KR20040031966A - Heat protecting tube and thereof production method for molten metal probe - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제선이나 제강공정 등에서 용융금속의 측온, 성분측정 및 샘플채취등에 사용되는 열전대, 샘플러 및 복합프로브용 내열보호관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무기분체를 주성분으로 하고 여기에 무기섬유와 결합제를 혼합한 슬러리를 지관이나 경금속 등으로 제작된 심봉의 외주면에 성형하는 방법으로 제조하여 내열성, 단열성, 내침식성, 용융금속 비산(Splash) 방지성 등을 향상시킨 용융금속 프로브용 내열보호관 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to heat-resistant protective tube for thermocouples, samplers and composite probes used in temperature measurement, component measurement and sampling of molten metal in steelmaking and steelmaking processes, more specifically, inorganic powders as a main component, and inorganic fibers and binders. Heat-resistant protective tube for molten metal probes produced by the method of molding the slurry mixed with the resin on the outer circumferential surface of the core rod made of paper tubes or light metals to improve heat resistance, heat insulation, erosion resistance, splash resistance of molten metal, and the like. It is about a method.
일반적으로 용선이나 용강의 온도는 1300~1800℃ 정도의 고온이므로 측온,성분측정 및 샘플채취 등을 위해 열전대, 샘플러 및 복합프로브를 용융금속에 침지 시킬 때에 고온의 용융금속에 의한 측정부의 열화방지와 안정적인 샘플링조건 및 용융금속의 비산(Splash)에 의한 작업자의 안전성 확보를 위해 내열보호관의 사용이 필수적으로 요구된다.Generally, the temperature of molten iron or molten steel is about 1300 ~ 1800 ℃, so that the thermocouple, sampler, and composite probe are immersed in the molten metal for measurement of temperature, composition, and sampling. The use of a heat-resistant protective tube is essential to ensure a stable sampling condition and to ensure worker safety by splashing molten metal.
이러한 내열보호관은 프로브의 제성능을 발휘하도록 하기 위하여 내열성, 단열성, 내침식성, 용융금속 비산 방지성 등이 우수한 재료를 사용하는 것이 바람직하다.In order to exert the performance of the probe, it is preferable to use a material having excellent heat resistance, heat insulation, corrosion resistance, molten metal scattering resistance, and the like.
종래 내열보호관은 섬유상 광물인 아스베스토스(석면)나 무기섬유인 세라믹화이바를 주성분으로 하여 제조되었다.Conventionally, heat-resistant protective tubes are manufactured using asbestos (asbestos), a fibrous mineral, or ceramic fiber, an inorganic fiber, as a main component.
그런데, 아스베스토스는 제조가격이 저렴한 장점은 있으나 인체에 암을 유발하는 환경규제 물질이며 내열성 및 내침식성이 나빠 용융금속에 침지시 소실되기 쉬운 단점이 있어 사용이 제한되고 있는 실정이며, 무기섬유인 세라믹화이바는 내열성과 단열성이 우수하여 아스베스토스(석면)의 대체용으로 많이 쓰이고 있으나 용융금속에 침지시 1200~1400℃에서 실리카가 용출되어 용융금속을 오염시킴은 물론 내침식성이 나쁘고 특히 원재료의 가격이 높아 제조가격 상승의 요인이 되어왔다.By the way, asbestos has the advantage of low manufacturing price, but is an environmental regulatory substance that causes cancer to the human body and has a disadvantage of being easily lost when immersed in molten metal due to its poor heat resistance and erosion resistance, and is an inorganic fiber ceramic Fiber is widely used as a substitute for asbestos due to its excellent heat resistance and heat insulation, but when immersed in molten metal, silica is eluted at 1200 ~ 1400 ℃ to contaminate the molten metal as well as bad corrosion resistance and especially high price of raw materials. It has been a factor in the rise of manufacturing prices.
뿐만 아니라 용융금속용 프로브 제조시 프로브의 종류와 상관없이 지관과 내열보호관을 분리하여 제작한 후 조립시 스태플을 박아 지관에 고정하고 시멘트로서 양단을 막아주는 복잡한 공정을 거침에 따라, 취급시 충격에 의한 크랙의 발생과 지관과 내열보호관사이에 공간이 형성되어 고온의 용융금속에 침지시 열충격에 의한 크랙의 발생으로 내열보호관이 소손되어 프로브의 안정적인 측온과 건전한 샘플채취에 문제가 있고, 또한 작업공정이 복잡하여 제조비용이 상승하는 문제가 있어왔다.In addition, when manufacturing probes for molten metal, regardless of the type of probe, the paper tube and the heat-resistant protective tube are separated and fabricated, and when assembled, they undergo a complex process of fixing staples to the paper tube and blocking both ends with cement. Due to the occurrence of cracks and the space between the branch pipe and the heat-resistant protective tube, and the cracks caused by thermal shock when immersed in the hot molten metal, the heat-resistant protective tube is burned out, which causes problems with stable temperature measurement and sound sampling of the probe. The complexity of the process has caused a problem of rising manufacturing costs.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 내열보호관의 재질 성분을 주원료인 무기분체와 부원료인 무기섬유, 결합제인 유,무기바인더 그리고 물을 혼합하여 슬러리를 제조하고 이 슬러리를 지관이나 경금속등으로 제작된 심봉의 외주면에 압출성형 혹은 프레스 성형한 후 열풍이나 상온에서 충분히 건조하여 내열보호관을 제조 함으로서 프로브 제작상에 작업공정을 간소화하고 제조비용을 절감시킴은 물론 내열성과 단열성 및 내침식성이 우수하고 용융금속 비산(Splash)을 방지할 수 있으면서 인체에 무해한 용융금속 프로브용 내열보호관 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and created to solve this, by mixing the material components of the heat-resistant protective tube with the main raw material inorganic powder, secondary material inorganic fiber, binder organic, inorganic binder and water slurry And the slurry is extruded or press-molded on the outer circumferential surface of the core rod made of paper tubes or hard metals, and then dried sufficiently in hot air or at room temperature to manufacture a heat-resistant protective tube, which simplifies the work process and reduces the manufacturing cost of the probe. Of course, the object of the present invention is to provide a heat-resistant protective tube for a molten metal probe and a method of manufacturing the same, which are excellent in heat resistance, heat insulation, corrosion resistance, and can prevent splashing of molten metal.
도 1은 내열보호관의 장착상태를 보인 예시도,1 is an exemplary view showing a mounting state of the heat-resistant protective tube,
도 2는 내열보호관을 금속제 심봉을 이용하여 제작한 후 지관에 삽입설치하는 과정을 보인 예시도.2 is an exemplary view showing a process of inserting and installing a heat-resistant protective tube using a metal core rod after insertion into the branch pipe.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1....지관 2....내열보호관1 .... branch 2 .... heat-resistant protective tube
본 발명의 상기한 목적은, 주원료인 무기분체 20~90%; 부원료인 무기섬유 5~50%; 결합제인 유기 혹은 무기바인더 3~15%로 이루어져 내열성, 단열성, 내침식성, 용융금속 비산(Splash)방지성을 갖고 지관이나 경금속등으로 제조된 심봉의 외주면에 성형시키는 용융금속 프로브용 내열보호관을 제공함에 의해 달성된다.The above object of the present invention, 20 to 90% inorganic powder as the main raw material; 5-50% of inorganic fiber as an auxiliary material; It consists of 3 ~ 15% of organic or inorganic binder as a binder to provide heat-resistant protection tube for molten metal probe which is formed on the outer circumferential surface of the core rod made of paper tubes or hard metals with heat resistance, heat insulation, erosion resistance and splash resistance of molten metal. Is achieved by.
이때, 상기 무기분체는 규조토, 활석, 플라이애쉬 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상으로서 입도가 10~50㎛인 것을 특징으로 하며, 또한 상기 무기섬유는 세라믹벌크화이바, 암면, 유리면 중에서 선택된 어느 하나로서 5~15mm로 절단된 것을 특징으로 하고, 아울러 상기 결합제중 유기바인더로서 카르복시메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 폴리비닐알콜과 무기바인더로서 콜로이달실리카, 알루미나졸, 규산소다 중에서 선택된 것을 특징으로 한다.At this time, the inorganic powder is one or more selected from diatomaceous earth, talc, fly ash, characterized in that the particle size of 10 ~ 50㎛, and the inorganic fiber is any one selected from ceramic bulk fiber, rock wool, glass wool It is characterized by being cut to ~ 15mm, and characterized in that the organic binder of the binder is selected from carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, polyvinyl alcohol and colloidal silica, alumina sol, sodium silicate as an inorganic binder.
또한, 본 발명의 상기한 목적은, 무기분체, 무기섬유, 결합제의 혼합물을 충분히 교반하여 슬러리를 만드는 과정과; 중공부를 형성할 수 있는 원형노즐을 가진 압출성형용 토련기에 지관이나 경금속등으로 제작된 심봉을 배설하고 압을 가하여 상기 지관이나 금속제 심봉의 외주면에 상기 슬러리를 도포하는 과정과; 슬러리가 도포된 지관이나 금속제 심봉을 꺼낸 후 60℃내외로 유지되는 열풍식 건조로에서 6시간이상 건조하거나 상온에서 24시간이상 충분히 건조시켜 수분함량이 10% 내외로 유지되도록 하는 건조과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용용융금속 프로브용 내열보호관의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.In addition, the above object of the present invention, the process of making a slurry by sufficiently stirring the mixture of inorganic powder, inorganic fiber, binder; Disposing a mandrel made of a paper tube or a hard metal into an extruder forging machine having a circular nozzle capable of forming a hollow portion, and applying pressure to the outer peripheral surface of the paper tube or metal mandrel; Consists of drying process to keep the water content within 10% by drying for more than 6 hours at room temperature or at least 24 hours at room temperature after taking out the coated pipe or metal mandrel with slurry. It is achieved by providing a method for producing a heat-resistant protective tube for molten metal probes.
뿐만 아니라, 무기분체, 무기섬유, 결합제의 혼합물을 충분히 교반하여 슬러리를 만드는 과정과; 내열보호관 형상의 분할형 금형이 부착된 프레스의 금형 내부에 지관을 삽입한 하고 슬러리를 충진한 후 압을 가하여 상기 지관의 외주면에 슬러리를 도포하는 과정과; 슬러리가 도포된 지관을 꺼낸 후 60℃내외로 유지되는 열풍식 건조로에서 6시간이상 건조하거나 상온에서 24시간이상 충분히 건조시켜 수분함량이 10% 내외로 유지되도록 하는 건조과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용융금속 프로브용 내열보호관 제조방법을 제공함에 의해서도 달성된다.In addition, the process of making a slurry by sufficiently stirring the mixture of inorganic powder, inorganic fiber, binder; Applying a slurry to the outer circumferential surface of the branch pipe by inserting a branch pipe into a mold of a press with a split mold having a heat-resistant protective tube shape, filling the slurry, and then applying pressure; It is characterized by including a drying process to remove the coated paper coated with the slurry after drying for more than 6 hours in a hot air drying furnace maintained at about 60 ℃ or at least 24 hours at room temperature to maintain the moisture content of about 10% It is also achieved by providing a method for producing a heat-resistant protective tube for a molten metal probe.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에서 첨가되거나 한정 사용되는 성분 및 그에 대한 이유를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the components added or limited in the present invention and the reasons therefor.
도 1은 내열보호관의 장착상태를 보인 예시도 이고, 도 2는 내열보호관을 금속제 심봉을 이용하여 제작한 후 지관에 삽입설치 하여 제조하는 예시도이다.1 is an exemplary view showing a mounting state of the heat-resistant protective tube, Figure 2 is an exemplary view of manufacturing by installing the heat-resistant protective tube using a metal core rod inserted into the branch pipe.
도시와 같이, 내열보호관(2)은 지관(1)의 외주면에 밀착된 일체형인 형태로 구비 되거나 내열보호관(2)을 따로 제조하여 지관(1)에 삽입설치 하여 구비된다.As shown, the heat-resistant protective tube (2) is provided in an integral form in close contact with the outer circumferential surface of the branch pipe (1) or by providing a heat-resistant protective tube (2) separately inserted into the branch pipe (1).
상기 내열보호관(2)은 상기 지관(1)의 외주면에 주원료인 무기분체 20~90%, 부원료인 무기섬유 5~50%, 결합제인 유,무기바인더 3~15%로 이루어진 슬러리 혼합물을 압출성형 혹은 프레스 성형한 후 열풍이나 상온에서 건조하여 형성된다.The heat-resistant protective tube (2) by extrusion molding the slurry mixture consisting of 20 ~ 90% of the main raw material inorganic powder, 5 ~ 50% of the inorganic fiber 5, 50% inorganic binder, 3 ~ 15% binder, on the outer peripheral surface of the branch pipe (1) Or press-molded and dried by hot air or normal temperature is formed.
여기서, 상기 내열보호관(2)의 형태는 지관의 일부 또는 전체를 덮을 수 있고 또한 일부에 탕구를 형성시킬 수 있는 등의 다양한 형상을 가질 수 있다.Here, the shape of the heat-resistant protective tube 2 may have a variety of shapes, such as to cover a part or the whole of the branch pipe, and to form a spout in a part.
주원료인 무기분체는 규조토, 활석, 플라이애쉬등이 될 수 있으며, 이들 중에서 선택된 어느 하나를 20~90% 첨가함이 바람직하다.Inorganic powder, which is the main raw material, may be diatomaceous earth, talc, fly ash, and the like, and any one selected from these is preferably added 20 to 90%.
이와 같이 상기 무기분체의 첨가량을 한정한 이유는 20% 미만으로 첨가할 경우 부원료인 무기섬유의 사용량이 증가하여 내침식성이 떨어지고 열전도율이 높아져 내열성과 단열성이 저하되기 때문이며, 90%를 초과하게 되면 제품의 성형성이 나빠져 작업성이 떨어짐은 물론 건조시 크랙이 발생되는 문제점이 있기 때문이다.The reason why the amount of the inorganic powder added is limited is that when the amount of the inorganic powder is added less than 20%, the amount of inorganic fiber, which is an auxiliary material, is increased, so that the corrosion resistance is lowered, the thermal conductivity is increased, and the heat resistance and heat insulation are lowered. This is because there is a problem in that the moldability of the workability is lowered as well as the cracks during drying.
아울러, 무기분체의 입도는 내열성능과 깊은 관계가 있기 때문에 보통 10~50㎛인 것을 사용하나 평균 30㎛인 것을 사용함이 특히 바람직하다.In addition, since the particle size of the inorganic powder has a deep relationship with the heat resistance, it is usually preferable to use a 10-50 μm particle, but an average 30 μm particle is used.
상기 규조토는 규조라는 단세포 조류의 유해가 해저나 호저에 퇴적한 집합체로서 일종의 화석토로서 그 화학조성은 SiO275.0~90.0%, Al2O34.0~9.5%, Fe2O31.0~2.5%, 강열감량 1~5%이며, 입자의 크기는 10~50㎛정도이며, 비중은 2.05~2.15이고, 용적기공율이 77~80%로서 일반점토의 6~8배나 되는것으로 알려져 있다.The diatomaceous earth is a collection of fossil soils in which the harmfulness of single-cell algae called diatoms is deposited on the seabed or the bottom, and its chemical composition is SiO 2 75.0-90.0%, Al 2 O 3 4.0-9.5%, Fe 2 O 3 1.0-2.5% It is known that the loss of ignition is 1 ~ 5%, the particle size is about 10 ~ 50㎛, the specific gravity is 2.05 ~ 2.15, and the volume porosity is 77 ~ 80%, which is 6 ~ 8 times that of general clay.
또한, 열전도율은 100℃~900℃에서 0.00013~0.00018gr.cal/cm2/sec/℃, 비열은 0.25정도이고, 용도로는 다공질로 인한 여러가지 특징을 가지므로 무기재료의 원료로서 단열벽돌, 단열재, 시멘트 혼화제로 많이 쓰이고, 또한 흡수제, 탈지제, 여과조제, 연마재, 보온재, 여과재, 촉매제등에 쓰이는 재료이다.In addition, the thermal conductivity is 0.00013 ~ 0.00018gr.cal / cm 2 / sec / ℃ at 100 ℃ ~ 900 ℃, and the specific heat is about 0.25, and it has various characteristics due to the porous material for use. It is widely used as a cement admixture and is also used in absorbents, degreasers, filtration aids, abrasives, insulations, filter media, and catalysts.
상기 활석은 매우 연질이며 촉감이 매끄럽고 물이나 유기질 용액에 의한 팽윤성이 없고 이온교환능도 거의 없으며, 산에는 녹지 않으며 전기에 대한 절연성을 가지며 아주 연하여 쉽게 분말이 되는 특징이 있으며 흡수성, 고착성이 강하다.The talc is very soft, smooth to the touch, free from swelling by water or organic solution, little ion exchange ability, insoluble in acid, insulated against electricity, very soft and easily powdered, and absorbent, fastenable.
또한, 850℃정도에서부터 결정수가 탈수되고 분해하여 무정형의 실리카로 변화하며, 분말원료 상태로 많이 사용되고 입도는 10~40㎛정도이며 그 용도로는 제지용, 고무첨가제, 플라스틱의 증량제, 도료용, 백색안료용 등에 쓰인다.In addition, the crystal water is dehydrated and decomposed from about 850 ℃ to change to amorphous silica, which is often used as a powder raw material, and has a particle size of about 10 to 40㎛. Its uses include papermaking, rubber additives, plastic extenders, paints, Used for white pigments.
특히, 열충격에 대한 저항성과 고온에서 높은 전기저항성 및 낮은 유전손실을 나타내는 등의 특성이 있어 고주파 전열체와 같은 전기용 자기류에 많이 쓰이는 것으로 알려져 있다.In particular, it is known to be widely used in electric magnetics such as high frequency heat transfer elements due to its characteristics such as resistance to thermal shock, high electrical resistance at high temperatures, and low dielectric loss.
상기 플라이애쉬는 다공성의 구형입자로서 화력발전소등의 연소보일러에서 미분탄을 연료로 사용하여 1400℃ 정도의 고온연소과정에서 배출되는 폐가스 중에 포함된 석탄재를 집진기에 의해 회수한 것으로 입도는 1-100㎛, 비중 1.9-2.3정도로서 화학성분은 SiO2, Al2O3, Fe2O3가 약75.0~90.0%정도를 점유하고 있으며, 일부CaO, MgO, 강열감량을 함유하며, 그 용도로는 시멘트 혼화재, 각종충진제, 세라믹첨가제, 토양개량제등에 사용되는 것으로 알려져 있다.The fly ash is a porous spherical particle that recovers the coal ash contained in the waste gas discharged during the high temperature combustion process of about 1400 ℃ by using pulverized coal as fuel in a combustion boiler such as a thermal power plant. The particle size is 1-100㎛. The chemical composition of SiO2, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 is about 75.0 ~ 90.0%, and it contains some CaO, MgO, loss of ignition. It is known to be used in various fillers, ceramic additives, and soil improving agents.
부원료인 무기섬유는 세라믹벌크화이바(CERAMIC FIBER), 암면(ROCK WOOL), 유리면(GLASS FIBER)등이 될 수 있으며, 이들 중에서 선택된 어느 하나를 5~50% 첨가함이 바람직하다.The inorganic fiber as a secondary material may be ceramic bulk fiber (CERAMIC FIBER), rock wool, glass wool (GLASS FIBER) and the like, and it is preferable to add any one selected from 5 to 50%.
이와 같이 상기 무기섬유의 첨가량을 한정하는 이유는 5%미만으로 사용하는 경우 주원료인 무기분체의 첨가량이 증가하여 충격에 약하고, 크랙이 발생하는 단점이 있으며, 50%를 초과하게 되면 내침식성이 떨어지고 열전도율이 높아지며 제조비용이 상승하는 단점이 있다.As such, the reason for limiting the amount of the inorganic fiber added is less than 5%, and the amount of the inorganic powder, which is the main raw material, is increased, so that the impact is weak and cracks occur. The thermal conductivity is high and the manufacturing cost increases.
상기 세라믹벌크화이바(CERAMIC FIBER)는 SiO253.0%, Al2O347.0%를 주성분으로 하여 강열감량 6~10%정도이며, 안전사용 온도가 1300℃이고, 내열성이 우수하며, 열전도율이 매우낮고, 축열량이 적으며, 가벼운 장점이 있고, 특히 보온단열재에 첨가시 저밀도이면서 기계적인 강도를 높일 수 있게 하는 역할을 하는 것으로 그 주요한 용도로서는 각종 단열재, 세라믹충진제 및 내열 보강제, 복합재료, 아스베스토스(석면)의 대용품으로 많이 사용된다.The ceramic bulk fiber (CERAMIC FIBER) is based on SiO 2 53.0%, Al 2 O 3 47.0%, loss of ignition 6 ~ 10%, safe operating temperature is 1300 ℃, excellent heat resistance, very low thermal conductivity It has the advantage of low heat storage, light weight, and especially low thermal density and mechanical strength when added to thermal insulation materials. Its main uses include various insulation materials, ceramic fillers and heat reinforcing agents, composite materials and asbestos ( As a substitute for asbestos).
상기 암면(ROCK WOOL)은 광물섬유의 하나로 화학성분은 SiO235.0~45.0%, Al2O310.0~20.0%, CaO 20.0~40.0 MgO 3.0~10.0 Fe2O30.0~12.0%로 구성되어있으며, 단열성, 흡음성, 내화성등이 우수하고, 인체에 무해하므로 아스베스토스(석면)의 사용제한의 증가에 따라 대체재료로 널리 사용되고 있다.The rock wool is one of mineral fibers and the chemical composition is composed of SiO 2 35.0 ~ 45.0%, Al 2 O 3 10.0 ~ 20.0%, CaO 20.0 ~ 40.0 MgO 3.0 ~ 10.0 Fe 2 O 3 0.0 ~ 12.0% As it is excellent in heat insulation, sound absorption, fire resistance, and harmless to human body, it is widely used as an alternative material with increasing usage limit of asbestos (asbestos).
상기 유리면(GLASS WOOL)도 암면과 유사한 성분과 작용을 하는데 이러한 무기섬유를 5~15mm로 잘라서 주원료에 첨가함이 바람직하다.The glass wool (GLASS WOOL) also acts similar to rock wool, it is preferable to cut these inorganic fibers into 5 ~ 15mm added to the main raw material.
결합제는 주원료인 무기분체와 부원료인 무기섬유의 결합을 원활히 하고 상온 및 고온에서의 강도를 유지하기 위해 사용되는 것으로 유기바인더 및 무기바인더로 구분되며, 이들 중에서 선택된 것들을 3~15% 첨가함이 바람직하다.The binder is used to facilitate the bonding of the inorganic powder, the main raw material, and the inorganic fiber, and to maintain the strength at room temperature and high temperature. The binder is classified into an organic binder and an inorganic binder, and it is preferable to add 3-15% of those selected from them. Do.
상기 결합제를 이와 같이 한정하여 첨가하는 이유는 3%미만일 경우에는 결합력이 부족하여 내침식성이 떨어지며, 15% 초과시에는 용융금속과의 반응에 의해 탄화가스를 발생시켜 용융금속의 비산(Splash)을 촉진시키는 단점을 갖기 때문이다.The reason why the binder is added in this manner is less than 3%, so that the binding force is insufficient and corrosion resistance is reduced. When the binder is more than 15%, carbon dioxide is generated by reaction with the molten metal to promote the splash of the molten metal. This is because it has a disadvantage.
상기 유기바인더로는 카르복시메틸셀룰로스(CMC), 메틸셀룰로스(MC), 폴리비닐알콜(PVA) 등이 있으며, 상기 무기바인더는 콜로이달실리카(실리카졸), 알루미나졸, 규산소다 등이 있다.Examples of the organic binder include carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose (MC), polyvinyl alcohol (PVA), and the like. The inorganic binder includes colloidal silica (silica sol), alumina sol, and sodium silicate.
상술한 바와 같이, 주원료인 무기분체, 부원료인 무기섬유, 결합제가 혼합된 혼합물에 적량의 물을 가하면서 균일한 조성을 이루도록 충분히 교반하여 슬러리를 만들고, 상기 슬러리를 지관(1)이나 금속제 심봉에 압출성형 혹은 프레스 성형하여 용융금속 프로브용 내열보호관(2)을 제조할 수 있다.As described above, a slurry is formed by sufficiently stirring to add a uniform amount of water to the mixture of the inorganic powder as the main raw material, the inorganic fiber as the sub raw material, and the binder to form a uniform composition, and the slurry is extruded into the branch pipe 1 or the metal core rod. The heat protection tube 2 for molten metal probe can be manufactured by shaping | molding or press molding.
그 성형방법에 대하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the molding method is as follows.
상기 압출성형 방법의 경우에는 주원료인 무기분체에 부원료인 무기섬유를 첨가하고 여기에 결합제와 물을 첨가하여 충분히 잘 혼합되도록 교반을 실시하여 슬러리를 만든 다음 지관이나 금속제 심봉을 중공부를 형성할 수 있는 원통형 노즐을 가진 압출성형용 토련기 선단에 삽입설치하고 압을 가하여 지관이나 금속제 심봉의 외주면에 슬러리를 도포시키고 꺼내어 열풍이나 상온에서 건조한 후 끝부분과 탕구부분을 가공하여 내열보호관을 제조한다.In the case of the extrusion molding method, the inorganic fiber as the main raw material is added to the inorganic fiber as a subsidiary material, and the binder and water are added thereto, followed by stirring so that the mixture is sufficiently mixed to form a slurry, and then the hollow pipe or the metal core can be formed in the hollow part. It is inserted into the tip of the extruder drill machine with a cylindrical nozzle and applied pressure to apply the slurry to the outer circumferential surface of the paper tube or metal mandrel and take it out.
이때, 슬러리의 기포를 최소화하고, 지관과의 접착력을 증대시키기 위하여 압출성형용 토련기에 진공펌프를 설치하여 진공을 유지함으로써 지관의 외주면에 도포되는 슬러리의 균일한 혼합으로 지관과의 접착력을 증대시키는 방법도 있다.At this time, in order to minimize the bubbles of the slurry and to increase the adhesion to the paper tube, by installing a vacuum pump in the extruder to maintain the vacuum by uniform mixing of the slurry applied to the outer peripheral surface of the paper tube to increase the adhesion to the paper tube There is also a way.
프레스 성형 방법의 경우에는 주원료와 부원료 및 결합제를 물과 함께 혼합하여 잘 교반한 슬러리를 내열보호관 형상의 분할형 금형이 부착된 프레스의 금형 내부에 지관을 삽입하고 슬러리를 투입한 후 가압하여 지관의 외주면에 슬러리가 잘 접착되고 내부에 기포가 없도록 균일한 내열보호관을 제조하며, 이때 지관의 외주면은 슬러리가 잘 접착될 수 있도록 거친표면을 가지도록 제작하는 것이 바람직하다.In the case of the press molding method, the slurry mixed with the main raw material, the sub raw material, and the binder together with water is mixed with water, and the branch pipe is inserted into the mold of the press with the split-type mold having the heat-resistant protective tube, and the slurry is introduced and pressurized. A uniform heat-resistant protective tube is prepared so that the slurry adheres well to the outer circumferential surface and there are no bubbles therein, and the outer circumferential surface of the branch pipe is preferably manufactured to have a rough surface so that the slurry can be adhered well.
상기와 같이, 압출성형 혹은 프레스 성형에 의해 제조된 내열보호관은 60℃내외로 유지되는 열풍식 건조로에서 6시간이상 건조하거나 상온에서 24시간이상 충분히 건조하여 수분을 완전히 제거하게 된다.As described above, the heat-resistant protective tube manufactured by extrusion molding or press molding is dried in a hot air drying furnace maintained at about 60 ° C. for at least 6 hours or sufficiently dried at room temperature for at least 24 hours to completely remove moisture.
이때, 내열보호관의 수분함유량은 10% 내외로 유지되도록 하는 것이 바람직 하다.At this time, the moisture content of the heat-resistant protective tube is preferably maintained to be around 10%.
아울러, 건조온도와 건조시간을 상기와 같이 한정하는 이유는 수분을 함유하고 있는 성형제품을 60℃이상에서 건조하게 되면 수분의 증발과 함께 수축하게 되는데, 이때 크랙이 쉽게 발생되며 제품의 치수가 변화하게 되므로 상온에서 자연건조를 하거나 60℃ 내외의 범위에서 급격한 온도변화 없이 건조함이 바람직하며, 건조시간을 열풍에서 6시간이상 건조하거나 상온에서 24시간이상 충분히 건조하는 것은 건조 후 내열보호관의 수분함유율을 10%이하로 유지하여 크랙 발생을 최소화함과 동시에 내침식성을 확보하기 위함인데, 수분이 10%이상으로 함유되게 되면 용융금속에 침지시 반응에 의한 탄화가스 발생으로 용융금속의 비산(Splash)을 일으키기 때문이다.In addition, the reason for limiting the drying temperature and drying time as described above is that when the molded product containing moisture is dried at 60 ° C. or more, it shrinks with evaporation of moisture, and cracks are easily generated and the size of the product is changed. Therefore, it is preferable to dry naturally at room temperature or dry without rapid temperature change in the range of about 60 ℃, and drying the drying time for more than 6 hours in hot air or sufficiently drying for more than 24 hours at room temperature is the moisture content of the heat protection tube after drying. To keep cracks at less than 10% and to minimize corrosion and at the same time to secure erosion resistance. If moisture is contained at 10% or more, splashing of molten metal occurs due to carbonization reaction by reaction when immersed in molten metal. Because it causes.
이하에서는, 본 발명에 따른 내열보호관의 실시예에 관하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the heat resistant protective tube according to the present invention will be described.
[실시예 ]EXAMPLE
본 발명의 내열보호관 구성성분을 하기와 같이 4종류의 배합예를 통해 혼합물을 만들고 상술한 과정을 거쳐 발명재 1,2,3,4를 제조하였는 바, 압출성형법을 사용하였다.The heat-resistant protective tube constituents of the present invention were prepared through the four kinds of blending examples as described below, and the invention materials 1,2,3,4 were prepared through the above-described process, and extrusion molding was used.
이들 발명재의 배합예는 후술되어 있으며, 발명재와 기존재 간의 성질 및 특성에 대한 시험결과는 표 1에 나타내었다.The compounding examples of these invention materials are described below, and the test results on the properties and properties between the invention materials and the existing materials are shown in Table 1.
ㅇ 배합예 1ㅇ Formulation Example 1
-. 규조토 : 60.0%-. Diatomaceous earth: 60.0%
-. 세라믹벌크화이버 : 30.0%-. Ceramic Bulk Fiber: 30.0%
-. 규산소다 : 5.0%-. Sodium Silicate: 5.0%
-. 카르복시메탈셀룰로스 : 3.0%-. Carboxy Metal Cellulose: 3.0%
-. 콜로이달실리카 : 2.0%-. Colloidal silica: 2.0%
ㅇ 배합예 2ㅇ Example 2
-. 규조토 : 70.0%-. Diatomaceous earth: 70.0%
-. 세라믹벌크화이버 : 20.0%-. Ceramic Bulk Fiber: 20.0%
-. 규산소다 : 5.0%-. Sodium Silicate: 5.0%
-. 카르복시메탈셀룰로스 : 3.0%-. Carboxy Metal Cellulose: 3.0%
-. 콜로이달실리카 : 2.0%-. Colloidal silica: 2.0%
ㅇ 배합예 3ㅇ Example 3
-. 활석 : 60.0%-. Talc: 60.0%
-. 세라믹벌크화이버 : 30.0%-. Ceramic Bulk Fiber: 30.0%
-. 규산소다 : 5.0%-. Sodium Silicate: 5.0%
-. 카르복시메탈셀룰로스 : 3.0%-. Carboxy Metal Cellulose: 3.0%
-. 콜로이달실리카 : 2.0%-. Colloidal silica: 2.0%
ㅇ 배합예 4ㅇ Example 4
-. 플라이애쉬 : 60.0%-. Fly Ash: 60.0%
-. 세라믹벌크화이버 : 30.0%-. Ceramic Bulk Fiber: 30.0%
-. 규산소다 : 5.0%-. Sodium Silicate: 5.0%
-. 카르복시메탈셀룰로스 : 3.0%-. Carboxy Metal Cellulose: 3.0%
-. 콜로이달실리카 : 2.0%-. Colloidal silica: 2.0%
하기한 표 1에는 발명재와 기존재를 통해 용융금속용 열전대를 만들고 이를 직접 실험한 결과로서, 특성비교항목의 판단기준중 내열성은 열전대를 1650℃ 정도의 용융금속에 침지하여 7~10초 동안 유지시킨 후 꺼내어 표면을 육안으로 관찰하여 열충격에 의한 크랙이 내열보호관의 표면에 발생되었는지의 여부를 판단하였고, 내침식성의 경우는 내열보호관 표면의 용융흔적 발생여부로 확인하였으며, 또한 비산 방지성은 열전대를 용융금속에 침진한 후 온도를 측정하는 동안 용융금속의 비산발생정도에 따라 비교하였고, 온도파형은 온도 측정시 레코더를 장착하여 측정온도 파형의 안정성(온도편차 ±2℃ 이내)을 관찰하여 판단하였다.Table 1 below shows the results of making a thermocouple for the molten metal through the invention and the existing material and the results of the direct experiment. The heat resistance in the criterion of the characteristics comparison item is immersed in the molten metal of about 1650 ℃ for 7 to 10 seconds. After maintenance, the surface was visually inspected to determine whether cracks caused by thermal shock occurred on the surface of the heat-resistant protection tube. In the case of erosion resistance, it was confirmed by melting traces on the surface of the heat-resistant protection tube. After immersing in molten metal, the temperature was measured according to the degree of scattering of molten metal during the measurement of temperature, and the temperature waveform was determined by observing the stability of the measured temperature waveform (within temperature deviation ± 2 ℃) by mounting a recorder during temperature measurement. It was.
주) ◎ : 우위, △: 보통, X: 열위Note) ◎: Superior, △: Normal, X: Inferior
상기 표 1에서와 같이, 본 발명에 의해 제조된 발명재1,2,4는 내침식성, 내열성, 비산 방지성 및 온도파형의 안정성에서 기존재에 비해 우수한 특성을 나타내었으며, 발명재3의 경우는 기존재와 거의 동등한 수준의 물성을 나타내었다.As shown in Table 1, Inventive Materials 1, 2, and 4 produced by the present invention exhibited superior properties in comparison with the existing materials in corrosion resistance, heat resistance, anti-scattering resistance and temperature waveform stability. Has almost the same level of physical properties as existing materials.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 열전대, 샘플러 및 복합프로브용 내열보호관은 주성분이 내열성과 단열성이 뛰어나고, 내침식성을향상시키는 효과를 가진 무기분체로서 인체에 무해하고, 제조비용이 적게드는 장점이 있다. 또한 지관과 내열보호관을 프로브의 형태에 따라 일체형 또는 분리형으로 제조할 수 있기 때문에 제조공정이 간단하고, 내침식성과 용융금속의 비산(Splash)을 더욱 방지하는 효과를 얻을 수 있다.As described in detail above, the thermocouples, samplers, and composite probe heat-resistant protective tubes manufactured by the present invention are inorganic powders whose main components are excellent in heat resistance and heat insulation, and have an effect of improving erosion resistance, and are harmless to the human body and have high manufacturing cost. It has the advantage of being less. In addition, since the branch pipe and the heat-resistant protective pipe can be manufactured in one piece or separate type according to the shape of the probe, the manufacturing process is simple, and the effect of further preventing corrosion and splash of molten metal can be obtained.
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