KR100638440B1 - 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물 - Google Patents

돌로마이트질 내화 몰탈 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물에 관한 것으로, 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 20:80 내지 70:30의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 10:90 내지 80:20의 중량비로 혼합된 산화방지제 5 내지 20중량부 및 오일 10 내지 40중량부를 포함하여 이루어지며, 본 발명에 의한 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물은 내화재료로서 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 산화방지제로서 금속염과 붕산의 혼합물을 채택함으로써 카본을 포함하는 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화방지성이 우수할 뿐만 아니라, 해체성도 우수한 효과가 있다.
돌로마이트, 비정질 카본, 금속염, 붕산, 오일, 산화방지

Description

돌로마이트질 내화 몰탈 조성물{Refractory Mortar Composition of Dolomite Materials}
본 발명은 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 내화재료로서 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 산화방지제로서 금속염과 붕산의 혼합물을 채택함으로써 카본을 포함하는 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화방지성이 우수할 뿐만 아니라, 해체성도 우수한 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물에 관한 것이다.
종래에 전로(Converter) 및 티밍 레이들(Teeming Ladle)과 같은 각종 요로에는 산화마그네슘-탄소질(MgO-C) 내화벽돌, 알루미나-탄소질(Al2O3-C) 내화벽돌, 알루미나-산화마그네슘-탄소질(Al2O3-MgO-C) 내화벽돌 등의 카본을 포함하는 내화벽돌이 다량 사용되고 있었다. 상기 이러한 카본을 포함하는 내화벽돌은 용강이나 슬래그(slag)에 대한 내식성은 우수하나, 사용시 내화벽돌의 줄눈부와 배면에 산화가 수반되어 내화벽돌의 열화로 인한 노체수명 저하를 초래하는 문제점이 있었다.
또한, 카본을 포함하는 내화벽돌에 사용되는 수계 몰탈(mortar)은 예열시 수 증기의 발생으로 인하여 내화벽돌의 특성을 저하시키고, 특히 배면에 사용될 경우에 가동면에 사용되는 카본을 포함하는 내화벽돌과 영구장(Permanent Lining)이나 준영구장 내화벽돌과의 반응융착을 초래하여 해체성이 불량한 문제점이 있었다.
또한, 일본국 특허공개공보 공개번호 제 평2-59476 호에서는 타르(tar), 클레오지트유, 탄소 및 염기성 골재를 주체로 하는 열간보수용 스프레이(spray)재를 게재하고 있으나, 카본을 포함하는 내화벽돌의 배면산화를 방지하는 내화재로서는 시공성의 저하로 인하여 사용할 수 없는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 내화재료로서 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 산화방지제로서 금속염과 붕산의 혼합물을 채택함으로써 카본을 포함하는 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화방지성이 우수할 뿐만 아니라, 사용후 카본을 포함하는 내화벽돌의 해체성이 우수한 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 20:80 내지 70:30의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부; 금속염과 붕산이 10:90 내지 80:20의 중량비로 혼합된 산화방지제 5 내지 20중량부; 및 오일 10 내지 40중량부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제공한다.
상기 돌로마이트 분말이 산화제2철 또는 산화규소를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 금속염이 알루미늄 금속염, 마그네슘 금속염 및 규소 금속염으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 내화재료로서 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 산화방지제로서 금속염과 붕산의 혼합물을 채택함으로써 카본을 포함하는 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화방지성이 우수할 뿐만 아니라, 사용후 카본을 포함하는 내화벽돌의 해체성이 우수한 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제공한다.
상기 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물은 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 20:80 내지 70:30의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부; 금속염과 붕산이 10:90 내지 80:20의 중량비로 혼합된 산화방지제 5 내지 20중량부; 및 오일 10 내지 40중량부;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 사용되는 내화재료는 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 20:80 내지 70:30으로 혼합되는 것이 바람직하며, 상기 돌로마이트 분말의 사용량이 20중량부 미만일 경우 투입량이 적어 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물의 충진이 불량하여 산화방지 효과가 저하되는 문제점이 있으며, 돌로마이트 분말의 사용량이 70중량부를 초과할 경우 돌로마이트 분말이 과다하게 사용되어 카 본을 포함하는 내화벽돌의 산화방지 효과가 저하되는 문제점이 있다.
돌로마이트 분말은 입자크기가 1mm 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 입자크기가 1mm를 초과하는 경우 카본을 포함하는 내화벽돌의 줄눈부 틈새간격이 커져 줄눈부의 손상이 증대되고 배면에서의 충진이 불량하여 배면 산화방지 효과가 저하되는 문제점이 있다.
상기 돌로마이트 분말은 특별히 한정하는 것은 없으나, 통상의 돌로마이트 분말을 사용하여도 무방하고, 특히 돌로마이트 분말의 수화를 방지하기 위하여 산화제2철(Fe2O3), 산화규소(SiO2) 등이 소량 첨가되어 있는 돌로마이트 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
비정질 카본의 입자크기는 특별히 한정하는 것은 없으나, 1mm 이하인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 불순물의 영향을 최소화하기 위하여 순도가 95% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 산화방지제는 금속염과 붕산이 10:90 내지 80:20의 중량비로 혼합되는 것이 바람직하며, 상기 금속염의 사용량이 10중량부 미만일 경우 카본을 포함하는 내화벽돌의 줄눈부 및 배면의 산화방지효과가 저하되는 문제점이 있으며, 금속염의 사용량이 80중량부를 초과할 경우 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물의 과다한 팽창으로 인하여 카본을 포함하는 내화벽돌의 줄눈부 및 배면의 산화방지효과가 저하되는 문제점이 있다.
금속염은 비정질 카본의 산화방지를 목적으로 사용된다. 상기 금속염은 특별 히 한정하는 것은 없으나, 알루미늄(Al) 금속염, 마그네슘(Mg) 금속염, 규소(Si) 금속염 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 염화물, 질화물, 황화물 등의 상용의 것을 사용하여도 무방하다. 또한, 상기 금속염은 불순물에 의한 반응을 억제하기 위하여 순도가 95% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
붕산(boric acid, H3BO3)은 비정질 카본의 산화방지를 목적으로 사용된다. 상기 붕산은 특별히 한정하는 것은 없으며, 상용의 것을 사용하여도 무방하다. 또한, 불순물에 의한 반응을 억제하기 위하여 순도가 95% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 금속염과 붕산이 혼합된 산화방지제는 내화재료 100중량부에 대하여 외삽으로 5 내지 20중량부로 사용되는 것이 바람직하며, 상기 사용량이 5중량부 미만일 경우 비정질 카본의 산화방지 효과가 미약하여 카본을 포함하는 내화벽돌의 줄눈부나 배면의 산화방지 효과가 저하되는 문제점이 있으며, 20중량부를 초과할 경우 붕산에서 생성되는 삼산화이붕소(B2O3) 산화물과 카본을 포함하는 내화벽돌중의 산화물이 반응하여 저융점 화합물을 생성하거나 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물의 과도한 팽창으로 카본을 포함하는 내화벽돌의 손상이 초래되는 문제점이 있다.
본 발명에서 사용되는 오일은 특별히 한정하는 것은 없으나, 인화성이 비교적 작고, 잔류 탄소량이 비교적 많은 등유, 중유 등의 석유계를 사용하는 것이 바람직하다. 그 사용량은 내화재료 100중량부에 대하여 외삽으로 10 내지 40중량부로 사용되는 것이 바람직하며, 10중량부 미만일 경우 오일이 부족하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물이 시공되지 않는 문제점이 있으며, 40중량부를 초과할 경우 오일이 과다하게 사용되어 시공시 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물이 흘러내려 시공상의 문제점이 초래된다.
이하 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
입자크기가 1mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 20:80의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 10:90의 중량비로 혼합된 산화방지제 20중량부 및 오일 10중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
입자크기가 0.5mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 40:60의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 80:20의 중량비로 혼합된 산화방지제 5중량부 및 오일 40중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[실시예 3]
입자크기가 0.3mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 70:30의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 60:40의 중량비로 혼합된 산화방지제 10중량부 및 오일 30중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[비교예 1]
입자크기가 1.5mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 50:50의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 60:40의 중량비로 혼합된 산화방지제 10중량부 및 오일 40중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[비교예 2]
입자크기가 1.4mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 10:90의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 50:50의 중량비로 혼합된 산화방지제 10중량부 및 오일 10중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[비교예 3]
입자크기가 1.3mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 80:20의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 40:60의 중량비로 혼합된 산화방지제 10중량부 및 오일 30중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[비교예 4]
입자크기가 1.1mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 70:30의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 5:95의 중량비로 혼합된 산화방지제 5중량부 및 오일 30중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[비교예 5]
입자크기가 1.2mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 30:70의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 85:15의 중량비로 혼합된 산화방지제 10중량부 및 오일 20중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[비교예 6]
입자크기가 1.6mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 30:70의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 50:50의 중량비로 혼합된 산화방지제 25중량부 및 오일 20중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[비교예 7]
입자크기가 1.7mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 40:60의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 50:50의 중량비로 혼합된 산화방지제 5중량부 및 오일 20중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[비교예 8]
입자크기가 1.8mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 50:50의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 40:60의 중량비로 혼합된 산화방지제 15중량부 및 오일 5중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[비교예 9]
입자크기가 1.9mm인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 20:80의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부, 금속염과 붕산이 60:40의 중량비로 혼합된 산화방지제 7중량부 및 오일 50중량부를 혼합하여 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 제조하였다.
[실험예]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 9에서 제조한 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물을 티밍 레이들 슬래그 라인(Teeming Ladle Slag Line)용 산화마그네슘-탄소질(MgO-C) 내화벽돌에 적용하여 하기와 같은 시험방법으로 물성을 측정하였다.
배면 산화층의 두께는 150ch 사용후 산화마그네슘-탄소질 내화벽돌의 잔존량이 50mm인 것을 기준으로 하였을 때 측정하였다.
줄눈부 손상지수는 150ch 사용후 비교예 4를 기준으로 한 산화마그네슘-탄소질 내화벽돌 줄눈부의 비교손상지수를 측정하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 9에 대한 물성측정결과를 하기의 표 1에 정리하였다.
물성 실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9
배면 산화층의 두께 0.9 2.7 4.5 27.3 21.2 19.7 16.8 16.9 31.7 38.4 - -
줄눈부 손상지수 0.1 0.3 0.4 1.7 1.5 1.9 1.0 2.0 2.1 2.4 - -
시공가능 여부 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 시공불가 시공불가
상기의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 내화재료로서 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 산화방지제로서 금속염과 붕산의 혼합물을 사용하여 제조된 실시예 1 내지 3의 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물은 본 발명과 달리 사용범위를 벗어나는 것을 사용하여 제조된 비교예 1 내지 9의 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물에 비해 카본을 포함하는 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화방지성이 우수함을 알 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물은 내화재료로서 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 산화방지제로서 금속염과 붕산의 혼합물을 채택함으로써 카본을 포함하는 내화벽돌의 줄눈부와 배면의 산화방지성이 우수할 뿐만 아니라, 사용후 카본을 포함하는 내화벽돌의 해체성이 우수한 효과가 있는 유용한 발명인 것이다.
상기에서 본 발명은 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims (3)

  1. 입자크기가 1mm 이하인 돌로마이트 분말과 비정질 카본이 20:80 내지 70:30의 중량비로 혼합된 내화재료 100중량부;
    금속염과 붕산이 10:90 내지 80:20의 중량비로 혼합된 산화방지제 5 내지 20중량부; 및
    오일 10 내지 40중량부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌로마이트 분말이 산화제2철 또는 산화규소를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속염이 알루미늄 금속염, 마그네슘 금속염 및 규소 금속염으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 돌로마이트질 내화 몰탈 조성물.
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