KR20030031637A - Ｄｃ전기로 열간바닥 보수재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 DC전기로의 열간바닥 보수재에 관한 것으로, 그 목적은 열간보수시에 경동이 불가한 DC전기로의 특성을 감안하여 운반특성이 좋으면서도 단시간에 경화하여 강고한 접착이 이루어지는 DC 전기로 열간바닥 보수재를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

주원료로 마그네시아 클린커: 85~92중량%, 부원료로 분말상 피치와 분말상 페놀수지를 합하여 8~15중량%, 상기 원료분말 100중량부에 대해 습윤제로서 액상수지가 1~3중량부%를 포함하여 조성되는 DC전기로 열간바닥 보수재에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

ＤＣ 전기로 열간바닥 보수재{Hot Repair Mix for the hearth of DC-electric arc furnace}

본 발명은 DC전기로의 열간바닥 보수재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열간보수시에 경동이 불가한 DC전기로의 특성을 감안하여 운반특성이 좋으면서도 단시간에 경화하여 강고한 접착이 이루어지는 DC 전기로 열간바닥 보수재에 관한 것이다.

제강용 노체의 손상된 부위의 보수에는 물을 사용하는 스프레이보수, 상온에서 실시하는 다짐보수(Stamping), 열간해서 행해지는 투입보수 등의 다양한 보수방법이 있다. 전로나 전기로의 노체보수에는 열간 투입보수가 주로 이용된다.

열간투입 보수재로는 노체의 연와와 동일재질의 주원료에 이 주원료와 노체의 결합제 역할을 하는 부원료와 습윤제를 혼합한 조성물이 이용되고 있다. 현재 알려져 있는 열간투입보수재는 노를 경동하면서 보수재를 코팅하는 전로용이 대부분이며, 그 대표적인 예로서 (1) 한국 공개특허공보 1997-27009호, (2) 일본공개특허공보 평3-126679, (3) 일본 공개특허공보 평4-310578호가 있다.

(1) 한국 공개특허공보 1997-27009호에는 전로용 열간투입보수재 조성물이 제안되어 있다. 이 열간투입보수재는 마그네시아 클린커와 돌로마이트 클린커을 혼합한 주원료: 70~80중량%, 분말상피치: 15~20중량%, 액상 페놀수지:5~10중량%로 조성되는 것이다. 전로는 고염기도(CaO/SiO₂)조업이므로 주원료의 마그네시와 함께 돌로마이트를 사용하여야 한다. 또한, 전로의 노체의 열간보수는 전로에 열간보수재를 투입하여 노를 경동하면서 보수하기 때문에 유동성이 큰 보수재가 좋으므로 분말상의 피치를 다량으로 함유하고 있다.

(2) 일본 공개특허공보 평3-126679호에는 점도조절된 내화골재:80~90중량부와 액체 노보락형 페놀수지:10~20중량부로 조성되는 배합물에, 융점 또는 연화점이 50℃이상을 갖는 유기질분리방지제(폴리에칠렌)를 첨가혼련하여 조성되는 부정형 내화재가 제시되어 있다.

(3) 일본 공개특허공보 평4-310578호는 내화재료 100중량부에 대해, 입상노보락형 페놀수지와 입상피치와의 배합비 4~2:3의 범위내에서 외삽하여 12~24중량부를 첨가하여 이루어지는 건식열간보수용 부정형 내화물이 제시되어 있다.

상기 (1)(2)(3)의 열간보수재는 피치나 페놀수지를 이용하므로 유동성은 좋으므로 노체를 경동하여 보수재를 노체 각 부분에 보수하는 전로에 적용하면 좋다. 따라서, 노체를 고정한채로 열간보수해야 하는 DC전기로에 이들 보수재를 적용하는 경우에는 경동이 불가한 전기로의 특성상 보수재가 전기로의 바닥면에 고르게 보수되지 않아 보수효과가 떨어지다. 특히, 전로용 열간보수재의 경우 피치의 함량이 높기 때문에 연소시간에 따른 양생시간이 길고 매연발생량이 많아 환경문제를 야기하는 문제가 있어 적용이 쉽지 않다.

DC전기로의 경우에는 전기로의 바닥에서 전류를 흘러주어 고철을 용융시키므로 DC전기로바닥의 경우 전도성연와가 사용된다. 따라서, 열간보수재는 전도성 보수재의 재질이 요구된다. 또한, 제조 및 보관시, 분진방지 및 다루기가 용이하여야 하며, 운반시 침강 또는 진동에 의한 층분리 등이 일어나지 않아, 경화발생이 없어야 하고, 특히 투입시에는 로바닥에 고르게 투입이 되어 단시간에 경화하여 강고한 접착이 이루어져야 한다. 하지만, 현재까지 DC전기로 열간바닥 보수재의 전용 보수재는 알려져 있지 않고 전로용 보수재가 대체 되어 사용되고 있는 실정이다.

본 발명은 바닥 보수재로서 전기전도도가 요구되며 열간보수시에 경동이 불가한 DC전기로의 특성을 감안하여 운반 및 보관성이 좋으면서, 시공성 및 단시간에 경화하여 강고한 접착이 이루어져, 고내용성을 발휘하는 DC 전기로 열간바닥 보수재를 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 DC전기로용 열간보수재는,

주원료로 마그네시아 클린커: 85~92중량%, 부원료로 분말상 피치와 분말상 페놀수지를 합하여 8~15중량%를 만족하며, 상기 원료분말 100중량부에 대해 습윤제로서 액상 페놀수지가 1~3중량부%를 포함하여 조성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 열간보수재는

첫째, 주원료로 마그네시아 클린커를 단독으로 사용하며,

둘째, 시공성과 고내용성을 확보하기 위하여 피치와 함께 분말상 페놀수지를 탄소재료로서 병행하여 사용하면서, 용이한 제조와 보관을 위해 습윤제로서 액상수지를 사용하는데, 그 특징이 있다.

이러한 본 발명의 열간보수재의 조성범위와 그 한정이유를 설명한다.

[주원료: 마그네시아 클린커]

본 발명에서는 내화성골재로서 마그네시아 클린커가 단독으로 사용한다. 전로의 열간보수재에서는 돌로마이트 클린커와 스피넬 클린커를 혼합하여 사용하지만, 저염기도(CaO/SiO₂≤1.75)조업인 전기로의 경우, 마그네시아 클린커 단독사용이 슬라그에 대한 내침식성이 우수하여 내용성을 높임에 따라, 모재 연와를 더욱 보호한다.

본 발명에서 주원료인 마그네시아 클린커의 함량은 85~92중량%로 한정하는 것이 바람직하다. 마그네시아 클링커의 함량이 85중량% 미만의 경우에는 부원료인 피치와 페놀수지의 함량이 요구치 이상으로 높아져,양생시간 등의 품질특성이 저하하며, 92중량%초과의 경우에는 반대로 요구 수치이하로 되어 이 또한 품질을 떨어 뜨린다.

[부원료: 피치와 페놀수지]

본 발명에서는 부원료로 탄소재료인 분말상 피치와 분말상의 페놀수지를 함께 사용한다. 탄소재료는 흑연류, 피치류, 수지류등이 있으나, 열간에서 유동성을 나타내고, 모재연와와의 접착성이 우수하고 고열간 강도를 나타내는 피치가 가장 좋다. 그러나 피치는 열간에서 매연 및 양생시간이 요구되어 환경 및 조업에 지장을 준다. 따라서 이를 줄이기 위해 수지류와 병용하여 사용하는 것이 환경오염을 줄이고 양생시간을 단축시킨다.

본 발명에 사용하는 피치로는 분말상의 피치로서, 석유계, 석탄계 어느 것도 좋으나 연화점이 105℃~125℃인 것이 바람직하며, 분말입자는 1㎜이하의 평균입경인 것이 좋다. 피치의 연화점이 105℃미만인 경우는 함유탄소량이 적고 휘발분이 많아 매연과다 등 환경문제를 야기할 뿐만 아니라, 하절기나 온도가 높은 곳에 보관시 연화하여 경화한다. 또한, 연화점이 125℃초과인 경우, 잔탄량은 많으나, 연소시간이 길어, 조업에 막대한 영향을 끼칠 뿐만 아니라, 유동성이 저하한다. 1㎜이상의평균입경 또한 연화하여 경화하는 시간이 늦다. 분말상의 피치와 수지는 함께 첨가되면 되는 것으로, 그들의 합이 유동성 및 양생시간을 감안하여 8~15중량%를 만족하면 된다. 분말상의 피치와 수지의 합계가 8중량%이하의 경우 양이 적어 탄소재료의 제기능을 할 수 없으며, 15중량%이상의 경우 이 또한 잔탄량은 많으나 연소시간이 길어 조업에 막대한 영향을 주어 좋지 않다.

[습윤제: 액상수지]

열간보수재가 건식이므로 제조 및 사용시 분진발생이 심하고, 포장,보관, 사용 등에서 다루기가 어렵다. 따라서, 습식으로 하기 위해 액상 습윤제를 사용한다. 액상 습윤제로 알코올류를 사용한 예가 많으나, 이는 상온에서 휘발에 의한 보관기간 단축, 매연발생 과다 및 내식성 저하등의 문제가 있다. 본 발명에는 액상수지를 이용하는데, 액상수지는 페놀수지나 석유수지등 어느 것을 사용하여도 좋으나 액상 점도는 상온에서 혼련가능한 8~12포아즈(poise)로 한정한다. 8포아즈 이하의 낮은 점도는 제조는 용이하나 매연발생 과다 및 고정탄소량을 떨어뜨리며, 12포아즈 이상인 경우 함유탄소량은 많으나 혹한기 등 기온저하시 점도가 높아 제조가 불가하다. 액상수지로서의 습윤제는 다른 습윤제와는 달리 카본을 함유하고 있어 매연발생이 심한 피치의 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 양생시간을 단축한다.

액상수지의 첨가량은 주원료와 부원료 100중량부에 대해 1 ~ 3중량부가 적당하다. 1중량부 미만 첨가시 그 효과가 미비하며, 3중량부 초과 첨가시는 그 양이 과다하여 양생시간 증가등 보관 및 시공특성을 저하시킨다.

상기한 열간보수재에 카본재의 사용에 따른 산화방지를 위한 산화방지제와 양생시간단축을 위해 피치의 유동조제를 첨가제로 사용할 수 있다. 산화방지제의 경우 마그네슘, 알미늄, 실리콘 등 일반 탄소함유 내화재에 사용하는 금속류의 어느 것도 좋으며, 유동조제의 경우 카프로락탐 등 피치의 연소시 유동에 도움을 주는 어느 것도 좋다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

표 1과 같은 시료를 Wet Pan Mixer에서 3톤 제조(발명예와 비교예 모두 첨가제로서 산화방지제와 유동조제를 첨가하였다)하여 DC 전기로에 와이어 메쉬(Wire Mesh)를 사용하여 투입한 후 분진 및 매연발생, 유동성, 양생시간을 육안관찰하였다. 또한 24시간마다 완전출강을 실시한 후 잔존을 Check하여 내식성을 평가하였다.

구분	발명예	비교예
		1	2	3	4	5
원료	마그네시아(중량%)	87	45	87	87	81	93
	돌로마이트(중량%)	-	42	-	-	-	-
부원료	분말상 피치(중량%)	10	10	10	10	16	7
	분말상 페놀수지(중량%)	3	3	3	3	3	-
습윤제	액상 페놀수지(중량부)	2	2	-	-	2	2
	에틸렌글리콜	-	-	-	2	-	-
실로시험	분진 및 매연	발생없음	발생안함	심하게 발생	약간 발생	심하게 발생	발생안함
	유동성	○	○	△	△	○	×
	양생시간	60분	60분	90분	60분	90분	50분
	잔존	24시간후	90%	70%	50%	60%	60%	50%
		48시간후	70%	50%	30%	40%	40%	30%
		72시간 후	50%	30%	0	10%	10%	0
○: △: ×: 보수재가 열간에서 유동하여 퍼진 경우,퍼짐율이 0~30%일때0~10%: ×, 10~20%:△, 20~30%:○로 표기함

표1에서 나타난 바와 같이, 비교예1은 마그네시아와 돌로마이트 클린커를 병용사용한 경우로 시공성은 양호하나 내용성이 발명예 대비 80% 수준이다. 비교예2는 습윤제를 사용하지 않은 건식타입 보수재로서 분진 및 매연이 과다발생하고 유동성, 양생시간등 시공성이 저하하였으며, 특히 72시간 사용결과 전기로 바닥의 잔존이 없어 내용성이 열악하였다. 비교예3의 경우는 습윤제로 액상수지 대신 에틸렌글리콜을 사용한 경우로, 시공성 및 내용성이 열악하였다. 비교예4는 피치량을 과다하게 사용한 경우로, 유동성은 양호하나 매연발생 및 양생시간 과다로 조업에 지장을 초래하였으며, 내용성 또한 좋지 않다. 비교예5의 경우 피치량이 적정하여 매연 및 양생시간은 양호하나 내용성이 확연히 저하하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 보관 및 운반시 경시변화가 없으며, 열간에 투입하여사용하는 경우 단시간에 경화 접착하여 사용중 내용성이 탁월하며 양생시간을 단축시켜 원활한 조업과 로의 수명연장에 현저한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 주원료로 마그네시아 클린커: 85~92중량%, 부원료로 분말상 피치와 분말상 페놀수지를 합하여 8~15중량%를 만족하며,

   상기 원료분말 100중량%에 대해, 습윤제로서 액상수지가 1~3중량%를 포함하여 조성되는 DC 전기로 열간 바닥 보수재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 분말성 피치는 1㎜이하의 입자로 연화점이 105℃~125℃의 범위임을 특징으로 하는 DC 전기로 열간 바닥 보수재.
3. 제 1항에 있어서, 상기 액상수지는 액상 페놀수지임을 특징으로 하는 DC 전기로 열간 바닥 보수재.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 액상수지는 상온에서 8 ~ 12포아즈의 점도를 갖음을 특징으로 하는 DC전기로 열간바닥 보수재.