KR20120063848A

KR20120063848A - 래들 단열 보온재 및 이를 이용한 용강 보온 방법

Info

Publication number: KR20120063848A
Application number: KR1020100125004A
Authority: KR
Inventors: 김기수
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2010-12-08
Publication date: 2012-06-18
Also published as: KR101239536B1

Abstract

본 발명은 통상의 래들 단열 보온재 상에 MgO 파우더를 추가함에 의해 용강의 온도강하 저감 및 내침식성이 우수한 래들 단열 보온재 및 이를 이용한 용강 보온 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 용강의 온도강하를 저감하기 위하여 투입되는 래들 단열 보온재에 있어서, 중량%로, CaO : 40% 내지 50%, SiO₂ : 40% 내지 50%, Al₂O₃ : 0초과~2% 이하, MgO : 5% 내지 10%, 탄소 : 0% 내지 0.2%, 황 : 0% 내지 0.2%, 나머지 바인더 및 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지는 제1 보온재; 및 상기 제1 보온재 상부에 MgO 파우더로 이루어지는 제2 보온재;를 포함한다. 이에 의해 우수한 청정도를 가지는 용강을 생산할 수 있을 뿐만 아니라 용강의 보온력 및 내침식성을 향상시킬 수 있다.

Description

래들 단열 보온재 및 이를 이용한 용강 보온 방법{Adiabatic keeping warm stuff for ladle and method for keeping warm of molten steel using the same}

본 발명은 래들 단열 보온재 및 이를 이용한 용강 보온 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 용강의 온도강하를 저감하기 위하여 슬래그 상부에 투입하는 래들 단열 보온재 및 이를 이용한 용강 보온 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전로 중심의 정련공정에 있어서 스테인리스강은 가공성 및 내피로성과 같은 다양한 특성을 요구하므로 청정한 용강을 만들어야 한다. 따라서, 이러한 용강은 다양한 공정을 거치게 되며, 이로 인하여 용강온도가 강하하는 현상은 필연적이다. 특히, 노외 정련이 끝난 용강은 연속주조 완료까지 래들 내에서 1시간 이상 체류하게 되므로 용강의 온도강하가 심하다. 이에 따라 통상 노외 정련이 끝난 직후 슬래그 상부에 보온재를 투입하여 용강의 온도강하를 저감하고 있다.

통상 보온재가 갖추어야 할 기본 조건은 고체상으로서 단열층을 장시간 형성하여 열방산을 가능한 한 적게 하여야 한다. 또한, 보온재는 슬래그와 반응을 하더라도 슬래그 고유의 특성, 즉 개재물 흡수능 및 내화물 중 돌로마이트(dolomite)에 대한 내침식성을 저해하여서는 안 된다. 그러나, 일반적인 래들 단열 보온재는 Al₂O₃와 SiO₂가 주성분이며, 그 외 점토 물질 등으로 조성되어 있다. 이 때문에 상기 조성물들에 의존한 보온성 효과만을 기대할 수밖에 없고, 또한 용강 중에 부상 분리되어 표면층으로 떠오르는 개재물의 흡수능력이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 통상의 래들 단열 보온재 상에 MgO 파우더를 투입함에 의해 용강의 온도강하 저감 및 내침식성이 우수한 래들 단열 보온재 및 이를 이용한 용강 보온 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 용강의 온도강하를 저감하기 위하여 투입되는 래들 단열 보온재에 있어서, 중량%로, CaO : 40% 내지 50%, SiO₂ : 40% 내지 50%, Al₂O₃ : 0초과~2% 이하, MgO : 5% 내지 10%, 탄소 : 0% 내지 0.2%, 황 : 0% 내지 0.2%, 나머지 바인더 및 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지는 제1 보온재; 및 상기 제1 보온재 상부에 MgO 파우더로 이루어지는 제2 보온재;를 포함한다.

여기서, 상기 제2 보온재는 중량%로, MgO : 85~95%, C : 0초과~5% 및 불가피하게 함유되는 성분을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 래들 단열 보온재는 실리콘 탈산강용에 적용될 수 있다.

또한, 상기 제1 보온재는 염기도(CaO/SiO2)가 0.8 내지 1.2일 수 있다.

본 발명에 따른 용강의 온도강하를 저감하기 위하여 투입되는 래들 단열 보온재를 이용한 용강 보온 방법에 있어서, 스테인리스강을 노외정련하는 단계; 상기 노외정련 후 슬래그 상부에 중량%로, CaO : 40% 내지 50%, SiO₂ : 40% 내지 50%, Al₂O₃ : 0초과~2% 이하, MgO : 5% 내지 10%, 탄소 : 0% 내지 0.2%, 황 : 0% 내지 0.2%, 나머지 바인더 및 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지는 제1 보온재를 투입하는 단계; 및 상기 제1 보온재 상부에 MgO 파우더로 이루어지는 제2 보온재를 투입하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 제1 보온재는 최종 온도 및 성분 조성 완료 후 투입할 수 있다.

그리고, 상기 제2 보온재는 중량%로, MgO : 85~95%, C : 0초과~5% 및 불가피하게 함유되는 성분을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 보온재는 염기도(CaO/SiO2)가 0.8~1.2일 수 있다.

본 발명에 의하면 용강에 통상의 래들 단열 보온재 및 MgO 파우더를 투입함에 의해 우수한 청정도를 가지는 용강을 생산할 수 있을 뿐만 아니라 용강의 보온력 및 내침식성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 래들에서 슬래그 침식이 일어나는 돌로마이트 부분을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 제1 보온재 및 제2 보온재가 래들에 투입된 상태를 나타내는 단면도.
도 3은 용강의 보온을 위하여 래들에 제1 보온재 및 제2 보온재를 투입하는 과정을 나타내는 순서도.

이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 일반적인 래들에서 슬래그 침식이 일어나는 부분을 나타내는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 일반적으로 노외 정련이 끝난 직후 래들(1) 내부의 슬래그(4) 상부에 보온재(2)를 투입하여 용강(3)의 온도강하를 저감하고 있다. 이때, 보온재(2)를 투입함에 의하여 래들(1) 내면을 형성하는 돌로마이트(1a)에 침식이 일어나는 등의 슬래그 고유의 특성을 저해하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 슬래그 고유의 특성인 개재물 흡수능 및 돌로마이트(1a)에 대한 내침식성을 저해하지 않는 래들 단열 보온재를 제시한다.

본 발명에서의 래들 단열 보온재는 Al₂O₃ 개재물 저감 기능을 강화한 것으로, Al₂O₃ 개재물 함량을 최소화할 수 있는 실리콘 탈산강용에 한정하여 적용하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 제1 보온재 및 제2 보온재가 래들에 투입된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 래들(1)의 단열 보온재는 제1 보온재(2)와 제2 보온재(5)를 포함한다. 제1 보온재(2)는 중량%로, CaO : 40% 내지 50%, SiO₂ : 40% 내지 50%, Al₂O₃ : 0초과~2% 이하, MgO : 5% 내지 10%, 탄소 : 0% 내지 0.2%, 황 : 0% 내지 0.2%, 나머지 바인더 및 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어질 수 있다. 그리고, 염기도(CaO/SiO₂)가 0.8~1.2인 것을 특징으로 한다.

그리고, 제2 보온재(5)는 MgO 파우더로 이루어지며, MgO 파우더는 중량%로, MgO : 85~95%, C : 0초과~5% 및 불가피하게 함유되는 성분을 포함할 수 있다.

이하에서는 본 발명에서 제1 보온재(2)와 제2 보온재(5)의 성분조성에 대한 수치한정 이유를 설명한다.

먼저, 제1 보온재(2)의 각 성분조성에 대한 수치한정 이유를 설명한다.

CaO와 SiO₂ 각각은 중량%로, 40% 내지 50%를 포함하며, CaO/SiO₂로 표현되는 염기도를 0.8 내지 1.2로 조정하는데, 이유는 그 범위를 벗어나면 Al₂O₃의 저감 성능이 현저히 떨어지기 때문이다.

또한, Al₂O₃는 0초과~2%를 포함하며, MgO는 5% 내지 10%를 포함한다. 이 두 가지의 상기 조성범위는 실리콘 탈산강에 있어서 야금학적으로 가장 양호한 조성의 것이다. 즉, 마그네시아계 내화물의 침식이 적고, 강 중 알루미나 개재물의 흡수능이 우수한 슬래그(4)이다. 따라서, 제1 보온재(2)가 슬래그(4)의 물성을 저해하지 않기 위해서는 MgO와 Al₂O₃가 필수적이며, 첨가량은 각각 슬래그(4)와 동일 수준인 Al₂O₃는 0초과~2%, MgO는 5% 내지 10%를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 황과 탄소는, 황과 탄소가 용강(3)에 혼입되는 것을 방지하기 위하여, 각각 0.2% 이하를 포함할 수 있다.

또한, 제2 보온재(5)의 각 성분조성에 대한 수치한정이유를 설명한다.

MgO는 제2 보온재(5)의 85% 내지 95%를 포함하는데, 이는 제2 보온재(5)의 주성분으로 돌로마이트(1a)의 침식을 막아줄 뿐만 아니라 보온능에 있어서도 우수하므로, 탄소 및 불가피하게 함유되는 성분을 제외한 모든 성분을 MgO로 구성하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 본 발명에서 제2 보온재(5)가 돌로마이트(1a) 침식 및 보온능의 두 가지 특성을 동시에 만족하도록 하기 위해 포함하는 성분이기 때문이다.

그리고, 탄소가 용강(3)에 혼입되는 것을 방지하기 위하여, 탄소는 5% 이하를 포함할 수 있다.

도 3은 용강의 보온을 위하여 래들에 제1 보온재 및 제2 보온재를 투입하는 과정을 나타내는 순서도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 용강의 온도강하를 저감하기 위하여 투입되는 래들 단열 보온재를 이용한 용강 보온 방법은 먼저 스테인리스강을 노외정련한다. 그리고 나서, 슬래그 상부에 중량%로, CaO : 40% 내지 50%, SiO₂ : 40% 내지 50%, Al₂O₃ : 0초과~2% 이하, MgO : 5% 내지 10%, 탄소 : 0% 내지 0.2%, 황 : 0% 내지 0.2%, 나머지 바인더 및 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지는 제1 보온재를 투입한다. 이후, 제1 보온재 상부에 MgO 파우더로 이루어지는 제2 보온재를 투입한다.

이때, 제1 보온재 및 제2 보온재는 최종 온도 및 성분 조성 완료 후 투입되는 것이 바람직하다.

(실시예)

본 실시예에서는 래들 단열 보온재가 장시간 고체상으로 존재하여야 한다는 필수조건에 합당하는 조성을 도출하기 위하여 행하였다. 즉, CaO와 SiO₂ 이외의 성분은 일정하게 하고, 염기도를 변화시켜 보온재를 조성하고, 염기도를 변화시킨 조성의 시험결과를 나타내었다.

표 1에는 일반적으로 투입되는 래들 단열 보온재의 조성에 따른 보온력, 래들 내화물 중 슬래그 부분에 있는 돌로마이트의 침식 정도 및 Al₂O₃ 개재물 흡수능 특성을 나타내었다. 즉, 표 1에는 본 발명에서 제1 보온재로 사용되는 래들 단열 보온재만을 사용한 뒤 각각의 특성을 나타내었다.

구분	화학조성 및 특성						시험결과
구분	CaO(%)	SiO₂(%)	Al₂O₃(%)	MgO(%)	C,S 등 기타(%)	염기도 (CaO/SiO₂)	보온력	돌로마이트 침식정도	Al₂O₃ 개재물 흡수능
비교재1	40	50	2	5	3	0.8	열위	크다	크다
비교재2	45	45	2	5	3	1.0	열위	크다	크다
비교재3	50	40	2	5	3	1.2	열위	작다	보통
비교재4	50	40	2	5	3	1.0	양호	작다	작다
비교재5	45	45	2	5	3	1.2	양호	작다	작다

표 1에서 기존 용강의 온도 하락 속도가 0.3~0.4℃/min를 나타내면 보온력이 양호한 것으로 나타내었고, 그 이상의 경우 열위로 표기하였다. 그리고, Al₂O₃ 개재물 흡수능은 보온재를 투입하기 전과 후의 Al₂O₃ 개재물의 증가량이 분생석회를 보온재로 사용했을 했을 경우보다 높으면 Al₂O₃ 흡수능이 낮은 것으로 표기하였다.

표 1에서 보는 바와 같이, 비교재1 내지 비교재5는 보온력 및 돌로마이트 침식 침식 정도를 개선할 필요성이 있다. 예를 들면, 비교재1의 경우에는 보온력도 열위하고, 돌로마이트 침식 정도도 커서 둘다 향상시킬 필요가 있다. 그리고, 비교재3의 경우 돌로마이트 침식 정도는 작았지만, 보온력이 열위하게 나타났다. 따라서, 보온력과 돌로마이트 침식정도를 동시에 향상시킬 필요가 있다.

이를 위하여, 용강에 상기 표 1의 비교재1 내지 비교재5의 제1 보온재를 투입한 후, 그 상부에 MgO 파우더로 이루어진 제2 보온재를 추가 투입하였다. 여기서, MgO 파우더는 중량%로, MgO : 85~95%, C : 0초과~5% 및 불가피하게 함유되는 성분을 포함한다. 하기의 표 2는 제1 보온재 및 제2 보온재를 투입한 결과를 나타낸다.

구분	시험 결과
구분	보온력	돌로마이트 침식정도	Al₂O₃ 개재물 흡수능
발명재1	양호	작다	크다
발명재2	양호	작다	크다
발명재3	양호	작다	보통
발명재4	양호	작다	작다
발명재5	양호	작다	작다

발명재1 내지 발명재5의 용강에 표 1의 제1 보온재를 투입한 후, 그 상부에 MgO 파우더로 이루어진 제2 보온재를 추가 투입하였더니, 각각의 보온재의 Al₂O₃ 개재물 흡수능은 기존과 같았으나, 보온력과 돌로마이트 침식 정도는 모든 발명재에서 향상되었다.

즉, 본 발명에서와 같이 제1 보온재의 투입 후 MgO 파우더로 이루어진 제2 보온재를 투입하면, 보온력과 돌로마이트 침식 정도 특성이 동시에 향상됨을 알 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

1 : 래들 1a : 돌로마이트
2 : 보온재 3 : 용강
4 : 슬래그

Claims

용강의 온도강하를 저감하기 위하여 투입되는 래들 단열 보온재에 있어서,
중량%로, CaO : 40% 내지 50%, SiO₂ : 40% 내지 50%, Al₂O₃ : 0초과~2% 이하, MgO : 5% 내지 10%, 탄소 : 0% 내지 0.2%, 황 : 0% 내지 0.2%, 나머지 바인더 및 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지는 제1 보온재; 및
상기 제1 보온재 상부에 MgO 파우더로 이루어지는 제2 보온재;를 포함하는 래들 단열 보온재.
제1항에 있어서,
상기 제2 보온재는 중량%로, MgO : 85~95%, C : 0초과~5% 및 불가피하게 함유되는 성분을 포함하는 래들 단열 보온재.
제1항에 있어서,
상기 래들 단열 보온재는 실리콘 탈산강용에 적용되는 래들 단열 보온재.
제1항에 있어서,
상기 제1 보온재는 염기도(CaO/SiO2)가 0.8 내지 1.2인 래들 단열 보온재.
용강의 온도강하를 저감하기 위하여 투입되는 래들 단열 보온재를 이용한 용강 보온 방법에 있어서,
스테인리스강을 노외정련하는 단계;
상기 노외정련 후 슬래그 상부에 중량%로, CaO : 40% 내지 50%, SiO₂ : 40% 내지 50%, Al₂O₃ : 0초과~2% 이하, MgO : 5% 내지 10%, 탄소 : 0% 내지 0.2%, 황 : 0% 내지 0.2%, 나머지 바인더 및 불가피하게 함유되는 성분으로 이루어지는 제1 보온재를 투입하는 단계; 및
상기 제1 보온재 상부에 MgO 파우더로 이루어지는 제2 보온재를 투입하는 단계;를 포함하는 래들 단열 보온재를 이용한 용강 보온 방법.
제5항에 있어서,
상기 제1 보온재는 최종 온도 및 성분 조성 완료 후 투입하는 래들 단열 보온재를 이용한 용강 보온 방법.
제5항에 있어서,
상기 제2 보온재는 중량%로, MgO : 85~95%, C : 0초과~5% 및 불가피하게 함유되는 성분을 포함하는 래들 단열 보온재를 이용한 용강 보온 방법.
제5항에 있어서,
상기 제1 보온재는 염기도(CaO/SiO2)가 0.8~1.2인 래들 단열 보온재를 이용한 용강 보온 방법.