KR20050068504A

KR20050068504A - 전로 출강구 보수용 스프레이 재

Info

Publication number: KR20050068504A
Application number: KR1020030099996A
Authority: KR
Inventors: 박민근
Original assignee: 주식회사 포스렉
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-07-05

Abstract

본 발명은 제강로인 전로 출강구등의 보수용으로 사용되는 스프레이 재에 관한 것으로서, 돌로마이트 클린커의 함량을 저감하고 소결 마그네시아 클린커를 전융 마그네시아 클린커로 대체하고 마그네시아크롬 클린커를 적용함으로써 고온에서도 긴 사용수명을 갖는 전로출강구 보수용 스프레이 재를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 전로 출강구 보수용 스프레이 재에 있어서, 전융 마그네시아 클린커: 40~90중량%, 돌로마이트 클린커: 5~30중량%, 및 마그네시아크롬 클린커: 5~30중량%로 이루어지는 주원료에 이 주원료 100중량%에 대하여 2~6중량%의 인산염 첨가제를 첨가, 배합하여 이루어진 전로 출강구 보수용 스프레이 재에 관한 것이다.

본 발명의 보수용 스프레이 재를 사용하면, 침식에 의한 손상을 저감시키고, 고온(1400℃)에서의 열간강도를 향상시켜 마모 손상을 저감시고, 마그네시아크롬 클린커의 적용으로 내침투성 향상에 의한 박리 손상을 저감시킬 수 있어 손상 저감에 의한 사용수명 향상으로 조업생산성 저하를 방지할 수 있다.

Description

전로 출강구 보수용 스프레이 재{Spray Material for Repairing Converter Tap Hole}

본 발명은 제강로인 전로의 출강구등의 보수용으로 사용되는 스프레이 재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전로 출강구 슬리브(Sleeve) 연와 교환 시 슬리브 연와와 주변 연와를 보호하고 조업 중 발생한 출강구 주변의 부분적 손상 부위 보수를 위하여 열간에서 스프레이하여 사용하는 전로의 출강구 보수용 스프레이 재에 관한 것이다.

전로 출강구 스프레이 재로는 소결 마그네시아 클린커 50중량%와 돌로마이트 클린커 50중량%에 인산염 2~6중량%를 첨가하여 구성되는 스프레이 재가 알려져 있으며, 이를 사용할 때에는 물을 혼합하여 사용하고 있다.

그러나, 상기한 종래의 스프레이 재는 전로 출강 온도의 상승으로 사용수명이 급격히 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 상기한 종래의 스프레이 재를 전로 출강구 보수용 스프레이 재로 사용하는 경우에는 보수주기가 빨라지게 되고 결과적으로 조업 생산성을 저하시키게 되는 문제점을 가져오게 된다.

본 발명자는 상기한 종래 기술의 문제점을 개선시키기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 돌로마이트 클린커의 함량을 저감시키고 소결 마그네시아 클린커를 전융 마그네시아 클린커로 대체하고 마그네시아크롬 클린커를 적용함으로써 고온에서도 긴 사용수명을 갖는 전로출강구 보수용 스프레이 재를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 스프레이 재는 제강로인 전로 출강구등의 보수용에 사용되는 것으로서, 바람직하게는 제강로인 전로의 출강구 슬리브(Sleeve) 연와 교환 시 슬리브 연와와 주변 연와를 보호하고 조업 중 발생한 출강구 주변의 부분적 손상 부위 보수를 위하여 사용되는 것이다.

본 발명의 스프레이 재를 구성하고 있는 성분중의 하나인 전융 마그네시아 클린커는 내식성이 우수한 내화재로서 스프레이 재를 구성하는 주원료이며, 그 함량이 40중량% 미만인 경우에는 그 첨가 효과가 불충분하고, 그 함량이 90중량%를 초과하는 경우에는 상대적으로 돌로마이트의 함량이 적어 열간강도를 저하시키므로, 그 함량은 40-90중량%로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 마그네시아 클린커에는 통상 고온에서 소성한 소결 클린커와 전기 용융한 전융 클린커가 있다.

상기 소결 마그네시아 클린커를 스프레이 재에 첨가하는 경우에는 고온에서 첨가제인 인산염과 마그네시아 골재와의 반응에 의한 마그네시아 골재의 열화로 시공체의 강도 저하를 초래하여 와류하는 용강에 의한 마모 손상의 증가 및 탈락의 우려가 있다.

따라서, 본 발명에서는 첨가제에 의한 마그네시아 클린커의 열화를 방지하기 위하여 내식성 향상을 위한 마그네시아 클린커로서 소결 클린커 보다 높은 온도에서 제조되어 열적으로 안정된 전융 마그네시아 클린커를 사용하였다.

또한, 상기 돌로마이트 클린커는 스프레이 재의 열간강도를 향상시키기 위하여 첨가되는 성분으로서, 그 함량이 5중량%미만인 경우에는 열간강도가 낮아 시공체 탈락의 위험이 있고, 30중량%를 초과하는 경우에는 내식성의 저하를 초래하므로, 상기 돌로마이트 클린커의 함향은 5-30중량%로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 종래의 스프레이 재에 비하여 돌로마이트 클린커의 함량은 저감시키고 마그네시아 클린커 함량은 증가시켰는데, 이는 돌로마이트 클린커의 내식성이 마그네시아 클린커 대비 열위하므로 재료의 침식을 저감하기 위함이다.

상기 돌로마이트 클린커의 입도는 3mm이하가 바람직한데, 그 이유는 그 입도가 3mm 초과 시에는 내식성의 저하될 우려가 있기 때문이다.

상기 마그네시아 크롬 클린커는 용강 및 슬래그의 침투를 억제하여 변질층의 구조적 스폴링 발생에 의한 박리 손상을 저감시키기 위하여 첨가되는 성분으로서, 그 함량이 5중량%미만인 경우에는 첨가효과가 충분하지 않고, 30중량%를 초과하는 경우에는 과다한 소결에 의한 열충격 저항성 저하로 인하여 균열이 심하게 발생하므로, 그 함량은 5~30중량%로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 마그네시아 크롬 클린커의 입도가 1mm 미만인 경우에는 재료의 충진성이 저하되므로, 그 입도는 5-1mm로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 인산염 첨가제는 스프레이 재의 시공 시 결합강도를 부여하기 위하여 첨가되는 것으로서, 그 첨가량이 2중량%미만인 경우에는 성형강도를 충분히 확보할 수 없고, 6중량%를 초과하는 경우에는 내식성이 떨어지므로, 상기 인산염 첨가제의 함량은 2-6중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 전로 출강구 보수용 스프레이 재의 입자 구성은 우수한 분체 유동성을 지니면서도 시공체가 높은 충진을 이룰 수 있도록 조정되는 것이 바람직하다. 분체 유동성이 불량한 경우 시공 시 재료가 신속하게 토출되지 못하여 시공시간이 길어지고, 시공체가 높은 충진을 이루지 못하면 용강 및 슬래그가 쉽게 침투하여 변질층이 많이 형성되고 이는 구조적 스폴링에 의한 박리 손상을 심화시킨다.

따라서, 본 발명에서는 상기한 점을 감안하여 주원료를 구성하는 전융 마그네시아 클린커의 입도를 5mm 이하로, 돌로마이트 클린커의 입도를 3mm 이하로, 그리고 마그네시아크롬 클린커의 입도를 5-1mm로 설정하고, 또한 이들 주원료중 75㎛ 이하의 입도를 갖는 입자의 비율이 12~18중량%가 되도록 주원료의 입도를 구성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이들 주원료중 75㎛ 이하의 입도를 갖는 입자의 비율을 12~18중량%로 설정하는 것이 바람직한 이유는 그 비율이 12% 미만인 경우에는 충진성이 좋지 않고, 18%를 초과하는 경우에는 분체의 유동성이 저하되기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

하기 표 1과 같이, 마그네시아 클린커, 돌로마이트 및 마그네시아 클린터를 배합하여 주원료를 제조한 다음, 이 주원료에 4중량%의 인산염을 첨가하고 배합한 후, 여기에 물을 첨가하여 혼련 후 이를 틀에 넣은 다음 300℃로 가열하여 시편을 제작하였다.

여기서 사용된 전융 마그네시아 클린커는 산화마그네슘을 97중량% 함유한 것을, 돌로마이트 클린커는 산화칼슘을 26중량%함유하는 것를, 그리고 마그네시아크롬 클린커는 산화크롬(Cr₂O₃)을 29중량%함유하는 것을 사용하였다.

또한, 여기서는 마그네시아 클린커의 입도를 5mm 이하로, 돌로마이트 클린커의 입도를 입경 3mm 이하로, 그리고 마그네시아크롬 클린커의 입도를 5-1mm로 하고, 또한 이들 주원료중 75㎛ 이하의 입도를 갖는 입자의 비율이 15중량%가 되도록 하였다.

상기와 같이 제작된 시편들은 시공강도 및 내마모성을 평가하기 위하여 전기로에서 1000℃(시공온도) 및 1400℃에서 1시간 유지한 다음, 열간곡강도를 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

또한, 회전식 드럼침식기에서 1720℃×30분/회×6회의 침식시험을 행한 후 침식층 및 침투층의 길이를 측정하고 발명예1의 경우를 100으로 하여 내식성 및 내침투성을 비교 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

한편 시공 조건에 크게 의존하는 충진성 및 열충격 저항성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 충진성 및 열충격 저항성 시험에서는 연와를 이용하여 틀을 제작하고 이를 1000℃로 가열한 상태에서 재료와 물을 혼합하여 틀 속에 부어 넣어 시편을 제작한 후, 이 시편의 기공율을 측정하여 충진성을 판단하고 전기로에서 1400℃로 승온하여 10분간 유지한 다음 10분간 공냉하고, 다시 1400℃로 승온하는 사이클을 30회 반복한 후의 시편 외관상태로 열충격 저항성을 평가한 것이다.

구 분		발명예			비교예
구 분		1	2	3	1	2	3
마그네시아 클린커(소결)(중량%)		-	-	-	100	-	-
마그네시아 클린커(전융)(중량%)		80	65	50	-	60	40
돌로마이트 클린커(중량%)		10	25	25	-	40	20
마그네시아크롬 클린커(중량%)		10	10	25	-	-	40
열간곡강도(kgf/cm²)	1000℃	12.0	14.5	14.8	2.4	17.2	13.3
열간곡강도(kgf/cm²)	1400℃	14.5	16.3	15.2	1.3	11.5	12.3
내식성 시험	침식지수	100	109	113	96	167	107
내식성 시험	침투지수	100	102	94	107	136	118
기공율(%)		26.7	26.3	27.2	25.6	26.9	33.5
열충격저항성		양호	양호	양호	불량(부수러짐)	양호	불량(균열)

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 발명예(1-3)의 경우에는 본 발명을 벗어나는 비교예(1-3)에 비하여 열간곡강도, 내식성 및 열충격 저항성등을 종합적으로 볼 때 우수함을 알 수 있다.

발명예(1)을 기준으로 발명예(2)와 발명예(3)을 비교하면, 발명예(2)는 전융 마그네시아 클린커 15중량%를 돌로마이트 클린커로 대체한 배합으로 내식성 및 내침투성은 상대적으로 낮지만, 열간곡강도는 높게 나타남을 알 수 있다.

발명예(3)은 전융 마그네시아 클린커 30중량%를 돌로마이트 및 마그네시아크롬 클린커로 15중량%씩 대체한 배합한 것으로, 내침투성 및 열간곡강도가 우수함을 알수 있다.

한편, 비교예(1)의 경우에는 돌로마이트 클린커를 배제하고 소결 마그네시아 클린커만 적용한 것으로, 내식성 및 내침투성은 우수하나 열간곡강도가 불량하고 1400℃ 열적 사이클을 반복한 경우 시편이 강도를 상실하여 쉽게 부스러지므로 실로 적용 시 마모 손상의 증가 및 탈락의 우려가 있다.

또한, 비교예(2)의 경우에는 전융 마그네시아 클린커 60중량%와 돌로마이트 클린커 40중량%를 적용한 것으로, 내식성 및 내마모성이 매우 불량하다.

또한, 비교예(3)의 경우에는 마그네시아 크롬 클린커를 40중량% 적용한 배합으로 기공율이 매우 높게 나타나 충진성이 불량하며, 1400℃ 열적 사이클을 반복한 경우 균열이 심하게 발생하였으며, 이는 실로 적용 시 변질층의 박리 증가 및 시공체의 균열 발생 가능성이 높다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 돌로마이트 클린커 함량을 줄여 침식에 의한 손상을 저감시키고, 소결 마그네시아 클린커를 전융 마그네시아 클린커로 대체하여 고온(1400℃)에서의 열간강도를 향상시켜 마모 손상을 저감시고, 마그네시아크롬 클린커의 적용으로 내침투성 향상에 의한 박리 손상을 저감시킬 수 있어 손상 저감에 의한 사용수명 향상으로 조업생산성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

전로 출강구 보수용 스프레이 재에 있어서,

전융 마그네시아 클린커: 40~90중량%, 돌로마이트 클린커: 5~30중량%, 및 마그네시아크롬 클린커: 5~30중량%로 이루어지는 주원료에 이 주원료 100중량%에 대하여 2~6중량%의 인산염 첨가제를 첨가, 배합하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전로 출강구 보수용 스프레이 재
제1항에 있어서, 전융 마그네시아 클린커의 입도는 5mm 이하로, 돌로마이트 클린커의 입도는 3mm 이하로, 그리고 마그네시아크롬 클린커의 입도는 5-1mm로 설정되고, 그리고 이들 주원료중 75㎛ 이하의 입도를 갖는 입자의 비율이 12~18중량%가 되도돌 주원료의 입도를 설정하는 것을 특징으로 하는 전로 출강구 보수용 스프레이 재