KR100569207B1

KR100569207B1 - 염기성 습식 스프레이재

Info

Publication number: KR100569207B1
Application number: KR1020030080169A
Authority: KR
Inventors: 손동환; 전광재
Original assignee: 주식회사 포스렉
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2006-04-10
Also published as: KR20050046157A

Abstract

본 발명은 염기성 부정형 내화물에 관한 것이다.

본 발명은 10㎛ 이하의 경소알루미나: 10~20중량%, 알루미나시멘트: 5~8중량% 및 나머지 5mm 이하의 염기성 내화골재로 구성되는 내화재료 100중량부에 5~7중량부의 물 및 1~3중량부의 액체규산소다를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 내화재료의 종류 및 첨가량을 적절하게 제어함에 의하여 시공성, 강도 및 내식성이 우수한 염기성 습식 스프레이재를 제공할 수 있는 효과가 있다.

부정형 내화물, 스프레이재, 알루미나시멘트, 경소알루미나, 액체규산소다

Description

염기성 습식 스프레이재{Basic wet spray mix}

본 발명은 염기성 부정형 내화물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 제강로, 특히 래들 및 진공탈가스 장치의 부분적으로 손상된 부위를 보수하는데 이용되는 염기성 습식 스프레이재에 관한 것이다.

일반적으로, 래들 및 진공탈가스 장치 등의 부분적으로 손상된 부위에는 형틀을 필요로 하지 않는 부정형 내화물을 스프레이하여 시공, 보수하게 된다. 상기 부정형 내화물의 종류는 건식 스프레이재와 습식 스프레이재로 구분될 수 있다.

상기 건식 스프레이재는 물과 함께 재료가 토출되어 스프레이되는 스프레이재이며, 수량조절의 어려움, 분진발생 및 반발(Rebound Ross) 등의 문제가 있을 뿐만 아니라 기공율이 높아 내식성도 열악한 문제점이 있다.

이를 해결하기 위한 습식 스프레이재는 물로 혼련된 혼련물을 스프레이 노즐에서 압축공기와 함께 시공면에 부착하는 스프레이재이며, 상기 건식 스프레이재의 문제점을 해결할 수 있어 실리카질이나 알루미나질 같은 산, 중성질에 널리 이용되 어 왔다.

그러나, 상기 습식 스프레이재 중에서 마그네시아(MgO)질 습식 스프레이재의 경우에는 물로 혼련함에 의하여 수화현상(slaking)이 발생되고, 열팽창 및 수축이 커 균열이 발생될 뿐만 아니라 양생 및 건조가 어렵고, 고온강도가 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 칼시아(CaO)가 첨가된 돌로마이트질의 경우에는 상기 문제가 더욱 심화되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내화재료의 종류 및 첨가량을 적절하게 제어함에 의하여 시공성, 강도 및 내식성이 우수한 염기성 습식 스프레이재를 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 10㎛ 이하의 경소알루미나: 10~20중량%, 알루미나시멘트: 5~8중량% 및 나머지 5mm 이하의 염기성 내화골재로 구성되는 내화재료 100중량부에 5~7중량부의 물 및 1~3중량부의 액체규산소다를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

10㎛ 이하의 경소알루미나: 10~20중량%

상기 경소알루미나는 낮은 온도에서 소결이 용이할 뿐만 아니라 마그네시아와 결합하여 스피넬(MgAl₂O₄)을 형성함으로써, 강도와 내식성을 향상시키는데 유효한 성분이다. 상기 경소알루미나의 입경이 10㎛를 초과하면 유동성이 저하되고, 혼련을 위하여 요구되는 수분량의 증가를 초래하므로, 상기 경소알루미나의 입경은 10㎛ 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 경소알루미나의 평균입경이 1.8㎛ 미만이면 유동성의 저하 및 혼련시 수분량의 증가를 초래할 가능성이 있으므로, 상기 경소알루미나의 평균입경은 1.8㎛ 이상으로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

상기 경소알루미나의 함량이 10중량% 미만이면 유동성이 불충분하고 생성되는 스피넬양이 너무 적어 강도발현이 안되는 문제점이 있고, 20중량%를 초과하면 점성이 증가되어 시공성 및 내식성을 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 상기 경소알루미나의 함량은 10~20중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

알루미나시멘트: 5~8중량%

상기 알루미나시멘트는 내화재의 팽창과 열응력을 억제하여 내스폴링성을 향상시키고, 다른 첨가제와 반응하여 강도를 높이며 폭열을 방지하는데 유효한 성분이다. 상기 알루미나시멘트의 함량이 5중량% 미만이면 시공체의 강도가 저하하여 좋지않고, 8중량%를 초과하면 경화시간이 너무 짧아지는 문제점이 있으므로, 상기 알루미나시멘트의 함량은 5~8중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서 1중량% 이하의 분산제 및 경화제를 포함하면, 별도의 분산제 및 경화제의 첨가를 필요로 하지 않아 보다 바람직하다.

또한, 상기 알루미나시멘트의 알루미나 함량이 80중량% 미만이면 유동성이 떨어지고, 작업시간의 조절이 어려울 뿐만 아니라 염기성 골재의 소화를 방지하기 어려운 문제점이 있다. 따라서, 상기 알루미나시멘트이 알루미나 함량은 80중량% 이상으로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

5mm 이하의 염기성 내화골재

상기한 성분 이외의 나머지는 5mm 이하의 염기성 내화골재로 구성된다. 상기 염기성 내화골재의 입도가 5mm를 초과하면 혼련이 잘 되지 않는 문제점이 있으므로, 상기 염기성 내화골재의 입도는 5mm 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 염기성 내화골재는 10~30중량%의 합성돌로마이트 클링커와 나머지 마그네시아 클링커로 구성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 합성돌로마이트 클링커의 함량이 10중량% 미만이면 칼시아(CaO) 함량이 너무 낮아 균열이 발생되고 슬래그 침투가 용이한 문제점이 있고, 30중량%를 초과하면 시공성 및 내식성이 저하되는 문제점이 있기 때문이다.

또한, 상기 합성돌로마이트 클링커는 27~32중량%의 CaO와 나머지 MgO로 구성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 합성돌로마이트 클링커내 CaO의 함량이 27중량% 미만이면 CaO 함유량이 적어 돌로마이트 특성을 발휘하지 못하고, 32중량%를 초과하면 내화재의 품질저하를 초래하기 때문이다.

본 발명에 있어서 상기 합성돌로마이트 클링커 대신에 천연돌로마이트 클링커를 사용하는 경우, 내수화성이 낮아져 쉽게 수화됨으로써 그 특성이 저하될 뿐만 아니라 천연돌로마이트 클링커는 보관기간도 짧은 문제점이 있다. 따라서, 본 발명의 돌로마이트 클링커는 합성돌로마이트 클링커로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기와 같이 조성되는 내화재료 100중량부에 5~7중량부의 물 및 1~3중량부의 액체규산소다를 포함하여 구성된다.

상기 물의 첨가량은 적을수록 좋으나, 혼합이 적절하게 이뤄질 수 있는 양이 5~7중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액체규산소다는 급결제로서, 부착성을 향상시키고 열간에서 마그네시아와 반응하여 포스테라이트(2MgOㆍSiO2)를 생성함으로써 열간강도를 높이는데 유효한 성분이다.

상기 액체규산소다의 첨가량이 내화재료 100중량부에 대하여 1중량부 미만이면 강도 및 부착성이 저하되고, 3중량부를 초과하면 실리카 함유량이 많아져 내식성을 저하시키므로, 상기 액체규산소다의 첨가량은 내화재료 100중량부에 대하여 1~3중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 액체규산소다의 SiO₂/Na₂O 몰비는 3.1~3.3으로 제한하는 것이 바람직하데, 그 이유는 상기 SiO₂/Na₂O 몰비가 3.1 미만이면 Na₂O 함량이 너무 많아 내식성이 저하되며, 3.3을 초과하면 스프레이 보수시 반발량(Rebound Loss)이 많아 부착성이 저하되기 때문이다.

한편, 본 발명에서는 시공성 및 열간특성의 향상을 위해 초미분 실리카나 실리카 퓸(Silica Fume)을 추가로 첨가하는 것도 가능하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같이 내화재료를 배합하여, 습식 스프레이기를 사용하여 시공하였다. 이후 시공성(부착성, 균열발생), 물성(기공율, 압축강도, 곡강도) 및 내식성(침식길이)을 조사하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.

상기 균열발생 정도는 시공후 500℃에서 건조후 발생된 균열을 관찰한 결과이고, 물성은 40×40×160mm로 시편을 만들어 건조후 1500℃의 전기로에서 측정한 값이다.

상기 내식성은 40×40×160mm로 시편을 만들어 원통형 회전침식 시험기에 장착한 후 용강 래들 슬래그(Teeming Ladle Slag)를 이용하여 1650℃에서 30분동안 침식시키는 것을 1회로 하여 연속 6회를 실시한 다음, 그 침식길이를 측정한 값이다.

구분		발명예1	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
5mm 이하의 마그네시아 클링커 (중량%)		70	5	80	55	70
5mm 이하의 합성돌로마이트 클링커 (CaO함량 30%) (중량%)		15	-	-	30	15
알루미나 미분 (중량%)		-	80	-	-	10
10㎛ 이하의 경소알루미나 (중량%)		10	10	15	10	-
알루미나시멘트 (알루미나함량 80중량%) (중량%)		5	5	5	5	5
액체규산소다(외삽) (SiO₂/Na₂O=3.2) (중량부)		2.5	2.5	3.5	1.0	2.0
물(외삽) (중량부)		5.5	6.5	7.0	7.5	7.0
시공성	부착성(%)	85	80	70	75	70
시공성	균열발생	없음	없음	발생	발생	발생
물성	기공율(%)	9.7	12.4	12.5	14.2	11.4
	압축강도 (kgf/㎠)	667	841	590	302	286
	곡강도 (kgf/㎠)	134	203	137	50	40
내식성	침식길이(mm)	10.1	22.2	15.0	19.2	16.2

상기 표 1에서, 비교예1은 알루미나질 습식 스프레이재로 강도는 발명예 대비 우수하나 내식성이 저하되는 문제점이 있었다.

비교예2는 마그네시아질 습식 스프레이재로 시공성, 물성 및 내식성 모두 발명예보다 떨어졌다.

비교예3은 합성돌로마이트 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 것으로, 시공성, 물성 및 내식성 모두 발명예보다 떨어졌다.

비교예4는 발명예의 경소알루미나 대신에 소결품인 알루미나 미분을 사용한 것으로, 시공성, 물성 및 내식성 모두 발명예보다 떨어졌다.

그러나, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예의 경우, 시공성, 물성 및 내식성 모두 비교예보다 우수함을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 내화재료의 종류 및 첨가량을 적절하게 제어함에 의하여 시공성, 강도 및 내식성이 우수한 염기성 습식 스프레이재를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

10㎛ 이하의 경소알루미나: 10~20중량%, 알루미나시멘트: 5~8중량% 및 나머지 5mm 이하의 염기성 내화골재로 구성되는 내화재료 100중량부에 5~7중량부의 물 및 1~3중량부의 액체규산소다를 포함하고, 상기 액체규산소다는 SiO₂/Na₂O 몰비가 3.1~3.3을 만족하여 이루어지는 염기성 습식 스프레이재.

제 1항에 있어서, 상기 경소알루미나의 평균입경은 1.8㎛ 이상임을 특징으로 하는 염기성 습식 스프레이재.

제 1항에 있어서, 상기 알루미나시멘트는 알루미나 함량이 80중량% 이상이며, 분산제 및 경화제의 함량이 1중량% 이하인 것을 특징으로 하는 염기성 습식 스프레이재.

제 1항에 있어서, 상기 염기성 내화골재는 10~30중량%의 합성돌로마이트 클링커와 나머지 마그네시아 클링커로 구성되는 것을 특징으로 하는 염기성 습식 스프레이재.

제 4항에 있어서, 상기 합성돌로마이트 클링커는 27~32중량%의 CaO와 나머지 MgO로 구성되는 것을 특징으로 하는 염기성 습식 스프레이재.

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