KR100770171B1 - Ｆｉｎｅｘ 용융로용 내화 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 FINEX 용융로용 내화 조성물에 관한 것으로, 상기 내화 조성물은 Al2O3, N2, 및 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 Al2O3의 함유량은 80 내지 98 중량%이고, N2의 함유량은 1 내지 10 중량%이며, 상기 불가피한 불순물의 함유량은 1 내지 10 중량%이다.
상기 내화 조성물은 내침식성, 및 내마모성이 우수하다.
FINEX, 용융로, 내마모성, 내침식성, 내화 조성물, 용융환원
Description
본 발명은 내화 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 FINEX 용융로에 사용되는 내화 조성물에 관한 것이다.
고로법이라고 하는 통상의 제철법은 용융선철을 제조하기 위하여 고로에 장입하는 원료를 전처리 공정에서 코크스와 괴상의 철광석으로 가공한 다음 이와 같이 덩어리 상태의 원료를 이용하여 용융선철을 제조하여 왔다.
그러나 이러한 전처리 공정이 필요한 기존의 고로법은 석탄의 코크스화 과정과 괴상의 철광석으로 소결하는 과정에서 많은 유해 가스를 배출하여 환경오염문제를 야기하고 있다.
따라서, 최근 들어 이러한 환경오염문제를 극복하면서 아울러 자원고갈에 대한 대비책으로 새로운 제철법인 용융환원법에 대하여 많은 관심과 연구가 집중되고 있다.
현재 개발되고 있는 용융환원 제철법 중 FINEX 공정은 미립의 석탄과 분체 형태의 철광석을 최초 채광한 상태에서 입도만 분리하여 그대로 사용함에 따라 고 로법에 비해 원료비가 저렴하여 상업화가 진행되고 있다.
FINEX 공정은 크게 분체 형태의 철광석(분광석)을 유동 환원로 내에서 환원시키는 유동환원공정과, 이와 같이 직접 환원된 분철광을 용융가스화로 내에서 용융시키는 용융공정으로 이루어져 있다.
직접 환원된 분철광을 용융시키는 용융공정에서는 철광석, 석탄, 및 산소가 사용되므로, 철광석, 코크스, 및 고온의 공기가 사용되는 고로와 상이하고, 조업 온도 또한 고로에 비하여 높기 때문에 용융로를 이루는 내화 조성물의 침식이 가속화되는 문제점이 있다.
이와 같은 내화 조성물의 침식은 용융로에 있어 공정의 안정성을 떨어뜨리므로 공정운용에 심각한 장애요인으로 작용하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 FINEX 용융로에 사용되는 내화 조성물로서 내침식성, 및 내마모성이 우수한 내화 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Al2O3, N2, 및 불가피한 불순물을 포함하며, 상기 Al2O3의 함유량은 80 내지 98 중량%이고, N2의 함유량은 1 내지 10 중량%이며, 상기 불가피한 불순물의 함유량은 1 내지 10 중량%인 것인 FINEX 용융로용 내화 조성물을 제공한다.
상기 내화 조성물은 FINEX 용융로의 영구장 보호용으로 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 불가피한 불순물로는 CaO, MgO, Fe2O3, SiO2, C, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것 등을 들 수 있다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
FINEX 공정 중 용융로에 사용되는 내화 조성물은 용융로 내부의 고온 용선 및 슬래그와 접촉시 손상되지 않도록, 우수한 내침식성 및 내마모성이 요구된다. 일반적으로 내화 조성물은 고온의 용선 및 슬래그와 접촉시 화학적으로 반응하고, 상기 화학적 반응에 의하여 내화 조성물이 침식되고, 소실되는 현상이 발생한다. 따라서, 고온의 용선과 슬래그가 존재하는 FINEX 용융로에 사용되는 내화 조성물의 경우 높은 내침식성을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 용융로 내부에서 고온의 용선 및 슬래그가 정체되어 있지 않고 유동하므로, 내화 조성물은 유동하는 고온의 용선 및 슬래그와 접촉시 기계적 마모가 발생하여 소실되는 경향이 있다. 이는 고온의 용선 및 슬래그와 내화 조성물이 화학적으로 반응하여 내화 조성물이 소실되는 화학적 침식과는 다르다. 따라서, 유동하는 고온의 용선 및 슬래그와 접촉하는 FINEX 용융로에 사용되는 내화 조성물은 기계적 마모 저항성도 가져야 한다.
따라서 본 발명은 상기 조건에 사용될 수 있는 내침식성 및 내마모성이 우수한 Al2O3-N2 내화 조성물을 선택하여 이들의 물리적 특성을 측정함으로써 최적의 내 침식성 및 내마모성을 나타내는 조성비를 아래와 같이 실험하였다. 또한, 상기 Al2O3-N2 내화 조성물은 FINEX 용융로의 영구장 보호용 내화 조성물로 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
서로 다른 함량의 N2를 함유하는 Al2O3-N2 내화 조성물을 1550℃에서 소성하여 제작하였다. 제작한 내화 조성물을, 1600℃로 유지되어 액체 상태인 FINEX 용융로의 용선 및 슬래그에 8시간 동안 침적시켰다. 상기 침적시킨 내화 조성물을 꺼내어 Al2O3-N2 내화 조성물의 부피를 측정함으로써 내 침식율을 측정하였다. 이러한 방법으로 측정된 각각의 시편들의 침식율을 아래의 표 1에 정리하였다.
| Al2O3-N2 내화 조성물 중 N2 함량(중량%) | 침식율(%) (침식 된 부피/침식 전 부피) |
| 12 | 43 |
| 10 | 25 |
| 8 | 21 |
| 6 | 15 |
| 4 | 20 |
| 2 | 28 |
| 1 | 32 |
| 0 | 52 |
표 1은 N2 함량에 따른 Al2O3-N2 내화 조성물의 내침식성의 변화를 나타낸 것으로, 표 1에 나타난 것과 같이 N2 함량이 1 내지 10중량%인 경우, 높은 내침식성을 유지하는 것을 알 수 있다. 따라서, FINEX 용융로에 사용되는 내화 조성물로는 N2 함량이 1 내지 10중량%인 Al2O3-N2 내화재질을 사용하는 것이 바람직하다.
(실시예 2)
서로 다른 함량의 N2를 함유하는 Al2O3-N2 내화 조성물을 1550℃에서 소성하여 제작하였다. 제작한 Al2O3-N2 내화 조성물의 시편을 카본 도가니에 넣고 1400℃에서 30분 동안 유지한 후, 곡강도를 측정하였다. 일반적으로 높은 강도를 가지는 물질이 높은 내마모성을 가지므로, 고온의 환원분위기에서 곡강도를 측정하면 고온에서의 내마모성을 평가할 수 있다. 이러한 방법으로 측정한 각각의 시편들의 곡강도를 하기 표 2에 정리하였다.
| Al2O3-N2 내화 조성물 중 N2 함량(중량%) | 1400℃ 고온 환원분위기에서의 내화 조성물의 곡강도 (kgf/cm3) |
| 12 | 63 |
| 10 | 151 |
| 8 | 165 |
| 6 | 181 |
| 4 | 112 |
| 2 | 96 |
| 1 | 85 |
| 0 | 61 |
표 2는 N2 함량에 따른 Al2O3-N2 내화 조성물의 곡강도 변화를 나타낸 것으로, 표 2에 나타난 것과 같이 N2 함량이 1 내지 10중량%인 경우, Al2O3-N2 내화 조성물이 높은 내마모성을 유지함을 알 수 있다.
또한, 상기 Al2O3-N2 내화 조성물을 FINEX 용융로의 영구장 보호용 내화 조성물로 사용할 경우, 내침식성 및 내마모성이 우수한 FINEX 용융로의 영구장 보호용 내화 조성물을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 Al2O3-N2 내화 조성물은 각 성분의 함유량을 최적화 함으로써 FINEX 용선 및 슬래그에 대한 내침식성과 내마모성이 우수하여 용융로의 내화 조성물로서 사용하기에 적합하다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (3)
- Al2O3, N2, 및 불가피한 불순물을 포함하며,상기 Al2O3의 함유량은 80 내지 98 중량%이고, N2의 함유량은 1 내지 10 중량%이며, 상기 불가피한 불순물의 함유량은 1 내지 10 중량%이고,FINEX 공정의 용융 가스화로에 사용되는 것인 FINEX 용융로용 내화 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 내화 조성물은 FINEX 용융 가스화로의 영구장 보호용으로 사용되는 것인 FINEX 용융로용 내화 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 불가피한 불순물은 CaO, MgO, Fe2O3, SiO2, C, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 FINEX 용융로용 내화 조성물.
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| JPH05221618A (ja) * | 1992-02-12 | 1993-08-31 | Katsutoshi Yoneya | 窒化アルミニウム粉末の製造方法 |
| KR20050031309A (ko) * | 2003-09-29 | 2005-04-06 | 주식회사 포스코 | Ｆｉｎｅｘ 유동 환원로용 내화 조성물 |
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