KR101193683B1 - Method of manufacturing iron alloy having zirconium using zirconium-cored wire injection and apparatus for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

지르코늄 코어드 와이어(Zr-cored wire) 투입법을 이용하여 지르코늄 함유 철계 합금 제조시 지르코늄 회수율을 향상시킬 수 있는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법 및 그 제조 장치에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법은 지르코늄 함유 철계 합금 제조를 위한 용탕에 지르코늄 원료를 투입하여 지르코늄 함유 철계 합금을 제조하되, 상기 지르코늄 원료로 지르코늄 코어드 와이어(Zr-cored wire)를 이용하는 것을 특징으로 한다. Disclosed is a method for manufacturing a zirconium-containing iron-based alloy and a manufacturing apparatus thereof capable of improving the recovery rate of zirconium when producing a zirconium-containing iron-based alloy using a zirconium cored wire injection method.
In the method of manufacturing a zirconium-containing iron-based alloy using the zirconium-cored wire inserting method according to the present invention, a zirconium-containing iron-based alloy is prepared by injecting a zirconium raw material into a molten metal for preparing a zirconium-containing iron-based alloy, and the zirconium cored wire as the zirconium raw material ( Zr-cored wire) is used.

Description

지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법 및 그 제조 장치 {METHOD OF MANUFACTURING IRON ALLOY HAVING ZIRCONIUM USING ZIRCONIUM-CORED WIRE INJECTION AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THE SAME} METHODS OF MANUFACTURING IRON ALLOY HAVING ZIRCONIUM USING ZIRCONIUM-CORED WIRE INJECTION AND APPARATUS FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 합금 성분으로 지르코늄(Zirconium)을 포함하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지르코늄 코어드 와이어(Zr-cored wire) 투입법을 이용하여 높은 지르코늄의 회수율을 갖는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a zirconium-containing iron-based alloy containing zirconium (Zirconium) as an alloy component, and more particularly, to a high recovery rate of zirconium using a zirconium cored wire injection method The present invention relates to a zirconium-containing iron-based alloy production method and a production apparatus therefor.

지르코늄(Zr) 함유 철계 합금은 우수한 내식성, 가공성 등을 가지며, 높은 강도를 나타낼 수 있다. Zirconium (Zr) -containing iron-based alloys have excellent corrosion resistance, workability and the like, and may exhibit high strength.

따라서, 지르코늄 함유 철계 합금은 원자력 소재, 화학공정 분야의 열교환기, 펌프, 밸브 등 여러 분야의 소재에 응용되고 있다. Accordingly, zirconium-containing iron-based alloys have been applied to materials in various fields such as nuclear materials, heat exchangers, pumps, and valves in the chemical process field.

지르코늄 함유 철계 합금의 성분이 되는 지르코늄은 회백색의 광택이 있는 금속으로, 지르콘(zircon: ZrSiO4) 광물을 크롤법(Kroll process) 등으로 환원시켜 얻는다.
Zirconium, which is a component of the zirconium-containing iron-based alloy, is an off-white gloss metal and is obtained by reducing a zircon (zircon: ZrSiO 4 ) mineral by a Kroll process or the like.

본 발명의 하나의 목적은 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 적용하여 용강 내에 산화되지 않은 지르코늄을 투입함으로써, 지르코늄의 회수율을 향상시킬 수 있는 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법을 제공하는 것이다. One object of the present invention is to provide a method for producing a zirconium-containing iron-based alloy using a zirconium cored wire input method that can improve the recovery rate of zirconium by injecting zirconium unoxidized into molten steel by applying a zirconium cored wire input method. It is.

본 발명의 다른 목적은 지르코늄 함유 철계 합금 제조시 상기의 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 적용할 수 있는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a zirconium-containing iron-based alloy production apparatus that can be applied to the zirconium-cored wire injection method when manufacturing a zirconium-containing iron-based alloy.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법은 지르코늄 함유 철계 합금(Zr alloy) 제조를 위한 용탕에 지르코늄 원료를 투입하여 지르코늄 함유 철계 합금을 제조하되, 상기 지르코늄 원료로 지르코늄 코어드 와이어(Zr-cored wire)를 이용하는 것을 특징으로 한다.
Zirconium-containing iron-based alloy production method using a zirconium-cored wire input method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is by injecting zirconium raw material into the molten metal for manufacturing zirconium-containing iron-based alloy (Zr alloy) To prepare a ferrous alloy containing, characterized in that using zirconium cored wire (Zr-cored wire) as the zirconium raw material.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치는 지르코늄 함유 철계 합금 제조를 위한 용탕을 저장하는 퍼니스(furnace); 상기 퍼니스와 이격되어 있으며, 지르코늄 코어드 와이어를 저장하는 지르코늄 코어드 와이어 저장부; 및 상기 지르코늄 코어드 와이어 저장부에 저장된 지르코늄 코어드 와이어가 상기 용탕에 공급되는 경로(path)를 제공하는 지르코늄 코어드 와이어 이송부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Apparatus for manufacturing zirconium-containing iron-based alloy according to an embodiment of the present invention for achieving the above another object is a furnace (furnace) for storing the molten metal for manufacturing zirconium-containing iron-based alloy; A zirconium cored wire storage unit spaced apart from the furnace and storing zirconium cored wire; And a zirconium cored wire transfer unit providing a path through which the zirconium cored wire stored in the zirconium cored wire storage unit is supplied to the molten metal.

본 발명에 따른 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법 및 그 제조 장치는 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용하여 지르코늄 원료를 용탕에 빠른 속도로 투입함으로써, 지르코늄이 대기중에 노출되는 시간을 줄일 수 있으며, 용탕 표면의 슬래그층을 쉽게 통과할 수 있어 지르코늄 원료의 용탕 내부로의 투입을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 지르코늄의 회수율을 향상시킬 수 있으며, 지르코늄 함유 철계 합금의 품질 변동폭을 최소화하여 고품질의 지르코늄 함유 철계 합금을 제공할 수 있다. Zirconium-containing iron-based alloy production method using the zirconium cored wire injection method according to the present invention and a manufacturing apparatus thereof is time by which zirconium is exposed to the atmosphere by injecting a zirconium raw material into the molten metal using a zirconium cored wire injection method It can be reduced, and can easily pass through the slag layer on the surface of the molten metal can facilitate the introduction of zirconium raw material into the molten metal. Therefore, the recovery rate of zirconium can be improved, and the quality variation of the zirconium-containing iron-based alloy can be minimized to provide a high quality zirconium-containing iron-based alloy.

또한, 지르코늄 코어드 와이어에는 지르코늄 괴의 분말이 충전되어 있으므로, 지르코늄 괴에 비하여 매우 작은 입자크기를 갖는 지르코늄 원료를 투입할 수 있다. 따라서, 용탕에서 용해 속도를 향상시킬 수 있다.
In addition, the zirconium cored wire is filled with a powder of zirconium ingot, and thus a zirconium raw material having a very small particle size can be added to the zirconium ingot. Therefore, the dissolution rate in the molten metal can be improved.

도 1은 지르코늄 괴의 직접 투입법을 적용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 적용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 지르코늄 코어드 와이어의 개략적인 단면 형상을 나타낸 것이다. Figure 1 schematically shows a zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus applying a direct injection method of zirconium ingots.
Figure 2 schematically shows a zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus applying the zirconium cored wire input method according to the present invention.
Figure 3 shows a schematic cross-sectional shape of the zirconium cored wire applied to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법 및 그 제조 장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a method for manufacturing a zirconium-containing iron-based alloy using a zirconium cored wire input method and a manufacturing apparatus thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

지르코늄 함유 철계 합금은 용탕에 지르코늄 원료를 투입하고, 지르코늄이 용탕에 용해되어 형성된다. 그러나, 지르코늄은 고온에서 산화성이 매우 높은 원소이다. 이러한 높은 산화성으로 인하여 지르코늄은 대기 혹은 용탕 상부의 슬래그에 존재하는 산소와 결합하여 지르코늄 산화물(ZrO2)을 쉽게 형성한다. 따라서, 탈산의 목적이 아닌 특정한 목적을 위하여 지르코늄을 첨가하기 위하여는 산화되지 않은 상태의 지르코늄이 용탕 내부까지 투입되어야 한다. A zirconium-containing iron-based alloy is formed by injecting a zirconium raw material into a molten metal, and zirconium is dissolved in the molten metal. However, zirconium is a very oxidizable element at high temperatures. Due to this high oxidizing property, zirconium is easily combined with oxygen present in the slag of the air or molten metal to form zirconium oxide (ZrO 2 ). Therefore, in order to add zirconium for a specific purpose other than deoxidation, zirconium in an unoxidized state must be introduced into the molten metal.

이러한, 지르코늄 투입 방식으로 지르코늄 괴의 직접 투입 방식을 제시할 수 있다.
Such a zirconium injecting method can suggest a direct injecting method of zirconium ingots.

도 1은 지르코늄 괴의 직접 투입법을 적용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. Figure 1 schematically shows a zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus applying a direct injection method of zirconium ingots.

도 1을 참조하면, 퍼니스(110) 내부에는 지르코늄 함유 철계 합금 제조를 위한 철(Fe), 실리콘(Si) 등으로 구성되는 용탕(120)이 저장된다. 용탕(120)의 표면에는 슬래그(slag, 125)가 형성되며, 슬래그(125)에 의하여 용탕(120)은 대기와 차단된다. Referring to FIG. 1, in the furnace 110, a molten metal 120 including iron (Fe), silicon (Si), or the like for manufacturing a zirconium-containing iron-based alloy is stored. A slag 125 is formed on the surface of the molten metal 120 and the molten metal 120 is cut off from the atmosphere by the slag 125.

지르코늄 원료를 용탕 내에 투입하기 위한 지르코늄 괴의 직접 투입법은 지르코늄을 함유하는 지르코늄 괴(130)를 직접 용탕에 투입한다. 이때, 지르코늄 괴(130)는 (Fe-Si-Zr 합금철)이 될 수 있다. In the method of directly injecting zirconium ingots for injecting zirconium raw materials into the molten metal, zirconium ingots 130 containing zirconium are directly injected into the molten metal. At this time, the zirconium ingot 130 may be (Fe-Si-Zr alloy iron).

그러나, 용탕(120)과 슬래그(125)의 계면에서는 화학 반응성이 매우 크며, 도 1에서와 같이 지르코늄 괴(130)를 직접 투입할 경우 지르코늄 괴(130)가 투입되는 과정에서 산화반응이 급속도로 일어난다. However, at the interface between the molten metal 120 and the slag 125, the chemical reactivity is very large, and when the zirconium ingot 130 is directly injected as shown in FIG. 1, the oxidation reaction rapidly occurs in the process of injecting the zirconium ingot 130. Happens.

따라서, 투입되는 지르코늄의 10 ~ 20 % 정도만이 용탕 내에 회수되어 합금에 기여하므로, 지르코늄 투입량 대비 제조되는 지르코늄 함유 철계 합금에 기여하는 지르코늄의 양을 의미하는 회수율이 매우 낮다. Therefore, since only about 10 to 20% of the zirconium added is recovered in the molten metal and contributes to the alloy, a recovery rate indicating the amount of zirconium contributing to the zirconium-containing iron-based alloy prepared relative to the amount of zirconium added is very low.

이에 따라, 목표로 하는 지르코늄의 함량에 도달하기 위하여는 많은 양의 지르코늄 괴의 투입이 필요하며, 이는 지르코늄 함유 철계 합금 제조를 위한 비용 상승의 원인이 된다. Accordingly, in order to reach the target content of zirconium, it is necessary to add a large amount of zirconium ingot, which causes a cost increase for the production of zirconium-containing iron-based alloys.

따라서, 지르코늄의 회수율을 향상시킬 수 있는 방법이 요구되며, 그 방법으로 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용하여 지르코늄 원료를 투입하는 방법을 제시할 수 있다. Therefore, a method for improving the recovery rate of zirconium is required, and as a method, a method of injecting a zirconium raw material using a zirconium cored wire input method can be proposed.

즉, 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법은 지르코늄 함유 철계 합금 제조를 위한 용탕에 지르코늄 원료를 투입하여 지르코늄 함유 철계 합금을 제조하되, 지르코늄 원료로, 지르코늄이 내부에 충전되어 있는 와이어 형태를 갖는 지르코늄 코어드 와이어(Zr-cored wire)를 이용한다.
That is, in the method of manufacturing a zirconium-containing iron-based alloy using a zirconium cored wire input method, a zirconium-containing iron-based alloy is prepared by injecting a zirconium raw material into a molten metal for producing a zirconium-containing iron-based alloy, and zirconium is filled with zirconium. Zr-cored wire having a wire shape is used.

도 2는 본 발명에 따른 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 적용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. Figure 2 schematically shows a zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus applying the zirconium cored wire input method according to the present invention.

도 2를 참조하면, 도시된 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 적용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치는 퍼니스(furnace, 210), 지르코늄 코어드 와이어 저장부(230) 및 지르코늄 코어드 와이어 이송부(240)를 포함한다. Referring to FIG. 2, a zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus applying the illustrated zirconium cored wire input method includes a furnace 210, a zirconium cored wire storage unit 230, and a zirconium cored wire transfer unit 240. do.

퍼니스(210)는 지르코늄 함유 철계 합금 제조를 위한 철(Fe), 실리콘(Si) 등으로 이루어진 용탕(220)을 저장한다. 퍼니스(210)에 저장된 용탕(220)의 표면에는 슬래그(225)가 형성되어 있으며, 용탕(220)은 표면의 슬래그(225)에 의하여 대기와 차단된다.
Furnace 210 stores the molten metal 220 made of iron (Fe), silicon (Si) and the like for the production of zirconium-containing iron-based alloy. Slag 225 is formed on the surface of the molten metal 220 stored in the furnace 210, the molten metal 220 is blocked from the atmosphere by the slag 225 of the surface.

지르코늄 코어드 와이어 저장부(230)는 지르코늄 코어드 와이어(Zr-cored wire, 235)를 저장한다. The zirconium cored wire storage unit 230 stores a zirconium cored wire (Zr-cored wire) 235.

지르코늄 코어드 와이어(235)는 도 3에 도시된 바와 같이, 지르코늄을 함유하는 지르코늄 괴 분말(310)이 보호 튜브(320) 내에 충전되어 있는 형태를 가질 수 있다. The zirconium cored wire 235 may have a form in which zirconium ingot powder 310 containing zirconium is filled in the protective tube 320, as shown in FIG. 3.

지르코늄 코어드 와이어(235)를 제조하는 방법의 예로, 대략 5 ~ 50 mm의 입경을 갖는 벌크(bulk) 상태의 지르코늄 괴를 분쇄하여 지르코늄 괴 분말(310)을 형성하고, 형성된 지르코늄 괴 분말(310)을 보호 튜브(320) 내에 충전하여 제조하는 것을 제시할 수 있다.As an example of a method of manufacturing the zirconium cored wire 235, a bulk zirconium ingot having a particle size of approximately 5 to 50 mm is pulverized to form a zirconium ingot powder 310, and the formed zirconium ingot powder 310 ) May be presented by filling into the protective tube 320.

지르코늄 괴 혹은 지르코늄 괴 분말(310)은 Fe-Si-Zr 합금철로 이루어진 것을 이용할 수 있으며, 보호 튜브(320)는 용탕에 쉽게 용해될 수 있는 스틸(steel) 재질로 된 것을 이용할 수 있다.
The zirconium ingot or zirconium ingot powder 310 may be made of Fe-Si-Zr alloy iron, and the protective tube 320 may be made of steel (steel) material which can be easily dissolved in a molten metal.

지르코늄 괴 분말(310)에 포함되는 물질이나 보호 튜브(320)의 재질은 제조하고자 하는 지르코니아 합금에 따라서 결정할 수 있으며, 지르코늄 괴 분말(310)에 포함되는 물질이나 보호 튜브(320)의 재질이 지르코니아 합금에 기여하도록 하는 것이 바람직하다. The material of the zirconium ingot powder 310 or the material of the protective tube 320 may be determined according to the zirconia alloy to be manufactured, and the material of the zirconium ingot powder 310 or the material of the protective tube 320 is zirconia. It is desirable to contribute to the alloy.

예를 들어, 제조하고자 하는 소재가 지르코니아 합금강이고, Fe가 총 90 중량% 포함된다고 하면, 용탕에 포함되는 Fe 함량을 85중량%로 하고, 지르코늄 괴 분말에 포함되는 Fe의 함량을 1 중량%, 보호 튜브(320)에 포함되는 Fe의 함량을 4 중량%로 조절할 수 있다. For example, if the material to be manufactured is zirconia alloy steel, and the total amount of Fe contained 90% by weight, the Fe content contained in the molten metal is 85% by weight, the content of Fe contained in the zirconium ingot powder is 1% by weight, The content of Fe contained in the protective tube 320 can be adjusted to 4% by weight.

한편, 상기 지르코늄 괴 분말(310)의 평균입경은 0.8 ~ 1.2 mm인 것이 바람직하다. 지르코늄 괴 분말(310)의 평균입경이 0.8mm 미만일 경우 분말 제조 비용이 상승하며, 지르코늄 괴 분말(310)의 평균입경이 1.2mm를 초과할 경우 입자 사이즈가 커서 용탕에서의 용해 속도가 느려질 수 있다.
On the other hand, the average particle diameter of the zirconium ingot powder 310 is preferably 0.8 ~ 1.2 mm. If the average particle diameter of the zirconium ingot powder 310 is less than 0.8mm, the powder production cost increases, and if the average particle diameter of the zirconium ingot powder 310 exceeds 1.2mm, the dissolution rate in the molten metal may be slow. .

상기 지르코늄 코어드 와이어(235)를 용탕(220)에 투입하는 시기는 지르코늄 함유 철계 합금의 첨가 목적에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 지르코늄 첨가의 목적이 탈산의 목적이 아닌 다른 특정한 목적이 있는 경우, 지르코늄 코어드 와이어(235)는 용탕(220)의 정련과정 중 용탕(220)에 존재하는 산소(O)를 알루미늄(Al), 실리콘(Si) 등을 투입하여 제거하는 탈산 공정 후에 투입할 수 있다. 반대로, 지르코늄 첨가의 목적이 탈산의 목적인 경우, 상기의 탈산 공정 전에 지르코늄 코어드 와이어를 용탕에 투입할 수 있다. The timing of injecting the zirconium cored wire 235 into the melt 220 may vary depending on the purpose of adding the zirconium-containing iron-based alloy. For example, when the purpose of zirconium addition is for a specific purpose other than the purpose of deoxidation, the zirconium cored wire 235 may convert the oxygen (O) present in the melt 220 during the refining process of the melt 220. (Al), silicon (Si) and the like can be added after the deoxidation step of removing. On the contrary, when the purpose of zirconium addition is the purpose of deoxidation, the zirconium cored wire can be introduced into the molten metal before the deoxidation step.

또한, 지르코늄 코어드 와이어(235)는 용탕(220)을 이용한 연속 주조 공정 시작 전까지 투입될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, the zirconium cored wire 235 may be added until the start of the continuous casting process using the melt 220, but is not necessarily limited thereto.

또한, 지르코늄 코어드 와이어(235)를 용탕에 투입한 후, 아르곤(Ar) 가스와 같은 불활성 가스를 이용하여 용탕(220)을 교반할 수 있다.
In addition, after the zirconium cored wire 235 is introduced into the molten metal, the molten metal 220 may be stirred using an inert gas such as argon (Ar) gas.

지르코늄 코어드 와이어 저장부(230)는 고온에 따른 지르코늄 코어드 와이어(235)가 받는 영향을 최소화하기 위하여 퍼니스(210)로부터 이격되어 있는 것이 바람직하며, 뜨거운 공기는 상승하려고 하는 점을 고려할 때 퍼니스(210)의 상부에 이격되어 있는 것 보다는 도 2에 도시된 바와 같이 퍼니스(210)의 측면에 이격 배치되는 것이 바람직하다. The zirconium cored wire storage unit 230 is preferably spaced apart from the furnace 210 in order to minimize the influence of the zirconium cored wire 235 due to the high temperature, and the furnace is considered to be hot air considering that Rather than being spaced on top of 210, it is preferred to be spaced apart on the side of furnace 210 as shown in FIG.

지르코늄 코어드 와이어 이송부(240)는 지르코늄 코어드 와이어 저장부(230)에 저장된 지르코늄 코어드 와이어(235)가 퍼니스(210)에 저장된 용탕(220)으로 이송되는 경로(path)를 제공한다.
The zirconium cored wire transfer unit 240 provides a path through which the zirconium cored wire 235 stored in the zirconium cored wire storage unit 230 is transferred to the molten metal 220 stored in the furnace 210.

한편, 지르코늄 코어드 와이어(230)가 퍼니스(210) 측면에 이격 배치되어 있는 경우, 지르코늄 코어드 와이어 이송부(240)의 출구부는 도 2에 도시된 바와 같이 용탕(220)의 표면에 대하여 경사지게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이는 지르코늄 코어드 와이어 저장부(230)로부터 퍼니스(210)에 저장된 용탕(220)까지 지르코늄 코어드 와이어(235)의 투입을 용이하게 하기 위한 것이다. On the other hand, when the zirconium cored wire 230 is spaced apart from the side of the furnace 210, the outlet portion of the zirconium cored wire transfer unit 240 is formed to be inclined with respect to the surface of the molten metal 220 as shown in FIG. It is preferable that it is done. This is to facilitate the injection of the zirconium cored wire 235 from the zirconium cored wire storage unit 230 to the melt 220 stored in the furnace 210.

지르코늄 코어드 와이어 이송부(240)의 출구부가 용탕(220)의 표면에 대하여 거의 수평일 경우 용탕(220)에의 투입이 어려워지며, 반대로, 지르코늄 코어드 와이어 이송부(240)의 출구부가 거의 수직일 경우 지르코늄 코어드 와이어 공급부(230)로부터의 지르코늄 코어드 와이어(235)의 공급이 어려워진다.
If the outlet portion of the zirconium cored wire transfer unit 240 is substantially horizontal with respect to the surface of the molten metal 220, it is difficult to input the melt 220. On the contrary, the outlet portion of the zirconium cored wire transfer unit 240 is substantially vertical. Supply of the zirconium cored wire 235 from the zirconium cored wire supply 230 becomes difficult.

지르코늄 코어드 와이어(235)의 투입 속도(v2)는 40 ~ 400 m/min인 것이 바람직하다. The injection speed v 2 of the zirconium cored wire 235 is preferably 40 to 400 m / min.

지르코늄 코어드 와이어(235)의 투입 속도가 40 m/min 미만일 경우 느린 속도에 따라서 대기중 혹은 슬래그에서 지르코늄이 산화되어 결국 지르코늄 회수율이 저하된다. 반대로 지르코늄 코어드 와이어(235)의 투입 속도가 400 m/min을 초과하는 경우 코어드 와이어(235) 공급 제어가 어려워지며, 제조 비용이 상승할 수 있다. When the input speed of the zirconium cored wire 235 is less than 40 m / min, the zirconium is oxidized in the air or slag according to the slow speed, and eventually the zirconium recovery is reduced. On the contrary, when the input speed of the zirconium cored wire 235 exceeds 400 m / min, it becomes difficult to control the cored wire 235 and the manufacturing cost may increase.

상기 제시된 지르코늄 코어드 와이어(235)의 투입 속도(v2)는 도 1에 도시된 지르코늄 괴(130)의 직접 투입 속도(v1)보다 매우 빠른 속도에 해당하며, 이를 통하여 지르코늄 코어드 와이어(235)는 용탕(220) 표면에 존재하는 슬래그(225)를 뚫고 대기와 차단된 용탕(220) 내부로 쉽게 유입될 수 있다.The input speed (v 2 ) of the zirconium cored wire 235 presented above corresponds to a speed much faster than the direct input speed (v 1 ) of the zirconium ingot 130 shown in FIG. 1, through which the zirconium cored wire ( 235 may penetrate the slag 225 present on the surface of the melt 220 and may easily flow into the melt 220 blocked from the atmosphere.

또한, 상기 제시된 지르코늄 코어드 와이어(235)는 분말화되어 있기 때문에 도 1에 도시된 지르코늄 괴(130)에 비하여 입자 크기가 매우 작다. 따라서 용탕 내에서의 용해 속도를 향상시킬 수 있다. In addition, since the zirconium cored wire 235 presented is powdered, the particle size is very small compared to the zirconium ingot 130 shown in FIG. 1. Therefore, the dissolution rate in a molten metal can be improved.

한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 본 발명에 따른 지르코늄 코어드 와이어법을 적용한 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치에는 지르코늄 코어드 와이어의 공급량이나 공급 속도 등을 조절하기 위한 제어부(미도시)가 더 포함될 수 있다.
On the other hand, although not shown in the drawings, the zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus applying the zirconium cored wire method according to the present invention may further include a control unit (not shown) for adjusting the supply amount or supply speed of the zirconium cored wire. .

실시예Example

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Details that are not described herein will be omitted since those skilled in the art can sufficiently infer technically.

1. 지르코늄 함유 철계 합금의 제조1. Preparation of zirconium-containing iron alloy

실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따른 지르코늄 함유 철계 합금을 제조하였다. Zirconium-containing iron alloys according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were prepared.

실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 따라 제조한 지르코늄 함유 철계 합금은 공통적으로 탄소(C) : 0.45중량%, 실리콘(Si) : 0.25 중량%, 망간(Mn) : 0.7 중량%, 니켈(Ni) : 0.11 중량%, 크롬(Cr) : 0.12 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.04 중량%, 지르코늄(Zr) 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물을 포함하였다. The zirconium-containing iron alloys prepared according to Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are commonly carbon (C): 0.45% by weight, silicon (Si): 0.25% by weight, manganese (Mn): 0.7% by weight, nickel (Ni) ): 0.11% by weight, chromium (Cr): 0.12% by weight, molybdenum (Mo): 0.04% by weight, zirconium (Zr) and the remaining Fe and other unavoidable impurities.

지르코늄의 경우 비교예 1 및 실시예 1에서는 0.03 중량%, 실시예 2에서는 0.06 중량%, 실시예 3에서는 0.08 중량% 첨가되는 것을 목표로 하였다. In the case of zirconium, 0.03 wt% in Comparative Examples 1 and 1, 0.06 wt% in Example 2, and 0.08 wt% in Example 3 were aimed to be added.

또한, 비교예 1의 경우 Zr 괴의 직접 투입법을 이용하였으며, 실시예 1 ~ 3의 경우 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용하였다.In addition, in the case of Comparative Example 1 Zr ingot direct injection method was used, in the case of Examples 1 to 3 zirconium cored wire input method was used.

상기 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1에 관한 조건들을 표 1에 나타내었다.
The conditions of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are shown in Table 1.

[표 1][Table 1]

Figure 112010020068281-pat00001

Figure 112010020068281-pat00001

2. 지르코늄 회수율 평가2. Evaluation of zirconium recovery

지르코늄 회수율은 지르코늄의 실제 투입량 대비 합금에 포함된 양으로 평가하였다. The zirconium recovery was evaluated by the amount of zirconium contained in the alloy relative to the actual input of zirconium.

표 1을 참조하면, 지르코늄 괴를 직접 투입한 비교예 1에 비하여, 지르코늄 코어드 와이어를 투입한 실시예 1 ~ 3의 경우가 지르코늄 회수율이 월등히 높았다. Referring to Table 1, the zirconium recovery was much higher in Examples 1 to 3 in which a zirconium cored wire was added as compared to Comparative Example 1 in which zirconium ingots were directly added.

즉, 본 발명에 따른 지르코늄 코어드 와이어 투입법을 이용하여 지르코늄 원료를 투입할 경우 지르코늄 회수율을 높일 수 있어서 지르코늄 함유 철계 합금 제조 비용을 크게 줄일 수 있다. That is, when the zirconium raw material is added by using the zirconium cored wire input method according to the present invention, the recovery rate of zirconium can be increased, thereby greatly reducing the manufacturing cost of the zirconium-containing iron alloy.

또한, 지르코늄 코어드 와이어 투입법에 따른 높은 지르코늄 회수율과 와이어 피딩 방법으로 정확한 투입량 조절을 통하여 합금성분 적중률을 향상시켜, 제조되는 지르코늄 함유 철계 합금의 품질 변동폭을 최소화할 수 있으므로, 전체적인 합금 품질을 향상시킬 수 있다.
In addition, the high zirconium recovery rate and the wire feeding method according to the zirconium cored wire input method improves the alloying component hit rate through accurate input amount control, thereby minimizing the quality variation of the manufactured zirconium-containing iron-based alloy, thereby improving the overall alloy quality You can.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Such changes and modifications are intended to fall within the scope of the present invention unless they depart from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

110, 210 : 퍼니스
120, 220 : 용탕
125, 225 : 슬래그
130 : 지르코늄 괴
230 : 지르코늄 코어드 와이어 저장부
235 : 지르코늄 코어드 와이어
240 : 지르코늄 코어드 와이어 이송부
310 : 지르코늄 괴 분말
320 : 보호 튜브110, 210: Furnace
120, 220: molten metal
125, 225: slag
130: Zirconium Bar
230: zirconium cored wire storage unit
235 Zirconium Core Wire
240: zirconium cored wire transfer unit
310: Zirconium Bar Powder
320: protective tube

Claims (19)

지르코늄 함유 철계 합금 제조를 위한 용탕에 지르코늄 원료를 투입하여 지르코늄 함유 철계 합금을 제조하되,
상기 지르코늄 원료로 지르코늄 코어드 와이어(Zr-cored wire)를 이용하는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
To prepare a zirconium-containing iron alloy by injecting a zirconium raw material into the molten metal for manufacturing a zirconium-containing iron alloy,
Zirconium-containing iron-based alloy manufacturing method characterized in that using a zirconium cored wire (Zr-cored wire) as the zirconium raw material.
제1항에 있어서,
상기 지르코늄 코어드 와이어는 지르코늄을 함유하는 지르코늄 괴를 분쇄하여 분말화하고, 상기 지르코늄 괴 분말을 보호 튜브 내에 충전하여 제조하는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
The method of claim 1,
The zirconium cored wire is prepared by pulverizing zirconium ingot containing zirconium and powdering, and filling the zirconium ingot powder into a protective tube.
제2항에 있어서,
상기 지르코늄 괴는 Fe-Si-Zr 합금철로 이루어진 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
The method of claim 2,
The zirconium ingot is zirconium-containing iron-based alloy manufacturing method, characterized in that consisting of Fe-Si-Zr alloy iron.
제3항에 있어서,
상기 보호 튜브는 스틸(steel) 재질인 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
The method of claim 3,
The protective tube is a zirconium-containing iron-based alloy manufacturing method, characterized in that the steel (steel) material.
제2항에 있어서,
상기 지르코늄 괴 분말의 평균입경은 0.8 ~ 1.2 mm인 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
The method of claim 2,
Zirconium-containing iron-based alloy production method characterized in that the average particle diameter of the zirconium ingot powder is 0.8 ~ 1.2 mm.
제1항에 있어서,
상기 지르코늄 코어드 와이어는 상기 용탕 표면에 대하여 경사지게 투입되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
The method of claim 1,
The zirconium cored wire is zirconium-containing iron-based alloy manufacturing method characterized in that the inclined to the molten surface.
제1항에 있어서,
상기 지르코늄 코어드 와이어의 투입 속도는 40 ~ 400 m/min인 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
The method of claim 1,
Method of producing a zirconium-containing iron-based alloy, characterized in that the input speed of the zirconium cored wire is 40 ~ 400 m / min.
제1항에 있어서,
상기 지르코늄 코어드 와이어는 상기 용탕에 존재하는 산소를 제거한 후 상기 용탕에 투입되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
The method of claim 1,
The zirconium cored wire is a zirconium-containing iron-based alloy manufacturing method, characterized in that is added to the molten metal after removing the oxygen present in the molten metal.
제8항에 있어서,
상기 지르코늄 코어드 와이어는 상기 용탕을 이용한 연속 주조 공정 시작 전까지 상기 용탕에 투입되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
9. The method of claim 8,
The zirconium cored wire is zirconium-containing iron-based alloy manufacturing method characterized in that the input to the molten metal until the start of the continuous casting process using the molten metal.
제1항에 있어서,
상기 지르코늄 코어드 와이어를 투입한 후, 불활성 가스를 이용하여 상기 용탕을 교반하는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
The method of claim 1,
The zirconium-containing iron-based alloy manufacturing method, characterized in that after stirring the zirconium cored wire, the molten metal using the inert gas.
제10항에 있어서,
상기 불활성 가스는 아르곤 가스인 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 방법.
The method of claim 10,
The inert gas is a zirconium-containing iron-based alloy manufacturing method, characterized in that the argon gas.
지르코늄 함유 철계 합금 제조를 위한 용탕을 저장하는 퍼니스(furnace);
상기 퍼니스와 이격되어 있으며, 지르코늄 코어드 와이어를 저장하는 지르코늄 코어드 와이어 저장부; 및
상기 지르코늄 코어드 와이어 저장부에 저장된 지르코늄 코어드 와이어가 상기 용탕에 공급되는 경로(path)를 제공하는 지르코늄 코어드 와이어 이송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치.
A furnace for storing a molten metal for preparing zirconium-containing iron-based alloy;
A zirconium cored wire storage unit spaced apart from the furnace and storing zirconium cored wire; And
And a zirconium cored wire transfer unit providing a path through which zirconium cored wire stored in the zirconium cored wire storage unit is supplied to the molten metal.
제12항에 있어서,
상기 지르코늄 코어드 와이어는 지르코늄 괴 분말이 보호 튜브 내에 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치.
The method of claim 12,
The zirconium cored wire is a zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus, characterized in that the zirconium ingot powder is filled in a protective tube.
제13항에 있어서,
상기 지르코늄 괴는 Fe-Si-Zr 합금철로 이루어진 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치.
The method of claim 13,
The zirconium ingot is zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus, characterized in that consisting of Fe-Si-Zr alloy iron.
제14항에 있어서,
상기 보호 튜브는 스틸 재질인 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치.
15. The method of claim 14,
The protective tube is a zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus, characterized in that the steel material.
제13항에 있어서,
상기 지르코늄 괴 분말의 평균입경은 0.8 ~ 1.2 mm인 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치.
The method of claim 13,
The zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus, characterized in that the average particle diameter of the zirconium ingot powder is 0.8 ~ 1.2 mm.
제12항에 있어서,
지르코늄 코어드 와이어 저장부는 상기 퍼니스의 측면에 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치.
The method of claim 12,
Zirconium cored wire storage unit is zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus, characterized in that spaced apart from the side of the furnace.
제17항에 있어서,
상기 지르코늄 코어드 와이어 이송부의 출구부는 상기 용탕의 표면에 경사지게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치.
18. The method of claim 17,
The outlet portion of the zirconium cored wire transfer unit is formed inclined on the surface of the molten metal zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus.
제12항에 있어서,
상기 지르코늄 코어드 와이어는 40 ~ 400 m/min의 속도로 상기 용탕에 투입되는 것을 특징으로 하는 지르코늄 함유 철계 합금 제조 장치. The method of claim 12,
The zirconium cored wire is zirconium-containing iron-based alloy manufacturing apparatus, characterized in that the input to the molten metal at a speed of 40 ~ 400 m / min.
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