KR100353034B1 - long stoper for iron cast and method for fabricating the same - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조용 스토파에 대한 재질을 적절히 조성시킴과 함께 일산화탄소와 질소가스가 혼재된 분위기에서 소성함으로써 용강류에 대한 내마모성 및 내산화성의 증대로 사용수명을 향상시킨 스토파 및 그 제조방법에 관한 것으로, 100중량%로서, 금속실리콘 2∼30중량%, 실리카 5∼10중량%, 흑연 10∼40 중량%, 펠드스파를 3∼20중량%, 벤토나이트 5중량% 이하, 보론카바이트 5중량% 이하 이고, 나머지는 알루미나로 조성됨을 특징으로 하는 연속주조용 스토파(Stopper)로 구성되고, 또한 상기 조성이 되게 혼합하여 성형한 후 일산화탄소 및 질소가스가 혼재된 가스분위기에서 1200∼1500℃ 온도로 1∼10시간 소성함을 특징으로 하는 연속주조용 스토파의 제조방법으로 구성된다.The present invention improves the service life by improving the wear resistance and oxidation resistance of molten steel by appropriately formulating a material for the continuous casting stopper and firing in a mixed atmosphere of carbon monoxide and nitrogen gas, and a manufacturing method thereof. As for 100 weight%, 2-30 weight% of metal silicon, 5-10 weight% of silica, 10-40 weight% of graphite, 3-20 weight% of felt spades, 5 weight% or less of bentonite, 5 weight of boron carbide % Or less, and the rest is composed of a stopper for continuous casting, characterized in that the composition is made of alumina, and then mixed to form the composition and then formed in a gas atmosphere mixed with carbon monoxide and nitrogen gas at 1200 ~ 1500 ℃ temperature It is composed of a method for producing a stopper for continuous casting, characterized by firing for 1 to 10 hours.

Description

용강주조용 롱스토파 및 그 제조방법{long stoper for iron cast and method for fabricating the same}Long stopper for molten steel casting and its manufacturing method {long stoper for iron cast and method for fabricating the same}

본 발명은 연속주조시 사용되는 롱스토파에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롱스토파를 이루는 재질을 적절히 조성하여 용강 주조시 강에 대한 침식저항성 및 내산화성에 대해 우수하며 용강의 흐름을 용이하게 제어할 수 있는 등 용강의 반응 안정성을 확보함으로써 스토파를 장시간 안정적으로 사용할 수 있게 하는데 적합한 용강주조용 롱스토파 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a long stop wave used during continuous casting, and more particularly, by appropriately forming a material forming a long stop wave, excellent in erosion resistance and oxidation resistance to steel during casting, and easy flow of molten steel. The present invention relates to a molten steel casting long stopper suitable for making it possible to stably use a stopper for a long time by securing the reaction stability of molten steel and the like, and a manufacturing method thereof.

도 1은 몸체(1)와 헤드부위(2)로 구성된 롱스토파(Long Stopper)(3)를 나타낸 것이고, 도 2는 상기 롱스토파(3)와 함께 사용되는 침지노즐(7)의 단면도를 나타낸 것으로 컬러부위(4)와 본체(5)와 파우더라인(6)으로 이루어진다.1 shows a long stopper 3 composed of a body 1 and a head portion 2, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the immersion nozzle 7 used with the long stopper 3. It is shown that consists of a color portion 4, the body 5 and the powder line (6).

상기 구조를 갖는 연속주조용 롱스토파(Long Stopper)(3)는 강의 연속주조시 래들과 내장식 침지노즐이 설치된 턴디쉬(Tundish)사이에 위치하여 턴디쉬 내의 용강의 흐름을 제어하는데 사용되며, 이때 롱스토파(3)의 헤드부위(2)와 접촉하는 컬러부위(4)를 갖는 침지노즐(7) 역시 함께 결합되어 사용된다.Long stopper (3) for continuous casting having the above structure is used to control the flow of molten steel in the tundish by being located between the ladle and the tundish in which the built-in immersion nozzle is installed during continuous casting of the steel. In this case, the immersion nozzle 7 having the color portion 4 in contact with the head portion 2 of the long stopper 3 is also used in combination.

롱스토파(3) 및 침지노즐(7)의 해당 부위 재질에 대한 구비 조건으로는 용강류에 대한 내식성 및 내열충격성, 내산화성 등이 우수해야 하며, 사용시 열간에서 파괴되거나 손상되지 않을 정도의 적정 강도를 유지하는 것이 중요하다.The condition for the material of the long stopper (3) and the immersion nozzle (7) should be excellent in corrosion resistance, thermal shock resistance, oxidation resistance, etc. for molten steel, and appropriate enough not to be destroyed or damaged during use. It is important to maintain strength.

롱스토파(3)는 전체 구성도에서 볼때 용강류를 조절하는 부위로서 유량제어가 행해지는 롱스토파(3)의 헤드부위(2)가 중요하며 이 부위에서의 용손이 심할 경우에는 용강 유량제어가 곤란하여 주조 불능의 원인이 된다.The long stopper 3 is a part for adjusting molten steel in the overall configuration, and the head part 2 of the long stopper 3 in which flow control is performed is important. It is difficult to control and it becomes the cause of inability to cast.

또한 롱스토파의 몸체 부위 역시 장시간에 걸쳐 사용할 때 턴디쉬 상부의 잠열로 인한 재질내에 함유된 흑연 성분의 산화로 인해 재질의 강도가 저하되어 사용중 산화 절손 현상이 발생되어 주조를 곤란하게 만들기도 한다.In addition, the long part of the body of the longstoppa also, due to the oxidation of the graphite component contained in the material due to the latent heat of the upper portion of the tundish, the strength of the material is lowered, causing oxidative loss during use, making casting difficult. .

즉, 롱스토파의 주된 수명저하 현상은 헤드부위에서 형성된 마모 손상층이 심화되어 용강류의 개폐 작용을 원활히 제어할 수 없게 하거나 또는 몸체 부위에서 의 탈탄에 의한 모재의 결합력 저하로 산화 절손이 발생되는데 이는 모재내의 산화방지능이 저하되어 발생된 결과로 추정된다.That is, the long lifespan phenomenon of Longstop is due to the deepening of the wear damage layer formed at the head, which makes it difficult to smoothly control the opening and closing action of molten steel or to the oxidation loss due to the deterioration of the bonding strength of the base material by decarburization at the body part. This is presumed to be the result of reduced oxidation resistance in the base metal.

한편, 롱스토파에 사용되는 기존 모재 재질로서 몸체 부위에는 주로 알루미나-흑연-실리카-지르코니아 성분계 내화물이 사용되며 강의 유량제어에 있어서 가장 중요한 헤드부위에는 최근의 연주비 증가 및 강종 특성에 따라 마그네시아-흑연계 또는 알루미나-흑연-실리카-지르코니아계 내화물이 사용된다.On the other hand, as a conventional base material used in longstops, alumina-graphite-silica-zirconia-based refractory materials are mainly used for the body part, and the most important head part in the flow control of steel is magnesia- according to the recent performance ratio increase and steel type characteristics. Graphite or alumina-graphite-silica-zirconia-based refractory materials are used.

상기한 재질중에서 알루미나-흑연-실리카-지르코니아계 내화물은 1000℃ 또는 1200∼1500℃에서의 소성과 같은 소성온도 조건을 변화시켜도 모재의 겅도 또는 내산화성 등의 물성이 크게 향상되지 않는다.Among the above materials, the alumina-graphite-silica-zirconia-based refractory does not significantly improve the physical properties such as the base metal oxidation or oxidation resistance even if the firing temperature conditions such as firing at 1000 ° C or 1200 to 1500 ° C are changed.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스토파를 이루는 재질을 적절히 조성시킴과 함께 일산화탄소와 질소가스가 혼재된 분위기에서 적절한 소성조건으로 소성함으로써 용강류에 대한 내마모성 및 내산화성의 증대로 사용수명이 향상된 스토파를 얻고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, and to increase the wear resistance and oxidation resistance for molten steel by appropriately formulating a material forming a stopper and firing under appropriate firing conditions in a mixed atmosphere of carbon monoxide and nitrogen gas. The purpose is to obtain a stop life with improved service life.

도 1은 용강주조용 롱스토파의 구조도1 is a structural diagram of a long stopper for molten steel casting

도 2는 침지노즐의 구조도2 is a structural diagram of the immersion nozzle

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 몸체 2: 헤드부위 3: 롱스토파1: Body 2: Head part 3: Long stopper

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 100중량%로서, 금속실리콘 2∼30중량%, 실리카 5∼10중량%, 흑연 10∼40중량%, 펠드스파 3∼20중량%, 벤토나이트 5중량% 이하, 보론카바이트 5중량% 이하 이고, 나머지는 알루미나로 조성된 연속주조용 스토파로 구성된다. 또한 본 발명은 내산화성을 더욱 증대 시키기 위해 상기 조성에 펠드스파를 3∼20중량% 조성시킴이 바람직하다.The present invention for achieving the above object is 100% by weight, metal silicon 2-30% by weight, silica 5-10% by weight, graphite 10-40% by weight, Feldspa 3-20% by weight, bentonite 5% by weight or less The boron carbide is 5% by weight or less, and the rest is composed of a continuous casting stopper composed of alumina. In addition, the present invention is preferably 3 to 20% by weight of the feldspar to the composition in order to further increase the oxidation resistance.

또한 본 발명은 상기한 스토파를 제조함에 있어서는 상기 원료로 조성되게 배합하여 일정 형태의 스토파가 되게 성형한 후 일산화탄소 및 질소가스가 혼재된 가스분위기에서 1200∼1500℃ 온도로 1∼10시간 소성함으로써 내마모성 및 내산화성을 갖는 스토파를 갖게된다.In addition, the present invention in the manufacture of the above-mentioned stopper is formulated to form a stopper of a certain form by mixing with the raw material and then baked for 1 to 10 hours at a temperature of 1200 ~ 1500 ℃ in a gas atmosphere mixed with carbon monoxide and nitrogen gas This results in a stopper having wear resistance and oxidation resistance.

본 발명은 상기한 원료의 배합 조성과 함께 소성조건과 상호 유기적으로 결합되어 이루어진 것으로, 적정량의 금속실리콘 함량을 적용하여 소성함으로써 매트릭스내에서의 β-SiC 및 Si₂ON₂결합을 유도하고, 알루미나와 실리카의 반응에 의한 물라이트(mullite) 합성으로 매트릭스가 강화되어 강고한 모재가 형성되며, 펠드스파, 보론카바이드 등을 적용하여 모재의 유리화합물 생성에 의한 내산화성으로 흑연의 산화소실을 저감하도록 하였으며, 벤토나이트에 따른 작업성 및 소결강도가 증가된 스토파를 얻게 된다,The present invention is made by combining the above-mentioned raw materials and organically combined with the firing conditions, by applying an appropriate amount of metal silicon content and firing to induce β-SiC and Si ₂ ON ₂ bond in the matrix, alumina The matrix is strengthened by the synthesis of mullite by the reaction of silica and silica to form a solid base material, and by applying Feldspar, boron carbide, etc. In addition, the workability and sintering strength according to the bentonite are obtained stoptop,

상기한 금속실리콘 함량이 2중량% 이하인 경우는 매트릭스내에서의 β-SiC 및 Si₂ON₂결합 유도가 약하고, 30중량% 이상인 경우는 과다한 발열 반응으로 모재 조직내에 응력 발생을 심화시키므로 조직의 약화를 초래한다.When the content of the metal silicon is less than 2% by weight, the induction of β-SiC and Si ₂ ON ₂ bonds in the matrix is weak, and in the case of more than 30% by weight, excessive exothermic reactions intensify the generation of stress in the base material tissue, thus weakening the tissue. Results in.

그리고 실리카 함량이 5중량% 이하인 경우는 물라이트 생성량 저하로 인해 강도가 저하되며 흑연 증량으로 산화율이 다소 높아지게 된다. 그리고 10중량% 이상인 경우는 과다한 물라이트 합성으로 조직의 취약화가 발생한다.When the silica content is less than 5% by weight, the strength is lowered due to the decrease in the amount of mullite produced, and the oxidation rate is slightly increased due to the graphite increase. And in the case of more than 10% by weight of excessive mullite synthesis occurs weakening of the tissue.

흑연 함량은 성형성 및 금속실리콘과의 반응성을 감안할 때 10중량%를 최소함량으로 하였으며, 40중량% 초과시는 과다 함량으로 오히려 내산화성이 약화될 수 있다. 펠드스파는 모재내 일부 유리화 생성에 따른 내산화성을 증대시키는 역할을 하는 것으로, 그 함량이 3중량% 이하인 경우는 내산화성이 좋지 않으며, 20중량% 이상인 경우는 모재내 과다한 유리층 생성으로 인한 저융점물 형성으로 조직의 결합력 및 내산화성을 약화시킨다.The graphite content is 10% by weight in consideration of moldability and reactivity with metal silicon, and when the content exceeds 40% by weight, the oxidation resistance may be rather weakened. Feldspa increases the oxidation resistance according to the formation of some vitrification in the base material. If the content is less than 3% by weight, the oxidation resistance is not good. Melting point formation weakens the binding and oxidation resistance of the tissue.

벤토나이트가 5중량% 이상인 경우는 팽윤성 과다에 따른 조직 약화가 발생되며, 보론카바이트는 내산화성을 촉진시키는 것으로 가격 측면에서 고려하여 5중량% 이하로 하였다.If the bentonite is more than 5% by weight, tissue weakening occurs due to excessive swelling, and boron carbite is less than 5% by weight in consideration of price to promote oxidation resistance.

또한 본 발명은 상기 조성과 함께 소성조건으로 함으로써 상기 특성의 증대와 함께 강도를 증대시킬 수 있다In addition, the present invention can increase the strength with the increase of the properties by setting the firing conditions together with the composition.

다음은 실시예에 따라 설명한다.The following is described according to the embodiment.

(표 1)과 같은 화학성분 및 소성조건으로 제조하여 그에 대한 물성을 확인 하였다. (표 2)는 (표 1)의 각 조건에 따라 생성된 주요 결정상을 확인한 결과이다.Prepared by the chemical composition and firing conditions as shown in Table 1 to check the physical properties for it. Table 2 shows the results of confirming the main crystal phases produced according to the conditions in Table 1.

비교예 1 및 2Comparative Examples 1 and 2

기존재질과 동일한 화학 성분으로 하면서 소성조건을 본 발명의 범위로 한 비교예 1의 경우는 종래에 비해 소성온도의 증가에 따라 강도는 약간 증대되었으나 산화율이 증가하였으며, 소성온도를 1000℃로 하면서 본 발명의 실시예 1과 동일한 화학성분으로 한 비교예 2의 경우는 소성온도 저하에 따라 강도 특성이 좋지 않음을 알 수 있었다.In the case of Comparative Example 1 having the same chemical composition as the existing material and the firing conditions as the scope of the present invention, the strength was slightly increased as the firing temperature was increased compared with the conventional one, but the oxidation rate was increased, and the firing temperature was set at 1000 ° C. In the case of Comparative Example 2 having the same chemical composition as Example 1 of the invention, it was found that the strength characteristics were not good as the firing temperature was lowered.

실시예 1, 4, 5Examples 1, 4, 5

실시예 1, 4, 5는 화학성분 및 소성조건을 유기적으로 구성시킴에 따라 나타난 결과로써 비교예 1 및 2에 비해 현격한 강도의 향상이 나타났으며, 산화율의 감소를 알수 있었다.In Examples 1, 4, and 5, the chemical composition and the firing conditions were organically formed. As a result, the strength was significantly improved compared to Comparative Examples 1 and 2, and the oxidation rate was reduced.

실시예 2, 3Example 2, 3

실시예 2,3은 펠드스파를 3∼20중량% 추가로 첨가하여 실시한 결과로써 강도는 실시예 4와 유사하면서도 실시예 1, 4, 5에 비해 산화율이 현격히 감소됨을 알 수 있었다.As a result of the addition of Feldspa 3 to 20% by weight in Examples 2 and 3, the strength was similar to that of Example 4, but the oxidation rate was significantly reduced compared to Examples 1, 4 and 5.

종래Conventional 비교예Comparative example 본 발 명 (실 시 예)This invention (real example) 1One 22 1One 22 33 44 55 화학성분(%)Chemical composition (%) 알루미나Alumina 5050 5050 5050 5050 5050 3030 4545 4545 지르코니아Zirconia 1010 1010 -- -- -- -- -- -- 실리카Silica 1010 1010 1010 1010 1010 55 55 1010 금속시리콘Metal silicon -- -- 55 55 22 3030 55 55 흑연black smoke 3030 3030 3030 3030 3030 1010 4040 3030 펠드스타Feldstar -- -- -- -- 33 2020 -- -- 벤토나이트Bentonite -- -- 33 33 33 33 33 55 보론카바이드Boron carbide -- -- 22 22 22 22 22 55 소성Firing 온도(℃)Temperature (℃) 10001000 1200- 15001200-1500 10001000 1200-15001200-1500 1200-15001200-1500 1200-15001200-1500 1200-15001200-1500 1200- 15001200-1500 시간(h)Hours (h) 1-101-10 1-101-10 1-101-10 1-101-10 1-101-10 1-101-10 1-101-10 1-101-10 물성Properties 부피비중Volume specific gravity 2.452.45 2.442.44 2.152.15 2.202.20 2.212.21 2.242.24 2.162.16 2.192.19 기공율(%)Porosity (%) 17.017.0 20.020.0 22.022.0 20.520.5 18.518.5 16.016.0 21.521.5 20.820.8 압축강도(kg/cm²)Compressive strength (kg / cm ² ) 300300 340340 260260 450450 410410 580580 420420 470470 곡강도(kg/cm²)Bending strength (kg / cm ² ) 8080 9090 7070 170170 140140 210210 150150 180180 산화율(%)Oxidation rate (%) 9.39.3 11.511.5 7.87.8 4.04.0 2.82.8 2.02.0 5.75.7 3.53.5

※산화율: 전기로에서 600℃×2시간 유지하여 소성후 시편 무게 및 소성전※ Oxidation rate: 600 ℃ × 2 hours in the electric furnace, after firing

의 시편무게를 각각 측정하여 무게 변화율을 계산한 결과임.It is the result of calculating the weight change rate by measuring the weight of each specimen.

[(소성전 무게-소성후 무게)/소성전 무게]×100[(Before plastic weight-After plastic weight) / Before plastic weight] × 100

종래Conventional 비교예Comparative example 본 발 명(실시예)Invention (Example) 1One 22 1One 22 33 44 55 결정상Crystal phase -- MM -- MBSSIONMBSSION MBSSIONMBSSION MBSSIONMBSSION MBSSIONMBSSION MBSSIONMBSSION

결정상 구분, M : Mullite, BS: β-SiC, SiON: Si₂ON₂ Crystal phase division, M: Mullite, BS: β-SiC, SiON: Si ₂ ON ₂

이상에서와 같이 본 발명은 스토파를 이루는 재질을 적절히 조성시킴과 함께 일산화탄소와 질소가스가 혼재된 분위기에서 일정 소성 조건으로 소성함으로써 용강 주조시 강에 대한 침식저항성 및 내산화성, 강도 특성 등에 대하여 우수하며 용강의 흐름을 용이하게 제어할 수 있는 등 용강의 반응 안정성을 확보함으로써 스토파를 장시간 안정적으로 사용할 수 있다.As described above, the present invention is excellent in erosion resistance, oxidation resistance, strength characteristics, etc. for steel during molten steel casting by properly forming a material forming a stopper and firing it under constant firing conditions in a mixed atmosphere of carbon monoxide and nitrogen gas. In addition, it is possible to easily control the flow of molten steel, and thus, it is possible to stably use the stopper for a long time by securing the reaction stability of the molten steel.

Claims (4)

100중량%로서, 금속실리콘 2∼30중량%, 실리카 5∼10중량%, 흑연 10∼40 중량%, 벤토나이트 5중량% 이하, 보론카바이트 5중량% 이하 이고, 나머지는 알루미나로 조성됨을 특징으로 하는 연속주조용 스토파(Stopper).100% by weight, 2 to 30% by weight of metal silicon, 5 to 10% by weight of silica, 10 to 40% by weight of graphite, 5% by weight of bentonite or less, 5% by weight or less of boron carbide, and the rest is composed of alumina. Stopper for continuous casting. 100중량%로서, 금속실리콘 2∼30중량%, 실리카 5∼10중량%, 흑연 10∼40 중량%, 펠드스파 3∼20중량%, 벤토나이트 5중량% 이하, 보론카바이트 5중량% 이하 이고, 나머지는 알루미나로 조성됨을 특징으로 하는 연속주조용 스토파(Stopper).100 wt%, 2 to 30 wt% of metal silicon, 5 to 10 wt% of silica, 10 to 40 wt% of graphite, 3 to 20 wt% of feldspar, 5 wt% or less of bentonite, 5 wt% or less of boron carbide, and the rest Stopper for continuous casting, characterized in that the composition is made of alumina. 100중량%로서, 금속실리콘 2∼30중량%, 실리카 5∼10중량%, 흑연 10∼40 중량%, 벤토나이트 5중량% 이하, 보론카바이트 5중량% 이하 이고, 나머지는 알루미나로 조성되게 혼합하여 성형한 후 일산화탄소 및 질소가스가 혼재된 가스분위기에서 1200∼1500℃ 온도로 1∼10시간 소성함을 특징으로 하는 연속주조용 스토파의 제조방법.As 100% by weight, 2 to 30% by weight of metal silicon, 5 to 10% by weight of silica, 10 to 40% by weight of graphite, 5% by weight of bentonite or less, 5% by weight or less of boron carbide, and the remainder is mixed and formed to form alumina. And then firing at a temperature of 1200 to 1500 ° C. for 1 to 10 hours in a mixed gas atmosphere of carbon monoxide and nitrogen gas. 100중량%로서, 금속실리콘 2∼30중량%, 실리카 5∼10중량%, 흑연 10∼40 중량%, 펠드스파 3∼20중량%, 벤토나이트 5중량% 이하, 보론카바이트 5중량% 이하 이고, 나머지는 알루미나로 조성되게 혼합하여 성형한 후 일산화탄소 및 질소가스가 혼재된 가스분위기에서 1200∼1500℃ 온도로 1∼10시간 소성함을 특징으로 하는 연속주조용 스토파의 제조방법.As 100% by weight, 2 to 30% by weight of metal silicon, 5 to 10% by weight of silica, 10 to 40% by weight of graphite, 3 to 20% by weight of Feldspa, 5% by weight or less of bentonite, 5% by weight or less of boron carbide, Is a method of producing a continuous casting stopper, characterized in that the composition is formed by mixing with alumina, and then calcined for 1 to 10 hours at a temperature of 1200 ~ 1500 ℃ in a gas atmosphere mixed with carbon monoxide and nitrogen gas.