KR20190046240A - Converter bottom refractories - Google Patents

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KR20190046240A KR1020170139584A KR20170139584A KR20190046240A KR 20190046240 A KR20190046240 A KR 20190046240A KR 1020170139584 A KR1020170139584 A KR 1020170139584A KR 20170139584 A KR20170139584 A KR 20170139584A KR 20190046240 A KR20190046240 A KR 20190046240A
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Abstract

The present invention provides a fire resistant brick for a converter bottom which can stably operate a converter. The fire resistant brick comprises a composition including 81-88 wt% of a magnesia fire-resistant material and 12-19 wt% of graphite as a main material, and is formed by adding 5 parts by weight or lower of one or more additives selected among Al, Al/Mg, Si, SiC, B4C, CaB6, MgB2, and BN to 100 parts by weight of the main material. The size ratio of the fire resistant brick defined by relation 1 satisfies 1.1-1.37 if the weight of the fire resistant brick is 50 Kg or lower. The size ratio defined by relation 1 satisfies 1.1-1.33 if the weight of the fire resistant brick is 110 Kg or lower. The size ratio defined by relation 1 satisfies 1.1-1.24 if the weight of the fire resistant brick is 300 Kg or lower. The size ratio defined by relation 1 satisfies 1.1-1.17 if the weight of the fire resistant brick is 700 Kg or lower.

Description

전로 바닥부 내화 벽돌{Converter bottom refractories}Converter bottom refractories

본 발명은 전로 내부의 내화물을 안정적으로 사용하기 한 전로 바닥 벽돌의 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 축조 시간 단축 및 축조 품질 향상을 위해 내화 벽돌의 크기를 대형화할 수 있음과 아울러, 이로 인해 초래되는 열팽창 응력의 상승을 억제할 수 있는 전로 바닥부 내화벽돌에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing method of a converter floor brick for stably using a refractory inside a converter, and more particularly, to a method for manufacturing a converter floor brick which is capable of increasing a size of a refractory brick for shortening a building time and improving a building quality, Which is capable of suppressing an increase in the resulting thermal expansion stress.

제강 조업 중 전로 설비는 고로에서 생산된 선철(Pig Iron)을 강한 압력의 산소를 분사시켜 분순 성분(C, Si, P, S)을 슬래그(Slag) 산화물 형태로 변화시켜 비중 차이에 의해 부상시켜 제거하는 대표적인 정련 설비이다.During the steelmaking operation, the converter equipment injects strong pressure oxygen to the pig iron produced in the blast furnace to change slag oxide form of the crushed components (C, Si, P, S) It is a typical refining facility to remove.

이러한 전로는 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 내화물이 축조되어 정련 과정에서 용강(Molten Steel) 및 슬래그의 사용 온도를 견디어 전로 구조물을 보호하도록 설계되어 있다.As shown in FIG. 1, such a converter is designed such that refractories are built therein to protect molten steel and slag from the use temperatures of the molten steel and the converter structure during the refining process.

전로(100) 설비는 바닥에 내화물이 시공되는 바닥 중심부(111), 상기 바닥 중심부(111)를 포함하는 바닥부(110), 바닥부(110)에 적층되어 원통형으로 축조되는 직통부(120), 직통부의 상부에 연이어서 축조되는 원추부(130)와 로구부(140) 등을 포함한다.The converter 100 includes a bottom center portion 111 on which a refractory is installed, a bottom portion 110 including the bottom center portion 111, a straight portion 120 formed in a cylindrical shape by being stacked on the bottom portion 110, A conical portion 130 formed at the upper portion of the straight portion, and a guide portion 140, and the like.

상기 바닥부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 전로 내화물 축조의 시작이 되는 중심축인 편심 벽돌(210), 상기 편심 벽돌(220)을 중심으로 축조되는 바닥벽돌(220)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the bottom 110 includes an eccentric brick 210, which is a central axis at which the converter refractory starts to be formed, and a bottom brick 220, which is formed around the eccentric brick 220.

또한 전로 바닥부는 고온의 용강을 누출시키지 않고 안정적으로 담기 위해 내화벽돌을 반구 형태의 전로 철피에 축조 되도록 설계되어 있다. 이러한 내화 벽돌은 안정적인 응력 배분을 위하여 원주 형태로 벽돌이 적층 되며, 그 중심축은 원뿔대 형태의 편심 벽돌(210)이 위치하며 전로의 중심점이 된다.Also, the bottom of the converter is designed to build refractory bricks in a hemispherical converter furnace in order to stably store high-temperature molten steel without leaking. In order to distribute the stress reliably, the refractory bricks are stacked in the shape of a cylinder, and the central axis thereof is a frustum-shaped eccentric brick 210, which is a center point of the converter.

이러한 내화물은 상면과 하면의 길이가 다른 테이퍼(Tapper) 형태의 벽돌로 설계되어 철피를 따라 이격없이 연속적으로 축조되어 사용되고 있다. 이러한 테이퍼는 연속 축조뿐만 아니라 내화 벽돌을 아치(Arch)형 구조로 유지하여 경동과 같은 움직임에 축조된 벽돌이 빠져서 탈락 되는 것을 방지하며, 내화물간 발생하는 응력을 균등히 분배하는 중요한 역할을 하고 있다.
These refractories are designed in the form of tapered bricks with different top and bottom lengths, and are used continuously and continuously along the ridge. These tapers are important not only for continuous construction, but also for keeping the refractory bricks in an arch-like structure, preventing bricks from falling out due to tilting movements, and evenly distributing the stresses generated between the refractories.

한편, 전로 설비는 그 처리 공정에 따라 1400℃~1800℃ 사이의 고온에서 사용되며, 고온의 용강과 슬래그를 담기 위하여 상기 온도에서 견딜 수 있는 내화물을 사용하고 있다. On the other hand, the converter is used at a high temperature between 1400 ° C and 1800 ° C according to the treatment process, and a refractory which can withstand the above temperature is used to contain high temperature molten steel and slag.

이러한 내화물은 전로 조업 중 고온의 용강과 슬래그와의 물리적 화학적 반응에 의해 일정 속도로 손상되어 상황에 따라 내화물을 보수하거나 주기적으로 로 가동을 중지하여 내화물을 해체하고 다시 축조하여 사용하고 있다.These refractories are damaged at a constant rate by physical chemical reaction between high temperature molten steel and slag during the conversion process, and refractories are repaired according to the situation, or the refractory is periodically stopped to be disassembled and rebuilt.

그러나 내화물의 교체 작업 시간 동안 전로 설비는 가동을 하지 못하기 때문에 내화물 교체에 필요한 시간을 단축하여 전로의 가동 효율을 향상시키는 방안이 필요하다. However, since the converter does not operate during the replacement of the refractory, it is necessary to improve the efficiency of the converter by shortening the time required to replace the refractory.

상기 내화물 교체 공정에서 많은 시간을 소모하는 작업은 내화물의 해체 후 재 축조하는 과정으로, 고중량(통상 60~120Kg/매)의 내화물을 협소한 전로 내부의 공간에서 작업자의 안전을 확보하며 축조 속도를 향상시키는 것은 제한적이다.In the process of replacing the refractory, a large amount of time is spent to dismantle the refractory and reconstruct the refractory. The refractory of high weight (usually 60 ~ 120Kg / piece) Enhancement is limited.

예컨대, 특허 문헌 1은 바닥부 중심에 고중량의 벽돌을 신속이 이동시킬 수 있는 매니퓰레이터를 턴테이블에 고정시킨 축조 장치에 관한 것으로, 호이스트를 이용하여 전로 내부로 하강시켜 매니퓰레이터와 작업자의 협력 작업으로 축조 시간은 52% 단축 되었으며, 장치의 설치 및 철거시간도 55% 단축되어 전체적으로 53%의 정비시간을 단축하였다고 기재되어 있다 For example, in Patent Document 1, a manipulator capable of quickly moving a brick with a high weight to the center of a bottom portion is fixed to a turntable, and a hoist is used to descend to the inside of the converter, Has been reduced by 52%, and the installation and demolition time of the device has been reduced by 55%, shortening the overall maintenance time by 53%

또한 특허 문헌 2는 공압 흡착부를 가진 로봇암을 이용하여 내화물을 흡착 이동함으로써 내화물의 중량을 보상하는 상태에서 모든 방향으로의 자유로운 이동을 가능하게 하는 기계 장치를 서술하고 있다. 상기 로봇암을 정밀하게 제어함으로 작업자의 과부하로 인한 작업 피로도를 줄이며, 많은 시간이 소모되는 포지셔닝 작업에서 로봇암의 협업 조작으로 정밀성을 향상시킬 수 있다고 기재되어 있다.Patent Document 2 describes a mechanical device that enables free movement in all directions in a state of compensating the weight of refractory by adsorbing and moving the refractory using a robot arm having a pneumatic adsorbing portion. It is described that the robot arm is precisely controlled to reduce the work fatigue due to the overload of the worker and the precision can be improved by the cooperative operation of the robot arm in the time-consuming positioning work.

그러나 상기에 개시된 축로 방법에는 부가적인 설비 투자가 발생하고 전적으로 작업자의 조작과 축조 속도에 의존하여 축로 시간 단축의 한계가 있으며, 근본적으로 축조되는 내화 벽돌의 수를 줄이지 않으면 극복하지 못하는 문제점이 있다. 또한 중심축이 되는 편심 벽돌의 주변에 바닥벽돌을 붙여서 축조함에 따라 축조 위치 조정 과정의 충격으로 편심 벽돌이 중심에서 이탈하는 경우가 발생한다. However, in the above-described shaft method, additional facility investment occurs, and there is a limit in shortening the shaft time depending entirely on the operation and construction speed of the operator and there is a problem that the number of the refractory bricks to be built can not be overcome. Also, when the bottom brick is attached to the periphery of the eccentric brick which is the central axis, the eccentric brick may deviate from the center due to the impact of the adjusting position adjustment process.

중심축 이탈은 바닥 벽돌의 비대칭적인 축조 구조를 발생시켜 용강유출의 위험과 응력 불균형에 의한 내화물 손상을 야기함에 따라 축조된 벽돌을 해체하고 다시 재축조하는 비효율적인 과정을 발생시킨다.
The center off-axis causes an asymmetrical construction of the bottom bricks, which leads to ineffective processes of dismantling and rebuilding the built bricks as they cause the risk of molten steel leakage and refractory damage due to stress imbalance.

대한민국 등록특허 10-0905121호Korean Patent No. 10-0905121 대한민국 등록특허 10-1359968호Korean Patent No. 10-1359968

따라서 본 발명은 종래기술의 한계를 극복하기 위하여 안출된 것으로, 전로 편심 벽돌의 크기를 대형화함으로써 축조 및 재축조 횟수를 줄여 전로 축로시간을 단축시키고, 내화 벽돌의 대형화로 인해 발생하는 열 응력을 저감하여 안정적으로 전로를 운영할 수 있는 전로 바닥부 내화벽돌을 제공함에 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in order to overcome the limitations of the prior art, and it is an object of the present invention to reduce the number of times of building and rebuilding by making the size of the converter eccentric brick large, shorten the converter shaft time, and reduce the thermal stress caused by the enlargement of the refractory brick The present invention provides a refractory brick for a converter that can operate the converter stably.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Further, the technical problems to be solved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems which are not mentioned can be understood from the following description in order to clearly understand those skilled in the art to which the present invention belongs .

전로 바닥부 내화벽돌에 있어서,In the converter bottom refractory brick,

상기 내화벽돌은, 중량%로, 마그네시아 내화재 81~88%와 흑연 12~19%를 포함하는 조성을 주원료로 하고, 상기 주원료 100 중량부에 대하여 Al, Al/Mg, Si, SiC, B4C, CaB6, MgB2, BN 중 선택된 1종 이상의 첨가제가 5 중량부 이하로 첨가하여 조성되며,Al, Mg, Si, SiC, B4C, CaB6, and SiC are added to 100 parts by weight of the main raw material, and the refractory brick is composed mainly of a composition containing 81 to 88% of magnesia refractory material and 12 to 19% MgB2, and BN is added in an amount of 5 parts by weight or less,

상기 내화벽돌은, 그 중량이 50Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.37을 만족하고,Wherein the refractory brick has a dimensional ratio defined by the following relational expression 1 satisfying 1.1 to 1.37 when the weight of the refractory brick is 50 kg or less,

그 중량이 110Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.33을 만족하고, When the weight is 110 kg or less, the dimensional ratio defined by the following relational expression 1 satisfies 1.1 to 1.33,

그 중량이 300Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.24를 만족하고; 그리고 When the weight is 300 kg or less, a dimensional ratio defined by the following relational expression 1 satisfies 1.1 to 1.24; And

그 중량이 700Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.17을 만족하는 것을 특징으로 하는 내화벽돌에 관한 것이다. And a dimensional ratio defined by the following relational expression 1 satisfies 1.1 to 1.17 when the weight is 700 kg or less.

[관계식 1][Relation 1]

치수비 = B/ADimensional Ratio = B / A

단, A는 용강과 접촉하는 벽돌의 상면의 길이를, 용강과 접촉하지 않은 벽돌의 하면의 길이를 의미한다.
Where A is the length of the upper surface of the brick in contact with the molten steel and the length of the lower surface of the brick not in contact with molten steel.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명은, 내화벽돌의 중량과 상면과 하면의 치수비를 제어함으로써 내화 벽돌의 열응력을 조절할 수 있으며, 이에 따라 내화 벽돌의 크기를 대형화시켜 축조 시간을 단축하며, 대형화된 고중량의 편심 벽돌은 견고한 바닥 지지로 인하여 주변 벽돌의 축로 작업간 편심 벽돌의 중심축 이탈을 방지하여 재축조로 발생 되는 시간을 크게 줄여 내화물 정비 시간을 단축할 수 있는 유용한 효과가 있다.
The present invention having the above-described structure can control the thermal stress of the refractory brick by controlling the weight of the refractory brick and the dimensional ratio of the upper surface and the lower surface, thereby increasing the size of the refractory brick, The eccentric brick having a high weight has a beneficial effect of preventing the eccentric brick from escaping from the central axis due to the solid bottom support and reducing the time taken to rebuild the eccentric brick.

도 1은 통상의 산소 취련 전로 설비와 내화물 축조 단면도이다.
도 2는 전로 바닥부의 축조 단면도이다.
Fig. 1 is a cross-sectional view of a conventional oxygen-cascaded furnace and a refractory.
2 is a schematic sectional view of the converter bottom.

이하, 본 발명을 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described.

전로 내화물의 설계 방법에 있어서, 명확한 설계 기준이 없어 벽돌의 크기와 형태는 축조의 용이함을 우선으로 고려되어 시행 착오의 반복에 의해 결정되어 사용되어 왔다. 특히, 전로 바닥부는 축조 시간 단축이나 중심축 이탈 방지를 위해 벽돌의 대형화를 시도해 왔으나, 균열 탈락 등의 문제로 용강의 유출이 우려되어 단순한 벽돌 길이의 변경만 되어 왔다. In the method of designing converter refractories, there is no clear design standard, and the size and shape of the bricks have been determined by repetition of trial and error considering the easiness of construction. Particularly, the converter bottom has attempted to increase the size of the bricks to shorten the construction time or prevent the deviation of the center axis. However, due to problems such as cracks, leakage of molten steel has been a concern, and the mere brick length has been changed.

예컨대 내화벽돌의 열응력 증가를 해소할 수 있는 종래 수단으로, 고온에서 타서 부피가 줄어드는 종이나 스티로폼을 일정한 두께로 벽돌 간에 삽입하여 팽창할 수 있는 공간을 만들어 벽돌의 열응력을 흡수하는 팽창대를 사용하는 방법을 들 수 있으나, 전로 바닥부는 고온의 용강을 받치는 부분으로 상기 팽창대로 인해 벽돌 간의 틈새로 용강이 유출될 수 있는 문제점으로 인하여 팽창대 사용이 부적절하다. For example, in the conventional means capable of solving the increase in the thermal stress of the refractory brick, a bulb or styrofoam, which is burnt at a high temperature, is inserted into the brick at a constant thickness to create a space capable of expanding, However, the converter bottom portion is a portion supporting high-temperature molten steel, and due to the expansion, the molten steel may flow out into a gap between the bricks, so that the use of the expansion band is inappropriate.

또한 내화물의 재질을 변경하여 열팽창과 탄성계수를 저감하여 열응력을 해소하는 벙법도 있으나 재질의 변경은 복합적인 침식과 열충격 특성을 고려함에 따라 쉽게 변경이 불가능한 단점이 있다.
In addition, there is a method of changing the material of the refractory to reduce the thermal expansion and the elastic modulus to eliminate the thermal stress. However, the modification of the material has a disadvantage that it can not be easily changed due to the complex erosion and thermal shock characteristics.

따라서 본 발명자는 내화 벽돌의 체적, 상면과 하면의 치수비를 대형 벽돌 설계의 중요한 파라미터로 부여하여 열응력 변화에 대한 여러 가지 시험을 거듭하였으며, 그 결과, 벽돌의 체적이 증가함에 따라 열응력이 비례하여 증가함을 발견하였다. 특히, 이러한 열응력은 용강과 접하는 벽돌의 상면에 대한 하면의 치수비를 줄임으로 해소할 수 있음을 확인하고 본 발명을 제시하는 것이다.
Therefore, the present inventor has repeatedly conducted various tests on the change of thermal stress by giving the dimensional ratio of the volume of the refractory brick, the upper surface and the lower surface dimension as important parameters of the large brick design. As a result, as the volume of the brick increases, And that the increase was proportional. Particularly, it is confirmed that such thermal stress can be solved by reducing the dimension ratio of the lower surface to the upper surface of the brick in contact with molten steel, and the present invention is presented.

이러한 본 발명의 전로 바닥부 편심 내화벽돌은, 중량%로, 마그네시아 내화재 81~88%와 흑연 12~19%를 포함하는 조성을 주원료로 하고, 상기 주원료 100 중량부에 대하여 Al, Al/Mg, Si, SiC, B4C, CaB6, MgB2, BN 중 선택된 1종 이상의 첨가제가 5 중량부 이하가 첨가하여 조성되며,The transformer bottom eccentric refractory brick according to the present invention comprises, as main components, a composition containing 81 to 88% of magnesia refractory material and 12 to 19% of graphite as a main raw material, and Al, Al / Mg, Si , At least one additive selected from SiC, B4C, CaB6, MgB2 and BN is added in an amount of 5 parts by weight or less,

상기 내화벽돌은, 그 중량이 50Kg 이하일 경우, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.37을 만족하고, 그 중량이 110Kg 이하일 경우, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.33을 만족하고, 그 중량이 300Kg 이하일 경우, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.24를 만족하고; 그리고 그 중량이 700Kg 이하일 경우, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.17을 만족한다.
The refractory brick satisfies a dimensional ratio defined by the relational expression 1 satisfying 1.1 to 1.33 when the weight of the refractory brick satisfies 1.1 to 1.37 and a weight of 110 kg or less when the weight of the refractory brick is 50 kg or less, , And when the weight is 300 kg or less, the dimensional ratio defined by the above-mentioned relational expression 1 satisfies 1.1 to 1.24; And when the weight is 700 kg or less, the dimensional ratio defined by the above-mentioned relational expression 1 satisfies 1.1 to 1.17.

먼저, 본 발명의 내화벽돌의 주원료 조성을 설명한다. First, the main ingredient composition of the refractory brick of the present invention will be described.

본 발명의 내화벽돌은 주원료로서, 중량%로, 마그네시아 내화재 81~88%와 흑연 12~19%를 포함하여 조성된다. The refractory brick of the present invention is composed of 81 to 88% of magnesia refractory material and 12 to 19% of graphite as a main material in weight percent.

상기 마그네시아 내화재는 융점이 높고 슬래그에 화학적으로 안정하여 전로의 용강과 슬래그의 침식으로부터 견디는 역할을 한다. 만일 그 함량이 81% 미만이면 내식성이 부족하며, 88%를 초과하면 흑연의 함량이 부족하기 때문에 내열충격성의 저하로 균열이나 박리가 발생하는 문제가 있을 수 있다.The above-mentioned magnesia refractory material has a high melting point and is chemically stable to the slag, thus enduring the erosion of molten steel and slag in the converter. If the content is less than 81%, the corrosion resistance is insufficient. If the content is more than 88%, the content of graphite is insufficient. Therefore, cracking or peeling may occur due to deterioration of thermal shock resistance.

또한 상기 흑연은 우수한 열전도 특성으로 용강 접촉면과 비접촉면의 온도 구배를 저감시켜 내화벽돌의 열충격 특성을 향상시키는 역할을 한다. 만일 그 함량이 12% 미만이면 열충격 특성이 저하되고, 초과하면 마그네시아 함량이 부족하여 충분한 내식성을 발현하지 못하는 문제가 있을 수 있다.
In addition, the graphite plays a role of reducing the temperature gradient between the molten steel contact surface and the non-contact surface due to its excellent heat conduction characteristics, thereby improving the thermal shock resistance of the refractory brick. If the content is less than 12%, the thermal shock property is deteriorated. If the content is more than 12%, the content of magnesia is insufficient and sufficient corrosion resistance may not be exhibited.

본 발명의 내화벽돌은 또한 상기 주원료 100중량부에 대하여 Al, Al/Mg, Si, SiC, B4C, CaB6, MgB2, BN 중 선택된 1종 이상의 첨가제를 5 중량부 이하로 포함한다. 이러한 첨가제는 고온에서 흑연의 산화를 방지하고, 내화벽돌의 주원료와 반응으로 화합물을 형성하여 물리적 특성을 향상시키는 역할을 한다. 만일 이러한 첨가제의 함량이 5 중량부를 초과하면 내식성이 저하하는 문제가 있으므로, 본 발명에서는 이러한 첨가제의 첨가량을 5 중량부 이하로 제한함이 바람직하다. The refractory brick of the present invention further contains at least 5 parts by weight of at least one additive selected from Al, Al / Mg, Si, SiC, B4C, CaB6, MgB2 and BN per 100 parts by weight of the main raw material. These additives prevent the oxidation of graphite at high temperatures and react with the main raw materials of refractory bricks to form compounds to improve physical properties. If the content of the additive exceeds 5 parts by weight, the corrosion resistance tends to deteriorate. Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the addition amount of the additive to 5 parts by weight or less.

기타, 본 발명의 내화벽돌은 결합제 등을 포함할 수 있다.
In addition, the refractory brick of the present invention may include a binder and the like.

그리고 본 발명에서 상기 내화벽돌은 그 중량이 50Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.37을 만족하고, 그 중량이 110Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.33을 만족하고, 그 중량이 300Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.24를 만족하고; 그리고 그 중량이 700Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.17을 만족함을 특징으로 한다. In the present invention, when the weight of the refractory brick is 50 kg or less, a dimensional ratio defined by the following relational expression 1 is 1.1-1.33 , And when the weight is 300 kg or less, a dimensional ratio defined by the following relational expression 1 satisfies 1.1 to 1.24; And when the weight is 700 kg or less, the dimensional ratio defined by the following relational expression 1 satisfies 1.1-1.17.

[관계식 1][Relation 1]

치수비 = B/ADimensional Ratio = B / A

단, A는 용강과 접촉하는 벽돌의 상면의 길이를, 용강과 접촉하지 않은 벽돌의 하면의 길이를 의미한다. Where A is the length of the upper surface of the brick in contact with the molten steel and the length of the lower surface of the brick not in contact with molten steel.

원주 형태의 철피를 따라 축조되는 전로 바닥재 벽돌의 특성상 벽돌의 크기를 대형화하기 위해서는 필수적으로 테이퍼각이 변하기 때문에 대형화를 하더라도 변하지 않는 치수비를 사용하여 본 발명을 설명하고자 한다.In order to enlarge the size of the bricks, it is essential to use the dimensional ratio that does not change even if the taper angle is changed.

먼저, 내화물에 발생하는 열응력을 컴퓨터 시뮬레이션 시험법(FEM)을 통하여 분석하였다. 그 결과, 모든 방향으로 둘러쌓여 팽창이 억제되는 내화물의 하부면은 열팽창에 의한 압축 응력이 발생하지만, 저온의 영역으로 발생하는 응력값은 내화물에 손상을 가할 만큼 크지 않았다. 반면, 고온의 용강과 접촉하며 용강의 출탕으로 내화물 상부의 용강 정압이 해소되는 상황에서 상기 내화물은 상부로 팽창하려는 응력과 주변 벽돌의 테이퍼에 의해 억제하려는 응력이 복합되어 내화물의 상면과 인접한 부위에 인장 응력이 발생하게 된다. 이러한 응력은 벽돌의 크기가 대형화됨에 따라 열팽창에 의한 변위가 증가하게 되고, 증가된 변위의 크기 만큼 열응력이 증가하여 대형화의 저해 요소로 작용한다.First, the thermal stresses generated in the refractories were analyzed by computer simulation test (FEM). As a result, compressive stress due to thermal expansion occurred in the lower surface of the refractory surrounded by all directions and suppressed in expansion, but the stress value generated in the low temperature region was not large enough to damage the refractory. On the other hand, in a situation where the static pressure of the molten steel above the refractory is dissolved by the molten steel tapping in contact with the molten steel at high temperature, the refractory material is combined with the stress for expanding upwardly and the stress for suppressing by tapering of the peripheral bricks, Tensile stress is generated. This stress increases the displacement due to thermal expansion as the size of the brick becomes larger, and the thermal stress increases by the amount of the increased displacement, thereby acting as an obstacle to the enlargement.

특히, 응력 증가가 작고 내화물에 유리한 압축 응력이 발생하는 하부보다, 주변부에 의해 구속되지 않고 노출되어 있는 벽돌 상부에 발생하는 인장 응력은 내화벽돌에 치명적인 균열과 탈락을 야기하게 된다. Particularly, tensile stresses generated on the bricks exposed without being constrained by the peripheral portion of the lower portion where a stress increase is small and compression stress favorable to the refractory occurs are caused to cause fatal cracks and dropouts in the refractory bricks.

이러한 인장 응력은 내화물의 상면과 하면의 치수비를 줄여 상부로 팽창하려는 응력을 억제하려는 주변 벽돌의 간섭을 해소함으로써 큰 폭의 인장 응력 감소가 가능하게 되었으며, 내화벽돌을 대형화하더라도 열 응력에 의한 손상을 방지할 수 있음에 따라 이를 설계의 기준으로 삼은 것이다.
These tensile stresses reduce the dimensional ratio of the upper and lower surfaces of the refractory material, thereby relieving the interference of the peripheral bricks for suppressing the stress to expand to the upper side. Thus, a large tensile stress can be reduced, and even if the refractory bricks are enlarged, And it is based on the design criteria.

한편, 응력 해소를 위하여 내화벽돌의 테이퍼 형상을 변경할 수 있으나, 가동면은 고온이고 배면은 저온인 내화벽돌 사용상의 특징으로, 최초 설계와 달리 열간에서는 가동면의 팽창으로 치수비는 1.0에 수렴하여 경동과 같은 움직임에 대하여 벽돌이 탈락하고 아치 구조가 무너져 용강이 유출되는 치명적인 문제점이 발생하게 된다.On the other hand, the taper shape of the refractory brick can be changed to relieve the stress. However, the feature of the use of refractory bricks is that the movable surface is high temperature and the back surface is low temperature. Unlike the original design, the dimension ratio converges to 1.0 due to the expansion of the movable surface The brick is dropped and the arch structure is collapsed with respect to the tilting motion, so that there is a fatal problem that the molten steel leaks out.

따라서 상기 치수비는 1.1 이상으로 설계하는 것이 바람직하며, 열응력의 과도한 증가를 억제하기 위하여 상한을 두고 설계하는 것이 사용상의 안정성 확보를 위해 필요하다고 하겠다. Therefore, it is desirable to design the above-mentioned dimensional ratio to be 1.1 or more, and it is necessary to design the upper limit to suppress the excessive increase of the thermal stress, in order to secure the stability in use.

이러한 관점에서, 본 발명의 내화벽돌은 그 중량이 50Kg 이하일 경우, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비를 1.1~1.37로 제어하고, 그 중량이 110Kg 이하일 경우, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비를 1.1~1.33로 제어하고, 그 중량이 300Kg 이하일 경우, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비를 1.1~1.24로 제어하고; 그리고 그 중량이 700Kg 이하일 경우, 상기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비를 1.1~1.17로 제어함을 특징으로 한다.
From this viewpoint, when the weight of the refractory brick of the present invention is 50 kg or less, the dimensional ratio defined by the relational expression 1 is controlled to 1.1 to 1.37, and when the weight is 110 kg or less, the dimensional ratio Is controlled to 1.1 to 1.33, and when the weight is 300 kg or less, the dimensional ratio defined by the above-mentioned relational expression 1 is controlled to 1.1 to 1.24; And when the weight is 700 kg or less, the dimensional ratio defined by the above-mentioned relational expression 1 is controlled to 1.1-1.17.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

(실시예)(Example)

하기 표 1과 같은 주원료 조성과 첨가제 조성으로 이루어진 전로 바닥 내화물들을 제조하였다. 다만 이때, 제조된 내화물들의 용강과 접하는 벽돌의 상면에 대한 하면의 길이의 비(치수비)를 하기 표 1과 같이 내화물 중량(Kg)별 본 발명의 조건을 만족하는 범위로 각각 설정하였다. 또한 비교를 위하여, 제조된 내화물들의 용강과 접하는 벽돌의 상면에 대한 하면의 길이의 비(치수비)가 하기 표 2와 같이 내화물 중량(Kg)별 본 발명의 조건을 벗어나는 범위로도 각각 설정하였다. Converter floor refractories having the main ingredient composition and additive composition as shown in Table 1 below were prepared. At this time, the ratio of the length of the lower surface to the upper surface of the brick in contact with the molten steel of the manufactured refractories was set to satisfy the conditions of the present invention for each refractory weight (Kg) as shown in Table 1 below. For comparison, the ratio (length ratio) of the length of the lower surface to the upper surface of the brick in contact with the molten steel of the refractories manufactured was also set to the extent that the refractory weight (Kg) .

즉, 하기 표 1 및 표 2는 시험에 사용된 내화물들의 화학 조성, 일반 물성, 상기 내화물로 설계된 내화벽돌의 치수비와 중량과 이를 이용하여 열응력을 계산한 응력 지수를 나타내고 있다. 여기서, 상기 응력 지수는 사용된 내화물의 열간 곡강도 값, 그리고 전로 바닥부의 사용 조건에서 열응력 해석을 수행하여 측정된 인장응력 값을 사용하여 곡강도값을 기준(100)으로 하여 상대적인 지수로 나타내었으며, 상기 응력지수가 100 이하일 경우 사용상에서 내화물의 열응력이 안전함을 표현한다.That is, the following Tables 1 and 2 show chemical compositions, general physical properties, dimensional ratios and weights of refractory bricks designed with the refractory materials, and stress indices by which the thermal stresses are calculated using the chemical ratios and general properties of the refractories used in the tests. Here, the stress index is expressed as a relative index with reference to a bending strength value as a reference value (100) by using a tensile stress value measured by performing a thermal stress analysis in a use condition of a bottom of a converter and a hot bending strength value of a used refractory, If the stress index is less than 100, it expresses that the thermal stress of the refractory is safe on use.

구분
division
발명예Honor
1One 22 33 44 55 66


내화
벽돌







Fireproof
brick




성분조성Composition 마그네시아(중량%)Magnesia (% by weight) 8181 8181 8181 8181 8888 8888
흑연(중량%)Graphite (% by weight) 1818 1919 1919 1919 1212 1212 첨가제
(외삽)


additive
(Extrapolation)


AlAl 33 33 33 33 1One
Al/MgAl / Mg 1One 1One 1One 1One SiSi 33 B4CB 4 C 0.70.7 0.70.7 0.70.7 0.70.7 0.70.7 MgB2 MgB 2 0.70.7 제품물성

Product properties

부파비중
(g/cm3)
Weight
(g / cm 3)
2.882.88 2.882.88 2.882.88 2.882.88 2.922.92 2.932.93
기공율(%)Porosity (%) 2.12.1 2.12.1 2.12.1 2.12.1 2.32.3 2.72.7 압축강도
(Kg/cm2)
Compressive strength
(Kg / cm2)
337337 337337 337337 337337 392392 416416
설계 방법
Design Method
치수비(B/A)Dimensional Ratio (B / A) 1.371.37 1.331.33 1.241.24 1.171.17 1.331.33 1.331.33
중량(Kg)Weight (Kg) 5050 110110 300300 700700 110110 110110 열응력 특성Thermal stress characteristics 응력지수Stress index 9292 9090 9292 9090 8989 8787

구분
division
비교예Comparative Example
1One 22 33 44 55 66


내화
벽돌







Fireproof
brick




성분조성Composition 마그네시아(중량%)Magnesia (% by weight) 8181 8181 8181 8181 8888 8888
흑연(중량%)Graphite (% by weight) 1919 1919 1919 1919 1212 1212 첨가제
(외삽)


additive
(Extrapolation)


AlAl 33 33 33 33 1One
Al/MgAl / Mg 1One 1One 1One 1One SiSi 33 B4CB 4 C 0.70.7 0.70.7 0.70.7 0.70.7 0.70.7 MgB2 MgB 2 0.70.7 제품물성

Product properties

부파비중
(g/cm3)
Weight
(g / cm 3)
2.882.88 2.882.88 2.882.88 2.882.88 2.922.92 2.932.93
기공율(%)Porosity (%) 2.12.1 2.12.1 2.12.1 2.12.1 2.32.3 2.72.7 압축강도
(Kg/cm2)
Compressive strength
(Kg / cm2)
337337 337337 337337 337337 392392 416416
설계 방법
Design Method
치수비(B/A)Dimensional Ratio (B / A) 1.471.47 1.431.43 1.341.34 1.271.27 1.431.43 1.431.43
중량(Kg)Weight (Kg) 5050 110110 300300 700700 110110 110110 열응력 특성Thermal stress characteristics 응력지수Stress index 113113 109109 114114 110110 108108 106106

상기 표 1-2부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 내화벽돌 조성성분을 만족할 뿐만 아니라 벽돌 중량별 치수비가 본 발명의 범위를 만족하는 표 1의 발명예 1-6은 모두 응력 지수가 100 미만으로 안정적인 열응력 값을 보임을 확인할 수 있다.As can be seen from Table 1-2, Inventive Examples 1-6 of Table 1, which satisfy not only the refractory brick composition of the present invention but also the dimensional ratio of each brick weight, satisfy the range of the present invention, And it is confirmed that it shows a stable thermal stress value.

이에 반하여, 내화벽돌 조성성분은 본 발명범위 이내이나, 벽돌 중량별 치수비가 본 발명의 범위를 벗어나는 표 2의 비교예 1-6은 모두 응력 지수가 100 이상임을 확인할 수 있다. 따라서 치수비의 증가로 열응력이 증가하고, 전로 바닥부에 있어서 형상 대형화에 의한 내화물의 심각한 손상을 예상할 수 있다.
On the other hand, it can be confirmed that the refractory brick composition components are within the scope of the present invention, but the stress index is 100 or more in all of Comparative Examples 1-6 in Table 2 in which the dimensional ratio of each brick weight is out of the range of the present invention. Therefore, the increase of the dimensional ratio increases the thermal stress, and serious damage of the refractory due to the enlargement of the shape at the bottom of the converter can be expected.

이상에서 본 발명의 실시예 및 발명예 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. And will be apparent to those skilled in the art.

Claims (1)

전로 바닥부 내화벽돌에 있어서,
상기 내화벽돌은, 중량%로, 마그네시아 내화재 81~88%와 흑연 12~19%를 포함하는 조성을 주원료로 하고, 상기 주원료 100 중량부에 대하여 Al, Al/Mg, Si, SiC, B4C, CaB6, MgB2, BN 중 선택된 1종 이상의 첨가제가 5 중량부 이하로 첨가하여 조성되며,
상기 내화벽돌은, 그 중량이 50Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.37을 만족하고,
그 중량이 110Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.33을 만족하고,
그 중량이 300Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.24를 만족하고; 그리고
그 중량이 700Kg 이하일 경우, 하기 관계식 1에 의해 정의되는 치수비가 1.1~1.17을 만족하는 것을 특징으로 하는 내화벽돌.
[관계식 1]
치수비 = B/A
단, A는 용강과 접촉하는 벽돌의 상면의 길이를, 용강과 접촉하지 않은 벽돌의 하면의 길이를 의미한다.
In the converter bottom refractory brick,
Al, Mg, Si, SiC, B4C, CaB6, and SiC are added to 100 parts by weight of the main raw material, and the refractory brick is composed mainly of a composition containing 81 to 88% of magnesia refractory material and 12 to 19% MgB2, and BN is added in an amount of 5 parts by weight or less,
Wherein the refractory brick has a dimensional ratio defined by the following relational expression 1 satisfying 1.1 to 1.37 when the weight of the refractory brick is 50 kg or less,
When the weight is 110 kg or less, the dimensional ratio defined by the following relational expression 1 satisfies 1.1 to 1.33,
When the weight is 300 kg or less, a dimensional ratio defined by the following relational expression 1 satisfies 1.1 to 1.24; And
And a dimension ratio defined by the following relational expression 1 satisfies 1.1 to 1.17 when the weight is 700 kg or less.
[Relation 1]
Dimensional Ratio = B / A
Where A is the length of the upper surface of the brick in contact with the molten steel and the length of the lower surface of the brick not in contact with molten steel.
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