KR100286663B1 - 티밍래들용 염기성 내화물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 티밍래들의 슬랙-라인에 사용되는 염기성내화물에 관한 것이며, 그 목적은 내침식성 및 내스폴링성이 우수한 염기성 내화물을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지르코니아 성분을 15-25중량% 함유하는 마그네시아-지르코니아 클링커:60-70중량%, 입자크기가 10㎛이하의 알루미나-마그네시아계 스피넬:10-20중량%, 인상흑연:10-20중량%, 금속분말: 7-10중량%를 기본조성으로 하고, 여기에 전체 중량에 대하여 페놀레진이 5-15중량% 함유되어 조성되는 티밍래들용 염기성 내화물에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

[발명의 명칭]

티밍래들용 염기성내화물

[발명의 상세한 설명]

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 티밍래들의 슬랙-라인에 사용되는 염기성내화물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내침식성 및 내스폴링성이 우수한 염기성 내화물에 관한 것이다.

일반적으로 제철소 제강공정에 사용되는 티밍래들의 슬랙-라인은 슬랙(Slag)에 의하여 손상이 심한 부위로서 슬랙-라인을 제외한 측벽이 타 부위에 비해 현저히 손상이 심하므로 침식 균형을 취하기 위하여 슬랙-라인만 자주 부분 보수를 하고 있는 실정이다. 상기 슬랙-라인에 사용되고 있는 벽돌에는 슬랙과의 반응을 억제하기 위한 목적으로 카본이 다량 함유된 염기성질 마그-카본질 벽돌로 축조하고 있는데, 슬랙에 대한 내침식성은 우수하지만 팽창이 커서 스폴링에 의하여 벽돌표면의 탈탄층이 층상으로 박리되는 손상형태를 나타내고 있다.

상기 티밍래들 염기성 내화물의 대표적인 것으로는 일본 특허공개공보(평)6-321625 호 및 특허공개공보(평)6-321626 호에 제시된 내화물을 들 수 있다. 상기 (평)6-321625호에 제시된 내화물은 핏치의 층으로 둘러싸인 MgO입자를 10-50중량% 함유하는 조직을 나타내는 것을 특징으로 하는 MgO-C 불소성연와에 관한 것이며, 상기(평)6-321626호에 제시된 내화물은 MgO에 핏치가 1-5중량%인 핏치로 피복된 MgO입자를 10-50중량%, 나머지 MgO입자와 카본을 주원료로 하는 MgO-C질 불소성 내화벽돌에 관한 것이다. 그러나, 상기의 염기성 내화물은 타밍래들 슬랙-라인 부위에 사용될 때 공통적으로 침식과 스폴링성이 개선되지 않아 노체의 수명유지에 문제가 되고 있다. 이러한 문제는 타밍래들의 수명에 직접적인 영향을 미치므로 제철업계에서는 슬랙에 대한 내침식성과 내스폴링성이 우수한 내화물이 요구되고 있다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 연구와 실험을 거듭하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 마그네시아-지르코니아 합성 클링커를 골재로 하여 골재와 슬랙과의 반응을 억제하고, 알루미나-마그네시아계 스피넬 미분을 사용하여 결합부를 강고한 저팽창성 스피넬 성분으로 구성하여 팽창을 억제시키고, 또한 인상흑연과 페놀레진과 같은 열경화성 결합재로 고온에서 탄소결합을 강화시킴으로서 침식 및 스폴링에 강한 저팽창성 염기성 내화물을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

[발명의 구성 및 작용]

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지르코니아 성분을 15-25중량% 함유하는 마그네시아-지르코니아 클링커:60-70중량%, 입자크기가 10㎛이하인 알루미나-마그네시아계 스피넬:10-20중량%, 인상흑연:10-20중량%, 금속분말: 7-10중량%를 기본조성으로 하고, 여기에 전체 중량에 대하여 페놀레진이 5-15중량% 함유되어 조성되는 티밍래들용 염기성 내화물에 관한 것이다.

이하, 상기 티밍래들용 염기성 내화물의 성분한정 이유를 설명한다.

우선, 상기 내화물 성분중 마그네시아-지르코니아 클링커에는 마그네시아와 지르코니아의 사용량에 따라 물성이 달라지며, 본 발명에서 사용한 마그네시아-지르코니아 클링커는 지르코니아를 15-25중량% 함유하는 마그네시아-지르코니아 클링커를 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 지르코니아 양이 15중량% 이하의 경우 골재와 슬랙과의 반응을 억제하는 효과가 없어지며, 25중량% 이상의 경우 골재의 융점이 저하되어 슬랙에 의한 침식이 심하게 되기 때문이다. 또한, 상기와 같이 지르코니아를 포함한 마그네시아-지르코니아 클링커는 60-70중량%의 범위로 함유되는 것이 바람직한데, 그 이유는 60중량% 이하인 경우 슬랙에 의한 반응억제 효과가 적어 침식이 심하고, 70중량% 이상인 경우 사용량이 과량으로 소결이 잘되지 않아 열간강도가 작고 조직이 치밀하지 못하여 사용이 부적당하기 때문이다.

상기 알루미나-마그네시아계 스피넬 미분은 골재간의 계면, 즉 결합부를 고내화도의 강고한 저팽창성 스피넬결합을 형성한다. 따라서, 이와같은 역할를 하기 위해서는 반응성이 중요하므로 10㎛이하의 초미분을 사용하여 반응성을 증진시키는 것이 중요하다. 이때 스피넬의 사용량은 10중량% 이하에서는 스폴링 개선효과가 적고, 사용량 20중량%이상에서는 결합부의 융점이 낮아지고, 과소결이 되어 결합부가 선행 용손되어 버리므로 10~20중량%첨가하는 것이 바람직하다.

상기 인상흑연은 순도가 낮으면 침식에 나쁜 영향을 미치므로 95%이상의 천연산을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 흑연은 고온에서 페놀레진과 반응하여 강력한 탄소결합을 형성하는 역할을 하는데, 그 첨가량이 10중량%이하에서는 흑연에 의한 침윤방지효과가 적고 사용량이 20중량%이상에서는 흑연량이 과다하여 성형시 크랙이 발생하므로 부적당하므로 10~20중량%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 금속분말은 산화방지를 위해 사용하는데, Al, Mg-Al, Si, SiC, Al-Si, Al-SiC, Mg-Al-Si, Mg-Al-SiC 그룹중에서 선택된 1종을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 금속분말의 첨가량이 7중량%이하에서는 산화방지효과가 적고, 사용량이 10중량%이상에서는 과량이 되어 저융점 물질을 생성하며 과소결이 되어 침식이 심하게 되므로 7~10중량%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 조성되는 기본조성에 결합제로서 페놀레진을 전체중량에 대하여 5-15중량% 첨가하는 것이 바람직한데, 그 이유는 첨가량이 5중량%이하에서는 사용량이 부족하여 상온 강도가 낮으므로 부적당하며, 15중량%이상에서는 사용량이 과량이 되어 건조중에 크랙(crack)발생으로 사용할 때 용강의 침투로 침식에 심하게 되기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기표 1과 같은 조성비를 가진 염기성내화물의 각 성분을 편량, 혼련하여 유압프레스에서 벽돌을 성형하고 12시간 양생하였다. 이것을 40×40×160㎜의 크기로 절단하여 상온강도를 측정하고, 전기로를 이용하여 환원분위기에서 1450℃에서 3시간 유지하여 소성선변화율, 부피비중을 측정하였다. 열간강도는 열간강도시험기를 사용하여 1000℃에서 30분간 유지하여 꺽임강도를 측정하였다. 내침식시험은 산소-프로판가스를 열원으로 하는 회전침식시험기를 사용하여, 1,600℃의 온도에서 3시간 유지한후, 슬랙을 부어낸 후에 침식 깊이를 측정하였다. 스폴링성은 고주파 가열 스폴링시험장치를 이용하여 진공분위기에서 시험을 행하여 시편의 파손상태를 비교하였다. 상기와 같이 시편의 소성선변화율, 부피비중, 열간강도, 스폴링성 및 내침식성을 측정하여 측정결과를 하기표 2에 나타내었다. 이때, 소성선변화율 결과치에서 (+)값은 팽창율을 뜻하고, (-)값은 수축율을 의미한다.

상기 표 1, 표 2에서 알수 있는 바와같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1-6)은 비교예에 비하여 특히 열간강도, 내스폴링성, 내침식성에서 우수하였다. 이에반하여 마그네시아-지르코니아 클링커의 사용량이 본 발명의 범위보다 적은 비교예(1)은 골재의 사용량이 적어서 침식이 심하였다. 또한, 비교예(2)는 마그네시아-지르코니아 클링커량이 본 발명의 범위보다 많은 경우로 골재량이 많아 조직이 치밀하지 못하고 열간강도도 작았다. 또한, 비교예(3)은 스피넬량이 본 발명의 범위보다 적은 경우로 팽창율이 크고 내스폴링성도 불량하였다. 또한, 비교예(4)는 스피넬량이 본 발명의 범위보다 많은 경우로 과소결로 인한 골재계면의 팽창율 저하로 크랙이 발생하고 침식도 심하였다. 또한, 비교예(5)는 인상흑연량이 본 발명의 범위보다 적은 경우로 슬랙의 침투억제효과가 적으므로 침식이 심하였다. 또한, 비교예(6)은 인상흑연량이 본 발명의 범위보다 많은 경우로 흑연량의 과다로 벽돌층간에 크랙이 발생하고, 소결불량으로 강도가 저하하고 침식도 심하였다. 비교예(7)은 금속분말의 사용량이 적은 경우로 벽돌표면이 산화되어 탈탄층에서 침식이 심하였다. 또한, 비교예(8)은 금속분말의 사용량이 본 발명의 범위보다 많은 경우로서 내산화성은 양호하였으나 열간강도가 작고 금속분말의 용융으로 저융점물질이 생성되어 침식도 심하였다.

[발명의 효과]

상술한 바와같이, 본 발명은 내화물의 적절한 설계를 통하여 침식 및 스폴링에 강한 저팽창성 염기성 내화물을 제공할 수 있고, 상기 제공된 내화물은 티밍래들에 적용될수 있는 유용한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 지르코니아 성분을 15-25중량% 함유하는 마그네시아-지르코니아 클링커:60-70중량%, 입자크기가 10㎛이하의 알루미나-마그네시아계 스피넬:10-20중량%, 인상흑연:10-20중량%, 금속분말 7-10중량%를 기본 조성으로 하고, 여기에 전체 중량에 대하여 페놀레진이 5-15중량% 함유되어 조성됨을 특징으로 하는 티밍래들용 염기성 내화물.
2. 제1항에 있어서, 상기 금속분말은 Al, Mg-Al, Si, SiC, Al-Si, Al-SiC, Mg-Al-Si, Mg-Al-SiC 그룹중에서 선택된 1종임을 특징으로 하는 염기성 내화물.