KR20000043671A - 전로용 내장 내화물 보호용 코팅재 - Google Patents

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Abstract

전로용 내장 내화물로서 사용되고 있는 마그네시아-카본질 내화벽돌의 보호를 위해 사용되는 전로용 코팅재에 관한 것으로, 입자의 크기가 5 ~ 45mm로 과립화된 잔사와 전로 슬래그의 중량비를 20:80 ~ 40:60으로 함으로써, 코팅재의 내용성을 향상시킬 뿐만 아니라, 환경 오염 방지 측면에서 폐잔사를 재활용하는 수단을 제공한다.

Description

전로용 내장 내화물 보호용 코팅재
본 발명은 전로(converter)용 내장 내화물 보호용 코팅재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전로용 내장 내화물로서 사용되고 있는 마그네시아-카본(MgO-C)질 내화벽돌의 보호를 위해 사용되는 전로용 코팅재에 관한 것이다.
고온에서 기계적 강도가 높은 재질이 요구되는 전로용 내장 내화물로 돌로마이트(dolomite), 마그네시아-돌로마이트(MgO-dolomite) 내화벽돌이 사용되어 왔으나, 최근에는 카본이 용강 및 슬래그와 반응하기 어려운 점을 이용하여 유기질 특수결합제를 사용하여 제조한 불소성 벽돌인 마그네시아-카본질 내화벽돌이 널리 사용되는 추세이다.
일반적으로 마그네시아-카본질 내화벽돌은 마그네시아의 공급원으로서 전융 마그네시아 클링커(clinker), 해수 마그네시아 클링커 및 소결 마그네시아 클링커 등을 1종 또는 복합사용하며, 내식성의 향상을 위하여 인상흑연을 첨가하는 데 마그네시아와 흑연의 사용량은 통상적으로 중량비 80:20 ~ 90:10으로 한다. 또한, 흑연의 산화 방지를 위하여 Al, Si, Mg, Ca, Fe, SiC, B4C 등으로 이루어진 산화 방지제가 1종 또는 2종 이상의 복합물로서 외삽으로 1 ~ 7 중량% 함유되어 있다.
이러한 전로용 내장 내화물은 전로의 종점온도가 높으며, 탄소(C)의 산화, 마그네시아(MgO)와 탄소의 환원 반응, 철(Fe)의 과산화로 슬래그의 유동성의 증가, 슬래그 내에 마그네시아의 포화 농도의 상승 등의 영향으로 손상이 된다.
또한, 용선 중 규소(Si)가 증가하면 슬래그의 부피가 증가하며 염기도가 저하된다. 이에 따라, 슬래그 중의 마그네시아의 용해도가 증가하여 내화벽돌 중 마그네시아가 슬래그 내로 용출되어 슬래그 중의 규산(SiO2)이 내화물 성분 중의 마그네시아와 반응하여 내화성이 낮은 저융점 화합물을 형성하게 되어 내화물의 손상이 가속화되고, 슬래그의 염기도가 저하되면 일반적으로 슬래그의 유동성이 증가하여 내화물 재질 내부로 슬래그의 침입이 용이하게 됨에 따라 내화물의 용손이 커진다.
이와 같이 손상된 전로용 내장 내화물을 보상하여 전로의 수명 향상을 위해서 마그네시아질이나 돌로마이트질의 스프레이(spray)재나 니더(kneader)재를 이용하여 부분 보수를 실시하고 있으나, 내용성 및 경제성이 미약한 단점이 있다. 또한, 전로에서 출강 후 잔존하는 슬래그에 생백운석(MgCO3+ CaCO3) 및 경소백운석(MgO + CaO)을 투입한 후, 전로를 경동시켜 내장 내화물에 코팅하는 슬래그 코팅방법은 경동에 소요되는 시간이 길고 코팅층의 내용성이 미흡한 단점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 해수 마그네시아 클링커 제조시 발생하는 잔사(residual sand)와 출강 후 잔존하는 전로 슬래그를 사용함으로써 공해 문제를 해결함과 동시에 원가 절감을 가져오며, 내용성을 향상시킨 코팅층을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해수 마그네시아 클링커 제조시 발생되는 미분으로 과립화된 잔사와 전로 슬래그의 중량비를 20:80 ~ 40:60으로 하여 전로용 내장 내화물의 보호를 위해 사용되는 전로용 코팅재에 관한 것이다.
상기 잔사의 과립 크기는 5 ~ 45mm로 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상기 해수 마그네시아 클링커는 해수 중에 부유하는 Mg2+이온을 질산(HNO3) 및 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응시켜 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 침전시킨 후, 수산화마그네슘의 슬러리(slurry)를 소성함으로써 제조된다. 수산화마그네슘을 제조할 때에 탄산칼슘(CaCO3), 수산화칼슘 및 수산화마그네슘으로 이루어진 잔사가 발생되며, 잔사의 구성비는 중량비로 통상적으로 CaCO3: Ca(OH)2: Mg(OH)2= 60 : 30 : 10 이다.
본 발명에서 사용되는 잔사의 과립크기는 5 ~ 45mm이어야 한다. 이는 잔사의 과립 크기가 5mm 미만이 되면 투입시 비산에 의하여 분진 발생이 일어나 환경 오염 및 조성 제어가 곤란하며, 45mm를 초과하게 되면 전로 슬래그와의 반응 시간이 길어져 코팅에 소요되는 시간의 연장에 의하여 작업성이 저하된다. 본 발명에서는 잔사의 과립 방법으로 특별히 한정하는 것은 없고, 통상의 방법을 사용하여도 무방하다.
그리고, 상기 전로 슬래그는 통상적으로 염기도의 비(CaO/SiO2)가 2 ~ 5 이며, 슬래그 중의 전체 철(Fe)의 함유량은 20 중량% 내외이다. 본 발명에서는 전로 슬래그의 조성으로 특별히 한정하는 것은 없으며, 전로 출강 후 잔존하는 통상의 전로 슬래그를 사용하여도 무방하다.
본 발명의 전로용 내장 내화물 보호용 코팅재는 해수 마그네시아 클링커 제조시 발생되는 잔사와 전로 슬래그의 중량비를 20:80 ~ 40:60으로 하여야 한다. 이는 잔사와 전로 슬래그의 중량비가 20:80 미만이 되면 잔사의 첨가량이 부족하여 코팅재의 점력 상승이 미약하며 코팅재의 내용성이 저하되고, 잔사와 전로 슬래그의 중량비가 40:60를 초과하게 되면 슬래그가 부족하여 잔사와 슬래그와의 접촉이 불량해져서 코팅재의 내용성이 저하된다.
이하, 실험 데이터를 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.
실시예
해수 마그네시아 클링커 제조시에 회수된 잔사를 여러 가지 입자 크기가 되도록 과립화하고, 과립물과 전로 슬래그를 여러 가지 중량비가 되도록 잔사와 슬래그의 양을 조절하여 내부 온도가 1600℃이고 슬래그가 잔존하는 전로에 과립화된 잔사를 투입하여 전로를 6분간 경동시킨 후, 1635℃에서 조업을 실시하였다.
하기 표 1은 여러 가지 전로용 코팅재의 물성을 비교하기 위하여 제시하였다. 먼저, 시편 1 과 2는 본 발명에 따라 해수 마그네시아 클링커 제조시에 회수된 잔사를 5 ~ 45mm의 크기가 되도록 과립화하고, 과립물과 전로 슬래그의 중량비가 20:80 ~ 40:60이 되도록 하였다. 그리고, 비교예 3과 4는 상기 잔사 과립물의 입자 크기를 각각 5mm미만으로, 50 ~ 100mm로 하였다. 또한, 비교예 5와 6은 상기 잔사 과립물과 전로 슬래그의 중량비를 각각 10:90으로, 50:50으로 하였다.
[표 1]
실험 No. 잔사의과립입자크기(mm) 과립물과전로 슬래그의중량비 내용성(ch) 비 고
바닥부 출강측
1 5 ~ 45 20:80 5 4 --
2 5 ~ 45 40:60 6 5 --
3* ~ 5 30:70 1 1 투입시에 분진 발생
4* 50 ~ 100 25:75 -1 -1 잔사의 미용융량 증가로 조업시 코팅재의 탈락 현상발생
5* 5 ~ 45 10:90 -1 -1 --
6* 5 ~ 45 50:50 -1 -1 --
* 비교예
상기 표 1에 개시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 시편 1과 2는 바닥부와 출강측의 내용성이 모두 뛰어나고 코팅력에 문제가 없었다. 그러나, 비교예 3은 투입시 비산에 의하여 분진이 발생하여 환경 오염 및 조성 제어가 곤란하였고, 비교예 4는 잔사와 전로 슬래그와의 반응 시간이 길어져 코팅에 소요되는 시간의 연장으로 작업성이 저하되었으며 코팅재의 탈락 현상이 발생하였고 내용성이 저하됨을 보여 주었다. 그리고, 비교예 5와 6은 모두 내용성이 저하됨을 보여 주었다.
이와 같이 본 발명은 미분의 잔사의 과립물과 전로 슬래그를 첨가하여 전로용 코팅재를 제조함으로써, 코팅재의 내용성을 향상시킬 뿐만 아니라, 환경 오염 방지 측면에서 폐잔사를 재활용하는 수단을 제공한다.

Claims (2)

  1. 전로용 내장 내화물 보호용 코팅재에 있어서,
    미분으로 과립화된 해수 마그네시아 클링커 제조시 발생되는 잔사와 전로 슬래그의 중량비가 20:80 ~ 40:60 인 것을 특징으로 하는 전로용 내장 내화물 보호용 코팅재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 잔사 과립물의 입자 크기가 5 ~ 45mm인 것을 특징으로 하는 전로용 내장 내화물 보호용 코팅재.
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