KR20070103345A - Filler for ladle receiving molten steel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 일반적으로 수강 레이들용 필러(filler)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 상변태시 체적 팽창에 의해 분화되어 용이하게 배출될 수 있는 수강 레이들용 필러에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to fillers for receiving ladles, and more particularly to fillers for receiving ladles that can be easily discharged by being differentiated by volume expansion during phase transformation.
용강을 운반하는 수강 레이들의 개략적 단면도인 도 1을 참조하면, 수강 레이들(10)은 내화물로 제조되는 벽체(20)와 용강(30) 내의 온도나 성분을 균일화시키기 위해 불활성 가스를 취입할 수 있는 플러그(40)와 처리가 완료된 용강(30)을 주조하기 위해 벽체(20)의 바닥에 형성되어 용강(30)을 배출시킬 수 있는 배출구(50)와 그리고 상기 배출구(50)를 개폐시키는 슬라이딩 게이트(60)를 포함한다.Referring to FIG. 1, which is a schematic cross-sectional view of a steel ladle carrying molten steel, the
상기 배출구를 확대한 도면인 도 2를 참조하면, 상기 배출구(50)는 웰블록(70) 및 톱 노즐(80)에 의해 형성된다. 상기 배출구(50)의 하부에는 상기 웰블록(70) 및 톱 노즐(80)에 고정되고 용강이 배출될 수 있는 제 1 개구(91)를 구비한 고정 플레이트(90), 상기 고정 플레이트(90) 하부에서 이동 가능하게 형성되고 제 2 개구(101)를 구비한 슬라이딩 노즐 플레이트(100), 및 상기 슬라이딩 노즐 플레이트(100)의 제 2 개구를 둘러싸도록 상기 슬라이딩 노즐 플레이트(100) 하부에 고 정되도록 제 3 개구(111)를 구비한 쉬라우드 노즐(110, shroud nozzle)이 구비되어 있다.Referring to FIG. 2, which is an enlarged view of the outlet, the
이러한 구성을 갖는 수강 레이들에서 수강 레이들 내에 있는 용강(30)이 톱 노즐(80)과 웰블록(70) 내부로 들어온 상태로 슬라이딩 노즐 플레이트(100)를 막고 있으면 용강(30)이 톱 노즐(80) 및 웰블록(70)과의 열 접촉에 의해 온도가 낮아져 응고되어 용강(30)을 배출시킬 수 없게 된다. 따라서 레이들 내에 용강을 담기 전에 톱 노즐(80)과 웰블록(70) 내부에 필러(200)를 충진하여 배출구(50, 도 1 참조) 내부로의 침입을 막는 동시에 용강의 응고를 방지한다.If the
상기와 같은 필러로는 미국 특허 제 6,051,514호에 개시된 크기가 500-1000㎛인 70-90%의 크로마이트 샌드(cromite sand)와 10-30%의 실리카 샌드(silica sand)를 포함하는 필러, 및 미국 특허 제 6,051,514호에 개시된 필러에 0.05-5%의 카본 블랙을 더 포함하는 미국 특허 6,316,106호의 필러가 있다.Such fillers include fillers comprising 70-90% of chromite sand and 10-30% of silica sand, having a size of 500-1000 μm, disclosed in US Pat. No. 6,051,514, and There is a filler of US Pat. No. 6,316,106 which further comprises 0.05-5% of carbon black in the filler disclosed in US Pat. No. 6,051,514.
그러나, 상기 미국 특허에서도 레이들 내에서의 처리 시간이 장시간이거나 합금을 다량 사용하는 강종을 생산하는 경우에는 고온의 용강과 필러와의 접촉으로 인해 이들 필러에 소결이 발생하여 일체화되면 주조를 위해 하부의 슬라이딩 노즐 플레이트를 개방해도 배출이 되지 않아 연속 주조 공정을 수행하지 못하게 되는 문제가 발생한다.However, even in the U.S. patent, when producing steel grades having a long processing time in ladles or using a large amount of alloy, sintering occurs in these fillers due to the contact between the hot molten steel and the fillers, and when integrated, Even if the sliding nozzle plate of the opening is not discharged, there is a problem that can not perform the continuous casting process.
이때, 통상적으로 필러의 하부쪽은 소결이 진행되지 않아서 일부 배출이 되고 상부 쪽에만 소결층이 남아 있게 되는데 소결층이 얇은 경우에는 산소를 불어 넣어 배출시킬 수도 있으나 소결층이 두껍게 형성되면 이 또한 불가능하기 때문에 전로로 용강을 다시 장입하여 소결층을 제거한 후에 다시 용강을 처리해야 한다. 또한, 산소를 불어넣어 소결층을 제거하는 과정은 작업이 위험하고 공기 차단을 위한 쉬라우드 노즐을 사용할 수 없기 때문에 용강이 공기 중에 노출되어 주편의 품질이 열화되는 문제점이 있다.In this case, the lower side of the filler is usually discharged because the sintering is not progressed, and the sintered layer remains only on the upper side. When the sintered layer is thin, oxygen may be blown out, but this may also be impossible if the sintered layer is formed thick. Therefore, the molten steel must be reloaded into the converter to remove the sintered layer and then the molten steel must be treated again. In addition, the process of removing the sintered layer by blowing oxygen has a problem that the molten steel is exposed to the air and deteriorates the quality of the cast steel because the operation is dangerous and the shroud nozzle for blocking the air cannot be used.
따라서, 본 발명의 목적은 필러가 장시간 용강과 접촉하여 소결이 발생하여도 용이하게 배출시킬 수 있는 수강 레이들용 필러를 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a filler for a steel ladle that can be easily discharged even when the filler is in contact with molten steel for a long time and sintering occurs.
본 발명에 따라 수강 레이들에서 하부의 주입구 내에 투입되는 수강 레이들용 필러는 디칼슘 실리케이트(dicalcium silicate)를 포함하며, 상기 주입구 내에서 소결된 상기 필러가 냉각시 상변태에 의해 부피 팽창하여 분화됨으로써 상기 주입구를 개방시킨다.Filling ladle filler in the lower inlet in the receiving ladle according to the present invention comprises a dicalcium silicate (dicalcium silicate), the filler sintered in the inlet is differentiated by volume expansion by phase transformation during cooling Open the inlet.
이때, 상기 필러는 중량%로, 60-72%의 CaO와 28-40%의 SiO2, 바람직하게는 66%의 CaO와 34%의 SiO2를 함유한다. 또한, 상기 필러는 42-68%의 CaO와 4-36%의 SiO2와 10-40%의 Al2O3를 함유할 수도 있다. 이때, 상기 필러의 냉각은 공냉에 의할 수도 있으나, 불활성 가스에 의해 수행되는 것이 바람직하다.In this case, the filler contains 60-72% CaO and 28-40% SiO 2 , preferably 66% CaO and 34% SiO 2 by weight. The filler may also contain 42-68% CaO, 4-36% SiO 2 and 10-40% Al 2 O 3 . At this time, the cooling of the filler may be by air cooling, but is preferably performed by an inert gas.
본 발명에 따른 수강 레이들용 필러를 제공함으로써 필러가 장시간 용강과 접촉하여 소결이 발생하여도 용이하게 배출시킬 수 있어 주편의 품질 열화 없이 용강의 실수율을 향상시킬 수 있다.By providing the filler for the steel ladle according to the present invention, the filler can be easily discharged even when sintering occurs in contact with the molten steel for a long time, thereby improving the error rate of the molten steel without deteriorating the quality of the cast steel.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 수강 레이들용 필러가 투입된 배출구를 확대한 도면이다.Figure 3 is an enlarged view of the discharge port in which the filler for the receiving ladle according to the present invention.
도 3을 참조하면, 상기 배출구(50, 도 1 참조)는 웰블록(70) 및 톱 노즐(80)에 의해 형성된다. 상기 배출구(50)의 하부에는 상기 웰블록(70) 및 톱 노즐(80)에 고정되고 용강(30)이 배출될 수 있는 제 1 개구(91)를 구비한 고정 플레이트(90), 상기 고정 플레이트(90) 하부에서 이동 가능하게 형성되고 제 2 개구(101)를 구비한 슬라이딩 노즐 플레이트(100), 및 상기 슬라이딩 노즐 플레이트(100)의 제 2 개구를 둘러싸도록 상기 슬라이딩 노즐 플레이트(100) 하부에 고정되고 제 3 개구(111)를 구비한 쉬라우드 노즐(110)이 구비되어 있다.Referring to FIG. 3, the outlet 50 (see FIG. 1) is formed by the well
이러한 구성을 갖는 수강 레이들에서 수강 레이들 내에 있는 용강(30)이 톱 노즐(80)과 웰블록(70) 내부로 들어온 상태로 슬라이딩 노즐 플레이트(100)를 막고 있으면 용강(30)이 톱 노즐(80) 및 웰블록(70)과의 열 접촉에 의해 온도가 낮아져 응고되어 용강(30)을 배출시킬 수 없게 된다. 따라서 배출구(50) 내부로 용강의 침입을 막는 동시에 용강의 응고를 방지하기 위해 레이들 내에 용강을 담기 전에 톱 노즐(80)과 웰블록(70) 내부에 본 발명에 따른 수강 레이들용 필러(300)를 충진시킨다.If the
본 발명에 따른 수강 레이들용 필러(300)로는 디칼슘 실리케이트(dicalcium silicate)를 포함한다. 상기 디칼슘 실리케이트는 중량%로 60-72%의 CaO와 28-40%의 SiO2, 바람직하게는 66%의 CaO와 34%의 SiO2를 함유한다. 또한, 본 발명에 따른 수강 레이들용 필러(300)는 2성분계에 한정되는 것이 아니라 디칼슘 실리케이트가 생성되는 조성을 갖는 3원계 이상의 필러에도 본 발명이 적용될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 수강 레이들용 필러는 CaO와 SiO2 외에 40% 이하의 Al2O3를 더 포함할 수 있다.Filler 300 for the steel ladle according to the present invention includes dicalcium silicate (dicalcium silicate). The dicalcium silicate contains by weight 60-72% CaO and 28-40% SiO 2 , preferably 66% CaO and 34% SiO 2 . In addition, the
상기 디칼슘 실리케이트는 섭씨 1200도 이상의 고온에서 고체상인 α 또는 α' 상이 안정하고 섭씨 725도에서 γ 상으로 변태하는데 이때 약 16%의 체적 팽창이 일어나 디칼슘 실리케이트가 배출구 내에서 자체 분화된다. 따라서, 배출구 하부에 있는 디칼슘 실리케이트인 필러(300)는 온도가 낮기 때문에 소결되지 않은 상태를 유지하므로 슬라이딩 노즐 플레이트(100)를 개방하면 하부의 필러는 배출되고 용강(30)과 접촉하여 소결된 상부의 필러는 하부로부터 냉각된다. 이때, α 또는 α' 상으로 존재하는 디칼슘 실리케이트는 γ 상으로 변태하면서 약 16%의 체적 팽창이 발생하여 배출구 내에서 분화되어 배출된다.The dicalcium silicate is stable at a high temperature of more than 1200 degrees Celsius α or α 'phase and transformed into a phase γ at 725 degrees Celsius, with about 16% volume expansion resulting in dicalcium silicate self-differentiation in the outlet. Therefore, since the
여기서, 상기 디칼슘 실리케이트의 상변태를 단시간 내에 상변태 온도 이하로 냉각하기 위해 톱 노즐(80) 내부에 형성된 불활성 가스 공급부(도시 않음)를 형성하면 보다 효과적으로 상변태를 촉진할 수 있다.In this case, an inert gas supply unit (not shown) formed inside the
실험예 1Experimental Example 1
본 실험예 1은 상변태를 이용한 본 발명에 따른 수강 레이들용 필러의 분화 현상을 조사하기 위해 시약 CaO와 SiO2를 이용하여 총량이 30g이 되도록 혼합한 후 에 직경이 30mm인 흑연 도가니 내부에 넣고 흑연 도가니를 보호하기 위한 불활성 가스를 취입하면서 섭씨 1500도의 전기로 내에서 3시간 유지하고 상온으로 냉각시킨 후에 1mm 체를 사용하여 이를 통과한 시료의 비율을 조하사였다. 표 1은 시료의 화학 성분과 실험 결과를 나타낸다. 하기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료의 성분 범위가 디칼슘 실리케이트를 생성하는 범위(CaO : 59-72%)에서만 시료의 일부 또는 전체가 분화되는 것을 알 수 있다.Experimental Example 1 was mixed into a total amount of 30g using a reagent CaO and SiO 2 to investigate the differentiation of the filler for steel ladle according to the present invention using a phase transformation into a graphite crucible having a diameter of 30mm The ratio of the sample which passed through it by using a 1 mm sieve was hold | maintained for 3 hours in the electric furnace of 1500 degreeC, blowing in an inert gas for protecting a graphite crucible, and cooling to room temperature. Table 1 shows the chemical components of the samples and the experimental results. As can be seen from Table 1, it can be seen that part or all of the sample is differentiated only in the range in which the component range of the sample produces dicalcium silicate (CaO: 59-72%).
실험예 2Experimental Example 2
본 실험예 2는 상변태를 이용한 본 발명에 따른 수강 레이들용 필러의 분화 현상을 조사하기 위해 시약 CaO, SiO2 및 10%의 Al2O3를 이용하여 총량이 30g이 되도록 혼합한 후에 직경이 30mm인 흑연 도가니 내부에 넣고 흑연 도가니를 보호하기 위한 불활성 가스를 취입하면서 섭씨 1500도의 전기로 내에서 3시간 유지하고 상온으로 냉각시킨 후에 1mm 체를 사용하여 이를 통과한 시료의 비율을 조하사였다. 표 2는 시료의 화학 성분과 실험 결과를 나타낸다. 하기 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료의 성분 범위가 디칼슘 실리케이트를 생성하는 범위(CaO : 54-68%)에서만 시료의 일부가 분화되는 것을 알 수 있다.This Experimental Example 2 is a reagent CaO, SiO 2 to investigate the differentiation phenomenon of the filler for steel ladle according to the present invention using the phase transformation And after mixing so that the total amount is 30g using 10% Al 2 O 3 It is placed in a graphite crucible having a diameter of 30mm and maintained for 3 hours in an electric furnace of 1500 degrees Celsius while blowing an inert gas to protect the graphite crucible. After cooling to room temperature, the ratio of the sample which passed through it using the 1 mm sieve was adjusted. Table 2 shows the chemical components of the samples and the experimental results. As can be seen from Table 2, it can be seen that a part of the sample is differentiated only in the range in which the component range of the sample produces dicalcium silicate (CaO: 54-68%).
실험예Experimental Example 3 3
본 실험예 3은 Al2O3의 함량이 20%인 것을 제외하고는 실험예 2와 동일하다. 본 실험예의 결과가 표 3에 나타난다. 표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료의 성분 범위가 디칼슘 실리케이트를 생성하는 범위(CaO : 52-66%)에서만 시료의 일부가 분화되는 것을 알 수 있다.Experimental Example 3 is the same as Experimental Example 2, except that the content of Al 2 O 3 is 20%. The results of this experimental example are shown in Table 3. As can be seen from Table 3, it can be seen that a part of the sample is differentiated only in the range where the component range of the sample produces dicalcium silicate (CaO: 52-66%).
실험예Experimental Example 4 4
본 실험예 4는 Al2O3의 함량이 30%인 것을 제외하고는 실험예 2와 동일하다. 본 실험예의 결과가 표 4에 나타난다. 하기 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료의 성분 범위가 디칼슘 실리케이트를 생성하는 범위(CaO : 46-62%)에서만 시료의 일부가 분화되는 것을 알 수 있다.Experimental Example 4 is the same as Experimental Example 2, except that the content of Al 2 O 3 is 30%. The results of this experimental example are shown in Table 4. As can be seen from Table 4 below, it can be seen that a part of the sample is differentiated only in the range in which the component range of the sample produces dicalcium silicate (CaO: 46-62%).
실험예Experimental Example 5 5
본 실험예 5는 Al2O3의 함량이 40%인 것을 제외하고는 실험예 2와 동일하다. 본 실험예의 결과가 표 5에 나타난다. 하기 표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 시료의 성분 범위가 디칼슘 실리케이트를 생성하는 범위(CaO : 42-58%)에서만 시료의 일부가 분화되는 것을 알 수 있다.Experimental Example 5 is the same as Experimental Example 2, except that the content of Al 2 O 3 is 40%. The results of this experimental example are shown in Table 5. As can be seen from Table 5, it can be seen that a part of the sample is differentiated only in the range in which the component range of the sample produces dicalcium silicate (CaO: 42-58%).
상기 실험예 2 내지 실험예 5를 통해 알 수 있는 바와 같이, Al2O3의 함량은 40% 이하일 때 보다 효과적임을 알 수 있다.As can be seen through Experimental Examples 2 to 5, it can be seen that the content of Al 2 O 3 is more effective when less than 40%.
한편, 본 실시예에서는 2성분계 및 3성분계의 디칼슘 실리케이트를 이용하여 실험하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 디칼슘 실리케이트를 형성하는 다중성분계의 필러를 이용하더라도 상변태로 인한 체적 팽창에 의해 동일한 효과가 발생함을 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.On the other hand, in the present embodiment, the experiment using the di- and tri-component dicalcium silicate, but the present invention is not limited to this, even when using a multi-component filler forming a dicalcium silicate, the same effect by the volume expansion due to phase transformation Will be readily understood by those skilled in the art.
도 1은 용강을 운반하는 수강 레이들의 개략적 단면도.1 is a schematic cross sectional view of a steel ladle carrying molten steel;
도 2는 용강을 운반하는 수강 레이들의 배출구를 확대한 도면.2 is an enlarged view of the outlet of the receiving ladle for carrying molten steel;
도 3은 본 발명에 따른 수강 레이들용 필러가 투입된 배출구를 확대한 도면.Figure 3 is an enlarged view of the discharge port in which the filler for the receiving ladle according to the present invention.
※도면의 주요 부재에 대한 부호의 설명※※ Explanation of code for main member of drawing ※
30 : 용강 70 : 웰블록30: molten steel 70: well block
80 : 톱 노즐 85 : 불활성 가스80: top nozzle 85: inert gas
90 : 고정 플레이트 91 : 제 1 개구90: fixing plate 91: first opening
100 : 슬라이딩 노즐 플레이트 101 : 제 2 개구100: sliding nozzle plate 101: second opening
110 : 쉬라우드 노즐 111 : 제 3 개구110: shroud nozzle 111: third opening
300 : 필러300: filler
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