KR102314638B1 - 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 고열전도율의 주입재료 제조 방법 - Google Patents

탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 고열전도율의 주입재료 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 고열전도율의 주입재료 제조 방법에 관한 것으로, 주원료는 탄화규소이고, 보조원료는 순수 알루미네이트 시멘트, 페놀 수지 분말, 폐전극 과립 및 α-Al2O3 분말 등이며, 탄화규소를 밀처리하여 과립(입도 0-1mm, 입도 1-3mm, 및 입도 3-5mm)으로 마련하고, 폐전극 과립을 밀처리하여 과립(1-3mm)으로 마련하며, 순수 알루미네이트 시멘트, 페놀 수지 분말 및 α-Al2O3 분말의 입도는 모두 300메쉬보다 작도록 마련한다. 본 발명의 제조에 따른 주입재료는 경도가 우수하고 열전도성이 높으며 기계성능이 강한 한편, 일반적인 탄소 벽돌 재료에 대비하여 노저 고열전도율의 주입재료는 원천이 광범위하고 원가가 저렴하며 성능이 우수하여 고로의 노저 및 노체 등 작업 환경이 열악한 곳에 사용하기 적합하다.

Description

탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 고열전도율의 주입재료 제조 방법
본 발명은 제조 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법에 관한 것이며 무기 비금속 재료의 합성 기술분야에 관한 것이다.
강철의 한정 생산에 따라 비록 환경오염은 효과적으로 개선되고 있지만, 고로의 긴 시간 동안 비 지속적인 가동은 심각한 노저의 침식, 노체의 천공 등을 초래하여 고로의 수명이 현저히 단축됨으로써, 중국의 강철 제련 산업 발전을 저해하는 기술적 문제로 되고 있다.
고로는 대형의 고온 제련 용기로서, 고로 내부 고온의 적시적인 열전도는 아주 중요하며, 고성능의 열전도 재료를 사용하여야만 안정적인 작동을 수행할 수 있다. 현재, 많이 사용되고 있는 노저, 노체의 내화 재료는 탄소 벽돌인데, 이는 탄소 벽돌 중의 흑연이 높은 열전도율, 낮은 열팽창성 및 슬래그와의 비습윤성을 갖고 있기 때문이다. 각 철강 공장의 분기별 고로 정지 및 생산 정지는 기존 고로의 긴 시간 연속적인 생산 작업을 어렵게 한다. 반복적인 고로 정지 및 점화에 의해 유발되는 열응력의 불안정과 고로 진동은 탄소 벽돌의 팽창 균열과 가루화를 가속화하고 있으며, 탄소 벽돌에 대한 쇳물의 침식을 심각히 악화하고 있다. 탄소 벽돌이 일정한 두께로 침식되면 온도 분포가 불균일해지고 노저 및 노체 측벽의 온도 구배가 매우 커지게 되는데, 탄소 벽돌의 뜨거운 면은 쇳물의 온도에 완전히 가깝고 차가운 면의 최소 온도는 700 도씨에 가깝게 되며, 만약 적시에 조처하지 않으면 노체의 천공이 쉽게 발생하게 된다.
따라서 상기와 같은 문제점을 감안하여 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법을 개시한다. 상대적으로 열전도성이 낮고 취성으로 인해 쉽게 가루화 되는 탄소 벽돌에 대비하여, 본 발명의 제조에 따른 탄화규소를 주원료로 하는 주입재료는 더 우수한 고열전도율과 내진 강도를 구비하고, 고온하에서의 내압 강도도 고로 노저 및 노체용 재료의 요구에 완전히 부합되며, 원료의 원천이 광범위하고 비용이 저렴하며 제조 공정이 간편하여 현저한 장점을 갖는다.
본 발명의 목적은 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법을 제공함으로써, 전술한 기술적 문제를 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 목적을 실현하기 위한 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법은,
(1) 탄화규소를 주원료로 하고, 순수 알루미네이트 시멘트, 페놀 수지 분말, 폐전극 과립 및 α-Al2O3 분말 등을 보조원료로 하여 진행하는 원료 선택 단계;
(2) 탄화규소를 밀(mill)처리하여 과립으로 마련하고, 폐전극을 밀처리하여 과립으로 마련하며, 순수 알루미네이트 시멘트, 페놀 수지 분말 및 α-Al2O3 분말을 연마하여 입도가 300메쉬 미만이 되도록 하는 단계;
(3) 주원료에서 탄화규소의 질량 분율을 65-70%로 마련하고, 보조원료에서 순수 알루미네이트 시멘트의 질량 분율을 3-8%, 페놀 수지 분말의 질량 분율을 10-15%, α-Al2O3 분말의 질량 분율을 3-8%, 및 폐전극 과립의 질량 분율을 8-15%로 마련하는 단계;
(4) 탄화규소 과립, 폐전극 과립, 페놀 수지 분말, 산화알루미늄 미세분말 및 순수 알루미네이트 시멘트를 교반기 내에 넣고 실온에서 5분동안 혼합하며, 6-8%의 물을 첨가한 후 균일하게 교반하여 혼합하며, 혼합 완성 후 주입을 수행하여 12-24시간동안 방치함으로써 응고된 노저 고열전도율의 주입재료를 얻는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 탄화규소를 밀(mill)처리하여 입도가 0-1mm인 40%의 과립; 입도가 1-3mm인 20%의 과립; 입도가 3-5mm인 40%의 과립으로 마련한다. 폐전극을 밀처리하여 입도가 1-3mm인 과립으로 마련하고, 순수 알루미네이트 시멘트, 페놀 수지 분말, α-Al2O3 분말을 모두 입도가 300메쉬보다 작도록 마련한다.
바람직하게, 상기와 같은 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법은, 실온에서 우선 원료를 5분동안 균일하게 혼합한 후, 물을 6-8% 첨가하여 균일하게 교반하며, 주입 진행 후 12-24시간동안 경과하여 응고되도록 한다.
바람직하게, 상기 탄화규소는 육각형 결정의 블랙 실리콘 카바이드를 선택하여 사용한다. 탄화규소, 폐전극 과립, 페놀 수지 분말, 산화알루미늄 미세 분말 및 순수 알루미네이트 시멘트 등 제조 원료는 원천이 광범위하고 원가가 저렴하다.
본 발명의 유익한 효과를 살펴보면, 본 발명에 의해 제조된 노저 고열전도율의 주입재료는 경도가 높고 열전도성이 우수하며 기계성능이 강한 한편, 일반적인 노저 탄소 벽돌에 대비하여 탄화규소 주입재료의 원천이 광범위하고 원가가 저렴하며 성능이 우수하여 고로의 노저 및 노체 등 작업 환경이 열악한 곳에 사용하기 적합하다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 기술적 해결 방안을 명확하고 완전하게 설명할 것이다. 다만 설명되는 실시예는 본 발명의 일부 실시예일 뿐, 모든 실시예인 것은 아니다. 본 발명의 실시예에 기초하여, 당업자가 창의적 노력 없이 얻을 수 있는 기타 모든 실시예는 본 발명의 보호범위 내에 속할 것이다.
실시예1:
탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법은,
(1) 탄화규소를 주원료로 하고, 폐전극, 페놀 수지 분말, 산화알루미늄 미세분말, 순수 알루미네이트 시멘트를 보조원료로 하여 진행하는 원료 선택 단계;
(2) 탄화규소를 밀(mill)처리하여 과립으로 마련하고, 폐전극을 밀처리하여 과립으로 마련하며, 페놀 수지 분말, 산화알루미늄 미세 분말 및 순수 알루미네이트 시멘트의 입도를 각각 밀처리하여 과립으로 마련하는 단계;
(3) 주원료에서 탄화규소의 질량 분율을 68%로 마련하고, 보조원료에서 순수 알루미네이트 시멘트의 질량 분율을 5%, 페놀 수지 분말의 질량 분율을 12%, α-Al2O3 분말의 질량 분율을 5%, 및 폐전극 과립의 질량 분율을 10%로 마련하는 단계;
(4) 탄화규소, 폐전극, 페놀 수지 분말, 산화알루미늄 미세분말 및 순수 알루미네이트 시멘트를 교반기 내에 넣고 실온에서 혼합하며, 적당한 양의 물을 첨가한 후 균일하게 교반하여 혼합하며, 혼합 완성 후 주입을 수행하여 방치함으로써 응고될 때까지 기다리는 단계를 포함한다.
더 나아가, 상기 탄화규소를 밀처리하여 입도가 0-1mm인 40%의 과립; 입도가 1-3mm인 20%의 과립; 입도가 3-5mm인 40%의 과립으로 마련한다. 폐전극을 밀처리하여 입도가 1-3mm인 과립으로 마련하고, 순수 알루미네이트 시멘트, 페놀 수지 분말, α-Al2O3 분말의 입도는 모두 300메쉬보다 작도록 마련한다.
더 나아가, 실온에서 우선 원료를 5분동안 균일하게 혼합한 후, 물을 7% 첨가하여 균일하게 교반하며, 주입 진행 후 24시간동안 경과하여 응고되도록 한다.
더 나아가, 상기 탄화규소는 육각형 결정의 블랙 실리콘 카바이드를 선택하여 사용한다. 탄화규소, 폐전극, 페놀 수지 분말, 산화알루미늄 미세 분말 및 순수 알루미네이트 시멘트 등 제조 원료는 원천이 광범위하고 원가가 저렴하다.
상기 제조 방법에 따른 탄화규소 주입원료는 열전도 계수가 18W/(m*K)이고, 내압 강도가 38MPa이며, 내마모성이 우수하고 기계적 성능이 강하다.
실시예2:
탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법은,
(1) 탄화규소를 주원료로 하고, 폐전극, 페놀 수지 분말, 산화알루미늄 미세분말, 순수 알루미네이트 시멘트를 보조원료로 하여 진행하는 원료 선택 단계;
(2) 탄화규소를 밀(mill)처리하여 과립으로 마련하고, 폐전극을 밀처리하여 과립으로 마련하며, 페놀 수지 분말, 산화알루미늄 미세 분말 및 순수 알루미네이트 시멘트의 입도를 각각 밀처리하여 과립으로 마련하는 단계;
(3) 주원료에서 탄화규소의 질량 분율을 70%로 마련하고, 보조원료에서 순수 알루미네이트 시멘트의 질량 분율을 4%, 페놀 수지 분말의 질량 분율을 10%, α-Al2O3 분말의 질량 분율을 8%, 및 폐전극 과립의 질량 분율을 8%로 마련하는 단계;
(4) 탄화규소, 폐전극, 페놀 수지 분말, 산화알루미늄 미세분말 및 순수 알루미네이트 시멘트를 교반기 내에 넣고 실온에서 혼합하며, 적당한 양의 물을 첨가한 후 균일하게 교반하여 혼합하며, 혼합 완성 후 주입을 수행하여 방치함으로써 응고될 때까지 기다리는 단계를 포함한다.
더 나아가, 상기 탄화규소를 밀(mill)처리하여 입도가 0-1mm인 40%의 과립; 입도가 1-3mm인 20%의 과립; 입도가 3-5mm인 40%의 과립으로 마련한다. 폐전극을 밀처리하여 입도가 1-3mm인 과립으로 마련하고, 순수 알루미네이트 시멘트, 페놀 수지 분말, α-Al2O3 분말의 입도는 모두 300메쉬보다 작도록 마련한다.
더 나아가, 실온에서 우선 원료를 5분동안 균일하게 혼합한 후, 물을 7% 첨가하여 균일하게 교반하며, 주입 진행 후 24시간동안 경과하여 응고되도록 한다.
더 나아가, 상기 탄화규소는 육각형 결정의 블랙 실리콘 카바이드를 선택하여 사용한다. 탄화규소, 폐전극, 페놀 수지 분말, 산화알루미늄 미세 분말 및 순수 알루미네이트 시멘트 등 제조 원료는 원천이 광범위하고 원가가 저렴하다.
상기 제조 방법에 따른 탄화규소 주입원료는 열전도 계수가 20W/(m*K)이고, 내압 강도가 40MPa이며, 내마모성이 우수하고 기계적 성능이 강하다.
본 발명은 전술한 예시적인 실시예의 세부 사항으로 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 또는 기본 특징을 벗어나지 않는 한 다른 구체적인 형태로 구현가능한 것은 당업자에게 명백하다. 따라서, 실시예는 모든 면에서 예시적이고 비 제한적인 것으로 간주하여야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 청구범위에 의해 정의되며, 따라서 균등 요소의 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경은 본 발명에 포함된다. 청구범위 내의 기타 표기는 해당 청구범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안된다.
그리고, 비록 본 명세서는 실시 방식에 따라 설명하였으나, 각 실시 방식이 오직 하나의 독립적인 기술방안만 포함하는 것은 아니며, 명세서 중의 이러한 설명 방식은 단지 뜻의 명확한 전달을 위한 것으로, 당업자들은 명세서를 하나의 전체로 생각해야 하고, 각 실시예 중의 기술방안들에 대해 적당한 조합을 진행함으로써 당업자들이 이해 가능한 기타 실시 방식을 구현할 수 있다.

Claims (7)

  1. (1) 탄화규소 과립을 주원료로 하고, 순수 알루미네이트 시멘트, 페놀 수지 분말, 폐전극 과립 및 α-Al2O3 분말을 보조원료로 하여 진행하는 원료 선택 단계;
    (2) 탄화규소를 밀처리하여 과립으로 마련하고, 폐전극을 밀처리하여 과립으로 마련하며, 순수 알루미네이트 시멘트, 페놀 수지 분말 및 α-Al2O3 분말의 입도를 각각 밀처리하여 과립으로 마련하는 단계;
    (3) 상기 주원료에서 탄화규소의 질량 분율을 65-70%로 마련하고, 상기 보조원료에서 순수 알루미네이트 시멘트의 질량 분율을 3-8%, 페놀 수지 분말의 질량 분율을 10-15%, α-Al2O3 분말의 질량 분율을 3-8%, 및 폐전극 과립의 질량 분율을 8-15%로 마련하는 단계; 및
    (4) 상기 탄화규소 과립, 상기 폐전극 과립, 상기 페놀 수지 분말, 상기 α-Al2O3 분말을 포함하는 산화알루미늄 미세분말 및 상기 순수 알루미네이트 시멘트를 교반기 내에 넣고 실온에서 2-15분동안 혼합하며, 질량 분율 6-8%의 물을 첨가한 후 균일하게 교반하여 혼합하며, 혼합 완성 후 주입을 수행하여, 12-24시간동안 방치함으로써 응고된 주입재료를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 탄화규소를 밀처리하여 입도가 0-1mm이고 질량 분율이 40%인 과립; 또는 입도가 1-3mm이고 질량 분율이 20%인 과립; 또는 입도가 3-5mm이고 질량 분율이 40%인 과립으로 마련하는 것을 특징으로 하는 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 폐전극을 밀처리하여 입도가 1-3mm인 과립으로 마련하는 것을 특징으로 하는 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 순수 알루미네이트 시멘트, 상기 페놀 수지 분말, 상기 α-Al2O3 분말의 입도는 300메쉬보다 작은 것을 특징으로 하는 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 탄화규소 과립, 상기 폐전극 과립, 상기 페놀 수지 분말, 상기 산화알루미늄 미세분말 및 상기 순수 알루미네이트 시멘트를 교반기 내에 넣고 실온에서 5분 동안 균일하게 혼합한 후, 물을 6-8% 첨가하여 균일하게 교반하며, 주입 진행 후 12-24시간동안 경과하여 응고되도록 하는 것을 특징으로 하는 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 탄화규소는 육각형 결정의 블랙 실리콘 카바이드를 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료의 제조 방법.
  7. 상기 제1 항의 방법에 따라 제조된 주입원료의 열전도 계수는 15W-25W/(m*K)이고, 내압 강도는 30MPa-50MPa인 것을 특징으로 하는 탄소 벽돌을 대체한 고로 노저 및 노체용 주입재료.
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