KR101044809B1 - Environmentally-friendly Waterless-Monolithic Lining Material - Google Patents

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Abstract

본 발명은 응용 금속 주조법에 사용되는 턴디쉬(tundish) 또는 래들(ladle)의 내화물을 피복하기 위한 일회성 라이닝재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 융점이 높은 제철이나, 제강을 취급하고 주조하는데 필요한 연속 주조 설비인 턴디쉬와 용강 수강용 래들의 벽체 또는 바닥 보호를 위하여, 마그네시아(MgO, magnesia), 감람석(Olivine, (Mg,Fe)2SiO4) 및 포르스테라이트 (2MgO·SiO)로부터 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 원료와 분말상 무기물 결합제 및 초미분 실리카(SiO2) 분말을 포함하는 무기계 라이닝재를 시공함으로써, 유기 결합제를 포함하는 라이닝재의 단점인 작업 환경 오염 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 고온 영역에서 턴디쉬 또는 래들의 내화물 안정성을 확보할 수 있다.The present invention relates to a one-time lining material for coating a refractory of a tundish or ladle used in an applied metal casting method, and more particularly, the continuous required to handle and cast steel with high melting point or steelmaking Magnesium (MgO, magnesia), Olivine ((Mg, Fe) 2 SiO 4 ) and forsterite (2MgO · SiO) for wall or floor protection of tundish and molten steel ladle By constructing an inorganic lining material comprising at least one raw material selected from the group, the powdery inorganic binder and the finely divided silica (SiO 2 ) powder, it is possible to solve the problem of working environment pollution, which is a disadvantage of the lining material including the organic binder, as well as high temperature. It is possible to ensure the refractory stability of the tundish or ladle in the area.

Description

친환경의 무수 부정형 라이닝재{Environmentally-friendly Waterless-Monolithic Lining Material}Environment-friendly anhydrous amorphous linings {Environmentally-friendly Waterless-Monolithic Lining Material}

본 발명은 턴디쉬(tundish) 또는 래들(ladle)의 내화물을 피복하기 위한 일회성 라이닝재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기 결합제에서 발생했던 환경적인 문제와 고온 영역에서의 취약성을 개선한 무기 결합제를 포함하는 친환경 라이닝재 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a one-time lining material for coating a refractory of a tundish or ladle, and more particularly to an inorganic binder that improves the environmental problems caused by the organic binder and the vulnerability in the high temperature region. It relates to an environmentally friendly lining material composition comprising.

최근 전 세계적으로 급속한 도시화 건설과 이에 따른 기계 설비의 증가로 인하여 고품질의 철강재에 대한 수요량은 점차 증가하고 있다. 이에 반하여, 지난 몇 년간 각국의 제철 제강에 대한 투자가 저하되면서, 이에 따른 철강 제품의 생산 능력 속도 하락으로 공급량이 수요량에 크게 미치지 못하여 철강 제품의 가격이 나날이 상승하고 있다. Recently, the demand for high-quality steel materials is gradually increasing due to the rapid urbanization construction and the increase of mechanical equipments around the world. On the contrary, as the investment in steelmaking in each country has been deteriorated in the past few years, the price of steel products is increasing day by day because supply rate is not much larger than demand due to the slowing production capacity of steel products.

즉, 철강 공급량은 용광로 등 주조 설비 건설 증가에 의존한다. 하지만, 현재 높은 투자 비용과, 긴 건설 주기 등의 문제로 각국에서 새로운 주조 설비 건설을 주저하고 있다. 특히, 생활 수준 향상에 따라 환경 문제에 많은 관심을 가지면서, 철강 제품 제조 시에 유발되는 여러 가지 환경 오염 등은 제철 및 제강용 주조 설비 건설을 더욱 회피하는 이유가 되고 있다.In other words, steel supply depends on the increase in the construction of casting facilities such as furnaces. However, due to high investment costs and long construction cycles, countries are hesitant to build new casting facilities. In particular, while increasing interest in environmental issues as the standard of living improves, various environmental pollutions caused when manufacturing steel products have become a reason for further avoiding the construction of steel and steel casting facilities.

이에, 전 세계적인 철강 공급 부족에 따른 문제점을 개선하기 위하여 품질 개선에 따른 생산 수율 증가와 함께 제철 및 제강 공정의 각 단계에서 유발되는 환경 오염을 개선할 수 있는 새로운 기술 개발에 대한 연구가 필요하다.Therefore, in order to improve the problems caused by the shortage of global steel supply, research on the development of new technologies that can improve the production yields due to quality improvement and environmental pollution caused at each stage of the steelmaking and steelmaking processes is required.

한편, 철강 제품을 제조하기 위한 연속 주조법은 전로 또는 전기로에서 출강 된 용강을 래들에 수강한 다음, 대형 중간 수용기인 턴디쉬로 옮겨 주형에 주입하고, 주형 내에서 일정한 폭으로 응고된 강을 연속적으로 뽑아내어 강편으로 제조하는 방법이다. On the other hand, the continuous casting method for manufacturing steel products is to take molten steel from the converter or electric furnace to the ladle, then transfer to a large intermediate receiver tundish, injecting into the mold, and continuously solidified steel of constant width in the mold It is a method of extracting and manufacturing the steel strip.

상기 턴디쉬는 내화물(영구장)과 가동층의 바닥부 및 벽체부 그리고 댐(dam) 등으로 구성된다. 상기 내화물은 설비의 형태를 유지하면서 용강 유출을 방지하기 위하여, 고규산질 및 고알루미나질 재질로 형성된다. 또한, 상기 래들의 벽체 및 바닥부도 고온의 용강에 견딜 수 있도록 고 알루미나계 내화물이 내장된다. 이때, 상기 턴디쉬 및 래들의 내화물은 용강에 직접 노출되는 경우, 열손실에 따른 용강의 온도 저하와, 조업 후 부착된 지금(地金) 제거 시에 기계적 충격에 의해 내화물 손상을 초래한다. 따라서, 상기 문제점을 방지할 목적으로 내화물 표면은 일회성 라이닝재로 피복된다.The tundish is composed of a refractory (permanent), a bottom portion and a wall portion of the movable layer, and a dam. The refractory material is formed of a high siliceous material and a high alumina material in order to prevent the leakage of molten steel while maintaining the shape of the installation. In addition, the wall and bottom of the ladle is embedded with a high alumina-based refractory to withstand high temperature molten steel. At this time, when the refractory of the tundish and ladle is directly exposed to the molten steel, the refractory damage is caused by the temperature drop of the molten steel due to heat loss, and mechanical impact during removal of the attached scum after operation. Therefore, the refractory surface is coated with a one-time lining material for the purpose of avoiding the above problem.

종래 턴디쉬 및 래들에 사용되는 라이닝재는 1,500℃ 이상의 용강에 잘 견딜 수 있도록 마그네시아(MgO, magnesia)를 내화성 응결체 주성분으로 포함하면서, 페놀성 수지와 같은 저온 유기 결합체 및 점토 등을 포함한다. The lining material used in conventional tundish and ladle includes magnesia (MgO, magnesia) as the main component of the refractory agglomerate so as to withstand molten steel of 1,500 ° C. or more, and includes low temperature organic binders such as phenolic resins and clays.

상기 라이닝재는 슬러리 타입, 드라이 타입 또는 무수 타입의 형태로 시공된 다. 이때, 상기 슬러리 타입의 경우, 라이닝재 내에 다량의 수분을 포함하기 때문에 분말 가루 등의 날림이 적고, 단열성은 우수하다. 반면, 양생 시간이 길고, 부원료의 사용량이 많아 내식성이 낮으며, 시공 시 첨가된 수분은 수강 전에 턴디쉬에 대한 예열 작업을 수행하여도, 증발하지 않고 라이닝재에 내에 잔류한다. 이에 따라, 첫 수강 된 용강에서 수소(H2) 가스 픽업(pick-up) 현상이 유발되면서, 폭열 및 박리 현상이 발생하고 강의 불량을 초래한다. The lining material is constructed in the form of slurry type, dry type or anhydrous type. At this time, in the case of the slurry type, since a large amount of moisture is contained in the lining material, there is little flying of powder powder and the like, and the heat insulating property is excellent. On the other hand, the curing time is long, and the amount of auxiliary materials is high, the corrosion resistance is low, and the water added during construction remains in the lining material without evaporation even if the preheating operation is performed before the lesson. As a result, hydrogen (H 2 ) gas pick-up phenomenon is induced in the first molten steel, resulting in a rupture and peeling phenomenon and a steel defect.

상기 드라이 타입의 경우, 고급 마그네시아 클링커(clinker) 및 조립 입자를 사용하기 때문에 내식성은 증가하는 반면, 분말 가루 등의 날림 효과가 크고, 혼합물에 물이 소량 첨가되어 있기 때문에, 건조를 위한 양생 시간이 길며, 여전히 폭열 및 박리 현상 발생 가능성이 있다. In the case of the dry type, since high magnesia clinker and granulated particles are used, the corrosion resistance is increased, while the blowing effect such as powder powder is large, and since a small amount of water is added to the mixture, curing time for drying is increased. It is long, and there is still a possibility of occurrence of explosion and peeling phenomenon.

상기 무수 타입의 라이닝재의 경우, 건조 후 양생 기간 없이 바로 적용할 수 있고, 수소 픽업 현상 및 불량을 감소할 수 있어 강 품질 개선 및 생산성 향상에 효과가 있다. 반면, 상기 무수 타입 라이닝재의 경우, 분말 페놀 수지를 유기 결합제로 포함하기 때문에, 라이닝재 경화를 위해서는 헥사메틸렌테트라아민 같은 포름알데히드를 생성하는 화합물을 더 첨가해야 한다. 그 영향으로, 라이닝재 건조 및 경화를 위한 열풍 가열 공정과 수강 되기 직전에 1200℃까지 내화물을 가열하는 예비 가열 공정 시에 하기 반응식 1에 도시한 바와 같이 암모니아(NH3)와 같은 인체에 유해한 가스와 악취가 발생하여 작업 환경이 오염된다.In the case of the anhydrous type lining material, it can be applied immediately without curing period after drying, it is possible to reduce the hydrogen pickup phenomenon and defects is effective in improving the steel quality and productivity. On the other hand, in the case of the anhydrous type lining material, since the powder phenolic resin is included as an organic binder, the compound to form formaldehyde such as hexamethylenetetraamine must be further added to the curing of the lining material. As a result, a gas harmful to the human body, such as ammonia (NH 3 ), as shown in Scheme 1 below, during the hot air heating step for drying and curing the lining material and during the preheating step of heating the refractory to 1200 ° C. immediately before taking the water. And odors are generated and the working environment is polluted.

[반응식 1]Scheme 1

Figure 112008076237164-pat00001
Figure 112008076237164-pat00001

더욱이, 500∼1200℃의 고온 영역에서 수행되는 상기 내화물 예열 공정 시에 상기 라이닝재에 포함된 유기 결합제의 탄소-탄소 결합이 분해되면서 열간 강도가 취약하게 된다. 그 결과, 라이닝재에 포함된 골재와 미분말이 분리되어, 분진 날림 현상이 발생할 뿐만 아니라, 라이닝재가 박리하는 단점이 유발된다.In addition, the carbon-carbon bonds of the organic binder included in the lining material are decomposed during the refractory preheating process performed at a high temperature region of 500 to 1200 ° C., resulting in a weak hot strength. As a result, the aggregate contained in the lining material and the fine powder are separated, not only dust blowing phenomenon occurs, but also causes a disadvantage that the lining material peels off.

이에, 종래 라이닝재에서 발생하는 문제점 들을 해결함과 동시에, 작업 환경을 개선할 수 있는 새로운 라이닝재 개발이 필요하다.Thus, while solving the problems occurring in the conventional lining material, a new lining material development that can improve the working environment is required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 친환경적이면서 고온 영역에서의 안정성을 확보한 무기 결합제를 포함하는 일회성 라이닝재 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a one-time lining material composition comprising an inorganic binder that is environmentally friendly and ensures stability in the high temperature region.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 마그네시아(MgO, magnesia), 감람석(Olivine, (Mg,Fe)2SiO4) 및 포르스테라이트 (2MgO·SiO)로부터 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 원료를 주성분으로 포함하고, 분말상 무기 결합제와 초미분 실리카 분말을 포함하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물을 제공한다. 상기 라이닝재 조성물은 턴디쉬 및 래들의 내벽을 피복하기 위한 일회성 라이닝재로 사용할 수 있다.In order to achieve the above object, in the present invention, any one or more raw materials selected from the group consisting of magnesia (MgO, magnesia), olivine (Olivine, (Mg, Fe) 2 SiO 4 ) and forsterite (2MgO-SiO) It includes, and provides an inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment comprising a powdery inorganic binder and ultra-fine silica powder. The lining material composition can be used as a one-time lining material for covering the inner wall of the tundish and ladle.

이때, 상기 분말상 무기 결합제는 메타규산소다 수화물(Sodium metasilicate hydrate, 2Na2O.SiO2.xH2O, x는 5∼12의 정수)로서 시중에서 구입 가능한 것이면 특별히 제한하지 않으며, 예컨대 메타규산소다 9 수화물(Sodium metasilicate nonahydrate, Na2SiO3·9H2O) 또는 메타규산소다 5 수화물(Sodium metasilicate pentahydrate, Na2SiO3·5H2O)을 들 수 있다. At this time, the powdery inorganic binder is sodium metasilicate hydrate (Sodium metasilicate hydrate, 2Na 2 O.SiO 2 .xH 2 O, x is an integer of 5 to 12) There is no restriction in particular if it is commercially available, for example, sodium metasilicate nonahydrate (Na 2 SiO 3 · 9H 2 O) or sodium metasilicate pentahydrate (Na 2 SiO 3 · 5H 2 O). Can be mentioned.

본 발명의 라이닝재 조성물에 무기 결합제로 상기 메타규산소다를 사용하는 경우, 수소 가스 픽업 현상에 의한 불량 가능성을 확인하기 위하여 시차열분 석(DTA) 및 열중량분석(TGA)을 실시하였다. 이때, 상기 메타규산소다는 50∼60℃ 부근에서 액상 형태를 가지다가, 200℃ 이상의 온도 영역에서 완전 탈수되어 강한 무기 결합을 형성하는 무수 메타규산소다로 변화한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이 붉은색 그래프를 살펴보면 200℃ 부근에서 메타규산소다의 질량이 50%이상 감소하면서 완선 탈수 되므로, 1300∼1600℃부근에서는 수분에 의한 수소 가스 픽업 현상이 발생하지 않는다. 또한, 도 1에서 초록색 그래프는 시차 열분석에 의한 반응 온도의 흡열 및 발열반응을 나타낸 것으로, 200℃ 이전에 탈수되면서 흡열 및 발열 현상이 나타나고, 200℃ 이후의 고온영역에서는 반응이 없는 것을 알 수 있다. 이때, 1100℃ 부근의 흡열 피크는 메타규산소다의 상 전이가 이루어진 것을 나타낸다. 따라서, 본 발명에서 분말상 무기 결합제로 메타규산소다 수화물을 사용하는 경우, 고온 열 공정 후에도 라이닝재로 사용할 수 있는 충분한 열간 강도를 얻을 수 있다. In the case of using the sodium metasilicate as an inorganic binder in the lining material composition of the present invention, differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric analysis (TGA) were performed to confirm the possibility of a defect due to hydrogen gas pickup. At this time, the sodium metasilicate is changed to anhydrous metasilicate, which has a liquid form in the vicinity of 50 to 60 ° C., and is completely dehydrated in a temperature range of 200 ° C. or higher to form a strong inorganic bond. That is, as shown in the red graph as shown in FIG. 1, since the mass of sodium metasilicate decreases by more than 50% near 200 ° C, complete dehydration occurs, and hydrogen gas pickup by moisture does not occur near 1300 to 1600 ° C. . In addition, the green graph in Figure 1 shows the endothermic and exothermic reaction of the reaction temperature by the differential thermal analysis, the endothermic and exothermic phenomenon appears as dehydration before 200 ℃, there is no reaction in the high temperature region after 200 ℃ have. At this time, the endothermic peak near 1100 ° C indicates that a phase transition of sodium metasilicate was achieved. Therefore, when the sodium metasilicate hydrate is used as the powdery inorganic binder in the present invention, it is possible to obtain sufficient hot strength that can be used as a lining material even after a high temperature heat process.

보다 구체적으로, 본 발명에서는 마그네시아, 감람석 및 포르스테라이트로부터 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 원료 85∼98중량%, 분말상 무기 결합제 1~10중량% 및 초미분 실리카 분말 1~5중량%를 포함하는 부정형으로 혼련 된 친환경 라이닝재 조성물을 제공한다. 이때, 상기 마그네시아 : 감람석 : 포르스테라이트의 함량 비율은 0∼100중량% : 0∼100중량% : 0∼100중량%로서, 세 가지 원료 성분을 혼합하여 적용할 수 있으며, 이때 상기 세 가지 원료 성분의 함량이 동시에 0은 아니다. 바람직하게, 상기 마그네시아:감람석:포르스테라이트의 함량 비율은 20~30중량%:0중량%:60~70중량%이다.More specifically, the present invention comprises 85 to 98% by weight of any one or more raw materials selected from the group consisting of magnesia, olivine and forsterite, 1 to 10% by weight of powdery inorganic binder and 1 to 5% by weight of ultra fine silica powder Provides an environmentally friendly lining material composition kneaded in an irregular form. At this time, the content ratio of magnesia: olivine: forsterite is 0 to 100% by weight: 0 to 100% by weight: 0 to 100% by weight, a mixture of three raw materials can be applied, wherein the three raw materials The content of the components is not zero at the same time. Preferably, the content ratio of magnesia: olivine: forsterite is 20-30% by weight: 0% by weight: 60-70% by weight.

한편, 상기 수화물을 함유한 메타규산소다 총 함량이 1중량% 미만인 경우, 무기 결합제의 응축 반응이 감소하므로 최급 강도가 발현되지 않는 단점이 있으며, 10중량%를 초과하는 경우 무기 결합제의 탈수 반응에 의해 고온 영역에서 과도한 수축에 의한 물성 저하가 발생하는 단점이 있다. 또한, 상기 초미분 실리카 분말의 총 함량이 1중량% 미만인 경우, 무기 결합제의 유동성 및 무기 결합이 취약해져서 시공 후 취급 강도가 약해지는 단점이 있으며, 5중량%를 초과하는 경우 실리카 초미분에 의해 고온 물성의 저하가 발생해는 단점이 있다. On the other hand, when the total amount of sodium metasilicate containing the hydrate is less than 1% by weight, the condensation reaction of the inorganic binder is reduced, so that there is a disadvantage in that the highest strength is not expressed. As a result, a decrease in physical properties due to excessive shrinkage occurs in the high temperature region. In addition, when the total content of the ultra fine silica powder is less than 1% by weight, the fluidity and inorganic bonding of the inorganic binder is weak, there is a disadvantage that the handling strength after construction is weak, when the content exceeds 5% by weight by the ultrafine silica powder Deterioration of high temperature properties occurs.

또한, 본 발명의 라이닝재 조성물은 시공 시 높은 건조 강도 특성을 제공하기 위하여, 분말상 무기 결합제와 초미분 실리카 분말을 5:5∼9:1 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the lining material composition of the present invention is preferably used by mixing the powdery inorganic binder and the ultra fine silica powder in a weight ratio of 5: 5 to 9: 1 in order to provide high dry strength properties during construction.

본 발명의 라이닝재 조성물에 있어서, 상기 마그네시아는 전융(fused) 마그네시아, 탄산마그네슘(MgCO3, magnesite), 해수 마그네시아(seawater magnesia), 소결 마그네시아, 사소(dead burned) 마그네시아 및 경소(輕燒) 마그네시아(light burned magnesia)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 마그네시아를 들 수 있다. 상기 마그네시아는 1.0mm 초과 입자 5∼15중량%, 1.0∼0.074mm 크기 입자 50∼90중량% 및 0.074mm 미만 입도 5∼35중량%로 이루어진 것이 바람직하다.In the lining material composition of the present invention, the magnesia is fused magnesia, magnesium carbonate (MgCO 3 , magnesite), seawater magnesia (seawater magnesia), sintered magnesia, dead burned magnesia and light magnesia (magnesia) selected from the group consisting of (light burned magnesia). The magnesia is preferably composed of 5 to 15% by weight of particles larger than 1.0 mm, 50 to 90% by weight of 1.0 to 0.074 mm size particles, and 5 to 35% by weight of less than 0.074 mm particle size.

구체적으로, 상기 해수 마그네시아는 해수에 용해되어 있는 마그네슘 이온을 가성소다, 소석회 및 하소한 돌로마이트 등을 작용시켜서 수산화 마그네슘으로 침전시켜서 얻은 것이다. 상기 사소 마그네시아는 탄산마그네슘이나 해수 마그네시아 를 1500℃ 이상의 높은 온도에서 사소하여 만든 마그네시아 덩어리이다. 상기 경소 마그네시아는 낮은 온도에서 하소(calcination)하여 페리클레이스(periclase) 결정으로 만든 마그네시아 덩어리이다. Specifically, the seawater magnesia is obtained by precipitating magnesium ions dissolved in seawater into magnesium hydroxide by acting caustic soda, calcined lime and calcined dolomite. The insignificant magnesia is a magnesia mass produced by incorporating magnesium carbonate or seawater magnesia at a high temperature of 1500 ° C. or higher. The mild magnesia is a magnesia mass that is calcined at low temperatures and made of periclase crystals.

또한, 상기 초미분 실리카 분말은 라이닝재의 적절한 분사 효과를 부여하는 분산재 역활과 동시에, 무기 결합제인 메타규산소다와 무기 결합을 형성하는 반응 활성제로서, 100nm∼1000nm 직경을 가지는 것이면 특별히 제한하지 않는다(도 2 참조). In addition, the ultra-fine silica powder is a reactive activator which forms an inorganic bond with sodium metasilicate, which is an inorganic binder, and at the same time serves as a dispersant for imparting proper spraying effect of the lining material, and is not particularly limited as long as it has a diameter of 100 nm to 1000 nm. 2).

또한, 본 발명에서는 In the present invention,

제철 또는 제강 설비의 내화물을 설치하는 단계; Installing refractories in steel or steelmaking facilities;

상기 내화물 표면으로부터 소정 간격을 두고 주 철형(mold)을 설치하는 단계(도 3a 참조); Installing a cast mold at a predetermined distance from the refractory surface (see FIG. 3A);

상기 내화물과 주 철형 사이 간격 내부로 본 발명의 무수 라이닝재 조성물을 투입하여 충전하는 단계(도 3b 참조); Filling the anhydrous lining material composition of the present invention into the gap between the refractory and the cast iron mold (see Fig. 3b);

충전된 라이닝재 조성물을 열풍 건조하는 단계(도 3c 참조); 및Hot air drying the filled lining material composition (see FIG. 3C); And

상기 주 철형을 탈형하는 단계(도 3d 참조)를 포함하는 라이닝재 시공 방법을 제공한다.It provides a lining material construction method comprising the step of demolding the cast iron mold (see Figure 3d).

이때, 본 발명의 라이닝재 시공 방법은 수분 또는 물을 첨가하지 않고 수행되는 것이 가장 큰 특징이다.At this time, the lining material construction method of the present invention is the biggest feature is performed without adding water or water.

상기 건조 단계는 200∼400℃ 온도의 열풍 건조로 수행될 수 있다.The drying step may be performed by hot air drying at a temperature of 200 ~ 400 ℃.

상기 라이닝재 충진 단계는 라이닝재를 투입하면서, 진동 충전하여 실시한 다.The lining material filling step is carried out by vibrating filling, while putting the lining material.

또한, 본 발명의 라이닝재 시공 후, 수강 되기 직전에 라이닝재가 피복된 내화물을 예열(preheating)하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 내화물 예열 단계는 1000∼1200℃에서 2∼5시간 동안 실시한다.In addition, after the construction of the lining material of the present invention, the step of preheating the refractory material coated with the lining material just before taking the water may be further included. At this time, the refractory preheating step is performed for 2 to 5 hours at 1000 ~ 1200 ℃.

전술한 바와 같이, 본 발명의 분말상 무기 결합제를 포함하는 라이닝재의 경우, 건조 및 경화를 위하여 종래 유기 결합제를 포함하는 라이닝재와 같이 헥사메틸렌테트라아민 화합물을 추가할 필요성이 없다. 따라서, 상기 열풍 건조 공정 및 예열 공정 시에 종래 유기 결합제 사용 시 발생 되었던 암모니아와 같은 환경 유해 가스 및 악취 발생을 방지할 수 있어, 취급 안정성 및 작업환경 오염을 개선할 수 있다. As described above, in the case of the lining material containing the powdery inorganic binder of the present invention, there is no need to add a hexamethylenetetraamine compound like the lining material containing the conventional organic binder for drying and curing. Therefore, it is possible to prevent the generation of environmentally harmful gases such as ammonia and odor generated during the use of the organic binder in the hot air drying process and the preheating process, thereby improving handling stability and working environment pollution.

또한, 본 발명의 라이닝재는 상기 열풍 건조 단계에서 무기 결합제의 가수 분해 반응에 의한 응축으로 라이닝재의 수축이 유도되기 때문에, 주 철형과 반응하지 않아, 철형이 쉽게 탈형된다. In addition, the lining material of the present invention does not react with the cast iron mold, because the shrinkage of the lining material is induced by condensation by the hydrolysis reaction of the inorganic binder in the hot air drying step, the iron mold is easily demolded.

더욱이, 본 발명의 라이닝재는 300℃ 이상이 온도에서 결합이 취약해지는 유기 결합제 대신 고온에서 결합 강도가 더욱 강해지는 무기 결합제를 포함함으로써, 예열 공정과 같은 고온 영역에서 마그네슘-실리카 간의 무기 결합(SiO2-MgO-O)이 더욱 강하게 형성되어, 내화제에 필요한 물성 예를 들면 압축 강도(cold crushing strength), 내침식성, 내열스폴리성, 라이닝재 분리, 붕괴 및 마모와, 분진 날림 현상 등을 개선하는 효과를 얻을 수 있다. Furthermore, the lining material of the present invention includes an inorganic binder which has a stronger bond strength at high temperature instead of an organic binder where the bond becomes brittle at a temperature of 300 ° C. or higher, so that an inorganic bond between magnesium and silica in a high temperature region such as a preheating process (SiO 2 -MgO-O) is more strongly formed to improve the properties required for the fire-resistance such as cold crushing strength, erosion resistance, heat-resistant poly- lysability, lining material separation, collapse and wear, and dust blowing. The effect can be obtained.

전술한 바와 같은 본 발명에서는 무기 결합제를 포함함으로써, 내식성 및 압축 강도가 우수하고, 환경 유해 가스 발생을 방지할 수 있는 친환경 무기계 무수 라이닝재를 제공할 수 있다.In the present invention as described above, by including an inorganic binder, it is possible to provide an environment-friendly inorganic anhydrous lining material which is excellent in corrosion resistance and compressive strength, and can prevent the generation of environmentally harmful gases.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, the following examples are not intended to limit the invention only.

I. I. 라이닝재Lining 조성물 제조 방법 Composition preparation method

실시예 1.Example 1.

사소 마그네시아를 분쇄, 분급하여 1.0mm 이상의 입자(100g), 1.0∼0.074mm의 입자(780g), 0.074mm 이하 입도(50g)을 포함하는 미분상의 소결 마그네시아를 얻었다. 상기 미분상의 사소 마그네시아(930g)와 수화물을 함유한 메타규산소다 결합제(50g) 및 초미분 실리카 분말(20g)을 배합하여, 부정형으로 혼련 된 본 발명의 무수 라이닝재 조성물을 제공하였다.Magnesium crushed and classified to obtain finely divided sintered magnesia containing 1.0 mm or more particles (100 g), 1.0 to 0.074 mm particles (780 g), and 0.074 mm or less particle size (50 g). The fine powdery magnesia (930 g), a sodium metasilicate binder (50 g) containing a hydrate, and an ultra fine silica powder (20 g) were combined to provide an anhydrous lining material composition of the present invention kneaded in an irregular form.

실시예 2Example 2

포르스테라이트(2MgO·SiO2)를 분쇄, 분급하여 1.0mm 이상의 입자(100g), 1.0∼0.074mm의 입자(780g), 0.074mm 이하 입도(50g)를 포함하는 미분상의 포르스테라이트를 얻었다. 상기 미분상의 포르스테라이트(930g)와 수화물을 함유한 메타규산 소다 결합제(50g) 및 초미분 실리카 분말(20g)을 배합하여, 부정형으로 혼련 된 본 발명의 무수 라이닝재 조성물을 제공하였다. Forsterite (2MgO · SiO 2) for grinding, grading to 1.0mm or more particles (100g), the particles (780g), to obtain a forsterite on the differential including a particle size less than 0.074mm (50g) of 1.0~0.074mm. The fine powdered forsterite (930 g), hydrated metasilicate soda binder (50 g) and ultra fine silica powder (20 g) were combined to provide an anhydrous lining material composition of the present invention kneaded in an irregular form.

실시예 3Example 3

감람석((Mg,Fe)2SiO4)을 분쇄, 분급하여 1.0mm 이상의 입자(100g), 1.0∼0.074mm의 입자(780g), 0.074mm 이하 입도(50g)를 포함하는 미분상의 감람석을 얻었다. 상기 미분상의 감람석(930g)와 수화물을 함유한 메타규산소다 결합제(50g) 및 초미분 실리카 분말(20g)을 배합하여, 부정형으로 혼련 된 본 발명의 무수 라이닝재 조성물을 제공하였다.Olivine ((Mg, Fe) 2 SiO 4 ) was pulverized and classified to obtain finely divided olivine containing 1.0 g or more particles (100 g), 1.0 to 0.074 mm particles (780 g), and 0.074 mm or less particle size (50 g). The finely divided olivine (930 g), hydrated metasilicate silicate binder (50 g) and ultra fine silica powder (20 g) were blended to provide anhydrous lining material composition of the present invention kneaded in an irregular form.

실시예 4Example 4

사소 마그네시아와 포르스테라이트를 각각 분쇄, 분급하여 (i) 1.0mm 이상의 입자의 포르스테라이트(100g), 1.0∼0.074mm 입자의 포르스테라이트(580g), 1.0∼0.074mm의 입자의 분급된 사소 마그네시아(200g), 0.074mm 이하 입도의 사소 마그네시아(50g)를 포함하는 미분상 원료 혼합물을 얻었다. 상기 분말상의 혼합물(930g)에 수화물을 함유한 메타규산소다 결합제(50g) 및 초미분 실리카 분말(20g)을 배합하여, 부정형으로 혼련 된 본 발명의 무수 라이닝재 조성물을 제공하였다. Magnesia and forsterite were pulverized and classified, respectively, (i) forsterite (100 g) of 1.0 mm or more particles, forsterite (580 g) of 1.0 to 0.074 mm particles, and classified particles of 1.0 to 0.074 mm A finely divided raw material mixture containing magnesia (200 g) and minor magnesia (50 g) having a particle size of 0.074 mm or less was obtained. Sodium metasilicate binder (50 g) and ultra fine silica powder (20 g) containing a hydrate were mixed with the powdery mixture (930 g) to provide an anhydrous lining material composition of the present invention kneaded in an irregular form.

비교예 1.Comparative Example 1.

사소 마그네시아를 분쇄, 분급하여 마그네시아를 얻었다. 상기 미분상의 사소 마그네시아(95g)와 유기 결합제인 페놀계 열경화성 수지(50g)를 배합하여, 종래 무수 라이닝재 조성물을 제공하였다.Magnesia was ground and classified to obtain magnesia. The fine powdery magnesia (95 g) and the phenol type thermosetting resin (50 g) which is an organic binder were mix | blended and the conventional anhydrous lining material composition was provided.

II. 라이닝재 조성물의 품질 평가II. Quality Evaluation of Lining Material Compositions

실험예.Experimental Example

1) 시편 제작1) Specimen Fabrication

160 x 40 x 40mm 크기의 몰드에 상기 실시예 1 내지 4의 본 발명의 라이닝재 조성물과 상기 비교예 1의 종래 라이닝재 조성물 들을 각각 충진 시공하고, 100℃∼500℃ 각 온도 구간에서 3시간 열풍을 가하여 건조된 시편 제작하였다. Filling the mold of 160 x 40 x 40mm with the lining material composition of the present invention of Example 1 to 4 and the conventional lining material composition of Comparative Example 1, respectively, and hot air for 3 hours at each temperature range of 100 ℃ to 500 ℃ Was added to prepare a dried specimen.

2) 온도별 물성 측정.2) Measurement of physical properties by temperature.

250℃ 3시간 건조된 시편을 600℃에서 1500℃까지 각 온도에서 3시간 유지 후 각 온도 변화에 따른 시편의 표면 강도 및 시공 강도 평가 등을 측정하여 하기 표에 나타내었다.After maintaining the specimen dried at 250 ° C. for 3 hours at each temperature from 600 ° C. to 1500 ° C. for 3 hours, the surface strength and the construction strength evaluation of the specimen according to the temperature change were measured and shown in the following table.

3) 압축 강도 (kg/cm2)3) compressive strength (kg / cm 2 )

제조된 시편을 KS L 3115 방법에 따라 유압 압축강도 시험기를 이용하여 측정하여 하기 표에 나타내었다.The prepared specimens were measured using a hydraulic compressive strength tester according to the KS L 3115 method and are shown in the following table.

4) 내침식성4) Corrosion Resistance

제조된 시편을 회전식 침식성 시험기에서 장치하고, 산소와 LPG를 연료로 사용하는 버너를 이용하여, 상기 시편을 1,650∼1,700℃로 가열하고 강(steel) 및 침식제로서의 제강 슬래그(slag)의 1:1 중량비의 혼합물을 사용하여 내침식성을 측정하여 하기 표에 나타내었다. 이때, 내침식성은 기준 시편에 대한 상대적인 침식지수 값으로 나타내었으며, 침식지수 값이 낮을수록 내침식성이 우수하다.The prepared specimens were placed in a rotary erosion tester, and heated to 1,650 to 1,700 ° C. by using a burner using oxygen and LPG as fuel, and the steel 1: slag as steel and erosion agent. Erosion resistance was measured using a mixture of 1 weight ratio and is shown in the following table. At this time, the erosion resistance is expressed as a value of the erosion index relative to the reference specimen, the lower the erosion index value, the better the corrosion resistance.

[표][table]

Figure 112008076237164-pat00002
Figure 112008076237164-pat00002

이때, 실시예 1 내지 4의 본 발명의 라이닝재 조성물을 피복한 소형 턴디쉬의 경우, 무기 결합제의 가수 분해 반응에 의한 응축으로 수축이 유도되어 철형이 용이하게 탈형된다. At this time, in the case of the small tundish coated with the lining material composition of the present invention of Examples 1 to 4, shrinkage is induced by condensation by the hydrolysis reaction of the inorganic binder, and the mold is easily demolded.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이 종래 라이닝재의 경우 500℃ 이하에서는 강 도가 우수하였으나, 고온으로 소성 할수록 수지 분해가 유발되어 열간 강도가 취약해 지는 것을 알 수 있었다. 반면, 본 발명의 라이닝재 조성물의 경우, 저온 및 고온 소성 시에 강도 변화가 거의 없음을 알 수 있었다. 또한, 상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 고온에서의 압축 강도가 월등하게 증가하는 것을 알 수 있었으며, 이와 같은 결합 강도에 의해 침식 지수가 낮아, 박리 현상 및 미분 날림 현상이 유발되지 않아 약 4.0∼5.0cm 두께의 라이닝재로 피복된 턴디쉬가 얻어지는 것을 알 수 있었다(도 5의 a 및 도 6의 C 참조). 특히, 상기 건조 및 예열 공정 시에 유해 가스 발생이 거의 없었다. 반면, 비교예 1의 라이닝재 조성물을 피복한 소형 턴디쉬의 경우, 건조 및 예열 공정 시에 유해 가스가 다량 발생할 뿐만 아니라, 본원발명이 라이닝재 조성물을 도포한 경우에 비하여, 압축 강도가 낮고, 이에 따른 침식 지수가 높아, 약 2.5∼2.8cm 두께로 라이닝재 두께가 손실된 턴디쉬가 얻어지는 것을 알 수 있었다(도 5의 b 및 도 6의 D 참조).On the other hand, as shown in Figure 4, in the case of the conventional lining material was excellent in strength below 500 ℃, it can be seen that as the baking at a high temperature caused the decomposition of the resin, the hot strength becomes weak. On the other hand, in the case of the lining material composition of the present invention, it can be seen that there is almost no change in strength at low and high temperature firing. In addition, as can be seen from the above table, it was found that the compressive strength at a high temperature was significantly increased, and the erosion index was low due to such bonding strength, so that the peeling phenomenon and the fine powder blowing were not induced, and thus, about 4.0 to It was found that a tundish coated with a lining material of 5.0 cm thickness was obtained (see FIG. 5A and FIG. 6C). In particular, there was little generation of harmful gases during the drying and preheating processes. On the other hand, in the case of the small tundish coated with the lining material composition of Comparative Example 1, not only a large amount of harmful gas is generated during the drying and preheating processes, but also the compressive strength is low as compared to the case where the present invention is coated with the lining material composition, As a result, the erosion index was high, and it was found that a tundish having a thickness of about 2.5 to 2.8 cm was lost (see FIG. 5B and FIG. 6D).

도 1은 메타규산소다 화합물의 열시차 및 열중량 분석 그래프.1 is a thermal differential and thermogravimetric analysis graph of sodium metasilicate compound.

도 2는 초미분 실리카 분말에 대한 SEM 사진.2 is a SEM photograph of the ultra fine silica powder.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 라이닝재 조성물 시공 방법을 도시한 공정 절차 사진.3A to 3D are photographs of process procedures showing a method for constructing a lining material composition of the present invention.

도 4는 실험예의 결과를 도시한 그래프.4 is a graph showing the results of an experimental example.

도 5 및 6은 실험예의 침식 결과를 도시한 시편 단면 및 전면 사진.5 and 6 is a cross-sectional view and a photograph of the specimen showing the erosion results of the experimental example.

Claims (20)

마그네시아(MgO, magnesia), 감람석(Olivine, (Mg,Fe)2SiO4) 및 포르스테라이트 (2MgO·SiO)로부터 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 원료와,At least one raw material selected from the group consisting of magnesia (MgO, magnesia), olivine (Olivine, (Mg, Fe) 2 SiO 4 ), and forsterite (2MgO.SiO), 분말상 무기 결합제인 메타규산소다 수화물(2Na2O.SiO2.xH2O, x는 5~12의 정수) 및 100nm~1000nm 직경의 실리카 분말을 포함하며,Powdery inorganic binder of meta-sodium silicate hydrate (2Na 2 O.SiO 2 .xH 2 O , x is an integer of 5-12) and a silica powder of 100nm ~ 1000nm diameter, 이때 상기 분말상 무기 결합제와 실리카 분말은 5:5 내지 9:1 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.In this case, the inorganic inorganic lining material composition for steel or steelmaking equipment, characterized in that the powdery inorganic binder and silica powder is mixed in a weight ratio of 5: 5 to 9: 1. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제철 또는 제강용 설비는 턴디쉬 또는 래들인 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The steelmaking or steelmaking equipment is an inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment, characterized in that the tundish or ladle. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 마그네시아, 분말상 무기 결합제 및 실리카 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.Inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment comprising magnesia, powdery inorganic binder and silica powder. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 감람석, 분말상 무기 결합제 및 실리카 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.Inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment comprising olivine, powdery inorganic binder and silica powder. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 포르스테라이트, 분말상 무기 결합제 및 실리카 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.Inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment comprising forsterite, powdery inorganic binder and silica powder. 청구항 1에 있어서.The method according to claim 1. 마그네시아 및 포르스테라이트를 포함하는 원료와, 분말상 무기 결합제 및 실리카 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.An inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment comprising a raw material including magnesia and forsterite, and a powdery inorganic binder and silica powder. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 라이닝재 조성물은 일회성 라이닝재인 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The lining material composition is an inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment, characterized in that the one-time lining material. 삭제delete 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 메타규산소다 수화물은 메타규산소다 9 수화물(Na2SiO3·H2O) 또는 메타규산소다 5 수화물(Na2SiO3·H2O)인 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The sodium metasilicate hydrate is an inorganic lining material for steelmaking or steelmaking equipment, characterized in that the sodium metasilicate 9 hydrate (Na 2 SiO 3 · H 2 O) or sodium metasilicate pentahydrate (Na 2 SiO 3 · H 2 O). Composition. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 라이닝재 조성물은 마그네시아, 감람석 및 포르스테라이트로부터 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 원료 85~98중량%, 분말상 무기 결합제 1~10중량% 및 실리카 분말 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The lining material composition is characterized in that it comprises 85 to 98% by weight of any one or more raw materials selected from the group consisting of magnesia, olivine and forsterite, 1 to 10% by weight of powdery inorganic binder and 1 to 5% by weight of silica powder Inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment. 청구항 10에 있어서, The method according to claim 10, 상기 마그네시아:감람석:포르스테라이트의 함량 비율은 0~100중량%:0~100중량%:0~100중량%이며, 이때 상기 세 가지 원료 성분의 함량 비율은 동시에 0이 아닌 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The content ratio of magnesia: olivine: forsterite is 0 to 100% by weight: 0 to 100% by weight: 0 to 100% by weight, wherein the content ratio of the three raw materials is not zero at the same time. Or an inorganic lining material composition for steelmaking equipment. 청구항 10에 있어서, The method according to claim 10, 상기 라이닝재 조성물은 마그네시아 85~98중량%, 분말상 무기 결합제 1~10중량% 및 실리카 분말 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The lining material composition is an inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment, characterized in that it comprises 85 to 98% by weight of magnesia, 1 to 10% by weight of powdered inorganic binder and 1 to 5% by weight of silica powder. 청구항 10에 있어서, The method according to claim 10, 상기 라이닝재 조성물은 감람석 85~98중량%, 분말상 무기 결합제 1~10중량% 및 실리카 분말 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The lining material composition is an inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment, characterized in that it comprises 85 to 98% by weight of olivine, 1 to 10% by weight of powdered inorganic binder and 1 to 5% by weight of silica powder. 청구항 10에 있어서, The method according to claim 10, 상기 라이닝재 조성물은 포르스테라이트 85~98중량%, 분말상 무기 결합제 1~10중량% 및 실리카 분말 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The lining material composition is 85-98% by weight of forsterite, 1-10% by weight of the powdery inorganic binder and 1-5% by weight of silica powder, inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment. 청구항 10에 있어서, The method according to claim 10, 상기 라이닝재 조성물은 마그네시아 및 포르스테라이트를 포함하는 원료 85~98중량%, 분말상 무기 결합제 1~10중량% 및 실리카 분말 1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The lining material composition is an inorganic lining for steel or steelmaking equipment comprising 85 to 98% by weight of the raw material containing magnesia and forsterite, 1 to 10% by weight of the powdery inorganic binder and 1 to 5% by weight of silica powder Ash composition. 청구항 15에 있어서, 16. The method of claim 15, 상기 마그네시아:포르스테라이트의 함량 비율은 20~30중량%:60~70중량%인 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The content ratio of the magnesia: forsterite is 20 to 30% by weight: 60 to 70% by weight of the inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment. 삭제delete 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 마그네시아는 전융 마그네시아, 탄산마그네슘(MgCO3), 해수 마그네시아, 소결 마그네시아, 사소 마그네시아 및 경소 마그네시아로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The magnesia is an inorganic lining material composition for steelmaking or steelmaking equipment, characterized in that any one selected from the group consisting of molten magnesia, magnesium carbonate (MgCO 3 ), seawater magnesia, sintered magnesia, small and small magnesia and light magnesium. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 마그네시아는 1.0mm 초과 입자 5~15중량%, 1.0~0.074mm 입자 50~90중량% 및 0.074mm 미만 입도 5~35중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 제철 또는 제강 설비용 무기계 라이닝재 조성물.The magnesia is an inorganic lining material composition for steel or steelmaking equipment, characterized in that consisting of 5 to 15% by weight of particles greater than 1.0mm, 50 to 90% by weight of 1.0 to 0.074mm particles and 5 to 35% by weight of less than 0.074mm. 삭제delete
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