KR100259979B1

KR100259979B1 - 정련로 보수용 스프레이재

Info

Publication number: KR100259979B1
Application number: KR1019970079465A
Authority: KR
Inventors: 손동환
Original assignee: 신승근; 포철로재주식회사
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2000-06-15
Also published as: KR19990059267A

Abstract

본 발명은 정련로 보수용 스프레이재에 관한 것으로, 마그네시아 골재, 석회류, 실리카계 무기질 결합제, 그리고 인산계 무기질 결합제로 이루어진 내화물 100중량% 중에서, 최대입경이 3mm이면서 그중 0.075mm이하의 입자가 34~42중량%를 차지하는 마그네시아 함량이 74~84중량%이고, 산화칼슘 함량이 4~15중량%이며, 인산의 함량이 1~3중량%이고, 실리카의 함량이 3~7중량%인 것을 특징으로 하여, 우수한 부착성을 가짐은 물론, 보수면에 부착되었을 때 폭열및 박리를 일으키지 않으면서 단시간에 양생이 됨과 더불어 강고한 접착이 이루어짐으로써 보다 향상된 내식성을 가지게 되는 효과가 있는 것이다.

Description

[발명의 명칭]

정련로 보수용 스프레이재

[발명의 상세한 설명]

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 정련로 보수용 스프레이재(Spray Refractory For Repair Of Refining Furnace)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공탈가스장치와 같은 정련로를 보수함에 있어 물과 함께 사용하는 부정형 보수재로서 마그네시아골재를 주원료로 하고 석회류와 무기질 결합제를 각각 부원료와 첨가제로 하는 정련로 보수용 스프레이재에 관한 것이다.

일반적으로 제강과정에서 불순물을 제거하고 강의 성분을 조정하기 위한 진공탈가스장치와 같은 정련로는 그 노벽에 고온의 용강으로 인한 노벽의 훼손을 방지함으로써 설비의 수명을 연장시키고 가동률을 향상시킬 목적으로 내화물을 도포하게 되며, 도포된 내화물은 노의 장시간 사용에 따른 손상으로 정기적인 보수가 요구된다.

이와 같이 노의 보수에 사용되는 내화물은 그 형태에 따라 정형 보수재와 부정형 보수재로 분류가 되는데, 특히 부정형 보수재는 포설시공 방법에 따라 다시 스탬브재와 스프레이재 및 코팅재 등으로 구분되고 있다.

여기서, 상기 스프레이재는 스프레이건(Spray Gun)을 사용하여 냉간 혹은 열간에서 구조물의 표면에 부착되도록 시공하는 내화물로서, 모재와의 접착성 및 경화가 양호하여야 하며 고내식성과 고부착성을 요하고, 부착시 강고한 접착이 이루어질 것이 요구될 뿐만 아니라, 부착되고 나서 폭열 및 박리가 일어나지 않아야 하는 등의 조건을 갖추어야 하는 바, 원통형인 설비의 특성상 스프레이작업시 보수기로 부터 보수면에의 거리가 짧아 재료가 보수면에 부착되기가 곤란하고, 조업도중에 보수작업이 실시됨에 따라 물과 함께 부착된 스프레이재의 양생시간이 짧을 뿐만 아니라, 보수된 부위가 환류되는 용융금속에 직접 접촉하는 가혹한 환경으로 인해 내식성이 저하되는 경향이 있다.

한편, 스프레이재로서 종래에는 해수 마그네시아 클링커에 보론산화물(B₂O₃)계와 인산화물(P₂O₅)계의 결합제를 첨가한 것을 사용하여 왔는데, 상기 인산화물계의 인(P)성분은 철(Fe)과 결합하여 인-철화합물(Fe₃P)이 됨으로써 입자의 조대화를 유발하고, 연신율을 감소시킴은 물론 상온에서의 충격값을 저하시켜 상온취성의 원인이 될 뿐만 아니라, 인-철화합물이 용강중의 망간산화물(Mn0)또는 망간황화물(MnS)과 결합하여 고스트라인(Ghost Line)을 유발함으로써 강파괴의 원인이 되고, 또한 인산화물계의 인산성분은 내식성을 저하시키는 등 많은 문제점을 일으켜 왔다.

이에 상기와 같은 제반 문제점들을 해소하기 위한 방안으로서 스프레이재에 대한 다양한 기술들이 제안되고 있는 바, 특히 최근에 특허출원된 것으로서 국내 특허출원 제96-71586호에서는 입도 2~1mm 천연마그네사이트 클링커 19~21%, 입도 1mm 이하 천연마그네사이트 클링커 59~61%, 미분립의 천연마그네사이트 클링커 14~16%를 주성분으로 하고, 고융해성 결합제인 인산계 0~1.5%, 규산계 0.5~3.5%, 점토계 0~3%, 실리콘 초미분 0~2%, 석회계 0~4%를 첨가한 것을 특징으로 하고 있는데, 이것은 보론(B)성분이 없이 저 인산계의 결합제를 첨가한 것으로서 인(P) 성분에 의한 문제점을 해소하고자 하는 것이나, 여전히 내식성과 부착성의 저하를 가져옴으로써 제강조업에의 지장을 초래함은 물론 노재에 대한 비용상승을 초래하는 문제점이 있었다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 우수한 내식성을 가짐은 물론, 보수면에 부착되었을 때 폭열및 박리를 일으키지 않으면서 단시간에 양생이 됨과 더불어 강고한 접착이 이루어짐으로써 보다 향상된 부착성을 가지게 되는 정련로 보수용 스프레이재를 제공하는데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 마그네시아 골재, 석회류, 실리카계 무기질 결합제, 그리고 인산계 무기질 결합제로 이루어진 내화물 100중량% 중에서, 최대입경이 3mm이면서 그중 0.075mm이하의 입자가 34~42중량%를 차지하는 마그네시아 함량이 74~84중량%이고, 산화칼슘 함량이 4~15중량%이며, 인산의 함량이 1~3중량%이고, 실리카의 함량이 3~7중량%인 것을 특징으로 하여, 마그네시아 골재가 첨가제와 함께 저온에서도 소결되어 용융금속 및 슬래그에 견딜 수 있도록 함과 더불어, 첨가제는 물에 신속히 용해되도록 하고, 양생이 단시간에 이루어져 강고한 접착제로 되는 것을 특징으로 한다.

[발명의 구성 및 작용]

본 발명은 마그네시아 골재를 주원료로 하고, 석회류를 부원료로 하며, 인산계의 무기질 결합제와 실리카계의 무기질 결합제를 첨가제로 하여 이루어지되, 상기 마그네시아 골재는 마그네시아 클링커(Magnesia Clinker)를 주체로 하는 것으로서 이 마그네시아 클링커는 천연산·해수·전융클링커중 단독 사용보다는 병행사용하도록 하며, 마그네시아 골재의 최대 입경은 3mm로 하고, 전체 마그네시아 골재량중에 입경 0.075mm이하의 입자가 34~42중량%를 차지하도록 한다.

한편, 상기 석회류는 생석회, 소석회, 석회석 이외에도 화학적으로 조제된 석회를 모두 총칭하는 것으로서, 이 가운데 산화칼슘의 함량이 상기 마그네시아 골재와 석회류 및 첨가제가 배합된 100중량%에 대하여 4~15중량%가 되도록 한다.

또한, 상기 인산계 무기질 결합제는 화학적으로 조제된 인산소다류를 총칭하는 것으로서, 상기 마그네시아 골재와 석회류 및 첨가제의 총량 100중량%중 2~5중량%를 차지하며, 이 가운데 인산함량이 상기 마그네시아 골재와 석회류 및 첨가제가 배합된 100중량%에 대하여 1~3중량%가 되도록 한다.

또, 상기 실리카계 무기질 결합제는 실리카 초미분, 화학적으로 조제된 분말규산소다 등을 말하며, 상기 마그네시아 골재와 석회류및 첨가제의 총량 100중량%중 0.5~3중량%를 차지하되, 특히 실리카(SiO₂)의 함량이 타원료에 함유된 것을 포함하여 상기 마그네시아 골재와 석회류 및 첨가제가 배합된 100중량%에 대하여 3~7중량%가 되도록 한다.

한편, 부착성 혹은 내식성을 보다 향상시키도록 점토류와 알루미나계 첨가제 등을 소량 첨가할 수도 있다.

이하 본 발명의 구성요소에 대한 수치한정이유와 그 작용을 설명하면 다음과 같다.

마그네시아 클링커는 천연산·해수·전융클링커중 단독 사용보다는 병행사용하는 것이 좋은 바, 이는 천연산 클링커의 단독 사용은 소결시간은 빠르나 내식성이 현저히 저하하고 내용성(耐熔性)을 떨어뜨리게 되며, 해수품및 전융품의 단독 사용은 다른 첨가제와의 소결온도가 높아 미쳐 소결되기 전에 용손됨으로써 내용성을 저하시키기 때문이다.

또한, 마그네시아 골재의 최대입경을 3mm로 함은 그 이상일 경우 입자가 조대하여 보수면에 부착되기 어렵기 때문이며, 0.075mm이하의 입자를 총량중 34~42중량%로 함은 보수시 토출성 및 부착성이 이 범위에서 가장 향상되기 때문이다.

부원료로 첨가되는 석회류는 소결을 촉진시킬 뿐 아니라, 용강및 제강 슬래그에 대하여 탁월한 내식성을 발휘하게 되며, 산화칼슘의 함량을 상기 마그네시아 골재와 석회류 및 첨가제가 배합된 100중량%에 대하여 4~15%로 제한함은 4중량% 미만이나 15중량%를 초과할 경우 내용성이 저하하게 되고, 과다 첨가시 폭열 및 박리를 유발하기 때문이다.

첨가제인 인산계 무기질 결합제는 골재와 다른 첨가제, 특히 석회류와 열간에서 반응하여 고강도 소결체를 형성시키는 것으로서, 마그네시아 골재와 석회류및 첨가제의 총량중 2~5중량%로 하되 이 가운에 인산함량을 상기 마그네시아 골재와 석회류 및 첨가제가 배합된 100중량%에 대하여 1~3중량%로 제한함은 과다량 첨가시 부착성을 저하시킬 뿐 아니라, 용융금속을 오염시키게 되기 때문이다.

또다른 첨가제인 실리카계 무기질 결합제는 부착성을 향상시킴과 더불어 조기 소결제로 작용하여 소결을 촉진하게 되며, 마그네시아 골재와 석회류및 첨가재의 총량중 0.5~3중량%로 하되, 특히 상기 마그네시아 골재와 석회류 및 첨가제가 배합된 100중량%에 대하여 실리카의 함량을 3~7중량%로 제한함은 과다량의 첨가시에는 저융점물질을 형성할 뿐만 아니라, 석회류와 인산계 무기질 결합제 사이의 강고한 소결체 형성을 방해하기 때문이며, 과소량 첨가시에는 스프레이 시공시 부착성이 현저히 저하하기 때문이다.

[실시예]

표 1은 본 발명의 실시예와 비교예간의 성분과 물리적 특성에 대한 실험결과를 나타낸 것으로서, 비교예 1은 마그네시아 골재의 최대 입경이 2mm이면서 해수마그네시아 클링커만을 단독 사용한 것이고, 비교예 2는 천연산 및 해수마그네시아 클링커를 병행 사용하되 석회류 및 실리카계 무기질 결합제를 미량 혹은 미첨가한 경우이며, 비교예 3은 마그네시아-실리카질 골재(감람석)과 실리카계 무기질 결합제를 사용하되 산화칼슘이 과다 함유된 것이다.

본 실험에서는 마그네시아-크롬벽돌을 쌓은 노에 벽면온도를 1200℃로 가열한 다음, 건식 스프레이건(Spray Gun)을 사용하여 스프레이를 실시하고 나서 부착율을 측정하였으며, 재료의 물리적 특성은 재료에 수분 15~20%를 첨가한 시료를 형틀에 넣어 건조한 후 측정하였고, 시료의 내식성시험은 원통형 화전침식기에 시료를 장착하고서 철편과 제강과정중에 채취된 슬래그를 용융시켜 넣어 1650℃로 매 30분 마다 6회 반복 시험한 후 침식길이를 측정하였다.

실험결과, 비교예 1의 경우 마그네시아 골재의 최대 입경이 2mm임에도 불구하고 부착성이 저하되고 내식성의 현저한 저하가 나타났으며, 비교예 2의 경우에는 실리카계 무기질 결합제를 사용하지 않음에 따라 부착율이 현저히 저하됨과 더불어 내식성 또한 저하됨을 알 수 있었고, 비교예 3에서는 실리카량의 과다로 인해 내식성이 저하되는 것으로 나타난 반면, 본 발명에 따른 실시예에서는 보다 향상된 내식성을 나타냄은 물론 우수한 부착율을 가지는 것으로 나타났다.

[발명의 효과]

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 정련로 보수용 스프레이재에 의하면, 우수한 내식성을 가짐은 물론, 보수면에 부착되었을 때 폭열및 박리를 일으키지 않으면서 단시간에 양생이 됨과 더불어 강고한 접착이 이루어짐으로써 보다 향상된 부착성을 가지게 되는 효과가 있다.

Claims

마그네시아 골재, 석회류, 실리카계 무기질 결합제, 그리고 인산계 무기질 결합제로 이루어진 내화물 100중량% 중에서, 최대입경이 3mm이면서 그중 0.075mm이하의 입자가 34~42중량%를 차지하는 마그네시아 함량이 74~84중량%이고, 산화 칼슘 함량이 4~15중량%이며, 인산의 함량이 1~3중량%이고, 실리카의 함량이 3~7중량%인 것을 특징으로 하는 정련로 보수용 스프레이재.