KR20010060407A

KR20010060407A - 카본함유 산중성 내화벽돌의 배면산화 방지용 내화조성물

Info

Publication number: KR20010060407A
Application number: KR1019990059893A
Authority: KR
Inventors: 홍기곤
Original assignee: 신현준; 재단법인 포항산업과학연구원; 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2001-07-07
Also published as: KR100446872B1

Abstract

본 발명은 전로 및 티밍래들 등의 각종 요로에 사용되는 카본함유 산중성 내화벽돌의 산화방지용 내화조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 카본함유 산중성 내화벽돌의 배면산화 방지용 내화조성물은, 입도가 1 mm 이하인 알루미나 분말과 비정질 카본이 중량비로 5:95 내지 80:20의 조성으로 혼합되고, 여기에 Al, Mg, Si로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속분말이 외삽으로 2 내지 10 중량% 이하 첨가된 것으로써, 내화벽돌의 줄눈부의 손상 및 배면산화가 방지되는 효과가 있다.

Description

카본함유 산중성 내화벽돌의 배면산화 방지용 내화조성물{BATCH COMPOSITION OF REFRACTORIES FOR PREVENTING OXIDATION OF BACK SURFACE IN CARBON CONTAINED ACIDIC AND NEUTRAL REFRACTORY BRICK}

본 발명은 전로 및 티밍래들 등의 각종 요로에 사용되는 카본함유 산중성 내화벽돌의 산화방지용 내화조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입도가 1 mm 이하인 알루미나 분말과 비정질 카본이 중량비로 5:95 내지 80:20의 조성으로 혼합되고, 여기에 Al, Mg, Si로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속분말이 외삽으로 2 내지 10 중량% 이하 첨가된 카본함유 산중성 내화벽돌의 배면산화 방지용 내화조성물에 관한 것이다.

일반적으로 전로 및 티밍래들과 같은 제강용 요로에는 Al₂O₃-SiC-C, Al₂O₃-C 또는 Al₂O₃-MgO-C질의 카본함유 산중성 내화벽돌이 사용되고 있다. 이러한 카본함유 산중성 내화벽돌은 용강이나 슬래그에 대한 내식성은 우수하지만, 장기간 사용시 내화벽돌의 줄눈부 및 배면에 산화가 수반되어 내화벽돌의 열화로 인한 노체수명의 단축이 초래된다.

카본함유 산중성 내화벽돌에 사용되는 수계 몰탈은 예열시 수증기의 발생으로 인해 내화벽돌의 특성을 저하시키고, 특히 배면에서는 카본함유 산중성 내화벽돌의 산화손상을 조장하는 단점이 있다.

따라서, 카본함유 산중성 내화벽돌의 배면산화를 방지하여 그 수명을 연장시키고 또한 내화벽돌의 산화손상이 발생하지 않는 내화조성물의 개발이 필요하다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 카본함유 산중성 내화벽돌의 줄눈손모 및 배면산화를 방지하여 내화벽돌의 내용성을 증진시키는 카본함유 산중성 내화벽돌의 배면산화 방지용 내화조성물을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 카본함유 산중성 내화벽돌의 배면산화 방지용 내화조성물은 입도가 1 mm 이하인 알루미나 분말과 비정질 카본이 중량비로 5:95 내지 80:20의 조성으로 혼합되고, 여기에 Al, Mg, Si로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속분말이 외삽으로 2 내지 10 중량% 이하 첨가되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 카본함유 산중성 내화벽돌의 배면산화 방지용 내화조성물에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에서 사용되는 알루미나 분말로서 특별히 한정하는 것은 없으며 전융 알루미나 분말, 소결 알루미나 분말 중 어느 것을 사용하여도 무방하나, 불순물의영향을 최소화하기 위하여 순도가 98% 이상인 것이 바람직하다.

알루미나 분말의 입자크기는 1 mm 이하인 것이 바람직하며, 그 이유는 입도가 1 mm를 초과할 경우 줄눈부의 틈새간격이 커져 줄눈부의 손상이 커지고 배면에서의 충진성이 저하되어 카본함유 내화벽돌의 산화방지 효과가 저하되기 때문이다.

비정질 카본의 입자크기는 일반적으로 1 mm 이하이므로 입자크기에 대해 특별히 한정하는 것은 없으며, 불순물에 의한 반응을 억제하기 위하여 순도가 95% 이상인 것이 바람직하다.

이러한 알루미나 분말과 비정질 카본을 중량비로 5:95 내지 80:20으로 혼합한다. 알루미나 분말의 함유량이 5 중량% 미만이면 알루미나 분말이 부족하여 카본함유 산중성 내화벽돌 배면산화 방지용 내화조성물의 충진이 불량하여 산화방지 효과가 저하되며, 알루미나 분말의 함유량이 80 중량%를 초과하면 알루미나 분말의 함유량이 과다하고 상대적으로 비정질 카본의 함유량이 적어지므로 카본함유 산중성 내화벽돌의 산화방지 효과가 저하되기 때문이다.

이러한 알루미나 분말과 비정질 카본의 혼합물에 비정질 카본의 산화방지를 목적으로 Al, Mg, Si으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속분말을 첨가하며, 그 첨가량은 외삽으로 2 내지 10 중량% 이하가 되도록 한다. 이것은, 금속분말의 첨가량이 10 중량%를 초과하면 사용시 금속분말로부터 유래되는 산화물의 생성에 의한 체적팽창에 의하여 줄눈부의 틈이 커져 카본함유 산중성 내화벽돌의 손상을 초래하며, 금속분말의 첨가량이 2 중량% 미만이면 비정질 카본의 산화방지 효과가 미약하여 카본함유 산중성 내화벽돌의 줄눈부나 배면의 산화방지력이 저하되기때문이다.

이러한 금속분말은 상용의 금속분말을 사용하여도 무방하나 다만, 금속분말의 첨가효과가 충분히 발휘되도록 입자크기가 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하며, 불순물에 의한 반응을 억제하기 위하여 순도가 95% 이상인 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 내화조성물을 시공할 때에는 시공성의 확보를 위하여 물 또는 오일 중 어느것을 사용하여도 무방하며, 경우에 따라서는 물이나 오일의 첨가없이 내화조성물을 사용할 수도 있다.

이하, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3으로서, 입도가 1 mm 이하인 소결 알루미나 분말과 비정질 카본을 중량비로 각각 5:95, 40:60 및 80:20으로 혼합하였다. 여기에 금속분말을 외삽으로 첨가하였는데, 실시예 1에서는 Mg을 2 중량%, Al을 6 중량%, Si을 2 중량% 첨가하였고, 실시예 2에서는 Al을 3 중량%, Si을 2 중량% 첨가하였으며, 실시예 3에서는 Al을 2 중량% 첨가하였다. 이러한 조성의 내화조성물에 오일을 15 중량% 첨가하여 티밍래들의 메탈 라인용 Al₂O₃-MgO-C질의 내화벽돌의 배면에 적용하였다.

이 티밍래들에 용강을 120회 출강하여 조업한 후, Al₂O₃-MgO-C질 내화벽돌의 잔존량이 50 mm인 것을 기준으로 하였을 때 내화벽돌 배면의 산화층의 평균두께를 측정하였으며, 그 결과를 조성과 함께 표 1에 나타내었다.

또한, 티밍래들의 120회 출강후, 비교예 2를 기준으로 하였을 때, Al₂O₃-MgO-C질 내화벽돌의 줄눈부위의 비교손상지수를 표 1에 나타내었으며, 비교예 2에 대해서는 다음에 설명하기로 한다.

한편, 비교예로서 본 발명에서 언급한 알루미나 분말의 입도와, 알루미나 분말과 비정질 카본의 혼합비 또는 금속분말의 첨가량 범위에서 벗어난 조성으로 내화조성물을 제조하고 이를 본 발명의 실시예와 같은 방법으로 티밍래들에 적용하여 내화벽돌 배면의 산화층의 평균두께 및 줄눈부 손상지수를 측정하였으며, 그 결과와 조성이 본 발명의 실시예와 함께 표 1에 나타나있다.

비교예 1에서는 알루미나 분말의 입도를 본 발명의 범위에서 벗어난 1 mm 초과인 것을 사용하고 금속분말의 첨가량은 Mg을 10 중량%, Si을 1 중량% 첨가하였다. 비교예 2 및 3에서는, 입도가 1 mm 이하인 소결 알루미나 분말과 비정질 카본을 각각 본 발명의 범위에서 벗어난 혼합비인 1:99 및 90:10의 중량비로 혼합하였다. 비교예 4 및 5에서는 1 mm 이하 입도의 소결 알루미나 분말과 비정질 카본을 각각 10:90 및 20:80의 중량비로 혼합하고 여기에 금속분말의 첨가량을 본 발명의 범위에서 벗어난 것으로 혼합하였다. 즉, 비교예 4에서는 Mg을 1 중량% 첨가하였으며, 비교예 5에서는 Mg을 8 중량%, Al을 2 중량%, Si을 2 중량% 첨가하였다.

	실시예	비교예
	1	2	3	1	2	3	4	5
소결 알루미나의 입도 (mm)	1 이하	1 이하	1 이하	1 초과	1 이하	1 이하	1 이하	1 이하
소결 알루미나와 비정질 카본의 혼합비 (중량비)	5:95	40:60	80:20	50:50	1:99	90:10	10:90	20:80
금속분말(외삽, 중량%)	Mg	2	-	-	-	2	-	1	8
	Al	6	3	2	10	2	3	-	2
	Si	2	2	-	1	-	3	-	2
배면 산화층의 두께 (mm)	2	3	5	25	17	16	26	14
줄눈부 손상지수	0.1	0.1	0.2	1.4	1.0	1.1	0.9	1.3

표 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 결과, 내화벽돌의 배면 산화층은 각각 2 mm, 3 mm 및 5 mm 정도로 매우 얇은 것으로서, 배면산화 방지의 역할을 충분히 수행한 것이다. 또한 줄눈부 손상지수 또한 0.1 또는 0.2로서 매우 낮아서 비교예 2에 비해 줄눈부의 손상이 현격히 낮음을 알 수 있다.

반면에, 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 1 내지 5에서는 배면 산화층의 두께가 14 mm 내지 25mm로 매우 두껍기 때문에 배면산화가 거의 방지되지 못하였으며, 줄눈부의 손상 역시 본 발명의 실시예에 비해 매우 심함을 알 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 카본함유 산중성 내화벽돌의 배면 산화방지용 내화조성물을 이용하면 내화벽돌의 줄눈부의 손상 및 배면산화가 방지되는 효과가 있다.

Claims

입도가 1 mm 이하인 알루미나 분말과 비정질 카본이 중량비로 5:95 내지 80:20의 조성으로 혼합되고, 여기에 Al, Mg, Si으로 이루어진 군에서 선택된 하나이상의 금속분말이 외삽으로 2 내지 10 중량% 이하 첨가된 카본함유 산중성 내화벽돌의 배면산화 방지용 내화조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 알루미나 분말은 순도가 98% 이상인 것을 사용하고, 상기 비정질 카본은 순도가 95% 이상인 것을 사용하며, 상기 금속분말은 입도가 50 ㎛ 이하이고, 순도가 95% 이상인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 카본함유 산중성 내화벽돌의 배면산화 방지용 내화조성물.