KR100569752B1 - 산중성 내화 몰탈 조성물 - Google Patents

산중성 내화 몰탈 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산중성 내화 몰탈(mortar) 조성물에 관한 것으로, 그 목적은 카본함유 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화를 방지함과 아울러 사용 후 카본함유 내화벽돌의 해체성이 우수한 산중성 내화 몰탈 조성물을 제공하는 데 있다. 이를 위해 본 발명에 따른 산중성 내화 몰탈 조성물은, 입자크기가 1 mm 이하인 알루미나 분말과 비정질 카본이 20:80 ~ 70:30 의 중량비로 혼합된 내화재료에, Al, Mg 및 Si로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속염과 붕산이 10:90 ~ 80:20 의 중량비로 혼합된 산화방지제가 외삽으로 5~20 중량% 포함되고, 오일이 외삽으로 10~40 중량% 포함된 것을 특징으로 한다
내화몰탈, 알루미나, 비정질 카본

Description

산중성 내화 몰탈 조성물 {Refractory mortar with acid and neutral compositions}
본 발명은 산중성 내화 몰탈(mortar) 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카본함유 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화를 방지하는 성능이 우수한 산중성 내화 몰탈 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 전로(Converter) 및 티밍 레이들(Teeming Ladle)과 같은 각종 요로에는 MgO-C, Al2O3-C및 Al2O3-MgO-C 등 카본함유 내화벽돌이 다량 사용되고 있다. 이러한 카본함유 내화벽돌은 용강이나 슬래그(slag)에 대한 내식성은 우수하나, 사용시 내화벽돌의 줄눈부와 배면에 산화가 수반되어 내화벽돌의 열화로 인한 노체수명 저하를 초래한다.
카본함유 내화벽돌에 사용되는 수계 몰탈은 예열시 수증기의 발생으로 인하여 내화벽돌의 특성을 저하시키고 특히 배면에 사용될 경우에 가동면에 사용되는 카본함유 내화벽돌과 영구장(Permanent Lining)이나 준영구장 내화벽돌과의 반응융착을 초래하여 해체성이 불량한 단점이 있다.
일본특허공개공보 평2-59476호에서는 타르(tar), 클레오지트유, 탄소 및 염기성 골재를 주체로 하는 열간보수용 스프레이(spray)재를 사용하고 있으나, 이 기술은 카본함유 내화벽돌의 배면산화를 방지하는 내화재로서는 시공성의 저하로 사용할 수 없는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 카본함유 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화를 방지함과 아울러 사용 후 카본함유 내화벽돌의 해체성이 우수한 산중성 내화 몰탈 조성물을 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 산중성 내화 몰탈 조성물은 입자크기가 1 mm 이하인 알루미나 분말과 비정질 카본이 20:80 ~ 70:30 의 중량비로 혼합된 내화재료에, Al, Mg 및 Si로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속염과 붕산이 10:90 ~ 80:20 의 중량비로 혼합된 산화방지제가 외삽으로 5~20 중량% 포함되고, 오일이 외삽으로 10~40 중량% 포함된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 산중성 내화 몰탈 조성물에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 산중성 내화 몰탈 조성물에 사용되는 알루미나 분말의 입자크기는 1 mm 이하이어야 한다. 이는, 알루미나 분말의 입자크기가 1 mm를 초과하면 카본함유 내화벽돌의 줄눈부의 틈새 간격이 커져 줄눈부의 손상이 증대되고 배면에서의 충진이 불량하여 배면 산화방지 효과가 저하되기 때문이다.
알루미나 분말로서 특별히 한정하는 것은 없으며, 통상의 알루미나 분말을 사용하여도 무방하나 불순물의 영향을 최소화하기 위하여 순도 95% 이상인 것이 바람직하다.
비정질 카본의 입자크기는 일반적으로 1 mm 이하이므로 입자크기에 대하여 특별히 한정하는 것은 없으며, 불순물의 영향을 최소화하기 위하여 순도 95% 이상인 것이 바람직하다.
산중성 내화 몰탈 조성물에 있어서 위에서 한정한 알루미나 분말과 비정질 카본의 혼합비는 중량비로 20:80 ~ 70:30 이어야 한다. 만약, 알루미나 분말의 함유량이 20 중량% 미만이면 알루미나 분말이 부족하여 산중성 내화 몰탈 조성물의 충진이 불량하여 산화방지 효과가 저하된다. 또한, 알루미나 분말의 함유량이 70 중량%를 초과하면 알루미나 분말의 함유량이 과다하여 카본함유 내화벽돌의 산화방지 효과가 저하된다.
산중성 내화 몰탈 조성물에 있어서 비정질 카본의 산화방지를 목적으로 사용하는 Al, Mg및 Si의 금속염에 대하여서는 특별히 한정하는 것은 없으며 염화물, 질화물 및 황화물 등의 상용의 것을 사용하여도 무방하나, 불순물에 의한 반응을 억제하기 위하여 순도 95% 이상인 것이 바람직하다.
산중성 내화 몰탈 조성물에 있어서 비정질 카본의 산화방지를 목적으로 사용하는 붕산에 대하여서는 특별히 한정하는 것은 없으며 상용의 것을 사용하여도 무방하나, 불순물에 의한 반응을 억제하기 위하여 순도 95% 이상인 것이 바람직하다.
위에서 한정한 알루미나 분말과 비정질 카본의 혼합물에 첨가되는 Al, Mg 및 Si로 이루어진 금속염 중 선택된 하나 이상의 금속염과 붕산의 혼합비 및 외삽으로의 첨가량은 각각 10:90 ~ 80:20 및 5~20 중량% 이어야 한다. 금속염과 붕산의 혼합물에서 금속염의 첨가비가 10 미만이면 카본함유 내화벽돌의 줄눈손모 및 배면의 산화방지효과가 저하되며, 금속염과 붕산의 혼합물에서 금속염의 첨가비가 80을 초과하면 산중성 내화 몰탈 조성물의 과다한 팽창으로 인하여 카본함유 내화벽돌의 줄눈손모 및 배면의 산화방지효과가 저하된다.
앞에서 한정한 금속염과 붕산의 혼합물의 첨가량이 외삽으로 5 중량% 미만이면 비정질 카본의 산화방지 효과가 미약하여 카본함유 내화벽돌의 줄눈부나 배면의 산화방지 효과가 저하되며, 금속염과 붕산의 혼합물이 외삽으로 20 중량% 를 초과하면 사용시 붕산에서 생성되는 B2O3산화물과 카본 함유 내화벽돌중의 산화물이 반응하여 저융점 화합물을 생성되거나 내화 몰탈의 과도한 팽창으로 카본함유 내화벽돌의 손상이 초래된다.
위에서 한정한 알루미나 분말과 비정질 카본의 혼합물에 외삽으로 첨가되는 오일의 양은 10~40 중량% 이어야 한다. 만약, 외삽으로 첨가되는 오일의 함유량이 10 중량% 미만이면 오일이 부족하여 산중성 내화 몰탈 조성물이 시공이 되지 않으며, 오일의 함유량이 외삽으로 40 중량%를 초과하면 오일의 함유량이 과다하여 시공시 산중성 내화 몰탈 조성물이 흘러 내리므로 시공상의 난점이 초래된다.
본 발명에서 사용되는 오일로서는 특별히 한정하는 것은 없으나, 인화성이 비교적 작고 잔류 탄소량이 비교적 많은 등유나 중유의 석유계가 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1 내지 3
실시예 1 내지 3에서는 표 1에 나타난 바와 같이 입자크기가 1 mm 이하인 알루미나 분말과 비정질 카본의 혼합비가 20:80 ~ 70:30인 내화재료에 Al, Mg 및 Si 금속염 중 선택된 하나 이상의 금속염과 붕산의 혼합비가 10:90 ~ 80:20인 산화방지제를 외삽으로 5~20 중량% 및 오일을 10~40 중량% 첨가하여 산중성 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
제조된 산중성 내화 몰탈 조성물을 티밍 레이들 벽체용 Al2O3-C질 내화벽돌에 적용하였으며, 120ch 사용 후 Al2O3-C질 내화벽돌의 잔존량이 50 mm인 것을 기준으로 하였을 때 배면의 평균 산화층 두께를 측정하고, 120ch 사용 후 Al2O3-C질 내화벽돌 줄눈부의 손상지수를 측정하였으며, 시공성을 관찰하여 각각의 결과를 표 1에 나타내었다.
또한, 비교예 1 내지 9에서는 표 2에 나타난 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어난 범위에서 산중성 내화 몰탈 조성물을 제조하였으며, 실시예와 동일한 방법으로 배면 산화층의 두께, 줄눈부 손상지수 및 시공성을 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3
알루미나 입도 (mm) 1 이하 1 이하 1 이하
알루미나:비정질 카본 (중량비) 20:80 40:60 70:30
금속염:붕산 (중량비) 10:90 80:20 60:40
금속염과 붕산 혼합물의 첨가량 (외삽, 중량%) 20 5 10
오일의 첨가량 (외삽, 중량%) 10 40 30
배면 산화층의 두께 (mm) 1 3 5
줄눈부 손상지수 0.1 0.2 0.4
시공가능 여부 양호 양호 양호
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예4 비교예5 비교예 6 비교예7 비교예8 비교예9
알루미나 입도 (mm) 1 이하 1 이하 1 이하 1 이하 1 이하 1 이하 1 이하 1 이하 1 이하
알루미나:비정질 카본 (중량비) 50:50 10:90 80:20 70:30 30:70 30:70 40:60 50:50 20:80
금속염:붕산 (중량비) 60:40 50:50 40:60 5:95 85:15 50:50 50:50 40:60 60:40
금속염과 붕산 혼합물의 첨가량 (외삽, 중량%) 10 10 10 5 10 25 5 15 7
오일의 첨가량 (외삽, 중량%) 40 10 30 30 20 20 20 5 50
배면 산화층의 두께 (mm) 27 20 18 15 15 30 35 - -
줄눈부 손상지수 1.5 1.4 1.7 1.9 2.0 2.1 2.4 - -
시공가능 여부 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 시공 불가 시공 불가
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에서는 본 발명의 목적이 달성되었으나, 반면에, 비교예 1 내지 9에서는 표 2에 나타난 바와 같이 카본함유 내화벽돌의 산화방지 효과가 미약하였다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 산중성 내화 몰탈 조성물은 카본함유 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화저항성이 높은 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 입자크기가 1 mm 이하인 알루미나 분말과 비정질 카본이 20:80 ~ 70:30 의 중량비로 혼합된 내화재료,
    Al, Mg 및 Si로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 금속염과 붕산이 10:90 ~ 80:20 의 중량비로 혼합된 산화방지제, 및
    외삽으로 10~40 중량% 포함되는 오일을 포함하고,
    상기 산화방지제가 외삽으로 5~20 중량% 포함되는 산중성 내화 몰탈 조성물.
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