KR20060070024A - 정형 내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐 - Google Patents

정형 내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐 Download PDF

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KR20060070024A
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Abstract

본 발명은 제철제강공정에서 고로에 고온고압의 산소 또는 공기를 공급하며,냉각수이동로 및 산소이동로를 가지는 노즐에 있어서, 상기 노즐의 끝단부에 돌출부를 가지는 안착부를 형성한 후, 상기 안착부상에 돌출부와 접하여 고정되는 고정홈과 산소이동로를 가지는 정형내화물를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정형 내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐을 요지로 한다. 또한, 본 발명은 정형내화물의 재질은 알루미나, 마그네시아, 알루미나-마그네시아 스피넬 또는 마그네시아-크롬 스피넬 중 선택된 하나의 재질인 것을 요지로한다.
노즐

Description

정형 내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐{Nozzle having a shaped refractory for steel-making process}
도 1은 종래의 제철제강공정에 이용되는 노즐을 나타내는 도면.
도 2는 종래의 제철제강공정에 이용되는 노즐의 일부확대단면도.
도 3은 본발명에 의한 정형내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐을 나타내는 도면.
도 4는 본발명에 의한 정형내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐의 일부를 분리하여 확대한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 산소이동로 2: 냉각수이동로
30: 노즐 40: 정형내화물
31: 안착부 32: 돌출부
41: 산소이동로 42: 고정홈
본 발명은 정형 내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐에 관한 것으로서, 제철 및 제강공정에서 산소 또는 고온의 공기를 공급하는 노즐에 관한 것으로 보다 상세하게는 선단부에 정형 내화물을 장착하므로서 고로 수명을 연장할수 있는 제철제강용 노즐에 관한 것이다.
도 1은 종래의 제철제강공정에 이용되는 노즐을 나타내는 도면으로서, 일반적으로 제철 및 제강공정에서는 석탄을 연소시키거나 용선을 정련하기 위하여 고온고압의 산소 또는 공기를 공급하는 노즐의 사용이 필수적이다. 이러한 노즐은 재질이 구리로 이루어져 있고, 냉각수가 노즐내부로 유입되어 노즐을 냉각한 후 다시 배출되는 수냉방식이 채택되어 있다. 그러나 이러한 노즐은 용선 또는 용강과 접촉 시 구리가 용손되어 냉각수가 누출됨에 따라 수명이 짧은 문제점을 가지고 있다.
제철 및 제강공정용 노즐의 수명을 향상시키기 위하여 표면이 거친 세라믹 기층(Ceramic substrate), 다공성 세라믹, 또는 세라믹 칩(Ceramic chip)을 설치하고 그 위에 주물을 부어 노즐의 선단부위에 세라믹-금속(Ceramic-metal) 복합재료를 형성시켜 침식 및 마모에 대한 저항성을 향상시킨 경우도 있다. 그러나 이 방안은 제조시 세라믹 재질의 크랙현상(cracking) 발생 및 실효성에 문제가 있어 사용되고 있지 않다.(JP 6172834 A, DE 37224995 A)
한편, 노즐 선단에 알루미나와 산화크롬이 주성분인 링 형태의 세라믹을 장착하여 단열효과 및 내마모성을 극대화한 발명품은 고온에서 용손되는 노즐에는 적합하지 못하다.(JP 1240608 A)
이에 본 발명에서는 제철 제강용 노즐의 수명을 증가시키기 위하여 연구와 실험을 거듭하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 기존 제철 제강용 노즐 대비 긴 수명을 갖는 노즐을 얻는데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본발명에 의한 정형내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐을 나타내는 도면이고, 도 4는 본발명에 의한 정형내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐의 일부를 분리하여 확대한 도면으로서, 본 발명은 제철제강공정에서 고로에 고온고압의 산소 또는 공기를 공급하며,냉각수이동로 및 산소이동로를 가지는 노즐에 있어서, 상기 노즐(30)의 끝단부에 돌출부(32)를 가지는 안착부(31)를 형성한 후, 상기 안착부(31)상에 돌출부(32)와 접하여 고정되는 고정홈(42)과 산소이동로(41)를 가지는 정형내화물(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 한편, 바람직하게는 상기 정형내화물(40)의 재질은 알루미나, 마그네시아, 알루미나-마그네시아 스피넬 또는 마그네시아-크롬 스피넬 중 선택된 하나의 재질인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 노즐 선단부에 노즐라인과 동축을 유지하면서 일정크기로 돌출된 정형내화물 부재를 갖고 정형 내화물은 홈통이 파져 있어 노즐 주조시와 노즐과 밀착하여 접합된 것으로 상기 정형 내화물 부재는 융점이 높고 가격이 저렴한 알루미나 또는 마그네시아 내화원료로 할수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 산소 또는 고온의 공기를 공급하는 고수명 제철 제강용 노즐에 관한 것으로 노즐에 부착 된 정형 내화물(40)은 노즐 선단부에 결합되어 침식억제에 기여한다. 또한, 노즐(30) 선단부의 고온 환경에 의하여 노즐이 가열될 시 정형 내화물(40)을 지지하고 있는 홈통부가 용융되어 정형 내화물을 지지하지 못하게 되는 것을 방지하기 위하여 홈통부가 노즐 하부에 위치하는 냉각수이동로(2)에 의하여 냉각되는 것을 특징으로한다.
실시예
순도 98%의 Al2O3 원료, MgO 원료, MgO-Al2O3 spinel 원료, MgO- Cr2O3 spinel 원료를 함유한 정형 내화물(40)을 제조하고 제철 제강용 노즐(노즐내경 26mm)을 도 2와 같이 제조하였다. 정형 내화물(40)이 장착된 노즐의 선단부는 1650℃의 용선에 10회 반복하여 침적시킨 후, 침식상태를 관찰하였다. 한편, 정형내화물이 장착된 노즐과의 비교평가를 위하여 정형내화물이 장착되지 않은 구리노즐 또한 용선에 침적된 후 침식상태가 관찰되었다. 이러한 방법으로 측정된 침식결과를 표 1에 나타내었다.
용선을 이용한 각종 노즐의 침식시험 후 침식결과
구분 침식시험결과
알루미나 정형 내화물 장착 노즐 노즐 침식 현상 없슴
마그네시아 정형 내화물 장착 노즐 노즐 침식 현상 없슴
MgO-Al2O3 spinel 정형 내화물 장착 노즐 노즐 침식 현상 없슴
MgO- Cr2O3 spinel 정형 내화물 장착 노즐 노즐 침식 현상 없슴
일반 구리 노즐 구리 침식에 의한 냉각수 누출현상발생
일반적으로 제철 제강용 노즐로 주로 사용되는 냉각수관이 장착된 구리 노즐의 경우 용선에 노출되었을 시 재질이 변질되어 냉각수에 의한 냉각효과가 저하되어 용융침식이 진행된다. 그러나 정형내화물이 장착된 노즐의 경우, 용선에 대한 침식저항성이 높아 구리노즐이 용선과 직접 접촉하는 것을 막아준다. 따라서, 노즐의 수명을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명에 의하여 노즐의 단부가 침식되는 것을 방지하고 이로 인하여 노즐의 수명이 대폭 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 제철제강공정에서 고로에 고온고압의 산소 또는 공기를 공급하며,냉각수이동로 및 산소이동로를 가지는 노즐에 있어서,
    상기 노즐의 끝단부에 돌출부를 가지는 안착부를 형성한 후, 상기 안착부상에 돌출부와 접하여 고정되는 고정홈과 산소이동로를 가지는 정형내화물를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정형 내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정형내화물의 재질은 알루미나, 마그네시아, 알루미나-마그네시아 스피넬 또는 마그네시아-크롬 스피넬 중 선택된 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 정형 내화물이 장착된 고수명 제철제강용 노즐.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11217611A (ja) * 1998-01-30 1999-08-10 Kobe Steel Ltd 溶鉱炉送風羽口
JP2002155308A (ja) * 2000-11-15 2002-05-31 Kawasaki Steel Corp シャフト炉の送風羽口
KR20040026497A (ko) * 2002-09-25 2004-03-31 주식회사 포스코 용손이 방지되는 용융로용 풍구

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