KR100265212B1 - 폐펄프슬러지를 이용한 용강 표면보온재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용강의 표면보온재에 관한 것이며, 그 목적은 폐펄프슬러지(waste pulp sludge)를 이용하므로써 기존의 탄화왕겨와 달리 용강중에 가탄됨을 방지함은 물론 기존의 화학적 보온재보다 용강표면온도를 지속적으로 보온할 수 있는 용강표면보온재를 제공함에 있다.

본 발명은 중량%로, SiO₂: 32∼60%, Al₂O₃: 18∼40%, 코크스 : 7∼12%, CaO : 4∼7%, MgO : 2∼5% 및 나머지 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 상기 SiO₂와 Al₂O₃의 비가 1.2∼2.4를 만족하는 폐펄프 슬러지를 이용한 용강표면보온재에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

폐펄프 슬러지를 이용한 용강표면보온재

본 발명은 용강의 표면보온재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐펄프슬러지를 이용한 용강표면보온재에 관한 것이다.

일반적으로 용강의 표면보온재는 용강을 운반하는 레들이나 연주주조용 턴디쉬(tundish) 등에서 용강의 표면에 덮어 씌워 용강 정련과정중 단열 및 보온과 더불어 대기에 의한 용강산화를 방지하기 위해 사용된다.

통상 제강정련조업에 사용되는 용강표면보온재로는 자연산보온재와 화학적 보온재가 있다. 상기 자연산보온재의 대표적인 예로서, 벼껍질을 구어서 만든 탄화왕겨가 있다. 탄화왕겨는 그 주성분이 SiO₂와 C로서 열전도율이 낮고 보온효과가 좋으며 탄소와 화합하여 C0가스를 발생하여 대기 산소를 차단하는 효과가 있음은 물론 값이 싸기 때문에 보온재로 많이 사용되어 왔다. 그러나, 탄화왕겨를 보온재로 사용하는 경우 용강 표면에 탄화왕겨를 분산 투입하여 사용해야만 하므로 보온효과가 떨어지는 단점이 있다. 특히 가공용 강판에 소요되는 극저탄소강을 제조할 때는 탄화왕겨중의 탄소성분이 용강중으로 가탄되어 강재의 특성을 저하시키는 문제가 있다.

한편, 상기 화학적 보온재의 대표적인 예로 SiO₂계 또는 MgO계 보온재 등을 들 수 있다. 이중 일본 특개평 8-33960호에는 CaOAl₂O₃의 비가 O.5∼1.0이고, MgO를 5%이상 30%미만, SiO₂가 10%이하인 액상보온재에 CaO/Al₂O₃의 비가 O.5미만 또는 2.0을 초과한 중공소결체를 5∼90%함유시킨 용강보온재가 개시되어 있다. 그러나, 보통 SiO₂계 보온재는 SiO₂성분이 용강중의 Al과 반응하여 Al₂O₃개재물을 생성하는 문제가 있고, 상기 일본 특개평 8-33960호와 같은 보온재는 용융점이 높은 Mg0성분이 다량 함유되어 용강표면에서 용해와 분해가 잘 안되고 이에 따라 용강 표면에 보온재가 균일하게 분산되지 못하여 보온이 미흡하고 용강을 2차산화시키는 등의 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 폐펄프슬러지(waste pulp sludge)를 이용하므로써 기존의 탄화왕겨와 달리 용강중에 가탄됨을 방지함은 물론 기존의 화학적 보온재보다 용강표면온도를 지속적으로 보온할 수 있는 용강표면보온재를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

도1은 종래재와 본 발명의 보온재를 적용한 경우 용강 표면에서의 보온효과를 경시적으로 보이는 그래프.

도2는 종래재와 본 발명의 보온재를 적용한 경우 용강 표면에서의 보온재 두께를 분석한 그래프.

상기 목적달성을 위한 본 발명의 용강표면보온재는, 중량%로, Si0₂: 32∼60%, Al₂O₃: 18∼40%, 코크스 : 7∼12%, CaO : 4∼7%, MgO : 2∼5% 및 나머지 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 상기 SiO₂와 Al₂O₃의 비가 1.2∼2.4를 만족하는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 자세히 설명한다.

우선, 본 발명의 보온재의 원료로 폐펄프 슬러지를 이용하는데, 그 특징이 있다. 폐펄프 슬러지의 화학성분의 일례가 아래 표 1에 제시되어 있다.

[표 1]

본 발명자는 상기 표 1과 같은 폐펄프슬러지를 원료로 하여, 보온재를 만들고 특성실험을 한 결과, SiO₂: 32∼60%, Al₂O₃: 18∼40%, 코크스 : 7∼12%, CaO : 4∼7%, MgO : 2∼5%로 조성되고, 상기 SiO₂와 Al₂O₃의 비가 1.2∼2.4를 만족할 때, 용강표면의 보온효과가 지속되는 것을 확인할 수 있었다.

상기 SiO₂는 코크스와 신속하게 반응식1과 같이 반응을 일으켜 직접 탄화규소(SiC)를 생성하기 때문에 탄소가 용강중으로 가탄될 가능성을 줄이고, 보온재가 용강표면에 균일하게 분산되도록 한다

[반응식 1]

SiO₂+ 3C → SiC + 2CO

또한, 반응식 1과 같이 발생되는 탄화규소로 인해 보온재가 액상의 용강 표면에서 고상화되기 쉬워 종래의 보온재보다도 보온 효과가 오래 지속되는 장점이 있다. 이러한 역할을 하기 위해서는 SiO₂가 32%이상 첨가되어야 하나, 60%를 넘으면 백연이 많이 발생한다.

상기 Al₂O₃는 보온재의 연화점을 낮추어 반응효과를 높여주는데, 이를 위해서 18%이상 첨가되어야 하나, 40%를 넘으면 연화제가 빨리 경화되는 문제가 있다.

상기 SiO₂와 Al₂O₃의 비가 1.2∼2.4를 만족할 때 보온효과가 최대가 되는데, 이는 그 비가 1.2미만에서 보온효과가 다소 떨어지며 1.4를 넘으면 백연이 발생하게 된다.

상기 코크스는 용강 표면에 투입되어 발열반응하여 보온재에 폐펄프슬러지만 존재할 때보다 용강의 보온성을 오래 지속시켜 주는 역할을 한다. 그러나, 상기 코크스의 함량이 5%미만으로 되면 보온성을 계속 유지하는 역할이 미흡한 반면 12%를 초과하면 용강 표면의 보온은 양호하나 오히려 탄소가 용강속으로 가탄될 가능성이 많아 바람직하지 않다.

상기 생석회(CaO)는 용강의 슬래그 염기도를 조정하는 동시에 결합제로서의 역할을 한다. 상기 생석회는 4%미만으로 첨가되면 저염기도 조정이 안되어 내화연와가 손상될 수 있으며, 7%를 초과하여 용강표면에 분산투입되었을 때 백연이 발생되어 환경공해를 유발하므로 바람직하지 않다.

상기 마그네시아(MgO)는 보온재에 첨가되어 열전도율을 상승시킨다. 그러나, 그 함량이 2%미만이면 열전도율 상승 역할이 저하되어 보온성이 열화되며, 5%초과되면 융점이 높고 용강 표면에 보온재가 잘 고르게 퍼지지 않아 보온효과가 떨어져 바람직하지 않다.

본 발명은 상기와 같은 조성의 보온재를 얻기 위하여 폐펄프슬러지를 이용하는데, 이 폐펄프 슬러지에 SiO₂와 Al₂O₃의 함량이 적을 때에는 SiO₂와 Al₂O₃를 추가로 투입하여 목적하는 보온재 성분을 얻으면 된다.

본 발명의 조성을 갖는 보온재는 용강 표면에 균일하게 퍼져 용강의 보온효과가 확실하며, 특히 용강중에 탄소가 가탄되지 않고 대기중의 공기와 용강이 2차 산화로 인한 용강오염을 방지한다. 이외에도 본 발명의 보온재는 Al₂O₃와 같은 개재물 형성을 사전에 방지하여 강의 품질향상에 큰 역할을 하며, 종래의 보온재에 비하여 Ca0나 Mg0의 함량이 적어 백연발생이 적고, 이에 따라 환경오염을 방지하는데도 일조를 한다.

한편, 본 발명의 보온재는 펠리타이저(pelletizer)에서 펠릿(pellet)과 같은 과립형으로 제조되어 사용하면 더욱 작업성이 좋다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

표 2와 같은 조성을 갖도록 표 1의 폐펄프슬러지 76∼85중량%와 Si0₂와 Al₂O₃, CaO, MgO, 코크스의 원료를 배합한 다음, 여기에 바인더로서 점분을 약 5∼8% 첨가하여 펠릿타이저에서 펠릿형태의 보온재를 제조하였다. 제조된 각 보온재는 약 100kg의 유도용해로에서 표면온도가 약 1550℃인 용강의 표면에 약 3kg를 뿌린 다음, 일정시간동안 열특성장치를 통해 용강의 표면온도변화를 측정하고, 그 대표적인 결과를 도 1에 나타내었다.

[표 2]

도1에서도 알 수 있듯이, 본 발명의 보온재를 용강의 표면에 도포되었을 때 용강의 온도를 오랫동안 일정하게 유지함을 알 수 있었다.

반면, 왕겨를 사용한 종래재의 경우 보온재를 투입하지 않은 나탕상태의 용강온도보다는 높지만, 보온재 도포초기부터 용강의 표면온도가 급격히 저하되어 초기 용강의 표면온도를 유지하지 못함을 알 수 있었다.

또한, CaO성분이 다소 많이 첨가된 비교재 1의 보온재는 백연발생이 심하였으며, MgO분이 본 발명의 조건범위를 벗어난 비교재 2의 보온재는 용강 표면에서 고르게 퍼지질 않았으며, 폐펄프슬러지가 본 발명의 조건범위를 벗어난 비교재 3의 보온재는 용강의 표면온도 보온 효과가 종래재와 비슷하였다.

한편, 폐펄프슬러지를 이용한 본 발명의 보온재에 대한 용강과의 반응을 살펴본 결과, 폐펄프슬러저중의 Si0₂함량이 32∼60%, 더욱 바람직하게는 32∼42%의 범위인 경우 가장 반응속도가 빨랐다. 따라서, 폐펄프슬러지를 이용하여 보온재를 제조할 때는 최종 보온재의 Si0₂함량을 약 32∼60%의 범위를 갖도록 폐펄프슬러지를 배합이 바람직하다.

[실시예 2]

실시예 1과 같이, 발명재1과 발명재2 및 종래재의 보온재를 용강에 도포한 다음, 약 10분 경과되었을 때 용강의 표면위에 도포된 보온재의 두께를 측정하고, 그 결과를 도2에 나타내었다.

도2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 보온재는 종래의 보온재에 비하여 상부에는 분말층이 두텁게 형성되어 보온효과가 큼을 알 수 있었다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 보온재는 레들 또는 턴디쉬에 투입되었을 때 용강의 표면에 고르게 분산되면서 백연발생이 거의 없고 또한 강의 표면온도 보온이 오랫동안 지속되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. (정정) 중량%로, SiO₂: 32∼60%, Al₂O₃: 18∼40%, 코크스 : 7∼12%, CaO : 4∼7%, MgO : 2∼5% 및 나머지 기타 불가피한 불순물로 조성되고, 상기 SiO₂와 Al₂O₃의 비가 1.2∼2.4를 만족하는 폐펄프 슬러지를 이용한 용강표면보온재.
2. 제1항에 있어서, 상기 보온재는 펠릿형태임을 특징으로 하는 폐펄프 슬러지를 이용한 용강표면보온재.