KR970008699B1 - 진공 탈가스 처리설비용 내화벽돌 - Google Patents

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Abstract

내용없음

Description

진공 탈가스 처리설비용 내화벽돌
본 발명은 정련처리용 진공 탈가스 처리설비의 내장 내화물인 마그네시아-크로미아질 내화벽돌에 관한 것이며, 구체적으로는, 마그네시아와 크로미아질로 이루어진 내화재료에 금속알루미늄 분말과 하파니아(HfO2) 분말을 복합채용하여 고온강도 및 내식성의 저하없이 내스폴링(spalling)성을 향상시킨 진공 탈가스 처리설비용 내화벽돌에 관한 것이다.
진공탈가스 처리기술은 수소등 용강에 함유되어 있는 불순 성분들을 제거하여 품질이 우수한 고급강을 제조할 목적으로 사용되어 왔다. 그러나, 최근들어서는 그 응용범위를 확대하여 탄소량의 조절, 합금강 또는 특수강의 제조시에 성분조절에 따른 용강의 온도 및 성분의 균일성을 향상시켜 연속주조작업의 안정화를 위하여 사용되고 있다. 그러므로, 전반적인 진공 탈가스 조업조건이 가혹화되어 내용성이 우수한 내화물의 적용이 절실히 요구되고 있다.
진공 탈가스 처리설비에 사용되는 내화물은 고온에서 교반되는 용강류와 슬래그의 침식에 견딜 수 있어야 하므로 내마모성 및 내식성이 우수하여야 한다. 슬래그의 염기도비(CaO/SiO2)가 1.0에서 부터 2.5까지 변화되는 비교적 저염기도 조업에서는 마그네시아질 내화물이 마그네시아-돌로마이트질 내화물보다 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 내용성이 더 우수한 것으로 알려져 있다.
현재 사용되고 있는 마그네시아-크로미아질 내화벽돌은 마그네시아-크로미아질 내화벽돌 전체에 함유되어 있는 크로미아의 함유량을 기준으로 살펴볼 때 10-20중량% 정도의 크로미아가 함유되어 있는 직접결합(direct bond) 마그네시아-크로미아질 내화벽돌이 주류를 이루고 있으며, 일본 특허공개공보 소 59-190257호에 제안된 크로미아의 함유량이 30중량% 전후인 마그네시아-크로미아질 내화벽돌도 일부 사용되고 있다.
이러한 마그네시아-크로미아질 내화벽돌은 열간강도가 크고 내식성이 우수하지만 상대적으로 내스폴링성이 약하다는 단점을 지니고 있다.
따라서 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 내스폴링성을 향상시키기 위하여 종래 여러방법들이 제안되었다며, 그중 대표적인 방법을 예시하면 일본 특허공개공보 평3-88761호 및 일본특허 공개공보 평4-6150호가 있다.
마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 내스폴링성을 향상시키기 위하여 상기 일본 특허공개공보 평3-88761호에서는 지르코니아(ZrO2)를 20-40중량% 함유하는 알루미나-지르코니아계 원료를 외삽으로 1-10중량% 첨가하는 방법이며, 상기 일본 특허공개공보 평4-6150호에서는 입경 5mm 이하의 알루미나계 원료를 외삽으로 0.5-10중량% 첨가하는 방법이다.
그러나, 상기의 방법들은 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 내스폴링성은 어느정도 향상되나, 열간 정도가 다소 저하되는 단점이 있다.
이에 본 발명자는 상기한 종래방법들의 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 마그네시아와 크로미아질로 이루어진 내화재료에 금속알루미늄 분말과 하파니아 분말을 복합 첨가하여 소성시에 알루미늄 금속의 산화-팽창 및 하파니아의 상전이 특성을 이용하므로서 내스폴링성이 우수한 진공 탈가스 처리설비용 내화벽돌을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 마그네시아와 크로미아질로 이루어진 내화재료에 입자크기가 1mm 미만인 금속알루미늄 분말을 외삽으로 0.2-4.5중량%, 입자크기가 1mm 미만인 하파니아 분말을 외삽으로 0.3-6.5중량% 복합첨가하여 조성되는 진공 탈가스 처리설비용 내화벽돌에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
일반적으로 내화벽돌은 3-1mm 정도의 조립, 1-0.1mm 정도의 중립 및 0.1mm이하의 세립으로 이루어져 있다. 내화벽돌의 미세조직을 살펴보면 조립과 중립은 그 주위가 세립으로 채워져 있는데, 이러한 조립과 중립의 주위부분이 기지(matrix)이다. 금속알루미늄 분말의 산화-팽창특성을 이용하여 내화벽돌의 조직을 보다 치밀화시키고, 하파니아에 의한 상전이 특성을 극대화하기 위해서는 중립과 기지부위에 금속알루미늄 부말과 하파니아 분말을 균일하게 분산시키는 것이 중요하다.
본 발명에서는 내화벽돌의 소성시 금속알루미늄 분말이 산화되어 알루미나로 될 때에 발생하는 팽창 특성이 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 치밀화에 기여한다. 또한, 알루미나 주변의 마그네시아와 반응하여 MgAl2O4스핀넬이 되면서 체적팽창이 발생하는데 이것도 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 치밀화에 기여하며, MgAl2O4스핀넬은 최종적으로 MgAlCrO4로서 입계에 석출되어 고내식성화 된다.
하파니아는 온도변화에 따라서 마르텐사이트(martensite) 전이를 일으키는데, 마르텐사이트 전이가 일어날 때 체적변화에 따른 미세균열이 발생한다. 이러한 미세균열은 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 내스폴링성의 증진에 기여한다.
상기와 같은 반응기구에 의해 내스폴링성이 우수한 마그네시아-크로미아질 내화벽돌을 제조하기 위하여 본 발명에서는 진공 탈가스 처리설비용 내화벽돌을 마그네시아와 크로미아질로 이루어진 내화재료에 입자크기가 1mm 미만인 금속알루미늄 분말을 외삽으로 0.2-4.5중량%, 입자크기가 1mm 미만인 하파니아 분말을 외삽으로 0.3-6.5중량% 복합첨가하여 조성되도록함이 바람직하며, 그 이유는 다음과 같다.
마그네시아와 크로미아질로 이루어진 내화재료에 첨가되는 금속알루미늄 분말과 하파니아 분말의 입자크기는 1mm미만이어야 한다.
금속알루미늄 분말의 입자크기가 1mm 이상이 되면 금속알루미늄 분말의 산화-팽창 거동이 불안정하여 양호한 조직을 갖는 마그네시아-크로미아질 내화벽돌을 제조할 수 없으며, 고내식성의 MgAlCrO4의 생성이 곤란하여 부분적으로 MgAl2O4로 잔류되므로 내식성이 저하된다.
하파니아 분말의 입자크기가 1mm 이상이 되면 균일한 미세균열의 발생이 곤란하고 과대한 균열이 부분적으로 발생되어 오히려 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 내스폴링성을 저하시킨다.
금속알루미늄 분말과 하파니아 분말의 원료로서는 특별히 한정하는 것은 없으나, 불순물의 영향을 최소화하기 위하여 순도 90% 이상인 것이 바람직하다.
마그네시아와 크로미아질로 이루어진 내화재료에 첨가되는 금속알루미늄 분말의 첨가량은 외삽으로 0.2-4.5중량%이어야한다. 금속알루미늄 분말의 첨가량이 외삽으로 0.2중량% 미만이 되면 금속알루미늄 분말의 산화-팽창 거동이 부족하여 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 치밀화가 불가능하므로 결과적으로 내식적이 저하된다. 또한, 첨가량이 외삽으로 4.5중량% 이상이 되면 알루미나 성분의 양이 과다해져 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 내식성이 저하된다.
마그네시아와 크로미아질로 이루어진 내화재료에 첨가되는 하파니아 분말의 첨가량은 외삽으로 0.3-6.5중량%이어야 한다. 첨가량이 외삽으로 0.3중량% 미만이 되면 하파니아에 의한 상전이 특성의 발현이 미약하여 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 내스폴링성의 증진이 거의 없으며, 첨가량이 외삽으로 6.5중량% 이상이 되면 하파니아의 상전이에 의한 균열생성이 과다하여 오히려 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 내스폴링성이 저하된다.
위에서 한정한 금속알루미늄 분말과 하파니아 분말을 복합채용하지 않고 각각을 단독으로 사용하면 마그네시아-크로미아질 내화벽돌의 내식성의 저하 또는 내스폴링성의 저하가 발생되므로 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
순도 98% 이상인 금속알루미늄 분말 및 하파니아 분말과 하기 표 1과 같은 성분을 갖는 소결마그네시아 클링커 및 천연크롬철광을 하기 표 2에 나타낸 조성으로 칭량한 후, 결합제로서 페놀수지를 2.5중량% 첨가하여 800kg/cm2의 압력으로 성형하였다. 이들 성형체를 1750℃에서 소성하여 내화벽돌을 제조한 후, 기공율, 부피비중, 고온꺽임강도, 내용손지수 및 내스폴링을 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었으며, 발명예(1-3)과 비교예(1-9)를 얻었다.
[표 1]
[표 2]
상기 표 2에 내용손지수는 CaO/SiO2비가 2.0인 슬래그를 투입하고 회전침식시험기를 사용하여 1700℃×1시간×슬래그배재×3회반복의 조건에서 시험한 후, 비교예 2를 100으로 하였을 때의 상대값이며, 내스폴링성은 55×55mm의 크기로 절단한 시편을 사용하여 1400℃×30분×공냉×반복의 시험조건에서 시편의 박락회수로 나타낸 것이다.
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 마그네시아와 크로미아질로 이루어진 내화재료에 입자크기가 1mm미만인 금속알루미늄 분말을 외사으로 0.2-4.5중량%, 입자크기가 1mm미만인 하파니아 분말을 외삽으로 0.3-6.5중량% 복합첨가한 발명예(1-3)의 경우에는 본 발명의 목적이 달성되었으나, 본 발명의 범위를 벗어난 비교예(1-9)의 경우에는 내식성 또는 내스폴링성이 저하되었음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조되는 진공탈가스 처리설비용 내화벽돌은 내식성의 저하없이 내스폴링성이 우수한 효과를 지니고 있으며, 또한 마그네시아 크로미아질로 이루어진 내화재료에 금속 알루미늄 분말과 하파니아 분말을 복합채용함으로써 내식성의 저하없이 내스폴링성이 우수한 진공 탈가스 처리설비용 내화벽돌을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 마그네시아와 크로미아질로 이루어진 내화재료에 입자크기가 1mm 미만인 금속알루미늄 분말을 외삽으로 0.2-4.5중량%, 입자크기가 1mm 미만인 하파니아 분말을 외삽으로 0.3-6.5중량% 복합첨가하여 조성되는 것을 특징으로 하는 진공탈가스 처리설비용 내화벽돌.
KR1019940040104A 1994-12-30 1994-12-30 진공 탈가스 처리설비용 내화벽돌 KR970008699B1 (ko)

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