KR100216242B1

KR100216242B1 - 화로의 내화물로의 열간도포용 유층 형성 조성물 및 유층 형성방법

Info

Publication number: KR100216242B1
Application number: KR1019960706487A
Authority: KR
Inventors: 세이이찌 사카구찌; 미쯔토시 무라세
Original assignee: 안도 타미노리; 아사히카가쿠코교 가부시키가이샤
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 1999-08-16
Also published as: EP0773203A1; US6096432A; EP0773203A4; DE69514666T2; EP0773203B1; WO1995031418A1; DE69514666D1; CN1051067C; CN1148376A; KR970703292A

Abstract

고온 화로의 벽면의 스케일의 성장을 방지하며, 손상부를 보수한다. 또한, 콕스화로, 카본 소성(燒成)화로 등의 화로내 벽면과 화로부착장티(화로덮개, 가스관)에 카본의 부착을 방지한다.

잿물의 조성물로서 산화물 기준으로 Li₂O가 0~10중량%, B₂O₃가 0~10중량%, R₂O(R은 Na 또는 K를 나타냄)가 10~40중량%이고, 나머지 부분에 SiO₂를 포함하며, 또한 잿물의 융점이 900℃이하인 유약을 화로 내화물면에 시공하고, 유층을 형성한다.

Description

화로의 내화물(耐火物)로의 열간(熱間)도프용 유층(油層)형성 조성물 및 유층 형성방법

고온 화로는 공업적인 용도로 사용되고 있으나, 사용과정에 있어서 화로에서 생성하는 생성물 혹은 먼지 등이 부착하여, 스켈이 성장(成長)하거나, 혹은 장시간 사용으로 손상하거나 하는 등의 문제가 발생한다. 그 결과, 화로의 내화물의 표면을 보다 치밀한 층에서 코팅하거나 혹은 손상부에 내화물재료를 넣어 보수할 필요가 있다.

이같은 경우, 소형화로에서는 화로를 고정시켜 그에 합당한 조치를 하는 것이 용이하나, 대형 화로인 경우는 장시간에 걸쳐 연속운전을 하는 것이 대부분으로, 화로를 냉각하지 않고, 열간에서 조치히는 것을 필요로 하는 케이스가 많다. 화로의 내화물의 표면을 열간해서 코팅하는 방법으로는, 부정형 내화물 뿌리기, 혹은 플라스마 또는 아크 용사(溶射) 등의 방법이 있다. 전자의 방법은 비교적 저렴한 방법이나, 치밀한 코팅층을 형성하는 것이 어려우며, 또 코트 층의 강도가 너무낮아 박리하기 쉽다는 등의 결점을 가진다. 후자의 방법은 비교적 강도가 높은 막을 형성할 수 있으나, 시공비용이 비싸 경제성이 없다는 결점을 가진다.

상기 스켈링의 특수한 예로서 콕스화로에 있어서의 내화물 표면에의 카본 특질 부착의 문제가 있다.

콕스화로는 석탄을 약 1100 oC에서 20∼25시간 증소(蒸燒)하므로써 콕스를 제조한다. 이 석탄의 건류과정에서 타르상물질과 탄화수소가스가 발생한다. 이들은 콕스화로내벽, 화로덮개, 석탄투입구 등의 극간(隙間)이나 화로 내화물의 개구기공(開口氣孔)에 침입, 열분해탄화하여 강고한 카본 부착물을 형성한다.

이 카본 부착물은 내화물의 융점을 저하시키며, 또한 내화물 취화(脆化)의 원인이 된다. 또, 퇴적하는 카본부착물 때문에 화로덮개의 개폐가 곤란하게 되며, 화로덮개의 콕스화물에 대한 밀봉성을 악화시킨다. 그 결과, 부착한 카본을 기계적으로 제거하는 것도 행해지고 있으나, 부착이 강고하므로 제거작업에 시간이 걸리며, 작업환경도 열악하다. 또한, 제거작업 중에 내화물 자체의 표면이 깎이는 일도 있다. 다른 방법으로서, 공기 또는 산소가스를 불어넣어 탄소를 전소시키고 있으나, 이 방법에서의 작업범위는 화로입구 근방으로 한정되어 버린다. 화로 전역을 청소하기 위해서는 화로의 조업을 중단하고, 탄소를 전소시키기 위하여 화로가 비어지지 않으면 안된다. 그러나, 전소작업자체는 매우 힘이 드는 고온작업인 동시에, 전소과정에서의 연소열은 화로의 내화물에 대하여 국부적인 고온상태를 야기시키며, 화로 손상의 원인도 된다.

이같은 상황에 대하여, 종래로부터 카본이 부착하기 어려운 내화물과 내화물표면을 코팅막으로 피복하여 보호하는 방법에 대하여 여러 가지로 검토되어 왔다.

예를들면, ① 특공소 62-19477 : 탄화규소, 질화규소 또는 흑연입자와 무기(無機)결합제로 이루어진 조성물을 콕스화로내에 깔린 벽돌 위에 도포한다.

② 특개소 62-197371 : 탄화규소, 질화규소 등으로 이루어진 내열성 및 타르성물질 침투방지성 부여제와 인산염, 산화이트륨 등으로 이루어진 바인더와, 티탄산칼륨유지로 이루어진 단열성부여제를 콕스화로의 내벽면에 도포한다.

③ 특공소 63-40463 : 흑연분말과 콜로이드셀리카, 알루미나졸 등의 무기바인더를 콕스화로의 도어용 내에 깔린 내화물에 도포한다.

④ 특개소 63-236783 : 유약과 벽돌을 동시 연소하여 유층이 형성된 콕스화로용 내화물 벽돌을 제조한다.

상기 방법 중에서 탄화규소, 질화규소 또는 흑연 등을 사용하는 ①, ②, ③의 방법은 이들 입자와 바인더의 적합성이 악화되고, 밀착강도가 불충분하며, 조작중 피복충이 박리(剝離) 탈락한다고 하는 문제가 있다.

④의 유층을 형성한 벽돌을 이용하는 방법은 밀착성이 양호하며 조작중 탈락하는 일도 없다. 또 유층 피막 안의 공기도 거의 없기 때문에 카본이 침투하는 일도 없는 상당히 효과적인 방법이다. 그러나, 콕스화로 또는 화로덮개 등을 새로 제작하는 경우에 이 방법을 적용할 수 있으나, 화로를 조작하면서 열간해서 화로의 내화물표면에 유층을 형성하는 것은 불가능하다.

본 발명은, 고온(高溫) 화로의 벽면인 벽돌, 부정형 내화물, 목지(目地)등의 부위에 열간에서 시공하고, 표면에 유층을 형성하는 유약(釉藥)조성물, 벽면을 보호하는 유층(釉層), 또한 화로내 벽면 상에 유층을 형성하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 특히 콕스화로, 카본소성(燒成)화로 등의 화로내 벽면에 석탄 건류(乾留) 혹은 카본 소성일때에 생성하는 타일 등의 카본이 부착하는 것을 방지하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 고온화로 내의 벽면을 형성하는 벽돌, 목지, 부정형 내화물의 표면에 유약을 열간시공하여, 유층을 용착(溶着)형성시키는 것을 제 1목적으로 한다.

또, 콕스화로 등의 화로 내벽면에 유약을 시공하고, 벽면 내화물 위에 유약을 용착형성시켜, 치밀하고 내구성이 있으며 고성능인 피막에 의해 카본의 부착방지, 혹은 부착해도 용이하게 박리시키는 것을 꾀하며, 화로의 수명을 연장하는 것을 제 2목적으로 한다.

본 발명은, 특정 금속산화물의 조합으로 이루어지며, 화로 내벽면에 시공하면, 화로의 실제온도부근 혹은 그 이하의 온도에서 일단 용융하여 유층을 형성하나, 시공 후, 잿물의 융점이 점차 상승하여 유층을 견지하게 한 유약을 요지로 한다.

유층이 화로내 내화물 표면에 용착형성된 후, 화로의 조업상태에서 용융, 또는 연화(軟化)하지 않으므로, 강고한 유층이 형성되며, 또, 그 결과 카본이 부착하기 어렵고, 혹은 부착해도 용이하게 박리시킬 수 있으므로, 상기의 목적을 달성할수 있다.

본 발명에 의하면, 유층을 형성하는 잿물의 조성으로, 산화물을 기준으로 하여 Li₂O가 0~10중량%, B₂O₃가 0~10중량%, R₂O(R은 Na 또는 K를 나타냄)가 10∼40중량%이고, 나머지 부분에 SiO₂를 포함하며, 또한 잿물의 융점이 900℃이하인 것을 특징으로 하는 화로의 내화물로의 열간 도포용 또는 카본부착방지용 유약이 제공된다.

또 본 발명에 의하면, 유층을 형성하는 잿물의 조성으로, 산화물을 기준으로 하여 Li₂O가 O∼10중량%, B₂O₃가 0∼10중량%, R₂O(R은 상기와 같이 정의)가 10∼40중량%이고, 나머지 부분에 SiO₂를 포함하며, 또한 잿물의 융점이 900℃이하인 유약100중량부에 대하여 열팽창율 조정제를 100중량부 이하 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 개선된 내화물로의 열간 도포용 또는 카본부착방지용 유약이 제공된다.

또한 본 발명에 의하면, 유층을 형성하는 잿물의 조성으로, 산화물을 기준으로 하여 Li₂O가 0∼10중량%, B₂O₃가 0∼10중량%, R₂O(R은 전기와 같이 정의)가 10∼40중량%이고, 나머지 부분에 SiO₂를 포함하며, 또한 잿물의 융점이 900℃이하인 유약을 시공하여 형성되는 것을 특징으로 하는 내화물로의 열간 도포용 또는 카본부착방지용 유약이 제공된다.

또한 본 발명에 의하면, 유층을 형성하는 잿물 조성의 하나인 SiO₂를 형성하는 화합물이 규산나트륨, 규산칼륨 및 규산리튬으로 이루어지는 군(群)에서 선택되는 1종 이상 및 알칼리실리코네이트로 이루어지는 내화물로의 열간도포용 또는 카본부착방지용 유약이 제공된다.

또, 유층을 형성하는 조성으로서, 산화물환산으로, Li₂O가 0∼10중량%, B₂O₃가 0~10중량%, R₂O(R은 Na 또는 K를 나타냄)가 10∼40중량%이고, 나머지 부분에SiO₂를 포함하며, 또한 잿물의 융점이 900℃이하인 유약을 화로내 벽면에 열간시공하고, 또는 저온시공 후 가열처리하여 유층을 용착형성하는 것을 특징으로 하는 카본부착방지용 유층의 형성방법이 제공된다.

본 발명은 또한 화로 내화제들 위에 탄소 부착을 방지하는 화로 내화제들에 고온-적용되는 유층을 형성하기 위한 유약을 제공하는데, 유층의 광택제로서, 산화제를 기초로, R₂O(R은 Na 또는 K를 나타냄)과 SiO₂를 포함하고, 광택제가 900℃ 또는 그 이하의 융점을 가지는 것임을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 화로의 내벽에 탄소가 부착되는 것을 방지하는 유층을 형성하는 방법으로서, 산화제를 기초로 하여, R₂O(R은 Na 또는 K를 나타냄)과 SiO₂를 포함하고, 광택제가 900℃ 또는 그 이하의 융점을 가지는 유층의 광택제를 포함하는 유약을 화로의 내벽에 고온-적용하거나, 또는 낮은 온도에서 화로 내벽에 유약을 적용하는 단계, 및 용융에 의하여 화로 내벽에 유층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화로의 내벽에 탄소가 부착되는 것을 방지하는 유층을 형성하는 방법을 제공한다.

본 발명자들은, 다양한 금속산화물의 조합에 대하여 유약으로서의 이용가능성을 시험하고, 특히 고온(콕스화로 등의 실제화로 온도부근)에서의 용융 거동에 착안하여, 최적조합을 구한 결과, 본 발명 조성물을 찾아내고, 열팽창율과의 균형으로부터 개선되 조성물을 찾아내며, 화로내벽면에 효과적인 유약의 시공을 가능하게 하여, 본 발명을 완성하였다.

이하, 본 발명을 더 상세히 설명한다.

본 명세서 중에서, 「화로」의 구체예로서 콕스화로만 언급하여 설명하였으나, 이것은 단순한 예시에 불과하며, 본 발명에서의 유약의 사용이 콕스화로에만 한정되는 것을 의미하는 것은 아니디. 본 발명의 유약의 적용은 화로내 손상이 있는 내화물, 혹은 카본부착이 예상되는 내화물, 특히 화로 내벽면(콕스화로, 카본소성화로), 부착장치(화로덮개, 가스관) 등에 대하여 가능하다.

본 명세서 중에서, 「유약」이란, 소성된 잿물을 가리키는 경우도 있으며, 시공전의 유약용 조성물(소위 플레믹스)을 가리키는 경우도 있다. 잿물인 경우, 성분으로서, 상기의 산화물을 정의된 범위에서 포함하는 것이다. 유약용 조성물인 경우, 시공 후, 유층을 형성하는 잿물의 조성으로서, 상기의 산화물을 정의한 범위에서 포함하도록 성분조성한 조성물이다. 따라서, 잿물용 조성물은, 시공 후 각각 산화물로 변환되는 금속염 혹은 금속화합물을 함유하고 있으면 좋고, 반드시 상기산화물을 시공 전부터 포함할 필요는 없다.

유약은 기본성분으로서 R₂O(Na₂O 또는 K₂O)와 SiO₂를 포함하는 것을 특징으로 하나, 이에 Li₂O 그리고 B₂O₃가 배합되어 이루어지는 것이 바람직하다.

R₂O는 Na₂O 또는 K₂O의 어느 헌쪽 혹은 양자의 혼합물을 의미한다.

상기 산화물로 변환되는 적당한 전구체(前驅休)로서 동일 금속의 수산화물(水酸化物), 탄산염, 초산염, 인산염, 유산염, 염화물 등을 들 수 있다. 전구체는 시공 후, 바람직하게는 약 600℃ 이상의 온도에서 산화물로 변환되는 것이면 무방하다.

Li₂O의 전구체로서는 수산화리튬, 탄산리튬, 탄산수소리튬, 초산리튬, 인산리튬, 유산리튬, 염화리튬, 규산리튬 등이 바람직하다.

Na₂O의 전구체로서는 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 초산나트륨, 인산나트륨, 유산나트륨, 염화나트륨, 규산나트륨 등이 바람직하다.

K₂O의 전구체로서는 수산화칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 초산칼륨, 인산칼륨, 유산칼륨, 염화칼륨, 규산칼륨 등이 바람직하다.

B₂O₃의 전구체구로서는 붕산, 붕산나트륨, 붕산칼륨 등이 바람직하다.

SiO₂의 전구체로서는 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬, 실리카졸 및 수용성 알칼리메틸실리코네이트가 바람직하다.

알칼리실리코네이트로서는 나트륨실리코네이트, 칼륨실리코네이트, 리튬실리코네이트 등을 들 수 있다. 이 중에서, 현재 양산되고 있으며, 경제적으로 저렴한것으로서 특히 나트륨실리코네이트가 바람직하다. 또한, 나트륨메틸실리코네이트를 사용할 때, CH₃SiO_1.5기준으로 2중량%∼30중량%인 것이 바람직하다.

알칼리실리코네이트의 작용으로서는 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 등과 병용한 경우, 수직벽면에 열간시공할 때, 타레가 발생하기 어렵고, 용착시공이 양호하여 균일한 유층이 형성되므로 이같은 용도에는 특히 바람직하다. 첨가량으로서는 2중량%∼30중량%의 범위가 바람직하며, 양이 너무 적으면 이들의 효과가 감소하고, 양이 너무 많으면 비용상승이 되어, 밀착성이 떨어지므로 바람직하지 않다.

또한, 알칼리실리코네이트는 시공후에는 메틸기(基)등의 유기기(釉機基)는 분해, 소실되어 SiO₂가 된다.

본 발명의 유약을 콕스화로 내벽면을 구성하는 내화물표면에 시공하기 위해서는, 조성물을 소정면에 도포(솔 칠, 코팅 칠), 내뿜기 등의 표준적인 코팅방법을 이용한다. 따라서, 균일하게 시공하려면, 조성물을 수용액 혹은 수용액에 가까운 슬러리상으로 제공하는 것이 바람직하다. 상기의 금속염 및 금속화합물은 거의 수용액이며, 원하는 조성비로 수용액 안에서 금속을 용이하게 조성할 수 있다. 그러나, 불용성 혹은 난용성(難溶'性) 금속염 및 금속화합물을 이용하여 이들을 수중에 분산된 슬러리를 사용할 수도 있다. 물론, 수용성 멎 비수용성 전구체를 양자 병용하는 것도 가능하다.

시공하는 수용액 안의 금속산화물 환산의 고형분 농도는 통상 약 5∼50중량%, 바람직하게는 약 10∼40중량%로 조정한다. 농도가 약 50중량% 이상이 되면, 시공시 열에 의해 노즐을 막히게 하는 겔화가 일어나기 쉬우며, 또 약 5중량%이하가 되면, 충분한 피막을 형성하기에는 대량의 조성물수용액이 필요하게 되어 시공효율이 악화된다. 피막(즉, 유층)의 두께에 제한은 없으나, 실용적으로는 약 3mm이하가 무방하다.

본 발명의 유약의 특징은, 화로 내벽면에 시공하면 콕스화로의 실제화온도(약 1100℃)부근 혹은 그 이하의 온도에서 일단 용융하며, 시공된 내화물표면에 균일하고 치밀한 유리질 유층의 피막을 형성하나, 유층은 시간 경과와 함께 융점이 상승하여 화로의 조업온도에서는 다시 용융하지 않으므로, 견고한 피막이 유지되는 것이다.

본 발명의 유약의 융점은 실제화로온도 이하로, 화로내벽 내화물의 주변부를 고려하여 약 900℃ 이하로 설정할 필요가 있다. 융점을 설정값 이하가 되도록 조성물의 성분비를 적절히 조정하는 것도 본 발명의 일태양이다.

구체적으로는, Li₂O-Na₂O-SiO₂의 3성분계인 경우, 그 상태도(예를들면 F.C.Kracek, J.Am.Chem.Soc.,61,2871(1939)를 참조)에서 융점 900℃ 이하의 적당한 영역에서 각 성분의 중량%를 구해, 소망하는 성분비를 주고, Li₂O, Na₂O, SiO₂의 전구체를 각각 규정량 혼합하여 본 발명의 유약을 얻을 수 있다.

본 발명에 있어서, 유약의 융점이 시공 후 상승하는 이유는 조성물 중에서 성분의 일부가 시간과 함께 휘산 또는 확산하기 때문이라고 생각할 수 있다. 본 발명을 한정하는 것은 아니나, 이 기구의 상세한 것은 예를들면, Li₂O 또는 R₂O가 SiO₂와 공존하면, 융점(SiO₂단독이면 1728℃)을 현저히 강하시킨다. 이들 알칼리 금속산화물은 확산계수가 크고 또 증기압도 비교적 높으므로, 시공 후 시간의 경과와 함께 확산, 휘산하며 유층의 조성이 SiO₂막에 근접하여, 그 결과 융점이 상승한다. B₂O₃도 융점 이하에서 효과가 있어 휘산하기 쉬우므로, Li₂O, R₂O와 마찬가지로 SiO₂와 병용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 유약의 조성은 잿물로하여 산화물 환산으로, Li₂O가 0∼ 약 10중량%, B₂O₃가 0∼약 10중량%, R₂O가 약 10∼40중량% 및 나머지부가 SiO₂로 이루어지는 것이 바람직하다. Li₂O가 O.2∼ 약 10중량%, 및/또는 B₂O₃.0.5∼약 10중량%을 포함하는 것이 특히 바람직하다.

따라서, 제 1의 바람직한 유약조성물로서, R₂O 약 10∼약 40중량% 및 나머지 부가 SiO₂로 이루어지는 것이다.

제 2의 바람직한 유약조성물로서, Li₂O 약 O.2∼약 10중량%, R₂O 약 10~ 약 40중량% 및 나머지부가 SiO₂로 이루어지는 것이다.

제 3의 바람직하 유약조성물로서, B₂O₃약 0.5∼약 10중량%, R₂O 약 10∼약 40중량% 및 나머지부가 SiO₂로 이루어지는 것이다.

제 4의 바람직한 유약조성물로서, Li₂O 약 0.2∼약 10중량%, B₂O₃약 0.5∼약 10중량% 및 나머지부가 SiO₂로 이루어지는 것이다.

유약 중에서 각 성분이 상기한 범위를 벗어나면, 융점이 높아지거나, 또 코팅하였을 때 성막성(成膜性)도 뒤떨어지므로 바람직하지 못하다.

선행기술에 있어서, 여러 가지 유약이 알려져 있기는 하나, 융점을 고려한 조성이 되어 있지 않으므로, 시공 후에 유층이 용융하여 흐르고, 내화물을 노출시키기도 하며, 유층이 유리상태를 유지할 수 없어 수이(水飴)와 같이 되며 카본의 부착을 촉진한다. 또, 카본 입자에 의해 유층이 깎이는 일도 있어, 만족한 결과를 얻을 수 없다.

본 발명에는, 상기 유약에 적당한 열팽창율 조정제를 더하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 개선된 유약도 포함된다. 콕스화로의 화로내 온도는 조업에 따라 오르락내리락하는 경우도 있으며, 내화물과 유층의 열팽창율차가 크면 유층에 클랙이 발생하고, 피막의 카본부착방지 효과가 열화하는 것이 자주자주 일어난다. 그래서, 유층과 내화물의 적합성을 원활하게 하기 위한 열팽창율 조정제로서는, 내화물과 동일 또는 동종(同種)의 것이 좋으며, 특히 바람직하게는 A1₂O₃, MgO, CaO, ZrO₂및 TiO₂로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 적용할 수 있다.

사용량은 유약 100중량부에 대하여 열괭창율 조정제 약 100중량% 이하이다. 열괭창율 조정제가 유약을 시공하였을 때, 유층 안에서 일체화하여 양호한 피막을 형성하기 위해서는 상기의 범위가 바람직하다.

시공에 즈음해서는 본 발명의 유약 조성물에 열괭창율 조정제(통상 개체분말)를 첨가하고, 슬러리상으로 하여 조성물과 마찬가지로 일상법에 따라 내화물표면에 시공한다.

열괭창율 조정제는 융점이 높으며, 전체가 빠르게 일체화하면 조성물이 고융점화하여, 900℃ 이하의 온도에서 유층의 피막형성은 곤란해진다. 그러나, 한편으로는 고융점이기 때문에 열괭창율 조정제의 자기확산계수가 작다. 그 결과 고체분말로 첨가하여 두면 우선 고체분말 이외의 부분이 용융하고, 고체분말자신이 유층안에 싸넣어진 형태로 피막이 형성된다. 그 후 시간화 함께 고체분말성분이 확산하여 전체로서 일체화한 피막이 되며, 열괭창계수가 조정된 유층을 얻을 수 있다.

이렇게 개선된 유약을 사용하면 유층의 박리가 일어나기 어려우며, 카본부착방지효과도 한층 조장된다.

본 발명에 있어서, 유약조성물 안의 구성입자의 지름은 특별히 제한은 없으나, 입자의 지름이 너무 커지면 시공하기가 어렵고, 또 너무 작으면 시공 후에 수축이 커 피막의 균열이 일어난다. 따라서, 실용적으로는 약 0.5∼약 50㎛정도의 범위가 바람직하다.

본 발명을 실시할 때, 유약조성물을 콕스화로 내벽면에 상기의 방법으로 코팅한다. 시공은 열간시공하거나 또는 저온시공 후 가열처리를 하지만, 전자 쪽이 화로의 조업을 정지시키지 않고 행할 수 있으므로 더 바람직하다. 피막은 운전할때 화로열에 의하여 건조, 용융, 소결(燒結)되어 유층을 형성한다. 이렇게 형성된 치밀하고도 고성능인 유층은 상기와 같이 내화물표면의 조합성도 우수하여, 화로조업 중 박리되지 않고 카본 부착을 계속 방지한다. 따라서, 유약을 시공하고, 카본 부착을 방지하는 방법, 유층을 형성하는 방법 및 시공된 유층 그 자체도 본 발명의 일부를 구성한다.

이하 본 발명을 실시예에 따라 더 상세히 설명하나, 본 발명은 이들에 의해 제한되는 것은 아니다. 실시예 중「%」는 모두 중량%를 나타낸다.

실시예 1

3호수(水)유리(Na₂O 8.7%, SiO₂27.8%, 물 63.5%)100중량1부, 규산리튬(Li₂O2.2%, SiO₂20%)50중량부를 혼합하여, 완전한 투명액이 될 때까지 교반하였다. 이것을 A액이라 한다.

물(959)중량부에 수산화리튬(LiOH)96 중량부를 첨가하고 용해하였다. 이어서 붕산분말(H₃BO₃)318 중량부를 첨가하고, 교반되어 완전한 투명액으로 하였다.

이것을 B액이라 한다.

나트륨메틸실리코네이트 96(Na₂O 10.7%, CH₃SiO_1.520%, : SiO₂로서 17.9%)100중량부에 B액을 12.5중량부 첨가하여 투명액이 될 때까지 교반하였다. 이것을 C액이라 한다.

A액 100중량부에 C액 3- 중량부를 첨가하여 투명액이 될 때까지 교반하였다.

이것을 D액이라 한다.

또한 이들의 조합에 즈음하여 속도를 빠르게 하기 위하여 70∼80℃에서 가열하여도 특별히 결과는 변하지 않았다.

얻어진 유약조성물은 산화물이 되었을 때의 유약조성으로서는 Na₂O 21.7%, Li₂O 2.2%, B₂O₃1.1%, SiO₂75.0%이었다. SiO₂36%, Al₂O₃54%를 포함하는 시판하는 주조가능한 벽돌을 100×100×40mm로 절단하여, 시험 내화물 판을 작성하였다.

이 시험관을 900℃의 화로에 넣어 가열하였다. 벽돌의 온도가 900℃로 올라간 것을 확인한 후, 벽돌을 꺼냄과 동시에 스프레이로 D액을 벽돌면에 분무하였다. 최초벽돌이 발포(發泡)하고 약 1분 졍도 후에 용융하여 균일하고도 강고한 유리피막이 형성되었다. 이것을 다시 900℃의 화로에 넣어 2시간 유지하였다.

이같이하여 유층피막을 형성한 벽돌 위에 석탄가루 5부, 콜타르 3부로 이루어진 슬러리를 바르고, 불활성 분위기 아래(예를들면, 질소 아래) 800℃에서 3시간가열을 유지하였다. 냉각 후, 접착테이프를 이용하여 부착카본 벗기기가 용이한지를 평가해 보았더니 카본은 간단히 박리되었다.

한편, 본 발명의 유약조성물을 도포하지 않았던 시료는 벽돌표면에 강고하게 카본이 부착되어 기계적인 힘을 가해도 완전히 제거할 수 엾었다.

실시예 2

3호수 유리(Na₂O 9.6%, SiO₂27.8%, 물 62.6%)100%, 규산리튬(Li₂O 2.2%, SiO₂20%, 물 77.8%)4.4중량부를 혼합하여, 완전한 투명액이 될 때까지 교반하고, 이것을 A액이라 한다.

A액 100 중량부에 물 10.1 중량부를 첨가하고, 이어서 실시예 1과 동일 조성인 B액을 2.7% 중량부 첨가하였다. 마지막에 나트륨메틸실리코네이트(Na₂O 10.7%, CH₃SiO₂로서 17.9%)를 10.5% 첨가하여 투명액이 될 때가지 교반하였다. 이것을 D액이라 한다.

얻어진 유약조성물이 산화물이 되었을 때의 유약조성으로서는 Na₂O 25.8%, Li₂O 0.4%, SiO₂72.8%이었다.

또한, 나트륨메틸실리코네이트의 메틸기가 소실하기 전의 조성으로서는 SiO₂67.8%, Li₂O 0.4%, Na₂O 25.6%, B₂O₃1.0%, CH₃SiO_1.55.2%이었다.

실시예 1과 동일한 시험 내화물 판을 작성하였다.

이 시험관을 900℃의 화로에 넣어 가열하였다. 벽돌 온도가 900℃로 올라간 것을 확인한 후, 벽돌을 꺼내면 동시에 스프레이로 D액을 벽돌면에 분무하였다. 최초 벽돌이 발포하지만, 1분 정도 후에 용융하여 균일하고 강고한 유리피막이 형성되었다.

또한, 상기의 나트륨메틸실리코네이트의 양을 1/5로 한 것 이외에는 거의 동일한 조성으로 한 것을 E액이라 하였다.

얻어진 E액은 산화물이 되었을때의 유약조성으로서 Na₂O 25.O%, Li₂O 0.5%, B₂O₃1.0%, SiO₂73.5%이었다.

또, 나트륨메틸실리코네이트의 메틸기가 소실하기 전의 조성으로서는 SiO₂72.4%, Li₂O 0.5%, Na₂O 24.9%, B₂O₃1.3%, CH₃SiO_1.51.1%이었다.

이것을 실시예 1과 동일한 방법으로 테스트한 결과, 균일강고한 유리피막이 형성되었으나, 벽돌의 수직면에 도포한 경우에는 상당한 부분에 타레가 발생하였다.

실시예 3∼6

잿물의 조성이 표 1에 나타낸 것이 되도록, 실시예 1과 동일한 방법으로 유약조성물을 조제하고, 얻어진 유층에 대하여 피막형성과 부착카본의 박리 평가를 행하였다. 조성과 평가결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 7

상기 실시예 1의 유약조성물인 D액을 100중량부와 평균입자지름∼5㎛의 알루미나분말 20중량부를 혼합하여 슬러리상으로 하고, 개선된 유약조성물을 얻었다.

이 슬러리를 실시예 1과 동일한 방법으로 벽돌에 분무하였다. 형성된 피막은 투명하지는 않으나 표면은 광택이 있으며, 유리모양이었다.

비교예 1∼2

잿물의 조성이 표 1에 나타낸 것이 되도록, 실시예 1과 동일한 방법으로 조성물을 조제하고, 또한 얻어진 유층에 대하여 평가를 행하였다. 조성과 평가결과를 각각 표 1에 나타내었다.

기호설명:

유층피막 ○균일한 유리피막 ×발포상태에서 피막 형성되지 않음

카본부착 ○부착카본이 간단하게 박리

융점은 600℃, 700℃, 800℃, 900℃, 1000℃에서 열처리하였을 때, 유약이용융, 유층을 형성하는지의 여부를 육안으로 관찰하여 추정하였다.

표 1의 시험결과에 의해, 실시예의 유약은 피막형성에 뛰어난 효과를 보이고, 카본부착방지효과도 월등하나, 비교예의 유약은 둘 다에 있어서 뒤떨어진다는 것이 명확하다.

고온유지 테스트

실시예 1에서 얻은 유층에서 피복한 벽돌은 900℃ 온도에서 약 5시간 정도 유지하여, 소성벽돌의 유층피막 안의 성분을 분석하면 SiO/NaO의 몰비는 3.5로 당초의 3.0에 비해 감소하는 경향이 있었다.

또한, 1100℃에서 1시간 유지하면 몰비는 7.5로 NaO의 감소가 현저히 인정된다. 또, 이 때의 BO, LiO는 검출되지 않았다. 이 유층의 융점은 1300℃ 이상으로, 초기의 800℃ 이하의 융점에서부터 현저한 융점상승효과가 인정된다.

본 발명에 의하면, 유약을 콕스화로 등 화로 내벽면에 시공하므로써, 치밀, 내구성, 고성능의 유층을 형성하고, 그렇게 하므로써 카본의 부착을 대폭 절감할수 있으며, 화로의 수명연장을 꾀할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 고온화로의 벽면인 벽돌, 부정형내화물, 목지 등의 부위를 열간에서 시공하므로써, 치밀, 내구성, 고성능의 유층을 형성하고, 그렇게 하므로써 내화물 표면의 먼지 등의 부착방지 혹은 손상부의 보수가 가능해지며, 상기와 마찬가지로 화로의 수면연장을 꾀할수 있다. 본 발명의 유약은 시공이 간단하고 용이하며, 화로의 통상의 가동을 방해하는 일 없이 행해지며, 인력, 자재, 비용 면에서 유효하며, 본 발명은 공업상 상당한 이용가치가 있다.

Claims

유층을 형성하는 조성으로서, A산화물(Li₂O 및 B₂O₃중 적어도 일방과, R₂O(R은 Na 또는 K)와, SiO₂를 포함함) 기준으로, Li₂O가 0~10중량%, B₂O₃가 10∼10중량%, R₂O가 10∼40중량%, 나머지 부분이 SiO₂가 되며, 또한 잿물의 융점이 900℃이하인 것을 특징으로 하는 화로의 내화물로의 열간도포용 또는 카본부착방지용 유약.
유층을 형성하는 조성으로서, A산화물 기준으로, Li₂O가 0∼10중량%, B₂O₃가 0~10중량%, R₂O가 10∼40중량%, 나머지 부분이 SiO₂가 되며, 또한 잿물의 융점이 900℃이하인 유약 100중량부에 대하여, 열괭창율조정제를 100중량부 이하 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 화로의 내화물로의 열간도포용 또는 카본부착방지용 유약.
제 2항에 있어서, 열팽창율조정제가 Al₂O₃, MgO, CaO, ZrO₂및 TiO₂로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유약.
제 1항에 있어서, Li₂O를 0.2∼10중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 유약.
제 1항에 있어서, B₂O₃를 0.5∼10중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 유약.
제 1항에 있어서, SiO₂를 형성하는 화합물이, 규산나트륨, 규산칼륨 및 규산리튬으로 이루어진 군에서 선택되는 일종 이상 및 알칼리실리코네트로 이루어진 것을 특징으로 하는 유약.
제 6항에 있어서, 알칼리실리코네트가 나트륨메틸실리코네트이고, 또한, CH₃SiO_1.5기준으로 2중량%∼30중량%인 것을 특징으로 하는 유약.
제 1항에 있어서, 화로의 내화물이, 벽돌, 목지 및, 부정형내화물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유약.
유층을 형성하는 조성으로서, 산화물환산으로, Li₂O가 0∼10중량%, B₂O₃가 0∼10중량%, R₂O(R은 Na 또는 K를 나타냄)가 10∼4O중량%, 나머지 부분에 SiO₂를 포함하며, 또한 잿물의 융점이 900℃이하인 유약을 화로내 벽면에 열간시공하고, 또는 저온시공 후 가열처리하여, 유층을 용착형성하는 것을 특징으로 하는 카본부착방지용 유층의 형성방법.
유층을 형성하는 유약의 조성으로서, 산화물 기준으로, R₂O(R은 Na또는 K를 나타냄)이 10∼40중량%이고, SiO₂를 포함하며, 또는 유약의 융점이 900℃ 이하인 것을 특징으로 하는 화로의 내화물로의 열간도포용 또는 카본부착방지용 유약.
유층을 형성하는 유약의 조성으로서, 산화물 기준으로, R₂O(R은 Na또는 K를 나타냄)가 10∼40중량%이고, SiO₂를 포함하며, 또는 유약의 융점이 900℃ 이하인 유약을 화로 내벽면에 열간시공하고, 또는 저온시공 후 가열처리하여, 유층을 용착 형성하는 것을 특징으로 하는 카본부착방지용 유층의 형성방법.
제 2항에 있어서, Li₂O를 0.2∼10중량% 포함하는 유약.
제 2항에 있어서 B2O3를 0.5~10중량% 포함하는 유약.
제 2항에 있어서, SiO₂를 형성하는 화합물이, 규산나트륨, 규산칼륨 및, 규산리튬으로 이루어진 군에서 선택되는 일종 이상 및 알칼리실리코네이트로 이루어진 유약.
제 14항에 있어서, 알칼리실리코네이트가 나트륨메틸실리코네이트이고, 또한, CH₃SiO_1.5기준으로 2중량%~30중량%인 유약
제 2항에 있어서, 화로의 내화물이, 벽돌, 목지 및, 부정형내화물로 이루어진 군에서 선택되는 유약.