KR101127922B1

KR101127922B1 - 전로 출강구용 보수재

Info

Publication number: KR101127922B1
Application number: KR1020090053441A
Authority: KR
Inventors: 이동하
Original assignee: (주)포스코켐텍
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2012-03-21
Also published as: KR20100135019A

Abstract

본 발명은 제강로인 전로의 출강구 보수용으로 사용되는 염기성 보수재에 관한 것으로서, 높은 강도를 갖고 수명이 길고 경화시간이 짧은 전로 출강구용 보수재를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 중량%로, 전융 마그네시아 클링커: 65 ~ 75%, 소결 마그네시아 클링커 또는 소결 돌로마이트 클링커: 15 ~ 25% 및 전융 마그네시아 크롬 클링커: 10 ~ 20%로 이루어지는 주원료 100 중량부에 대하여 인산계 첨가제 2~6중량부를 포함하고;

상기 전융 마그네시아 클링커의 함량이 상기 소결 마그네시아 클링커 또는 상기 소결 돌로마이트 클링커의 함량의 3 ~ 5배이고; 그리고

상기 인산계 첨가제가 P₂O₅의 함량이 62 ~ 68%인 인산계 첨가제와 P₂O₅의 함량이 53 ~ 59%인 인산계 첨가제로 이루어지고, 이들 첨가제의 비가 1:3 ~ 3:1인 것을 특징으로 하는 전로 출강구용 보수재를 그 요지로 한다.

본 발명에 의하면, 종래 보수재 대비 내용성을 향상시켜 보수횟수 단축이 가능하고, 양생시간 단축을 통하여 전로의 생산성을 향상시켜 안정적인 조업 확보 및 생산성 향상을 도모할 수 있다.

보수재, 전로, 출강구, 양생시간, 수명, 강도

Description

전로 출강구용 보수재{Repairing Materials for Tapping Hole of Converter}

본 발명은 제강로인 전로의 출강구 보수용으로 사용되는 염기성 보수재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전로 출강구 슬리브 연와와 출강구 세트(Set) 및 편심연와 사이의 간극 등을 밀폐하기 위하여 사용되는 전로 출강구용 염기성 보수재에 관한 것이다.

전로 등 각종 제강로는 조업중에 부분적으로 손상된 부위가 발생하게 되며, 이렇게 손상부위가 발생하게 되면, 로의 수명연장을 위해서 손상부위를 보수하여 사용하고 있다.

로의 손상부위의 보수 방법으로는 크게 열간 보수방법 및 냉간 보수방법이 있으며, 도포방식에는 스프레이방식 및 투입방식 등이 있다.

최근, 전로 출강온도의 상승으로 사용수명이 저하되고 있으며, 그에 따라 조업중 부분 보수의 횟수가 급격히 증가하는 현상이 발생된다.

또한, 특히 전로 출강구 슬리브 연와 교환시간 증감여부는 조업 생산성에 영향을 주는 인자로 현재 관리되고 있다.

그러므로 시공후 조업에 들어가기전 소요되는 보수재 경화까지 걸리는 양생시간의 단축은 중요한 인자가 된다.

이와 같이, 전로의 생산성 향상을 위한 보수재의 고수명화 및 속경성화는 전로 출강구용 보수재의 필수한 요소로 부각되고 있다.

본 발명은 높은 강도를 갖고 수명이 길고 경화시간이 짧은 전로 출강구용 보수재를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

상기 인산계 첨가제가 P₂O₅의 함량이 62 ~ 68%인 인산계 첨가제와 P₂O₅의 함량이 53 ~ 59%인 인산계 첨가제로 이루어지고, 이들 첨가제의 비가 1:3 ~ 3:1인 것을 특징으로 하는 전로 출강구용 보수재에 관한 것이다.

본 발명은 종래 보수재의 주 원료 변경 및 첨가제 변경/추가를 통하여 종래 보수재 대비 내용성을 향상하여 보수횟수 단축이 가능하고, 양생시간 단축을 통하여 전로의 생산성을 향상시켜 안정적인 조업 확보 및 생산성 향상을 도모할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 보수재는 제강로인 전로 출강구 보수용에 바람직하게 적용되며, 특히 전로 출강구 슬리브 연와 교환시 슬리브 연와와 주변연와를 보호하고 출강구 주변의 부분적 손상 부위 보수를 위하여 사용한다.

본 발명의 보수재에 있어서 전융 마그네시아 클링커는 보수재의 내용성(침식에 견디는 능력)을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로서, 그 첨가량이 너무 적은 경우에는 첨가 효과가 충분히 달성되지 않고, 그 첨가량이 너무 많은 경우에는 보수재의 내용성은 증가하지만, 보수재의 내스폴리성이 저하하기 때문에, 전융 마그네시아 클링커의 함량은 65 ~ 75%로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명의 보수재에 있어서 소결 마그네시아 클링커 또는 소결 돌로마이트 클링커는 보수재의 내스폴링성 및 열간강도를 향상시키기 위하여 첨가되는 성분으로서, 그 함량이 너무 적은 경우에는 첨가 효과가 충분히 달성될 수 없고, 그 함량이 너무 많은 경우에는 보수재의 내스폴링성 및 열간강도는 증가하지만, 내용성이 저하되기 때문에, 그 함량은 15 ~ 25%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 전융 마그네시아 클링커의 함량이 소결 마그네시아 클링커 또는 소결 돌로마이트 클링커의 함량 보다 3배 미만인 경우에는 전융 마그네시아 클링커의 함량이 상대적으로 적어 내용성이 저하되고, 5배를 초과하는 경우에는 소결 마그네시아 클링커 또는 소결 돌로마이트 클링커의 함량이 상대적으로 적어 보수재의 내스폴링성 및 열간강도가 저하되기 때문에, 상기 전융 마그네시아 클링커의 함량은 상기 소결 마그네시아 클링커 또는 상기 소결 돌로마이트 클링커의 함량의 3 ~ 5배로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 소결 돌로마이트 클링커로는 내수화성이 우수하고 물성이 향상된 산화칼슘을 40중량% ~ 60중량% 함유한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 전융 마그네시아 크롬 클링커로는 크롬함량: 20~40중량%, 마그네시아: 40~60 중량% 및 나머지 불순물로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 소결 돌로마이트 클링커는 입경이 5~1mm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 전융 마그네시아 크롬 클링커는 화학구성 성분상 MgO-Cr₂O₃-Al₂O₃-Fe-oxide-SiO₂-CaO로부터 생성된 것으로서, Cr₂O₃/MgO 비가 높아서 클링커(Clinker)내에 2차적으로 생성된 MgO-Cr₂O₃-Al₂O₃-Fe-oxide 조성의 스피넬(Spinel)량이 증가하여 프리(free)의 MgO를 강고하게 피복시킴으로서 저염기도 슬랙(slag)에 대한 저항성을 높이는 것으로서, 그 첨가량이 너무 적은 경우에는 그 첨가효과를 충분히 얻기 곤란하고, 너무 많이 첨가하는 경우에는 다른 성분들의 첨가량이 적어 내용성 및 열간강도 등을 저하시킬 우려가 있기 때문이다.

상기 전융 마그네시아 크롬 클링커는 1mm이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 인산계 첨가제는 주원료 100중량부에 대하여 2~6중량부 첨가되며, P₂O₅의 함량이 62 ~ 68%인 인산계 첨가제("인산계 첨가제 C"라고도 칭함)와 P₂O₅의 함량이 53 ~ 59%인 인산계 첨가제("인산계 첨가제 D"라고도 칭함)로 이루어지고, 그리고 이들 첨가제의 비는 1:3 ~ 3:1로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 인산계 첨가제 C는 소결되기 전까지의 강도를 유지해 주기 위하여 첨가한다.

통상, 전로에서 전로 정련을 행한 다음, 전로를 기울려 출강구를 통해 출강한 후, 전로 출강구에 보수할 부분이 발생한 경우에는 보수재로 보수를 행한 후에 전로를 세워 용선을 받아 정련한 후, 출강구를 통해 출강을 하게 되는데, 이 때, 출강구에 부착된 보수재가 용강과 접촉하여 소결이 이루지게 된다.

따라서, 용강과 접촉에 의하여 보수재의 소결이 이루지기 위해서는 보수재가 용강에 의해 쓸러 내려가지 않도록 소결 전에 보수재가 어느 정도의 결합강도를 유지하고 있어야 한다.

상기 인산계 첨가제 C는 이러한 결합강도를 향상시키기 위하여 첨가되는 것이다.

상기 인산계 첨가제 D는 보수재의 양생시간을 단축시키기 위하여 첨가된다.

상기 인산계 첨가제는 주원료 100 중량부에 대하여 2~6중량부 첨가되고, 상기 인산계 첨가제 C와 상기 인산계 첨가제 D는 결합강도의 향상과 양생시간의 단축이라는 측면을 고려하여 그 상대적인 첨가량이 결정된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

하기 표 1과 같이 조성되는 보수재에 하기 표1에 나타난 함량으로 수분을 첨가하여 혼련한 후 이를 틀에 넣은 다음 상온 방치하여 발명예 (1-4) 및 비교예(1-4)을 제작한 후, 고온곡강도, 상온강도, 양생시간(초) 및 침식율(%)을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

하기 표 1에서 전융 마그네시아 클링커 및 소결 마그네시아 클링커는 모두 산화마그네슘: 95중량% 및 기타 불순물이 5중량%인 고순도 원료가 적용되었으며, 소결 돌로마이트 클링커(A)는 산화칼슘: 25중량%, 산화마그네슘: 70중량%, 및 기타 불순물: 5중량%로 이루어진 것이며, 보관중 소화발생을 억제시킨 제품이 적용되었으며, 소결 돌로마이트 클링커(B)는 산화칼슘: 50중량%, 산화마그네슘: 45중량%, 및 기타 불순물: 5중량%로 이루어진 것이다.

전융 마그네시아 크롬 클링커는 크롬함량: 30중량%, 마그네시아: 50중량% 및 나머지는 불순물로 이루어진 것이다.

하기 표 1에서 열간곡강도는 상기와 같이 제작된 것을 전기로에서 1400℃에서 3시간(hr)동안 유지한 후 열간에서 직접 압력을 가하여 측정한 것이고, 상온강도는 1200℃에서 3시간(hr)동안 유지한 후, 상온에서 압축강도를 측정한 것이다.

또한, 침식율(%)은 내용성을 평가하기 위한 것으로서, 회전 침식기를 이용하여 약 1650℃에서 6회 침식 및 배출작업을 반복하였으며, 각 회당 침식시간은 30분을 기준으로 하였다.

하기 표 1에서 양생시간(초)은 다음과 같이 측정하였다.

모델 턴디쉬에서 직접 열간투입 시험을 실시하였으며, 투입시 온도는 약 1000℃로 측정되었으며, 1회 투입량은 4Kg을 적용하였다. 양생시간이 종료된 싯점은 투입후 끓음이 중단되고 표면경화가 시작된 싯점으로 정했다.

구분	발명예				비교예
구분	1	2	3	4	1	2	3	4
마그네시아 클링커(소결)	-	-	10	15	50	75	-	-
마그네시아 클링커(전융)	70	75	65	65	-	-	50	75
소결 돌로마이트 클링커(A)	15	15	-	-	50	-	50	-
소결 돌로마이트 클링커(B)	-	-	10	10	-	25	-	25
전융 마그네시아 크롬 클링커	15	10	15	10	-	-	-	-
인산계 첨가제(C)	2	2	2	2	4	4	4	4
인산계 첨가제(D)	2	2	2	2	-	-	-	-
소요 수분량	10~12%
열간곡강도(1400℃X 3hr)	14.3	13.9	14.3	14.1	8.4	8.9	8.6	9.1
양생시간(초)	19	18	19	17	33	28	30	28
침식율(%)	3.5	3.4	3.7	3.8	7.4	7.2	6.5	6.3
상온강도(kgf/cm²) (1200℃ X 3hr)	201	198	196	202	161	171	165	169
시편상태(열간투입)	전체 부품없이 양호

상기 표 1에서, 발명예(1-4)는 본 발명에 부합되는 실시예이고, 비교예(1-4)는 현재 실제 로에서 적용되고 있는 것에 대한 실시예이다.

비교예의 경우 모두 인산계 첨가제(C)만 첨가하였으며, 마그네시아 클링커의 변경과 돌로마이트 원료의 변경에 대한 영향도를 측정한 결과이다.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 마그네시아 클링커 원료의 변경에 따라 그 영향도가 크지 않았으며, 일부 돌로마이트(A)에서 돌로마이트(B)로 변경한 경우[발명예(3,4)]에는 마그네시아 클링커 종류와 관계없이 열간곡강도는 증가하고 양생시간은 단축되며 침식율이 향상되는 경향을 나타내었다.

또한, (발명예1-4)의 경우에는 원료조합에서 전융 마그네시아 크롬 클링커를 10~15중량%를 첨가하였으며, 첨가제로 인산계 첨가제(C),(D)를 복합 적용하였다.

이 기본 배합에서 소결 돌로마이트 클링커(A),(B)의 영향도 및 마그네시아의 종류에 따른 영향을 측정한 경우이다.

발명예(1-4)의 경우에는 모두 비교예에 비하여 높은 열간 곡강도를 가지고 있음을 알 수 있으며, 이는 마그네시아 크롬 클링커와 돌로마이트 클링커 및 첨가제의 복합 영향으로 확인되었다.

또한 침식율의 감소도 같은 이유로 판단될 수 있었다. 전로 생산성에 영향이 큰 양생시간의 단축은 인산계 첨가제(D)의 효과로 판단되며, 이러한 발명재(1-4)의 양생시간은 현재 실제 로에서 적용되고 있는 것(비교예)에 비하여 40% 정도 단축된 것이다.

(실시예 2)

주 원료와 인산계 첨가제(C),(D)를 하기 표 2와 같이 조성한 보수재를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 성형체를 제조한 후, 동일한 방법에 의하여 열간곡강도, 상온강도, 경화시간 및 침식율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

구분	발명예						비교예
구분	5	6	7	8	9	10	5
마그네시아 클링커(소결)	-	-	-	15	15	15	75
마그네시아 클링커(전융)	75	75	75	65	65	65	-
소결 돌로마이트 클링커(A)	-	-	-	-	-	-	-
소결 돌로마이트 클링커(B)	15	15	15	10	10	10	25
전융 마그네시아크롬 클링커	10	10	10	10	10	10	-
인산계 첨가제(C)	1	2	3	1	2	3	4
인산계 첨가제(D)	3	2	1	3	2	1	-
소요 수분량	10~12%
열간곡강도(1400℃X 3hr)	14.2	14.6	14.4	14.1	14.3	14.0	9.1
양생시간(초)	17	18	20	16	18	21	32
침식율(%)	3.6	3.4	3.5	3.9	3.7	3.8	7.5
강도(kgf/cm²) (1200℃ X 3hr)	198	204	202	201	205	203	167
시편상태(열간투입)	전체 부품없이 양호

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 인산염 첨가제 C 및 D를 첨가하는 경우에는 우수한 특성을 갖는 보수재가 얻어짐을 알 수 있다.

(실시예 3)

실시예 1의 발명예 2와 기존 출강구 보수재의 내용성 및 양생시간을 관찰하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

구분	기존 보수재	발명예 2
양생시간	10 분	4 분
보수재 수명(평균)	30ch	50ch
중간보수 횟수	4~6	2~3

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 발명예 2를 적용한 결과 기존의 보수재에 비하여 양생시간은 50% 단축 가능하였으며, 내용성도 30%이상 향상된 것을 알 수 있다.

Claims

중량%로, 전융 마그네시아 클링커: 65 ~ 75%, 소결 마그네시아 클링커 또는 소결 돌로마이트 클링커: 15 ~ 25% 및 전융 마그네시아 크롬 클링커: 10 ~ 20%로 이루어지는 주원료 및 이 주원료 100 중량부에 대하여 인산계 첨가제 2~6중량부를 포함하고;

상기 전융 마그네시아 클링커의 함량이 상기 소결 마그네시아 클링커 또는 상기 소결 돌로마이트 클링커의 함량의 3 ~ 5배이고; 그리고

상기 인산계 첨가제가 P₂O₅의 함량이 62 ~ 68%인 인산계 첨가제와 P₂O₅의 함량이 53 ~ 59%인 인산계 첨가제로 이루어지고, 이들 첨가제의 비가 1:3 ~ 3:1인 것을 특징으로 하는 전로 출강구용 보수재.
제1항에 있어서, 상기 소결 돌로마이트 클링커는 40중량% ~ 60중량%의 산화칼슘을 포함하는 것을 특징으로 하는 전로 출강구용 보수재.
제1항에 있어서, 상기 전융 마그네시아크롬 클링커는 크롬함량: 20~40중량%, 마그네시아: 40~60 중량% 및 나머지 불순물로 이루어진 것을 특징으로 하는 전로 출강구용 보수재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소결 돌로마이트 클링커의 입경이 5~1mm이고, 그리고 상기 마그네시아 크롬 클링커의 입경이 1mm이상인 것을 특징으로 하는 전로 출강구용 보수재.