KR102486899B1 - 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 배치(batch), 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 방법, 및 이에 의하여 제조된 부정형 내화성 세라믹 제품 - Google Patents

부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 배치(batch), 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 방법, 및 이에 의하여 제조된 부정형 내화성 세라믹 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 배치(batch), 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 방법, 및 상기 방법에 의해 제조된 부정형 내화성 세라믹 제품에 관한 것이다.

Description

부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 배치(batch), 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 방법, 및 이에 의하여 제조된 부정형 내화성 세라믹 제품
본 발명은 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 배치(batch), 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 방법, 및 상기 방법에 의해 제조된 부정형 내화성 세라믹 제품에 관한 것이다.
본 발명의 맥락으로 사용된 것과 같은 용어 "내화성 세라믹 제품"은 특히 600°C 이상의 사용 온도를 갖는 내화성 생성물, 및 바람직하게는 DIN 51060:2000-6 내에 정의된 것과 같은 내화성 물질, 즉 내화도 > SC 17을 갖는 물질을 기술한다. 내화도는 특히 DIN EN 993-12:1997-06에 따라서 결정될 수 있다.
알려진 것과 같이, 용어 "배치(batch)"는 내화성 세라믹 제품 온도 처리에 의하여, 즉 특히 세라믹 소성에 의하여 제조될 수 있는 하나 또는 그 이상의 성분 또는 원료로 형성된 조성물을 나타낸다.
내화성 세라믹 제품은 많은 형태로 알려져 있다. 내화성 세라믹 제품은 따라서 성형된 생성물, 예를 들어 벽돌의 형태로, 또는 부정형 내화성 생성물, 또는 "질량"로서 알려진 것의 형태로 제공될 수 있다.
일정한 기하학을 성형시키는 것에 의해 얻는, 성형된 내화성 생성물과 대조적으로, 이전 성형 없이 부정형 내화성 생성물을 제조하기 위한 배치(batch)는, 임의의 이전 성형 없이 온도로 작용될 수 있는 어셈블리, 예를 들어 노(furnace)에서 그들의 사용의 위치에서 직접 표면에 적용된다. 부정형 배치(batch)는 건조되거나 경화될 때, 이는 어셈블리를 가열시키는 것에 의해 온도로 작용되면서 그렇게 내화성 세라믹 제품을 형성한다.
거닝 매스(gunning mass)로서 알려진 것의 형태인 부정형 내화성 세라믹 제품은 또한 알려져 있다. 거닝 매스(gunning mass)는 특정한 마모에 노출된 내화성 라이닝의 노(furnace)의 구역의 유지 및 수복을 위해 사용된다. 특히, 거닝 매스(gunning mass)는 강철 공작물, 예를 들어 변환기, 래들 또는 턴디시 내 노(furnace) 어셈블리의 내화성 라이닝의 유지 및 수복을 위해 사용된다.
거닝 매스(gunning mass)의 사용에 따라, 거닝 매스(gunning mass)의 생성을 위해 제공된 배치(batch)는 물과 혼합되고 이후 유지될 또는 수복될 노(furnace)의 내화성 라이닝의 구역 상에 분무된다.
노(furnace)의 내화성 라이닝 상에 거닝 매스(gunning mass)를 분무시키기 위하여, 분무 기계 또는 원심분리기는 특히 사용된다. 분무 기계의 사용에 따라 건조 배치(batch)는 압축된 공기에 의하여 분무 랜스 내로 튜브를 통해 먼저 운반되고, 여기서 배치(batch)는 물과 혼합된다. 그에 따라 물과 혼합된 배치(batch)는 이후 랜스에 의하여 수복될 또는 유지될 노(furnace)의 내화성 라이닝의 구역 상에 분무된다. 원심분리기의 사용에 따라 건조 배치(batch)는 또한 먼저 물과 혼합되고 이후 수평 방적기에 수송되고, 이는 수복될 또는 유지될 노(furnace)의 내화성 라이닝의 구역 상에 물과 혼합된 배치(batch)를 원심분리하거나 분무한다.
원칙적으로, 거닝 매스(gunning mass)는 고도로 응력이 가해진 노(furnace) 구역의 유지 및 수복에서의 그들의 가치가 입증되었다. 하지만, 거닝 매스(gunning mass)의 사용에 따른 문제는 유지될 또는 수복될 노(furnace)의 표면에 접촉하기 때문에 일상적으로 거닝 매스(gunning mass)에 발생되는 기계적인 반발이다. 이 반발 때문에, 표면 상에 분무된 거닝 매스(gunning mass)의 현저한 비율은 분리되어 노(furnace) 어셈블리 내에 속할 수 있다. 분무된 거닝 매스(gunning mass)의 30%까지일 수 있는, 이들 반발된 거닝 매스(gunning mass)의 비율은 이후 노(furnace)의 수복 또는 유지에 더 이상 이용 가능하지 않다. 특히 비용 관점으로부터, 거닝 매스(gunning mass)의 반발은 그러므로 불리하다.
그러므로 거닝 매스(gunning mass)의 반발이 감소될 수 있는 기술을 제공하기 위한 테스트는 더 이상 부족하지 않는다. 성분의 알갱이 크기가 거닝 매스(gunning mass)의 반발 거동에 영향을 미칠 수 있다는 것이 밝혀졌기 때문에, 여기서는 특히 거닝 매스(gunning mass)의 배치(batch)의 성분의 알갱이 크기에 특히 중점을 둔다. 하지만, 거닝 매스(gunning mass)의 반발 많은 경우에서 일정한 알갱이 크기 단독에 의해 요망되는 규모로 감소되지 않을 수 있다.
특히, 거닝 매스(gunning mass)의 반발을 감소시키기 위하여, 성분의 알갱이 크기는, 거닝 매스(gunning mass)의 성분의 알갱이 크기 또한 거닝 매스(gunning mass)의 소결 특징에 현저한 영향을 미치기 때문에 또한 임의로 달라질 수 없다.
본 발명의 목적은 부정형 내화성 세라믹 제품, 특히, 낮은 반발을 갖는 거닝 매스(gunning mass)의 형태인 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 배치(batch)를 제공하는 것이다. 특히, 거닝 매스(gunning mass)의 반발 거동은 배치(batch) 성분의 알갱이 크기와는 관계없어야 한다. 배치(batch)는 수복될 구역에 우수한 초기 점착, 즉 우수한 접착을 또한 가져야 한다. 배치(batch)는 우수한 소결 특징을 또한 가져야 한다.
이 목적을 달성하기 위하여, 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 배치(batch)는 제공되고, 배치(batch)는 다음의 특징을 갖는다:
배치(batch)는 다음의 성분을 포함한다:
- 마그네시아를 기초로 한 적어도 하나의 원료의 형태인 주요 성분의 적어도 60 질량 %;
- 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르의 형태인 성분;
- 적어도 하나의 수용성 화학적 결합제의 형태인 성분;
배치(batch)는 다음의 물질을 다음의 질량 비율로 포함한다:
- 10 질량 % 미만 칼슘 옥사이드;
- 10 질량 % 미만 탄소.
본 발명에 따른 배치(batch)는 거닝 매스(gunning mass)로서 사용될 때 낮은 반발만을 갖는다는 것이 놀랍게도 본 발명에 따라서 밝혀졌다. 특히, 본 발명에 따른 배치(batch)에 의하여 선행 기술에 따른 거닝 매스(gunning mass)와 비교하여 현저하게 개선된 반발 거동을 갖는 거닝 매스(gunning mass)는 제조될 수 있고, 여기서 반발 거동은 알갱이 크기로써 설정된다는 것이 본 발명에 따라서 밝혀졌다. 배치(batch)는 또한 우수한 초기 점착을 갖는다. 본 발명에 따른 배치(batch)는 또한 우수한 소결 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 배치(batch)는 염기성 부정형 내화성 세라믹 제품의 형태인 부정형 내화성 세라믹 제품을 생성하기 위해, 특히 염기성 거닝 매스(gunning mass)를 생성하기 위해 사용된다. 특히, 본 발명에 따른 배치(batch)는 소결된 염기성 거닝 매스(gunning mass)를 생성하기 위해 사용된다.
본 발명에 따른 배치(batch)는 마그네시아를 기초로 한 적어도 하나의 원료 (즉 마그네슘 옥사이드, MgO)의 형태인 내화성 주요 성분을 기초로 한다. 본 발명에 따른 배치(batch)의 마그네시아를 기초로 한 적어도 하나의 원료는 바람직하게는 다음의 원료 중 적어도 하나이다: 소결된 마그네시아 또는 융합된 마그네시아. 주요 성분은 특히 바람직하게는 소결된 마그네시아의 형태로 제공된다.
주요 성분은 바람직하게는 최대 5 mm의 알갱이 크기로 제공된다. 주요 성분은 특히 바람직하게는, 주요 성분의 총 질량에 상대적인 100 질량 %의 규모로, 최대 5 mm 또는 최대 3 mm의 알갱이 크기로 제공된다. 알갱이 크기는 특히 DIN 66165-1:2015-10에 따라 결정될 수 있다.
주요 성분은 배치(batch) 내, 배치(batch)의 총 질량에 상대적인 적어도 60 질량 %의 비율로, 즉 예를 들어 또한 적어도 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91 또는 92 질량 %의 비율로 제공된다. 주요 성분은 바람직하게는 배치(batch) 내 적어도 65 질량 % 또는 적어도 70 질량 %의 비율로, 및 특히 바람직하게는 적어도 75, 80 또는 85 질량 %의 비율로 제공된다.
본 명세서에서 제공된 질량 %의 모든 값은, 개별적인 경우에서 달리 명시되지 않는 한, 각각의 경우에서 배치(batch)의 총 질량을 기초로 한다.
예를 들어, 배치(batch) 내 주요 성분은 최대 98%의 비율로, 즉 예를 들어 또한 최대 97, 96, 95, 94 또는 93 질량 %의 비율로 제공될 수 있다. 배치(batch) 내 주요 성분은 특히 바람직하게는 최대 97 질량 %의 비율로 제공될 수 있다.
거닝 매스(gunning mass)는 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르의 비율을 함유한다면 거닝 매스(gunning mass)의 반발 극단적으로 감소될 수 있다는 것은 놀랍게도 본 발명에 따라서 밝혀졌다. 여기서, 개질된 전분 에테르의 반발-감소 효과는 이것이 매우 소량으로 배치(batch) 내 제공될 때 이미 제공된다는 것이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 화학적으로 개질된 전분 에테르는 적어도 0.01 질량 %의 비율로 존재한다면 거닝 매스(gunning mass) 내 반발-감소 효과를 이미 나타낼 수 있다. 이와 관련하여, 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르의 형태인 성분은 배치(batch) 내 적어도 0.01 질량 %의 비율로, 즉 예를 들어 또한 적어도 0.02 또는 0.03 또는 0.04 또는 0.05 또는 0.06 또는 0.07 또는 0.08 또는 0.09 또는 0.10 또는 0.11 또는 0.12 또는 적어도 0.13 질량 %의 비율로 존재한다는 것이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 배치(batch)로부터 제조된 거닝 매스(gunning mass)의 반발 비율은, 본 발명에 따른 배치(batch)로부터 제조된 거닝 매스(gunning mass)의 총 분무된 질량에 관하여, 15 질량 % 미만으로, 때때로 또한 10 질량 % 미만으로 감소될 수 있다는 것이 본 발명에 따라서 또한 밝혀졌다.
배치(batch) 내 1.0 질량 % 이상의 비율로 적어도 하나의 개질된 전분 에테르는 제공된다면 배치(batch) 내 적어도 하나의 개질된 전분 에테르의 반발-감소 효과는 감소될 수 있다는 것이 본 발명에 따라서 밝혀졌다. 본 발명자는, 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르는 배치(batch) 내 1.0 질량 % 이상의 비율로 제공된다면 거닝 매스(gunning mass)를 과도하게 증점시켜, 거닝 매스(gunning mass)는 더 이상 표면에 접착되기에 충분한 점성이 아니게 된다는 것을 의심한다. 이를 기초로, 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르의 형태인 성분은 배치(batch) 내 최대 1.0 질량 %의 비율로, 즉 예를 들어 또한 최대 0.9 또는 0.8 또는 0.7 또는 0.6 또는 0.5 또는 0.4 또는 0.3 또는 0.2 또는 0.18 또는 0.16 또는 최대 0.15 질량 %의 비율로 제공된다는 것이 바람직하게는 제공된다.
원칙적으로, 본 발명에 따른 배치(batch)는 임의의 화학적으로 개질된 전분 에테르를 함유할 수 있다. 원칙적으로, 임의의 전분 에테르는, 예를 들어 "Stδrkeether" ("전분 에테르")란 표제로 Rφmpp's Chemistry Lexicon, 9th edition, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1992, ISBN 3-13-735009-3, page 4272 내에 기술된 것과 같이 화학적으로 개질된 전분 에테르의 기초 물질로서 제공될 수 있다. 이를 기초로, R=H, 알킬 또는 아르알킬을 갖는 일반식
Figure 112019067523489-pct00001
의 전분 유도체는 화학적으로 개질된 전분 에테르의 기초 물질로서 제공될 수 있다.
적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르는 특히 바람직하게는 상기 기술된 것과 같은 전분 에테르는 다음의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 화학적 그룹을 갖는 그러한 규모로 화학적으로 개질된 적어도 하나의 전분 에테르의 형태로 제공된다: 히드록시알킬, 카르복시알킬, 히드록시알킬-카르복시알킬, 카르바모일 또는 시아노알킬.
이와 관련하여 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르는 다음의 화학적으로 개질된 전분 에테르 중 적어도 하나일 수 있다: 히드록시알킬 전분 에테르, 카르복시알킬 전분 에테르, 히드록시알킬-카르복시알킬 전분 에테르, 카르바모일 전분 에테르 또는 시아노알킬 전분 에테르. 알킬 그룹의 사슬 길이는 특히 1-20 탄소 원자의 범위, 바람직하게는 1-10 탄소 원자의 범위, 및 특히 바람직하게는 1-5 탄소 원자의 범위일 수 있다.
적어도 하나의 수용성 화학적 결합제의 형태인 성분은 선행 기술로부터의 거닝 매스(gunning mass)를 위한 수용성 화학적 결합제로서 알려진 적어도 하나의 수용성 화학적 결합제, 즉 예를 들어 설페이트-계, 포스페이트-계 또는 실리케이트-계 결합제일 수 있다. 이와 관련하여 적어도 하나의 수용성 화학적 결합제는 예를 들어 다음의 결합제 중 적어도 하나일 수 있다: 적어도 하나의 수용성 설페이트, 적어도 하나의 수용성 포스페이트, 또는 적어도 하나의 수용성 실리케이트.
이와 관련하여 수용성 화학적 결합제는 바람직하게는 무기 수용성 화학적 결합제의 형태로 제공된다.
실리케이트의 형태인 수용성 화학적 결합제는 특히 물 유리 분말의 형태로 제공될 수 있다.
포스페이트의 형태인 수용성 화학적 결합제는 예를 들어 소듐 폴리포스페이트의 형태로 제공될 수 있다.
설페이트의 형태인 수용성 화학적 결합제는 예를 들어 다음의 설페이트 중 적어도 하나의 형태로 제공될 수 있다: 알루미늄 설페이트, 황화수소 소듐, 사리 염 또는 키제르석.
다음의 수용성 화학적 결합제의 적어도 하나 또는 둘 모두는 특히 바람직하게는 수용성 화학적 결합제로서 존재한다: 물 유리 분말 또는 알루미늄 설페이트.
알려진 것과 같이, 거닝 매스(gunning mass) 내 수용성 화학적 결합제의 목적은, 이들 결합제는, 내화성 주요 성분 소결하고 이에 의하여 세라믹 결합이 거닝 매스(gunning mass)에 온도의 적용 때문에 형성될 때까지, 물의 부가 이후에 화학적으로 결합하고 배치(batch) 또는 일정한 강도를 갖는 배치(batch)로부터 제조된 거닝 매스(gunning mass)를 제공한다는 사실에 있다.
적어도 하나의 수용성 화학적 결합제의 형태인 성분은 배치(batch) 내 예를 들어 적어도 1 질량 %의 비율로, 즉 예를 들어 또한 적어도 2, 3 또는 4 질량 %의 비율로 제공될 수 있다. 적어도 하나의 수용성 화학적 결합제의 형태인 성분은 배치(batch) 내 최대 10 질량 %의 비율로, 즉 예를 들어 또한 최대 9, 8, 7 또는 6 질량 %의 비율로 또한 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 배치(batch)로부터 제조된 거닝 매스(gunning mass)의 반발은 배치(batch) 내 칼슘 옥사이드의 비율 증가에 따라 증가될 수 있다는 것이 본 발명의 범위 이내에 놀랍게도 밝혀졌다. 이와 관련하여 본 발명에 따른 배치(batch)는 10 질량 % 미만의 비율로 칼슘 옥사이드를 포함한다는 것이 본 발명에 따라서 제공된다. 칼슘의 비율 감소에 따른 본 발명에 따른 배치(batch)로부터 제조된 거닝 매스(gunning mass)의 반발 감소 때문에, 배치(batch) 내 칼슘 옥사이드의 비율은 또한 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 미만 또는 1 질량 % 미만인 것이 특히 제공될 수 있다. 배치(batch) 내 칼슘 옥사이드의 비율은 바람직하게는 9 질량 % 미만이다. 배치(batch) 내 칼슘 옥사이드의 비율은 특히 바람직하게는 8 질량 % 미만이다.
본 발명에 따른 배치(batch)로부터 제조된 거닝 매스(gunning mass)의 반발은 칼슘 옥사이드의 비율 증가에 따라 증가하는 이유는 여전히 완전히 설명되지 않는다. 본 발명자는, 증점 효과 그러므로 개질된 전분 에테르의 반발-감소 효과를 감소시키는, 칼슘 이온 및 개질된 전분 에테르의 화학적으로 반응성 그룹 사이의 반응에 이른다는 것을 가정한다.
칼슘 옥사이드 (CaO)는 주요 성분의 천연 불순물로써 배치(batch) 내로 또한 도입될 수 있다. 주요 성분은 그러므로 소결된 마그네시아 또는 융합된 마그네시아에 의해 구성된 원료 중 적어도 하나의 형태로 제공된다면, 특히 본 발명에 따라서 사용된 소결된 마그네시아 또는 융합된 마그네시아는 칼슘 옥사이드의 최대 함량을 갖는다는 것이 제공될 수 있다. 특히 주요 성분의 칼슘 옥사이드의 총 질량은, 주요 성분의 총 질량에 상대적인 10 질량 % 미만, 즉 예를 들어 또한 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1 질량 % 미만인 것이 제공될 수 있다.
배치(batch) 내 Al2O3의 비율에 대한 CaO의 비율은 낮은-녹는점 칼슘 알루미네이트 상을 형성할 수 있고, 배치(batch) 내 MgO 및 SiO2의 비율을 갖는 낮은-녹는점 칼슘 마그네슘 실리케이트 상은 형성할 수 있고, 이는 배치(batch)로부터 형성된 생성물의 내화성 특징을 영구적으로 악화시킬 수 있다는 것이 내화성 기술로부터 알려진다. 배치(batch)는 염기도를 설정하기 위한 적어도 하나의 성분, 다시 말해서 배치(batch) 내 서로에 대한 CaO, MgO 및 SiO2의 비율을 그러므로 포함할 수 있다. 배치(batch)는 배치(batch)의 염기도를 설정하기 위한 이러한 종류의 성분으로서 다음의 원료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다: 석회석 (CaCO3), 백운석 (CaCO3·MgCO3), 돌로마 (CaO·MgO), 마그네사이트 (MgCO3) 또는 감람석 ((Mg, Fe)2SiO4). 배치(batch)는 염기도를 설정하기 위하여 다음의 원료 중 적어도 하나를 바람직하게는 포함한다: 석회석 또는 백운석. 배치(batch)는 염기도를 설정하기 위하여 석회석의 형태인 원료를 특히 바람직하게는 포함한다.
배치(batch)의 염기도를 설정하기 위한 이들 원료는 배치(batch) 내 예를 들어 40 질량 % 미만의 비율로, 즉 예를 들어 또한 최대 39, 35, 30, 25, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7 또는 6 질량 %의 비율로 제공될 수 있다. 이들 원료의 해당하는 최대 비율이 배치(batch) 내 제공되는 한에 있어서는, 배치(batch) 내 Cao의 비율은 12 질량 % 미만, 또는 9 질량 % 미만으로 설정될 수 있고, 그래서 배치(batch)의 반발 특징은 이들 추가적인 원료에 의해 불리하게 영향을 미치지 않는다는 것이 보장된다. 배치(batch)의 염기도를 설정하기 위한 원료는 또한 배치(batch) 내에 예를 들어 적어도 1 질량 %의 비율로, 즉 예를 들어 또한 적어도 2, 3, 4 또는 5 질량 %의 비율로 존재할 수 있다. 적합한 배치(batch)의 염기도를 설정하기 위하여, 배치(batch)의 염기도를 설정하기 위한 원료는 배치(batch) 내 예를 들어 1 질량 % 이상의 비율로, 즉 예를 들어 또한 5, 10, 15, 20, 25 이상 또는 30 질량 % 이상의 비율로 제공된다는 것이 제공될 수 있다.
배치(batch) 내 칼슘 옥사이드의 비율 (CaO)의 증가가 수반되는, 즉 특히 또한 본 발명에 따른 배치(batch)로부터 제조된 거닝 매스(gunning mass)의 증가된 반발이 수반되는 본 발명에 따른 배치(batch)의 특징의 상기-기술된 악화는 배치(batch) 내 칼슘 옥사이드의 비율 (CaO)에만 의존하고, 배치(batch) 내 칼슘 카보네이트 (CaCO3)의 비율에는 의존하지 않는다는 것이 본 발명에 따라서 밝혀졌다. 이와 관련하여 배치(batch)는 예를 들어 석회석 또는 백운석의 더 높은 비율 및 돌로마의 더 낮은 비율을 또한 포함할 수 있다.
탄소의 임의의 산화 반응 때문에 본 발명에 따른 배치(batch)의 우수한 소결 특징에 부정적으로 영향을 미치지 않기 위하여, 배치(batch)는 10 질량 % 미만의 탄소의 비율을 갖는 것이 본 발명에 따라서 제공된다. 특히, 본 발명에 따른 배치(batch)는 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1 질량 % 미만의 탄소의 비율을 갖는다는 것이 제공될 수 있다.
배치(batch) 내 탄소의 낮은 비율에 따라, 배치(batch) 내 탄소의 임의의 산화 반응은 그의 소결 거동에 부정적으로 영향을 미치지 않는다는 것이 보장된다.
이 맥락에서 용어 "탄소"는 자유 탄소, 즉 무기 또는 유기 화합물의 형태로 존재하지 않는 탄소만을 의미한다. 이와 관련하여 본 발명에 따른 의미에서 탄소는 예를 들어, 흑연 또는 카본 블랙에 의해 구성된 물질 중 적어도 하나이다.
예를 들어, 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르로써 배치(batch) 내로 도입된 탄소의 비율, 또는 카보네이트 형태로 배치(batch) 내 제공된 탄소의 임의의 비율, 예를 들어 마그네슘 카보네이트 또는 칼슘 카보네이트 내 탄소 함량은 이 맥락에서 탄소를 구성하지 않는다.
배치(batch)의 및 이로부터 생성 가능한 거닝 매스(gunning mass)의 플라스틱 특징에 영향을 미치기 위하여, 배치(batch)는 적어도 하나의 점토의 형태인 성분을 포함할 수 있다. 특히, 배치(batch)는 예를 들어 적어도 하나의 플라스틱 점토를 포함할 수 있다. 거닝 매스(gunning mass) 내 점토의 사용은 거닝 매스(gunning mass)의 플라스틱 특징을 설정하기 위하여 알려져 있다. 이와 관련하여 선행 기술로부터 알려진 점토를 참조할 수 있다.
알루미노실리케이트를 기초로 한, 즉 옥사이드 Al2O3 및 SiO2를 기초로 한 점토는 특히 바람직하게는 본 발명에 따른 배치(batch) 내에 존재한다. 특히, 카올린 그룹의 점토 미네랄을 기초로 한 점토가 제공될 수 있다.
적어도 하나의 점토의 형태인 성분은 본 발명에 따른 배치(batch) 내, 예를 들어 적어도 0.1 질량 %의 비율로, 즉 예를 들어 또한 적어도 0.2 또는 0.5 또는 1.0 또는 1.5 또는 2.0 질량 %의 비율로 배치(batch) 내 제공될 수 있다. 이 성분은 예를 들어 최대 5 질량 %의 비율로, 즉 예를 들어 또한 최대 4.0 또는 3.0 질량 %의 비율로 배치(batch) 내 또한 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 배치(batch)는 섬유의 형태인, 특히 예를 들어 유기 섬유의 형태인 성분을 포함할 수 있다. 거닝 매스(gunning mass) 내 유기 섬유의 사용은 알려져 있다. 유기 섬유는 특히 건조 및 가열 시 수분 추출 보조제로서 행동하기 위하여 거닝 매스(gunning mass)로 사용된다. 셀룰로오스 섬유의 형태인 섬유는 본 발명에 따른 배치(batch) 내 특히 바람직하게는 제공될 수 있다. 예를 들어, 섬유의 형태인 성분은 적어도 0.05 질량 %의 비율로, 즉 예를 들어 또한 적어도 0.1 또는 0.2 또는 0.3 또는 0.4 질량 %의 비율로 배치(batch) 내 제공될 수 있다. 이 성분은 예를 들어 최대 1.0 질량 %의 비율로, 즉 예를 들어 또한 최대 0.9 또는 0.8 또는 0.7 또는 0.6 질량 %의 비율로 또한 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 배치(batch)로부터 제조된 거닝 매스(gunning mass)의 반발 및 소결 특징은 상기 논의된 성분에 더하여 배치(batch) 내 제공된 추가적인 성분의 존재에 민감하게 반응할 수 있다. 그러므로 상기-언급된 성분, 즉 주요 성분, 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르의 형태인 성분, 적어도 하나의 수용성 화학적 결합제의 형태인 성분, 배치(batch), 점토 및 섬유의 염기도를 설정하기 위한 원료 외에, 배치(batch)는 단지 10 질량 % 미만의 비율로, 즉 예를 들어 또한 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1 질량 % 미만의 비율로 추가적인 성분을 또한 포함한다는 것이 제공될 수 있다.
상기 언급된 것과 같이, 주요 성분은 특히 소결된 마그네시아 또는 융합된 마그네시아의 형태, 특히 고도로 순수한 형태로 배치(batch) 내 제공될 수 있고, 그래서, 마그네시아 외에, 추가적인 옥사이드의 작은 비율만이 마그네시아를 기초로 한 원료로써 배치(batch) 내로 도입될 수 있다. 특히 다음의 옥사이드는 아래에 명시된 비율보다 낮은 질량 비율로 배치(batch) 내 제공된다, 여기서 개별 옥사이드는, 개별적으로 또는 조합으로, 각각의 경우에서 아래에 명시된 질량 비율로 배치(batch) 내 제공될 수 있다는 것은 제공될 수 있다:
SiO2: 10 질량 % 미만, 5 질량 % 미만 또는 3 질량 % 미만;
Fe2O3: 8 질량 % 미만, 5 질량 % 미만 또는 3 질량 % 미만;
Al2O3: 3 질량 % 미만;
Cr2O3: 2 질량 % 미만 또는 1 질량 % 미만;
Na2O: 2 질량 % 미만 또는 1 질량 % 미만.
본 발명은 또한 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 다음의 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다:
- 본 발명에 따른 배치(batch)를 제공하는 것;
- 배치(batch)를 물과 혼합하는 것;
- 물과 혼합된 배치(batch)를 표면에 적용하는 것;
- 표면에 적용된 배치(batch)를 소성하여 부정형 내화성 세라믹 제품을 형성하는 것.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 방법은 거닝 매스(gunning mass)를 제조하기 위해 및 노(furnace) 구역의 표면에 그를 적용하여 이를 유지하거나 수복하기 위해 선행 기술로부터 알려진 방법에 부합한다.
여기서, 본 발명에 따른 배치(batch)를 먼저 제공하고 물과 혼합하여 거닝 매스(gunning mass)를 생성한다. 이 거닝 매스(gunning mass)를 이후 표면, 특히 예를 들어 유지될 또는 수복될 노(furnace)의 내화성 라이닝의 구역에 적용한다. 표면에 따라 적용된 배치(batch)를 이후 소성하여 노(furnace)를 가열시키는 것에 의해 내화성 세라믹 제품을 형성하고 이에 의하여 배치(batch)를 소결하고 소성하여 내화성 세라믹 제품을 형성하는 방법으로 배치(batch) 상에 온도로 작용시킨다.
배치(batch)를 가공하기 이전에, 배치(batch)는, 예를 들어 혼합 노즐 내 물과 혼합될 수 있다.
배치(batch)를 물과 혼합하는 것에 의해, 표면 상에 분무되고 큰 규모로 표면에 접착되어 남아 있을 때 낮은 반발만을 갖는 거닝 매스(gunning mass)를 얻는다.
배치(batch)는, 각각의 경우에서 물 없이 배치(batch)의 총 질량에 상대적인, 예를 들어 1 내지 15 질량 %의 범위인, 즉 예를 들어 또한 적어도 2, 3 또는 4 질량 %의 비율을 갖는, 및 예를 들어 최대 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7 또는 6 질량 %의 비율을 갖는 물의 비율로 혼합될 수 있다.
물과 배치(batch)의 혼합 이후 배치(batch) 내 수용성 화학적 결합제를 경화하고, 그래서 물과 혼합된 및 표면 상에 적용된 또는 분무된 배치(batch)를 표면 상에 경화한다.
표면에 적*된 배치(batch)를, 노(furnace)의 가열에 의한 온도로 작용시키고 그렇게 하면서 세라믹 소성을 한다. 특히, 배치(batch)를, 주요 성분의 원료를 소결하고 그러므로 배치(batch)를 소결하여 세라믹 소성 때문에 내화성 세라믹 체를 형성하는 그러한 온도로 작용시킨다. 배치(batch) 바람직하게는 1250 내지 1750°C의 범위인 온도로 작용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 특히 바람직하게는, 물과 혼합된, 본 발명에 따른 배치(batch)를 변환기, 래들 또는 전기 아크로의 표면에 적용하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 부정형 내화성 세라믹 제품에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 특징은 이하 기술된 본 발명의 청구범위 및 예시적 구체예로부터 드러날 것이다.
본 발명의 모든 특징은, 각각 개별적으로 또는 조합으로, 임의로 서로와 조합될 수 있다.
본 발명의 예시적 구체예가 이하 더욱 자세히 기술될 것이다.
예시적 구체예는 거닝 매스(gunning mass)의 형태인 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 배치(batch)에 관한 것이다.
배치(batch)는, 배치(batch)의 총 질량에 상대적인 각각의 경우에서, 다음의 질량 비율로 다음의 성분을 갖는다:
소결된 마그네시아의 형태인 주요 성분: 92.65 질량 %;
다음의 화학적으로 개질된 전분 에테르의 형태인 어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르의 형태인 성분: 히드록시알킬-카르복시알킬 전분 에테르: 0.15 질량 %;
다음의 두 수용성 화학적 결합제의 형태인 적어도 하나의 수용성 화학적 결합제의 형태인 성분:
물 유리: 3.5 질량 %; 및
알루미늄 설페이트: 1.0 질량 %;
알루미노실리케이트 점토의 형태인 점토의 형태인 성분: 2.5 질량 %;
셀룰로오스 섬유의 형태인 섬유의 형태인 성분: 0.2 질량 %.
칼슘 옥사이드 및 탄소는 다음의 질량 비율로 이 배치(batch) 내 제공되었다:
칼슘 옥사이드: 3.1 질량 %;
탄소: 0.1 질량 % 미만.
다음의 옥사이드는 또한 각각의 경우에서 다음의 질량 비율로, 배치(batch) 내 제공되었다:
MgO: 89.4 질량 %;
SiO2: 5.5 질량 %;
Fe2O3: 0.5 질량 %;
Al2O3: 0.8 질량 %;
Cr2O3: 0.1 질량 % 미만;
Na2O: 0.7 질량 %.
거닝 매스(gunning mass)를 이후 그에 따라 제공된 배치(batch)로부터 제조했고, 이 거닝 매스(gunning mass)를 그의 수복을 위해 전기 아크로 (EAF)의 내화성 라이닝 상에 분무했다.
이 목적을 위해 배치(batch)를 분무 기계 내로 건조 혼합물의 형태로 먼저 도입했고 튜브를 통해 압축된 공기에 의하여 분무 랜스에 운반했다. 물을 물 없이 배치(batch)에 상대적으로 15 질량 %의 비율로 분무 랜스 내 배치(batch) 내로 주입했다. 배치(batch) 내 물의 주입에 해당하는 결과로서, 거닝 매스(gunning mass)를 얻었다. 그에 따라 얻어진 거닝 매스(gunning mass)를 분무 랜스에 의하여 수복될 EAF의 내화성 라이닝 상에 분무했다. 여기서, 거닝 매스(gunning mass)는 대략 15%의 매우 낮은 반발만을 가졌다. 배치(batch)의 수용성 화학적 결합제의 경화 반응을 물 때문에 개시했고, 그래서 내화성 라이닝 상에 분무된 거닝 매스(gunning mass)가 경화되었다. EAF를 이후 가열했고, 이에 의하여 경화된 거닝 매스(gunning mass)를 대략 1660°C의 온도로 작용시켰고 소결된 마그네시아를 이와 같이 소결된 염기성 내화성 세라믹 제품을 거닝 매스(gunning mass)로부터 얻는 방법으로 소결시켰다.

Claims (11)

  1. 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 다음의 특징을 갖는 배치(batch):
    1.1 배치(batch)는 다음의 성분을 포함함:
    1.1.1 마그네시아를 기초로 한 적어도 하나의 원료의 형태인 주요 성분의 적어도 60 질량 %;
    1.1.2 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르의 형태인 성분;
    1.1.3 적어도 하나의 수용성 화학적 결합제의 형태인 성분;
    1.2 배치(batch)는 다음의 물질을 다음의 질량 비율로 포함함:
    1.2.1 10 질량 % 미만 칼슘 옥사이드;
    1.2.2 10 질량 % 미만 탄소.
  2. 제1항에 있어서 다음의 원료 중 적어도 하나의 형태인 주요 성분을 갖는 배치(batch): 소결된 마그네시아 또는 융합된 마그네시아.
  3. 제1항에 있어서 60 내지 98 질량 %의 범위인 주요 성분의 비율을 갖는 배치(batch)
  4. 제1항에 있어서 다음의 화학적으로 개질된 전분 에테르 중 적어도 하나의 형태인 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르의 형태인 성분을 갖는 배치(batch): 히드록시알킬 전분 에테르, 카르복시알킬 전분 에테르, 히드록시알킬-카르복시알킬 전분 에테르, 카르바모일 전분 에테르 또는 시아노알킬 전분 에테르.
  5. 제1항에 있어서 적어도 하나의 화학적으로 개질된 전분 에테르의 형태인 성분의 0.01 내지 1.0 질량 %의 범위인 비율을 갖는 배치(batch).
  6. 제1항에 있어서 다음의 결합제 중 적어도 하나의 형태인 적어도 하나의 수용성 화학적 결합제의 형태인 성분을 갖는 배치(batch): 적어도 하나의 수용성 설페이트, 적어도 하나의 수용성 포스페이트, 또는 적어도 하나의 수용성 실리케이트.
  7. 제1항에 있어서 배치(batch)의 염기도를 설정하기 위한 다음의 원료 중 적어도 하나의 1 내지 미만 40 질량 %의 비율을 갖는 배치(batch): 석회석, 백운석, 돌로마, 마그네사이트 또는 감람석.
  8. 제1항에 있어서 적어도 하나의 점토를 추가로 포함하는 배치(batch).
  9. 제1항에 있어서 섬유를 추가로 포함하는 배치(batch).
  10. 부정형 내화성 세라믹 제품을 제조하기 위한 다음의 단계를 포함하는 방법:
    10.1 제1항에 따른 배치(batch)를 제공하는 것;
    10.2 배치(batch)를 물과 혼합하는 것;
    10.3 물과 혼합된 배치(batch)를 표면에 적용하는 것;
    10.4 표면에 적용된 배치(batch)를 소성하여 부정형 내화성 세라믹 제품을 형성하는 것.
  11. 제10항에 따른 방법에 의해 제조된 부정형 내화성 세라믹 제품.
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