KR100240752B1 - 열간분무보수재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간 분무보수재에 관한 것이며, 그 목적하는 바는 성분조성을 적절히 제어함으로써, 분무시의 소요수분량이 낮으면서 수분량 변동에 대해서도 분무체의 유동성이 크게 변하지 않으며, 시공체가 흘러내리지 않고, 강도가 높아 탈락이 되지 않아 국부침식이 되지 않으며 열간분무재의 사용수명이 연장됨으로 인해 내화물소비량이 낮은 경제적인 열간 분무 보수재를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내화원료 100중량%에 대하여, MgO 초미분: 1-10중량%, 실리카 초미분: 0.5~5중량%, 산성질 인산염: 0.1~0.5중량%, 유기질 점결재: 0.02~0.2중량%, 규산염: 1~2 중량%, 소석회: 0.2~0.5중량%, 점토: 1~2중량%로 함유되는 열간 분무보수재에 관한 것을 그 요지로 한다.

Description

열간 분무보수재

본 발명은 전기로, 전로 래들 등의 용융금속용기 내장내화물의 열간 보수에 사용되는 열간 분무 보수재에 관한 것이다.

일반적으로, 전기로, 전로 래들 등의 용융금속 용기의 내장내화물 보수재로 사용되는 열간 분무 보수재는 조업과 조업간의 단시간에 보수를 하게 되기 때문에 고온에서 충분한 접착력이 발현될 것이 요구되고 있다. 또한 수직면에 보수해야 할 경우가 많이 발생되기 때문에 분무체의 보형성이 요구되고, 수분량에 따른 분무체의 유동성이 크게 변하지 않는 적절한 경화성이 요구되고, 치밀질로 분무체를 형성하기 위해 수분이 적게 소요되는 것이 요구되고 있다.

또한, 열간 시공시의 수분 증발에 의한 시공체 탈락, 온도에 따른 강도의 약화에 기인하는 시공체 박리탈락, 소결수축에 의한 분무체 크랙(Crack) 발생에 의한 국부침식등이 억제될 것을 요구하고 있다.

이러한 고온의 접착력 및 분무체의 형태 유지, 저수분량을 이룩하기 위해 여러 가지 결합재 및 경화보조재가 사용되고 있다. 따라서, 종래의 열간분무 보수재에는 결합재로 통상 인산나트륨, 인산칼슘, 인산마그네슘, 인산알미늄 등의 인산염 결합재와 규산소다 등의 규산염 결합재를 사용하고 경화보조재로서 소석회, 탄산칼슘, 석고, 알루미나 시멘트, 규불화소다등이 사용되며 소결에 의한 소결강도를 증가키 위해 점토계와 열간강도를 증가키 위해 실리카 초미분등이 사용되고 있다. 이렇게 통상적으로 사용되는 결합재 및 경화재의 첨가량 및 조합 방법들을 달리하여 사용되고 있지만 첨가제의 첨가량 설정이 확립되지 않아 분무시의 수분량 변화에 민감하게 반응하여 분무체가 흘러내리거나, 수분방출이 방해가 되어 포핑(Poping)이 발생되고, 소요수분량이 너무 많아 분무체의 조직 치밀화가 되지 않아 강도약화로 1Ch후 침식이 되는등 많은 문제점이 발생하고 있다.

이에, 수분을 감소하여 분무체의 조직을 치밀화하는 방법이 있으며, 예를들면 일본의 특개평 7-172939 호이다. 이방법은 황산마그네슘을 다량으로 사용하여 소요수분을 감소하여 시공체를 치밀화 하고자 하는 것으로, 수분감소에 의한 시공체의 치밀화 및 부착율의 증가 효과는 있지만 함수황산마그네슘이 1000℃ 이하 온도에서 수분이 증발되고 열분해되면 분무체의 강도가 약화되어 전기로 및 전로 등에 고철이 장입될시 충격에 의해 시공된 분무체가 탈락하는 문제점이 있다.

또한, 분무체의 부착율 및 강도를 증가하기 위해 다량의 결합제를 첨가하는 방법, 에를들면 특개평 6-227869 및 특개평 7-127978에 제시된 방법은 부착율 열간강도 향상효과는 있지만 융점이 낮은 결합재를 다량으로 사용함으로 인해 분무체 과소결로 용적이 감소된다. 따라서, 사용횟수가 3~4회를 경과하면 문무체에 균열이 발생되어 국부적으로 탈락하고 내침식성이 급격하게 약화되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 그 목적하는 바는 성분조성을 적절히 제어함으로써, 분무시의 소요수분량이 낮으면서 수분량 변동에 대해서도 분무체의 유동성이 크게 변하지 않으며, 시공체가 흘러내리지 않고, 강도가 높아 탈락이 되지 않아 국부침식이 되지 않으며 열간분무재의 사용수명이 연장됨으로 인해 내화물 소비량이 낮은 경제적인 열간분무 보수재를 제공하고자 하는 것이다.

일반적으로 열간분무시 분무체가 흘러내리는 것은 분무체의 수분에 대한 유동성이 크고 점결력이 낮으며 적절한 경화가 되지 않기 때문이다. 이에 본 발명자는 분무체의 수분에 대한 유동성 감소 및 점결력 증가를 위한 유기질 점결재를 첨가하여 검토하였고, 분무체의 해교력을 증가시켜 수분함량을 감소함과 동시에, 적절한 경화성을 부여하도록 산성질 인산염을 첨가하여 검토하였다. 검토결과, 분무체의 저온(25~110℃) 및 중온(500~1000℃) 강도 약화에 의한 시공체 부분 탈락을 억재하기 MgO 원료의 초미분과 실리카 초미분을 사용하여 강도를 증가시킬수 있음을 알아 내었다.

상술한 바와같은 검토결과에 근거하여 제안된 본발명은 내화원료 100중량%에 대하여, MgO초미분: 1~10중량%, 실리카 초미분: 0.5~5중량%, 산성질 인산염: 0.1~0.5중량%, 유기질 점결재: 0.02~0.2중량%, 규산염: 1~2중량%, 소석회: 0.2~0.5중량%, 점토: 1~2중량%로 함유되는 열간 분무 보수재에 관한 것이다.

이하, 본발명을 상세히 설명한다.

상기 내화원료는 마그네시아나 알루미나 등과같은 골재로써, 종래의 열간분무 보수재에 사용되는 통상적인 것을 사용할수 있고, 골재의 입도 역시 종래 열간분무보수재에 적용되는 분포로 적용할 수 있기 때문에, 특별히 제한하지는 않는다.

상기 MgO 초미분은 MgO 전융화시 발생되는 MgO 집진분과 같은 것을 사용할수 있으며, 평균입경이 5㎛이하인 것이다. 그 함량이 10%를 초과하면 소요수분량이 높아져 분무체의 치밀화가 저해되고 고온에서 소결되어 분무체의 용적이 감소되어 크랙이 발생되며, 함량이 1%미만일때는 저온 및 증온 강도가 증가되지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 MgO 초미분의 함량을 내화원료에 대하여 1~10중량%로 한다.

상기 실리카 초미분은 평균입경이 5㎛ 이하인 것이며, 그 함량이 5중량%이상 첨가되면 MgO와 반응하여 MgO.SiO₂의 저융점 물질이 과량으로 생성되어 고온에서 용융 슬래그(Slag)에 대한 내식성이 낮아지고 0.5중량% 미만으로 첨가되면 강도 증가효과가 거의 나타나지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 실리카 초미분의 함량을 내화원료에 대하여 0.5~5중량로 하는데, 보다 낮은 소요 수분량 및 저온, 중온 강도 증가효과를 얻기 위해서는 그함량을 1~3중량%로 하는 것이 바람직하다.

상기 유기질 점결제로는 CMC(카복실 메틸 셀룰로오스)등을 사용할 수 있으며, 그 첨가량이 0.02중량% 미만일 때 분무체의 점결력이 증가되지 않으며 분무체가 흘러내리는 현상이 발생되고, 0.2%이상이 되면 분무체의 점결력이 너무 높아 분무체의 이동에 방해력이 생겨 열간보수시의 보수시간이 길어지는 문제점과, 분무체의 치밀화가 저해되는 것으로 나타났다. 따라서 본 발명에서는 유기질 점결제의 함량을 0.02~0.2중량%로 한다.

상기 산성질 인산염으로는 산성질 인산암미늄과 같은 것을 사용할 수 있다. 산성질 인산알미늄은 2~3범위의 pH 값을 나타내는 것으로 규산염을 경화시키는 작용을 한다. 규산염과 산성질인산알미늄의 첨가비가 10:1 미만일때는 규산염을 경화시키는 작용이 느려 분무체가 흘러내리는 현상이 나타나고, 첨가비가 10:5가 초과되면 급속하게 경화되어 흘러내리는 현상은 없으나 조직의 치밀화가 저해되어 강도가 낮아지는 것으로 나타난다. 첨가비가 10:1 ~ 10:5 일 때 경화속도가 적절하게 되고, 해교성이 나타나 수분감소 효과와 동시에 부착력이 증가하는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에서는 산성질 인산염의 함량을 내화재료에 대하여 0.1~ 0.5 중량%로 한다.

상기 규산염은 인산염과 반응하여 분무체의 경화속도를 결정하는 역할과 동시에 저온, 중온 강도를 나타내는 주 결합재로 사용되었다. 규산염의 첨가량이 1중량% 미만일때는 저온 중온 강도가 낮게 나타나고, 2중량%를 초과할 때는 고온에서 과소결되어 분무체 용적을 감소시키고 분무체에 균열을 다량으로 발생시켜 부분 탈락과 내식성을 저하시키는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에서는 규산염의 함량을 내화재료에 대하여 1~2중량%로 한다.

상기 소석회는 경화시키는 역할을 하는 것으로, 그 함량이 0.2중량%미만에서는 효과가 잘나타나지 않고, 0.5중량%를 초과하면 경화가 너무 빨리되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 소석회의 함량을 내화재료에 대하여 0.2~0.5중량%로 한다.

상기 점토는 점결력을 부여하고, 1000℃ 정도의 중온에서 강도부여를 위해 첨가하는 것으로, 그 함량이 1중량%미만 이면 그 효과가 미미하며, 2중량%를 초과하면 내침식성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 점토의 함량을 내화재료에 대하여 1~2중량%로 한다.

상기와 같은 본 발명의 열간 분무보수재를 제조하는데 있어서는 특별한 제한이 없으며 종래의 분무보수재를 제조하는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다.

또한, 본발명의 열간분무 보수재를 사용하는데, 있어서도 특별한 제한이 없으며 종래의 열간분무보수재와 같은 방법으로 사용할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예

하기 표1과 같은 입도분포를 갖는 마그네시아 클링커에 첨가물을 하기표 1과 같은 성분조성으로 혼합하고, 수분을 첨가하여 분무보수재를 얻었다.(하기 표1에서 인산염 A는 중성질인산염인 헥사메타인산소다이고, 인산염 B는 산성질인산염인 제1인산알루미늄이다.)

얻어진 분무보수재로 래들 벽체에 시공한후 작업을 행하였다. 시공후 경화성, 흘러내림, 강도(110℃, 1000℃, 1500℃에서의 소성강도) 접착력, 내식성 지수, 부착율 및 박리현상 등을 각각 측정하거나 관찰하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다. 또한, 1ch후 잔존율을 측정하여 그 결과를 하기 표1에 나타내었다.

	발명예	비교예
	1	2	3	1	2	3
마그네시아 클링커	5-3	10	10	10	10	10	10
	3-1	40	40	40	40	40	40
	1-	25	25	25	25	25	25
	미분	25	25	25	25	25	25
MgO초미분	2	3	4	-	-	-
실리카 초미분	0.5	1	2	-	-	0.5
인산염	A	-	-	-	5	0.5	0.5
	B	0.2	0.2	0.2	-	-	-
유기질	0.03	0.03	0.03	-	-	-
규산염	1.0	1.0	1.0	1.0	3.5	1.5
소석회	0.4	0.4	0.4	3.5	0.5	0.3
점토	1.0	1.0	1.0	-	2.0	1.0
첨가수량(%)	10-14	12-15	13-17	12-16	14-18	13-17
경화성	급경				0
	완경	0	0	0
	지경					0	0
흘러내림	무	무	무	유	유	유
강도	110℃	20	23	30	20	10	5
	1,000℃	15	17	25	10	8	7
	1,500℃	100	130	170	160	130	110
접착력(1,000℃)	1.0	1.5	1.7	0.5	0.1	0.2
내식성 지수	84	87	90	100	120	105
부착율(%)	85	85	85	70	85	80
박리	무	무	무	무	유	유
1Ch 후 잔존율(%)	80	80	80	70	60	60

상기 표1에서 알 수 있는 바와같이, 발명예(1,2,3)은 사용할 때에 불순물로 작용하는 결합재의 첨가량을 낮추어 내식성을 증가시키면서, 분무시에 수첨가량을 감소시켜 조직을 치밀하게 하고, 흘러내리는 현상을 감소케 하고, 접착력, 강도, 부착율도 증가시킨 것이다.

이에 반하여, 비교예(1)은 현재 주로 전로 등에 주로 사용되고 있는 열간 분무보수재의 대표적인 예이며, 비교예(2,3)은 전기로 등에 주로 사용되고 있는 열간문부보수재의 예를 나타낸 것이다. 비교예(1)의 경우 급경화를 나타내는 재질이기 때문에 열간분무시 적정수량 설정이 어려워 분무시에 분무체가 흘러내리는 경우가 많고, 비교예 (2,3)은 열간분무시 흘러내리는 현상은 적으나 분무시 박리가 되거나 강도가 약하여 탈락되거나 내식성이 낮게 나타난다.

또한, 발명예(1,2,3)의 경우 비교예(1,2,3)에 비해 분무시에 소요수분량이 낮고 110℃, 1,000℃ 강도 및 부착율 1ch후 잔존율, 접착력이 높게 나타나며 1ch후 잔존율이 높은 것으로 나타나, 여러 가지 사용특성이 비교예(1,2,3)보다도 우수한 것으로 나타났다.

상술한 바와같이, 본 발명의 열간 분무보수재를 전기로, 전로 래들 등의 용융금속 용기의 내장내화물의 보수재로 사용하면 분무시의 소요수분량이 적고, 시공체가 잘 흘러내리지 않고, 보수부분의 강도가 높아 탈락이 되지 않아 작업시 국부침식이 되지 않기 때문에 경제적으로 효율적이다.

Claims (2)

1. 내화원료 100중량%에 대하여, MgO 초미분: 1~10중량%, 실리카 초미분: 0.5~5중량%, 산성질 인산염: 0.1~0.5중량%, 유기질 점결재: 0.02~0.2중량%, 규산염: 1~2중량%, 소석회: 0.2~0.5중량%, 점토: 1~2중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 열간 분무 보수재
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유기질 점결재는 카복실 메틸 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 열간 분무보수재