KR101063904B1 - Thermal shock resistance evaluation method and evaluation device - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 내열충격성 평가방법은 내열충격성을 평가하고자 하는 모재를 내부공간을 가지도록 제작한 후, 상기 내부공간에 발열제를 충진시키는 단계와,발열제를 점화하여 상기 발열제가 충진된 모재를 가열시킨 후, 상기 모재를 냉각시키는 단계와, 모재에 발생된 균열을 검출하여 상기 모재의 내열충격성을 평가하는 단계를 포함한다.In the method of evaluating the thermal shock resistance according to the present invention, after the base material to be evaluated for thermal shock resistance is manufactured to have an internal space, a step of filling the inner space with a heating agent, and igniting the heating agent heats the base material filled with the heating agent. Thereafter, the step of cooling the base material, and detecting the cracks generated in the base material comprises the step of evaluating the thermal shock resistance of the base material.

따라서 본 발명에 의하면, 모재의 내부공간에 순간적으로 고온 발열하는 발열제를 충진시키고 이를 점화시킴으로써, 상기 모재를 2000℃ 이상의 온도로 급속 가열시킨다. 이후, 모재를 급속으로 냉각시키면 열충격에 의해 상기 모재에 균열이 발생되게 되고, 이를 검출하여 상기 모재의 내열충격성을 평가한다. 이로인해, 본 발명에서는 간단한 방법으로 정확하게 모재의 내열충격성을 평가할 수 있다.Therefore, according to the present invention, the base material is rapidly heated to a temperature of 2000 ° C. or higher by filling a heat generating agent that generates instantaneous high temperature heat in the inner space of the base material and igniting it. Subsequently, when the base metal is rapidly cooled, cracks are generated in the base material by thermal shock, and the thermal shock resistance of the base material is evaluated by detecting the crack. For this reason, in this invention, the thermal shock resistance of a base material can be evaluated correctly by a simple method.

내열충격성, 균열, 발열제, 테르밋반응, 자전연소반응 Thermal shock resistance, crack, heating agent, thermite reaction, auto combustion reaction

Description

내열충격성 평가방법 및 평가장치{Thermal shock resistance tesst method and test appratus}Thermal shock resistance evaluation method and evaluation device {Thermal shock resistance tesst method and test appratus}

본 발명은 내열충격성 평가방법 및 평가장치에 관한 것으로, 모재의 내열충격성을 간단한 방법으로 정확하게 평가할 수 있는 내열충격성 평가방법 및 평가장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal shock resistance evaluation method and evaluation apparatus, and to a thermal shock resistance evaluation method and evaluation apparatus capable of accurately evaluating the thermal shock resistance of a base material by a simple method.

탄소를 함유(10% 내지 30%)하고 있는 탄소 함유 내화재료는 슬레그에 대한 젖음성이 낮고, 내열충격성이 우수하여 제선, 제강 및 연주 공정에서 많이 이용되고 있다. 이러한 내화재료의 내열충격성을 평가하는 방법은 예를들어, 일정한 온도로 가열된 전기로 또는 용융금속에 모재를 장입한 후, 일정시간 후에 꺼내어 냉각수나 공기로 급속히 냉각시킨다. 이때, 순간적인 온도 변화에 의한 열충격으로 모재 내에 균열이 발생하게 되고, 이를 검출하여 상기 모재의 내열충격성을 평가한다. 이와 같은 방법은 가열 중 탄소가 산화되거나 모재 표면에 용강이 피복되어 정량적인 내열충격성의 평가가 용이하지 못하다. 다른 예로는, 튜브 형상으로 제작된 모재의 내부공간에 용융 금속을 충진시켜 급속 가열한 후, 냉각시키는 방법이다. 상기와 같은 방법의 경우, 모재의 내부공간으로 용융금속을 충진시킬 때 상기 용융 금속이 응고되는 일이 빈번하여 평가의 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.Carbon-containing refractory materials containing carbon (10% to 30%) have low wettability to slag and excellent thermal shock resistance, and are widely used in steelmaking, steelmaking, and casting processes. In the method of evaluating the thermal shock resistance of such a refractory material, for example, after charging a base material in an electric furnace or molten metal heated to a constant temperature, it is taken out after a certain time and rapidly cooled by cooling water or air. At this time, a crack is generated in the base material due to a thermal shock caused by the instantaneous temperature change, and it is detected to evaluate the thermal shock resistance of the base material. In such a method, carbon is oxidized during heating or molten steel is coated on the surface of the base material, thereby making it difficult to evaluate quantitative thermal shock resistance. Another example is a method in which a molten metal is filled in an inner space of a base material manufactured in a tube shape and rapidly heated, followed by cooling. In the case of the above method, when the molten metal is filled into the inner space of the base material, the molten metal is frequently solidified, thereby lowering the efficiency of evaluation.

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 모재의 내부공간에 충진된 발열제를 이용하여 상기 모재를 급속 가열한 후 냉각시켜, 모재에 발생된 균열을 검출함으로써, 간단한 방법으로 상기 모재의 내열충격성을 평가할 수 있는 내열충격성 평가방법 및 평가장치를 제공한다.In order to solve the above problems, by using a heat generating agent filled in the inner space of the base material to rapidly heat and cool the base material to detect cracks generated in the base material, it is possible to evaluate the thermal shock resistance of the base material in a simple method Provided is a thermal shock resistance evaluation method and evaluation apparatus.

본 발명에 따른 내열충격성 평가방법은 내열충격성을 평가하고자 하는 모재를 내부공간을 가지도록 제작한 후, 상기 내부공간에 발열제를 충진시키는 단계와, 상기 발열제를 점화하여 상기 발열제가 충진된 모재를 가열시킨 후, 상기 모재를 냉각시키는 단계와, 상기 모재에 발생된 균열을 검출하여 상기 모재의 내열충격성을 평가하는 단계를 포함한다.In the method of evaluating the thermal shock resistance according to the present invention, after the base material to be evaluated for thermal shock resistance is manufactured to have an internal space, a heating material is filled in the internal space, and the heating of the heating material is filled with the heating material by igniting the heating material. After cooling, the step of cooling the base material, and detecting the cracks generated in the base material comprises the step of evaluating the thermal shock resistance of the base material.

상기 발열제는 자전연소반응에 의해 2000℃ 이상의 고온으로 발열하는 재료를 사용하는 것을 특징으로 한다.The heat generating agent is characterized by using a material that generates heat at a high temperature of 2000 ° C. or higher by a self-burning reaction.

상기 발열제는 SiO2 및 Si 중 어느 하나에 C 및 Mg 중 어느 하나가 혼합된 혼합분말을 사용하는 것이 효과적이다.It is effective to use a mixed powder in which any one of C and Mg is mixed with any one of SiO 2 and Si.

상기 발열제는 테르밋반응에 의해 3000℃ 이상의 고온으로 발열하는 재료를 사용하는 것을 특징으로 한다.The heat generating agent is characterized by using a material that generates heat at a high temperature of 3000 ° C. or higher by thermite reaction.

상기 발열제는 FeO, Fe2O3 및 Fe3O4 중 어느 하나와, Al, SiO2 및 Al2O3가 혼합 된 혼합분말을 사용하는 것이 효과적이다.The heating agent is effective to use a mixed powder of FeO, Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 and Al, SiO 2 and Al 2 O 3 mixed.

본 발명에 따른 내열충격성 평가장치는 내부공간에 발열제가 충진된 모재의 적어도 일단이 돌출되도록 설치되는 챔버와, 상기 모재를 지지 고정시키는 지지체와, 상기 챔버의 외부로 돌출된 모재의 일단의 상측에 대응 배치하여, 상기 모재의 내부공간에 충진된 발열제를 점화시키는 점화기를 포함한다.An apparatus for evaluating heat resistance according to the present invention includes a chamber in which at least one end of a base material filled with a heat generating agent protrudes in an inner space, a support for supporting and fixing the base material, and an upper side of one end of the base material protruding out of the chamber. Correspondingly disposed, the igniter for igniting the heating agent filled in the inner space of the base material.

상기 챔버에 연결되어 상기 챔버 내로 냉각가스를 공급하는 냉각가스 공급부를 포함한다.And a cooling gas supply unit connected to the chamber for supplying cooling gas into the chamber.

상기 점화기는 저항열 및 아크 중 어느 하나의 열원을 이용하는 것을 특징으로한다.The igniter is characterized in that it uses a heat source of any one of resistance heat and arc.

상기 챔버의 내부에 일부 삽입되어 균열 발생시 생성되는 음파의 주파수 및 세기를 검출하여, 내열충격성을 판단하는 검출기를 포함한다.And a detector which detects the frequency and intensity of the sound wave that is partially inserted into the chamber to generate cracks, and determines thermal shock resistance.

상술한 바와 같이 본 발명은 모재의 내부공간에 순간적으로 고온 발열하는 발열제를 충진시킨다. 그리고, 발열제를 점화시킴으로써 상기 모재의 내부공간을 2000℃ 이상의 온도로 급속 가열시킨다. 이후, 모재를 급속으로 냉각시키면 열충격에 의해 상기 모재에 균열이 발생되게 되고, 이를 검출하여 상기 모재의 내열충격성을 평가한다. 이로인해, 본 발명에서는 간단한 방법으로 정확하게 모재의 내열충격성을 평가할 수 있다.As described above, the present invention fills the internal space of the base material with a heat generating agent that generates instantaneous high temperature heat. The inner space of the base material is rapidly heated to a temperature of 2000 ° C. or higher by igniting a heat generating agent. Subsequently, when the base metal is rapidly cooled, cracks are generated in the base material by thermal shock, and the thermal shock resistance of the base material is evaluated by detecting the crack. For this reason, in this invention, the thermal shock resistance of a base material can be evaluated correctly by a simple method.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명 하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내열충격성 평가방법을 이용하여 모재의 내열충격성을 평가하는 방법을 순서적으로 도시한 순서도이다.1 is a flow chart sequentially showing a method for evaluating the thermal shock resistance of the base material using the thermal shock resistance evaluation method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 먼저 내열충격성을 평가하고자 하는 모재를 내부공간을 가지는 튜브 형상으로 제작한 후, 상기 내부공간에 발열제를 충진시킨다(S100). 여기서, Al2O3-C, ZrO2-C, MgO-C 등 탄소 함유량이 15% 내지 20%인 재료를 모재로 사용한다. 본 실시예에서는 모재로 Al2O3-C를 사용한다. 물론 이에 한정되지 않고 내열충격성을 평가하고자 하는 어떠한 재료도 모재로 사용할 수 있다. 또한, 모재의 내부공간에 충진되는 발열제로는 테르밋반응 및 자전연소반응 중 어느 하나의 반응에 의해 고온으로 급속 발열하는 재료를 사용한다. 본 실시예에서는 발열제로 테르밋반응에 의해 고온으로 급속 발열하는 물질을 사용한다. 여기서, 테르밋반응이란, 금속 산화물과 Al 간의 탈산반응에 의해 고온으로 급속 발열하는 반응을 말한다. 이러한 테르밋반응을 발생시키기 위해 본 실시예에서는 Fe2O3(금속산화물), Al, SiO2, Al2O3가 혼합된 혼합분말을 발열제로 사용한다. 물론 Fe2O3 이외에 FeO 및 Fe3O4 중 어느 하나를 사용할 수도 있다. 여기서, 점화기는 저항열 또는 아크와 같 은 열원을 이용하는 점화기를 사용한다. 이때, Fe2O3는 순도가 99%이고, 평균입경이 2㎛인 재료를 사용하고, Al은 순도가 99%이고, 평균입경이 30㎛인 재료를 사용한다. 그리고 Fe2O3와 Al의 혼합비율은 3:1 내지 4:1인 것이 바람직하다. 또한, SiO2 및 Al2O3는 순도가 99%이고, 평균입경이 15㎛인 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이후, 점화기를 이용하여 발열제를 점화시킨다(S200). 이를 위해, BaO2와 Mg이 혼합된 혼합물로 구성된 점화제를 발열제 상에 올려놓고, 상기 점화제를 점화한다. 이때, 점화제의 화학반응에 의해 발열제가 1200℃ 이상의 온도로 발열되며, 상기 1200℃ 이상의 열원에 의해 발열제는 테르밋반응이 진행된다. 즉, 점화제의 화학반응에 의해 발생된 1200℃ 이상의 열원에 의해, Fe2O3와 Al 간의 탈산반응이 진행되어 발열제가 3000℃ 이상의 고온으로 발열된다. 이로 인해, 먼저 발열제와 접속된 모재의 내측면이 가열되고, 이후 전도열에 의해 모재 전체가 가열된다. 이때, 3000℃ 이상의 고온으로 발열된 발열제에 의해 1분 이내에 모재 전체가 급속 가열된다. 이후, 모재를 냉각시킨다(S300). 본 실시예에서는 냉각가스를 모재의 외주면에 분사하여 상기 모재를 급속 냉각시킨다. 물론 이에 한정되지 않고 모재를 급속 냉각시킬 수 있는 방법 예를 들어, 모재를 대기 상에 노출시키거나 냉각수에 침지시키는 방법 등 다양한 방법을 사용할 수 있다. 이때, 모재의 외주면과 내주면 즉, 상기 모재의 폭 방향으로 급격한 온도 차이가 발생되게 되는데, 이로 인한 열충격에 의해 모재에 균열이 발생되게 된다. 그리고 모재에 발생된 균열을 검출하여 모재의 내열충격성을 평가한다(S400). 즉, 상기 모재의 균열 발생 여부 및 균열 정도를 검출하여 내열충격성을 평가한다. 본 실시예에서는 균열 발생시 생성되는 음파의 주파수 및 세기에 의해 모재의 균열 발생 여부 및 균열 정도를 판단하는 음파 검출기를 이용하여 내열충격성을 평가한다. 물론 이에 한정되지 않고 X선 촬영 또는 육안으로도 모재의 균열 발생 여부 및 균열 정도를 검출하여 내열충격성을 평가할 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 모재의 내부공간에 발열제를 충진시킴으로써, 간단한 방법으로 상기 모재의 내열충격성을 평가할 수 있다.Referring to FIG. 1, first, a base material to be evaluated for thermal shock resistance is manufactured into a tube shape having an internal space, and then a heating agent is filled in the internal space (S100). Here, a material having a carbon content of 15% to 20%, such as Al 2 O 3 -C, ZrO 2 -C, MgO-C, is used as the base material. In the present embodiment, Al 2 O 3 -C is used as the base material. Of course, the material is not limited thereto and any material to be evaluated for thermal shock resistance may be used as a base material. In addition, as a heat generating agent filled in the inner space of the base material, a material that rapidly generates heat at a high temperature by any one of the thermite reaction and the autogenous combustion reaction is used. In this embodiment, a material that rapidly generates heat at a high temperature by thermite reaction is used as a heat generating agent. Here, the termite reaction means reaction which rapidly exotherms at high temperature by the deoxidation reaction between metal oxide and Al. In order to generate such a thermite reaction, in this embodiment, a mixed powder in which Fe 2 O 3 (metal oxide), Al, SiO 2 , and Al 2 O 3 is mixed is used as a heat generating agent. Of course, any of FeO and Fe 3 O 4 may be used in addition to Fe 2 O 3 . Here, the igniter uses an igniter using a heat source such as resistive heat or arc. At this time, Fe 2 O 3 uses a material having a purity of 99%, an average particle diameter of 2 μm, and Al using a material having a purity of 99% and an average particle diameter of 30 μm. And the mixing ratio of Fe 2 O 3 and Al is preferably 3: 1 to 4: 1. In addition, SiO 2 and Al 2 O 3, it is preferable to use a material and a purity of 99%, an average particle diameter of 15㎛. Thereafter, the heating agent is ignited using the igniter (S200). To this end, an ignition agent composed of a mixture of BaO 2 and Mg is placed on the heating element, and the ignition agent is ignited. At this time, the heat generating agent generates heat at a temperature of 1200 ° C. or higher due to the chemical reaction of the ignition agent, and the heat generating agent undergoes the thermite reaction by the heat source of 1200 ° C. or higher. That is, the deoxidation reaction between Fe 2 O 3 and Al proceeds by the heat source of 1200 ° C. or higher generated by the chemical reaction of the ignition agent, and the exothermic agent generates heat at a high temperature of 3000 ° C. or higher. For this reason, first, the inner side surface of the base material connected with the heat generating agent is heated, and then the whole base material is heated by conduction heat. At this time, the entire base material is rapidly heated within 1 minute by a heat generating agent that generates heat at a high temperature of 3000 ° C. or higher. Thereafter, the base material is cooled (S300). In this embodiment, a cooling gas is sprayed on the outer circumferential surface of the base material to rapidly cool the base material. Of course, the present invention is not limited thereto, and various methods may be used, such as a method of rapidly cooling the base material, for example, exposing the base material to the air or immersing it in cooling water. At this time, an abrupt temperature difference occurs in the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the base material, that is, in the width direction of the base material, which causes cracks in the base material due to thermal shock. Then, the cracks generated in the base material are detected to evaluate the thermal shock resistance of the base material (S400). That is, the thermal shock resistance is evaluated by detecting the crack occurrence and the degree of cracking of the base material. In this embodiment, the thermal shock resistance is evaluated by using a sound wave detector that determines whether the base material is cracked and the degree of cracking by the frequency and intensity of the sound wave generated when the crack is generated. Of course, the present invention is not limited thereto, and the thermal shock resistance may be evaluated by detecting the crack and the degree of cracking of the base metal even by X-ray imaging or visual observation. Thus, in the present embodiment, by filling the heat generating agent in the inner space of the base material, the thermal shock resistance of the base material can be evaluated by a simple method.

본 실시예에서는 모재를 테르밋반응을 이용하여 가열시켰으나, 이에 한정되지 않고 자전연소반응에 의해 상기 모재를 가열시킬 수 있다. 이러한, 자전연소반응을 발생시키기 위해 모재의 내부공간에 충진되는 발열제로 SiO2 및 Si 중 어느 하나에 C 및 Mg 중 어느 하나가 혼합된 혼합분말을 사용할 수 있다. 그리고, 상기와 같은 혼합분말에 저항열 또는 아크와 같은 열원을 이용하여 상기 혼합분말을 점화시킴으로써, 순간적으로 2000℃ 이상의 고온의 열원이 발생된다.In the present embodiment, the base material is heated using the thermite reaction, but is not limited thereto, and the base material may be heated by a self-burning reaction. In order to generate a self-burning reaction, a mixed powder in which any one of C and Mg is mixed with any one of SiO 2 and Si may be used as a heating agent filled in the internal space of the base material. Then, by igniting the mixed powder using a heat source such as resistance heat or arc to the mixed powder as described above, a heat source having a high temperature of 2000 ° C. or more is instantaneously generated.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내열충격성 평가장치를 도시한 도면이다. 하기에서는 앞서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.2 is a view showing a thermal shock resistance evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention. In the following, descriptions that overlap with the above description will be omitted or briefly described.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 내열충격성 평가장치는 내부공간을 가지며, 평가하고자하는 모재(M)가 관통하도록 삽입 장착되는 챔버(100)와, 챔버(100)의 하측 외부에 배치되어 상기 챔버(100) 하부로 돌출된 모재(M)의 일단을 지지하는 지지체(300)와, 챔버(100)의 상측 외부에 배치된 점화기(500)와, 챔버(100) 내 로 냉각가스를 공급하는 냉각가스 공급부(400)를 포함한다. 또한, 일부가 챔버(100) 내로 삽입 장착되어 모재(M)의 내열충격성을 평가하는 검출기(600)를 포함한다. 본 실시예에서는 검출기(600)로 균열 발생시 생성되는 음파의 주파수 및 세기 등을 이용하여 모재(M)의 균열 발생 여부 및 균열 정도를 검출하는 음파 검출기를 이용한다. 이러한, 검출기(600)는 챔버(100) 내에 삽입 장착되어 모재(M)의 균열 발생시 생성되는 주파수 및 세기를 검출하는 검출수단(610)과, 상기 검출수단(610)에 의해 검출된 주파수 및 세기를 분석하여 균열 발생 여부 및 균열 정도를 분석하는 분석수단(620)을 포함한다. 물론 이에 한정되지 않고 모재(M)의 균열 발생 여부 및 균열 정도를 측정할 수 있는 다양한 검출기를 사용할 수 있다.Referring to Figure 2, the thermal shock resistance evaluation apparatus according to the present embodiment has an internal space, the chamber 100 is inserted and mounted to penetrate the base material M to be evaluated, and is disposed outside the lower side of the chamber 100 The support 300 for supporting one end of the base material (M) protruding to the lower portion of the chamber 100, the igniter 500 disposed outside the upper side of the chamber 100, and supplies the cooling gas into the chamber 100 It includes a cooling gas supply unit 400. In addition, a portion includes a detector 600 inserted into the chamber 100 to evaluate the thermal shock resistance of the base material (M). In the present embodiment, the detector 600 uses a sound wave detector that detects the occurrence of cracking and the degree of cracking of the base material M using the frequency and intensity of the sound wave generated when the crack occurs. The detector 600 is inserted into and mounted in the chamber 100 to detect frequency and intensity generated when cracking of the base material M occurs, and the frequency and intensity detected by the detection means 610. Analyze means 620 for analyzing the occurrence of cracks and the degree of crack analysis. Of course, not limited to this, it is possible to use a variety of detectors that can measure the occurrence of cracks and the degree of cracking of the base material (M).

챔버(100)는 원통 형상 또는 사각 박스 형성으로 제작되며, 내부에는 모재(M)를 처리할 수 있는 소정의 공간이 마련된다. 이러한 챔버(100)의 상측면과 하측면 각각에는 관통홀이 형성되는데, 상기 관통홀을 통해 평가하고자 하는 모재(M)가 챔버(100)를 관통하여 삽입 장착된다. 또한, 챔버(100)에는 상기 챔버(100) 내에 냉각가스를 공급하여 그 내부를 냉각시키는 냉각가스 공급부(400)가 연결된다.The chamber 100 is manufactured in the form of a cylindrical shape or a rectangular box, and a predetermined space for processing the base material M is provided therein. Through-holes are formed in each of the upper and lower surfaces of the chamber 100. The base material M to be evaluated through the through-holes is inserted through the chamber 100. In addition, the chamber 100 is connected to a cooling gas supply unit 400 for supplying cooling gas into the chamber 100 and cooling the inside thereof.

모재(M)는 내열충격성을 평가하고자 하는 재료로써, 본 실시예에서는 15% 내지 20%의 탄소를 함유하는 재료 예를 들어, Al2O3-C를 사용한다. 여기서, 모재(M)는 도 2 도시된 바와 같이 내부 공간을 가지는 튜브 형상으로 제작된다. 이때, 모재(M)의 내부공간에는 테르밋반응 및 자전연소반응 중 어느 하나의 반응에 의해 순간적으로 고온 발열하는 발열제(200)가 충진된다. 본 실시예에서는 발열제(200)로 테르밋반응에 의해 순간적으로 고온 발열하는 물질 예를 들어, Fe2O3 금속산화물, Al, SiO2, Al2O3가 혼합된 혼합분말을 사용한다. 이때, Fe2O3와 Al의 혼합비율은 3:1 내지 4:1인 것이 바람직하다. 이후, 상기와 같은 발열제(200)가 충진된 모재(M)는 챔버(100)를 관통하도록 삽입 장착되며, 상기 챔버(100) 외부로 돌출된 모재(M)의 상측에 점화기(500)기 배치된다. 이는 모재(M)의 일부는 챔버(100) 내에 위치하고 일부는 상기 챔버(100) 외부로 돌출시켜, 냉각가스를 분사하는 영역과 점화기를 이용하여 발열제(200)를 점화시키는 영역을 분리시키기 위함이다. 그리고, 챔버(100) 하부로 돌출된 모재(M)의 일단은 지지체(300)에 지지 고정된다. 본 실시예에서는 지지체(300)를 챔버(100)의 하측 외부에 배치시켰다. 하지만 이에 한정되지 않고 챔버(100)의 상측 외부 또는 내부에 배치될 수도 있음은 물론이다. 모재(M)가 지지체(300)에 지지 고정되면 챔버(100)의 상측 외부에 배치된 점화기(500)를 이용하여 발열제(200)를 점화시킨다. 여기서, 점화기는 저항열 또는 아크와 같은 열원을 이용하는 점화기를 사용한다. 이로인해, 상기에서 전술했던 바와 같이 테르밋반응 즉, Fe2O3와 Al 간의 탈산반응이 진행되어 발열제(200)가 3000℃ 이상의 고온으로 발열되고, 이로 인해 모재(M)가 급속 가열된다. 이어서, 냉각가스 공급부(400)를 이용하여 챔버(100) 내부에 냉각가스 예를 들어, 질소가스를 공급하면 상기 챔버(100) 내부가 냉각됨으로써, 상기 모재(M)의 외주면과 내주면 사이에 급격한 온도 차이가 발생된다. 이와 같은 급격한 온도 차이에 의한 열충격으로 모재(M)에 균열이 발생되며, 이를 검출기(600)를 통해 검출하여 내열충격성을 평가한다.The base material M is a material to be evaluated for thermal shock resistance, and in this embodiment, a material containing 15% to 20% of carbon, for example, Al 2 O 3 -C is used. Here, the base material M is manufactured in the shape of a tube having an inner space as shown in FIG. At this time, the inner space of the base material (M) is filled with a heat generating agent 200 that generates a high temperature instantaneously by any one of the thermite reaction and the auto-burning reaction. In the present embodiment, a mixed powder in which a material that generates instantaneous high temperature heat by thermite reaction, for example, Fe 2 O 3 metal oxide, Al, SiO 2 , and Al 2 O 3, is mixed with the heat generating agent 200. At this time, the mixing ratio of Fe 2 O 3 and Al is preferably 3: 1 to 4: 1. Subsequently, the base material M filled with the heat generating agent 200 is inserted and inserted to penetrate the chamber 100, and the igniter 500 is disposed on the upper side of the base material M protruding out of the chamber 100. do. This is because a part of the base material M is located in the chamber 100, and part of the base material M protrudes out of the chamber 100 to separate a region for injecting cooling gas from the region for igniting the heat generator 200 using an igniter. . In addition, one end of the base material M protruding downward from the chamber 100 is supported and fixed to the support 300. In this embodiment, the support 300 is disposed outside the lower side of the chamber 100. However, the present invention is not limited thereto and may be disposed outside or inside the upper side of the chamber 100. When the base material M is supported and fixed to the support 300, the heat generating agent 200 is ignited using the igniter 500 disposed outside the upper side of the chamber 100. Here, the igniter uses an igniter using a heat source such as resistive heat or arc. Due to this, as described above, the thermite reaction, that is, the deoxidation reaction between Fe 2 O 3 and Al proceeds, and the heat generating agent 200 generates heat at a high temperature of 3000 ° C. or higher, thereby rapidly heating the base material M. Subsequently, when the cooling gas, for example, nitrogen gas is supplied into the chamber 100 by using the cooling gas supply unit 400, the inside of the chamber 100 is cooled, and thus, a sudden gap is formed between the outer circumferential surface and the inner circumferential surface of the base material M. A temperature difference occurs. The thermal shock due to such a rapid temperature difference, the crack is generated in the base material (M), it is detected through the detector 600 to evaluate the thermal shock resistance.

하기에서는 도 1 및 도 2를 참조하여, 실시예에 따른 내열충격성 평가장치를 이용하여 모재의 내열충격성을 평가하는 방법을 설명한다.Hereinafter, referring to FIGS. 1 and 2, a method of evaluating the thermal shock resistance of the base material using the thermal shock resistance evaluation apparatus according to the embodiment will be described.

먼저, 튜브 형상으로 제작된 모재(M)의 내부공간에 발열제(200)를 충진시킨다(S100). 여기서, 모재(M)는 내열충격성을 평가하고자 하는 재료이며, 본 실시예에서는 Al2O3-C를 사용한다. 모재(M)의 내부공간에 충진되는 발열제(200)는 테르밋반응에 의해 순간적으로 고온 발열하는 물질을 사용한다. 즉, Fe2O3 , Al, SiO2, Al2O3가 혼합된 혼합분말을 발열제(200)로 사용한다. 여기서 Fe2O3와 Al의 혼합비율은 3:1 내지 4:1인 것이 바람직하다. 이후, 발열제(200)가 충진된 모재(M)를 챔버(100)를 관통하도록 삽입 장착하여, 상기 모재(M)의 일단을 지지체(300)에 지지 고정시킨다. 그리고, 점화기(500)를 이용하여 발열제(200)를 점화한다(S200). 즉, BaO2와 Mg이 혼합된 혼합물로 구성된 점화재(미도시)를 발열제(200) 상에 올려놓고, 상기 점화제(미도시)를 점화한다. 이때, 먼저 점화제(미도시)의 화학반응에 의해 발열제(200)가 1200℃ 이상의 온도로 발열되며, 이로인해 발열제(200)의 테르밋반응이 진행된다. 즉, 점화제(미도시)의 화학반응에 의해 발생된 1200℃ 이상의 열원에 의해, Fe2O3와 Al 간의 탈산반응이 진행되어 발열제(200)가 3000℃ 이상의 고온으로 가열된다. 이로 인해, 발열제(200)가 충진된 모재(M)가 1분 이내로 급속 가열된다. 이후, 모재(M)를 냉각시킨다(S300). 본 실시예에서는 냉각가스 공급부(400)를 이용하여 챔버(100) 내에 냉각가스를 예를 들어, 질소가스를 공급함으로써, 상 기 챔버(100) 내를 냉각시킨다. 이때, 챔버(100)에 노출된 모재(M)의 외주면과 발열제(200)가 충진된 내주면 사이에 급격한 온도 차이가 발생되며, 이로 인한 열충격으로 상기 모재(M) 내에 균열이 발생되게 된다. 이후, 모재(M)에 발생된 균열을검출하여 내열충격성을 평가한다(S400). 즉, 균열 발생시 생성되는 음파의 주파수 및 세기 등을 분석하여 모재(M)의 균열 발생 여부 및 균열 정도를 검출하는 음파 검출기를 이용하여 내열충격성을 평가한다.First, the heating agent 200 is filled in the inner space of the base material M formed in a tube shape (S100). Here, the base material (M) is a material to be evaluated for thermal shock resistance, Al 2 O 3 -C is used in this embodiment. The heat generating agent 200 filled in the inner space of the base material M uses a material that generates high temperature instantaneously by the thermite reaction. That is, a mixed powder in which Fe 2 O 3 , Al, SiO 2 , and Al 2 O 3 is mixed is used as the heat generating agent 200. Herein, the mixing ratio of Fe 2 O 3 and Al is preferably 3: 1 to 4: 1. Thereafter, the base material M filled with the heating agent 200 is inserted and mounted to penetrate the chamber 100, and one end of the base material M is supported and fixed to the support 300. Then, the heat generating agent 200 is ignited using the igniter 500 (S200). That is, an ignition material (not shown) composed of a mixture of BaO 2 and Mg is placed on the heat generating agent 200 to ignite the ignition agent (not shown). In this case, first, the heat generating agent 200 is heated to a temperature of 1200 ° C. or higher by a chemical reaction of an ignition agent (not shown), and thus the thermite reaction of the heat generating agent 200 proceeds. That is, the deoxidation reaction between Fe 2 O 3 and Al proceeds by a heat source of 1200 ° C. or higher generated by a chemical reaction of an ignition agent (not shown), so that the exothermic agent 200 is heated to a high temperature of 3000 ° C. or higher. For this reason, the base material M filled with the heat generating agent 200 is rapidly heated within 1 minute. Then, the base material (M) is cooled (S300). In this embodiment, the cooling gas is supplied to the chamber 100 using the cooling gas supply unit 400, for example, nitrogen gas is used. By supplying, the inside of the chamber 100 is cooled. At this time, a sudden temperature difference occurs between the outer circumferential surface of the base material M exposed to the chamber 100 and the inner circumferential surface filled with the heat generating agent 200, and thus a crack is generated in the base material M due to thermal shock. Then, the crack generated in the base material (M) to detect the thermal shock resistance (S400). That is, the thermal shock resistance is evaluated by analyzing the frequency and intensity of the sound wave generated when the crack is generated, using a sound wave detector that detects whether the base material (M) is cracked and the degree of cracking.

본 실시예에서는 챔버(100) 내에 냉각가스를 공급하여, 모재(M)를 냉각시켰다. 하지만 이에 한정되지 않고, 모재(M)를 대기 상에 노출시키거나 냉각수에 침지시키는 방법을 이용하여 상기 모재(M)를 냉각시킬 수 있다.In this embodiment, a cooling gas is supplied into the chamber 100 to cool the base material M. However, the present invention is not limited thereto, and the base material M may be cooled using a method of exposing the base material M to the air or immersing it in cooling water.

이와 같이, 본 실시예에서는 모재(M)의 내부공간에 발열제(200)를 충진시키고 이를 가열시켜 상기 모재(M)를 가열시킴으로써, 간단한 방법으로 상기 모재(M)의 내열충격성을 평가할 수 있다.As described above, in the present embodiment, by filling the heat generating agent 200 in the inner space of the base material M and heating the base material M, the thermal shock resistance of the base material M can be evaluated by a simple method.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내열충격성 평가방법을 이용하여 모재의 내열충격성을 평가하는 방법을 순서적으로 도시한 순서도.1 is a flow chart illustrating a method of sequentially evaluating the thermal shock resistance of the base material using the thermal shock resistance evaluation method according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내열충격성 평가장치를 도시한 도면.2 is a view showing a thermal shock resistance evaluation apparatus according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>DESCRIPTION OF THE RELATED ART [0002]

S100: 모재의 내부공간에 발열체 충진 S200: 발열제 점화S100: Filling the heating element in the inner space of the base material S200: Ignition of the heating element

S300: 모재 냉각 S300: Substrate Cooling

S400: 모재의 균열 발생 여부 및 균열정도 평가S400: Evaluation of cracks and degree of cracking of base metal

100: 챔버 M: 모재100: chamber M: base material

200: 발열제 400: 냉각가스 공급부200: heat generating agent 400: cooling gas supply unit

Claims (9)

내열충격성을 평가하고자 하는 모재를 내부공간을 가지도록 제작한 후, 상기 내부공간에 발열제를 충진시키는 단계;Preparing a base material to have thermal shock resistance to have an internal space, and then filling a heating agent in the internal space; 일부가 챔버 내에 위치하고, 다른 일부가 상기 챔버 외측으로 돌출되도록 상기 모재를 설치하여, 상기 모재를 발열제 점화 영역과 냉각가스 분사 영역으로 분리하는 단계;Installing the base material such that a part is located in the chamber and the other part protrudes out of the chamber, thereby separating the base material into a heating element ignition region and a cooling gas injection region; 상기 챔버 외측으로 돌출된 모재의 발열제를 점화하여, 상기 모재를 가열시는 단계;Igniting a heat generating agent of the base material protruding outside the chamber to heat the base material; 상기 챔버 내측에 위치하는 모재에 냉각가스를 분사하여, 상기 모재를 냉각시키는 단계;Cooling the base material by injecting a cooling gas into the base material positioned inside the chamber; 상기 모재에 발생된 균열을 검출하여, 상기 모재의 내열충격성을 평가하는 단계를 포함하는 내열충격성 평가방법.Detecting a crack generated in the base material, the thermal shock resistance evaluation method comprising the step of evaluating the thermal shock resistance of the base material. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 발열제는 자전연소반응에 의해 2000℃ 이상의 고온으로 발열하는 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 내열충격성 평가방법.The heat generating agent is a thermal shock resistance evaluation method, characterized in that for using a material that generates heat at a high temperature of 2000 ℃ or more by the auto-burn reaction. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 발열제는 SiO2 및 Si 중 어느 하나에 C 및 Mg 중 어느 하나가 혼합된 혼합분말을 사용하는 내열충격성 평가방법.The heat generating agent is a thermal shock resistance evaluation method using a mixed powder of any one of C and Mg mixed in any one of SiO 2 and Si. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 발열제는 테르밋반응에 의해 3000℃ 이상의 고온으로 발열하는 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 내열충격성 평가방법.The heat generating agent is a thermal shock resistance evaluation method, characterized in that using a material that generates heat at a high temperature of 3000 ℃ or more by thermite reaction. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 발열제는 FeO, Fe2O3 및 Fe3O4 중 어느 하나와, Al, SiO2 및 Al2O3가 혼합된 혼합분말을 사용하는 내열충격성 평가방법.The heat generating agent is a thermal shock resistance evaluation method using any one of FeO, Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 , Al, SiO 2 and Al 2 O 3 mixed powder. 일측에 관통홀이 마련되며, 발열제가 충진된 모재의 일부를 내측에 위치시키고, 상기 관통홀을 통해 나머지 일부를 외측으로 돌출시켜, 상기 모재를 발열제 점화 영역과 냉각가스 분사 영역으로 분리하는 챔버;A chamber having a through hole provided at one side thereof, and placing a portion of the base material filled with a heat generating agent on the inside, and protruding the remaining portion outward through the through hole, thereby separating the base material into a heat generating agent ignition region and a cooling gas injection region; 상기 모재를 지지 고정시키는 지지체;A support for supporting and fixing the base material; 상기 챔버의 외측에 돌출된 모재의 일단의 상측에 대응 배치되어, 상기 발열제를 점화시키는 점화기;An igniter disposed corresponding to an upper side of one end of the base material protruding outside the chamber to ignite the heat generating agent; 일단이 상기 챔버 내부에 위치하도록 설치되어, 상기 챔버 내에 위치하는 모재에 냉각가스를 공급하는 냉각가스 공급부를 포함하는 내열충격성 평가장치.One end is installed so as to be located inside the chamber, the thermal shock resistance evaluation apparatus including a cooling gas supply unit for supplying a cooling gas to the base material located in the chamber. 삭제delete 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 점화기는 저항열 및 아크 중 어느 하나의 열원을 이용하는 것을 특징으 로 하는 내열충격성 평가장치.The igniter is a thermal shock resistance apparatus, characterized in that using any one of the heat source of the resistance heat and the arc. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 챔버의 내부에 일부 삽입되어 균열 발생시 생성되는 음파의 주파수 및 세기를 검출하여, 내열충격성을 판단하는 검출기를 포함하는 내열충격성 평가장치. And a detector that detects a frequency and an intensity of sound waves that are partially inserted into the chamber to generate cracks and determine thermal shock resistance.
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