KR20100035096A

KR20100035096A - 스토퍼

Info

Publication number: KR20100035096A
Application number: KR1020090071896A
Authority: KR
Inventors: 다다시 스즈키; 다카시 우부카타; 마사타카 데즈카; 도모미 소에다
Original assignee: 토쿄 요교 가부시키가이샤; 가부시끼가이샤 니혼 세이꼬쇼
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2010-04-02
Also published as: JP4638932B2; FR2936174A1; JP2010075943A; FR2936174B1

Abstract

주조 시에 레이들 등의 용기로부터 배출되는 용융금속의 유량을 조정함과 아울러 가스를 흡입하는 스토퍼로서, 심금의 용손이 억제되어 장시간에 걸친 대규모의 주조에도 사용 가능한 스토퍼를 제공한다.

스토퍼(1, 2)는, 가스를 유통시키는 관 모양의 심금(5)과, 심금의 외주면을 피복하는 내화물층(10)을 구비하고, 내화물층은 적어도 용융금속에 침지되는 침지부가 캐스터블 내화재료에 의하여 일체로 형성된 부정형 내화물층(11)로 구성되어 있다.

Description

스토퍼{STOPPER}

본 발명은, 주조(鑄造) 시에 레이들(ladle) 등의 용기(容器)로부터 배출되는 용융금속(溶融金屬)의 유량(流量)을 조정함과 아울러, 용융금속에 가스를 흡입(吸入)시키는 스토퍼(stopper)에 관한 것이다.

주조에는, 레이들에 의하여 이송된 용융금속을 레이들로부터 배출시켜서 주형(鑄型)에 직접 주입(注入)하는 경우 또는 레이들로부터 배출된 용융금속을 턴디쉬(tundish) 등의 중간용기(中間容器)를 통하여 주형에 주입하는 경우가 있지만, 레이들이나 턴디쉬 등의 용기로부터 용융금속을 배출시킬 때에 용기의 바닥부에 설치된 노즐(nozzle)을 막아서 용융금속의 유량을 조정하는 스토퍼가 사용되고 있다. 이 스토퍼에는, 중공(中空)의 가스 유통로(gas 流通路)를 구비하여 아르곤(argon) 등의 불활성 가스(不活性 gas)나 질소가스를 용융금속에 흡입시키는 타입(type)이 있다. 이와 같이 아르곤 등의 가스를 흡입시킴으로써 용융금속을 노즐에 유입(流入)시킬 때에 발생하는 마이너스압(minus壓)에 의하여 공기가 빨려들어가서 용융금속이 산화(酸化)되는 것이 방지된다. 또한 주형이 설치된 조(槽)를 감압(減壓)시키고, 이 감압조(減壓槽) 내에 용융금속을 주입할 때에 가스 흡입(gas 吸入) 타입의 스토퍼를 사용함으로써, 흡입된 가스에 의하여 용융금속의 액적(液滴) 상태의 입자(粒子)를 미세화(微細化) 시켜서 효과적으로 탈탄소(脫炭素), 탈질소(脫窒素) 등의 탈가스(脫gas)를 하는 제련(製鍊)도 이루어지고 있다(예를 들면 특허문헌1, 2 참조).

이들 특허문헌에는 스토퍼의 구조에 관한 상세한 기재는 없지만, 종래의 가스 흡입 타입의 스토퍼는 일반적으로 노즐의 구멍부를 폐쇄하는 스토퍼 헤드부(stopper head部)와 슬리브(sleeve) 모양 벽돌의 조립식(組立式)이다. 더 구체적으로 도3을 사용하여 설명하면, 종래의 스토퍼(100)는, 가스 유통경로(gas 流通經路)를 구성하는 관(管) 모양의 심금(芯金, core metal)(101)과, 심금의 외주면(外周面)을 피복하는 내화물층(耐火物層)(110)을 주요 구성으로 하고, 내화물층(110)은 내화벽돌에 의하여 형성된 스토퍼 헤드부(111)와 복수의 슬리브 모양 내화벽돌(112)이 모르타르(mortar)(115)에 의하여 접합되어 형성되어 있다. 또한 스토퍼 헤드부(111) 및 슬리브 모양 내화벽돌(112)이 접합되어 형성된 내화물층(110)과 심금(101)의 외주면 사이에는, 단열재(斷熱材) 및 팽창 완충용 틈새로서 모래 등의 분말(粉末) 모양 내화물이 충전(充塡)된 충전재층(充塡材層)(117)이 형성되어 있다.

특허문헌1 : 일본국 공고특허 특공소 54-30887호 공보

특허문헌2 : 일본국 공개특허공보 특개소 61-195915호 공보

스토퍼는 매우 높은 고온의 용융금속에 침지(浸漬)되었을 때에 팽창되지만, 금속으로 만든 심금의 열팽창율(熱膨脹率)은 내화물(耐火物)에 비하여 매우 크다. 이 때문에 상기한 종래의 스토퍼(100)에서는, 심금(101)의 열팽창에 의하여 모르타르(115)로 접합된 내화벽돌 사이의 이음매부에 균열(龜裂)이 발생한다. 그리고 균열된 이음매부를 통하여 용융금속이 침입하고 충전재층(117)도 통과하여 심금(101)에 도달하면, 금속으로 만든 심금(101)은 용이하게 용손(溶損)되어 버린다. 그러면 관 모양의 심금(101)을 유통하는 가스가 용손부(溶損部)에서 분출되고, 분출되는 가스를 따라 용융금속의 비말(飛沫)이 주위로 비산(飛散)되어 주조작업을 곤란하게 함과 아울러 위험을 초래할 우려가 있다. 이 때문에 종래의 스토퍼는 그 사용이 단시간(短時間)이 되는 소규모의 주조에 제한된다는 문제가 있었다.

여기에서 본 발명은 상기한 사정을 고려하여 이루어진 것이다. 즉 주조 시에 레이들 등의 용기로부터 배출되는 용융금속의 유량을 조정함과 아울러 가스를 흡입하는 스토퍼로서, 심금의 용손이 억제되어 장시간(長時間)에 걸친 대규모의 주조에도 사용 가능한 스토퍼의 제공을 과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 관한 스토퍼는, 「주조(鑄造)에 있어서 용융금속(溶融金屬)을 수용하는 용기(容器)로부터 배출되는 용융금속의 유량(流量)을 조정함과 아울러, 용융금속에 가스(gas)를 흡입(吸入)시키는 스토퍼(stopper)로서, 가스를 유통(流通)시키는 관(管) 모양의 심금(芯金, core metal)과, 상기 심금의 외주면(外周面)을 피복하는 내화물층(耐火物層)을 구비하고, 상기 내화물층은, 적어도 용융금속에 침지(浸漬)되는 침지부(浸漬部)가 캐스터블 내화재료(castable 耐火材料)에 의하여 일체(一體)로 형성된 부정형 내화물층(不定形耐火物層)으로 구성되어 있다」는 것이다.

「용융금속을 수용하는 용기」는 레이들 또는 턴디쉬 등의 중간용기를 가리키고 있다.

「심금」은 강(鋼)이나 합금강(合金鋼) 등의 금속으로 구성되는 관 모양의 부재(部材)로서, 그 내부공간으로 가스를 유통(流通)시킬 수 있다. 또한 심금은 단면(斷面) 형상을 대략 원형(圓形)이나 타원형(楕圓形)으로 할 수 있다. 또 심금에 유통시키는 「가스」로서는 아르곤 등의 불활성 가스나 질소가스를 예시할 수 있다.

「캐스터블 내화재료(castable 耐火材料)」의 종류는 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면 알루미나-실리카질(alumina-silica質), 알루미나-마그네시아질(alumina-magnesia質), 알루미나-카본질(alumina-carbon質), 알루미나-마그네시아-카본질(alumina-magnesia-carbon質), 알루미나-스피넬질(alumina-spinel 質)의 캐스터블 내화재료를 사용할 수 있다. 또한 「부정형 내화물층(不定形耐火物層, lining monolithic refractory layer)」은 캐스터블 내화재료의 분말(粉末)에 물, 결합제(結合劑), 경화제(硬化劑), 분산제(分散劑) 등의 조정제(調整劑)를 혼합하여 조제한 슬립(slip)을 고화(固化), 건조(乾燥)시킴으로써 형성될 수 있다.

「내화물층」이 캐스터블 내화재료에 의하여 일체로 형성된 부정형 내화물층이 되는 부분은 「적어도 용융금속에 침지되는 침지부」이면 좋고, 침지부 이외의 부분은 프리캐스트 블록(precast block)이나 내화벽돌(fire brick)을 모르타르(mortor)에 의하여 접합하여 구성시켜도 좋다. 물론 침지부 이외의 부분을 포함하여 내화물층 전체가 캐스터블 내화재료에 의하여 일체로 형성된 부정형 내화물층이어도 좋다. 또 스토퍼의 하단부(下端部)(헤드부(head部))의 내화물층은 용융금속을 배출하는 노즐의 구멍부를 폐쇄시키기 위하여 반구(半球) 형상이나 방추(紡錘) 형상으로 형성될 수 있다.

「침지부」는 내화물층 중에서 용융금속 내에 침지되는 부분으로서, 예를 들면 내화물층 전체 길이의 1/4 ∼ 2/3에 상당하는 부분으로 할 수 있다.

상기의 구성에 의하여 용융금속에 침지되는 침지부에는 내화물층에 이음매부가 존재하지 않는다. 이에 따라 고온의 용융금속에 침지되었을 때에 심금의 열팽창(熱膨脹)에 의하여 이음매부에 균열이 발생하고, 균열된 이음매부를 통하여 침입한 용융금속에 의하여 심금이 용손된다는 종래의 스토퍼에 대한 문제를 회피할 수 있다. 또한 캐스터블 내화재료에 의한 부정형 내화물은 일반적으로 내화벽돌에 상당하는 재질보다 열전도율(熱傳導率)이 낮기 때문에, 고온의 용융금속에 침지되었을 경우에 심금의 열팽창을 감소시켜서 심금의 열팽창에 기인하여 내화물층에 균열 등이 발생될 우려를 감소시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 용융금속에 의한 심금의 용손이 억제되어 장시간에 걸친 대규모의 주조에 스토퍼를 사용할 수 있다.

이에 더하여 스토퍼에서는 헤드부가 노즐의 구멍부를 폐쇄한 상태에서 탈락되면 용융금속의 유량을 조정할 수 없다는 문제가 있지만, 헤드부의 내화벽돌이 다른 내화벽돌과 모르타르에 의하여 접합된 종래의 스토퍼에서는 이러한 헤드부의 탈락은 발생하기 쉬운 것이었다. 이에 반하여 본 발명의 스토퍼에서는, 내화물층은 헤드부도 포함되어 침지부에 일체로 형성되어 있기 때문에 헤드부가 탈락될 우려가 감소되어 있다.

본 발명에 관한 스토퍼는, 상기 구성에 더하여 「세라믹 섬유(ceramic 纖維)를 함유하고, 상기 심금 외주면의 적어도 일부와 상기 내화물층 사이에 삽입되는 섬유함유층(纖維含有層)을」 구비하는 것으로 할 수 있다.

「세라믹 섬유」로서는 알루미나질 섬유(alumina質纖維), 실리카질 섬유(silica質纖維) 등의 산화물계 세라믹 섬유(酸化物系 ceramic 纖維) 또는 탄화규소질 섬유, 질화규소질 섬유 등의 비산화물계 세라믹 섬유(非酸化物系 ceramic 纖維)를 사용할 수 있다. 또한 「섬유함유층」은 세라믹 섬유를 주요 구성으로 하여 유리섬유(琉璃纖維) 등 세라믹 이외의 섬유재료나 유기성분을 함유하는 것으로 할 수 있다. 또한 「섬유함유층」은 후술하는 테이프(tape) 모양, 로프(rope) 모양 등 세라믹 섬유 방직재료(ceramic 纖維紡織材料)를 사용하여 구성하는 것 이외에, 세라믹 섬유를 함유하는 슬립을 심금의 외주면에 분사(噴射)시켜서 구성할 수 있다.

상기의 구성에 의하여 내화물층과 심금 사이에 단열성(斷熱性)이 우수한 섬유함유층이 삽입됨으로써, 고온의 용융금속에 침지되었을 때에 심금의 열팽창이 감소되어 심금의 열팽창에 기인하여 내화물층에 균열 등이 발생될 우려를 감소시킬 수 있다. 또한 세라믹 섬유는 내열성(耐熱性)도 우수하기 때문에, 가령 내화물층에 균열 등이 발생되어 용융금속이 침입하였을 경우에도 섬유함유층이 용융금속에 침식되기 어렵다. 이에 따라 용융금속이 심금에 도달될 우려를 감소시켜서 심금의 용손을 억제시킬 수 있다. 이에 더하여 섬유함유층과 부정형 내화물층의 경계 부근에서는, 캐스터블 내화재료가 세라믹 섬유와 서로 얽힘으로써 심금으로부터 부정형 내화물층이 박리(剝離)되는 것을 억제시킬 수 있다.

본 발명에 관한 스토퍼는, 「상기 섬유함유층은 상기 심금에 감긴 세라믹 섬유 방직재료(ceramic 纖維紡織材料)로 구성되어 있다」는 것으로 할 수 있다.

「세라믹 섬유 방직재료」로서는 세라믹 섬유를 사용하여 테이프 모양, 로프 모양, 천 모양으로 방직(紡織)된 재료를 사용할 수 있다. 이러한 재료는 가요성(可撓性)을 구비하기 때문에, 심금의 외주면을 따라 감아서 사용할 수 있다. 또 천 모양인 경우에는 적당한 폭으로 재단하여 사용할 수 있다.

상기의 구성으로부터 세라믹 섬유 방직재료가 감김으로써 심금의 외주면에 요철(凹凸)을 형성할 수 있어, 오목부 내에 캐스터블 내화재료가 삽입된다. 이에 따라 세라믹 섬유 방직재료를 통하여 부정형 내화물층이 심금에 의하여 견고하게 지지되어 부정형 내화물층이 심금으로부터 박리되는 것을 억제시킬 수 있다. 이에 더하여 가요성을 구비하는 세라믹 섬유 방직재료를 심금에 감는 작업은 매우 용이하기 때문에, 섬유함유층을 구비하는 스토퍼를 매우 간단하게 제조할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 효과로서, 주조 시에 레이들 등의 용기로부터 배출되는 용융금속의 유량을 조정함과 아울러 가스를 흡입하는 스토퍼로서, 심금의 용손이 억제되어 장시간에 걸친 대규모의 주조에도 사용 가능한 스토퍼를 제공할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제1실시예인 스토퍼에 관하여 도1 및 도2(a) 에 의거하여 설명한다. 여기에서 도1은 스토퍼의 사용상태를 나타내는 설명도이고, 도2(a)는 제1실시예인 스토퍼의 종단면도이다. 또 개략도에 의하여 도면에 나타낸 것으로서, 스토퍼의 형상이나 치수의 비율을 정확하게 나타내는 것은 아니다.

제1실시예의 스토퍼(stopper)(1)는, 도1에 나타나 있는 바와 같이 레이들(ladle)(51)로부터 용융금속(溶融金屬)(M)을 중간용기(中間容器)(52)로 배출하고 또한 중간용기(52) 바닥부의 노즐(nozzle)(58)로부터 감압조(減壓槽)(53) 내의 주형(鑄型)(54)에 용융금속(M)을 주입(注入)하는 경우에, 중간용기(52)의 노즐(58)로부터 배출되는 용융금속(M)의 유량(流量)을 조정함과 아울러 용융금속(M)에 가스(gas)를 흡입(吸入)시키는 스토퍼이다. 즉 스토퍼(1)는 소위 「진공 상방 주입 주조(감압(減壓)된 공간에 설치된 주조금형(鑄造金型)에 상방으로부터 용융금속을 주입하는 주조방법)」를 하는 경우에 중간용기에서 사용되는 스토퍼이다.

스토퍼(1)는, 도2(a)에 나타나 있는 바와 같이 가스를 유통(流通)시키는 관(管) 모양의 심금(芯金, core metal)(5)과, 심금(5)의 외주면(外周面)을 피복하는 내화물층(耐火物層)(10)을 구비하고, 용융금속(M)에 침지(浸漬)되는 길이(L)에 상당하는 부분인 침지부(浸漬部)(16)를 포함하고(도1 참조), 내화물층(10)의 전체가 캐스터블 내화재료(castable 耐火材料)에 의하여 일체(一體)로 형성된 부정형 내화물층(不定形耐火物層, lining monolithic refractory layer)(11)으로 구성되어 있다.

더 상세하게 설명하면 심금(5)은 강(鋼)이나 합금강(合金鋼) 등과 같이 내열성(耐熱性)을 구비하는 금속으로서, 단면(斷面)이 대략 원형(圓形)이고 길이가 긴 관(管) 모양으로 형성되어 있다. 또한 내화물층(10)은 심금(5)과 동심(同心)의 대략 원통(圓筒) 모양으로 형성되어 있고, 노즐(58)의 구멍부(59)를 폐쇄시키는 헤드부(head部)(18)는 대략 반구(半球) 형상을 이루고 있다.

이러한 구성의 스토퍼(1)는, 캐스터블 내화재료를 물, 결합제(結合劑), 경화제(硬化劑), 분산제(分散劑) 등의 조정제(調整劑)와 혼합한 슬립(slip)을 심금(5)을 중앙에 배치한 성형금형(成形金型)에 유입시켜서 성형(成形)하여 고화(固化)시킨 후에 건조(乾燥)시킴으로써 제조될 수 있다.

상기 구성의 스토퍼(1)는 예를 들면 다음과 같이 사용할 수 있다. 우선 스토퍼(1)의 헤드부(18)에 의하여 노즐(58)의 구멍부(59)를 폐쇄한 상태에서, 레이들(51)로부터 용융금속(M)을 배출시켜서 중간용기(52) 내에 주입한다. 그리고 스토퍼(1)를 상승시켜서 구멍부(59)를 개방하면, 노즐(58)을 통하여 용융금속(M)이 감압조(53) 내의 주형(54)에 주입된다. 이 때에 구멍부(59)를 완전히 개방하지 않고 헤드부(18)에 의하여 구멍부(59)를 부분적으로 폐쇄하고, 그 폐쇄의 정도를 조정함으로써 중간용기(52)로부터 배출되는 용융금속(M)의 유량을 조정할 수 있다.

또한 관 모양의 심금(5)을 유통한 아르곤(argon) 등의 가스를, 헤드부(18)에 의하여 개구(開口)되는 심금(5)의 단부(端部)로부터 용융금속(M) 중으로 흡입(吸入)시킴으로써 용융금속(M)이 노즐(58)에 유입될 때에 발생하는 마이너스압(minus壓)에 의하여 공기가 빨려들어가서 용융금속(M)이 산화(酸化)되는 것이 방지된다. 또한 주형(54)이 설치된 감압조(53) 내에 용융금속(M)이 주입될 때에, 흡입된 가스에 의하여 용융금속(M)의 액적(液滴) 상태의 입자(粒子)가 미세화(微細化) 되기 때문에 탈탄소(脫炭素), 탈질소(脫窒素) 등에 의한 제련효과(製鍊效果)를 높일 수 있다.

상기의 구성에 의하여 본 실시예의 내화물층(10)에는 이음매부가 존재하지 않기 때문에, 고온의 용융금속(M)에 침지(浸漬)되었을 때에 심금(5)의 열팽창(熱膨脹)에 의하여 이음매부에 균열이 발생하고, 균열된 이음매부를 통하여 침입한 용융금속(M)에 의하여 심금(5)이 용손(溶損)된다는 종래의 스토퍼(1)에 대한 문제를 회피할 수 있다. 또한 일반적으로 내화벽돌에 상당하는 재질보다 열전도율(熱傳導率)이 낮은 부정형 내화물층(11)에 의하여 고온의 용융금속(M)에 침지되었을 경우에 있어서 심금(5)의 열팽창이 감소되기 때문에, 심금(5)의 열팽창에 기인하여 내화물층(10)에 균열 등이 발생될 우려를 감소시킬 수 있다.

이에 더하여 헤드부(18)를 포함하여 내화물층(10) 전체가 일체로 형성된 부정형 내화물층(11)이기 때문에, 헤드부의 내화벽돌이 모르타르(mortar)에 의하여 접합되어 있는 종래의 스토퍼와는 달리 헤드부(18)가 탈락되어 유량 조정에 지장을 초래할 우려가 감소되어 있다.

다음에 제2실시예의 스토퍼에 관하여 도2(b)를 사용하여 설명한다. 여기에서 도2(b)는 제2실시예인 스토퍼의 종단면도이다.

제2실시예의 스토퍼(2)는, 제1실시예와 마찬가지로 「진공 상방 주입 주조」를 하는 경우에 중간용기(52)에서 사용되는 스토퍼이다. 이하에서는 제1실시예와 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

스토퍼(2)는, 가스를 유통시키는 관 모양의 심금(5)과, 심금(5)의 외주면을 피복하는 내화물층(10)을 구비하고, 용융금속(M)에 침지되는 침지부(16)를 포함하고, 내화물층(10)의 전체가 캐스터블 내화재료에 의하여 일체로 형성된 부정형 내화물층(11)으로 구성되어 있다. 이에 더하여 스토퍼(2)는 세라믹 섬유(ceramic 纖維)를 함유하고 심금(5) 외주면의 적어도 일부와 내화물층(10) 사이에 삽입되는 섬유함유층(纖維含有層)(20)을 더 구비하고, 섬유함유층(20)은 심금(5)에 감겨진 세라믹 섬유 방직재료(ceramic 纖維紡織材料)로 구성되어 있다.

이러한 구성의 스토퍼(2)는 미리 심금(5)에 세라믹 섬유 방직재료를 감은 후에 성형금형의 중앙에 심금(5)을 배치하고, 상기한 바와 같이 조제(調製)된 캐스터블 내화재료의 슬립을 유입시켜서 성형하여 고화시킨 후에 건조시킴으로써 제조될 수 있다.

상기 구성에 의하여 스토퍼(2)에서는, 내화물층(10)과 심금(5) 사이에 단열성(斷熱性)이 우수한 섬유함유층(20)이 삽입됨으로써 고온의 용융금속(M)에 침지되었을 때에 심금(5)의 열팽창이 감소되어, 심금(5)의 열팽창에 기 인하여 내화물층(10)에 균열 등이 발생될 우려를 감소시킬 수 있다. 또한 세라믹 섬유는 내열성도 우수하기 때문에, 가령 내화물층(10)에 균열 등이 발생되어 용융금속(M)이 침입하였을 경우에 용융금속(M)이 심금(5)에 도달될 우려를 감소시켜서 심금(5)의 용손을 억제시킬 수 있다.

이에 더하여 세라믹 섬유 방직재료를 심금(5)에 감은 후에 캐스터블 내화재료의 슬립을 유입시켜서 부정형 내화물층(11)을 성형할 때에, 캐스터블 내화재료가 세라믹 섬유와 서로 얽힌다. 이에 따라 심금(5)으로부터 부정형 내화물층(11)이 박리(剝離)되는 것을 억제시킬 수 있다.

또한 세라믹 섬유 방직재료가 감김으로써 심금(5)의 외주면에 요철(凹凸)이 형성되기 때문에, 캐스터블 내화재료의 슬립을 유입시켜서 부정형 내화물층(11)을 성형할 때에 오목부 내에 캐스터블 내화재료가 삽입된다. 이에 따라 세라믹 섬유 방직재료를 통하여 부정형 내화물층(11)이 심금(5)에 의하여 견고하게 지지되어 부정형 내화물층(11)이 심금(5)으로부터 박리되는 것을 억제시킬 수 있다. 이에 더하여 가요성(可撓性)을 구비하는 세라믹 섬유 방직재료를 심금(5)에 감는 작업은 매우 용이하기 때문에, 섬유함유층(20)을 구비하는 스토퍼(2)를 매우 간단하게 제조할 수 있다.

(실시예)

이하에, 제1실시예의 구체적인 실시예인 실시예1과 제2실시예의 구체적인 실시예인 실시예2에 관하여 종래의 스토퍼인 대조예와 대비하여 나타낸다.

(실시예1)

심금을 중앙에 배치한 성형금형에 알루미나(alumina) 90중량%, 실리카(silica) 7중량%, 기타 성분 3중량%인 캐스터블 내화재료를 사용한 슬립을 유입시켜서 고화시킨 후에 건조시켰다.

(실시예2)

알루미나 섬유(alumina 纖維)를 주원료로 하고 유리섬유(琉璃纖維)를 보강재(補强材)로 하여 방직(紡織)한 테이프(tape) 모양의 세라믹 섬유 방직재료를 심금에 감고, 그 심금을 중앙에 배치한 성형금형에 알루미나 90중량%, 실리카 7중량%, 기타 성분 3중량%인 캐스터블 내화재료를 사용한 슬립을 유입시켜서 고화시킨 후에 건조시켰다.

(대조예)

대략 반구(半球) 형상의 헤드부(head部)용 샤모트질 내화벽돌(chamotte質 fire brick)과 원통 모양의 샤모트질 내화벽돌 복수를, 심금을 삽입시킨 상태에서 모르타르에 의하여 접합시켜서 대략 원통 모양의 내화물층을 구성하였다. 내화물층과 심금의 외주면 사이에 모래를 충전(充塡)하였다.

실시예1, 실시예2 및 대조예의 스토퍼에 동일한 조건에서 진공 상방 주입 주조를 사용하였다. 그 결과를 표1에 정리하여 나타내었다.

(표1)

	실시예1	실시예2	대조예
주조량 250톤	내화물층에 균열 없음 심금에 용손 없음 주조완료	내화물층에 균열 없음 심금에 용손 없음 주조완료	이음매부로부터 용융금속의 침입이 발견되었음 주조완료
주조량 350톤	내화물층에 3개소의 균열이 발견되었음 심금에 용손 없음 주조완료	내화물층에 균열 없음 심금에 용손 없음 주조완료	심금이 용단 도중에 사용중지

Ar 가스 : 10kg/㎠, 용융금속 : 1600℃

표1에 나타나 있는 바와 같이 대조예의 스토퍼에서는, 이음매부에 균열이 발생하였고 균열된 이음매부로부터 용융금속이 침입하였다. 주조량(鑄造量)이 250톤인 경우에는 간신히 주조를 완료할 수 있었지만, 주조량이 350톤인 경우에는 용융금속에 의한 침식(浸蝕)에 의하여 심금이 용단(溶斷)되어 도중에 스토퍼의 사용을 정지하지 않을 수 없었다.

이에 반하여 실시예1 및 실시예2의 스토퍼에서는, 주조량이 250톤인 경우에는 내화물층에서 균열의 발생도 심금의 용손도 전혀 없이 양호하게 주조를 할 수 있었다. 주조량이 350톤인 경우에 실시예1에서는 내화물층의 3군데에서 균열의 발생이 발견되었지만, 심금의 용손 없이 주조를 완료할 수 있었다. 한편 실시예2에서는, 주조량이 350톤이더라도 주조량 250톤인 경우와 마찬가지로 내화물층에서 균열의 발생도 심금의 용손도 전혀 없이 양호하게 주조를 할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명에 관한 실시예1 및 실시예2의 스토퍼에 의하면, 용융금속에 의한 심금의 용손이 억제되어 장시간에 걸친 대규모의 주조를 할 수 있었다. 특히 세라믹 섬유 방직재료로 구성된 섬유함유층을 구비하는 실시예2에서의 스토퍼는 장시간에 걸친 대규모의 주조를 하는 경우 에 더 우수하였다.

이상 본 발명에 관하여 적합한 실시예를 들어서 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 이하에 나타나 있는 바와 같이 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 개량 및 설계의 변경이 가능하다.

예를 들면 상기의 실시예에서는, 진공 상방 주입 주조의 중간용기에 있어서 스토퍼를 사용하는 경우를 예시하였지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 레이들로부터 주형에 용융금속을 직접 주입하는 경우나, 상압주조(常壓鑄造)에 있어서 용융금속의 유량조정 및 가스 흡입을 위하여 사용되는 스토퍼로서 본 발명의 스토퍼를 사용할 수 있다.

또한 세라믹 섬유 방직재료로서 테이프 모양의 재료를 예시하였지만, 이에 한정되지 않고 예를 들면 로프(rope) 모양의 세라믹 섬유 방직재료를 사용할 수도 있다. 또한 테이프 모양 또는 로프 모양의 세라믹 섬유 방직재료를 편성하여 표면의 기복(起伏)을 크게 하고 또는 망상(網狀)의 구성으로 함으로써 세라믹 섬유 방직재료에 의한 앵커효과(anchor 效果)를 더 높게 하여 부정형 내화물층을 심금에 안정적으로 지지시킬 수 있다.

도1은 스토퍼의 사용상태를 나타내는 설명도이다.

도2(a)는 제1실시예인 스토퍼의 종단면도이고, 도2(b)는 제2실시예인 스토퍼의 종단면도이다.

도3은 종래의 스토퍼의 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 2 : 스토퍼 5 : 심금

10 : 내화물층 11 : 부정형 내화물층

16 : 침지부 20 : 섬유함유층

M : 용융금속

Claims

주조(鑄造)에 있어서 용융금속(溶融金屬)을 수용하는 용기(容器)로부터 배출되는 용융금속의 유량(流量)을 조정함과 아울러, 용융금속에 가스(gas)를 흡입(吸入)시키는 스토퍼(stopper)로서,

가스를 유통(流通)시키는 관(管) 모양의 심금(芯金, core metal)과,

상기 심금의 외주면(外周面)을 피복하는 내화물층(耐火物層)을

구비하고,

상기 내화물층은, 적어도 용융금속에 침지(浸漬)되는 침지부(浸漬部)가 캐스터블 내화재료(castable 耐火材料)에 의하여 일체(一體)로 형성된 부정형 내화물층(不定形耐火物層)으로 구성되어 있는 것을

특징으로 하는 스토퍼.
제1항에 있어서,

세라믹 섬유(ceramic 纖維)를 함유하고, 상기 심금 외주면의 적어도 일부와 상기 내화물층 사이에 삽입되는 섬유함유층(纖維含有層)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스토퍼.
제2항에 있어서,

상기 섬유함유층은 상기 심금에 감긴 세라믹 섬유 방직재료(ceramic 纖維紡織材料)로 구성되는 것을 특징으로 하는 스토퍼.