KR102080240B1 - 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물 - Google Patents

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Abstract

Na 함유 무기 화합물과 실리카 분말을 20:80 내지 95:5의 중량비로 포함하는 제1 분말 50 내지 80 중량%; 및
Mg 함유 무기 화합물, 마그네시아, 크롬철광 및 스피넬에서 선택되는 적어도 하나의 제2 분말 20 내지 50 중량%를 포함하는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물을 제공한다.

Description

작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물{BINDER COMPOSITION FOR SLAG DART WITH IMPROVED WORKABILITY}
본 발명은 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물에 관한 것이다.
슬래그 다트는 제강 전로공정에서 용강을 생산하는데 사용되는 스핀형상의 내화물이며, 출강말기에 기계적으로 출강구에 삽입되어 용강과 슬래그를 분리시켜 레이들 (Ladle)에의 슬래그 유입을 최소화하도록 설계되어 있다. 또한, 슬래그 다트는 스핀형상의 머리 부분과 가이드역할을 하는 원주상의 다리 부분으로 구성되어 있다.
슬래그 다트의 비중은 용강보다는 작고 용융 슬래그 보다는 크게 하여, 전로에서 레이들 로의 출강 (Tapping) 말기에 전로의 출강구 (Tapping Hole)에 투입하면 다트에 의하여 용강과 슬래그가 분리되어 레이들 로의 전로 슬래그 유입을 최소화 시킬 수 있다.
슬래그 다트는 전로의 출강온도인 1600 ℃ 이상의 고온에서 사용되므로 우수한 내화도가 요구되어 현재 각종 내화물이 사용되고 있다. 또한, 슬래그 다트는 상온에서 투입되어 출강온도로 급열되므로 열충격 저항성이 우수하여야 한다. 또한, 슬래그 다트는 출강구 폐쇄능력이 우수하고, 용강으로부터 슬래그의 분리가 용이하며, 레이들 로의 슬래그 유입을 최소화하여 강 품질을 향상시키기 위한 본래의 목적을 달성하기 위해서는 용강 및 슬래그에 대한 내구성이 우수하여야 한다.
위의 슬래그 다트의 구비특성을 만족시키기 위하여 염기성 및 산중성 내화물이 단독 또는 복합적으로 사용되고 있으나, 현재 결합제로 사용되는 다트용 복합 바인더는 첨가 수분의 범위가 극히 좁은 범위로 제약되어 슬래그 다트의 구성원료의 조합이 제한되는 단점이 있다.
또한, 현재 결합제로 사용되는 다트용 복합 바인더는 다트용 내화물의 구성원료에 따라 산중성과 염기성으로 분리 사용하여야 하는 단점이 있다.
본 발명은 제강공정 중 전로 (Converter)에서 레이들 (Ladle)로 용강을 출강할 때 전로에서 생성된 슬래그 (Slag)가 레이들 로의 유입을 최소화하기 위하여 사용되는 다트(Dart)를 제조하기 위하여 사용되는 슬래그 다트용 결합제 조성물을 제공하기 위한 것이다.
일 구현예는 Na 함유 무기 화합물과 실리카 분말을 20:80 내지 95:5의 중량비로 포함하는 제1 분말 50 내지 80 중량%; 및
Mg 함유 무기 화합물, 마그네시아, 크롬철광 및 스피넬에서 선택되는 적어도 하나의 제2 분말 20 내지 50 중량%를 포함하는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물을 제공한다.
상기 Na 함유 무기 화합물은 분말 규산소다 (Sodium Silicate), 헥사메타 인산소다 (SHP, Sodium Hexameta Phosphate) 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다.
상기 Na 함유 무기 화합물은 95% 이상의 순도를 가질 수 있다.
상기 실리카는 용융 실리카, 규석, 실리카 흄 (Silica Fume), 플라이 애쉬 (Fly Ash), 크리스토발라이트 (Cristoballite), 트리디마이트 (Tridymite) 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다. 상기 실리카는 60 중량% 이상의 SiO2 함유량을 가질 수 있다.
상기 Mg 함유 무기 화합물은 Mg 함유 질화물, Mg 함유 염화물, Mg 함유 황산염 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다. 상기 Mg 함유 무기 화합물은 결정수를 포함할 수 있다.
상기 마그네시아는 경소 마그네시아, 소결 마그네시아, 전융 마그네시아 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다.
상기 크롬 철광은 천연 크롬 철광, 전융 크롬 철광 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다.
상기 스피넬은 소결 스피넬, 전융 스피넬 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다.
상기 슬래그 다트용 결합제 조성물은 기존의 다트용 복합 바인더의 문제를 해결하여 첨가 수분의 범위가 넓으며, 다트용 내화물의 구성원료에 미치는 영향이 작아서 슬래그 다트의 구성원료의 조합을 다양화할 수 있을 뿐만 아니라 슬래그 다트의 특성까지도 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예들을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의될 뿐이다.
일 구현예는 Na 함유 무기 화합물과 실리카 분말을 20:80 내지 95:5의 중량비로 포함하는 제1 분말 50 내지 80 중량%; 및
Mg 함유 무기 화합물, 마그네시아, 크롬철광 및 스피넬에서 선택되는 적어도 하나의 제2 분말 20 내지 50 중량%를 포함하는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물을 제공한다.
상기 Na 함유 무기 화합물과 실리카 분말의 혼합비는 중량비로 20:80 내지 95:5로 조절되는 것이 바람직하다. Na 함유 무기 화합물의 함유량이 중량비로 20 중량% 미만이 되면 결합력 발현이 부족하여 다트의 건조강도가 저하되며, Na 함유 무기 화합물의 함유량이 95 중량%를 초과하면 다트의 비중이 저하되어 다트의 출강구 폐쇄능력이 저하된다.
상기 조성물은 50 내지 80 중량%의 제1 분말과 20 내지 50 중량%의 제2 분말을 포함한다. 상기 제1 분말의 함량이 80 중량%를 초과하면 다트의 내식성이 저하될 수 있고 50 중량% 미만이면 결합력 발현이 부족하여 다트의 건조강도가 저하된다.
상기 Na 함유 무기 화합물은 분말 규산소다 (Sodium Silicate), 헥사메타 인산소다 (SHP, Sodium Hexameta Phosphate) 등 어떠한 Na 함유 무기화합 분말을 사용하여도 무방하다. 또한 불순물의 영향을 최소화하기 위하여 순도 95% 이상, 바람직하게는 97% 이상인 것이 바람직하다.
상기 실리카는 용융 실리카, 규석, 실리카 흄 (Silica Fume), 플라이 애쉬 (Fly Ash), 크리스토발라이트 (Cristoballite), 트리디마이트 (Tridymite) 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다. 상기 실리카는 SiO2 함유량이 60 중량% 이상인 것이 바람직하다. 이 경우 결합제 조성물의 건조강도를 향상시킬 수 있다.
상기 Mg 함유 무기 화합물은 특별히 한정되지 않으며 Mg 함유 질화물, Mg 함유 염화물, Mg 함유 황산염 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다. 상기 Mg 함유 무기 화합물이 결정수를 포함하는 경우 취급이 용이한 장점이 있다.
상기 마그네시아는 특별히 한정되지 않으며, 경소 마그네시아, 소결 마그네시아, 전융 마그네시아 중 통상의 천연 및 해수 마그네시아 중 어느 것을 사용하여도 무방하다.
상기 크롬 철광은 특별히 한정되지 않으며, 천연 크롬 철광, 전융 크롬 철광 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다.
상기 스피넬은 특별히 한정되지 않으며 소결 스피넬, 전융 스피넬 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다.
이하에서 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예　및 비교예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
하기 표 1에 기재한 바와 같이 Na 함유 무기 화합물로 분말 규산소다 (Sodium Silicate)와 실리카로 플라이 애쉬 (Fly Ash)를 포함하는 제1 분말과 제2 분말을 혼합하여 실시예 1 내지 3에 따른 슬래그 다트용 결합제 조성물을 제조하였다. 또한, 실시예의 범위를 벗어난 범위에서 슬래그 다트용 결합제 조성물을 제조하여 비교예 1 내지 4를 얻었다.
실시예 비교예
1 2 3 1 2 3 4
Na 함유 무기 화합물 : 실리카의 중량비 20:80 95:5 50:50 10:90 100:0 60:40 70:30
제2 분말 스피넬 마그네시아 마그네시아 스피넬 마그네시아 스피넬 마그네시아
제1 분말의 함량 (중량%) 80 50 60 50 60 90 40
제2 분말의 함량 (중량%) 20 50 40 50 40 10 60
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에 따른 슬래그 다트용 결합제 조성물을 이용하여 다트를 제작하였다. 제작된 다트에 대하여 시공 수분 소요량, 밀도, 건조강도 및 출강구 폐쇄능을 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다. 표 2에서 시공 수분 소요량은 슬래그 다트용 결합제 조성물 100 중량부에 대하여 다트 제조시 작업성을 확보하기 위해 첨가된 수분의 최소 사용량을 의미한다. 또한 건조강도는 압축강도 값을 의미하고, 출강구 폐쇄능은 전로 출강구 각 100개씩 적용하여 슬래그 유출 여부 및 다트 손상여부를 관찰하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
시공 수분 소요량
(중량부)		 5.2 6.1 5.7 6.3 7.1 7.5 7.2
밀도 (g/cm3) 2.97 2.96 2.98 2.68 2.56 2.45 2.37
건조강도 (kg/cm2) 350 325 320 170 180 190 90
출강구 폐쇄능 우수 우수 우수 불량 불량 불량 불량
표 2의 결과에서, 실시예 1 내지 3에 따른 슬래그 다트용 결합제 조성물은 비교예 1 내지 4의 슬래그 다트용 결합제 조성물에 비하여 적정 범위의 시공 수분의 함량범위를 확보할 수 있고, 밀도, 건조강도 및 출강구 폐쇄능이 우수한 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 첨부된 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (9)

  1. Na 함유 무기 화합물과 실리카 분말을 20:80 내지 95:5의 중량비로 포함하는 제1 분말 50 내지 80 중량%; 및
    Mg 함유 무기 화합물, 마그네시아, 크롬철광 및 스피넬에서 선택되는 적어도 하나의 제2 분말 20 내지 50 중량%를 포함하고,
    상기 Na 함유 무기 화합물은 분말 규산소다 (Sodium Silicate), 헥사메타 인산소다 (SHP, Sodium Hexameta Phosphate) 및 이들의 혼합물에서 선택되는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Na 함유 무기 화합물은 95% 이상의 순도를 가지는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실리카는 용융 실리카, 규석, 실리카 흄 (Silica Fume), 플라이 애쉬 (Fly Ash), 크리스토발라이트 (Cristoballite), 트리디마이트 (Tridymite) 및 이들의 혼합물에서 선택되는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실리카는 60 중량% 이상의 SiO2 함유량을 가지는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Mg 함유 무기 화합물은 Mg 함유 질화물, Mg 함유 염화물, Mg 함유 황산염 및 이들의 혼합물에서 선택되는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마그네시아는 경소 마그네시아, 소결 마그네시아, 전융 마그네시아 및 이들의 혼합물에서 선택되는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 크롬 철광은 천연 크롬 철광, 전융 크롬 철광 및 이들의 혼합물에서 선택되는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스피넬은 소결 스피넬, 전융 스피넬 및 이들의 혼합물에서 선택되는, 작업성이 우수한 슬래그 다트용 결합제 조성물.
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