KR100593683B1 - 용적안정성이 증진된 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물 - Google Patents

용적안정성이 증진된 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 돌로마이트질 내화몰탈 조성물을 각종 카본 함유 내화물벽돌의 줄눈부와 배면의 산화방지를 위한 몰탈로 사용하기 위해서 용적 안정성이 향상된 돌로마이트질 내화몰탈을 획득하기 위하여, 입자크기가 0.001 내지 1mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본의 혼합 중량비가 20:80 ~ 70:30인 내화재료에 입자크기가 1.0mm 이하인 알루미늄티타네이트 분말을 외삽으로 3~10중량% 및 Al, Mg 및 Si로 이루어진 금속염중 선택된 하나 이상의 금속염 산화방지제를 외삽으로 5~20 중량% 및 오일을 10~40 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 용적안정성이 증진된 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물에 관한 것이다.
돌로마이트질, 내화몰탈, 알루미늄티타네이트,

Description

용적안정성이 증진된 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물{Dolomite based refractory mortar composite with an improved volumetric stability}
본 발명은 제철 및 제강용 요로에 사용중인 각종 카본함유 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화를 방지하기 위하여 사용되는 돌로마이트질 내화 몰탈(mortar) 조성물에 관한 것이며, 구체적으로는 입자크기가 0.001 내지 1mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본의 혼합 중량비가 20:80 ~ 70:30인 내화재료에 입자크기가 1.0mm 이하인 알루미늄티타네이트 분말을 외삽으로 3~10중량% 및 Al, Mg 및 Si로 이루어진 금속염중 선택된 하나 이상의 금속염 산화방지제를 외삽으로 5~20 중량% 및 오일을 10~40중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 용적안정성이 증진된 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물에 관한 것이다.
전로(Converter) 및 티밍 레이들(Teeming Ladle)과 같은 각종 요로에는 MgO-C, Al2O3-C또는 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 저 하를 초래한다. 카본함유 내화벽돌에 사용되는 수계 몰탈(mortar)은 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, 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.
돌로마이트질 내화몰탈 조성물은 각종 제강용 요로에 사용될 경우에 내식성은 우수하나 고온에서의 열간선팽창율이 커서 산중성 내화물에 비하여 용적 안정성이 저하되는 단점이 있다.
그러므로, 돌로마이트질 내화몰탈 조성물을 각종 카본 함유 내화물벽돌의 줄눈부와 배면의 산화방지를 위한 몰탈로 사용하기 위해서는 돌로마이트질 내화몰탈의 용적 안정성의 향상이 필수불가결한 요소이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자들의 치열한 연구에 의해 창안된 것으로서, 돌로마이트질 내화몰탈 조성물을 각종 카본 함유 내화물벽돌의 줄눈부와 배면의 산화방지를 위한 몰탈로 사용하기 위해서 용적 안정성이 향상된 돌로마이트질 내화몰탈을 획득하는데 그 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 입자크기가 0.001 내지 1mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본의 혼합중량비가 20:80 ~ 70:30인 내화재료에 입자크기가 1.0mm 이하인 알루미늄티타네이트 분말을 외삽으로 3~10중량% 및 Al, Mg 및 Si로 이루어진 금속염중 선택된 하나 이상의 금속염 산화방지제를 외삽으로 5~20 중량% 및 오일을 10~40 중량% 함유되는 돌로마이트질 내화몰탈을 제공한다.
상기 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물에 사용되는 돌로마이트 분말의 입자크기는 0.001 내지 1mm이어야 한다. 돌로마이트 분말의 입자크기가 1mm 이상이 되면 카본함유 내화벽돌의 줄눈부의 틈새 간격이 커져 줄눈부의 손상이 증대되고 배면에서의 충진이 불량하여 배면 산화방지 효과가 저하된다.
돌로마이트 원료로서는 특별히 한정하는 것은 없으나, 통상의 돌로마이트 분말을 사용하여도 무방하나 돌로마이트의 수화를 방지하기 위하여 Fe2O3나 SiO2 등이 소량 첨가되어 있는 돌로마이트 분말이 바람직하다.
비정질 카본의 입자크기는 일반적으로 1mm 이하이므로 입자크기에 대하여 특별히 한정하는 것은 없으며, 불순물의 영향을 최소화하기 위하여 순도 95% 이상인 것이 바람직하다.
돌로마이트질 내화 몰탈 조성물에 있어서 위에서 한정한 돌로마이트 분말과 비정질 카본의 혼합비는 중량비로 20:80~70:30 이어야 한다. 돌로마이트 분말의 함유량이 20 중량% 이하가 되면 돌로마이트 분말이 부족하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물의 충진이 불량하여 산화방지 효과가 저하된다. 돌로마이트 분말의 함유량이 70중량% 이상이 되면 돌로마이트 분말의 함유량이 과다하여 카본함유 내화벽돌의 산화방지 효과가 저하된다.
돌로마이트질 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.
위에서 한정한 돌로마이트 분말과 비정질 카본의 혼합물에 첨가되는 Al, Mg 및 Si로 이루어진 금속염중 선택된 하나 이상의 금속염의 5~20 중량% 이어야 한다. 금속염의 첨가량이 외삽으로 5중량% 이하가 되면 비정질 카본의 산화방지 효과가 미약하여 카본함유 내화벽돌의 줄눈부나 배면의 산화방지 효과가 저하되며, 금속염의 첨가량이 외삽으로 20중량% 이상이 되면 금속염에서 발생되는 가스에 의하여 카본의 산화방지 효과가 저하된다.
위에서 한정한 돌로마이트 분말과 비정질 카본의 혼합물에 외삽으로 첨가되는 오일의 양은 10~40 중량% 이어야 한다. 외삽으로 첨가되는 오일의 함유량이 10중량% 이하가 되면 오일이 부족하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물이 시공이 되지 않으며, 오일의 함유량이 외삽으로 40중량% 이상이 되면 오일의 함유량이 과다하여 시공시 돌로마이트질 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.
위에서 한정한 돌로마이트질 내화몰탈 조성물에 외삽으로 첨가되는 알루미 늄티타네이트 분말의 입자크기는 1.0mm 이하이어야 한다. 알루미늄티타네이트 분말의 입자크기가 1.0mm 이상이 되면 열팽창율의 이방성을 나타내는 알루미늄티타네이트 고유의 특성에 의하여 시공된 몰탈의 기공율이 증가되어 돌로마이트질 내화몰탈 조성물의 내식성이 저하된다.
  알루미늄티타네이트 분말로서는 특별히 한정하는 것은 없으나, 불순물의 영향을 최소화하기 위하여 순도 95% 이상인 것이 바람직하다.
  위에서 한정한 알루미늄티타네이트 분말의 첨가량은 외삽으로 3`~10 중량% 이어야 한다. 알루미늄티타네이트 분말의 첨가량이 3중량% 미만일 경우에는 첨가량이 적어서 돌로마이트질 내화몰탈 조성물의 용적안정성의 향상이 미약하며, 알루미늄티타네이트 분말의 첨가량이 10중량% 이상일 경우에는 돌로마이트질 내화몰탈 조성물의 기공율이 증가되어 내식성이 저하된다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
표 1에 나타낸 입자크기가 0.001 내지 1mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본의 혼합 중량비가 20:80~70:30인 내화재료에 입자크기가 1.0mm 이하인 알루미늄티타네이트 분말을 외삽으로 3~10중량% 첨가함과 아울러 Al, Mg 및 Si 금속염중 선택된 하나 이상의 금속염 산화방지제를 외삽으로 5~20 중량% 및 오일을 10~40 중량% 첨가하여 제조된 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 티밍 레이들 슬래그 라인(slag line)용 MgO-C질 내화벽돌에 적용하여 실시예 1~3을 얻었다. 또한, 실시예의 범위를 벗어난 범위에서 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하여 비교예 1~9를 얻었다.
입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 비정질 카본의 혼합비가 20:80~70:30인 내화재료에 입자크기가 1.0mm 이하인 알루미늄티타네이트 분말을 외삽으로 3~10중량% 첨가함과 아울러 Al, Mg 및 Si 금속염중 선택된 하나 이상의 금속염 산화방지제를 외삽으로 5~20 중량% 및 오일을 10~40 중량% 첨가하여 제조된 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물인 실시예 1~3은 본 발명의 목적이 달성되었으나, 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 1~9는 카본함유 내화벽돌의 산화방지 효과가 미약하였다.
[표 1]
실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
돌로마이트입자크기(mm) -1 -1 -1 -1 1.5 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
돌로마이트:비정질카본의 혼합비(중량비) 20:80 40:60 70:30 70:30 50:50 10:90 80:20 70:30 70:30 70:30 70:30 50:50 20:80
Al금속염의 첨가량 (외삽,중량%) 20 10 5 5 10 10 10 30 10 10 10 10 1
알루미늄티타네이트의 입자크기(mm) -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1.5 -1 -1 -1 -1
알루미늄티타네이트 첨가량(외삽,중량%) 3 5 10 10 5 5 5 5 5 1 15 5 7
오일 첨가량 (외삽,중량%) 10 40 30 30 40 10 30 30 20 20 20 5 50
배면 산화층의 두께1)(mm) 0.5 1.7 1.5 5.5 30.3 26.2 25.7 26.5 21.9 35.7 39.4 -- --
줄눈부 손상지수2) 0.1 0.2 0.3 0.5 1.9 2.5 2.1 1.4 2.2 2.3 2.8 -- --
시공가능 여부 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 불가 불가
1) 150ch(change) 사용후 MgO-C질 내화벽돌의 잔존량이 50mm인 것을 기준으로 하였을 때 배면의 평균 산화층 두께
2) 150ch(change) 사용후 비교예 4를 기준으로 한 MgO-C질 내화벽돌 줄눈부의 비교손상지수
본 발명에 의한 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물은 카본함유 내화벽돌의 산화방지에 우수한 특징을 지니고 있다. 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 비정질 카본의 혼합 중량비가 20:80~70:30인 내화재료에 입자크기가 1.0mm 이하인 알루미늄티타네이트 분말을 외삽으로 3~10중량% 첨가함과 아울러 Al, Mg 및 Si 금속염중 선택된 하나 이상의 금속염 산화방지제를 외삽으로 5~20 중량% 및 오일이 10~40 중량% 함유되도록 함으로써 카본함유 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화저항성을 증진시키는 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물의 용적안정성 증진방법을 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 입자크기가 0.001 내지 1mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본의 혼합중량비가 20:80 ~ 70:30인 내화재료에 입자크기가 0.001 내지 1.0mm 이하인 알루미늄티타네이트 분말을 외삽으로 3~10중량% 및 Al, Mg 및 Si로 이루어진 금속염중 선택된 하나 이상의 금속염 산화방지제를 외삽으로 5~20 중량% 및 오일을 10~40 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 용적안정성이 증진된 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속염은 염화물, 질화물 또는 황화물 중의 1종인 것을 특징으로 하는 용적안정성이 증진된 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오일은 등유 또는 중유의 석유계인 것을 특징으로 하는 용적안정성이 증진된 돌로마이트 내화 몰탈 조성물.
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