KR101989253B1 - Melting refractory composition for blast furnace - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용융성 내화 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하세는 고로용 용융성 내화 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a fusible refractory composition, and more particularly, to a fusible refractory composition for a blast furnace.
고로(Blast furnace)는 철광석으로부터 순철을 제조하는 제선 공정에서 사용되는 대표적인 장치이다. 제선 공정은 고로 내에 철광석, 코크스, 석회석 등을 장입하고 산소를 아래로부터 불어넣어, 철광석 내의 산화철과 코크스 내의 탄소가 화학 반응하게 함으로써 철이 용해되는 1,000℃ 이상의 높은 온도를 구현하여 철광석에서 철을 추출하는 공정이다. 고로 작업에 의해 형성된 철은 용융되어 고로의 하단부에 모이게 되고, 출선구를 통하여 외부로 배출되어 압연 등의 필요한 조업을 수행하게 된다.A blast furnace is a typical device used in a refining process to produce pure iron from iron ore. The ironmaking process is to extract iron from iron ore by charging iron ore, coke and limestone into the blast furnace and blowing oxygen from below to realize a high temperature of 1,000 ° C or higher in which iron is melted by allowing iron oxide in iron ore and carbon in coke to react with each other Process. The iron formed by the blast furnace is melted and collected at the lower end of the blast furnace, and is discharged to the outside through the outlet to perform necessary operations such as rolling.
고로는 높은 압력조건 하에서 고로 하부로부터 고로 상부까지 노내 온도분포가 1,300~1,400℃까지 고온 상태를 유지하고 있기 때문에 이러한 고온에 견딜 수 있도록 고로 노체구조를 특수하게 구성해야 할 필요가 있다. 이러한 목적에 부합하기 위하여 고로 노체구조는 노체 외측에 철판으로 구성되는 철피를 세우고 그 안쪽으로 고온에 견딜 수 있는 내화연와를 축조하게 된다.Since the furnace temperature distribution from the lower part of the furnace to the upper part of the furnace is maintained at a high temperature from 1,300 to 1,400 ° C under a high pressure condition under a high pressure condition, it is necessary to specially construct the furnace body structure to withstand such high temperatures. In order to meet this purpose, the structure of the corona body is made of steel plate on the outer side of the body, and the inside of the corona body is constructed with an inner flame resistant to high temperature.
이에 관련된 기술로는 대한민국 특허공개공보 제2013-0062027호(2013.06.12 공개, 내화 조성물)가 있다.A related art is Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0062027 (published on June, 2013, refractory composition).
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 고로 화입시 첫 출선까지의 시간을 단축하기 위하여 고로에 적용되는 용융성 내화 조성물을 제공하는 데 있다.A problem to be solved by the present invention is to provide a fusible refractory composition applied to a blast furnace in order to shorten the time required until the first outlet of blast furnace.
본 발명의 일 측면에 따른 용융성 내화 조성물은, 알루미나(Al2O3): 20~30 중량%, 실리콘옥사이드(SiO2): 50~60 중량%, 및 산화칼슘(CaO): 10~20 중량%를 포함하며, 1,300~1,400℃에서 용융되어 고로 내 용강 출선 후 제거되는 것을 특징으로 한다.A fusible refractory composition according to one aspect of the present invention comprises 20 to 30 wt% of alumina (Al 2 O 3 ), 50 to 60 wt% of silicon oxide (SiO 2 ), and 10 to 20 wt% of calcium oxide (CaO) %, And is characterized in that it is melted at 1,300 to 1,400 ° C and removed after leaving molten steel in the blast furnace.
상기 고로용 내화 조성물은, 800~1,000℃의 온도에서 건조할 때 2.0% 이하의 수분 함량을 나타내는 것이 바람직하다.It is preferable that the refractory composition for a blast furnace exhibits a moisture content of 2.0% or less when dried at a temperature of 800 to 1,000 ° C.
상기 고로용 내화 조성물은, 2.5 이하의 비중을 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the refractory composition for a blast furnace has a specific gravity of 2.5 or less.
상기 고로용 내화 조성물은, 1,000℃의 온도에서 0.2% 이상의 팽창 특성을 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the refractory composition for a blast furnace has an expansion characteristic of 0.2% or more at a temperature of 1,000 ° C.
본 발명에 따르면, 최적의 성분비를 갖는 용융성 내화물의 개발을 통해 고로 대형화 및 내용적 확대에 따른 화입으로부터 출선까지의 소요 시간을 단축시킬 수 있다. 따라서, 공정 시간을 단출시킬 수 있고 고로 화입시 고로 냉입 등의 위험을 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to shorten the time required from burning to leaving in accordance with the enlargement of the furnace and the expansion of the contents through the development of the melting refractory having the optimum composition ratio. Therefore, the process time can be shortened, and the risk of chilling and the like in the blast furnace can be prevented.
도 1은 고로용 내화물의 합금성분의 함량에 따른 내화물의 용융점을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 용융성 내화물의 용융성을 평가한 결과를 나타내 보인 전자현미경 사진들이다.FIG. 1 is a graph showing the melting point of refractories according to the content of the alloy component of the refractory for blast furnace.
2 is an electron micrograph showing the results of evaluating the melting properties of the refractory of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. Throughout this specification, the same or similar components are denoted by the same reference numerals. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
일반적으로 고로 본체는 외부 금속 구조체와 그에 둘러싸이고 반응영역을 제공하는 내부 내화물 구조체로 구성될 수 있다. 최근 고로의 대형화가 이루어짐에 따라, 내용적 증가로 인해 화입시 녹여야 하는 부분이 크게 증가하게 되었다. 따라서, 화입으로부터 첫 출선까지 소요되는 시간이 증가함으로써 용융되었던 철이 급격하게 응고되거나 산화되는 고로 냉입의 위험이 증가하고 있다.In general, the blast furnace body may consist of an outer metal structure and an inner refractory structure surrounding it and providing a reaction zone. As the blast furnace has recently become larger, the portion that needs to be melted at the time of burning has increased greatly due to the increase in the content. Therefore, as the time from burning to the first exit is increased, the molten iron is rapidly solidified or oxidized, and the risk of cold is increasing.
본 발명에서는 이러한 고로의 대형화로 인한 고로 냉입을 방지하기 위하여, 용융성 내화물을 고로 내부에 인위적으로 배치하여 화입시 녹여야 하는 체적을 줄임으로써 출선까지의 시간을 감소시키기 위하여 적용되는 고로용 용융성 내화 조성물을 제시한다.In the present invention, in order to prevent cold blast due to the enlargement of the blast furnace, the melting refractory is artificially disposed inside the blast furnace to reduce the volume to be melted at the time of burning, The composition is presented.
상기 고로에 배치되는 내화물은 화입시로부터 출선시까지 녹지 않고 출선 후에는 용융되어 제거될 수 있도록 적절한 용융점을 갖는 용융성 내화물인 것이 바람직하다. 일반적으로 알루미나계 내화물은 용강 및 슬래그에 대한 내식성이 우수하다는 특징을 지니고 있으므로 알루미나를 주원료로 하는 내화물이 많이 사용되고 있다.It is preferable that the refractory disposed in the blast furnace is a melting refractory having a proper melting point so that the refractory disposed in the blast furnace can not melt from the time of burning to the time of leaving and can be melted and removed after leaving. In general, alumina refractories are characterized in that they have excellent corrosion resistance to molten steel and slag, so refractories containing alumina as the main raw material are widely used.
본 발명의 상기 용융성 내화 조성물은 알루미나(Al2O3), 실리콘옥사이드(SiO2) 및 산화칼슘(CaO)으로 이루어진 기본 성분을 포함한다. 상기 내화 조성물의 기본 성분들이 제선 공정이 완료될 때까지 녹지 않고 제선 공정이 완료되어 출선 후에는 제선 공정의 조업온도, 즉 1,300~1,400℃에서 용융되어 제거되는 용융 특성을 나타내도록 최적의 성분 설계가 필요하다.The fusible refractory composition of the present invention comprises a basic component consisting of alumina (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ) and calcium oxide (CaO). The basic components of the refractory composition are not melted until the completion of the milling process, and the optimum component design is such that the milling process is completed and the milling temperature after the milling is melted and removed at the milling temperature of 1,300 to 1,400 ° C. need.
본 발명의 발명자들이 찾아낸 상기 고로용 내화물의 최적의 성분 설계에 따르면, 본 발명의 용융성 내화 조성물은 알루미나(Al2O3), 실리콘옥사이드(SiO2) 및 산화칼슘(CaO)으로 이루어진 기본 성분을 포함한다. 본 발명의 상기 용융성 내화 조성물의 기본 성분은, 보다 바람직하게는, 알루미나(Al2O3): 20~30 중량%, 실리콘옥사이드(SiO2): 50~60 중량%, 그리고 산화칼슘(CaO): 10~20 중량%를 포함하여 이루어진 것이다. 또한, 상기 산화칼슘(CaO)의 성분 조정을 맞추기 위하여 규회석(Wollastonite)이 적용될 수 있다.According to the optimum component design of the refractory for blast furnace found by the inventors of the present invention, the fusible refractory composition of the present invention is composed of a base component made of alumina (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ) and calcium oxide (CaO) . More preferably, the basic components of the melting refractory composition of the present invention are 20 to 30% by weight of alumina (Al 2 O 3 ), 50 to 60% by weight of silicon oxide (SiO 2 ) ): 10 to 20% by weight. Also, wollastonite may be applied to adjust the composition of the calcium oxide (CaO).
도 1은 고로용 내화물의 합금성분의 함량에 따른 내화물의 용융점을 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a graph showing the melting point of refractories according to the content of the alloy component of the refractory for blast furnace.
도 1의 그래프에서, 피라미드의 각 꼭지점은 내화물을 구성하고 있는 주요 성분인 알루미나(Al2O3), 실리콘옥사이드(SiO2) 및 산화칼슘(CaO)을 나타내고, 피라미드 내의 점선, 쇄선 등의 등고선은 용융점을 각각 나타낸다. 언급한 바와 같이, 본 발명의 상기 용융성 내화 조성물은 알루미나(Al2O3), 실리콘옥사이드(SiO2) 및 산화칼슘(CaO)으로 이루어진 기본 성분을 포함하되, 상기 내화 조성물의 기본 성분들이 제선 공정이 완료될 때까지 완전히 녹지 않고 제선 공정이 완료되어 출선 후에는 제선 공정의 조업온도, 즉 1,300~1,400℃에서 용융되어 제거되는 용융 특성을 나타내도록 최적의 성분 설계가 필요하다.In FIG. 1, each vertex of the pyramid represents alumina (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ) and calcium oxide (CaO), which are the main constituents of the refractory, and are represented by dashed lines in the pyramid, Respectively. As mentioned above, the fusible refractory composition of the present invention comprises a basic component consisting of alumina (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ) and calcium oxide (CaO) It is necessary to design an optimal component so as to exhibit the melting characteristic of being melted and removed at the operating temperature of the milling process, that is, at 1,300 to 1,400 ° C after the completion of the milling process after the completion of the milling process.
따라서, 도 1을 참조하면, 삼각 피라미드에서 중심부에 표시된 부분이 이와 같은 조건을 만족하는 성분의 함량비를 나타내며, 성분의 함량비가 달라질 경우 내화물의 융점이 달라지게 된다. 즉, 1,300~1,400℃에서 내화성 조성물이 용융되지 않고 잔류하거나 너무 낮은 온도에서 용융되어 고로용 내화물로서의 역할을 하지 못하게 된다.Accordingly, referring to FIG. 1, the triangular pyramid shows a content ratio of components satisfying the above conditions, and the melting point of the refractory is different when the content ratio of the components is changed. That is, at 1,300 to 1,400 ° C, the refractory composition does not melt and remains or melts at a too low temperature, thereby failing to serve as a refractory for a blast furnace.
도 2는 본 발명의 용융성 내화물의 용융성을 평가한 결과를 나타내 보인 전자현미경 사진들이다.2 is an electron micrograph showing the results of evaluating the melting properties of the refractory of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기한 본 발명에서 제시하는 성분 함량의 용융성 내화물을 준비한 다음 각각 1,000℃, 1,200℃, 1,300℃의 온도에서 용융성 평가를 수행한 결과, 1,200℃에서는 부분적인 용융이 일어났지만 1,300℃에서는 완전 용융되었음을 보여준다. 즉, 본 발명의 용융성 내화물의 경우 적정 온도, 1,300~1,400℃에서 완전히 용융되어 제거되므로 슬래그 과다 생성이 억제될 수 있다.Referring to FIG. 2, the melt refractories having the component contents described above were prepared and then evaluated for meltability at 1,000 ° C., 1,200 ° C. and 1,300 ° C., respectively. As a result, partial melting at 1,200 ° C. But it was completely melted at 1,300 ° C. That is, in the case of the melting refractory of the present invention, since the molten refractory of the present invention is completely melted and removed at an appropriate temperature of 1,300 to 1,400 ° C., the slag overproduction can be suppressed.
한편, 상기와 같이 설계된 성분으로 이루어진 내화물을 고로에 적용하기 위하여 다음과 같은 조건의 물성을 만족하여야 한다.On the other hand, in order to apply the refractory composed of the above designed components to the blast furnace, the following properties should be satisfied.
첫째, 내화물 내에 수분이 과잉 포함될 경우 고온의 용강 내에서 폭발을 일으킬 위험이 크기 때문에 내화물 내의 수분의 함량을 엄격히 제어하여야 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 내화물의 수분은 건조 후 2% 이하로 제어되는 것이 바람직하다.First, if the water content is excessive in the refractory, the moisture content in the refractory material should be strictly controlled because there is a high risk of explosion in the high temperature molten steel. According to a preferred embodiment of the present invention, the water content of the refractory is preferably controlled to 2% or less after the drying.
둘째, 고로 내에서 출선 후, 상기 내화물은 용융되어 슬래그로 부상되어 제거되어야 하므로 비중이 적절히 낮을 것이 요구된다. 내화물의 비중이 슬래그보다 클 경우 슬래그 밑으로 가라앉아 고로 밖으로 배출되기 어렵게 된다. 따라서, 고로 적용을 위한 상기 내화물의 비중은 슬래그의 비중과 유사하거나 낮은 2.5 이하일 것이 요구된다.Second, after leaving the blast furnace, the refractory is required to have a low specific gravity since it must be melted and flashed off as slag. When the specific gravity of the refractory is larger than that of the slag, it sinks below the slag and becomes difficult to discharge to the furnace. Therefore, the specific gravity of the refractory for blast furnace application is required to be less than or equal to 2.5, which is similar to the specific gravity of the slag.
셋째, 상기 내화물은 저 비중 특성을 가지므로 고로 승온 시 팽창되어 제선 공정 중 서로 단단히 결합될 수 있어야 한다. 그렇지 않으면 비중이 낮기 때문에 분리되어 용강 위로 떠오르거나 출선구를 막아 용강의 출선을 방해할 수 있다. 따라서, 상기 내화물은 적절한 결합력을 갖도록 적절한 수준의 팽창 특성이 확보되어야 한다. 고로 적용을 위한 내화물의 경우 1,000℃의 온도에서 0.2% 이상의 팽창 특성을 갖는 것이 요구된다.Third, since the refractory material has a low specific gravity property, it is required to be expanded when heated to a high temperature and be firmly bonded to each other during the refining process. Otherwise, since the specific gravity is low, it may float on the molten steel separately or block the outlet to prevent the molten steel from coming out. Therefore, the refractory should have an appropriate level of expansion property so as to have a proper bonding force. The refractory for blast furnace application is required to have an expansion characteristic of 0.2% or more at a temperature of 1,000 ° C.
본 발명의 상기 용융성 내화물은 알루미나(Al2O3): 20~30 중량%, 실리콘옥사이드(SiO2): 50~60 중량%, 그리고 산화칼슘(CaO): 10~20 중량%를 포함하여 이루어진다. 상기한 성분 함량의 용융성 내화물의 물성을 아래의 표 1에 나타내었다The melting refractory of the present invention comprises 20 to 30 wt% of alumina (Al 2 O 3 ), 50 to 60 wt% of silicon oxide (SiO 2 ), and 10 to 20 wt% of calcium oxide (CaO) . The physical properties of the above-mentioned molten refractories of the component contents are shown in Table 1 below
상기 표 1을 참조하면, 상기한 함량비의 알루미나(Al2O3), 실리콘옥사이드(SiO2), 그리고 산화칼슘(CaO)을 포함하여 이루어진 본 발명의 용융성 내화 조성물은 800~1,000℃에서 건조 시 1.8%의 수분 함량과, 1.9의 비중, 그리고 1,000℃에서 0.25%의 팽창 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 고로에 적용하기 위한 내화물의 물성을 충족함을 알 수 있다.Referring to Table 1, the fusible refractory composition of the present invention comprising alumina (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ) and calcium oxide (CaO) It was confirmed that the moisture content of 1.8%, the specific gravity of 1.9, and the expansion characteristic of 0.25% at 1,000 ° C were found at the time of drying. Thus, it can be seen that the properties of the refractory for the application to the blast furnace are satisfied.
본 발명에 따르면, 최적의 성분비를 갖는 용융성 내화물의 개발을 통해 고로 대형화 및 내용적 확대에 따른 화입으로부터 출선까지의 소요 시간을 단축시킬 수 있다. 따라서, 공정 시간을 단출시킬 수 있고 고로 화입시 고로 냉입 등의 위험을 방지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to shorten the time required from burning to leaving in accordance with the enlargement of the furnace and the expansion of the contents through the development of the melting refractory having the optimum composition ratio. Therefore, the process time can be shortened, and the risk of chilling and the like in the blast furnace can be prevented.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Such changes and modifications are intended to fall within the scope of the present invention unless they depart from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.
Claims (4)
알루미나(Al2O3): 20~30 중량%, 실리콘옥사이드(SiO2): 50~60 중량%, 및 산화칼슘(CaO): 10~20 중량%를 포함하고,
1,300~1,400℃에서 용융되어 고로 내 용강 출선 후 제거되고,
800~1,000℃의 온도에서 건조할 때 2.0% 이하의 수분 함량을 나타내고,
2.5 이하의 비중을 가지며,
1,000℃의 온도에서 0.2% 이상의 팽창 특성을 갖는,
고로용 내화 조성물.
A refractory composition for a blast furnace, which is disposed in a furnace and does not melt from the time of burning to the time of leaving the furnace,
Wherein the coating layer contains 20 to 30 wt% of alumina (Al 2 O 3 ), 50 to 60 wt% of silicon oxide (SiO 2 ), and 10 to 20 wt% of calcium oxide (CaO)
It melts at 1,300 ~ 1,400 ℃ and is removed after leaving the molten steel in the blast furnace,
It exhibits a water content of not more than 2.0% when dried at a temperature of 800 to 1,000 ° C,
2.5 or less,
Having an expansion characteristic of 0.2% or more at a temperature of 1,000 DEG C,
Refractory composition for blast furnace.
상기 산화칼슘(CaO)의 성분 조정을 위하여 규회석(Wollastonite)을 적용하는 고로용 내화 조성물.
The method according to claim 1,
A refractory composition for blast furnace applying wollastonite for adjusting the composition of calcium oxide (CaO).
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2017
- 2017-12-27 KR KR1020170181225A patent/KR101989253B1/en active IP Right Grant
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