KR20090095294A

KR20090095294A - 철강 산업용 내화 조성물

Info

Publication number: KR20090095294A
Application number: KR1020080020558A
Authority: KR
Inventors: 이동석
Original assignee: 조선내화 주식회사
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-09-09
Also published as: KR100936163B1

Abstract

본 발명은 제철 및 제강시 사용되는 로(爐)의 벽체, 탕도(Runner), 용융철 및 용강을 담고 처리할 때 사용되는 턴디쉬, 및 레들 (Ladle), 열연 및 후판을 가열하는 가열로 및 소둔로의 벽체 및 천정, 혼선차의 벽체 등 철강산업용 내화 조성물에 관한 것이다.

이에 따른 구성은 100중량%로서, 하소알루미나 3∼20중량%, 남정석 10∼20중량%, 내화점토 0.2∼3.0중량%, 규불화소다 0.5∼3.0중량%, 물에 분산된 콜로이달 실리카 10∼20중량%, 경화제 0.3∼2.0중량%이고 나머지가 일반 내화성 원료로 조성됨을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물로 이루어진다

내화조성물

Description

철강 산업용 내화 조성물{refractories for industrial iron and steel}

본 발명은 제철소에서 철광석을 용융하여 쇳물을 제조하는 용광로(Blast Funace)와 유동환원로(Fluid Layer Reduction Funace), 전기로 등의 제철 및 제강시 사용되는 로(爐)의 벽체, 탕도(Runner), 용융철, 용강을 담고 처리할 때 사용되는 턴디쉬와 레들 (Ladle), 열연 및 후판을 가열하는 가열로, 소둔로의 벽체 및 천정, 혼선차 벽체 등 철강산업용 내화 조성물에 관한 것이다.

상기 조성과 관련한 국내 등록특허공보 97-009990(마그네코/메트렐 인코포레이티드)(이하"선기슬"이라 함)에서는 소성점토, 갈색 용융, 판상알루미늄 또한 그 혼합물중에서 선택된 내화성물질 60∼70중량%. 실리콘카바이트 10∼20중량%, 7∼15중량%의 실리카로 만든 실리카졸(결합제) 4∼8중량%, 흑연 5∼10중량%로 조성된 부분 보수용 건(Gunning)조성물로 알려져 있다

그러나 상기한 선기술과 같이 실리콘카바이트 및 흑연을 함유하여 용강 속의 슬래그(Slag) 화학적 반응을 억제한 조성물은 실리카졸을 혼합하여 철피 및 기본 내화물의 보수재로 사용되어지는 조성물의 부착성에 있어서 혼합물과 경화제와의 접촉시 급격한 폐하(pH)에 의한 급결 또는 결합이 늦어지므로써 시공 품질 저하가 발생할 수 있고, 특히 사용장소가 산화분위기인 사용처에서는 실리콘카바이트의 산화로 조직파괴 및 슬래그에 의한 화학적 침식이 증가할 수 있으며, 특히 고로 및 용융환원로(파이넥스 용광로)와 같은 사용장소에서는 원형 철구조물 구조체를 형성하므로 구조적 용적 안정성이 중요하여 열간사용시 과소결 및 실리콘카바이트의 산화로 열간 수축하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 실리카졸을 규불화소다를 포함한 내화조성물에 적정량 혼합하여 실리카졸 경화에 필요한 폐하(pH)를 조절하고, 황산마그네슘 , 황산알루미늄, 중탄산나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼슘, 수산화마그네슘 등의 양, 음이온계 경화제 수용액을 이용한 실리카졸의 건 부착을 유도하고, 남정석을 포함하여 열간 팽창 유도로 고부착성, 고강도, 내마노성과 용적 안정성이 우수한 시공체를 만드는데 적합한 철강산업용 내화조성물을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 100중량%로서, 하소알루미나 3∼20중량%, 남정석 10∼20중량%, 내화점토 0.2∼3.0중량%, 규불화소다 0.5∼3.0중량%, 물에 분산된 콜로이달 실리카졸 10∼20중량%, 경화제 0.3∼2.0중량%이고 나머지가 일반 내화성 원료로 조성됨을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물로 이루어진다.

상기한 조성에서 하소알루미나는 Al₂O₃ 99% 이상 이고, 평균입경이 0.5∼1.5㎛ 로 이루어짐이 바람직하고, 내화점토는 Al₂O₃ 20∼30%, SiO₂ 50∼60% 이고, 평균입경이 0.045㎛ 이하로서 94∼99% 이루어짐이 바람직하다.

남정석은 Al₂O₃ 50∼60%, SiO₂ 35∼45%이고, -0.075㎛ 이하 평균입경을 갖는 원료로서 1300∼1450℃ 온도구간에서 뮬라이트와 실리카로 전이하여 10∼18% 영구 체적팽창하여 열간 용적 안정성을 향상시켜주는 것으로 10중량% 미만 첨가시는 필요한 체적 팽창을 얻을 수 없고, 20중량% 초과시는 과다팽창에 의한 구조체 균열(Crack)발생 및 박리가 발생하므로 10∼20중량% 사용함이 적합하다.

규불화소다는 Na₂SiF₆ 성분이 95% 이상의 화합물로 비중 2.68, 폐하(pH) 3-4, 원료속에 포함된 Na₂O 성분이 실리카졸과 함께 사용시 pH를 변화시켜 졸과의 반응을 유도하며 부착성을 향상시킨다.

그 사용량이 3.0중량% 초과시는 pH 변화가 커 급결지연으로 인한 부착성을 저하시키며, 용선 및 슬라그 성분에 대한 화학적 내구성이 저하되며, 0.5중량% 미만시는 상기 효능이 발휘되지 못하므로 0.5∼3.0중량% 사용함이 적합하다. 또한 -0.075mm이하의 입자크기를 갖는 원료를 사용함이 적절하다.

본 발명은 실리카졸을 사용하여 경화시키는 것으로 입자크기가 1∼100㎚인 콜로이드성 실리카 입자가 물에 5∼60% 분산되어 있고 음이온계 계면활성제 0.1∼1.0%, 분산제 0.5∼0.7%, pH 9.4∼9.6인 실리카졸을 10∼20중량% 조성시킨다.

상기 실리카졸에 첨가되는 분산제는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아아민계열, 산화나트륨, 수산화니튬 중 적어도 1종 이상으로 이루어진다.

경화제는 습식 혼련물의 숏크리닝에 의한 건(Gunning) 시공이 가능하도록 하기 위한 경화 급결제로서 실리카졸을 바인더로 혼련할 경우 급경화 현상을 나타낼 수 있는 황산마그네슘, 황산알루미늄, 중탄산나트륨, 수산화칼슘, 수산화마그네슘 등의 양, 음이온계 경화제 수용액으로 이루어진다.

상기 경화제를 사용함에 있어 그 사용량이 2.0중량% 초과시는 경화제에 포함되어 있는 알카리 성분으로 인해 용선이나 슬래그에 대한 화학적 내구성 및 열간강도가 저하되고, 0.3중량% 미만시는 상기 효능을 기대할 수 없으므로 0.3∼2.0중량% 사용함이 적절하다.

일반 내화성원료는 여러 종류를 들 수 있으나, 그 예로서 뮬라이트, 카오린샤모트, 보오크사이트, 용융알루미나, 소결알루미나 중 적어도 1종 이상을 포함한다

이상에서와 같이 본 발명은 실리카졸을 규불화소다와 남정석을 포함한 조성물을 적정량 혼합하여 실리카졸 경화에 필요한 pH를 조절하고, 양, 음이온계 경화제 수용액(황산마그네슘, 황산알루미늄, 중탄산나트륨, 탄산나트륨, 수산화칼슘, 수산화마그네슘 등)을 이용하여 실리카졸의 건(Gunning)부착 유도로 열간팽창을 유도하여 고부착성, 고강도, 내마모성 및 용적 안정성이 우수한 시공체를 만드는 철강산업용 내화물을 얻게 된다.

다음은 실시예에 따라 설명한다.

		비교예		실시예
		1	2	1	2	3
뮬라이트10mm이하		77	64	77	77	77
하소알루미나 1.0㎛		-	9	8.3	7.9	7.3
소결알루미나 0.5㎛		5	-	-	-	-
내화점토		2	2	0.7	0.7	0.7
탄화규소3mm 이하			16.5	-	-	-
남정석 0.5mm이하		-	-	13	13	13
규불화소다 0.075mm이하		-	-	1.0	1.4	2.0
알루미나시멘트		13	-
마이크로실리카		3	-
폭력방지제		+0.03	-
혼련결합제	수분(%)	+11	-
혼련결합제	실리카졸43%	-	8	+15	+15	+15
경화제(%)		+0.2	0.5	+0.5	+0.5	+0.5
압송능력(최대길이,m)		50이상	20이내	50이상	50이상	50이상
1400℃잔존 선변화율(%)		-1.0	-0.8	+0.5	+0.45	+0.5
압축강도(kg/cm²)		1000℃*3hrs	150	550	810	856	908
		1200℃*3hrs	350	781	1073	1120	1170
		1400℃3hrs	620	842	1271	1270	1301
열간강도(kg/cm²) 1200℃*1hrs		18	35	50	50	50
용적 침식지수(회전 용탕침식기)		100	90	90	90	90
마모성지수		100	80	80	78	75

		실시예
		4	5	6
뮬라이트		77	73	69.1
하소알루미나 1.0㎛		8.5	7.9	15
소결알루미나 0.5mm이하		-	-	-
내화점토		0.7	0.7	1.5
탄화규소3mm이하		-	-	-
남정석 0.5mm이하		13	17	13
규불화소다 0.075mm이하		-	1.4	1.4
알루미나 시멘트		-	-	-
마이크로실리카		-	-	-
폭렬방지제		-	-	-
혼련결합제	수분(%)	-	-	-
혼련결합제	실리카졸43%	15	15	15
경화제(%)		0.5	0.5	0.5
압송능력(최대길이,m)		50이상	50이상	50이상
1400℃ 잔존 선변화율(%)		+0.35	+1.0	+0.68
압축강도(kg/cm)	1000℃*3hrs	610	815	865
	1200℃*3hrs	785	1125	1142
	1400℃*3hrs	1011	1008	1215
열간강도(kg/cm2)1200*1hrs		53	50	58
용적 침식지수(회전 용탕침식기)		85	95	80
마모지수		85	85	80

상기 실시예 1,2,3의 결과로 나온 조성물은 규불화소다의 사용량 증가시 저온영역에서 고온영역에 까지 용적안정성이 있으며, 강도가 증가함을 알 수 있다.

실시예 4는 규불화소다를 제외시킨 예로서 용선 및 슬라그와의 화학적 침식지수는 감소하고, 열간강도는 증가하였으나, 각 온도영역에서 강도가 감소하고 마모성 지수가 증가하여 내마모성이 요구되는 장소 사용은 바람직하지 않다.

실시예 5는 남정석의 사용량을 17중량% 사용한 것으로 좀더 큰 열간 팽창성이 요구되어 지는 장소에 사용함이 바람직하다.

실시예 6은 하소알루미나 함량을 증량한 결과로 용선 침식지수 및 마모성 지수가 감소하므로 내용선 및 내 슬라그성이 필요한 부위에 시공함이 적합하다.

Claims

100중량%로서, 하소알루미나 3∼20중량%, 남정석 10∼20중량%, 내화점토 0.2∼3.0중량%, 규불화소다 0.5∼3.0중량%, 물에 분산된 실리카졸 10∼20중량%, 경화제 0.3∼2.0중량%이고 나머지가 일반 내화성 원료로 조성됨을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물

제 1항에 있어서,

남정석이 Al₂O₃ 45∼65중량%, SiO₂ 30∼50중량%이고, -0.5mm이하의 입자크기를 갖는 것임을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물

제 1항에 있어서,

규불화소다가 Na₂SiF₆ 성분이 95% 이상이고, -0.075mm 이하의 입자크기를 갖는 것임을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물

제 1항에 있어서,

내화점토가 Al₂O₃ 15∼35중량%, SiO₂ 45∼55중량%이고, -0.075mm이하의 입자크기를 갖는 것임을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물

제 1항에 있어서,

일반 내화원료가 뮬라이트, 카오린샤모트, 보오크사이트, 용융알루미나, 소결알루미나 중 적어도 1종 이상임을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물

제 1항에 있어서,

실리카졸은 1∼100㎚인 콜로이드성 실리카 입자가 물에 5∼50% 분산되어 있고, 음이온계 계면활성제가 0.1∼1.0%, 분산제가 0.5∼0.7 이고, 폐하(pH)가 9.4∼9.6로 이루어진 것임을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물

제 6항에 있어서,

상기 계면활성제가 아크릴산계 또는 설폰산계열로 이루어짐을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물

제 6항에 있어서,

상기 분산제가 수산화나트륨, 수산화칼륨, 산화나트륨, 암모니아아민계열, 수산화니튬 중 적어도 1종 이상으로 이루어짐을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물

제 1항에 있어서,

상기 경화제가 황산마그네슘, 황산알루미늄, 중탄산나트륨, 수산화칼슘, 수 산화마그네슘 등의 양, 음이온계 경화제 수용액 중 적어도 1종 이상으로 이루어짐을 특징으로 하는 철강산업용 내화조성물