KR101140867B1 - 턴디쉬용 염기성 보수재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 턴디쉬용 염기성 보수재에 관한 것으로서, 단일 시공이 가능할 뿐만 아니라 우수한 용강의 청정능 및 내용성을 갖는 턴디쉬용 염기성 보수재를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 중량%로, 정련골재: 10～40% 및 나머지: 염기성 내화골재로 이루어지는 주원료 및 이 주원료에 대한 3～5중량%의 첨가제로 이루어지고,

상기 정련골재는 석회석과 백운석으로 구성되고, 석회석과 백운석의 중량비는 석회석: 백운석 = 70 ～ 30: 30 ～70이고, 그리고

상기 석회석의 70%이상이 0.075 ～ 2.0mm의 입경을 갖고, 그리고 상기 백운석의 50%이상이 0.075mm이하의 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 염기성 보수재를 그 요지로 한다.

본 발명에 의하면, 용강중의 불순물을 제거하는 용강정련능을 갖고 있을 뿐만 아니라 2중 시공할 필요 없이 단일 시공이 가능한 턴디쉬용 염기성 보수재를 제공함으로써, 보다 간단하고 저렴하게 턴디쉬의 보수를 행할 수 있다.

염기성 보수재, 정련 골재, 석회석, 백운석, 마그네시아, 클링커, 청정도

Description

턴디쉬용 염기성 보수재{Basic Repairing material for Turndish}

본 발명은 제강공정의 연속주조 작업시 사용되는 턴디쉬를 보수하기 위한 턴디쉬용 염기성 보수재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용강의 정련능을 갖고 단일시공이 가능한 턴디쉬용 염기성 보수재에 관한 것이다.

턴디쉬는 전로에서 출강되어 티밍래들에서 개스(Gas)교반 및 온도조정을 거쳐서 연주주상으로 이동된 용강을 받아 몰드(Mould)에 주입시키는 역할을 하는 주조설비중의 하나이다.

상기 턴디쉬의 내장재로 사용되는 캐스타블 내화물은 일반적으로 알루미나-실리카 재질이 주류를 이루고 있으며, 내장재 보호 및 단열성 확보를 위하여 MgO질의 보호재를 스프레이(Spray)시공법으로 적용하고 있다.

스프레이(Spray) 방법은 시공두께를 균일하게 조절할 수 있으므로 제강업계에서 주로 사용되고 있다.

근래에는 청정강 생산과 높은 턴디쉬(T/D)회전율과 연속주조수의 증가로 인해 조업이 가혹해지고 있다.

이에 따라 고품위의 내화물 발달이 필요로 되고 있다.

턴디쉬에서 청정강 생산을 위한 기술로는 대한민국 특허출원 제2006-0129019호에 기재된 염기성 보수재를 적용하는 방법을 들 수 있다.

상기 종래기술에서는 고활성을 가진 정련골재을 이용하는 것으로서, 이 정련골재가 용강과 접촉시 용강내부로 확산되어 강중에 존재하고 있는 각종 개재물과 반응하여 개재물들을 부상시켜 청정효과를 높이게 된다.

그러나, 상기 종래기술에서는 정련골재의 손실로 인하여 재질중 내용성 저하와 마모손상의 증가가 급격하게 발생되므로 1차로 MgO질의 염기성 보수재를 적용한 후 2차로 정련용 염기성 보수재로 이중 시공하는 방법을 채택하고 있으므로, 시공물량을 증대시키기 때문에 원가적인 부담이 크게 작용하고, 1차 및 2차 작업을 위한 대기시간의 발생, 설비관리상의 많은 문제점 등이 있어 작업 효율성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 단일 시공이 가능할 뿐만 아니라 우수한 용강의 정련능 및 내용성을 갖는 턴디쉬용 염기성 보수재를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

본 발명은 중량%로, 정련골재: 10～40% 및 나머지: 염기성 내화골재로 이루어지는 주원료 및 이 주원료에 대한 3～5중량%의 첨가제로 이루어지고,

상기 정련골재는 석회석과 백운석으로 구성되고, 석회석과 백운석의 중량비는 석회석: 백운석 = 70 ～ 30 : 30 ～70이고, 그리고

상기 석회석의 70%이상이 0.075 ～ 2.0mm의 입경을 갖고, 그리고 상기 백운석의 50%이상이 0.075mm이하의 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 염기성 보수재에 관한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 용강중의 불순물을 제거하는 용강정련능을 갖고 있을 뿐만 아니라 2중 시공할 필요 없이 단일 시공이 가능한 턴디쉬용 염기성 보수재를 제공함으로써, 보다 간단하고 저렴하게 턴디쉬의 보수를 행할 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 보수재는 용강을 정련시키는 능력을 갖는 것으로서, 주조설비중의 하나인 턴디쉬에 바람직하게 적용되는 것이다.

턴디쉬의 경우에는 마지막 제강단계로서 설비내 가열,냉각이 쉽지 않으므로 열발산을 최소화시키는 단열성이 요구되므로, 이에 적용되는 보수재도 단열성이 요구되고 있다.

그리고, 턴디쉬용 보수재도 정도의 차이는 있지만, 통상적인 보수재와 같이 내용성이 요구된다.

더욱이, 최근에는 용강의 정련효과를 갖는 턴디쉬용 보수재가 제안되었다.

상기와 같이 턴디쉬용 보수재의 단열성 확보를 위하여 통상 40～60%의 기공율을 갖도록 하고 있다.

이러한 기공율 확보를 위하여 기공율 증가 역할을 하는 첨가제를 보수재에 첨가하게 된다,

그러나, 첨가제는 통상 고온에서 약하므로, 이들 첨가제의 양이 증가하는 경우에는 내용성의 저하를 가져오게 된다.

본 발명에서는 석회석과 백운석을 동시에 사용하고, 그 혼합비 및 입도를 적절히 제어하고, 첨가제의 첨가량을 감소시킴으로써 용강의 정련효과 및 우수한 단열성을 확보할 수 있고, 또한 우수한 내용성도 얻을 수 있다.

즉, 본 발명에서는 석회석 및 백운석의 사용에 의해 용강의 정련효과를 얻을 수 있 고, 석회석 및 백운석의 사용에 의해 기공율을 증가시켜 우수한 단열성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 석회석 및 백운석의 사용에 의해 기공율을 증가시키므로 기공율 증가 역할을 하는 첨기제의 첨가량을 줄일 수 있어 내용성도 증가하게 된다.

상기 염기성 내화골재는 통상적인 염기성 내화골재로 사용되는 것이라면, 어느 것이나 사용가능하며, 대표적인 것으로서, 마그네시아 클링커를 들 수 있다.

상기 마그네시아 클링커는 마그네사이트 또는 수산화마그네슘 등을 1500℃이상 구워 만든 덩어리로 산화마그네슘을 주성분으로 하며 염기성 슬래그에 잘 견디는 특성이 있다.

상기 마그네시아 클링커는 고온에서 소결한 소결 클링커와 전기 용융한 전융 클링커가 있으며, 본 발명에서는 소결 클링커와 전융 클링커 모두 적용이 가능하다.

상기 염기성 내화골재는 습식 스프레이(Spray)형태로 적용되는 것을 고려할 때에는 그 입경은 1mm이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 정련골재는 석회석과 백운석으로 구성되는 것으로서, 승온중 700℃이상에서 열간 활성화된 반응성이 높은 상태인 미세한 산화칼슘이나 산화마그네슘 형태로 유지되어 용강과 접촉시 강 내부에 존재하고 있는 개재물과의 반응을 통해 저비중 화합물을 형성하여 이를 상부로 부상시켜 용강의 청정성을 높이고, 또한 비연신성 개재물을 연신성 개재물화시키는 역할을 한다.

상기 정련골재의 함량이 10%미만인 경우에는 용강의 정련효과를 충분히 얻을 수 없고, 40%를 초과하는 경우에는 용강의 정련효과는 달성할 수 있지만, 내용성이 저하할 우려가 있으므로, 상기 정련골재의 함량은 10～40%로 한정하는 것이 바람직하 다.

상기 정련골재를 구성하는 석회석과 백운석의 중량비는 석회석 : 백운석 = 70 ～ 30 : 30 ～70이다.

상기 정련골재중 석회석의 함량이 너무 많은 경우에는 내용성이 급격히 저하하고, 너무 적은 경우에는 용강의 정련효과가 낮아지게 된다.

그리고 상기 석회석은 70%이상이 0.075 ～ 2.0mm의 입경을 갖고, 그리고 상기 백운석은 50%이상이 0.075mm이하의 입경을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

상기 석회석과 백운석의 입도를 상기와 같이 제한한 이유는 우수한 용강의 정련효과 및 우수한 내용성을 함께 확보하기 위함이다.

그리고, 상기와 같이, 석회석의 입도를 백운석의 입도보다 크게 한 이유는 석회석에 비해 소성특성이 우수한 백운석의 소성특성을 최대화시켜 우수한 내용성을 확보하기 위함이다.

상기 첨가제는 바인더로서 첨가되는 것으로서, 특별히 한정되는 것은 아니지만, SiO₂를 주성분으로 하는 초미분, 수분감소 및 유동성 측면을 위한 인산계 바인더 및 열간 강도를 부여하기 위한 실리케이트계 바인더 등을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 첨가제는 스프레이 형태로 적용되는 것을 고려할 때에는 수용성 분말형태인 것이 바람직하다.

상기 첨가제는 그 첨가량이 주원료에 대하여 3% 미만인 경우에는 시공시 접착 불량이 발생하고, 5%를 초과하는 경우에는 내용성이 저하되는 문제가 있으므로, 상기 첨가제의 첨가량은 주원료에 대하여 3～5%로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 첨가제중 초미분의 함량을 4%이하로 관리하는 경우에는 내용성의 추가적인 향상효과를 얻을 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

하기 표 1과 같은 조성이 되도록 주원료 및 첨가제를 배합한 다음, 여기에 물을 첨가하여 혼련 후 이를 틀에 넣은 다음 300℃로 가열하여 시편을 제작하였다.

하기 표 1의 마그네시아 클링커는 90중량%의 산화마그네슘 및 10중량%의 기타 불순물을 포함하고, 정련골재중 석회석은 95중량%로 가열에 의해 산화칼슘형태가 되면 50중량%이고, 백운석은 가열에 의해 산화칼슘이 30중량%, 산화마그네슘이 25중량%가 되는 것이다.

상기 석회석의 70%가 0.075 ～ 2.0mm의 입경을 갖고, 그리고 상기 백운석의 50%가 0.075mm이하의 입경을 갖는다.

상기와 같이 제작된 시편을 110℃에서 24시간, 전기로에서 1500℃에서 3시간 유지한 다음, 상온에서 압축강도를 측정하였다.

한편, 적정 시공품질 및 승온상태를 평가하기 위하여 모델 턴디쉬에서 직접 시공하여 시험을 진행했으며, 건조 24시간 후 버너를 이용하여 1000℃로 승온시험을 실시하였다.

재질의 내용성 평가를 위해서는 회전침식시험을 실시하였으며, 침식횟수는 6회로 하고 온도는 1650℃ (± 50℃)를 기준으로 실시하였다.

기존의 제품은 1차로 염기성 보수재를 적용한 후 2차로 정련용 염기성 보수재로 이중 시공하였으나, 본 발명의 경우에는 단일시공을 통하여 적용이 가능했다.

구분	종래예			발명예
	1	2	3	1	2	3	4
마그네시아 클링커	100	80	80	75	75	70	75
정련골재(석회석)	-	-	20	17	15	15	10
정련골재(백운석)	-	20	-	8	10	15	15
바인더	6	6	6	4	4	4	4
승온상태	전체 양호
침식지수	100	210	198	133	141	145	135

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 정련골재로서 석화석과 백운석을 복합사용한 발명예(1-4)의 경우가 정련골재로서 석화석 단독 또는 백운석 단독을 사용하는 경우[종래예 (2-3)]에 비하여 침식지수가 작음을 알 수 있다.

(실시예 2)

석회석 및 백운석의 입도를 하기와 같이 변경시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 발명예 (3)과 동일한 조건으로 시편을 제조하고, 내용성을 평가하기 위하여 실시예1에서와 동일하게 침식지수를 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

하기 표 2에서의 %는 석회석 및 백운석 각각의 총 중량에 대하여 각각의 입경 범위에 속하는 석회석 및 백운석 중량의 백분율을 나타내는 것이다.

정련골재	입경	비교예 1	발명예				비교예 2
			5	6	7	8
석회석	0.075mm이하	40%	30%	20%	30%	10%	40%
	0.075～2.0mm	60%	70%	80%	70%	90%	60%
백운석	0.075mm이하	45%	60%	55%	70%	60%	30%
	0.075mm초과	55%	40%	45%	30%	40%	70%
침식지수		100	93	95	89	92	104

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 석회석 및 백운석의 입경을 만족하는 발명예 5-8은 본 발명의 석회석 및 백운석의 입경을 벗어나는 비교예(1) 및 (2)에 비하여 침식지수가 작음을 알 수 있다.

(실시예 3)

상기 실시예 1의 발명예(4)을 가지고 현장의 실제 턴디쉬에 적용하여 용강의 정련 효과를 확인하였다. 기존 MgO질과 동일한 시공두께를 시공하여 조업 후 상태와 청정강 효과를 확인하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다

구분	조업후 상태	청정효과(불량율 지수)
종래 도포재	양호	100
발명예 4	양호	75

상기 표 3에 나타난 바와같이, 본 발명에 부합되는 보수재를 적용하는 경우에는 우수한 용강의 정련효과가 얻어짐을 알 수 있다.

Claims (4)

1. 중량%로, 정련골재: 10～40% 및 나머지: 염기성 내화골재로 이루어지는 주원료 및 이 주원료에 대한 3～5중량%의 SiO₂가 함유된 인산계 바인더 또는 실리케이트계 바인더로 이루어지고,

   상기 정련골재는 석회석과 백운석으로 구성되고, 석회석과 백운석의 중량비는 석회석: 백운석 = 70 ～ 30 : 30 ～70이고, 그리고

   상기 석회석의 70%이상이 0.075 ～ 2.0mm의 입경을 갖고, 그리고 상기 백운석의 50%이상이 0.075mm이하의 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 염기성 보수재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 염기성 내화골재가 마그네시아 클링커인 것을 특징으로 하는 턴디쉬용 염기성 보수재.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서, 상기 마그네시아 클링커의 입도가 1mm 이하인 것을 특징으로 하는 틴디쉬 염기성 보수재.