KR20020049910A - 폐내화물을 이용한 고로노체보수용 수계 압입재 조성물 - Google Patents

Abstract

폐 내화물을 이용한 고로노체보수용 수계 압입재 조성물이 제공된다.

본 발명은 중량%로, 제철설비에서의 폐내화물의 분쇄물: 83~88%, 알루미나 분말: 10~12%, 실리카플라워: 1~3% 및 규산소다: 1~2%를 포함하는 압입재 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 압입재 조성물은 시공성 및 내마모성이 우수할뿐만 아니라 폐내화물을 이용한다는 점에서 경제적이다.

Description

폐내화물을 이용한 고로노체보수용 수계 압입재 조성물{Injection repair composition for blast furnace by using spent refractories}

본 발명은 고로노체보수용 수계 압입재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제철공정의 용강용기인 티밍 래들, 턴디쉬등에서 다량으로 발생하는 알루미나, 알루미나-마그네시아 또는 알루미나-실리카질 폐내화물을 유용하게 처리할 수 있는 고로노체보수용 수계 압입재 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 제철공정에서는 전로, 래들, 턴디쉬, RH설비등과 같은 용강을 수용하는 용기들이 구비되어 있으며, 이들 설비들에는 뜨거운 용강으로부터 용기를 보호하기 위하여 내화재들이 내장되어 있으며, 통상 MgO-C계 연와, 알루미나-스피넬질 유입재, 알루미나-실리카질 유입재, MgO계 연와, MgO-Cr₂O₃계 연와등 각종 내화물이 사용되고 있다.

상기 내장 내화물은 일정기간 사용하면 그 수명이 다하는 관계로 새로운 내화물로 교체를 해야 하는데, 이때 처리해야 하는 폐내화물이 다량으로 발생한다.

통상 이러한 폐내화물의 대부분은 매립장에 매립하여 처리하는 것이 일반적이다. 그러나, 이와 같이 폐내화물을 매립지에 매립하면 환경오염이 수반될 수 있으며, 이에따라 궁극적으로 사람의 건강을 위협할 수 있다는 문제가 있다.

이런 연유로, 제철공정에서 나온 폐내화물을 다시 제철공정에 다시 재활용할 수 있는 기술개발 요구가 환경오염 방지 뿐만 아니라 경비절감 차원에서 대두되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명은 상기 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 제철설비인 티밍래들, 턴디쉬 등에서 다량으로 발생되는 알루미나, 알루미나-실리카, 알루미나-마그네시아질 폐 내화물을 유용하게 재활용처리함으로서 경비절감을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 시공성 및 내마모성도 우수한 고로노체보수용 압입재 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

제절공정에서의 래들이나 턴디쉬등에서 다량 발생되는 알루미나, 알루미나-마그네시아 또는 알루미나-실리카질 폐 내화물의 경우 비록 슬래그나 지금과 같은 불순물이 부착되고 열에 의해 약간 변질된 상태이지만 여전히 내화성 골재로서의 역할을 하기에는 충분하다. 즉, 이러한 내장내화물에는 슬래그 성분, 구체적으로 SiO₂, Fe₂O₃, CaO등의 증가가 확인되지만 폐 내화물 분쇄물 전체로 보면 불순물로서 내화물의 특성에 큰 영향을 미치지 않는 것이다.

본 발명자는 이러한 폐내화물을 이용하여 고로노체보수용 압입재 조성물로 재활용할 수 있는 방안에 대하여 연구와 실험을 하였으며, 그 결과, 알루미나-실리카등과 같은 제철설비에서 발생되는 폐내화물의 분쇄물에 소정량의 알루미나 분말, 부원료인 실리카플라워 및 규산소다를 혼합함으로써 시공성과 내마모성등이 우수한 수계 압입재 조성물이 얻어짐을 발견하고 본 발명을 제안하는 것이다.

따라서, 본 발명은 중량%로, 제철설비에서의 폐내화물의 분쇄물: 83~88%, 알루미나 분말: 10~12%, 실리카플라워: 1~3%, 규산소다: 1~2%를 포함하여 이루어진 고로노체보수용 수계 압입재 조성물에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 내화조성물의 구체적인 구성성분 및 그 제한사유를 설명한다.

먼저, 상술한 바와 같이 본 발명에서는 고로노체보수용 압입재 내화조성물을 마련함에 있어 제철설비의 폐내화물의 분쇄물을 이용함을 특징으로 한다.

여기에서 제철설비라 함은 티밍래들, 턴디쉬등과 같은 용강을 수용할 수 있는 설비를 말하며, 폐내화물이란 이러한 설비에서 다량으로 발생되는 알루미나, 알루미나-실리카, 알루미나-마그네시아질 폐내화물을 말한다.

본 발명에서는 상기와 같은 폐내화물을 이용하여 고로노체보수용 부정형 압입재 내화조성물을 마련하는데, 이때 압입재의 시공성과 조벽성 및 내마모성을 저하시키지 않는 범위내에서 그 첨가량을 증가시킴이 폐자재의 재활용측면에서 바람직하다. 그러나, 그 첨가량이 중량%로 88%를 초과할 경우시공성과 조벽성이 나빠질 뿐만 아니라 내마모성이 저하되는 문제가 있으며, 83%미만에서는 상대적으로 첨가되는 부원료의 량이 많아져 원하는 수준의 압입재 특성을 얻을 수 없다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 제철설비의 폐내화물의 분쇄물의 첨가량을 중량%로, 83~88%로 제한함이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 폐내화물 분쇄물의 성상은 엄격히 제한하지 않으나 그 구성성분중 알루미나의 함량이 첨가된 전체 폐내화물 분쇄물 중량대비 50%이상임이 바람직하다.

또한, 압입재의 압송성을 좋게하기 위하여, 상기 폐내화물 분쇄물의 입도를 3mm이하로 제한함이 바람직하다.

상기 폐내화물의 분쇄물중 그 입도가 1mm이하인 것이 첨가된 전체 폐내화물 분쇄물 중량대비 25~30%로 제어할때 보다 바람직한데, 이는 25%미만에서는 유동성이 저하되어 시공성을 나빠질 수 있고, 30%를 초과하면 수분첨가량이 많아져서 압입재의 물성이 저하될 수 있기 때문이다.

본 발명의 조성물은 상기와 같이 마련된 폐내화물 분쇄물에 부원료인 알루미나 분말, 실리카플라워 및 규산소다를 첨가혼합함으로써 얻어질 수 있다. 상기 부원료는 폐내화물의 분쇄물을 재활용한 압입보수재의 특성을 더욱 좋게 하기 위한 것으로, 그 구체적인 성분제한사유는 다음과 같다.

먼저, 알루미나 분말은 유동성 부여 뿐만 아니라 고온 결합강도를 높이기 위하여 본 발명에서 첨가하는 성분이다. 그러나, 그 첨가량이 과소하면 압송성이 부족하여 시공이 어려워지는 문제가 있으며, 과다하면 상대적으로 주원료인 폐내화물의 사용량을 감소해야 하는 문제가 있다.

따라서 본 발명에서는 이를 고려하여 상기 알루미나 분말의 첨가량을 10~12중량%로 제한함이 바람직하다.

실리카플라워는 본 발명에서 유동성과 건조강도, 그리고 600~1000℃의 중간온도영역에서 결합강도를 유지하기 위하여 첨가되는 성분이다. 그러나 그 첨가량이 과소하면 유동성 부여와 강도증가의 효과가 미약한 반면에, 과다하면 초미분의 증가로 오히려 유동성이 저하하는 문제가 발생한다.

이를 고려하여, 본 발명에서는 실리카플라워의 첨가량을 1~4중량%로 제한함이 바람직하다.

규산소다는 열경화성 결합제의 역할을 하는 것으로서 압입재를 고로노체에 압입시 압입재가 고로내부의 고열(800~1000℃)에 의해 경화되어 벽체를 형성하는데 기여한다. 그러나, 그 첨가량이 과소하면 조벽성이 좋지 않은 반면에, 과다하면 압연재의 열간특성이 저하되어 내구성 효과가 미흡한 문제가 있다.

본 발명에서는 이를 고려하여 그 첨가량을 1~3중량%로 제한함이 바람직하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 통하여 상세히 설명한다.

(실시예)

하기 표1과 같은 조성의 압입재 조성물을 각각 마련하였다. 그리고 이렇게 마련된 각각의 조성물에 수분 12%를 첨가한후, 혼련하여 시편성형, 양생, 건조처리한후 각 시편에 대한 곡강도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 한편, 하기 표 1에서 폐내화물은 턴디쉬에서 발생된 알루미나-실리카질 폐내화물이다.

통상 압입재의 특성평가를 함에 있어 중요한 물성은 압입재를 고로노체에 압입시 압입재의 조벽성을 평가하는 시공성과 조벽후 열간에서 얼마나 견딜 수 있는 가하는 내마모성을 평가할 수 있는 열간 곡강도 값이다.

본 실시예에서는 압입재 조성물의 시공성을 평가하기 위하여 유동도 평가시험을 하였으며, 구체적으로 flow tap을 이용 15회 진동후 재료의 퍼짐성(직경)을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

또한, 열간 곡강도 시험은 40×40×160mm 크기의 시편을 제조하여 1100℃ 에서 행하였으며, 그 결과치 또한 하기 표 1에 나타내었다.

하기 표 1에서부터 알 수 있는 바와 같이, 체철설비의 폐내화물의 분쇄물과 부원료가 소정범위로 혼합된 본 발명예(1~3)의 경우, 모두 우수한 시공성 및 내마모성을 가짐을 알 수 있다.

	압입재 조성 (중량%)	곡강도(kg/cm2)	유동도(mm)	열간곡강도(kg/cm2) at 1100℃
	폐내화물의 분쇄물	알루미나분말(Al2O3)			실리카플라워(SiO2)	규산소다(Na2O ·SiO2)	110℃×24h	800℃×3h	1000℃×3h
발명예	1	85	12	2	1	146	154	130	180	83
	2	85	12	1	2	150	180	140	180	70
	3	88	10	1	1	150	160	140	170	60
비교예	1	90	7	2	1	140	150	100	130	30
	2	85	10	4	1	150	160	170	140	20
	3	85	13.5	0.5	1	75	110	78	140	18
	4	85	12.5	2	0.5	60	60	100	160	13
	5	85	10	2	3	165	130	140	160	5

이에 대하여, 비교예 (1)은 제철설비에서 발생된 알루미나-실리카질 폐내화물의 분쇄물이 과도하게 첨가되고, 부원료인 알루미나 분말의 사용량이 본 발명범위를 벗어난 것으로 유동성 및 열간 곡강도가 좋지 않았다.

또한, 비교예(2~3)은 실리카플라워의 첨가량이 본 발명의 범위를 벗어난 경우로서, 비교예 (2)는 유동성 및 열간강도가 저하되었으며 비교예 (3)은 건조강도 와 열간강도가 저하되는 문제점이 있었다.

그리고 비교예 (4~5)는 결합제인 규산소다의 첨가량이 본 발명의 범위를 벗어난 경우로서, 비교예 (4)는 건조 및 소성강도가 좋지 않은 반면에, 비교예 (5)는 규산소다가 과다하게 첨가되어 건조 및 소성강도는 높았으나 과다한 액상생성에 의해 열간 곡강도값이 저하되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 제철설비의 폐내화물의 분쇄물을 주원료로 하고 여기에 알루미나 분말, 실리카플라워 및 규산소다와 같은 부원료를 혼합사용함으로써 시공성, 소성강도 및 열간강도가 우수한 고로노체보수용 압입재 내화조성물을 제공함으로써 재료비 절감 뿐 아니라 폐기물의 재활용이라는 부수적인 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 중량%로, 제철설비에서의 폐내화물의 분쇄물: 83~88%, 알루미나 분말: 10~12%, 실리카플라워: 1~3% 및 규산소다: 1~2%를 포함하여 이루어진 고로노체보수용 수계 압입재 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폐내화물 분쇄물은 그 입도가 3mm이하인 고로노체보수용 수계 압입재 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 폐내화물의 분쇄물중 그 입도가 1mm이하인 것이 첨가된 전체 폐내화물 분쇄물 중량대비 25~30%인 고로노체보수용 수계 압입재 조성물.
4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 폐내화물의 구성성분중 알루미나의 함량이 첨가된 전체 폐내화물의 분쇄물 중량대비 50%이상인 고로노체보수용 수계 압입재 조성물.