KR101848156B1 - 용강 래들용 내화재 - Google Patents
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Abstract
용강 래들용 내화재에 대한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 용강 래들용 내화재는 래들 내 구비되어 용강과 접촉하며, 산화마그네슘(MgO) 16~22 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 63~69 중량%, 실리카(SiO2) 1~6 중량%, 산화철(Fe2O3) 0.1~3 중량% 및 탄소(C) 10~12 중량%를 포함한다.
Description
본 발명은 용강 래들용 내화재에 관한 것이다. 보다 상세하게는 내침식성이 우수한 용강 래들용 내화재에 관한 것이다.
제강 공정에서는 고철이나 혹은 선철을 제강로에 용해한 후 필요한 합금원소를 첨가하는 취련작업을 거쳐 용강을 제조하게 된다.
그리고 취련이 완료된 용강은 2차 정련작업 또는 주조작업을 위하여 수강 래들(ladle)에 옮겨지게 된다. 제강공정에서 래들은 고온의 용강을 받아 2차 정련 공정인 LF, 탈가스(De-Gassing)공정 등을 거쳐 연속주조 공정인 턴디쉬(Tundish)에 용강을 주입하는 일련의 반복적인 공정을 거치게 되고, 래들 내부에는 고온의 용강이 체류한 상태에서 2차 공정을 거쳐 턴디쉬까지 이송하게 된다. 이러한 래들은 통상적으로 철피로 둘러싸여 있는 본체 내측에 수강하는 고열의 용강을 견딜 수 있도록 내화재를 축조하여 구성된다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2010-0085561호(2010.07.29. 공개, 발명의 명칭: 용강 래들용 내화재)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 내침식성 및 내열충격성이 우수한 용강 래들용 내화재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 저염기도 슬래그의 안정성 확보 효과가 우수한 용강 래들용 내화재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 용강 품질 및 내화재 수명 개선 효과가 우수한 용강 래들용 내화재를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 용강 래들용 내화재에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 용강 래들용 내화재는 래들 내 구비되어 용강과 접촉하며, 산화마그네슘(MgO) 16~22 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 63~69 중량%, 실리카(SiO2) 1~6 중량%, 산화철(Fe2O3) 0.1~3 중량% 및 탄소(C) 10~12 중량%를 포함한다.
한 구체예에서 상기 용강은 실리콘(Si) 탈산 용강일 수 있다.
한 구체예에서 상기 용강의 슬래그 염기도(CaO/SiO2)는 2~2.5일 수 있다.
한 구체예에서 상기 용강 래들용 내화재의 기공률은 2.5%~4%이며, 압축강도는 450~600kgf/㎠일 수 있다.
한 구체예에서 상기 산화마그네슘 및 산화알루미늄은 1:3~1:4 중량비로 포함될 수 있다.
본 발명의 용강 래들용 내화재를 적용시 내침식성 및 내열충격성이 우수하고, 저염기도 슬래그의 안정성 확보 효과가 우수하며, 용강 품질 및 내화재 수명 개선 효과가 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체에에 따른 래들의 단면을 나타낸 것이다.
도 2는 알루미늄(Al) 탈산 용강 및 실리콘(Si) 탈산 용강에 대하여, LF 정련 중 산화마그네슘 증가량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 알루미늄(Al) 탈산 용강 및 실리콘(Si) 탈산 용강에 대하여, LF(Ladle Furnace) 정련 중, 래들 별 산화마그네슘 증가량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 슬래그 염기도와 산화 마그네슘 포화 용해도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예 내화재에 대한 내침식성을 비교한 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예 내화재에 대하여, 용강 슬래그 염기도에 따른 산화마그네슘(MgO) 증가량을 비교한 그래프이다.
도 2는 알루미늄(Al) 탈산 용강 및 실리콘(Si) 탈산 용강에 대하여, LF 정련 중 산화마그네슘 증가량을 나타낸 그래프이다.
도 3은 알루미늄(Al) 탈산 용강 및 실리콘(Si) 탈산 용강에 대하여, LF(Ladle Furnace) 정련 중, 래들 별 산화마그네슘 증가량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 슬래그 염기도와 산화 마그네슘 포화 용해도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예 내화재에 대한 내침식성을 비교한 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예 내화재에 대하여, 용강 슬래그 염기도에 따른 산화마그네슘(MgO) 증가량을 비교한 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
용강
래들용
내화재
본 발명의 한 구체예에는 용강 래들용 내화재에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체에에 따른 래들의 단면을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 래들(100)은 용강 및 슬래그와 접하는 내화재(10)가 축조되어 구비되며, 내화재(10)의 외주면에는 영구장연와(미도시) 및 철피(20)가 형성된다. 한 구체예에서 상기 내화재(10)는 슬래그(slag) 접촉라인(S)과, 용강 접촉라인(M)으로 구분된다.
본 발명의 용강 래들용 내화재는 래들(100) 내 용강 접촉라인(M) 구비되어 용강과 접촉하며, 산화마그네슘(MgO) 16~22 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 63~69 중량%, 실리카(SiO2) 1~6 중량%, 산화철(Fe2O3) 0.1~3 중량% 및 탄소(C) 10~12 중량%를 포함한다.
한 구체예에서 슬래그 접촉라인(S)은, 슬래그와 직접 접촉하는 부위로, 높은 내침식성이 요구되며, 산화 마그네슘(MgO) 70~77 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 9~13 중량%, 실리카(SiO2) 1~6 중량%, 산화철(Fe2O3) 0.1~3 중량% 및 탄소(C) 9~12 중량%를 포함할 수 있다. 상기 성분 및 함량으로 포함시, 내침식성이 우수할 수 있다.
상기 산화마그네슘(MgO 또는 마그네시아(magnesia))은 고 용융점을 갖는 강알칼리성 물질이며, 내마모성 및 내침식성을 확보하기 위한 목적으로 포함된다.
한 구체예에서 상기 산화마그네슘은, 상기 내화재 전체중량에 대하여 16~22 중량% 포함된다. 상기 범위로 포함시 상기 내화재의 내마모성 및 내침식성을 확보하여, 용강과 접촉시 마모량이 감소하여, 내화재 수명 개선 효과가 우수하다. 상기 산화마그네슘을 16 중량% 미만으로 포함시 상기 내화재의 내마모성, 내침식성이 저하되어 수명 개선효과가 저하되며, 22 중량%를 초과하여 포함시, 상기 내화재의 물리적 강도가 저하된다. 예를 들면, 18~22 중량% 포함될 수 있다.
상기 산화알루미늄(Al2O3)은 내열충격성 및 저염기도 슬래그의 안정성 확보를 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 산화알루미늄은 상기 내화재 전체중량에 대하여 63~69 중량% 포함된다. 상기 범위로 포함시 상기 내화재의 내열충격성을 확보하여, 용강과 접촉시 마모량이 감소하여, 슬래그 염기도 2~2.5의 저염기도 슬래그의 안정성 개선 및 내화재 수명 개선 효과가 우수하다. 상기 산화알루미늄을 63 중량% 미만으로 포함시 상기 내화재의 내열충격특성이 저하되어, 수명 개선효과가 미미하고 용강에 포함되는 저염기도 슬래그의 안정성이 저하되며, 69 중량%를 초과하여 포함시, 상기 내화재의 물리적 강도가 저하된다. 예를 들면 63~67 중량% 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 산화마그네슘 및 산화알루미늄은 1:3~1:4 중량비로 포함될 수 있다. 상기 중량비로 포함시, 상기 내화재의 내마모성 및 내침식성이 우수하고, 저염기도 슬래그의 안정성 개선 및 내화재 수명 개선 효과가 우수할 수 있다.
상기 실리카(SiO2)는 상기 내화재의 저열전도 특성의 확보와, 고온 조건에서 상기 내화재 중 산화마그네슘 및 산화알루미늄이 반응하여 팽창하는 현상을 방지하는 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 실리카는 상기 내화재 전체중량에 대하여 1~6 중량% 포함된다. 상기 범위로 포함시, 상기 내화재 팽창을 방지할 수 있다. 상기 실리카를 1 중량% 미만으로 포함시, 상기 내화재의 팽창 현상이 발생하여, 팽창에 의한 내화재의 균열 등이 발생하며, 6 중량% 초과하여 포함시 상기 내화재의 내식성이 저하될 수 있다. 예를 들면, 2~4 중량% 포함될 수 있다.
상기 산화철(Fe2O3)은 상기 내화재 전체 중량에 대하여 0.1~3 중량% 포함된다. 상기 산화철을 3 중량% 초과하여 포함시 내화재의 내식성, 물리적 강도 및 수명 특성이 저하될 수 있다. 예를 들면 0.1~2 중량% 포함될 수 있다.
상기 탄소(C, 또는 고정탄소(fixed carbon))는 용강 젖음성 감소, 내마모성 향상 및 내열충격성 향상을 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 탄소는 상기 내화재 전체중량에 대하여 10~12 중량% 포함된다. 상기 범위로 포함시 슬래그에 의한 침윤 효과가 우수하여, 상기 내화재의 용강 젖음성 감소, 내마모성 및 내열충격성 개선 효과가 우수하다. 상기 탄소를 10 중량% 미만으로 포함시, 상기 내화재의용강 젖음성이 개선되지 않아 내화재 수명이 단축되며, 상기 탄소를 12 중랑% 초과하여 포함시 열전도도가 상승하여, 래들 변형 및 손상이 발생할 수 있다. 예를 들면, 10.5~12 중량% 포함될 수 있다.
도 2는 알루미늄(Al) 탈산 용강 및 실리콘(Si) 탈산 용강에 대하여, LF(Ladle Furnace) 정련 중 산화마그네슘 증가량을 나타낸 그래프이다. 상기 도 2를 참조하면, 상기 알루미늄 탈산 용강은 74회 조업(ht) 기준 산화마그네슘이 1.5 중량% 증가한 반면, 실리콘 탈산 용강은 20회 조업(ht) 기준 산화마그네슘이 4 중량%로 증가함을 알 수 있다.
도 3은 알루미늄(Al) 탈산 용강 및 실리콘(Si) 탈산 용강에 대하여, LF(Ladle Furnace) 정련 중 래들 별 산화마그네슘 증가량을 나타낸 그래프이다. 상기 도 3을 참조하면, 실리콘 탈산 용강은 알루미늄 탈산 용강에 비해 산화마그네슘 함량이 더 높게 증가하였음을 알 수 있다. 상기 도 2 및 도 3을 참조하면, 실리콘 탈산강은 슬래그 염기도가 2~2.5 수준으로 낮으며, 용강 슬래그 내 MgO 포화 용해도가 크며, 내화물 중 산화마그네슘 성분을 과다 침식시키는 주 원인으로 작용함을 알 수 있다.
도 4는 슬래그 염기도와 산화 마그네슘 포화 용해도와의 관계를 나타낸 그래프이다. 상기 도 4를 참조하면, 포화 용해도가 증가하면 슬래그의 내화물 중 산화마그네슘을 흡착하는 효과가 증가하여, 산화마그네슘의 용출이 심화됨을 알 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서 상기 용강은 실리콘(Si) 탈산 용강을 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 용강의 슬래그 염기도(CaO/SiO2)는 2~2.5일 수 있다. 상기 범위의 슬래그 염기도를 갖는 실리콘 탈산 용강을 적용시, 상기 내화재의 내침식성이 우수하며, 상기 실리콘 탈산 용강의 저염기도 슬래그의 안정성 개선 및 내화재 수명 개선 효과가 우수할 수 있다.
상기 용강 래들용 내화재의 기공률은 2.5%~4%이며, 압축강도는 450~600kgf/㎠일 수 있다. 상기 조건에서 상기 내화재의 내마모성, 내열충격성 및 내침식성이 우수하여, 내화재 수명 개선효과가 우수할 수 있다.
본 발명의 용강 래들용 내화재를 적용시 내침식성 및 내열충격성이 우수하고, 저염기도 슬래그의 안정성 확보 효과가 우수하며, 용강 품질 및 내화재 수명 개선 효과가 우수할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
및
비교예
실시예
산화마그네슘(MgO) 19.3 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 65.4 중량%, 실리카(SiO2) 3.1 중량%, 산화철(Fe2O3) 0.5 중량% 및 탄소(C) 11 중량% 및 기타 불순물 등을 포함하는 내화재를 축조하였다.
비교예
산화마그네슘(MgO) 74.5 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 11.7 중량%, 실리카(SiO2) 1.8 중량%, 산화철(Fe2O3) 0.5 중량% 및 탄소(C) 10.8 중량% 및 기타 불순물 등을 포함하는 내화재를 축조하였다.
상기 실시예 및 비교예 내화재에 대하여, 부피비중, 기공률 및 압축강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
| 물성 | 실시예 | 비교예 |
| 부피비중 | 3.26 | 3.1 |
| 기공률(%) | 3.2 | 2.8 |
| 압축강도(kgf/㎠) | 480 | 460 |
시험예
상기 실시예 및 비교예의 내화재를 이용하여, 래들 내 용강과 직접 접촉하는 부위(도 1의 용강 접촉부(M)에 축조하여 조업을 실시하였다. 이때, 상기 용강은 염기도(CaO/SiO2)가 2.0인 실리콘(Si) 탈산 용강을 적용하였다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예 내화재에 대한 내침식성을 비교한 사진이다. 상기 도 5에서 침식지수는, 상기 내화재의 침식되어 소실된 단면적을 통하여 도출하였다. 상기 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예는 침식지수가 0.68로, 침식지수가 0.8인 비교예보다 내침식성이 우수함을 알 수 있었다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예 내화재에 대하여, 용강 슬래그 염기도에 따른 산화마그네슘(MgO) 증가량을 비교한 그래프이다. 상기 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예 내화재는 비교예 보다 용강 슬래그 내부로의 산화마그네슘 흡수량(pick-up량)이 감소하였으며, 이는 본 발명의 실시예 내화재가 비교예 내화재 보다 내침식성이 우수한 것을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10: 내화재 20: 철피
S: 슬래그 접촉부 M: 용강 접촉부
100: 래들
S: 슬래그 접촉부 M: 용강 접촉부
100: 래들
Claims (5)
- 래들 내 구비되어 용강과 접촉하며, 산화마그네슘(MgO) 16~22 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 63~69 중량%, 실리카(SiO2) 1~6 중량%, 산화철(Fe2O3) 0.1~3 중량% 및 탄소(C) 10~12 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 용강 래들용 내화재.
- 제1항에 있어서,
상기 용강은 실리콘(Si) 탈산 용강인 것을 특징으로 하는 용강 래들용 내화재.
- 제1항에 있어서,
상기 용강의 슬래그 염기도(CaO(중량%)/SiO2(중량%))는 2~2.5인 것을 특징으로 하는 용강 래들용 내화재.
- 제1항에 있어서,
상기 용강 래들용 내화재의 기공률은 2.5%~4%이며, 압축강도는 450~600kgf/㎠인 것을 특징으로 하는 용강 래들용 내화재.
- 제1항에 있어서,
상기 산화마그네슘 및 산화알루미늄은 1:3~1:4 중량비로 포함되는 것을 특징으로 하는 용강 래들용 내화재.
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| JP2010254497A (ja) | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Lignyte Co Ltd | 耐火物組成物、不定形耐火物、定形耐火物 |
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