KR19980045926A - 내건조균열 특성이 우수한 마그네시아질 캐스타블 블록의 내화조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 래들이나 턴디쉬의 댐블록에 이용되는 마그네시아질 캐스타블 블록의 내화조성물에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 열간강도와 하중 연화온도 및 내스폴링성이 우수하며 내건조균열 특성이 우수한 마그네시아질 캐스타블 블록의 내화조성물에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량%로, 마그네시아클링커:90-95%; 실리카플라워:2-5%; CaO 함량이 30% 이하 포함된 알루미나 시멘트:3-5%; 를 기본조성으로 하고, 여기에 상기와 같이 조성되는 전체 중량에 대하여 헥사메타인산소다가 0.3-0.7%의 범위로 첨가되어 조성되는 마그네시아질 내화조성물과 중량%로, 마그네시아클링커:78-92%; 실리카플라워:2-5%; CaO 함량이 30% 이하 포함된 알루미나 시멘트: 3-5%; 크롬산화물:3-13%; 를 기본조성으로 하고, 여기에 상기와 같이 조성되는 전체 중량에 대하여 헥사메타인산소다가 0.3-0.7%의 범위로 첨가되어 조성되는 내건조균열 특성이 우수한 마그네시아질 내화조성물에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

내건조균열 특성이 우수한 마그네시아질 캐스타블 블록의 내화조성물

본 발명은 래들이나 턴디쉬의 댐블록에 이용되는 마그네시아질 캐스타블 블록의 내화조성물에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 열간강도와 하중 연화온도 및 내스폴링성이 우수하며 특히, 내건조균열 특성이 우수한 마그네시아질 캐스타블 블록의 내화조성물에 관한 것이다.

통상, 댐블록은 제강공정의 래들이나 연속주조 턴디쉬에 이용되는데, 예를들면 턴디쉬에 설치되어 전로나 전기로 등의 제강로에서 정련된 용강이 래들을 거쳐 턴디쉬에 주입될 때 용강류의 난류를 억제시켜, 강에 대한 산화물의 혼합을 방지하거나 강중의 개재물을 부상분리시키도록 하는 즉, 물리적으로 개재물을 감소시키는 역할을 하고 있다.

이와같은 댐블록은 고알루미나질의 프리캐스트 블록이나 알루미나질 내화벽돌이 사용되고 있으면, 알루미나성 개재물을 꺼리는 경우에는 지르콘질의 프리캐스트 블록 또는 마그네시아-카본질의 내화벽돌이 사용되고 있다.

종래, 주로 사용되던 고알루미나질 프리캐스트 블록은 그 재질이 Al₂O₃-SiO₂계이기 때문에 용손에 의해 용강중으로 산소공급원이 되기 쉽고, 또한 용강중 개재물의 제거효과는 거의 없었다. 이 때문에 청정도가 요구되는 강종에 대해서는 Al₂O₃-SiO₂계 댐블록 대신에 염기성 댐블록의 사용이 요구되고 있으며, 그 종류로는 MgO질과 CaO질이 있다. 이중 CaO질 댐블럭을 제조하는 방법의 대표적인 기술은 일본특허공개 소 60-108373, 59-174578, 58-193306, 63-207457호에 제시되어 있는데, 상기 제안한 CaO질 댐블록은 알루미나성 개재물 제거에는 아주 효과적이지만 댐블럭을 제조하기가 힘들며, 또한 CaO가 대단히 쉽게 스레이킹(Slaking)화 되기 때문에 대기중에서 보관시 균열이 발생되거나 쉽게 분화되어 버리는 단점이 있어 실용화가 어려운 문제가 있다. 반면, 염기성 댐블록의 하나인 MgO질은 CaO질 보다 개재물 포착능은 다소 떨어지지만, 제조의 용이성이나 수화문제 등을 고려해서 MgO질 캐스타블 블록이 실용화되어 사용되고 있다. 그러나, 이러한 마그네시아질 캐스타블 블록은 열간강도 및 하중연화온도가 낮은 것이 문제되어 그 사용이 제한되었는데, 이를 개선하기 위해 본 발명자들은 MgO질 기본성분계의 크롬산화물 등을 첨가함으로써 상기 문제를 해결한 MgO 내화조성물을 대한민국 특허출원 95-53574호에 제시한 바 있다. 상기 제안의 경우 열간강도 및 하중연화온도 특성은 아주 우수하나 마그네시아 분말이나 결합제로 첨가되는 알루미나시멘트의 수화로 인하여 건조시 캐스타블 블록이 붕괴할 수도 있는 미흡한 점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 마그네시아 크링커에 건조균열억제 역할을 하는 실리카 플라워와 열간강도 향상원소인 크롬산화물 적정량 첨가함으로써 열간강도와 하중연화온도 및 내스폴링성이 우수하며 특히 건조균열 억제력이 우수한 마그네시아질 캐스타블 블록의 내화조성물을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도1 (a)는 비교예 1의 마그네시아질 캐스타블 블록의 건조후 상태를 나타내는 사진

도1 (b)는 비교예 2의 마그네시아질 캐스타블 블록의 건조후 상태를 나타내는 사진

도1 (c)는 비교예 5의 마그네시아질 캐스타블 블록의 건조후 상태를 나타내는 사진

도1 (d)는 발명예 4의 마그네시아질 캐스타블 블록의 건조후 상태를 나타내는 사진

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량%로, 마그네시아클링커:90-95%; 실리카플라워:2-5%; CaO 함량이 30% 이하 포함된 알루미나 시멘트:3-5%;를 기본조성으로 하고, 여기에 상기와 같이 조성되는 전체 중량에 대하여 헥사메타인산 소다가 0.3-0.7%의 범위로 첨가되어 조성되는 내건조균열 특성이 우수한 마그네시아질 내화조성물에 관한 것이다.

또한, 중량%로, 마그네시아클링커:78-92%; 실리카플라워:2-5%; CaO 함량이 30% 이하 포함된 알루미나 시멘트: 3-5%; 크롬산화물:3-13%; 를 기본조성으로 하고, 여기에 상기와 같이 조성되는 전체 중량에 대하여 헥사메타인산소다가 0.3-0.7%의 범위로 첨가되어 조성되는 내건조균열 특성이 우수한 마그네시아질 내화조성물에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 내화조성물중 우선, 상기 마그네시아 클링커는 내화조성물의 주원료로서 댐블록의 내화도와 하중연화온도를 높게 유지하기 위해 MgO의 함량이 높은 것을 사용함이 바람직하며, 용강이나 슬래그에 대하여 고내식성을 얻고 용강재 개재물 억제차원에서 다량의 마그네시아 클링커를 함유하는 것이 좋다. 그 첨가량은 다른 첨가물과의 조합을 위해 92-95중량%(이하, '%'라 한다) 첨가하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 내화조성물이 열간강도 특성을 향상시키기 위하여 크롬산화물을 3-13%로 첨가하는 경우 상기 마그네시아 클링커는 78-92% 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 실리카 플라워(Silica flour, 규사분말)는 유동성을 증진시키며, 또한, 결합제인 알루미나시멘트가 수화물 생성시 함께 생성되는 수산화칼륨(Ca(OH)₂)과 반응하여 칼시움실리케이트 화합물(CaO-SiO₂-H₂O 계)을 생성하여 마그네시아질 캐스타블 블록의 균열을 억제하는 역할을 함으로 첨가하는데, 그 첨가량은 2-5%가 바람직하다. 그 이유는 실리카플라워를 2중량% 미만으로 사용하면 마그네시아질 캐스타블 블록은 건조시 알루미나시멘트 및 마그네시아미분의 수화로 붕괴되어 내화물 구조체로서 사용이 불가능하며, 6중량% 이상 사용할 때는 캐스타블 블록의 열간특성, 즉 열간강도나 하중 연화온도가 저하되기 때문이다.

한편, 실리카플라워는 마그네시아분말의 수화억제에도 관여하는 것으로 나타나는데 정확한 억제기구는 규명되지 않고 있다.

상기 알루미나시멘트는 CaO 함량이 30중량% 이하 포함된 것을 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 CaO 함량이 많은 알루미나시멘트를 사용할 경우 저융점물질의 생성으로 인하여 열간강도 및 하중 연화온도가 저하되기 때문이다. 이와같은 알루미나 시멘트는 마그네시아질 캐스타블 블록에서 경화제 및 결합제 역할을 하는 것으로서, 알루미나 시멘트의 첨가량이 3% 미만이면 경화제 및 결합제로서의 기능이 미약하여 경화시간이 길 뿐 아니라 건조강도가 부족하며, 6% 이상 사용하게 되면 다량의 저융점물질로 인하여 내침식성이 저하되어 열간강도와 하중연화온도가 낮아지므로 3-6%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 헥사메타인산소다는 시판되는 통상의 공업용 분말로서, 마그네시아질 유입재에 대하여 유동성을 부여하는 동시에 상온에서 강도 발현을 위해 첨가되는 것으로 상기와 같이 조성되는 전체량에 대하여 0.3-0.7%를 사용하면 유입재의 유동성이 좋아 시공성에 문제가 없다.

한편, 본 발명은 상기와 같이 조성된 내화물의 열간강도 특성을 보다 향상시키기 위하여 크롬산화물 분말을 첨가하는데, 상기 크롬산화물 분말을 첨가하면 열간 사용시 마그네시아와 반응하여 스피넬(MgCr₂O₄)생성 및 마그네시아 고용체를 형성, 열간에서의 강도 및 하중 연화온도를 연화온도를 높이는 역할을 하게 되며 열충격저항성도 높아진다. 그 첨가량이 3중량% 미만의 경우 열간강도가 충분히 발현되지 못하며, 산화크롬의 고용량이 적어 하중연화온도로 낮아지며, 13중량% 이상의 경우 마그네시아에 대한 크롬산화물의 고용범위를 넘어 과잉의 크롬산화물이 마그네시아와 반응하여 스피넬을 생성하게 되는데 이는 열간에서 사용시 과도하게 팽창되어 붕괴할 가능성이 있다. 또한 다량의 스피넬생성으로 내화물의 조직이 느슨하게 되어 슬래그 침윤 억제효과도 감소될 수 있다. 따라서 크롬산화물은 3-13%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기표 1에 나와 있는 내화조성물에 전체 내화조성물에 대하여 헥사메타인산소다를 0.5%, 물 7% 첨가하고 100×150×100mm로 성형한 후 탈형, 건조한 후 블록의 균열 발생 또는 붕괴현상과 기계적 특서을 조사하여 하기표 1에 나타내었다.

이때, 일반물성 측정용 시편은 40mm×40mm×160mm 의 크기로 유입성형하여 25℃로 일정하게 유지된 항온항습조에서 24시간 양생후 건조기에서 110℃로 24시간 건조하여 제 특성을 측정하였으며 하중연화온도 측정용 시편은 60×60×60mm 크기로 건조된 시편을 50ømm×50mm 크기로 코아보링하여 하중연화온도를 측정하였다. 한편, 하기 표1의 비교예(1,2,5)와 발명예(4)의 블록의 건조후 상태를 사진으로 나타내었다.

( )내의 수치는 외삽으로 첨가된 것을 의미함.

*1. 스폴링시험:1300℃×30분⇔15분 공냉을 반복하였을 때 내화시편의 탈락시점

하기표 1과 도 1에 나타난 바와같이, 비교예 1(도1 (a))은 실리카플라워를 참가하지 않은 것으로 캐스타블 블록 건조시 블록이 붕괴되어 제조가 불가능하였다. 비교예 2(도 1(b))는 실리카 플라워의 첨가량이 청구범위를 넘은 것으로 실리카 플라워를 첨가하지 않은 것보다 개선된 점은 있으나 블록 건조후 균열이 존재하였다.

비교예 3은 실리카 플라워를 다량 첨가한 것으로, 저융점물질이 과도하게 생성되어 열간강도 및 하중 연화온도가 급격히 떨어졌다.

비교예 4는 알루미나 시멘트의 첨가량이 첨구범위를 벗어난 것으로 건조강도가 약하여 캐스타블 블록의 건조체를 취급시 문제가 될 소지가 있었다. 비교예 5(도1 (c))는 마그네시아크링커에 크롬산화물을 첨가한 것으로 실리카 플라워를 첨가하지 않을 경우 비교예 1과 동일하게 캐스타블 블록이 건조시 붕괴되었다.

반면, 발명예 4(도1 (d))는 비교예 5와 비교하여 실리카 플라워를 2중량% 첨가한 것으로 캐스타블 블록을 건조후에도 균열발생이나 붕괴현상이 전혀 없었다.

한편, 크롬산화물을 첨가한 발명예(4)의 경우 크롬산화물을 첨가하지 않은 발명예(1-3)에 비해 열간곡강도 5-3㎏/㎠ 정도 향상됨을 알 수 있었다.

상술한 바와같이, 본 발명은 마그네시아질 내화조성물에 실리카 플라워와 크롬산화물을 첨가함으로서 열간강도 특성이 우수하며 건조균열 억제력이 우수한 마그네시아질 캐스타 블록을 제공할 수 있다. 상기 제공된 블록은 제강공정의 래들이나 연속주조의 턴디쉬에 적용될 수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 중량%로, 마그네시아클링커:90-50%; 실리카플라워:2-5%; CaO 함량이 30% 이하 포함된 알루미나 시멘트:3-5%; 를 기본조성으로 하고, 여기에 상기와 같이 조성되는 전체 중량에 대하여 헥사메타인산소다가 0.3-0.7%의 범위로 첨가되어 조성됨을 특징으로 하는 내건조균열 특성이 우수한 마그네시아질 내화조성물
2. 중량%로, 마그네시아클링커:78-92%; 실리카플라워:2-5%; CaO 함량이 30% 이하 포함된 알루미나 시멘트: 3-5%; 크롬산화물:3-13%; 를 기본조성으로 하고, 여기에 상기와 같이 조성되는 전체 중량에 대하여 헥사메타인산소다가 0.3-0.7%의 범위로 첨가되어 조성됨을 특징으로 하는 내건조균열 특성이 우수한 마그네시아질 내화조성물