KR810000593B1 - 턴 디 쉬 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

턴 디 쉬

본 발명은 턴디쉬(tundish), 특히 강의 연속 주조에 사용되는 턴디쉬에 관한 것이며, 이 턴디쉬는 바깥쪽 금속 케이싱(casing), 이 케이싱에 있는 비교적 영구적인 내화 라이닝(lining), 그리고 내화 열절연물질로 만든 소모성(expendible) 안쪽 라이닝 등으로 되어 있다.

이러한 일반적 형태를 하고 있는 턴디쉬는 이미 알려져 있다. 연속 주조를 할 경우, 용융 강을 턴디쉬에 붓고 턴디쉬의 저면에 설치된 반개 또는 그 이상의 노즐을 통하여 주형 속으로 흘려 보낸다. 턴디쉬를 사용함으로써 용융 강이 주형 속으로 실질적으로 일정한 속도로 계속 흘러 들어가고 또한 용융 금속내의 어떠한 비금속 개재물도 노즐을 떠나는 용융 금속에 동반되어 흐르지 않게 된다. 비교적 영구적인 라이닝은 내화 벽돌로 만들거나 또는 내화 콩크리트로 주조되며, 안쪽의 소모성 라리닝은 턴디쉬의 금속을 비운 다음에 제거해 버리는 것으로서 내화 섬유, 내화 충전물 및 결합제등의 조성물로 만드는 것이 보통이다.

안쪽의 열절연 내화 라이닝을 사용하는 한가지 잇점은, 내화벽돌로 내장된 단순한 금속 케이싱으로 되어 있는 턴디쉬의 경우에 필요한 용융 금속을 붓기 이전에 턴디쉬의 전체 내부를 미리 가열하는 것을, 피할 수 있는 것이다. 대신에, 노즐과 노즐 부근의 턴디쉬의 내부만을 미리 가열하면 된다.

상술한 바와 같은 소모성 안쪽 라이닝은 그것이 지닌 여러가지 잇점 때문에 근년에 와서 널리 사용되고 있다. 안쪽의 소모성 라이닝은 전체 턴디쉬를 미리 가열하는 것을 피하게 할 뿐 아니라, 용융 금속으로 부터 손실되는 열의 양을 줄이고 또한 턴디쉬의 비교적 영구적인 라이닝을 보호하는 작용을 한다. 용융 금속은 비교적 고온으로 유지되기 때문에, 턴디쉬를 비웠을때 남는 스컬(Skull)의 양이 줄어들고 이러한 스컬은 소모성 라이닝과 함께 쉽게 제거할 수 있다.

안쪽의 소모성 라이닝은 널리 사용되고 있기는 하나, 이러한 기술을 어떤 분야의 연속 주조에 사용할 경우에는 몇가지 난점이 있게 된다. 무엇보다도, 여러개의 레이들 (ladle)의 각각으로 부터 턴디쉬에 연속적으로 공급하기 때문에, 단일 연속주조 사이클의 시간을 연장시키는 경향이 있다. 한 레이들이 비워지면 곧 다른 레이들이 그 자리로 이동하고, 용융 금속이 이 새 래이들로 부터 턴디쉬에 떨어지게 된다. 따라서 연속 주조 기간이 7~8시간이나 걸리게 된다. 이렇게 장시간이 걸리면 턴디쉬의 안쪽라이닝의 내구성에 대단히 심한 압박을 주게 된다. 이러한 문제점은 어떤 형태의 강의 경우에는 특히 심해서, 망간 함량이 높은 강의 경우 소모성 라이닝의 물질을 신속히 악화 시키게 된다.

통상의 소모성 라이닝의 지니는 또 다른 결점은 슬랙의 침법에 대한 저항이 약하다는 것이다. 따라서 특정 수평 수준으로 부식이 일어나서 뒤에 금속 및 슬랙이 턴디쉬의 비교적 영구적인 라이닝에 침투하여 악영향을 미치게 된다. 또한 통상의 물질은 용융 금속의 난류, 특히 용융 금속이 턴디쉬에 흘러 들어가는 곳에서 발생하는 부식에 대한 저항이 약하다.

본 발명의 턴디쉬는 바깥쪽 금속 케이싱, 비교적 영구성인 내화 물질로 된 라이닝, 그리고 소모성 안쪽 라이닝 등으로 되어 있고, 상기 소모성 라이닝은 내화 열절연 물질로 된 한 셋트의 슬래브(slab)로 되어 있으며, 상기 열 절연물질은 내화 충전물, 결합제 및 섬유, 그리고 슬래브가 용융 금속에 노출되었을때 그 수명을 증가시켜 주기 위한 충분한 양의 탄소질 물질등의 조성물로 되어 있다.

바람직 하기로는, 상기 조성물은 60-93중량%의 내화 충전물, 5-30%의 탄소질물질, 2-16%의 결합제 및 1-10%의 섬유로 되어 있으며, 이러한 조성의 슬래브는 신규한 것으로 본 발명의 특징을 이룬다.

본 발명자의 경험에 의하면, 상술한 조성의 턴디쉬 라이닝 슬래브는 용융 강의 침범으로부터 충분한 시간동안 저항하며, 따라서 라이닝 슬래브를 손상시켜서 비교적 영구적 라이닝을 손상시키는 일이 없이 계속적 구조를 할 수 있게 한다. 이러한 잇점은 보통의 강과 망간 함량이 높은 강과 같은 특수강에 모두에 대하여 얻을 수 있다.

탄소질 물질은 턴디쉬에 있는 슬랙에 의한 부식에 대한 조성물의 저항을 높여주며, 또한 용융 금속의 난류 특히 용융금속이 턴디쉬에 흘러 들어가는 곳에 발생하는 부식에 대한 저항도 높여준다. 동시에, 통상의 안쪽 소모성 라이닝이 지니는 모든 잇점도 갖게되는 것이다.

이상과 같은 현저한 개선이 이루어지는 정확한 이유는 알수 없으나, 안쪽의 소모성 라이닝의 조성물에 탄소질물질을 포함시키는 주된 효과는, 용융 금속의 표면위에 있는 슬랙과 라이닝의 주성불인 규소질충전물 사이에 일어나는 화학적 작용을 줄이기 때문이라고 생각된다.

안쪽 라이닝을 위한 조성물의 주성분인 내화 충전물은, 내화 열 절연 조성물에 사용되는 공지의 충전물중 내화성이 높은 입자상의 것이면 어떤 것이라도 좋으며, 예컨대 규사, 석영, 알루미나, 마그네시아, 마그네사이트, 샤모트, 소분(grog), 멀라이트, 크로마이트 및 지르콘 등이 있다. 조성물은 적어도 60중량%의 내화 충전물을 함유해야 하며, 그 이유는 내화 충전물의 양이 이보다 작을 겨우 라이닝 슬래브에 너무 많은 세공이 있게되고 따라서 용융 강철 및 슬랙이 침투하여 안쪽 라이닝의 수명을 단축시킬 수 있기 때문이다.

조성물에 포함되는 탄소질물질은 원소상 탄소인 것이 바람직하다. 예컨대 코크스, 흑연, 탄소 전극폐물, 핏치, 타르, 카아본블랙, 무연탄분진 및 폭탄 가루등이 있다. 특히 좋은 것은 흑연 및 탄소 전극 폐물이다. 소모성 안쪽 라이닝의 조성물의 탄소질물질 함량은 적어도 5중량%는 되어야 하며, 이렇게 함으로써 탄소질물질이 전혀 없는 유사한 조성물에 비하여 내구성을 확실하게 증가시킬 수 있는 것이다. 안쪽 라이닝의 조성물의 탄소질물질 함량이 30중량%가 넘는 것도 바람직하지 않으며, 그 이유는 조성물의 강도 및 열 절연치를 감소시키기 때문이다. 또한 탄소함량이 낮은 강이나 또는 탄소 함량이 결정적으로 중요한 기타의 강의 경우에는 용융 금속이 탄소를 취할 위험성도 있으며 이것은 물론 바람직하지 않는 것이다.

사용하는 결합제는 전 유기물, 무기물 또는 이들의 혼합물도 좋다. 바람직한 결합제는 전체 유기물 또는 유기 결합제가 2-10중량% 함유된 유기 및 무기 결합제의 혼합물이다. 유기 결합제가 2% 이만이면 슬래브에 충분한 강도를 주기에 불충분하다. 유기 결합제로는 열경화수지, 특히 페놀포름알데히드 수지, 요소 포름알데히드 수지 및 푸란(furane) 수지등이 있다. 혼합하여 사용할 수 있는 무기결합제의 예로는 콜로이드상의 실리카졸, 콜로이드상의 알루미나졸, 여러가지 인산염 결합제, 수경성 및 내화 시멘트, 보올클레이와 같은 결합점토, 그리고 벤토 나이트등이 있다.

슬래브 조성물에 약간의 섬유를 함유시키면 슬래브에 여러가지 훌륭한 특성은 부여하게 된다. 즉, 열절연치를 높이고, 슬래브의 강도를 높이며, 또한 슬래브의 밀도를 낮춘다. 사용하는 섬유는 모든 유기물, 모든 무기물 또는 이들의 혼합물도 좋다. 적당한 무기섬유의 예로는 석면, 유리솜, 규산 알루미늄 섬유 및 규산 칼슘등이 있다. 후자는 슬랙울 및 암면과 같이 시판되는 형태로 사용할 수 있다. 바람직하기로는 슬래브 조성물이 6중량%를 넘지않는 무기섬유를 포함하는 것이다. 그 이유는 이들 유기섬유의 융점이 용융 금속의 주조 온도에 비하여 상대적으로 낮기 때문이다. 장시간의 주조중에 이들 섬유는 용융되고, 이렇게 용융된 물질은 역시 융점이 용융 금속의 주조 온도보다 낮은 조성물의 다른 성분, 특히 실리콘 충전물과 더불어 복잡한 조직을 형성할 수 있다. 결과적으로 조성물은 점차적으로 부식되며, 이것은 물론 바람직하지 못하다. 이러한 악영향은 조성물이 무기 섬유를 6%가 넘지 않게 포함하도록 함으로써 피할 수 있다.

적당한 유기 섬유에는 천연의 또는 폐지로 만든 종이 펄프와 여러가지의 천연 및 합성 섬유 물질등이 있다. 면과 레이온, 나일론, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트등의 합성섬유를 들 수 있다. 바람직하기로는 조성물내의 유기섬유의 함량이 4중량%를 넘지않게 하는 것이며, 그 이유는 유기섬유를 이보다 더 많이 사용할 경우 라이닝 슬래브에 상당한 세공이 생기게 되어서 슬래브의 장시간에 걸친 부식에 대한 저항을 감소시키게 되기 때문이다.

상술한 조성물로된 내화 열절연 물질의 슬래브는 통상의 어떠한 편리한 방법으로도 만들 수 있다. 바람직한 방법은, 슬래브의 성분들로 수성 슬러리를 형성한 다음, 이 슬러리의 부분들을 적당한 주형안에서 탈수시켜서, 필요한 형태 및 크기의 젖은 슬래브를 만드는 것이다. 이러한 슬래브를 예컨대 오븐에다 건조하면, 단단하고 강하게 결합된 형상을 얻게되며, 이것을 통상의 방법으로 턴디쉬내에 조립함으로써 소모성 라이닝을 형성하는 것이다. 건조는 보통 150-200℃에서 실질적으로 모든 물이 제거되기에 충분한 시간동안 실시한다.

다음에 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이다. 모든 백분율은 중량으로 표시한 것이다.

[실시예 1]

슬래브에 대한 조성은 다음과 같다.

상술한 비율의 성분들을 충분한 양의 물과 혼합하여 알맞은 농도의 슬러리를 형성했다. 이 슬러리 부분들을 모형속에 부었다. 모형의 저면에는 금속망이 있어서 슬러리로부터 물이 빠져서 두께 30mm의 형이 남았다. 이들 형을 150-200℃로 건조했다. 조립되었을 때 턴디쉬에 완전한 라이닝을 형성하기 위해서 여러가지 형을 제조했다.

금속 케이싱안에 비교적 영구적인 내화 벽돌의 라이닝의 형성된 6톤 용량의 턴디쉬에, 위에서 제조한 슬래브로 안쪽 라이닝을 형성했다. 노즐의 바로 근처만 빼고 턴디쉬의 바닥 및 벽을 모두 슬래브로 내장했다. 내장한 다음에 가스버어너로 노즐을 30분동안 가열했다. 이렇게 만든 턴디쉬를 사용하여 보통의 탄소강을 연속주조 했다. 계속적인 주조를 하였으며, 각 레이들당 60톤씩 6레이들을 6시간에 걸쳐 턴디쉬에 통과시켰다. 주조중에 아무런 이상이 없었으며, 주조가 끝난후 턴디쉬를 비우고 검사했다. 턴디쉬에 남아 있는 스컬의 양은 보통의 강작업에서 보다 현저하게 작았다. 턴디쉬를 거꾸로 하자 이 소량의 스컬이 소모성 라이닝의 잔재와 함께 떨어져 나왔다. 비교적 영구적인 내화 벽돌 라이닝에는 실질적으로 아무런 손상도 없었다.

[실시예 2]

다음 조성물을 갖고 실시예 1의 방법을 사용하여 30mm두께의 라이닝 슬래브를 제조했다.

주조 내화 조성물로 된 비교적 영구적인 단일체 라이닝이 형성된 5통 용량의 턴디쉬를, 위에서 제조한 슬래브로 내장했다. 이 턴디쉬를 사용하여 보통의 탄소강을 7.5시간에 걸쳐 주조했다. 이 시간동안 레이들당 40톤씩 8레이들을 턴디쉬에 통과시켰다.

결과는 만족시러웠으며 실시예 1에서 마찬가지였다.

[실시예 3]

다음 조성물을 갖고 실시예 1의 방법을 사용하여 35mm두께의 라이닝 슬래브를 제조했다.

비교적 영구적인 내화 벽돌 라이닝을 가지고 용량이 8톤인 턴디쉬에, 위에서 제조한 슬래브로 라이닝을 형성했다. 망간 함유율이 높은 강(11.5% 망간)을 6시간 20분동안 이 턴디쉬를 통해 주조했다. 이 시간동안에 레이들당 100톤인 것을 5레이들을 이 턴디쉬에 통과시켰다. 주조후에 관찰해 본 결과 라이닝이 거의 부식되지 않었고 또한 스컬이 약간 있었으며 소모성 라이닝을 턴디쉬로부터 쉽게 제거할 수 있었다. 주조중에 용융 금속이 아무런 곤란없이 모든 노즐을 통해 흘러나왔다.

[실시예 4]

다음 혼합물을 만들었다.

이 혼합물에 혼합물 5중량부당 물 1중량부를 가하여 진한 반죽으로 만들었다. 이 반죽을 압착하여 각각 두께가 40mm인 슬래브형을 만들고, 이 형들을 건조했다. 실시예 3에서와 같은 형의 턴디쉬 에이들 슬래브로 내장을 하고, 탄소함량이 낮은 (0.2% )강을 6시간동안 주조하는데 사용했다. 이 시간동안에 레이들당 100톤씩의 금속 5레이들을 턴디쉬에 통과시켰다.

주조후에 소모성 라이닝을 조사해본 결과 주조 이전의 본래의 두께와 실질적으로 동일했다. 소모성 라이닝 및 스컬을 턴디쉬로 부터 쉽게 제거했으며, 주조중에도 노즐이 막히는 등의 난점이 전혀 없었다.

[실시예 5]

다음 조성물로 턴디쉬 라이닝 슬래브를 제조했다.

상기 성분들로 수성 슬러리를 형성하고, 이 슬러리 부분들을 금속 모형에서 물을 제거하여 젖은 슬래브를 형성했다. 이들 슬래브를 오븐에서 건조시켰다.

대강편 주조기용 내화 벽돌로 내장된 턴디쉬벽에 안쪽 라이닝을 형성하는데 사용되었다. 턴디쉬를 사용할때 턴디쉬로 들어오는 용융 금속의 흐름 근처의 벽부분에는, 충돌하는 용융 금속 흐름의 높은 부식 작용에 견디도록 하는데 보통 사용되는 고알루미나 함유 내화 벽돌 대신에, 상기 슬래브를 사용했다.

이렇게 내장된 턴디쉬를 사용하여 0.6% 망간 함유 강을 2시간 20분동안 주조했다. 이 시간동안에 레이들당 80톤의 용융 강 3레이들을 턴디쉬에 통과 시켰으며, 강의 온도는 레이들에서 1560℃이고 턴디쉬에서 1525℃였다.

주조가 끝난 후에 본 발명의 라이닝 슬래브를 조사해본 결과, 용융 금속이 흘러들어오는 부근에도 별다른 부식이 일어나지 않았다.

동일한 슬래브로 내장한 턴디쉬를 사용하여 레이들당 6톤씩 2레이들의 보통 강을 1시간 38분동안 주조했다. 레이들의 온도는 1570℃였고 턴디쉬의 온도는 1530℃였다. 라이닝 슬래브를 사용한 후에도 별다른 부식이 일어나지 않았다. 특히 주목할만한 사실은 두가지 경우 모두 슬래브 물질의 소결이 거의 일어나지 않았다는 것이다.

Claims (1)

1. 바깥쪽 금속 케이싱 ; 내화물질로 된 영구적 라이닝 ; 그리고 중량비로 60 내지 92%의 내화충전물, 2내지 16%의 결합제, 1 내지 10% 섬유와 5내지 30%의 비섬유상 탄소질물질을 포함하는 조성의 내화 열절연물질로 된 한 셋트의 슬래브로 형성된 소모성 안쪽 라이닝으로 구성된 턴디쉬.