KR101087203B1

KR101087203B1 - 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블

Info

Publication number: KR101087203B1
Application number: KR20100017493A
Authority: KR
Inventors: 이만식; 최홍성
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-11-29
Also published as: KR20110098069A

Abstract

본 발명은 알루미나-탄소계 폐내화물 0 초과 90 중량% 이하와, CA-18 폐내화물 0 초과 90 중량% 이하와, 용융알루미나 5 내지 10 중량%와, 실리카 0 초과 5 중량% 이하를 포함하는, 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블을 제공한다.

Description

폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블{CASTABLE FOR PERMANENT LINING OF LADDLE USING WASTED REFRACTORY}

본 발명은 래들의 영구장에 사용하기 위하여 폐내화물을 이용하여 제조된 캐스타블에 관한 것이다.

일반적으로 제철공정에서는 전로, 래들, 턴디쉬, RH설비 등과 같은 용강을 수용하는 용기들이 설치된다. 이들 용기들에는 뜨거운 용강으로부터 용기를 보호하기 위하여 내화재들이 내장된다.

내화재로는, 통상 마그네시아-탄소(MgO-C)계 연와, 알루미나(Al₂0₃)-스피넬질 유입재, 알루미나-실리카(SiO₂)질 유입재, 마그네시아계 연와, 마그네시아-산화크롬(MgO-Cr₂O₃)계 연와 등 각종 내화물이 사용되고 있다.

상기 내화물은 일정기간 사용하면 그 수명이 다하는 관계로 새로운 내화물로 교체를 해야 하는데, 이때 처리해야 하는 폐내화물이 다량으로 발생한다.

통상 이러한 폐내화물의 대부분은 매립장에 매립하여 처리하는 것이 일반적이다.

본 발명의 목적은 전로, 래들, 턴디쉬 등의 내화물 교체 시에 발생되는 폐내화물을 재활용하여 래들 영구장용으로 적합한 캐스타블을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블은, 알루미나-탄소계 폐내화물 0 초과 90 중량% 이하와, CA-18 폐내화물 0 초과 90 중량% 이하와, 용융알루미나 5 내지 10 중량%와, 실리카 0 초과 5 중량% 이하를 포함한다.

비닐 화이바 0.1 내지 1 중량%를 더 포함될 수 있다.

리그닌산 0.1 내지 1 중량%를 더 포함될 수 있다.

상기 알루미나-탄소계 폐내화물 및 상기 CA-18계 폐내화물 중 적어도 하나는 1mm 이하의 입도를 가질 수 있다.

상기 용융알루미나는 0.3mm 이하의 입도를 가질 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블은 버려지는 폐내화물을 재활용하여 사용할 수 있게 함으로써 자원을 절약하고 제강 공정의 경제성을 높일 수 있게 한다.

또한, 래들 영구장용 캐스타블은 용강과 직접 접촉하지 않으므로, 폐내화물을 재활용한 것으로도 요구되는 품질을 만족시킬 수 있게 된다.

도 1은 비교예와 본 발명에 따른 발명예를 흙손 시공한 상태를 보인 대비 사진이고,
도 2는 도 1의 비교예 및 발명예를 가열한 상태를 보인 대비 사진이며,
도 3은 비교예와 발명예가 각각 접착된 블록 조립체의 가열 전 모습을 보인 대비 사진이고,
도 4는 도 3의 블록 조립체에 대한 가열 후 상태를 보인 대비 사진이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

내화물은 고온에 견디는 물질로, 적어도 1,000℃ 이상 고온에서 연화(軟化)하지 않고 그 강도를 충분히 유지하며, 화학적 작용 등에도 견딜 수 있는 재료이다.

전기로나 래들, 턴디쉬 등에 사용되는 내화물은 영구장과 소모장으로 구분된다. 소모장은 내장내화물(Working lining)이라고도 하며, 용강과 집접 접촉하도록 로의 내부 표면에 부착된다. 영구장(Permanent lining)은 소모장에 의해 보호되거나 그렇지 않더라도 용강과 접촉되지는 않는 위치에 부착된다. 따라서, 영구장에 대해 요구되는 성능은 소모장에 대한 요구만큼 엄격하지 않으며, 소모장 보다 오래도록 사용될 수 있다.

캐스타블은 내화성 골재와 수경 시멘트 또는 화학적 결합재를 혼합한 내화물로서, 유입 시공후 일정시간 경과 후 경화하여 구조물을 형성하는 내화물이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블은 알루미나-탄소계 폐내화물과, CA-18 폐내화물과, 용융알루미나와, 실리카를 포함한다.

상기 알루미나-탄소계 폐내화물은 구성 성분은 사용 전의 내화물 구성에 따라 다소 변동될 수 있다. 또한, 폐내화물의 기존 특성에 따라 분쇄될 때의 입도를 달리 결정하게 된다. 그에 따라, 알루미나-탄소계 폐내화물은 대체로 입도 1mm 이상의 경우에 알루미나(Al₂O₃) 83중량%, 실리카(SiO₂) 8.4중량%, 마그네시아(MgO) 0.7중량%, 산화칼슘(CaO) 0.8중량%, 삼이산화철(Fe₂0₃) 0.8중량% 등을 함유한다. 입도가 1mm 이하이면, 알루미나-탄소계 폐내화물은 대체로 알루미나 78중량%, 실리카 11중량%, 마그네시아 1.6중량%, 산화칼슘 1.1중량%, 삼이산화철 1.0중량% 등을 함유한다.

상기 CA-18 폐내화물은 입도 1mm 이상의 경우에 대체로 알루미나 87중량%, 실리카 6.1중량%, 마그네시아 0.6중량%, 산화칼슘 2.5중량%, 삼이산화철 0.4중량% 등을 함유한다. 입도가 1mm 이하이면, 대체로 알루미나 86.4중량%, 실리카 6.2중량%, 마그네시아 0.8중량%, 산화칼슘 3.5중량%, 삼이산화철 0.6중량% 등을 함유한다.

알루미나-탄소계 폐내화물과 CA-18 폐내화물의 함량은 제강 공정에서 발생되는 양에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 알루미나-탄소계 폐내화물은 0 초과 90 중량% 이하로 포함되고, CA-18 폐내화물 0 초과 90 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 알루미나-탄소계 폐내화물과 상기 CA-18 폐내화물은 본 발명에 따른 캐스타블의 대부분을 차지하는 성분으로서, 그 합이 90 중량% 수준에까지 이르게 된다.

상기 용융알루미나는 캐스타블의 내화도를 유지하기 위하여 첨가된다. 구체적으로, 상기 용융알루미나는 5 내지 10 중량% 수준에서 첨가될 수 있다. 상기 용융알루미나가 10 중량% 이상 첨가되면, 캐스타블의 내화도나 내침식성이 비례하여 향상된다. 그러나, 본 발명에 따른 캐스타블이 래드 영구장용으로 사용될 것임을 감안하면, 상기 용융알루미나가 10 중량% 이상 첨가되는 것은 큰 의미가 없으며 경제성만 나쁘게 한다.

상기 실리카는 부착력을 증대시키고 강도를 유지하기 위해 사용된다. 구체적으로, 상기 실리카는 0 초과 5 중량% 이하로 포함된다. 상기 실리카가 5 중량% 이상이면 오히려 작업성이 저하되고 융점이 낮아지는 문제가 있다.

상기 알루미나-탄소계 폐내화물 및 상기 CA-18계 폐내화물 중 적어도 하나는 1mm 이하의 입도를 가질 수 있다. 상기 용융알루미나는 0.3mm 이하의 입도를 가질 수 있다. 입도가 높으면 내침식성은 향상되나, 기계적 강도는 저하될 수 있다. 따라서, 캐스타블이 사용될 환경을 고려하여 폐내화물의 입도를 결정할 수 있다.

상기 래들 영구장용 캐스타블은 비닐 화이바 0.1 내지 1 중량%와, 리그닌산 0.1 내지 1 중량%를 더 포함할 수 있다. 비닐 화이바는 캐스타블 내에서 수분기로를 확보하게 하며, 폭열을 방지하고 단열성을 높인다. 상기 비닐 화이바는 1 중량% 이상이면 내침식성 및 부착성을 저하시키는 문제가 있다. 상기 리그닌산은 점성제로서 추가되며, 1 중량% 이상이면 캐스타블의 경화가 너무 빨리 진행되게 하는 문제가 있다.

다음으로 본 발명자가 발명예를 비교예와 대비하여 시험한 결과에 대하여 설명하기로 한다.

비교예는 마그네시아로 이루어진 캐스타블이고, 발명예는 알루미나-탄소계 폐내화물이 50 중량%와 CA-18 폐내화물 40 중량%를 포함한다. 발명예는 용융 알루미나 7 중량%와, 실리카 2 중량%, 비닐 화이바 0.5 중량%, 그리고 리그닌산 0.5 중량%를 포함한다.

먼저, 시공성 면에서, 발명예와 비교예를 도 1 및 도 2를 참조하여 대비 설명한다.

도 1은 비교예와 본 발명에 따른 발명예를 흙손 시공한 상태를 보인 대비 사진이고, 도 2는 도 1의 비교예 및 발명예를 가열한 상태를 보인 대비 사진이다.

도 1 및 2를 참조하면, 비교예 및 발명예에 따른 캐스타블은 혼련 후 래들의 벽체에 일정량 흙손으로 아래에서 위로 부착된다. 그리고, 시공한 부분에 가해진 열에 의해 1200℃로 가열된다.

이러한 시험 후의 표면 상태를 살펴보면, 첨가수분은 비교예가 22%임에 비하여 발명예에서는 24%로 2% 가량 증가함을 알 수 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 캐스타블이 용강과 접촉하는 곳에 사용되는 것이 아니므로, 약간의 수분 증가가 큰 문제가 되는 것은 아니다.

가사시간(경화시간)은 비교예가 2시간이나 발명예는 1.5 시간으로 측정된다. 이로부터 발명예에 의한 캐스타블은 비교예에 대비하여 25% 정도의 경화 시간 단축을 달성할 수 있게 함을 알 수 있다.

전반적으로 발명예는, 시공성 면에서, 현재 사용되고 있는 비교예에 비하여 동등한 성능을 발휘하고 있음을 알 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여서 접착성에 대하여 비교예와 발명예를 대비해 본다. 도 3은 비교예와 발명예가 각각 접착된 블록 조립체의 가열 전 모습을 보인 대비 사진이고, 도 4는 도 3의 블록 조립체에 대한 가열 후 상태를 보인 대비 사진이다.

도 3을 참조하면, 블록들 사이에는 각각 비교예와 발명예에 따른 캐스타블이 접착된다. 블록 조립체는 1200℃까지 가열된 후에 냉각된다.

도 4를 참조하면, 블록 조립체를 이루는 두 개의 벽돌들이 서로에 대하여 분리된다. 각 벽돌의 표면에 남아 있는 비교예와 발명예의 접착 상태를 비교한다.

블록 조립체를 분리하는 중에 비교예와 발명예를 사용한 경우들에서의 분리성은 거의 동등했다. 또한 발명예에서 과소결 현상은 없었으며, 블록과의 접착 상태는 비교예와 동등한 수준이였다.

이하 표 1을 참조하여 비교예와 발명예의 대표적인 주요 성분과 정량적인 특징에 대하여 살펴본다.

		비교예	발명예
화학 성분 (중량%)	MgO	82	-
	Al₂O₃	-	62.4
	SiO₂	6	26.4
선변화율(%)	1200℃	-1.2	-0.5
곡강도 (kg/㎠)	110℃	3	5
곡강도 (kg/㎠)	1200℃	8	14
압축강도 (kg/㎠)	110℃	10	18
압축강도 (kg/㎠)	1200℃	30	42

위 표에서 알 수 있는 바와 같이, 현재 사용되는 비교예는 마그네시아가 주 성분이나, 발명예는 알루미나와 실리카가 주성분을 이룬다.

발명예의 선변화율은 비교예의 선변화율보다 크다. 곡강도의 면에서, 발명예의 강도가 비교예의 강도 보다 높다. 이는 저온(110℃)과 고온(1200℃) 모두에서 동일하다. 압축 강도 역시 발명예의 것이 비교예 보다 30~40% 가량 향상된 값임을 알 수 있다.

상기와 같은 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

Claims

알루미나-탄소계 폐내화물 0 초과 90 중량% 이하와, CA-18 폐내화물 0 초과 90 중량% 이하와, 용융알루미나 5 내지 10 중량%와, 실리카 0 초과 5 중량% 이하를 포함하는, 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블.
제1항에 있어서,
비닐 화이바 0.1 내지 1 중량%를 더 포함하는, 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블.
제1항에 있어서,
리그닌산 0.1 내지 1 중량%를 더 포함하는, 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블.
제1항에 있어서,
상기 알루미나-탄소계 폐내화물 및 상기 CA-18계 폐내화물 중 적어도 하나는 1mm 이하의 입도를 갖는, 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블.
제1항에 있어서,
상기 용융알루미나는 0.3mm 이하의 입도를 갖는, 폐내화물을 이용한 래들 영구장용 캐스타블.