KR101011059B1 - 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물은, MgO : CaO : SiO2의 비가 중량비로 90 : 5 : 5 ~ 70 : 25 : 5가 되도록 마그네시아, 생돌로마이트 및 감람석으로 구성된 클링커 100중량%에, 통상의 결합제, 응집제, 가소제 및 폭열방지제로 구성된 첨가제를 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 물과의 반응에 의한 수화반응을 수반하지 않으므로 건식이나 습식 시공방법 중 어느 것이나 적용 가능하고, 고규산질 내화벽돌이나 알루미나-실리카계 유입재로 구성된 턴디쉬용 내장재와의 반응 융착이 거의 없으므로 사용후 코팅재의 해체성이 우수하며, CaO의 공급원으로서 인공처리된 석회석이나 마그-돌로 클링커를 사용하는 대신에 천연의 생돌로마이트 원료를 사용하므로 가격이 저렴하여 공업적 이용이 용이하고, 예열중 내화 조성물로 발생되는 CO2에 의하여 코팅재의 저 비중화가 가능하다.
턴디쉬, 염기성 코팅재, 내화 조성물, 마그네시아, 생돌로마이트, 감람석

Description

턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물{Basic coating materials fire-resisting composition for tundish}
본 발명은 용강을 주조할 때에 사용되는 턴디쉬(Tundish) 노체용 내장 내화물 위에 도포되어 사용되는 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물에 관한 것으로, 특히 용강의 청정성 향상과 함께 사용 후 해체성이 우수하여 작업 효율성을 향상시킬 수 있는 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 용강의 청정성 확보를 위하여 주조 공정에 사용되는 턴디쉬용 내장 내화물의 표면에 마그네시아계 코팅재(coating materials)가 주로 사용되고 있으나, 용강 중 알루미나 개재물의 부상분리 및 제거 효율이 부족하여 연속 주조(continuous casting)중 노즐 막힘(nozzle clogging) 현상을 유발하여 조업중 장애를 초래하거나 주편에 개재물로 혼입되어 주편 품질을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 사용 후 고규산질 내화벽돌이나 알루미나-실리카계 유입재인 턴디쉬용 내장재와의 반응 융착이 초래되어 코팅재 해체시 내장재의 탈락이나 균열발생을 초래하는 등의 단점이 있다.
일본 공개특허공보 소화 61-132568호(이하, 인용발명이라 함)에는 마그네시아 외에 인공적으로 처리된 석회석이나 마그-돌로 클링커를 사용하여 코팅재에 CaO 성분을 사용하는 방법이 소개되어 있다. 그러나, 이러한 건식 시공용 턴디쉬 코팅재에서는 " CaO + H2O → Ca(OH)2 " 반응에 의한 CaO 성분의 필연적 수화 발생으로 물과 먼저 혼합하여 사용하는 것이 불가능하여 노즐 선단(tip)에서 내화 조성물과 물이 혼합되어 사용되므로 첨가 수분이 제한적일 뿐만 아니라 고가의 첨가물이 사용되는 단점이 있다.
또한, 내화 조성물의 수화 발생을 방지하기 위하여 물 대신에 알코올을 사용하여 먼저 혼합하여 사용하는 습식 방법은 가격 문제로 공업적 적용에 한계를 나타내고 있다.
또한, 일반적으로 턴디쉬용 내장재가 고규산질 내화벽돌이나 알루미나-실리카계 유입재라는 사실을 고려하면 인용발명의 코팅재에 있어서는 주조중에 턴디쉬 내장재와 코팅재 사이에 반응 융착이 발생하여 조업후 코팅재를 해체할 때에 해체성이 불량한 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 건식이나 습식 시공방법 중 어느 것이나 적용 가능한 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 사용 후 코팅재의 해체성이 우수한 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 가격이 저렴한 천연의 생돌로마이트 원료 사용으로 공업적 이용이 용이한 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 코팅재의 저 비중화가 가능한 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기한 본 발명의 목적은 MgO : CaO : SiO2의 비가 중량비로 90 : 5 : 5 ~ 70 : 25 : 5가 되도록 마그네시아, 생돌로마이트 및 감람석으로 구성된 클링커 100중량%에, 통상의 결합제, 응집제, 가소제 및 폭열방지제로 구성된 첨가제를 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물에 의하여 달 성된다.
바람직하게는 이러한 본 발명에서 상기 마그네시아, 생돌로마이트 및 감람석의 순도는 95% 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 본 발명에서 상기 클링커는 1~ 2 mm가 20중량%, 1mm 이하가 80중량%인 입도구성을 갖는 것을 특징으로 한다.
아울러, 이러한 본 발명에서 상기 염기성 코팅재 내화 조성물은 건식 또는 습식으로 시공가능한 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 물과의 반응에 의한 수화반응을 수반하지 않으므로 건식이나 습식 시공방법 중 어느 것이나 적용 가능하다.
둘째, 고규산질 내화벽돌이나 알루미나-실리카계 유입재로 구성된 턴디쉬용 내장재와의 반응 융착이 거의 없으므로 사용후 코팅재의 해체성이 우수하다.
셋째, CaO의 공급원으로서 인공처리된 석회석이나 마그-돌로 클링커를 사용하는 대신에 천연의 생돌로마이트 원료를 사용하므로 가격이 저렴하여 공업적 이용이 용이하다.
넷째, 예열중 내화 조성물로 발생되는 CO2에 의하여 코팅재의 저 비중화가 가능하다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명의 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물에 사용되는 마그네시아, 생돌로마이트 및 감람석의 순도로서는 특별히 한정하는 것은 없으나, 코팅재의 소결성 및 해체성 확보를 위하여 순도 95% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물의 구성 클링커의 입도로서는 특별히 한정하는 것은 없으나, 1~ 2 mm가 20중량%, 1mm 이하가 80중량%인 입도 구성이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물에 사용되는 결합제, 응집제, 가소제 및 폭열방지제의 종류 및 함량에 대해서는 특별히 한정하는 것은 없으며 통상의 것을 사용하여도 무방하다. 즉, 규산 및 인산 소다계의 결합제, 소석회 및 황산마그네슘 계의 응집제, 점토 및 실리카 플라워(silica flouer) 계의 가소제, 지분이나 유기섬유 및 금속 계의 폭열방지제 등 통상의 첨가제를 사용하여도 무방하다.
본 발명에서는 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물의 시공방법으로서 특별 히 한정하는 것은 없으며, “노즐 선단에서 내화 조성물과 물이 혼합된 후 시공되는 건식 방법”및 “내화 조성물과 물이 혼련기에서 먼저 충분히 혼합된 후 시공되는 습식 방법” 중 어느 것을 사용하여도 무방하다.
본 발명에 사용되는 생돌로마이트는 가열함에 따라 다음과 같은 열분해를 일으킨다.
생돌로마이트 : MgCO3 .CaCO3 → MgO(약 800℃) + CaO(약 950℃) + 2CO2
본 발명의 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물을 턴디쉬 내장재의 표면에 코팅한 후, 주조 전에 가열할 때에는 약 600℃ ~ 1000℃ 범위에서 충분히 유지시켜 주어야 하며, 적어도 CO2 의 발생 및 배출이 용이하도록 최소한 1시간 이상 유지시켜야 한다.
본 발명의 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물에서 MgO, CaO 및 SiO2의 비는 중량비로 90 : 5 : 5 ~ 70 : 25 : 5이어야 한다.
턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물중 MgO 성분의 함유량이 90중량% 이상이 고, CaO 성분의 함유량이 5중량% 이하가 되면 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물 중에 “nAl2O3 in Steel + mCaO in Coating Materials → nAl2O3·mCaO ”반응에 의하여 저융점의 칼시움알루미네이트(nAl2O3·mCaO)를 생성시킬 CaO 성분이 부족하여 용강중 알루미나 성분의 포집 및 분리 효율이 저하되어 용강의 청정성이 저하된다.
턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물중 MgO 성분의 함유량이 70중량% 이하이 고, CaO 성분의 함유량이 25중량% 이상이 되면 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물 중에 CaO가 과량이 되어 턴디쉬용 내장 내화물과의 반응 즉,
“nAl2O3 in Refrctories + mCaO in Coating Materials → nAl2O3·mCaO”반응 및 "xSiO2 in Refrctories + yCaO in Coating Materials → xSiO2 .·yCaO" 반응에 의하여 칼시움알루미네이트(nAl2O3 .mCaO) 및 칼시움실리케이트(xSiO2 .yCaO)를 생성시켜 코팅재와 턴디쉬 내장재가 반응-융착되어 사용후 해체성이 저하된다.
턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물중 SiO2 성분의 함유량이 5중량% 이상이 되면, 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물 중에 “xSiO2 in Coating Materials ＋ yCaO in Coating Materials → xSiO2 .yCaO” 반응에 의하여 칼시움실리케이트(xSiO2 .yCaO)를 생성시켜 저융점의 칼시움알루미네이트(nAl2O3 .mCaO)를 생성시킬 CaO 성분이 부족하여 용강중 알루미나 성분의 포집 및 분리 효율이 저하되어 용강의 청정성이 저하된다.
이하, 실시예에 의거하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
[실시예]
하기 표 1에 나타낸 마그네시아, 생돌로마이트 및 감람석을 MgO, CaO 및 SiO2 성분의 함량비가 중량비로 90 : 5 : 5 ~ 70 : 25 : 5가 되도록 칭량한 100중량%에, 결합제로서 인산소다, 응집제로서 황산마그네슘, 가소제로서 점토 및 폭열방지제로서 지분을 각각 3중량%, 1중량%, 4중량% 및 0.2중량% 이하인 범위에서 외삽으로 첨가하여 혼련하였다.
알루미나-실리카질 유입재 표면에 20mm의 두께가 되도록 60톤 용량의 턴디쉬에 스프레이(spray)로 건식 또는 습식 시공을 하였다. 건식 시공의 경우에는 노즐 선단에서 내화 조성물의 혼련물 100중량%에 물이 외삽으로 9중량% 첨가되도록 하였으며, 습식 시공의 경우에는 내화 조성물의 혼련물 100중량%에 물을 외삽으로 18중량% 첨가하여 혼련한 후 시공하였다. 코팅재 시공후 상온에서 양생하고 승온 및 예열(1100℃)한 후, 극저탄강을 5연연주 주조하여 실시예 1~4를 얻었다.
또한, 본 발명의 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물의 실시예의 범위를 벗어난 범위에서 염기성 코팅재 내화 조성물을 제조하여 비교예 1~3을 얻었다.

 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3
MgO:CaO:SiO2
(중량비)		 90:5:5 70:25:5 80:15:5 70:25:5 94:1:5 65:3:5 65:25:10
시공방법 건식 습식 습식 건식 건식 습식 습식
강의 청정성1 ) 양호 양호 양호 양호 불량 양호 불량
사용후 코팅재 반응융착 없음 없음 없음 없음 없음 발생 없음
시공성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호
1) 주조 후 턴디쉬 슬래그(slag)중에 함유된 알루미나의 양으로부터 판단(주조 전후에 슬래그중 알루미나 함유량의 증가가 30중량% 이상이면 양호, 10중량% 이하이면 불량으로 판정)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물의 실시예 1~4는 본 발명의 목적이 달성되었으나, 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 1~3은 강의 청정성 확보가 미약하거나 턴디쉬 내장용 내화물과의 반응-융착 발생으로 해체성이 저하되었다.
이상과 같이 본 발명에 따른 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims (4)

  1. MgO : CaO : SiO2의 비가 중량비로 90 : 5 : 5 ~ 70 : 25 : 5가 되도록 마그네시아, 생돌로마이트 및 감람석으로 구성된 클링커 100중량%에, 결합제, 응집제, 가소제 및 폭열방지제로 구성된 첨가제를 첨가하여 이루어지되, 상기 마그네시아, 생돌로마이트 및 감람석의 순도는 95% 이상인 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 염기성 코팅재 내화 조성물.
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