KR102139399B1

KR102139399B1 - 비정형 내화성 세라믹 제품의 제조를 위한 배치 조성물, 소성된 내화성 세라믹 제품의 제조 방법, 소성된 내화성 세라믹 제품 및 비정형 내화성 세라믹 제품의 용도

Info

Publication number: KR102139399B1
Application number: KR1020157030928A
Authority: KR
Inventors: 빌프리트 에크슈타인
Original assignee: 리프랙토리 인터렉추얼 프라퍼티 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2013-06-10
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2020-07-30
Also published as: CN105209406A; US10155696B2; CA2907910C; US20170313624A1; SI2813481T1; US20160115080A1; EP2813481A1; ES2543321T3; WO2014198433A1; PE20151941A1; UA117826C2; MX2015015524A; IL242405B; RS54129B1; EA201500863A1; HRP20150795T1; BR112015028098B1; SA515370108B1; JP2016526521A; BR112015028098A2

Abstract

본 발명은 비정형 내화성 세라믹 제품의 제조를 위한 배치 조성물, 소성된 내화성 세라믹 제품의 제조 방법, 소성된 내화성 세라믹 제품 및 비정형 내화성 세라믹 제품의 용도에 관한 것이다.

Description

비정형 내화성 세라믹 제품의 제조를 위한 배치 조성물, 소성된 내화성 세라믹 제품의 제조 방법, 소성된 내화성 세라믹 제품 및 비정형 내화성 세라믹 제품의 용도{BATCH COMPOSITION FOR PRODUCING AN UNSHAPED REFRACTORY CERAMIC PRODUCT, METHOD FOR PRODUCING A FIRED REFRACTORY CERAMIC PRODUCT, FIRED REFRACTORY CERAMIC PRODUCT, AND USE OF AN UNSHAPED REFRACTORY CERAMIC PRODUCT}

본 발명은 비정형(unshaped) 내화성 세라믹 제품의 제조를 위한 배치(batch) 조성물, 소성된 내화성 세라믹 제품의 제조 방법, 소성된 내화성 세라믹 제품 및 비정형 내화성 세라믹 제품의 용도에 관한 것이다.

공지된 바와 같이, 배치는 세라믹 소성에 의하여, 소성된 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 하나 이상의 성분의 조성물을 기술한다. 본 발명의 맥락에서 용어 "내화성 세라믹 제품"은 특히 600℃ 초과의 사용 온도를 가지는 세라믹 제품, 바람직하게는 DIN 51060에 정의된 내화성 물질, 즉 내화도(pyrometric cone equivalent) > SK17를 가지는 물질을 기술한다. 내화도는 특히 DIN EN 993-12에 따라 결정될 수 있다.

내화성 세라믹 제품은 특히 비정형 내화성 세라믹 제품의 형태, 즉 소위 "내화성 재료"로도 알려져 있다.

비정형 내화성 세라믹 제품, 또는 내화성 재료는 특히 수리 및 유지 재료로서 사용된다. 이들 적용 중 하나는 크게 응력을 받는 노의 영역의 수리를 위한 거닝(gunning) 재료로서 내화성 재료의 사용이다. 내화성 재료의 또 다른 적용은 턴디쉬 재료로서 이의 사용이다. 턴디쉬 재료는 강철 주조 시 턴디쉬(즉 포니 래들(pony radle) 또는 주강 분배기(cast steel distributor))를 라이닝(lining)하도록 사용된다.

내화성 재료의 다른 적용은 래밍(ramming) 또는 역충전(backfill) 재료로서의 사용에 있다.

내화성 특성에 관하여, 예를 들어 거닝 또는 턴디쉬 재료에 대한 요건이 까다롭다. 따라서 거닝 재료로부터 제조된 제품은 침식 및 부식에 대항하는 조밀한 매트릭스를 형성해야 한다. 턴디쉬 재료부터 제조된 라이닝의 다공도는 우수한 절연을 달성하고 그에 따라 턴디쉬 안의 열손실을 감소시키도록 높아야 한다. 그러나 동시에, 거닝 및 턴디쉬 재료가 매우 내화성인 결합제 매트릭스를 형성해야 하고, 이는 용이하게 소결될 수 있는 배치 조성물에 의해서만 획득될 수 있다. 오늘날까지, 다량의 결합제 또는 다른 저용융점 성분이 배치에 요구된다. 이들 성분은 재료의 주요 사용 온도를 저하시키며, 이러한 온도는 흔히 대략 1,400 내지 1,700℃의 범위이고, 내화성을 또한 저하시킨다.

본 발명의 목적은 소성된 내화성 세라믹 제품을 제조할 수 있는 비정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 배치를 제공하는 것이고, 여기서 배치는 특히 거닝, 턴디쉬, 래밍 또는 역충전 재료로서 사용된다. 더욱이 배치로부터 제조될 수 있는 소성된 내화성 세라믹 제품은 특히 침식 및 부식에 대항하는 우수한 마모 특성을 가지며, 또한 우수한 내화성을 가진다. 배치가 턴디쉬 재료로서 사용될 경우, 이로부터 제조된 제품이 또한 높은 다공도를 가져야 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 이러한 유형의 소성된 내화성 세라믹 제품 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 위에 언급된 특성을 가지는 소성된 내화성 세라믹 제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 비정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한, 다음을 포함하는 배치의 제공에 의하여 달성된다:

각각 배치의 총 질량에 대하여;

- 55 내지 95 질량%의 적어도 하나의 마그네시아 기초 원료 물질 및

- 5 내지 45 질량%의 적어도 하나의 마그네사이트 기초 원료 물질,

여기서;

마그네사이트 기초 원료 물질의 총 질량에 대하여

- 마그네사이트 기초 원료 물질의 총 칼슘 카보네이트 함량은 10 질량% 미만임.

뜻밖에도 본 발명에서, 마그네시아 기초의 배치로부터 거닝, 턴디쉬, 래밍 또는 역충전 재료가 제조될 수 있음이 나타나고, 여기서 동시에, 배치로부터 제조될 수 있는 소성된 내화성 세라믹 제품은, 배치가 특히 낮은 총 칼슘 카보네이트 함량을 가지는 하나 이상의 마그네사이트 기초 원료 물질을 포함할 경우 우수한 마모 특성과 함께 우수한 내화성을 나타낸다.

그러한 배치로부터 제조된 거닝, 턴디쉬, 래밍 또는 역충전 재료의 유리한 특성의 원리는 다음과 같은 것으로 생각된다: 본 발명의 배치의 마그네사이트 기초 원료 물질은 주로 마그네슘 카보네이트(MgCO₃)로 이루어진다. 본 발명의 배치를 사용 시 대략 600℃의 사용 온도를 넘으면, 마그네사이트-원료의 마그네슘 카보네이트는 MgO 및 CO₂로 분해된다. 결과적으로 생성된 가성 MgO는 극도로 높은 반응성을 특징으로 한다. 결과적으로 생성된 가성 MgO의 이러한 높은 반응성으로 인하여, 직접 결합 MgO-MgO가 배치로부터 제조된 내화성 세라믹 제품의 구조 안에 형성되고, 이는 제품의 고 내화성을 야기한다. 예를 들어 전형적인 사용 온도이며 차후 턴디쉬 재료의 소성이 일어나는 대략 1,500℃ 아래의 소성 온도에서, MgO 및 CO₂로의 마그네사이트-원료의 분해로부터 야기된 높은 다공도가, 재료로부터 제조된 소성된 제품의 사용 동안 뛰어난 절연을 야기한다. 동시에 결과적으로 생성된 가성 MgO의 융해가 제품의 상당한 융해 및 이에 따른 조밀한 매트릭스를 유발하며, 이는 소성된 제품이 슬래그로부터의 공격 및 침투에 대하여 내성이도록 한다. 소성된 제품은 침식 및 부식에 대하여 우수한 내성을 가진다. 특히 본 발명에 따라 배치로부터 제조된 소성된 제품은 산성 및 고 알루미나 슬래그에 대하여 우수한 내성을 가진다.

본 발명에서 중요한 점은, 마그네사이트 기초 원료 물질의 총 칼슘 카보네이트 함량이 특히, 본 발명에 따르면, 마그네사이트 기초 원료 물질의 총 질량에 대하여 10 질량% 미만으로 낮아야 한다는 것이다. 이는 본 발명에 따르면 마그네사이트 기초 원료 물질 중의 높은 칼슘 카보네이트(CaCO₃) 함량이 이러한 유형의 배치에 기초하여 제조된 제품의 침식 및 부식 특성과 함께 내화성을 악화시킬 수 있기 때문이다.

그러므로 본 발명에 따르면, 마그네사이트 기초 원료 물질의 총 칼슘 카보네이트 함량은, 각각 본 발명의 배치에서 마그네사이트 기초 원료 물질의 총 질량에 대하여, 10 질량% 미만, 예를 들어 9 질량%, 8 질량%, 7 질량%, 6 질량%, 5 질량%, 4 질량%, 3 질량%, 2 질량%, 2.5 질량%, 2.2 질량%, 2.0 질량%, 1.8 질량%. 1.6 질량%, 1.4 질량%, 1.2 질량%, 1.0 질량% 또는 0.8 질량% 미만일 수 있다. 마그네사이트 기초 원료 물질 중의 이러한 칼슘 카보네이트 함량은 원료들 중의 총 칼슘 카보네이트 함량에 대한 것이다. 따라서 본 발명의 배치가 예를 들어 다양한 마그네사이트 기초 원료 물질을 포함할 경우, 예를 들어 마그네사이트 기초 원료 물질들이 상이한 칼슘 카보네이트 함량을 가질 수 있고, 예를 들어 마그네사이트 기초 원료 물질의 총 칼슘 카보네이트 함량이 위에 언급된 비율 미만인 한은, 이들 원료 중 일부가 원료에 대하여 10 질량% 초과로 포함할 수 있다.

바람직한 한 구체예에 따르면, 마그네사이트 기초 원료 물질은 원료 마그네사이트의 형태, 특히 전적으로 원료 마그네사이트의 형태이다.

마그네사이트 기초 원료 물질이 단지 원료 마그네사이트의 형태로만 존재할 경우, 원료 마그네사이트가 고순도를 가지고 특히, 위에 언급된 낮은 함량의 칼슘 카보네이트를 가지며 존재한다.

배치 중의 마그네사이트 기초 원료 물질의 비율은 최소 5 질량% 미만, 예를 들어 최소 6, 8, 10, 12, 14, 16 또는 18 질량% 미만일 수 있다. 예를 들어 배치 중의 마그네사이트 기초 원료 물질의 비율은 최대 45 질량%, 예를 들어 최대 43, 42, 40, 38, 36, 34, 32, 30, 28, 26, 24, 22 또는 21 질량%일 수 있다.

달리 명시되지 않으면, 본 명세서에 언급된 비율은, 각각 본 발명의 배치 또는 본 발명의 소성된 제품의 총 질량에 대한 질량%로 주어진다.

바람직하게는, 마그네사이트 기초 원료 물질은 작은 입자 크기, 특히 < 3 mm, < 2 mm 또는 < 1 mm의 입자 크기를 가진다. 예를 들어, 마그네사이트 기초 원료 물질은 (각각 마그네사이트 기초 원료 물질의 총 질량에 대하여) 배치에서 최소 50 질량%가 < 1 mm, < 0.5 mm 또는 < 0.1 mm의 입자 크기를 가질 수 있다. 또한 마그네사이트 기초 원료 물질이 < 1 mm, < 0.5 mm 또는 < 0.1 mm의 입자 크기 d₉₀(즉 상응하는 성분의 총 질량에 대하여 상응하는 성분의 최소 90 질량%가 주어진 입자 크기보다 작은 입자 크기)를 가질 수 있다.

마그네시아 기초 원료 물질은, 예를 들어 다음 원료 중 적어도 하나의 형태일 수 있다: 소결된 마그네시아 또는 올리빈 ((Mg, Fe)₂SiO₄).

마그네사이트 기초 원료 물질과 함께, 마그네시아 기초 원료 물질은 비교적 작은 입자 크기, 예를 들어 < 3 mm, < 2 mm 또는 < 1 mm의 입자 크기를 또한 가질 수 있다. 예를 들어 마그네시아 기초 원료 물질은 < 1 mm의 입자 크기 d₉₀를 가질 수 있다. 특히, 배치가 턴디쉬 재료로서 사용될 경우, 마그네시아 기초 원료 물질은 < 1 mm, < 0.5 mm 또는 < 0.3 mm의 입자 크기 d₉₀를 가질 수 있다.

마그네시아 기초 원료 물질은 배치 중에서 최소 55 질량%의 비율, 예를 들어 최소 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78 또는 79 질량%의 비율로 존재한다. 예로서 마그네시아 기초 원료 물질은 배치 중에서 최대 95 질량%의 비율, 예를 들어 최대 92, 90, 88, 86, 84, 82 또는 81 질량%의 비율로 존재할 수 있다.

위에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따르면, 마그네사이트 기초 원료 물질 중의 더 높은 칼슘 카보네이트의 비율이 배치로부터 제조된 제품의 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이러한 측면에서, 마그네시아 기초 원료 물질 중의 칼슘 옥사이드 함량이 또한 비교적 낮을 수 있다. 예를 들어, 마그네시아 기초 원료 물질 중의 총 칼슘 옥사이드 함량은 각각 배치 중의 마그네시아 기초 원료 물질의 총 질량에 대하여 5 질량% 미만, 예를 들어 4, 3, 2 또는 1 질량% 미만일 수 있다.

전체 배치에 있어서, 배치 중의 CaO 함량은 5 질량% 미만, 예를 들어 4 질량%, 3 질량%, 2 질량%, 1.8 질량%, 1.6 질량%, 1.4 질량%, 1.2 질량%, 1 질량%, 0.8 질량%, 0.6 질량%, 0.4 질량%, 0.2 질량% 또는 0.1 질량% 미만일 수 있다.

본 발명에 따른 배치 중의 칼슘 카보네이트 또는 CaO의 비율을 가능한 한 낮게 유지하기 위하여, 본 발명의 배치가 석회석 및 돌로마이트를 포함하지 않거나 단지 작은 비율로만 포함할 수 있다. 예를 들어, 배치 중의 이러한 원료의 총 질량은 5 질량% 미만, 예를 들어 4, 3, 2 또는 1 질량% 미만일 수 있다.

본 발명의 배치는 추가적인 성분으로서 하나 이상의 가소제, 예를 들어 다음 가소제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 점토 또는 벤토나이트. 배치는 가소제를 최소 0.5 질량%의 비율, 예를 들어 최소 1 질량% 또는 1.3 질량%의 비율로 포함할 수 있다. 예를 들어 배치는 최대 4 질량%, 예를 들어 최대 3 질량%, 2 질량% 또는 1.7 질량%의 비율의 가소제를 포함할 수 있다.

예를 들어 배치는 추가적인 성분으로서 소결 보조제, 예를 들어 붕산을 포함할 수 있다. 소결 보조제는 배치에, 예를 들어 최소 0.2 질량%의 비율, 예를 들어 최소 0.3 또는 0.4 질량%의 비율로 포함될 수 있다. 예를 들어 배치는 최대 1.5 질량%의 비율, 예를 들어 최대 1.3 질량%, 1 질량% 또는 0.7 질량%의 비율로 소결 보조제를 포함할 수 있다.

배치는 추가적인 성분으로서 적어도 하나의 결합제, 예를 들어 다음 결합제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 물유리 또는 소듐 헥사메타포스페이트. 예를 들어 배치는 결합제를 최소 0.5 질량%의 비율, 예를 들어 최소 1 질량%, 1.3 질량% 또는 1.5 질량%의 비율로 포함할 수 있다. 예를 들어 배치는 결합제를 최대 5 질량%의 비율, 예를 들어 최대 4 또는 3.5 질량%로 포함할 수 있다.

배치는 추가적인 성분으로서, 특히 기공형성제 및 접착촉진제로서 종이 또는 셀룰로스 섬유를 포함할 수 있다. 배치는 종이 및/또는 셀룰로스 섬유를 예를 들어 최소 0.2 질량%의 비율, 예를 들어 최소 0.3 질량%, 0.4 질량%, 0.5 질량%, 0.7 또는 0.9 질량%의 비율로 포함할 수 있다. 예를 들어 배치는 최대 2.0 질량%의 비율, 예를 들어 비율 최대 1.5 또는 1.2 질량%의 비율로 종이 및/또는 셀룰로스 섬유를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명의 배치는, 특히 소결된 마그네시아, 올리빈 및 원료 마그네사이트 형태의 마그네시아 기초 원료 물질 및 마그네사이트 기초 원료 물질 이외에도, 추가적인 성분을 작은 비율로, 예를 들어 10 질량% 미만의 비율, 예를 들어 9, 8, 7, 6 또는 5 질량% 미만의 비율로 포함할 수 있다. 본 발명 개념의 연속으로, 소결된 마그네시아, 올리빈 및 원료 마그네사이트 형태의 원료 물질 및 추가적 성분인 물유리, 소듐 헥사메타포스페이트, 점토 및 벤토나이트 이외에도, 본 발명의 배치는 또한 5 질량% 미만의 비율, 예를 들어 4 또는 3 질량% 미만의 비율의 추가적인 성분을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배치가 턴디쉬 건조 경화 재료 형태의 턴디쉬 재료로서 사용되어야 할 경우, 배치는 유기 결합제, 특히 임시 결합제를 포함할 수 있다. 예를 들어 배치는 다음 유기 결합제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 페놀 수지, 글루코스 또는 시트르산. 예를 들어 배치는 유기 결합제를 최소 1 질량%의 비율, 예를 들어 최소 2 또는 2.5 질량%의 비율로 포함할 수 있다. 예를 들어, 배치는 유기 결합제를 최대 5 질량%의 비율, 예를 들어 최대 4 또는 3.5 질량%의 비율로 포함할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 배치 중의 아이언 옥사이드(Fe₂O₃) 및 알루미나(Al₂O₃)의 높은 비율은 배치로부터 제조된 제품의 특성에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타난다. 이러한 측면에서, 배치 중의 Fe₂O₃의 비율이 3.5 질량% 미만, 예를 들어 3 질량%, 2.5 질량%, 2 질량%, 1.5 질량% 또는 1.0 질량% 미만으로 고정될 수 있다. 예를 들어, 배치 중의 Al₂O₃의 비율은 5 질량% 미만, 예를 들어 4 질량%, 3 질량%, 2.5 질량%, 2 질량%, 1.5 질량% 또는 1.0 질량% 미만일 수 있다.

배치 중의 Fe₂O₃ 및 Al₂O₃ 함량에 관하여 위에 주어진 정보 및 배치 중의 CaO 함량에 관하여 위에 주어진 정보가 본 발명의 제품의 이러한 옥사이드 함량에 또한 적용된다.

배치는 추가적인 성분으로서 물을 부가적으로 포함할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 배치는 각각의 용도에 적절한 점조도(consistency)를 제공하기 위하여 당해 분야에 공지인 비율의 물과 혼합될 수 있다. 예를 들어 배치를 거닝 재료로서 사용하기 위하여, 당해 분야에 공지인 바와 같이, 물이 도포 직전에 배치에 분사될 수 있다. 배치가 예를 들어 턴디쉬 습윤 거닝 재료 형태의 턴디쉬 재료로서 사용될 경우, 예를 들어 턴디쉬 라이닝에 분사되기 전에 배치가 물과 혼합될 수 있다. 예를 들어 배치가 턴디쉬 건조 경화 재료로서 사용될 경우, 배치는 예를 들어 물이 없이 또는 소량의 물과 함께 (예를 들어 3 질량% 미만) 혼합될 수 있고, 예를 들어 위에 나타난 바와 같은 유기 임시 결합제만을 포함한다.

본 발명은 다음 단계를 포함하는 소성된 내화성 세라믹 제품의 제조 방법에 또한 관련된다:

- 본 발명에 따른 배치를 제공하는 단계;

- 원하는 사용 위치에 배치를 도포하는 단계;

- 도포된 배치를 소성하여 소성된 내화성 세라믹 제품을 형성하는 단계.

배치를 원하는 사용 위치에 도포하기 전 또는 도포하는 동안에, 배치는 경우에 따라 물과 함께 혼합될 수 있다.

예를 들어 배치가 턴디쉬 습윤 거닝 재료 형태의 턴디쉬 재료로서 사용될 경우에 예컨대 물과 혼합된 배치가 또한 제공될 수 있다.

경우에 따라 물과 혼합된 배치는 의도된 목적에 따라, 예를 들어 거닝, 턴디쉬, 래밍 또는 역충전 재료로서 사용될 수 있다. 이를 위하여 배치가 원하는 사용 위치, 즉 예를 들어, 배치가 거닝 재료로서 사용될 경우 수리되어야 하는 노에, 또는 배치가 턴디쉬 재료로서 사용될 경우 턴디쉬 라이닝에 도포된다.

본 발명은 거닝 재료, 턴디쉬 재료, 래밍 재료 또는 역충전 재료로서 본 발명의 배치의 용도에 추가로 관련된다.

본 발명의 배치가 거닝 재료로서 사용될 경우, 거닝 재료는 특히 다음의 플랜트에서 사용될 수 있다: 전기아크로, 컨버터, 강 주조 래들, 선철 래들, RH-플랜트 또는 비철 금속 공업 플랜트.

본 발명의 배치가 턴디쉬 재료로서 사용되는 경우에, 턴디쉬 재료는 특히 주강 분배기 (턴디쉬) 중의 마모 라이닝 재료로서 사용될 수 있다.

소성된 내화성 세라믹 제품, 즉 소결된 내화성 재료를 형성하기 위한 도포된 배치의 소성은, 당해 기술 분야에서 공지인 바와 같이, 재료의 도포 이전 또는 도중에 수행될 수 있다.

예를 들어 재료의 세라믹 소성은 거닝 재료 또는 턴디쉬 건조 경화 재료로서 사용될 때 재료의 도포 동안에도 수행될 수 있다. 턴디쉬 습윤 거닝 재료 형태의 턴디쉬 재료로서 사용되는 배치는, 예를 들어 사용하기 전에, 당해 기술 분야에서 공지인 바와 같이, 바람직하게는 600℃ 아래에서 최초로 건조되고, 재료가 제공된 턴디쉬가 사용되기 전에, 대략 1,000℃에서 소성된다.

배치의 소성은 소성된 내화성 세라믹 제품, 즉 소결된 내화성 제품을 제조한다.

본 발명은 본 발명의 방법에 의하여 제조된 소성된 내화성 세라믹 제품에 또한 관련된다.

배치가 턴디쉬 재료로서 사용될 경우, 소성 후 획득된 턴디쉬의 소결된 내화성 라이닝으로부터 형성된 턴디쉬 재료가 그러한 소성된 내화성 세라믹 제품을 구성한다. 배치가 거닝 재료로서 사용될 경우, 소성 후 획득된 노의 소결된 내화성 라이닝으로부터 형성된 거닝 재료가 그러한 소성된 내화성 세라믹 제품을 구성한다.

소성된 내화성 세라믹 제품을 형성하기 위한 배치의 소성은 제품의 사용 동안 주로 이용되는 온도, 예를 들어 배치로부터 턴디쉬 재료가 제조될 경우에 1,350℃ 내지 1,700℃ 범위, 예를 들어 대략 1,400℃의 온도에서 수행될 수 있다. 배치로부터 거닝 재료가 제조될 경우에 이는, 예를 들어 1,550℃ 내지 1,700℃ 범위의 온도에서, 예를 들어 대략 1,600℃의 온도에서 소성될 수 있다.

본 발명의 소성된 제품의 구조는 특징적인 상을 특징으로 한다. 이에 따라 마그네사이트 기초 원료 물질의 작은 칼슘 카보네이트 함량으로 인하여 칼슘-농후 상의 비율이 비교적 작다. 따라서 보통의 칼슘 카보네이트-농후 배치로부터 제조된 재료는, 예를 들어 0.5 질량% 초과, 때로는 10 질량% 초과의 머위나이트(Ca₃Mg(SiO₄)₂) 비율을 가진다. 그러나 본 발명에 따른 제품은 보통 < 0.5 질량%, 일반적으로 또한 < 0.1 질량% 비율의 머위나이트를 포함한다.

더욱이, 소성된 본 발명의 제품은, 칼슘 카보네이트-농후 원료를 기초로 제조된 동일한 유형의 선행 기술 제품과 대조적으로, 높은 비율의 포스테라이트(Mg₂(SiO₄))를 특징으로 한다. 예를 들어 본 발명의 제품 중의 포스테라이트의 비율이 > 5 질량%, 예를 들어 > 8 질량%일 수 있다. 선행 기술로부터의 이러한 유형의 제품은 일반적으로 포스테라이트를 포함하지 않거나 매우 작은 비율로만 포함한다.

본 발명의 소성된 제품의 상 중의 위에 기재된 실리케이트 함량은 예를 들어 사용된 원료 올리빈 또는 원료 마그네사이트 중의 천연 불순물 또는 배치의 다른 성분, 특히 물유리 형태의 결합제 또는 점토 또는 벤토나이트 형태의 가소제로부터 기인한 것이다.

본 발명의 소성된 제품은 본 발명에 따르지 않는 배치에 기초하여 제조된 그러한 제품의 물리적 특성과 비교하여, 더 우수한 물리적 특성을 특징으로 한다.

이에 따라, 소성된 제품은 고도로 내화성인 결합제 매트릭스를 포함한다. 배치가 거닝 재료로서 사용되고 대략 1,550 내지 1,700℃ 범위의 온도에서 소성되는 경우, 획득된 제품은 조밀한 매트릭스를 가진다. 배치가 턴디쉬 재료로서 사용되고 대략 1,400℃ 범위의 온도에서 소성되는 경우, 획득된 제품은 고 다공도를 나타낸다.

도 1 및 2는 1,600℃에서 소성된 거닝 재료를 나타낸다.
도 3 및 4는 1,400℃에서 소성된 턴디쉬 재료를 나타낸다.

다음 표 1은 V2 및 V4로 기재된 본 발명에 따른 배치에 대한 두 가지 예시적인 구체예를 나타낸다. V1 및 V3으로 기재된 배치는 선행 기술에 따라 구성된 배치의 비교예이다. 배치 V1 및 V2는 각각 거닝 재료로서 사용된 배치이다. 배치 V3 및 V4는 각각 턴디쉬 건조 경화 재료로서 사용된다.

원료	V1	V2	V3	V4
소결된 마그네시아 1-3 mm	25	17
소결된 마그네시아 >0.2-1 mm	42	34	36	21
소결된 마그네시아 분말 >0-0.2 mm	25	25	30	25
올리빈 >0-0.5 mm			30	30
원료 마그네사이트 >1-3 mm		10
원료 마그네사이트 >0-1 mm		10		20
물유리			2	2
소듐 포스페이트	5	2.5
점토	3	1.5	1	1
셀룰로스 섬유			1	1

사용된 소결된 마그네시아는 소결된 마그네시아에 대하여 대략 95 질량% MgO의 높은 순도를 가진다. 사용된 원료 마그네사이트는 원료 마그네사이트에 대하여 대략 1.5 질량% 칼슘 카보네이트의 비율을 가진다.

거닝 재료 V1 및 V2는 노(furnace)의 수리를 위하여 사용되었고, 이들 재료로부터 소성된 내화성 세라믹 제품이 획득되도록 1,600℃의 주요 온도에서 세라믹 소성을 겪었다. 배치 V3 및 V4는 각각의 턴디쉬를 제조하기 위하여 사용되었다. 이를 위하여, 재료 V3 및 V4가 물과 혼합된 다음 턴디쉬 라이닝에 분사되고, 대략 500℃에서 건조되고, 최종적으로 대략 1,000℃까지 가열되었다. 최종 세라믹 소성은 이후 턴디쉬가 사용될 때, 대략 1,400℃에서 수행된다.

표 2에서 배치 V1 내지 V4로부터 제조된 소성된 내화성 세라믹 제품의 물리적 특성을 요약하고, 여기서 배치 V1로부터 제조된 제품은 E1로 표시되고, 배치 V2로부터 제조된 제품은 E2로 표시되고, 배치 V3으로부터 제조된 제품은 E3으로 표시되고, 배치 V4로부터 제조된 제품은 E4로 표시된다.

특성	E1	E2	E3	E4
냉간 압축 강도 [N/mm²]	83.0	101.0	6.3	5.0
벌크 밀도 [g/cm³]	2.8	2.9	1.8	1.6
다공도 [부피% ]	18.5	16.5	44.5	54.3

냉간 압축 강도, 벌크 밀도 및 다공도가 DIN EN ISO 1927-6: 2012에 따라 결정되었다.

첨부 도면은 소성된 내화성 세라믹 제품의 현미경사진이다 .

도 1 및 2는 1,600℃에서 소성된 거닝 재료를 나타내고, 여기서 도 1에 나타나는 거닝 재료를 위한 기저 배치에는 마그네사이트 기초 원료 물질이 없고, 도 2에 나타나는 거닝 재료를 위한 기저 배치는 본 발명에 따라 구성되고 20 질량%의 비율의 원료 마그네사이트를 포함한다. 참조번호 1은 마그네시아를 나타내고, 참조번호 2는 구조 중의 공극을 나타낸다.

도 2에 나타나는 소성된 제품이 도 1에 나타나는 제품보다 더 조밀하고 규칙적인 구조를 가짐을 쉽게 알 수 있다.

도 3 및 4는 1,400℃에서 소성된 턴디쉬 재료를 나타낸다. 도 3에 나타나는 턴디쉬 재료를 위한 기저 배치는 선행 기술에 따르는 한편, 도 4에 나타나는 턴디쉬 재료를 위한 기저 배치는 본 발명에 따르고 20 질량% 원료 마그네사이트의 비율을 포함한다. 참조번호 1은 마그네시아를 나타내고 참조번호 2는 공극을 나타내며; 더욱이 구조 중에서 관찰될 수 있는 올리빈이 참조번호 3으로써 나타난다.

여기서, 도 3의 제품과 비교하여 더욱 다공성인 구조의 도 4의 제품을 볼 수 있다.

Claims

다음을 포함하는, 비정형 내화성 세라믹 제품 제조를 위한 배치(batch):
각각 배치의 총 질량에 대하여;
1.1 55 내지 95 질량%의 적어도 하나의 마그네시아 기초 원료 물질(magnesia based raw material),
1.2 5 내지 45 질량%의 적어도 하나의 원료 마그네사이트(raw magnesite) 형태의 마그네사이트 기초 원료 물질(magnesite based raw material),
1.3 배치의 총 질량에 대하여 10 질량% 미만의 추가 성분
여기서
1.4 마그네사이트 기초 원료 물질의 총 질량에 대하여 마그네사이트 기초 원료 물질의 총 칼슘 카보네이트의 함량은 10 질량% 미만임.
제1항에 있어서, 다음 원료 중 적어도 하나의 형태의 마그네시아 기초 원료 물질을 가지는 배치:
소결된 마그네시아 또는 올리빈.
제1항에 있어서, 다음 산화물 중 적어도 하나가 각 경우에 제시된 최대 비율을 나타내는 배치:
각각 배치의 총 질량에 대하여
CaO < 5 질량%;
Fe₂O₃ < 3.5 질량%;
Al₂O₃ < 3.0 질량%.
다음 단계를 포함하는, 소성된 내화성 세라믹 제품의 제조 방법:
5.1 제1항에 따른 배치를 제공하는 단계;
5.2 배치를 원하는 사용 위치에 도포하는 단계;
5.3 도포된 배치를 소성된 내화성 세라믹 제품으로 소성하는 단계.
제4항에 따른 방법을 이용하여 제조된 제품.
제5항에 있어서, 각 경우에 제시된 비율로 다음 상 중 적어도 하나를 나타내는 제품:
각각 제품의 총 질량에 대하여,
포스테라이트: > 5 질량%;
머위나이트: < 0.5 질량%.
제5항에 있어서, 다음 산화물 중 적어도 하나가 각 경우에 제시된 최대 비율을 나타내는 제품:
각각 제품의 총 질량에 대하여,
CaO < 5 질량%;
Fe₂O₃ < 3.5 질량%;
Al₂O₃ < 3.0 질량%.
제4항에 있어서, 배치는 거닝(gunning) 재료, 턴디쉬(tundish) 재료, 래밍(ramming) 재료 또는 역충전(backfill) 재료로서 원하는 사용 위치에 도포되는 방법.
삭제