KR100317307B1 - 고내용성 염기성 부정형 내화물 - Google Patents
고내용성 염기성 부정형 내화물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 제강로인 전로, 용강래들(Ladle), 진공탈가스로(RH), 턴디시(Tundish)등의 외벽 및 내장재로서 사용하기에 적합한 고내용성 염기성 부정형 내화물에 관한 것으로, 본 발명은 건조 및 양생시의 폭열을 방지할 수 있고, 양호한 내식성 및 강도를 갖추면서, 사용중 균열방지등의 용적안정성이 우수하면서 특히, 내스폴링성이 뛰어난 고내용성 염기성 부정형 내화물을 제공함을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고내용성 염기성 부정형 내화물은 마그네시아립 65 ~ 75중량와, 알루미나립 25 ~ 35중량를 혼합한 내화골재 100중량에 대하여, 실리카계 첨가제 3 ~ 5중량, 알루미나시멘트 1 ~ 3중량를 첨가하여 이루어진다.
또한, 최밀충전을 위하여 상기 내화골재와 첨가제들을 혼합한 혼합물 100중량중, 0.075mm이하의 입자가 25 ~ 30중량인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 염기성 부정형 내화물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제강용기인 진공탈가스로 등의 외벽 및 내장재로 사용되는 고내용성 염기성 부정형 내화물에 관한 것이다.
제강로인 전로, 용강래들(Ladle), 진공탈가스로(RH), 턴디시(Tundish)등의 외벽 및 내장재로서 염기성질 부정형 내화물이 사용되고 있으며, 이러한 염기성 부정형 내화물은 형틀에 물을 사용하여 시공.건조하는 유입시공법을 사용함으로써 시공이 간편하고 작업환경에 유리하며, 노(爐)재료의 비용절감을 할 수 있어 벽돌축조 대신에 그 사용량이 점차 증가하고 있다.
이러한 염기성 내화물의 경우에는 강품질향상에 기여할 수 있고, 특히 용강 및 슬래그(Slag)에 대해 고내식성을 가지나, 건조 및 양생시 마그네시아(MgO)의 수화에 의한 폭열 및 균열이 발생하고, 열팽창이 커서 열에 의한 팽창 및 수축의 과대로 용적안정성이 저하되며, 용강 및 슬래그(Slag)의 흐름에 대한 강도 및 내스폴링(Spalling)성이 낮은 문제가 있다.
종래에는 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 마그네시아 골재에 안정성 내화재료인 알루미나 또는 스피넬 클링커(Spinel Clinker)를 첨가하여 실제 노에 적용하고 있으나, 이 역시 충분한 강도를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 여전히 폭열 및 균열에 대하여 불안정하고, 구조적 스폴링을 동반하는 등의 문제를 내포하고 있었으며, 특히, 이의 결합제로 알루미나시멘트를 사용할 경우에는 용출한 칼슘이온이 수화물을 형성함으로써 통기성이 저하하여 폭열을 일으키는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 건조 및 양생시의 폭열을 방지할 수 있고, 양호한 내식성 및 강도를 갖추면서, 사용중 균열방지등의 용적안정성이 우수하면서 특히, 내스폴링성이 뛰어난 고내용성 염기성 부정형 내화물을 제공함에 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고내용성 염기성 부정형 내화물은, 마그네시아립 65 ~ 75중량와 알루미나립 25 ~ 35중량를 혼합한 내화골재 100중량에 대하여, 실리카계 첨가제 3 ~ 5중량, 알루미나시멘트 1 ~ 3중량를 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내화골재와 첨가제들을 혼합한 혼합물 100중량중, 0.075mm이하의 입자가 25 ~ 30중량인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 고내용성 염기성 부정형 내화물을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명에 사용되는 부정형 내화물의 내화골재는 마그네시아립 65 ~ 75중량, 알루미나립 25 ~ 35중량를 혼합하여 사용하며, 바람직하기로는 마그네시아와 알루미나의 함량이 7:3의 비율을 갖도록 하는 것이다.
상기 마그네시아립은 전융품, 해수품, 천연품중 1종 이상의 내화성 클링커를 사용하며, 상기 알루미나립은 전융품, 소결품중 1종 이상을 선택하여 사용하는데, 마그네시아 함량이 65중량보다 적을 경우에는 내식성이 급격히 저하되고 사용중 열간에서 스피넬(MgO.Al2O3Spinel) 생성의 과다로 팽창이 커 균열이 발생한다. 알루미나 함량이 25중량을 초과할 경우에는, 강도가 저하되며 내슬래그침투성의 저하로 스폴링성도 저하된다.
또한, 본 발명에 사용되는 첨가제는 상기한 마그네시아립과 알루미나립의 혼합물 100중량에 대하여 실리카계 첨가제 3 ~ 5중량와, 알루미나시멘트 1 ~ 3중량를 사용한다.
상기 실리카계 첨가제는 물을 사용하는 시공중에 유동성을 나타냄으로써 양호한 혼합성을 얻도록 함과 아울러 시공부위에 잘 충전되도록 하는 역할을 위해 첨가되며, 열간에서는 마그네시아와 결합하여 포스터라이트(Forsterite : 2MgO.SiO2)의 강고한 결정체를 이루어 내용성 향상에 기여하게 된다. 상기 실리카계 첨가제는입자가 1㎛이하의 초미립이 사용되며, 그 특성을 향성시키기 위하여 다른 첨가제와 혼합하여 사용할 수도 있다. 이러한 실리카계 첨가제의 함량은 상술한 바와 같이 3 ~ 5중량가 바람직한데, 3중량보다 적을 경우에는 혼합성, 내용성등 전술한 특성들이 제대로 발휘되지 않고, 5중량을 초과할 경우에는 불순물 과다로 내식성을 떨어뜨리게 된다.
또한, 상기 알루미나시멘트 첨가제는 물을 사용하는 부정형 내화물에서 시공체의 시공성 및 건조강도를 향상시키는 중요한 첨가제이다. 하지만 과다하게 사용할 경우에는 골재 및 다른 첨가제와 반응하여 저융물을 생성하여 내식성을 떨어뜨리며 특히, 양생 및 승온에서 폭열을 일으켜 시공체나 조업에 치명적인 손상을 입히므로 전술한 바와 같이 1 ~ 3중량로 제한함이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 상기 내화골재와 첨가제 즉, 마그네시아립, 알루미나립, 실리카계 첨가제 및 알루미나시멘트를 혼합한 혼합물 100중량중 0.075mm이하의 입자를 25 ~ 30중량로 유지함이 바람직하다.
부정형 내화물의 입자의 구성은 시공체가 최밀충전이 될 수 있는 입자 분포를 이루어야 하고, 특히 물을 사용하여 시공하는 부정형 내화물의 경우 0.075mm이하 입자의 함량은 물 첨가량, 최밀충전도, 용강 및 슬래그 침투성 등을 좌우하여 시공체의 내용성에 영향을 미친다. 시험결과 0.075mm이하의 입자의 함량이 25 ~ 30중량일 경우에 고내용성이 나타나는 것으로 판명되었다.
한편, 상기 골재들과 첨가제들이 잘 혼합되도록 하기 위하여 분산제나 유동성 부여제를 첨가할 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예와 종래의 예를 비교예로 들어 설명한다.
아래의 표 1에 본 발명의 실시예와 비교예의 조성 및 이들의 시험결과를 나타내었다.
| 구 분 | 실시예 | 비교예 | ||
| 1 | 2 | |||
| 내화재료 | 마그네시아 | 70 | 90 | 10 |
| 알루미나 | 30 | 10 | 90 | |
| 결합제 | 초미분실리카 | ○ | ○ | X |
| 알루미나시멘트 | ○ | ○ | ○ | |
| 물성(1500℃) | 선변화율() | 0.27 | 1.05 | 0.25 |
| 부피비중 | 2.78 | 2.76 | 2.88 | |
| 기공율() | 21.0 | 20.4 | 23.8 | |
| 압축강도(kgf/cm2) | 479 | 312 | 559 | |
| 곡강도(kgf/cm2) | 80 | 41 | 142 | |
| 스폴링성(25회) | 미세균열 | 대균열 | 소균열 | |
| 내식성(36mm중 침식길이) | 11.6mm | 9.5mm | 12.7mm |
<실시예>
위의 표 1에 나타낸 바와 같이, 해수 마그네시아 클링커 70중량와, 전융품 알루미나 클링커 30중량를 최밀충전이 되도록 입도분포를 맞춘 다음, 내화재료 100중량에 초미분 실리카계 첨가제 4중량, 알루미나시멘트 첨가제 2중량를 첨가하여 물로 혼련한 다음, 40x40x160mm의 금형에 유입하여 봉상 진동기(Vibrator)로 진동시켜 내부기공을 제거하였다. 다음, 24시간 동안 자연건조하여 탈형한 후, 110℃~ 1500℃의 온도로 소성하여 냉각한 다음 선변화율, 부피비중, 기공율, 압축강도 및 곡강도를 측정하였다.
또한, 내스폴링성을 측정하기 위해 60x60x60mm의 금형에서 시공체를 만들어 1400℃에서 30분 유지-냉각을 25회 반복하여 균열상태를 관찰하였으며, 원통형 회전침식기에 시편을 장착하여 용강 및 슬래그와 철편을 사용하여 1650℃x30분을 1회로 총 6회를 실시하여 내식성 및 내슬래그침투성을 측정한 것이다.
<비교예1,2>
비교예 1은 마그네시아 클링커 90중량와 소결품 알루미나 클링커 10중량를 혼합하였고, 비교예 2는 알루미나 클링커 90중량와 마그네시아 클링커 10중량를 혼합한 예로 상기 실시예와 동일한 조건으로 시편을 만들어 측정한 것이다.
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예인 경우에는 선변화율이 ±1.0 범위 이내인 0.27로서 용적안정성이 비교예 2인 알루미나질에 근접할 정도로 우수하였다.
압축강도와 곡강도의 경우 알루미나질인 비교예 2에는 미치지 못하나 마그네시아질인 비교예 1에 대비하여 우수함으로써 비교적 양호한 결과를 나타내었다.
또한, 내식성은 마그네시아질인 비교예 1에는 미치지 못하나 알루미나질인 비교예 2에 대비하여 우수함으로써 비교적 양호한 것으로 판명되었다.
특히, 스폴링시험결과에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에서는 미세균열만이 보여 비교예 1,2에 비하여 가장 우수한 내스폴링성을 나타내는 것으로 판명되어 본 발명에서 목적하는 효과가 수득되는 것으로 판명되었다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 양호한 선변화율, 강도, 내식성 등을 갖추면서 특히 사용중 균열발생이 적어 내스폴링성이 탁월한 내화물을 얻을 수 있다.
Claims (2)
- 마그네시아립 65 ~ 75중량와, 알루미나립 25 ~ 35중량를 혼합한 내화골재 100중량에 대하여, 실리카계 첨가제 3 ~ 5중량, 알루미나시멘트 1 ~ 3중량를 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고내용성 염기성 부정형 내화물.
- 청구항 1에 있어서,상기 내화골재와 첨가제들을 혼합한 혼합물 100중량중, 0.075mm이하의 입자가 25 ~ 30중량인 것을 특징으로 하는 고내용성 염기성 부정형 내화물.
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1999
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