KR20010048720A - long noggle for continous casting - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A long nozzle for continuous casting is provided to stably operate under the severe casting conditions and improve productivity by not using molten silica at all or simultaneously replacing with aluminum nitride by reducing the amount of molten silica used and reducing the amount of carbon. CONSTITUTION: The long nozzle for continuous casting comprises 5 to 55 wt.% of aluminum nitride (AIN), 5 to 30 wt.% of carbon (C), and a balance of alumina (Al2O3), wherein silica (SiO2) is substituted to 20 wt.% for aluminum nitride, and the composition comprising 5 to 55 wt.% of aluminum nitride (AIN), 5 to 30 wt.% of carbon (C), and a balance of alumina (Al2O3) is applied to the upper part (1) of a long nozzle (5) and the lower part (3) of the long nozzle (5) which is immersed into the molten steel.

Description

연속주조용 롱노즐{long noggle for continous casting}Long Noggle for Continuous Casting {long noggle for continous casting}

본 발명은 래들과 턴디쉬 사이에 사용되는 연속주조용 롱노즐에 관한 것으로 , 보다 상세하게는 고온 용강주조시 열충격에 의한 손상 없음과 함께 슬래그 침적부위에서의 내식성 향상으로 사용수명 및 연속주조 생산성 향상 증대에 적합한 롱 노즐에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous nozzle for continuous casting used between the ladle and tundish, more specifically, no damage caused by thermal shock during high temperature molten steel casting, and improved service life and continuous casting productivity by improving corrosion resistance at the slag deposition site. It relates to a long nozzle suitable for increasing.

연속주조용 롱노즐은 강의 연속주조시 래들과 턴디쉬(Tundish)사이에서 사용되어 용강의 산화방지 및 용강의 와류방지에 의한 슬래그(Slag)혼입을 방지하여 주조된 주편의 품질 향상에 주요한 역활을 하게 된다.Continuous casting long nozzle is used between ladle and tundish during continuous casting of steel to prevent slag mixing by preventing oxidation of molten steel and vortex prevention of molten steel to play a major role in improving the quality of cast steel. Done.

롱노즐은 도 1에 나타낸 바와같이 , 콜렉터 노즐(4)과의 접합 부위인 노즐상부 (1)와 본체(2)와 용강에 침적되는 노즐하부(3)로 구성된 롱노즐(5)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the long nozzle consists of the long nozzle 5 which consists of the nozzle upper part 1 which is a junction part with the collector nozzle 4, the main body 2, and the nozzle lower part 3 deposited on molten steel.

이러한 롱노즐은 그 사용 조건상 내열충격성, 내식성 등이 엄격히 요구되며, 이와같은 요구조건을 만족하기 위해 즉, 용강 투입시 급열 및 급냉에 따른 내열충격성 향상을 위해 롱노즐의 본체(2)재질로서 알루미나(Al₂O₃)-카본(C)-실리카 (SiO₂)계 재질이 주로 사용된다.These long nozzles are strictly required thermal shock resistance, corrosion resistance, etc. in accordance with the conditions of use, alumina as the material of the main body (2) of the long nozzle in order to satisfy such requirements, that is, to improve the thermal shock resistance due to rapid heat and quenching during molten steel input (Al ₂ O ₃ ) -carbon (C) -silica (SiO ₂ ) -based materials are mainly used.

그러나 알루미나-카본-실리카계 롱노즐은 강의 연속주조 사용조건에서 실리카의 해리에 의한 입자의 공동화(共洞化)가 나타난다. 이러한 용융실리카는 원료 특성상 열팽창율이 작으므로 내열충격성을 향상시키기 위해 사용하지만 도 2에 나타난바와 같이 열간에서의 입자 해리가 발생되어 내화물의 내식성을 감소 및 카본의 산화 소실로 인한 결합력 약화로 내식성 저하를 갖게 되어 사용수명이 떨어지는 단점이 있다.However, alumina-carbon-silica-based long nozzles exhibit cavitation of particles due to dissociation of silica under continuous casting conditions of steel. The melt silica is used to improve the thermal shock resistance because the thermal expansion coefficient is small due to the characteristics of the raw material, but as shown in FIG. 2, particle dissociation occurs in the hot state, thereby reducing the corrosion resistance of the refractory and deteriorating the corrosion resistance by weakening the binding force due to the loss of oxidation of carbon. It has a disadvantage of falling service life.

특히 실리카의 출발 물질로 사용되는 용융실리카의 경우 고온에서 장시간 사용하게 되면 내화물중에 함유된 용융실리카와 카본 성분간에 SiO₂+ C → SiO + CO 반응이 일어나게 되고 , SiO₂의 소실에 의한 조직의 열화가 발생함으로 인해 노즐의 장시간 사용에 지장을 주게 된다.In particular, in the case of molten silica used as a starting material of silica for a long time at high temperature, the reaction of SiO ₂ + C → SiO + CO occurs between the molten silica contained in the refractory and the carbon component, and the tissue deterioration due to the loss of SiO ₂ This will interfere with long-term use of the nozzle.

이에 대한 보완으로서 최근에는 실리카 및 카본 함량을 저감시키고 탄화규소 또는 특수 카본 등과 같은 첨가물을 치환 적용한 롱노즐이 개발되어 있으나, 초기 사용 조건에서의 열충격 저감 측면에서 볼때 기존 재질과 비교하여 다소 불리하며, 탄화규소의 경우 강중의 용존 산소와 결합하여 실리카로 전이하여 슬래그 성분과의 저융점물 생성이 용이하고 , 특수 카본의 경우 역시 카본의 용존 산소에 의한 산화 소실로 내식성을 저감시키는 등 아직까지는 현장 적용 측면에서 현저한 효과가 나타나지 않고 있는 실정이다.Recently, long nozzles have been developed to reduce silica and carbon content and substitute additives such as silicon carbide or special carbon, but are somewhat disadvantageous compared to existing materials in terms of reducing thermal shock at initial use conditions. Silicon carbide combines with dissolved oxygen in steel to transfer to silica, making it easy to produce low melting point with slag components, and special carbon also reduces corrosion resistance due to oxidation loss due to dissolved oxygen of carbon. There is no significant effect in terms of the situation.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 용융 실리카를 전혀 사용하지 않거나 그 량을 저감하여 질화알루미늄으로 대체함과 함께 카본량을 저감함으로써 , 고온에서 장시간 사용시 균열이 발생되지 않음과 함께 내식성 향상으로 노즐의 사용수명을 증대 시킬 수 있어 가혹한 주조조건에서의 안정한 조업 및 생산성을 증대할 수 있는 연속주조용 롱노즐을 제공 하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention by using no fused silica at all or by reducing the amount of aluminum nitride and reducing the amount of carbon, so that the crack does not occur when used for a long time at high temperature In addition, it is possible to increase the service life of the nozzle by improving the corrosion resistance, and to provide a long nozzle for continuous casting that can increase the stable operation and productivity in harsh casting conditions.

도 1은 연속주조용 롱노즐의 구조도1 is a structural diagram of a long nozzle for continuous casting

도 2는 열간에서 용융실리카의 공동화 현상을 나타낸 현미경사진Figure 2 is a micrograph showing the phenomenon of cavitation of molten silica in hot

도 3은 고주파유도로 시험을 나타낸 상태도3 is a state diagram showing a high frequency induction test

도 4는 롱노즐에 대한 스폴링 시험방법을 나탄낸 상태도Figure 4 is a state diagram showing the spalling test method for the long nozzle

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

1: 노즐상부. 2: 본체 3: 노즐하부1: Top of the nozzle. 2: body 3: lower nozzle

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 질화알루미늄(AlN)이 5∼55중량, 카본(C) 5∼30중량이고, 나머지는 알루미나(Al₂O₃)로 조성된 연속주조용 롱노즐로 구성된다.The present invention for achieving the above object is 5 to 55 weight of aluminum nitride (AlN), 5 to 30 weight of carbon (C), the remainder is composed of a long nozzle for continuous casting composed of alumina (Al ₂ O ₃ ) do.

또한 본 발명은 상기 질화알루미늄 함량에 대하여 실리카(SiO₂)를 20중량까지 치환하여 혼합 즉, 질화알루미늄과 실리카를 적절히 배합하여 사용할 수도 있다.In the present invention, silica (SiO ₂ ) may be substituted for up to 20 weights with respect to the aluminum nitride content, that is, an appropriate combination of aluminum nitride and silica may be used.

본 발명은 롱노즐 전체에 대해 상기 재질로 구성할 수도 있으나, 롱노즐(5 )에서 콜렉터 노즐(4)에 근접하는 실제로 용강이 많이 접촉하는 실링 부위인 노즐상부(1) 및 용강 침적 부위인 노즐하부(3)에 대하여 적용함으로서 충분한 내열충격성을 얻을 수 있게 함이 바람직하다.The present invention may be composed of the above-described material for the entire long nozzle, but the nozzle upper part 1 and the nozzle which are molten steel deposition parts which are sealing parts which are actually in contact with the molten steel in close proximity to the collector nozzle 4 in the long nozzle 5. It is preferable to apply to the lower part 3 to obtain sufficient thermal shock resistance.

상기 조성에서 질화알루미늄(AlN)은 열팽창계수가 4×10^-6/℃ 이고, 열전도율이 높은 특성을 갖는 것으로, 이를 기존의 용융실리카 대신 치환함으로써 내식성 향상을 비롯한 내스폴링성 저하 현상을 방지 할 수 있다.In the above composition, aluminum nitride (AlN) has a coefficient of thermal expansion of 4 × 10 ⁻⁶ / ° C., and has high thermal conductivity, and can be replaced with conventional molten silica to prevent deterioration of spalling resistance including improvement of corrosion resistance. have.

그 첨가량이 5∼55중량범위를 벗어나면 상기 특성이 충족되지 않는다.If the amount is out of the range of 5 to 55 weight, the above characteristics are not satisfied.

탄소(C)는 내화물의 열전도율을 높임과 함께 열팽창율을 낮추는 작용을 하고, 내화물의 내스폴링성 및 용강에 대한 난유성(즉, 물에젖지 않는 성질)을 향상시키는 작용을 하지만 5중량이하에서는 성형체 제조상의 문제가 있으며, 내화물 특성상 갖는 카본 결합력 약화를 초래하여 강도특성이 저하되어 열충격성이 떨어지므로 내스폴링성에도 좋지 않다.Carbon (C) increases the thermal conductivity of the refractory and lowers the thermal expansion coefficient, and improves the spalling resistance of the refractory and the oil resistance to the molten steel (that is, it does not get wet). There is a problem in the production of the molded product, and the carbon property is weakened due to the refractory properties, the strength characteristics are lowered and the thermal shock resistance is lowered, which is not good for spalling resistance.

그리고 그 함량이 30중량를 넘으면 주조중 용강내에 함유되고 있는 용존산소와 반응하여 가스성분(CO, CO₂) 으로 산화 소실되므로 내식성에 좋지 않은 영향을 미친다.If the content exceeds 30 wt%, it reacts with the dissolved oxygen contained in the molten steel during casting, thereby oxidizing and disappearing as the gas component (CO, CO ₂ ), which adversely affects the corrosion resistance.

알루미나(Al₂O₃)는 사용량이 적으면 내식성이 저하되고, 너무 많으면 내스폴링성의 열화를 일으킨다.If the amount of alumina (Al ₂ O ₃ ) is small, the corrosion resistance decreases, and if the amount is too large, deterioration of spalling resistance occurs.

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

표1 및 표2와 같이 조성한 배합원료를 성형. 소성하여 각각의 시험편을 제작하였다.Molded compounding ingredients prepared in Table 1 and Table 2. Each test piece was produced by baking.

이 시편을 도 3과 같이 고주파유도로 내의 용탕(1500∼1550℃)안에 침식제 (강+슬래그)를 투입한 후 기존 재질의 침식율을 100으로 가정하여 각 시편의 침식율을 나타내었다. 이때 침식제에 의한 침식 면적율을 계산하여 상대적 침식성을 비교 하였다.As shown in FIG. 3, after the erosion agent (steel + slag) was introduced into the molten metal (1500-1550 ° C.) in the high frequency induction road, the erosion rate of each specimen was represented by assuming that the erosion rate of the existing material was 100. At this time, the erosion area ratio by the erosion agent was calculated to compare the relative erosion properties.

또한 상기 시편을 도 4의 방법에 의해 LPG가스를 불어 넣어 고온(1500∼ 1550℃)으로 시편을 가열, 수냉처리 하는 과정을 3회에 걸쳐 반복 처리하여 열충격에 대한 내구성을 측정하였다.In addition, the specimen was blown with LPG gas by the method of FIG. 4 to heat and water-cool the specimen at a high temperature (1500 to 1550 ° C.) for three times, and the durability to thermal shock was measured.

(표 1 )Table 1

기존 재질Existing Material 비 교 예Comparative Example 실 시 예Example 1One 22 1One 22 33 44 55 66 화학 성분Chemical composition Al₂O₃ Al ₂ O ₃ 4040 4040 7070 4040 4040 4040 5050 6060 6565 AlNAlN -- -- -- 3030 4040 5555 2020 1010 55 SiO₂ SiO ₂ 3030 1515 -- -- -- -- -- -- -- CC 3030 4545 3030 3030 2020 55 3030 3030 3030 물 성Properties 부피비중Volume specific gravity 2.252.25 2.242.24 2.602.60 2.572.57 2.612.61 2.712.71 2.582.58 2.592.59 2.592.59 기공율()Porosity () 17.017.0 18.018.0 17.817.8 19.219.2 18.918.9 21.121.1 17.617.6 18.218.2 18.018.0 압축강도 (Kg/cm²)Compressive Strength (Kg / cm ² ) 260260 275275 300300 455455 560560 720720 415415 390390 350350 곡강도 (kg/cm²)Bending strength (kg / cm ² ) 7070 7878 9090 102102 130130 162162 9292 8888 8989 상대침식 지수()Relative Erosion Index () 100100 125125 6060 5151 4040 2525 5555 5959 6262 열충격 시험Thermal shock test ○○ ○○ ×× ○○ ○○ ○○ ○○ ○○ ○○ 열충격 시험후 기공율()Porosity after thermal shock test 30.130.1 38.338.3 24.524.5 21.021.0 20.020.0 22.322.3 19.319.3 21.121.1 19.819.8

※열충격시험 ⇒ ○ : 양호(균열발생 없음), × : 불량(균열발생 있음)※ Thermal Shock Test ⇒ ○: Good (no cracks), ×: Bad (cracks)

(표 2)Table 2

실 시 예Example 77 88 99 1010 성 분 ()ingredient () Al₂0₃ Al ₂ 0 ₃ 4040 4040 4040 4040 AlNAlN 2525 2020 1515 1010 SiO₂ SiO ₂ 55 1010 1515 2020 CC 3030 3030 3030 3030 물 성Properties 부피비중Volume specific gravity 2.542.54 2.502.50 2.462.46 2.392.39 기공율()Porosity () 18.518.5 18.718.7 18.118.1 18.218.2 압축강도(kg/cm²)Compressive strength (kg / cm ² ) 380380 370370 345345 310310 곡강도(kg/cm²)Bending strength (kg / cm ² ) 9090 8888 8585 8080 상대침식지수Relative Erosion Index 6565 8080 9595 101101 열충격시험Thermal shock test ○○ ○○ ○○ ○○ 열충격시험후 기공율()Porosity after thermal shock test 22.222.2 23.523.5 25.725.7 29.029.0

비교예 1Comparative Example 1

비교예 1은 기존 재질의 조성중 용융실리카 함량을 줄이고 카본 함량을 증량시킨 경우로써 내열충격성에는 큰 문제 없으나 , 강중 용존 산소에 의한 카본의 산화소실로 인해 상대침식지수가 기존 대비 증가하여 내식성이 저하한다.Comparative Example 1 is a case of reducing the molten silica content and increasing the carbon content in the composition of the existing material, there is no big problem in the thermal shock resistance, but the relative erosion index increases due to the oxidation loss of carbon due to dissolved oxygen in the steel, which lowers the corrosion resistance. .

이에 대한 확인 시험으로서 열충격시험후 기공율을 측정한 결과 기존재질 대비 큰 폭으로 기공율이 증가 하였으며, 이는 상기에서 언급한 카본의 산화소실이 발생한 결과로 볼 수 있다.As a confirmation test for this, the porosity was significantly increased compared to the existing materials as a result of measuring the porosity after the thermal shock test, which can be seen as a result of the above-described carbon oxide loss.

비교예 2Comparative Example 2

비교예 2는 용융실리카를 전혀 사용하지 않고 알루미나 함량을 증량 시킨 경우로써, 상대침식지수는 감소하여 내식성은 향상되지만 열충격시험 결과 균열이 발생되었다. 이는 열팽창율이 작은 용융실리카에 비해 상대적으로 열팽창율이 큰 알루미나와 치환됨에 따라 열간에서의 팽창성이 재질내에서 크게 발생된 결과로 추정된다.Comparative Example 2 is a case in which the alumina content is increased without using any molten silica, and the relative erosion index decreases to improve corrosion resistance, but cracks are generated as a result of thermal shock test. This is presumed to be the result of the greater thermal expansion in the material as it is substituted with alumina, which has a relatively higher thermal expansion rate than the molten silica having a low thermal expansion rate.

실시예(1∼6)Example (1-6)

용융실리카는 전혀 사용하지 않고 알루미나 및 카본 함량을 적절히 배합한 본 발명을 나타낸 실시예(1∼6)는 압축강도를 비롯한 곡강도가 우수하고, 특히 열충격시험 후 기공율 변화가 상대적으로 적게 나타났다. 이러한 결과는 질화알루미늄을 적용한 재질은 열간에서의 사용조건에서도 내식성 및 내열충격성에 문제없이 기존 재질에 대비하여 우수함을 알 수 있다.Examples 1 to 6 of the present invention, in which the molten silica was not used at all and the alumina and carbon contents were properly blended, showed excellent bending strength including compressive strength, and showed a relatively small change in porosity after the thermal shock test. These results show that the aluminum nitride material is superior to the existing material without problems in corrosion resistance and thermal shock resistance even in the hot working conditions.

실시예(7∼10)Example (7-10)

본 실시예(7∼10)는 질화알루미늄 함량(5∼55중량)중 20중량까지를 실리카로 치환하여 즉, 질화알루미늄과 실리카를 적절히 배합하여 사용한 경우를 나타낸 것이다. 그 결과 표 2에 나타난 바와 같이 기존 재질에 비해 특성이 우수함을 알 수 있다. 실시예 10의 경우는 실리카를 20중량까지 적용한 결과로서 실리카 치환량이 증가할 수록 상대침식지수 및 열충격시험후의 기공율 값이 증가하며 이는 실리카의 열간에서의 입자공동화에 따른 결과로 보인다, 따라서 실리카는 20중량이하로 치환함이 바람직하다.In Examples 7 to 10, up to 20 weights of the aluminum nitride content (5 to 55 weights) was replaced with silica, that is, aluminum nitride and silica were used in combination. As a result, as shown in Table 2, it can be seen that the characteristics are superior to existing materials. In the case of Example 10, as a result of applying silica up to 20 weights, the relative erosion index and the porosity value after the thermal shock test increased as the amount of silica substitution increased, which may be a result of the particle cavity in the hot silica. Substitution by weight or less is preferable.

이상에서와 같이 본 발명은 용융실리카를 전혀 사용하지 않거나 그 량을 현격히 감소시켜 이를 질화알루미늄으로 치환함과 함께 알루미나 및 탄소를 적절히 배합하여 조성하므로써, 고온 용강주조시 열충격에 의한 손상 없음과 함께 슬래그 침적부위에서의 내식성 향상으로 사용수명 및 연속주조 생산성 향상 증대의 효과를 얻게 된다.As described above, the present invention does not use molten silica at all, or significantly reduces the amount thereof, replaces it with aluminum nitride, and mixes alumina and carbon appropriately so that the slag is free from damage due to thermal shock during high temperature molten steel casting. By improving corrosion resistance at the deposition site, the service life and continuous casting productivity are improved.

Claims (3)

질화알루미늄(AlN)이 5∼55중량, 카본(C) 5∼30중량이고, 나머지는 알루미나(Al₂O₃)로 조성됨을 특징으로 하는 연속주조용 롱노즐Long nozzle for continuous casting, characterized in that the aluminum nitride (AlN) is 5 to 55 weights, carbon (C) 5 to 30 weights, the remainder is composed of alumina (Al ₂ O ₃ ) 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 질화알루미늄에 대해 실리카(SiO₂)를 20중량까지 치환함을 특징으로 하는 연속주조용 롱노즐Long nozzle for continuous casting, characterized by substituting up to 20 weights of silica (SiO ₂ ) with respect to aluminum nitride 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 조성된 재질이 롱노즐의 상부 및 용강에 침적하는 하부에 적용됨을 특징으로 하는 연속주조용 롱노즐.Long composition for continuous casting, characterized in that the material is applied to the upper portion of the long nozzle and the lower portion deposited on the molten steel.