KR19990015969A - 배면산화 방지용 코팅연와 및 그 제조법과 사용법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제강 제련 공정중 용탕을 담는 용기인 래들을 이루는 내화물로 사용되는 연와의 배면을 유리로 코팅하여 연와에 포함된 인상흑연[C]과 산소의 접촉을 방지하여 연와의 배면산화를 방지시킴으로 연와의 강도를 유지시켜 연와의 수명을 연장시키는 배면산화 방지용 코팅연와 및 그 제조방법과 사용방법에 관한 것이다.

그 구성은 인상흑연[C] 함유 불소성 연와를 중량비로 SiO₂60% 이상 Na₂O 15% 이하, B₂O₃10% 이하, Z_nO 10% 이하, CaO 7% 이하, Al₂O₃7% 이하 조성물이 함유된 유리를 900℃~1300℃로 승온시켜 용융된 용융액에 침적시켜 연와의 일부를 용융액으로 코팅시키는 방법과, 상기 방법에 의해 제조되는 연와와, 상기 연와를 사용하여 축조하는 경우의 연와사용방법에 관한 것이다.

Description

배면산화 방지용 코팅연와 및 그 제조법과 사용법

본 발명은 배면산화 방지용 코팅연와 및 그 제조방법과 사용방법에 관한 것으로 상세하게 설명하면 제강·제련 공정중 용탕을 담는 용기인 래드을 이루는 내화물로 사용되는 연와의 배면을 유리로 코팅하여 연와에 포함된 탄소와 산소의 접촉을 방지하여 배면산화를 방지하게 하는 배면산화 방지용 코팅연와 및 그 제조방법과 사용방법에 관한 것이다.

일반적으로 제강·제련 공정에서는 고온의 정련과정을 거침으로 고온에서 내식성이 강한 내화물이 필수적으로 사용되며 그 축조방법은 도 1에 도시된 바와 같이 정련작업에 소요되는 래들 내측면에 영구장 연와(20)와 준영구장 연와(30) 및 내장연와(100)로 축조되며 내장연와(100)는 실제적으로 고온의 용탕과 접촉되는 곳으로 사용부위에 따라 스래그 라인용(Slag Line)연와, 벽체용연와 및 바닥용연와로 구분된다. 스래그(Slag)가 집중되는 스래그라인 부위(200)는 용강 및 스래그에 내식성이 우수한 특성을 가진 연와가 사용되며 대표적인 연와로는 MgO와 인상흑연을 주원료로 하는 불소성 MgO-C 연와(이하 마그카본연와)를 사용하고 있으며, 그 이유는 용강 및 스래그에 대하여 우수한 내식성과 내스폴링성을 동시에 만족시키기 때문이다.

그러나 마그카본 연와를 구성하는 인상흑연[C]은 공기중의 산소와 반응하여 [C]의 기화를 발생시킴으로 마그카본 연와의 물성치를 저하시켜 연와를 취약하게 하는 문제가 있었다. 특히, 고온의 용탕이 공기를 가열시켜 공기중의 산소가 하기 반응식에서와 같이 인상흑연을 산화시켜 연와의 물성치를 급격히 저하시킨다.

C+1/2O₂=C-(1)

CO+1/2O₂=CO₂-(2)

CO₂+C=2CO-(3)

C+O₂=CO₂-(4)

또한, C+[Fe, Cr, Mn]O₂=[Fe, Cr, Mn]+CO-(5)와 같이 스래그중에 포함된 Fe, Mn, Cr의 산화물이 인상흑연[C]와 반응하여 인상흑연의 기화를 조장하여 연와를 취약하게 하는 문제가 있었다. 따라서, 상기한 반응을 억제하여 [C]의 산화를 방지하는 수단으로 [C] 보다 산소와 먼저 반응되는 Al, Si 등과 같은 금속분말을 연화에 첨가하여 Al, Si 등이 산소와 반응되게 함으로 [C]의 산화를 방지하는 방법을 사용하고 있으나 일부효과는 있으나 상기 반응을 완벽하게 억제하지는 못하고 있다.

또한 상기 반응은 연와의 표면에서 보다 배면(130)에서 활발히 일어나며 그 이유는 연와의 표면에는 스래그 일부가 연와의 표면에 부착되어 코팅층을 형성하여 산소와의 접촉을 차단하거나 반면 배면부에서는 몰타르와 연와사이 틈새로 공기가 유입되며 용탕의 고온에 의하여 반응에 쉽게 일어날 수 있는 분위기를 조성시키는데 원인이 있다. 따라서, 래들의 사용횟수가 늘어남과 비례하여 배면산화도 진행되게 되어 래들은 취약하게 되고 [C]의 산화가 심화된 부위는 연와로서 기능을 상실하며 작업시 용탕 장입충격이나 스래그 배제를 위한 래들의 경동충격에 무너지거나 용탕의 침식에 의한 용탕의 누출사고를 발생시키며 잦은 수리에 의한 수리비용 증가 및 안전작업에 위협을 주는 문제가 있었다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결할 수 있도록 연와의 배면부로 공기가 유입되는 경우에도 연와를 구성하는 인성흑연[C]과 공기중의 산소와의 접촉을 방지하여 연와의 배면 산화를 방지하는 연와 및 그 제조방법과 사용방법을 제공하는데 있다.

도 1은 주조 래들 내화물 축조 단면도.

도 2 가는 종래 [C] 함유 불소성 연와의 배면산화 과정을 도시한 단면도.

도 2 나는 본 발명이 구비된 배면산화 코팅연와의 배면산화 과정을 도시한 단면도.

도 3 가는 본 발명이 구비된 배면산화 방지용 코팅연와의 평면도.

도 3 나는 본 발명이 구비된 배면산화 방지용 코팅연와의 단면도.

도 4 가는 실시예에 사용된 연와의 사시도.

도 4 나는 시험방법을 도시한 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10:배면산화 방지용 코팅연와11-1:길이방향 코팅층

11-2:두께방향 코팅층12:용탕 접촉면

20:영구장 연와30:준영구장 연와

40:몰타르50:실험로

51:단열재

발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 성취시키기 위한 구성은 중량비로 MgO가 80~95%, 인상흑연[C]가 5~20% 금속 산화방지제 2~8%, 결합제 2~5%로 조성되며 분쇄, 분급, 저장, 평량, 혼련, 성형, 건조, 검사 과정을 거쳐 제조되며 특히 성형후 건조 온도가 400℃ 이하로 6시간 건조시켜 제조되는 인산흑연[C] 함유 불소성연와 제조방법에 있어서, 건조 공정과 검사공정 사이에 중량비로 SiO₂60% 이상, Na₂O 15% 이하, B₂O₃10% 이하, ZnO 10% 이하, CaO 7% 이하, Al₂O₃7% 이하인 유리를 900℃~1300℃로 승온시켜 용융시키는 과정과 용융된 유리에 인상흑연[C] 함유 불소성 연와를 침적시켜 코팅시키는 과정으로 구성되는 배면산화 방지용 코팅연와 제조법과, 인상흑연[C] 함유 불소성연와를 건조시킨 후 SiO₂성분이 중량비로 SiO₂60% 이상, Na₂O 15% 이하, B₂O₃10% 이하, ZnO 10% 이하, CaO 7% 이하, Al₂O₃7% 이하인 유리를 900℃~1300℃로 승온시켜 용융된 용융액에 침적시켜 연와의 일부를 용융액으로 코팅시킨 배면산화 방지용 코팅연와와, 상술한 배면산화 방지용 코팅연와를 사용하여 축조하는 경우 코팅된 부분이 서로 접촉되는 부위는 몰타르를 사용하지 않고 축조하는 배면산화 방지용 코팅연와 사용법으로 구성된다.

상세히 설명하면 하기와 같다.

중량비로 MgO가 80~95%, 인상흑연[C]가 5~20%, 금속산화 방지제 2~8%, 결합제 2~5%로 구성되며 분쇄, 분급, 저장, 평량, 혼련, 성형, 건조, 검사 과정을 거쳐 제조되며 성형후 건조 온도가 400℃ 이하로 6시간 건조시켜 제조되는 인상흑연[C]함유 불소성연와(100) 제조방법에 있어서, 건조공정과 검사공정 사이에 중량비로 SiO₂60% 이상, Na₂O 15% 이하, B₂O₃10% 이하, ZnO 10% 이하, CaO 7% 이하, Al₂O₃7% 이하인 유리를 900℃~1300℃로 승온시켜 용융시키는 과정과 융용된 유리에 인산흑연[C] 함유 불소성 연와(100)를 길이 방향으로 약 1/58 침적시켜 연와의 길이방향 코팅층(11-1)은 3mm 이하 두께방향 코팅층(11-2)은 1.5mm 이하로 코팅시키는 과정으로 구성되는 배면산화 방지용 코팅연와 제조법과, 상기 제조법에 의해 제조되는 배면산화 방지용 코팅연와(10)와, 상기 배면상화 방지용 코팅연와(10)를 사용하여 축조하는 경우 코팅된 부분이 서로 접촉되는 부위는 몰타르(40)를 사용하지 않음으로 배면(13)으로부터 용탕접촉면(12)으로 공기유입을 방지하는 배면산화 방지용 코팅연와 사용법으로 구성된다.

작용에 관하여 서술하면 다음과 같다.

본 발명이 구비된 배면산화 방지용 코팅연와(10)를 사용한 경우 도 2 나에 도시한 바와 같이 외부에서 공기가 유입되더라도 연와표면 유리코팅층(11)에 의해서 연와(10)와 공기와의 접촉이 차단되며 연와의 상·하단사이 일부가 유리층(11)으로 접촉되어 공기의 인입을 방지시켜 배면산화의 조건을 근본적으로 방지한다. 따라서, [C]의 산화작용은 발생되지 않으며 코팅된 유리가 900℃ 부근에서 용융이 시작되어 연와(10)와 연와(10) 사이 접착력을 증대시켜 연와(10)의 탈락을 방지한다. 또한, 연와를 코팅하는 길이와 두께에 관해 서술하면 연와 길이의 1/5을 용융유리로 코팅하는 것은 코팅된 유리가 용탕과의 접촉을 방지하기 위한 것으로 유리가 용탕과 접촉되는 경우 유리의 내식성이 몰타르나 연와에 비해 취약하여 오히려 용탕의 침입이 손쉽게 발생되기 때문이다.

연와 두께방향 코팅층(11-2)이 1.5mm 이하 연와 길이방향 코팅층(11-1)이 3mm 이하인 것은 연와 두께방향 코팅층이 1.5mm 초과시에는 통상적인 몰타르 시공두께가 2~3mm 정도이므로 연와의 축조시 수평형성에 어려움이 있게 되며 연와 길이방향 코팅층의 두께가 3mm를 초과하는 경우에는 사용중 유리의 일부가 녹아 흘러내리거나 몰타르와 반응될 수 있기 때문이다. 또한, 코팅 용융액은 상술한 유리로 한정되는 것이 아니며 700℃~1300℃ 범위에서 액상을 형성하는 물질이면 사용이 가능하다.

본 발명이 상술한 작용을 검증하기 위하여 하기와 같은 실시를 행하였다.

[실시예]

도 4의 가와 같이 길이 230mm 폭 150mm 높이 80mm 크기로 만들어진 종래의 [C] 함유 불소성 연와(100)와 동일한 재질과 크기의 연와에 본 발명이 구비된 배면 산화 방지용 코팅연와(10)를 준비하여, 도 4의 나와 같이 2개의 연와를 1600℃로 승온된 실험로(50) 내부로 170mm 삽입한 후 1시간 경과후 대기중에서 20분 냉각하는 작업을 5회 반복하였다. 이때, 실험로(50)는 단열재(51)를 사용하여 열기의 외부유출을 방지하였으며, 5회 반복후 각 연와를 도 4이 가와 같이 배면에서부터 50mm를 절단하여 연와의 강도와 중량을 비교하여 하기와 같이 비교표를 작성하였다.

비교표 1은 중량 비교표로서 본 발명이 구비된 연와의 중량을 100으로 하였을때 종래연와의 중량을 나타낸 것으로 3~5%의 중량이 감소된 것을 알 수 있으며 이는 3~5% 중량만큼 [C]가 산화되어 기화된 것이다.

[비교표 1]

비교표 2는 강도 비교표로서 본 발명이 구비된 연와의 배면 강도를 100으로 하였을대 종래연와의 강도를 나타낸 것으로 20% 이상이 감소하는 것을 알 수 있으며 [C]의 산화에 의해 연와의 조밀성이 저해된 것이다.

[비교표 2]

따라서 본 발명이 구비된 배면산화 방지용 코팅연와는 종래 연와에 비해 [C]의 산화가 방지되어 좋은 강도를 유지하는 것을 알 수 있다.

본 발명의 효과로는 연와의 배면부로 공기가 유입되는 경우에도 연와를 구성하는 인성흑연[C]과 공기중의 산소와의 접촉을 방지하여 연와의 배면산화를 방지함으로서 연와의 수명을 연장시키며 용탕의 누출사고를 방지하여 안전작업은 물론 생산성 향상에 기여하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 중량비로 MgO가 80~95%, 인상흑연[C] 5~20%, 금속산화방지제 2~8%, 결합제 2~5%로 조성되며 분쇄, 분급, 저장, 평량, 혼련, 성형, 건조, 검사과정을 거쳐 제조되며 특히 성형후 건조온도가 400℃ 이하로 건조시켜 제조되는 인상흑연[C] 함유 불소성연와 제조방법에 있어서, 건조 공정과 검사 공정 사이에 중량비로 SiO₂60% 이하, Na₂O 15% 이하, B₂O₃10% 이하, ZnO 10% 이하, CaO 7% 이하, Al₂O₃7% 이하 조성물이 함유된 유리를 900℃~1300℃로 승온시켜 용융시키는 과정과 용융된 유리에 인산흑연[C] 함유 불소성 연와를 침적시켜 코팅시키는 과정을 특징으로 하는 배면산화 방지용 코팅연와 제조법.
2. 제1항에 있어서, 유리 대용으로 700℃~1300℃ 범위에서 용웅되는 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 배면산화 방지용 코팅연와 제조법.
3. 인상흑연[C] 함유 불소성 연와를 중량비로 SiO₂60% 이하, Na₂O 15% 이하, B₂O₃10% 이하, ZnO 10% 이하, CaO 7% 이하, Al₂O₃7% 이하 조성물이 함유된 유리를 900℃~1300℃로 승온시켜 용융된 용융액에 침적시켜 연와의 일부를 용융액으로 코팅시킨 것을 특징으로 하는 배면산화 방지용 코팅연와.
4. 제3항에 있어서 연와의 코팅되는 길이는 연와길이의 일측방으로 전체길이의 1/5인 것을 특징으로 하는 배면산화 방지용 코팅연와.
5. 제3항에 있어서 연와의 코팅층 두께는 연와두께 방향 1.5mm 이하 연와길이 방향 3mm 이하인 것을 특징으로 하는 배면산화 방지용 코팅연와.
6. 제3항에 있어서 유리 대용물로 700℃~1300℃ 범위에서 용융되는 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 배면산화 방지용 코팅연와 제조법.
7. 코팅연와를 축조시 코팅된 부분이 서로 접촉되는 부위는 몰타르를 사용하여 시공하지 않고 축조하는 것을 특징으로 하는 배면산화 방지용 코팅연와 사용법.