KR900004451B1 - 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물의 제조방법
본 발명은 제강업에 있어서 용선 및 용강의 유량을 제어하는데 사용되고 있는 슬라이딩 노즐용 플페이트 내화물의 제조방법에 관한 것이다.
슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물은 용융금속의 유량제어용 부재로서 래들(ladle)에서의 2차 처리와 연속주조가 일반화된 현재, 철강업에서는 필요불가결한 내화물로서 널리 채용되고 있다.
슬라이딩 노즐용 내화물중에서도 특히 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물은 용융금속류의 제어를 담당하는 부분이기 래문에 대단히 고도한 기능이 요구되고, 재질면에 있어서도 여러가지 가혹한 조건에 대응하여 뛰어난 특성을 갖는 것이 크게 요망되고 있다.
이 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물은 용융금속류에 의한 급격한 열충격과 마모등의 물리적 작용에 부가하여 용융금속 및 용융슬랙에 의한 물리적 및 화학적인 침식작용을 받기 때문에, 이 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물이 구비해야 할 특성으로서는 대별해서 내스폴링성(耐 spalling 性), 내식성 및 강도를 들 수 있다.
이 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물에 여러가지의 특성을 균형있게 구비시키기 위해서 여러가지 연구가 이루어져 왔다.
최근에는 내용성(耐用性)이 가장 안정된 알루미나-탄소(alumina-carbon)가 재질인 것이 철강업계에서 널리 사용되고 있다.
이 알루미나-탄소재질의 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물은 건강에 유해한 피치나 타르등의 증기를 발생시키지 않고, 종래의 피치함침 세라믹 본드 플레이트 보다 우수한 내용성을 얻는 것을 가능하게 하는 것이다.
또 슬라이딩 노즐용 플레이트는 일반적으로 예열없이 사용되므로 상온에 가까운 온도로부터 한번에 용강온도(1500℃ 이상)로 급열되어 대단히 큰 열충격을 받음과 동시에, 용강의 유량을 제어할 때 물리적 마모작용과 화학적 마모작용을 받는다.
그리고 알루미나-탄소재질의 슬라이딩 노즐용 플레이트의 경우에 있어서는 용강에 의한 탄소의 용해와 탄소의 산화등의 문제가 있고, 탄소원(源)의 선택이 대단히 중요한 영향을 주는 인자로 된다.
최근, 이러한 알루미나-탄소재질의 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물의 재질을 개량하는 것이 여러가지의 면에서 검토되고 있다.
예컨대, 특공소 58-20901호 공보에는 비표면적이 50㎡/g 이상인 탄소의 미분말의 효과에 대해서, 특공소 56-16122호 공보에는 실리머나이트(silllmanite)족 광물원료와의 조합사용의 효과에 대해서, 특공소 56-96775호 공보에는 ZrO2-AI203-SiO2계 원료의 첨가효과에 대해서, 특개소 58-125660호 공보에는 Al2O3-ZrO2계 원료의 효과에 대해서, 특개소 60-60973호 공보에는 피치와 페놀수지와의 병용에 대해서, 특개소 60-3027호 공보에는 노볼락형 페놀수지와 리졸형 페놀수지와의 병용에 대해서 보고되어 있다.
알루미나-탄소 재질의 슬라이딩 노즐 플레이트에 배합되는 탄소의 특성은 중요하며, 특공소 58-20901호 공보에서는 카아본블랙은 용강에 가장 용해하기 어렵고, 또한 산화되기 어려운 특성때문에 알루미나-탄소 재질의 슬라이딩 노즐용 플레이트의 내용성 향상에 효고가 있으므로 알루미나-탄소내질의 플레이트의 주요 탄소원으로서 배합되고 있다.
배합량으로서 7% 이상을 사용하면 내스폴링성에 난점이 발생하고 3% 이하를 사용하면 내식성이 저하하는 결점이 있다.
이러한 결점을 개선할 목적으로 특개소 58-125660호 공보, 특개소 60-60973호 공보, 특개소 60-3027호 공보등의 발명이 제안되어 그 나름대로의 효과는 얻어지고 있으나, 아직 용강이 슬라이딩면에 부착되는 것에 기인하는 손상을 해결하는데는 이르지 못하고 있다.
이 손상을 경감하기 위해 탄소량의 증가라고 하는 수단은 당연히 고려되어지는 것이지만, 단지 흑연 또는 무정형 탄소를 증가시키는 수단으로는 용강에 의한 탄소의 용해가 일어나서, 노즐공의 에지부의 손모가 진행되어 탕(湯)의 멈춤(stopping)이 불량하게 되므로 플레이트의 수명이 향상되지 않는다.
또한, 바인더로부터 생기는 탄소(코우크스)의 형태를 연구함으로써 열적특성의 향상을 도모하는 것이 시도되고 있으나(특개소 60-60973호 공보, 특개소 60-3027호 공보), 용강의 부착에 대해서는 그다지 효과를 발휘못하고 있다.
결국 이 알루미나-탄소재질의 것은 용융슬랙등에 의한 화학적인 내식성에 있어서는 뛰어나지만 제조상 탄소분말은 소결이 어렵다는 문제때문에 미분성분의 균일한 분산이나 소결성에는 약간 난점이 있고, 치밀하고 또한 고강도인 조직을 얻는 것은 곤란하였다. 특히 부착된 용강을 제거하려는 경우, 용강이 부착된 매트릭스조직이 벗겨지기 쉽다.
이것은 미분말의 불균일한 분산에. 기인하는 미시적 조직내부에 있어서의 편석, 용강에 의한 탄소의 용해에 의해 매트릭스 조직이 다공성화하는 결과로서 용강의 부착이 촉진되어지는 것등을 원인으로 하는 것이다.
본 발명은 이러한 종래의 알루미나-탄소재질의 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물의 내용성을 개선하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 그 목적을 달성하기 위해 알루미나-탄소 재질의 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물에 배합되는 성분의 입도를 조정함으로서 조직의 균일화을 도모하고, 또한 소결성을 개선한 것이다.
즉 본 발명은, (a) 알루미나를 90wt% 이상을 함유하는 원료 : 50 내지 90wt% (b) 1000℃에서의 열팽창계수가 8×10-6이하인 Al203-SiO2계, Al203-ZrO2계 및 A1203-SiO2-ZrO2계 원료에서 선택된 1종 또는 2종이상 : 0 내지 30wt%, (c) BET 비표면적이 50㎡/g 이상인 탄소분말 : 3 내지 8wt%. (d) Si를 주성분으로 하는 Si 미분말과 (c) 성분 이외의 탄소 미분말의 합계량 . 4 내지 10wt%, 잔부 : 기타 내화성물질로 이루어지는 혼합원료이고, (e) 상기 알루미나 성분함유원료(a)의 5 내지 20wt%가 평균입자 지름 1㎛ 이하이고 또한 BET 비표면적이 3.O㎡/g인 소결이 용이한(易燒結性) 미분말 알루미나 원료인 조성물을 준비하고, 그 조성물에 대해 바인더를 첨가하고, 혼련하고, 성형하여, 얻어진 성형체를 환원 소성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 위에 기재한 (a) 내지 (e)의 5개의 사항의 모든것을 필수요건으로 하는 것이고, 이중 어느것이 빠져도 현재 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물의 수명을 결정하는 요인이 되고 있는 용강부착의 경감에 관한 대폭적인 효과는 얻을 수 없다.
본 발명에 있어서는, 이러한 요건의 채용에 의해, 상기한 종래 기술에서 볼 수 결점을 완전하게 해결한 것이다.
즉, 평균입자지름이 1㎛ 이하의 소결이 용이한 미분말알루미나를 매트릭스에 분산시킴으로써 알루미나 입자 상호의 간격이 작아지므로, 하등 문제없이 탄소를 증량할 수가 있게 되었다.
이 소결이 용이한 미분말알루미나는, 미세한 탄소분말과 바인더로부터 생성하는 탄소와 함께 크기가 단 단위의 마이크론(㎛)인 종래의 알루미나 입자사이를 충전하여, 치밀하고 내식성과 내용강성이 뛰어난 조직을 충전하여, 치밀하고 내식성과 내용강성이 뛰어난 조직을 부여하는 원인이 된다.
또한, 용강과의 접촉면을 미시적 (microscopic)으로 고찰하면, 소결이 용이한 미분말알루미나는 그곳에서 소결되어서 보호층을 형성하고 있는 것이 판명되었다.
이 표면층은 용강이 플레이트 벽돌 조직속에 침입하는 것을 방지하므로 용강의 부착이 경감되게 된다.
이러한 효과를 후술하는 실용 테스트에서 실증되었다.
이어서, 본 발명에 있어서의 각 성분의 배합비율에 대해서의 기술적인 의의를 기술한다.
소결이 용이한 미분말알루미나 배합량이 5wt% 이하에서는 미세한 매트릭스 조직의 형성이 충분히 행하여지지 않고, 또한 20% 이상에서는 소결이 지나치게 진행되는 결과로서 내스폴링성이 대폭으로 저하하고 내용성도 나빠진다.
Si분은 플레이트 벽돌내에 남는 탄소량에도 영향받지만, 2 내지 7%가 일반적이다.
2wt% 이하에서는 강도의 발현이 불충분하고, 또한 7wt% 이상에서는 강도의 발현이 지나치게 커진다.
(c) 성분이외의 탄소의 미세한 분말은 2 내지 5%가 바람직하다 2wt% 이하에서는 내스폴링성의 향상의 정도가 작고, 또한 5wt% 이상에서는 내스폴링성의 향상의 정도가 작고, 또한 5wt% 이상에서는 용강에 의한 용해가 커진다.
(a) 성분은 알루미나-탄소재질의 슬라이딩 노즐용 플레이트의 주요원료이고, 소결알루미나 또는 전융(電融)알루미나등을 단독으로 또한 조합해서 사용하여도 좋다.
Figure kpo00001
(b) 성분은, 내식성이 강하게 요구되는 경우에는 그 첨가량이 제로라도 좋다.
그것의 첨가량이 30%를 초과하면, 알루미늄킬드강(aluminum killed steel)의 주입에 있어서도 용손에 의한 손상이 눈에 띈다.
이와같이 하여, 특허청구의 범위에서 특정되는 바와같이 평균입자지름 1㎛ 이하이고 BET 표면적 3.0㎡/g 이상인 소결이 용이한 미분말알루미나 원료와 BET 표면적이 50㎡/g 이상인 탄소분말과의 공존에 의해, 종래의 알루미나-탄소재질의 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물 이상으로 그 조직이 치밀화된다.
이와같이 얻어진 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물은 종래 제품에는 없었던 용강의 부착이 대단히 경미한 재질로 된다.
[실시예]
다음에, 본 발명의 실시예를 비교예와 같이 설명함으로써 본 발명의 효과를 구체적으로 설명한다.
표 1에 표시한 내화물 분말의 배합물에 바인더로서 페놀수지를 사용해서 성형용 배합물을 조정하였다.
그 후, 성형->소성->피치함침->소성의 공정을 거쳐 목적으로 하는 슬라이딩 노즐용 플레이트를 얻었다.
이것을 실시예의 완성품으로 하고, 그 특성을 표 1에 비교예와 대비해서 표시하였다.
또한, 각 슬라이딩 노즐용 플레이트를 실제의 조업에 적용했을 경우의 수명에 대해서 조사하였다.
그 결과도, 표 1에 표시하였다.
각 테스트 모두 20세트 사용해서, 각 사용에 앞서 사용한계 기준까지의 차아지 회수를 측정하고, 그것을 수명으로 하였다.
표 1에서 명백한 바와같이, 본 발명 실시예에 의한 슬라이딩 노즐용 플레이트의 경우는 비교예에 비해서 실재로(實爐)테스트에서 대폭적인 수명향상이 확인되었다.

Claims (1)

  1. (a) 알루미나를 90wt% 이상을 함유하는 원료 : 50 내지 90wt%, (b) 1000'c에서의 열팽창계수가 8×10-6이하인 Al203-SiO2r계, A1203-ZrO3계 및 A1203-SiO2-ZrO2계 원료에서 선택된 1종 또는 2종이상 : 0 내지 30wt%, (c) BET 비표면적이 50m2/g 이상인 탄소분말 3 내지 8wt%, (d) Si를 주성분으로 하는 Si 미분말과 (c) 성분 이외의 탄소 미분말의 합계량 : 4 내지 10wt%, 잔부 : 기타 내화성물질로 이루어지는 혼합원료이고, 상기 알루미나 성분 함유원료(a)의 5 내지 20wt%가 평균입자 지름 1㎛ 이하이고 또한 BET 비표면적이 3.O㎎/g 이상인 소결이 용이한 미분말 알루미나 원료인 조정물을 준비하고, 그 조성물에 대해서 바인더를 첨가하고, 혼련하고, 성형하여, 얻어진 성형체를 환원 소성하는 것을 특징으로 하는 알루미나-탄소재질의 슬라이딩 노즐용 플레이트 내화물의 제조방법.
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