KR101631400B1 - Molten steel container - Google Patents
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Abstract
탄소 함유량이 2질량% 이하인 용강을 보유하기 위한 용강 용기로서, 상기 용강 용기가, 외측에서부터 차례대로, 철피, 영구 내화물층 및 워크 내화물층을 갖는 내화물 라이닝 구조를 구비하며, 상기 워크 내화물층이, 상기 용강에 접하는 강욕부와, 상기 용강 상의 슬래그에 접하는 슬래그 라인부로 구분되고, 상기 강욕부가, 또, 상기 용강 용기의 저부에 배치되는 베드부와, 상기 용강 용기의 측부에 배치되어 상기 베드부 및 상기 슬래그 라인부에 접속하는 측벽부로 구분되며, 적어도 상기 측벽부의 상기 철피측에는, 열전도율이 0.1W/(m·K) 이하인 두께 1㎜ 이상의 단열재가 시공되고, 상기 측벽부를 구성하는 워크 내화물이, 탄화규소를 함유하지 않고, 적어도 산화마그네슘을 함유하며, 탄소 함유량이 1.5∼11질량%의 정형 내화물인, 용강 용기를 제공한다.A molten steel container for retaining molten steel having a carbon content of 2 mass% or less, wherein the molten steel vessel has a refractory lining structure having an iron core, a permanent refractory layer and a work refractory layer in order from the outside, A bed portion which is divided into a steel bath portion contacting the molten steel and a slag line portion contacting the slag on the molten steel, the bed portion being disposed at a bottom portion of the molten steel vessel, and the bed portion disposed at a side portion of the molten steel vessel, And a sidewall portion connected to the slag line portion. At least a heat insulating material having a thermal conductivity of 0.1 W / (m · K) or less and a thickness of 1 mm or more is applied to at least the side wall portion of the side wall portion, Wherein the molten steel is a shaped refractory material containing no silicon, at least magnesium oxide, and a carbon content of 1.5 to 11 mass%.
Description
본 발명은, 용강 용기에 관한 것이다.The present invention relates to a molten steel vessel.
특허문헌 1에는, 용선(溶銑)을 보유유지하기 위한 용기의 내화물 라이닝 구조로서, 「외측에서부터, 철피(steel shell), 영구 내화물층, 워크 내화물층」을 차례대로 갖고([청구항 1]), 「상기 철피와 상기 영구 내화물층 사이에, 단열재가 배치되어 있는」 구조가 개시되어 있다([청구항 6]).
구체적으로는, 특허문헌 1에는, 워크 내화물층으로서, 「Al2O3-SiC-C계 재질」로([0038], [0060]∼[0064]), 「탄소 함유량이 10질량% 이하」인([청구항 5], [0060]) 성형 벽돌을 시공한 예만 개시되어 있다.Specifically,
탄소 함유량이 2질량% 이하로 정의되는 강은, 그 융점이 1400∼1540℃로 용선의 융점(약 1200℃)에 비해 고온이기 때문에, 용강(溶鋼)의 수송, 보유유지, 및 처리는, 1500∼1640℃라는 고온에서 행해진다.Steel having a carbon content of 2% by mass or less has a melting point of 1400 to 1540 캜 and a high temperature relative to the melting point of the molten iron (about 1200 캜), so that transportation, retention and treatment of molten steel Lt; RTI ID = 0.0 > 1640 C. < / RTI >
그 때문에, 용강을 보유유지하기 위한 용기(용강 용기)에는, 용선을 보유유지하기 위한 용기에 비해, 높은 내식성 및 단열성이 요구된다.
Therefore, containers (molten steel containers) for holding and retaining molten steel are required to have higher corrosion resistance and heat insulating property than containers for holding molten iron.
본 발명자들이, 특허문헌 1에 개시된 내화물 라이닝 구조를 용강 용기에 적용했던바, 충분한 내식성 및 단열성이 얻어지지 않는 것이 밝혀지게 되었다.
The present inventors have found that when the refractory lining structure disclosed in
본 발명은, 이상과 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 내식성 및 단열성이 다함께 뛰어난 용강 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a molten steel vessel excellent in both corrosion resistance and heat insulation.
본 발명자들이, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 행한 결과, 단열재를 마련한 용강 용기의 내화물 라이닝 구조에 있어서, 소정 부위의 워크 내화물로서 특정한 정형(定形) 내화물을 이용함으로써, 뛰어난 내식성 및 단열성을 양립할 수 있다는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성시켰다.The inventors of the present invention have made intensive investigations in order to achieve the above object. As a result, it has been found that, in the refractory lining structure of a molten steel vessel provided with a heat insulating material, by using a specific refractory as a work refractory at a predetermined site, And the present invention has been accomplished.
즉, 본 발명은, 이하의 (1)∼(3)를 제공한다.
That is, the present invention provides the following (1) to (3).
(1) 탄소 함유량이 2질량% 이하인 용강을 보유유지하기 위한 용강 용기로서, 상기 용강 용기가, 외측에서부터 차례대로, 철피, 영구 내화물층, 및 워크 내화물층을 갖는 내화물 라이닝 구조를 구비하며, 상기 워크 내화물층이, 상기 용강에 접하는 강욕부(steel bath section, 鋼浴部)와, 상기 용강 상의 슬래그에 접하는 슬래그 라인부로 구분되고, 상기 강욕부가, 또, 상기 용강 용기의 저부에 배치되는 베드부(bed part, 敷部)와, 상기 용강 용기의 측부에 배치되어 상기 베드부 및 상기 슬래그 라인부에 접속하는 측벽부로 구분되며, 적어도 상기 측벽부의 상기 철피측에는, 열전도율이 0.1W/(m·K) 이하인 두께 1㎜ 이상의 단열재가 시공되고, 상기 측벽부를 구성하는 워크 내화물이, 탄화규소를 함유하지 않고, 적어도 산화마그네슘을 함유하며, 탄소 함유량이 1.5∼11질량%의 정형 내화물인, 용강 용기.
(1) A molten steel container for retaining molten steel having a carbon content of 2 mass% or less, wherein the molten steel vessel has a refractory lining structure having an iron core, a permanent refractory layer and a work refractory layer in order from the outside, The work refractory layer is divided into a steel bath section (steel bath section) contacting the molten steel and a slag line section contacting the slag on the molten steel. The inferior heating section and the bed section (m < * > K (m < 2 > / K)) at a side of at least the side of the sidewall portion, the sidewall being divided into a bed part and a slag line part, ), And the work refractory constituting the side wall portion contains at least magnesium oxide, does not contain silicon carbide, and has a carbon content of 1.5 to 11 The percent by weight refractory shaping, the molten steel vessel.
(2) 상기 슬래그 라인부를 구성하는 워크 내화물이, 적어도 산화마그네슘을 함유하고, 탄소 함유량이 10질량% 초과 18질량% 이하의 정형 내화물인, 상기 (1)에 기재된 용강 용기.
(2) The molten steel vessel according to the above (1), wherein the work refractory constituting the slag line portion contains at least magnesium oxide and the carbon content is not less than 10 mass% and not more than 18 mass%.
(3) 상기 단열재의 시공 위치가, 상기 철피와 상기 영구 내화물층 사이, 또는, 2층으로 마련된 상기 영구 내화물층끼리의 사이인, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 용강 용기.(3) The molten steel vessel according to the above (1) or (2), wherein the installation position of the heat insulating material is between the permanent refractory layers provided between the iron core and the permanent refractory layer or between the permanent refractory layers.
본 발명에 따르면, 내식성 및 단열성이 다함께 뛰어난 용강 용기를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a molten steel vessel excellent in both corrosion resistance and heat insulating property.
[도 1] 용강 용기(1)의 일 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
[도 2] 부정형 내화물에의 슬래그 성분의 침윤 깊이를 나타내는 시험 결과도이다.
[도 3] 탄소 함유량과 슬래그 침윤 깊이의 관계를 나타내는 그래프이다.
[도 4] 탄소 함유량과 열전도율의 관계를 나타내는 그래프이다.1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a
Fig. 2 is a test result showing the depth of penetration of the slag component into the amorphous refractory. Fig.
3 is a graph showing the relationship between the carbon content and the depth of the slag infiltration.
4 is a graph showing the relationship between the carbon content and the thermal conductivity.
도 1은, 용강 용기(1)의 일 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 용강 용기(1)는, 예를 들면 용강 레이들(ladle)로도 불리며, 용강(61)을 보유유지하는 것이다. 용강(61)은, 전로(도시하지 않음)에서 용선의 탈탄이 행해져 전환된 것으로, 탄소 함유량이 2질량% 이하이다. 일반 강의 탄소 농도는 0.002∼0.3질량% 정도이며, 이러한 강의 용강 용기로 적용하는 것이 바람직하다.
1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a
용강 용기(1)에서는, 용강(61)으로부터 불순물을 제거하거나 첨가 원소를 첨가하거나 하는 2차 정련 처리가 행해진다. 주된 2차 정련으로서는, RH(Ruhrstahl-Heraeus), LF(Ladle Furnace), VOD(Vacuum Oxygen Decarburization) 등을 들 수 있다. 2차 정련이 끝난 용강(61)은, 용강 용기(1)에 의해 수송되어, 연속 주조 공정에 제공된다.
In the
도 1에 나타내는 용강 용기(1)는, 전로로부터 수강(受鋼)한 용강(61)을 보유유지하고 있는 상태이며, 용강(61)의 탕면(湯面) 상에는 슬래그(62)가 떠 있다.
The
용강 용기(1)가 구비하는 내화물 라이닝 구조는, 기본적으로는, 외측에서부터 차례대로, 철피(2), 영구 내화물층(3) 및 워크 내화물층(4)을 갖는다.The refractory lining structure provided in the
철피(2)는, 용강 용기(1)의 최외층으로서, 내화물을 지지하는 강철제 구조물이다.
The
영구 내화물층(3)은, 후술하는 워크 내화물층(4)(의 일부)이 손상되어 빠진 때라도 용강(61)이 누설되지 않도록, 안전을 확보하기 위해 시공되는 벽돌층으로, 세이프티 라이닝이라고도 불리며, 2층으로 형성되어 있어도 된다.The permanent
영구 내화물층(3)을 구성하는 내화물(「영구 내화물」이라고도 함)로서는, 정형 내화물(성형 벽돌) 또는 부정형 내화물이 이용되며, 구체적으로는, 예를 들면 납석벽돌이 이용된다.
As the refractory (also referred to as " permanent refractory ") constituting the permanent
워크 내화물층(4)은, 용강(61)에 직접적으로 접하는 내화물층이며, 용강(61) 및 슬래그(62)와의 접촉면(가동면)을 형성하는 층이다.The work
워크 내화물층(4)을 구성하는 내화물(「워크 내화물」이라고도 함)로서는, 정형 내화물(성형 벽돌) 또는 부정형 내화물이 이용된다.
As the refractory (also referred to as "work refractory") constituting the work
워크 내화물층(4)은, 주로, 용강 용기(1)에 보유유지된 용강(61)에 접촉하는 강욕부(41)와, 슬래그(62)에 접촉하는 슬래그 라인부(42)로 구분된다.
The work
또, 슬래그 라인부(42)는, 슬래그(62)에 접촉하는 부분이라고 해도, 슬래그(62)의 위치와 엄밀히 일치하는 것은 아니다. 즉, 슬래그 라인부(42)의 하한은, 슬래그(62)의 하면 위치보다, 용강 용기(1)의 전체 높이의 1/10 정도 낮다. 이것은, LF와 VOD 등의 2차 정련의 격심한 처리 중에 있어서 슬래그(62)의 높이 위치가 변동한 경우에도, 슬래그(62)가 항상 슬래그 라인부(42)와 접하도록 한 것이다.
The
또한, 강욕부(41)는, 또, 용강 용기(1)의 저부에 배치된 베드부(411)와, 용강 용기(1)의 측부에 배치되어, 베드부(411) 및 슬래그 라인부(42)에 접속하는 측벽부(412)로 구분된다.
The
또, 워크 내화물층(4)에서는, 수강 중이나 출강(出鋼) 중 등에, 용강(61) 및 슬래그(62)에 접촉하는 부위가 변동하는 경우도 있을 수 있지만, 여기서 말하는 「강욕부(41)」 및 「슬래그 라인부(42)」란, 전로 등으로부터의 수강이 종료하고 용강(61)을 보유유지하고 있는 상태(반송 중의 상태와 2차 정련 등의 각종 처리를 실시하고 있는 상태도 포함)에 있어서의 개념을 의미하는 것으로 하여, 통상 조업 조건에 있어서의 개념을 의미하는 것으로 한다.
In the work
이러한 워크 내화물층(4)을 구성하는 워크 내화물로서는, 적어도, 슬래그 라인부(42)를 구성하는 워크 내화물, 강욕부(41)의 측벽부(412)를 구성하는 워크 내화물, 및, 강욕부(41)의 베드부(411)를 구성하는 워크 내화물의 3종으로 나누어지며, 이들은 서로 다르다. 워크 내화물층(4)(워크 내화물)의 상세에 대해서는, 후술한다.
The work refractory constituting the work
다음으로, 단열재(5)에 대해 설명한다. 단열재(5)는, 단열 기능을 발휘하는 재료이며, 그 재질로서는, 예를 들면, SiO2, Al2O3 등을 들 수 있다. 단열재(5)로서는, 압축 강도가 정철압(靜鐵壓)보다 높은 것을 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 탄화규소(SiC)와 산화티탄 등이 첨가된 단열재를 사용해도 되고, 파이버(섬유) 등을 혼입시켜 강도를 확보한 단열재를 사용해도 된다.
Next, the
단열재(5)의 시공 위치는, 단열재(5)의 온도를 낮게 운용할 수 있고, 장기간(예를 들면 2년 이상) 단열 성능을 발휘할 수 있다는 이유에서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 철피(2)와 영구 내화물층(3)의 사이가 바람직하다.The installation position of the
또, 영구 내화물층(3)이 2층으로 마련되는 경우는, 이 2층 사이에 시공되어도 되지만, 단열재(5)의 온도가 내열(耐熱) 온도 이하라도 수축 등의 열화(劣化)가 확인되는 경우가 있다. 이 경우에도, 일반적으로 1년 정도는 단열 성능이 발휘되지만, 조업 온도와 조업 시간에 따라 열화 정도는 다르기 때문에, 사용 개시 후 1∼2년 정도에서 행하는 1∼2회째의 점검에서는, 계획적으로 영구 내화물층(3)을 해체하여 단열재(5)의 열화 거동을 파악해 두는 것이 바람직하다.
When the permanent
이하에서는, 철피(2)와 영구 내화물층(3)의 사이에 단열재(5)가 시공되는 경우를 예로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, a case in which the
단열재(5)는, 적어도 측벽부(412)의 철피(2)측(「배면측」이라고도 함)에 시공되어 있다. 당연히, 단열재(5)는, 베드부(411) 및 슬래그 라인부(42)를 포함하는 워크 내화물층(4) 전체의 배면측에 시공되어 있어도 된다(도 1 참조).
The
단열재(5)의 열전도율은, 보유유지된 용강(61)의 온도 저하를 최대한 억제할 수 있다는 이유에서, 0.1W/(m·K) 이하이며, 또, 0.06W/(m·K) 이하에서는 3㎜ 두께로 열 저항을 거의 2배로 할 수 있으므로 더욱 바람직하다.
The thermal conductivity of the
단열재(5)의 두께는 두꺼울수록 열 저항을 증대할 수 있다. 또한, 극단적으로 얇으면 시공성이 뒤떨어지고 열 저항이 불균일해지기 쉬우므로 1㎜ 이상으로 한다. 그러나 단열재는 일반적으로 강도와 내화성이 영구 내화물에 뒤떨어진다. 그 때문에 워크 내화물이 이상 손모(異常損耗)하여 국부적으로 용강이 단열재까지 도달한 경우, 단열재는 단시간에 용손(溶損)한다. 이때, 단열재의 시공 두께가 5㎜ 이하이면 용강이 광범위하게 단열재 부분에 유출되는 일이 없어, 내화물의 간극으로 들어가는 일이 없다. 따라서, 단열재(5)의 두께는 5㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.
The greater the thickness of the
이러한 단열재(5)로서는, 시판품을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 내열 온도:1100℃, 두께:3㎜, 열전도율:0.02∼0.08W/(m·K)라는 사양의 미공성(微孔性) 단열재를 들 수 있다.
As the
상술한 바와 같이, 단열재(5)는, 적어도 측벽부(412)의 배면측에 시공된다. 단열재(5)를 워크 내화물층(4)의 배면측에 시공하는 방법은, 단열재(5)에 요구되는 내화 성능이 낮아도 되기 때문에, 보다 단열 효과가 높은 것을 사용할 수 있다는 장점이 있다.As described above, the
그 한편으로, 워크 내화물층(4)은, 그 배면측을 단열하면 온도 상승에 의해 손모 속도가 증가하기 때문에, 온도 상승에 대한 내성이 높은 워크 내화물층(4)을 사용하지 않으면 비용이 상승할 뿐 아니라 손모에 따른 두께의 감소가 빨라, 충분한 단열성이 얻어지지 않는 경우가 있다.
On the other hand, if the work
그런데 워크 내화물층(4)을 구성하는 워크 내화물로서는, 영구 내화물층(3)과 마찬가지로, 정형 내화물(성형 벽돌)과 부정형 내화물(캐스터블)이 알려져 있다. 부정형 내화물은, 시공의 용이성에서, 철강업의 용강 레이들(取鍋) 등으로 많이 사용되고 있다. 부정형 내화물은, 일반적으로, 산화알루미늄과 산화마그네슘 등의 고 융점 물질의 분말이나 입자의 혼합물에, 몇 질량 퍼센트의 물을 가해 유동화시켜서 용강 용기(1)와 형틀(도시하지 않음) 사이로 흘려넣어, 용강 용기(1)의 안쪽에 붙어 있는 형상으로 한다. 이 때문에, 부정형 내화물은, 가압 성형되는 정형 내화물에 비해 공극률이 커서, 온도 상승에 따른 손모의 악화가 격심하다.
Like the permanent
그래서 본 발명자들은, 단열재(5)가 배면측에 배치되는 측벽부(412)에 사용되는 워크 내화물에 대해, 손모 악화 기구를 조사했다. 워크 내화물은, 슬래그 라인부 이외의 측벽부와 베드부에서도, 용강의 배출시에 슬래그와 접한다. 이 때문에, 우선, 본 발명자들은, 손모에 있어서의 슬래그의 영향은 무시할 수 없는 것에 착안하여, 부정형 내화물에의, 슬래그 성분의 침윤 깊이를 조사했다.
Therefore, the inventors of the present invention investigated the deterioration worsted mechanism for the work refractory used for the
도 2는, 부정형 내화물에의 슬래그 성분의 침윤 깊이를 나타내는 시험 결과도이다. 도 2에서, 좌측은, 부정형 내화물의 배면측을 단열하고 있지 않은 경우를 나타내며, 우측은, 단열한 경우를 나타낸다.2 is a test result showing the depth of penetration of the slag component into the monolithic refractory. In Fig. 2, the left side shows the case where the back side of the monolithic refractory is not insulated, and the right side shows the case where the side is adiabated.
도 2에 나타내는 바와 같이, 단열의 실시에 의해, 슬래그 성분의 침윤 깊이가 약 40% 심화되어 있었다. 슬래그 성분의 침윤은 내화물의 광물 조직을 변화시켜, 융점의 저하와 팽창률의 변화에 의해 용손이나 훼손을 악화시키는 것을 알 수 있었다. 이로부터, 워크 내화물층(4)의 배면측을 단열함에 있어서, 워크 내화물층(4)의 내식성을 양호하게 하기 위해서는, 슬래그 성분의 침윤을 방지하는 것이 유효하다고 본 발명자들은 생각했다.As shown in Fig. 2, the penetration depth of the slag component was about 40% intensified by the heat insulation. It was found that the infiltration of the slag component changes the mineral structure of the refractory material, and deteriorates the loss or damage due to the decrease of the melting point and the expansion ratio. From this, the present inventors thought that it is effective to prevent the infiltration of the slag component in order to improve the corrosion resistance of the work
슬래그 성분의 침윤을 방지하기 위해서는, 내화물의 치밀화가 유효하다. 그 때문에, 본 발명자들은, 시판되는 치밀한 재질의 부정형 내화물을 이용하여 배면을 단열하는 시험을 행한바, 슬래그 침윤이 약 20% 저감했지만, 단열을 하지 않은 경우와 비교하면 10% 악화되어 있었다.
In order to prevent the infiltration of the slag component, densification of the refractory is effective. Therefore, the present inventors conducted a test for insulating the back surface using a commercially available dense-type refractory made of a dense material, and found that the slag infiltration was reduced by about 20%, but was 10% worse as compared with the case without heat insulation.
본 발명자들은, 슬래그 침윤을 억제하는 방법을 모색하고, 탄소에 주목했다. 탄소는, 슬래그와의 접촉각이 커서 침윤을 방지하는 효과를 갖는 것은 공지이다.The present inventors sought a method of suppressing slag infiltration and focused on carbon. It is known that carbon has an effect of preventing infiltration due to a large contact angle with slag.
그러나 그 한편으로, 탄소의 열전도율은, 산화알루미늄이나 산화마그네슘 등의 내화 성분의 수십 배로 높아, 단열성을 저하시키는 것도 또한 공지이다. 또한, 저탄강을 용제(溶製)하는 경우는, 내화물로부터의 탄소의 픽업도 염려된다.On the other hand, however, it is also known that the thermal conductivity of carbon is as high as several ten times as high as that of refractory components such as aluminum oxide and magnesium oxide, thereby lowering the heat insulating property. In addition, when the low tan steel is dissolved (solvent), the picking up of carbon from the refractory is also concerned.
그래서 슬래그 성분의 침윤을 저감하면서, 이러한 폐해를 회피할 수 있는 탄소 함유량을 본 발명자들은 검토했다.
Therefore, the present inventors have studied the carbon content capable of avoiding such adverse effects while reducing the infiltration of the slag component.
우선, 본 발명자들은, 탄소를 함유하는 부정형 내화물을 이용하여, 그 탄소 함유량을 변동시킨 경우의 슬래그 침윤 깊이를 조사했다. 도 3은, 탄소 함유량과 슬래그 침윤 깊이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3에 나타내는 그래프에서, 횡축은, 탄소 함유량(단위:질량%)이며, 종축은, 탄소 함유량 0.6질량%에서의 슬래그 침윤 깊이를 100으로 한 경우의 지수(슬래그 침윤 깊이 지수)이다. 도 3에 나타내는 그래프로부터, 탄소 함유량이 1.5질량% 이상이면, 슬래그 침윤 깊이를 반감할 수 있는 것을 알 수 있었다.
First, the inventors of the present invention investigated the depth of slug penetration when the carbon content was varied by using a monolithic refractory containing carbon. 3 is a graph showing the relationship between the carbon content and the depth of the slag infiltration. In the graph shown in Fig. 3, the abscissa is the carbon content (unit: mass%) and the ordinate is the index (slag infiltration depth index) when the slag infiltration depth at the carbon content of 0.6 mass% is 100. From the graph shown in Fig. 3, it was found that when the carbon content is 1.5% by mass or more, the depth of slag penetration can be reduced by half.
다음으로, 본 발명자들은, 부정형 내화물의 탄소 함유량을 변동시킨 경우의 열전도율에 대해 조사했다. 도 4는, 탄소 함유량과 열전도율의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4에 나타내는 그래프에서, 횡축은, 탄소 함유량(단위:질량%)이며, 종축은, 열전도율(단위:W/(m·K))이다. 도 4에 나타내는 그래프로부터, 탄소 함유량의 증가에 따라 열전도율은 상승하는 경향이지만, 탄소 함유량이 11질량% 이하의 영역에서는, 열전도율의 변화는 극히 작은 것을 알 수 있었다.
Next, the present inventors investigated the thermal conductivity when the carbon content of the amorphous refractory material was varied. 4 is a graph showing the relationship between the carbon content and the thermal conductivity. In the graph shown in Fig. 4, the horizontal axis is the carbon content (unit: mass%) and the vertical axis is the thermal conductivity (unit: W / (m · K)). From the graph shown in Fig. 4, it is found that the thermal conductivity tends to increase with the increase of the carbon content, but the change of the thermal conductivity is extremely small in the region where the carbon content is 11 mass% or less.
도 3 및 도 4에 나타내는 그래프의 결과로부터, 배면측에 단열재(5)가 시공되는 측벽부(412)를 구성하는 워크 내화물의 탄소 함유량을 1.5∼11질량%로 함으로써, 슬래그 성분의 침윤 방지와, 단열성이 고도로 양립할 수 있는 것을 알 수 있었다.
3 and 4, the carbon content of the work refractory constituting the
측벽부(412)를 구성하는 워크 내화물의 탄소 함유량은, 열전도율의 관점에서는, 1.5질량% 미만이 되지 않는 범위에서 낮은 편이 바람직하다. 그러나 특수강 등과 같이 장시간이고 또 고온의 정련에 사용하는 경우나, 간헐 운용으로 온도의 상승 하강이 심한 경우에 있어서는, 용손이나 훼손 방지의 관점에서, 탄소 함유량이 높은 쪽이 고 내용(耐用)이 얻어진다. 구체적으로는, 4질량% 이상이 바람직하다.The carbon content of the work refractory constituting the
한편, 탄소 함유량이 11질량%를 넘으면, 단열 효과가 없어지기 때문에, 탄소 함유량의 상한치는 11질량%로 한다. 또한, 저탄소강을 용제하는 경우는, 용강(61)에의 탄소 픽업 저감의 관점에서, 탄소 함유량을 7질량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
On the other hand, when the carbon content exceeds 11 mass%, the heat insulating effect is lost, so the upper limit of the carbon content is set to 11 mass%. When the low-carbon steel is to be solvent, the carbon content is preferably 7% by mass or less from the viewpoint of reducing the carbon pickup to the molten steel (61).
그런데 탄소는 비중이 작기 때문에, 부정형 내화물의 흘려넣기 시공에서, 탄소를 혼합하면 균일성이 없어지기 때문에, 용강 용기(1)의 깊이 방향으로 2m 이상의 범위로 시공하는 것은 곤란하다고 생각되어 왔다. 이 문제는, 시공 전에 가압 성형되는 정형 내화물을 이용하면 해소되지만, 부정형 내화물의 흘려넣기 시공에 비해, 성형 벽돌 등과 같은 정형 내화물의 벽돌 쌓기 시공은, 공수가 많고, 숙련도 요하기 때문에 경제성이 뒤떨어진다고 여겨져 왔다.However, since the carbon has a small specific gravity, it has been considered difficult to apply the carbon in a range of 2 m or more in the depth direction of the
그러나 정형 내화물을 시험적으로 시공하고, 사용 후에 해체한바, 사용 후의 내화물로부터 슬래그와 지금(地金) 등의 이물질을 용이하게 분리할 수 있었다. 이렇게 하여, 사용 후의 내화물을 내화물 원료로 재자원화하는 것을 착상해서, 시공 경제성의 결점을 보완하는 경제 효과를 얻었다.However, the orthopedic refractories were experimentally constructed and disassembled after use, so that foreign matter such as slag and ground metal could be easily separated from the refractory after use. In this way, it was conceived to recycle the refractory after use as a refractory raw material, and the economical effect complementing the defects of the construction economical efficiency was obtained.
또한, 부정형 내화물은, 주변 분위기로부터 수분을 흡수하기 쉬워, 시공 전의 재고를 오래 보관해 두면 열화한다. 그러나 정형 내화물은, 장기의 재고 보관이 가능하고, 해외를 포함하는 광범위한 원격 생산지로부터 저렴한 품목을 선택 수배하는 것이 가능해지는 것을 알 수 있었다.In addition, the monolithic refractory tends to absorb moisture from the surrounding atmosphere, and deteriorates if the stock before the construction is stored for a long time. However, it has been found that orthopedic refractories are capable of stocking organs in the long term, and it is possible to select a cheap item from a wide range of remote production sites including overseas.
그래서 측벽부(412)를 구성하는 워크 내화물로서는, 용강 용기(1)에서 현재 주류인 부정형 내화물에의 고집을 배제하고, 정형 내화물을 채용하는 것으로 했다.
Thus, as the work refractory constituting the
그런데 예를 들면, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 용선을 보유유지하는 용기의 워크 내화물로서는, 「Al2O3-SiC-C계 재질」 등의 탄화규소(SiC)를 함유하는 내화물이 이용된다.However, for example, as disclosed in
그러나 용강(61)은, 상술한 바와 같이, 용선의 융점(약 1200℃)에 비해 높은 융점(1400∼1540℃)을 갖고, 그 수송, 보유유지, 처리 등도 1500∼1640℃라는 고온에서 행해진다.However, as described above, the
그 때문에, 용강 용기(1)에 사용되는 워크 내화물에는, 더 높은 내식성이 요구되기 때문에, 탄화규소(SiC)를 함유하는 것을 이용하는 것은 바람직하지 않다. 이것은, 포화에 가까운 탄소를 함유하는 용선에 비해, 탄소 함유량이 적은 용강에는 SiC가 용이하게 용해되고, 또한, 용해는 온도가 높을수록 촉진되기 때문이다.
Therefore, since the work refractory used in the
그래서 측벽부(412)를 구성하는 워크 내화물로서는, 상술한 함유량의 탄소(C)를 함유하지만, 탄화규소(SiC)를 함유하지 않고, 이 대신에, 적어도 산화마그네슘(MgO)을 함유하는 정형 내화물을 이용한다. 이에 의해, 용강(61)이 보유유지되는 경우에도, 높은 내식성이 얻어진다. 산화마그네슘(MgO)은 5∼20질량%이면 내식성에의 효과가 현저하여, 5∼20질량%를 함유하는 것이 바람직하다. 또 5∼10질량%를 함유하는 것이 바람직하다.Therefore, as the work refractory constituting the
또한, 이 정형 내화물은, MgO 외에, 또, 산화알루미늄(Al2O3)이나 산화칼슘(CaO) 등과 같은 내화 성분을 함유하고 있어도 된다.The shaped refractory material may contain, in addition to MgO, a refractory component such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or calcium oxide (CaO).
이러한 정형 내화물로서는, 구체적으로, 예를 들면, Al2O3-MgO-C 벽돌, MgO-C 벽돌 등을 들 수 있으며, 모두 용선을 보유유지하기 위한 용기의 워크 내화물로서 이용되는 것은 아니다.
Specific examples of such a typical refractory material include Al 2 O 3 -MgO-C brick and MgO-C brick, and not all of them are used as a work refractory of a container for retaining charcoal.
또, 측벽부(412)(를 포함하는 워크 내화물층(4))를 구성하는 워크 내화물에 함유되는 탄소는, 예를 들면, 흑연이며, 그 구체 예는, 인상(鱗狀) 흑연이다.
The carbon contained in the work refractory constituting the side wall portion 412 (including the work refractory layer 4) is, for example, graphite, and a specific example thereof is scaly graphite.
이상 설명한 바와 같이, 측벽부(412)의 배면측에, 단열재(5)를 시공하고, 또, 측벽부(412)를 구성하는 워크 내화물로서, 탄화규소(SiC)를 함유하지 않고, 적어도 산화마그네슘(MgO)을 함유하며, 탄소 함유량이 1.5∼11질량%인 정형 내화물을 이용함으로써, 뛰어난 단열성 및 내식성을 양립할 수 있다.
As described above, the
다음으로, 슬래그 라인부(42)를 구성하는 워크 내화물에 대해 설명한다. 슬래그 라인부(42)에 대해서는, 용강(61)과 접하는 면적이 적은 것, LF나 VOD 등의 2차 정련을 행하는 경우는 슬래그(62)에 의한 침식이 격화하기 때문에 내 슬래그 침식에 특화된 내화물을 시공하지 않으면 다른 부위에 비해 수명이 극단적으로 짧아져 운용이 곤란해지는 것 등의 이유에서, 측벽부(412)에 사용되는 워크 내화물의 적용이 반드시 적절하지 않은 경우가 있다.
Next, the work refractory constituting the
그래서 슬래그 라인부(42)를 구성하는 워크 내화물로서, 적어도 산화마그네슘(MgO)을 함유하고, 또, 탄소 함유량이 10질량% 초과 18질량% 이하인 정형 내화물을 이용하는 것이 바람직하며, 구체적으로는, 예를 들면, MgO-C 벽돌 등을 들 수 있다. 이에 의해, 슬래그 라인부(42)에서는, 슬래그(62)의 침식에 대한 내성이 향상되어, 내식성이 뛰어나다.Therefore, it is preferable to use a molded refractory material containing at least magnesium oxide (MgO) and having a carbon content of more than 10 mass% and not more than 18 mass% as the work refractory constituting the
슬래그 라인부(42)를 구성하는 워크 내화물(정형 내화물)의 탄소 함유량은, 내 슬래그 침식성을 더 양호하게 하면서도, 일정한 단열성도 유지할 수 있다는 이유에서, 12질량% 초과 16질량% 이하가 더 바람직하다.
The carbon content of the work refractory (shaped refractory) constituting the
다음으로, 베드부(411)를 구성하는 워크 내화물에 대해 설명한다. 용강 용기(1)의 베드부(411)는, 용강(61)과 교반 가스를 유출입시키는 노즐(도시하지 않음)이 매설되어 있으며, 또한, 수강 시의 손모에 견딜 필요가 있기 때문에, 측벽부(412)에 비해 두껍게 시공된다(예를 들면, 측벽부(412)의 2배 정도). 그 때문에, 단열성이 비교적 높다. 또한, 베드부(411)에서는, 예를 들면, 측벽부(412)와 달리, 성형과 가진(加振)을 위한 특별한 설비가 없어도 흘려넣기 시공이 용이하게 될 수 있다.Next, the work refractory constituting the
이상의 것으로부터, 베드부(411)에서는, 단열재(5)와 측벽부(412)에 이용하는 정형 내화물을 병용하는 것의 효과는 비교적 적다. 그 때문에, 베드부(411)에서는, 일반적으로 행해지는 부정형 내화물의 흘려넣기 시공 그대로여도 된다.As described above, in the
당연히, 이것은, 베드부(411)의 배면측에 단열재(5)를 시공하는 것을 배제하는 것이 아니며, 또한, 측벽부(412)에 사용되는 정형 내화물의 사용을 부정하는 것도 아니다.
Naturally, this does not exclude the installation of the
또, 슬래그 라인부(42)보다 상측의 워크 내화물층(4)은, 도중에 수리하는 것이 가장 용이한 부위이다. 그 때문에, 이 부위를 구성하는 워크 내화물로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, Al2O3-MgO-C재질이나 MgO-C재질의 정형 내화물, 부정형 내화물, 또는 알루미나 모르타르를 사용할 수 있다.
The work
또, 어느 부위에 있어서도, 워크 내화물층(4)의 두께는, 90㎜ 이상이 바람직하다. 이것은, 워크 내화물의 나머지 두께가 대략 30㎜가 되면 탈락의 위험이 증가하기 때문에, 그 이전에 해체 및 수리를 행하므로, 당초 워크 내화물의 두께가 얇으면 유효하게 이용할 수 있는 비율이 대폭으로 떨어지기 때문이다.
The thickness of the work
실시예Example
이하에, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these.
<발명예 1∼6, 비교예 1∼5><Inventive Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 5>
도 1의 용강 용기(1)에서, 철피(2)(두께:30㎜)의 내측에, 납석 벽돌을 영구 내화물로서 사용하여, 영구 내화물층(3)(두께:50㎜)을 시공하고, 영구 내화물층(3)의 내측에, 후술하는 워크 내화물층(4)을 시공했다.
1, a permanent refractory layer 3 (thickness: 50 mm) was formed by using pyroxene bricks as a permanent refractory on the inner side of a ridge 2 (thickness: 30 mm) On the inside of the
또한, 일부의 예를 제외하고, 철피(2)와 영구 내화물층(3) 사이에는, 단열재(5)로서, 시트 모양 미공성 단열재를 시공했다. 또, 베드부(411)는, 다른 부위에 비해 두껍기 때문에 단열성이 뛰어나지만, 용강 용기(1)의 메인터넌스성의 관점에서, 철피(2) 외면의 온도가 조금이라도 낮은 편이 바람직하기 때문에, 베드부(411)의 배면측에도 단열재(5)를 시공했다.A sheet-like porous heat insulating material was applied as a
이때, 단열재(5)의 열전도율 및 두께를, 아래 제 1 표에 나타내는 바와 같이, 각 예에서 다르게 했다. 단열재(5)를 시공하지 않았던 경우는 아래 제 1 표 중에 「-」을 기재했다.
At this time, the thermal conductivity and the thickness of the
워크 내화물층(4)의 베드부(411)에는, 측벽부(412)에 사용하는 것과 마찬가지인 워크 내화물을 사용하였다. 각 예에 공통하여, 두께를 300㎜로 했다.
In the
워크 내화물층(4)의 측벽부(412)를 구성하는 워크 내화물로서, 일부 예를 제외하고, Al2O3-7질량%MgO-C 벽돌을 사용하며, 그 탄소(C) 함유량을, 아래 제 1 표에 나타내는 바와 같이, 각 예에서 다르게 했다.Work as a work refractory material constituting the
비교예 1∼4에서는, Al2O3-SiC-C 벽돌을 사용하고, 탄소(C) 및 탄화규소(SiC)의 함유량을, 아래 제 1 표에 나타내는 바와 같이 했다. 비교예 5에서는, 90질량%Al2O3-7질량%MgO-1질량%SiO2의 부정형 내화물을 사용했다. Al2O3-SiC-C 벽돌을 이용하지 않았던 예에서는, 아래 제 1 표 중에 SiC함유량으로서 「-」을 기재했다.In Comparative Examples 1 to 4, Al 2 O 3 -SiC-C bricks were used, and the contents of carbon (C) and silicon carbide (SiC) were determined as shown in Table 1 below. In Comparative Example 5, a monolithic refractory material of 90 mass% Al 2 O 3 -7 mass% MgO-1 mass% SiO 2 was used. In the example in which the Al 2 O 3 -SiC-C brick is not used, "-" is described as the SiC content in the first table below.
측벽부(412)의 두께는, 각 예에 공통하여, 120㎜로 했다.
The thickness of the
워크 내화물층(4)의 슬래그 라인부(42)를 구성하는 워크 내화물로서, MgO-C 벽돌을 사용하고, 그 탄소(C) 함유량을, 아래 제 1 표에 나타내는 바와 같이, 각 예에서 다르게 했다. 슬래그 라인부(42)의 두께는, 각 예에 공통하여, 120㎜로 했다.
MgO-C brick was used as the work refractory constituting the
또, 워크 내화물층(4)의 슬래그 라인부(42)보다 상측 부위를 구성하는 워크 내화물로서, 각 예에 공통하여, 알루미나 모르타르로 해서, 철피(2) 상단과 같은 레벨이 되도록 높이를 조정했다.
As the work refractories constituting the upper portion of the work
<평가><Evaluation>
이러한 각 예의 용강 용기(1)에서, 전로로부터 출탕(出湯)된 용강(61)에 대해, 수강하고 나서, RH처리를 거쳐, 연속 주조 공정에 제공되기까지의 온도 저하(단위:℃)를 측정했다. 결과를 아래 제 1 표에 나타낸다. 용강 온도 저하량이 적을수록, 단열성이 뛰어난 것으로 평가할 수 있다.
In each of the examples of the
또한, 탄소 함유량이 0.1질량%인 용강(61)을 수강하고, LF처리 40%, RH처리 60%의 비율로 70챠지의 처리를 행한 후, 측벽부(412) 및 슬래그 라인부(42)를 구성하는 워크 내화물의 평균 손모량(손모된 두께의 평균치, 단위:㎜)을 구하고, 발명예 1의 값을 100으로 한 지수(손모 지수)로 나타냈다. 결과를 아래 제 1 표에 나타낸다. 손모 지수가 낮을수록 내식성이 뛰어난 것으로 평가할 수 있다. 슬래그 라인부(42)를 구성하는 워크 내화물의 손모 지수를 평가하지 않았던 비교예에 대해서는, 아래 제 1 표 중에 손모 지수로서 「-」을 기재했다.
After the
상기 제 1 표에 나타내는 결과로부터, 발명예 1∼6은, 비교예 1∼5에 대해, 단열성 및 내식성이 모두 뛰어난 것을 알 수 있었다.From the results shown in the first table, it was found that Inventive Examples 1 to 6 are excellent in both heat insulation and corrosion resistance in Comparative Examples 1 to 5.
또한, 발명예 1∼6을 보면, 슬래그 라인부(42)의 탄소 함유량이 9질량%인 발명예 6보다, 탄소 함유량이 13질량%인 발명예 1∼5 쪽이, 슬래그 라인부(42)의 내식성이 뛰어난 것을 알 수 있었다.
In Inventive Examples 1 to 6, Inventive Examples 1 to 5, in which the carbon content was 13 mass%, were larger than those of Inventive Example 6 in which the carbon content of the
또, 상술한 발명예 1∼6에서는, 정형 내화물(성형 벽돌)의 벽돌 쌓기 시공을 행했지만, 비교예 5는 부정형 내화물의 흘려넣기 시공을 행하여, 대비를 했다.In the above-described Examples 1 to 6, the brick-piling work of the molded refractory (molded brick) was carried out, while in Comparative Example 5, the irrigated refractory was poured and prepared.
그 결과, 발명예에서는 연인원 2명·일(日)의 많은 공수를 필요로 했지만, 정형 내화물이기 때문에, 사용 후의 내화물로부터 슬래그와 지금(地金) 등의 이물질을 용이하게 분리할 수 있었다. 이 때문에, 사용 후 내화물의 내화물 원료에의 재자원화를 실시하여, 사용 후 내화물의 처분 비용이 절반 이하가 되었다. 또한, 정형 내화물은 장기 재고 보관이 가능한 것을 활용하여, 중국으로부터 저렴한 품목을 수배함으로써 내화물 단가를 15% 저감할 수 있었다. 그 결과, 벽돌 쌓기 시공의 공수 증가로 늘어난 비용이 해소될 뿐 아니라, 내화물 비용을 10% 저감할 수 있었다.As a result, in the case of the present invention, a lot of airborne particles of two persons per day were needed, but since it is a regular refractory material, it was possible to easily separate slag and foreign matter such as ground gold from the refractory material after use. Therefore, the refractory after use is recycled to the refractory raw material, and the disposal cost of the refractory after use becomes less than half. In addition, the regular refractories were able to reduce refractory unit cost by 15% by providing cheap items from China, utilizing the ability to store long-term inventories. As a result, the increase in the cost of brickwork construction has not only increased costs, but also reduced the cost of refractories by 10%.
1 용강 용기
2 철피
3 영구 내화물층
4 워크 내화물층
41 강욕부
411 베드부
412 측벽부
42 슬래그 라인부
5 단열재
61 용강
62 슬래그1 molten steel vessel
2 evil spirits
3 permanent refractory layer
4 work refractory layer
The 41st
411 bed part
412 side wall portion
42 slag line part
5 Insulation
61 molten steel
62 slag
Claims (3)
상기 용강 용기가, 외측에서부터 차례대로, 철피(steel shell), 영구 내화물층, 및 워크 내화물층을 구비하며,
상기 워크 내화물층이, 상기 용강에 접하는 강욕부(steel bath section, 鋼浴部)와, 상기 용강 상의 슬래그에 접하는 슬래그 라인부로 구분되고,
상기 강욕부가, 또, 상기 용강 용기의 저부에 배치되는 베드부(bed part, 敷部)와, 상기 용강 용기의 측부에 배치되어 상기 베드부 및 상기 슬래그 라인부에 접속하는 측벽부로 구분되며,
적어도 상기 측벽부의 상기 철피측에는, 열전도율이 0.1W/(m·K) 이하인 두께 1㎜ 이상의 단열재가 시공되고,
상기 측벽부를 구성하는 워크 내화물이, 탄화규소를 함유하지 않고, 적어도 산화마그네슘을 5~20질량% 함유하며, 탄소 함유량이 1.5∼11질량%의 정형 내화물인, 용강 용기.A molten steel vessel for holding molten steel having a carbon content of 2 mass% or less,
Wherein said molten steel vessel comprises, from the outside, a steel shell, a permanent refractory layer, and a work refractory layer,
Wherein the work refractory layer is divided into a steel bath section (steel bath section) in contact with the molten steel and a slag line section in contact with the slag on the molten steel,
The bed portion is divided into a bed portion disposed at a bottom portion of the molten steel vessel and a side wall portion disposed at a side portion of the molten steel vessel and connected to the bed portion and the slag line portion,
At least a heat insulating material having a thermal conductivity of 0.1 W / (m 占 K) or less and a thickness of 1 mm or more is applied to the side of the side wall,
Wherein the work refractory constituting the side wall portion is a molded refractory material containing no silicon carbide and containing at least 5 to 20 mass% of magnesium oxide and 1.5 to 11 mass% of carbon content.
상기 슬래그 라인부를 구성하는 워크 내화물이, 적어도 산화마그네슘을 함유하고, 탄소 함유량이 10질량% 초과 18질량% 이하의 정형 내화물인, 용강 용기.The method according to claim 1,
Wherein the work refractory constituting the slag line portion is at least magnesium oxide and the carbon content is not less than 10 mass% and not more than 18 mass%.
상기 단열재의 시공 위치가, 상기 철피와 상기 영구 내화물층 사이, 또는, 2층으로 마련된 상기 영구 내화물층끼리의 사이인, 용강 용기.The method according to claim 1 or 2,
Wherein the heat insulating material is placed between the permanent refractory layer and the permanent refractory layer or between the permanent refractory layer and the permanent refractory layer.
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