KR100723132B1 - 고로 출선통 건-닝 보수용 내화물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고로 출선통의 침식부위의 보수에 사용되는 내화물에 관한 것으로, 그 목적은 구재질에 대한 부착성 및 내침식성이 우수한 고로 출선통 보수용 내화물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량%로 전융질 알루미나가 5-3mm:3-9중량%, 3-1mm:15-22중량%, 1-0.5mm: 15-20중량%, 0.044mm이하:15-25중량% 함유하고, 탄화규소:7-10중량%, 스피넬: 7-15중량%, 실리카 초미분:2-3중량%, 금속알루미늄:1-3중량%, 질화규소철:5-8중량%, 알루미나시멘트: 3-6중량%의 기본조성에, 외삽으로 유기질섬유 0.05~0.3%로 조성되는 고로 출선통 건-닝 보수용 내화물에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.

고로출선통, 전융질 알루미나, 실리카 초미분, 부착성, 내침식성, 알루미나 시멘트

Description

고로 출선통 건-닝 보수용 내화물{Gunning refractories for trough of blast furnace}

본 발명은 고로 출선통의 침식부위의 보수에 사용되는 내화물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고로 출선통의 침식부위와 부착성이 좋고 내침식성이 우수한 내화물에 관한 것이다.

일반적으로 고로 출선통은 용도에 따라 여러가지 종류가 있으며 그 중에서 대통의 손상이 가장 심하다. 대통은 출선중에는 고열하에서 용선 및 슬랙에 의해서 심한 침식을 받고, 출선 종료후에는 냉각에 의해 급격한 열충격을 받는 가혹한 조건하에서 사용된다. 그래서, 대통은 침식 및 열충격에 강한 고순도 인공 알루미나를 주원료로 사용하고 있다. 고로 출선통의 손상형태를 보면 용선의 유속이 빠른 통바닥 모서리부분의 손상이 심하고 그 다음으로 용선과 슬랙 경계면의 손상이 심하다. 이들 손상부위에 대한 보수방법으로는 출선통을 완전히 냉각시켜 형틀을 사용하여 유입시공재로 부분보수를 하고있으나 형틀설치, 해체에 시간손실이 많고, 또 손상부위가 국부적일 경우에는 보수층의 두께가 얇아서 구재질과 보수간의 접착불량으로 사용수명이 길지 못하다는 문제점이 있다.

고로 출선통 보수재에 관한 종래의 기술들 중에서 대표적인 것으로는 일본 특허공개공보 98-232092, 특허공개공보 98-279368을 들 수 있다.

일본 특허공개공보 98-232092호는 내화분말, 경화제, 알루미늄분말:0.1~0.5중량% 및 수분:2~8중량%을 함유하는 내화혼련물을 노즐에 공급함과 동시에 노즐 선단부에서 경화촉진제를 공급하고 이 경화촉진제를 함유하는 상기 내화혼련물을 용탕용기의 고온시공면에 건-닝하는 부정형내화물의 열간거닝 시공방법에 관한 것이다.

일본 특허공개공보 98-279368호는 실리카계 가소제 및 결합제를 함유하는 내화배합조성물을 미리 혼련한 것을 노즐에 압송하여, 노즐내에 규산소다 수용액 및 양이온계 고분자수용액을 첨가하여 건-닝하는 내화물 건-닝 시공방법에 관한 것이다.

이들 선행기술은 모두 고로 출선통의 보수에만 국한된 것이 아니고 일반적인 건-닝시공법에 관한 것이고, 또 수분을 사용하므로 열간에서 보수시에 수분의 증발에 의한 폭열발생이 예상되므로 출선통의 열간에서의 통보수방법으로 효과적이지 못하다. 이러한 문제점의 해결방안으로는 열간에서 폭열현상이 없이 구재질과 부착성이 좋고 침식에 강한 재질이 요구된다.

이에, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위해 연구와 실험을 거듭하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 구재질에 대한 부착성 및 내침식성이 우수한 고로 출선통 보수용 내화물을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고로 출선통 건-닝 보수용 내화물은, 중량%로 전융질 알루미나가 5-3mm:3-9중량%, 3-1mm:15-22중량%, 1-0.5mm: 15-20중량%, 0.044mm이하:15-25중량% 함유하고, 탄화규소:7-10중량%, 스피넬: 7-15중량%, 실리카 초미분:2-3중량%, 금속알루미늄:1-3중량%, 질화규소철:5-8중량%, 알루미나시멘트: 3-6중량%로 조성되는 기본조성에, 외삽으로 유기질섬유 0.05~0.3%로 조성된다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명은 고로출선통 보수용 내화물의 내침식성과 부착성의 특성개선에 주안점을 두어 내화조성물을 설계하는데, 특징이 있다.

(1) 내침식성 확보

본 발명에서는 보수재의 내침식성을 고려하여 침식에 강한 전융질 알루미나를 주원료로 선택하고 입도는 5-3mm, 3-1mm, 1-0.5mm,0.044mm이하의 4등급의 입도를 가진 원료를 사용하여 충진성을 높였다. 또한, 용융금속에 대한 침식에 강한 알루미나질 스피넬을, 슬랙의 내침식성 향상을 위해서는 탄화규소를 첨가하고 열간강도를 높이기 위하여 금속분말을 첨가하였다.

(2) 부착성 개선

출선통재와 보수재간의 부착성을 높이기 위해서는 유기질섬유를 첨가하여 수분의 증발이 잘 되도록 미세통로를 형성하여 폭열이 일어나지 않도록 하면서 가스를 발생하는 핏치류의 원료를 사용하지 않고, 융점을 조금 낮추기 위하여 실리카 초미분과 알루미나시멘트를 적당량 사용하였다.

이와 같이 내침식성과 부착성의 개선에 주안점을 두어 설계된 본 발명의 내화조성물의 각 성분들에 대한 조성범위에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

[전융질 알루미나]

전융질 알루미나는 출선통 보수재에서 주원료로 사용되며 소결알루미나보다는 입자가 조대한 전융알루미나가 내침식성에 있어서 효과적 이다. 일반적으로 부정형내화물의 제조에 있어서 작업성 및 최적의 물성을 얻기 위하여 크기가 다른 입자를 혼합사용하고 있으며, 본 발명에서는 보수재의 작업성을 고려하여 5-3mm, 3-1mm, 1-0.5mm 및 0.044mm이하의 4종을 사용하였다. 입도에 따른 원료 사용량을 중량%로 5-3mm:3-9%, 3-1mm:15-22%, 1-0.5mm:15-20%, 0.044mm이하:15-25%로 각각 사용량을 한 정하였다. 각 입도별로 사용량이 한정범위를 벗어난 경우에는 작업성이 좋지 않고 물성이 저하되어 보수재로서 부적합하다.

[탄화규소]

탄화규소(SiC)는 슬랙에 대한 침식에 강하므로 출선통에서 용선과 슬랙 접촉부의 경계면의 내침식성을 높이는 역할을 한다. 사용입도가 미세할수록 반응성이 좋으나 경제성을 고려하여 본 발명에서는 0.074mm의 원료를 사용하는 것이 바람직하다. 탄화규소의 함량은 7~10중량%로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 사용량이 7중량% 미만이면 사용량이 부족하여 슬랙에 대한 내침식성을 높이기에는 부적합하고, 10중량%를 초과하면 슬랙에 대한 내침식성은 양호하였으나 탄화규소 자체가 소결성이 좋지않으므로 작업성이 불량하고 강도도 저하하였다.

[스피넬]

스피넬은 알루미나와 마그네시아성분으로 구성된 것이며, 용융금속에 대한 내침식성을 높이는데 효과적이다. 스피넬의 함량은 7~15중량%로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 사용량이 7중량%미만에서는 용융금속에 대한 내침식성 향상을 위해서 사용량이 부족하고, 15중량%이상이 되면 팽창이 커서 사용중에 균열이 생기기 때문이다.

[실리카 초미분]

실리카 초미분은 작업성을 좋게 하고 내화물의 융점을 저하시켜 부착성을 높이는 역할을 한다. 실리카 초미분의 함량은 2~3중량%로 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 사용량이 2중량%미만에서는 사용량이 부족하여 작업성이 저하하고, 3중량%이상에서는 사용량이 과다하여 고온에서 과소결로 인한 수축이 심하여 작업성이 불량하게 된다.

[금속 알루미늄과 질화규소철]

상기 금속알루미늄 및 질화규소철은 고온에서 소결을 촉진하여 고온강도를 높이는 작용을 하며 단독 사용보다는 양 원료의 병행사용이 효과적이다. 금속알루미늄과 질화규소철은 각각 사용량이 1중량%미만과 5중량%미만에서는 고온강도가 크지 않고, 사용량이 3중량%이상과 8중량%이상에서는 강도증진효과는 있으나 과소결로 조직이 치밀하게되어 수축이 심하게된다.

[알루미나 시멘트]

알루미나시멘트는 보수재의 부착성을 높이는 역할을 한다. 사용량이 3중량%미만에서 사용량이 부족하여 부착성이 좋지않고, 6중량%이상에서는 사용량이 과다하여 저융점물질 생성량이 많으므로 내침식성이 저하된다.

[유기질 섬유]

상기 유기질섬유(organic fiber)는 1~3mm의 단섬유이며 폭열방지 역할을 한다. 사 용량은 0.05~0.3중량%로 하는데, 그 첨가량이 0.05중량%보다 적으면 폭열방지효과가 없고, 사용량이 0.3중량%보다 많으면 내화물조직이 느슨하여 침식이 심하므로 0.1중량%의 사용이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표1와 같은 조성비를 가진 보수재를 제조하기 위하여 각각의 원료를 평량하여 혼련하였다. 보수재의 작업성 평가는 유동성시험기(flow tester)에서 flow값 220mm를 기준으로 하여 평가하였다. 부착성시험은 40x40x160mm의 형틀에 통재를 절반가량 채우고 전기로에서 1000℃로 가열된 상태에서 꺼내어 보수재를 충진하여 다시 전기로에서 1시간 가열하여 부착강도를 측정하였다. 보수재의 내침식성시험은 산소-프로판가스를 열원으로 하는 버너가 설치된 회전침식시험기를 이용하여 선철과 슬랙을 투입하여 1550℃에서1시간 유지한 후 출선하여 시편의 잔존두께를 측정하였다.

		발명예					비교예					종래재
		1	2	3	4		1	2	3	4	5
전융질 알루미나	5-3mm	3	5	6	9	7	1	10	3	6	5	-
	3-1mm	15	18	20	20	22	25	20	19	18	13	10
	1-0.5mm	15	20	19	20	28	15	13	25	30	23	40
	0.044mm이하	25	23	22	20	15	15	23	21	13	30	25
스피넬		15	10	10	9	7	17	13	10	8	5	-
탄화규소		10	8	8	7	7	12	10	8	5	9	-
하소알루미나		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	8
점토		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	5
실리카 초미분		3	3	2	2	2	2	5	1	3	2	6
금속Al		3	3	2	1	1	4	2	-	3	3	-
질화규소철		5	5	7	8	8	6	2	5	10	7	-
알루미나 시멘트		6	5	4	4	3	3	2	8	4	3	6
유기질 섬유(외삽)		0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	-
부착강도(kg/㎠)		7.5	7.0	6.8	7.2	6.5	3.0	4.5	4.2	4.4	3.9	4.0
내침식성 (침식깊이mm)		3.0	3.3	3.2	2.8	2.5	5.4	6.2	5.5	6.0	5.8	6.3
작업성		◎	◎	◎	◎	◎	×	×	×	×	×	×
◎: 양호, ×: 불량

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1-5)는 비교예(1-5) 및 종래재와 비교하여 부착성, 내침식성이 우수함을 알 수 있었다.

상기한 바와같이, 본 발명에 따른 고로 출선통 건-닝 보수용 내화물은 부착성, 내침식성이 우수한 재질로서 출선통의 손상부위에 대한 보수효과가 좋으므로 출선통의 보수시간 단축 및 출선통의 수명향상에 효과가 있다.

Claims (1)

1. 중량%로 전융질 알루미나가 5-3mm:3-9중량%, 3-1mm:15-22중량%, 1-0.5mm: 15-20중량%, 0.044mm이하:15-25중량% 함유하고, 탄화규소:7-10중량%, 스피넬: 7-15중량%, 실리카 초미분:2-3중량%, 금속알루미늄:1-3중량%, 질화규소철:5-8중량%, 알루미나 시멘트: 3~6중량%로 조성되는 기본조성에, 외삽으로 유기질섬유 0.05~0.3%로 조성되는 고로 출선통 건-닝 보수용 내화물.