KR930000839B1 - 고로출선통용 내화재 및 그 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

고로출선통용 내화재 및 그 제조방법

본 발명은 고로출선통용 내화재 및 그 제조방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 열간에서의 내침식성과 내열충격저항성이 양호한 고로 출선통용 내화재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

고로의 출선통(出銑桶)은 종래에는 알루미나, 탄화규소, 납석, 샤모트질의 골재에 흑연분말 및 결합제를 가하여 혼련, 제조한 물질을 에어 람마로 시공하거나 또는 유입시공법으로 축조하였으나, 최근 고로의 대형화에 따른 출선 횟수의 증가 및 출선시간의 연장과, 또주상에서의 탈규처리등의 가혹한 사용조건하에서 출선통의 수명은 현저히 저하되고 있다.

이러한 문제를 해결하는 방법으로서, 사용되는 출선통의 특성에 따라 침식에 강한 알루미나와 탄화규소의 사용량을 증가시키는 대신 침식에 약한 납석 및 샤모트의 사용량을 점차 감소시키는 방향으로 재질을 개선하여 왔다.

그러나 이들 원료는 사용량이 증대될수록 열간특성은 향상되지만, 고가이므로 경제적으로 적합치 못하였다.

본 발명은 상기의 원료들에 비해 고온에서 내침식성이 우수하면서도 값이 저렴한 염기성 내화재료인 마그네시아(MgO)를 골재로하여소결성을 증가시키면서 내열충격저항성을 양호하게 하기 위하여 소결조제의 첨가방법 개선에의하여 마그네시아 골재와 매트릭스(matrix)와의 부착성을 증대시켜 염기성연와의 장점인 내침식성을 유지하면서, 결점인 내열충격저항성을 개선시킨 고로 출선통용 내화재 및 그 제조공법을 제공하고자 하는 것으로서 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 MgO를 50%이상 함유하는 마그네시아를 골재로하고 여기에 마그네시아 100중량비에 대하여, 점토 : 10-22중량%, 흑연분말 : 4-7%, 실리카프라워 (Silica flour): 7-15중량%, 소결알루미나 극미분 : 3-8%, SiC미분(325메쉬 통과분) : 5-10중량%, 및 금속 Si분말 : 1-3%로 조성되는 배합원료를 결합재와 함께 첨가 혼련하여 제조하는 고로출선통용 내화재에 관한 것이다.

상기 MgO성분 함유 원료로는 천연마그네사이트, 감람석 및 사문암등의 천연원료와 MgO함량이 높으면서 불순물의 함량이 적은 해수마그네시아 클링커 및 인공원료인 전융마그네시아 클링커로 구성된 그룹중에서 선택된 1종 또는 2종이상이 사용될 수 있는데, 특히, 천연산 마그네시아 클링커는 인공원료에 비하여 불순물의 함량의 높으나 가격이 저렴하므로 경제적인 측면에서 바람직하다.

통상, 부정형내화물에 있어서, 입자의 충진율은 비중, 기공율 및 강도등과 같은 물성치와 내열충격저항성에 미치는 영향이 큰데, 본 발명에서는 내열충격저항성을 개선하기 위하여 상기 마그네시아원료의 입도분포기 10-5mm입자 : 6-8%, 5-3mm입자 : 30-35%, 3-1mm입자 : 20-30%, 그리고 1mm이하입자 : 30-40%로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 결합재는 상온에서의 시공성과 강도를 증대시키기 위하여 첨가되는 것으로서, 결합재(바인더)로서는 당밀, PVA, 규산소다, 알킨산소다 및 CMC(Carboxy1 Methy1 Cellulose) 및 폴리 글리세린(Poly glycerin)등으로 이루어진 그룹중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 사용될 수 있다.

이하, 상기 성분의 수치 한정이유에 대하여 설명한다.

상기 점토는 에어람마로 시공하는 출선통에 있어서 부정형 내화재로서의 시공성을 위해서 마그네시아의 100중량비에 대하여 10중량% 이상은 필요하지만, 22중량% 이상의 첨가는 수축의 심할뿐만 아니라 가열승온중에 균열을 일으켜 부적당하므로, 점토의 첨가량은 10-20중량%가 바람직하다.

상기 흑연분말을 팽창수축의 완충효과를 함과 동시에 용선 및 슬래그에 대한 침윤 방지를 위해서는 마그네시아의 100중량비에 대하여 4중량%이상은 필요하나 7중량%이상의 첨가는 혼련성이 불량하고 그 소결성을 저해할 뿐만 아니라 강도저하를 일으키기 쉬우므로, 그 첨가량은 4-7중량%가 바람직하여, 흑연분말로는 카본블랙, 코크스분말, 인조흑연, 천연흑연이 사용될 수 있다. 상기 실리카 프라워는 고온강도 증가를 위하여 마그네시아 100중량비에 대하여 7%이상은 필요하나 15%이상의 첨가는 수축이 심하고, 내침식성이 현저히 저하되므로 부적당하다.

상기 소결알루미나 극미분은 열간에서의 안정을 증대시키기 위하여 첨가되는 성분으로서 첨가효과를 얻기 위해서는 3%이상이 필요하나, 8%이상의 첨가는 소결효과를 저해하므로 부적당하다.

상기 SiC극미분(325메쉬통과분)은 매트릭스부의 소결을 촉진하여 고온강도를 증가시키고 내침식성을 향상시키기 위하여 첨가되는 성분으로서, 그 첨가량이 마그네시아 100중량비에 대하여 5%이하인 경우에는 소결촉진 효과가 적고 10%이상인 경우에는 SiC가 산화되어 SiO₂로 존재하여 오히려 침식성을 저하 시키므로 5-10%의첨가가 적당하다.

상기금속 Si은 산화방지와 고온강도 증대를 위하여 첨가되는 성분으로서, 그 첨가량은 마그네시아 100중량비에 대하여 1-3중량%가 바람직한데, 그 이유는 1중량%이하로 첨가하는 경우에는 그 첨가효과가 없고 3%이상첨가하는 경우에는 고온강도를 저하시키기 때문이다.

또한, 본 발명은, 상기한 마그네시아 골재에 상기 배합원료를 상기 당밀과 같은 결합제(바인더)와 함께 첨가, 혼련하여 상기 고로출선통용 내화재를 제조하는 방법에도 해당되는데, 이를 상세히 설명하면 마그네시아의 골재를 먼저 당밀과 같은 결합제로 균일하게 도포하여 여기에 마그네시아 100중량비에 대하여 3-8중량%의 알루미나 극미분, 7-15중량%의 실리카프라워, 5-10중량%의 SiC미분 및 4-7중량%의 흑연분말을 예비훈련한 것을 다시 도포하여 마그네시아 골재가 완전히 도포가 된 후, 다시 당밀과 같은 결합제를 가하여 도포된 표면을 10-22중량%의 점토 및 마그네시아 미분으로 완전히 도포하는 2중 도포방법으로 하였으며, 이는 종래의 골재표면을 흑연으로 도포하는 단일도포법에 비해 골재와 매트릭스부와의 부착성과 부착강도의 향상을 가져오게 된다.

이와같은 방법으로 제조한 출선통제의 성형체는 조직이 치밀하고 그리고 표면에 저융점의 유리피막을 형성하므로 열충격에 따른 크랙의 퍼짐을 억제할 뿐만 아니라 크랙이 생성 되더라도 성형체의 표면이 융착되어 크랙이 소멸되어 버리므로 내열충격저항성과 열간에서의 강도가 향상된다.

이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다.

[실시예]

하기표 1과 같은 조성비로 천연마그네시아 클링커를 당밀용액으로 도포하고, 다시 여기에 알루미나 극미분, 실리카프라워, SiC미분 및 흑연분말을 예비 혼련한 것을 가하여 다시 도포하여 골재가 완전히 도포된 후, 다시 당밀을 가하여 도포된 표면을 점토, 마그네시아 미분으로 완전히 도포가 되게하여 충분히 혼련된 내화재를 성형하여 성형체를 제조하고, 이성형체에 대하여 선변화율, 상온강도, 열간곡강도, 내침식성 및 내열충격저항성을 측정하여 하기표 2에 나타내었다.

상기의 실시예의 시험결과를 비교하기 위하여 하기표 3,4에 소결알루미나와 탄화규소를 주원료로 한 것과 샤모트를 주원료로한 비교예의 배합비와 시험결과를 각각 나타내었다.

[표 1]

* 상기 표1의 천연 마그네시아 클링커이외의 성분에 대한 배합비는 천연 마그네시아 클링커 100중량비에 대한 배합비를 나타냄

[표 2]

[표 3]

[표 4]

상기 표 2에나타낸 내침식성은 유도용해로에서 선철과 고로 수제 스래그가 완전히 용해하여 와류가 형성된 후부터 30분간 유지하여 잔존칫수를 측정하여종래재질의 침식율을 100으로 했을때의 침식지수로 나타냈으며, 상기 내열충격 저항은 1300℃도에서 30분간 유지후, 공냉과정을 반복시험하여 표면 크랙이 발생되는 시점의 시험회수를 측정하여 나타낸 것이다.

상기 표 2 및 표 4에 나타난 바와같이, 본 발명예(1,2,3)는 비교예(a,b.,c)에 비하여 내화재의 물성 즉, 상온, 열간강도, 내침식성 및 내열충격저항성이 양호함을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 염기성내화재를 주원료로 하고, 여기에 소결제를 배합하여 소결성을 향상시켜 종래의 재질에 비하여 열간에서의 내침식성 및 고온강도를 개선시킬 뿐 만 아니라 경제적으로 제조가능한 효과가 있는 것이다.

Claims (6)

1. 입도분포가 10-5mm입자 : 6-8%, 5-3mm입자 : 30-35%, 3-1mm입자 : 20-30%, 및 1mm이하입자 : 32-38%로 이루어지고, MgO를 50중량%이상 함유하는 마그네시아를 골재로하고, 여기에 상기 마그네시아 100중량비에 대하여, 점토 : 10-22중량%, 흑연분말 : 4-7중량% 및 실리카프라워 : 7-15중량%, 소결알루미나 극무분 : 3-8%, SiC미분(325메쉬 통과분) : 5-10중량%, 금속 Si : 1-3중량% 및 결합제로 조성되는 것을 특징으로 하는 고로출선통용 내화재.
2. 제1항에 있어서, 마그네시아가 천연마그네시아 클링커, 감람석, 사문암, 해수마그네시아 클링커 및 전융마그네시아 클링커로 구성된 그룹중에서 선택되는 적어도 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로출선통용 내화재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결합제가 당밀, PVA, 규산 소오다, 알킨산소다, CMC 및 폴리글리세린으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고로출선통용 내화재.
4. 입도분포가 10-5mm입자 : 6-8%, 5-3mm입자 : 30-35%, 3-1mm입자 : 20-30%, 및 1mm이하입자 : 32-38%로 이루어지고, MgO를 50중량%이상 함유하는 마그네시아 골재의 표면을 결합제로 도포한 후, 마그네시아 100중량비에 대하여, 3-8%의 알루미나 극미분, 7-15중량%의 실리카플라워, 5-10중량%의 SiC미분 및 4-7중량%의 흑연분말을 혼련하고 이 혼련물을 결합제가 도포된 마그네시아 골재에 1차 도포하는 단계 ; 및 1차 도포된 마그네시아 골재의 표면을 결합제로 다시 도포한 후, 10-22중량%의 점토와 미분 마그네시아로 2차 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고로출선통용 내화재의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 마그네시아가 천연마그네시아 클링커, 감람석, 사문암, 해수마그네시아 글링커 및 전융 마그네시아클링커로 구성된 그룹중에서 선택되는 적어도 1종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고로출선통용 내화재의 제조방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 결합체가 당밀, PVA, 규산소오다, CMC 및 폴리글리세린으로 구성되는 그룹중에서 선택되는 적어도 1종이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고로출선통용 내화재의 제조방법.