KR102344655B1 - 시멘트 클린커 코팅성 및 알카리 침투 저항성이 우수한 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물 - Google Patents

시멘트 클린커 코팅성 및 알카리 침투 저항성이 우수한 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물 Download PDF

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Abstract

시멘트 클린커 코팅성 및 알카리 침투 저항성이 우수한 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물이 제공된다.
본 발명의 내화 조성물은, 중량%로, 소결 마그네시아 클린커: 60~85%, 소결 스피넬(MgO.Al2O3) 클린커: 10~35% 및 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커: 3~5%를 포함하고, 상기 소결 마그네시아 클린커는 자체 중량%로, MgO 함유량이 97 중량% 이상이고, 상기 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커는 그 평균입도가 0.075mm 이하인 미분이며, 그리고 자체 중량%로, 그 입도가 0.075mm 이하인 미분을 26~32% 범위로 포함하고 있다.

Description

시멘트 클린커 코팅성 및 알카리 침투 저항성이 우수한 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물{Refractory composition of firing magnesia spinel with cement clinker coating and alkali penetration resistance}
본 발명은 시멘트 Rotary Kiln(R/K) 소성대용 내화물에 관한 것으로, 시멘트 클린커 코팅성 및 알카리 침투 저항성 향상을 위하여 소결 마그네시아(MgO)와 소결 스피넬(MgO-Al2O3) 클린커 주원료 구성에 적정 입도를 갖는 허시나이트(Hercynite) 원료를 적정량 적용하여, 향상된 수명을 나타내는 시멘트 R/K 소성대용 내화 조성물에 관한 것이다.
시멘트 R/K의 소성대 구간은 시멘트 클린커의 최종 결정상 변화를 위하여, 고온 1,650℃ 정도의 온도로 조업되고, 자원 재순환 및 폐기물의 에너지화 차원에서 각 종 산업 폐기물인 슬래그, 폐석고, 슬러지, 주물사, 석탄재 및 폐목재, 폐플라스틱, 폐타이어 등을 부원료 및 에너지원으로 사용하기 때문에, K2CO3, K2SO4,Na2CO3,KCl 등의 알카리 성분이 많이 발생된다. 따라서, 시멘트 R/K 소성대 구간에 사용되는 내화물은 고온의 온도에 대한 내열성 및 알카리 침투 저항성 확보를 위해서 시멘트 클린커의 안정된 코팅성이 요구되고, 내화물 자체도 내열성 및 알카리 침투 저항성이 요구되어, 마그네시아와 스피넬(MgO-Al2O3) 원료 구성의 내화물이 많이 사용되고 있다.
시멘트 클린커와 내화물의 코팅 안정성 확보를 위해서는 시멘트 성분과 유사한 CaO 함량이 높은 돌로마이트(MgO-CaO) 내화물도 사용되지만, 돌로마이트(MgO-CaO) 내화물은 CaO 성분에 기인하여, 시멘트 클린커 구성 광물상인 C3S(3CaO.SiO2), C2S(2CaO.SiO2), C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3)와의 코팅성은 우수하지만, CaO 성분의 대기중 수분(H20)과의 반응에 따른 수화(Hydration)에 의한 Ca(OH) 생성, 부피팽창으로 인한 내화물의 균열 발생으로 인한 보관성이 열위하거나, 과잉의 시멘트 클린커 코팅으로 인한 시멘트 R/K 설비의 동체 부하로, 제한적으로 사용되고 있다.
시멘트 R/K 소성대 구간에 널리 사용되는 소성 마그네시아 스피넬질 내화물의 시멘트 클린커 코팅성 향상을 위해서는 Fe2O3를 첨가하거나, Fe2O3 함량이 높은 마그네시아 클린커, FeO와 Al2O3 화합물인 허시나이트(Hercynite) 클린커 등을 주원료로 사용하기도 한다. 허시나이트(Hercynite) 클린커를 주원료 사용하거나, 첨가한 마그네시아 스피넬질 내화물은 시멘트 클린커의 CaO성분과 반응에 따른 내화물내 C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3) 생성에 의한 코팅부착성은 우수하지만, 알카리 침투 저항성이 열위한 문제점이 있다. 또한, 허시나이트(Hercynite)와 같이 제조 과정에서 결정상이 FeO.Al2O3에서 MgO.Fe2O3 또는 MgO.Al2O3로 변화는 원료 적용 소성 내화물은 치수, 외관 상태 등의 제어를 위해서 첨가 함량 및 입도 등의 제어가 요구된다.
일본 공개특허 2018-154516호 일본 공개특허 2011-57539호 일본 공개특허 2002-308667호 일본 공개특허 2000-72528호 중국 공개특허 2009-10089561호
본 발명은 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커가 적용된 소성 마그네시아 스피넬질 내화물의 종래 기술 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 알카리 침투 저항성을 저하시키지 않으면서, 시멘트 코팅 부착성을 향상시킬 수 있는 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명 명세서의 전반적인 사항으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
본 발명의 일측면은,
중량%로, 소결 마그네시아 클린커: 60~85%, 소결 스피넬(MgO.Al2O3) 클린커: 10~35% 및 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커: 3~5%를 포함하고,
상기 소결 마그네시아 클린커는 자체중량%로, MgO 함유량이 97 중량% 이상이고,
상기 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커는 그 평균입도가 0.075mm 이하인 미분이며, 그리고
자체 중량%로, 그 입도가 0.075mm 이하인 미분을 26~32% 범위로 포함하고 있는 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물에 관한 것이다.
상기 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커 중 입도가 0.044mm 이하의 미분의 함량이 80% 미만인 것이 바람직하다.
상기 소결 스피넬(MgO.Al2O3) 클린커는 자체 중량%로, MgO: 41~50%와 Al2O3: 50~59%를 포함하여 조성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커가 적용된 소성 마그네시아 스피넬질 내화물의 종래 기술 문제점인 알카리 침투 저항성을 저하시키지 않으면서, 시멘트 코팅 부착성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 시멘트 Rotary Kiln용 마그네시아 스피넬질 내화물의 마그네시아 클린커의 C/S비율(CaO/SiO2)에 따른 알카리 침투 저항성 평가 Test후의 조직을 비교한 전자 현미경 관찰 사진으로서, (a)는 C/S가 4.1일 경우, (b)는 C/S가 1.5일 경우, (c)는 C/S가 1.5일 경우의 SEM-LED 분석 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 중 표 1의 실험 1-4에 적용된 불순물인 CaO 성분 및 SiO2 성분의 CaO/SiO2 함량비가 다른 소결 마그네시아 클린커와 Al2O3 성분 및 MgO 성분 함량이 다른 소결 스피넬 클린커를 적용한 소성 마그네시아 내화물의 알카리 침투 저항성 평가 후의 외관을 각각 나타내는 사진이다
도 3은 본 발명의 실시예에 적용된 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 적용 입도에 따른 전자 현미경 미세 구조 비교 전자 현미경 관찰 사진으로서, (a)는 1.0mm이상 입도를 갖는 전융 허시나이트 클린커를, (b)는 0.075mm 이하의 입도를 갖는 전융 허시나이트 클린커를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예 중 표 2의 비교예 1-3 및 발명예 1에서 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 적용 입도에 따른 알카리 침투 저항성 평가후의 외관 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 중 표 2의 비교예 1-3 및 발명예 1에서 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 적용 입도에 따른 시멘트 코팅성 평가후의 표면 반응 면적 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 중 표 2의 비교예 1-3 및 발명예 1에서 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 적용 입도에 따른 시멘트 코팅성 평가후의 변질층 깊이 평가를 위한 Cutting 단면 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 적용된 전체 0.075mm이하 미분 입도 함량에 따른 내화물 내부 균열 발생 여부 관찰을 위한 Cutting 단면 사진이다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명의 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물은, 중량%로, 소결 마그네시아 클린커: 60~85%, 소결 스피넬(MgO.Al2O3) 클린커: 10~35% 및 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커: 3~5%를 포함하고, 상기 소결 마그네시아 클린커는 자체중량%로, MgO 함유량이 97 중량% 이상이고, 상기 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커는 그 평균입도가 0.075mm 이하인 미분이며, 그리고 자체 중량%로, 그 전체 입도가 0.075mm 이하인 미분을 26~32% 범위로 포함하고 있다.
이하, 본 발명의 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물의 조성성분 및 그 함량 제한사유를 설명하며, 여기에서 "%"는 달리 언급이 없다면 "중량%"를 의미한다.
본 발명의 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물은, 중량%로, 소결 마그네시아 클린커를 60~85% 범위로 포함한다.
본 발명에서는, 자체중량%로, MgO 함유량이 97 중량% 이상인 소결 마그네시아 클린커를 이용함이 바람직한데, 이는 Al2O3, CaO, Fe2O3, SiO2 등의 불순물 함량에 기인하여 내열성이 저하되고, 주로 불순물중 SiO2 함량이 높기 때문에 C/S비율(CaO/SiO2)이 낮아서 알카리 침투 저항성이 저하되는 문제점이 있기 때문이다.
또한 본 발명에서는 상기 소결 마그네시아 클린커의 함량을 60~85% 범위로 제한하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 구성 원료중 소결 마그네시아 클린커의 융점이 2700℃ 이상으로 가장 높기 때문에, 내열성 확보를 위해서는 60%이상으로 적용하여야 하며, 구성 원료중 소결 마그네시아 클린커의 열팽창 계수가 가장 크기 때문에, 열간에서의 팽창 제어를 위해서는 85% 이하로 적용되어야 한다.
또한 본 발명의 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물은, 중량%로, 소결 스피넬(MgO.Al2O3) 클린커를 10~35% 범위로 포함한다.
종래 시멘트 R/K용 소성 마그네시아-스피넬 내화물의 원료는 MgO 함유량 97 중량% 이상의 소결 마그네시아 클린커와 이론 스피넬 함량인 Al2O3 65~75 중량%, MgO 25~35 중량%의 소결 스피넬 클린커 또는 전융 스피넬 클린커가 많이 사용되었다.
시멘트 R/K용 내화물의 내알카리 침투 저항성 향상을 위해서는, 소결 마그네시아 클린커의 입계에 존재하는 CaO 성분과 SiO2 성분의 CaO/SiO2 함량비가 높은 클린커의 적용이 요구된다. 소결 마그네시아 클린커의 입계에 CaO/SiO2 함량비가 낮아서, free SiO2 함량이 높은 경우는, 스피넬 클린커에서 확산된 Al2O3 성분과 침투된 알카리 물질인 Na 및 K 등과 반응하여 저융점의 고팽창 알카리 화합물(K2O.Al2O3.XSiO2, Na2O.Al2O3.XSiO2)을 생성하여 10~20% 부피 팽창으로 내화물의 손상이 가속화 된다.
따라서 시멘트 R/K용 소성 마그네시아-스피넬질 내화물에 사용되는 소결 마그네시아 클린커내 CaO 성분 및 SiO2 성분의 CaO/SiO2 함량비를 2.O이상으로 제안하기도 한다.
하지만, 소결 마그네시아 클린커의 불순물 CaO 성분 및 SiO2의 성분의 함량 제어가 쉽지 않고, CaO 성분 및 SiO2 성분의 함량이 제어된 소결 마그네시아는 가격이 비싸기 때문에 내화물의 가격 경쟁력이 저하된다. 따라서, CaO 성분 및 SiO2 성분의 CaO/SiO2 함량비가 2.O 미만인 소결 마그네시아 클린커를 사용하더라도, 알카리 침투 저항성을 향상시키기 위해서는 소결 스피넬 클린커내 MgO 함량 41~50%, Al2O3 함량 50~59 중량%인 정도로 조정한 소결 스피넬 클린커의 사용이 바람직하다. 이론 스피넬 함량인 Al2O3 65~75 중량%, MgO 25~35 중량% 대비 MgO 41~50 중량%, Al2O3 50~59 중량%로 구성된 MgO 성분 과잉의 스피넬 클린커는 열간에서 이론 스피넬 클린커 대비 Al2O3 성분의 마그네시아 클린커 입계 확산 가능성이 적기 때문에, 마그네시아 클린커 입계에서 저융점의 고팽창 알카리 화합물(K2O.Al2O3.XSiO2, Na2O.Al2O3.XSiO2 )의 생성량이 적다. 또한, 스피넬 클린커의 MgO 함량을 50 중량%이하로 하는 것은 MgO 성분이 너무 과잉일 경우에는 free MgO 성분이 유황과 반응해 황화물상을 형성하고 조직 변화를 가져오기 때문이다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 자체 중량%로, MgO 41~50%, Al2O3 50~59 중량%로 이루어진 MgO 성분 과잉의 스피넬 클린커를 사용하는 것이 바람직하다.
나아가, 본 발명에서는 상기 소결 스피넬(MgO.Al2O3) 클린커를 10~35% 범위로 포함함이 바람직하다. 만일 소결 스피넬(MgO.Al2O3) 클린커 함량이 10% 미만이면, 마그네시아 스피넬질 내화물의 시멘트 클린커 코팅 부착성 저하 및 열팽창 증대의 문제점이 발생할 수 있고, 소결 스피넬(MgO.Al2O3) 클린커 함량이 35%를 초과하면, 마그네시아 스피넬질 내화물의 내열성 및 알카리 침투 저항성 저하의 문제점이 발생할 수 있다.
그리고 본 발명의 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물은, 중량%로, 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커: 3~5%를 포함하다.
본 발명의 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커는 자체 중량%로, Fe2O3 함유량 42% 이상과 잔여 Al2O3를 포함하여 조성될 수 있다.
본 발명에서는 상기 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 함량을 3~5%를 범위로 제한함이 바람직하다. 이는 시멘트 클린커의 CaO 성분과 반응에 따른 내화물내 C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3) 생성에 의한 코팅부착성을 향상시키기 위한 목적이며, 만일 그 함량이 3% 미만이면 시멘트 클린커 코팅 부착성이 저하되고, 5%를 초과하면 내열성이 저하되고, 내화물의 제조 과정인 소성공정에서 치수 및 표면 불량의 발생 가능성이 높아질 수 있다.
한편 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 적용 입도가 평균 0.075mm 이하의 미분일 것이 요구된다. 만일 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커를 0.075mm 초과 입도 사이즈로 사용할 경우에, 전융 허시나이트(Hercynite) 원료의 중공사 구조의 미세조직에 기인하여, 알카리 가스의 침투가 용이하여, 알카리 침투 저항성이 열위한 문제가 발생될 수 있다. ,
또한 본 발명에서는 상기 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커 미분내 평균입도 0.044mm 이하인 미분을 자체 중량%로, 80% 미만으로 포함할 수 있다. 만일 80%를 초과하는 경우 내화물의 제조 과정인 소성공정에서 치수 및 표면 불량의 발생 가능성이 높기 때문이다.
나아가, 본 발명의 마그네시아-스피넬질 내화물은 자체 중량%로, 0.075mm이하의 미분 입도 함량이 26~32% 범위를 가짐이 바람직하다. 만일 0.075mm이하의 미분 입도 함량이 26% 미만인 경우에는 압축강도가 저하되는 문제가 발생되고, 32% 초과하는 경우, 내화물의 성형과정에서 내부 공기층의 탈기가 어려워져, 내부 균열 발생 가능성이 높아질 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하다.
(실시예)
원료조성물을 혼합, 혼련한 후, 통상의 제조방법으로, 1300kg/cm2의 압력으로 Oil Press에서 성형하고, 1650℃에서 8시간 소성후 치수가 230mm x 114mm x 65mm의 일반형 내화 벽돌을 제작했다.
제작된 내화 벽돌은 품질 특성 평가 샘플 규격에 맞추어 자르고, 하기 표 1-2와 같이 물성(부피비중, 기공률 및 압축강도)을 KS 규격에 따라 평가하였다.
통기율은 Φ50 mm x h 50mm 원통형 샘플을 이용하여 통기 단면적 A(CM2), 시료두께 L(=50mm)로 했을 때의 공기의 압력차 ΔP(cmH2O)와 공기 유량 Q(cc/sec)를 측정하고, K=(L x Q)/(A x ΔP)로 계산하여 구하였다.
또한 알카리 침투 저항성은 50mm x 50mm x 50mm 사이즈의 샘플 중앙부에 Φ20 mm x h 25mm hole을 뚫고, 알카리 조제 K2SO4, K2CO3, Na2CO3를 1:4:2 중량% 비율로 혼합 및 투입하여, 1200에서 3시간 유지후 냉각하는 것을 1Cycle로 하여, 3회 반복한 후의 균열 발생 정도로 평가하였다.
그리고 하기 표 2의 내화물과 시멘트 클린커와의 Coating 안정성은 시멘트 R/K와 유사한 구조의 회전식 Drum 침식 Test기를 이용하여, 내화 벽돌 샘플을 라이닝 구조로 축조하고, 시멘트 R/K에서 생산된 시멘트 클린커와 위에서 소개된 3종의 알카리 조제를 시멘트 클린커 95 중량%, 알카리조제 5 중량%로 시간당 300g 정도를 혼합 및 투입하면서,로 내 온도 1700℃, 5RPM의 회전속도를 유지하면서, 5시간 이후의 벽돌 표면내 시멘트 클린커 코팅 정도 및 Cutting 단면의 반응 변질층 깊이 및 균질성 정도로 평가하였다.
구분 실시예
실험1 실험2 실험3 실험4
C/S=4.1 소결 마그네시아 75 75
C/S=1.5 소결 마그네시아 - 75 - 75
이론함량 소결 스피넬(Al2O3 65~75 중량%, MgO 25~35 중량%) 25 25 - -
MgO rich 소결 스피넬(Al2O3 50~59 중량%,
MgO 41~50 중량%)		 - - 25 25
물 성 부피 비중 2.95 2.94 2.94 2.93
기공률(%) 16.0 16.1 16.2 16.3
압축강도(kg/cm2) 632 675 612 640
*C/S=CaO/SiO2성분의 함량비
상기 표 1에는 불순물인 CaO 성분 및 SiO2 성분의 CaO/SiO2 함량비를 달리하는 소결 마그네시아 클린커와, Al2O3 성분 및 MgO 성분 함량으 달리하는 소결 스피넬 클린커를 적용한 소성 마그네시아 내화물 시편들에 대한 물성이 제시되어 있다.
도 1은 상기 표 1의 시멘트 Rotary Kiln용 마그네시아 스피넬질 내화물의 마그네시아 클린커의 C/S비율(CaO/SiO2)에 따른 알카리 침투 저항성 평가 Test후의 조직을 비교한 전자 현미경 관찰 사진으로서, (a)는 C/S가 4.1일 경우, (b)는 C/S가 1.5일 경우, (c)는 C/S가 1.5일 경우의 SEM-LED 분석 사진이다. 알카리 침투 저항성이 열위한 샘플에서는 도 1(a-c)과 같이 전자 현미경 조직상에서 MgO 입계의 팽창 및 저융점의 고팽창 알카리 화합물(K2O.Al2O3.XSiO2, Na2O.Al2O3.XSiO2 )의 생성을 확인할 수 있다.
또한 도 2는 본 발명의 실시예 중 표 1의 실험 1-4에 적용된 불순물인 CaO 성분 및 SiO2 성분의 CaO/SiO2 함량비가 다른 소결 마그네시아 클린커와 Al2O3 성분 및 MgO 성분 함량이 다른 소결 스피넬 클린커를 적용한 소성 마그네시아 내화물의 알카리 침투 저항성 평가 후의 외관을 각각 나타내는 사진이다
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실험 4는 불순물인 CaO 성분 및 SiO2 성분의 CaO/SiO2 함량비가 낮은 소결 마그네시아 클린커에 Al2O3 50~59 중량%, MgO 41~50 중량%로 구성된 MgO 과잉의 스피넬 클린커를 적용한 경우로서, 실험 2의 이론 스피넬 함량인 Al2O3 65~75 중량%, MgO 25~35 중량% 스피넬 클린커 적용품보다 알카리 침투 저항성이 개선된 결과를 도 2(a-d)로부터 확인할 수 있다.
또한 C/S 비율 4.1의 소결 마그네시아 클린커를 적용한 실험 1 및 실험 3과, MgO rich 소결 스피넬 클린커를 적용한 실험 3 및 실험 4에서 고팽창 알카리 화합물 생성에 의한 균열 또는 부피 팽창이 나타나지 않음도 확인할 수 있다.
구분 실시예
비교예1 비교예2 비교예3 발명예1
소결
마그네시아		 5~3mm
3~1mm
1-0mm
미분(0.075mm-)		 85 75 75 75
소결
스피넬		 5~3mm
3~1mm
1-0mm		 10 20 20 20
전융
허시나이트		 3~1mm 5 5 - -
1-0mm - - 5 -
미분(0.075mm-) - - - 5
물 성 부피 비중 2.97 2.98 2.98 2.96
기공률(%) 15.6 15.7 15.6 15.8
압축강도(kg/cm2) 659 831 848 925
통기율(x 10-8m2/Pa.s) 3.0 3.3 2.7 2.0
시멘트 클린커 Coating Test
결과		 변질층
깊이(mm)		 8.81 4.23 5.52 7.31
한편 종래의 시멘트 클린커 코팅성 향상을 위해서 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커를 적용한 소성 마그네시아-스피넬 내화물은 1mm 이상의 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커를 적용하기 때문에, 도 3(a)와 같이, 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 중공사 구조에 기인한 알카리 가스상의 침투가 용이하여, 알카리 침투 저항성이 저하되는 문제점이 있다. 도 3은 본 발명에서 적용된 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 적용 입도에 따른 전자 현미경 미세 구조 비교 전자 현미경 관찰 사진으로서, (a)는 1.0mm이상 입도를 갖는 전융 허시나이트 클린커를, (b)는 0.075mm 이하의 입도를 갖는 전융 허시나이트 클린커를 나타낸다.
상기 표 2는 본 발명의 소성 마그네시아-스피넬 내화물에 시멘트 클린커 코팅성 향상을 위해서 첨가된 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 적용 입도에 따른 알카리 침투 저항성을 평가하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 중 표 2의 비교예 1-3 및 발명예 1에서 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 적용 입도에 따른 알카리 침투 저항성 평가후의 외관 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 중 표 2의 비교예 1-3 및 발명예 1에서 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 적용 입도에 따른 시멘트 코팅성 평가후의 표면 반응 면적 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 중 표 2의 비교예 1-3 및 발명예 1에서 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커의 적용 입도에 따른 시멘트 코팅성 평가후의 변질층 깊이 평가를 위한 Cutting 단면 사진이다.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 발명예 1과 같이 적용 입도가 미분일수록, 알카리 침투 시험후의 외관에서 균열이 적고, 알카리 침투 저항성이 우수한 결과를 보임을 도 4(d)를 통해 확인할 수 있다. 또한 발명예 1과 같이 0.075mm 이하의 전융 허시나이트(Hercynite) 적용품은 중공사 구조의 파괴에 따른 치밀화로 알카리 침투 저항성이 향상된 결과를 나타냄을 알 수 있다. 이는 소성 마그네시아-스피넬 내화물의 전융 허시나이트(Hercynite) 적용 입도에 따른 상기 표 2의 통기율 차이에서도 확인할 수 있는데, 허시나이트(Hercynite) 적용 입도가 미분일수록, 통기율이 낮게 나타났다.
또한 상기 표 2의 발명예 1은 0.075mm 이하 전융 허시나이트(Hercynite) 적용 마그네시아-스피넬 내화물로서, 통상의 1.0mm 이상의 전융 허시나이트(Hercynite) 적용 마그네시아-스피넬 내화물인 표 2의 비교예 1과 비교하여 시멘트 클린커 코팅성(표면층 반응면적 및 변질층 깊이)은 도 5(a-d) 및 도 6(a-d)와 같이 대등하지만, 알카리 침투 저항성(균열 발생 정도)에서 도 4(a-d)와 같이 균열 발생이 적은 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있다.
한편 도 7은 본 발명의 실시예에 적용된 전체 0.075mm 이하 미분 입도 함량에 따른 내화물 내부 균열 발생 여부 관찰을 위한 Cutting 단면 사진이다.
도 7에 나타난 바와 같이, 제조 공정상에서 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커 적용 마그네시아-스피넬 내화물의 내균열 불량 방지를 위해서는 내화물 전체에서 0.075mm이하 미분 입도 함량이 26~32 중량% 수준으로 조정되어야 함을 알 수 있다.
본 발명은 상기 구현 예 및 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현 예 및 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해 해야만 한다.

Claims (3)

  1. 중량%로, 소결 마그네시아 클린커: 60~85%, 소결 스피넬(MgO.Al2O3) 클린커: 10~35% 및 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커: 3~5%를 포함하고,
    상기 소결 마그네시아 클린커는 자체중량%로, MgO 함유량이 97 중량% 이상이고,
    상기 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커는 그 평균입도가 0.075mm 이하인 미분이며, 그리고
    자체 중량%로, 그 입도가 0.075mm 이하인 미분을 26~32% 범위로 포함하고 있는 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전융 허시나이트(Hercynite) 클린커 중 입도가 0.044mm 이하의 미분의 함량이 80% 미만인 것을 특징으로 하는 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 소결 스피넬(MgO.Al2O3) 클린커는 자체 중량%로, MgO: 41~50%와 Al2O3: 50~59%를 포함하여 조성됨을 특징으로 하는 소성 마그네시아 스피넬질 내화 조성물.
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