KR101128610B1 - 용융 금속 내부로 가스를 반송하는 스토퍼 로드 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 용융 금속을 주입하는 동안 가스를 반송하기에 적합한 스토퍼 로드로서, 내부 챔버(1)와 가스 배출 포트(2)를 구비하는 스토퍼 본체, 내부 챔버(1)를 가스 배출 포트(2)와 연결하는 보어(3)를 포함하며, 내부 챔버(1)와 보어(3)는 가스 통로를 형성하는 것인 스토퍼 로드에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 가스 통로의 벽에는 사용 온도에서 일산화탄소를 발생시키지 않는 재료층이 마련된다. 본 발명의 스토퍼 로드는 스토퍼 로드를 통과하는 가스를 오염시키지 않는다.

Description

용융 금속 내부로 가스를 반송하는 스토퍼 로드{STOPPER ROD FOR DELIVERING GAS INTO A MOLTEN METAL}

본 발명은 금속을 주입하는 동안 보존 용기에 있는 배출 노즐로부터의 용융 금속의 유동을 제어하는 데 사용되는 단일 블록의 스토퍼 로드에 관한 것이다.

연속 주조 공정에서, 스토퍼 아래로 가스를 분사하면 주조되는 금속의 품질에 상당히 이롭다고 알려져 있다. 예를 들면, 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체를 분사하여 알루미나의 성장 및 막힘에 따른 문제를 감소시키거나, 배출 노즐 부근에 응고된 물질을 제거하는 데 도움을 줄 수 있다. 또한, 용융 금속의 조성을 변경시킬 필요가 있을 때에는 반응성 가스를 채용하기도 한다. 통상적으로, 알루미나 탄소 내화성 조성물로 대체로 제작된 스토퍼에는 일단부에서 가스 공급 수단과 연결되며 타단부에서 가스 배출 포트와 연결되는 내부 챔버가 마련된다.

정확하게 측정된 양의 가스가 스토퍼에 공급되는 것을 보장하기 위해 다양한 시스템이 개발되었다. 상기 시스템의 기밀을 유지하는 것, 그리고 가스가 낭비되지 않고 정해진 경로를 따르도록 보장하는 것과 관련하여 문제가 발생하였다. 전술한 다수의 요구조건들을 만족시키는 데 성공적인 것으로 검증된 스토퍼는 EP-A2-358,535, WO-A1-00/30785와 WO-A1-00/30786 그리고 보다 최근에는 WO-A1-02/100579에 개시되어 있다.

이 분야의 연구 개발을 수행하면서, 출원인은 스토퍼를 통해 용융 금속 내부로 분사되는 가스가 스토퍼를 지날 때 오염될 수 있다는 것을 알았다.

특히, 스토퍼의 몸체를 이루는 조성물 중에 존재하는 탄소가 역시 조성물 중에 존재하는 일부 금속 산화물을 환원시키는 것으로 의심되며, 전술한 금속 산화물의 환원은 일산화탄소의 생성을 수반한다. 그에 따라, 용융 금속 내부로 주입된 일산화탄소는 강철을 안정화시키기 위해 첨가된 알루미늄을 산화시키고, 이에 따라 상당한 양의 알루미나를 생성하며, 결과적으로 알루미나가 성장하여 막히도록 한다.

그러므로, 통과하는 가스를 오염시키지 않는 스토퍼 로드를 마련하는 것이 유리하다.

본 발명에 따르면, 전술한 문제점은, 내부 챔버와 가스 배출 포트를 포함하는 스토퍼 본체와, 내부 챔버를 가스 배출 포트와 연결하는 보어를 포함하며, 용융 금속을 주입하는 동안 가스를 반송하기에 적합한 스토퍼 로드를 통해 해결되고, 이때 상기 내부 챔버 및 보어는 가스 통로를 형성한다. 본 발명에 따르면, 가스 통로의 벽에는 사용 온도에서 일산화탄소를 발생시키지 않는 재료층이 마련된다.

출원인이 아는 한, 내화성 제품에서 용융 금속과 결코 접촉하지 않을 부분 위에 전술한 층이 마련되는 것을 제안하는 것은 처음이라는 점에 주의해야만 한다. 반면에, 문헌 US-A1-5,691,061 또는 US-A1-5,681,499에 예로 보인 것과 같이 종래 기술에서는 전술한 층이 금속과 항상 접촉하는 부분에만 마련된다.

상기 층은 스토퍼 로드의 제작 후 가스 통로의 벽에 도포되는 코팅으로 형성될 수 있다. 전술한 코팅은 액상, 습성 또는 반습성인 조성물을 분무하여 도포하거나, 적절한 조성물로 내부 챔버를 단순히 충전시킴으로써 도포될 수 있다. 일단 코팅이 건조되면, 그 후 스토퍼 로드를 경화시킬 수 있다. 대안으로, 스토퍼의 경화는 코팅 단계 이전에 이루어질 수 있다. 상기 층은 스토퍼 로드 본체와 함께 동시에 가압된 라이너인 것이 유리하다. 이 경우, 제작 단계의 수를 확실히 줄이는 것이 가능하다. 다른 변형예에 따르면, 상기 층은 실질적으로 가스 통로의 전체 벽 두께부에 걸쳐 연장된다.

사용 온도에서 일산화탄소를 발생시키지 않는 층을 구성하는 재료는 3가지 서로 다른 범주의 물질로부터 선택될 수 있다.

a) 탄소를 포함하지 않는 물질

b) 비환원 내화성 산화물을 주요 성분으로 하는 물질

c) 발생된 일산화탄소와 반응하는 성분을 포함하는 물질

선택된 물질은 위의 특성들 중 2가지 또는 3가지 특성을 나타내는 것이 바람직하다.

첫 번째 범주에서 적절한 물질의 예로는 실리카 (예를 들어 유리질 실리카), 알루미나, 멀라이트, 또는 산화마그네슘 계열의 물질(첨정석)이 있다. 그러나, 어떤 경우에는 이들 물질들을 어느 정도 라이너 또는 코팅으로 도포하기가 어렵고 (층 내부의 탄소 부족은 다소의 열충격 문제를 유발할 수 있음) 본 발명의 바람직한 실시예를 구성하지 못한다.

두 번째 범주에서 적절한 물질은, 예를 들어 순수한 알루미나 탄소 조성물들이 있다. 특히, 이들 조성물은 매우 소량의 실리카를 포함해야 하거나 일반적으로 실리카에서 발견되는 통상적인 불순물(나트륨 또는 산화칼륨)을 매우 소량으로 포함해야 한다. 특히, 실리카와 그 통상의 불순물은 2 중량% 미만, 바람직하게는 1 중량% 미만으로 유지되어야만 한다.

세 번째 범주에서 적절한 물질은, 예를 들어 일산화탄소와 결합하여 금속 산화물과 유리탄소(free carbon)를 형성할 수 있는 유리금속(free metal)을 포함한다. 실리콘과 알루미늄이 이러한 용례에 적합하다. 추가로 혹은 대안으로 이들 물질은 일산화탄소와 반응할 수 있는 탄화물 또는 질화물(예컨대 실리콘 또는 붕소 탄화물)을 포함할 수 있다.

선택된 재료는 바람직하게는 두 번째 또는 세 번째 범주에 속하며, 보다 바람직하게는 두 번째 범주와 세 번째 범주 모두에 속한다.

사용 온도에서 일산화탄소를 발생시키지 않는 층을 구성하는 적절한 물질은 60 내지 88 중량%의 알루미나, 10 내지 20 중량%의 흑연 및 2 내지 10 중량%의 실리콘 탄화물을 포함할 수 있다. 그러한 물질은 비산화물 화학종 또는 비환원 산화물을 주요 성분으로 하며, 작동 조건에서 다소의 일산화탄소가 발생하는 경우에 일산화탄소와 반응할 수 있는 실리콘 탄화물을 포함한다.

본 발명은 이후에 첨부된 도면을 참조하여 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 스토퍼 로드의 단면도이다.

도면부호 1과 2는 각각 스토퍼 로드의 내부 챔버와 가스 배출 포트를 가리킨다. 보어(3)는 내부 챔버(1)를 가스 배출 포트(2)와 연결시킨다. 보어(3)와 내부 챔버(1)는 가스 통로를 형성한다. 도 1은 층(4)이 스토퍼 본체와 함께 라이너로서 함께 압축되는 실시예를 나타낸다. 매우 편리하게, 라이너(4)는 스토퍼 본체와 함께 모두 압축되는 미리 형성된 수개의 튜브 형상의 부분들(41, 42, 43)로 구성될 수 있다. 스토퍼 로드를 리깅 장치(rigging device; 도시 생략됨)와 연결하는 금속 막대(5)의 일부는 작동 위치에서 도시되어 있다. 금속 막대(5)는 상기 층(4)의 최고점을 넘어 연장되는 것이 바람직하다. 실링 개스킷(6)은 금속 막대(5)의 하단 주위에 삽입되는 것이 훨씬 더 바람직하다.

Claims (9)

1. 용융 금속을 주입하는 동안 가스를 반송하도록 되어 있는 스토퍼 로드로서, 내부 챔버(1)와 가스 배출 포트(2)를 구비하는 스토퍼 본체, 내부 챔버(1)를 가스 배출 포트(2)와 연결하는 보어(3)를 포함하며, 내부 챔버(1)와 보어(3)는 가스 통로를 형성하는 것인 스토퍼 로드에 있어서,

   가스 통로의 벽에는 사용 온도에서 일산화탄소를 발생시키지 않는 층(4)이 마련되는 것을 특징으로 하는 스토퍼 로드.
2. 제1항에 있어서, 상기 층(4)은 본체와 함께 압축되는 라이너인 것을 특징으로 하는 스토퍼 로드.
3. 제1항에 있어서, 상기 층(4)은 가스 통로의 벽 상에 도포된 코팅인 것을 특징으로 하는 스토퍼 로드.
4. 제1항에 있어서, 상기 층(4)은 실질적으로 가스 통로의 전체 벽 두께부에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 스토퍼 로드.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 층(4)은 스토퍼를 리깅 장치(rigging device)에 부착하는 데 사용되는 금속 막대(5)가 이르는 최저점을 넘어 상향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 스토퍼 로드.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 층(4)을 구성하는 물질은,

   a) 탄소를 포함하지 않는 물질,

   b) 비환원 내화성 산화물을 주요 성분으로 하는 물질 및

   c) 발생된 일산화탄소와 반응하는 성분을 포함하는 물질들, 또는 이들 물질의 혼합물

   로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 스토퍼 로드.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 층(4)은 60 내지 88 중량%의 알루미나, 10 내지 20 중량%의 흑연, 및 2 내지 10 중량%의 실리콘 탄화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 스토퍼 로드.
8. 리깅 장치(rigging device)에 스토퍼를 부착시키는 데 사용되는 금속 막대(5)와 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 스토퍼 로드의 조립체에 있어서, 상기 금속 막대(5)는 상기 층(4)의 최고점을 넘어 연장되는 것인 금속 막대와 스토퍼 로드의 조립체.
9. 제8항에 있어서, 상기 금속 막대(5)의 하단부 둘레에 실링 개스킷(6)이 삽입되는 것인 금속 막대와 스토퍼 로드의 조립체.

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