KR20080090717A - 조괴용 내화브릭 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조괴공정(ingot)시 래들로부터 주형측으로 이동하는 용강의 탕로를 구성하는 조괴용 내화브릭에 관한 것으로서, 용강 내부로 알루미나 성분이 함유되지 않도록 이중구조를 갖는 조괴용 내화브릭에 관한 것이다.

본 발명은 조괴공정시 래들로부터 주형(6)측으로 이동하는 용강의 탕로를 구성하는 조괴용 내화브릭(10)에 있어서,

상기 내화브릭(10)은 용강과 접촉되는 내측부(11)가 비알루미나계 내화물로 형성되고, 용강과 접촉되지 않는 외측부(12)가 고알루미나계 내화물로 구성된다.

이에 따라, 내화브릭 내부에 함유된 알루미나 성분이 용강에 함유되지 않으므로 고품질의 강을 제조할 수 있는 효과가 있다.

조괴, 내화브릭, 알루미나, 내화물

Description

조괴용 내화브릭{Refractory-brick for ingot}

도 1은 일반적인 조괴공정에서의 용강 이동설비를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 조괴용 내화브릭의 종단면도.

도 3은 본 발명의 조괴용 내화브릭의 다른 실시예에 따른 조괴용 내화브릭의 횡단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10...내화블릭 11...내측부

12...외측부

본 발명은 조괴공정(ingot)시 래들로부터 주형측으로 이동하는 용강의 탕로를 구성하는 조괴용 내화브릭에 관한 것으로서, 용강 내부로 알루미나 성분이 함유되지 않도록 이중구조를 갖는 조괴용 내화브릭에 관한 것이다.

일반적으로 제강공정 중 정련이 끝난 용강을 주형 내에 부어 일정규격의 덩어리 모양을 만드는 조괴공정에서는 용광로의 용강을 래들을 통해 여러 주형으로 분산 이동시키는 공정을 거치게 되는데, 각각의 주형으로 용강을 이동시키는 과정 에서 용강의 비산 및 재산화가 발생된다.

따라서, 이러한 현상들을 방지하기 위해서 래들과 주형 사이에는 별도의 용강 이동설비가 필수적으로 구비된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 조괴공정에서의 용강 이동설비는 래들(미도시)로부터 용강이 주입되는 용강주입관(1)과, 용강주입관(1) 하부에 연결된 슬리브(2;sleeve)와, 슬리브(2)를 통과한 용강을 여러 곳으로 분리시키기 위한 센터브릭(3;center brick)과, 이 센터브릭(3)을 중심으로 배치된 복수의 러너브릭(4;runner brick), 상기 러너브릭(4)과 일대일로 연결된 인고트브릭(5;ingot brick)과, 이 인고트브릭(5)에 연결된 주형(6)으로 이루어진다.

즉, 용강이 래들로부터 용강주입관(1)으로 주입되면 슬리브(2)와 센터브릭(3)을 차례로 통과한 다음 러너브릭(4)을 경유하여 해당 인고트브릭(5)에 도달하게 되고, 인고트브릭(5)에 도달된 용강은 주형(6) 내부로 자연스럽게 유입되어 적재되므로 용강은 주형(6)으로 이동되는 과정에서 공기와의 접촉이나 외부로의 비산이 차단되는 것이다.

그러나, 상기의 각 내화브릭들은 내열충격성 및 용강에 대한 고내마모성을 가지도록 주로 고알루미나계 또는 점토질계 내화물로 이루어져 있기 때문에 용강의 이동속도가 빨라지면 각 브릭에 내재된 알루미나 또는 점토질 성분이 떨어져 나와 용강과 함께 주형(6) 내부로 유입되는 문제가 발생된다.

이와 같이, 내화브릭에 내재된 알루미나 또는 점토질 성분이 주형(6) 내부로 유입되면, 주형(6) 내부로 유입된 용강에 혼입되어 제조되는 주조물에 불순물로 남 게 되므로 주조물의 품질을 저해하는 심각한 문제를 유발시키게 된다.

본 발명은 종래 문제점들을 고려하여 이루어진 것으로서, 조괴공정에서 래들과 주형 사이에 설치된 용강 이동용 브릭들에 내재된 알루미나 성분이 주형 내부로 유입되지 않게 되는 조괴용 내화브릭을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 본 발명은 조괴공정시 래들로부터 주형측으로 이동하는 용강의 탕로를 구성하는 조괴용 내화브릭에 있어서, 상기 내화브릭은 용강과 접촉되는 내측부가 비알루미나계 내화물로 형성되고, 용강과 접촉되지 않는 외측부가 고알루미나계 내화물로 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명은 조괴공정시 래들로부터 주형측으로 이동하는 용강의 탕로를 구성하는 조괴용 내화브릭으로서, 예컨대, 래들로부터 용강이 주입되는 용강주입관과, 용강주입관 하부에 연결된 슬리브와, 슬리브를 통과한 용강을 여러 곳으로 분리시키기 위한 센터브릭과, 이 센터브릭을 중심으로 배치된 복수의 러너브릭, 상기 러너브릭과 일대일로 연결된 인고트브릭과, 이 인고트브릭에 연결된 주형 등에 적용 될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조괴용 내화브릭(10)은 용강과 접촉되는 내측부(11)의 재질을 알루미나 성분이 함유되지 않은 비알루미나계 내화물로 구성하는 동시에 용강과 접촉하지 않는 외측부(12)의 재질을 내열충격성이 우수한 고알루미나계 내화물로 구성된다.

상기 비알루미나계 내화물은 강도가 높고, 고온에서의 저팽창율과 열전도성이 높아 내열충격성이 강하면서 내마모성과 비습윤성(non-wetting)이 우수한 SIC(silicon carbide)계열 또는 ZrSiO4계열이 적당하다.

따라서, 조업 중 용강에 의한 마모가 없고 용강이 알루미나계 내화물과 접촉이 원천적으로 차단되므로 용강과의 접촉에 의한 내화브릭(10)으로부터 알루미나 성분이 혼입되는 것이 방지할 수 있다.

상기 비알루미나계 내화물이 SIC 계열일 경우, 상기 SIC의 함량은 내측부(11) 중량의 70 내지 80중량%가 바람직하다. 이는, SIC의 함량이 70중량% 보다 작게 되면 내열충격성과 코팅성이 현격하게 저하되고, SIC의 함량이 80중량% 보다 크면 결합강도가 크게 취약해져서 내마모성이 현격하게 저하되고 열전도율이 크게 상승하면서 용탕의 온도를 크게 떨어뜨리는 문제가 발생되기 때문이다.

상기 비알루미나계 내화물이 ZrSiO4계열일 경우, 상기 ZrSiO4의 함량은 외측부(12) 중량의 55 내지 65중량%가 바람직하다. 이는 ZrSiO4의 함량이 상기 범위보다 작을 경우에는 비습윤성이 현격하게 저하되고, 상기 범위보다 클 경우에는 내열충격성이 현격하게 저하되기 때문이다.

한편, 내화브릭(10)의 외측부(12)를 이루는 고알루미나계 내화물은 Al2O3 성분이 50 내지 80중량%가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 고강도와 내열충격성이 극대화되므로 크랙발생이 억제되면서 내화브릭(10) 전체의 강도가 안정적으로 유지될 수 있다.

한편, 상기 내화브릭(10)은 최적의 밀도하에서 성형될 수 있도록 성분별로 적절한 입도를 가지는 것이 바람직하다.

보다 상세히 설명하면, 내화브릭(10)의 외측부(12)는 Al2O3 성분의 골재 35~41중량%, 중립 26~30중량%, 미립 33~37중량%가 혼합되어 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 내화블릭(10)의 내측부(11)는 SiC 재질인 경우, SiC 성분의 골재 31~35중량%, 중립 31~35중량%, 미립 32~38중량%가 혼합되어 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 내화블릭(10)의 내측부(11)가 ZrSiO4 재질인 경우, ZrSiO4 성분의 골재 19~23중량%, 중립 38~43중량%, 미립 38~43중량%가 혼합되어 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

만일, 각각의 성분들에 대하여, 골재의 함량이 높을 경우에는 골재의 몰림 현상이 발생되면서 용강 주조중 골재가 용강 내부로 침투될 확률이 높아진다. 그리고 미립함량이 높을 경우에는 성형 후 소성시 소결이 과다하게 진행되어 크랙이 발생되기 쉽다. 특히 비알루미나계와 고알루미나계 경계에서 크랙발생 확률이 높아 사용 중 내화브릭의 내측부 일부가 용강 내부로 탈락할 확률이 높아진다.

따라서, 본 발명의 내화브릭(10)이 조성성분에 따라서 상기와 같은 입도를 가지게 되면 가장 양호한 성형성을 갖게 되면서 소성 후에는 가장 우수한 결합강도를 나타낼 수 있게 된다.

입도는 골재가 1.0mm 이상이고, 중립이 1.0 ~ 0.075mm이며, 미립이 0.075mm 이하를 기준으로 하였다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내측부(11)와 외측부(12)의 경계가 스트레이트형상을 비롯하여 웨이브형상을 이루도록 제작될 수도 있다.

만일, 내측부(11)와 외측부(12)의 경계가 웨이브형상을 이루게 되면, 내측부(11)와 외측부(12)의 결합력이 우수해지고 내측부(11)와 외측부(12)의 열팽창율 차이로 인하여 내측부(11)와 외측부(12)가 분리되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 용강 열응력이 웨이브의 경사면을 따라 분산되므로 내화브릭(10)의 수명이 향상될 수 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 내화브릭(10)은 다음과 같은 방법을 통해 제작된다.

먼저, 브릭금형 내부에 원통지그를 삽입하고 이 원통지그를 기준으로 내측에는 비알루미나계 내화물 배토를 넣고 외측에는 고알루미나계 배화물 배토를 넣는다.

그리고, 다짐봉을 이용하여 수타방식으로 다짐작업을 완료한 다음 원통지그를 빼낸다.

원통형지그를 빼낸 다음, 가압을 실시한 후 탈형하고, 건조 및 소성과정을 거치면 본 발명의 내화브릭(10)이 완성된다.

만일 상기 내측부(11)와 외측부(12)의 경계가 웨이브형상을 이루도록 제작할 경우에는 상기 원통지그 대신 웨이브형상의 단면을 갖는 웨이브형 원통지그를 투입하면 된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 조괴용 내화브릭에 의하면, 용강과 접촉하는 내화브릭의 내측부를 비알루미나계열로 구성하여 용강과 알루미나 성분의 접촉을 원천적으로 차단함으로서 용강이 주형으로 이동하는 과정에서는 내화브릭 내부에 함유된 알루미나 성분이 용강에 함유되지 않도록 하여 고품질의 강을 제조할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 브릭의 외측부를 고알루미나계열의 재질로 구성하여 내열충격성을 확보하도록 함으로써 브릭의 수명 및 안전성을 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.

Claims (10)

1. 조괴공정(ingot)시 래들로부터 주형측으로 이동하는 용강의 탕로를 구성하는 조괴용 내화브릭에 있어서,

   상기 내화브릭은 용강과 접촉되는 내측부가 비알루미나계 내화물로 형성되고, 용강과 접촉되지 않는 외측부가 고알루미나계 내화물로 구성됨을 특징으로 하는 조괴용 내화브릭.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 내화브릭의 외측부는 Al2O3 성분이 50 내지 80중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 조괴용 내화브릭.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 내화블릭의 외측부는

   1.0mm 이상의 입도를 갖는 Al2O3 성분의 골재 35~41중량%와,

   1.0 ~ 0.075mm의 입도를 갖는 Al2O3 성분의 중립 26~30중량%와,

   0.075mm 이하의 입도를 갖는 Al2O3 성분의 미립 33~37중량%가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 조괴용 내화브릭.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 내화브릭의 내측부는 SIC계열의 내화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 조괴용 내화브릭.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 SIC 성분은 내측부의 70 내지 80중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 조괴용 내화브릭.
6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,

   상기 내화블릭의 내측부는

   1.0mm 이상의 입도를 갖는 SIC 성분의 골재 31~35중량%와,

   1.0 ~ 0.075mm의 입도를 갖는 SIC 성분의 중립 31~35중량%와,

   0.075mm 이하의 입도를 갖는 SIC 성분의 미립 32~38중량%가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 조괴용 내화브릭.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 내화브릭의 내측부는 ZrSiO4계열의 내화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 조괴용 내화브릭.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 ZrSiO4 성분은 내측부의 55 내지 65중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 조괴용 내화브릭.
9. 제 7항 또는 8항에 있어서,

   상기 내화블릭의 내측부는

   1.0mm 이상의 입도를 갖는 ZrSiO4 성분의 골재 19~23중량%와,

   1.0 ~ 0.075mm의 입도를 갖는 ZrSiO4 성분의 중립 38~43중량%와,

   0.075mm 이하의 입도를 갖는 ZrSiO4 성분의 미립 38~43중량%가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 조괴용 내화브릭.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 내화브릭의 내측부와 외측부의 경계는 웨이브 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 조괴용 내화브릭.

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