KR20200035551A - 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재 - Google Patents

턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재 Download PDF

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Abstract

턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재에 대한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재는 산화알루미늄(Al2O3) 75~85 중량%, 산화지르코늄(ZrO2) 5~15 중량% 및 고정 탄소(fixed carbon) 3~12 중량%를 포함한다.

Description

턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재 {REFRACTORY FOR SLIDING GATE MEMBER OF TUNDISH}
본 발명은 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 턴디쉬 침지노즐에 구비되는 슬라이드 게이트 조립체의 하부 플레이트에 적용시, 내침식성과 수명 개선 효과가 우수한 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재에 관한 것이다.
연속주조설비는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(tundish)에 수강한 다음, 연속 주조기용 주형로 공급하여 일정한 크기의 반제품을 생산하는 설비이다.
상기 연속주조설비는 용강을 저장하는 래들; 상기 래들로부터 용강을 수강하여 저장하는 턴디쉬; 및 상기 턴디쉬에서 침지 노즐을 통해 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 주물을 형성하는 주형;을 포함한다. 한편, 상기 침지 노즐에는 용강의 유동을 제어하기 위해, 슬라이드 게이트(Slide gate) 조립체가 포함된다. 상기 슬라이드 게이트는 상부 플레이트, 중간 플레이트 및 하부 플레이트를 포함하며, 상기 중간 플레이트가 노즐의 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서, 용강의 토출 유량을 제어할 수 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2000-0043949호(2000.07.15 공개, 발명의 명칭: 용융금속 주입용 내화물 플레이트의 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 내침식성과 수명 개선 효과가 우수한 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 슬라이드 게이트 조립체의 용강 유출 방지효과, 용강 청정성 확보효과 및 조업 안정성이 우수한 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 내화재는 산화알루미늄(Al2O3) 75~85 중량%, 산화지르코늄(ZrO2) 5~15 중량% 및 고정 탄소(fixed carbon) 3~12 중량%를 포함한다.
한 구체예에서 상기 내화재는 기공율 5% 이하이며, KS L 3110 규격에 의해 측정된 상온 곡강도가 35 MPa 이상일 수 있다.
한 구체예에서 상기 내화재는 상기 슬라이드 게이트 조립체의 하부 플레이트 용도로 사용되는 것일 수 있다.
본 발명의 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재를 적용시 용강 유출 방지효과, 용강 청정성 확보효과 및 조업 안정성이 우수하고, 내침식성 및 수명 개선효과가 우수하여, 슬라이드 게이트 조립체의 하부 플레이트에 적용하기 적합할 수 있다.
도 1은 용강에 의한 슬라이드 게이트 조립체의 침식 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 상기 도 1의 슬라이드 게이트 조립체 중 하부 플레이트의 침식 부위를 나타낸 평면도이다.
도 3은 이산화규소(SiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하는 내화물과 용강 접촉시의 상평형을 나타낸 것이다.
도 4는 산화지르코늄(ZrO2)를 포함하는 내화물과 용강 접촉시의 상평형을 나타낸 것이다.
도 5(a)는 본 발명에 따른 실시예 내화재를 적용한 하부 플레이트를 나타낸 것이며, 도 5(b)는 본 발명에 대한 비교예 내화재를 적용한 하부 플레이트를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재
본 발명의 하나의 관점은 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재에 관한 것이다. 도 1은 용강에 의한 슬라이드 게이트 조립체의 침식 과정을 모식적으로 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 래들(100)에 수강된 용강(M)은, 슈라우드 노즐(110)을 통하여 턴디쉬(200)로 이송된다. 턴디쉬(200) 내부로 이송된 용강(M)은 턴디쉬(200)의 하부에 구비된 주형(300)으로 출강되며, 상기 주형에서 용강을 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 주물을 형성하게 된다.
상기 도 1을 참조하면 턴디쉬 하부에 형성된 이너 노즐(220)과, 주형 내부로 연장 형성된 침지노즐(230) 사이에는 용강의 유동을 제어하는 슬라이딩 게이트 조립체(210)가 구비된다. 상기 슬라이드 게이트(210)는 상부 플레이트(212), 중간 플레이트(214) 및 하부 플레이트(216)가 순차적으로 형성되며, 중간 플레이트(214)가 이너 노즐(220)의 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서, 턴디쉬(200)로부터 용강의 토출 유량을 제어할 수 있다.
한편, 상기 도 1을 참조하면 슬라이딩 게이트 조립체의 중간 플레이트(214)가 이너 노즐(220)의 수평 방향으로 슬라이드 이동시, 중간 플레이트(214)와 하부 플레이트(216) 사이에 단차가 형성되며, 상기 돌출된 하부 플레이트(216)의 면과 용강 유동에 의한 침식부위(E)가 발생한다.
도 2는 상기 도 1의 슬라이드 게이트 조립체 중 하부 플레이트의 침식 부위를 나타낸 평면도이다. 상기 도 2를 참조하면, 하부 플레이트(216)에 형성된 홀(217)의 외주면에 침식부위(E)가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 하부 플레이트의 내침식성과 내구성을 향상시킬 수 있는 내화재를 제공한다.
한 구체예에서 상기 내화재는 산화알루미늄(Al2O3) 75~85 중량%, 산화지르코늄(ZrO2) 5~15 중량% 및 고정 탄소(fixed carbon) 3~12 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 내화재는 산화칼륨(K2O) 및 산화나트륨(Na2O) 중 1 이상을 0.001~3 중량% 더 포함할 수 있다.
상기 산화알루미늄은 내침식성, 내열충격성 동시 확보 목적으로 사용된다. 상기 산화알루미늄을 75 중량% 미만 포함시 내열충격성이 저하되며, 85 중량%를 초과하여 포함시 내침식성이 저하될 수 있다.
상기 산화지르코늄은 내침식성 확보 목적 사용된다. 상기 산화지르코늄을 5 중량% 미만으로 포함시 내침식성의 확보가 어려우며, 15 중량%를 초과하여 포함시 내열충격성이 저하될 수 있다. 상기 고정 탄소를 3 중량% 미만으로 포함시 내열충격성이 저하되며, 12 중량%를 초과하여 포함시 내침식성이 저하될 수 있다.
본 발명의 내화재는, 산화알루미늄(Al2O3) 75~85 중량%, 산화지르코늄(ZrO2) 5~15 중량%, 고정 탄소(fixed carbon) 3~12 중량% 및 바인더 0.1~10 중량%를 포함하는 내화조성물을 이용하여 소정의 형상으로 성형한 다음, 150~250℃에서 건조하여 제조할 수 있다. 상기 조건으로 제조시 상기 내화물의 기공율과 곡강도를 본 발명에 따른 범위로 제어할 수 있어, 용강 유동에 의한 내침식성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 내화재는 기공율 5% 이하이며, KS L 3110 규격에 의해 측정된 상온 곡강도가 35 MPa 이상일 수 있다. 상기 조건에서, 하부 플레이트에 적용시 내침식성과 기계적 강도 및 내구성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면 상기 내화재는 기공율 2~5% 이며, KS L 3110 규격에 의해 측정된 상온 곡강도가 35~45 MPa일 수 있다.
한 구체예에서 상기 내화재는 상기 슬라이드 게이트 조립체의 하부 플레이트 용도로 사용될 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 슬라이드 게이트 조립체의 상부 플레이트 및 중간 플레이트는, 각각 산화알루미늄(Al2O3) 85~95 중량%, 이산화규소(SiO2) 2~10 중량% 및 고정 탄소(fixed carbon) 3~12 중량%를 포함하는 내화조성물을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 조건에서 상기 내화조성물의 내열충격성이 우수할 수 있다. 한 구체예에서 상기 내화조성물의 기공율은 10~20% 및 KS L 3110 규격에 의해 측정된 상온 곡강도가 8~20 MPa일 수 있다.
하기 도 3은 종래에 사용되는, 이산화규소(SiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하는 내화물과 용강 접촉시의 상평형을 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 이산화규소(SiO2) 및 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하는 내화물은, 상기 이산화규소와 산화알루미늄의 함량에 따라 용강(CaO)과 접촉시 액상화합물이 형성되며, 이를 통해 종래 내화물을 적용시, 내침식성이 큰 것을 알 수 있다.
하기 도 4는 본 발명에 따른 산화지르코늄(ZrO2)를 포함하는 내화물과 용강 접촉시의 상평형을 나타낸 것이다. 상기 도 4를 참조하면, 산화지르코늄(ZrO2)를 포함하는 내화물은, 용강과 접촉시 액상 화합물이 형성되는 영역이 없으며, 이를 통해 산화지르코늄을 적용시, 내침식성이 우수한 것을 알 수 있다.
본 발명의 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재를 적용시 용강 유출 방지효과, 용강 청정성 확보효과 및 조업 안정성이 우수하고, 내침식성 및 수명 개선효과가 우수하여, 슬라이드 게이트 조립체의 하부 플레이트에 적용하기 적합할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
상기 도 1과 같은 턴디쉬 이너 노즐(220) 및 침지 노즐(230) 사이에 구비되는 슬라이딩 게이트 조립체(210)의 하부 플레이트(216)용 내화재로서 하기 표 1과 같은 성분, 기공율과 KS L 3110 규격에 의해 측정된 상온 곡강도(MPa)를 갖는 내화재를 사용하였다.
비교예
상기 표 1의 성분과, 기공율 및 상온 곡강도를 갖는 내화재를 사용하여 하부 플레이트를 제조하였다.
상기 실시예 및 비교예 하부 플레이트를 적용하여, 4회 조업을 실시한 다음, 하부 플레이트의 침식된 두께를 측정하여 그 결과를 하기 도 5 및 표 1에 나타내었다.
Figure pat00001
하기 도 5(a)는 본 발명에 따른 실시예 내화재를 적용한 하부 플레이트를 나타낸 것이며, 도 5(b)는 본 발명에 대한 비교예 내화재를 적용한 하부 플레이트를 나타낸 것이다. 상기 도 5 및 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 실시예의 내화재를 적용한 하부 플레이트의 경우, 비교예보다 침식 두께가 감소하였으며, 이로 인해 내침식성이 우수함을 알 수 있었다. 또한 이로 인해, 하부 플레이트의 침식 현상을 저감하여 용강 품질확보(청정도 확보)가 가능하고, 하부 플레이트의 침식 두께를 감소시켜, 중간 플레이트와 하부 플레이트 사이로 용강유출을 방지할 수 있어, 조업 안정성을 확보할 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
100: 래들 110: 슈라우드 노즐
200: 턴디쉬 210: 슬라이딩 게이트 조립체
212: 상부 플레이트 214: 중간 플레이트
216: 하부 플레이트 217: 홀
220: 이너 노즐 230: 침지 노즐
300: 몰드

Claims (3)

  1. 산화알루미늄(Al2O3) 75~85 중량%, 산화지르코늄(ZrO2) 5~15 중량% 및 고정 탄소(fixed carbon) 3~12 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내화재는 기공율 5% 이하이며, KS L 3110 규격에 의해 측정된 상온 곡강도가 35 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내화재는 상기 슬라이드 게이트 조립체의 하부 플레이트 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 슬라이딩 게이트 부재용 내화재.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112745138A (zh) * 2021-01-08 2021-05-04 武汉科技大学 一种晶须增强轻量化铝锆碳质耐火材料及其制备方法

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