KR101210644B1

KR101210644B1 - 고로(高爐) 출선구 폐쇄용 내화물

Info

Publication number: KR101210644B1
Application number: KR1020100117992A
Authority: KR
Inventors: 김원건
Original assignee: 조선내화 주식회사
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2012-12-07
Also published as: KR20120056449A

Abstract

본 발명은 코크스 분말, 폐내화물, 고로 슬래그 중 선택한 1종을 기존의 Mud재에 적절히 배합하여서 된 고로 출선구 폐쇄재를 제공함으로써, 폐자원의 활용에 따른 저렴한 제조원가, 용융물과 젖음성이 작아져 출선기간 증가, 폐쇄용 내화물 개공 소요시간을 짧게 하는데 적합한 고로 출선구 폐쇄용 내화물에 관한 것이다.
이에 따른 구성은 100중량%로서, 코크스 분말 1～50중량%, 폐내화물 1～90중량%, 고로 슬래그 0.1～20중량% 중 적어도 1종이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로 출선구 폐쇄용 내화물로 이루어진다.

Description

고로(高爐) 출선구 폐쇄용 내화물{refractories for closing of tapping hole of blast furnace}

본 발명은 고로(高爐) 출선구 폐쇄용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제철소 조업 부산물인 코크스 분말과, 제철, 제강 및 기타 설비에서 배출되는 폐내화물과, 고로 슬래그를 적절히 배합하여 수득되는 고로 출선구 폐쇄용 내화물에 관한 것이다.

고로 조업에 있어서는 고로내에서 목표성분으로 용해된 용선이 출선구를 통해 배출되고, 배출된 용선을 혼선차에 받아 제강공정으로 이송하여 제강품을 생산하게 된다.

도 1은 고로 설비에서 용선이 배출되는 저부 측면의 일부 단면도를 나타낸 것으로, 고로 내에 코크스, 철광석 등의 원료가 장입되어 용해되면 상층부에 비금속 개재물 등을 포함한 불순물이 슬래그(slag)로 형성되고, 슬래그 아래에는 목표성분으로 하는 용선이 이루어지고, 용융된 용선이 출선구(2)를 통해 배출된 용선은 탕도(4)를 거쳐 혼선차(5)에 저장되어 제강공정으로 이송된다.

고로 내의 용선이 모두 배출되면 출선구(2)를 폐쇄용 내화물(1)로 폐쇄하고, 고로 조업을 재가동하게 된다. 도면 부호 3은 풍구이다.

종래 고로 출선구 폐쇄용 내화물(1)은 고순도 Al₂O₃, SiO₂, SiC, C, Fe₂O₃ 등의 원재료(일명, Mud재라 함)를 사용하였으며, 이에 사용되는 원재료는 제조시 에너지 소비가 많고 환경적 문제가 발생하고 있다. 특히 원재료의 제조단가가 상승하면서 출선구 폐쇄용 내화물 제조시 제조비용 증대되는 문제점이 발생한다. 그리고 제철, 제강 및 기타 설비에서 배출되는 폐내화물은 모두 매립되어 환경오염을 유발하게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제철소 조업 부산물인 코크스 분말, 제철, 제강 및 기타 설비에서 배출되는 폐내화물, 고로 슬래그 중 선택한 1종을 기존의 Mud재에 적절히 배합하여 수득된 고로 출선구 폐쇄재를 제공함으로써, 폐자원의 활용에 따른 저렴한 제조원가, 용융물과 젖음성이 작아져 출선기간 증가, 폐쇄용 내화물 개공 소요시간을 짧게 하는데 적합한 고로 출선구 폐쇄용 내화물을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 100중량%로서, 제철소 조업 부산물인 카본을 함유한 코크스 분말이 1～50중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로 출선구 폐쇄용 내화물로 이루어진다(청구항 1).

또한 본 발명은 100중량%로서, 제철, 제강 설비에서 배출되는 폐내화물이 1～90중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로 출선구 폐쇄용 내화물로 이루어진다(청구항 2).

또한 본 발명은 100%로서, 고로에서 배출되는 고로 슬래그가 0.1～20중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로 출선구 폐쇄용 내화물로 이루어진다(청구항 3).

본 발명은 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어진 주 성분(종래발명의 Mud재)에 제철소 조업 부산물인 카본을 함유한 코크스, 제철, 제강 설비에서 배출되는 폐내화물, 고로에서 배출되는 고로 슬래그 중에서 선택한 원료를 포함시켜 조성한 것으로, 다 발명을 하나의 출원에 기재한 것은 아니다.

상기 조성으로 이루어진 내화물은 용융물(용선 및 슬래그)과의 젖음성이 작아져 출선시간이 증가하고, 출선구 폐쇄용 내화물 개공시 개공소요시간이 짧아지는 효과가 있다.

상기 조성에서 카본을 함유한 코크스는 제철소의 고로에서 부산물로 발생되는 폐코크스로서, 이는 통기성 확보, 개공성 확보, 내식성 확보 등의 역할을 하는 것으로, Mud재가 출선구로 충진시 다량의 휘발성 가스가 발생하는데, 이 가스를 외부로 배출하기 위해서는 가스가 통과할 수 있는 통로가 있어야 하며, 이 통로 역할을 다공성인 코크스가 한다.

또한 고로에서 용융물을 출선하기 위해서는 Mud재를 개공하는데, 이때 사용되는 기기를 개공기라고 하고, 개공기 앞에는 내열성과 고강도인 개공 비트(bit)가 설치되어 있어 회전을 하면서 Mud재를 개공한다. 이때 Mud재의 강도가 너무 높을 시에는 Mud재가 개공되지 않으며 이럴 경우는 해머를 이용하여 개공하거나, 산소를 사용해서 강제 개공을 실시한다. 하지만 Mud재에 코크스가 첨가되면 개공성이 용이하다.

또한 코크스는 카본이 다량 함유하고 있어 용융물과 접촉 및 반응이 적어서 Mud재의 내식성을 확보하는 역할을 한다.

상기 코크스 첨가량이 1중량% 미만일 경우는 휘발성 가스가 배출되지 못하여 개공성과 내식성이 저하하는 현상이 발생하고, 개공성 저하시에는 개공시간이 증가하여 고로 내부 용융물이 증가하여 설비 트러블(trouble)이 발생하여, 해머 또는 산소에 의한 개공시 Mud재 시공체에 손상을 발생하여 출선시 비정상적인 용선 흐름이 발생하고, 내식성 저하는 용융물 배출시간(출선시간)이 짧아지게 되어 용선 생산량이 떨어진다.

또한 코크스 첨가량이 50중량% 초과시는 카본에 의한 소결성이 저하되어 강도 저하 현상이 발생하고, 그로 인해 Mud재가 고로 내부에서 안정적인 구조체를 형성하지 못한다.

폐내화물은 Mud재의 내화성, 내식성을 확보하기 위해서 첨가하는 것으로, 첨가량이 1중량% 이하시에는 내식성이 확보되지 않아서 출선시간이 짧아지게 되며, 또한 첨가량이 90중량% 범위를 초과하면 Mud재의 열간 충진성, 개공성, 통기성이 저하하는 현상이 발생한다.

폐내화물은 한 예로서, 내화물이 사용된 후 성분 함량이 Al₂O₃가 0.5～95중량%의 정형 내화물 또는 부정형 내화물, 또는 카본이 5～99중량%의 정형 내화물 또는 부정형 내화물, 또는 SiC 0.6～90중량%의 정형 내화물 또는 부정형 내화물을 들 수 있다(청구항 4).

고로 슬래그 첨가시에는 저온에서 소결되어 Mud재의 소결강도를 증가시키는 것으로, 0.1중량% 범위 미만일 경우는 상기 효과가 미약하고, 20중량% 범위를 초과하면 고온에서 슬래그가 용융되어 Mud재의 내식성을 저하하는 현상이 발생한다.

주성분으로 이루어진 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C는 Mud재의 열간충진성, 내식성, 강도 등을 발현하는 역할을 하며, 범위 이하 또는 이상 시에는 Mud재의 역할이 떨어지는 현상이 발생하여 출선작업에 악영향을 미치게 된다.

또한 본 발명은 100중량%로서, 제철소 조업 부산물인 카본을 함유한 코크스 분말이 1～50중량%, 제철, 제강 설비에서 배출되는 폐내화물이 1～90중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로 출선구 폐쇄용 내화물로 이루어진다(청구항 5).

상기한 조성에서 코크스 첨가량이 1중량% 미만일 경우는 휘발성 가스가 배출이 불량하여 개공성이 저하하고, 50중량% 초과시는 소결성이 저하되어 강도 저하 현상이 발생 및 압출압이 증가하고, 폐내화물이 90중량% 초과시 압출압 증가 및 침식지수가 증가하여 열간 충진이 어려우며 출선시간이 감소한다.

또한 본 발명은 100중량%로서, 제철소 조업 부산물인 카본을 함유한 코크스 분말이 1～50중량%, 고로에서 배출되는 고로 슬래그가 0.1～20중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로 출선구 폐쇄용 내화물로 이루어진다(청구항 6).

코크스 분말이 상기 범위를 벗어나면 상기한 청구항 5와 같은 문제가 발생되고, 고로 슬래그는 Mud재의 소결강도를 증가시키는 것으로, 0.1중량% 범위 미만일 경우는 상기 효과가 미약하고, 20중량% 초과시는 침식지수가 증가하여 출선시간이 감소한다.

또한 본발명은 100중량%로서, 제철, 제강 설비에서 배출되는 폐내화물이 1～70중량%, 고로에서 배출되는 고로 슬래그가 0.1～20중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로 출선구 폐쇄용 내화물로 이루어진다(청구항 7).

폐내화물의 첨가량이 1중량% 이하시에는 내식성이 확보가 되지 않아서 출선시간이 짧아지게 되며, 70중량% 초과시 압출압 증가 및 침식지수가 증가하여 열간 충진이 어려우며 출선시간이 감소하며, 고로 슬래그가 0.1중량% 미만일 경우 소결강도가 미약하고 20중량% 초과시는 침식지수가 증가하여 출선시간이 감소한다.

또한 100중량%로서, 제철소 조업 부산물인 카본을 함유한 코크스 분말이 1～20중량%, 제철, 제강 설비에서 배출되는 폐내화물이 1～60중량%, 고로에서 배출되는 고로 슬래그가 0.1～10중량%이고, 잔부가 Al₂O₃ , SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로 출선구 폐쇄용 내화물로 이루어진다(청구항 8).

코크스 첨가량이 1중량% 미만일 경우는 휘발성 가스가 배출이 불량하여 개공성이 저하하고, 폐내화물이 1중량% 미만시는 내식성 확보가 되지 않아 출선시간이 짧아지게 되고, 고로 슬래그가 0.1중량% 미만시는 소결강도가 미약하게 나타난다.그리고 코크스 20중량% 초과시, 폐내화물 60중량% 초과시, 고로 슬래그 10중량% 초과시 압출압 및 침식지수가 증가하여 열간 충진이 어려우며 출선시간이 감소한다.

이상과 같이 조성된 출선구 폐쇄용 내화물은 용융물(용선과 슬래그)과의 젖음성이 작아져 출선시간이 증가하고, 출선구 폐쇄용 내화물 개공시 개공시간이 짧아지는 효과가 있다.

도 1은 고로 설비에서 용선이 배출되는 저부 측면의 일부를 나타낸 단면도이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

	시료 번호	중량%				압출압	침식지수
	시료 번호	코크스	폐내화물	고로슬래그	머드재	압출압	침식지수
본 발 명	1	1			99	11	100
	2	50			50	13	100
	3		1		99	11	100
	4		90		10	13	145
	5			0.1	99.9	11	100
	6			20	80	11	160
	7	1	1		98	11	100
	8	50	1		49	13	150
	9	50	40		10	13	160
	10	1	89		10	13	135
	11	1		0.1	98.9	11	100
	12	1		20	79	11	160
	13	50		0.1	49.9	13	150
	14	50		20	30	13	160
	15		1	0.1	98.9	11	100
	16		1	20	79	11	160
	17		70	20	10	12	170
	18	1	1	0.1	97.9	11	105
	19	20	1	0.1	78.9	12	130
	20	20	60	0.1	19.9	13	150
	21	20	60	10	10	13	180
	22	10	30	1	49	11	110
비교예	1	60			40	15	200
	2		95		5	20≤	150
	3			25	75	11	200
	4	1	99			19	200
	5	10	60	30		15	200

상기한 (표 1)에서 본 발명의 실시예(1～22)와 같이 각각 혼합하고, 이 혼합물을 고로 출선구 폐쇄용 성질을 갖는 내화물로 제조하였다. 상기 제조된 내화물은 고로 출선구를 폐쇄하고 재개공하는 특성이 중요한 것으로, Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 성분 각각의 함량은 중요치 않아 본 명세서에서는 세분하여 기재하는 않는다.

상기 (표 1)에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예로 제조된 내화물인 경우 적절한 충진성과 침식성을 갖는 Mud재의 구비조건을 충족할 수 있었으나, 비교예는 충진을 할 수 없는 성질과 내화물 침식이 너무 커 Mud재의 구비조건을 충족할 수 없는 결과를 알 수 있었다.

하기 (표 2)는 상기 실시예 22 적용에 따른 출선시간을 나타낸 것으로, 기존 출선구 폐쇄재와 동일 내지는 약간 우수함을 나타내었다.

	기존품	본 발명
출선시간(분/tap)	135	133
충진압(bar/tap)	240	240

본 발명의 내용에 포함되어 있음

Claims

100중량%로서, 제철소 조업 부산물인 카본을 함유한 코크스 분말이 1～50중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로(高爐) 출선구 폐쇄용 내화물.

100중량%로서, 제철, 제강 설비에서 배출되는 폐내화물이 1～90중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로(高爐) 출선구 폐쇄용 내화물.

100중량%로서, 고로에서 배출되는 고로 슬래그가 0.1～20중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로(高爐) 출선구 폐쇄용 내화물.

제 2 항에 있어서,
폐내화물 범위는 내화물이 사용된 후 성분 함량이 Al₂O₃가 0.5～95중량%의 정형 내화물 또는 부정형 내화물, 카본이 5～99중량%의 정형 내화물 또는 부정형 내화물, SiC가 0.5～90중량%의 정형 내화물 또는 부정형 내화물 중 선택한 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로(高爐) 출선구 폐쇄용 내화물.

100중량%로서, 제철소 조업 부산물인 카본을 함유한 코크스 분말이 1～50중량%이고, 제철, 제강 설비에서 배출되는 폐내화물이 1～90중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로(高爐) 출선구 폐쇄용 내화물.

100중량%로서, 제철소 조업 부산물인 카본을 함유한 코크스 분말이 1～50중량%이고, 고로에서 배출되는 고로 슬래그가 0.1～20중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로(高爐) 출선구 폐쇄용 내화물.

100중량%로서, 제강 설비에서 배출되는 폐내화물이 1～70중량%이고, 고로에서 배출되는 고로 슬래그가 0.1～20중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로(高爐) 출선구 폐쇄용 내화물.

100중량%로서, 제철소 조업 부산물인 카본을 함유한 코크스 분말이 1～20중량%이고, 제철, 제강 설비에서 배출되는 폐내화물이 1～60중량%이고, 고로에서 배출되는 고로 슬래그가 0.1～10중량%이고, 잔부가 Al₂O₃, SiO₂, SiC, Fe₂O₃, C 중 적어도 1종으로 이루어짐을 특징으로 하는 고로(高爐) 출선구 폐쇄용 내화물.