KR100544063B1 - 용융금속 흐름 제어용 슬라이팅 플레이트 내화재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융 금속의 흐름을 제어하는 슬라이딩 플레이트 내부에 균일하고 미세한 공간을 많이 확보하여 초기 균열 발생을 억제하고, 균열 전파시에는 응력을 흡수하고 분산시켜 기존품에 비해 내열 스폴링성을 비약적으로 향상시키는 것이 가능하고, 품질 편차가 적어 안정 사용이 가능한 내화재로 이루어진 슬라이딩 플레이트에 관한 것이다.

이에 따른 구성은 소결알루미나 또는 전융알루미나 35∼86중량%, 4∼0.5mm 입경을 갖는 질화알루미늄 골재 10∼40중량%, 0.5mm 이하의 입경을 갖는 질화알루미늄 1∼10중량%, 탄소 3∼15중량%로 조성됨을 특징으로 하는 용융금속 흐름 제어용 슬라이딩 플레이트 내화재로 이루어진다.

슬라이딩 플레이트. 질화알루미늄.

Description

용융금속 흐름 제어용 슬라이팅 플레이트 내화재{sliding plate refractory for flow controling of molten metal}

도 1은 슬라이딩 플레이트 구조를 나타낸 단면도

도 2a 및 도 2b는 포러스한 질화알루미늄 골재에 대한 현미경 사진

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 상부노즐 2: 하부노즐 3: 상부 슬라이딩 플레이트

4: 하부 슬라이딩 플레이트

본 발명은 슬라이딩 플레이트 내화재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융금속의 흐름을 제어하는 장치에 이용되는 슬라이딩 플레이트 내화물에 대하여 용강류 및 비금속 산화물에 대한 내용손, 열충격 및 산화에 따른 균열을 방지하는데 적합한 슬라이딩 플레이트 내화재질에 관한 것이다.

일반적으로 래들(ladel) 및 턴디쉬(tundish)하부에는 용강의 배출 및 그 배출을 제어하기 위한 슬라이딩 플레이트 장치가 장착된다.

즉, 도 1과 같이 상부노즐(1)과 하부노즐(2)이 장착되고 그들 사이에는 내화 재질로된 상부 슬라이딩 플레이트(3)와 하부 슬라이딩 플레이트(4)가 설치된다.

이와 같은 상부 및 하부 슬라이딩 플레이트(3, 4)는 주조시간 및 사용회수, 주조후 산소 세척, 강종 등에 따라 그 수명이 결정되는데, 이들 내화재는 주조초 열충격, 케세트 변형, 면압 유지불량, 플레이트의 지지장식, 형상, 래들 또는 턴디쉬의 바닥 평탄도 등에 따른 구속응력의 편차 발생으로 균열이 일어나게 된다.

상기 발생된 균열은 용강류에 질소나 산소의 유입을 초래하여 용강의 품질을 저하시키며, 사용 중 슬라이딩 플레이트(3, 4)내화재의 탈락을 일으켜 제강, 연속 주조시 용강 유출의 문제를 야기시킬 수 있다.

또한 용강류에 의한 마모나 비금속 산화물에 의한 용손, 산화 및 황폐화 현상이 일어나게 되는데 이러한 현상은 내용성 향상을 위해 첨가한 탄소가 사용 중 산화에 의해 탈탄되어 이들 성분에 의한 조직 결합력이 약화되고 이에 따른 공극 현상과 비금속 산화물에 의한 부착이 용이하게 이루어져 슬라이딩 되는 부위의 내화재 구성부분 일부가 용손되는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 일환으로서 종래의 슬라이딩 플레이트 내화재의 화학적인 조성은 소결 또는 용융알루미나를 각 입도 분포로 구획하여 주성분으로 하고, 입도가 50㎛ 이하의 가소알루미나, 탄소, 금속실리콘, 산화방지제 금속 등으로 재질을 구성하여 사용한바 있으며, 또한 상기 조성을 개선하기 위하여 본 발명자는 질화알루미늄의 우수한 열전도 특성과 저열팽창 특성을 이용하여 내열 스폴링성을 향상시키며, 질화알루미늄의 용융금속에 잘 젖지 않는 특성과 용강과의 계면에서 용강 중의 산소와 반응하여 알루미나 막을 형성시키고 이로 인해 슬라이 딩 플레이트의 내용성을 향상시키는데 적합한 내화재를 개발한 바 있다.

상기 개발품은 기존에 비하여 용강에 대한 내침식성은 비약적으로 향상되었고, 균열의 폭, 개수 및 각종 스폴링성 시험 방법을 통해 내열충격성을 평가한 결과 기존품에 비하여 동등 이상의 특성을 나타냈다.

그러나 최근 선진 내화물 메이커들의 슬라이딩 플레이트 개발 동향은 내열충격성을 향상시키고, 내침식성은 동등 이상으로 개발하여 수명 향상을 도모하고 있으며, 이를 통한 개선 실적도 발표되고 있다.

상기 내열충격성 향상 방법은 지르코니아-멀라이트, 알루미나-지르코니아 등의 지르코니아계 원료를 1∼30중량% 첨가하여 소성하면 원료 자체의 열팽창 수축 특성에 의해 골재 및 주변에 미세한 마이크로 크랙이 발생하고 이 마이크로 크랙이 응력을 흡수하여 열충격 저항성을 높인다는 내용이다.

상기와 같은 일반적인 기술은 실제 열충격성을 향상시키는데 상당히 효과적이지만 불안정한 원료를 사용하여 일부러 슬라이딩 플레이트에 균열을 발생시키는 방법이므로 외부적인 조건에 따라 미세 균열이 확대되어 불량이 발생하거나 제품마다 특성이 균일하지 않을 가능성이 많다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주성분으로 하는 알루미나에 질화알루미늄를 입도별로 적절히 배합하여 적용함으로서 슬라이딩 플레이트 내부에 균일하고 미세한 공간을 많이 확보하여 초기 균열 발생을 억제하고, 균열 전파시에는 응력을 흡수하고 분산시켜 기존품에 비해 내열 스폴링성을 비약적 으로 향상시키는 것이 가능하고, 품질 편차가 적어 안정 사용이 가능한 내화재를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소결알루미나 또는 전융알루미나 35∼86중량%, 4∼0.5mm 입경분포를 갖는 포러스한 질화알루미늄 11∼40중량%, 0.5mm이하의 미분 입경을 갖는 질화알루미늄 1∼10중량%, 탄소 3∼15중량%로 조성됨을 특징으로 하는 금속 흐름 제어용 슬라이딩 플레이트 내화재로 이루어진다.

상기 조성에서 질화알루미늄(AlN) 골재는 일반적으로 사용 중 탄소의 산화에 의한 공극 형성과 조직 결합력 약화로 인한 슬라이딩 되는 부위의 내화재 일부가 용손되는 산화 및 황폐화 현상을 개선하기 위한 용도로 첨가하여 사용한다.

질화알루미늄 골재는 저온 및 고온에서 탄소에 비해 먼저 산화되어 알루미나가 됨으로서 재질 자체의 내침식성에 큰 영향없이 탄소의 산화를 막아주는 용도로도 소량 첨가하여 사용한다.

본 발명은 바람직하게는 (표 1)과 같은 질화알루미늄의 고유 특성과 도 2와같은 포러스(poros)한 4∼0.5mm 입도분포를 갖는 골재를 10∼40중량% 사용함으로서 내열충격성을 향상시키기 위한 목적으로 사용한다.

또한 본 발명은 0.5mm 이하 입도분포를 갖는 질화알루미늄을 1∼10중량% 첨가하여 내산화성 및 내침식성 특성을 극대화하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 개발품은 슬라이딩 플레이트의 내침식성, 내열충격성을 향상시키는 일반적 방법인 핏치나 레진으로 함침시키는 방법을 통해 제조된 기존품에 비해서도 동등 이상의 특성을 나타냄으로서 제조시간이 기존품 제조 기간의 절반으로 줄었고, 핏치나 레진으로 함친시킨 것에 비해 50% 이상의 수명 향상이 가능하다.

탄소는 0.02mm보다 큰 입경의 인조흑연 및 인상흑연, 0.2mm 이하의 인상흑연 및 무정형 카본(carbon black)을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제품의 제조는 통상의 조건인 500∼1600℃ 범위에서 비산화분위기 하에서 소성한다.

다음은 실시예에 따라 설명한다.

이상에서와 같이 본 발명은 주성분으로 하는 소결 또는 용융알루미나에 포러스한 입경을 갖는 질화알리미늄과 미세 입경을 갖는 질화알루미늄을 적절히 배합함으로서 내부에 비교적 균일하고 미세한 공간의 확보로 초기 균열 발생을 억제하고,균열 전파시 포러스한 질화알루미늄 골재에서 응력을 흡수하고 분산시켜 기존품에 비해 내열 스폴링성이 비약적으로 증대되어 균열이 적었고, 내침식성 특성도 향상되어 내용성이 우수함과 함께 내침식성, 내열충격성을 향상시키는 일반적인 방법인 핏치나 레진으로 함침시키는 기존의 슬라이딩 플레이트에 비해 50% 이상의 수명향상이 가능하였다.

Claims (1)

1. 소결알루미나 또는 전융알루미나 35∼86중량%, 4∼0.5mm 입경을 갖는 질화알루미늄 골재 10∼40중량%, 0.5mm 이하의 입경을 갖는 질화알루미늄 1∼10중량%, 탄소 3∼15중량%로 조성됨을 특징으로 하는 용융금속 흐름 제어용 슬라이딩 플레이트 내화재.

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