KR20120074049A - 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산-중성계 폐내화물을 분쇄하여 선별 추출한 슬래그와 지금 침투층을 포함하는 폐기물과 알루미나 분말을 포함하는 주원료; 상기 폐기물과 알루미나 분말을 결합시키는 결합재; 를 포함하는 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물에 관한 것으로서, 상기 폐기물은 70~80중량%, 알루미나 분말은 20~30중량%이고, 상기 결합재의 함량은 상기 주원료 100중량부에 대하여 3~5중량부인 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물을 제공하여,
제철소에서 발생되는 산-중성질의 폐내화물에서 내화물의 원료로 사용하기 위해 골재를 선별하고 남은 슬래그나 지금이 침투되어 변질된 내화물을 분쇄하여 만든 골재를 이용하여 전로 출강구의 플러그를 제조하여 다량으로 발생하는 폐기물을 처분 또는 폐기에 요하는 비용을 절감함과 동시에 자원의 활용성을 높이는 효과가 있다.

Description

폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물{REFRACTORY COMPOSITIONS OF PLUG FOR TAP HOLE OF CONVERTER USING BY WASTE REFRACTORY}

본 발명은 산-중성질 폐내화물의 폐기물을 재활용하는 것으로, 보다 상세하게는 폐기물에 알루미나 분말과 결합재를 첨가함으로써 전로 출강구에서의 슬래그 유출을 제어하는 플러그의 내화조성물에 관한 것이다.

제철소에서는 전로, 래들, RH 설비 등의 내장내화재로서 알루미나질 연와, 알루미나-실리카질 연와, 알루미나-스피넬질 캐스타블, 알루미나-마그네시아질 캐스타블, MgO-C계 연와, MgO계 연와, MgO-Cr₂O₃계 연와 등의 내화물이 사용되고 있다.

이들 내화물은 일정기간 사용한 후 신품의 내화연와와 교체하는데, 이 때 다량의 폐연와가 발생한다. 이렇게 발생된 폐내화물의 대부분은 매립장에 매립하여 처리하는 것이 대부분이다. 이렇게 폐내화물을 매립하면 환경오염문제가 수반될 수 있으며, 매립지도 한계인 것이 문제이다.

따라서, 제철소에서 나온 폐연와를 재이용할 수 있으면, 내화물 경비의 절감측면과 자원의 재활용 측면에서 바람직하다. 또한, 폐연와를 본래의 용도인 내화물로 재생할 수 있으면, 내화물 가격이 높기 때문에 보다 바람직하다.

그러나, 지금까지는 일본국 특개 평8-319152 에서처럼 폐연와의 일부를 파쇄하여 내화벽돌의 골재로 첨가하여 사용하는 정도이며, 폐연와 중에서 지금이나 슬래그가 침투된 폐기물을 내화조성물에 이용한 예는 거의 찾아볼 수가 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 산-중성질의 폐내화물을 분쇄한 후 슬래그와 지금 침투층의 폐기물을 내화물에 재활용하기 위하여 상기 내화물에 알루미나 분말, 결합재를 첨가하여 제강공정 전로설비의 출강구 슬래그 제어용 플러그의 내화조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 산-중성계 폐내화물을 분쇄하여 선별 추출한 슬래그와 지금 침투층을 포함하는 폐기물과 알루미나 분말을 포함하는 주원료; 상기 폐기물과 알루미나 분말을 결합시키는 결합재; 를 포함하는 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 실시예는 폐기물은 70~80중량%, 알루미나 분말은 20~30중량%이고, 상기 결합재의 함량은 상기 주원료 100중량부에 대하여 3~5중량부인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실시예는 결합재는 분말상 페놀레진과 액상 페놀레진으로 구성되고, 상기 분말상 페놀레진은 노볼락이고, 액상 페놀레진은 레졸인 것을 특징으로 하며, 상기 노볼락의 함량은 0.5~1중량부, 레졸의 함량은 2~4중량부인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 실시예의 산-중성계 폐내화물은 Al₂O_3-SiO₂계, Al2O3, Al₂O_3-Spinel계, Al₂O_3-MgO계 중 하나 이상일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 제철소에서 발생되는 산-중성질의 폐내화물에서 내화물의 원료로 사용하기 위해 골재를 선별하고 남은 슬래그나 지금이 침투되어 변질된 내화물을 분쇄하여 만든 골재를 이용하여 전로 출강구의 플러그를 제조하여 다량으로 발생하는 폐기물을 처분 또는 폐기에 요하는 비용을 절감함과 동시에 자원의 활용성을 높이는 효과가 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다.

이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 실시예는 제철소에서 발생되는 산-중성질 폐내화물중 슬래그 또는 지금 침윤층의 폐기물을 이용하여 내화조성물 전체에 대해 차지하는 비율이 60% 이상 되게 혼합하며, 나머지는 알루미나 분말을 첨가하여 구성되는 주원료에 결합재로 페놀레진을 첨가하는 전로 출강구 슬래그(slag) 유출 제어용 플러그에 관한 것이다.

일반적으로 제철설비에 사용되는 내화물은 장시간 사용되기 때문에 구조적 안정성과 내식성을 고려하여 고내화도의 내화재료를 사용해야 바람직하다. 그러나 전로 출강구 슬래그 유출제어용 플러그는 액상의 용강과 슬래그 속에서 짧은 시간 동안 사용되므로 내화물보다는 덜 가혹한 조건이다.

따라서, 폐내화물 사용 후 남은 폐연와의 분쇄물중 폐기물(슬래그+지금 침투층)을 내화물에 재활용할 수 있고, 상기 내화물은 제강공정 전로설비의 출강구 슬래그 제어용 플러그(다트) 등으로 이용할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서는 폐내화물을 분쇄하여 내화성 골재로서 선별 추출한 후의 폐기물인 슬래그와 지금 침투층의 함량이 70중량%이상이 되도록 혼합하도록 하고, 상기 산-중성질의 폐내화물은 Al₂O_3-SiO₂계, Al₂O₃, Al₂O_3-Spinel계, Al₂O_3-MgO계 폐내화물 중 하나 이상이다.

본 발명에 따른 실시예는 폐기물의 함량은 70~80중량%, 알루미나 분말은 20~30중량%이고, 결합재의 함량은 상기 주원료 100중량부에 대하여 3~5중량부를 첨가한 플러그의 내화조성물에 관한 것이다. 이 때, 상기 폐기물은 폐내화물을 분쇄하여 내화성 골재로서 선별 추출한 후에 남은 슬래그와 지금 침투층을 말한다.

상기와 같이 제철소에서 발생된 폐내화물을 분쇄하여 내화성 골재로 사용하고 남은 폐기물을 내화성 골재로 재사용할 수 있는 이유는 폐내화물의 가동부에는 슬래그나 지금같은 불순물이 부착되거나 열작용에 의해 변질되나 내화성 골재로서의 역할을 하기에는 충분한 상태이기 때문이다.

즉, 노벽 해체시 잔존 연와의 가동부에 부착된 SiO₂, Fe₂O₃, CaO 등의 슬래그 성분은 증가하나 전체적으로 보면 사용 전의 원래의 연와와 큰 차이가 없어, 폐연와를 분쇄하여 내화물의 내화 골재용으로의 재활용이 가능한 것이다.

따라서, 전로 출강구에서의 슬래그 제어용으로 사용되는 플러그의 원료로 사용하는 알루미나 크링커의 일부를 폐내화물의 폐기물의 분쇄물로 대체하여 알루미나질 플러그를 제조할 수 있는 것이다.

다만, 지금 또는 슬래그가 침투된 폐내화물의 분쇄물을 전체 내화조성물에 대하여 70중량%이상으로 제한해야 실로에 사용가능한 고품위의 다트를 얻을 수 있다. 플러그용 내화물의 시공성과 내식성을 저하시키지 않는 범위내에서는 분쇄물을 많이 사용하는 것이 본 발명의 취지에 맞지만 80중량%를 초과하여 사용하면 비중이 저하되어 바람직하지 않다.

또한, 본 발명에 따른 실시예에서는 알루미나 분말을 20~30중량%를 첨가하는데, 만약 20중량%이하를 첨가하면 하중연화온도가 미약하여 용강 중에 사용시 결합강도가 약하며, 30중량%를 초과한 양을 사용하면 미분부가 많아져 결합강도가 약하여 바람직하지 않다. 이 때, 알루미나 분말은 0.074mm이하의 크기로 분쇄된 것을 사용한다.

본 발명에 따른 실시예에서 첨가되는 결합재는 상기 주원료 100중량부에 대하여 3~5중량부를 첨가하는데, 상기 결합재는 분말상 페놀레진과 액상의 페놀레진을 혼합하여 사용한다. 상기 분말상 페놀레진은 노볼락이고, 액상 페놀레진은 레졸이며, 주원료 100중량부에 대하여 노볼락의 함량은 0.5~1.0중량부, 레졸의 함량은 2~4중량부로 구성된다. 상기의 결합재로 사용되는 페놀레진은 상온에서의 강도 및 열간에서의 강도를 부여하기 위해 사용된다.

상기에서 페놀레진의 함량이 3중량부 미만이면 성형성이 나쁘고, 결합강도가 충분하지 않으며, 5중량부를 초과하면 과도한 충진으로 층간에 균열이 발생하는 등의 성형성이 나쁘며, 비중이 낮아져서 바람직하지 않다.

이 때, 상기 분말상 페놀레진은 0.5~1.0중량부, 액상 페놀레진의 함량은 2~4중량부를 첨가할 수 있고, 분말상 페놀레진의 입자크기는 0.074mm급을 사용하는데 이는 액상 페놀레진과의 반응성을 높이기 위해서다. 분말상 페놀레진을 0.5중량부 미만을 첨가하면 결합강도가 약하고, 1.0중량부를 초과하면 혼합시 성형성이 나빠지게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예]

하기의 표1과 같은 조성의 플러그에 대해 10분간 혼합-혼련, 400kg/㎠의 성형압으로 20x20x80mm크기의 시편을 성형, 110℃에서 24시간 건조, 1500℃에서 5분간 환원소성하여 제조된 시편의 물리기계적 특성을 평가하였다.

또한, 직경이 50mm, 높이가 50mm인 원통형시편을 제조하여 하중연화온도를 측정하였다. 실시예 1~4는 본 발명에 따른 실시예에 관한 것으로서 강도가 우수한 특성을 갖는 전로출강구 슬래그 유출제어용 플러그용 내화물이다. 그러나, 비교예들 중 비교예 1은 폐내화물의 분쇄물을 적게 첨가하고, 알루미나 분말을 많이 첨가한 것으로 부피비중이 낮아 플러그로서의 기능에 문제가 있다.

비교예 2는 내화조성에서 폐내화물 분쇄물이 과도하게 첨가되고, 알루미나 분말이 본 발명에 따른 실시예의 범위를 벗어나는 것으로서, 하중연화온도가 낮아 내구성에 문제가 있다. 비교예 3 내지 비교예 5는 결합재 첨가량이 본 발명에 따른 실시예의 범위를 벗어난 것으로서 결합강도가 약하거나, 부피비중이 낮은 문제점이 있다.

(중량%)

구분		실시예				비교예
		1	2	3	4	1	2	3	4	5
조성물 구성	사용후 연와 폐기물 (슬래그+지금침투층) (1~5mm)	75	75	70	80	65	85	75	75	75
	일루미나 분말 (-0.074mm)	25	25	30	20	35	15	25	25	25
	페놀레진(powder)	+1	+2	+1	+1	+1	+1	+1	0	1
	페놀레진 (liquid)	+2	+3	+3	+3	+3	+3	+1	5	5
특성	부피비중	3.2	3.2	3.1	3.3	2.8	3.4	3.2	3.0	2.9
	110℃x24hr 건조 곡강도(kg/㎠)	150	170	150	150	140	145	50	100	110
	소성강도(kg/㎠) (1500℃x 5min)	70	80	70	77	78	80	20	50	60
	하중연화온도(T2) (℃)	1420	1420	1450	1410	1480	1380	1400	1450	1450

Claims (6)

1. 산-중성계 폐내화물을 분쇄하여 선별 추출한 슬래그와 지금 침투층을 포함하는 폐기물과 알루미나 분말을 포함하는 주원료;
   상기 폐기물과 알루미나 분말을 결합시키는 결합재;
   를 포함하는 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 폐기물은 70~80중량%, 알루미나 분말은 20~30중량%이고, 상기 결합재의 함량은 상기 주원료 100중량부에 대하여 3~5중량부인 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 결합재는 분말상 페놀레진과 액상 페놀레진으로 구성되는 것을 특징으로 하는 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물.
4. 제3항에 있어서,
   상기 분말상 페놀레진은 노볼락이고, 액상 페놀레진은 레졸인 것을 특징으로 하는 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물.
5. 제4항에 있어서,
   상기 노볼락의 함량은 0.5~1중량부, 레졸의 함량은 2~4중량부인 것을 특징으로 하는 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 산-중성계 폐내화물은 Al₂O_{3 -}SiO₂계, Al₂O₃, Al₂O_{3 -}Spinel계, Al₂O_{3 -}MgO계 중 하나 이상인 폐내화물을 재활용하는 전로 출강구용 플러그 내화조성물.