KR100770172B1 - Ｆｉｎｅｘ 용융로의 출선구용 내화 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 FINEX 용융로의 출선구에 사용되는 내화 조성물에 관한 것으로, 상기 내화 조성물은 Al2O3, 탄소, 및 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 Al2O3의 함유량은 19 내지 59중량%이고, 상기 탄소의 함유량은 40 내지 80중량%이고, 상기 불가피한 불순물의 함유량은 1 내지 10 중량%이다.
상기 내화 조성물은 열충격 저항성, 및 내마모성이 우수하다.
FINEX, 용융로, 출선구, 열충격 저항성, 내마모성, 내화 조성물, 용융환원

Description

ＦＩＮＥＸ 용융로의 출선구용 내화 조성물{REFRACTORY COMPOSITION FOR TAP HOLE IN MELTER-GASIFIER OF FINEX}
본 발명은 내화 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FINEX 용융로의 출선구용 내화 조성물에 관한 것이다.
고로법이라고 하는 통상의 제철법은 용융선철을 제조하기 위하여 고로에 장입하는 원료를 전처리 공정에서 코크스와 괴상의 철광석으로 가공한 다음 이와 같이 덩어리 상태의 원료를 이용하여 용융선철을 제조하여 왔다.
그러나 이러한 전처리 공정이 필요한 기존의 고로법은 석탄의 코크스화 과정과 괴상의 철광석으로 소결하는 과정에서 많은 유해 가스를 배출하여 환경오염문제를 야기하고 있다.
따라서, 최근 들어 이러한 환경오염문제를 극복하면서 아울러 자원고갈에 대한 대비책으로 새로운 제철법인 용융환원법에 대하여 많은 관심과 연구가 집중되고 있다.
현재 개발되고 있는 용융환원 제철법 중 FINEX 공정은 미립의 석탄과 분체 형태의 철광석을 최초 채광한 상태에서 입도만 분리하여 그대로 사용함에 따라 고 로법에 비해 원료비가 저렴하여 상업화가 진행되고 있다.
FINEX 공정은 크게 분체 형태의 철광석(분광석)을 유동 환원로내에서 환원시키는 유동환원공정과, 이와 같이 직접 환원된 분철광을 용융가스화로 내에서 용융시키는 용융공정으로 이루어져 있다.
직접 환원된 분철광을 용융시키는 용융공정에서는 철광석, 석탄, 및 산소가 사용되므로, 철광석, 코크스, 및 고온의 공기가 사용되는 고로와 상이하고, 조업온도 또한 고로에 비하여 높기 때문에 용융로의 출선구에 설치된 내화 조성물의 침식이 가속화되는 문제점이 있다.
이와 같은 내화 조성물의 침식은 용융로에 있어 공정의 안정성을 떨어뜨리므로 공정운용에 심각한 장애요인으로 작용하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 FINEX 용융로의 출선구의 수명을 향상시킬 수 있는 내화 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Al2O3, 탄소, 및 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 Al2O3의 함유량은 19 내지 59중량%이고, 상기 탄소의 함유량은 40 내지 80중량%이고, 상기 불가피한 불순물의 함유량은 1 내지 10 중량%인 FINEX 용융로의 출선구용 내화 조성물을 제공한다.
상기 불가피한 불순물로는 CaO, MgO, Fe2O3, SiO2, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것 등을 들 수 있다.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
FINEX 공정 중 용융로에 사용되는 내화 조성물은 출선 전·후에 열충격에 의해 내화 조성물이 손상되지 않아야 하므로 높은 열충격 저항성을 가져야 하고, 출선시 고온의 용선 및 슬래그(slag)와 출선구 내화 조성물이 화학적으로 반응하여 침식되는 것을 최대한 억제하기 위하여, FINEX 용선 및 슬래그와의 반응성이 낮은 재질이어야 한다.
따라서, 본 발명은 상기 조건에서 사용될 수 있는 열충격 저항성, 및 내마모성이 우수한 탄소 및 Al2O3를 포함하는 내화 조성물을 선택하여 이들의 물리적 특성을 측정함으로써 최적의 조성비를 한정하였다.
이하에서는, 실시예을 통하여 탄소 및 Al2O3의 최적 조성비를 설명한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
서로 다른 함량의 탄소와 서로 다른 함량의 Al2O3를 포함하는 내화 조성물을 가압 성형기를 이용하여 제작하였다. 제조된 내화 조성물 각각의 시편에 ΔT = 700℃의 열충격을 가한 후, 곡강도를 측정하였다. 이러한 방법으로 측정된 각각의 시편들의 곡강도를 하기 표 1에 정리하였다
내화 조성물 중 탄소 함량(중량%) ΔT = 700℃의 열충격을 인가한 후 시편의 곡강도 (kgf/cm3)
90 44
80 85
70 92
60 73
40 71
30 36
일반적으로 내화 조성물에 열충격이 인가되면 내화 조성물의 강도는 크게 저하되며, 심한 경우, 내화 조성물이 부서져 소실되는 현상이 발생한다. 따라서, 고온의 용선과 접촉하거나, 가열과 냉각이 반복되는 FINEX 용융로의 출선구용 내화 조성물의 경우 높은 내열충격성을 가지는 내화재질인 것이 바람직하다.
상기 표 1을 참조하면, 탄소 함량이 40 내지 80중량%인 경우, 열충격이 인가된 후에도 높은 강도를 유지하는 것을 알 수 있다(열충격 인가 전의 곡강도 값은 102 임).
따라서, FINEX 용융로 출선구용 내화 조성물로는 탄소의 함유량이 40 내지 80중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 각 성분의 함유량이 최적화된 탄소 및 Al2O3 을 포함하는 내화 조성물은 열충격 저항성, 및 내마모성이 우수하여 FINEX 용융로의 출선구용 내화 조성물로서 사용하기에 적합하다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (2)

  1. Al2O3, 탄소, 및 불가피한 불순물을 포함하며,
    상기 Al2O3의 함유량은 19 내지 59중량%이고, 상기 탄소의 함유량은 40 내지 80중량%이고, 상기 불가피한 불순물의 함유량은 1 내지 10 중량%이고,
    상기 불가피한 불순물은 CaO, MgO, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되며,
    FINEX 공정 중 용융 가스화로의 출선구에 사용되는 FINEX 용융로의 출선구용 내화 조성물.
  2. 삭제
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