KR200166037Y1 - Device for preventing reoxidation of molten steel in bottom-pouring ingot - Google Patents
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Abstract
본 고안은 하주 조괴시(造塊時) 용강의 재산화 방지 장치에 관한 것으로서, 레이들(1)의 용강 배출구(11)에 부착된 노즐(2)에 연설되어 있는 환상 파이프용 고정구(6)와, 상기 고정구에 의해 고정되고, 둘레상의 한 지점에 아르곤가스가 공급되는 파이프(8)가 연통되어 있으며, 둘레의 밑면에 복수의 배출 구멍(9)이 형성되는 환상 파이프(4)와, 상기 환상파이프의 둘레에 부착되고 주입구(3)까지 뻗어 아르곤가스 커튼을 안내하는 세라믹울(5)과, 상기 주입구(3) 둘레 방향으로 설치되는 환상의 세라믹섬유 덧개(7)로 구성되어, 용강을 대기와 분리시킴으로써 보다 우수한 품질의 인곳트를 얻을 수 있는 장치를 제공한다.The present invention relates to an apparatus for preventing reoxidation of molten steel at the time of injecting molten steel, and the annular pipe fixture 6 which is addressed to the nozzle 2 attached to the molten steel outlet 11 of the ladle 1 is provided. And an annular pipe 4 which is fixed by the fastener and in which a pipe 8 through which argon gas is supplied is communicated, and a plurality of discharge holes 9 are formed in the bottom of the circumference. It consists of a ceramic wool (5) attached to the periphery of the annular pipe and extends to the inlet (3) to guide the argon gas curtain, and an annular ceramic fiber cap (7) installed in the circumferential direction of the inlet (3). Separation from the atmosphere provides a device for obtaining a higher quality ingot.
Description
본 고안은 재산화 방지용 아르곤가스 커튼 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 하주주입법(bottom pouring)에 의해 인곳트(ingot)를 제조하는 경우, 레이들(ladle)내의 용강을 몰드(mould)에 주입할 때, 대기를 차단하여 용강 중에 용존하고 있는 알루미늄(Al)이 산소와 반응하는 것(재산화)을 방지하기 위한 아르곤가스 커튼 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an argon gas curtain device for preventing reoxidation, and in detail, when ingot is manufactured by bottom pouring, molten steel in a ladle may be injected into a mold. At this time, the present invention relates to an argon gas curtain device for blocking aluminum (Al) dissolved in molten steel to react with oxygen (reoxidation).
일반적으로, 정련된 용강은 주형법(moulding) 또는 연속주조법(continuous casting)에 의하여 인곳트를 만든 후, 제품으로 최종 가공성형된다. 그리고, 주형법은 주입하는 위치에 따라 상주주입법(top pouring) 및 하주주입법(bottom pouring)으로 대별된다.In general, the refined molten steel is made ingots by molding or continuous casting, and then finally processed into a product. In addition, the casting method is roughly divided into a top pouring method and a bottom pouring method according to the injection position.
산소와의 친화력이 큰 Al으로 용강을 탈산한 강(Al killed steel)을 하주주입법에 의해 조괴하는 경우, 슬래그 중의 FeO, MnO, SiO2, 내화물 중의 SiO2및 대기 중의 O2와 용강 중에 용존하는 Al과의 재산화반응(2Al+3O(3/2O2)=Al2O3(s))에 의하여 비금속 개재물이 생성되어 인곳트 품질에 악영향을 미치게 된다.The river (Al killed steel) deoxidizing the molten steel to the large Al affinity with oxygen if jogoe by the shipper implantation, slag of FeO, MnO, SiO 2, refractory material of SiO 2 and that dissolved in the O 2 and the molten steel in the atmosphere Reoxidation with Al (2Al + 3O (3 / 2O 2 ) = Al 2 O 3 (s)) produces non-metallic inclusions, which adversely affects the ingot quality.
도 4에 도시된 통상의 하주주입법에 따른 장치를 기초로 하여 이를 보다 구체적으로 설명한다.This will be described in more detail based on the apparatus according to the conventional injecting injection method shown in FIG. 4.
레이들(1)에 담겨져 있는 용강은 노즐(2)을 통하여 주입구(trumpet, 3)에 주입되고, 탕도(4)를 통하여 주형(mould)에 공급된다. 도면에서 알 수 있듯이, 상기 노즐(2)에서 상기 주입구(3)까지는 대기에 노출되어 있으므로 주입시에 대기 중의 O2와 용강 성분원소인 Al이 반응하여 재산화생성물(비금속개재물, Al2O3)이 생성되며 생성된 Al2O3는 응고 중 표면(hot top)으로 부상(浮上)하여 제거되지만, 일부분의 Al2O3는 인곳트 본체(body)에 잔존하여 품질저하의 원인이 된다.The molten steel contained in the ladle 1 is injected into the trumpet 3 through the nozzle 2, and is supplied to the mold through the runway 4. As can be seen in the figure, since the nozzle 2 to the injection hole 3 is exposed to the atmosphere, O 2 in the atmosphere reacts with Al, which is a molten steel element, at the time of injection, thereby producing a reoxidation product (nonmetallic inclusion, Al 2 O 3 ) Is produced and the generated Al 2 O 3 floats to the hot top during solidification and is removed, but a part of Al 2 O 3 remains in the ingot body, causing quality deterioration.
또한, 대기로의 노출을 방지하기 위해, 노즐(2)과 주입구(3)를 완전히 밀폐하는 장치를 부착할 수도 있으나, 1 차지(charge, 30∼150ton) 용강으로 다수의 인곳트를 생산하는 하주주입법의 특성상 1회 주입 후 또 다른 주입을 해야 하므로 재산화방지용 기구는 주입구(3)와 착탈이 용이해야 한다. 그러나, 1550℃의 용강을 보유하고 있는 레이들(1)의 외부 또한 고온이므로 1회 주입 후 작업자가 직접 접근하여 착탈한다는 것은 거의 불가능하다.In addition, in order to prevent exposure to the atmosphere, a device for completely enclosing the nozzle 2 and the inlet 3 may be attached, but the inlet which produces a large number of ingots with one charge (30 to 150 ton) molten steel Due to the nature of the injection method, another injection should be performed after one injection, so the reoxidation prevention device should be easy to attach and detach from the inlet (3). However, since the outside of the ladle 1 having the molten steel of 1550 ° C. is also a high temperature, it is almost impossible for a worker to directly access and detach it after a single injection.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 레이들 하부(下部)에 형성된 아르곤가스 커튼 장치에 의해 대기와 주입용강을 차단시켜 재산화 개재물의 생성을 방지함으로써, 인곳트의 품질을 향상시키기 위한 용강의 재산화 방지장치를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, by blocking the atmosphere and injection steel by the argon gas curtain device formed on the lower portion of the ladle to prevent the generation of reoxidation inclusions, thereby improving the quality of the ingot It is an object of the present invention to provide an apparatus for preventing reoxidation of molten steel for improvement.
도 1a는 본 고안의 아르곤가스 커튼 장치의 전체 단면구성도,Figure 1a is an overall cross-sectional view of the argon gas curtain device of the present invention,
도 2b는 본 고안의 아르곤가스 커튼 장치의 확대구성도,Figure 2b is an enlarged configuration diagram of the argon gas curtain device of the present invention,
도 2c는 본 고안과 관련된 아르곤가스 배출용 환상파이프의 사시도,Figure 2c is a perspective view of the annular pipe for argon gas discharge associated with the present invention,
도 2는 본 고안에 의해 형성되는 아르곤가스 커튼내의 산소농도에 따른 재산화생성물을 도시하는 도면.FIG. 2 is a view showing reoxidation product according to oxygen concentration in argon gas curtain formed by the present invention; FIG.
도 3은 본 고안에 의해 형성되는 아르곤가스 커튼 내의 시간에 대한 산소농도의 관계를 도시하는 선도,3 is a diagram showing the relationship of oxygen concentration to time in the argon gas curtain formed by the present invention;
도 4는 종래 하주주입법에 의해 조괴(造塊)하는 장치를 도시하는 구성도,4 is a block diagram showing a device that is ingot by a conventional lower injection method;
＆lt;도면부호의 설명>≪ Description of Drawing Reference>
1... 레이들(ladle) 2... 노즐(nozzle)1 ... ladle 2 ... nozzle
3... 주입구 4... 아르곤가스 배출용 환상 파이프3 ... inlet 4 ... annular pipe for argon gas discharge
5... 커튼용 세라믹울(ceramic wool) 6... 환상 파이프 고정구5 ... ceramic wool for curtains 6 ... annular pipe fixtures
7... 주입구 세라믹섬유 덧개 8... 아르곤가스 공급 파이프7 ... Inlet ceramic fiber pad 8 ... Argon gas supply pipe
9... 파이프 구멍 10... 노즐 홀더9 ... pipe hole 10 ... nozzle holder
11... 용강 배출구 12... 계합(係合)홈11 ... Molten steel outlet 12 ... Engagement groove
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 고안은 레이들(ladle) 하면에 형성되는 노즐 및 노즐을 고정하기 위한 홀더와, 홀더에 설치된 상태로 노즐에 연설되어 상기 환상 파이프를 고정하기 위한 고정구(jig)와, 아르곤가스를 배출하기 위한 환상 파이프와, 커튼용 세라믹 울(ceramic wool)과, 커튼을 주입구에 수월하게 밀착시키기 위해 주입구 주위에 감싸진 세라믹섬유 덧개로 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention is a holder for fixing the nozzle and the nozzle is formed on the lower surface of the ladle (ladle), and the speech is installed on the holder to the nozzle Jigs for fixing the annular pipes, annular pipes for discharging argon gas, ceramic wool for curtains, and ceramic fiber pads wrapped around the inlet for easy contact of the curtain to the inlet. It is composed.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.도 1a에 본 고안에 의한 아르곤가스 커튼 장치의 전체구성이 도시되어 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1A shows an overall configuration of an argon gas curtain device according to the present invention.
레이들(1)의 밑면, 용강 배출구(11)에 노즐 홀더(10)가 설치되어 있고, 이 홀더에 의해서 노즐(2)이 상기 용강 배출구(11)에 연통 및 고정되어 있다. 상기 홀더(10)에는 환상 파이프(4)를 지지하기 위한 고정구(6)가 상기 노즐(2) 및 용강 배출구(11)와 연이어 설치되어 있다.The nozzle holder 10 is provided in the bottom face of the ladle 1, the molten steel discharge port 11, and the nozzle 2 communicates with and is fixed to the said molten steel discharge port 11 by this holder. The holder 10 is provided with a fixture 6 for supporting the annular pipe 4 in series with the nozzle 2 and the molten steel outlet 11.
도 1b에 상기 고정구(6)의 상세한 구성이 도시되어 있다. 고정구(6)의 상부에는 계합홈(12)이 형성되어 있어서, 위로 밀어 회전시키면 노즐 홀더(10)에 걸 수 있도록 되어 있다. 또한, 고정구(6)의 하단에서 환상 파이프(4)가 설치되어 있는데, 복수의 방사상의 지지편(미도시)으로 고정구(6)와 파이프(4) 둘레의 측면을 연결함으로써 고정될 수 있다.1b shows a detailed configuration of the fastener 6. The engaging groove 12 is formed in the upper part of the fixture 6, and when it pushes up and rotates, it can be hooked on the nozzle holder 10. As shown in FIG. In addition, an annular pipe 4 is provided at the lower end of the fastener 6, and can be fixed by connecting the side surfaces around the fastener 6 and the pipe 4 with a plurality of radial support pieces (not shown).
그리고, 환상 파이프(4)의 둘레에는 커튼용 세라믹울(5)이 설치되어 있어, 배출되는 아르곤가스를 안내한다.A curtain ceramic wool 5 is provided around the annular pipe 4 to guide the discharged argon gas.
도 1c에서 알 수 있듯이, 아르곤가스 배출용 환상 파이프(4)는 한 쪽에 가스가 공급되는 파이프(8)가 따로 연통되어 있고, 다수(여기서는 16개)의 파이프 구멍(9)이 상기 환상 파이프(4)의 둘레에 형성되어 있다. 그리고 이 파이프 구멍(9)은 파이프(4)의 하면(下面)에 형성되어 있어, 아르곤가스가 공급되면 상기 구멍(9)을 통해 가스가 하향으로 분출되면서 일종의 차단막을 형성하게 된다. 또한 이와 같이 파이프 구멍(9)이 하향하면, 주입되고 있는 용강속에 유입되는 아르곤가스가 응고 중에 빠져나오지 못하고 기포가 되어 인곳트 중에 잔존하거나, 주입중 용강의 비산에 의해서 상기 파이프 구멍(9)이 막히는 현상도 방지된다.As can be seen in FIG. 1C, the annular pipe 4 for argon gas discharge is connected to a pipe 8 to which gas is supplied to one side, and a plurality of (16 in this case) pipe holes 9 are connected to the annular pipe ( It is formed around 4). And the pipe hole 9 is formed in the lower surface of the pipe 4, When argon gas is supplied, the gas will blow downward through the hole 9, and will form a kind of blocking film. When the pipe hole 9 is downward in this manner, the argon gas flowing into the injected molten steel does not escape during solidification and becomes a bubble and remains in the ingot, or the pipe hole 9 is scattered due to scattering of molten steel during injection. Clogging is also prevented.
한편, 커튼용 세라믹울(5)과 주입구(3) 사이에 틈이 있게 되면 커튼 내의 산소를 임계농도(재산화반응이 발생되지 않는 산소농도) 이하로 유지하기 어렵게 된다. 그러므로 커튼 하부의 밀착이 매우 중요하다. 또한 실제 조업에서는 통상 천정크레인으로 레이들(1)을 잡고 있기 때문에, 주입 중 상기 레이들이 전후좌우로 움직이게 되므로 상기 주입구(3) 위에 커튼을 밀착시키기가 곤란하다. 그러므로 환상의 세라믹섬유 덧개(7)로 주입구(3) 주위를 감싸서 레이들(1) 움직임에 의한 이탈을 억제한다.On the other hand, when there is a gap between the curtain ceramic wool 5 and the injection hole 3, it is difficult to maintain the oxygen in the curtain below the critical concentration (the oxygen concentration at which no reoxidation reaction occurs). Therefore, close contact with the bottom of the curtain is very important. In addition, since the ladle 1 is usually held by the overhead crane in actual operation, it is difficult to closely adhere the curtain on the injection hole 3 because the ladle is moved back and forth and left and right during injection. Therefore, the circumference of the ladle 1 is suppressed by wrapping around the injection hole 3 with the annular ceramic fiber pad 7.
그러나, 상기한 바와 같은 구성으로는 완벽한 밀폐가 곤란하므로 공기가 어느 정도 잔류하게 된다. 따라서, 아르곤가스 커튼 내의 산소농도가 어느 정도까지 존재해도 재산화반응이 일어나지 않을 임계 산소농도값의 도출이 중요하다. 이하, 아르곤가스 커튼 내의 임계 산소농도값의 도출을 위한 실험결과를 설명한다.However, with such a configuration as described above, airtightness is difficult, so air remains to some extent. Therefore, it is important to derive a critical oxygen concentration value at which the reoxidation reaction will not occur even if the oxygen concentration in the argon gas curtain exists to some extent. Hereinafter, experimental results for deriving the critical oxygen concentration value in the argon gas curtain will be described.
산소농도값은 Fe-0.05∼0.5%Al 용강에 산소를 0∼21%까지 변화, 반응시켜 Al2O3의 형태변화로부터 도출하였다. 도 2는 Fe(matrix)을 산(酸)으로 녹여내고 개재물만을 추출한 사진으로 산소농도가 2%까지는 괴상(怪狀)의 재산화생성물이 형성되었으나, 1%에서는 Al에 의한 탈산생성물 만이 존재하였다. 물론 산소농도와 용강 중 Al농도에 따라서 개재물의 형태는 변화하지만 대표적인 형태변화로부터 커튼 내의 산소농도가 1%이하이면 재산화반응이 일어나지 않음을 알 수 있다.The oxygen concentration value was derived from the Al 2 O 3 morphology change by reacting Fe-0.05 to 0.5% Al molten steel with 0 to 21% oxygen. FIG. 2 is a photograph of melting Fe (matrix) with acid and extracting only inclusions. As a result, a mass reoxidation product was formed at an oxygen concentration of 2%, but only 1% of deoxidation product was present in Al. . Of course, the shape of inclusions changes according to the oxygen concentration and the Al concentration in molten steel, but it can be seen from the typical shape change that the reoxidation reaction does not occur when the oxygen concentration in the curtain is less than 1%.
또한, 도 3에 아르곤가스를 10 ℓ/min 으로 배출하였을 때, 배출시간에 대한 아르곤가스 커튼 내 산소농도를 산소농도 측정기(XPO-318E, COSMOS사)로 커튼 내에 삽입하여 측정한 결과가 도시되어 있다. 도면에서 알 수 있듯이, 50초가 경과하면 커튼 내의 산소농도가 1%까지 저감된다.In addition, when the argon gas is discharged at 10 l / min in Figure 3, the oxygen concentration in the argon gas curtain for the discharge time is measured by inserting the oxygen concentration meter (XPO-318E, COSMOS) into the curtain measurement results have. As can be seen from the figure, after 50 seconds, the oxygen concentration in the curtain is reduced to 1%.
그러므로, 상기와 같은 조건에서 아르곤가스 커튼 내의 산소농도가 1%이하가 되는 약 60초후에 용강 주입을 시작하면 재산화반응 없이 양질의 인곳트가 얻어질 수 있다.Therefore, if the molten steel is started in about 60 seconds after the oxygen concentration in the argon gas curtain is 1% or less under the above conditions, a good ingot can be obtained without reoxidation.
상기한 바와 같은 구성의 본 고안에 의하면, 하주주입법에 의해 인곳트를 제조하는 경우, 레이들 내의 용강을 주입구에 주입할 때 대기와의 접촉을 차단하여 용강 중에 용존하고 있는 알루미늄이 산소와 반응하는 것(재산화)을 방지함으로써, 보다 양질의 인곳트를 얻을 수 있다는 효과를 도모할 수 있다.According to the present invention having the above-described configuration, when manufacturing the ingot by the injecting method, aluminum dissolved in the molten steel reacts with oxygen when the molten steel in the ladle is injected into the inlet. By preventing things (reproduction), the effect that a higher quality ingot can be obtained can be aimed at.
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