KR100910530B1 - 내침식성 및 부착성이 우수한 염기성 건닝 보수용내화조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2차 정련용 래들, 진공탈가스설비의 보수에 사용되는 내화물에 관한 것으로, 그 목적은 주원료인 마그네시아 클링커와 스피넬에 초미분원료를 사용하여 조직을 치밀하게 하고, 코크스, 무기섬유를 첨가하여 열간에서 건닝시 수증기의 이탈을 용이하게 함으로써 내침식성 및 모재와의 부착성이 우수한 염기성 건닝용 내화조성물을 제공하는데 있다.

본 발명은 중량%로, 마그네시아 클링커: 50~65%, 스피넬: 22~30%, 실리카 초미분: 2~4%, 규산소다: 2~4%, 생석회, 소석회, 탄산칼슘의 그룹에서 선택된 1종: 2~5%, 코크스: 3~5%, 무기섬유: 2~3%, 인산소다: 2~3%로 조성되는 것을 포함하여 이루어지는 내침식성 및 부착성이 우수한 염기성 건닝 보수용 내화조성물에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

염기성, 건닝, 전융질 마그네시아, 무기섬유, 내침식성, 부착성

Description

내침식성 및 부착성이 우수한 염기성 건닝 보수용 내화조성물{Batch composition of basic gunning refractories having excellent resistance of erosion and adhesive properties}

본 발명은 2차 정련용 래들, 진공탈가스설비의 보수에 사용되는 내화물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차 정련용 용강처리설비의 보수에 적합한 내침식성 및 부착성이 우수한 염기성 건닝 보수용 내화조성물에 관한 것이다.

최근에는 고급강의 수요증대 및 품질규격의 상향으로 전기로 또는 전로와 같은 제강공정에서 생산된 용강에 대한 처리율이 높아지고, 용강을 처리하는 2차정련설비의 조업조건도 점차 가혹해지는 추세이다. 따라서, 용강처리설비에 사용되는 내화물은 장시간의 가혹한 조업조건 하에서 유지되기 위해서 내침식성 및 부착성 등의 특성이 요구되고 있다.

용강처리설비에 사용되는 염기성 건닝 보수용 내화조성물에 관한 종래의 기술로는 일본 공개특허공보 2000-327439호가 있다. 상기 종래기술은 MgO/CaO로 구성된 마그 네시아와 칼시아 클링커를 5~50중량% 첨가하고 나머지 알루미나, 마그네시아 및 실리카의 골재로된 조성에 물을 8-12중량% 가해 혼련하여 펌프압송이 가능하도록 한 열간습식 건닝용 보수재에 관한 것으로서, 열간부착성, 슬랙에 대한 침투성, 내마모성 및 용적안정성을 목적으로 한 것 이다.

염기성 건닝 보수용 내화조성물에 관한 또 다른 종래기술로는 일본 공개특허공보 2000-256070호가 있다. 상기 종래기술은 페리클레이스(periclase) 결정을 15중량%이상 함유한 골재 또는 마그네시아를 3중량%이상, 결합재로서 알루미나시멘트를 적어도 1종 이상, 나머지 내화성 골재로 이루어진 상기 배합물 100중량%에 대해서 급결제로 2가 이상의 금속 염화물염 0.1~5중량%을 외삽으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 부정형 내화물에 관한 것으로서, 급결제에 금속 염화물염을 사용하여 강알칼리성 급결제를 사용한 것보다 내소화성(slaking)을 증진시키므로써 내침식성의 향상을 목적으로 한 것이다.

상기 종래기술들은 모두 건닝 보수용 내화물에 대한 내침식성 및 용적안정성 향상을 목적으로 하고 있으나, 고온에서 모재와의 팽창율 차이로 인해 용적안정성이 저하되고 부착율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마그네시아 클링커와 스피넬을 주원료로 하며 초미분원료를 사용하여 조직을 치밀하게 하고, 코크스, 무기섬유를 첨가하여 열간에서 건닝시 수증기의 이탈을 용이하게 함으로써 내침식 성 및 모재와의 부착성이 우수한 염기성 건닝용 내화조성물을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량%로, 마그네시아 클링커: 50~65%, 스피넬: 22~30%, 실리카 초미분: 2~4%, 규산소다: 2~4%, 생석회, 소석회, 탄산칼슘의 그룹에서 선택된 1종: 2~5%, 코크스: 3~5%, 무기섬유: 2~3%, 인산소다: 2~3%로 조성되는 것을 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 마그네시아 클링커와 스피넬을 주원료로 하며 초미분원료를 사용하여 조직을 치밀하게 하고, 코크스, 무기섬유를 첨가하여 열간에서 건닝시 수증기의 이탈을 용이하게 한 내침식성 및 모재와의 부착성이 우수한 염기성 건닝용 내화조성물에 관한 것이다.

먼저, 본 발명의 성분제한 이유부터 살펴본다.

마그네시아 클링커: 50~65중량%

상기 마그네시아 클링커는 건닝재의 골재로 사용되는 성분으로, 전융질 마그네시아, 소결마그네시아 등과 같은 고순도의 인공 합성원료와 천연의 마그네사이트가 사용될 수 있다. 이중에서 전융질 마그네시아가 페리클레이스(periclase) 결정입자 가 조대하여 내침식성이 우수하므로, 전융질 마그네시아 클링커를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 마그네시아 클링커의 함량이 50중량% 미만이면 침식이 심하게 발생하고, 65중량%를 초과하면 마그네시아의 높은 융점으로 인해 소결이 잘 되지않아 강도가 저하되므로, 그 함량을 50~65중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

스피넬: 22~30중량%

상기 스피넬은 마그네시아와 알루미나 성분으로 구성된 합성원료로서, 마그네시아에 비해 융점이 낮고 비교적 소결이 잘되므로 건닝재의 부착율을 높이는데 효과적이다. 상기 스피넬의 함량이 22중량% 미만이면 소결촉진에 의한 강도증가 효과가 작고, 30중량%를 초과하면 알루미나에 의해 융점저하가 커져 침식이 심하게 발생되므로, 그 함량을 22~30중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

실리카 초미분: 2~4중량%

상기 실리카 초미분은 건닝재의 소결성 및 건닝에 의한 작업성을 향상시키는 역할을 하며, 상기 실리카 초미분의 입도가 0.047mm를 초과하면 건닝재의 소결성 및 분산성이 저하되므로, 상기 실리카 초미분의 입도는 0.047mm 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 상기 0.047mm 이하의 실리카 함량이 2중량% 미만이면 소결성 및 작업 효과가 저하되고, 4중량%를 초과하면 과소결이 되어 수축이 심하게 발생될 뿐만 아니라 융점이 저하되고 건닝시 노즐막힘 현상이 발생되므로, 그 함량을 2~4중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

규산소다: 2~4중량%

상기 규산소다(sodium silicate)는 Na2OㆍnSiO2의 일반식으로 표현되며 건닝재의 결합력을 향상시키는데 유효한 성분으로, 분말상을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 규산소다의 함량이 2중량% 미만이면 결합력이 저하되고, 4중량%를 초과하면 초미분원료와 결합하여 노즐막힘 현상을 초래하므로, 그 함량을 2~4중량%로 제한하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 규산소다는 SiO2/Na2O의 몰비가 1, 2, 3의 3종류를 주로 사용하는데, 상기 몰비가 3인 것을 사용하는 것이 건닝재의 결합력 향상에 가장 바람직하다.

생석회, 소석회, 탄산칼슘의 그룹에서 선택된 1종: 2~5중량%

상기 생석회(CaO)는 건닝재의 경화재로서 역할을 하며, 상기 생석회 대신에 소석회[Ca(OH)2] 또는 탄산칼슘(CaCO3)을 사용하는 것도 가능하다. 상기 생석회의 함량이 2중량% 미만이면 경화속도가 저하되어 건닝재가 흘러내리므로 부적합하고, 5중량%를 초과하면 경화속도가 너무 빨라져 노즐막힘 현상이 발생하고 건닝후에도 시공체의 수증기 유출이 되지 못해 폭열이 생길 가능성이 있으므로, 그 함량을 2~5중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

코크스: 3~5중량%

상기 코크스는 미세기공을 형성하여 수증기 유출을 좋게하여 부착율을 높이는 역 할을 하며, 0.149mm 이하의 미분을 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 0.149mm보다 큰 입자를 사용하면 건닝후 시공체에 형성되는 기공이 크게되어 내침식성에 악영향을 미치기 때문이다. 상기 코크스의 함량이 3중량% 미만이면 미세기공 형성 효과가 작고, 5중량%를 초과하면 미세기공 생성이 과다하여 시공체의 강도를 저하시키므로, 그함량을 3~5중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

무기섬유: 2~3중량%

상기 무기섬유는 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)로 구성되며, 소량 첨가되므로 상기 무기섬유의 성분이 건닝후 시공체에 큰 영향을 미치지는 않는다. 그러나, 상기 무기섬유의 길이는 작업성에 영향을 미친다. 상기 무기섬유는 서로 얽혀서 시공체의 결합력을 높이고 미세기공을 형성하여 수증기 유출을 향상 시키는데 유효한 성분으로, 함량이 2중량% 미만이면 부착력증진 효과가 작으며, 3중량%를 초과하면 부착력증진 효과는 있으나 시공체의 조직이 치밀하지 못하게 되어 내침식성이 저하되므로, 그 함량을 2~3중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 무기섬유의 길이는 3~5mm인 것을 사용하는 것이 보다 바람직한데, 그 이유는 무기섬유의 길이가 3mm 미만이면 노즐막힘이 없이 작업성은 좋으나 부착력 증진효과가 작으며, 5mm를 초과하면 노즐막힘 현상이 발생하기 때문이다.

인산소다: 2~3중량%

상기 인산소다는 건닝재의 분산성을 향상시키는데 유효한 성분으로, 종류로는 헥 사메타인산소다, 피로인산소다, 트리폴리인산소다가 있으며, 어떠한 것을 사용하더라도 그 효과는 비슷하다. 상기 인산소다의 함량이 2중량% 미만이면 분산효과가 없고, 3중량%를 초과하면 분산보다는 오히려 응집현상을 나타내어 부적합하므로, 그 함량을 2~3중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 조성을 갖도록 염기성 건닝재를 평량한 후, 수분을 외삽으로 10중량% 첨가하여 만능혼련기에서 혼련하여 40x40x160mm의 크기로 성형한다. 이후 12시간 동안 자연양생 하고 110℃에서 24시간 동안 건조하여 선변화율, 곡강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

부착성시험은 모재인 염기성연와를 절단하여 직사각형 형틀의 절반에 미리 설치해 두고 나머지 부분을 건닝재로 충진하여 탈형 후, 소성하여 연와와 건닝재의 경계면의 접착상태를 측정하여 하기 표1에 나타내었다.

내침식성시험은 고주파 유도용해로에서 제강 슬랙을 사용하여 1600℃에서 1시간 유지한 후 출강하여 시편의 잔존두께를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

건닝성시험은 혼련된 원료를 분사했을 때, 노즐에서 막힘이 없이 분사되어 리바운드 로스가 적으면 양호하다고 하고, 리바운드 로스가 많으면 불량으로 하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명재(1~5)는 본 발명의 범위를 만족하지 않는 비교재(1~5) 및 종래재에 비하여 선변화율이 작고 소성강도가 크며, 내침식성 및 구재질과의 접착강도가 우수하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 내침식성 및 모재와의 부착성이 우수한 염기성 건닝 보수용 내화물을 제공함으로써, 2차정련설비의 내장 내화물 수명을 연장시키는 효 과가 있다.

Claims (4)

1. 중량%로, 마그네시아 클링커: 50~65%, 스피넬: 22~30%, 입도 0.047mm 이하의 실리카 초미분: 2~4%, 규산소다: 2~4%, 생석회, 소석회, 탄산칼슘의 그룹에서 선택된 1종: 2~5%, 코크스: 3~5%, 무기섬유: 2~3%, 인산소다: 2~3%로 조성되는 것을 포함하여 이루어지는 내침식성 및 부착성이 우수한 염기성 건닝 보수용 내화조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 마그네시아 클링커는 전융질 마그네시아 클링커임을 특징으로 하는 내침식성 및 부착성이 우수한 염기성 건닝 보수용 내화조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 규산소다는 SiO2/Na2O의 몰비가 3인 것을 특징으로 하는 내침식성 및 부착성이 우수한 염기성 건닝 보수용 내화조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 무기섬유의 길이는 3~5mm인 것을 특징으로 하는 내침식성 및 부착성이 우수한 염기성 건닝 보수용 내화조성물.