WO2017090929A1 - 내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭 - Google Patents

내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭 Download PDF

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WO2017090929A1
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well block
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refractory
composition
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정두화
이영주
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주식회사 포스코
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    • B22D41/02—Linings
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    • C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay

Definitions

  • the present invention relates to a fireproof composition and a steel casting well block manufactured therefrom, and more particularly, to a fireproof composition and a steel casting well block manufactured by the same, which improve the corrosion resistance of slag and FeO with a high base. It is about.
  • the continuous casting process continuously injects molten steel into a mold of a predetermined shape, and continuously casts the reacted cast pieces into the lower side of the mold by slab and bloom. And semi-finished products of various shapes such as billets.
  • the bottom of the ladle is formed with a molten steel outlet that is a passage when the molten steel tapping, a well block (well block) is installed in the molten steel outlet.
  • a top nozzle and a collect nozzle hereinafter, referred to as an upper nozzle for injecting molten steel into a tundish may be installed in the well block, and a long nozzle inserted into the tundish may be connected to the collect nozzle.
  • the well block stably supports the upper nozzle forming the movement path of the molten steel between the ladle and the tundish, and is preferably made of a material that can be used for a long time even in contact with the molten steel.
  • Such a well block may generally be prepared in block form by press molding alumina (Al 2 O 3 ) -carbon (C) or alumina (Al 2 O 3 ) -magnesia (MgO) on a powder by press molding.
  • an oxygen washing process is performed to remove the molten steel deposit (hereinafter, referred to) attached to the nozzle.
  • the alumina (Al 2 O 3 ) -carbon (C) -quality well block carbon is oxidized at the time of oxygen washing, and the porosity increases rapidly.
  • the alumina (Al 2 O 3 ) -magnesia (MgO) quality well block reduces the oxidation problem due to oxygen washing, but it lacks corrosion resistance for high basicity (CaO / SiO 2 ⁇ 5) slag and The problem caused by erosion by FeO caused by oxidation is caused.
  • the high alumina carbonaceous or alumina-magnesia-based high base also replaces the well block through maintenance after several uses, which leads to a problem of increasing the number of ladle maintenance.
  • most of the well-block refractories replaced and discarded at every maintenance are disposed of in a landfill. Accordingly, there is a problem that the environmental pollution problem is accompanied by the landfill of waste refractory due to frequent maintenance, and the cost consumed also increases.
  • the present invention provides a fire resistant composition composed of magnesia-carbon and a steel casting well block made thereof, which can improve corrosion resistance and spalling resistance against slag and oxygen cleaning.
  • the present invention provides a fireproof composition having an improved life and excellent corrosion resistance and infiltration resistance, and a steel casting well block manufactured therefrom.
  • the present invention provides a refractory composition and a steel casting well block made therefrom which can suppress or prevent the delay of continuous casting operation by reducing the number of maintenance, thereby increasing productivity and efficiency of the operation.
  • the main component relative to% comprises 85.5% to 89.7% by weight of the magnesia clinker, 4% to 9% by weight of the impression graphite, and 1% to 2% by weight of at least one of the carbon black and the pitch.
  • the pitch may be a pitch having a softening point of 110 ° C. or more.
  • auxiliary component contained in a smaller amount than the main component; wherein the auxiliary component may include aluminum powder, silicon powder and boron carbide.
  • the aluminum powder may include 1% by weight to 3% by weight.
  • the silicon powder may include 1% by weight to 2% by weight.
  • the boron carbide may include 0.3% by weight to 0.5% by weight.
  • the refractory composition may be used as a pressure-molding plastic material for a well block of a continuous casting facility for steel casting.
  • the steel casting well block used in the movement path of the molten steel includes a refractory produced by baking after pressure molding of the refractory composition described above.
  • the first crack may be generated in the specimen at least five times in the thermal shock resistance test of rapid cooling in water.
  • the specimen of the steel casting well block is eroded by rotational erosion and molten steel in a ladle slag having a basicity (CaO / SiO 2 ) 7 or more and a total Fe of 17%. After spraying for 30 minutes, the erosion depth measured by cutting the center of the specimen may have a value of 1 mm or less.
  • An erosion index measured after rotational erosion of the specimen of the steel casting well block in the ladle slag may have a value of 12 or less.
  • the erosion index may be measured to have a value of 16 or less.
  • the main component of the well block provided at the position where the nozzle is installed is composed of magnesia-carbon material and constitutes carbonaceous material.
  • the main component of the well block provided at the position where the nozzle is installed is composed of magnesia-carbon material and constitutes carbonaceous material.
  • at least one of impression graphite, carbon black and pitch is included in combination with at least one of impression graphite, carbon black and pitch.
  • FIG. 1 is a view showing a well block provided in a general continuous casting facility.
  • FIG. 2 is a view showing the components of the refractory composition according to an embodiment of the present invention.
  • the fire resistant composition according to the present invention and the steel casting well block made therefrom are used on the route where molten steel and slag travel from ladle to tundish, so that the high base also reacts to FeO produced by the reaction with slag and oxygen. It suggests technical features that can be increased.
  • a continuous casting installation 1 includes a ladle 10 in which molten steel M is transferred from a converter (not shown) and a turn for receiving molten steel M from the ladle 10.
  • the molten steel (M) is injected to cool the molten steel (M) to produce a cast of a certain shape.
  • the nozzle unit 20 disposed between the ladle 10 and the tundish 30 forms a movement path for the molten steel and slag to move from the ladle 10 to the tundish 30, the ladle 10
  • the well block W ⁇ B for mounting the nozzle unit 20 is provided.
  • the well block W ⁇ B is provided in the ladle 10 so that the nozzle unit 20 can be stably supported by the ladle 10 when the molten steel and the slag move from the ladle 10 to the tundish 30. In contact with the molten steel and slag in the ladle 10.
  • the well block W ⁇ B is not limited to being installed in the ladle 10, and may be provided at a position where the nozzle is installed in the continuous casting facility 1. That is, in the embodiment of the present invention, the well block W ⁇ B is described as being provided in the movement path of the molten steel and the slag from the ladle 10 to the tundish 30, but the well block W ⁇ B is a tundish. It may also be provided at a position where a nozzle for injecting molten steel into the mold 50 in the 30 is installed.
  • the well block W ⁇ B is continuously made in contact with molten steel and slag during the casting of the steel, thereby preventing damage due to high temperature, maintaining strength sufficiently, and being made of a refractory material that can withstand chemical effects and the like. Can be.
  • the fire resistant composition according to the embodiment of the present invention is used to produce a well block, and is configured to improve corrosion resistance and spalling resistance by slag of hot molten steel and high base degree.
  • FIG. 2 It is a figure which shows the component of the fireproof composition which concerns on embodiment of this invention.
  • the fire resistant composition according to an embodiment of the present invention includes a main component including a magnesia clinker and a carbon-containing raw material, and the carbon-containing raw material includes any one of carbon black and pitch and impression graphite.
  • the main component is 85.5% to 89.7% by weight of magnesia clinker, 4% to 9% by weight of impression graphite, 1% to 2% by weight of any one of carbon black and pitch Include.
  • the refractory composition according to an embodiment of the present invention further includes an auxiliary component contained in a smaller amount than the main component, and the auxiliary component may include aluminum powder, silicon powder, and boron carbide.
  • refractory composition for one component (refractory composition), to be used in the same sense as consisting of a plurality of components included in the refractory composition Can be.
  • Table 1 shows the components constituting the main and auxiliary components and their content ranges.
  • the main component comprises a plurality of components constituting the fireproof composition, and the main component includes a magnesia clinker and a carbon-containing raw material. That is, a main component is a component which occupies almost all the weight with respect to the total weight of a fireproof composition, Specifically, it is a component which comprises 85 weight% or more based on 100 weight% of a fireproof composition.
  • the auxiliary component includes a plurality of components constituting the refractory composition and is to assist the main component, and the auxiliary component may include at least one of aluminum powder, silicon powder, and boron carbide. That is, the auxiliary component is included in an amount less than the main component with respect to the total weight of the refractory composition to inhibit and prevent the oxidation of the components constituting the main component, in detail the weight percent of the main component based on 100% by weight of the refractory composition Except for the components constituting the remaining weight%.
  • Magnesia clinker is a refractory material for increasing corrosion resistance to molten steel and slag, and is generally a mass or granule of magnesia polycrystal having a MgO content of 90% or more.
  • Magnesia clinker is made by baking magnesia raw material at a high temperature of 1600 ° C. or higher, and can be used as an important raw material for basic refractory materials. At this time, the magnesia clinker partially combines with the iron oxide (FeO) component to form MgO ⁇ Fe 2 O 3 (magnesioferrite), but the performance of the clinker is not deteriorated.
  • FeO iron oxide
  • magnesia clinker can be used as a main component of the well block because the magnesia clinker is hardly influenced by the bonding with iron oxide (FeO).
  • magnesia (MgO) content 98% or more, either of a sintered magnesia clinker or an electrolytic magnesia clinker may be used.
  • a molten magnesia clinker having a relatively large crystal can be used to suppress the reaction with impurities such as FeO.
  • magnesia clinker may be included in the refractory composition in an amount of 85.5 wt% to 89.7 wt% with respect to 100 wt% of the refractory composition.
  • magnesia clinker may be included from 85.5% to 89.7% by weight relative to 100% by weight of the refractory composition.
  • the carbon-containing raw material prevents the wettability between the magnesia clinker and the slag, and has a high thermal conductivity and a low thermal expansion property, and serves to suppress dissolution and reaction erosion of the inorganic oxide. That is, carbon-containing raw materials are included for the refractory to improve the penetration resistance (penetration resistance) to molten steel and slag, and to reduce thermal shock damage.
  • the carbon-containing raw material in the present invention may include at least one of impression graphite, carbon black or pitch, and will be described in detail below the reason for using the combination of the above components as a carbon-containing raw material.
  • Flaky graphite is included to reduce the wettability of magnesia clinker and slag and to increase the invasiveness and corrosion resistance, as is the reason for the inclusion of carbon-containing raw materials.
  • the impression graphite may be included in the content of the refractory composition, 4% to 9% by weight relative to 100% by weight of the refractory composition. If the content of the impression graphite is less than 4% by weight relative to 100% by weight of the refractory composition, the corrosion resistance and invasion resistance to the slag is not expressed or the effect is insufficient, and the heat shock resistance is lowered, and the content of the impression graphite is 100% by weight of the fire resistant composition.
  • impression graphite may be included in an amount of 4% to 9% by weight relative to 100% by weight of the refractory composition.
  • Carbon-containing raw materials, carbon black or pitch 1 to 2% by weight
  • Carbon black is intended to increase the strength of the refractory composition, and is easy to be accepted by a three-dimensional carbon matrix formed by carbonization of an organic binder for firing the refractory, thereby forming a three-dimensional carbon matrix. Can be promoted more. Therefore, it is advantageous to low expansion, low elasticity, high strength and high toughness.
  • Pitch is a carbonaceous solid residue obtained when distilling tar obtained by the drying of coal, wood, and other organic substances, and can increase the strength of the refractory like carbon black.
  • the pitch may be distinguished by a soft pitch having a softening point of 50 to 60 ° C., a medium pitch having a softening point of 60 to 75 ° C., and a high pitch having a softening point of 90 ° C. or more due to the high and low softening point.
  • the softening point uses a high softening pitch of 110 ° C.
  • the pitch does not exist in a strong state in the refractory composition because deformation occurs at a low temperature.
  • the pitch is mixed with the impression graphite and used in the refractory composition, low elasticity, low expansion, and high toughness are required.
  • the softening point uses a pitch of less than 110 ° C, the effect of expressing the above characteristics is insufficient. .
  • the content of at least one of such carbon black and pitch in the fire resistant composition may be 1% by weight to 2% by weight relative to 100% by weight of the fire resistant composition. At this time, when the content of carbon black or pitch is less than 1% by weight, the strength reinforcing effect is insufficient, and when the content of more than 2% by weight, the elastic modulus is increased to reduce the thermal shock resistance.
  • any one of impression graphite, carbon black and pitch that is, impression graphite is essentially used, and at least one of carbon black and pitch is used in combination in an appropriate content, thereby providing oxidation resistance. And damage suppression, low expansion, low elasticity, high strength, and high toughness.
  • Aluminum powder is to react with the carbon at a high temperature to increase the high temperature strength, thereby improving wear resistance.
  • Such an aluminum powder may be included in the fireproof composition in an amount of 1% by weight to 3% by weight relative to 100% by weight of the fireproof composition. At this time, when the content of the aluminum powder is less than 1% by weight, the desired hot strength is not obtained, and when the content of the aluminum powder is more than 3% by weight, the hot strength is no longer improved, and a problem occurs that causes high cost by using aluminum powder.
  • Silicon powder is to react with the carbon at a high temperature to produce silicon carbide to increase the high temperature strength, thereby improving wear resistance. That is, the silicon powder may react with the components added as the carbon-containing raw material to form a whisker of ⁇ -SiC, thereby improving strength and densifying the tissue to enhance corrosion resistance to slag.
  • Such a silicone powder may be included in the fireproof composition in an amount of 1% by weight to 2% by weight relative to 100% by weight of the fireproof composition. At this time, when the content of the silicon powder is less than 1% by weight, the effect is insufficient, and when the content of the silicon powder exceeds 2% by weight, the amount of liquid phase generated increases and the corrosion resistance is lowered.
  • Boron carbide (B4C) is generally made by heating a compound of boron and carbon to 2800, and has high hardness, low thermal expansion rate and chemical stability. Boron carbide can be included in the refractory composition to inhibit or prevent oxidation of the refractory by molten steel and slag. Such boron carbide, the content included in the refractory composition may be 0.3% to 0.5% by weight relative to 100% by weight of the refractory composition. In this case, when the content of boron carbide is less than 0.3% by weight, the anti-oxidation effect of the refractory is inadequate, and when it exceeds 0.5% by weight, the low melting point material may be reacted with molten steel to reduce erosion resistance.
  • An organic binder is added and kneaded to the fireproof composition which consists of said component.
  • a thermosetting resin which is formed into a predetermined shape by applying heat and then does not become soft even when heat is used again may be used.
  • a phenol resin and urea resin may be included.
  • an organic binder shows residual carbon by heat processing, and the thing with a high ratio of residual carbon can be used as much as possible.
  • the kneaded product obtained by adding the organic binder to the refractory composition may be calcined at low temperature (1000 or less), or calcined at high temperature (1400 or more) in an oxidation or reduction atmosphere, and then, a well block may be manufactured through a pressurization process.
  • Table 2 shows the physical properties (porosity, compressive strength, erosion depth, erosion index, thermal shock resistance) of the specimen prepared by the refractory compositions of Examples and Comparative Examples.
  • Example 1 the specimens of Example 1, Example 2 and Comparative Examples 1 to 9 were kneaded by adding 3.0% of the total weight of each refractory composition to produce a phenol resin, and then calcined to a predetermined size through rolling.
  • the specimen for measuring the compressive strength was manufactured in a size of 40 mm ⁇ 40 mm ⁇ 160 mm, the erosion specimen was 118 mm (back side) ⁇ 110 mm (height) ⁇ 40 mm (thickness) ⁇ 82 mm (front side horizontal) ) Was produced in the size of the traverse type.
  • the slag erosion index confirms the degree of erosion of the slag of the specimen.
  • the slag erosion index is an erosion agent, and the specimen is immersed in a ladle slag having a basicity (CaO / SiO 2) of 7 or more and a total Fe of 17%. It was confirmed by rotary erosion at 120 ° C. for 120 minutes.
  • the oxygen cleaning erosion index was confirmed by spraying the burner flame at 1700 ° C for 30 minutes using a gas having a ratio of 7 to 1 of oxygen and propane gas to the contact area between the specimen and the molten steel by using molten steel as an erosion agent. .
  • Thermal shock resistance test is to check the resistance of the specimen to thermal shock, that is, spalling resistance.
  • the temperature of the furnace is maintained at 1400 ° C., the specimen is placed in the furnace for 30 minutes, and then quenched in water. The procedure was repeated. At this time, the meaning of ' ⁇ ' of the thermal shock resistance means that the initial crack did not occur in the specimen based on the number of five times of the repeated implementation.
  • Examples 1 and 2 are configured to include the components and values in the content constituting the refractory composition proposed by the present invention. That is, the magnesia clinker and the carbon-containing raw material, which are the main components constituting the fireproof composition, are all configured with the content values shown in the present invention.
  • the high base compared with Comparative Examples 1 to 9 has a lower erosion index for slag and oxygen cleaning.
  • the well block specimens of Examples 1 and 2 of the present invention have an oxide layer thickness of 1 mm or less, a high base degree erosion index for slag of 12 or less, and an oxygen erosion index of 16 or less. Has And it can be confirmed that the number of times of initial crack generation of thermal shock resistance is satisfied more than 5 times.
  • Comparative Examples 1 and 2 are those in which the content of the impression graphite in the carbon-containing raw material is outside the content of 4% by weight to 9% by weight, which is the range of the content of the graphite in the present invention. Is added, the resistance of oxygen cleaning is lowered, the elasticity is increased, and the thermal shock resistance is lowered.
  • Comparative Example 3 and Comparative Example 4 is added to a content outside the carbon black content of 1% by weight to 2% by weight of the carbon black content range of the present invention, the strength is lowered, or Oxidation resistance and erosion resistance fall.
  • Comparative Example 5 and Comparative Example 6 is the aluminum powder is added in an amount outside the content range of 1% by weight to 3% by weight of the aluminum powder proposed in the present invention, it can be confirmed that the oxide layer is thick and thermal shock resistance is thermally poor. .
  • Comparative Example 7 can be confirmed that the silicon powder is added in a content outside the content range of 1% by weight to 2% by weight of the silicon powder presented in the present invention, the thermal shock resistance and corrosion resistance is reduced.
  • Comparative Example 8 can be confirmed that the boron carbide is added in an amount outside the 0.3 wt% to 0.5 wt% of the content range of the boron carbide presented in the present invention, the corrosion resistance is reduced.
  • Comparative Example 9 is a refractory composition used in the prior art, it can be seen that the alumina-carbon-based refractory remarkably inferior corrosion resistance to slag and resistance to oxygen cleaning with respect to other examples and comparative examples.
  • magnesia clinker 85.5% by weight to 89.7% by weight
  • impression graphite with carbon-containing raw material 4% by weight to 9% by weight %
  • Carbon black or pitch 1% to 2% by weight of main components
  • aluminum powder 1% to 3% by weight
  • silicon powder 1% to 2% by weight
  • boron carbide 0.3% to 0.5% by weight It is constructed using a refractory composition that is formulated to contain the auxiliary component of.
  • the high base also can improve the corrosion resistance and corrosion resistance by slag and oxygen washing.
  • the fire resistant composition according to the present invention and the steel casting well block made therefrom can be applied to a casting facility for casting steel.

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Abstract

본 발명은 내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭에 관한 것으로서, 마그네시아 클링커, 카본 함유원료를 포함하는 주성분을 포함하고, 카본 함유원료는 카본블랙 및 피치 중 적어도 어느 하나와 인상흑연을 포함하며, 내화 조성물 100중량%에 대해, 주성분은 마그네시아 클링커를 85.5중량% 내지 89.7중량%, 인상흑연을 4중량% 내지 9중량%, 카본블랙 및 피치 중 적어도 어느 하나를 1중량% 내지 2중량% 포함하여, 가압 성형 후 소성에 의해 제작되는 내화물을 갖는 강 주조용 웰블럭을 제작함으로써, 고염기도 슬래그 및 FeO에 대한 내식성을 향상시켜 고내용손성을 제공할 수 있다.

Description

내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭
본 발명은 내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고염기도 슬래그 및 FeO에 대한 내식성을 향상시켜 용손을 억제할 수 있는 내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭에 관한 것이다.
일반적으로 연속주조공정(Continuous casting process)은 일정한 형상의 주형(mold)에 용강을 연속적으로 주입하고, 주형 내에서 반응고된 주편을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 슬래브(slab), 블룸(bloom), 빌릿(billet) 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정이다. 이때, 래들의 바닥부에는 용강 출탕 시 통로가 되는 용강 배출구가 형성되며, 용강 배출구에는 웰블럭(well block)이 설치된다. 그리고, 웰블럭에는 용강을 턴디쉬로 주입하기 위한 톱노즐(top nozzle) 및 콜렉트노즐(이하, 상부노즐)이 설치되며, 콜렉트노즐에는 턴디쉬 내부로 삽입되는 롱노즐이 연결될 수 있다.
웰블럭은 래들과 턴디쉬 사이의 용강의 이동경로를 형성하는 상부노즐을 안정적으로 지지하며, 용강과 접촉한 상태에서도 장시간 사용이 가능한 재질로 제작되는 것이 좋다. 이러한 웰블럭은 일반적으로 파우더 상의 알루미나(Al2O3)-카본(C)질 또는 알루미나(Al2O3)-마그네시아(MgO)질을 프레스 성형법으로 가압 성형하여 블록 형태로 제조될 수 있다.
한편, 주조를 위해 래들에서 턴디쉬로 용강을 배출시킨 후 노즐에 부착된 용강 부착물(이하, 지금)을 제거하기 위해 산소세척과정을 실시하고 있다. 그런데 알루미나(Al2O3)-카본(C)질 웰블럭은 산소세척 시에 카본이 산화되어 기공률이 급격히 증가함으로써 웰블럭의 내식성 및 강도가 저하되어 쉽게 탈락되는 현상이 발생한다.
반면, 알루미나(Al2O3)-마그네시아(MgO)질 웰블럭은 산소세척에 의한 산화문제는 감소되나, 고 염기도(CaO/SiO2≥5) 슬래그에 대해 내식성이 부족하고 산소 세척시 금속 파이프의 산화로 발생되는 FeO에 의한 침식에 의해 손상되는 문제가 야기된다.
이러한, 알루미나-카본질 또는 알루미나-마그네시아질의 고염기도 슬래그 및 산소 세척에 의한 내식성 저하로 인해 웰블럭은 몇 회 사용 후 유지보수를 통해 교체되며, 이는 래들 유지보수 횟수를 증가시키는 문제로 이어진다. 그리고, 유지보수 시마다 교체되어 폐기된 웰블럭 내화물은 대부분 매립장에 매립하여 처리된다. 이에, 잦은 유지보수로 인한 폐내화물의 매립으로 환경오염 문제가 수반되며, 소모되는 비용도 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 고염기도 슬래그 및 산소세정에 대한 내식성 및 내스폴링성을 향상시킬 수 있는 마그네시아-카본질로 구성된 내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭을 제공한다.
본 발명은 내침식성 및 내침윤성이 우수한 수명이 향상된 내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭을 제공한다.
본 발명은 유지보수 횟수의 절감으로 연속 주조 조업의 지연을 억제하거나 방지하여, 조업의 생산성 및 효율성을 증가시킬 수 있는 내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 내화 조성물은 마그네시아 클링커, 카본 함유원료를 포함하는 주성분;을 포함하고, 상기 카본 함유원료는 카본블랙 및 피치 중 적어도 어느 하나와 인상흑연을 포함하며, 상기 내화 조성물 100중량%에 대해 상기 주성분은 상기 마그네시아 클링커를 85.5중량% 내지 89.7중량%, 상기 인상흑연을 4중량% 내지 9중량%, 상기 카본블랙 및 피치 중 적어도 어느 하나를 1중량% 내지 2중량% 포함한다.
상기 피치는 110℃ 이상의 연화점을 갖는 피치일 수 있다.
상기 주성분보다 적은 함량으로 함유되는 보조성분;을 더 포함하며, 상기 보조성분은 알루미늄 분말, 실리콘 분말 및 보론 카바이드를 포함할 수 있다.
상기 내화 조성물 100중량%에 대해, 상기 알루미늄 분말을 1중량% 내지 3중량% 포함할 수 있다.
상기 내화 조성물 100중량%에 대해, 상기 실리콘 분말을 1중량% 내지 2중량% 포함할 수 있다.
상기 내화 조성물 100중량%에 대해, 상기 보론 카바이드를 0.3중량% 내지 0.5중량% 포함할 수 있다.
상기 내화 조성물은 강 주조용 연속 주조 설비의 웰블럭용 가압성형 소성재로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 용강의 이동경로에 사용되는 강 주조용 웰블럭은 상기에 기재된 내화 조성물의 가압성형 후 소성에 의해 제작되는 내화물;을 포함한다.
상기 강 주조용 웰블럭의 시편을 1400℃에서 30분간 유지시킨 후 수중에서 급냉하는 열충격 저항성 시험에서 5회 이상의 횟수에서 상기 시편에 최초 균열이 발생될 수 있다.
상기 강 주조용 웰블럭의 시편을 염기도(CaO/SiO2) 7 이상, 전체 Fe가 17%인 래들 슬래그에서 회전 침식 및 용강에 침식시키고, 상기 시편과 용강이 접하는 부위에 버너 불꽃을 1700℃에서 30분간 분사한 후 상기 시편의 중앙을 절단하여 측정한 침식깊이가 1㎜ 이하의 값을 가질 수 있다.
상기 강 주조용 웰블럭의 시편을 상기 래들 슬래그에서 회전 침식한 후 측정되는 침식지수가 12 이하의 값을 가질 수 있다.
상기 시편을 상기 용강에 침식시키고, 상기 버너 불꽃을 분사한 후 측정되는 침식지수가 16 이하의 값을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭에 의하면, 노즐이 설치되는 위치에 구비되는 웰블럭의 주성분을 마그네시아-카본질로 구성하고, 카본질을 구성하는 카본 함유원료를 인상흑연과 카본블랙 및 피치 중 적어도 어느 하나의 조합으로 사용한다. 이에, 내침식성, 내침윤성 및 내스폴링성이 증가된 내화 조성물을 획득할 수 있어, 고염기도 슬래그 및 산소와의 반응에 의해 생성되는 FeO에 대한 반응 저항성을 증가시킬 수 있다.
따라서, 웰블럭의 수명을 연장시켜 유지보수 횟수를 감소시킬 수 있고, 보수에 소요되는 시간과 비용을 절감하여, 불필요한 유지보수에 따른 주조 조업 지연을 억제하여 조업 생산성을 향상시킬 수 있다.
그리고 웰블럭 내화물 교체 시 발생하는 폐기 내화물의 총량을 감소시킬 수 있어, 매립처분에 의해 발생할 수 있는 환경 오염을 감소시킬 수 있고, 새 내화물을 구성하기 위해 소요되는 비용도 절감할 수 있다.
도 1은 일반적인 연속 주조 설비에 구비되는 웰블럭을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 내화 조성물의 구성성분을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭은 래들에서 턴디쉬로 용강 및 슬래그가 이동하는 경로상에 사용되어, 고염기도 슬래그 및 산소와의 반응에 의해 생성되는 FeO에 대한 반응 저항성을 증가시킬 수 있는 기술적 특징을 제시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예에 따른 내화 조성물의 설명 이전에, 연속 주조 설비에 대해 간략하게 설명하고, 상기 내화 조성물이 사용되는 웰블럭에 대해서 간략하게 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 연속 주조 설비 및 연속 주조 설비에 구비되는 웰블럭(W·B)을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 연속 주조 설비(1)는 전로(미도시)로부터 이송된 용강(molten steel; M)이 저장되는 래들(10)과, 래들(10)로부터 용강(M)을 공급받는 턴디쉬(30), 턴디쉬(30) 하부에 배치되는 주형(50) 및 래들(10) 내의 용강을 턴디쉬(30)에 공급하는 노즐부(20)을 포함한다. 즉, 연속 주조 설비는 래들(10)에 수용된 용강(M)이 턴디쉬(30)로 공급된 후, 턴디쉬(30) 내에서 용강(M) 내 개재물의 분리부상 후, 주형(50)으로 용강(M)을 주입하여 용강(M)을 냉각하며 일정한 형상의 주편으로 생산하는 설비이다.
이때, 래들(10)과 턴디쉬(30) 사이에 배치되는 노즐부(20)는 래들(10)로부터 턴디쉬(30)로 용강 및 슬래그가 이동하기 위한 이동 경로를 형성하는데, 래들(10)에는 노즐부(20)가 장착되기 위한 웰블럭(W·B)이 구비된다.
즉, 웰블럭(W·B)은 래들(10)에서 턴디쉬(30)로 용강 및 슬래그가 이동할 때에 노즐부(20)가 안정적으로 래들(10)에 지지될 수 있도록 래들(10)에 구비되는 구성으로, 래들(10) 내 용강 및 슬래그에 접촉된다.
그러나, 웰블럭(W·B)은 래들(10)에 설치되는 것에 한정되지 않으며, 연속 주조 설비(1)에서 노즐이 설치되는 위치에 구비될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에서는 웰블럭(W·B)이 래들(10)에서 턴디쉬(30)로 용강 및 슬래그의 이동 경로에 구비되는 것으로 설명하나, 웰블럭(W·B)은 턴디쉬(30)에서 몰드(50)로 용강을 주입하는 노즐이 설치되는 위치에도 구비될 수 있다.
이처럼, 웰블럭(W·B)은 강의 주조 동안 용강 및 슬래그에 지속적으로 접촉되기 때문에 고온에 의한 손상을 억제할 수 있고, 강도를 충분히 유지시키며, 화학적 작용 등에도 견딜 수 있는 재료인 내화물로 제작될 수 있다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 내화 조성물은 웰블럭을 제작하기 위해 사용되는 것으로서, 고온의 용강 및 고염기도의 슬래그에 의해 내식성 및 내스폴링성을 향상시킬 수 있도록 구성된다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 내화 조성물에 대해 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 내화 조성물의 구성성분을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 내화 조성물은 마그네시아 클링커 및 카본 함유원료를 포함하는 주성분을 포함하고, 카본 함유원료는 카본블랙 및 피치 중 어느 하나와, 인상흑연을 포함한다. 이때, 내화 조성물을 100중량%에 대해, 주성분은 마그네시아 클링커를 85.5중량% 내지 89.7중량%, 인상흑연을 4중량% 내지 9중량%, 카본블랙 및 피치 중 어느 하나를 1중량% 내지 2중량% 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 내화 조성물은 주성분보다 적은 함량으로 함유되는 보조성분을 더 포함하며, 보조성분은 알루미늄 분말, 실리콘 분말 및 보론 카바이드를 포함할 수 있다.
여기서, 상기에 기재된 성분을 포함하는 것은 하나의 구성(내화 조성물)을 위해 구성을 이루는 요소(주성분, 보조성분)을 포함하는 것으로서, 내화 조성물에 포함되는 복수의 성분들로 이루어지는 것과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 내화 조성물에 포함되는 주성분 및 보조성분 및 이들의 조성비를 상세하게 설명한다. 이때, [표 1]은 주성분 및 보조성분을 구성하는 성분 및 이들의 함량범위를 제시한다.
구분 성분 함량(중량%)
주성분 마그네시아 클링커 85.5 ~ 89.7
탄소 함유원료 인상흑연 4 ~ 9
카본블랙 또는 피치 1 ~ 2
보조성분 산화 방지제 알루미늄 분말 1 ~ 3
실리콘 분말 1 ~ 2
보론 카바이드 0.3 ~ 0.5
주성분은 내화 조성물을 구성하는 복수의 성분을 포함하여 기본 조성을 이루는 것으로서, 주성분은 마그네시아 클링커 및 카본 함유원료를 포함한다. 즉, 주성분은 내화 조성물의 전체 중량에 대해 거의 모든 중량을 차지하는 성분으로서, 상세하게는 내화 조성물 100중량%를 기준으로 85중량% 이상을 구성하는 성분이다.
보조성분은 내화 조성물을 구성하는 복수의 성분을 포함하며 주성분을 보조하기 위한 것으로서, 보조성분은 알루미늄 분말, 실리콘 분말 및 보론 카바이드를 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 즉, 보조성분은 주성분을 구성하는 성분의 산화를 억제 및 방지하기 위해 내화 조성물의 전체 중량에 대해 주성분보다 적은 함량으로 포함되며, 상세하게는 내화 조성물 100중량%를 기준으로 주성분이 구성하는 중량%를 제외한 나머지 중량%를 구성하는 성분이다.
[마그네시아 클링커] : 85.5 ~ 89.7 중량%
마그네시아 클링커(magnesia clinker)는 용강 및 슬래그에 대한 내식성을 증가시키기 위한 내화 재료로서, 일반적으로 마그네시아(MgO) 함량이 90% 이상인 마그네시아 다결정체로 된 괴상·입상물이다. 마그네시아 클링커는 마그네시아 원료를 1600℃ 이상의 고온으로 소성하여 만든 것으로, 염기성 내화물의 중요 원료로 사용될 수 있다. 이때, 마그네시아 클링커는 산화철(FeO) 성분과 일부 결합하여 MgO·Fe2O3(마그네시오페라이트)를 만들지만 클링커의 성능은 저하되지 않는다. 즉, 마그네시아 클링커는 산화철(FeO)과의 결합에도 거의 물리적 특성에는 거의 영향을 받지 않기 때문에, 웰블럭의 주성분으로서 사용될 수 있다. 이때, 본 발명에서는 웰블럭의 내식성을 증가시키기 위해 마그네시아(MgO) 함량이 98% 이상인, 소결 마그네시아 클링커나 전융 마그네시아 클링커 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 여기서, 소결 마그네시아 클링커 및 전융 마그네시아 클링커 중에서는 결정이 상대적으로 큰 전융 마그네시아 클링커를 사용하여, FeO와 같은 불순물과의 반응을 억제할 수 있다.
여기서, 마그네시아 클링커는 내화 조성물에 포함되는 함량이, 내화 조성물의 100중량%에 대해 85.5중량% 내지 89.7중량% 일 수 있다. 마그네시아 클링커의 함량은 내화 조성물의 구성 범위 내에서 높을수록 좋으나, 그 함량이 85.5중량% 미만이면 내식성이 저하될 수 있고, 함량이 89.7중량%를 초과하면 내스폴링성 및 유동성이 저하될 수 있다. 따라서, 마그네시아 클링커는 내화 조성물의 100중량%에 대해 85.5중량% 내지 89.7중량% 포함될 수 있다.
카본 함유원료는 마그네시아 클링커와 슬라그와의 젖음성을 방지하고, 고열전도성과 저열팽창성을 가져 무기 산화물의 용해침식과 반응침식을 억제하는 역할을 한다. 즉, 카본 함유 원료는 내화물이 용강 및 슬래그에 대한 내침윤성(내침투성)을 향상시키고, 열충격손상을 감소시키기 위해 포함된다. 이때, 본 발명에서의 카본 함유원료로 인상흑연과, 카본블랙 또는 피치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 이하에서는 카본 함유원료로 상기 성분들을 조합하여 사용하는 이유에 대해 자세하게 설명한다.
[카본 함유원료, 인상흑연] : 4 ~ 9 중량%
인상흑연(flaky graphite)은 카본 함유원료의 포함이유와 동일하게, 마그네시아 클링커와 슬래그와의 젖음성을 낮추고 내침윤성과 내식성을 증가시키기 위해 포함된다. 이때, 인상흑연은 내화 조성물에 포함되는 함량이, 내화 조성물의 100중량%에 대해 4중량% 내지 9중량%일 수 있다. 인상흑연의 함량이 내화 조성물의 100중량%에 대해 4중량% 미만이면 슬래그에 대한 내식성 및 내침윤성이 발현되지 못하거나 효과가 미비하여 내열충격성이 저하되고, 인상흑연의 함량이 내화 조성물의 100중량%에 대해 9중량%를 초과하게 되면, 제작되는 내화물의 탄성율이 높아지는 문제가 야기되어, 내열충격성이 저하될 수 있다. 따라서, 인상흑연은 내화 조성물의 100중량%에 대해 4중량% 내지 9중량%로 포함될 수 있다.
[카본 함유원료, 카본블랙 또는 피치] : 1 ~ 2 중량%
카본블랙(carbon black)은 내화 조성물의 강도를 증가시키기 위한 것으로서, 내화물을 소성하기 위한 유기 바인더의 탄화에 의해 형성되는 3차원적인 카본 매트릭스에 받아들여지기 쉬워져, 3차원적인 카본 매트릭스의 형성이 보다 촉진될 수 있다. 이에, 저팽창화, 저탄성화, 고강도화 및 고인성화 등에 유리하게 된다.
피치(pitch)는 석탄, 목재, 그외에 유기 물질의 건류에 의해 얻어지는 타르를 증류할 때에 얻어지는 탄소질 고형 잔류물로, 카본블랙과 마찬가지로 내화물의 강도를 증가시킬 수 있다. 이때, 피치는 연화점의 높고 낮음에 의해 연화점이 50~60℃인 연(軟)피치, 연화점이 60~75℃인 중피치 및 연화점이 90℃ 이상인 고피치로 구별될 수 있다. 이때, 본 발명에서는 연화점이 110℃ 이상인 고연화성 피치를 사용하는데, 낮은 연화점을 가짐으로써, 피치가 낮은 온도에서 변형이 발생하여 내화 조성물 내에서 강한 상태로 존재하지 않도록 하기 위함이다. 더욱 자세하게 설명하면, 피치가 인상흑연과 혼합되어 내화 조성물에 사용될 때, 저탄성화, 저팽창화, 고인성화가 요구되는데, 연화점이 110℃ 미만의 피치를 사용하면, 상기 특성들이 발현되는 효과가 미비하다.
이와 같은 카본블랙 및 피치 중 적어도 어느 하나가 내화 조성물에 포함되는 함량은, 내화 조성물의 100중량%에 대해 1중량% 내지 2중량%일 수 있다. 이때, 카본블랙 또는 피치의 함량이 1중량% 미만이면, 강도 보강 효과가 미비하고, 2중량%를 초과하면, 탄성율이 높아져 내열충격성이 감소될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 카본 함유원료로 인상흑연과, 카본블랙 및 피치 중 어느 하나, 즉, 인상흑연은 필수적으로 사용하고, 카본블랙 및 피치 중 적어도 어느 하나를 적정 함량으로 조합하여 사용함으로써, 내산화성 및 손상억제의 효과와 저팽창화, 저탄성화, 고강도화 및 고인성화를 얻을 수 있다.
[알루미늄 분말] : 1 ~ 3 중량%
알루미늄 분말(Al powder)은 고온에서 탄소와 반응하여 고온 강도를 증가시키는 역할을 하는 것으로서, 내마모성을 증진시킨다. 이러한, 알루미늄 분말은 내화 조성물에 포함되는 함량이, 내화 조성물의 100중량%에 대해 1중량% 내지 3중량%일 수 있다. 이때, 알루미늄 분말의 함량이 1중량% 미만이면 원하는 열간강도를 얻지 못하고, 3중량%를 초과하면 열간 강도는 더이상 향상되지 않고, 알루미늄 분말 사용에 의한 고비용을 초래하는 문제가 발생한다.
[실리콘 분말] : 1 ~ 2 중량%
실리콘 분말(Si powder)은 고온에서 탄소와 반응하여 탄화규소를 생성하여 고온 강도를 증가시키기는 역할을 하는 것으로서, 내마모성을 증진시킨다. 즉, 실리콘 분말은 카본 함유원료로 첨가된 성분들과 반응하여 β-SiC의 휘스크를 형성시켜, 강도를 향상시키고, 조직을 치밀화하여 슬래그에 대한 내식성을 증진시킬 수 있다. 이러한, 실리콘 분말은 내화 조성물에 포함되는 함량이, 내화 조성물의 100중량%에 대해 1중량% 내지 2중량%일 수 았다. 이때, 실리콘 분말의 함량이 1중량% 미만이면 그 효과가 부족하고, 2중량%를 초과하게 되면, 액상 생성량이 많아져서 내식성이 저하된다.
[보론 카바이드] : 0.3 ~ 2 중량%
보론 카바이드(B4C; boron carbide)는 일반적으로 붕소와 탄소의 화합물을 2800로 가열하여 만들어지며, 경도가 높으며, 열팽창율이 적고 화학적으로 안정하다. 보론 카바이드는 내화 조성물에 포함되어, 용강 및 슬래그에 의한 내화물의 산화를 억제하거나 방지할 수 있다. 이러한, 보론 카바이드는 내화 조성물에 포함되는 함량이, 내화 조성물의 100중량%에 대해 0.3중량% 내지 0.5중량%일 수 있다. 이때, 보론 카바이드의 함량이 0.3중량% 미만이면 내화물의 산화 방지 효과가 미비하며, 0.5중량%를 초과하면 용강과 반응하여 저융점 물질이 생성되어 침식저항성이 저하될 수 있다.
상기의 성분으로 이루어지는 내화 조성물에 유기 바인더를 첨가하여 혼련한다. 혼련시에 첨가하는 유기 바인더로서는 열을 가하여 소정 모양으로 성형된 후, 다시 열을 가하여도 부드러워지지 않는 열경화성 수지가 사용되며, 예컨대, 페놀 수지 및 요소 수지를 포함할 수 있다. 그리고, 유기 바인더는 열처리에 의해 잔류 탄소를 나타내며, 가능한 한 잔류 탄소의 비율이 높은 것을 사용할 수 있다.
이와 같이 내화 조성물에 유기 바인더를 첨가하여 얻어진 혼련물을 저온(1000 이하)에서 소성하거나, 고온(1400 이상)에서 산화 또는 환원분위기에서 소성한 뒤, 가압 공정을 거쳐 웰블럭을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 내화 조성물이 고염기도 슬래그 및 산소반응 환경을 갖는 웰블럭 내화물로서의 적합 여부를 확인하기 위한 실험 결과를 하기 [표 2] 에 제시된 실시예와 비교예를 통해 상세히 살펴본다.
하기의 [표 2]는 실시예 및 비교예의 내화 조성물로 제작된 시편의 물리적 특성(기공율, 압축강도, 침식깊이, 침식지수, 열충격저항성)을 나타낸다.
구분 실시예 비교예
1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9
내화조성물(중량 %) MgO 클링커 85.5 89.7 85.5 91.5 87.5 87.5 88.5 84.5 88.7 85.3 -
알루미나 클링커 - - - - - - - - - - 90.5
인상흑연 9 4 10 3 9 6 9 9 4 9 -
카본블랙 1 2 1 2 0 3 1 1 2 1 5
Al 분말 3 2 2 2 2 2 0 4 2 3 3
Si 분말 1 2 1 1 1 1 1 1 3 1 1
보론 카바이드(B4C) 0.5 0.3 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.3 0.7 0.5
페놀수지(외삽) +3.0
기공율(%) 5.5 4.5 5.5 4 5 6.5 5 5 5 5 8.7
압축강도(㎏/㎠) 700 650 600 650 450 600 650 700 600 650 1280
침식 깊이(㎜) 1 1 1 1 1 3 4 1 1 1 4
슬래그 침식지수 12 12 12 15 20 20 25 12 5 40 100
산소세정 침식지수 16 14 25 14 20 25 30 16 30 30 100
열충격저항성 ○ ○ ○ × ○ ○ × × × ○ ○
여기서, 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 9에 따른 내화 조성물의 조성 및 함유량을 만족하는 내화 조성물을 이용하여 시편을 제조한 후, 상기 시편에 대한 기공율, 압축강도, 내산화성, 내열충격, 내침식성을 평가하였다.
이때, 실시예1, 실시예2 및 비교예 1 내지 비교예 9의 시편들은 제작하기 위해 각각의 내화 조성물의 전체 중량의 3.0%의 페놀수지를 첨가하여 혼련한뒤, 소성 후 압연을 통해 소정 크기의 시편을 제작하였다. 이때, 압축강도 측정을 위한 시편은 40㎜×40㎜×160㎜ 크기로 제작하였으며, 침식용 시편은 118㎜(뒷면 가로)×110㎜(높이)×40㎜(두께)×82㎜(앞면 가로)의 횡제리형 크기로 제작하였다.
압축강도는 상온에서의 압축강도를 측정하였다. 슬래그 침식지수는 시편의 슬래그에 대한 침식 정도를 확인하는 것으로, 슬래그 침식지수는 침식제로 염기도 염기도(CaO/SiO2)가 7 이상이고, 전체 Fe가 17%인 래들 슬래그에 시편을 침지시켜 1650~1700℃에서 120분간 회전 침식시키는 것으로 확인하였다. 산소세정 침식지수는 슬래그 침식실험 후, 침식제로 용강을 이용하여 시편과 용강이 접하는 부위에 산소와 프로판 가스의 비를 7대1로 갖는 가스를 이용해 버너 불꽃을 1700℃에서 30분간 분사하고 확인하였다. 침식 깊이는 상기 슬래그 침식 시험 및 산소세정 침식 시험을 한 후, 시편의 중앙을 절단하여 측정하였다. 열충격저항성 시험은 시편의 열충격에 대한 저항성을, 즉, 내스폴링성을 확인하기 위한 것으로, 전기로 내 온도를 1400℃로 유지하고, 시편을 전기로 내에 넣고 30분 유지한 뒤, 수중에서 급냉하는 과정을 반복 실시하였다. 이때, 열충격 저항성의 '○'의 의미는 상기 반복 실시 횟수 5회를 기준으로 시편에 최초 균열이 발생되지 않은 것을 의미한다.
[표 1]을 통해 확인할 수 있는 것처럼, 실시예 1 및 실시예 2는 본 발명이 제시하는 내화 조성물을 구성하는 성분 및 함량 내 값을 포함하여 구성되어 있다. 즉, 내화 조성물을 구성하는 주성분인 마그네시아 클링커 및 카본 함유원료가 모두 본 발명에서 제시하는 함량 값을 가지고 구성된다. 이에, 실시예 1 및 실시예 2는 비교예 1 내지 비교예 9에 비해 고염기도 슬래그 및 산소세정에 대한 침식지수가 작은 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2의 웰블럭 시편은 산화층 두께가 1㎜ 이하이며, 고염기도 슬래그에 대한 침식지수가 12이하, 산소세정에 대한 침식지수가 16이하의 값을 가진다. 그리고, 열충격저항성의 최초 균열 발생 회수가 5회 이상으로 만족하는 것을 확인할 수 있다.
비교하자면, 실시예 1 및 실시예 2에 대해, 비교예 1 및 비교예 2는 카본 함유원료 중 인상흑연의 함량이 본 발명에서 제시하는 인상흑연 함량 범위인 4중량% 내지 9중량%를 벗어나는 함량으로 첨가되어, 산소세정의 저항성이 저하되고, 탄성이 높아져 내열충격성이 저하된다. 또한, 비교예 3 및 비교예 4는 카본 함유원료 중 카본 블랙의 함량이 본 발명에서 제시하는 카본 블랙의 함량 범위인 1중량% 내지 2중량%를 벗어나는 함량으로 첨가되어, 강도가 저하되거나, 내산화성 및 내침식성이 저하된다.
한편, 비교예 5 및 비교예 6은 알루미늄 분말이 본 발명에서 제시하는 알루미늄 분말의 함량 범위인 1중량% 내지 3중량%를 벗어나는 함량으로 첨가되어, 산화층이 두껍고 열충격저항성이 열위한 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 7은 실리콘 분말이 본 발명에서 제시하는 실리콘 분말의 함량 범위인 1중량% 내지 2중량%를 벗어나는 함량으로 첨가되어, 열충격저항성과 내식성이 저하된 것을 확인할 수 있다. 그리고, 비교예 8은 보론 카바이드를 본 발명에서 제시하는 보론 카바이드의 함량 범위인 0.3중량% 내지 0.5중량%를 벗어나는 함량으로 첨가되어, 내식성이 저하된 것을 확인할 수 있다.
마지막으로 비교예 9는 종래 사용하고 있는 내화 조성물로서, 알루미나-카본질계 내화물로 고염기도 슬래그에 대한 내식성과 산소세정에 대한 저항성이 다른 실시예 및 비교예들에 대해 현저히 떨어짐을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 고염기도 슬래그 및 산소세정이 요구되는 환경에서 사용되는 웰블럭을 시공하는데 있어, 마그네시아 클링커 : 85.5중량% 내지 89.7중량%, 카본 함유원료로 인상흑연 : 4중량% 내지 9중량%, 카본블랙 또는 피치 : 1중량% 내지 2중량%의 주성분과, 알루미늄 분말 : 1중량% 내지 3중량%, 실리콘 분말 : 1중량% 내지 2중량% 및 보론 카바이드 : 0.3중량% 내지 0.5중량%의 보조성분을 포함하도록 조성한 내화 조성물을 사용하여 시공한다.
따라서, 고염기도 슬래그 및 산소 세정에서 의한 내침식성, 내식성을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
본 발명에 따른 내화 조성물 및 이로 제작된 강 주조용 웰블럭은, 강을 주조하는 주조 설비에 적용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 내화 조성물로서,
    마그네시아 클링커, 카본 함유원료를 포함하는 주성분;을 포함하고,
    상기 카본 함유원료는 카본블랙 및 피치 중 적어도 어느 하나와 인상흑연을 포함하며,
    상기 내화 조성물 100중량%에 대해,
    상기 주성분은 상기 마그네시아 클링커를 85.5중량% 내지 89.7중량%, 상기 인상흑연을 4중량% 내지 9중량%, 상기 카본블랙 및 피치 중 적어도 어느 하나를 1중량% 내지 2중량% 포함하는 내화 조성물.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 피치는 110℃ 이상의 연화점을 갖는 피치인 내화 조성물.
  3. 청구항 1 에 있어서,
    상기 주성분보다 적은 함량으로 함유되는 보조성분;을 더 포함하며,
    상기 보조성분은 알루미늄 분말, 실리콘 분말 및 보론 카바이드를 포함하는 내화 조성물.
  4. 청구항 3 에 있어서,
    상기 내화 조성물 100중량%에 대해, 상기 알루미늄 분말을 1중량% 내지 3중량% 포함하는 내화 조성물.
  5. 청구항 4 에 있어서,
    상기 내화 조성물 100중량%에 대해, 상기 실리콘 분말을 1중량% 내지 2중량% 포함하는 내화 조성물.
  6. 청구항 5 에 있어서,
    상기 내화 조성물 100중량%에 대해, 상기 보론 카바이드를 0.3중량% 내지 0.5중량% 포함하는 내화 조성물.
  7. 청구항 1 에 있어서,
    상기 내화 조성물은 강 주조용 연속 주조 설비의 웰블럭용 가압성형 소성재로 사용되는 내화 조성물.
  8. 용강의 이동경로에 사용되는 강 주조용 웰블럭으로서,
    청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 내화 조성물의 가압성형 후 소성에 의해 제작되는 내화물;을 포함하는 강 주조용 웰블럭.
  9. 청구항 8 에 있어서,
    상기 강 주조용 웰블럭의 시편을 1400℃에서 30분간 유지시킨 후 수중에서 급냉하는 열충격 저항성 시험에서 5회 이상의 횟수에서 상기 시편에 최초 균열이 발생되는 강 주조용 웰블럭.
  10. 청구항 9 에 있어서,
    상기 강 주조용 웰블럭의 시편을 염기도(CaO/SiO2) 7 이상, 전체 Fe가 17%인 래들 슬래그에서 회전 침식 및 용강에 침식시키고, 상기 시편과 용강이 접하는 부위에 버너 불꽃을 1700℃에서 30분간 분사한 후 상기 시편의 중앙을 절단하여 측정한 침식깊이가 1㎜ 이하의 값을 가지는 강 주조용 웰블럭.
  11. 청구항 10 에 있어서,
    상기 강 주조용 웰블럭의 시편을 상기 래들 슬래그에서 회전 침식한 후 측정되는 침식지수가 12 이하의 값을 가지는 강 주조용 웰블럭.
  12. 청구항 11 에 있어서,
    상기 시편을 상기 용강에 침식시키고, 상기 버너 불꽃을 분사한 후 측정되는 침식지수가 16 이하의 값을 갖는 강 주조용 웰블럭.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108467274A (zh) * 2018-04-08 2018-08-31 吴亚琴 一种耐高温耐火可塑料的制备方法
CN110451932A (zh) * 2019-08-27 2019-11-15 北京利尔高温材料股份有限公司 一种钢包渣线镁碳砖
CN114214480A (zh) * 2021-12-23 2022-03-22 上海盛宝冶金科技有限公司 一种环保型炼钢发热化渣剂

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040093513A (ko) * 2003-04-30 2004-11-06 주식회사 포스렉 Ｒｈ―ｏｂ침적관의 내화물 축조구조
KR20060024246A (ko) * 2004-09-13 2006-03-16 주식회사 포스코 프리캐스팅 웰브록 및 그 웰브록의 내화조성물
KR101157045B1 (ko) * 2004-12-24 2012-06-21 주식회사 포스코 래들 슬래그라인용 탄소함유 염기성 유입재의 내화조성물
KR101203630B1 (ko) * 2004-10-07 2012-11-23 주식회사 포스코 캐스타블 내화물용 피치의 내산화성 개선방법
KR101350471B1 (ko) * 2012-12-20 2014-01-15 주식회사 포스코 특수강 주조용 슬라이딩 노즐 플레이트의 내화 조성물

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040093513A (ko) * 2003-04-30 2004-11-06 주식회사 포스렉 Ｒｈ―ｏｂ침적관의 내화물 축조구조
KR20060024246A (ko) * 2004-09-13 2006-03-16 주식회사 포스코 프리캐스팅 웰브록 및 그 웰브록의 내화조성물
KR101203630B1 (ko) * 2004-10-07 2012-11-23 주식회사 포스코 캐스타블 내화물용 피치의 내산화성 개선방법
KR101157045B1 (ko) * 2004-12-24 2012-06-21 주식회사 포스코 래들 슬래그라인용 탄소함유 염기성 유입재의 내화조성물
KR101350471B1 (ko) * 2012-12-20 2014-01-15 주식회사 포스코 특수강 주조용 슬라이딩 노즐 플레이트의 내화 조성물

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108467274A (zh) * 2018-04-08 2018-08-31 吴亚琴 一种耐高温耐火可塑料的制备方法
CN110451932A (zh) * 2019-08-27 2019-11-15 北京利尔高温材料股份有限公司 一种钢包渣线镁碳砖
CN114214480A (zh) * 2021-12-23 2022-03-22 上海盛宝冶金科技有限公司 一种环保型炼钢发热化渣剂

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