KR100407763B1 - 특정 매트릭스의 부정형 내화물과 그 습식 분무도포 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 통상의 저시멘트 캐스터블과 비교하여, 내식성과 고온에서의 강도가 높고, 통상의 저시멘트 캐스터블과 동등하게 저온부터 중간온도영역의 강도도 높은 부정형 내화물을 얻는 것을 목적으로 한다. 이를 위해서, 본 발명은, 부정형 내화물중의 전고형분을 100중량%로 하고, 입경 75㎛ 이하의 마그네시아 분말, 수경성 천이 알루미나, 및 규산질 입자의 함유량을, 각각 A중량%, B중량%, 및 C중량%로 할 때, 0.5 ≤ A ≤ 30, 0.5 ≤ B ≤ 15, 0.5 ≤ C ≤ 10, 1 ≤ A ＋ B ≤ 35, 2 ≤ A ＋ B ＋ C ≤ 40인 부정형 내화물 및 칼루시아 성분의 함유량이 1.5중량% 이내가 되는 양의 알루미나 시멘트를 더 포함하는 부정형 내화물과 그 시공방법을 제공한다.

Description

특정 매트릭스의 부정형 내화물과 그 습식 분무도포 시공방법

본 발명은 용융금속용기, 용융금속처리장치, 시멘트로(cement kiln), 소각로 등의 시공에 사용되는 특정 매트릭스의 부정형 내화물과 그 습식 분무도포 시공방법에 관한 것이다.

종래부터, 부정형 내화물로는 알루미나 시멘트를 결합제로 하는 수경성 조성물이 주로 사용되어 왔다. 예를 들면, 3 ~ 10중량%의 알루미나 시멘트, 1 ~ 5중량%의 초미분 실리카 혹은 점토, 초미분 알루미나, 및 분산제를 조합하여 사용하는 저시멘트 캐스터블은 종래의 고알루미나 시멘트 캐스터블과 비교하면, 알루미나 수화물의 탈수후의 중간온도영역에서의 강도가 높고 내식성도 높으므로 널리 사용되고 있다.

상기 저시멘트 캐스터블은, 부정형 내화물로서 필요한 시공성, 강도, 혹은 내식성을 높은 수준으로 만족시키는 것이지만, 또한 내식성과 열간강도 등의 고온에서의 특성을 향상시키기 위해서는 칼루시아 성분, 즉 시멘트의 첨가량을 극한까지 감소시키는 것이 바람직한 경우가 있다. 그것은, 통상 부정형 내화물의 매트릭스부의 산화물은 알루미나-실리카질, 혹은 알루미나-마그네시아-실리카질에 의해서구성되어 있고, 여기에 알루미나-칼루시아질인 알루미나 시멘트가 첨가되면, 알루미나-실리카-칼루시아계, 혹은 알루미나-마그네시아-실리카-칼루시아계의 저융물이 형성되기 때문이다. 이들 산화물중에서, 알루미나, 혹은 알루미나와 마그네시아는 재료구성상 필수적이므로, 내식성과 열간강도 등의 고온에서의 특성을 향상시키기 위해서는 실리카, 혹은 알루미나 시멘트중의 칼루시아중에서 어느 것인가를 감소시키지 않으면 안된다. 저시멘트 캐스터블에 있어서는, 저수분에서의 유동성을 얻기 위해서나 중간온도영역의 강도를 향상시키기 위해서 실리카질인 초미분 실리카나 점토는 어느 정도의 양이 필요하고, 특히 습식 분무도포용의 저시멘트 캐스터블은, 우수한 펌프압송성과 응집제에 의한 우수한 급결성(부착성)을 얻기 위해서, 초미분 실리카나 점토라 부르는 실리카질 원료의 첨가량이 통상의 부어넣는 시공용의 저시멘트 캐스터블보다도 약간 많은 경향이 있으므로, 한층 저알루미나 시멘트화가 요구되고 있다.

알루미나 시멘트를 사용하지 않는 부정형 내화물로서는, 예를 들면, 특개소 50 - 127907호 공보에는 내화점토를 결합제로 하는 부어넣기 재료가, 특공소 58 - 33195호 공보에 입경 10㎛ 이하의 초미분을 5 ~ 30중량% 포함하는 부어넣기 재료가, 특개소 61 - 222960호 공보에는 입경 44㎛ 이하의 실리카 초미분을 2 ~ 8중량% 포함하는 부어넣기 재료가, 특공소 57 - 7590호 공보에는 수경성 천이 알루미나를 결합제로 하는 부어넣기 재료가 개시되어 있다.

그러나, 내화점토를 결합제로 하는 클레이 본드나 초미분의 응집력을 이용한 부정형 내화물은, 저시멘트의 캐스터블과 비교하면, 고온에서 소결이 진행되기까지의 저온부터 중간온도영역의 강도가 낮고, 내식성도 낮다고 하는 결점을 갖고 있다. 또한, 수경성 천이 알루미나를 결합제로 하는 부정형 내화물은, 수경성 천이 알루미나의 수화에 의해 강도를 발현하지만, 건조시 탈수후에는 고온에서 소결이 진행되기까지의 저온부터 중간온도영역의 강도가 낮다고 하는 결점을 갖고 있다. 이러한 수경성 천이 알루미나의 결점을 보완하기 위해서 초미분 실리카 등의 규산질 미립자의 첨가가 검토되고 있지만, 저온부터 중간온도영역의 강도가 상기 저시멘트 캐스터블에 필적할 정도로는 얻어지지 않고 있다.

본 발명은 통상의 저시멘트 캐스터블과 비교하여 내식성과 고온에서의 강도가 높고, 저시멘트 캐스터블과 동등하게 저온부터 중간온도영역의 강도도 높은, 기본적으로 결합제로서의 알루미나 시멘트를 필요로 하지 않거나 또는 다량으로 필요로 하지는 않는 특정 매트릭스의 부정형 내화물과 그 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 특정 매트릭스의 부정형 내화물은, 전고형분을 100중량%로 하여, 함유된 입경 75㎛ 이하의 마그네시아 분말, 수경성 천이 알루미나 및 규산질 입자를, 각각 A중량%, B중량% 및 C중량%로 나타낸 양이, 0.5 ≤ A ≤ 30, 0.5 ≤ B ≤ 15, 0.5 ≤ C ≤ 10, 1 ≤ A ＋ B ≤ 35, 2 ≤ A ＋ B ＋ C ≤ 40로 한다.

또한, 상기 알루미나 시멘트에 함유된 칼루시아 성분이 부정형 내화물의 전고형성분중에서 1.5중량% 이내가 되는 양의 알루미나 시멘트를 포함시켜도 좋다.

또한, 본 발명의 특정 매트릭스의 부정형 내화물을 습식 분무도포 시공으로사용한다.

본 발명의 부정형 재료는, 매트릭스의 일부를 구성하는 입경 75㎛ 이하의 마그네시아 분말, 수경성 천이 알루미나 및 규산질 입자와 그 외의 내화원료의 골재, 미분 등을 포함한다.

마그네시아 분말로서는, 전융 또는 소결 마그네시아, 소결 마그네시아의 일종이지만 사이클론분으로 불리는 마그네시아 소성로에서의 집녹분, 전융 마그네시아 제조시의 집녹분, 수산화 마그네시아나 탄산 마그네슘을 400 ~ 1000℃에서 소성한 활성마그로 불리는 분말등을 사용한다.

수경성 천이 알루미나로서는, 짚사이트 혹은 바이야라이트를 감압저온하에서 탈수하거나, 3수화 알루미나를 열풍과 단시간접촉시키는 등의 방법에 의해서 얻을 수 있는 ρ-알루미나 함유물을 사용한다. 또한, ρ-알루미나를 함유하는 수경성 천이 알루미나로서는, 알코아사의 "알파본드 100"이나 "알파본드 200" 등의 시판품을 사용할 수 있다.

규산질 미립자로서는, 실리콘 혹은 페로실리콘 제조시에 부산물적으로 발생하는 증발(휘발)실리카로 불리는 것이나 화이트 카본, 무수 또는 함수 무정형 규산, 실라스, 및 실리카졸 등의 1종 또는 2종 이상을 사용한다.

상기 매트릭스의 일부를 구성하는 마그네시아 분말, 수경성 천이 알루미나와 규산질 미립자의 혼합물은, 물과 혼련하면, X선회절 등으로 확인할 수 없지만, 알루미나계 수화물, 알루미나-실리카계 수화물, 마그네시아-실리카계 수화물, 알루미나- 마그네시아-실리카계 수화물 등의 복잡한 수화물을 형성하여 수화성을 나타내고, 탈수후에는 세라믹 본드를 형성하여 강도를 발현하고 있는 것으로 생각된다.

본 발명의 부정형 내화물은, 종래의 알루미나 시멘트를 사용하지 않는 부정형 내화물의 하나인, 단순히 초미분의 응집력을 이용하여 강도(보형성)을 발현하는 부정형 내화물과 비교하면, 저온 ~ 중온영역의 강도가 높다. 또한, 종래의 수경성 천이 알루미나만을, 혹은 수경성 천이 알루미나와 규산질 미립자를 결합제로 하는 부정형 내화물과 비교해도 저온 ~ 중온영역의 강도가 높다. 이는 본 발명에서 필수 첨가물인 마그네시아의 늘어난 복잡한 형태의 수화물과 세라믹 본드의 형성에 의한 것이라고 생각된다.

따라서, 이처럼 수화물을 형성하여 수경성을 나타내고, 또한 세라믹 본드를 형성하기 위해서는 마그네시아 분말, 수경성 천이 알루미나와 규산질 미립자는 미세할 필요가 있으므로, 부정형 내화물의 매트릭스를 구성하는 75㎛ 이하의 입경인 것을 사용한다. 특히, 규산질 미립자는 입경 20㎛ 이하, 바람직하게는 입경 5㎛ 이하의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 매트릭스의 일부를 구성하는 입경 75㎛ 이하의 마그네시아 분말, 수경성 천이 알루미나와 규산질 미립자의 사용량은, 부정형 내화물중의 전고형분을 100중량%로 하여, 상기 마그네시아 분말, 수경성 천이 알루미나, 및 규산질입자의 함유량을, 각각 A중량%, B중량%, 및 C중량%로 할 때, 0.5 ≤ A ≤ 30, 0.5 ≤ B ≤ 15, 0.5 ≤ C ≤ 10, 1 ≤ A ＋ B ≤ 35, 2 ≤ A ＋ B ＋ C ≤ 40이 되도록 한다.

0.5 ≤ A, 0.5 ≤ B, 0.5 ≤ C, 1 ≤ A ＋ B, 2 ≤ A ＋ B ＋ C로 규정한 것은, 이들 규정 보다 적은 함유량에서는, 종래의 저시멘트 캐스터블에 비해, 수경시~ 저온 ~ 중온의 강도가 낮기 때문이다. 이는, 상기 수화물이나 세라믹 본드의 생성량이 적기 때문이라고 생각된다. 또한, A ≤ 30, B ≤ 15, A ＋ B ≤ 35, A ＋ B ＋ C ≤ 40으로 규정한 것은, 이들의 규정보다 많은 함유량에서는 부정형 내화물로서 적당한 유동성이 저수분에서는 얻어 질 수 없게 되기 때문이다. 또한, C ≤ 10으로 규정한 것은, 10중량% 보다 많으면 고온에서의 과소결이 커지거나 내식성이 크게 저하되기 때문이다.

내화원료의 골재, 미분으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 전융 또는 소결 알루미나, 가소 알루미나, 보크사이트, 전융 또는 합성 뮬라이트(mulite), 실리마나이트, 안다류사이트, 카이야나이트, 반토혈암, 샤못트, 로석, 규석, 용융실리카, 티타니아, 전융 또는 소결 마그네시아, 전융 또는 소결 스피넬, 전융 또는 소결 지르코니아, 지르콘, 크롬광, 전융 또는 소결 마그네시아-라임(lime), 전융 지르코니아-뮬라이트, 전융 알루미나-지르코니아, 탄화규소, 질화규소, 점토, 천연 또는 인조 흑연, 석유 코크스, 피치 코크스, 무연탄, 카본 블랙, 피치 등의 무정형 탄소 등을 들 수 있는데, 이들중 1종 또는 2종 이상을 사용한다. 여기서, 미분이란 입경이 0.2mm 이하이고, 실질적으로 그 중의 50중량% 이상이 75㎛ 이하인 상기 원료로 된 것을 의미한다.

흑연 혹은 무정형 탄소 등의 탄소성분을 함유하는 부정형 내화물의 경우에는, 탄소의 산화방지나 강도향상의 목적으로, 알루미늄, 알루미늄-실리콘 합금, 알루미늄-마그네슘 합금, 실리콘, 마그네슘 등의 금속분, 탄화규소, 탄화붕소 등의 탄화물, 붕화 지르코늄 등의 붕화물, 붕규산유리 등의 유리성분을 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명은, 내식성과 고온에서의 강도는 약간 저하되지만, 저온부터 중온영역의 강도를 더욱 향상시킬 목적으로, 알루미나 시멘트를 첨가할 수 있다. 알루미나 시멘트로서는, 부정형 내화물에 일반적으로 사용되고 있는 것이면 어느 것이나 본 발명을 위해서 사용될 수 있다. 예를 들면, JIS의 제1종에 상당하는 칼루시아 함유량 15 ~ 22중량%인 것, JIS의 제2종에 상당하는 칼루시아 함유량 25 ~ 30중량%인 것, JIS의 제3종 혹은 제4종에 상당하는 칼루시아 함유량 30 ~ 40중량%인 것, 및 그외의 알루미나 시멘트의 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.

알루미나 시멘트의 사용량은, 알루미나 시멘트를 포함하는 부정형 내화물의 전고형분중에 함유된 칼루시아 성분의 양이 1.5중량% 이내가 되도록 한다. 이와 같이, 알루미나 시멘트의 사용량을 제한하는 것은, 알루미나 시멘트에 함유된 칼루시아 성분의 양이 1.5중량% 보다 많아지면, 매트릭스부에서 알루미나-마그네시아-실리카-칼루시아계 저융물의 형성량이 많아져, 고온에서의 강도나 내식성이 저하되기 때문이다.

부정형 내화물은, 그 시공상의 문제 때문에, 일정시간 이상의 가사시간(물과의 혼련후에 시공가능한 유동성을 갖는 시간)이 필요하다. 본 발명의 부정형 내화물의 경우에는, 매트릭스의 일부를 구성하는 마그네시아 분말, 수경성 천이 알루미나와 규산질 미립자의 입경을 조정함으로써, 가사시간을 제어할 수 있다. 결국, 마그네시아 분말과 수경성 천이 알루미나의 입경이 클수록, 규산질 미립자의 입경이 작을수록 가사시간은 길어지고, 반대로, 마그네시아 분말과 수경성 천이 알루미나의 입경이 작을수록, 규산질 미립자의 입경이 클수록 가사시간은 짧아진다. 따라서, 예를 들면, 마그네시아 분말의 첨가량이 적은 경우에는 입경이 작은 활성마그를 사용하고, 마그네시아 분말의 첨가량이 많은 경우에는 입경을 크게 하여 사용함으로써 가사시간을 조정할 수 있다. 다만, 입경이 75㎛ 보다 크게 되지 않도록 하여야 한다. 또한, 마그네슘 이온이나 알루미늄 이온의 킬레이트 작용이 있는 첨가물을 가함으로써, 가사시간을 길게할 수도 있다. 이러한 가사시간 연장의 작용이 있는 첨가물로서는, 헥사플루오로규산, 옥시카르복실산, 축합인산, 폴리아크릴산, 방향족 설폰산 등, 혹은 그들의 염류 등이 있으며, 부정형 내화물의 통상의 관용량으로 사용할 수 있다. 또한, 마그네시아 분말로서는 실란 커플링제 등으로 표면처리한 마그네시아 분말을 부분적으로 또는 전체적으로 사용함으로써, 수경속도를 느리게 하여 가사시간을 연장할 수도 있다.

또한, 저수분량에서의 유동특성을 향상시켜, 치밀한 시공체를 얻기 위해서 해교제를 첨가할 필요가 있으며, 축합인산, 폴리아크릴산, 폴리카르복실산, 포스폰산, 푸민산, 알킬설폰산, 방향족설폰산 등, 혹은 그들의 염류 등의 1종 또는 2종 이상을 0.01 ~ 1중량%의 범위에서 사용한다.

또한, 일반적인 부정형 내화물에 있어서, 스포링에 의한 박리를 저감시킬 목적으로 첨가되는 스틸 파이버, 건조시의 폭열을 방지할 목적으로 첨가되는 유기섬유나 금속알루미늄을 통상의 관용량으로 사용할 수 있다.

본 발명의 부정형 내화물은, 부어넣기, 스탬프 등과 기타, 통상의 방법으로 시공할 수 있지만, 그 시공방법 중에서도, 주로 습식 분무도포 시공에 적당한 재료이다. 습식 분무도포 시공은, 내화원료, 시멘트 등의 결합제, 및 해교제 등의 첨가제를 미리 필요시공량의 물과 혼련한 부정형 재료를 압송하고, 압송후에 압축공기와 응집제를 첨가하여, 분무도포 노즐로부터 피시공체에 분무도포하는 시공방법이며, 사용되는 습식 분무도포용의 부정형 내화물은, 우수한 압송성과 응집제에 의한 우수한 급결성(부착성)이 필요한 것으로 되어 있다.

따라서, 이러한 특성을 얻기 위해서 습식 분무도포용의 저시멘트 캐스터블은 초미분의 실리카나 점토라고 하는 실리카질의 원료의 첨가량이 통상의 부어넣기 시공용의 저시멘트 캐스터블보다도 약간 많게 되는 경향이 있다. 또한, 종래의 습식 분무도포용의 저시멘트 캐스터블은, 부어넣기용의 저시멘트 캐스터블과 동등한 저온 ~ 중온의 강도나 시공시의 높은 부착성을 얻기 위해서 부어넣기용의 저시멘트 캐스터블과 같은 정도 이상의 알루미나 시멘트를 필요로하고, 그 때문에 부어넣기용의 저시멘트 캐스터블과 비교하면 저융물의 생성량이 많고, 고온에서의 강도와 내식성이 떨어지는 것으로 되어 있었다. 그러나, 본 발명의 부정형 내화물은 기본적으로는 알루미나 시멘트를 필요로 하지 않으므로, 칼루시아 성분을 아주 적게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 부정형 내화물은 초미분의 실리카나 점토라고 하는 실리카질의 원료가 약간 많아도, 통상의 알루미나 시멘트를 결합제로 하는 습식 분무도포용의 저시멘트 캐스터블 보다 고온에서의 강도와 내식성이 높고, 알루미나 시멘트를 결합제로 하는 습식 분무도포용의 저시멘트 캐스터블과 동등하게 저온으로부터 중간온도영역의 강도도 높은 특성을 갖고 있다.

습식 분무도포 시공은, 먼저 본 발명의 습식 분무도포용 부정형 재료에 필요시공량의 물을 가해 믹서로 혼련하고, 혼련된 부정형 재료를 파이프 혹은 호스 등의 수송관을 통하여 압송하고, 압송후에 압축공기와 응집제를 첨가하여, 분무도포 노즐로부터 피시공체에 분무도포하는 시공법이다. 압송수단으로서는, 피스톤 펌프, 스퀴즈 펌프 등의 펌프나 리드건 등의 에어압송장치 등을 사용할 수 있다. 혼련과 압송 공정은, 각각 별개의 장치에서 각각 별개의 장소에서 실시해도 좋고, 연속된 장치에서 실시해도 좋다. 압송장치에서의 압송후에 동일경로 혹은 별개의 경로로부터 압축공기와 응집제를 첨가하여 분무도포시공을 실시한다.

응집제로서는, 알루민산 나트륨 등의 알루민산염, 탄산나트륨 등의 탄산염, 규산나트륨 등의 규산 알카리, 염화칼슘 등의 염화물, 수산화나트륨이나 수산화칼슘 등의 수산화물, 알루민산 칼슘, 포틀랜드 시멘트 등의 수용액, 현탁액 혹은 분체가 있으며, 이들의 1종 또는 2종 이상을 사용한다.

[실시예]

본 발명에 의한 실시예 및 비교예를 표 1, 표 2, 표 3, 및 표 4에 나타낸다. 표 1, 표 2, 및 표 3은 부어넣기용의 부정형 내화물, 표 4는 습식 분무도포용의 부정형 내화물의 실시예 및 비교예이다.

본 발명에서 규정하고 있는 실시예 및 비교예에 있어서는, 이하에 나타낸 마그네시아 분말, 수경성 천이 알루미나, 규산질미립자, 내화원료의 골재와 미분, 알루미나 시멘트와 해교제를 사용하였다. 즉, 입경 75㎛이하의 마그네시아 분말로서는, 순도 98.1%의 소결 마그네시아를 분쇄하고, 75㎛의 체를 통과한 것(평균입경 20.4㎛), 혹은 순도 99.9%, 평균입경 1.5㎛(BET 비표면적 20㎡/g)의 활성마그를 사용하였다. 입경 75㎛이하의 수경성 천이 알루미나로서는, 알코아사의 "알파본드 200"을 사용하였다. 입경 75㎛이하의 규산질 미립자로서는, 순도 96.0%, 평균입경 0.28㎛의 증발실리카를 사용하였다. 또한, 내화원료의 골재와 미분으로서는 순도 99.5%의 전융 알루미나, 순도 99.6%, 평균입경 1.5㎛의 가소 알루미나와, 볼 클레이를 사용하고, 알루미나 시멘트로서는 라파쥬사제 "SECAR 71"을 사용하고, 해교제로서는 폴리아크릴산 나트륨을 사용하였다. 또한, 여기에 나타낸 것에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 실시예에 기재된 것이라면 동등한 효과를 얻을 수 있다. 여기서, 미분의 평균입경은 모두 레이저 회절법에 의한 측정치이다.

또한, 표 4에 나타낸 습식 분무도포용의 부정형 내화물에서는, 응집제(표 4에 나타낸 제2 성분)로서 9.0중량%의 K₂O, 20.6중량%의 SiO₂의 규산칼륨 수용액을 사용하였지만, 본 발명의 실시예에 기재된 것이라면 동등한 효과를 얻을 수 있다.

표중의 물과 응집제의 첨가량은, 그 외의 고형분 100중량%에 대한 외부 백분율(outer percentage) 함량(+표시)으로 표시하고 있다. 표 1, 표 2, 및 표 3에 나타낸 부어넣기용 부정형 내화물의 시험편은, 표에 기재한 부정형 재료를 믹서로 혼련하고, 소정의 시험편 형상의 금형에 부어넣는 방법으로 제작하였다.

표 4에 나타낸 습식 분무도포용 부정형 내화물의 시험편은, 표에 기재한 제1 성분을 믹서에서 혼련하고, 알렌타운(Allentown)제 AP-10 스윙 밸브 펌프를 이용하여, 내경 0.051m(2인치), 길이 30.48m(100ft)의 헤비듀티 호스내를 압송하고, 이어서 선단부에 접속한 분무도포 노즐부에서 5.62kg/㎠(80psi), 8.5㎥/분(300cfm)의 압축공기를 제2 성분인 응집제와 함께 첨가하여, 수직으로 설치된 9.29㎡(100ft²) 면적의 샤못트질 벽돌 표면에 분무도포하는 방법으로 시공한 시공체로부터 잘라 내는 방법으로 제작하였다. 여기서, 응집제 이송에는, 35.15kg/㎠(500psi)의 다이아프램 케미칼 펌프를 사용하였다.

표 1과 표 2에, 본 발명이 규정하는 조건을 만족하는 부어넣기용 부정형 내화물의 실시예를, 표 3에 부어넣기용 부정형 내화물의 비교예를 나타내었다.

표중에 나타낸 "유동성"의 항목은, 표에 기재된 부정형재료를 믹서에서 혼련한 후에, "JIS R2521 내화물용 알루미나 시멘트의 물리시험방법 10. 플로우 시험"에 준거하여 측정한 플로우치가 150 이상으로 유동성이 매우 양호하였던 것에는 " ◎"표, 플로우치가 150 미만이지만 125 이상으로 유동성이 양호했던 것에는 "○"표, 플로우치가 125 미만으로 유동성이 나빠 부어넣기용의 부정형 내화물로 적당하지 않은 것으로 판정된 것에는 "×"표를 표시하였다.

표중에 나타낸 "선변화율 : 1500℃ 소성"의 항목은, "JIS R2554 캐스터블 내화물의 선변화율 시험방법"에 준거하여 측정한 1500℃ 소성후의 선변화율이 0% 이상으로 과소결을 나타내지 않았던 것에는 "◎"표, 0% 보다 작고 -0.5% 이상으로 과소결이 충분히 작았던 것에는 "○"표, -0.5% 보다 작고 내화물로서 부적절했던 것에는 "×"표로 표시하였다.

표중에 나타낸 "110℃ 건조후의 굴곡강도"의 항목은, "JIS R2553 캐스터블 내화물의 강도시험방법"에 준거하여 측정한 110℃에서 24시간 건조후의 굴곡강도가 비교예 1(종래의 저시멘트 캐스터블의 예)의 굴곡강도의 90% 이상과 동등한 굴곡강도였던 것에는 "◎"표, 90% 미만 70% 이상으로 충분한 굴곡강도였던 것에는 "○"표, 70% 미만으로 굴곡강도가 작았던 것에는 "×"표로 표시하였다.

표중에 나타낸 "800℃ 소성후의 굴곡강도"의 항목은, "JIS R2553 캐스터블 내화물의 강도시험방법"에 준거하여 측정한 800℃에서 3시간 소성후의 굴곡강도가 비교예 1(종래의 저시멘트 캐스터블의 예)의 굴곡강도의 90% 이상과 동등한 굴곡강도였던 것에는 "◎"표, 90% 미만 70% 이상으로 충분한 굴곡강도였던 것에는 "○"표, 70% 미만으로 굴곡강도가 작았던 것에는 "×"표로 표시하였다.

표중에 나타낸 "1400℃ 열간굴곡강도"의 항목은, 상기 방법으로 제작된, 단면이 구 40mm, 길이 160mm인 시험편을 사용하여, 1400℃의 전기로내, 스팬 100mm의 3점 굴곡강도를 측정하고, 그 열간굴곡강도가 비교예 1(종래의 저시멘트 캐스터블의 예)의 열간굴곡강도의 200%이상으로 매우 열간강도가 큰 것에는 "◎"표, 150% 이상이고 200%미만으로 열간강도가 큰 것에는 "○"표, 150% 미만으로 열간강도의 향상이 불충분한 것에는 "×"표로 표시하였다.

또한, 표중에 나타낸 내식성의 항목은, 상기 방법으로 제작된 시험편을 사용하여, 슬러그회전식시험을 CaO/SiO₂(몰비) = 2.5의 슬러그를 사용하여 1650℃에서 실시한 후, 그 침식속도가 비교예 1(종래의 저시멘트 캐스터블의 예)의 침식속도의 70% 이하로 매우 내식성이 양호한 것에는 "◎"표, 70% 보다 크고 90% 이하로 내식성이 양호한 것에는 "○"표, 90% 보다 커서 내식성의 향상이 불충분한 것에는 "×"표로 표시하였다.

표 1과 표 2의 실시예 1 ~ 21은 본 발명이 규정하는 조건을 만족하는 부어넣기용 부정형 내화물의 결과인데, 종래의 저시멘트 캐스터블(비교예 1)과 비교하면 내식성과 고온에서의 강도(1400℃ 열간굴곡강도)가 높고, 저온 강도(110℃ 건조후의 굴곡강도)와 중간온도영역의 강도(800℃ 소성후의 굴곡강도)도 동등하게 높은 부정형 내화물을 얻을 수 있었다.

표 3에 부어넣기용 부정형 내화물의 비교예를 나타내었다.

비교예 1은, 알루미나 시멘트를 결합제로서 사용(알루미나 시멘트의 사용량이 8중량% : 부정형 내화물의 전고형분 100중량%에 포함된 알루미나 시멘트중의 칼루시아양이 2.4중량%)한 종래의 저시멘트 캐스터블의 대표예이다. 본 발명의 실시예와 비교하면 내식성과 고온에서의 강도(1400℃ 열간굴곡강도)가 떨어졌다.

비교예 2는, 수경성 천이 알루미나를 결합제로서 사용한(수경성 천이 알루미나의 사용량이 10중량% : 75㎛ 이하의 마그네시아 분말은 사용하지 않음) 종래의 부어넣기용 부정형 내화물의 대표예이다. 본 발명의 실시예와 비교하면 중간온도영역의 강도(800℃ 소성후의 굴곡강도)가 작다.

비교예 3은, 75㎛ 이하의 마그네시아 분말의 사용량이 본 발명의 규정보다 적은 예로서, 비교예 1 혹은 본 발명의 실시예와 비교하면, 저온의 강도(110℃ 건조후의 굴곡강도)와 중간온도영역의 강도(800℃ 소성후의 굴곡강도)가 작은 것이다.

비교예 4는, 75㎛ 이하의 마그네시아 분말의 사용량이 본 발명의 규정보다 많은 예로서, 유동성이 나쁘고, 부어넣기용 부정형 내화물에 적당하지 않다.

비교예 5는, 75㎛ 이하의 수경성 천이 알루미나의 사용량이 본 발명의 규정보다 적은 예로서, 비교예 1 혹은 본 발명의 실시예와 비교하면, 중간온도영역의 강도(800℃ 소성후의 굴곡강도)가 작다.

비교예 6은, 75㎛ 이하의 수경성 천이 알루미나의 사용량이 본 발명의 규정보다 많은 예로서, 유동성이 나쁘고, 부어넣기용 부정형 내화물에 적당하지 않다.

비교예 7은, 75㎛ 이하의 규산질입자의 사용량이 본 발명의 규정보다 적은 예로서, 비교예 1 혹은 본 발명의 실시예와 비교하면, 중간온도영역의 강도(800℃ 소성후의 굴곡강도)가 작다.

비교예 8은, 75㎛ 이하의 규산질 입자의 사용량이 본 발명의 규정보다 많은 예로서, 과소결(선변화 : 1500℃ 소성)이 크고, 본 발명의 실시예와 비교하면, 내식성이 떨어진다.

비교예 9는, 75㎛ 이하의 마그네시아 분말과 수경성 천이 알루미나의 합계 사용량 및 75㎛ 이하의 마그네시아 분말과 수경성 천이 알루미나와 규산질입자의 합계 사용량이 본 발명의 규정보다 많은 예로서, 유동성이 나쁘고, 부어넣기용 부정형 재료에 적당하지 않다.

비교예 10은, 75㎛ 이하의 마그네시아 분말, 수경성 천이 알루미나와 규산질입자의 합계 사용량이 본 발명의 규정보다 적은 예로서, 비교예 1 혹은 본 발명의 실시예와 비교하면, 저온의 강도(110℃ 건조후의 굴곡강도)와 중간온도영역의 강도(800℃ 소성후의 굴곡강도)가 작다.

비교예 11은, 전고형분에 포함된 알루미나 시멘트중의 칼루시아양이 본 발명의 규정보다 많은 예로서, 본 발명의 실시예와 비교하면, 고온에서의 강도(1400℃ 열간굴곡강도)와 내식성이 떨어진다.

표 4에, 본 발명이 규정하는 조건을 만족하는 습식 분무도포용 부정형 내화물의 실시예와 비교예를 나타낸다.

표중에 나타낸 "유동성"의 항목은, 상기 조건으로 습식 분무도포 시공한 경우에 있어서, 펌프의 실린더 압력이 140.6kg/㎠(2000psi) 이하로 펌프압송성이 매우 양호했던 것에는 "◎"표, 펌프의 실린더 압력이 140.6kg/㎠(2000psi)를 초과하였지만 펌프압송이 가능했던 것에는 "○"표, 또한 펌프압송할 수 없었던 것에는 "×"표를 표시하였다.

표중에 나타낸 "선변화율 : 1500℃ 소성"의 항목은, 시공체로부터 잘라낸 시험편을 사용하여, "JIS R2554 캐스터블 내화물의 선변화율 시험방법"에 준거하여 측정한 1500℃ 소성후의 선변화율이 0% 이상으로 과소결을 나타내지 않았던 것에는 "◎"표, 0% 보다 작고 -0.5% 이상으로 과소결이 충분히 작았던 것에는 "○"표, -0.5% 보다 작고 내화물로서 부적절했던 것에는 "×"표로 표시하였다.

표중에 나타낸 "110℃ 건조후의 굴곡강도"의 항목은, 시공체로부터 잘라낸 시험편을 사용하여, "JIS R2553 캐스터블 내화물의 강도시험방법"에 준거하여 측정한 110℃에서 24시간 건조후의 굴곡강도가 비교예 12(종래의 저시멘트 캐스터블의 예)의 굴곡강도의 90% 이상과 동등한 굴곡강도였던 것에는 "◎"표, 90% 미만 70% 이상으로 충분한 굴곡강도였던 것에는 "○"표, 70% 미만으로 굴곡강도가 작았던 것에는 "×"표로 표시하였다.

표중에 나타낸 "800℃ 소성후의 굴곡강도"의 항목은, 시공체로부터 잘라낸 시험편을 사용하여, "JIS R2553 캐스터블 내화물의 강도시험방법"에 준거하여 측정한 800℃에서 3시간 소성후의 굴곡강도가, 비교예 12(종래의 저시멘트 캐스터블의 예)의 굴곡강도의 90% 이상과 동등한 굴곡강도였던 것에는 "◎"표, 90% 미만 70% 이상으로 충분한 굴곡강도였던 것에는 "○"표, 70% 미만으로 굴곡강도가 작았던 것에는 "×"표로 표시하였다.

표중에 나타낸 "1400℃ 열간굴곡강도"의 항목은, 시공체로부터 잘라낸 단면이 구 40mm, 길이 160mm인 시험편을 사용하여, 1400℃의 전기로내, 스팬 100mm의 3점 굴곡강도를 측정하고, 그 열간굴곡강도가 비교예 12(종래의 저시멘트 캐스터블의 예)의 열간굴곡강도의 200%이상으로 열간강도가 매우 큰 것에는 "◎"표, 150% 이상이고 200%미만으로 열간강도가 큰 것에는 "○"표, 150% 미만으로 열간강도의 향상이 불충분한 것에는 "×"표로 표시하였다.

또한, 표중에 나타낸 내식성의 항목은, 시공체로부터 잘라낸 시험편을 사용하여, 슬러그회전식시험을 CaO/SiO₂(몰비) = 2.5의 슬러그를 사용하여 1650℃에서 실시한 후, 그 침식속도가 비교예 12(종래의 저시멘트 캐스터블의 예)의 침식속도의 70% 이하로 내식성이 매우 양호한 것에는 "◎"표, 70% 보다 크고 90% 이하로 내식성이 양호한 것에는 "○"표, 90% 보다 커서 내식성의 향상이 불충분한 것에는 "×"표로 표시하였다.

실시예 22 ~ 29는 본 발명이 규정하는 조건을 만족하는 습식 분무도포용 부정형 내화물의 결과인데, 종래의 습식 분무도포용 저시멘트 캐스터블(비교예 12)과 비교하면 내식성과 고온에서의 강도(1400℃ 열간굴곡강도)가 높고, 저온 강도(110℃ 건조후의 굴곡강도)와 중간온도영역의 강도(800℃ 소성후의 굴곡강도)도 동등하게 높은 부정형 내화물을 얻을 수 있었다.

비교예 12는, 알루미나 시멘트를 결합제로서 사용(알루미나 시멘트의 사용량이 8중량% : 부정형 내화물의 전고형분 100중량%에 포함된 알루미나 시멘트중의 칼루시아양이 2.4중량%)한 종래의 습식 분무도포용 저시멘트 캐스터블의 대표예이다. 본 발명의 실시예와 비교하면 내식성과 고온에서의 강도(1400℃ 열간굴곡강도)가 떨어졌다.

본 발명은, 종래의 저시멘트 캐스터블과 비교하여, 내식성과 고온에서의 강도가 높고, 종래의 저시멘트 캐스터블과 동등하게 저온부터 중간온도영역의 강도도 높은 부정형 내화물을 얻을 수 있다. 또한, 부어넣기 시공에 한정되지 않고, 습식분무도포에 있어서도 그 특성을 충분히 발휘할 수 있다.

Claims (3)

1. 부정형 내화물의 전고형분중에 함유된 마그네시아 분말과, 수경성 천이 알루미나와, 규산질 입자의 각각의 입경이 75㎛ 이하이고, 또한,

   상기 마그네시아 분말과, 수경성 천이 알루미나와, 규산질 입자의 함유량을 각각 A중량%, B중량% 및 C중량%로 할 때,

   각각의 함유량이,

   0.5 ≤ A ≤ 30,

   0.5 ≤ B ≤ 15,

   0.5 ≤ C ≤ 10,

   1 ≤ A ＋ B ≤ 35,

   2 ≤ A ＋ B ＋ C ≤ 40,

   인 특정 매트릭스의 부정형 내화물.
2. 제1항에 있어서, 상기 부정형 내화물이 알루미나 시멘트를 더 포함하는 경우, 전고형성분중의 상기 알루미나 시멘트에 함유된 칼루시아 성분의 양이 1.5중량% 이하인 것을 특징으로 하는 부정형 내화물.
3. 제1항 또는 제2항 기재의 부정형 내화물을 사용하는 습식 분무도포 시공방법.