KR101244208B1 - 전로 출강구의 보수용 슬리브 및 이의 보수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전로 출강구의 보수용 슬리브 및 이의 보강방법이 개시되어 있다. 개시된 본 발명에 따른 전로 출강구의 보수용 슬리브는, 전로 출강구 내부 표면에 삽입되는 슬리브를 포함하며, 상기 슬리브는, 폐기되는 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그의 혼합물 중에 MgO의 함량을 5~15%가 되도록 혼합하여 형성한 용사재료로 상기 슬리브 내공 표면을 코팅한 보호막을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

전로 출강구의 보수용 슬리브 및 이의 보수방법{Sleeve for repairing of a pouring hole of a converter and method for repair the same}

본 발명은 전로 출강구의 보수용 슬리브 및 이의 보수방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 슬리브를 장시간 사용 가능하도록 하는 전로 출강구의 보수용 슬리브 및 이의 보수방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철 공장에서 용선을 용강으로 정련하는 제강 공정에서 사용되는 전로(Converter)는 고로로부터 제선된 용선과 고철이 장입되어 용해된 다음, 그 저부에서는 불활성 가스가 취입되고 상부에서는 랜스(lance)를 통해 용선 중에 산소가 취입됨으로써 용선을 용강으로 정련하는데 사용된다.

한편, 상기 전로에는 정련된 상기 용강을 레이들(ladle) 내로 출강시키기 위한 출강구가 설치된다. 이때, 상기 출강구에는 상기 전로 내에서 고온으로 정련된 용강에 의한 상기 출강구의 용손을 방지하기 위하여 내화재질로 형성된 슬리브(Sleeve)를 설치한다. 여기서, 출강구는 상기 전로의 상측부에 마련되며, 상기 레이들은 상기 전로를 통하여 출강된 용강을 유출시켜 담는 용기를 말한다. 그리고, 상기 슬리브는, 예를 들어, 전로 출강 초기에 약 160~180mm의 내경을 가지며, 원통형 또는 원추형의 형상을 갖도록 형성된다.

그런데, 상기 전로의 출강구로부터 상기 용강의 출강시, 상기 용강에 의하여 상기 슬리브의 내경이 증가되는 문제가 발생된다. 다시 말해서, 상기 용강에 의하여 상기 슬리브의 내부가 마모되어 그 내경이 증가되거나 또는, 상기 용강 및 슬래그 에 의하여 상기 슬리브의 내부가 화학적 침식에 의해 그 내경이 증가되는 문제가 발생된다. 상기 슬래그는 용융 과정에서 발생되는 대표적인 제강 부산물로서, 상기 전로 내에 형성된다.

이에 따라, 상기 전로의 출강구 내경, 즉, 상기 출강구 슬리브의 내경이 증가되면 상기 용강의 출강시 용강 흐름(출강류)의 퍼짐 현상이 증가되고, 상기 전로 내에 형성된 상기 슬래그가 상기 용강과 함께 상기 레이들로 출강되는 문제가 발생된다. 이로 인해, 상기 슬래그 중의 인과 유황 등의 불순물이 상기 용강 중에 다시 복원되는 현상이 발생된다.

한편, 종래에는 내경이 증가된 슬리브를 상기 출강구로부터 빼낸 후에 이를 파쇄하여 제거하고 출강구에 새로운 슬리브를 교환하는 작업을 수행하고 있다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 통상적인 제강 공정의 전로(1)는 360도 회전이 가능하며, 상기 전로(1) 내에서 정련된 용강(5)은 상기 전로(1)의 하부에 배치된 래들(4)로 상기 전로(1)에 배치된 출강구(2)를 통해서 유출된다.

도 1c를 참조하면, 상기 출강구(2)는 상기 출강구(2) 내부에 삽입되는 슬리브(7)의 내경 크기에 의해 수명이 결정된다. 따라서, 전술한 바와 같이, 종래에는 상기 슬리브(7)의 내경이 증가되면 상기 내경이 증가된 슬리브(7)를 파쇄하여 제거하고 다시 새로운 슬리브(7)로 교환한다.

그러나, 상기 슬리브는 고가이기 때문에, 제강 공정시 매번 슬리브를 교환하는 작업은 자재 비용을 증가시키는 문제가 있으며 작업시간이 지연되는 문제점도 갖게 된다.

따라서, 상기 전로의 출강구는 노체 보수 차원뿐만 아니라 용강 관리 차원에서도 그 마모 부위를 보강해야 할 필요가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 전로 출강구의 슬리브의 사용 수명을 향상시킴으로써, 전로 생산성 향상 및 자재 비용을 절감할 수 있는 전로 출강구의 보수용 슬리브 및 이의 보수방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전로 출강구의 보수용 슬리브는, 전로 출강구 내부 표면에 삽입되는 슬리브를 포함하며, 상기 슬리브는, 폐기되는 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그의 혼합물 중에 MgO의 함량을 5~15%가 되도록 혼합하여 형성한 용사재료로 상기 슬리브 내공 표면을 코팅한 보호막을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 마그네시아-흑연질 폐내화물은 C 및 MgO를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 마스네시아-흑연질 폐내화물에서, 상기 C의 함량은 17∼20％이고, 상기 MgO의 함량은 79∼82％인 것을 특징으로 한다.

상기 전로 슬래그는 CaO, SiO₂, FeO, Al₂O₃, MnO 및 MgO를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전로 슬래그에서, 상기 CaO의 함량은 45∼50％, 상기 SiO₂의 함량은 10∼20％, 상기 FeO의 함량은 20∼30％, 상기 Al₂O₃의 함량은 45∼50％, 상기 MnO의 함량은 3∼5％ 및 상기 MgO의 함량은 2∼5％인 것을 특징으로 한다.

상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그의 입자 크기는 각각 0.01∼1㎜인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전로 출강구의 보수용 슬리브의 보수방법은, 전로 조업 후, 폐기되는 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그를 수거하는 단계; 상기 수거한 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그를 분쇄기로 각각 파쇄하여 분급하는 단계; 상기 파쇄한 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그의 혼합물 중에 MgO의 함량을 5~15%가 되도록 혼합하여 형성한 용사재료를 마련하는 단계; 상기 용사재료를 용사 보수기에 장입하는 단계; 상기 용사 보수기에 장입한 상기 용사재료를 용융하여 용융물을 형성하는 단계; 및 상기 용융물을 전로 출강구 내부 표면에 삽입된 슬리브의 내공 표면에 용사(Thermal spraying)하여 상기 슬리브의 내공 표면을 코팅하여 보호하는 보호막을 형성하는 단계;를 포함한다.

상기 마그네시아-흑연질 폐내화물은 C 및 MgO를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 마스네시아-흑연질 폐내화물에서, 상기 C의 함량은 17∼20％이고, 상기 MgO의 함량은 79∼82％인 것을 특징으로 한다.

상기 전로 슬래그는 CaO, SiO₂, FeO, Al₂O₃, MnO 및 MgO를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전로 슬래그에서, 상기 CaO의 함량은 45∼50％, 상기 SiO₂의 함량은 10∼20％, 상기 FeO의 함량은 20∼30％, 상기 Al₂O₃의 함량은 45∼50％, 상기 MnO의 함량은 3∼5％ 및 상기 MgO의 함량은 2∼5％인 것을 특징으로 한다.

상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그의 입자 크기는 각각 0.01∼1㎜인 것을 특징으로 한다.

상기 보호막을 형성하는 단계에서, 상기 용사(Thermal spraying) 온도는 1200~1450℃의 온도인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그의 혼합물 중에 MgO 함량을 5~15%가 되도록 혼합한 후, 이들의 혼합물을 용융하여 용융된 혼합물을 전로 출강구에 형성된 슬리브의 내공 표면에 용사하여 상기 슬리브의 내공 표면에 보호막을 형성한다. 이렇게 함으로써, 본 발명은 상기 슬리브의 내공 표면에 형성된 상기 보호막을 통해서, 상기 전로 출강구로부터 용강의 출강시 용강흐름에 의한 마모와 용강 및 슬래그에 의한 화학적 침식으로부터 상기 슬리브의 손상을 보호할 수 있다. 즉, 이와 같은 용사 작업을 통하여 그 내경이 확대된 슬리브를 보수 할 수 있게 되어, 슬리브를 교체하지 않고서도 계속 출강작업을 할 수 있게 된다.

그래서, 본 발명은 상기 슬리브의 손상을 보호 또는 복원함으로써, 상기 슬리브의 사용 수명을 향상시킬 수 있기 때문에 장시간 사용 가능한 슬리브를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 고가의 합성 원료를 사용하지 않고 폐기되는 폐내화물을 활용하기 때문에, 제강 공정시 종래의 고가인 슬리브를 매번 교환하는 작업을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 자재 비용을 감소시킬 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 전로를 간략하게 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 출강구의 보수용 슬리브를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 출강구의 보수용 슬리브를 설명하기 위해 나타낸 공정 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전로 출강구의 보수용 슬리브 보수방법을 나타낸 공정 순서도이다.
표 1은 본 발명의 일 실시예와 비교예에 따라 제조한 용사재료를 나타낸 표이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따르면, 전로 출강구 내부 표면에 삽입되는 슬리브의 내공 표면에 보호막을 구비하는데, 이때, 상기 보호막은 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그의 혼합물 중 MgO의 함량이 5~15%가 되도록 혼합하여 형성된 용사재료를 전로 출강구에 형성된 슬리브의 내공 표면에 용사하여 코팅하여 형성한다. 이러한 작업은 새로운 슬리브를 설치한 후에 실시할 수 있을 뿐만 아니라, 슬리브를 장시간 사용한 후 그 내경이 확대된 경우에도 실시할 수가 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 상기 슬리브의 내공 표면에 보호막을 구비함으로써, 상기 슬리브의 손상부위를 열간 보수할 수 있을 뿐만 아니라 고가의 합성 원료를 사용하지 않고 폐기되는 폐내화물을 활용하기 때문에, 제강 공정시 종래의 고가인 슬리브를 매번 교환하는 작업을 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명은 자재 비용을 감소시킬 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 출강구의 보수용 슬리브를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전로(1) 출강구(20)의 보수용 슬리브(30)는 전로(1)의 출강구(20) 내부 표면에 삽입된다. 상기 슬리브(30)의 상세한 구조는 이미 공지되어 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 상기 슬리브(30)는, 폐기되는 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그의 혼합물 중에 MgO의 함량을 5~15%가 되도록 혼합하여 형성한 용사재료로 상기 슬리브(30)의 내공 표면을 코팅한 보호막(40)을 포함한다.

이때, 상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그의 입자 크기는 각각 0.01∼1㎜, 바람직하게, 0.7㎜일 수 있다. 예를 들어, 상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그의 입자 크기를 0.01㎜보다 작게 형성하거나, 또는, 1㎜보다 크게 형성할 경우 상기 보호막(40)을 제대로 구현할 수 없게 된다.

구체적으로, 상기 입자 크기를 0.01㎜보다 작게 형성하는 전자의 경우, 상기 용사재료가 분사되지 못하여 시공성이 불량하게 되는 문제가 발생한다. 그리고, 상기 입자 크기를 1㎜보다 크게 형성하는 후자의 경우, 상기 용사재료가 분사중 용융되지 않아서 상기 슬리브(30)의 내공 표면에 코팅할 수 없게 된다.

따라서, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 보호막(40)을 이루는 성분, 즉, 상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그는 각각 0.01∼1㎜의 입자 크기, 예를 들어, 0.7㎜의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.

한편, 상기 마그네시아-흑연질 폐내화물은 C 및 MgO를 포함하며, 예를 들어, 상기 C의 함량은 17∼20％이고, 상기 MgO의 함량은 79∼82％일 수 있다. 그리고, 상기 전로 슬래그는 CaO, SiO₂, FeO, Al₂O₃, MnO 및 MgO를 포함하며, 예를 들어, 상기 CaO의 함량은 45∼50％, 상기 SiO₂의 함량은 10∼20％, 상기 FeO의 함량은 20∼30％, 상기 Al₂O₃의 함량은 45∼50％, 상기 MnO의 함량은 3∼5％ 및 상기 MgO의 함량은 2∼5％일 수 있다.

여기서, 상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그에는 각각 MgO 성분을 포함하고 있는데, 본 발명에 따르면, 상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그의 혼합비는 한정하고 있지 않으나, 상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그의 혼합물 중에 상기 MgO의 함량을 5∼15％가 되도록 혼합하여 용사재료를 형성하는 것이 바람직하다.

이는, 상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그의 혼합물 중에 상기 MgO의 함량을 5％보다 적게 혼합할 경우, 상기 보호막(40)을 형성하기 위한 후속 공정시 상기 용사재료를 용융하여 형성된 용융물 중 MgO의 농도가 포화되지 않는 문제가 발생된다. 상기 MgO의 농도가 포화되지 않을 경우 내화물 침식이 발생될 수 있다.

게다가, 상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그의 혼합물 중에 상기 MgO의 함량을 15％보다 많게 혼합할 경우, 상기 용융물의 점도가 높아져 내화물의 표면에 부착성이 저하되는 문제가 발생된다.

따라서, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 상기 보호막(40)을 형성하기 위한 상기 용사재료의 구성 성분은 상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그의 혼합물 중에 상기 MgO의 함량을 5∼15％가 되도록 혼합하여 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 보호막(40)을 형성하기 위하여 상기 용사재료를 용사하여 코팅할 시에 용사 온도는 사용하는 원료의 입자 크기 및 성분에 따라 달라지는데, 본 발명에서는 1200∼1450℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.

하기의 표 1은 본 발명의 일 실시예와 비교예에 따라 제조한 용사재료를 나타낸 표이다.

표 1에서와 같이, 비교예 1의 침식량을 100으로 하여 백분율 지수로 표기하였다. 또한, 시편 제조 조건과 시험 결과를 정리하여 나타내었다.

표 1에서와 같이, 비교예에 비하여 실시예1, 2의 경우 슬리브(30)의 침식량이 크게 감소하였음을 알 수 있다. 이때, 상기 슬리브(30)의 침식량은 표 1에 기재하고 있는 손상지수를 통하여 알 수 있다.

한편, 표 1에서는 본 발명에 따른 슬리브(30)의 손상지수를 감소시켜 상기 슬리브(30)의 사용 수명을 향상시키기 위한 용사재료의 제조 조건을 나타내었으나, 이에 대한 자세한 설명은 도 2에서의 전술한 설명을 토대로 하면 본 발명의 실시예에 대하여 이해할 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전로 출강구의 보수용 슬리브를 설명하기 위해 나타낸 공정 순서도이고, 도 4는 도 3의 전로 출강구의 보수용 슬리브를 보수하는 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

도 3 및 도 4의 공정 순서도를 참조하면, 전로(1) 조업 후, 폐기되는 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그를 각각 수거하고, 상기 수거한 마그네시아-흑연질 폐내화물과 상기 전로 슬래그를 분쇄기로 각각 파쇄하여 분급한다. 상기 파쇄한 마그네시아-흑연질 폐내화물과 상기 전로 슬래그의 혼합물 중에 MgO의 함량을 5~15%가 되도록 혼합하여 형성한 용사재료(100)를 마련한다.

그런 다음, 상기 용사재료(100)를 용사 보수기에 장입한다.(110). 상기 용사 보수기에 장입(110)한 상기 용사재료(100)를 용융하여 용융물을 형성하고, 상기 용융물을 전로 출강구의 내부 표면에 삽입된 슬리브의 내공 표면에 용사(Thermal spraying)(120)한다. 이를 통해, 상기 슬리브의 내공 표면을 코팅(130)하여 상기 슬리브를 보호하는 보호막을 구현할 수 있다. 여기서 상기 용사는 열간에서 노체를 냉각시키지 않고, 곧바로 분말상의 내화재료를 용사하여 보수하는 방법이다.

본 발명에서는 상기 보호막을 형성하기 위한 용사시, 상기 용사(Thermal spraying) 온도를, 1200~1450℃로 하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그의 혼합물 중에 MgO 함량을 5~15%가 되도록 혼합한 후에 이들의 혼합물을 용융하여 용융된 혼합물을 전로 출강구에 형성된 슬리브의 내공 표면에 용사하여 상기 슬리브의 내공 표면에 보호막을 형성함으로써, 상기 전로 출강구로부터 용강의 출강시 용강흐름에 의한 마모와 용강 및 슬래그에 의한 화학적 침식으로부터 상기 슬리브의 손상을 보호할 수 있다.

그래서, 본 발명은 상기 슬리브의 손상을 보호함으로써, 상기 슬리브의 사용 수명을 향상시킬 수 있기 때문에 장시간 사용 가능한 슬리브를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 고가의 합성 원료를 사용하지 않고 폐기되는 폐내화물을 활용하기 때문에, 제강 공정시 종래의 고가인 슬리브를 매번 교환하는 작업을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 자재 비용을 감소시킬 수 있다.

이상, 전술한 본 발명의 실시예들에서는 특정 실시예에 관련하고 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.

1 : 전로 20 : 출강구
30 : 슬리브 40 : 보호막

Claims (13)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 전로 조업 후, 폐기되는 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그를 수거하는 단계;
   상기 수거한 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그를 분쇄기로 각각 파쇄하여 분급하는 단계;
   상기 파쇄한 마그네시아-흑연질 폐내화물과 전로 슬래그의 혼합물 중에 MgO의 함량을 5~15%가 되도록 혼합하여 형성한 용사재료를 마련하는 단계;
   상기 용사재료를 용사 보수기에 장입하는 단계;
   상기 용사 보수기에 장입한 상기 용사재료를 용융하여 용융물을 형성하는 단계; 및
   상기 용융물을 전로 출강구 내부 표면에 삽입된 슬리브의 내공 표면에 1200~1450℃의 온도에서 용사(Thermal spraying)하여 상기 슬리브의 내공 표면을 코팅하여 보호하는 보호막을 형성하는 단계;
   를 포함하는 전로 출강구의 보수용 슬리브 보수방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 마그네시아-흑연질 폐내화물은 C 및 MgO를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 출강구의 보수용 슬리브 보수방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 마스네시아-흑연질 폐내화물에서, 상기 C의 함량은 17∼20％이고, 상기 MgO의 함량은 79∼82％인 것을 특징으로 하는 전로 출강구의 보수용 슬리브 보수방법.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 전로 슬래그는 CaO, SiO₂, FeO, Al₂O₃, MnO 및 MgO를 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 출강구의 보수용 슬리브 보수방법.
    
11. 삭제
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 마그네시아-흑연질 폐내화물 및 상기 전로 슬래그의 입자 크기는 각각 0.01∼1㎜인 것을 특징으로 하는 전로 출강구의 보수용 슬리브 보수방법.
13. 삭제

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