KR100373703B1 - Silica Refractory Composition and Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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KR100373703B1 KR10-1998-0060077A KR19980060077A KR100373703B1 KR 100373703 B1 KR100373703 B1 KR 100373703B1 KR 19980060077 A KR19980060077 A KR 19980060077A KR 100373703 B1 KR100373703 B1 KR 100373703B1
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Abstract

본 발명은 규석질 또는 규산염계 내화물로 축조된 공업용 노체 내화물의 손상부위를 열간 보수하는데 사용되는 실리카계 내화조성물에 관한 것으로 입도가 큰 실리카 분말 38중량% 내지 86중량%에 입도가 작은 금속규소 분말을 10 중량% 내지 30중량%로 첨가하고, 입도가 작은 규회석 분말과 리튬계 광물의 분말을 함께 2중량% 내지 12중량% 정도 첨가하며, 또한 입도가 아주 작은 알루미늄 분말 2중량% 내지 20중량%을 더 첨가하여 이루어진 실리카계 내화조성물을 제공한다.The present invention relates to a silica-based refractory composition used for hot repairing damaged parts of an industrial furnace refractory made of silicate or silicate-based refractory, and has a particle size of 38 to 86% by weight of a large silica powder. Is added in an amount of 10% to 30% by weight, 2% to 12% by weight of the small-size wollastonite powder and the lithium mineral powder are added together, and 2% to 20% by weight of very small aluminum powder It is further provided to provide a silica-based refractory composition.

Description

실리카계 내화조성물 및 그 제조방법Silica Refractory Composition and Manufacturing Method Thereof

본 발명은 세라믹 용접법에 사용되는 내화조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 규석질 또는 규산염계 내화물로 축조된 공업용 노체 내화물의 손상부위를 열간보수 하는데 사용되는 실리카계 내화조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a refractory composition used in the ceramic welding method, and more particularly, to a silica-based refractory composition used to hot repair the damaged part of the industrial furnace refractory made of silicate or silicate-based refractory, and a manufacturing method thereof. .

철강산업에서 코크스를 건류하는 코크스로는 규석질 내화물로 축조된 대형 노체로서 한번 건설하면 10 내지 50년 정도 계속해서 조업하는 설비다.The coke furnace that cokes coke in the steel industry is a large furnace made of siliceous refractory, which is a facility that operates continuously for about 10 to 50 years.

이러한 코크스로는 하나의 코크스로를 건설하는데 수천억원 정도의 비용이 소요될 뿐만 아니라 사용 후 폐기되는 코크스로는 환경문제를 유발할 수 있어서 재건설하지 않고 보수하여 사용하는 방법에 대하여 많은 연구가 이루어지고 있다.Such coke furnaces cost hundreds of billions to construct one coke furnace, and many studies have been conducted on how to repair and use them without reconstruction because coke furnaces that are disposed of after use can cause environmental problems. .

특히 코크스로는 1350℃ 전, 후의 탄화실에 석탄을 장입하여 장시간 건류하고 압출해 내는 작업을 수 십년간 반복해야 하는 조업 조건 때문에 일찍부터 트리디마이트(tridymite)질의 실리카를 주성분으로 하는 규석질 내화벽돌이 사용되어 왔다.Particularly, coke ovens are made of siliceous refractory based mainly on tridymite silica due to the operation conditions in which coal is charged into the carbonization chamber before and after 1350 ° C. for a long time, and the operation is repeated for several decades. Bricks have been used.

이와 같은 가혹한 조업환경 때문에 규석질 내화물은 침탄, 열충격, 마모 등에 의한 손상이 끊임없이 반복되므로 손상된 내화물을 보수하기 위한 다양한 내화물 보수기술이 발전되어 왔다.Due to such a harsh operating environment, siliceous refractory materials are repeatedly damaged by carburizing, thermal shock, abrasion, and the like, and various refractory repair techniques have been developed to repair damaged refractory materials.

이러한 보수기술로는 손상된 내화물을 부분적으로 철거하고 철거된 부분을 새로운 내화물로 재축조하는 방법과, 플라스틱 내화물 등에 의한 패칭(patching)법과, 물과 내화재료를 혼합 분사하여 붙이는 방법과, 1650℃ 전, 후의 내화도를 가지는 분말상의 용사재료를 불꽃으로 용사 보수하는 방법 그리고 세라믹 용접법 등이 있다.Such repair techniques include partial removal of damaged refractories, reconstruction of the removed parts with new refractories, patching with plastic refractory materials, a method of spraying water and refractory materials mixed together, and , Thermal spraying and repair of powdered thermal spray materials with flame resistance, and ceramic welding.

종래의 내화물 보수법 중에서 재축조법은 정확한 설계를 바탕으로 재축조를 할 수 있어서 가장 좋은 보수방법이지만 노체를 냉각시킨 후 수개월 동안 재축조한 후 다시 재가열하여야 하므로 보수하는데 지나치게 많은 시간이 소요되어 경제성이 없다. 따라서 부분적인 붕괴 등 대형사고로 인한 손상인 경우 이외에는 잘 사용되고 있지 않다.Among the conventional refractory repair methods, the rebuilding method is the best repair method because it can be rebuilt based on accurate design, but it takes too much time to repair because it needs to be reheated after several months after cooling the furnace body. none. Therefore, it is not used well except in case of damage caused by a large accident such as partial collapse.

물과 내화재료를 혼합하여 분사해서 붙이는 방법과 패칭법은 1350℃전, 후로 가동되고 있는 노체 내화물에 열충격을 주게 되어 손상부위 내화물 자체에도 문제를 일으킬 수 있을 뿐만 아니라 보수 시공체도 우수한 특성을 얻기 어렵기 때문에 건설후 가동기간이 비교적 짧은 코크스로에만 주로 적용되고 있으며 가동년수가 오래된 노체에는 잘 이용되지 않고 있다.The method of spraying and bonding water and refractory materials and patching method gives thermal shock to the furnace refractories that are operated before and after 1350 ° C, which may cause problems in the refractory parts of damaged areas as well, and it is difficult to obtain excellent characteristics of the repaired body. Therefore, it is mainly applied to coke ovens with a relatively short operation period after construction, and are not used well for old furnaces with long operating years.

불꽃용사보수법은 1970년대부터 개발되어 세계적으로 많이 이용되고 있는 기술로서 석유, 코크스 분말, LPG와 같은 가연성 연료와 산소 등 연소용 기체를 이용하여 2000∼2500℃정도의 고온상태의 불꽃을 고속으로 발생시키면서 내화분말을 함께 분사하여 내화물 손상부위에 용융 또는 반용융 상태로 부착시키는 기술이다. 이 방법은 보수장치가 복잡하고 대형이며 연료비가 많이 소모되므로 코크스로의 보수기술로서 적용하는 데에는 한계가 있다.The flame spray repair method has been developed since the 1970s and is widely used in the world. It is a high-speed flame at high temperature of 2000 ~ 2500 ℃ using flammable fuel such as petroleum, coke powder, LPG and combustion gas such as oxygen. It is a technique of spraying the refractory powder together while adhering to the refractory damaged area in the molten or semi-melt state. This method has a limitation in applying as a coke oven repairing technique because the repairing apparatus is complicated, large, and expensive.

그리고 불꽃용사보수법과 유사한 기술인 세라믹 용접법은 불꽃을 형성하지 않고 내화조성물 중에 함유된 금속분말의 산화발열을 이용하여 내화물 손상부위를 육성 용접할 수 있어서 보수장치가 간단하고 연료비 문제가 없어서 최근 코크스로의 열간보수법으로 주목받고 있다.In addition, the ceramic welding method, which is similar to the flame spraying repair method, is capable of welding and welding refractory damaged areas by oxidizing and heating the metal powder contained in the refractory composition without forming a spark, so that the repair device is simple and there is no fuel cost problem. It is attracting attention as a hot repair method.

이러한 세라믹 용접법에서 사용하는 종래의 내화조성물로는 다음과 같은 것이 있다.Conventional fire resistant compositions used in such ceramic welding methods include the following.

1. 실리카 분말 87중량%와 금속규소 분말 12중량% 그리고 금속알루미늄 분말 1중량%로 조성된 내화물(대한민국 특허 91-6896).1. A refractory composed of 87 wt% silica powder, 12 wt% metal silicon powder and 1 wt% metal aluminum powder (Korean Patent 91-6896).

2. 탄화규소-금속규소-금속알루미늄계, 탄화규소-금속규소-금속알루미늄-마그네시아계, 실리카-금속규소-금속알루미늄-마그네시아계, 실리카-규회석-금속규소-금속알루미늄계 내화조성물(일본특허공개공보 평5-201772).2. Silicon carbide-Metal silicon-Metal aluminum type, Silicon carbide-Metal silicon-Metal aluminum-Magnesia type, Silica-Metal silicon-Metal aluminum-Magnesia type, Silica-Wollastonite-Metal silicon-Metal aluminum type Refractory composition (Japanese patent) Publication No. Hei 5-201772).

3. 1 또는 2의 조성에 규회석(wollastonite) 분말을 소량 첨가한 내화물.3. Refractories with small amounts of wollastonite powder added in 1 or 2.

이와 같은 조성을 갖는 내화물로 세라믹 용접에 의하여 노체 내화물을 보수한 경우 그 시공체의 단면을 도 1에 나타내었다.When the furnace body refractory is repaired by ceramic welding with the refractory having such a composition, the cross section of the construction body is shown in FIG.

도 1에서 도면부호 11은 실리카 입자를 지칭하고 부호 13은 기지상을 지칭한다. 그리고 A는 시공층을 나타내는 것이며, B는 시공층과 모재 내화물 사이의 계면층을 그리고 C는 모재 내화물 층을 나타내는 것이다.In Fig. 1, reference numeral 11 denotes silica particles and reference numeral 13 denotes a known phase. And A represents the construction layer, B represents the interface layer between the construction layer and the base material refractory, and C represents the base material refractory layer.

도 1에 나타나 있는 바와 같이 종래의 내화조성물 1 , 2 또는 3은 모두 모재 내화물과 시공체 간의 팽창 및 수축특성의 차이로 인하여 계면층에서 부분적인 분리(15)나 균열(17)이 발생하여 보수된 노체의 수명을 단축시킨다는 문제점이 있다.As shown in FIG. 1, all of the conventional refractory compositions 1, 2, or 3 are partially repaired due to partial separation 15 or crack 17 at the interface layer due to the difference in expansion and contraction characteristics between the base material refractory body and the construction body. There is a problem of shortening the life of the old furnace body.

이와 같이 계면층에서 분리(15)나 균열(17)이 발생하는 것은 코크스로의 경우 모재 내화물인 규석질 내화물을 장기간 사용하게 되면 침탄과 광물상의 변화 그리고 조직의 변화가 발생하여 열간 수축, 팽창 특성이 안정화되어 있는 반면 세라믹 용접에 의한 시공층은 신재질에 따른 수축, 팽창이 새로이 시작되기 때문이다.The separation (15) or crack (17) in the interfacial layer occurs in the case of coke oven for a long time use of the base material refractory silicate refractories, carburizing and mineral phase changes and texture changes resulting in hot shrinkage, expansion characteristics While this is stabilized, the construction layer by ceramic welding starts to shrink and expand according to new materials.

상술한 바와 같은 열간보수법이나 이에 사용되는 종래의 내화조성물은 코크스로 뿐만 아니라 규석질 또는 규산염계 내화물을 사용하는 유리용해로나 소각로 또는 열풍로 등의 보수에도 사용되는데 이러한 로에 사용되는 경우에도 모재 내화물과 세라믹 시공층 사이의 분리(15)나 균열(17)이 도 1과 같이 발생하게 된다.The above-mentioned hot repair method or the conventional refractory composition used therefor is used not only for the coke furnace but also for the repair of glass melting furnaces, incinerators or hot stoves using silica or silicate refractory materials, even when used in such furnaces. Separation 15 or crack 17 between the ceramic and the ceramic construction layer occurs as shown in FIG. 1.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 세라믹 용접법에 의한 내화물 보수시 시공 후 순간적인 온도변화나 구성상의 변화에 의해 시공체 내부에 발생되는 조직상의 결함을 방지할 수 있고 표면 거칠기를조절할 수 있는 리튬계 광물이 포함된 실리카계 내화조성물과 그 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in order to solve such a problem, the object of the present invention is to prevent the defects in the structure generated inside the construction by the instantaneous temperature change or configuration change after the construction of the refractory repair by the ceramic welding method It is to provide a silica-based refractory composition containing a lithium-based mineral that can control the surface roughness and a method of manufacturing the same.

도 1은 종래의 실리카계 내화조성물로 세라믹 용접 보수한 시공체의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a construction obtained by repairing ceramic welding with a silica-based refractory composition.

도 2는 본 발명에 따른 실리카계 내화조성물로 세라믹 용접 보수한 시공체의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a ceramic weld repaired body with a silica-based fireproof composition according to the present invention.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 규석질 또는 규산염계 내화물로 축조된 공업용 노체 내화물의 손상부위를 열간 보수하는데 사용되는 내화물에 있어서, 입도가 큰 실리카 분말 38중량% 내지 86중량%에 입도가 작은 금속규소 분말을 10 중량% 내지 30중량%로 첨가하고, 입도가 작은 규회석 분말과 스포듀멘(spodumene) 분말을 함께 2중량% 내지 12중량% 정도 첨가하며, 또한 입도가 아주 작은 알루미나 분말 2중량% 내지 20중량%를 첨가하여 이루어진 실리카계 내화조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the refractory used to hot repair the damaged part of the industrial furnace refractory made of siliceous or silicate-based refractory, the silica particles with a large particle size of 38% to 86% by weight 10 to 30% by weight of small-size metal silicon powder is added, 2 to 12% by weight of small-size wollastonite powder and spodumene powder are added together, and very small-size alumina powder To provide a silica-based refractory composition by adding 2 to 20% by weight.

본 발명에서 규회석 분말과 함께 첨가하는 스포듀멘 분말은 페탈라이트(petalite) 분말로 대체하여 사용할 수도 있다.In the present invention, the spodumene powder added together with the wollastonite powder may be used in place of the petalite powder.

본 발명에 따른 실리카계 내화조성물의 주요한 특징은 세라믹 용접보수 중 육성되는 시공체의 용융점성을 부여하는 규회석과 용접보수 종료후 시공체의 사용중 팽창을 억제해 주는 첨가제 즉 리튬계 광물인 스포듀멘 또는 페탈라이트를 복합으로 일정 소량 첨가하는데 있다.The main characteristics of the silica-based refractory composition according to the present invention include wollastonite which gives the melt viscosity of the workpieces grown during ceramic welding repair and additives that suppress the expansion during use of the workpiece after the welding repair is finished, namely spodumene or lithium-based mineral. It is to add a small amount of petalite in combination.

본 발명에 따른 실리카계 내화조성물은 산소를 분말수송용 및 산화용 기체로 이용하여 손상된 내화물 부위에 분사할 때 첨가된 금속규소 혹은 알루미늄 분말의 급격한 산화발열반응에 의하여 내화물 표면에서 육성용접이 이루어진다.The silica-based refractory composition according to the present invention is grown and welded on the refractory surface by rapid oxidation and exothermic reaction of the added metal silicon or aluminum powder when spraying the damaged refractory site using oxygen as a gas for powder transportation and oxidation.

그리고 본 발명에 따른 실리카계 내화조성물은 종래의 분말재료보다 용접보수시의 시공성과 용접보수후의 보수 시공체의 조직을 안정화시킬 수 있어서 세라믹 용접법으로 노체 내부의 규석질 내화물의 손상부위를 열간 보수하는데 적합한 분말재료이다.In addition, the silica-based refractory composition according to the present invention can stabilize the workability at the time of welding repair and repair work structure after welding repair compared to the conventional powder material, so that the hot repair of the damaged part of the siliceous refractory in the furnace body by the ceramic welding method. Suitable powder material.

본 발명에 의한 실리카계 내화조성물의 또 다른 중요한 특징은 보수 시공시 내화물 손상부위표면에서의 부착 육성 과정중 적당한 용융점성을 나타내어 부착성과 시공특성을 향상시키고 보수후 시공체 내부의 조직 및 시공체와 모재내화물 계면에서의 부착상태가 도 2와 같이 분리나 균열과 같은 결함이 발생하지 않도록 하는데 있다.Another important feature of the silica-based refractory composition according to the present invention is that it exhibits proper melt viscosity during the process of adhesion growth on the refractory damage site during repair and construction, thereby improving adhesion and construction characteristics, The adhesion state at the base material refractory interface is such that defects such as separation and cracking do not occur as shown in FIG. 2.

상술한 바와 같은 본 발명의 중요한 특징들은 실리카계 내화물의 조성과 그 제조방법에 의한 것으로 제조방법상의 특징은 먼저 실리카 분말에 규회석 분말과 스포듀멘 분말 또는 규회석 분말과 페탈라이트 분말을 첨가하여 충분히 혼련한 다음 여기에 금속규소분말을 첨가하여 충분히 혼련하고 마지막으로 알루미늄 분말을 더 첨가하여 순차적으로 혼련하는데 있다.Important features of the present invention as described above are due to the composition of the silica-based refractory and the method of manufacturing the characteristics of the manufacturing method is first kneaded sufficiently by adding wollastonite powder and spodumene powder or wollastonite powder and petalite powder to silica powder Next, the metal silicon powder is added thereto to knead sufficiently, and finally, the aluminum powder is further added to knead sequentially.

이하 표 1에 나타난 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 이하에 설명될 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이므로 본 발명은 이들 실시예 만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and comparative examples shown in Table 1. The embodiments to be described below are for illustrating the present invention, and thus the present invention is not limited only to these examples.

실시예Example 비교예Comparative example 1One 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 실리카1) Silica 1) 8686 7070 6565 6565 5050 3838 8888 8383 6969 5757 4545 3636 금속규소분말2) Metal Silicon Powder 2) 1010 1010 2525 2020 2525 3030 1010 99 1515 2020 2525 3232 규회석3) Wollastonite 3) 1One 22 22 33 55 44 -- 33 1010 66 44 66 스포듀멘4) Spodumene 4) 1One 88 -- 44 -- -- -- -- -- 77 44 -- 페탈라이트5) Petalite 5) -- -- 33 -- 55 88 -- 3.53.5 -- -- -- 66 알루미늄분말6) Aluminum powder 6) 22 1010 55 88 1515 2020 22 1.51.5 66 1010 2222 2020 용사재료F.I7) Thermal Spraying MaterialsFI 7) 6868 5454 5656 5454 4949 4343 6868 6565 5151 4747 4545 4242 시공체Construction 부착율(%)Adhesion Rate (%) 8383 9797 9090 9595 9898 9898 7777 7272 9191 9494 9797 9696 기공율(%)Porosity (%) 9.49.4 5.45.4 6.16.1 4.94.9 8.68.6 9.29.2 10.210.2 14.714.7 8.58.5 13.413.4 12.112.1 10.410.4 내화도8) Refractoriness 8) 2929 2727 2828 2727 2727 2626 2929 2828 2727 2323 2727 2626 조직상태9) Organizational Status 9) ×× ××

(여기서; 1)실리카: 입도 1 mm 이하인 실리카 분말, 2)금속규소 분말: 입도 0.074mm이하의 금속규소 분말, 3)규회석: 입도 0.074mm이하의 천연산 규회석 분말, 4)스포듀멘: 입도 0.074mm 이하의 스포듀멘분말, 5) 페탈라이트: 입도 0.074mm 이하의 페탈라이트분말, 6) 알루미늄 분말; 입도 0.044mm 이하의 알루미늄 분말, 7)용사재료 F.I: 유동성 지수(Flowability Index), 8)내화도: SK 번호, 9)조직상태; 분사속도 50kg/hr, 산소 80Nm3/hr, 분사거리 20cm의 조건으로 용접하여 얻은 시공체 내부에서 발생한 균열상태(○:균열 없음, △:미세균열 약간 있음, ×:균열 많음))(Here; 1) silica: silica powder with a particle size of 1 mm or less, 2) metal silicon powder: metal silicon powder with a particle size of 0.074 mm or less, 3) wollastonite: natural wollastonite powder with a particle size of 0.074 mm or less, 4) spodumene: particle size 0.074 spodumene powders up to mm, 5) Petalite: Petalite powder up to 0.074 mm in particle size, 6) Aluminum powder; Aluminum powder with a particle size of 0.044 mm or less, 7) spray material FI: Flowability Index, 8) fire resistance: SK number, 9) texture state; Crack state generated inside the body obtained by welding under the conditions of 50kg / hr injection rate, 80Nm 3 / hr oxygen, and 20cm injection distance (○: no crack, △: slight crack, ×: high crack)

표 1에 나타난 실험결과들은 본 발명에 따라 제조된 내화물 분말을 수송용 산소와 산화 강화용 산소를 합쳐서 유량 80Nm3/hr이 되도록 하고 분사속도는 50Kg/hr이며 분사거리가 20cm인 조건으로 1000℃로 가열된 규석질 내화물 표면에 용접하였을 때 나타난 결과이다.Experimental results shown in Table 1, the refractory powder prepared according to the present invention combined the oxygen transport and oxygen for oxygen to the flow rate to 80Nm 3 / hr and the injection speed is 50Kg / hr and the injection distance is 20 ℃ 1000 ℃ This is the result when welding to the siliceous refractory surface heated with.

먼저 본 발명의 실리카계 내화조성물의 중요한 역할을 하는 리튬계 광물인스포듀멘과 페탈라이트의 첨가 영향을 먼저 살펴본다.First, the effects of addition of lithium-based mineral indudumen and petalite, which play an important role in the silica-based refractory composition of the present invention, will be described first.

비교예 7과 같이 규회석 분말과 리튬계 광물을 첨가하지 않았을 경우 시공체의 내화도는 다소 높게 유지되지만 용사보수시의 부착율이 떨어지고 기공율이 높다는 결점이 있음을 알 수 있다.When the wollastonite powder and the lithium-based mineral are not added as in Comparative Example 7, the fire resistance of the construction body is maintained to be somewhat high, but it can be seen that the adhesion rate during the thermal spraying is poor and the porosity is high.

그리고 규회석 분말과 리튬계 광물의 총 첨가량이 12중량% 이상일 경우 비교예 10과 같이 입도가 작은 첨가물의 증가에 따른 내화물 분말의 유동성 지수(F.I)가 저하되어 용접보수시 분말의 수송을 어렵게 하고, 부착율은 다소 증가하지만 과 용융되어 기공율이 증가하게 되므로 결과적으로 시공체가 부실해지는 원인이 된다.In addition, when the total amount of wollastonite powder and the lithium-based mineral is more than 12% by weight, the fluidity index (FI) of the refractory powder decreases due to the increase of the additives having a small particle size as in Comparative Example 10, making it difficult to transport the powder during welding repair. Although the adhesion rate is slightly increased, it is excessively melted and the porosity is increased, resulting in a failure of the construction body.

비교예 9 에서와 같이 규회석 분말 1종만 첨가하면 부착율과 시공체의 기공율은 다소 양호할 수 있지만 도 1과 같은 조직상의 결함이 발생한다.If only one type of wollastonite powder is added as in Comparative Example 9, the adhesion rate and the porosity of the construction body may be rather good, but defects in the structure of FIG. 1 occur.

한편 실시예에서 나타내고 있지는 않지만 규회석 분말을 첨가하지 않고 스포듀멘이나 페탈라이트 중 어느 하나만을 첨가하는 경우에는 용접보수시 용융점성이 너무 없어서 사용이 곤란해진다.On the other hand, although not shown in the examples, when only one of spodumene or petalite is added without adding the wollastonite powder, it is difficult to use because there is no melt viscosity at the time of welding repair.

따라서 리튬계 광물은 유동성을 증가시키는 규회석 분말과 함께 첨가 하는 것이 바람직하며 그 첨가량은 규회석 분말과 스포듀멘 분말 또는 규회석 분말과 페탈라이트 분말의 총 함량은 2중량% 내지 12중량%로 하는 것이 바람직하다.Therefore, lithium-based minerals are preferably added together with wollastonite powder to increase fluidity, and the amount of wollastonite powder or spodumene powder or wollastonite powder and petalite powder is preferably 2 to 12% by weight. .

규회석 분말과 스포듀멘 분말 또는 규회석 분말과 페탈라이트 분말을 첨가하여 실리카계 내화성 분말을 제조하는 경우 각 첨가 원료의 첨가, 배합 및 혼련순서가 중요한데 이하에서는 이점에 대하여 살펴본다.When preparing silica-based refractory powder by adding wollastonite powder and spodumene powder or wollastonite powder and petalite powder, the order of addition, blending, and kneading of each additive is important.

공업적으로는 첨가 원료 전부를 한번에 배합하여 혼련하고 포장하는 것이 경제적이겠지만 동일한 조성을 갖는 내화물이라고 하더라고 배합 및 혼련 순서를 달리함에 따라 용접보수시 시공체의 성능에 큰 차이가 발생한다.Industrially, it would be economical to knead and knead and pack all the additive raw materials at once, but even if it is a refractory having the same composition, the difference in the order of mixing and kneading causes a great difference in the performance of the construction during welding repair.

따라서 본 실시예에 의한 실리카계 내화물 분말의 배합 순서는 먼저 실리카 분말에 규회석 분말과 스포듀멘 분말 또는 규회석 분말과 페탈라이트 분말을 첨가하여 충분히 혼련한 다음 여기에 금속규소 분말을 첨가하여 충분히 혼련하고 계속해서 알루미늄 분말을 첨가하여 순차적으로 혼련하는 방법으로 원료를 배합하였다.Therefore, the blending sequence of the silica-based refractory powder according to the present embodiment is first kneaded sufficiently by adding wollastonite powder and spodumene powder or wollastonite powder and petalite powder to silica powder, and then adding metal silicon powder to the mixture to sufficiently knead and continue. The raw materials were blended by adding aluminum powder and kneading sequentially.

이와 같은 순서로 첨가 원료를 배합하는 것은 알루미늄 분말과 금속규소 분말의 순차적인 산화발열에 의하여 규회석 분말과 스포듀멘 분말 또는 규회석 분말과 페탈라이트 분말이 먼저 연화 용융되고 이어서 빠른 속도로 실리카가 연화되면서 규석질 내화벽돌표면에 육성 용접되기 쉽도록 하기 위한 것으로 이와 같이 혼합된 내화물 분말은 전체적으로 알루미늄 분말과 금속규소 분말의 산화 반응성을 가장 높일 수 있는 상태로 분포될 수 있기 때문이다.Mixing the additive raw materials in this order is performed by sequential oxidation and heating of aluminum powder and metal silicon powder, which first softens and melts the wollastonite powder and the spodumene powder or the wollastonite powder and the petalite powder, and then the silica is softened rapidly. This is because the refractory powder mixed in this way can be distributed in a state where the oxidation reactivity of the aluminum powder and the metal silicon powder can be most enhanced.

본 실시예에서 알루미늄 분말은 산화발열에 의하여 상기 첨가제를 적절히 용융시켜 세라믹 용접을 가능하게 하는 중요한 역할을 하는 것으로 시판되고 있는 제품에 따라 산화 반응성이 다양한 차이를 보이지만 공업용으로서 입도가 0.044mm 이하이고 순도가 95%이상이면 사용이 가능하다.In this embodiment, the aluminum powder plays an important role in enabling the ceramic welding by appropriately melting the additives by oxidative heating. However, the aluminum powder shows various differences in oxidation reactivity according to commercially available products. If is more than 95% can be used.

알루미늄 분말을 2중량% 미만으로 첨가할 경우 순도가 높은 알루미늄 분말을 첨가한다고 하여도 발열량이 부족하여 제대로 용접시공이 되지 않아 표 1의 비교예 8과 같이 부착율이 극히 나빠지고 시공체의 기공율이 매우 높아져 실용성이 없다.When the aluminum powder is added in less than 2% by weight, even though the aluminum powder with high purity is added, the amount of heat generated is insufficient, so that welding is not performed properly. As shown in Comparative Example 8 of Table 1, the adhesion rate is extremely bad and the porosity of the construction body is high. It becomes very high and not practical.

또한 비교예 11과 같이 20중량% 이상 첨가한 경우에는 과도한 발열반응에 의하여 부착율은 매우 뛰어나지만 원료의 과용융으로 인하여 시공체의 조직이 다공화되어 기공율이 지나치게 높아져 사용할 수 없다.In addition, when added to 20% by weight or more, as in Comparative Example 11, the adhesion rate is very excellent due to excessive exothermic reaction, but due to the over-melting of the raw material, the structure of the construction is porous, the porosity is too high to be used.

따라서 알루미늄 분말의 첨가량은 2중량% 내지 20중량%를 첨가하는 것이 바람직하며, 규석질 내화물 보수용으로는 5중량% 전, 후 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.Therefore, it is preferable to add 2 weight%-20 weight% of the addition amount of aluminum powder, and it is more preferable to add before and after 5 weight% for a silica refractories repair.

금속규소 분말은 용융점이 1400℃정도로 알루미늄 분말과 함께 용접보수시의 산화발열을 돕고 시공체의 치밀화를 부여하는 특성을 가지는 것으로 비교예 8과 같이 그 첨가량이 10중량% 미만일 경우에는 산화발열량도 부족해지지만 시공체의 치밀화가 제대로 되지 않는 문제가 있으며 그 첨가량이 30중량% 이상일 경우에는 입도가 작은 알루미늄 분말이 과량 존재하여 내화물 분말 자체의 유동성을 저하시키고 용접보수시의 분말 수송에 빈번한 맥동현상의 원인이 되어 시공체의 조직에 결함을 발생시킨다.The metal silicon powder has a melting point of about 1400 ° C, which together with aluminum powder assists in the heat of oxidation during welding repair and gives densification of the construction. When the added amount is less than 10% by weight, as in Comparative Example 8, the amount of heat of oxidation is also insufficient. However, there is a problem that the compacted body is not properly densified, and when the added amount is more than 30% by weight, the aluminum powder having a small particle size is present in excess, which lowers the fluidity of the refractory powder itself and causes frequent pulsation in powder transportation during welding repair. This causes defects in the structure of the construction body.

따라서 금속규소 분말은 10중량% 내지 30중량% 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.Therefore, the metal silicon powder is preferably added in the range of 10% by weight to 30% by weight.

실리카 분말은 트리디마이트(tridymite) 및 크리스토발라이트(crystobalite)상을 주광물상으로 하며, 세라믹 용법보수시 시공체의 골격을 유지하는 역할을 하는 것으로 입도가 1mm이하의 큰 입자를 사용하는데 경우에 따라서 분체수송용 산소의 속도를 2배 이상으로 빠르게 하여 3mm 내지 5mm 정도의 대형입자를 사용할 수도 있다.Silica powder is composed of tridymite and crystobalite phases as the main mineral phase, and plays a role in maintaining the skeleton of the construction body during ceramic application repair. It is also possible to use large particles of about 3 mm to 5 mm by speeding up the transport oxygen more than twice as fast.

실리카 분말의 첨가량이 38중량% 이하일 경우에는 다른 첨가 성분의 첨가량을 조정한다고 하여도 시공체의 골격에 해당되는 큰 입자인 실리카 입자의 양이 상대적으로 작아져서 시공체의 조직이 부실해지는 원인이 되며, 그 첨가량이 86중량% 이상일 경우에는 반대로 다른 첨가 성분의 첨가량이 줄어들어 용접보수시의 부착율 및 용융점성이나 시공체의 치밀도가 나빠 양호한 시공체 조직을 얻을 수 없다.When the amount of the silica powder added is 38% by weight or less, even if the amount of the other additives is adjusted, the amount of the silica particles, which are the large particles corresponding to the skeleton of the body, becomes relatively small, causing the structure of the body to be deteriorated. On the contrary, when the added amount is more than 86% by weight, on the contrary, the added amount of the other added components decreases, and thus the good structure of the coated body cannot be obtained because of poor adhesion rate and melt viscosity at the time of welding repair, or poor density of the coated body.

따라서 실리카 분말은 38중량% 내지 86중량%를 첨가하는 것이 바람직하며, 알루미늄 분말, 금속규소 분말, 규회석 분말과 스포듀멘 분말 또는 규회석 분말과 페탈라이트 분말의 적정첨가량을 고려하여 65중량% 전,후로 첨가하는 것이 더욱 바람직하다.Therefore, it is preferable to add 38 wt% to 86 wt% of silica powder, and 65 wt% before and after considering the appropriate addition amount of aluminum powder, metal silicon powder, wollastonite powder and spodumene powder or wollastonite powder and petalite powder. It is more preferable to add.

이와 같이 본 발명은 규석질 또는 규산염계 내화물을 사용하는 코크스로, 열풍로, 유리용해로, 소각로 또는 가열로 등의 내화물 손상부위를 보수하는데 있어서 노체를 냉각시키지 않고 열간에서 세라믹 용접법으로 즉시 보수할 수 있으며 가연성 연료를 사용하지 않고 알루미늄 분말과 금속규소 분말의 산화발열반응을 이용하여 시공성이 매우 우수하고 시공체의 조직이 치밀하며 균일한 시공체를 얻을 수 있는 리튬계 광물이 포함된 실리카계 내화조성물을 제공하여 노체를 용접보수 하는데 사용이 편리할 뿐만 아니라 노체의 보수비용을 줄일 수 있어서 노체의 보수효과를 극대화 할 수 있다.As described above, the present invention can be repaired immediately by ceramic welding in hot without repairing the furnace body in repairing damaged parts of coke furnace, hot furnace, glass melting furnace, incinerator or heating furnace. It is a silica-based fire-resistant composition containing lithium-based minerals, which has excellent workability by using oxidation and heat reaction of aluminum powder and metal silicon powder without using combustible fuel, and has a compact structure and a uniform work body. It is not only convenient to use for welding and repairing the furnace body but also can reduce the maintenance cost of the furnace body, thus maximizing the repair effect of the furnace body.

Claims (4)

규석질 또는 규산염계 내화물로 축조된 공업용 노체 내화물의 손상부위를 열간 보수하는데 사용되는 내화물에 있어서,In the refractory used to hot repair the damaged part of the industrial furnace refractories constructed of silicate or silicate-based refractory, 입도가 1mm 이하인 실리카 분말 38중량% 내지 86중량%;38% by weight to 86% by weight of silica powder having a particle size of 1 mm or less; 입도가 0.074mm 이하인 금속규소 분말 10 중량% 내지 30중량%;10% to 30% by weight of metallic silicon powder having a particle size of 0.074 mm or less; 각각 입도가 0.074mm 이하인 규회석 분말과 리튬계 광물이 혼합된 혼합분말 2중량% 내지 12중량%; 그리고2 wt% to 12 wt% of a mixed powder in which wollastonite powder having a particle size of 0.074 mm or less and a lithium mineral are mixed; And 알루미늄 분말 2중량% 내지 20중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 실리카계 내화조성물.Silica-based fire-resistant composition, characterized in that consisting of 2% by weight to 20% by weight of aluminum powder. 청구항 1에 있어서, 상기 리튬계 광물은 스포듀멘 분말 또는 페탈라이트 분말 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실리카계 내화조성물.The silica-based refractory composition according to claim 1, wherein the lithium-based mineral is any one of spodumene powder or petalite powder. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 알루미늄 분말의 입도는 0.044mm 이하인 것을 특징으로 하는 실리카계 내화조성물.The silica-based fire resistant composition according to claim 1 or 2, wherein the aluminum powder has a particle size of 0.044 mm or less. 규석질 또는 규산염계 내화물로 축조된 공업용 노체 내화물의 손상부위를 열간 보수하는데 사용되는 내화물의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of the refractory material used for hot repairing the damaged part of industrial furnace refractory body built with a siliceous or a silicate type refractory material, 입도가 1mm 이하인 실리카 분말 38중량% 내지 86중량%에 각각의 입도가0.074mm 이하인 규회석 분말과 스포듀멘 분말 또는 규회석 분말과 페탈라이트 분말이 혼합된 혼합분말 2중량% 내지 12중량%을 첨가하여 충분히 혼련하여 제1차 배합물을 준비하는 단계;38% by weight to 86% by weight of silica powder having a particle size of 1 mm or less is added by adding 2% to 12% by weight of a mixture powder of wollastonite powder and spodumene powder or wollastonite powder and petalite powder having a particle size of 0.074 mm or less. Kneading to prepare a first blend; 상기 제1차 배합물에 0.074mm 이하인 금속규소분말 10 중량% 내지 30중량%을 첨가하여 충분히 혼련하여 제2차 배합물을 준비하는 단계;Preparing a second blend by sufficiently kneading by adding 10 wt% to 30 wt% of a metal silicon powder of 0.074 mm or less to the first blend; 상기 제2차 배합물에 입도가 0.044mm 이하인 알루미늄 분말 2중량% 내지 20중량%을 첨가하여 혼련하는 단계로 이루어진 실리카계 내화조성물 제조방법.Method for producing a silica-based refractory composition comprising the step of kneading by adding 2 to 20% by weight of aluminum powder having a particle size of 0.044mm or less to the secondary blend.
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