KR20200086273A

KR20200086273A - 슬라이드 게이트 밸브용 내화 플레이트, 그러한 플레이트의 재료로서 용융된 원료의 용도 및 그러한 플레이트를 포함하는 용융 용기

Info

Publication number: KR20200086273A
Application number: KR1020207012765A
Authority: KR
Inventors: 레나우드 그라세트-부르델; 마르틴 위젤; 빈센트 메우릴론; 하랄드 타페르너
Original assignee: 리프랙토리 인터렉추얼 프라퍼티 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2020-07-16
Also published as: US20200339479A1; JP2021502253A; WO2019091608A1; ES2802424T3; PL3483134T3; CN111278788A; EP3483134B1; EP3483134A1

Abstract

본 발명은 액체 강의 유량 제어를 위한 슬라이드 게이트 밸브용 내화 플레이트, 그러한 플레이트의 재료로서 용융된 원료의 용도 및 용융 용기로부터의 액체 강의 유량을 제어하기 위한 그러한 플레이트를 포함하는 액체 강 수용을 위한 용융 용기에 관한 것이다.

Description

슬라이드 게이트 밸브용 내화 플레이트, 그러한 플레이트의 재료로서 용융된 원료의 용도 및 그러한 플레이트를 포함하는 용융 용기

슬라이드 게이트 밸브의 내화 플레이트는 액체 강 또는 용융 강을 각각 수용하기 위한 용융 용기로부터 액체 강의 유량을 제어하는 역할을 한다. 그러한 용기는 특히 강 주조를 위한 연속 주조 플랜트에서 레이들(ladle) 또는 턴디쉬(tundish)일 수 있다. 그러한 레이들 안의 강 용탕을 제조 측면에서 레이들 하류의 응집체에 붓기 위해, 그러한 레이들은 특히 그러한 레이들의 바닥에 배치되는 개구부를 갖는다. 슬라이드 게이트 밸브의 내화 플레이트는 그러한 개구부를 통한 용강의 흐름을 제어하기 위해 사용된다. 그러한 플레이트는 액체 강이 통과할 수 있는 통로 개구부를 갖는다.

슬라이드 게이트 밸브는 용융 용기의 개구부 영역에 위치한다. 그러한 슬라이드 게이트 밸브는 개구부로부터 용강의 흐름을 제어하기 위해 여러 내화 플레이트를 포함한다. 그러한 슬라이드 게이트 밸브는 규칙적으로 하나 또는 둘의 고정된 내화 플레이트를 포함하고, 이들 각각은 용융 용기의 개구부와 정렬되는 통로 개구부를 갖는다. 소위 "슬라이드 게이트 플레이트"인 또 다른 내화 플레이트는 고정된 플레이트에 대해 평평하게 놓여 있으며 이들 고정된 플레이트에 대해 슬라이딩 가능하도록 배열된다. 슬라이드 게이트 플레이트는 슬라이드 게이트 플레이트의 통로 개구부가 고정된 플레이트의 통로 개구부와 정렬되는 제1 위치로 슬라이딩될 수 있어서, 용강이 용융 용기의 개구부 및 플레이트의 정렬된 통로 개구부를 통해 용융 용기 밖으로 흐를 수 있다. 또한, 슬라이드 게이트 플레이트는 고정된 플레이트의 통로 개구부가 슬라이드 게이트 플레이트에 의해 폐쇄되는 제2 위치로 이동될 수 있다. 슬라이드 게이트 플레이트를 이동시키기 위해 유압 또는 전기 구동장치가 제공될 수 있다.

슬라이드 게이트 플레이트 위에 위치하는 고정된 내화 플레이트는 또한 "상부 플레이트" 또는 "하부 플레이트"로 지칭된다. "플레이트"는 본원에서 "상부 플레이트" 및 "슬라이드 게이트 플레이트" 두 가지로 지칭된다.

슬라이드 게이트 밸브의 플레이트는 내화 세라믹 재료로 구성된다.

플레이트의 통로 개구부를 통한 액체 강의 통과 동안, 이는 극한 온도 변동, 극한 온도 및 극한의 기계적 또는 부식성 공격에 노출된다. 극한 온도 변동은 게이트 밸브의 개방 및 폐쇄 동안뿐만 아니라 플레이트 내의 온도 구배로 인해 개구부를 통한 용강의 통과 동안에도 일어난다.

이러한 극한의 부하를 견디기 위해, 플레이트의 내화 세라믹 재료는 높은 내화도뿐만 아니라 높은 열충격저항 및 높은 내식성을 가져야 한다.

그러나, 공지된 바와 같이, 내화 플레이트의 제조를 위한 종래 기술로부터 공지인 내화 세라믹 재료의 경우에, 이들 저항성 중 하나의 개선이 다른 저항성의 약화를 야기하는 딜레마가 있다. 이와 관련하여, 예를 들어, 플레이트의 제조를 위한 종래 기술로부터 공지인 내화 재료의 경우에, 내식성의 개선이 열충격저항의 약화를 야기할 수 있다.

이러한 배경에 대하여, 본 발명의 목적은 높은 열충격저항 및 높은 내식성 두 가지를 모두 갖는, 액체 강의 유량을 제어하기 위한 슬라이드 게이트 밸브용 내화 플레이트를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 높은 열충격저항 및 높은 내식성, 특히 종래 기술로부터 공지인 플레이트를 위한 내화 세라믹 재료보다 더 높은 열충격저항 및 내식성을 갖는, 강 주조를 위한 연속 주조 플랜트의 레이들 또는 턴디쉬의 슬라이드 게이트 밸브용 플레이트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 액체 강을 수용하기 위한 용융 용기를 제공하는 것이고, 상기 용융 용기는 용융 용기로부터 액체 강의 유량을 제어하기 위한 적어도 하나의 그러한 플레이트를 갖는다.

이들 목적을 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 액체 강의 유량을 제어하기 위한 슬라이드 게이트 밸브용 내화 플레이트가 제공되고, 이는 용융된 원료를 포함하고, 여기서 이러한 용융된 원료는 다음의 원소를 각각 다음의 질량 분율 범위의 비율로 포함한다:

알루미늄: 46-55 질량%;

산소: 42-49 질량%;

탄소: 0.1-3 질량%;

규소: 0.1-4 질량%.

놀랍게도, 본 발명에 따르면, 지시된 질량 분율의 지시된 원소를 갖는 상기 언급된 용융된 원료 형태의 내화 재료를 포함하는 경우에, 상기 목적을 해결하는 슬라이드 게이트 밸브용 내화 플레이트가 제공될 수 있음이 밝혀졌다. 특히, 본 발명에 따르면 높은 열충격저항 및 높은 내식성을 두 가지를 동시에 갖는 그러한 용융된 원료를 갖는 플레이트가 제공될 수 있음이 밝혀졌다.

용어 "플레이트"는 본원에서 비소성 (특히 수지-결합) 및 소성 (특히 탄소-결합) 슬라이드 게이트 밸브용 상부 플레이트, 하부 플레이트 또는 슬라이드 게이트 플레이트를 기재하기 위해 사용된다.

본원에서 "본 발명에 따른 용융된 원료"로도 지칭되는 본 발명에 따른 플레이트의 "용융된 원료"는 냉각된 고화된 용융물로부터 수득된 원료이다. 종래 기술에 따른 용융된 원료는, 예를 들어, 용융된 강옥 또는 용융된 마그네시아 형태로 알려져 있다.

본 발명자들은 본 발명에 따른 플레이트의 우수한 열충격저항 및 우수한 내식성이 본 발명에 따른 상기 원소의 비율에서 용융된 원료에 형성된 본 발명에 따른 용융된 원료의 상으로 인한 것으로 가정한다.

본원에 개시된 발명에 따른 용융된 원료의 원소의 질량 분율은 각각 본 발명에 따른 플레이트에서 본 발명에 따른 용융된 원료의 총 질량에 관련된다.

본 발명에 따른 용융된 원료의 원소의 질량 분율은 ASTM E 1508-98 (Reapproved 2003)에 따라 결정된다.

본 발명에 따른 용융된 원료의 알루미늄의 질량 분율은 46 내지 55 질량% 범위이다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트의 내화 특성, 특히 이의 열충격저항 및 내식성은, 본 발명에 따른 용융된 원료 중의 알루미늄의 비율이 점진적으로 49.6 질량%의 비율에 접근함에 따라 점진적으로 개선됨이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 더욱 바람직하게는, 47 내지 53 질량% 범위 및 더욱더 바람직하게는 48 내지 52 질량% 범위의 본 발명에 따른 용융된 원료 중의 알루미늄의 비율이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 용융된 원료 중의 산소의 질량 비율은 42 내지 49 질량%의 범위이다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트의 내화 특성, 특히 열충격저항 및 내식성은, 본 발명에 따른 용융된 원료 중의 산소의 비율이 45.8 질량%의 비율에 점진적으로 접근함에 따라 점진적으로 개선됨이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 더욱 바람직하게는, 43 내지 49 질량% 범위 및 더욱더 바람직하게는 44 내지 49 질량% 범위의 본 발명에 따른 용융된 원료 중의 산소의 비율이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 용융된 원료 중의 탄소의 질량 비율은 0.1 내지 3 질량%의 범위이다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트의 내화 특성, 특히 열충격저항 및 내식성은, 본 발명에 따른 용융된 원료 중의 탄소의 비율이 0.5 질량%의 비율에 점진적으로 접근함에 따라 점진적으로 개선됨이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 더욱 바람직하게는, 0.2 내지 2.0 질량% 범위 및 더욱더 바람직하게는 0.3 내지 1.0 질량% 범위의 본 발명에 따른 용융된 원료 중의 탄소의 비율이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 용융된 원료 중의 규소의 질량 비율은 0.1 내지 4 질량%의 범위이다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트의 내화 특성, 특히 열충격저항 및 내식성은, 본 발명에 따른 용융된 원료 중의 규소의 비율이 1.1 질량%의 비율에 점진적으로 접근함에 따라 점진적으로 개선됨이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 더욱 바람직하게는, 0.5 내지 3 질량% 범위 및 더욱더 바람직하게는 0.5 내지 2 질량% 범위의 본 발명에 따른 용융된 원료 중의 규소의 비율이 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트의 내화 특성, 특히 열충격저항 및 내식성은, 본 발명에 따른 용융된 원료가 바람직하게는 0.01 내지 0.3 질량% 범위의 질량 분율의 질소를 또한 함유함에 따라 추가로 개선될 수 있음이 추가로 결정되었다.

본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트의 내화 특성은 본 발명에 따른 용융된 원료가, 특히 전술한 비율로 원소 알루미늄, 규소, 산소, 탄소 및 질소 이외에, 추가 원소의 비율을 포함할 경우 약화될 수 있는 것으로 결정되었다. 그러므로, 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트를 위한 본 발명에 따른 용융된 원료는 각 경우에 용융된 원료의 총 질량에 대해 적어도 98 질량%의 총 비율, 더욱 바람직하게는 적어도 99 질량%의 총 비율로 원소 알루미늄, 산소, 탄소, 규소 및 질소를 포함하는 것이 제공된다.

상응하게, 본 발명에 따른 용융된 원료는 원소 알루미늄, 산소, 탄소, 규소 및 질소 이외에도, 추가 원소를 각 경우에 본 발명에 따른 용융된 원료의 총 질량에 대해 2 질량% 미만의 총 비율, 더욱 바람직하게는 1 질량% 미만의 총 비율로 함유하는 것이 제공될 수 있다.

바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 용융된 원료는 원소 규소를 전체적으로 또는 부분적으로 SiC(탄화 규소)의 형태로 포함하는 것으로 의도된다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 용융된 원료가 주로 SiC 형태의 규소를 포함하는 것이 제공된다.

한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 용융된 원료가 0.1 내지 3 질량% 범위의 SiC 함량을 갖는 것이 제공된다.

놀랍게도, 본 발명의 범위 내에서 특히 본 발명에 따른 플레이트의 본 발명에 따른 용융된 원료가 상 Al₂₈C₆N₆O₂₁를 포함하는 경우에 본 발명에 따른 플레이트가 우수한 열충격저항 및 내식성을 갖는 것이 밝혀졌다. 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트의 본 발명에 따른 용융된 원료가 0.05 내지 10 질량% 범위의 비율로 상 Al₂₈C₆N₆O₂₁을 포함하는 것이 제공된다.

바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 용융된 원료가 상 SiC 및 Al₂₈C₆N₆O₂₁을 0.15 내지 11.5 질량% 범위의 총 질량, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 11.5 질량% 범위의 총 질량으로 포함하는 것이 제공된다.

바람직하게는, 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 용융된 원료는 바람직하게는 주요 상으로서 강옥 상(Al₂O₃)을, 특히 바람직하게는 본 발명에 따른 용융된 원료의 총 질량에 대해 적어도 50 질량%의 비율로 포함한다. 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 용융된 원료는 강옥 상을 80 내지 98 질량% 범위의 비율, 더욱 바람직하게는 85 내지 98 질량% 범위의 비율로 포함한다.

추가의 상으로서, 본 발명에 따른 용융된 원료는 다음 상 중 적어도 하나를 가질 수 있다: 바람직하게는 3 질량% 미만의 총 질량의 금속 규소, 금속 알루미늄 또는 Al₄O₄C.

본 발명에 따른 용융된 원료 중의 SiC, Al₂₈C₆N₆O₂₁, 강옥, 금속 상 및 Al₄O₄C의 질량 분율에 대한 상기 데이터는 각각 본 발명에 따른 용융된 원료의 총 질량을 기준으로 한다.

본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 용융된 원료의 입자 크기가 본 발명에 따른 플레이트의 열충격저항 및 내식성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 플레이트의 열충격저항 및 내식성은 본 발명에 따른 용융된 원료가 조대 입자 분율을 갖는 입자, 즉 더 큰 평균 입자 크기를 갖는 입자를 포함할 경우에 특히 높은 것으로 밝혀졌다. 이와 관련하여, 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 용융된 원료는 0.5 mm 초과의 평균 입자 크기를 갖는 입자를 포함한다. 특히 바람직하게는 본 발명에 따른 용융된 원료의 적어도 45 질량%가 본 발명에 따른 플레이트에 적어도 0.5 mm의 평균 입자 크기로 존재하는 것이 제공된다. 이 구체예의 연속에 따르면, 본 발명에 따른 용융된 원료의 적어도 45%가 0.5 내지 5 mm 범위의 평균 입자 크기, 특히 바람직하게는 0.5 내지 3 mm 범위의 평균 입자 크기로 존재하는 것이 제공된다. 한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 용융된 원료의 최대 55 질량%가 0.5 mm 미만의 평균 입자 크기로 존재하는 것이 제공된다. 질량%로 나타낸 입자 크기에 대한 전술한 데이터는 각각의 경우에 본 발명에 따른 용융된 원료의 총 질량과 관련된다.

입자 크기는 DIN EN 933-2:1996-01에 따라 결정된다.

본 발명에 따른 플레이트의 본 발명에 따른 용융된 원료의 제조를 위해, 우선 원료의 배치가 제공되고, 이 배치는 용융물로 용융된 다음 용융물이 냉각된다. 이후 냉각된 고화된 용융물은 본 발명에 따른 플레이트에서 사용되는 바와 같은 본 발명에 따른 용융된 원료를 나타낸다. 본 발명에 따른 플레이트의 제조를 위한 원료로서 용융된 원료를 제공하기 위해, 냉각되고 고화된 용융물이 조각으로 가공될 수 있고, 즉 원하는 입자 크기, 예를 들어, 특히 상기 지정된 입자 크기로 분쇄될 수 있다.

상기 비율의 알루미늄, 규소 및 산소를 갖는 본 발명에 따른 용융된 원료를 제공하기 위해, 본 발명에 따른 용융된 원료의 제조를 위해 제공된 배치는 한편으로는 바람직하게는 알루미나(Al₂O₃)에 기초한 적어도 하나의 원료 및 다른 한편으로는 다음 원료 중 적어도 하나: 이산화 규소(SiO₂)에 기초한 원료 또는 이산화 규소 및 알루미나에 기초한 원료를 포함한다. 특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 용융된 원료의 제조를 위해 제공된 배치는 한편으로는 알루미나에 기초한 원료 및 다른 한편으로는 이산화 규소 및 알루미나에 기초한 적어도 하나의 원료를 포함한다.

알루미나 기초의 원료는 바람직하게는 다음 원료 중 적어도 하나의 형태로 존재할 수 있다: 하소 알루미나, 용융 알루미나 또는 소결 알루미나. 알루미나 기초의 원료는 하소 알루미나의 형태가 특히 바람직하다.

이산화 규소 및 알루미나 기초의 원료는 바람직하게는 다음 원료 중 적어도 하나의 형태로 존재할 수 있다: 카올린, 메타카올린 또는 내화점토.

실리카 기초의 원료는 바람직하게는 마이크로실리카 형태일 수 있다.

본 발명에 따른 용융된 원료에서 탄소의 비율을 제공하기 위해, 본 발명에 따른 용융된 원료의 제조를 위해 제공된 배치는 바람직하게는 적어도 하나의 탄소 캐리어, 즉 유리 탄소의 캐리어인 원료를 포함한다. 흑연은 바람직하게는 탄소 캐리어로서 존재한다.

본 발명에 따른 용융된 원료에서 질소의 비율을 제공하기 위해, 바람직하게는 배치가 질소를 포함하는 대기에서, 예를 들어 공기에서 용융되는 것이 제공될 수 있다. 따라서 질소는 용융 동안 주위 대기로부터 용융된 원료로 혼입된다.

본 발명에 따른 용융된 원료를 제조하기 위한 배치의 원료는 용융된 원료가 배치의 용융 및 냉각 후 본원에 기재된 조성을 갖도록 하는 방식으로 조합된다. 이와 관련하여, 본 발명에 따르면 (특히 CO₂ 형태의) 탄소의 일부뿐만 아니라 배치의 이산화 규소의 일부가 용융 동안 기상으로 통과하고, 따라서 휘발되어 용융된 원료를 위해 더 이상 사용될 수 없는 것으로 결정되었다. 이러한 이유로, 본 발명에 따른 용융된 원료가 규칙적으로 용융되는 배치가 본 발명에 따른 용융된 원료보다 더 높은 비율의 규소 및 탄소를 함유한다.

본 발명에 따른 용융된 원료의 제조를 위해 제공된 배치는 바람직하게는 다음 비율의 알루미나 기초 원료, 알루미나 및 이산화 규소 기초 원료, 및 탄소 캐리어를 포함할 수 있다:

알루미나 기초 원료: 87-95 질량%, 더욱 바람직하게는 87-91 질량%;

알루미나 및 실리카 기초 원료: 1-12 질량%, 더욱 바람직하게는 7-9 질량%;

탄소 캐리어: 1-4 질량%, 더욱 바람직하게는 2-4 질량%.

질량%로 주어진 숫자는 각 경우에 배치의 총 질량을 기준으로 한다.

바람직하게는, 용융될 배치가 용융될 배치의 총 질량에 대하여 적어도 99 %, 더욱 바람직하게는 100 %의 총 비율의 상기 언급된 원료를 포함하는 것이 제공된다.

배치의 용융은 내화 용융 원료의 제조를 위한 용융 배치에 대한 종래 기술로부터 공지인 기술에 따라, 특히 바람직하게는 전기 아크로에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 용융은 환원 분위기 하에서 일어난다. 배치 용융 후, 용융물을 실온으로 냉각시키고, 이에 의해 용융물이 고화되고 본 발명에 따른 용융된 원료가 획득된다. 이후 용융물은 위에 기재된 바와 같이 분쇄될 수 있다.

기본적으로, 본 발명에 따르면 플레이트가 용융된 원료를 매우 작은 비율, 예를 들어 적어도 1 질량%의 비율로 포함할 경우, 본 발명에 따른 플레이트의 열충격저항 및 내식성이 이미 본 발명에 따른 용융된 원료에 의해 개선될 수 있음이 밝혀졌다. 본 발명에 따르면, 플레이트가 용융된 원료를 적어도 3 질량%의 비율로 포함할 경우 플레이트의 열충격저항 및 내식성의 상당한 개선이 달성됨이 밝혀졌다. 또한, 본 발명에 따른 플레이트의 열충격저항 및 내식성은 플레이트 중의 본 발명에 따른 용융된 원료의 비율이 매우 높은 경우, 특히 70 질량% 초과의 비율일 경우 추가로 개선될 수 없고 심지어 다시 열화(플레이트의 취성이 증가될 수 있음)될 수 있는 것으로 본 발명에 따라 결정되었다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트는 본 발명에 따른 용융된 원료를 약 50 질량%의 비율로 함유하는 경우 열충격저항 및 내식성에 대한 최상의 값을 갖는 것으로 밝혀졌다. 이와 관련하여, 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트가 본 발명에 따른 용융된 원료를 각 경우에 플레이트의 총 질량에 대해 3 내지 70 질량% 범위의 비율, 더욱 바람직하게는 20 내지 60 질량% 범위의 비율, 더욱더 바람직하게는 30 내지 60 질량% 범위의 비율 및 특히 바람직하게는 50 질량%의 비율로 포함하는 것이 제공된다.

본 발명에 따른 플레이트는 본 발명에 따른 용융된 원료를 포함하는 비소성 또는 소성 내화 제품의 형태이다.

본 발명에 따른 플레이트가 소성되지 않는 경우, 이는 바람직하게는 미가공체(green body)로서, 특히 본 발명에 따른 용융된 원료를 포함하는 수지-결합 (특히 템퍼링된) 비소성 플레이트로서 입수 가능하다.

본 발명에 따른 플레이트가 소성되는 경우, 이는 바람직하게는 본 발명에 따른 용융된 원료를 포함하는 탄소-결합 플레이트로서 존재한다.

특히, 본 발명에 따른 플레이트는 바람직하게는 알루미나 및 탄소에 기초한 내화 제품 (즉 소위 내화 "알루미나-탄소 제품") 형태이다.

알루미나 및 탄소에 기초한 알루미나-탄소 제품 형태의 그러한 플레이트는 종래 기술로부터 공지이다. 그러한 종래 기술 플레이트는 알루미나 원료, 특히 용융 알루미나, 및 가능하게는 또한 다른 원료, 특히 산화 지르코늄 형태, 또한 임의의 첨가제 (예를 들어 지르코늄 멀라이트 형태의 탄성화제) 및 산화방지제(예를 들어 금속 또는 금속 탄화물)에 기초한다.

그러한 플레이트가 소성될 때, 플레이트의 탄소 성분은 탄소 결합을 형성하여, 소성 플레이트는 탄소-결합 내화 제품이다.

본 발명에 따른 플레이트는 알루미나 원료가 전체적으로 또는 부분적으로 본 발명에 따른 용융된 원료 형태라는 차이로 종래 기술에 따라 알루미나-탄소 제품의 형태로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 플레이트의 제조를 위해, 알루미나-탄소 제품 형태의 그러한 플레이트의 제조를 위한 종래 기술로부터 공지인 기술이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 용융된 원료 이외에도, 본 발명에 따른 플레이트는 하나 이상의 추가의 내화성 원료, 특히 종래 기술로부터 공지인 슬라이드 게이트 밸브용 내화 플레이트를 갖는 하나 이상의 추가 내화성 원료를 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 플레이트는, 본원에 기재된 본 발명에 따른 용융된 원료 이외에도, 다음 원료: 알루미나, 지르코니아 또는 지르콘 멀라이트 중 적어도 하나에 기초한 하나 이상의 내화성 원료를 포함할 수 있다.

바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 플레이트는 - 본 발명에 따른 용융된 원료 이외에도 - 원료 알루미나, 지르코니아 또는 지르콘 멀라이트 중 적어도 하나에 기초한 하나 이상의 추가 원료를 각 경우에 플레이트의 총 질량에 대해 30 내지 95 질량%의 총 비율, 더욱 바람직하게는 40 내지 80 질량% 범위의 총 비율, 더욱더 바람직하게는 40 내지 70 질량% 범위의 총 비율 및 더욱더 바람직하게는 40 내지 50 질량%의 총 비율로 갖는다.

특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 플레이트는, 본원에 기재된 용융 원료 및 알루미나, 지르코니아 또는 지르콘 멀라이트 기초의 하나 이상의 원료 이외에도, 추가의 원료 탄소(특히 흑연 형태)를, 각 경우에 플레이트의 총 질량을 기준으로 바람직하게는 1 내지 10 질량% 범위의 비율, 특히 바람직하게는 2 내지 9 질량% 범위의 비율로 포함한다.

본 발명에 따른 플레이트의 제조를 위해, 본 발명에 따른 용융된 원료 및 플레이트의 제조를 위한 추가의 원료는 종래 기술에 따라 서로 혼합되고 가공되어, 특히 탄소-결합 플레이트 형태의 플레이트를 형성할 수 있다.

이와 관련하여, 본 발명에 따른 용융된 원료 및 탄소-결합 플레이트를 제조하기 위한 다른 원료가, 특히 코킹 결합제를 첨가하여 먼저 서로 혼합될 수 있다. 이와 관련하여, 종래 기술로부터 공지인 코킹 결합제는 탄소-결합 내화 세라믹 제품의 제조를 위해 사용될 수 있고, 예를 들어 합성 수지 또는 피치 형태의 코킹 결합제이다.

본 발명에 따른 플레이트의 제조를 위한 배치에 본 발명에 따른 용융된 원료 이외에 존재하는 원료는 알루미나, 지르코니아 또는 지르콘 멀라이트 기초의 하나 이상의 원료일 수 있다. 추가 원료로서, 하나 이상의 탄소 캐리어뿐만 아니라 산화방지제 및 탄성화제가 배치에 존재할 수 있다.

본 발명에 따른 플레이트의 제조를 위한 배치의 혼합된 원료는 우선 종래 기술로부터 공지인 공정을 사용하여 가압에 의해 미가공체로 형성될 수 있다. 이러한 미가공체는 이미 본 발명에 따른 플레이트의 구체예, 즉 비소성 플레이트의 형태의 구체예를 나타낸다. 이후 미가공체 또는 비소성 본 발명에 따른 플레이트가, 특히 환원 조건 하에 소성될 수 있다. 소성 동안, 배치 또는 미가공체의 탄소는 탄소 결합을 형성하여, 소성 미가공체가 이후 본 발명에 따른 소성 플레이트의 형태, 즉 소성된 탄소-결합 내화 플레이트 형태인 내화 제품으로서 존재한다.

본 발명에 따른 비소성 플레이트로부터, 우수한 내화 특성을 갖는 본 발명에 따른 소성 플레이트가 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 소성 플레이트는 다음 특성을 가질 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 소성 플레이트(피치로 함침되지 않음)는 다음 물리적 값 중 적어도 하나를 가질 수 있다:

열팽창 계수 < 9.0*10-6 K^-1;

환원 분위기 중의 1,400℃에서 동적 탄성 계수 (영률) (소리 이동 시간 측정) < 65 GPa;

저온 굽힘 강도 > 15 MPa;

환원 분위기 중의 1,400℃에서 고온 굽힘 강도 > 13 MPa;

환원 분위기 중의 1,400℃에서 파단시 일 G_f > 250, 특히 > 300 J/m²;

환원 분위기 중의 1,400℃에서 공칭 노치 인장 강도 σNT > 5 MPa;

1,400℃에서 Kingery에 따른 열 충격 파라미터 R > 10 K;

1,400℃에서 Hasselmann에 따른 열 충격 파라미터 R_st > 5.5 K*m^1/2.

바람직하게는, 본 발명에 따른 플레이트는 상기 물리적 값 모두를 나타낸다.

또한, 본 발명에 따르면, 놀랍게도 본 발명에 따른 소성 플레이트의 고온 굽힘 강도가 종래 기술로부터 공지인 바와 같이 소성 플레이트를 피치에 함침시켜 상당히 크게 증가될 수 있음이 밝혀졌고, 이는 피치 함침에 의한 종래 기술에 따른 일반 플레이트의 고온 굽힘 강도 증가와 비교하여 규칙적으로 불균형적으로 비교된다. 예를 들어, 본 발명에 따른 소성 플레이트는, 소성 상태에서 피치에 함침된 후, 20 MPa 초과, 특히 30 MPa 초과의 환원 분위기 중의 1,400℃에서 고온 굽힘 강도를 나타낼 수 있다.

열팽창은 DIN 51045-4:2007-01에 따라 결정된다.

동적 탄성 계수는 DIN 51942:2002에 따라 결정된다.

냉간 굽힘 강도는 DIN EN 993-6:1995-04에 따라 결정된다.

열간 굽힘 강도는 DIN EN 993-7:1998에 따라 결정된다.

파단시 일 및 공칭 노치 인장 강도는 다음 문헌의 사양에 따라 결정되며, 이에 의해 측정이 1,400℃에서 수행되었다: Harmuth H., Manhart Ch., Auer Th., Gruber D.: "Fracture Mechanical Characterisation of Refractories and Application for Assessment and Simulation of the Thermal Shock Behaviour", CFI Ceramic Forum International, Vol. 84, No. 9, pp. E80 - E86 (2007).

Kingery에 따른 열 충격 파라미터 R은 다음의 참고 문헌에 주어진 정보에 따라 결정되었다: "Factors Affecting Thermal Stress Resistance of Ceramics Materials", J. Am. Ceram. Soc. 1955; 38 (1): 3-15, 그 후 열 충격 파라미터 R은 R = 공칭 노치 인장 강도 / (열팽창 계수 * 탄성 계수)에 따라 계산된다.

Hasselmann에 따른 열 충격 파라미터 R_st는 다음 문헌의 사양에 따라 결정되며: Hasselmann DPH: "Unified theory of thermal shock fracture intiation and crack propagation in brittle ceramics", J. Am. Ceram. Soc. 1969; 52 (11): 600-04, 그 후 열 충격 파라미터 R_st는 R_st = [G_f / (2 * 열팽창 계수² * 탄성 계수)]의 근에 따라 계산된다.

또한, 본 발명에 따른 플레이트는 예를 들어 ITO 테스트에 의해 입증될 수 있는 (하기 참조) 우수한 내식성을 특징으로 한다.

본 발명의 주제는 또한 플레이트의 원료로서 본 발명에 따른 용융된 원료의 용도이다.

본 발명의 주제는 또한 액체 강을 수용하기 위한 용융 용기이고, 용융 용기는 용융 용기로부터의 액체 강의 유량을 제어하기 위한 적어도 하나의 본 발명에 따른 플레이트를 갖는다.

용융 용기는 특히 강 주조를 위한 연속 주조 플랜트 안의 용융 용기, 특히 레이들 또는 턴디쉬일 수 있다.

본 발명의 다른 특징은 청구범위 및 본 발명의 구체예의 예에 대한 다음 설명에서 기인한다.

본 발명의 모든 특징은 개별적으로 또는 조합하여 원하는대로 서로 조합될 수 있다.

본 발명의 예시적인 구체예가 아래에서 더 상세하게 설명된다.

본 발명의 예시적인 구체예의 주제는 원료 알루미나, 지르콘 멀라이트 및 본 발명에 따른 용융된 원료 기초의 탄소-결합 내화 슬라이드 게이트 플레이트 형태의 내화 플레이트이다.

슬라이드 게이트 플레이트 제조를 위해, 배치가 제공되고, 이는 각각 배치의 총 질량에 대하여 하기 표 1에 나타난 비율의 원료를 함유했다:

원료	질량 분율 [ 질량%]
용융된 원료 > 1.0 내지 3.0 mm	21.1
용융된 원료 > 0.5 내지 1.0 mm	10.6
용융된 원료 > 0.0 내지 0.5 mm	17.3
알루미나 < 125 μm	21.8
지르콘 멀라이트 < 3.0 mm	16.1
흑연	3.0
산화방지제 (규소 및 SiC)	5.5
헥사메틸렌테트라민	0.5
합성 수지 (노볼락)	4.1

표 1에 따른 배치를 위한 용융된 원료가 다음과 같이 제조되었다.우선, 89 질량%의 하소 알루미나, 8 질량%의 내화점토 및 3 질량%의 흑연으로 이루어진 배치가 제공되었다. 이 배치는 전기 아크로에서 용융물로 용융되었다. 이후 용융물은 실온으로 냉각되고 용융물이 고화되었다. 고화된 용융물은 본 발명에 따른 용융된 원료의 형태로 이용 가능했다. 표 1의 배치에 따른 입자 크기의 이러한 용융된 원료를 제공하기 위해, 용융된 원료는 분쇄되고 표 1에 따른 입자 크기로 체별하여 이용 가능하게 되었다.

용융된 원료는 다음 원소를 각각 용융된 원료의 총 질량에 대하여 하기 표 2에 따른 비율로 갖는다:

원소	질량 분율 [ 질량%]
알루미늄	51.70
산소	46.70
탄소	0.79
규소	0.69
질소	0.12
추가	< 0.10

용융된 원료의 광물학적 주요 상은 95.4 질량% 초과의 비율의 강옥(Al₂O₃)이었고 추가로 2.0 질량% 비율의 상 Al₂₈C₆N₆O₂₁ 및 1.6 질량%의 비율의 SiC이었다. 금속 규소 및 미량의 Al₄O₄C를 포함하는 다른 상은 1.0 질량%의 총 질량으로 존재했다. 질량%로 나타낸 숫자는 각각의 경우에 용융된 원료의 총 질량을 기준으로 한다. 표 1에 따른 배치에서, 원료 알루미나 및 지르콘 멀라이트는 본 발명에 따른 용융된 원료 이외에 추가의 주요 원료로서 존재했다.

흑연은 탄소 성분으로서 존재했다.

금속 규소 및 탄화 규소가 산화방지제로서 존재했다.

합성 수지는 (경화제로서 헥사메틸렌테트라민과 함께) 코킹 결합제로서 배치에 존재했다.

표 1에 따른 배치의 성분은 혼합기에서 밀접하게 혼합된 다음 프레스에서 가압되어 슬라이드 게이트 플레이트의 미가공체가 형성되었다. 이러한 슬라이드 게이트 플레이트는 슬라이드 게이트 플레이트의 형태의 본 발명에 따른 비소성 플레이트의 구체예였다.

이후 미가공체는 250℃에서 먼저 템퍼링되었고, 이후 결합제의 휘발성 성분이 증발되었다.

이후 템퍼링된 미가공체는 환원 분위기에서 1,200℃로 가열되었고 이 온도에서 환원 분위기에서 세 시간 동안 유지되었다. 이러한 소성 과정 동안, 흑연 및 결합제의 탄소 성분이 탄소 결합을 형성했다.

냉각 후, 본 발명에 따른 플레이트의 구체예는 소성된 탄소-결합 내화 슬라이드 게이트 플레이트의 형태로 제공되었다.

본 발명에 따른 소성 슬라이드 게이트 플레이트의 이러한 예시적인 구체예의 특성을 종래 기술에 따른 일반 슬라이드 게이트 플레이트의 특성과 비교하기 위해, 일반 소성 슬라이드 게이트 플레이트를 종래 기술에 따라 제조했다. 이러한 종래 기술 슬라이드 게이트 플레이트는 상기 예시적인 구체예에 따라 제조되었지만, 본 발명에 따른 용융된 원료 대신, 종래 기술에 따른 용융 알루미나가 사용되었다는 차이가 있다.

이후 물리적 특성을 두 슬라이드 게이트 플레이트에서 결정했다. 하기 표 3은 결정된 물리적 특성을 나타내고, 예시적인 구체예에 따른 슬라이드 게이트 플레이트는 "E"로 표시되고 종래 기술에 따른 슬라이드 게이트 플레이트는 "S"로 표시된다.

물리적 값	S	E
열팽창 계수 [K^-1]	8,6 * 10-6	8,8 * 10-6
탄성 계수 [GPa]	58.4	62.5
냉간 굽힘 강도 [MPa]	13	16.1
열간 굽힘 강도 [MPa]	11.1	15.1
파단시 일 [J/m²]	249	346
노치 인장 강도 [MPa]	3.6	6.8
Kingery에 따른 열 충격 파라미터 R [K]	7.2	12.5
Hasselmann에 따른 열 충격 파라미터 R_st [K*m^1/2]	5.4	6.0

탄성 계수는 환원 조건 하에 1,400℃에서 소리 이동 시간 측정에 의해 측정된 동적 탄성 계수이다.고온 굽힘 강도는 환원 조건 하에 1,400℃에서 측정되었다.

파단시 일은 또한 환원 조건 하에 1,400℃에서 측정된 파단시 일 G_f이다.

공칭 노치 인장 강도는 환원 조건 하에 1,400℃에서의 공칭 노치 인장 강도 σNT이다.

Kingery에 따른 열 충격 파라미터 R 및 Hasselmann에 따른 R_st은 각각 환원 조건 하에 1,400℃에서 측정된 파라미터에 기초하여 계산되었다.

모든 값은 상기 언급된 표준 및 문헌에 따라 측정 및 결정되었다.

표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 슬라이드 게이트 플레이트는 실질적으로 이들 값 모두에 대하여 (탄성 계수 제외) 종래 기술에 따른 표준 슬라이드 게이트 플레이트보다 우수한 것으로 입증되었다.

또한, 본 발명에 따른 슬라이드 게이트 플레이트 및 종래 기술 슬라이드 게이트 플레이트가 상기 실시예에 따라 제조되었지만, 두 슬라이드 플레이트가 소성 후 피치로 함침되었다는 차이가 있었다. 이에 따르면, 본 발명에 따른 소성 슬라이드 게이트 플레이트의 구체예는 34.2 MPa의 고온 굽힘 강도를 가졌고 종래 기술에 따른 소성 슬라이드 게이트 플레이트는 14.4 MPa의 고온 굽힘 강도를 가졌다.

슬라이드 게이트 플레이트(피치로 함침되지 않음)의 내식성을 결정하기 위해, 소위 ITO 테스트를 또한 수행했다. 이 테스트에서, 석재 세그먼트를 본 발명에 따른 슬라이드 게이트 플레이트 E 및 종래 기술에 따른 슬라이드 게이트 플레이트 S로부터 절단하고 노 라이닝의 일부로서 사용했으며, 이에 대해 소위 "유도 도가니 노 테스트" (ITO 테스트)에 따른 부식 테스트를 다음과 같이 수행했다: 우선, 벽면 상의 내화 라이닝이 석재 세그먼트로 만들어진 노가 건설되었다. 이후의 슬래그 영역에서, 라이닝이 슬라이드 게이트 플레이트 E 및 S의 전술한 벽돌 세그먼트로부터 부분적으로 형성되었다. 내화 라이닝은 일치하는 원형-원주형 금속 인서트(60 kg 강)가 배치되는 원형-원주형 노 챔버를 둘러싼다. 금속 인서트를 1,600℃로 가열하고 라이닝 외부 주위의 링으로 안내되는 코일에 의해 용융시켰다. 하기 표 4에 나타나는 화학 조성을 갖는 슬래그 분말(3 kg)(슬래그 분말의 총 질량에 대하여 나타낸 비율)을 용강에 첨가했고, 이는 부식성 슬래그를 갖는 슬래그 영역을 용융 및 형성했다.

슬래그는 슬래그 영역에서 슬라이드 게이트 플레이트 E 및 S로부터의 석재 세그먼트와 반응하여 이를 부식적으로 손상시켰다. 석재 세그먼트는 슬래그에 의해 총 다섯 시간 동안 부식되었고, 슬래그는 정기적으로 새로 교체되었다. 이후 라이닝을 제거하고 석재 세그먼트, 즉 마모 표면에서 부식 정도를 테스트했다.

슬래그의 성분	질량 분율 [ 질량%]
Al₂O₃	10.0
SiO₂	10.1
Fe₃O₄	26.1
CaO	37.6
MnO	11.1
MgO	4.2
F	0.5
S	0.4

마모의 결정을 위해, 슬라이드 게이트 플레이트 S로부터의 석재 세그먼트의 마모 표면이 종래 기술에 따라 100%로 정규화되었고 본 발명에 따른 슬라이드 게이트 플레이트 E로부터의 석재 세그먼트에 대한 대응하는 값과 관련하여 설정되었다. 마모 표면은 석재 세그먼트의 부식된 영역의 최대 단면적이다. 이에 따르면, 본 발명에 따른 슬라이드 게이트 플레이트 E의 석재 세그먼트의 마모는 종래 기술에 따른 슬라이드 게이트 플레이트 S로부터의 석재 세그먼트의 마모 표면의 평균 82%에 불과했다.

Claims

용융된 원료를 포함하는, 액체 강의 유량 제어를 위한 슬라이드 게이트 밸브용 내화 플레이트, 여기서 용융된 원료는 다음의 원소를 각각 다음 질량 분율 범위의 비율로 포함함:
알루미늄: 46 내지 55 질량%;
산소: 42 내지 49 질량%;
탄소: 0.1 내지 3 질량%;
규소: 0.1 내지 4 질량%.
제1항에 있어서, 용융된 원료는 상 Al₂₈C₆N₆O₂₁을 포함하는 플레이트.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 용융된 원료는 상 Al₂₈C₆N₆O₂₁을 0.05 내지 10 질량% 범위의 비율로 포함하는 플레이트.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 용융된 원료는 원소 질소를 포함하는 플레이트.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 용융된 원료는 원소 질소를 최대 0.3 질량%의 비율로 포함하는 플레이트.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 용융된 원료는 원소 알루미늄, 산소, 탄소, 규소 및 질소를 적어도 98 질량%의 총 비율로 포함하는 플레이트.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 용융된 원료는 금속 규소를 포함하는 플레이트.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 용융된 원료는 상 SiC를 포함하는 플레이트.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 용융된 원료는 상 강옥을 포함하는 플레이트.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 용융된 원료를 3 내지 70 질량% 범위의 비율로 포함하는 플레이트.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서 비소성 또는 소성 탄소 결합 제품 형태인 플레이트.
전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 다음 물리적 값 중 적어도 하나를 갖는 플레이트:
열팽창 계수 < 9.0*10-6 K^-1;
환원 분위기 중의 1,400℃에서 동적 탄성 계수 (영률) (소리 이동 시간 측정) < 65 GPa;
저온 굽힘 강도 > 15 MPa;
환원 분위기 중의 1,400℃에서 고온 굽힘 강도 > 13 MPa;
환원 분위기 중의 1,400℃에서 파단시 일 G_f > 250, 특히 > 300 J/m²;
환원 분위기 중의 1,400℃에서 공칭 노치 인장 강도 σNT > 5 MPa;
1,400℃에서 Kingery에 따른 열 충격 파라미터 R > 10 K;
1,400℃에서 Hasselmann에 따른 열 충격 파라미터 R_st > 5.5 K*m^1/2.
슬라이드 게이트 밸브용 플레이트의 원료로서의 전술한 청구항 중 어느 한 항에 따른 용융된 원료의 용도.
액체 강을 수용하기 위한 용융 용기, 여기서 용융 용기는 용융 용기로부터의 액체 강의 유량 제어를 위한 전술한 청구항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 플레이트를 포함함.
강 주조를 위한 연속 주조 플랜트에서 레이들 또는 턴디쉬 형태의 제14항에 따른 용융 용기.