KR20040022260A

KR20040022260A - 내식성 및 접착성이 우수한 고로 출선구 폐쇄용 내화물

Info

Publication number: KR20040022260A
Application number: KR1020020052710A
Authority: KR
Inventors: 김효준
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-12
Also published as: KR100891860B1

Abstract

본 발명은 고로 출선구의 폐쇄에 사용되는 내화물에 관한 것으로, 그 목적은 내식성 및 구재질과의 접착성이 우수한 고로 출선구 폐쇄용 내화물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고로 출선구 폐쇄용 내화물은, 중량%로 탄화규소: 15~28%, 하소알루미나: 3~7%, 마그네시아: 2~5%, 점토: 7~12%, 코크스: 7~12%, 금속실리콘: 2~5%, 질화규소철: 4~10%, 나머지 표면에 흑연이 피복된 전융질알루미나 및 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

Description

내식성 및 접착성이 우수한 고로 출선구 폐쇄용 내화물{Taphole mix of blast furnace having high corrosion resistivity and superior adhesive property}

본 발명은 고로 출선구의 폐쇄에 사용되는 내화물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내식성 및 구재질과의 접착성이 우수한 고로 출선구 폐쇄용 내화물에 관한 것이다.

최근 대형고로의 출현으로 고온, 고압하에서 출선량, 출선회수가 증가되고 있는 추세이다. 이에 고로의 노황유지 및 출선작업부하 저감을 위한 대책으로 장시간의 출선에 견딜 수 있는 내식성(내침식성) 및 구재질과의 접착성이 우수한 내화물이 요구되고 있다.

고로 출선구 폐쇄용 내화물에 관한 종래의 기술들 중에서 일본 공개특허공보 평11-29366호는 알루미나질 원료:30~50중량%, 실리카질 원료: 2~5중량%, 탄화규소: 15~25중량%, 탄소질원료: 5~10중량%, 질화물: 15~30중량%, 금속분말: 5~15중량%로 구성된 내화골재 100에 대해, 결합재의 액상타르를 외삽으로 10~17중량%를 첨가한 고로출선구개질용 머드재에 관한 것이다. 이 머드재는 용선, 슬랙에 대한 마모강도를 향상시켜 용적안정성 향상과 조직의 치밀화를 목적으로 한 것이다.

또한, 일본 공개특허공보 평11-1374호는 내화골재, 탄소질원료, 내화점토 및 바인더를 배합하여 이루어지는 출선구용 머드재료로서, 상기 바인더가 석탄입자, 아민류 등과 같은 유기용제, 석탄입자 및 타르증류물을 함유하여 조기강도 및 내식성 향상을 목적으로 한 것이다.

상기 종래기술들은 출선구 폐쇄용 내화물의 슬랙에 대한 내식성 및 용적안정성 향상을 목적으로 하고 있으나, 고온에서의 용적안정성 저하 및 출선말기 슬랙에 의한 출선구 확대등 내식성에 문제점이 있다.

본 발명은 출선구 폐쇄용 내화물에서 주원료로 사용되고 있는 알루미나질원료의 표면을 핏치와 흑연분말로 치밀하게 2중코팅하여 내식성 및 내마모성을 높이고, 출선구에 사용된 구재질과의 접착성이 우수한 고로 출선구 폐쇄용 내화물을 제공하는데, 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고로출선구 폐쇄용 내화물은, 중량%로 탄화규소: 15~28%, 하소알루미나: 3~7%, 마그네시아: 2~5%, 점토: 7~12%, 코크스: 7~12%, 금속실리콘: 2~5%, 질화규소철: 4~10%, 나머지 표면에 흑연이 피복된 전융질알루미나 및 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

탄화규소: 15~28중량%

내화물중 탄화규소는 슬랙에 대한 내식성을 높이고 탄소의 산화방지에 효과적인 재료이다. 탄화규소의 함량이 15중량% 미만이면 탄화규소의 산화에 의하여 생성되는 산화규소의 생성량이 적어 산화억제효과가 저하되며, 28중량%를 초과하면 탄화규소가 자체 소결성이 없기때문에 강도를 저하시키게 되므로, 그 함량을 15~28중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

하소알루미나: 3~7중량%

내화물중 하소알루미나는 초미분원료로 활성이 있기 때문에, 폐쇄용내화물의 소결을 촉진시키므로 내화물의 결합부를 치밀하고 강고하게 하는 역할을 한다. 그 함량이 3중량%미만에서는 소결촉진에 기여를 하지 못하며, 7중량%를 초과하면 고온에서 과소결로 인한 수축이 과다하여 개공성 불량의 원인이 되므로, 그 함량을3~7중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

마그네시아: 2~5중량%

내화물중 마그네시아는 출선구폐쇄재의 팽창을 조절하는 역할을 한다. 그 함량이 2중량%미만에서는 팽창을 하지못하고, 함량이 5중량%를 초과하면 팽창이 심하여 사용에 부적합하므로, 그 함량을 2~5중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

점토: 7~12중량%

내화물중 점토는 가소성을 부여하기 위하여 사용된다. 그 함량이 7중량%미만이면 가소성부족으로 작업성이 떨어지고 충진시 균열이 생겨 용선 및 슬랙의 침투로 개공성 불량이 될 뿐만 아니라 심도저하의 원인이 된다. 또한, 그 함량이 12중량%를 초과하면 슬랙과 반응하여 저융물을 다량 생성하여 출선말기에 출선구경 확대를 초래하므로, 그 함량을 7~12중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

코크스: 7~12중량%

내화물중 코크스는 미세기공을 형성하게 하여 가스유출을 돕고 개공성을 높이는 역할을 한다. 그 함량이 7중량%미만이면 미세기공 형성효과가 작아 휘발분 제거효과를 감소시키고, 함량이 12중량%초과이면 미세기공 생성이 과다하여 강도를 저하시키므로, 그 함량을 7~12중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

금속실리콘: 2~5중량%, 질화규소철: 4~10중량%

내화물중 금속실리콘과 질화규소철은 고온에서 소결을 촉진하여 고온강도를 높이는 작용을 하며, 단독으로 사용하기 보다는 두 재료를 병행하여 사용하는 것이 효과적이다. 금속실리콘과 질화규소철은 각각의 함량이 2중량%미만과 4중량%미만에서는 소결촉진효과가 작아 고온에서의 강도를 저하시키며, 각각의 함량이 5중량%초과와 10중량%초과이면 강도증진효과는 있으나 과소결로 인해 조직이 치밀하게 되어 개공성이 불량해진다.

내화물중 알루미나는 전융질알루미나, 소결알루미나 등과 같은 고순도의 인공 합성원료와 천연의 보오크사이트(Bauxite) 등이 사용된다. 이중에서 전융질알루미나가 결정입자가 조대하여 내식성에 있어서 효과적일 뿐만 아니라 알루미나의 표면이 거칠고 기공이 많아서 피복 처리하기에 적합하다. 본 발명에서는 전융질알루미나의 표면에 흑연분말이 피복된 것을 사용한다.

흑연분말이 피복된 전융질알루미나는 내식성 및 접착성을 높이는 작용을 하며, 다른 성분들과의 합이 100중량%가 되도록 첨가되는데, 가장 바람직하게는 35%이상 혼합한다.

전융질알루미나 표면의 흑연코팅은 결합재를 이용하는데, 결합재로는 핏치나 카본블랙등이 이용될 수 있다. 바람직하게는 작업성, 탄소함량(잔탄율)의 증가 측면에서 핏치가 좋다. 결합재로서 핏치를 이용하여 흑연을 코팅하는 방법으로는, 전융질알루미나의 표면온도가 40~50℃가 되도록 가온한 후에 먼저 핏치로 알루미나의 표면을 골고루 코팅한 다음 끈적끈적하게 코팅된 알루미나의 표면에 흑연입자가 충분히 두텁게 코팅이 되도록 롤라믹서를 사용하여 가압하면서 혼련(roll mixing milling)하는 것이 있다.

본 발명의 내화물은 출선구 폐쇄재(머드재)로 이용된다. 내화물로 출선구를 폐쇄할 때에는 머드건(mud gun)에 의해 충진된다. 내화물을 머드재로 사용할 때, 결합재로는 주로 타르가 이용되며, 통상 외삽으로 15~17중량%를 첨가한다. 본 발명에서도 통상의 방법에 따라 타르를 결합재로 사용한다.

이하, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예]

하기 표 1과 같은 조성비를 가진 고로 출선구 폐쇄용 내화물의 조성물에 15중량%의 타르를 외삽으로 가해 60℃로 가온하면서 가압혼련한다. 상기 혼련된 것을 40x40x160mm의 크기로 성형하여 12시간 자연양생한 후, 선변화율, 곡강도, 내식성, 구재질과의 부착성 및 개공성을 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

300℃ 및 1500℃에서의 선변화율과 곡강도를 측정하고, 내식성은 고주파 유도용해로에서 고로 슬랙을 사용하여 1550℃에서 1시간 유지한 후 출선하여 시편의 잔존두께를 측정하였다. 개공성은 시편제조용 굴삭기(core boring machine)를 이용하여 일정한 시간에 굴삭되는 깊이를 측정하여 판단하였다. 구재질과의 접착성시험은 40x40x160mm크기의 금속제 형틀 절반을 1000℃로 소성한 시편으로 채우고 나머지에 새로 혼련한 폐쇄용내화물을 충진하여 계면의 접착상태를 조사하였다.

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1-5)는 비교예 (1-5) 및 종래재와 비교하여 선변화율이 비교적 작고, 소성강도가 크며 내식성 및 구재질과의 접착강도가 우수하고 개공성이 양호함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 고로 출선구 폐쇄용내화물의 내식성 및 구재질과의 접착성을 향상시켜 출선시간 연장 및 출선회수 저감등의 유용한 효과가 있다.

Claims

중량%로, 탄화규소: 15~28%, 하소알루미나: 3~7%, 마그네시아: 2~5%, 점토: 7~12%, 코크스: 7~12%, 금속실리콘: 2~5%, 질화규소철: 4~10%, 나머지 표면에 흑연이 피복된 전융질알루미나 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 내식성 및 접착성이 우수한 고로 출선구 폐쇄용 내화물.