KR101701986B1 - 연와 부착용 모르타르 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연와 부착용 모르타르에 관한 것으로서, 전융 마그네시아-크롬 골재 80∼100중량% 및 나머지 염기성 내화 골재로 이루어지는 주원료 100중량부에 4∼6중량부의 첨가제로 이루어지며, 실리케이트 액상을 용매로 이용한다.

본 발명에 의하면, 상온에서 높은 부착 강도를 가지고 있을 뿐만 아니라 고온에 이르는 온도 영역에서 강도를 유지시킴으로써 높은 품질의 모르타르 사용을 가능하게 한다. 따라서, 시공중이나 사용중 위험성이나 안정성을 확보할 수 있다.

모르타르, 마그네시아-크롬, 실리케이트 용매, 부착 강도

Description

연와 부착용 모르타르{Mortar for cohesion brick}

본 발명은 모르타르에 관한 것으로, 특히 부착 강도가 향상된 연와 부착용 모르타르에 관한 것이다.

일반적으로 모르타르는 벽돌, 돌, 타일 또는 콘크리트 블록재 등을 결합시키는 건축자재로 사용된다. 그러나, 모르타르는 고온에 견디는 능력이 향상되어 제강 설비에 이용될 수도 있다. 이러한 모르타르는 적용되는 연와 재질에 따라 여러 종류가 사용되고 있는데, 그 중에서도 MgO질을 주원료로 사용하는 염기성 재질이 연와 부착용으로 사용된다. 한편, 연와를 사용하는 제강 설비로는 1차 정련용 설비 및 2차 정련용 설비가 있으며, 용강을 운반하는 래들에도 연와가 사용된다.

상기 설비중 2차 정련용 설비에는 소성된 마그네시아-크롬 연와가 주류를 이루고 있으며, 모르타르는 MgO질을 주로 이용하고 있다. 여기서, MgO질 원료는 국내에서 생산되는 해수 마그네시아 또는 중국에서 사소된 마그네시아를 이용하고 있다. 그런데, 이러한 모르타르는 사용중 부착 강도가 저하되어 간헐적인 연와 부상 및 탈락과 같은 불량을 발생시키고, 이에 따라 설비 관리상의 문제점이 발생되고 있다.

본 발명은 부착 강도를 향상시켜 제강 설비에서 연와 부상 및 탈락을 방지할 수 있는 연와 부착용 모르타르를 제공한다.

본 발명은 현재 시공 방법과 동일하게 시공하면서 높은 부착성을 갖는 염기성 연와 부착용 모르타르를 제공한다.

본 발명의 일 양태에 따른 연와 부착용 모르타르는 전융 마그네시아-크롬 골재 80∼100중량% 및 나머지 염기성 내화 골재로 이루어지는 주원료 100중량부에 4∼6중량부의 첨가제로 이루어지며, 실리케이트 액상을 용매로 이용한다.

상기 전융 마그네시아-크롬 골재는 크롬 함량이 20∼40중량%이다.

상기 실리케이트 용매는 SiO₂의 함량이 20∼25%이며, 비중이 1.2∼1.3이다.

상기 첨가제는 수용성 분말이고, 분규계 바인더를 포함한다.

상기 전융 마그네시아-크롬 골재는 입도가 0.075㎜이하인 것이 60% 이상이다.

본 발명의 실시 예들은 전융 마그네시아-크롬 골재 80∼100중량% 및 나머지 염기성 내화 골재로 이루어지는 주원료 100중량부에 4∼6중량부의 첨가제로 이루어지며, 실리케이트 액상을 용매로 이용하는 모르타르를 제공한다.

본 발명에 의하면, 상온에서 높은 부착 강도를 가지고 있을 뿐만 아니라 고온에 이르는 온도 영역에서 강도를 유지시킴으로써 높은 품질의 모르타르 사용을 가능하게 한다. 따라서, 시공중이나 사용중 위험성이나 안정성을 확보할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고부착성 연와용 모르타르의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도로서, 전융 마그네시아-크롬 골재를 마련하는 단계(S100)와, 전융 마그네시아-클롬 골재를 주원료로 분말 형태의 첨가제를 첨가하는 단계(S200)와, 주원료 및 첨가제를 실리케이트 용매에 분산시키는 단계(S300)를 포함한다.

S110 : 본 발명의 모르타르는 연와 사이를 부착하기 위해 이용되는 것으로, 2차 정련 설비 등의 제강 설비의 소성 연와에서 바람직하게 이용된다. 일반적으로 소성 연와는 약 15% 정도의 기공율을 갖고 있으며, 이러한 연와의 부착을 위해서는 높은 점력을 가진 유기계 바인더를 이용하고 있다. 그런데, 유기계 바인더는 건조 및 승온중 소실되어 부착 강도를 저하시키는 요인으로 작용하고 있다. 또한, 유기계 바인더를 이용하기 위해서는 유기계 바인더가 용매에 분산이 용이한 형태를 가지고 있어야 하기 때문에 그 선택 종류는 한계를 가지고 있다. 모르타르는 해수 마그네시아 또는 중국산 천연 마그네시아를 주원료로 이용하고 있으며, 이러한 마그네시아 클링커(clinker)는 마그네사이트 또는 수산화마그네슘 등을 1500℃ 이상 구워 만든 덩어리로 산화마그네슘을 주성분으로 하며, 염기성 슬래그에 잘 견디는 특성이 있다.

그러나, 전융 마그네시아-크롬 골재는 화학구성 성분상 MgO-Cr₂O₃-Al₂O₃-Fe₂O₃-SiO₂-CaO로부터 생성된 것이다. 예를들어, MgO 67중량%, Cr₂O₃ 12중량%, Al₂O₃ 7중량%, Fe₂O₃ 11중량%, SiO₂ 1.5중량% 및 CaO 1.2중량%로 생성된 것이다. 이러한 전융 마그네시아-클롬 골재는 연와에 적용할 때 Cr₂O₃/MgO 비가 높아서 클링커내에 2차적으로 생성된 MgO-Cr₂O₃-Al₂O₃-Fe₂O₃ 조성의 스피넬(Spinel)량이 증가하여 프리(free)의 MgO를 강고하게 피복시킴으로써 저염기도 슬래그(slag)에 대한 저항성을 높이는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 발명은 전융 마그네시아-크롬 골재를 모르타르를 주원료로 이용한다. 여기서, 전융 마그네시아-크롬 골재를 모르타르에 적용하는 경우 그 입경은 0.075㎜ 이하인 것이 60% 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 전융 마그네시아-크롬 골재는 80∼100중량% 포함되며, 100중량%에서 나머지는 염기성 내화물이 포함된다. 염기성 내화 골재는 마그네시아 클링커 및 돌로마이트 클링커의 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 돌로마이트 클링커는 산화마그네슘 이외에 산화칼슘을 주성분으로 하며 슬래그에 대한 내침식성이 강하고 침투 억제 효과가 우수하다. 또한, 빠른 소성능력에 의해 중온 강도 유지에 효과적이다. 이러한 돌로마이트 클링커는 27∼32중량%의 CaO와 나머지 MgO로 구성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 돌로마이트 클링커내 CaO의 함량이 27중량% 미만이면 CaO 함유량이 적어 돌로마이트 특성을 발휘하지 못하고, 32중량%를 초과하면 품질 저하를 초래하기 때문이다.

S200 : 모르타르에 첨가제를 첨가할 수도 있는데, 본 발명에 첨가제로 이용되는 바인더는 실리케이트(Silicate) 용매에 분산이 용이하면서도 모르타르의 강도 저하 온도 영역에서 강도를 발휘할 수 있는 SiO₂를 주성분으로 하는 분규계 바인더를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 첨가제는 분말 형태인 것이 바람직하다. 상기 첨가제는 첨가량이 주원료에 대하여 4중량비 미만인 경우, 승온시 접착 강도 향상의 효과가 미흡하며, 6중량비를 초과하는 경우에는 고온에서 손실될 가능성이 높으므로, 상기 첨가제의 함량은 주원료에 대하여 4∼6중량비인 것이 바람직하다.

S300 : 상기한 바와 같이 물을 용매로 이용하는 경우 건조 및 승온 과정에서 소실되기 때문에 자체 시공체의 강도를 약화시키고, 비중을 낮게 만들게 된다. 따라서, 이러한 용매에 의한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 실리케이트(silicate) 액상을 용매로 이용한다. 용매로 사용되는 실리케이트(silicate) 액 상은 시공시 적정한 점력을 확보할 수 있고, 과점력에 의한 시공성 저하를 방지하기 위하여 1.20∼1.30의 비중을 가지고 있으며, SiO₂ 성분을 20∼25% 정도 포함한다. 또한, 물유리 32∼38 보메 기준을 가지고 있는 것을 사용하였다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하겠다. 그러나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

실시 예 및 비교 예

하기 [표 1]과 같은 조성이 되도록 주원료 및 첨가제를 배합하고, 여기에 물과 용매를 첨가하여 완전 분산시킨 후 2차 정련용 마그네시아-크롬 연와에 도포하여 부착 시편을 제작하였다.

[표 1]의 마그네시아 클링커는 95중량%의 산화마그네슘 및 5중량%의 기타 불순물을 포함하고, 전융 마그네시아-크롬은 크롬 함량이 20∼40중량%이고, 마그네시아 함량이 40∼60중량%이며, 나머지 염기성 내화 골재로 이루어진 것을 사용하였다. 즉, 비교 예 1은 마그네시아 클링커를 주원료로 주원료 100중량부에 대하여 유기성 바인더 5중량부와 물을 첨가하여 완전 분산시킨 모르타르이고, 비교 예 2는 전융 마그네시아-크롬 클린커를 주원료로 유기성 바인더 3중량부와 물을 첨가하여 완전히 분산시킨 모르타르이며, 비교 예 3은 전융 마그네이사-크롬 클린커를 주원료로 유기성 바인더 5중량부와 물을 첨가하여 완전 분산시킨 모르타르이고, 비교 예 4는 마그네시아 클링커를 주원료로 분류계 바인더 5중량부와 실리케이트 액상을 첨가하여 완전 분산시킨 모르타르이다. 이에 비해 본 발명의 실시 예 1은 마그네시아 클링커 20중량%와 전융 마그네시아-크롬 클린커 80중량%를 주원료로 주원료 100중량부에 대하여 분규계 바인더 5중량부와 실리케이트 액상을 첨가하여 완전히 분산시킨 모르타르이고, 실시 예 2는 전융 마그네시아-크롬 클린커 100중량%를 주원료로 분규계 바인더 5중량부와 실리케이트 액상을 첨가하여 완전히 분산시킨 모르타르이다.

상기와 같이 제작된 시편을 110℃에서 24시간, 전기로에서 1000℃에서 3시간 유지한 다음 상온에서 압축 강도를 측정하였다.

구분	비교 예				실시 예
	1	2	3	4	1	2
마그네시아 클링커	100			100	20
전융 마그네시아-크롬 클린커		100	100		80	100
유기성 바인더	5	3	5
분규계 바인더				5	5	5
물	○	○	○
Silicate 액상				○	○	○
부착강도(110℃)	9	10	10	27	48	52
부착강도(1000℃)	2	4	4	11	19	21

[표 1]에 나타난 바와 같이, 일반적으로 사용되는 물을 용매로 사용한 경우 주원료로 마그네시아 클링커나 전융 마그네시아-크롬 클린커의 변경에도 부착 강도의 차이는 거의 없음을 알 수 있다. 그런데, 동일한 바인더내에서는 마그네시아 클링커보다 전융 마그네시아-크롬을 적용한 경우 미소 증가하였다.

그러나, 비교 예 4와 실시 예 1 및 2와 같이 용매로서 실리케이트(Silicate) 액상을 사용하게 되면 부착 강도는 크게 향상되며, 특히 실시 예 1 및 2와 같이 전융 마그네시아-크롬을 적용하였을 때 더욱 크게 향상되었다. 마그네시아 클링커와 전융 마그네시아-크롬의 접착 강도의 차이는 건조 부착 강도 및 열간 부착 강도에서도 2배 이상 크게 차이가 발생하였다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고부착성 모르타르의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.

Claims (6)

1. 제강 설비에 부착되는 연와의 부착 강도를 향상시켜 연와의 부상 및 탈락을 방지하기 위한 연와 부착용 모르타로로서,

   전융 마그네시아-크롬 골재 80∼100중량% 및 나머지 염기성 내화 골재로 이루어지는 주원료 100중량부에 4∼6중량부의 첨가제로 이루어지며, 실리케이트 액상을 용매로 이용하는 연와 부착용 모르타르.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전융 마그네시아-크롬 골재는 크롬 함량이 20∼40중량%인 연와 부착용 모르타르.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 실리케이트 용매는 SiO₂의 함량이 20∼25%이며, 비중이 1.2∼1.3인 연와 부착용 모르타르.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 첨가제는 수용성 분말인 연와 부착용 모르타르.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 첨가제는 분규계 바인더인 연와 부착용 모르타르.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전융 마그네시아-크롬 골재는 입도가 0.075㎜이하인 것이 60중량% 이상인 연와 부착용 모르타르.

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