KR19980041976A - 침지 노즐의 접합 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 침지 노즐과, 내화부재와의 접합 방법은, 침지 노즐의 상부접합면이 시일(seal)제 피복층을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하고, 또 내화부재의 하부접합면이 박리제 피복층을 구비하여 이루어지는 구성으로 할 수도 있다.

Description

침지 노즐의 접합 방법

본 발명은 용융금속용기로부터 용융금속을 유출시킬 때 사용되는 침지 노즐의 접합 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 침지 노즐 상면과, 하(下)플레이트 연와 (벽돌 ; brick) 또는 하(下)노즐의 접합 방법에 관한 것이다.

연속주조장치의 침지 노즐의 하방부는, 항상 용융금속중에 침지되고, 용융금속에 의해 씻기는 상태에 놓여, 마모손실되므로, 적시에 새로운 침지 노즐과 교환하는 일이 필요하게 된다. 이로 인해, 침지 노즐과, 그 상부에 위치하는 슬라이딩 노즐의 하플레이트 연와 혹은 하노즐은, 교환가능한 방식으로 접합되어 있다.

예를 들면, 종래부터 침지 노즐 상면과, 하플레이트 연와 또는 하노즐 등의 접합에는 접합면에 패킹 (packing) 을 협지시키는 방식이 채용되고 있다. 이 방식은, 예열된 침지 노즐에, 패킹을 셋팅하고, 하플레이트 연와나 하노즐과 감합시키는 것이다. 여기서, 패킹으로서는, 예를 들면 일본국 특공소 61-14111 호 공보, 일본국 특개평 4-154676 호 공보, 일본국 특개평 5-163073 호 공보 및 일본국 특개평 5-163074 호 공보에 기재되어 있는 것과 같은 패킹재 또는 충전재가 사용된다.

그러나, 이 방식에 의하면, 예열된 침지 노즐에 패킹을 셋팅하고나서, 하플레이트 연와나 하노즐과 감합될 때까지의 동안에, 바인더에서 발생하는 연기나 악취로 인해 작업환경이 악화되거나, 감합작업을 육안으로 확인 불가능하다는 점 등의 문제가 있었다. 또, 예열된 침지 노즐 등에 셋팅하여, 하플레이트 연와나 하노즐과 감합시킬 때까지의 사이에 패킹이 열에 의해 경화되고, 시일성이 불량해져, 에어흡기가 발생하여, 누강 (漏鋼) 또는 노즐연와의 이상용손 (異常溶損) 이 발생하는 등의 문제가 있었다.

또, 미리 하플레이트 연와 또는 하노즐에, 패킹을 접착 또는 장착한 것을 예열한 침지 노즐과 감합시키는 시공법도 행해지고 있는데, 침지 노즐의 열에 의해 패킹이 발연 (發煙) 하고, 감합작업의 육안에 의한 확인이나 센서를 사용하는 자동화에 의한 감합이 불가능하다는 것 등의 문제가 있다.

패킹을 사용할 때의 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 침지 노즐 상부에, 플레이트상 슬라이딩부 (접동부) 를 형성하고, 하플레이트 연와 또는 하노즐의 하부의 슬라이딩 평면부에 압접하는 방식이 채용되고 있다. 이 방식에 의하면, 침지 노즐과 하플레이트 연와 또는 하노즐과의 접합부에 패킹을 사용할 필요가 없고, 단시간에 침지 노즐을 교환할 수 있다는 이점이 있어, 예를 들면 미국특허 제 4,669,528 호 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 침지 노즐의 교환장치에 있어서도 이 방식이 사용되고 있다.

그러나, 침지 노즐과, 하플레이트 연와 또는 하노즐의 접합부에는, 침지 노즐 등으로의 흡기에 의한 용강의 산화를 방지하기 위해, 시일성이 요구되며, 침지 노즐 상부에 형성되는 플레이트상 슬라이딩부나, 하플레이트 연와 또는 하노즐의 하부의 슬라이딩 평면부는, 압접시에 기체의 흡기를 방지할 수 있도록 평활하게 다듬질해야하기 때문에 비용이 든다. 또, 평활다듬질을 한 침지 노즐이나, 하플레이트 연와 또는 하노즐은, 슬라이딩부를 손상시키는 일이 없도록 신중하게 취급할 필요도 있다.

또, 예를 들면 미국특허 제 4,669,528 호 명세서에 기재되어 있는 바와 같은 침지 노즐의 교환장치에 있어서는, 침지 노즐을 교환할 때, 침지 노즐 상부의 플레이트상 슬라이딩부와, 하플레이트 연와 또는 하노즐의 하부의 슬라이딩 평면부가, 접촉된 상태로 이동하기 때문에, 교환작업중에 양부재의 슬라이딩부가 손상되어 평활함이 손상되며, 양부재를 압접하면 상처가 틈새가 되어, 시일성을 저해할 우려도 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 간편하고 단시간에 행할 수 있으며, 또한, 발연 등의 작업환경 등의 악화를 수반하는 않는 침지 노즐의 접합 방법을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 침지 노즐과, 내화부재의 접합 방법에 있어서, 침지 노즐의 상부접합면이 시일제 피복층을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 침지 노즐과, 내화부재와의 접합 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 침지 노즐과, 내화부재의 접합 방법에 있어서, 침지 노즐의 상부접합면이 시일제 피복층을 구비하고, 또한 내화부재의 하부접합면이 박리제 피복층을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 침지 노즐과, 내화부재와의 접합 방법을 제공하는 것이다.

도 1 은 시일 (seal) 성능 평가시험의 결과를 나타내는 그래프이다.

도 2 는 실시예 및 비교예에 있어서, 접합부의 시일 성능을 평가하기 위해 사용한 장치의 개략도이다.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-

1 및 2 : 원통, 3 : 접합부,

4 : 전기로, 5 : 온도 측정 수단,

6 : 진공 펌프, 7 : 치대, 및

8 : 윗뚜껑.

본 발명의 제 1 특징은 용융금속용기로부터 용융금속을 유출시킬 때 사용하는 침지 노즐을 하플레이트 연와 또는 하노즐과 같은 내화부재와 접합할 때, 상기 침지 노즐의 상부접합면에 미리 시일제를 도포하여 시일제 피복층을 형성시킨 것을 침지 노즐로서 사용하는 것이다. 침지 노즐의 상부접합면에 시일제 피복층을 형성함으로써, 상기 상부접합면을 정밀도 높게 평활하게 다듬질하지 않도고, 침지 노즐과 내화부재를 단순히 압접하는 것만으로, 접합부의 양호한 시일성을 확보할 수 있으며, 상기 접합면의 평활 다듬질에 필요한 비용을 삭감할 수 있다. 또, 내화부재의 하부접합면에 상처 등이 있는 경우에도, 양호한 시일성을 제공할 수 있다.

여기서, 침지 노즐의 재질은, 본 발명에서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 용융금속용기에 있어서, 통상 사용되고 있는 것이면 되며, 예를 들면 알루미나카본질, 용융석영질, 지르코니아카본질 등의 재질로 이루어진 것이다.

또, 침지 노즐이 접합되는 슬라이딩 노즐의 하플레이트 연와 또는 하노즐 (정류노즐) 등의 재질도 또한 본 발명에서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상 사용되는 것이면 되며, 예를 들면 알루미나카본질, 고알루미나질, 지르콘질 등의 재질로 이루어진 것이다.

또한, 본 발명에 사용하는 시일제는, 예를 들면 SiO₂: 55 ∼ 65 중량%, Al₂O₃: 5 ∼ 25 중량%, B₄C : 0 ∼ 20 중량%, B₂O₃: 0 ∼ 10 중량%, R₂O (R 은 알칼리금속을 나타낸다.) : 0 ∼ 20 중량%, SiC : 0 ∼ 10 중량%, C : 0 ∼ 10 중량%, 바람직하게는 SiO₂: 60 중량%, Al₂O₃: 20 중량%, SiC : 5 중량%, B₂O₃: 4 중량%, R₂O : 6 중량%, 기타 5 중량% 의 조성을 갖는 것이다.

또한, 침지 노즐의 상부접합면에 실시되는 시일제 피복층의 두께는, 0.2 ∼ 1.0 ㎜, 바람직하게는 0.4 ∼ 0.7 ㎜ 의 범위내이다. 여기서, 시일제 피복층의 두께가 0.2 ㎜ 미만인 경우에는, 접합면을 정밀도 높게 평활하게 다듬질하지 않으면 양호한 시일성을 유지할 수 없기 때문에 바람직하지 않고, 또, 상기 피복층의 두께가 1.0 ㎜ 를 넘으면, 시일제 피복층 자체의 용손을 발생시켜, 안전상 바람직하지 않다.

또, 상기 시일제 피복층은, 임의의 시점에서 설치할 수 있으며, 예를 들면 침지 노즐을 제작할 때 시일제 피복층을 설치하면, 침지 노즐 교환현장에서의 번잡한 작업을 생략할 수 있다.

또한, 시일제 피복층은 상술한 바와 같은 조성이 되도록 소정 비율의 원료배합물을 제조하여, 수득된 원료배합물에, 용매를 첨가, 혼련하여 슬러리로 하고, 이 슬러리를 침지 노즐의 상부접합면에 임의의 방법 예를 들면 브러싱 등으로 도포하여, 건조함으로써 수득할 수 있다.

본 발명 방법에 있어서는, 상부접합면에 시일제 피복층을 구비하여 이루어지는 침지 노즐을, 하플레이트 연와 또는 하노즐과 같은 내화부재의 하부접합면에 압접하는 것만으로 접합부위에 양호하고 안정된 시일성을 제공할 수 있다. 또한, 침지 노즐과, 내화부재와의 접합 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 관용의 임의의 방식을 채용할 수 있다.

또한, 본 발명 방법에 의하면, 하플레이트 연와 또는 하노즐과 같은 내화부재의 하부접합면에 박리제 피복층을 설치함으로써, 침지 노즐의 상부접합면에 형성된 시일제 피복층의 상기 내화부재의 하부접합면으로의 시저 (seizure ; 늘어붙음) 등을 방지할 수 있고, 더욱 간편하고 신속하게 침지 노즐을 교환할 수 있다. 즉, 시일제 피복층은 침지 노즐이 사용할 때 받는 열에 의해, 내화부재의 하부접합면에 소결되는 경우가 있으며, 이 경우에는, 침지 노즐을 빼내고, 다음의 침지 노즐을 장착하기 전에, 내화부재의 하부접합면을 청소해야한다. 그러나, 내화부재의 하부접합면에 박리제 피복층을 설치함으로써, 이와 같은 작업을 행할 필요가 없어진다.

여기서, 박리제 피복층이란, 슬라이딩 노즐의 플레이트 연와 슬라이딩면에 통상 도포되어 있는 것이며, 예를 들면 흑연 등으로 이루어진 것이다.

또, 내화부재의 하부접합면에 실시되는 박리제 피복층의 두께는, 0.05 ∼ 0.5 ㎜, 바람직하게는 0.2 ∼ 0.3 ㎜ 의 범위내이다. 여기서, 박리제 피복층의 두께가 0.05 ㎜ 미만인 경우에는, 박리성이 저하되기 때문에 바람직하지 않고, 또, 상기 피복층의 두께가 0.05 ㎜ 를 넘으면, 접합부의 통기성이 증대되기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 박리제 피복층은 내화부재 제작시에 도포하여 출하하는 등, 임의로 설치하면 된다. 여기서, 박리제 피복층은 상술한 바와 같은 조성이 되도록 소정 비율의 원료배합물을 조제하여, 수득된 원료배합물에, 용매 예를 들면 규산소다, 인산 등을 첨가, 혼련하여 슬러리로 하고, 이 슬러리를 내화부재의 하부접합면에 도포하여, 건조함으로써 수득할 수 있다.

이 실시태양에 있어서도, 상부접합면에 시일제 피복층을 구비하여 이루어진 침지 노즐을, 하부접합면에 박리제 피복층을 구비하여 이루어진 하플레이트 연와 또는 하노즐과 같은 내화부재의 하부접합면에 압접하는 것만으로 접합부위에 양호하고 안정된 시일성을 제공할 수 있으며, 또한, 접합부위의 소결 등의 문제점도 없이, 간편하고 신속하게 침지 노즐의 교환을 할 수 있다. 또한, 침지 노즐과, 내화부재와의 접합 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 관용의 임의의 방식을 채용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 침지 노즐과, 하플레이트 연와 또는 하노즐과 같은 내화부재를 접합할 때, 침지 노즐의 상부접합면에, 단순히 시일제 피복층을 설치하는 것만으로, 패킹재 등을 사용하는 접합보다도 우수한 시일성능을 제공할 수 있으며, 또한 접합부가 열을 받은 경우에도 발연이나 악취의 발생은 없다.

또한, 내화부재의 하부접합면에 박리제 피복층을 설치함으로써, 시일제 피복층의 내화부재로의 소결을 방지할 수 있으며, 침지 노즐을 간편하고 신속하게 교환할 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명 방법을 실시예로 더욱 상세하게 설명한다.

실시예 1

본 발명에 의한 침지 노즐의 접합 방법의 성능을 평가하기 위해, 하노즐 (정류노즐) 및 침지 노즐을 모의한 도 2 에 나타내는 바와 같은 장치를 사용하여 실험을 하였다. 도 2 에 있어서, 원통 (2) 은, 하노즐을 모의한 것이며, Al₂O₃: 73 중량%, SiO₂: 9 중량%, C : 14 중량% 의 조성을 갖는 알루미나·카본질 내화물로 이루어진 것이며, 여기서는, 내경 70 ㎜, 외경 130 ㎜, 길이 400 ㎜ 의 것을 사용하였다.

다음에, 원통 (1) 은 침지 노즐을 모의한 것이며, SiO₂: 24 중량%, Al₂O₃: 44 중량%, C + SiC : 31 중량% 의 조성을 갖는 알루미나·실리카·카본질 내화불로 이루어진 것이며, 여기서는, 내경 70 ㎜, 외경 130 ㎜, 길이 150 ㎜ 의 구멍이 관통하고 있지 않은 것을 사용하였다. 또한, 원통 (1) 의 상부접합면에는, SiO₂: 60 중량%, Al₂O₃: 20 중량%, B₂O₃: 4 중량%, R₂O : 6 중량%, SiC : 5 중량%, 기타 5 중량% 의 조성을 갖는 시일제를 도포하여 두께 0.6 ㎜ 의 시일제 피복층을 미리 설치하였다.

원통 (1) 은 치대 (7) 의 위에 설치되어 있고, 그 위에 원통 (2) 이 접속되어 있고, 접합부 (3) 를 중심으로 하는 대역은, 전기로 (4) 에 의해 가열가능한 상태가 되어 있다. 또한, 치대 (7) 에는 온도 측정 수단 (5) 이 설치되어 있다.

원통 (1) 과, 원통 (2) 의 접합은, 도 2 에 화살표로 나타내는 하중에 의한 압접이며, 본 실시예에 있어서는, 시일성능을 평가하기 위해 진공 펌프 (6) 에 연통가능한 형태의 윗뚜껑 (8) 을 통하여 370 ㎏ 의 하중으로 접합되어 있다.

상술하 바와 같은 구성의 장치를 사용하여, 우선, 전기로 (4) 에 의해 노내 온도를 1000 ℃ 까지 상승시키고, 온도 측정 수단 (5) 이 700 ℃ 로 상승된 후, 압접하고, 진공 펌프 (6) 로, 계내의 압력을 -380 ㎜Hg 까지 감압하여, 계내의 압력이 대기압으로 복귀할 때까지의 시간 (초) 을 측정하였다. 수득된 결과를 도 1 의 그래프에 기재한다.

실시예 2

시일제 피복층의 두께를 0.2 ㎜ 로 한 것 이외에는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로, 접합부위의 성능을 평가하였다. 수득된 결과를 도 1 의 그래프에 기재한다.

실시예 3

시일제로서 SiO₂: 58 중량%, Al₂O₃: 8 중량%, B₂O₃: 4 중량%, R₂O : 17 중량%, SiC : 4 중량%, 기타 9 중량% 의 조성을 갖는 것을 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로, 접합부위의 성능을 평가하였다. 수득된 결과를 도 1 의 그래프에 기재한다.

실시예 4

원통 (2) 의 하부접합면에, 흑연원료를 규산소다로 혼련하여 이루어진 박리제를 도포하여 두께 0.1 ㎜ 의 박리제 피복층을 설치한 것 이외에는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로, 접합부위의 성능을 평가한 결과, 실시예 1 과 아무런 변화가 없이 양호하였다. 또한, 따로 두께 0.25 ㎜, 0.4 ㎜ 의 박리제 피복층을 설치한 것 이외에는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로, 접합부위의 성능을 평가한 결과, 실시예 1 과 아무런 변화가 없이 양호하였다. 또, 냉각후, 원통 (1) 과 원통 (2) 을 떼어낼 때, 원통 (2) 의 박리제 피복층상에 시일제 피복층이 잔존하는 일 없이 용이하게 행할 수 있었다.

비교예 1

접합면을 평활 다듬질한 원통 (1) 및 원통 (2) 을 사용하여, 접합부에 시일제 피복층을 설치하는 것 이외에는 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로, 양자를 접합하고, 수득된 접합부의 시일성능을 평가하였다. 또한, 원통 (1) 과, 원통 (2) 의 접합면의 평활도는 0.2 ㎜ 이하로 다듬질한 것을 사용하였다. 수득된 결과를 도 1 의 그래프에 병기한다.

비교예 2

시일제 피복층이 없는 원통 (1) 과, 원통 (2) 의 접합부 (3) 에. 패킹재 (외경 130 ㎜, 내경 70 ㎜, 두께 4 ㎜, 조성 : Al₂O₃: 67 중량%, SiO₂: 25 중량%, C : 8 중량%) 를 개재시키는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 양자를 접합하고, 수득된 접합부의 시일성능을 평가하였다. 또한, 패킹재의 셋트는, 온도 측정 수단 (5) 이 700 ℃ 가 된 후에 실시하고, 셋팅후 압접하였다. 압접후의 패킹재의 두께는 1.5 ∼ 2 ㎜ 였다. 본 예의 경우에는, 가열, 평가시에, 발연과 악취의 발생이 관찰되었다. 수득된 결과를 도 1 의 그래프에 병기한다.

본 발명은 간편하고 단시간에 행할 수 있으며, 또한, 발연 등의 작업환경 등의 악화를 수반하는 않는 침지 노즐의 접합 방법을 제공한다.

Claims (7)

1. 침지 노즐과, 내화부재의 접합 방법에 있어서, 침지 노즐의 상부접합면이 시일제 피복층을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 침지 노즐과, 내화부재와의 접합 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 내화부재가 하플레이트 연와 또는 하노즐인 접합 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 시일제 층의 두께가 0.2 ∼ 1.0 ㎜ 의 범위내인 접합 방법.
4. 침지 노즐과, 내화부재의 접합 방법에 있어서, 침지 노즐의 상부접합면이 시일제 피복층을 구비하고, 또한 내화부재의 하부접합면이 박리제 피복층을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 침지 노즐과, 내화부재와의 접합 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 내화부재가 하플레이트 연와 또는 하노즐인 접합 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 시일제 층의 두께가 0.2 ∼ 1.0 ㎜ 의 범위내인 접합 방법.
7. 제 4 항에 있어서, 박리제 피복층의 두께가 0.05 ∼ 0.5 ㎜ 의 범위내인 접합 방법.