KR20110133792A - 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재 - Google Patents

턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연주 작업 시 사용되는 턴디쉬의 어퍼 노즐(upper nozzle)과 턴디쉬 철피 사이의 공간(gap)을 씰링하는 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용강 주조 시 어퍼 노즐(upper nozzle)의 고정성 향상 및 외부 공기 유입의 차단성 향상을 통하여 주편 결함을 방지하여 강(鋼) 품질의 향상을 얻을 수 있는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 턴디쉬를 씰링하기 위한 씰링재에 있어서, 상기 씰링재는 60~65 wt%의 알루미나(Al2O3), 28~35 wt%의 실리카(SiO2) 및 3~4 wt%의 세라믹화이바를 포함하며, 상기 세라믹화이바는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 및 산화크롬(Cr2O3)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링에 이용되는 씰링재가 제공된다.

Description

턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재{SEALING METHOD OF UPPER NOZZLE FOR TUNDISH AND THE SEALING MATERIAL}
본 발명은 연주 작업 시 사용되는 턴디쉬의 어퍼 노즐(upper nozzle)과 턴디쉬 철피 사이의 공간(gap)을 씰링하는 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용강 주조 시 어퍼 노즐(upper nozzle)의 고정성 향상 및 외부 공기 유입의 차단성 향상을 통하여 주편 결함을 방지하여 강(鋼) 품질의 향상을 얻을 수 있는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재에 관한 것이다.
일반적으로 열간압연의 제철공정에서의 연주 공정은 용강으로부터 슬라브(slab)를 생산하며 턴디쉬(tundish)를 통해 슬라브를 연속적으로 주조하게 된다.
도 1에는 종래 일반적인 제강설비의 구조를 도시한 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 제강설비는 융해로(미도시)에서 나온 용강(1)을 받아 두기 위한 레이들(10)과, 상기 레이들(10)에 있는 용강(1)을 재차 수용하여 침지 노즐(23)을 통해 후속장치부로 용강(1)을 공급하기 위한 턴디쉬(15)와, 상기 턴디쉬(15)로부터 공급된 용강(1)을 수용하여 소정 형상의 주물을 제작해내기 위한 주형(24) 등으로 구성된다.
상기 용강(1)에는 불순물인 슬래그(slag, 2)가 필연적으로 포함되어 있고, 상기 슬래그(2)는 용강(1)의 상부로 부유되며, 초기 슬래그(2)가 용강(1)과 함께 주형(24)의 내부까지 공급될 경우에는 불량 제품이 생성될 수 있다.
이를 방지하기 위해 턴디쉬(15) 내부에는 댐이 형성된다. 상기 댐은 턴디쉬(15)에 수용된 용강(1)이 범람하지 않도록 용강(1)의 수위보다 높게 형성되고 그 하부로 용강(1)이 유동하는 통로를 형성한 상부 댐(18)과, 상기 턴디쉬(15) 바닥면으로부터 돌출 형성되되 상기 상부 댐(18)보다 낮게 형성되는 하부 댐(17)을 포함한다.
또한 도면에는 도시되지 않았지만 턴디쉬(15) 내부를 무산화 분위기로 조성하기 위하여 턴디쉬(15)에는 질소, 아르곤 등의 불활성 가스가 공급될 수 있다. 불활성 가스를 주입하는 이유는 턴디쉬(15) 내부를 무산화 분위기로 형성시켜 상기 레이들(10)로부터 상기 턴디쉬(15) 내로 공급된 용강(1)에 산소가 접촉하지 않게 하여 용강의 산화를 방지함으로써 주조품질을 향상시키고자 하는 것이다.
상기 레이들(10)은 용해로에서 나온 용강(1)을 받아 운반하여 상기 주형(24)에 주입하는데 사용하는 용기이다. 상기 레이들(10)에는 그 용기의 내측면 전체에 걸쳐 내화재(11)가 배치된 구조를 이루며, 상기 내화재(11) 및 레이들(10)의 바닥쪽에는 이들을 관통하는 구멍이 형성되어 그 구멍 내에 내측 노즐(12)이 삽입 설치된다. 내측 노즐(12)의 하단에는 레이들 노즐(13)이 연결되어 턴디쉬(15)로 용강(1)이 공급될 수 있다.
한편, 상기 턴디쉬(15)는 상기 레이들(10)로부터 공급되는 용강(1)을 수용하여 그 용강(1)을 안정적인 유동 상태로 상기 주형(24)에 공급하기 위한 용기이다. 상기 턴디쉬(15)에는 그 용기의 내측면 전체에 걸쳐 내화재(16)가 배치될 수 있으며, 상기 내화재(16) 및 턴디쉬(15)의 바닥쪽에는 이들을 관통하는 구멍이 형성되어 그 구멍 내에 어퍼 노즐(22)이 삽입 설치될 수 있다.
그리고, 상기 어퍼 노즐(22)의 하단부에는 상기 어퍼 노즐(22)과 연결된 침지 노즐(23)이 구비되어 있어 상기 턴디쉬(15) 내부에 수용된 용강(1)이 상기 노즐(13)(23)의 통로를 통해 주형(24)의 내부로 용강(1)이 주입될 수 있다. 이때 상기 어퍼 노즐(22)의 입구쪽 상부에는 승강 작동되며 상기 어퍼 노즐(22)을 개폐 단속하는 스토퍼(19)가 구비되어 있다.
하지만 이와 같은 종래 턴디쉬의 경우 도 2에 도시된 바와 같이, 어퍼 노즐(22)과 턴디쉬(15) 사이의 공간(gap, 29)이 발생하는데, 주조 시 턴디쉬의 어퍼 노즐(22)과 턴디쉬(15) 사이의 공간에서 산소가 유입되거나 온도의 하락으로 인해 주편 결합이 발생될 수 있으며, 주조 중 어퍼 노즐(22)의 유동으로 인해 돌발 상황이 발생하여 조업 중 문제를 야기하게 되었다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 어퍼 노즐(upper nozzle)과 턴디쉬(tundish) 철피 사이에 발생하는 공간(gap)을 씰링함으로써 주편 결함 원인을 제거하게 되어 강(鋼) 품질 향상 및 조업 중단으로 인한 경제적 손실 방지를 통해 철강생산의 효율성을 증대시킬 수 있는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 턴디쉬를 씰링하기 위한 내화 단열재인 씰링재에 있어서, 상기 씰링재는 60~65 wt%의 알루미나(Al2O3), 28~35 wt%의 실리카(SiO2) 및 3~4 wt%의 세라믹화이바를 포함하며, 상기 세라믹화이바는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 및 산화크롬(Cr2O3)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링에 이용되는 씰링재가 제공된다.
상기 씰링재는 1~3 wt%의 초미분 실리카, 응집제인 0.05~0.1 wt%의 하이드록시에틸 셀룰로오스 및 폭열방지제인 0.1~0.2 wt%의 폴리프로필렌(polypropylene)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 초미분 실리카의 입도는 0.040 내지 0.045㎜인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 씰링재를 이용하여 턴디쉬 내에 설치된 웰 블록에 삽입된 어퍼 노즐과 상기 턴디쉬 사이의 공간을 씰링하기 위한 씰링방법에 있어서, 건 타입(gun-type)의 시공부재를 이용하여 상기 씰링재를 상기 공간에 채울 수 있는 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법이 제공된다.
여기서 상기 씰링재를 건 타입의 상기 시공부재에 삽입할 수 있도록, 상기 시공부재에 삽입될 수 있는 크기를 가진 단위용기에 수용된 씰링재를 이용하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 어퍼 노즐(upper nozzle)과 턴디쉬(tundish) 철피 사이에 발생하는 공간(gap)을 씰링함으로써 주편 결함 원인을 제거하게 되어 강(鋼) 품질 향상 및 조업 중단으로 인한 경제적 손실 방지를 통해 철강생산의 효율성을 증대시킬 수 있는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재가 제공될 수 있다.
그에 따라 본 발명에 의하면, 어퍼 노즐과 턴디쉬 철피 사이의 공간으로 유입되는 외부 공기를 차단하게 되어 단열성이 향상되므로 산소가 유입되거나 온도가 떨어질 우려가 없어 용강 주조 작업이 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있다.
도 1은 종래 일반적인 제강설비의 구조를 도시한 개략적인 단면도.
도 2는 종래 턴디쉬의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 씰링재가 씰링된 턴디쉬의 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬용 어퍼 노즐이 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(31)는 턴디쉬 철피(32)와 상기 턴디쉬 철피(32)의 내부면에 설치된 내화재(33)를 포함한다. 내화재(33)로 인하여 고온의 용강이 턴디쉬(31)에 수용되더라도 턴디쉬 철피(32)를 보호할 수 있다.
턴디쉬(31)의 바닥쪽에는 용강이 주형(미도시)으로 출강할 수 있도록 출강구(34)가 형성되어 있다. 다만 도면에는 하나의 출강구(34)만 도시되어 있지만 실제로는 턴디쉬(31) 바닥쪽에 다수의 출강구(34)가 형성되어 용강이 흘러내릴 수 있는 구조이다.
출강구에는 웰 블록(well block, 35)이 설치되며 상기 웰 블록(35)에는 어퍼 노즐(upper nozzle, 36)이 삽입되어 설치될 수 있다. 이때 어퍼 노즐(36)과 턴디쉬 철피(32) 사이에는 일반적으로 5㎜ 정도의 공간이 생길 수 있다.
하지만 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 공간에 내화 단열재인 씰링재(37)를 시공하여 어퍼 노즐(36)의 고정성을 향상시키고 외부 공기의 유입을 차단하여 주편 결함을 방지할 수 있게 된다.
다만 본 발명의 실시예에서는 어퍼 노즐(36)과 턴디쉬 철피(32) 사이의 공간을 씰링하는 경우를 예시하고 있지만, 씰링재는 턴디쉬(31)에 균열이 생긴 부분이라면 상기 공간뿐만 아니라 다른 부분에도 씰링을 위하여 사용될 수 있다.
이하, 상기 공간의 씰링에 사용되는 씰링재(37)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
[실시예]
하기 표 1과 같은 비율로 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 세라믹화이바 및 초미분 실리카를 배합하고, 물을 가한 후, 3분간 혼련하여 모르타르(mortar)를 제조하였다. 이때 단열 성능을 향상시킬 수 있는 역할을 하는 상기 세라믹화이바는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 및 산화크롬(Cr2O3)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상으로 이루어질 수 있으며 사용온도는 1,600℃~1,700℃인 것이 바람직하다.
또한 씰링재(37)는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 세라믹화이바 및 초미분 실리카를 주성분으로 하며, 응집제로서 하이드록시에틸 셀룰로오스(hydroxyethyl cellulose) 및 폭열방지제로서 폴리프로필렌(polypropylene)을 부가성분으로 첨가할 수 있다. 상기 초미분 실리카는 입자가 대략 0.040㎜ 내지 0.045㎜의 크기를 가지며, 굵은 입자들 사이에 틈틈이 삽입되어 씰링재(37) 전체 강도를 증가시키게 된다.
이어서, 상기 모르타르를 40 x 40 x 160㎜ 크기의 물성 시편 형틀에 유입 성형하고, 테이블 진동기로 진동시켜 내부 기공을 제거한 후, 24시간 자연 건조하여 탈형하였다. 얻어진 결과물을 1,400℃의 온도로 각각 3시간 동안 소성하고, 냉각하여 실시 예 및 비교 예의 물성 측정용 시편을 제조하여 곡강도(modulus of rupture)와 선변화율(permanent liner change)을 측정하였다.

원료명		 실시예 비교예
1 2 3 1 2
Al2O3(wt%) 60 62 65 75 72
SiO2(wt%) 35 33 28 15 16
세라믹화이바
(wt%)		 3 3 4 10 9
초미분 실리카(wt%) 2 2 3 - 3
계(wt%) 100 100 100 100 100
응집제(wt%)★ 0.1 0.05 0.1 - -
폭열방지제
(wt%)★ 		0.2 0.2 0.2 - 0.1
곡강도
(kg/㎠)		 29 33 27 12 15
선변화율(%)
at 1,400℃ x 3hrs		 -1.45 -1.50 -1.85 -2.33 -2.52
★ :상기 응집제와 폭열 방지제는 상기 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 세라믹화이바 및 초미분 실리카를 주성분으로 이루어진 씰링재 100 wt%에 대하여 적절한 비율로 표 1의 중량비 만큼 추가할 수 있다.
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 경우를 본 발명에서 목적하는 턴디쉬용 어퍼 노즐(Upper Nozzle, 36)과 턴디쉬 철피(32) 사이의 공간(Gap)에 씰링재(37)로서 사용할 경우 세라믹 조성물의 특성인 곡강도 및 선변화율 등의 물성이 모두 우수한 것을 알 수 있었다. 하지만 비교예 1 및 2의 경우에는 선변화율이 2 %를 초과하게 되어 어퍼 노즐(36)과 턴디쉬 철피(32) 사이의 공간에서 과도한 수축이 발생하여 씰링재의 기능을 할 수 없었다. 또한 비교예 1 및 2의 경우에는 곡강도가 실시예에 비하여 현저히 낮아 씰링재(37)가 웰 블록(35)을 지지하여 어퍼 노즐(36)이 웰 블록(35) 내에서 견고하게 고정될 수 있도록 하기에는 무리가 따른다.
알루미나(Al2O3)가 60~68 wt%일 때, 보다 바람직하게는 알루미나(Al2O3)가 60~65 wt%일 때 1,400℃이상 고온영역에서 주조 작업 시 곡강도가 우수한 물성을 보여 열간 안정성을 확보할 수 있었다. 바람직하게는 실리카(SiO2)는 28~35 wt%, 세라믹화이바는 3~4 wt%, 초미분 실리카는 1~3 wt%일 수 있다.
또한 추가적으로 씰링재의 보조성분으로 응집제인 0.05~0.1 wt%의 하이드록시에틸 셀룰로오스, 폭열방지제인 0.1~0.2 wt%의 폴리프로필렌(polypropylene)을 첨가할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 씰링재(37)의 경우, 턴디쉬(31)에서 주조 시 1,400℃이상 고온영역에서도 열간 안정성을 확보할 수 있다.
상술한 씰링재(37)의 경우 반죽 상태로 혼합한 형태의 제품으로 제조할 수 있기 때문에 용기에 담은 상태에서 실리콘 건과 같이 건 타입의 시공이 가능하여 씰링이 손쉬우며 빈틈없이 완벽한 씰링이 가능할 수 있다.
또한 건 타입의 씰링부재(미도시)에 씰링재를 삽입하여 사용하기 위하여 씰링재는 일정한 크기를 가지는 단위용기에 수용될 수 있다. 단위용기에 수용된 씰링재는 다 사용되면 교체될 수 있으므로 유지관리 면에서 유리하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재를, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였다. 하지만 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
31: 턴디쉬 32: 턴디쉬 철피
33: 내화재 34: 출강구
35: 웰 블록 36: 어퍼 노즐
37: 씰링재

Claims (5)

  1. 턴디쉬를 씰링하기 위한 씰링재에 있어서,
    상기 씰링재는 60~68 wt%의 알루미나(Al2O3), 28~35 wt%의 실리카(SiO2), 3~4 wt%의 세라믹화이바 및 1~3 wt%의 초미분 실리카로 이루어지며,
    상기 세라믹화이바는 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 및 산화크롬(Cr2O3)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링에 이용되는 씰링재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 씰링재에는 상기 씰링재 100 wt%에 대하여 응집제인 0.05~0.1 wt%의 하이드록시에틸 셀룰로오스 및 폭열방지제인 0.1~0.2 wt%의 폴리프로필렌(polypropylene)을 더 추가하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링에 이용되는 씰링재.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 초미분 실리카의 입도는 0.040 내지 0.045㎜인 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링에 이용되는 씰링재.
  4. 턴디쉬 내에 설치된 웰 블록에 삽입된 어퍼 노즐과 상기 턴디쉬 사이의 공간을 씰링하기 위한 씰링방법에 있어서,
    건 타입(gun-type)의 시공부재를 이용하여 청구항 1 내지 3 중 어느 한 한에 따른 씰링재를 상기 공간에 채우는 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 씰링재는 상기 시공부재에 삽입될 수 있는 크기를 가진 단위용기에 수용되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법.
KR1020100053396A 2010-06-07 2010-06-07 턴디쉬용 어퍼 노즐의 씰링방법 및 그 씰링에 이용되는 씰링재 KR101142342B1 (ko)

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