KR0144775B1 - 연속주조기용 습식 스프레이 도포재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조기용 습식 스프레이 도포재에 관한 것으로서, 원료 분쇄물 입도중 1.0㎜이하 분쇄물 10~30중량%와, 0.7㎜이하 분쇄물 30~50중량%, 0.15㎜이하 분쇄물 30~60중량%로 구성된 마그네시아 원료에 섬유상 유기질 섬유 1.0중량%이하, 구상 셀룰로오스계 유기질 섬유 및 2.0중량%이하, 구상 유기질 섬유 4.0중량%이하, 초미분 무기 결합제 1.0중량%이하, 초미분 유기결합재 1.0중량%이하, 침상 무기질 섬유 1.5중량%이하를 첨가하여 구성된 도포재를 특징으로 하여, 시공물량이 기존 사용품에 비해 상당히 절약되고, 시공시간도 단축되며, 또한 장시간 사용후에도 내장재 반응이 없어 도포재의 자연 해체가 가능함에 따라 내장재 수명이 연장되는 효과가 있다.

Description

연속주조기용 습식 스프레이 도포재

제1도는 본 발명에 따른 연속주조기용 습식 스프레이 도포재의 제조 공정도

본 발명은 연속주조기용 습식 스프레이 도포재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제강공정중 응고공정에 해당되는 연속주조기(Tundish)의 내부보호에 사용되는 도포재의 부피비중을 대략 1.6이하로 저비중화하여 인건비 및 제료비를 절감할 수 있으며, 단열성을 증대시켜 내장수명을 향상시킬 수 있도록 한 연속주조기용 습식 스프레이 도포재에 관한 것이다.

일반적으로 연속주조기용 도포재는 대별하여 트로웰링(Trowelling) 및 스프레이(Spary)식으로 분류되며, 또한 스프레이식은 사용 기기의 종류에 따라 건식(Dry) 및 습식(Slurry)으로 나누어진다. 각 제강별 사용기기는 전체 설비 특성에 맞게 건식 또는 습식으로 설치되어 사용되고 있다.

상기 습식으로 기기를 설치하여 사용할 때 이송 매개체는 펌핑(Pumping) 압력에 의해 이송되며, 혼련후 제품 이송 형태는 현탁액의 형태로 이송되며, 수첨부위는 혼련용기이다.

이러한 습식 스프레이의 경우에는 먼지발생이 없고, 탈락률이 적으며, 연속적으로 주조가 가능하다는 장점이 있는 반면, 호스(Hose)의 막힘이 발생하는 단점이 있다.

또한 상기한 건식의 경우에는 사용할 때의 이송 매개체는 압축공기이고, 혼련후 제품이송 형태는 분말의 형태로 이송되며, 수첨부위는 노즐 부위이다. 이러한 건식 스프레이를 이용하면 호스의 막힘은 없으나, 먼지발생이 많으며, 탈락률(Rebound Ross)이 높다.

최근 일반 제강업계에서 성력화 작업의 일환으로 트로웰링에서 스프레이식으로 시공방법이 점차 전환되고 있다. 또한 상술한 바와 같이 건식에 비해 습식이 시공할 때 먼지 발생이 없고 탈락률이 적어 경제성이 우수함에 따라 연속주조기용 습식 스프레이 도포재의 개발이 요망되어 왔다.

상기의 요망에 따라, 프랑스 특허공고 제 90-9216에 기재된 바와 같이, 도포재를 2층 또는 3층으로 사출 또는 분무-도포 기술이 개발되었다. 그러나 상기 기술에 의하면 적용 제품이 적어도 2종 또는 3종이 필요하며, 또한 시공 기기의 훈련용기 및 저장용기가 2개 이상 필요로 하게 되어 경제성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 2층 또는 3층에 사용되는 내화성의 무기입자의 최대크기가 각각 5㎜, 4㎜ 또는 2.5㎜로서 상당히 크기 때문에, 상기 입자 크기로 구성된 제품을 사용기기를 사용하여 사출 또는 분무-도포할 경우 내마모성 고무로 구성된 펌핑장치의 마모가 심하고, 호스를 통해 반죽된 제품을 이송할 경우 유동성(Flowbility)이 저하되어 작업 소요 시간이 길어지며, 작업완료후 호스를 청소할 때 최대크기 입자가 호스내에 잔류하는 문제점이 있어 사용후 관리상의 문제점이 발생되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 비중을 낮추기 위한 유기질 섬유를 다양화 하고, 또한 최대 입자크기를 하향화하여 재료비를 절감할 수 있고, 사출 또는 분무-도포기에 반죽된 제품의 호스내 유동도를 증가시켜 작업시간을 단축할 수 있도록 한 연속주조기용 습식 스프레이 도포재를 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 연속주조기용 스프레이 도포재는 원료 분쇄물 입도중 1.0㎜이하 분쇄물 10~30중량%와, 0.7㎜이하 분쇄물 30~50중량%, 0.15㎜이하 분쇄물 30~60중량%로 구성된 마그네시아 원료에 섬유상 유기질 섬유 1.0중량%이하, 구상 셀룰로우스계 유기질 섬유 2.0중량%이하, 구상 유기질 섬유 4.0중량%이하, 초미분 무기 결합제 1.0중량%이하, 초미분 유기 결합재 1.0중량%이하, 침상 무기질 섬유 1.5중량%이하를 첨가한 것을 특징으로 한다.

유기질 섬유를 구상 셀룰로우스계, 구상, 및 섬유상 형태의 3종을 선정한 것은 도포재를 수분 18~25중량%로 혼련하여 연속주조기에 부피밀도 1.3~1.6㎏/㎤로 가변시킨 상태로 도포한 후 용융금속과 직접 접촉시 폭발(Explosion) 및 응고 금속내 수소오염 문제가 발생되므로, 반드시 예열공정을 실시하여 900~1400℃ 범위의 온도로 유지하면서 성형수(make up water) 및 결정수(Crystallization water)를 제거하는데, 이러한 과정에서 가능한한 수분량을 감소시켜 예열과정중 박리(Peeling) 및 폭열(Explosive Spalling) 발생 문제를 최소화 하기 위한 것이다.

또한 침상 무기질 섬유는 망목구조(NetWork)의 형성에 의하여, 연속주조기에 슬러리, 즉 현탁액을 도포한 후 일정시간 내에 수분이 대기중 및 내장재로 이동하면서 슬러리에 틈(Crack)이 발생되는 현상을 방지하기 위한 것이다.

또한 초미분 무기 결합제는 자연조건 및 예열공정 유기질 섬유의 소실에 의한 강도 저하로 도포재의 자체 보존성 저하를 방지시켜 준다. 일반적으로 고체-액체 분산계의 성질 중 하나로서, 일정외력(Stress)을 가하는 경우, 유동도가 증가하다가 외력을 제거하면 유동도가 급격히 감소되는 틱소트로피(Thixotropy) 현상은 습식 스프레이재에 슬러리 유동도 및 스프레이 후 흘러내림 방지를 위한 주요 인자이며, 이의 성질을 향상시켜 도포할 경우 탈락률을 저하시킨다. 또한 펌핑 압력에 의해 호스내에서 슬러리의 유동도를 증가시켜 상기 호스내의 펌핑 압력에 의한 슬러리의 부피비중 증가를 방지하고 펌핑장치의 마모속도 감소 및 작업시간 단축에 필수 불가결한 인자로 틱소트로피 성질을 증가시켜준다. 이때 초미분 유기 결합재는 틱소트로피 성질을 향상시키는데 기여하고 도포후 내장재와의 접착력(Adhesive Strenth)을 향상시켜 상기 도포재의 전체 탈락을 방지해 준다.

첨부된 도면 제1도는 본 발명에 따른 연속주조기용 습식 스프레이 도포재의 제조 공정을 나타낸 도면으로서, 상기 도포재의 제조에 있어서는 유기질 섬유 3종을 효과적으로 분산시키기 위해 혼련기에 투입순서를 정해 제조하였다. 즉 1차 투입은 1.0㎜이하 분쇄물 10~20중량%와 0.15㎜이하 30~60중량%를 먼저 혼합기에 투입하고, 그 상부에 2차 투입으로 유기질 섬유 및 결합재를 투입한 후 3차 투입으로 분쇄물 0.7㎜이하 분쇄물 30~50중량%를 약 15분 혼련하여 제조한다. 즉 상기 유기질 섬유 및 결합재를 각 분쇄물 사이에 투입하여 상기 혼련시간에 충분히 섬유 및 결합재가 분산되도록 하였다.

이하 본 발명에 따른 연속주조기 스프레이용 도포재 제조방법의 실시예와 비교예를 참조로하여 상세히 설명한다.

하기의 표1은 재질구성에 따른 실시예1 및 비교예1~6의 조성비를 나타낸 것이다.

상기 표1의 마그네시아 원료의 분쇄물 입도 분포를 하기의 표2에 나타내었다.

[실시예1]

표1에 나타난 바와 같이 분쇄물 1.0㎜이하 입자 20중량%, 0.7㎜이하 입자 40중량%, 0.15㎜이하 입자 40중량%로 이루어진 마그네시아 원료에 섬유상 유기질 섬유 0.5중량%, 구상 셀룰로우스계 유기질 섬유 4중량%, 구상 유기질 섬유 2중량%, 초미분 무기 결합제 7.5중량%, 유기결합재 0.4중량%, 침상 무기질 섬유 0.7중량%를 혼련기에 투입하여 상기 제조 공정에 따라 제조하였다.

상기 혼련된 제품에 수분 25~28중량%을 첨가해 1분 혼련하여 40×40×160㎜ 모울드에 주입하고 24시간 양생하였다.

또한 상기 양생후 110℃에서 24시간 건조후 1000℃에서 3시간, 1500℃에서 3시간 소성하여 부피비중, 기공율, 곡강도를 측정하였다.

또한 혼련된 제품을 스프레이 기기(독일 M-Tec사 제조)에 투입하여 스프레이 시험을 실시하였고 시험조건은 다음과 같다.

상시 실시한 실험에서 탈락률 및 흘러내림, 시공한계 두께는 내장재(AlO함량이 56%인 Castable를 90도 각도로 유지된 연속주조기에 수분량 25~28중량%를 첨가하여 연속적으로 도포할 때, 탈락률(%)은 내장재에 도포되지 않고 탈락되는 도포재를 계산하였고, 시공한계 두께는 연속적으로 전체 벽면에 균일하게 도포시 도포재의 하중력에 의해 도포재 전체가 미끄러질 때의 두께를 측정하였다.

또한 예열중 폭열 및 예열후 강도는 도포가 완료된 연속주조기를 24시간 양생시키고, 예열하여 1400℃까지 승온시 폭열발생의 유/무를 관찰하였고, 강도는 예열완료후 측정치들의 특성표를 아래 표3에 나타내었다.

[비교예1]

입자의 상향화, 즉 최대 입자크기 3㎜를 사용하고 원료 입도 분포에 의한 부피비중 변화를 비교한 배합으로 3~1㎜ 분쇄물 20중량%, 1.00㎜이하 분쇄물 50중량%, 0.15이하 분쇄물 30중량%로 원료 입자 크기를 크게하고 유기질 섬유 및 결합재를 상술한 실시예와 동일하게 하고, 측정조건은 상술한 내용의 실시예와 동일하게 하였다.

[비교예2]

유기질 섬유질 종류에 따라 특성을 비교한 배합으로 원료입도 구성은 상기 실시예와 동일하고, 유기질 섬유 3종의 동일 중량%을 한 종인 섬유상 기질 섬유질에 첨가한 경우로, 측정조건은 상기 상술한 실시예와 동일하게 하였다.

[비교예3]

유기질 섬유질 종류에 따른 특성을 비교한 배합으로 원료입도 구성은 상기 실시예와 동일하고, 유기질 섬유 3종의 동일 중량%을 한 종인 셀룰로우스계 유기질 섬유에 첨가한 경우로, 측정조건은 상술한 실시예와 동일하게 하였다.

[비교예4]

유기질 섬유 종류에 따는 특성을 배합으로 원료입도 구성은 상기 실시예와 동일하고, 유기질 섬유질 3종의 동일 중량%을 한 종인 구상 유기질 섬유에 첨가한 경우로, 측정조건은 상술한 실시예와 동일하게 하였다.

[비교예5]

초미분 무기 결합제의 첨가여부에 따를 특성을 비교한 배합으로 원료 입도 구성중 분쇄물 1.00㎜이하 및 분쇄물 0.7㎜이하는 실시예와 동일하게하고 분쇄물 0.15㎜이하 중량에 초미분 무기 결합제 중량%을 더한 47.5중량%로 첨가하여 입도분포의 변화를 최대한 감소시키고, 초미분 무기 고착제 외의 유기질 섬유질 및 결합재를 실시예와 동일하게 하고, 또한 측정조건은 상술한 실시예와 동일하게 하였다.

[비교예6]

유기질 결합재의 첨가여부를 따른 특성을 비교한 배합으로 원료 입도 구성중 분쇄물 0.7㎜이하는 실시예와 동일하게 하고 분쇄물 0.15㎜이하 중량에 유기질 결합재 중량%을 더한 40.4중량%로 첨가하여 입도분포의 변화를 최대한 감소시키고, 유기질 결합재외의 유기질 섬유질 및 결합재를 상술한 실시예와 동일하게, 또한 측정조건은 상술한 실시예와 동일하게 하였다.

상술한 표1,3에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 연속주조기용 습식 스프체이 도포재에 있어서, 도포재는 사용 원료분포를 저비중화되게 조정하고 유기질 섬유질 3종 및 초미분 무기 결합재외 2종의 결합재를 선정하여 물성 및 스프레이 특성, 열간 안정성이 우수한 것으로 나타났다.

상기 실시예와 동일한 유기질 섬유질 및 결합재를 사용하고 최대 입자 크기를 상향화시킨 비교예1 의 경우 부피비중이 증가하고 (단열성 저하), 탈락률이 증가되며 시공한계 두께가 작아 작업성에 한계가 있었다.

또한 실시예와 동일한 사용 원료분포에 유기질 섬유 종류에 따른 특성을 나타낸 비교예2, 비교예3, 비교예4의 경우 첨가수분량이 급격히 증가하고, 예열중 폭열이 발생되며, 또한 시공한계 두께가 급격히 저하하는 특성을 나타낸다.

또한 실시예 배합중 초미분 무기 고착제를 제외한 비교예5의 경우 초미분 무기 고착제의 특성이 없어 토출량이 급격히 감소하고, 또한 1500℃ 소성 후 부피 비중이 급격히 증가하는 반면 예열후 강도는 급격히 저하되고 있다.

또한 실시예의 배합중 유기질 결합재를 제외한 비교예6의 경우 전반적으로 실시예 대비 물성 및 스프레이 특성이 미소하게 저하되는 것으로 나타났다.

상술한 바와 같은 본 발명품에 따른 도포재를 제강공장 실제 조업용 25톤~33톤 연속주조기에 적용한 결과 시공물량이 기존 사용품에 비해 약 10%정도 절약되고, 시공시간도 단축되며, 또한 장시간 사용(Casting, 20charge)후에도 내장재 반응이 없어 도포재의 자연해체가 가능함에 따라 상기 내장재 수명연장이 가능한 효과가 있었다.

Claims (1)

1. 연속주조기용 습식 스프레이 도포재에 있어서, 원료 분쇄물 입도중 1.0㎜이하 분쇄물 10~30중량%와, 0.7㎜이하 분쇄물 30~50중량%, 0.15㎜이하 분쇄물 30~60중량%로 구성된 마그네시아 원료에 섬유상 유기질 섬유 1.0중량%이하, 구상 셀룰로우스계 유기질 섬유 2.0중량%이하, 구상 유기질 섬유 4.0중량%이하, 초미분 무기 결합제 1.0중량%이하, 초미분 유기 결합재 1.0중량%이하, 침상 무기질 섬유 1.5중량%이하를 첨가하여 구성된 것을 특징으로 하는 연속주조기용 습식 스프레이 도포재.