KR20120105866A - Fireproof material manufacturing method of ascending pipe for coke ovens - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of coke oven riser pipe refractories is provided to maintain organization of crystallized refractories and to increase coherence by adding functional supplement to main raw materials. CONSTITUTION: A manufacturing method of coke oven riser pipe refractories comprises the following steps: mixing raw materials of refractories; melting the mixed raw materials in a furnace; and crystallizing the molten material into a desired shape. The refractory comprises alumina(Al2O3), zirconia(ZrO2) and silica(SiO2) as main raw materials. The refractory comprises Fe2O3, TiO2, Na2O+K2O, and TaO as supplementary raw materials. The supplementary raw materials maintain the organization, increase coherence and counterbalances pore. The main raw materials are composed of 46-54% of alumina, 30-35% of zirconia and 11-17% of silica. The supplementary raw materials are composed of 0.5-1% of Fe2O3, 0.5-1% of TiO2, 1-2% of Na2O+K2O, and 1-2% of TaO.

Description

코크스 오븐 상승관 내화물 제조방법{FIREPROOF MATERIAL MANUFACTURING METHOD OF ASCENDING PIPE FOR COKE OVENS}FIREPROOF MATERIAL MANUFACTURING METHOD OF ASCENDING PIPE FOR COKE OVENS}

본 발명은 코크스 오븐 상승관 내화물 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 제철소 등에서 사용되는 코크스 과정에서 발생하는 카본 등과 같은 이물질이 상승관의 내벽에 부착되는 것을 방지할 수 있도록 개선한 내화물 제조방법의 제공에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a coke oven riser refractory material, and more particularly, to provide a method for manufacturing a refractory material improved to prevent foreign substances such as carbon generated in a coke process used in a steel mill, etc. from being attached to the inner wall of the riser. It is about.

일반적으로 제철소의 고로 조업 등에서는 환원제 및 열원으로서 코크스를 사용하고 있으며, 이 코크스는 유연탄을 코크스 오븐에서 건류시킴에 의해 제조되며, 상기 코크스 오븐은 유연탄을 건류시킬 때 발생 되는 가스는 상승관을 통하여 메인 배관 쪽으로 배출되어 지도록 한다.Generally, coke is used as a reducing agent and a heat source in blast furnace operation of a steel mill, and this coke is manufactured by distilling bituminous coal in a coke oven, and the coke oven is produced through a rising pipe through a rising pipe. To be discharged to the main pipe.

상기와 같은 상승관에는 연소가스에 포함된 탄소가루 등이 부착되는 데, 이러한 이물질이 부착되는 것을 방치할 경우에는 이물질을 구성하는 탄소 등이 성장 경화되면서 연소가스의 유로를 차단하게 되므로 상승관에 부착된 카본 등을 수시로 제거하는 작업을 필요로 하게 된다.Carbon powder contained in the combustion gas is attached to the riser as described above. If such foreign matter is left unattached, the carbon forming the foreign matter grows and hardens and blocks the flow path of the combustion gas. It is necessary to remove the attached carbon or the like from time to time.

상기 상승관의 내벽에 부착되는 탄소와 같은 이물질을 제거하기 위한 작업으로는 작업자가 상승관에 구비되는 발판에 올라선 상태에서 긴 길이의 막대기를 이용하여 작업자가 직접 제거하고 있는 실정이다.As a work for removing foreign substances such as carbon attached to the inner wall of the riser, the worker directly removes the rod using a long length bar while the worker is on the footrest provided in the riser.

상기와 같이 종래 기술에서와 같이 상승관의 내벽에 카본과 같은 이물질이 부착되어 성장하는 원인으로는, 상승관을 통상적인 내화벽돌을 적층하여 구성하기 때문에 내화벽돌을 소성하여 성형하는 과정에서 내부에 기공이 발생하여 코크스 오븐 과정에서 발생하는 카본 등이 용이하게 흡착할 수 있는 원인을 제공하기 때문이다.As described above, the foreign material such as carbon adheres to and grows on the inner wall of the riser as in the conventional art. This is because pores are generated and carbon, which is generated in the coke oven process, provides a cause for easy adsorption.

상승관을 구성하는 내화벽돌이 고온(약 800℃)에서 소성 되기는 하나 코크스 오븐 과정에서 발생하는 온도가 더 높은 실정이기 때문에 고온의 가스가 배출되는 과정에서 내화벽돌의 표면이 박리 되는 현상이 발생하고, 열전도율이 높아 외부철피의 변형이 발생하는 문제점이 있다.Although the refractory brick constituting the riser is fired at a high temperature (about 800 ° C.), the temperature generated during the coke oven process is higher, so that the surface of the refractory brick is peeled off while the hot gas is discharged. In addition, the thermal conductivity is high, there is a problem that the deformation of the outer shell.

또한, 내화벽돌의 크기가 작기 때문에 상승관을 만들 때 많은 수의 내화벽돌을 조적하여 구성하기 때문에 상승관을 만드는 시간과 비용이 과다하게 소요되는 것은 물론, 이물질의 부착이 심할 경우에는 상승관을 제거한 후 새로운 상승관을 만들어야 하는 경우가 발생하므로 유지보수에 따르는 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.In addition, since the size of the refractory brick is small, a large number of refractory bricks are formed when the riser is made, so that the riser pipe is excessively time-consuming and expensive. Since there is a case to create a new riser after removal, there is a disadvantage that the cost of maintenance is high.

그리고, 작은 크기의 내화벽돌을 조적하여 상승관을 만들기 때문에 내화벽돌과 내화벽돌을 연결하기 위한 조인트부분이 결과적으로 많아지게 되고, 이러한 조인트 부분에 카본과 같은 이물질의 흡착을 용이하게 하고, 흡착된 이물질의 제거작업을 어렵게 하는 또 다른 원인이 된다.In addition, since the small size of the refractory bricks are formed to form a rising pipe, the joint parts for connecting the refractory bricks with the refractory bricks are increased as a result, and the adsorbed foreign matters such as carbon are easily adsorbed on the joint parts. This is another cause that makes it difficult to remove foreign substances.

상기와 같이 상승관의 내부에 부착된 이물질을 제거하기 위한 작업을 수작업에 의존하기 때문에 이물질을 제거하는 과정에서 많은 분진이 발생하여 적업자의 호흡기질환을 야기하는 등 건강을 해치는 것은 물론, 고소지에서 작업하기 때문에 이물질을 제거하는 과정에서 추락과 같은 안전사고의 위험이 높은 등 여러 문제점이 발생하고 있는 실정이다.Since the work to remove the foreign matter attached to the inside of the riser as described above relies on manual labor, a lot of dust is generated in the process of removing the foreign matter, which causes the respiratory disease of the workers, and damages the health. In the process of removing foreign objects, there are many problems such as high risk of safety accidents such as falling.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 내화물을 조성하기 위한 원료를 혼합하는 혼합공정과, 혼합공정에서 혼합된 원료를 로에서 용융하는 용융공정과, 용융된 용융물을 원하고자 하는 형상으로 결정화시키는 성형공정으로 완성하여 코크스 오븐 과정에서 발생하는 카본 또는 타르와 같은 이물질의 부착을 방지하고, 혹여 이물질이 부착되더라도 쉽게 제거할 수 있도록 함으로서 상승관의 품질과 내구성을 높이고 수명을 길게 하면서도 설치와 유지보수의 용이성을 제공하고 비용을 대폭 절감할 수 있는 목적 달성을 가능하게 한다.In the present invention, to solve the problems described above, the mixing process of mixing the raw materials for forming the refractory, the melting process of melting the raw materials mixed in the mixing process in the furnace, and the melted melt It is completed by molding process to crystallize to shape to prevent adhesion of foreign substances such as carbon or tar generated in coke oven process, and it is possible to remove easily even if foreign substances are attached, thereby improving the quality and durability of the rising pipe and extending the service life. It provides the ease of installation and maintenance and achieves the goal of drastically reducing costs.

본 발명은 코크스 오븐 과정에서 발생하는 카본의 흡착현상을 현저하게 줄여 코크스 오븐 과정에서 발생하는 가스통로를 용이하게 확보하여 가스 리크방지로 인한 환경개선 효과를 가지고, 카본 제거비용을 줄이면서 상승관의 수명을 길게 하여 원가 및 유지보수 비용을 대폭 절감할 수 있는 것은 물론, 상승관의 품질과 내구성을 향상시킬 수 있고, 카본 제거를 위한 작업의 불요로 인하여 작업자의 안전을 확보할 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.The present invention significantly reduces the adsorption of carbon generated in the coke oven process, thereby easily securing a gas passage generated in the coke oven process, and has an environmental improvement effect due to gas leakage prevention, and reduces the carbon removal cost while Long lifespan can greatly reduce cost and maintenance costs, improve the quality and durability of the riser, and ensure the safety of workers by eliminating the need for carbon removal. It is an invention having.

이하 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 코크스 오븐 상승관 내화물 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for preparing a coke oven riser tube refractory material of the present invention for achieving the above object is as follows.

본 발명의 기술이 적용되는 코크스 오븐 상승관 내화물 제조방법은, 내화물을 조성하기 위한 원료를 혼합하는 혼합공정과, 혼합공정에서 혼합된 원료를 로에서 용융하는 용융공정과, 용융된 용융물을 원하고자 하는 형상으로 결정화시키는 성형공정으로 완성한다.The coke oven riser refractory manufacturing method to which the technique of the present invention is applied includes a mixing step of mixing raw materials for forming a refractory, a melting step of melting raw materials mixed in the mixing process in a furnace, and a melted melt. It is completed by the molding process to crystallize to the shape to be.

상기 혼합공정에서는, 알루미나(Al2O3)와 지르코니아(ZrO2) 및 실리카(SiO2)를 주원료로 하고, 조직을 치밀하게 유지하면서 결합력을 증대시키면서 기공을 상쇄시키는 기능을 수행하기 위한 부원료로 Fe2O3와 TiO2, Na2O ＋ K2O, TaO를 혼합한다.In the mixing process, alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ) and silica (SiO 2 ) as the main raw material, as a secondary raw material for performing a function to offset the pores while increasing the binding force while maintaining a tight structure Fe 2 O 3 and TiO 2 , Na 2 O + K 2 O, TaO are mixed.

상기 주원료인 알루미나는 전체원료의 46 ? 54％를, 지르코니아는 30 ? 35％를, 실리카는 11 ? 17％를 혼합하고, 부원료인 Fe2O3는 0.5 ? 1％를, TiO2는 0.5 ? 1％를, Na2O ＋ K2O는 1 ? 2％를, TaO는 1 ? 2％를 혼합한다.The main raw material, alumina is 46? 54%, zirconia is 30? 35%, silica is 11? 17% is mixed and Fe 2 O 3 as a side material is 0.5? 1% and TiO 2 is 0.5? 1%, Na 2 O + K 2 O is 1? 2%, TaO is 1? 2% is mixed.

상기 용융공정에서는, 혼합된 원료를 전기 아크(Arc)로에서 2,000 ? 2,100℃의 온도로 4 ? 6시간 동안 용융하여 모든 원료들이 용융되도록 한다.In the melting step, the mixed raw materials are stored in an electric arc furnace at 2,000? 4? With a temperature of 2,100 ℃? Melt for 6 hours to allow all raw materials to melt.

상기 성형공정에서는, 용융공정에서 용융된 것을 형틀에 주입하여 단면이 원형상, 사각 또는 육각형상인 파이프는 물론, 육면체 형상의 블록(벽돌) 또는 다양한 형상의 타일형상 등과 같이 원하고자 하는 형상으로 결정화시켜 내화물을 얻도록 한다.In the forming process, the molten process is injected into the mold to crystallize to a desired shape such as a pipe having a circular, square or hexagonal cross section, as well as a cube block or a tile of various shapes. Get refractory.

상기와 같이 얻어진 내화물을 코크스 오븐 상승관으로 구성함으로써 하기와 같은 효과와 장점을 가지게 된다.By configuring the refractory obtained as described above in the coke oven riser has the following effects and advantages.

알루미나(Al2O3)는, 분자량이 101.96이고, 비중이 3.965이며, 용융점이 2072℃인 백색의 분말로서 육방정 (a=4.758, c=12.991Å)의 결정구조를 가지고, 알루미나의 함유량이 증가함에 따라 각종 성능도 향상된다.Alumina (Al 2 O 3 ) is a white powder having a molecular weight of 101.96, specific gravity of 3.965, and a melting point of 2072 ° C., and having a hexagonal crystal structure (a = 4.758, c = 12.991 kPa), and the content of alumina is As it increases, so does performance.

부성분으로서는 CaO, MgO, SiO2 등이 사용되는데 이들은 알루미나 세라믹스의 소결을 촉진하고, 보다 저온에서의 소결을 가능하게 한다.As secondary components, CaO, MgO, SiO 2, etc. are used, which promotes sintering of alumina ceramics and enables sintering at lower temperatures.

대부분의 알루미나는 복사이트(bauxite) 광물을 원료로 하여 Bayer 공정을 통하여 제조되어지며, 높은 내열성과 내화학성, 내식성, 고강도 등에 기인하여 내마모재(CERAMIC LINING)등에 사용되고 있다.Most alumina is manufactured through Bayer process using voxite mineral and is used for CERAMIC LINING due to high heat resistance, chemical resistance, corrosion resistance and high strength.

파인세라믹스용으로 널리 사용되는 고순도 알루미나는 일반적으로 99.5% 이상의 순도를 가지며, 평균 입자크기가 1㎛ 이하인 미세한 분말로서, 소결이 비교적 잘되는 분말이며, 기계적 강도, 내열성, 내마모성, 내식성 등이 우수한 특성을 가진다.High purity alumina, widely used for fine ceramics, is generally a fine powder with a purity of 99.5% or more and an average particle size of 1 µm or less. It is a powder that is relatively sintered and has excellent mechanical strength, heat resistance, abrasion resistance, and corrosion resistance. Have

지르코니아(ZrO2)는, 일반적으로 기계적인 특성(고경도, 고강도, 고인성, 높은 내마모도 )이 우수하여, 분쇄 분산용 Media, 절삭 공구, 광통신 재료(Ferruls)등에 많이 사용되며, 낮은 열전도도를 가지고 있어 내열 재료로써 많이 쓰인다.Zirconia (ZrO 2 ) is generally excellent in mechanical properties (high hardness, high strength, high toughness, high wear resistance), and is widely used in crushing dispersion media, cutting tools, optical communication materials (Ferruls), and has low thermal conductivity. It is used a lot as a heat resistant material.

이 중 Zirconia Bead는 Zirconia의 고인성, 고경도, 고강도 그리고 높은 내마모도등의 기계적인 특성을 가장 잘 나타낸다 할 수 있다.Among these, Zirconia Bead can best exhibit the mechanical properties such as Zirconia's high toughness, high hardness, high strength and high wear resistance.

실리카(SiO2)는, 다른 광물들과 달리 화학적으로 매우 순수하며, 주로 육각기둥 모양의 결정을 만들고, 쪼개짐은 없는 특성에 의하여 결합력을 증대시키는 특징을 가진다.Silica (SiO 2 ), unlike other minerals, is chemically very pure, and mainly has hexagonal pillar-shaped crystals.

상기와 같은 주원료인 알루미나(Al2O3)와 지르코니아(ZrO2) 및 실리카(SiO2)의 내마모성과 초고온의 내열특성 및 화학저항성에 부원료를 첨가함으로써 결정화 되는 내화물의 조직을 치밀하게 유지하면서 결합력을 증대시키면서 기공을 상쇄시키게 되므로 코크스 오븐 과정에서 발생하는 카본 등의 이물질이 내화물의 표면에 흡착되는 현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.Adhesion while maintaining the structure of the refractory crystallized by adding subsidiary materials to the abrasion resistance and ultra-high temperature heat resistance and chemical resistance of alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ) and silica (SiO 2 ) as the main raw materials Since the pores are offset while increasing, it is possible to prevent the phenomenon that foreign substances such as carbon generated in the coke oven process are adsorbed on the surface of the refractory.

특히 본 발명의 내화물은, 종래 기술인 소성 내화물(내화벽돌)에 비하여 깨짐성(Spalling)이 우수하여 장시간 사용하여도 균열이나 박리현상이 없고, 높은 기계적인 강도와 경도를 가지게 되므로 내마모성이 우수하고 충격에 강한 특징을 가진다.In particular, the refractory material of the present invention is superior to the plastic refractory material (fire brick) of the prior art, and has no cracking or peeling phenomenon even when used for a long time, and has high mechanical strength and hardness, and thus has excellent wear resistance and impact. Has a strong characteristic.

개방된 기공이 적기 때문에 무기, 유기용매, 산, 알카리 등의 침투를 차단하여 화학저항성이 우수하게 되고, 열전도율이 낮아 방산열이 적고 철피온도를 낮출 수 있어 철피변형을 방지할 수 있고, 통기율이 적고 기공(Open Pore)이 적어 카본이나 타르 등과 같은 이물질의 부착이 어렵게 되므로 코크스 오븐 상승관 내화물로 사용시 코크스 이물질 부착을 최소화할 수 있게 된다.Since there are few open pores, it prevents the penetration of inorganic, organic solvent, acid, alkali, etc., and it has excellent chemical resistance, and it has low heat conductivity, so it has less heat of dissipation and lowers the peeling temperature, thus preventing the deformation of the shell. The low porosity and the small open pores make it difficult to attach foreign substances such as carbon or tar, so that coke foreign substances can be minimized when used as a refractory for coke oven riser.

또한, 카본 또는 타르와 같은 이물질이 내화물의 표면에 부착하게 되더라도 내화물의 표면이 미끄럽기 때문에 이물질이 쉽게 제게 되거나 또는 자연적으로 탈락하여 제거되는 현상이 일어나게 되므로 유지 보수에 따르는 비용을 절감할 수 있고 이물질 제거에 따르는 안전사고의 우려를 배제할 수 있게 된다.In addition, even if foreign matter such as carbon or tar adheres to the surface of the refractory, the surface of the refractory is slippery, so that the foreign matter is easily removed or naturally eliminated and removed, thereby reducing the cost of maintenance and foreign matter. It is possible to eliminate the risk of safety accidents following the removal.

그리고, 내화물을 이용하여 상승관을 시공한 후 이물질 부착에 따라 재시공하여야 하는 번거로움이 없기 때문에 초기 설치 비용이 내화벽돌을 이용하여 시공하는 종래 기술에 비하여 다소 증가할 수 있으나 유지비용 또는 재시공비용을 감안할 경우 전체적인 비용을 대폭 절감할 수 있는 장점을 가진다.In addition, since there is no hassle to reconstruct according to the attachment of foreign matter after constructing the riser using refractory material, the initial installation cost may be increased somewhat compared with the conventional art of using firebrick, but the maintenance cost or reconstruction cost may be increased. Given this, the overall cost can be greatly reduced.

Claims (3)

내화물을 조성하기 위한 원료를 혼합하는 혼합공정과;
혼합공정에서 혼합된 원료를 로에서 용융하는 용융공정과;
용융된 용융물을 원하고자 하는 형상으로 결정화시키는 성형공정으로 완성하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 상승관 내화물 제조방법.A mixing step of mixing the raw materials for forming the refractory;
A melting step of melting the raw materials mixed in the mixing step in a furnace;
A method for producing a coke oven riser refractory, characterized in that the molten melt is completed by a molding process to crystallize to a desired shape. 제 1 항에 있어서;
상기 혼합공정에서는, 알루미나(Al2O3)와 지르코니아(ZrO2) 및 실리카(SiO2)를 주원료로 하고;
조직을 치밀하게 유지하면서 결합력을 증대시키면서 기공을 상쇄시키는 기능을 수행하기 위한 부원료로 Fe2O3와 TiO2, Na2O ＋ K2O, TaO를 혼합하고;
상기 주원료인 알루미나는 전체원료의 46 ? 54％를, 지르코니아는 30 ? 35％를, 실리카는 11 ? 17％를 혼합하고, 부원료인 Fe2O3는 0.5 ? 1％를, TiO2는 0.5 ? 1％를, Na2O ＋ K2O는 1 ? 2％를, TaO는 1 ? 2％를 혼합하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 상승관 내화물 제조방법.The method of claim 1, further comprising:
In the mixing step, alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), and silica (SiO 2 ) are used as the main raw materials;
Mixing Fe 2 O 3 with TiO 2 , Na 2 O + K 2 O, TaO as a subsidiary material for performing the function of offsetting the pores while increasing the binding force while maintaining the tissue tight;
The main raw material, alumina is 46? 54%, zirconia is 30? 35%, silica is 11? 17% is mixed and Fe 2 O 3 as a side material is 0.5? 1% and TiO 2 is 0.5? 1%, Na 2 O + K 2 O is 1? 2%, TaO is 1? A method for producing a coke oven rise tube refractory, characterized by mixing 2%. 제 1 항에 있어서;
상기 용융공정에서는, 혼합된 원료를 전기 아크(Arc)로에서 2,000 ? 2,100℃의 온도로 4 ? 6시간 동안 용융하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 상승관 내화물 제조방법.The method of claim 1, further comprising:
In the melting step, the mixed raw materials are stored in an electric arc furnace at 2,000? 4? With a temperature of 2,100 ℃? Refractory production method for coke oven rise tube, characterized in that for 6 hours melting.
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