KR100432041B1 - 돌로마이트질 스탬프재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 돌로마이트질 스탬프재에 관한 것으로, 마그네시아와 칼시아를 함유하는 돌로마이트질 스탬프재에 직경이 1 mm 이하의 지르코니아와 지르콘 분말이 중량비로 10 : 90 내지 70 : 30으로 혼합된 혼합분말을 상기 돌로마이트질 스탬프재 중의 칼시아 성분 1몰에 대하여 0.23몰 내지 1몰을 첨가하면 내식성과 내침윤성을 저하시키지 않으면서 내수화성이 향상된 돌로마이트질 스탬프재가 된다.

Description

돌로마이트질 스탬프재{Stamp material containing dolomite}
[발명이 속하는 기술분야]
본 발명은 돌로마이트질 스탬프재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내식성과 내침윤성을 저하시키지 않으면서 내수화성이 향상된 돌로마이트질 스탬프재에 관한 것이다.
[종래기술]
통상 돌로마이트질의 부정형 스탬프재는 전기로 등의 내장재로 사용되고 있으며, 마그네시아에 비하여 상대적으로 슬래그에 대한 내침윤성과 열충격저항성이 높고 증기압이 낮아 내용성이 우수하다는 장점을 지니고 있다. 그러나 돌로마이트질 스탬프재 중에 함유되어 있는 칼시아(CaO)가 대기 중에 노출되거나 수분과의 접촉시에 수화되기 쉽다는 고유의 단점 때문에 보관성이 불량하고 사용 중 누수시에 붕괴되는 문제를 초래하고 있다.
현재 돌로마이트 크링커의 내수화성을 향상시키기 위하여 일본특허공개공보 소화55-35354호 및 일본특허공개공보 소화57-205367호에서는 Fe2O3, MgO, Al2O3,SiO2및 Cr2O3등의 여러 가지 첨가물을 이용한 방법이 제안되고 있다.
그러나 상기 방법들은 돌로마이트 스탬프재의 제조시에 첨가물과 함께 소성함으로 돌로마이트 클링커의 미세구조적 불균일성을 유발시킬 가능성이 있으며, 돌로마이트 스탬프재를 구성하는 칼시아의 내수화성은 향상되는 반면에 스탬프재 자체의 내식성 및 내침윤성이 저하되는 문제점이 있었다.
상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 내식성과 내침윤성을 저하시키지 않으면서 내수화성이 향상된 돌로마이트질 스탬프재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 마그네시아와 칼시아를 함유하는 돌로마이트질 스탬프재에 있어서, 직경이 1 mm 이하의 지르코니아와 지르콘 분말이 중량비로 10 : 90 내지 70 : 30으로 혼합된 혼합분말을 상기 돌로마이트질 스탬프재 중의 칼시아 성분 1몰에 대하여 0.23몰 내지 1몰을 함유하는 것을 특징으로 하는 돌로마이트질 스탬프재를 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
일반적으로 돌로마이트 클링커는 마그네시아 및 칼시아를 주체로 하여 Fe2O3, Al2O3및 SiO2등이 소량 함유되어 있으나, 본 발명에 사용되는 돌로마이트 클링커는 돌로마이트 클링커는 중에 함유되어 있는 마그네시아와 칼시아의 양이 중량비로 95: 5 내지 60 : 40인 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 돌로마이트질 스탬프재에 사용되는 돌로마이트 클링커에 대하여 특별히 한정하는 것은 없으나, 저융점 물질의 발생을 최소화하기 위하여 마그네시아와 칼시아를 제외한 나머지 성분이 1 중량% 이하인 것이 바람직하다.
돌로마이트질 스탬프재의 구성 입도는 노체의 종류 및 사용부위에 따라 다소의 차이는 있으나, 일반적으로 3 mm 이상의 클링커가 15 중량%, 3-2 mm의 클링커가 15 중량%, 2-1 mm의 클링커가 25 중량% 및 1 mm 이하의 클링커가 45 중량%인 것으로 구성되어 있다. 본 발명에서는 스탬프재의 구성입도로서 특별히 한정하는 것은 없으며, 통상의 스탬프재의 구성입도를 사용하여도 무방하다.
본 발명에서 돌로마이트질 스탬프재에 첨가되는 지르코니아와 지르콘 분말이 중량비로 10 : 90 내지 70 : 30으로 혼합된 혼합분말의 입자 크기는 1 mm 이하이어야 한다. 상기 지르코니아와 지르콘 분말의 입자 크기가 1 mm를 초과하면 혼합분말의 입자크기 증가에 따른 비표면적 감소로 돌로마이트 클링커 중에 존재하는 칼시아와의 접촉면적이 작아지므로 돌로마이트 클링커 중에 생성되는 CaZrO3또는 3CaO·2SiO2의 생성불균일에 의하여 돌로마이트질 스탬프재의 소결성 및 내수화성이 저하된다.
또한 본 발명에서 돌로마이트질 스탬프재에 첨가되는 지르코니아와 지르콘 분말의 순도로서는 특별히 한정하는 것은 없으나, 불순물의 영향을 최소화하기 위하여 순도가 95 % 이상인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 돌로마이트질 스탬프재에 첨가되는 지르코니아와 지르콘 분말의 혼합비는 중량비로 10 : 90 내지 70 : 30이다. 상기 혼합분말 중 지르코니아 분말의 함유량이 10 중량% 미만인 경우에는 칼슘지르코네이트의 생성량이 부족하여 돌로마이트질 스탬프재의 생성량이 부족하여 돌로마이트질 스탬프재의 내수화성이 저하된다. 또한 혼합분말 중 지르코니아 분말의 함유량이 70 중량%를 초과하면 지르코니아의 함유량이 과다하여 냉각시 또는 사용 중에 지르코니아의 상전이(phase transformation)가 일어나 돌로마이트질 스탬프재에 균열을 발생시켜 돌로마이트질 스탬프재의 내용성이 감소된다.
또한 본 발명에서 상기 지르코니아와 지르콘 분말이 혼합된 혼합분말의 사용량은 상기 돌로마이트질 스탬프재 중의 칼시아 성분 1몰에 대하여 0.23몰 내지 1몰인 것이 바람직하다. 상기 혼합분말의 몰비가 1몰을 초과하는 경우에는 돌로마이트질 스탬프재 중에 잉여의 지르코니아 및 지르콘이 잔존하여 냉각시 또는 사용 중에 상전이 및 지르콘의 해리와 재결합이 일어나 돌로마이트질 스탬프재에 균열을 발생시켜 돌로마이트질 스탬프재의 내용성이 감소된다. 또한 상기 혼합분말의 몰비가 0.23몰 미만인 경우에는 하파니아의 함량이 부족하여 돌로마이트질 스탬프재의 소결성 및 내수화성이 저하된다.
이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
마그네시아와 칼시아가 중량비로 7 : 3인 돌로마이트 클링커로 구성된 통상의 입도구성을 갖는 돌로마이트질 스탬프재에 입자크기가 1 mm 이하인 지르코니아와 지르콘 분말이 중량비로 10 : 90으로 혼합된 혼합분말을 돌로마이트질 스탬프재 중의 칼시아 성분 1몰에 대하여 0.23몰을 첨가하여 혼합하였다. 상기의 혼합물에 결합제로서 페놀레진을 2.5 중량% 첨가하여 500 kg/cm2의 압력으로 성형한 후, 1650 ℃에서 3 시간 소성하여 돌로마이트질 스탬프재를 얻었다.
[실시예 2 및 비교예 1 내지 4]
하기 표 1의 성분을 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법을 적용하여 돌로마이트질 스탬프재를 얻었다.
[표 1]
실시예 비교예
1 2 1 2 3 4 5 6
지르코니아 분말의 입자크기(mm) 1 이하 1이하 1초과 1 이하 1 이하 1 이하 1 이하 -
지르콘 분말의 입자크기(mm) 1 이하 1 이하 1 초과 1 이하 1 이하 1 이하 1 이하 -
지르코니아 분말과 지르콘 분말의 혼합비(중량비) 10:90 70:30 30:70 5:95 80:20 60:40 10:90 -
칼시아 1몰에 대한 혼합분말의 몰비 0.23 1 0.33 0.6 1 2 0.2 -
기공율(%) 6 5 20 18 22 7 25 27
칼시아의 수화율(%) 3 4 65 35 6 5 55 100
침식지수 12 16 70 40 35 30 80 100
균열발생유무 없음 없음 없음 없음 균열발생 균열발생 없음 없음
상기 표 1에서 칼시아의 수화율은 오토클래이브를 이용하여 120 ℃ × 24 시간 동안 수화시험을 행한 후, 중량증가율로부터 구하였고, 침식지수는 염기도 비가 2.1인 전기로 슬래그(slag)를 침식제로 사용하여 1700 ℃ × 1 시간 × 침식제 배제 × 3회 반복의 시험조건에서 침식시험을 행한 후, 침식전후의 침식면적으로부터 상기 비교예 6을 100으로 하여 상대값으로 계산하였고, 균열유무는 1600 ℃ × 2시간 × 상온냉각 × 10회 반복 후의 균열발생 유무를 나타낸 것이다.
상기 표 1에 기재된 것과 같이 지르코니아와 지르콘을 함유한 혼합분말의 입자크기가 1 mm를 초과한 비교예 1의 경우는 수화율이 65 %, 침식지수가 70으로 저조하며, 상기 혼합분말이 지르콘 분말을 과도하게 많이 함유한 경우인 비교예 2는 칼시아의 수화율이 35%, 침식지수가 40으로 만족할만한 수준은 아니며, 상기 혼합분말이 지르코니아 분말을 과도하게 많이 함유한 경우인 비교예 3은 균열이 발생하였다. 또한 과도하게 혼합분말을 사용한 비교예 4는 균열이 발생하였으며, 적은 양의 하파니아 분말을 사용한 비교예 5는 수화율과 침식지수가 모두 떨어지고, 하파니아를 넣지 않은 비교예 4는 수화율과 침식성이 모두 가장 떨어짐을 보여 주었다.
본 발명의 실시예 1 및 2는 칼시아의 수화율이 10 % 미만이고, 침식지수가 20 미만이며, 균열이 발생하지 않는 특성을 보여주어, 본 발명의 따르는 혼합분말을 함유하는 돌로마이트질 스탬프재는 내수화성과 내식성이 모두 우수함을 알 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이 마그네시아와 칼시아를 함유하는 돌로마이트질 스탬프재에 직경이 1 mm 이하의 지르코니아와 지르콘 분말이 중량비로 10 : 90 내지 70 : 30으로 혼합된 혼합분말을 상기 돌로마이트질 스탬프재 중의 칼시아 성분 1몰에 대하여 0.2몰 내지 1몰을 첨가하면 내식성과 내침윤성을 저하시키지 않으면서 내수화성이 향상된 돌로마이트질 스탬프재를 제조할 수 있다.

Claims (2)

  1. 마그네시아와 칼시아를 함유하는 돌로마이트질 스탬프재에 있어서, 직경이 1 mm 이하이며, 지르코니아와 지르콘 분말이 중량비로 10 : 90 내지 70 : 30으로 혼합된 혼합분말을 상기 돌로마이트질 스탬프재 중의 칼시아 성분 1몰에 대하여 0.23몰 내지 1몰을 함유하는 것을 특징으로 하는 돌로마이트질 스탬프재.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 마그네시아와 칼시아를 함유하는 돌로마이트질 스탬프재는 마그네시아 : 칼시아의 함량비가 중량비로 95 : 5 내지 60 : 40인 것을 특징으로 하는 돌로마이트질 스탬프재.
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