KR950002334B1 - Process for the preparation of refractories - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제 1 도 및 제 2 도는 본 발명 방법으로 얻어지는 노즐의 실시예를 나타내는 단면도.1 and 2 are cross-sectional views showing embodiments of nozzles obtained by the method of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 본 발명의 재질 2 : Al2O3-C 재질1: Material of the present invention 2: Al 2 O 3 -C material
3 : ZrO3-C 재질 4 : 토출구멍3: ZrO 3 -C material 4: discharge hole
5 : 내공부5: internal study
본 발명은, 강(鋼)의 연속주조 조업에 사용하는 침지(浸漬)노즐에 관한 것으로, 특히 노즐 안쪽구멍벽의 알루미나 부착을 억제하여, 안쪽구멍의 폐쇄를 방지한 연속주조용 침지노즐 내화물의 제조법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an immersion nozzle for use in continuous casting operation of steel, and more particularly, to a continuous casting immersion nozzle refractories in which the alumina adhesion of the nozzle inner hole wall is suppressed and the closing of the inner hole is prevented. It is about a manufacturing method.
강의 연속주조에 사용되는 침지노즐은, 턴디시(tundish)로부터 주형(mold)으로 용강(溶鋼)을 공급하기 위하여 연결되고, 동시에 용강의 산화방지, 주입시(鑄入)의 용강류(溶鋼流)의 흐트러짐의 방지, 슬래그(slag)의 말려들어감을 방지하는 등의 기능을 달성하고 있다. 그리고, 주편(鑄片)내의 비금속개재물을 감소시켜, 그 품질향상에 중요한 역할을 담당하는 부재이다.Immersion nozzles used for continuous casting of steel are connected to supply molten steel from tundish to mold, and at the same time molten steel during oxidation prevention and injection of molten steel The function of preventing the disturbance of (), the rolling of the slag (slag) and the like is achieved. In addition, it is a member that reduces the non-metallic inclusions in the cast steel and plays an important role in improving the quality.
침지노즐은, 안티스포올링성(anti-spalling), 내마모성, 내식성 등에 대한 요구가 대단히 엄격하여서, 이들 요구를 만족시키는 재질로서는, 현재 알루미나(alumina)-흑연질이 널리 사용되고 있다. 또, 노즐외주의 파우더라인(powder line)부에는 내식성이 큰 ZrO2-C질을 둘레에 설치한 구조도 많이 사용되고 있다.Immersion nozzles have very strict requirements for anti-spalling, abrasion resistance, corrosion resistance, and the like, and alumina-graphite is widely used as a material satisfying these requirements. In addition, a structure in which a ZrO 2 -C material having a high corrosion resistance is installed around the powder line portion of the nozzle outer periphery is also widely used.
연속주조 조업에 있어서 침지노즐에 대한 문제점의 하나로서, 알루미나의 부착에 기인하는 노즐 내공의 폐색(閉塞)이 있다. 특히, 알루미늄킬드강(aluminium-killed steel), 알루미늄실리콘킬드강(aluminium-silicon-killed steel)에 있어서는, 용강중의 탈산생성물인 알루미나 등의 비금속개재물이 침지노즐의 내공벽, 토출구멍 주변 등에 부착하여, 점차로 성장하여 두꺼워져, 드디어는 노즐을 폐색하게 되는 경우가 많다. 이 노즐폐색은 침지노즐의 내용(耐用)시간을 저하시키고, 또, 이 부착물이 용강에 포착(捕捉)되면 제품의 열화를 초래하게 된다.One of the problems with the immersion nozzle in continuous casting operation is the blockage of the hole in the nozzle due to the adhesion of alumina. Particularly, in aluminum-killed steel and aluminum-silicon-killed steel, non-metallic inclusions such as alumina, which is a deoxidation product in molten steel, adhere to the inner wall of the immersion nozzle, around the discharge hole, and the like. It gradually grows and thickens, and often closes the nozzle. This nozzle clogging reduces the immersion nozzle's useful time and, if the deposit is trapped in the molten steel, causes deterioration of the product.
노즐폐색을 방지하기 위하여, 노즐내공면에 아르곤(argon)등의 불활성 가스를 불어넣어, 알루미나 등의 부착을 방지하는 방법이 널리 실시되고 있다. 그러나, 이 방법으로도 연속주조를 거듭하게 되면, 알루미나 등의 비금속개재물이 부착, 성장하여 폐색현상에 까지 진전되어, 폐색방지책으로서 운전비(running cost)도 포함되어 불충분하다. 또한, 강의 종류에 따라서는 가스불어넣기 그 자체가 제품에 있어서 바람직하지 못한 경우도 있어, 알루미나가 부착되기 어려운 노즐재질의 개발이 검토되어 왔다.In order to prevent nozzle clogging, a method of blowing an inert gas such as argon into the nozzle inner cavity surface to prevent adhesion of alumina or the like is widely practiced. However, continuous casting in this method also results in adhesion and growth of non-metallic inclusions such as alumina, which leads to blockage, and also includes a running cost as a preventive measure. In addition, depending on the type of steel, gas blowing itself may be undesirable in a product, and development of a nozzle material which is hard to adhere to alumina has been studied.
알루미나 부착이 발생되기 어려운 침지노즐 재질의 한예로서, 석회클링커(CaO-clinker)와 탄소를 주원료로 한 CaO-C 재질의 노즐이 일본특개소 56-165548호 공보에 의하여 개시되어 있다. 이것에 의하면, 재료중의 석회클링커는 용강에서 석출되는 알루미나와 반응하여, CaO·Al2O3, 3CaO·Al2O3등의 저융점 물질로 되어, 노즐 내벽면에 멈추지 않고 흐르므로, 노즐폐색의 방지에 효과가 있다고 되어 있다. 그러나, 이 CaO-C 재질은 강철 속의 알루미나와 용이하게 상기한 칼슘알루미네이트(calcium-aluminate)를 생성시키기 때문에 용손(溶損)속도가 커서, 연속주조와 같은 장시간의 사용에는 적합하지 못하다. 그뿐 아니라, 석회클링커를 배합하였으므로, 제조시, 제품보존시 및 사용시에 소화(消化)되기 쉬운 결점도 갖고 있다.As an example of an immersion nozzle material in which alumina adhesion is unlikely to occur, a nozzle made of CaO-C material mainly made of lime clinker and carbon is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-165548. By means of this, lime clinker in the material is a low melting point material such as to react with the alumina to be precipitated in the steel, CaO · Al 2 O 3, 3CaO · Al 2
일본특공소 59-19075호 공보 및 일본특개소 62-288161호 공보에서는 칼슘지르코네이트(calcium zirconate)계 클링커와 탄소를 결합시킨 원료에 의한 연속주조용 노즐이 제안되어 있다. 전자는 지르코니아(zirconia)에 3-35중량%의 칼시아(calcia)를 배합하여 1600℃ 이상에서 소성하여 얻어지는 칼슘지르코니아계 클링커 40-93중량%, 흑연 5-50중량% 및 금속실리콘(silicon metal) 2-13중량%로 이루어진 조성으로 되어 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 59-19075 and Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-288161 propose a continuous casting nozzle made of a raw material obtained by combining calcium zirconate-based clinker and carbon. The former is 40-93% by weight of calcium zirconia-based clinker obtained by mixing 3-35% by weight of calcia in zirconia and calcining at 1600 ° C. or higher, 5-50% by weight of graphite, and silicon metal. ) It is composed of 2-13% by weight.
이 노즐은 주형파우더(mold powder)에 대한 내식성의 향상을 목적으로 하고 있다. 후자는 칼슘지르코네이트계 클링거 20-95중량%, 흑연 5-50중량, 금속실리콘 0-1중량%의 원료조성이다. 이 노즐의 칼슘지르코네이트계 클링커는 CaO를 16-35중량%, Ⅲ족 및 Ⅳ족 원소의 산화물의 1종 또는 2종 이상을 0.5-5중량%를 함유하고, 광물조성으로서 CaZrO3를 주성분으로 하고 있다.This nozzle aims at improving the corrosion resistance to mold powder. The latter is a raw material composition of 20-95% by weight of calcium zirconate-based klinger, 5-50% by weight of graphite, and 0-1% by weight of metal silicon. The calcium zirconate-based clinker of this nozzle contains 16-35% by weight of CaO, 0.5-5% by weight of one or two or more of the oxides of Group III and Group IV elements, and CaZrO 3 as a mineral composition. I am doing it.
상기한 일본특공소 59-19075호 공보 및 일본특개소 62-288161호 공보에서 볼 수 있는 노즐 내화물은, 모두 칼슘지르코네이트계 클링커, 흑연, 금속실리콘을 구성성분으로 하고 있다. 그러나, 금속실리콘의 첨가는 소량인 경우에도 사용시에 재료속의 C와 반응하여β-SiC를 생성하여 강도를 향상시켜, 가는 구멍의 직경을 작게 하므로, 내식성을 향상시킨다는 이점이 있으나, 그 반면, 탄성율을 높여서 내(耐)스포올링(spalling)성을 열화시키는 경향이 있다. 이 성상(性狀)은 연속주조용의 노즐내화물로서 치명적인 결점과 결합되기 쉬우므로, 금속실리콘의 첨가는 바람직하지 못하다.The nozzle refractory materials which can be seen in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-19075 and Japanese Patent Laid-Open No. 62-288161 are all composed of calcium zirconate-based clinker, graphite, and metal silicon. However, even when a small amount of metal silicon is added, it reacts with C in the material at the time of use to produce β-SiC, thereby improving strength and reducing the diameter of the fine pores, thereby improving corrosion resistance. There is a tendency to deteriorate the spalling resistance by raising. Since this property is likely to be associated with a fatal defect as a nozzle refractory for continuous casting, the addition of metal silicon is undesirable.
금속실리콘을 첨가하지 않고 원하는 내식성을 발현시키기 위하여, 본 발명의 방법에서는 CaO-C에 ZrO2나 MgO를 결합한 ZrO2-CaO-C 재질 또는 ZrO2-CaO- MgO-C 재질의 내화물 조성으로 하여, 내식성을 저하시키지 않고 알루미나 부착을 경감시키는 것을 가능하게 하였다. CaO원(源)으로서는 ZrO2에 CaO를 15-31중량% 첨가한 것을 전기용융시켜 큐빅(cubic)(등축정계, 이하동일) ZrO2+ZrCaO3의 형태로 한 것을 사용하여 내소화성(耐消化性)을 현격하게 향상시키는 것도 가능케 하였다.In order to express desired corrosion resistance without addition of metal silicon, in the method of the present invention, ZrO 2 -CaO-C material or ZrO 2 -CaO- MgO-C material in which ZrO 2 or MgO is bonded to CaO-C is used. It was possible to reduce adhesion of alumina without reducing corrosion resistance. As the CaO source, fire-extinguishing resistance was obtained by adding 15-31 wt% of CaO to ZrO 2 and electrolytically melting it into a cubic (equal, equiaxed, ZrO 2 + ZrCaO 3 ) form. It was also possible to significantly improve sex.
본 발명에서는 기본적인 원료로서 ZrO2에 CaO를 15-50중량% 첨가하고 전기용융함에 의하여 만들어지는 큐빅 ZrO2+ZrCaO3인 형태의 것을 일정 입자 크기로 정리하여, 이를 내화물 원료로서 사용한다.In the present invention, 15-50% by weight of CaO is added to ZrO 2 as a basic raw material, and the Cubic ZrO 2 + ZrCaO 3 forms formed by electrolysis are arranged in a predetermined particle size, and used as a refractory raw material.
이 전기용융 원료는, 소결한 클링커를 원료로 한 것보다도 내소화성이 우수하고, 치밀한 조직을 얻을 수 있으므로 내화물로 한 경우에도 우수한 내식성이 얻어지는 것이다.This electrolytic raw material is more excellent in fire resistance than the sintered clinker as a raw material, and a dense structure can be obtained. Thus, even when a refractory material is used, excellent corrosion resistance is obtained.
본 발명은, 노즐조성의 전기용융 원료중의 CaO와, 노즐에 접촉되는 용강 중의 알루미나(alumina)를 반응시켜서 칼슘알루미네이트의 저융점물을 생성시킨다. 그 저융점물이 용강의 흐름에 씻겨서 적당한 용손을 부여함에 의하여 표면이 갱신되어, 부착하는 알루미나의 성장을 방지하는 것에 특징이 있다.The present invention reacts CaO in the electrolytic raw material of the nozzle composition with alumina in the molten steel in contact with the nozzle to produce a low melting point product of calcium aluminate. The low-melting point is washed by the flow of molten steel, and the surface is renewed by imparting proper melting loss, thereby preventing the growth of adhered alumina.
이와 같이, 본 발명은 내화물 표면에 적당한 저융점물을 생성시키는 것이 조건으로 되므로, 용손진행이 지나치면 내용성(耐用性)이 손상되므로, 재질과 아울러 입자직경의 설정이 용손속도의 제어에 있어서 중요하게 된다.As described above, in the present invention, it is conditional to produce a suitable low melting point on the surface of the refractory. Therefore, if excessive melting damage progresses, the solvent resistance is impaired. It becomes important.
또, 금속실리콘의 첨가없이 강도를 충분한 것으로 하기 위하여 본 발명에서는 결합재로서 5-15중량%(외부첨가)의 피치와 2-6중량%(외부첨가)의 페놀수지를 사용함에 의하여, 고강도로서 내스포올링성이 우수하고, 또한 가는 구멍의 직경이 작아서 내식성이 양호한 ZrO2-CaO-C계 노즐의 내화물을 얻고 있다.In addition, in order to make the strength sufficient without the addition of metal silicon, the present invention uses a pitch of 5-15% by weight (externally added) and 2-6% by weight (externally-added) phenolic resin as a binder to provide high strength. sports come ringseong is excellent, and have gained a refractory material of a thin small, good corrosion resistance, ZrO 2 -CaO-C-based diameter of the nozzle hole.
또한, 정립(整粒)한 ZrO2-CaO-C계 재질에 정립한 마그네시아 혹은 B4C(탄화붕소)를 조합함에 의하여, 내식성을 손상시키지 않고, 알루미나 부착방지 기능을 향상시킬 수도 있다.In addition, by combining magnesia or B 4 C (boron carbide) that is grained with the grained ZrO 2 -CaO-C-based material, the alumina adhesion preventing function can be improved without impairing the corrosion resistance.
여기에서, 주재료가 되는 ZrO2-CaO의 원료를 전기용융하여, 그 조성이 완전히 큐빅 ZrO2와 ZrCaO3의 형태로 한다. 단순히 ZrO2와 CaO와의 혼합물을 1600℃ 정도의 온도에서 소결하는 것만으로는 유리(遊離) CaO가 잔존할 염려가 있어서, 내소화성이 불충분해진다. 또, 이 전기용융 원료속의 CaO 성분의 양을 15-31중량%로 한 것은, 15중량% 미만에서는 CaO양이 적어서 전기용융 원료로부터 충분하게 CaO가 석출되지 않고, 용강중의 알루미나와 반응하여 생성되는 칼슘알루미네이트 양도 적어져서 알루미나 부착을 충분히 방지할 수 없다. 31중량%를 초과하면, 전기용융되었을 때에 CaO가 모두 ZrO2와 반응하여 ZrCaO3로 되지 않고, 유리 CaO가 남아서 내소화성 열화되게 된다. 표 1 에 각종의 ZrO2-CaO계 원료의 내소화성의 비교결과를 나타낸다.Here, the raw material of ZrO 2 -CaO as the main material is electromelted, and its composition is completely in the form of cubic ZrO 2 and ZrCaO 3 . Simply sintering a mixture of ZrO 2 and CaO at a temperature of about 1600 ° C. may cause free CaO to remain, resulting in insufficient fire resistance. In addition, the amount of CaO component in the electrolytic raw material is 15-31 wt%, the amount of CaO is less than 15 wt%, so that CaO is not sufficiently precipitated from the electrolytic raw material and is produced by reacting with alumina in molten steel. The amount of calcium aluminate is also small, and alumina adhesion cannot be prevented sufficiently. When it exceeds 31% by weight, all of CaO does not react with ZrO 2 when it is electromelted and does not become ZrCaO 3 , and free CaO remains to cause fire resistance deterioration. Table 1 shows the comparative results of the fire resistance of various ZrO 2 -CaO-based raw materials.
[표 1]TABLE 1
표 1 의 시험은, 온도 35℃, 습도 90%에서 48시간 유지한 결과이다(클링커는 1600℃에서 5시간 소성한 것).The test of Table 1 is the result of having hold | maintained for 48 hours at the temperature of 35 degreeC, and 90% of humidity (clinker baked at 1600 degreeC for 5 hours).
이 전기용융 원료를 입경(粒徑) 0.2mm 이하로 분쇄하여 입도(粒度) 조정한다. 이 입도조정한 전기용융 원료와 조합시키는 흑연은 통상적으로 비늘형상의 흑연이 사용되고, 내스포올링성 부여를 위하여 10-50중량%가 첨가된다. 흑연 첨가량이 10중량% 미만에서는 내스포올링성에 문제점이 발생하고, 50중량%를 초과하면 내식성이 열화되므로서 상기한 범위가 바람직하다.The electrolytic raw material is pulverized to a particle size of 0.2 mm or less to adjust the particle size. Graphite to be combined with this particle size-adjusted electrolytic raw material is usually used in the form of scale graphite, and 10-50% by weight is added to impart spalling resistance. When the amount of graphite added is less than 10% by weight, a problem occurs in the spalling resistance, and when the amount is more than 50% by weight, the above-mentioned range is preferable because the corrosion resistance is deteriorated.
본 발명의 노즐내화물은 알루미나 부착의 방지책으로서, 노즐조성중의 CaO가 용강중의 Al2O3와 반응하여, 저융점의 칼슘알루미네이트를 형성하고, 이 저융점물을 용융제거시키는 방법을 취하고 있다. 저융점물인 칼슘알루미네이트의 형성은 일반적으로는 용손을 진행시키게 된다. 이 대책으로서 재료의 강도를 높여서, 가는 구멍의 직경을 작게 하는 것을 고려할 수 있다. 금속실리콘의 첨가 등은 강도를 향상시키나, 내스포올링성의 관점에서 그것의 첨가는 바람직하지 못하다.In the nozzle refractory of the present invention, as a preventive measure against alumina, CaO in the nozzle composition reacts with Al 2 O 3 in molten steel to form a low melting point calcium aluminate, and the low melting point is melted and removed. Formation of calcium aluminate, which is a low melting point, generally leads to dissolution. As a countermeasure, it is possible to increase the strength of the material and to reduce the diameter of the thin hole. The addition of metal silicon improves the strength, but its addition is not preferable from the viewpoint of spoiling resistance.
본 발명에서는, 내화물조성에 대하여 외부첨가로서, 피치를 5∼15중량%(바람직하게는 10∼15중량%), 페놀수지를 2∼6중량%(바람직하게는 4∼6중량%) 첨가함에 의하여 고내식성의 노즐내화물을 얻고 있다. 여기에서 사용하는 피치는 석탄계 또는 석유계의 어느것이라도 무방하고, 연화점(軟化點)도 70∼450℃의 범위에 걸쳐서 다양한 것이 사용가능하지만, 휘발분량이 5% 이하인 것이 바람직하다. 그 이유는 휘발분량이 5%를 초과하면 소성시의 휘발분량의 해리에 있어서, 그 양이 많으므로 성형체가 팽창하여, 조성의 취약화를 초래할 염려가 있기 때문이다. 페놀수지의 첨가는 2∼6중량%이지만, 2중량% 미만에서는 소성후의 가는 구멍의 직경이 약 1㎛로 크고, 6중량%를 초과하면 그 휘발분량이 많으므로, 소성시에 균열이 생기거나 팽창이 발생되는 수가 많다. 따라서, 페놀수지의 첨가량으로서는 4∼6중량%로 하는 것에 의하여 가는 구멍의 직경의 크기를 0.5㎛ 정도로 할 수 있으므로, 이 범위가 바람직하다.In the present invention, as an external addition to the refractory composition, a pitch of 5 to 15% by weight (preferably 10 to 15% by weight) and phenolic resin to 2 to 6% by weight (preferably 4 to 6% by weight) are added. By this, highly refractory nozzles have been obtained. The pitch used here may be either coal or petroleum, and various softening points may be used over a range of 70 to 450 ° C, but the volatilization amount is preferably 5% or less. The reason for this is that when the volatile content exceeds 5%, in the dissociation of the volatile content during firing, the amount is large, so that the molded body may expand, causing weakening of the composition. The phenol resin is added in an amount of 2 to 6% by weight, but when it is less than 2% by weight, the diameter of the fine pores after firing is about 1 µm, and when it exceeds 6% by weight, the volatile content is large, so that cracks occur during firing. There is a lot of expansion. Therefore, as the addition amount of the phenol resin, the size of the diameter of the fine pores can be made about 0.5 µm by using 4 to 6% by weight, so this range is preferable.
이들의 첨가에 있어서는, 미세한 분말상태로 한 피치를 혼합한 후, 페놀수지를 가하여도 좋지만, ZrO2-CaO 전기용융물에 피치를 가하여, 연화점 이상의 온도로 피치를 용해시키면서 혼련(混練)하여, 골재의 주위를 피치로 피복한 조립체로 하고, 냉각후에 페놀수지를 가하는 공정이 바람직하다. 이 방법에 의하면, 개개의 산화물입자의 주위가 탄소로 덮히게 되어 열충격에 대한 저항성이 증대된다.In these additions, a fine powder may be mixed, and then a phenol resin may be added. However, a pitch is added to the ZrO 2 -CaO electric melt, and the mixture is kneaded while dissolving the pitch at a temperature equal to or higher than the softening point, and then aggregated. It is preferable to use a granule coated with a pitch around and to add a phenol resin after cooling. According to this method, the periphery of each oxide particle is covered with carbon, and the resistance to thermal shock is increased.
다음에, CaO량이 많을수록 알루미나 부착에 의한 노즐 폐색방지의 효과는 크지만, 한편, 그만큼 용손속도를 증대시키게 된다. 본 발명에서는 알루미나 부착방지 기능을 저하시키지 않고, 내식성을 향상시키는 데에, 상기한 구성외에 전기용융된 ZrO2- CaO 원료에 마그네시아를 결합시킬 수도 있다. 내식성을 향상시키기 위해서는 MgO 외에 ZrO2를 첨가하는 것도 고려할 수 있다. 그러나, 단순한 ZrO2의 첨가는 내식성을 향상시키지만, 알루미나 부착방지 기능을 저하시키게 되어 바람직하지 못하다. MgO의 첨가는, 내식성을 향상시킴과 더불어 아래의 MgO-C 반응에 의하여 발생한 CO가스에 의하여 노즐 내공표면에서의 알루미나 부착을 방지하게 된다.Next, the larger the amount of CaO, the greater the effect of preventing nozzle clogging due to alumina adhesion, while increasing the melting loss speed. In the present invention, magnesia may be bonded to an electrolytically melted ZrO 2 -CaO raw material in addition to the above-described constitution in order to improve the corrosion resistance without lowering the alumina adhesion preventing function. In order to improve the corrosion resistance can be considered to be added to ZrO 2 in addition to MgO. However, the simple addition of ZrO 2 improves the corrosion resistance, but is not preferable because it lowers the alumina adhesion preventing function. The addition of MgO improves the corrosion resistance and prevents alumina adhesion from the nozzle pore surface by CO gas generated by the following MgO-C reaction.
MgO(고체)+C(고체)→ Mg(기체)+CO(기체)MgO (solid) + C (solid) → Mg (gas) + CO (gas)
즉, MgO의 첨가는 알루미나 부착방지기능의 저하를 억제하면서 내식성을 향상시키는 것을 가능하게 한 것이다.That is, addition of MgO makes it possible to improve corrosion resistance, suppressing the fall of alumina adhesion prevention function.
여기에서 사용하는 마그네시아는 전기용융 마그네시아, 소결 마그네시아, 천연 마그네시아의 어느것이라도 무방하지만, 고순도이고, 또한 입경(粒徑)을 0.2mm 이하로 정립한 것이 바람직하다. 마그네시아의 첨가량은 노즐의 사용조건에 의하여 예측되는 용손상황에 의하여 선정할 수 있으며, 그 배합비율은 전기용융한 ZrO2-CaO 원료를 10∼80%중량%, 흑연 10∼50%중량%에 대하여 마그네시아 10∼80%중량%이지만, 30∼60%중량%가 바람직하다.The magnesia used herein may be any of electrolytic magnesia, sintered magnesia, and natural magnesia, but is preferably high purity and has a grain size of 0.2 mm or less. The amount of magnesia can be selected according to the melt damage predicted by the conditions of use of the nozzle, and the mixing ratio is 10 to 80% by weight of the electrolytically melted ZrO 2 -CaO raw material and 10 to 50% by weight of graphite. Magnesia is 10 to 80% by weight, but 30 to 60% by weight is preferred.
또, 이들의 노즐의 제조에 있어서, 0.1∼3중량%의 탄화붕소를 배합에 첨가시킴에 의하여, 소성후의 강도 및 내산화성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에 용강류의 마모에 의한 용손이 개선됨과 아울러, 용강중의 산소에 대한 내산화성도 높이므로, 내식성을 향상시킬 수 있다. 탄화붕소의 첨가량으로서는 0.1중량% 미만은 너무 적고, 반대로 과다하면, 내식성이 열화되므로 0.1∼3중량%의 범위가 바람직하다.In addition, in the production of these nozzles, by adding 0.1 to 3% by weight of boron carbide to the compounding, the strength and the oxidation resistance after firing can be improved. For this reason, the melt loss by the wear of molten steel improves, and also the oxidation resistance with respect to the oxygen in molten steel is improved, and corrosion resistance can be improved. As addition amount of boron carbide, less than 0.1 weight% is too small, On the contrary, when too much, since corrosion resistance deteriorates, the range of 0.1 to 3 weight% is preferable.
이상의 각 조건외에, 특히 흑연 이외의 원료의 입도구성이 알루미나 부착의 정도나 내용손성에 큰 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 즉, 본 발명의 노즐내화물의 표면이 치밀하고, 평활한만큼 용강중의 알루미나가 부착하는 것이 경감되고, 또 내식성도 향상되는 것이다.In addition to the above conditions, it was confirmed in particular that the granularity of raw materials other than graphite had a great influence on the degree of alumina adhesion and damage resistance. In other words, the surface of the nozzle refractory of the present invention is dense and smooth, so that alumina in molten steel adheres to the surface smoothly, and corrosion resistance is also improved.
종래의 침지노즐에 사용되는 Al2O3, ZrO2,SiO2등의 골재(骨材)의 입도는 통상적으로 1mm 이하, 대부분의 경우 0.5mm 이하로 되어 있으며, 내화물로서는 가는 부류에 속하는 입도구성이 취해지고 있다. 본 발명에 있어서는 배합하는 ZrO2-CaO 전기용융원료 또는 마그네시아의 입도를 0.2mm 이하, 바람직하게는 0.149mm(100메시) 이하로 함에 의하여 치밀하고 표면이 평활한 노즐 내화물이 얻어진다. 노즐 표면이 거칠어서, 요철이 심하면, 용강 중의 비금속 개재물이 걸려서 부착되기 쉬워지지만, 평활면으로 하는 것에 의해 물리적인 부착을 억제하는 효과가 발생된다. 또, 입도구성을 작게하므로서, 노즐 내화물의 가는 구멍반경이 작아지는 등 물성도 개선되므로, 용강류에 의한 용손(주로 마모에 의함)방지에 효과가 있다. 흑연은 그 자체가 유연하므로, 입도구성을 한정할 필요는 없다.The particle size of aggregates such as Al 2 O 3 , ZrO 2, and SiO 2 used in conventional immersion nozzles is usually 1 mm or less, in most cases 0.5 mm or less, and as a refractory, the particle size composition belongs to a thin class. This is being taken. In the present invention, by making the particle size of the ZrO 2 -CaO electrofusion raw material or magnesia to be blended into 0.2 mm or less, preferably 0.149 mm (100 mesh) or less, a compact and smooth nozzle refractory is obtained. If the nozzle surface is rough and unevenness is severe, nonmetallic inclusions in the molten steel are easily caught and attached, but the smooth surface provides an effect of suppressing physical adhesion. In addition, since the physical properties are also improved by decreasing the particle size of the nozzle refractories, such as small particle size, it is effective in preventing melt loss (mainly due to wear) caused by molten steel. Since graphite itself is flexible, it is not necessary to limit granularity.
따라서, 본 발명의 연속주조용 침지노즐 내화물의 제조법은, 중량비로서 15∼31%의 CaO를 첨가한 ZrO2를 전기용융하고, 그 생성광물을 등축정계 ZrO2및 ZrCaO3로서 이루어진 전기용융원료로 하여, 이것을 입경 0.2mm 이하로 분쇄, 입도조정한 것을 50∼90중량%와, 흑연 10∼50중량%를 혼합하고, 이 혼합물에 외부첨가로 5∼15중량%의 피치와, 외부첨가로 2∼6중량%의 페놀수지를 첨가하고, 혼련, 가압성형한 후에 건조시켜, 비산화성 분위기에서 소성하는 것을 요지로 하고 있다.Therefore, the method for producing the continuous casting immersion nozzle refractory body of the present invention is electrolytic melting of ZrO 2 to which 15 to 31% of CaO is added as a weight ratio, and the resulting mineral is composed of an electrolytic raw material consisting of equiaxed ZrO 2 and ZrCaO 3 . 50 to 90% by weight and 10 to 50% by weight of graphite were pulverized. The mixture was pulverized and adjusted to a particle size of 0.2 mm or less, and 10 to 50% by weight of graphite was added. The phenol resin of -6 weight% is added, it knead | mixes and press-forms, it is made to dry, and it bakes in a non-oxidizing atmosphere.
또, 상기한 동축정계 ZrO2및 ZrCaO3로서 이루어진 입도조정한 전기용융원료를 10∼80중량%와, 흑연 10∼50중량%와 입경 0.2mm 이하로 입도조정한 마그네시아 10∼80중량%를 혼합하고, 이 혼합물에 외부 첨가로 5∼15중량%의 피치와, 외부첨가로 2∼6중량%의 페놀수지를 첨가하고, 그 다음은 동일하게 실시하여도 좋다. 또한, 상기한 등축정계 ZrO2및 ZrCaO3로서 되는 입도조정한 전기용융원료와 흑연과의 혼합물 또는 전기용융원료와 흑연과 마그네시아와의 혼합물에 탄화붕소를 0.1∼3중량% 첨가배합하고, 그 다음에는 결합제의 첨가를 비롯하여 동일하게 행할 수도 있다.In addition, 10 to 80% by weight of the particle size-adjusted electrolytic raw material consisting of the coaxial ZrO 2 and ZrCaO 3 described above, 10 to 50% by weight of graphite and 10 to 80% by weight of magnesia particle size adjusted to 0.2 mm or less To this mixture, a pitch of 5 to 15 wt% may be added by external addition, and 2 to 6 wt% phenol resin may be added by external addition, followed by the same. Furthermore, boron carbide is added and blended to the mixture of the particle size adjusted electrolytic raw material and graphite or the mixture of the electrolytic raw material and graphite and magnesia as the above-mentioned equiaxed ZrO 2 and ZrCaO 3 , and then mixed. It can also be performed similarly including addition of a binder.
본 발명의 방법으로서 얻어지는 침지노즐은, 용강속의 알루미나(Al2O3)와 침지노즐의 조성재질중의 CaO를 반응시켜, 아래와 같이 칼슘알루미네이트를 생성시킨다.The immersion nozzle obtained by the method of the present invention reacts alumina (Al 2 O 3 ) in the molten steel with CaO in the composition material of the immersion nozzle to produce calcium aluminate as follows.
x CaO+y Al2O3→ x CaO·y Al2O3 x CaO + y Al 2 O 3 → x CaOy Al 2 O 3
x CaO·y Al2O3인 칼슘알루미네이트는 예를 들면 12CaO· 7Al2O3, 3CaO· Al2O3등의 저융점물로서, 노즐 내공을 흐르는 용강에 씻겨서, 내공벽면이 향상 갱신되는 상태로 되어, 알루미나가 부착하여 성장되는 일이 없어서, 노즐폐색을 방지할 수 있는 것이다.x CaO · y Al 2 O 3 of calcium aluminate, for example a low-melting water such as 12CaO · 7Al 2 O 3, 3CaO · Al 2
[실시예]EXAMPLE
아래에, 본 발명의 구체적인 1실시예에 대하여 설명한다.In the following, one specific embodiment of the present invention will be described.
표 2 에 표시한 원료를 사용하여 표 3 에 나타내는 배합에 의하여 침지노즐을 제조하였다. 각 원료의 소요량을 혼련한 후, 고무 프레스에 의하여 1200kg/cm2의 압력으로 성형하여, 약 260℃에서 건조후, 비산화성 분위기하에서 1,000℃로 소성하였다. 얻어진 노즐내화물의 물성·특성치를 표 3 에 병합하여 표시하였다.The immersion nozzle was manufactured by the mixing | blending shown in Table 3 using the raw material shown in Table 2. After kneading the required amount of each raw material, it was molded at a pressure of 1200 kg / cm 2 by a rubber press, dried at about 260 ° C., and calcined at 1,000 ° C. under a non-oxidizing atmosphere. The physical properties and characteristic values of the obtained nozzle refractory were merged and shown in Table 3.
또한, 측정은 다음의 방법으로 하였다.In addition, the measurement was made with the following method.
(a) 스포올링 시험(spalling test)(a) spalling test
노즐형상으로부터 외경 200mm, 길이 250mm의 원통형상의 시험편(test piece)을 잘라내어 진기로에서 1400℃×1hr. 가열후 수냉하여, 균열의 유무를 관찰하였다. 균열이 없는 것을 ○, 있는 것을 ×로 평가했다.From the nozzle shape, a cylindrical test piece having an outer diameter of 200 mm and a length of 250 mm was cut out, and then subjected to a 1400 ° C x 1 hr in a vacuum machine. After heating, the mixture was cooled with water and the presence of cracks was observed. (Circle) and a thing with a crack were evaluated by x.
(b) 알루미나 부착시험(b) Alumina adhesion test
20×20×150mm의 시험편을 잘라내어, 강(鋼) 5kg을 용해한 고주파로에 침지하고, 이어서, 침지직후, 15분후, 30분후에 알루미늄 각 10g을 투입하여, 처음부터 60분후의 알루미나 부착두께를 측정하였다. 부착이 없는 것을 ○, 부분적으로 0.5mm 이하의 부착이 있는 것을 △, 0.5mm 이하의 부착이 있는 것을 ×로 평가하였다.Cut 20 x 20 x 150 mm specimens and immerse them in a high frequency furnace in which 5 kg of steel was dissolved. Then, 10 g of aluminum was added immediately after immersion, 15 minutes and 30 minutes, and the alumina adhesion thickness after 60 minutes was measured. It was. (Circle) and the thing with 0.5 mm or less of adhesion, (triangle | delta) and the thing with adhesion of 0.5 mm or less were evaluated by x as the thing without adhesion.
(c) 용강침식시험(c) molten steel erosion test
고주파로의 용강에 침지한 시험편(50×50×50mm)에, 진동장치로 매분 1500사이클의 진동을 가하면서 1600℃×1hr. 유지했다. 용손량(mm)을 측정하였다.The test piece (50 x 50 x 50 mm) immersed in the molten steel of the high frequency furnace was subjected to a vibration of 1500 cycles per minute with a vibrating device at 1600 占 폚 x 1 hr. Maintained. Melt loss amount (mm) was measured.
(d) 기타(d) other
JIS에 의거한 통상적인 내화물시험법으로 하였다.It was set as the normal refractory test method based on JIS.
NO.1∼4는 본 발명에 의한 것이고, NO.5∼9는 비교예이다.NO.1-4 are by this invention, and NO.5-9 is a comparative example.
NO.1과 2는 ZrO2∼CaO 전기용융물 중의 CaO 함유량이 다른 경우이며, No.3는 탄화붕소를 첨가한 것, No.4는 ZrO2-CaO 전기용융물과 마그네시아를 조합한 경우비다.NO.1 and 2 are cases where the CaO content in the ZrO 2 to CaO electrolytic melts is different, No. 3 is the addition of boron carbide, and No. 4 is the combination of ZrO 2 -CaO electrolytic melt and magnesia.
No.5는 통상적인 ZrO2-C재질의 노즐내화물, No.6은 ZrO2-CaO 전기용융물을 사용하였으나 금속실리콘을 첨가한 경우이며, NO.7은 NO.6에서 금속실리콘을 제외한 것이고, NO.8은 ZrO2-CaO 전기용융물의 입도가 본 발명예 No.2보다도 거칠게 0.5mm 이하로 한 것이며, No.9는 마그네시아를 첨가한 것으로서 본 발명에 No.4와 대비한 것이다.No. 5 is a nozzle refractories of a conventional ZrO 2 -C material, No. 6 is a ZrO 2 -CaO electro-melt, but the addition of metal silicon, NO. 7 is a metal oxide in NO. 6 except, NO. 8 is a particle size of the ZrO 2 -CaO electrolytic melt that is 0.5 mm or less, rougher than Example No. 2 of the present invention, and No. 9 is prepared by adding magnesia to contrast with No. 4 in the present invention.
이들 결과로부터 고찰해보면, CaO를 함유하지 않는 종래의 지르코니아를 사용한 비교예 No.5는 알루미나 부착이 많다.Considering these results, Comparative Example No. 5 using conventional zirconia that does not contain CaO has many alumina adhesions.
No.7에 금속실리콘을 첨가한 비교예 No.6은 내스포올링성에 뒤떨어져 있다. 피치 및 페놀수지를 병용하지 않은 비교예는 내식성에 뒤떨어지는 경향을 나타내고 있다. 이들에 대하여 본 발명에서는 모두 우수한 결과를 나타내었다.Comparative Example No. 6 in which metal silicon was added to No. 7 is inferior in spobling resistance. The comparative example which does not use pitch and a phenol resin together shows the tendency which is inferior to corrosion resistance. On the contrary, the present invention showed excellent results.
특히 본 발명예의 No.1∼4는 ZrO2-CaO 전기용융원료 및 마그네시아의 입도를 0.15mm 이하로 하였으므로, 장시간의 알루미나 부착상황하에 있어서도, 비교예에 대비하여도(특히, No.2와 No.8, No.4와 No.9를 대비) 알루미나 부착이 확인되지 않고, 또 침식시험의 결과도 양호하여 입도구성을 작게한 효과가 얻어지고 있다.Particularly, in Nos. 1 to 4 of the examples of the present invention, the particle size of the ZrO 2 -CaO electric melting raw material and the magnesia was 0.15 mm or less. Therefore, even in the case of prolonged alumina adhesion, even in comparison with the comparative example (No. 2 and No. .8, No.4 and No.9) Alumina adhesion was not confirmed, and the result of the erosion test was good, and the effect of reducing the granularity was obtained.
또, 실제의 노즐제조에 있어서는, 전체를 본 발명에 관한 재질로 하여도 좋지만, 비용 등을 고려하여 제 1 도 또는 제 2 도에 표시하는 바와 같이 하여도 좋다. 즉, 내공부(5), 토출구멍(4)의 전체 또는 일부분만에 본 발명 재질(1)을 배설하고, 나머지부분을 종래의 Al2O3-C재질(2), 특히 파우더라인부분 등에는 마찬가지로 종래의 ZrO2-C재질(3)을 적용하였다.Moreover, in actual nozzle manufacture, although the whole may be made into the material which concerns on this invention, you may make it as shown to FIG. 1 or 2 in consideration of cost, etc. That is, the material 1 of the present invention is disposed in all or a part of the
그외의 실시예로서, No.3에 대하여 제 2 도에 표시하듯이 내공부(5)에 10mm의 두께로서 본 발명재질(1)을 배설하였다.As another example, as shown in FIG. 2 with respect to No. 3, the inventive material 1 was disposed in the
이 노즐을 턴디시-주형 사이의 침지노즐로서 실용시험을 실시했다.The nozzle was subjected to a practical test as a immersion nozzle between tundish-molds.
그 결과는, 비교예 No.5의 재질로서는 5차아지(charge)의 사용으로서 알루미나 폐색에 의하여 폐각(廢却)되던 것이 본 발명에의 No.1∼4의 어느 것에 의한 경우에도, 8차아지 완전주조하여도 알루미나 폐색을 발생하지 않는다는 결과를 얻었다.As a result, even if the material of Comparative Example No. 5 was closed by alumina occlusion as the use of the 5th charge, it was the 8th order even when any of Nos. 1 to 4 according to the present invention. It was obtained that alumina occlusion did not occur even if the aji was completely cast.
[표 2]TABLE 2
[표 3]TABLE 3
본 발명의 CaO를 첨가한 지르코니아의 전기용융물을 주원료로 하는 연속주조용 침지노즐내화물은, 종래의 알루미나-탄소, 지르코니아-탄소, 또는 석회-탄소질내화물로서 이루어지는 노즐내화물에 비하여, 알루미나 부착방지의 효과, 내스포올링성, 내소화성의 어느것에도 우수한 특성을 나타낸다.The continuous casting immersion nozzle refractories containing the electrolytic melt of zirconia containing CaO of the present invention as a main raw material are more resistant to alumina adhesion than nozzle refractories made of conventional alumina-carbon, zirconia-carbon, or lime-carbonaceous refractories. It shows excellent properties in all of the effects, spalling resistance and fire resistance.
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