KR20120007129U

KR20120007129U - 가스 취입 플러그

Info

Publication number: KR20120007129U
Application number: KR2020110002935U
Authority: KR
Inventors: 토모히로 오지마; 타케시 카야마; 마사카즈 이노우에
Original assignee: 토쿄 요교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2012-10-17
Also published as: KR200466345Y1

Abstract

<과제>
수명 및 내구성을 향상시키는데 유리한 가스 취입 플러그를 제공하는 것을 과제로 한다.
<해결 수단>
가스 취입 플러그(2)는, 용강(10)을 저류하는 저류실(14)을 형성하는 벽부(13)를 구비하는 용강용기(1) 중 벽부(13)에 매설되어 있고, 저류실(14)의 용강(10)에 가스를 취입한다. 가스 취입 플러그(2)는, 저류실(14)의 용강(10)에 가스를 취입하는 다수의 미세구멍을 갖는 세라믹스로 형성된 다공질체(20)와, 저류실(14)의 용강(10)에 취입하는 가스를 다공질체(20)에 공급하는 공급부(22)를 구비한다. 다공질체(20)를 형성하는 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 세라믹스는 알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 하는 크로미아(Cr₂O₃)를 1.8질량% 이상 포함한다.

Description

가스 취입 플러그{PLUG FOR INDUCTING GAS}

본 고안은 정련 등을 위해 용강(molten steel)에 가스를 취입(吹入)하는 가스 취입 플러그에 관한 것이다.

가스 취입 플러그는, 용강을 저류하는 저류실을 형성하는 벽부를 구비하는 용강용기(래들/ladle) 중 벽부에 매설되어 있다(일본국 특허출원공개 2004-263990호 공보, 일본국 특허출원공개 2003-253327호 공보). 사용시에는, 용강의 정련 등을 위하여 질소가스나 아르곤가스 등의 가스를 다공질체의 미세구멍으로부터 저류실의 용강에 가스를 취입하여 버블링을 진행한다. 버블링이 정지하고 있을 때, 고온(1500℃ 이상)의 액체상의 용강이 가스 취입 플러그의 다공질체에 형성되어 있는 미세구멍에 침입할 우려가 있다. 이 때문에, 가스 취입 플러그의 다공질체에 있어서 용손(erosion) 및 스폴링(spalling)이 발생하기 쉬운 문제가 있었다. 이 때문에 가스 취입 플러그의 수명 및 내구성에는 한계가 있었다.

본 고안은, 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위하여, 가스를 취입하는 미세구멍을 갖는 다공질체의 수명 및 내구성을 더욱 향상시키는데 유리한 가스 취입 플러그를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 고안에 따른 가스 취입 플러그는, 용강을 저류하는 저류실을 형성하는 벽부를 구비하는 용강용기 중 벽부에 매설되어, 저류실의 용강에 가스를 취입하는 가스 취입 플러그에 있어서, 가스 취입 플러그는, 저류실의 용강에 가스를 취입하는 가스 통기성을 지니는 다수의 미세구멍을 갖는 세라믹스로 형성된 다공질체와, 저류실의 용강에 취입하는 가스를 다공질체에 공급하는 공급부를 구비하고, 또한, 다공질체를 형성하는 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 하면서 크로미아(Cr₂O₃)를 1.8질량% 이상 포함하는 것을 특징으로 한다. 크로미아(Cr₂O₃)가 1.8질량% 미만이면, 알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 하는 가스 취입 플러그의 다공질체의 수명 및 내구성을 충분히 얻을 수 없다. 알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 한다는 것은, 다공질체의 세라믹스를 100%로 할 때, 질량비로 알루미나를 60% 이상 함유한다는 의미이다. 알루미나를 65% 이상 함유하는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 가스 취입 플러그에 의하면, 다공질체를 형성하는 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 하면서 크로미아(Cr₂O₃)를 1.8질량% 이상 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때문에 수명 및 내구성을 향상시킬 수 있는 가스 취입 플러그를 제공할 수 있다.

도 1은 실시형태 1에 있어서, 용강용기(래들)에 장착한 가스 취입 플러그에 의해 버블링을 진행하고 있는 상태를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 2는 실시형태 1에 있어서, 가스 취입 플러그를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 3은 실시형태 2에 있어서, 가스 취입 플러그를 모식적으로 나타내는 단면도.
도 4는 실시예에 있어서, 가스 취입 플러그인 다공질체의 미세구멍 지름 분포를 나타내는 그래프.
도 5는 비교예에 있어서, 가스 취입 플러그인 다공질체의 미세구멍 지름 분포를 나타내는 그래프.
도 6은 실시예 및 비교예에 대해 내용손 시험의 시험 결과를 나타내는 그래프.
도 7은 실시예 및 비교예에 대해 내용손 시험의 시험 결과를 나타내는 그래프.
도 8은 실시예 및 비교예에 대해 내스폴링성 시험의 시험 결과를 나타내는 그래프.
도 9는 실시예 및 비교예에 대해 내스폴링성 시험의 시험 결과를 나타내는 그래프.

크로미아는 다공질체의 내열성 향상에 유리하다. 여기서 바람직하게는, 다공질체를 형성하는 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 크로미아를 1.8?15질량% 포함한다. 바람직하게는, 다공질체를 형성하는 세라믹스는, 알루미나 및 실리카를 포함하는 경우에는, 알루미나를 70?98질량%, 실리카를 1?20질량%, 크로미아를 1.8?10질량% 포함한다. 크로미아에 의해 다공질체의 내열성이 향상되었음에도 불구하고, 다공질체의 미세구멍 지름이 크면, 버블링 정지시에 있어서, 고온의 용강이 다공질체에 침입하기 쉽기 때문에, 다공질체의 열화(용손, 스폴링 등)를 촉진하기 쉽다. 여기서, 미세구멍 지름을 횡축으로 하고, 그 미세구멍 지름을 갖는 미세구멍의 부피%를 종축으로 하여 미세구멍 분포 그래프가 표시될 때, 부피%가 가장 높은 피크는 50?110㎛의 범위 내, 70?110㎛의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 상기 미세구멍 분포 그래프에 있어서, 부피%가 가장 높은 피크는 110㎛를 넘는 영역, 120㎛를 넘는 영역에는 설정되어 있지 않은 것이 바람직하다(도 4 참조). 버블링 정지시에 있어서, 용강이 다공질체에 침입하기 쉽기 때문이다. 또, 다공질체의 기공율로서는 15?40질량%, 20?35질량%를 들 수 있다. 미세구멍 지름의 평균지름으로서는 50?90㎛의 범위, 60?80㎛의 범위를 들 수 있다.

(실시형태 1)

도 1은 실시형태 1의 개념을 나타낸다. 가스 취입 플러그(2)는, 용강(10)을 저류하는 저류실(14)을 형성하는 벽부(13)를 구비하는 용강용기(1)에 장착되어 있다. 용강용기(1)는 래들(ladle)로 불리고 있고, 예를 들면, 래들 정련을 행하거나, 연속 주조기에 용강을 주입한다. 래들 정련에서는, 용강용기(1)에 있어서 용강(10)은, 용강(10)의 탕면(湯面)에 부유하는 슬래그(11) 등에 의해 정련된다. 가스 취입 플러그(2)는 용강용기(1)의 벽부(13)(저벽부(13b))에 매설되어 있고, 저류실(14)의 용강(10)에 가스를 취입하여 버블링을 진행하여, 저류실(14)의 용강(10)의 교반성을 높이고, 슬래그(11)에 의한 용강(10)의 정련 효율을 높인다. 경우에 따라서는, 가스 취입 플러그(2)는 용강용기(1)의 측벽부(13a)에 매설되어 있어도 좋다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 가스 취입 플러그(2)는, 저류실(14)의 용강(10)에 가스를 취입하는 가스 통과성을 지니는 다수의 미세구멍을 갖는 세라믹스로 형성된 다공질체(20)와, 저류실(14)의 용강(10)에 취입하는 가스를 다공질체(20)에 공급하는 파이프 형태의 공급부(22)를 구비한다. 미세구멍은 가스 통과성을 얻도록 연통되어 있다. 공급부(22)는 가스원(30)에 연결된다. 다공질체(20)는 용강(10)에 대면하는 선단면(201)과, 중심축선(P1)의 둘레에 형성된 원추외주면(202)과, 선단면(201)과 등지는 후단면(203)을 구비한다. 다공질체(20)는 탄소강 또는 합금강으로 형성된 철피(steel furnace)(24)로 포위되어 있다. 철피(24)는 원추 형태의 원통 형상으로 되어 있고, 캐스터블(Castable)층(27)과의 계합성을 높이는 스터드(stud)(25)를 구비한다. 철피(24)는 캐스터블층(27)으로 피복되어 보호되고 있다. 캐스터블층(27)은 알루미나를 주성분으로 하는 유동성을 지니는 캐스터블 재료를 부어 넣고 건조 고화시킨 층이다.

여기서, 다공질체(20)를 형성하는 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 질량%로 다공질체(20)를 구성하는 세라믹스는, 알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 하면서 크로미아(Cr₂O₃)를 1.8% 이상 포함한다. 구체적으로는, 크로미아를 1.8?15% 포함한다. 더욱 바람직하게는, 세라믹스는 알루미나를 70?98%, 실리카(SiO₂)를 1?20%, 크로미아(Cr₂O₃)를 1.8?10%, 불가피 불순물을 포함한다. 특히 바람직하게는, 세라믹스는 알루미나를 80?95%, 실리카(SiO₂)를 4.0?8.0%, 크로미아(Cr₂O₃)를 2.5?4.5%, 불가피 불순물을 포함한다. 다공질체(20)를 구성하는 세라믹스는 알루미나를 주성분으로 하고 있기 때문에, 내열성, 비용 등에 있어서 유리하다. 더욱이, 세라믹스는 크로미아를 적당량 포함하기 때문에, 다공질체(20)의 내열성을 높일 수 있고, 다공질체(20)의 장수명화, 내구성의 향상에 기여할 수 있다. 다공질체(20)의 미세구멍은 예를 들면 원료 입자의 사이즈를 조정하는 것에 의해 형성할 수 있다.

가스 취입 플러그(2)의 사용시에는, 용강의 정련 등을 위하여, 질소가스나 아르곤가스 등의 가스를 가스 취입 플러그(2)의 다공질체(20)의 미세구멍으로부터 저류실의 용강에 가스를 취입하여 버블링을 진행한다. 버블링이 정지하고 있을 때, 고온(1500℃ 이상)의 액체상의 용강(10)이 가스 취입 플러그(2)의 다공질체(20)의 선단면(201)측에 형성되어 있는 미세구멍에 침입할 우려가 있다.

본 실시형태에 의하면, 미세구멍 분포에도 영향을 받지만, 본 실시형태에 따른 다공질체(20)의 기공율은 20?35부피%, 20?30부피%로 할 수 있다. 또, 기공율은, 다공질체(20)의 외관상의 부피를 100%로 표시할 때에 있어서의 기공의 부피 비율을 나타낸다. 기공율이 너무 낮으면 가스를 용강(10)에 취입하는 효율이 저하한다. 기공율이 너무 높으면 다공질체(20)의 강도가 저하될 우려가 있다. 더욱이, 버블링이 정지하고 있을 때, 고온의 용강(10)이 선단면(201)측의 미세구멍에 과잉으로 침입할 우려가 있다. 이 경우, 용강용기(1)의 사용 후에는 다공질체(20)의 선단면(201)측의 미세구멍에 침입한 강성분이 고화되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 다공질체(20)의 미세구멍이 막혀 다공질체(20)의 가스 통과성이 저감된다. 여기서, 용강용기(1)의 저류실(14)의 용강이 빈 상태로 된 사용 후에는, 산소를 주성분으로 하는 가스를 가스 취입 플러그(2)의 다공질체(20)의 선단면(201)측으로부터 분사하여, 선단면(201)의 미세구멍에 침입하여 고화된 강성분을 산화열로 용융시켜 제거하고, 다공질체(20)의 선단면(201)측에 있어서의 가스 통과성을 회복시키는 산소세정처리가 실행될 수도 있다.

상기한 바와 같이, 버블링 정지시에 있어서 용강(10)이 선단면(201)측의 미세구멍에 과잉으로 침입하는 경우에는, 산소세정처리에 있어서, 선단면(201)측의 미세구멍에 과잉으로 침입하여 고화된 강성분이 산화 발열하는 발열량이 증가하여, 다공질체(20)의 선단면(201)측이 용손 등에 의해 열손상될 우려가 있다. 이러한 의미에 있어서도, 다공질체(20)의 내열성 및 내용손성을 향상시키는 것이 바람직하다.

여기서, 미세구멍의 지름은 적절히 설정되지만, 미세구멍 지름을 횡축으로 하고, 그 미세구멍 지름을 갖는 미세구멍의 부피%를 종축으로 하여 미세구멍 분포 그래프가 표시될 때, 부피%가 가장 높은 피크는 50?110㎛의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 더욱이는, 70?110㎛의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 미세구멍 분포 그래프에 있어서, 부피%가 가장 높은 피크는 110㎛를 넘는 영역, 120㎛를 넘는 영역에는 설정되어 있지 않은 것이 바람직하다. 이 경우, 다공질체(20)의 가스 유량비를 증가시키면서 미세구멍에 대한 용강의 침입제어에 효과적인 것으로 생각된다.

(실시형태 2)

도 3은 실시형태 2를 나타낸다. 본 실시형태는 실시형태 1과 기본적으로는 동일한 구성 및 동일한 작용 효과를 갖는다. 가스 취입 플러그(2)는, 저류실(14)의 용강(10)에 가스를 취입하는 다수의 미세구멍을 갖는 세라믹스로 형성된 다공질체(20)와, 저류실(14)의 용강(10)에 취입하는 가스를 다공질체(20)에 다공질 벽돌(29)을 개재하여 공급하는, 파이프 형태의 공급부(22)를 구비한다. 공급부(22)는 가스원(30)에 연결된다. 다공질체(20)는 용강(10)에 대면하는 선단면(201)과, 중심축선(P1)의 둘레에 형성된 원추외주면(202)과, 선단면(201)과 등지는 후단면(203)을 구비한다. 다공질체(20) 및 벽돌(29)은 탄소강 또는 합금강으로 형성된 철피(24)로 포위되어 있다. 철피(24)는 원추 형태의 원통 형상으로 되어 있다. 철피(24)의 내주면과 다공질체(20) 및 벽돌(29) 사이에는 알루미나계의 캐스터블층(27)이 개재하고 있다. 이에 의하여 다공질체(20) 및 벽돌(29)이 유지된다. 캐스터블층(27)은 알루미나계의 유동재를 건조 고화시켜 형성되어 있다.

실시형태 1과 마찬가지로, 다공질체(20)를 형성하는 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 다공질체는, 질량%로 알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 하면서 크로미아(Cr₂O₃)를 1.8% 이상 포함한다. 바람직하게는, 세라믹스는 크로미아를 1.8?15% 포함한다. 또한, 세라믹스는, 알루미나 및 실리카를 포함하는 경우에는, 바람직하게는, 질량%로 알루미나를 70?98%, 실리카(SiO₂)를 1?20%, 크로미아(Cr₂O₃)를 1.8?10%, 불가피 불순물을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 세라믹스는 질량%로 알루미나를 80?95%, 실리카(SiO₂)를 4.0?8.0%, 크로미아(Cr₂O₃)를 2.5?4.5%, 불가피 불순물을 포함한다.

여기서, 다공질체(20)의 미세구멍 지름을 횡축으로 하고, 그 미세구멍 지름을 갖는 미세구멍의 부피%를 종축으로 하여 미세구멍 분포 그래프가 표시될 때, 부피%가 가장 높은 피크는 50?110㎛의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 80?100㎛의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 미세구멍 분포 그래프에 있어서, 부피%의 가장 높은 피크는 110㎛를 넘는 영역, 120㎛를 넘는 영역에는 설정되어 있지 않은 것이 바람직하다. 이 경우, 다공질체(20)의 가스 유량비를 증가시키면서 미세구멍에 대한 용강의 침입제어에 효과적인 것으로 생각된다. 미세구멍 분포에도 영향을 받지만, 본 실시형태의 다공질체(20)는 도 4에 나타내는 미세구멍 분포를 보일 수 있다. 또, 본 실시형태에 따른 다공질체(20)의 기공율은 20?35부피%, 20?30부피%로 할 수 있다.

(실시형태 3)

본 실시형태는, 실시형태 1, 2와 기본적으로는 동일한 구성 및 동일한 작용 효과를 갖기 때문에, 도 1?도 3을 준용할 수 있다. 따라서, 실시형태 1, 2와 마찬가지로 다공질체(20)를 형성하는 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 다공질체는, 질량%로 알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 하면서 크로미아(Cr₂O₃)를 1.8% 이상 포함한다. 바람직하게는, 세라믹스는 크로미아를 1.8?15% 포함한다. 더욱 바람직하게는, 세라믹스는 알루미나를 70?98%, 실리카(SiO₂)를 1?20%, 크로미아(Cr₂O₃)를 1.8?10%, 불가피 불순물을 포함한다. 특히 바람직하게는, 세라믹스는 알루미나를 80?95%, 실리카(SiO₂)를 4.0?8.0%, 크로미아(Cr₂O₃)를 2.5?4.5%, 불가피 불순물을 포함한다.

여기서, 다공질체(20)의 미세구멍 지름을 횡축으로 하고, 그 미세구멍 지름을 갖는 미세구멍의 부피%를 종축으로 하여 미세구멍 분포 그래프가 표시될 때, 부피%가 가장 높은 피크는 50?110㎛의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 가스 통과성을 확보하면서 다공질체의 내구성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 더욱 바람직하게는, 80?100㎛의 범위 내로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 미세구멍 분포 그래프에 있어서, 부피%의 가장 높은 피크는 110㎛를 넘는 영역, 120㎛를 넘는 영역에는 설정되어 있지 않은 것이 바람직하다. 가스 통과성을 확보하면서 다공질체의 내구성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 미세구멍 분포에도 영향을 받지만, 본 실시형태의 다공질체(20)는 도 4에 나타내는 미세구멍 분포를 보일 수 있다. 또, 본 실시형태에 따른 다공질체(20)의 기공율은 20?35부피%, 20?30부피%로 할 수 있다.

(실시형태 4)

본 실시형태는, 실시형태 1, 2와 기본적으로는 동일한 구성 및 동일한 작용 효과를 갖기 때문에, 도 1?도 3을 준용할 수 있다. 이하, 상이한 부분에 대해 설명한다. 다공질체(20)를 형성하는 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 다공질체를 구성하는 세라믹스는, 질량%로 알루미나를 80?95%, 실리카(SiO₂)를 4.0?8.0%, 크로미아(Cr₂O₃)를 2.5?4.5%, 산화지르코늄(ZrO₂)을 2.0?4.0%, 불가피 불순물을 포함한다.

(실시예)

본 실시예는, 실시형태 1?3과 기본적으로는 동일한 구성 및 동일한 작용 효과를 갖는다. 본 실시예는 모델 시험편(사이즈: 50×50×50㎜)으로 진행하였다. 따라서, 실시형태 1과 마찬가지로, 다공질체를 형성하는 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 질량%로 다공질체는, 알루미나 실리카 크로미아계의 세라믹스이고, 알루미나(Al₂O₃)를 87.0%, 실리카(SiO₂)를 6.1%, 크로미아(Cr₂O₃)를 3.7%, 불가피 불순물을 포함하고 있었다. 본 실시예에 따른 세라믹스의 조성 및 물성치를 표 1에 나타낸다. 기공율 및 부피 비중은 JIS R2205에 근거하여 측정하였다. 미세구멍 지름 및 기공율(부피%)은 수은 포로시미터(Porosimeter)로 측정하였다. 가스 유량비는 비교예를 100으로 하여 상대 표시한 값이다. 실시예에서는, 가스 유량비는 160으로 상대 표시되었다. 이와 같이, 실시예에 따른 기공율 및 부피 비중은, 비교예와 거의 동일한 값임에도 불구하고, 실시예에 따른 가스 유량비는 1.6배(1.6=160/100)를 나타낸다.

또한, 다공질체에 상당하는 모델 시험편을 작성하고, 그 모델 시험편에 대해 미세구멍 분포를 측정하였다. 측정 결과를 도 4 및 표 2(미세구멍 지름 1㎛ 미만은 생략)에 나타낸다. 도 4는 표 2를 바탕으로 한다.

도 4에는, 미세구멍 지름을 횡축으로 하고, 그 미세구멍 지름을 갖는 미세구멍의 부피%를 종축으로 하여 실시예에 따른 미세구멍 분포 그래프가 표시된다. 도 4 및 도 5는 표 2에 상당한다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 부피%가 가장 높은 제 1 피크 Pmax는 100㎛(75 이상?100㎛ 이하, 100㎛로 표시)로 설정되어 있었다. 따라서, 미세구멍 분포 그래프에 있어서, 부피%가 가장 높은 제 1 피크 Pmax는 110㎛를 넘는 영역, 120㎛를 넘는 영역, 130㎛를 영역에는 설정되어 있지 않았다. 또, 75 이상?100㎛ 이하의 범위에 있어서, 75 이상은 75% 자체를 포함하지 않는 의미이고, 100㎛ 이하는 100㎛ 자체를 포함하는 의미이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 부피%가 제 1 피크 Pmax 다음으로 높은 제 2 피크 Psecond는 75㎛(50 이상?75㎛ 이하, 75㎛로 표시)로 설정되어 있었다. 부피%가 제 2 피크 Psecond 다음으로 높은 제 3 피크 Pthird는 50㎛(25 이상?50㎛ 이하, 50㎛로 표시)로 설정되어 있었다. 부피%가 제 3 피크 Pthird 다음으로 높은 제 4 피크 Pfourth는 25㎛(10 이상?25㎛ 이하, 25㎛로 표시)로 설정되어 있었다.

도 4로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 미세구멍 지름이 10?100㎛의 범위 내에 있어서, 부피%가 가장 높은 피크는 100㎛측에서 10㎛측으로 향하도록 차례로 형성되어 있었다. 이와 같이, 미세구멍 분포는 다공질체(20)의 가스 유량비를 증가시키면서 미세구멍에 대한 용강의 침입제어에 효과적인 것으로 생각된다. 이와 같이, 미세구멍 분포의 그래프에 있어서, 부피%가 가장 높은 제 1 피크 Pmax는 110㎛를 넘는 영역, 120㎛를 넘는 영역, 130㎛를 넘는 영역에는 설정되어 있지 않았다. 또, 실시예에서는 미세구멍의 평균지름은 62.9㎛였다. 평균지름 62.9㎛는 다음과 같이 하여 구하였다. 62.9㎛≒(125㎛×0.4%+100㎛×32.7%+75㎛×27.4%……)/100%

동일하게 비교예에 대해서도 시험하였다. 비교예에서는, 다공질체를 형성하는 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 질량%로 다공질체는 알루미나(Al₂O₃)를 88.9%, 실리카(SiO₂)를 6.2%, 크로미아(Cr₂O₃)를 1.7%, 불가피 불순물을 포함하고 있었다. 또한, 비교예에 따른 다공질체에 상당하는 모델 시험편을 작성하고, 그 모델 시험편에 대해 미세구멍 분포를 측정하였다. 비교예에 관한 시험 결과를 도 5에 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 부피%가 가장 높은 제 1 피크 Pmax는 125㎛(100 이상?125㎛)로 설정되어 있었다. 또, 비교예에서는 미세구멍 지름의 평균지름은 97.1㎛이고, 실시예의 1.5배(97.1/62.9≒1.5)였다.

이와 같은 비교예에서는, 기공율이 23.5%이고, 실시예 1의 기공율(24.9%)보다 작음에도 불구하고, 미세구멍 지름의 평균지름은 97.1㎛이고, 실시예 1(62.9㎛)보다 크고, 약 1.5배였다. 즉, 실시예 1에 의하면, 미세구멍 지름은 비교예보다 작고, 버블링 정지시에 있어서 용강의 침임이 억제되어 있음에도 불구하고, 실시예 1의 기공율은 24.9%이고, 비교예의 기공율(23.5%)보다 크고, 버블링시에 있어서의 가스 통기성이 향상되어 있었다.

(내용손 시험)

실시예에 따른 다공질체에 상당하는 내용손 시험용 모델 시험편을 제작하고, 내용손 시험(Erosion resistance)을 진행하였다. 이 시험에서는, 다수의 모델 시험편을 원통 형상 드럼의 내주부 전체 둘레에 부설(敷設)한 상태로, 용강 및 슬래그가 모델 시험편에 접촉하도록 드럼 내에 투입하였다. 이 상태에서, 드럼을 그의 축선 둘레로 회전시켜, 용강 및 슬래그(C/S=2.0)를 모델 시험편에 높은 빈도로 접촉시켜 진행하였다. C/S는 CaO/SiO₂의 의미이다. 용강 및 슬래그의 온도는 1720℃ ±20℃이고, 60분간을 합계 8사이클 반복하였다. 시험 결과를 도 6, 도 7에 나타낸다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 실시예에서는 모델 시험편의 용손(Erosion)은 11.0㎜였다. 실시예의 용손 저항계수(Erosion resistance Index)를 100으로 하여 상대 표시하였다. 실시예에서는, 용탕이 모델 시험편에 침입한 침입깊이(Penetrasion)는 7.5㎜였다.

비교예에 따른 다공질체에 대해서도, 동일 사이즈의 모델 시험편을 작성하고, 용손 시험을 동일하게 진행하였다. 도 7에 나타내는 바와 같이 비교예에 의하면, 모델 시험편의 모델 시험편의 용손(Erosion)은 20.8㎜이고, 실시예보다 컸다. 비교예의 용손 저항계수(Erosion resistance Index)는 53으로 상대 표시되었다(도 6 참조). 비교예에서는, 용탕이 모델 시험편에 침입한 침입깊이(Penetrasion)는 8.6㎜이고(도 7 참조), 실시예보다 컸다. 상기 결과를 고려하면, 실시예는 비교예에 비해 용손에 대한 내구성이 우수했다.

(내스폴링성 시험)

실시예에 따른 다공질체에 상당하는 내스폴링성 시험용 모델 시험편을 작성하고, 내스폴링성 시험(Spalling resistance)을 진행하였다. 모델 시험편을 1200℃×20분간의 조건에서 가열시킨 후 공기에서 30분간 냉각시키는 조작을 1회로 하였다. 그리고 모델 시험편의 탄성율(elasticity)을 측정하였다. 탄성율에 대해서는 측정기(Grindo Sonic)를 사용하여 측정하였다. 이 조작을 5회 반복하였다. 비교예에 따른 다공질체에 대해서도 동일 사이즈의 모델 시험편을 작성하고, 내스폴링성 시험을 진행하였다. 시험 결과를 도 8, 도 9에 나타낸다. 도 8에 나타내는 바와 같이 비교예에서는, 회수가 증가하면 탄성율의 저하는 컸다. 이에 대해 실시예에서는, 회수가 증가해도 탄성율의 저하는 억제되었다. 이 시험 결과를 고려하면, 실시예는 비교예에 비해 내스폴링성이 우수했다. 스폴링성은 탄성율로 파악된다.

(기타)

본 고안은 상기한 실시형태에 한정되지 않고, 필요에 따라 적절히 변경 가능하다.

1: 용강용기
2: 가스 취입 플러그
10: 용강(molten steel)
13: 벽부
14: 저류실
20: 다공질체
22: 공급부
24: 철피(steel furnace)
27: 캐스터블층

Claims

용강을 저류하는 저류실을 형성하는 벽부를 구비하는 용강용기 중 상기 벽부에 매설되어, 상기 저류실의 상기 용강에 가스를 취입하는 가스 취입 플러그에 있어서,
상기 가스 취입 플러그는,
상기 저류실의 상기 용강에 상기 가스를 취입하는 가스 통기성을 지니는 다수의 미세구멍을 갖는 세라믹스로 형성된 다공질체와, 상기 저류실의 상기 용강에 취입하는 가스를 상기 다공질체에 공급하는 공급부를 구비하고, 또한, 상기 다공질체를 형성하는 상기 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 알루미나(Al₂O₃)를 주성분으로 하면서 크로미아(Cr₂O₃)를 1.8질량% 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 취입 플러그.
제 1항에 있어서,
상기 다공질체를 형성하는 상기 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 크로미아를 1.8?15질량% 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 취입 플러그.
제 1항에 있어서,
상기 다공질체를 형성하는 상기 세라믹스의 전체를 100%로 할 때, 알루미나 를 70?98질량%, 실리카를 1?20질량%, 크로미아를 1.8?10질량% 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 취입 플러그.
제 1항 내지 제 3항 중의 1항에 있어서,
미세구멍 지름을 횡축으로 하고, 그 미세구멍 지름을 갖는 미세구멍의 부피%를 종축으로 하여 미세구멍 분포 그래프가 표시될 때, 부피%가 가장 높은 피크는, 50?110㎛의 범위 내로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 취입 플러그.