 내 열충격성은 떨어지기 때문에 예열 또는 사용도중에 크랙이 발생되기 쉬운 문제가 있다.Alumina, which is the main material of the conventional upper nozzle as described above, has excellent corrosion resistance to molten steel but a large thermal expansion coefficient, and thus relatively low thermal shock resistance, so that cracks are likely to occur during preheating or use.

또한 어퍼 노즐은 사용조건상 취입되는 아르곤 가스의 유량 및 기공부분에 걸리는 압력이 매우 중요한 요소로 작용한다. In addition, the upper nozzle is a very important factor is the flow rate of the argon gas blown in the operating conditions and the pressure applied to the pore portion.

통상 주조중에는 6 - 8nℓ/min의 아르곤을 투입하게 되고 이때 걸리는 압력이 1.0kg/㎠ 내외인 경우 가장 안정적인 사용상태를 유지하게 되는데, 종래의 어퍼 노즐은 기공경이 크기 때문에 투입되는 아르곤 가스의 유량에 비해 기공부분에 걸리는 압력의 손실이 커지게 되고 상기와 같은 압력의 손실은 장시간의 연주 조업시 불안한 요소로 작용할 수 있다Normally, 6-8 nℓ / min of argon is injected during casting, and when the applied pressure is about 1.0kg / cm2, the most stable use state is maintained. The conventional upper nozzle has a large pore diameter, and thus the flow rate of argon gas is injected. In comparison, the pressure loss on the pores increases, and the above pressure loss may act as an unstable factor in the long time playing operation.

본 발명의 목적은 어퍼 노즐의 재료로 저 팽창성 원료를 사용하여 열팽창계수를 저감시킴에 의해 노즐의 내 열충격성이 향상될 수 있게 하고 또한 입도가 작은 재료를 사용함에 의해 노즐의 기공경이 5.0-9.9㎛로 미세화되게 함으로서 장시간의 연속 조업시에도 압력 번화가 거의 없는 연속 주조용 어퍼 노즐을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to improve the thermal shock resistance of the nozzle by reducing the coefficient of thermal expansion by using a low-expansion raw material as the material of the upper nozzle, and the pore diameter of the nozzle is 5.0-9.9 by using a material of small particle size It is to provide an upper nozzle for continuous casting with little pressure bloat even in a long time continuous operation by making it fine in micrometer.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 턴디쉬용 어퍼 노즐은 골재부, 중립부, 미분부로 구성되는 어퍼 노즐의 재료가 뮬라이트 30-65 중 량%, 알루미나 15-50 중량%, 지르코니아 뮬라이트 15-30 중량%의 조성비로 이루어지고 골재부 가장 큰 입자의 입도가 0.6mm 이하이며, 미분부의 입도가 0.075mm 이하이고 기공경이 5.0-9.9㎛로 미세하게 형성한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the upper nozzle for tundish according to an embodiment of the present invention is the material of the upper nozzle composed of aggregate, neutral, and fine powder 30-65% by weight of mullite, 15-50% by weight of alumina It is composed of a composition ratio of 15-30% by weight of zirconia mullite, and the particle size of the largest particles in the aggregate is 0.6mm or less, the particle size of the fine powder is 0.075mm or less, and the pore diameter is 5.0-9.9㎛ finely formed.

본 발명의 어퍼 노즐은 저 열팽창성의 재료를 사용함에 따라 내 열충격성이 향상되므로 예열 및 사용중 크랙이 발생하는 것을 억제하여 준다.Since the upper nozzle of the present invention uses a material having low thermal expansion, thermal shock resistance is improved, thereby preventing occurrence of preheating and cracking during use.

또한 재료의 입도를 미세화하여 미세 기공경이 형성되도록 함으로서 용강중에 포함된 비금속 개재물의 미세 입자도 부상 분리시켜 강 품질의 향상을 가져오게 되며, 장시간의 연주 조업시에도 아르곤의 투입 압력이 일정하게 유지되어 안정적인 조업을 할 수 있게 된다.In addition, by forming a fine pore diameter by minimizing the particle size of the material, fine particles of non-metallic inclusions contained in the molten steel are also separated and brought about to improve the steel quality. It is possible to perform stable operations.

본 발명에 따른 턴디쉬용 어퍼 노즐은 주원료로 뮬라이트(3Al2O3 - 2SiO2)와 알루미나(Al2O3) 및 지르코니아 뮬라이트(ZrO2 -3Al2O3 -2SiO2)가 사용된다.The upper dish for turning the nozzle according to the present invention is the main ingredient mullite (3Al 2 O 3 - 2SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3) and zirconia mullite is (ZrO 2 - - 3Al 2 O 3 2SiO 2) is used.

상기한 어퍼 노즐의 원료는 저 열팽창성을 가진 내화물로서, 이중 뮬라이트의 열팽창율은 1000℃에서 0.6%이고 1500℃에서 0.8%이디.The raw material of the upper nozzle is a refractory having a low thermal expansion property, and the double mullite has a thermal expansion rate of 0.6% at 1000 ° C and 0.8% at 1500 ° C.

또한 알루미나의 열팽창율은 1000℃에서 0.8%이고 1500℃에서 1.3%이며, 지르코니아 뮬라이트의 열팽창율은 1000℃에서 0.5%이고 1500℃에서 0.6%이다.The thermal expansion rate of alumina is 0.8% at 1000 ° C and 1.3% at 1500 ° C. The thermal expansion rate of zirconia mullite is 0.5% at 1000 ° C and 0.6% at 1500 ° C.

상기와 같은 저 열팽창성 원료를 적용함에 따라 본 발명에 따른 어퍼 노즐의 열팽창율은 1500℃에서 0.5-0.8% 정도가 되며, 이는 알루미나질로 이루어진 종래 어퍼 노즐의 1500℃에서의 열팽창율인 1.0-1.2% 보다 작아 내 열충격성이 우수하다.By applying the low thermal expansion material as described above, the thermal expansion rate of the upper nozzle according to the present invention is about 0.5-0.8% at 1500 ° C, which is 1.0-1.2 which is the thermal expansion rate at 1500 ° C of the conventional upper nozzle made of alumina. Less than%, excellent thermal shock resistance.

그리고 상기 주원료의 조성비는 뮬라이트 30-65중량%, 알루미나 15-50 중량%, 지르코니아 뮬라이트 15-30 중량%로 하는 것이 바람직하다.The composition ratio of the main raw material is preferably 30-65% by weight of mullite, 15-50% by weight of alumina, and 15-30% by weight of zirconia mullite.

상기 뮬라이트와 알루미나 및 지르코니아 뮬라이트의 조성비가 상기 수치 한정범위 미만인 경우에는 열팽창율의 감소가 작아 원하는 내 열충격성 향상 효과를 얻을 수 없고, 반대로 상기 수치 한정범위 보다 큰 경우에는 용강에 대한 내식성이 떨어져 침식이 되는 문제가 있다.When the composition ratio of the mullite, alumina and zirconia mullite is less than the numerical limit, the decrease in thermal expansion rate is small, so that the desired thermal shock resistance improvement effect cannot be obtained. There is a problem.

또한 상기 어퍼 노즐은 원료 배합 구성에 따라 골재부와 중립부 및 미분부로 이루어지는데, 종래의 어퍼 노즐은 통상 골재부 재료의 입도가 주로 1.5-1.0mm, 중립부는 0,4미만-0.1mm, 미분부는 0.075mm이하로 구성하였고 이러한 경우 미분부는 25% 이하로 이루어지는 것이 일반적이다.In addition, the upper nozzle is composed of an aggregate part, a neutral part and a fine part according to the composition of the raw material. In the conventional upper nozzle, the particle size of the aggregate material is usually 1.5-1.0 mm, and the neutral part is less than 0,4 -0.1 mm, fine powder. The part is composed of 0.075mm or less, and in this case, the derivative part is generally made of 25% or less.

그러나 본 발명의 어퍼 노즐은 골재부 재료의 입도를 가장 큰 것이 0.6mm이하인 0.6-0.4mm로 구성하였고, 입도가 0.075mm이하인 미분부를 25%-50%로 구성하여 노즐이 미세한 기공경을 가지도록 하였다.However, the upper nozzle of the present invention is composed of 0.6-0.4mm having the largest particle size of the aggregate material is 0.6mm or less, and 25% -50% of the fine powder having a particle size of 0.075mm or less so that the nozzle has a fine pore diameter. It was.

상기에서 재료의 입도가 0.075mm 이하인 미분부를 25% 미만으로 하면 골재부와 중립부 및 미립부간의 충진성이 떨어지고 열간에서의 소결성이 떨어져 기공율이 높아지므로 기공경이 커지게 된다.If the particle size of the material having a particle size of 0.075 mm or less is less than 25%, the filling property between the aggregate part, the neutral part, and the fine part is inferior, and the sintering property in the hot air is reduced, thereby increasing the porosity.

반대로 0.075mm 이하인 미분부가 51% 이상인 경우에는 충진성은 향상되지만 미분의 과다로 인해 혼련성(바인더와의 코팅성)이 저하되어 크랙이 발생할 수 있 다.On the contrary, when the fine part of less than 0.075mm is 51% or more, the filling property is improved, but the excessive amount of fine powder decreases the kneading property (coating property with the binder) and may cause cracking.

또한 우수한 열간 소결성이 수축으로 이어져 크랙 발생의 우려가 더욱 커지는 문제가 있다In addition, there is a problem that the excellent hot sinterability leads to shrinkage and the risk of cracking is further increased.

상기와 같은 재료와 입도로 구성된 본 발명의 포러스형 어퍼 노즐은 5.0-9.9㎛의 미세한 기공경을 가지며, 냉간에서의 통기량은 0.5kg/㎠의 압력에서 20-60nℓ/min의 유량이 통기된다.The porous upper nozzle of the present invention composed of the above materials and the particle size has a fine pore diameter of 5.0-9.9 μm, and the air flow rate in the cold flows at a flow rate of 20-60 nℓ / min at a pressure of 0.5 kg / cm 2. .

또한 열간에서의 연속 조업시 6-8nℓ/min의 아르곤을 투입할 때 기공경 부분에 1.0g/㎠의 압력이 걸리게 되며, 주조 말기 까지도 압력이 일정하게 유지된다.In addition, when the continuous operation in the hot 6-6nℓ / min when argon is injected into the pore diameter portion of 1.0g / ㎠ pressure is maintained even until the end of the casting.

[실시예][Example]

상기와 같은 조건으로 제조된 본 발명의 포러스형 어퍼 노즐을 실로 조건과 유사한 가열 시험로를 이용하여 1200℃에서 3시간 승온하고 1500℃에서 3시간 유지하는 조건으로 시험하여 크랙상태를 측정한 결과 종래 어퍼 노즐에 비해 크랙의 갯수와 크기가 현저히 감소됨을 알 수 있었다.As a result of measuring the crack state by testing the porous upper nozzle of the present invention manufactured under the conditions described above under a condition of raising the temperature at 1200 ° C. for 3 hours and maintaining the temperature at 1500 ° C. for 3 hours using a heating test furnace similar to the seal conditions. Compared with the upper nozzle, the number and size of cracks were significantly reduced.

그리고 모형 수조를 이용하여 본 발명 어퍼 노즐의 압력별 통기 유량을 측정한 결과 종래 어퍼 노즐에 비해 미세한 버블이 형성됨을 알 수 있었고 적은량의 유량이 통기되는 것이 확인되었다.As a result of measuring the flow rate of each upper nozzle of the present invention using a model water tank, it was found that fine bubbles were formed as compared to the conventional upper nozzles, and it was confirmed that a small amount of flow rate was vented.

또한 실로 적용시에도 어퍼 노즐에 일정 압력이 유지되었고 단면 컷팅 분석결과 내공부에 크랙이 저감됨은 물론 개재물의 부착이 현저히 감소된 것을 확인하였다.In addition, it was confirmed that a constant pressure was maintained on the upper nozzle when applied to the seal, and the results of the cross-sectional cut analysis showed that the cracks were reduced in the inner cavities and the adhesion of inclusions was significantly reduced.

(표 1)(Table 1)


실시예Example 1One 22 33 44 55 뮬라이트Mullite 6565 3030 4040 3535 3030 알루미나Alumina 1515 4545 3232 3030 5050 지르코니아 뮬라이트Zirconia Mullite 1515 2020 2020 3030 1515 기타(크롬,점토)Others (chrome, clay) 55 55 88 55 55 부피비중Volume specific gravity 2.402.40 2.902.90 2.772.77 2.782.78 2.922.92 기공율(%)Porosity (%) 22.022.0 23.023.0 21.021.0 21.521.5 24.024.0 기공경(㎛)Pore diameter (㎛) 8.58.5 9.99.9 7.07.0 6.56.5 5.05.0 통기량(nℓ/min at 0.5kg/㎠)Aeration rate (nℓ / min at 0.5kg / ㎠) 2525 4040 4040 4545 3535 열충격성Thermal shock ○○ △△ ◎◎ ◎◎ ○○ 수조 버블
통기량(nℓ/min)Countertop bubble
Aeration rate (nℓ / min) 0.5kg/㎠0.5kg / ㎠ 1010 1616 1616 1818 1414 1.0kg/㎠1.0kg / ㎠ 4545 7272 7272 8080 6060 실로 테스트
Test
내 크랙성Crack resistance ○○ △△ ◎◎ ◎◎ ○○ 개재물 난부착성Inclusion Hard Adhesion ◎◎ △△ ◎◎ ○○ ◎◎

상기 표에서 기공경은 캐필러리 플로우 포로미터(Capillary flow porometer)기를 이용하여 버블포인트의 기공을 측정한 결과이며, 열충격성의 시험조건은 가열 시험로를 이용하여 1200℃에서 3시간 승온하고 1500℃에서 3시간 유지한 후 어퍼 노즐의 크랙 상태를 체크한 것이다.In the above table, the pore diameter is the result of measuring the pore of the bubble point by using a capillary flow porometer, and the thermal shock test conditions were elevated at 1200 ° C. for 3 hours using a heating test furnace and at 1500 ° C. After holding for 3 hours, the upper nozzle was cracked.

또한 열충격성과 내 크랙성 및 개재물 난부착성 지표에서 ◎은 우수, ○은 양호, △은 보통을 나타낸다.In the thermal shock resistance, crack resistance and inclusion poor adhesion index, ◎ is excellent, ○ is good, and △ is normal.

도 1은 용강 주조용 슬라이딩 노즐의 일예를 나타낸 단면도1 is a cross-sectional view showing an example of a sliding nozzle for molten steel casting

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 어퍼 노즐1: upper nozzle

Claims (2)

골재부, 중립부, 미분부로 구성되는 어퍼 노즐의 재료가 뮬라이트 30-65 중량%, 알루미나 15-50 중량%, 지르코니아 뮬라이트 15-30 중량%의 조성비로 이루어지고 골재부 가장 큰 입자의 입도가 0.6mm 이하이며, 미분부의 입도가 0.075mm 이하이고 기공경이 5.0-9.9㎛로 미세하게 형성된 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 어퍼 노즐.The upper nozzle consists of aggregates, neutrals and fine powders with a composition ratio of 30-65% by weight of mullite, 15-50% by weight of alumina and 15-30% by weight of zirconia mullite. The upper nozzle for tundish, which is mm or less, the particle size of the fine powder is 0.075 mm or less, and the pore diameter is finely formed in 5.0-9.9 micrometers. 제 1 항에 있어서, 상기 미분부의 입도 0.075mm 이하의 재료가 전체 노즐 재료의 25-50%로 구성된 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 어퍼 노즐.The upper nozzle for tundish according to claim 1, wherein a material having a particle size of 0.075 mm or less of the differential portion is composed of 25-50% of the total nozzle material.
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