KR101461194B1

KR101461194B1 - 신터 케이크 지지 스탠드, 오버레이 용접용 와이어 및 오버레이 용접용 금속

Info

Publication number: KR101461194B1
Application number: KR1020127023683A
Authority: KR
Inventors: 히데키 하마타니; 히로유키 사토; 마코토 유키야마; 히로카즈 후지이
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤; 도쿠슈덴쿄쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2014-11-13
Also published as: KR20120123702A; BR112012023569A2; BR112012023569B1; JPWO2011115307A1; CN102821909B; JP5539384B2; CN102821909A; WO2011115307A1

Abstract

본 발명은 소결광 가열 온도 1200℃ 내지 1400℃의 고온 분위기하에 있어서의 내마모성, 내균열성 및 고온 산화·황화 분위기에 대한 내부식성이 우수한 신터 케이크 지지 스탠드를 얻는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명에 관한 신터 케이크 지지 스탠드는 소결광을 제조하는 하방 흡인식 소결기의 소결 팔레트 위에 배치되는 신터 케이크 지지 스탠드(10)로서, 상기 소결 팔레트 위에 배치되는 대좌부(11)와, 이 대좌부(11)에서 윗쪽을 향하여 연장된 블레이드부(15)를 가지고, 상기 블레이드부(15)의 적어도 상부 가장자리 또는 측면부의 상부에는 오버레이 용접부(18)가 형성되어 있고, 이 오버레이 용접부(18)를 구성하는 오버레이 용접 금속이 C: 3.0 질량% 이상 5.0 질량% 이하, Si: 0.8 질량% 이상 2.0 질량% 이하, Cr: 10 질량% 이상 15 질량% 이하, Mo: 7 질량% 이상 10 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

신터 케이크 지지 스탠드, 오버레이 용접용 와이어 및 오버레이 용접용 금속{SINTER CAKE SUPPORT STAND, OVERLAY WELDING WIRE AND OVERLAY WELDING METAL}

본 발명은 소결광을 제조하는 하방 흡인식 소결기에 있어서 사용되는 신터 케이크 지지 스탠드, 이 신터 케이크 지지 스탠드의 오버레이 용접부를 형성할 때에 사용되는 오버레이 용접용 와이어 및 오버레이 용접 금속에 관한 것이다.

종래, 제철소의 고로에 투입되는 원료로서, 분상 철광석 등의 철 함유 원료, 석회석 등의 부원료, 가루 코크스 등의 고체 연료로 이루어지는 소결 원료를 소결한 소결광이 사용되어 왔다. 이 소결광을 제조하는 수단으로서, 소결 원료를 소결 팔레트 대차에 적재하여 그 표층 중의 고체연료에 점화하고, 소결 팔레트 대차를 이송하면서, 소결 팔레트 대차의 하방으로부터 흡인함으로써, 소결 팔레트 내의 원료 충전층의 연소점을 이동시킴으로써, 원료의 소성을 진행시켜서 신터 케이크(소결 덩어리)를 생성하는 하방 흡인식 소결기가 채용되고 있다.

이 때, 전술한 하방 흡인식 소결기에서는 소결 팔레트 내의 원료 충전층의 소결이 진행되는 과정에 있어서 상부측에서 생성된 신터 케이크의 자중(自重)에 의하여 그 하방측에 위치하는 소결 원료가 압축되어, 부피 밀도가 높아지기 때문에, 통기성이 저하하여, 소결을 효율적으로 실시할 수 없는 문제가 있었다.

특허문헌 1에는 소결 팔레트 위에 진행 방향에 평행한 단면이 실질적으로 사다리꼴 판 형태로 된 신터 케이크 지지 스탠드를 배열하여 설치하고, 소결 팔레트에 충전된 소결 원료 충전층의 소결 과정에 있어서 상부측에서 형성된 신터 케이크를 지지함으로써, 하부측의 원료 충전층 내의 통기성을 확보하는 기술이 제안되어 있다.

이 신터 케이크 지지 스탠드는 소결 원료를 팔레트 대차에 장입할 때의 충격, 마찰 및 소결 완료 후의 신터 케이크를 팔레트 대차 외부로 배출할 때의 마찰에 의하여 손모하게 된다. 또한, 전술한 소결기에 있어서는 소결시에는 가열 온도가 1200 내지 1400℃로 매우 고온이 되고, 그 후 공랭되기 때문에 신터 케이크 지지 스탠드에 열 변형에 의한 균열이 발생할 우려가 있었다. 또한 소결기 내에서는 고온의 산화, 황화 분위기가 되는 것이 알려져 있다. 따라서, 신터 케이크 지지 스탠드에는 고온 분위기하에 있어서 내마모성, 내균열성 및 내부식성을 확보할 필요가 있었다. 그 때문에, 특허문헌 2 내지 4에 있어서, 이하의 기술이 제안되어 있다.

특허문헌 2에는 신터 케이크 지지 스탠드를 특수 주강으로 일체 주조 부품으로서 제조한 것이 제안되어 있다.

특허문헌 3에는 개별적으로 제작된 하부 대좌부(臺座部)와 상부 블레이드부를 접합한 구조로 하고, 상부 대좌부의 능선부 및 측면부에 오버레이 용접을 실시한 것이 제안되어 있다.

특허문헌 4에는 신터 케이크 지지 스탠드의 상부 블레이드부의 측면 등에 두께 감소 가공을 하고, 이 두께를 감소시킨 부분에 오버레이 용접을 실시한 것이 제안되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개 특허 공보 평06-147765호 공보 특허문헌 2: 일본 공개 특허 공보 평09-041098호 공보 특허문헌 3: 일본 공개 특허 공보 2002-013876호 공보 특허문헌 4: 일본 공개 특허 공보 2006-118769호 공보

특허문헌 2에 기재된 신터 케이크 지지 스탠드는 특수 주강으로 만든 것으로, 신터 케이크 지지 스탠드 전체를 일체 성형하고 있다. 이 때문에, 신터 케이크 지지 스탠드의 제조 비용이 큰 폭으로 증대한다. 또한, 이 특수 주강은 탄소량이 약 0.3 질량%, 크롬량이 약 13 질량%의 주강으로, 1200 내지 1400℃의 고온 분위기하에 있어서의 내마모성, 내균열성 및 내부식성 등이 불충분하였다. 또한, 신터 케이크 지지 스탠드가 상기 특수 주강의 일체 성형품이기 때문에, 상부의 편마모가 일어나도 전체를 교환할 필요가 있어서, 유지보수 관리성이 부족하여 비용도 많이 드는 것이다.

또한, 특허문헌 3, 4에 기재된 신터 케이크 지지 스탠드는 상부의 편마모가 일어나는 부분에 내마모성 재료를 오버레이 용접 하고 있기 때문에, 마모되더라도 재차 오버레이 용접하면 되기 때문에, 유지보수 관리성은 개선되었다. 그러나, 오버레이 용접에 사용하는 재료의 Cr 함유량이 많고, 고온하에서 취화하고, 내균열성이 크게 저하된다. 그 때문에, 고온하에 있어서의 내마모성, 내균열성 및 내부식성 등이 충분하지 않아서 신터 케이크 지지 스탠드의 대폭적인 수명 연장을 도모할 수 없었다.

본 발명은 전술한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 소결광 가열 온도 1200℃ 내지 1400℃의 고온 분위기하에 있어서의 내마모성, 내균열성 및 고온 산화·황화 분위기에 대한 내부식성이 우수한 신터 케이크 지지 스탠드를 얻는 것을 목적으로 한다. 또한, 이 신터 케이크 지지 스탠드의 오버레이 용접부에 사용되는 오버레이 용접용 와이어 및 오버레이 용접용 금속을 얻는 것도 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 고온 취화의 원인이 되는 Cr을 줄이면서, 내마모성에 중요한 Cr 탄화물을 적당한 정도로 가진 오버레이 용접 금속을 찾아내었다. Cr은 내고온 산화성을 개선하고, 그 탄화물은 내마모성을 개선한다. 반면에, 완전히 탄화되지 않고 남은 Cr은 금속 내에 고용되어, 고온 취화의 원인이 된다. 그 때문에 C 함유량, Cr 함유량 등을 적정화한 오버레이 용접 금속을 밝혀내었다.

이 오버레이 용접 금속을 특허문헌 4에 기재된 신터 케이크 지지 스탠드에 적용함으로써, 소결광 가열 온도 1200℃ 내지 1400℃의 고온 분위기하에 있어서의 내마모성, 내균열성 및 고온 산화·황화 분위기에 대한 내부식성이 우수한 신터 케이크 지지 스탠드를 얻을 수 있는 것을 밝혀내었다.

본 발명은 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.

(1) 본 발명에 관한 신터 케이크 지지 스탠드는 소결광을 제조하는 하방 흡인식 소결기의 소결 팔레트 위에 배치되는 신터 케이크 지지 스탠드로서, 상기 소결 팔레트 위에 탑재되는 대좌부와, 이 대좌부로부터 윗쪽을 향하여 연장된 블레이드부를 가지고, 상기 블레이드부의 적어도 상부 가장자리 또는 측면부의 상부에는 오버레이 용접부가 형성되어 있고, 이 오버레이 용접부를 구성하는 오버레이 용접 금속이 C: 3.0 질량% 이상 5.0 질량% 이하, Si: 0.8 질량% 이상 2.0 질량% 이하, Cr: 10 질량% 이상 15 질량% 이하, Mo: 7 질량% 이상 10 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 가진 것을 특징으로 한다.

(2) 상기(1)의 신터 케이크 지지 스탠드는 상기 오버레이 용접부가 상기 신터 케이크 지지 스탠드의 적어도 상부 가장자리 또는 측면 상부의 표면으로부터 2 mm 이상 10 mm 이하의 부분을 두께 감소시킨 부분에 형성된 것을 특징으로 한다.

(3) 또한, 상기(1) 또는(2)의 신터 케이크 지지 스탠드는 상기 오버레이 용접부가 상기 신터 케이크 지지 스탠드의 두께를 감소시킨 부분을 소멸시키도록 형성된 것을 특징으로 한다.

(4) 또한 상기(1) 내지(3)의 어느 하나의 신터 케이크 지지 스탠드는 상기 오버레이 용접부의 상기 신터 케이크 지지 스탠드 정상부로부터의 거리가, 소결 팔레트 진행 방향 전방측에 비하여 진행 방향 후방측이 긴 것을 특징으로 한다.

(5) 본 발명에 관한 오버레이 용접용 와이어는 신터 케이크 지지 스탠드의 오버레이 용접부를 형성할 때에 사용되는 오버레이 용접용 와이어로서, C: 3.3 질량% 이상 5.5 질량% 이하, Si: 0.9 질량% 이상 2.2 질량% 이하, Cr: 11 질량% 이상 17 질량% 이하, Mo: 8 질량% 이상 11 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 가진 것을 특징으로 한다.

(6) 본 발명에 관한 오버레이 용접 금속은 신터 케이크 지지 스탠드의 오버레이 용접부에 사용되는 오버레이 용접 금속으로서, C: 3.0 질량% 이상 5.0 질량% 이하, Si: 0.8 질량% 이상 2.0 질량% 이하, Cr: 10 질량% 이상 15 질량% 이하, Mo: 7 질량% 이상 10 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 가진 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 1200℃ 내지 1400℃의 고온 분위기하에 있어서의 내마모성, 내균열성 및 고온 산화·황화 분위기에 대한 내부식성이 우수한 신터 케이크 지지 스탠드를 얻을 수 있고, 신터 케이크 지지 스탠드의 수명을 대폭적으로 연장하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태인 신터 케이크 지지 스탠드의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 신터 케이크 지지 스탠드의 정면도이다.
도 3은 도 2에 있어서의 X-X 단면을 화살표 방향에서 본 도면이다.
도 4는 도 1의 신터 케이크 지지 스탠드에 있어 오버레이 용접부를 형성하기 전의 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태인 신터 케이크 지지 스탠드의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태인 신터 케이크 지지 스탠드의 정면도이다.

이하에, 본 발명의 일실시 형태인 신터 케이크 지지 스탠드, 오버레이 용접용 와이어 및 오버레이 용접 금속에 대하여, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

신터 케이크 지지 스탠드(10)는 고로에 투입되는 원료인 소결광을 제조하는 하방 흡인식 소결기의 소결 팔레트 대차 위에 배치된다. 소결 과정에 있어서, 신터 케이크 지지 스탠드(10)는 원료 충전층 상부측에 생성된 신터 케이크(소결 덩어리)를 지지하고, 소결 원료 충전층 하부측의 통기성을 유지하기 위한 부재이다.

이 신터 케이크 지지 스탠드(10)는, 도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 소결 팔레트 대차에 고정되는 대좌부(11)와, 이 대좌부(11)로부터 윗쪽으로 향하여 연장된 블레이드 본체(16)를 구비하고 있다. 그리고, 블레이드 본체(16)의 상부 가장자리 및 측면 상부는 표면이 깊이 1 내지 5 mm만큼 깎이도록 두께를 감소(스킨 컷)시키고, 이 두께 감소부에는 오버레이 용접부를 제공하고 있다. 이 블레이드 본체(16)와 오버레이 용접부(18)를 총칭하여 블레이드부(15)라 부른다. 또한, 도 1 및 도 3에 있어서, 블레이드부(15)의 하단부에 표시되고 있는 화살표 Y는 소결기 내에서의 신터 케이크 지지 스탠드(10) 및 소결 팔레트 대차의 진행 방향을 나타내는 것이다.

대좌부(11)는 예를 들면 스테인리스 주강(SCS2: JIS 5121에서 규정하는 마르텐사이트계 스테인리스), 오스테나이트계 주강 또는 페라이트계와 오스테나이트계의 2상계 주강으로 구성되어 있고, 하부에 소결 팔레트에 장착하기 위한 장착부(12)가 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는 대좌부(11)의 높이(H2)는 120 mm≤H2≤130 mm의 범위 내로 설정되어 있다.

블레이드부(15)는 배광성(排鑛性)을 양호하게 하는 점에서 팔레트 대차의 진행 방향에 대하여 측면에서 보았을 때 실질적으로 사다리꼴 형상을 이루고 있고, 블레이드 본체(16)와 이 블레이드 본체(16)의 상부 가장자리(사다리꼴의 윗변부 및 빗변부) 및 사다리꼴면의 상부에 형성된 오버레이 용접부(18)를 구비하고 있다. 또한, 블레이드부(15)의 두께 방향의 단면은 배출성을 양호하게 하는 점에서 판 두께가 아래에서 위로 얇아지는 테이퍼 형상인 것이 좋다.

이 때, 본 실시 형태에서는 블레이드부(15)의 높이(H1)는 300 mm≤H1≤450 mm의 범위 내로 설정되어 있고, 블레이드부(15)의 두께(T)는 30 mm≤T≤70 mm의 범위 내로 설정되어 있다.

블레이드 본체(16)는, 대좌부(11)와 마찬가지로, 예를 들면 스테인리스 주강(SCS2), 오스테나이트계 주강 또는 페라이트계와 오스테나이트계의 2상계 주강으로 구성되어 있고, 본 실시 형태에서는 대좌부(11)와 일체 성형되어 있다.

이 블레이드 본체(16)의 상부 가장자리(사다리꼴의 윗변부 및 빗변부) 및 사다리꼴면의 표층부에는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 표층을 깎은 것 같은 두께 감소부(스킨 컷)(17)이 형성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 사다리꼴 면측의 두께 감소부(17)는 신터 케이크 지지 스탠드(10)의 진행 방향 전방(화살표 Y 전방 방향)측 부분보다 후방(화살표 Y 후방 방향)측 부분의 면적이 넓어지도록 형성되어 있다. 그리고, 이 두께 감소부(17)를 메우도록 오버레이 용접을 실시하여, 오버레이 용접부(18)가 형성되어 있다.

오버레이 용접부(18)는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 전술한 두께 감소부(17)에 대하여, 오버레이 용접용 금속을 함유하는 오버레이 용접용 와이어로 오버레이 용접을 실시하는 것에 의하여 형성되어 있다. 이 때, 블레이드부(15)의 상부 가장자리(사다리꼴의 윗변부 및 빗변부) 측의 두께 감소부(17)의 오버레이 용접부(18)의 두께(t1)는 대략 두께 감소부(17)의 한쪽 편의 깊이에 상당하는 2 mm≤t1≤4 mm의 범위 내로 설정되어 있다. 또한, 사다리꼴면 표층부측의 두께 감소부(17)의 오버레이 용접부(18)의 두께(t2)는 대략 두께 감소부(17)의 한쪽 편의 깊이에 상당하는 2 mm≤t2≤4 mm의 범위 내로 설정되어 있다.

이 오버레이 용접부(18)는 소성 중의 가열된 소결광(신터 케이크)이 직접 접촉하는 부분이고, 또한 배출되는 소결광이 충돌하는 부분이기도 하다. 따라서, 본 발명의 해결하여야 할 과제인, 온도 1200℃ 내지 1400℃의 고온 분위기하에 있어서의 내마모성, 내균열성 및 고온 산화·황화 분위기에 대한 내부식성이 우수한 신터 케이크 지지 스탠드를 얻기 위하여 가장 중요한 부분이 된다.

이 오버레이 용접부(18)에 내마모성, 내균열성 및 고온 산화·황화 분위기에 대한 내부식성을 갖게 하기 위하여, 오버레이 용접부를 구성하는 용접 금속(이하, 오버레이 용접 금속이라 한다.)은 다음과 같은 조성으로 할 것이 요구되는 것을 밝혀내었다.

즉, C: 3.0 질량% 이상 5.0 질량% 이하, Si: 0.8 질량% 이상 2.0 질량% 이하, Cr: 10 질량% 이상 15 질량% 이하, Mo: 7 질량% 이상 10 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 조성이다.

이하에, 오버레이 용접 금속의 조성을 상기와 같이 한정한 이유에 대하여 설명한다. (이하, 특별히 기재하지 않는 한, 성분 함유량은 질량%로 표시한다. )

(C: 탄소)

C는 Cr 등과 결합하여 탄화물을 형성하고, 고온 강도, 내마모성을 향상시키는 작용을 가진 원소이다.

이 때, C의 함유량이 3.0% 미만이면 탄화물을 충분히 생성시키지 못하여, 전술한 작용 효과를 얻을 수 없다. 한편, C의 함유량이 5.0%를 넘으면, 탄화물이 과잉으로 존재하게 되어, 오버레이 용접부(18)가 블레이드 본체(16)로부터 박리될 우려가 있다. 이와 같은 이유에서, C의 함유량을 3.0% 이상 5.0% 이하로 설정하였다. 효과를 확실하게 얻기 위하여, 좋기로는 3.3% 이상 4.7% 이하로 하면 되고, 나아가 3.5% 이상 4.5% 이하로 하는 것이 좋다.

(Si: 규소)

Si는 오버레이 용접을 실시할 때의 탈산에 유효한 원소이다. 또한, 고온 분위기하에서의 내산화성을 향상시키는 작용을 가진다.

이 때, Si의 함유량이 0.8% 미만이면 전술한 작용 효과를 얻을 수 없다. 한편, Si의 함유량이 2.0%를 넘으면, 오버레이 용접부(18)의 인성이 저하될 우려가 있다.

이와 같은 이유에서, Si의 함유량을 0.8% 이상 2.0% 이하로 설정하였다. 효과를 확실하게 얻기 위하여, 좋기로는, 1.0% 이상 1.8% 이하로 하면 되고, 나아가 1.2% 이상 1.6% 이하로 하는 것이 좋다.

(Cr: 크롬)

Cr은 탄소와 결합하여 고경도의 Cr 탄화물을 생성하고, 내마모성 및 고온 강도를 향상시키는 작용을 가지는 원소이다. 또한, 내부식성을 향상시키는 작용을 가진다.

이 때, Cr의 함유량이 10% 미만이면 Cr 탄화물을 충분히 생성시키지 못하고, 전술한 작용 효과를 얻을 수 없다. 한편, Cr의 함유량이 15%를 넘으면, Cr 탄화물이 과잉으로 존재하게 되어, 오버레이 용접부(18)가 취화하고, 내균열성이 크게 저하될 우려가 있다.

이와 같은 이유에서, Cr의 함유량을 10% 이상 15% 이하로 설정하였다. 효과를 확실하게 얻기 위하여, 좋기로는, 10.5% 이상 14.5% 이하로 하면 되고, 나아가 11.0% 이상 14.0% 이하로 하는 것이 더 좋다.

(Mo: 몰리브덴)

Mo는 오버레이 용접 금속의 매트릭스 내에 고용되어, 강도, 내마모성, 인성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이다.

이 때, Mo의 함유량이 7% 미만에서는 전술한 작용 효과를 얻을 수 없다. 한편, Mo의 함유량이 10%를 넘어도, 전술한 작용 효과가 향상되지 않는다.

이와 같은 이유에서, Mo의 함유량을 7% 이상 10% 이하로 설정하였다. 효과를 확실하게 얻기 위하여, 좋기로는 7.5% 이상 9.5% 이하로 하면 되고, 8.0% 이상 9. 0% 이하로 하는 것이 더 좋다.

또한, 불가피한 불순물로서는, P, S 등을 들 수 있다. 이 불가피한 불순물들은 총량으로 0.06% 이하인 것이 좋다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 신터 케이크 지지 스탠드를 구성하는 블레이드 본체는, 예를 들면 스테인리스 주강(SCS2: JIS 5121에서 규정하는 마르텐사이트계 스테인리스), 오스테나이트계 주강 또는 페라이트계와 오스테나이트계의 2상계 주강이 사용된다.

본 발명에서는 오버레이 용접에 의하여, 상기 성분 조성을 가진 오버레이 용접 금속을 블레이드 본체의 두께 감소부에 형성하기 위하여, 용접시의 블레이드 본체로부터의 성분 희석을 고려할 필요가 있다. 블레이드 본체의 재료는 전술한 바와 같이 스테인리스 주강, 오스테나이트계 주강, 또는 페라이트와 오스테나이트 2상계 주강 등이 실제 사용되고 있다. 본 발명자들은 상기 여러 종류의 블레이드 재료를 고려한 다음, 오버레이 용접용 와이어의 성분 조성을 C: 3.3% 이상 5.5% 이하, Si: 0.9% 이상 2.2% 이하, Cr: 11% 이상 17% 이하, Mo: 8% 이상 11% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe와 불가피한 불순물로 하면 좋은 것을 밝혀내었다. 오버레이 용접용 와이어의 각 성분 원소의 한정 이유는 상기 오버레이 용접 금속의 성분 원소와 같다.

다만, 그 효과를 확실하게 얻기 위하여, 좋기로는 C: 3.5% 이상 5.2% 이하, Si: 1.1% 이상 2.0% 이하, Cr: 12% 이상 16% 이하, Mo: 8. 5% 이상 10.5% 이하로 하면 좋고, 또한 C: 3.8% 이상 5.0% 이하, Si: 1.3% 이상 1.8% 이하, Cr: 13% 이상 15% 이하, Mo: 8.5% 이상 10.5% 이하로 하는 것이 좋다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 신터 케이크 지지 스탠드(10), 오버레이 용접용 와이어 및 오버레이 용접 금속에 의하여 블레이드부(15)의 상부 가장자리 및 측면의 사다리꼴면의 표층부에 오버레이 용접부(18)가 형성되므로, 소결시의 가열 온도가 1200 내지 1400℃인 고온 분위기하에 있어서의 내마모성, 내균열성 및 내부식성이 우수하게 된다. 따라서, 블레이드부(15)의 조기 열화를 억제할 수 있고, 이 신터 케이크 지지 스탠드(10)의 사용 수명을 대폭 연장하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에서는 블레이드 본체(16)의 상부 가장자리 및 측면 상부에 두께 감소부(17)가 형성되고, 이를 메우도록 오버레이 용접부(18)가 형성되어 있다. 그 때문에, 오버레이 용접부(18)가 스탠드로부터 돌출되지 않고, 신터 케이크를 원활하게 배출할 수 있다.

또한, 신터 케이크 지지 스탠드의 측면(사다리꼴면측)의 두께 감소부(17)가 신터 케이크 지지 스탠드(10)의 진행 방향 전방측 부분보다 진행 방향 후방측 부분의 면적이 넓어지도록 형성되어 있고, 이것에 맞추어 오버레이 용접부(18)가 형성되어 있다. 이 때, 신터 케이크를 배출할 때, 신터 케이크 지지 스탠드(10)의 진행 방향 후방측 부분이 신터 케이크와 장시간에 걸쳐서 미끄러지면서 접촉하게 된다. 따라서, 진행 방향 후방측 부분의 오버레이 용접부(18)의 면적이 커지도록 구성함으로써, 신터 케이크 지지 스탠드(10)의 마모를 확실하게 억제하는 것이 가능해진다.

신터 케이크 지지 스탠드 측면의 두께 감소 부분의 형상(도 2의 빗금친 부분에 상당)은 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이, 진행 방향 전방측 부분의 측면 사다리꼴 형상의 윗변으로부터의 두께 감소 폭(b)이 진행 방향 전방측 부분의 측면 사다리꼴 형상의 윗변으로부터의 두께 감소 폭(a)보다 짧은(a＞b) 계단 형태의 형상이라도 좋다. 또한, 도 6과 같이 후방으로 갈수록 넓어지는 형상이라도 좋다. 물론, 도 5와 같이 측면 사다리꼴 형상의 윗변으로부터의 두께 감소 폭이 일정하여도 무방하지만, 실제 조업에서의 마모 형태를 고려하면, 전방보다 후방의 두께 감소 폭을 증가시키는 편이 좋다.

이상, 본 발명의 실시 형태인 신터 케이크 지지 스탠드, 오버레이 용접용 와이어 및 오버레이 용접 금속에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 그 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경 가능하다.

예를 들면, 신터 케이크 지지 스탠드에 있어서의 오버레이 용접부의 형상은 본 실시 형태로 나타내는 형상에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 대좌부(111, 211)로부터 윗쪽으로 연장된 블레이드 본체(116, 216)에, 오버레이 용접부(118, 218)를 형성한 신터 케이크 지지 스탠드(110, 210)이어도 된다.

또한, 대좌부와 블레이드 본체를 일체 성형하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 대좌부와 블레이드 본체를 개별적으로 제작하고, 이들을 접합한 구조를 채용하여도 된다.

또한, 대좌부의 탑재부의 구조는 본 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 소결 팔레트 등의 구조에 맞추어 적절하게 설계 변경하여도 된다.

실시예

이하에, 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 실시한 실험 결과에 대하여 설명한다.

도 4에 나타내는 블레이드 본체의 두께 감소부에 오버레이 용접을 실시하였다. 블레이드는 SCS2제이며, 그 성분 사양은 C: 0.16 내지 0.24%, Si: ~1.50%, Mn: ~1.00%, P: ~0.040%, S: ~0.040%, Cr: 11.50 내지 14.00%이다. 오버레이 용접 와이어는 용접 후의 성분 희석을 고려하여, C, Si, Cr, Mo의 함유량을 조정한 와이어를 사용하였다. 블레이드에 오버레이 용접 후의 용접 금속의 성분 조성을 표 1에 나타낸다. 오버레이 용접부의 성분 조성은 오버레이 용접부의 표면으로부터 1 내지 2 mm의 범위를 절삭하여 그 절삭 가루를 분석하였다. C는 절삭 가루를 도가니에서 가열·용해하고, 발생한 가스를 산소 기류 중에서 연소시켜, 비분산 적외선 검출기에 의하여 성분을 측정하였다. 또한, C 이외의 성분은 절삭 가루의 화학 분석에 의하여 측정하였다. 종래 사용하던 오버레이 용접 와이어로 실시한 오버레이 용접 금속의 조성을 「종래예」라고 하였다.

도 1 내지 도 3에 있어서, 블레이드부의 높이(H1)는 300 mm, 두께(T)는 40 mm, 대좌부의 높이(H2)는 125 mm로 하였다.

블레이드부의 상부 가장자리(사다리꼴 형상 측면의 윗변부 및 빗변부)측의 두께 감소부(17)의 오버레이 용접부의 두께(대략 두께 감소부의 깊이에 상당한다)(t1)는 3.0 mm, 사다리꼴면 표층부측의 두께 감소부(17)의 오버레이 용접부의 두께(대략 두께 감소부의 깊이에 상당한다)(t2)는 3.0 mm로 하였다. 또한, 도 2에 있어서, 오버레이 용접부의 각 치수는 a=150 mm, b=200 mm, c=20 mm로 하였다.

이와 같이 하여 얻은 신터 케이크 지지 스탠드를, 소결 팔레트 폭 5 m, 유효 면적 660㎡의 하방 흡인식 소결기의 소결 팔레트 위에 설치하였다.

또한, 소결 원료 두께 700 mm, 소결 팔레트 속도 4 m/min의 조건으로 조업을 실시하여, 3개월마다 마모 및 부식에 의한 손모 상황, 균열 발생 상황에 대하여 확인하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에 있어서, 마모량은 스탠드 중심부를 전용 지그로 계측한 초기 높이와 소정 기간 사용 후의 높이의 차이로부터 산출하고, 110 mm를 넘은 시점을 사용 한계로 하였다.

또한, 균열 발생 상황은 스케일로 측정한 균열의 길이가 50 mm 이상 또는 균열 개구 폭이 1.0 mm 이상인 것을 “대”, 상기 길이가 20 mm 내지 50 mm 미만 또는 균열 개구 폭이 0.5 mm 내지 1.0 mm 미만인 것을“중”, 상기 길이가 20 mm 미만 또는 균열 개구 폭이 0.5 mm 미만인 것을“소”로 정의하였다.

비교예 1은 오버레이 용접 금속 중의 C 함유량이 본 발명의 범위로부터 크게 벗어나 있기 때문에, 탄화물의 과잉 석출에 의하여 블레이드 본체와 용접부와의 박리가 발생하고, 3개월에 균열의 크기가 허용 범위(균열의 길이가 50 mm 이상이고, 균열 개구 폭이 1.0 mm 이상)를 넘었다.

비교예 2는 오버레이 용접부의 용접 금속 중의 C 함유량이 본 발명의 범위로부터 낮게 벗어나 있기 때문에, 탄화물의 석출 강화에 의한 고온 강도 및 내마모성 향상 효과는 얻지 못하고, 12개월만에 손모량이 허용 범위(110 mm 이하)를 넘었다.

비교예 3은 오버레이 용접 금속 중의 Si 함유량이 본 발명의 범위로부터 높게 벗어나 있기 때문에, 오버레이 용접부의 인성이 저하하고, 3개월에 균열의 크기가 허용 범위(균열의 길이가 50 mm 이상이고, 균열 개구 폭이 1.0 mm 이상)을 넘었다.

비교예 4는 오버레이 용접 금속 중의 Si 함유량이 본 발명의 범위로부터 낮게 벗어나 있기 때문에, 고온 분위기하에서의 내산화성 향상 효과를 얻지 못하고, 24개월만에 손모량이 허용 범위(110 mm 이하)를 넘었다.

비교예 5는 오버레이 용접 금속 중의 Cr 함유량이 본 발명의 범위로부터 낮게 벗어나 있기 때문에, Cr 탄화물의 석출 강화에 의한 내마모성 및 고온 강도의 향상 효과, 내부식성의 향상 효과를 얻지 못하고, 24개월만에 손모량이 허용 범위(110 mm 이하)를 넘었다.

비교예 6은 오버레이 용접 금속 중의 Cr 함유량이 본 발명의 범위로부터 높게 벗어나 있기 때문에, Cr 탄화물의 과잉 석출에 의하여, 오버레이 용접부가 취화하고, 3개월만에 균열의 크기가 허용 범위(균열의 길이가 50 mm 이상이고, 균열 개구 폭이 1.0 mm 이상)을 넘었다.

비교예 7은 오버레이 용접 금속 중의 Mo 함유량이 본 발명의 범위로부터 낮게 벗어나 있기 때문에, 고용 강화에 의한 강도 및 내마모성의 향상, 인성의 향상 효과를 얻지 못하고, 3개월만에 균열의 크기가 허용 범위(균열의 길이가 50 mm 이상이고, 균열 개구 폭이 1.0 mm 이상)을 넘었다.

본 발명예 1 내지 9에서는 오버레이 용접부의 용접 금속의 성분 조성이 본 발명의 범위를 만족하므로, 48개월간 사용 후에도, 종래예 및 비교예에 비하여 손모량이 100 mm 이하로 적고, 또한 균열의 발생이 적으며, 균열이 있더라도 중, 소 정도에 머무르고 있어 내마모성, 내부식성 및 내균열성이 대폭적으로 향상되는 것이 확인되었다.

이상으로부터, 본 발명에 의하면, 오버레이 용접부의 내마모성, 내부식성 및 내균열성을 향상시키고, 신터 케이크 지지 스탠드의 대폭적인 수명 연장을 도모하는 것이 가능하다.

산업상 이용 가능성

본 발명은 철강용 고로 원료의 제조에 이용할 수 있다. 본 발명을 이용함으로써, 철강용 원료의 소결 공정에 있어서의 신터 케이크 지지 스탠드의 수명을 큰 폭으로 연장하는 것이 가능해진다.

10 신터 케이크 지지 스탠드
11 대좌부
15 블레이드부
18 오버레이 용접부

Claims

소결광을 제조하는 하방 흡인식 소결기의 소결 팔레트 위에 배치되는 신터 케이크 지지 스탠드로서,
상기 신터 케이크 지지 스탠드의 적어도 상부 가장자리 또는 측면 상부에는 오버레이 용접부가 형성되어 있고,
이 오버레이 용접부를 구성하는 오버레이 용접 금속이 C: 3.0 질량% 이상 5.0 질량% 이하, Si: 0.8 질량% 이상 2.0 질량% 이하, Cr: 10 질량% 이상 15 질량% 이하, Mo: 7 질량% 이상 10 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 가진 것을 특징으로 하는 신터 케이크 지지 스탠드.
제1항에 있어서, 상기 오버레이 용접부가 상기 신터 케이크 지지 스탠드의 적어도 상부 가장자리 또는 측면 상부의 표면으로부터 2 mm 이상 10 mm 이하의 부분을 두께 감소시킨 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 신터 케이크 지지 스탠드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오버레이 용접부가 상기 신터 케이크 지지 스탠드의 두께 감소시킨 부분을 소멸시키도록 형성된 것을 특징으로 하는 신터 케이크 지지 스탠드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오버레이 용접부의 상기 신터 케이크 지지 스탠드 정상부로부터의 거리가 소결 팔레트 진행 방향 전방측에 비하여 진행 방향 후방측이 긴 것을 특징으로 하는 신터 케이크 지지 스탠드.
신터 케이크 지지 스탠드의 오버레이 용접부를 형성할 때 사용되는 오버레이 용접용 와이어로서,
C: 3.3 질량% 이상 5.5 질량% 이하, Si: 0.9 질량% 이상 2.2 질량% 이하, Cr: 11 질량% 이상 17 질량% 이하, Mo: 8 질량% 이상 11 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 가진 것을 특징으로 하는 오버레이 용접용 와이어.
신터 케이크 지지 스탠드의 오버레이 용접부에 사용되는 오버레이 용접 금속으로서,
C: 3.0 질량% 이상 5.0 질량% 이하, Si: 0.8 질량% 이상 2.0 질량% 이하, Cr: 10 질량% 이상 15 질량% 이하, Mo: 7 질량% 이상 10 질량% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 가진 것을 특징으로 하는 오버레이 용접 금속.