KR100605711B1 - 폐 마그카본 내화물을 이용한 내화조성물 - Google Patents

Abstract

폐 마그카본 내화물을 이용한 내화조성물이 제공된다.

본 발명의 내화조성물은, 중량%로, MgO-C질 폐내화물의 분쇄물: 95%이하, 규산소다: 3~7% 및 헥사메타인산소다: 2~5%로 이루어진 기본 원료원료조성에, 액상 페놀레진 15-20중량%를 외삽하여 이루어진다.

본 발명의 내화조성물은 시공성, 소성강도 및 열간강도가 우수하여 고로 노체의 압입보수재로 이용될 수 있다.

폐내화물, 규산소다, 헥사메타인소다, 페놀레진

Description

폐 마그카본 내화물을 이용한 내화조성물{The refractory material composed by using magnesia carbon brick}

본 발명은 MgO-C질 폐내화물을 이용한 고로노체의 압입보수재용 내화조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 마그네시아-탄소질 폐내화물의 분쇄물에 열경화성 바인더인 규산소다와 페놀레진등을 적정량 혼합함으로써 그 시공성, 소성강도 및 열간강도가 우수한 노체의 압입보수재용 부정형 낼하조성물에 관한 것이다.

제철공정에서는 전로, 혼선차, 래들, 턴디쉬, RH 설비등의 내장내화재로서 Al₂O₃-SiC-C 연와 , MgO-C계 연와, 알루미나-스피넬질 유입재, 알루미나-실리카질 유입재, MgO계 연와, MgO-Cr₂O₃계 연와등 각종의 내화물이 사용되고 있다.

이들 내화물들은 일정기간 사용한후 신품의 내화물로 교체하는데, 그때, 사용후 잔존하는 폐내화물이 다량 발생한다. 이렇게 발생된 폐내화물의 대부분은 매립장에 매립하여 처리하는 것이 대부분이나, 폐내화물을 매립지에 매립하면 환경오염이 수반될 수 있으며, 아울러 매립지도 부족한 상태이다. 따라서 제철공정에서 나온 탄소함유 폐내화물을 다시 제철공정에 활용할 수 있으면, 내화물 사용경비의 절감측면과 자원의 재활용 측면에서 가장 바람직하다 하겠다.

따라서 이러한 폐내화물을 재활용하여 고로 보수용 유계 압입재로 이용하는 기술이 제안되어 있으며, 그 일예로서 대한민국 특허출원 번호1999-0035043호를 들 수 있다.

상기 특허출원서에는 98% 이상의 소결 알루미나, 천연 보크사이크, 실리카 초미분, 알루미나 시멘트 및 미량의 헥사메탄인산소다를 포함하여 이루어진 고로 출선구 주변 압입재 조성물을 제시하고 있으나, 용선제조시 고로에서의 슬래그는 염기성을 가지기 때문에 산성 내화물인 알루미나를 주요 골재로 하는 상기 조성물을 압입재로 이용할 경우, 내식성이 저하하는 결과를 가져와 빈번한 압입을 필요로 한다는 문제점이 있었다. 아울러, 상기 특허는 제철공정에서 발생하는 폐내화물의 이용과는 무관한 발명이라 할 수 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제철공정의 전로 또는 래들에서 다량으로 발생되는 폐 MgO-C질 분쇄물을 주원료로 하고, 여기에 규산소다와 페놀레진등을 적정량 혼합함으로써 시공성, 소성강도 및 열간강도가 우수한 고로 노체의 유계 압입보수재용 부정형 내화물조성물을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로, MgO-C질 폐내화물의 분쇄물: 95%이하, 규산소다: 3~7% 및 헥사메타인산소다: 2~5%로 이루어진 기본 원료원료조성에, 액상 페놀레진 15-20중량%를 외삽하여 이루어지는 고로노체의 압입보수재용 내화조성물에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 내화물을 설명한다.

본 발명에 의한 고로 노체용 유계 압입재는 전로나 래들에서 내장내화물로 사용후 폐기물로 발생되는 마그네시아-탄소질 폐 내화물을 일정 크기로 분쇄하여 만든 재활용 내화원료를 부정형 내화조성물 전체에 대해 차지하는 비율이 95중량% 이하가 되게 혼합하며, 나머지는 열경화성 바인더인 무기계 규산소다와 유계 피치 또는 액상 페놀레진으로 구성된다.

전로에서 발생된 폐 내화물의 가동부에는 슬래그나 지금같은 불순물 부착 및 열작용에 의해 약간 변질된 상태이지만, 이물질 제거후 재활용시에도 고온에서 내용성은 기존의 산중성 압입재인 알루미나계 보다 우수한 특성을 보이는 것이 일반적이다. 따라서 본 발명에서는 MgO-C질 폐내화물을 노벽 해체시 연와의 가동부에 부착된 슬래그 성분, 구체적으로 SiO₂, Fe₂O₃, CaO등이 함유된 부위는 물리적인 힘을 가하여 제거한후 변질이 되지 않은 부문만 회수하여 재사용하는 것이다.

이러한 MgO-C질 폐내화물은 압입재로서 요구되는 입도를 맞추기 위하여 죠크 러셔, 볼 밀(ball mill) 및 flat mill 등을 이용하여 2~3차로 분쇄하는데, 이때 그 입경을 3mm 이하로 제어함이 바람직하다. 만일 큰 입경의 골재가 사용되면 압입작업시 노즐막힘이 발생할 우려가 있기 때문이며, 이때, 파쇄물의 성상은 별도의 구체화가 필요치 않다.

본 발명에서는 또한 이러한 폐내화물 분쇄물의 첨가량은 95중량%이하로 제한한다. 압입재의 시공성과 조벽성(단단한 벽체를 반드는 성질) 및 내마모성을 저하시키지 않는 범위 내에서는 폐 내화물의 분쇄물을 많이 사용하는 것이 본 발명의 취지에 부합하나, 만일 95%이상 사용하면 시공성과 조벽성이 나빠지며, 무기바인더인 규산소다의 첨가량이 적어지기 때문에 강도저하 등의 문제점이 있기 때문이다.

본 발명에서는 상기 MgO-C질 폐내화물 분쇄물에 부원료인 규산소다와 헥사메타인산소다를 혼합하여 기본 원료조성을 제조한다. 이러한 부원료들은 폐내화물의 분쇄물을 내화원료로 이용시 압입보수재의 특성을 더욱 좋게 하기 위한 것으로서, 그 구체적인 부원료의 사용범위에 대한 설명은 다음과 같다.

먼저, 규산소다는 열경화성 결합제 역할을 하는 것으로서 본 발명에서는 그 첨가량을 3~7%로 제한한다. 고로노체에 압입된 압입재는 고로내부의 고열(800-1000℃)에 의해 경화되어 고로 벽체를 형성하게 하는데, 만일 규선소가 첨가량이 3%미만이면 조벽성이 부족한 반면, 7%를 초과하면 압입재의 열간특성이 저하되어 내구성의 효과가 미흡하기 때문니다.

그리고 헥사메타인산소다는 마그네시아와 반응하여 결합강도를 높여주는 역 할을 하는 것으로, 본 발명에서는 그 첨가량을 2~5%로 제한한다. 만일 그 첨가량이 2% 미만이면 첨가효과가 미흡하며, 5%를 초과하면 열간강도를 저하시키기 때문이다.

본 발명에서는 상기와 같이 마련된 기본원료조성에 유기 바인더를 외삽첨가하는데, MgO-C질 폐내화물의 분쇄물중 [C]은 물과의 혼련이 어렵기 때문에 압입시 적정 유동도를 유지하기 위해서 물이 아닌 액상의 페놀레진 유기바인더를 외삽첨가하여 유동도를 유지시킬 필요가 있다.

열경화성 유기바인더인 액상 페놀레진은 수계 압입재에서 사용하는 물대신 사용하는 것으로 [C]첨가 내화물에서 압입시 시공성을 향상시키고 열간에서는 경화되어 재료에 강도를 부여하게 된다. 또한 600℃ 이상이 되면 휘발분은 휘발되고, 잔류탄소가 남아 [C]결합을 유도하여 결합력을 부여하게 됨으로서 강도향상 및 조벽성에 긍정적인 도움이 된다.

본 발명에서는 이러한 액상 페놀레진을 상기 기본원료조성 100중량%에 대하여 외삽으로 15-20중량% 첨가할 것이 요구된다. 만일 액상 페놀레진의 첨가량이 15중량% 미만이면 재료의 유동성이 부족하여 압송펌프에 심한 부하가 걸려, 고로노벽에 압입시공이 불가능해진다. 또한 20중량%를 초과하면 휘발분이 많아져 압입시공체의 강도가 저하되는 문제점이 있으며, 경제성도 떨어진다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하나, 본 발명은 이에 한정되 는 것은 아니다

[실시예]

전로용 MgO-C계 폐내화물을 회수후 표면의 이물을 제거한후 분쇄하여 3mm이하의 입도를 가진 분쇄물을 제조하였다. 표1 과 같은 조성의 압입재에 대해 액상 페놀레진을 15-20%를 첨가한후, 혼련하여 시편성형, 각 온도에서 열처리한후 물성을 측정하였다.

압입재의 시공성은 flow tap을 이용 15회 진동후 재료의 퍼짐성(직경)을 측정하여 비교했다. 물성중 열간 곡강도의 측정은 40x40x160mm 크기의 시편으로 500,1000,1200℃ 고온에서 각기 실시하였다.

		발명예			비교예
		1	2	3	1	2	3	4	5
MgO-C질 폐내화물의 분쇄물(-3mm)		95	91	92	88	95	95	96	91
규산소다		3	7	3	10	3	3	3	3
헥사메타인산소다		2	2	5	2	2	2	1	6
액상 페놀레진		(+15)	(+15)	(+20)	(+15)	(+25)	(+10)	(+15)	(+12)
유동도(mm)		170	170	180	170	200	120	170	150
곡강도 (kg/mm2)	500℃×3h	15	20	18	25	15	14	10	20
	1000℃×3h	16	18	16	25	10	15	11	18
	1200℃×3h	18	20	15	20	8	8	12	22
열간강도(kg/cm2) at 1100℃		10	8	8	3	3	3	4	3

표 1에 나타난 바와 같이, 그 조성범위가 적절하게 제어된 본 발명예(1~3)은 모두 유동도 뿐만 아니라 열간강도와 곡강도가 우수함을 알 수 있다.

이에 대하여, 비교예(1)은 부원료인 규산소다의 사용량이 본 발명범위를 벗어난 경우로서 열간에서 규산소다의 용융으로 액상생성량이 과도하여 열간 곡강도가 저하되었다.

또한 비교예(2~3)은 페놀레진의 첨가량이 본 발명범위를 벗어난 경우로서, 비교예(2)는 유동성은 높으나 소성강도 및 열간강도가 저하되었으며, 비교예(3)은 페놀레진의 첨가량이 부족한 것으로 시공자체에 문제가 발생하였다.

그리고 비교예(4~5)는 헥사메타인산소다의 첨가량이 벗어난 경우로서 소성강도 및 열간강도의 저하되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 폐MgO-C질 분쇄물을 주원료로 하고, 여기에 규산소다와 페놀레진등을 적정량 혼합함으로써 시공성, 소성강도 및 열간강도가 우수한 고로 노체의 유계 압입보수재용 부정형 내화물의 제조에 유용하며, 아울러 이러한 재생 압입재를 고로노체에 압입시 재료비 절감 뿐 아니라 폐기물의 재활용이라는 부수적인 효과가 있다.

Claims (2)

1. 중량%로, MgO-C질 폐내화물의 분쇄물: 95%이하, 규산소다: 3~7% 및 헥사메타인산소다: 2~5%로 이루어진 기본 원료원료조성에, 액상 페놀레진 15-20중량%를 외삽하여 이루어지는 고로노체의 압입보수재용 내화조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폐내화물 분쇄물의 입경이 3mm 이하임을 특징으로 하는 고로노체의 압입보수재용 내화조성물.