KR102548108B1 - 내화 제품, 제품 제조를 위한 배치, 제품 제조 방법 및 제품의 용도 - Google Patents

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조세프 니볼
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Abstract

본 발명은 내화 제품, 제품 제조를 위한 배치, 제품 제조 방법 및 제품의 용도에 관한 것이다.

Description

내화 제품, 제품 제조를 위한 배치, 제품 제조 방법 및 제품의 용도
본 발명은 내화 제품, 제품 제조를 위한 배치, 제품 제조 방법 및 제품의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 의미에서 용어 "내화 제품"은 특히 600℃ 초과의 적용 온도를 갖는 내화 제품, 바람직하게는 DIN 51060: 2006에 따른 내화 재료, 즉 콘 포인트(cone point) > SK17을 갖는 재료를 지칭한다. 콘 포인트의 결정은 특히 DIN EN 993-12: 1997-06에 따라 수행될 수 있다.
공지인 바와 같이, "배치"는 예를 들어 노에서 열처리에 의해, 즉 특히 소성에 의해 내화 제품을 제조할 수 있는 하나 이상의 성분 또는 원료의 조성물을 지칭한다. 특히, 그러한 열처리는 세라믹 소성에 의해 수행될 수 있으며, 이에 의해 소결된 내화 세라믹 제품이 배치로부터 제조될 수 있다.
내화물의 제조를 위한 성분은 일반적으로 금속 산화물 기초의 원료 형태로 존재한다. 내화물 제조를 위한 일반적인 원료는 마그네시아이고, 이는 금속 산화물 산화 마그네슘(MgO)에 기초한다. 마그네시아 형태의 원료는 소결 마그네시아 또는 용융 마그네시아의 형태를 취할 수 있다.
마그네시아 형태의 원료에 기초한 내화물은 또한 마그네시아 제품으로 또는 성형된 제품의 경우에 마그네시아 벽돌로 알려져 있다.
MgO의 높은 융점으로 인해, 마그네시아 내화물은 높은 열간 강도를 갖는다. 더욱이, 마그네시아 제품은 염기성 특성으로 인해 염기성 공격, 예컨대 강철 플랜트 슬래그 또는 시멘트 로터리 킬른(rotary kiln) 내의 시멘트 클링커에 대한 우수한 내성을 갖는다.
그러나, 그러한 내화성 마그네시아 제품은 MgO의 큰 열팽창으로 인해 열응력에 매우 민감하다. 열응력에 대한 이러한 민감도는 그러한 내화성 마그네시아 제품의 비교적 낮은 구조적 탄성 및 상응하는 높은 탄성 계수(E-모듈)로 표현된다 .
열응력에 대한 마그네시아 내화물의 민감도를 감소시키기 위해, 마그네시아 내화물의 탄성 계수를 개선하기 위해 특정 성분이 마그네시아 내화물에 혼입될 수 있음이 공지이다.
특히, 마그네시아 내화 제품의 탄성 계수를 개선하기 위해, 이들이 일정 비율의 마그네시아 스피넬(MgO . Al2O3)을 포함하는 것으로 공지이다. 마그네시아 제품 중의 그러한 일정 비율의 마그네시아 스피넬은 열응력에 대한 마그네시아 제품의 민감도를 감소시키고 이들의 탄성 또는 구조적 탄성을 개선할 수 있고, 이는 감소된 탄성 계수에서 특히 명백하다.
마그네시아 제품에서 MgO뿐만 아니라 마그네시아 스피넬도 사용할 수 있도록, 사전 합성된 마그네시아 스피넬이 마그네시아 제품의 제조를 위한 배치에 원료로 첨가될 수 있다. 대안적으로, Al2O3 기초의 원료가 배치에 첨가되어, Al2O3 및 MgO 소성 동안 마그네시아 스피넬이 형성될 수 있다. 이 과정은 마그네시아 스피넬의 소위 "원위치 형성(in-situ formation)"으로도 공지이다.
위에서 설명한 바와 같이 마그네시아 스피넬이 마그네시아-기초 내화 제품의 탄성에 유익한 영향을 미치는 반면에, Al2O3은 내화 제품의 열간 강도에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, Al2O3은 마그네시아 원료의 부산물로서 제품에 첨가되는 CaO와 함께 저융점 칼슘 알루미네이트 상을 형성할 수 있고, 이는 제품의 열간 강도를 크게 감소시킬 수 있다. 더욱이, Al2O3, CaO 및 SiO2의 특정 비율에서, 저융점 칼슘-알루미네이트-실리케이트 상이 형성될 수 있다. 마지막으로, 마그네시아 내화 제품 중의 Al2O3의 함량이 증가함에 따라, 이의 염기성 공격에 대한 내성이 감소될 수 있다. 예를 들어, 마그네시아 내화 제품 중의 높은 Al2O3 함량에서, 로터리 시멘트 킬른에서 클링커 용융물 침투로 인한 클링커 용융물 공격의 위험이 증가한다.
일반적으로, 마그네시아-기초 내화 제품에서, Al2O3의 함량 증가는 제품의 탄성을 개선하지만 염기성 공격에 대한 내성 및 열간 강도를 감소시킨다고 할 수 있다.
본 발명의 목적은 우수한 탄성 거동 및 높은 열간 강도를 모두 나타내는 마그네시아 기초의 내화 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 우수한 탄성 거동뿐만 아니라 높은 열간 강도 및 염기성 공격에 대한 내성을 나타내는 마그네시아 기초의 내화 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 그러한 제품의 제조를 위한 배치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 그러한 제품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 다음 특징을 포함하는 내화 제품이 제공된다:
제품은 다음 산화물이 다음 비율로 존재하는 화학적 조성을 갖는다
MgO: 최소 92 질량%;
Al2O3: 1.5 내지 7 질량%;
Fe2O3: 3 질량% 미만;
CaO + SiO2: 1 내지 3 질량%;
제품은 다음 특징을 갖는 코팅된 입자를 포함한다:
코팅된 입자는 최소 2 mm의 입자 크기를 갖는다;
코팅된 입자는 마그네시아로 구성되고, 이의 표면은 적어도 부분적으로 마그네시아 스피넬의 코팅을 갖는다.
본 발명에 따르면, 이 제품이 위에서 언급된 화학적 조성을 갖고 동시에 위에서 언급된 코팅된 입자를 포함하는 경우, 위에서 언급된 목적이 해결될 수 있는 마그네시아에 기초한 내화 제품이 제공될 수 있음이 놀랍게도 밝혀졌다.
본 발명에 따른 제품의 화학적 조성을 특징짓는 질량%로 제공된 정보는 개별 경우에서 달리 언급되지 않는 한, 각각의 경우에 본 발명에 따른 제품의 총 질량과 관련된다.
본원에 나타난 본 발명에 따른 제품 중의 산화물의 비율 및 점화 손실(LOI), 즉 본 발명에 따른 제품의 화학적 조성 및 점화 손실은 DIN EN ISO 12677:2013-02에 따라 X-선 형광 분석(XRF)에 의해 결정된다.
본 발명의 필수 양태는 본 발명에 따른 제품이 최소 2 mm의 입자 크기를 갖고 마그네시아로 구성된 코팅된 입자를 포함하고, 이의 표면이 적어도 부분적으로 마그네시아 스피넬의 코팅을 갖는다는 것이다. 본 발명에 따른 내화 제품 중의 그러한 코팅된 입자의 존재는 여러 발명적 발견에 기초한다. 표면이 적어도 부분적으로 마그네시아 스피넬의 코팅을 갖는 마그네시아로 구성된 그러한 코팅된 입자는, 마그네시아 스피넬의 고체 입자, 즉 완전히 마그네시아 스피넬로 구성된 입자와 탄성 특성 측면에서 유사한 내화 제품 중의 마그네시아에 대한 탄성 효과를 갖는 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 본 발명에 따르면, 그러한 코팅된 입자가 마그네시아 스피넬의 고체 입자와 실질적으로 동일한 탄성 효과를 가질 수 있지만, 마그네시아 스피넬로만 코팅된 마그네시아 입자가 마그네시아 스피넬의 고체 입자보다 훨씬 더 낮은 비율의 Al2O3를 제품에 도입할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 제품으로의 Al2O3 투입이 감소되는 정도까지, 열간 강도에 대한 Al2O3의 부정적인 영향 및 염기성 공격에 대한 제품의 내성이 또한 감소된다.
더욱이, 본 발명자들은 놀랍게도, 제품 중의 코팅된 입자의 위에서 언급된 유익한 효과는 코팅된 입자가 최소 2 mm의 입자 크기를 가질 때에만 특히 명백함을 깨달았다. 이 효과가 무엇에 기반하는지는 명확하지 않다. 본 발명자들은 코팅된 입자의 탄성 효과가 2 mm의 입자 크기부터만 특히 효과적이라고 가정한다. 더욱이, 본 발명자들은 (일정한 두께의 마그네시아 스피넬의 코팅으로써) 최소 2 mm의 코팅된 입자의 입자 크기로부터, 코팅된 입자의 MgO 대 Al2O3의 질량비는 코팅된 입자가 최소 2 mm의 입자 크기로부터 실현되도록 본 발명에 의해 정의된 바와 같이 제품에서 작은 부분의 Al2O3만을 허용하고 동시에 코팅된 입자가 충분한 탄성 효과를 가지는 방식으로 큰 부분의 MgO를 선호하여 이동한다고 가정한다.
본 발명에 따르면, 코팅된 입자가 3 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 가질 때, 제품으로의 Al2O3의 동시의 적은 투입으로써 코팅된 입자가 최상의 탄성 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 본 발명의 한 구체예에 따르면, 코팅된 입자가 2 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 갖도록 의도되고, 특히 바람직한 구체예에 따르면 코팅된 입자가 3 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 갖도록 의도된다.
코팅된 입자는 마그네시아로 구성되고, 이의 표면은 적어도 부분적으로 마그네시아 스피넬의 코팅을 갖는다.
마그네시아 스피넬의 코팅을 부분적으로 포함함으로써, 코팅된 입자의 마그네시아는 완전히 또는 부분적으로 마그네시아 스피넬로 코팅될 수 있다. 코팅된 입자의 마그네시아의 표면이 완전히 마그네시아 스피넬의 코팅을 갖는 한, 마그네시아 스피넬은, 마그네시아가 "코어"와 같이 내장된 껍질 또는 외피와 같이 마그네시아를 완전히 둘러싼다. 마그네시아가 마그네시아 스피넬의 코팅을 부분적으로만 갖는 경우, 마그네시아 스피넬의 코팅이 갭 또는 공극을 가질 수 있거나, 코팅된 입자의 마그네시아가 또한 부분적으로만, 즉 별도의 섹션 또는 영역의 형태로 마그네시아 스피넬로 코팅될 수 있다. 바람직하게는 코팅된 입자의 마그네시아의 표면은 마그네시아의 표면적의 최소 50% 이상에서 마그네시아 스피넬의 코팅을 갖는다. 그러나, 코팅된 입자의 마그네시아의 표면은 마그네시아의 표면의 대부분 또는 전부에서 마그네시아 스피넬의 코팅을 갖는 것이 특히 바람직하다. 본 발명에 따르면, 마그네시아 스피넬로 완전히 코팅된 그러한 마그네시아 입자가 제품에서 특히 강한 탄성 효과를 갖는 것으로 밝혀졌다.
마그네시아 스피넬의 코팅은 10 내지 500 μm의 범위의 바람직한 두께 및 25 내지 400 μm의 범위의 특히 바람직한 두께를 갖는다. 본 발명에 따르면, 코팅된 입자는 한편으로는 두께가 본 발명에 따른 제품에서 우수한 탄성화 효과를 갖고, 다른 한편으로는 (코팅된 마그네시아 및 마그네시아 스피넬의 코팅 중의 MgO 부분으로부터의) MgO 대 (마그네시아 스피넬의 코팅으로부터의) Al2O3의 질량비가 상당히 높도록 마그네시아 스피넬의 코팅을 갖고, 코팅된 입자가 우수한 탄성 효과를 갖는 경우, 상대적으로 소량의 Al2O3만이 본 발명에 따른 제품에 동시에 주입될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
마그네시아 스피넬의 코팅은 코팅된 마그네시아와 직접 접촉할 수 있거나, 전체적으로 또는 부분적으로 갭에 의해 분리될 수 있다. 또한, 마그네시아 스피넬 코팅은 단일 또는 다층 구조일 수 있다. 마그네시아 스피넬 코팅이 다층 구조를 가질 경우, 이들은 예를 들어 완전히 또는 부분적으로 갭에 의해 서로 분리된 여러 층의 마그네시아 스피넬일 수 있다.
종래 기술의 통상적인 정의에 따르면, 코팅된 입자에 대한 입자 크기는 외부 입자 둘레, 즉 코팅된 입자의 외부 입자 경계를 따른 둘레이다. 다층 마그네시아 스피넬의 코팅에 대해, 따라서 최외각 코팅의 외부 둘레가 적절하다. 코팅된 입자의 입자 크기는 DIN EN ISO 13383-1:2016-11에 따라 결정된다.
코팅된 입자의 마그네시아 코어는 주로 마그네시아(MgO)로 구성된다. MgO 이외에도, 마그네시아는 원료에 의해 일반적으로 내화 제품에 도입되는 일반적인 부 산화물 및 불순물, 예를 들어 CaO, SiO2, Al2O3 또는 Fe2O3 형태의 부 산화물을 포함할 수 있다. 그러나, 이들은 보통 마그네시아의 질량을 기준으로 10 질량% 미만이다. 코팅된 입자의 마그네시아 스피넬 코팅은 마그네시아 스피넬, 즉 트루 스피넬 또는 마그네시아-알루미나 스피넬(MgO . Al2O3 또는 MgAl2O4)로 구성된다. 마그네시아 스피넬 코팅의 마그네시아 스피넬은 바람직하게는 화학량론적 마그네시아 스피넬의 형태이다. 마그네시아 스피넬 이외에도, 코팅은 일반적으로 사용되는 원료에 의해 내화 제품에 도입되는 일반적인 불순물 및 부산물, 즉 특히 CaO, SiO2 및 Fe2O3를 또한 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 특히 유리하게는 제품이 5 내지 24 질량% 범위의 비율의 코팅된 입자를 포함하는 경우, 코팅된 입자 제품으로의 Al2O3의 동시의 적은 투입으로써 탄성 효과를 나타낼 수 있음이 밝혀졌다. 따라서, 예시적 구체예에 따르면, 제품은 코팅된 입자를 5 내지 24 질량% 범위의 비율로 포함해야 하는 것으로 규정된다. 본 발명에 따르면, 코팅된 입자가 점진적으로 10 질량% 범위의 비율에 가까워질 때 코팅된 입자의 이러한 유익한 효과가 더욱 개선될 수 있음이 밝혀졌다. 따라서, 추가의 바람직한 구체예에 따르면, 제품은 3 내지 20 질량% 범위의 비율, 더욱더 바람직하게는 5 내지 15 질량% 범위의 비율, 가장 바람직하게는 7 내지 15 질량% 범위의 비율로 코팅된 입자를 포함하도록 의도된다. 본 발명에서 청구된 제품의 코팅된 입자의 질량%의 비율은 각각 본 발명에 따른 제품의 총 질량과 관련된다.
본 발명에 따른 제품의 화학적 조성은 MgO가 최소 92 질량%의 비율로 제품에 존재하도록 한다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 제품이 MgO의 비율이 93.5 내지 96 질량% 범위의 비율에 점진적으로 가까워지는 화학적 조성을 갖는 경우, 본 발명에 따른 제품의 특성이 탄성 및 열간 강도에 대해 점진적으로 개선됨이 밝혀졌다. 탄성에 대한 이러한 개선된 특성은 점진적으로 감소되는 탄성 계수로 표시되고, 열간 강도에 대해 점진적으로 개선된 특성은 점진적으로 증가되는 T0.5 값으로 표시된다. 이와 관련하여, 바람직한 예시적 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 제품이 92 내지 97.5 질량% 범위의 MgO 비율, 더욱더 바람직하게는 92 내지 96 질량% 범위의 비율, 더욱더 바람직하게는 93 내지 96 질량% 범위의 비율, 더욱더 바람직하게는 93.5 내지 96 질량% 범위의 비율을 갖는 화학적 조성을 갖도록 의도된다.
본 발명에 따른 제품은 1.5 내지 7 질량% 범위의 Al2O3 함량을 갖는 화학적 조성을 갖는다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 제품이 Al2O3의 비율이 2 내지 3.5 질량% 범위의 비율에 점진적으로 접근하는 화학적 조성을 갖는 경우에, 본 발명에 따른 제품의 특성이 탄성(다시 탄성 계수로 표시됨) 및 열간 강도(T0 값으로 표시됨)에 대해 점진적으로 개선됨이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 제품이 1.5 내지 5 질량% 범위의 Al2O3 비율, 더욱더 바람직하게는 1.5 내지 3.5 질량% 범위의 비율, 더욱더 바람직하게는 2 내지 3.5 질량% 범위의 비율을 갖는 화학적 조성을 갖는 것으로 규정된다.
본 발명에 따른 제품은 3 질량% 미만의 Fe2O3 함량을 갖는 화학적 조성을 갖는다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 제품이 Fe2O3의 비율이 1 질량% 미만의 비율, 특히 0.1 내지 1 질량% 미만 범위의 비율에 점진적으로 접근하는 화학적 조성을 갖는 한, 본 발명에 따른 제품의 특성이 열간 강도(T0 값으로 표시됨)에 대해 점진적으로 개선됨이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 바람직한 구체예는 본 발명에 따른 제품이 2 질량% 미만의 Fe2O3 비율, 더욱더 바람직하게는 1 질량% 미만의 비율, 더욱더 바람직하게는 0.1 내지 1 질량% 미만 범위의 비율인 화학적 조성을 가짐을 규정한다.
본 발명에 따른 제품은 1 내지 3 질량% 범위의 CaO + SiO2 함량을 갖는 화학적 조성(즉 이들 두 산화물의 총 질량의 비율을 갖는 화학적 조성)을 갖는다. 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 제품이 CaO + SiO2 함량이 2 내지 3 질량% 범위의 함량에 점진적으로 접근하는 화학적 조성을 갖는 경우에, 본 발명에 따른 제품의 특성이 탄성(탄성 계수로 표시됨) 및 열간 강도(T0 값으로 표시됨)에 관해 점진적으로 개선됨이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 바람직한 구체예는 본 발명에 따른 제품이 2 내지 3 질량% 범위의 CaO + SiO2 함량을 갖는 화학적 조성을 갖는 것을 규정한다. 본 발명에 따르면, 제품 중의 그러한 CaO 및 SiO2 함량으로써, 제품의 열간 강도를 저하시킬 수 있는 저융점 칼슘-알루미네이트-실리케이트 상이 형성되지 않거나 소량만 형성됨이 밝혀졌다.
제품의 열간 강도를 개선다음 위해, 또한 제품 중의 CaO 대 SiO2의 질량비가 2 이상, 더욱 바람직하게는 2 초과인 것으로 규정될 수 있다. 바람직한 구체예에 따르면, 제품 중의 CaO 내지 SiO2의 질량비는 2 이상 및 최대 2.8이다.
바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 제품은 다음 산화물이 다음 비율로 존재하는 화학적 조성을 갖는 것으로 규정된다:
MgO: 92 내지 97.5 질량%;
Al2O3: 1.5 내지 7 질량%;
Fe2O3: 3 질량% 미만;
CaO + SiO2: 1 내지 3 질량%.
더욱더 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 제품은 다음 산화물이 다음 비율로 존재하는 화학적 조성을 갖는 것으로 규정된다:
MgO: 92 내지 96 질량%;
Al2O3: 1.5 내지 5 질량%;
Fe2O3: 2 질량% 미만;
CaO + SiO2: 1 내지 3 질량%.
더욱더 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 제품은 다음 산화물이 다음 비율로 존재하는 화학적 조성을 갖는 것으로 규정된다:
MgO: 93 내지 96 질량%;
Al2O3: 1.5 내지 3.5 질량%;
Fe2O3: 1 질량% 미만;
CaO + SiO2: 1 내지 3 질량%.
더욱더 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 제품은 다음 산화물이 다음 비율로 존재하는 화학적 조성을 갖는 것으로 규정된다:
MgO: 93.5 내지 96 질량%;
Al2O3: 2 내지 3.5 질량%;
Fe2O3: 1 질량% 미만;
CaO + SiO2: 1 내지 3 질량%.
본 발명에 따르면, 산화물 MgO, Al2O3, Fe2O3 및 CaO + SiO2 이외에 내화 제품에 존재하는 다른 산화물의 존재가 제품의 탄성 및 열간 강도에 부정적인 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 내화 제품은 산화물 MgO, Al2O3, Fe2O3 및 CaO + SiO2가 본 발명에 따른 내화 제품에 최소 99 질량%의 총 질량의 비율로 존재하고, 더욱더 바람직하게는 최소 99.5 질량%의 총 질량의 비율로 존재하는 화학적 조성을 갖는다.
산화물 MgO, Al2O3, Fe2O3 및 CaO + SiO2 이외에도, 본 발명에 따른 제품은, 특히 원료를 통한 외부 산화물 또는 불순물로서 내화 제품에 도입된 다른 산화물, 예를 들어 산화물 MnO, Na2O 또는 K2O를 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 본 발명에 따른 내화 제품은 산화물 MgO, Al2O3, Fe2O3 및 CaO + SiO2에 추가하여 제품에 존재하는 추가 산화물이 0 내지 1 질량% 범위의 총 질량의 비율, 더욱더 바람직하게는 0 내지 0.5 질량% 범위의 총 질량의 비율로 제품에 존재하는 화학적 조성을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 탄성 및 열간 강도에 대한 본 발명에 따른 제품의 특성이 서로에 대한 산화물의 질량비에 의존할 수 있음이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명에 따른 제품이 Al2O3 대 Fe2O3의 질량비가 1 초과, 더욱 바람직하게는 2 초과, 더욱더 바람직하게는 3 초과이도록 화학적 조성을 갖는 경우에, 본 발명에 따른 제품의 특성이 탄성 및 열간 강도 측면에서 개선될 수 있음이 밝혀졌다. 특히, 산화물 Al2O3 대 Fe2O3의 질량비는 3 내지 8 범위, 더욱 바람직하게는 4 내지 8 범위이다.
본 발명에 따른 내화 제품의 광물학적 조성과 관련하여, 산화물 Al2O3은 바람직하게는 주로 마그네시아 스피넬(MgO . Al2O3)로 존재한다. 더욱이, 본 발명에 따른 내화 제품의 MgO는 바람직하게는 주로 페리클레이스(MgO) 및 마그네시아 스피넬(MgO . Al2O3)의 형태로 존재한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 제품은 페리클레이스가 89 내지 97 질량% 범위의 비율로 존재하고 마그네시아 스피넬이 2 내지 10 질량% 범위의 비율로 존재하는 광물학적 조성을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 제품은 페리클레이스가 92 내지 97 질량% 범위의 비율로 존재하고 마그네시아 스피넬이 2 내지 7 질량% 범위의 비율로 존재하고, 더욱더 바람직하게는 페리클레이스가 94 내지 97 질량% 범위의 비율로 존재하고 마그네시아 스피넬이 2 내지 5 질량% 범위의 비율로 존재하고, 더욱더 바람직하게는 페리클레이스가 94 내지 96 질량% 범위의 비율로 존재하고 마그네시아 스피넬이 3 내지 5 질량% 범위의 비율로 존재하는 광물학적 조성을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 제품은, 특히 광물상 페리클레이스 및 마그네시아 스피넬의 상기 비율과 조합으로, 광물상 디칼슘 실리케이트가 0.5 내지 2 질량% 비율로 존재하는 광물학적 조성을 가질 수 있다. 질량%로 주어진 수치는 각각 본 발명에 따른 제품의 총 질량을 기준으로 한다. 광물학적 조성은 DIN EN 13925-2:2003-07에 따른 X-선 회절에 의해 정성적으로 결정되며, 이에 의해 정량적 비율이 추후 결정된 제품의 화학적 조성을 기준으로 계산된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 제품은 최소 94 질량%, 더욱더 바람직하게는 최소 96 질량%의 페리클레이스 및 마그네시아 스피넬의 총 질량을 갖는다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 제품은 최소 95 질량%, 더욱더 바람직하게는 최소 97 질량%의 페리클레이스, 마그네시아 스피넬 및 디칼슘 실리케이트의 총 질량을 갖는다. 질량%로 주어진 수치는 각각의 경우에 본 발명에 따른 제품의 총 질량에 관련된다.
본 발명에 따른 내화 제품의 구조와 관련하여, 바람직하게는 위에 언급된 바와 같이 제품이 5 내지 24 질량% 범위의 비율의 코팅된 입자를 포함하고, 코팅된 입자에 이외에, 마그네시아만이 대부분 또는 완전하게 또한 존재함이 규정된다. 이와 관련하여, 본 발명의 바람직한 구체예는 본 발명에 따른 내화 제품이 각각의 경우에 본 발명에 따른 제품의 총 질량을 기준으로 5 내지 24 질량% 범위의 비율의 코팅된 입자, 추가로 (즉 코팅된 입자에 추가하여), 76 내지 95 질량% 범위의 비율의 마그네시아를 포함하는 것으로 규정한다. 더욱더 바람직한 구체예에 따르면, 각각 본 발명에 따른 제품의 총 질량을 기준으로 제품이 5 내지 20 질량% 범위의 비율의 코팅된 입자 및 코팅된 입자 이외에, 80 내지 95 질량% 범위의 비율의 마그네시아를 포함하고, 더욱더 바람직하게는 5 내지 15 질량% 범위의 비율의 코팅된 입자 및 85 내지 95 질량% 범위의 비율의 마그네시아 잔부를 포함하고, 더욱더 바람직하게는 7 내지 15 질량% 비율의 코팅된 입자 및 85 내지 93 질량% 범위의 비율의 마그네시아 잔부를 포함함이 규정된다.
코팅된 입자에 추가하여 본 발명에 따른 제품에 존재하는 마그네시아는 바람직하게는 소결 마그네시아 입자의 형태이다. 코팅된 입자와 함께 제품에 존재하는 이들 마그네시아 입자는, 본 발명에 따른 코팅을 갖지 않고 이후 "코팅되지 않은 마그네시아 입자"로도 지칭된다. DIN EN ISO 13383-1:2016-11에 따라 결정된 본 발명에 따른 제품 중의 코팅되지 않은 마그네시아 입자의 입자 크기는 바람직하게는 8 mm 미만, 특히 바람직하게는 5 mm 미만이다.
본 발명에 따르면, 마그네시아의 코팅되지 않은 입자가 코팅된 입자의 입자 크기의 범위인 입자 크기로 적어도 부분적으로 존재할 때, 코팅된 입자가 제품에서 특히 유리한 탄성 효과(낮은 탄성 계수로 표시됨)를 가짐이 밝혀졌다. 이와 관련하여, 바람직한 구체예에 따르면, 코팅되지 않은 마그네시아 입자는 최소 5 질량%의 비율로 최소 2 mm의 입자 크기로 존재하는 것으로 규정된다. 더욱더 바람직한 구체예에 따르면, 코팅되지 않은 마그네시아 입자의 최소 5 질량%가 최소 3 mm의 입자 크기로 존재한다. 더욱더 바람직한 구체예에 따르면, 5 내지 20 질량%의 코팅되지 않은 마그네시아 입자가 3 내지 5 mm 범위의 입자 크기로 존재하고 80 내지 95 질량%의 코팅되지 않은 마그네시아 입자가 3 mm 미만의 입자 크기로 존재한다. 질량%로 주어진 수치는 코팅되지 않은 마그네시아 입자의 총 질량을 지칭한다. 입자 크기는 DIN EN ISO 13383-1:2016-11에 따라 결정된다.
따라서 본 발명에 따른 제품의 구조는 바람직하게는 본 발명에 따른 코팅된 입자가 매립되는 소결 마그네시아 입자의 매트릭스를 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제품은 바람직하게는 소성 내화 세라믹 제품 형태, 특히 바람직하게는 성형된 소성 내화 세라믹 제품 형태이다.
"세라믹" 제품은 소결 입자의 구조를 갖는다는 사실을 특징으로 함이 알려져 있다. 본 발명에 따른 제품의 구조는 바람직하게는 마그네시아 입자 및 코팅된 입자 형태의 소결 입자에 의해 형성된다.
본 발명에 따른 제품이 "소성" 제품의 형태라는 사실은 본 발명에 따른 제품이 소성에 의해 제조되고, 이에 의해 배치의 성분 또는 원료가 함께 소결되어 본 발명에 따른 내화 세라믹 제품을 형성하는 방식으로 소성됨을 나타내는 것으로 알려져 있다.
"성형된" 소성 내화 세라믹 제품은 세라믹 소성 전에 성형됨, 즉 예를 들어 벽돌 또는 다른 성형된 제품의 형태로 성형함에 의해 정의된 기하학적 형상이 배치에 주어짐을 특징으로 하는 것으로 알려져 있다. 그러한 점에서, 성형된 소성 내화 세라믹 제품은 비성형된 소성 내화 제품과 상이하고, 후자는 비성형된 내화 세라믹 재료, 다시 말해서 소위 "매스(mass)"를 기반으로 제조된다.
본 발명에 따른 제품을 제공함으로써, 우수한 물성, 특히 제품의 탄성 및 열간 강도에 대한 우수한 물성을 갖는 내화 제품을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 제품의 우수한 탄성 특성은 낮은 탄성 계수(영률)로 표시된다. 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 제품은 40 GPa 미만의 동적 탄성 계수, 특히 바람직하게는 30 GPa 미만의 동적 탄성 계수를 갖는다. 동적 탄성 계수는 DIN EN ISO 12680-1: 2007-05에 따라 결정된다.
본 발명에 따른 제품의 우수한 열간 강도는 매우 높은 하중연화점 온도 T0.5에 의해 표시된다. 본 발명에 따른 내화 제품의 하중연화점 온도 T0.5는 바람직하게는 1,700℃ 초과이다. 하중연화점 온도 T0.5는 DIN EN ISO 1893:2008-09에 따라 결정된다.
본 발명에 따르면, 제품 및 제품 중의 코팅된 입자의 화학적 조성이 제품의 강도에 매우 유리한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 본 발명에 따른 제품은 매우 우수한 냉간 파쇄 강도 및 매우 우수한 실온에서의 굽힘 강도를 특징으로 할 수 있다.
특히, DIN EN 993-5: 1998-12에 따라 결정된 본 발명에 따른 제품의 냉간 분쇄 강도는 최소 70 MPa일 수 있다.
DIN EN 993-6: 1995-04에 따라 결정된 본 발명에 따른 제품의 실온에서의 굽힘 강도는 특히 최소 4 MPa일 수 있다.
본 발명에 따른 제품은 특히 바람직하게는 시멘트 로터리 킬른, 즉 시멘트 클링커 연소용 로터리 킬른의 라이닝을 위해 사용된다.
이와 관련하여, 본 발명의 주제는 또한 시멘트 로터리 킬른의 라이닝을 위한 본 발명에 따른 제품의 용도이다. 본 발명의 주제는 또한 본 발명에 따른 제품으로 적어도 부분적으로 라이닝된 시멘트 로터리 킬른이다.
본 발명의 주제는 또한 본 발명에 따른 제품을 제조하기 위한 배치이고, 배치는 다음 성분을 포함한다:
마그네시아 입자로 구성된 제1 원료 성분;
다음 특징을 포함하는, 코팅된 입자로 구성된 제2 원료 성분:
코팅된 입자는 최소 2 mm의 입자 크기를 갖는다;
코팅된 입자는 마그네시아로 구성되고, 이의 표면은 적어도 부분적으로 알루미나의 코팅을 갖는다.
본 발명에 따른 배치에 포함되는 제1 원료 성분은 마그네시아의 입자로 구성된다. 제1 원료 성분은 바람직하게는 다음 마그네시아: 소결 마그네시아 또는 용융 마그네시아 중 적어도 하나의 입자로 구성된다. 특히, 제1 원료 성분은 소결 마그네시아의 입자로 구성된다.
바람직한 구체예에 따르면, 제1 원료 성분의 마그네시아 입자는 8 mm 이하의 입자 크기, 더욱더 바람직하게는 5 mm 이하의 입자 크기, 더욱더 바람직하게는 0 초과 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 갖는다. 마그네시아 입자의 입자 크기는 DIN 66165-2:2016-08에 따라 결정된다.
본 발명에 따른 배치의 제2 원료 성분은 최소 2 mm의 입자 크기를 갖고 마그네시아로 구성된 코팅된 입자로 구성되고, 이의 표면은 알루미나 적어도 부분적으로의 코팅을 갖는다.
일반적인 명명법에 따르면, 알루미나는 알루미나 또는 Al2O3에 기초한 원료이다. 바람직한 구체예에 따르면, 코팅된 입자는 소결 마그네시아로 구성되고, 이의 표면은 적어도 부분적으로 알루미나 코팅을 갖는다.
본 발명에 따른 배치의 코팅된 입자는 바람직하게는 본 발명에 따른 제품의 코팅된 입자의 입자 크기에 상응하는 입자 크기를 갖는다. 이와 관련하여, 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 배치의 코팅된 입자는 최소 2 mm의 입자 크기, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 mm 범위의 입자 크기, 더욱더 바람직하게는 3 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 갖는다. 코팅된 입자의 입자 크기는 DIN 66165-2:2016-08에 따라 결정된다.
제1 원료 성분 및 제2 원료 성분은 소성에 의해 배치가 본 발명에 따른 내화 제품을 형성하는 방식으로 선택된다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 배치 중의 제1 원료 성분 및 제2 원료 성분의 질량 분율 및 화학적 조성은 배치가 소성 후 본 발명에 따른 내화 제품을 형성하는 방식으로 선택된다.
본 발명에 따른 배치의 화학적 조성과 관련하여, 본 발명에 따른 제품의 화학적 조성에 관한 상기 개시가 그에 따라 적용된다.
본 발명에 따른 배치의 코팅된 입자를 이용 가능하게 다음 위해, 마그네시아 입자, 특히 소결 마그네시아 입자가 알루미나로 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 마그네시아 입자는 혼합기 또는 과립화 장치, 예를 들어 과립화 플레이트에서 알루미나로 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 알루미나는 코팅시 분말로 존재한다. 마그네시아의 표면 입자에 대한 알루미나의 접착을 개선다음 위해, 알루미나는 일정 비율의 결합제, 예를 들어 유기 결합제 (예를 들어 폴리비닐 알코올) 또는 물과 혼합될 수 있다. 바람직하게는, 마그네시아 입자는 하소 알루미나 형태의 알루미나로 코팅되어, 특히 바람직한 구체예에 따르면, 코팅된 입자가 소결 마그네시아의 입자 형태로 존재하고, 이의 표면은 적어도 부분적으로 하소 알루미나의 코팅을 갖는다. 마그네시아 입자는 바람직하게는 10 내지 500 μm 범위의 두께를 갖는 알루미나의 코팅을 가질 수 있다. 그러한 두께의 알루미나로 마그네시아 입자를 코팅다음 위해, 마그네시아가 그러한 두께의 알루미나로 코팅될 때까지 마그네시아 및 알루미나 입자가 일정 기간 동안 함께 혼합된다.
배치 중의 제1 원료 성분의 질량 분율은 바람직하게는 코팅된 입자에 추가하여 본 발명에 따른 제품에 존재하는 마그네시아의 질량 분율에 상응할 수 있다. 더욱이, 제2 원료 성분은 바람직하게는 본 발명에 따른 제품에서 코팅된 입자의 질량 백분율에 상응할 수 있다. 바람직한 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 배치는 각 경우에 본 발명에 따른 배치의 총 질량을 기준으로 76 내지 95 질량% 범위의 질량 백분율의 제1 원료 성분 및 5 내지 24 질량% 범위의 질량 백분율의 제2 원료 성분, 더욱 바람직하게는 80 내지 95 질량% 범위의 질량 백분율의 제1 원료 성분 및 5 내지 20 질량% 범위의 질량 백분율의 제2 원료 성분, 더욱더 바람직하게는 85 내지 95 질량% 범위의 질량 분율의 제1 원료 성분 및 5 내지 15 질량% 범위의 질량 분율의 제2 원료 성분, 더욱더 바람직하게는 85 내지 93 질량%의 질량 분율의 제1 원료 성분 및 7 내지 15 질량% 범위의 질량 분율의 제2 원료 성분을 포함한다.
본 발명에 따른 내화 제품은 본 발명에 따른 배치를 소성하여 제조될 수 있다. 소성 동안, 알루미나의 코팅은 코팅된 입자의 마그네시아로써, 또한 부분적으로 제1 원료 성분의 마그네시아로써 원위치 마그네시아 스피넬을 형성한다. 이러한 소성 동안 형성된 원위치 마그네시아 스피넬은 본 발명에 따른 제품의 코팅된 입자에 존재하는 마그네시아 스피넬의 코팅을 형성한다. 또한, 본 발명에 따른 배치의 제1 원료 성분 및 제2 원료 성분의 입자가 소성 동안 함께 소결되어, 소성 후, 소성 내화 세라믹 제품 형태의 본 발명에 따른 제품이 존재한다.
본 발명의 주제는 또한, 다음 단계를 포함하는 본 발명에 따른 내화 제품 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배치를 제공하는 단계;
배치를 성형된 비소성 내화 제품으로 성형하는 단계;
성형된 비소성 내화물을 성형된 소성 내화 세라믹 제품으로 소성하는 단계.
본 발명에 따른 방법을 수행다음 위해 제공된 배치는, 특히 혼합기, 예를 들어 Eirich 혼합기에서, 형성되기 전에 우선적으로 혼합될 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 수행다음 위해 제공된 배치, 바람직하게는 배치의 혼합 동안 결합제와 함께 제공될 수 있다. 결합제, 바람직하게는 임시 결합제, 예를 들어 유기 결합제, 특히 예를 들어 리그로 설포네이트와 같은 내화 세라믹 배치에 대한 종래 기술에서 공지인 통상적인 결합제가 바람직하게는 사용될 수 있다. 결합제는 필요한 비율로, 특히 배치가, 특히 혼합 동안, 촉촉하고 부스러지는 점조도를 갖는 비율로 첨가될 수 있다 예를 들어, 결합제, 특히 임시 결합제는 결합제 없이 배치의 총 질량의 1 내지 3% 범위의 비율로 첨가될 수 있다.
배치를 성형다음 위해, 필요한 경우 혼합된 배치는, 특히 압축될 수 있다. 배치를 성형한 후, 성형된 비소성 내화 제품, 즉 소위 그린 바디(green body) 또는 그린 콤팩트(green compact)가 수득된다.
성형된 비소성 내화 제품은 필요한 경우, 예를 들어 건조 킬른에서 소성 전에 건조될 수 있다. 성형된 비소성 제품은, 예를 들어, 100 내지 300℃의 온도에서 건조될 수 있다.
성형된 비소성 내화물은, 필요한 경우 건조되고, 이후 소성된다. 성형된 비소성 내화 제품은, 소성 후 성형된 소성 내화 세라믹 제품이 수득되는 온도에서 소성된다. 소성 과정 동안, 배치의 성분이 함께 소결되어 소성된 제품이 세라믹 제품, 즉 소결 내화물이 된다.
성형된 비소성 내화 제품을 1,500 내지 1,700℃ 범위의 온도, 특히 바람직하게는 1,550 내지 1,650℃ 범위의 온도에서 소성하는 것이 바람직하다.
소성은 바람직하게는 4 내지 8 시간 범위의 기간 동안 위에서 언급된 소성 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명의 추가 특징은 청구범위로부터 기인한다.
발명의 모든 특징은 개별적으로 또는 조합으로 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 예시적 구체예가 아래에 더욱 상세히 설명되고, 이에 의해 예시적 구체예에서 주어진 물리적, 화학적 및 광물학적 측정 값이 상기 언급된 표준에 따라 결정되었다.
제1 예시적 구체예
제1 예시적 구체예에 따르면, 배치가 먼저 제공되었고, 이는 소결 마그네시아의 입자로 구성된 제1 원료 성분 및 하소 알루미나로 코팅된 소결 마그네시아의 입자로 구성된 코팅된 입자로 구성된 제2 원료 성분을 포함했다. 배치의 총 질량과 관련하여, 제1 원료 성분은 85 질량%의 비율로 존재하고 제2 원료 성분은 15 질량%의 비율로 존재했다.
제1 원료 성분의 소결 마그네시아의 입자는 > 0 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 갖도록 제공되었고 배치의 총 질량과 관련하여 다음의 입자 크기 분포를 나타냈다:
3 내지 5 mm: 9 질량%;
1 내지 < 3 mm: 27 질량%;
0.1 내지 < 1 mm: 21 질량%; 및
> 0 내지 < 0.1 mm: 28 질량%.
제1 원료 성분의 소결 마그네시아는 제1 원료 성분의 마그네시아의 총 질량과 관련하여 다음 화학적 조성을 가졌다:
MgO: 98.50 질량%;
Al2O3: 0.06 질량%;
CaO: 0.72 질량%;
SiO2: 0.14 질량%;
Fe2O3: 0.52 질량%; 및
기타: 0.06 질량%.
제2 원료 성분의 코팅된 입자는 3 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 가졌다. 제2 원료 성분의 코팅된 입자의 마그네시아는 제1 원료 성분의 소결 마그네시아 입자가 만들어지는 소결 마그네시아로부터 형성되어, 제2 원료 성분의 코팅된 입자의 소결 마그네시아가 제1 원료 성분의 입자의 소결 마그네시아의 화학적 조성을 가졌다.
제2 원료 성분의 코팅된 입자의 마그네시아에 코팅된 하소 알루미나는 하소 알루미나의 총 질량에 대해 99 질량% 초과의 Al2O3 함량을 갖는 화학적 조성을 가졌다.
제2 원료 성분의 코팅된 입자는 과립화 플레이트에서 소결 마그네시아의 입자를 하소 알루미나의 분말과 혼합하여 수득되었다. 소결 마그네시아 대 하소 알루미나의 질량비는 4:1이어서, 제2 원료 성분의 코팅된 입자가 또한 코팅된 입자의 총 질량을 기준으로 80 질량%의 마그네시아 질량 비율 및 20 질량%의 하소 알루미나 질량 비율을 가졌다. 소결 마그네시아에 대한 하소 알루미나의 접착을 개선다음 위해, 폴리비닐 알코올 형태의 결합제는 과립화 플레이트에서 폴리비닐 알코올 없이 소결 마그네시아 및 하소 알루미나의 총 질량을 기준으로 1.5 질량%의 비율로 소결 마그네시아 및 하소 알루미나의 혼합물에 첨가되었다.
본 발명에 따른 방법을 수행다음 위해, 배치는 상기 예시적 구체예에 따라 리그닌 설포네이트가 없는 배치의 총 질량을 기준으로 3 질량%의 리그닌 설포네이트를 첨가하여 Eirich 혼합기에서 혼합되었다.
혼합물은 이후 압축에 의해 성형되어 성형된 비소성 내화 제품, 소위 그린 바디를 형성했다.
성형된 비소성 내화 제품은 이후 1,590℃의 노에서 6 시간 동안 소성되었다. 냉각 후, 본 발명에 따른 제품의 구체예가 소성된 내화 세라믹 제품의 형태로 수득되었다.
예시적 구체예에 따라 수득한 소성된 제품은 다음 산화물이 다음 비율로 존재하는 화학적 조성을 가졌다
MgO: 94.30 질량%;
Al2O3: 3.44 질량%;
Fe2O3: 0.58 질량%,
CaO: 0.99 질량%;
SiO2: 0.42 질량%;
MnO: 0.10 질량%; 및
점화 손실 (LOI): 0.17 질량%.
내화 제품은 마그네시아 입자 및 코팅된 입자 형태의 소결 입자의 구조를 가졌고, 코팅된 입자는 3 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 갖고 표면에 마그네시아 스피넬의 코팅이 있는 마그네시아로 구성되었다.
마그네시아 입자의 질량 비율은 85 질량%였고 코팅된 입자의 비율은 15 질량%였으며, 각각의 경우에 제품의 총 질량과 관련이 있었다.
마그네시아 스피넬의 코팅은 약 230 μm의 두께를 갖는다.
내화 제품과 광물학적 조성 측정은 페리클레이스가 제품의 총 질량의 94 내지 95 질량%를 나타내고, 마그네시아 스피넬이 4 내지 5 질량%를 나타내고, 디칼슘 실리케이트가 0.5 내지 1.5 질량%를 나타냄을 보여주었다. 마그네시아 스피넬은 화학량론적 마그네시아 스피넬로서 존재했다.
제품의 물리적 값은 다음과 같았다:
동적 탄성 계수: 26.6 GPa;
하중연화점 온도 T0.5: > 1.700℃;
냉간 압축 강도: 84 MPa; 및
실온에서의 굽힘 강도: 6,4 MPa.
제2 예시적 구체예
제2 예시적 구체예는 제1 예시적 구체예에 상응하지만, 다음 변화가 있다.
배치의 총 질량과 관련하여, 제1 원료 성분은 90 질량% 비율로 존재하고 제2 원료 성분은 10 질량% 비율로 존재했고, 둘 모두 배치의 총 질량에 관련되었다.
제1 원료 성분의 소결 마그네시아의 입자는 > 0 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 갖도록 존재했고 배치의 총 질량과 관련하여 다음의 입자 크기 분포를 나타냈다:
3 내지 5 mm: 10 질량%;
1 내지 < 3 mm: 29 질량%;
0.1 내지 < 1 mm: 22 질량%; 및
> 0 내지 < 0.1 mm: 29 질량%.
배치의 코팅된 입자의 소결 마그네시아 대 하소 알루미나의 질량비는 7:3이어서, 코팅된 입자의 총 질량을 기준으로 제2 원료 성분의 코팅된 입자는 70 질량%의 마그네시아의 질량 백분율 및 30 질량%의 하소 알루미나의 질량 백분율을 가졌다.
제2 예시적 구체예에 따라 수득한 소성된 제품은 다음 산화물이 다음 비율로 존재하는 화학적 조성을 가졌다
MgO: 94.00 질량%;
Al2O3: 2.90 질량%;
Fe2O3: 0.39 질량%,
CaO: 1.86 질량%;
SiO2: 0.69 질량%;
MnO: 0.03 질량%; 및
점화 손실 (LOI): 0.13 질량%.
제품 중의 마그네시아 입자의 질량 백분율은 90 질량%이고 코팅된 입자는 10 질량%였고, 둘 모두 제품의 총 질량을 기준으로 한다.
마그네시아 스피넬의 코팅은 약 380 μm의 두께를 갖는다.
내화 제품과 광물학적 조성 측정은 페리클레이스가 제품의 총 질량의 94 내지 95 질량%를 차지하고, 마그네시아 스피넬이 3.5 내지 4.5 질량%를 차지하고, 디칼슘 실리케이트가 1 내지 2 질량%를 차지함을 보여주었다. 마그네시아 스피넬은 화학량론적 마그네시아 스피넬로서 존재했다.
제품의 물리적 값은 다음과 같았다:
동적 탄성 계수: 27.9 GPa;
하중연화점 온도 T0.5: > 1.700℃;
냉간 압축 강도: 72 MPa; 및
실온에서의 굽힘 강도: 4.6 MPa.
제1 비교예
비교 목적을 위해, 본 발명의 예를 구성하지 않는 제품이 제조되었다.
제1 구체예에 따라 제조된 제품은 제2 예시적 구체예에 따라 제조되었고, 배치의 제2 원료 성분의 코팅된 입자가 0.5 내지 1 mm 범위의 입자 크기를 갖는 것이 유일한 차이점이다.
제1 비교예에 따라 수득한 소성된 제품은 다음 산화물이 다음 비율로 존재하는 화학적 조성을 가졌다:
MgO: 93.90 질량%;
Al2O3: 3.03 질량%;
Fe2O3: 0.33 질량%,
CaO: 1.82 질량%;
SiO2: 0.69 질량%;
MnO: 0.03 질량%; 및
점화 손실 (LOI): 0.20 질량%.
제품은 마그네시아 입자 및 코팅된 입자 형태의 소결 입자의 구조를 가졌고, 코팅된 입자는 0.5 내지 1 mm 범위의 입자 크기를 갖고 마그네시아 스피넬로 코팅된 표면이 있는 마그네시아로 구성되었다.
마그네시아 스피넬의 코팅은 약 80 μm의 두께를 갖는다.
제품의 물리적 값은 다음과 같았다:
동적 탄성 계수: 69.3 GPa;
하중연화점 온도 T0.5: > 1.700℃;
냉간 압축 강도: 96 MPa; 및
실온에서의 굽힘 강도: 12.8 MPa.
제2 비교예
비교 목적을 위해, 본 발명의 예가 아닌 또 다른 제품이 제조되었다.
이러한 제2 비교예에 따라 제조된 제품은 제2 예시적 구체예에 따라 제조되었고, 제1 원료 성분이 95 질량%의 비율로 존재하고 제2 원료 성분이 단지 5 질량%의 비율로 존재함이 유일한 차이이며, 둘 모두 총 이동 질량을 기준으로 한다.
제2 비교예로부터 수득한 소성된 제품은 다음 산화물이 다음 비율로 존재하는 화학적 조성을 가졌다:
MgO: 95.30 질량%;
Al2O3: 1.43 질량%;
Fe2O3: 0.39 질량%,
CaO: 1.93 질량%;
SiO2: 0.71 질량%;
MnO: 0.03 질량%; 및
점화 손실 (LOI): 0.21 질량%.
마그네시아 스피넬 코팅은 약 130 μm의 두께를 가졌다.
제품의 물리적 값은 다음과 같았다:
동적 탄성 계수: 48.8 GPa;
하중연화점 온도 T0.5: > 1.700℃;
냉간 압축 강도: 73 MPa; 및
실온에서의 굽힘 강도: 6.2 MPa.
테스트 결과에 대한 논의
제1 및 제2 예시적 구체예에 따라 제조된 제품은 각각 30 GPa 미만, 즉 각각 26.6 GPa 및 27.9 GPa의 매우 낮은 탄성 계수로 표시되는 매우 높은 구조적 유연성을 가졌다. 동시에, 제품은 하중연화점, 냉간 압축 강도 및 실온에서의 굽힘 강도에 대해 우수한 값을 나타냈다.
제1 구체예에 따라 제조된 제품은 본 발명에 따른 제품의 화학적 조성에 상응하는 화학적 조성을 가졌다. 그러나, 0.5 내지 1 mm의 코팅된 입자의 입자 크기의 경우, 입자 크기는 발명에 따른 제품의 코팅된 입자의 입자 크기보다 작았다. 제1 구체예에 따른 제품은 69.3 GPa의 높은 탄성 계수로 표시되는, 제1 및 제2 예시적 구체예에 따른 제품보다 현저하게 나쁜 구조적 유연성을 가졌다.
제2 비교예에 따라 제조된 제품은 본 발명에 따른 제품의 입자 크기에 상응하는 코팅된 입자 크기를 가졌다. 그러나, (제품 중의 코팅된 입자의 작은 비율로 인해) 화학적 조성에 따르면, Al2O3 비율은 본 발명에 따른 제품의 비율보다 낮았다. 제2 구체예에 따른 제품은 48.8 GPa의 높은 탄성 계수로 표시되는, 제1 및 제2 예시적 구체예에 따른 제품보다 현저하게 나쁜 구조적 유연성을 가졌다.

Claims (15)

  1. 다음 특징을 포함하는 내화 제품:
    1.1 제품은 다음 산화물이 다음 비율로 존재하는 화학적 조성을 가짐:
    1.1.1 MgO: 최소 92 질량%;
    1.1.2 Al2O3: 1.5 내지 7 질량%;
    1.1.3 Fe2O3: 3 질량% 미만;
    1.1.4 CaO + SiO2: 1 내지 3 질량%;
    1.2. 제품은 다음 특징을 갖는 코팅된 입자를 포함함:
    1.2.1 코팅된 입자는 최소 2 mm의 입자 크기를 가짐;
    1.2.2 코팅된 입자는 마그네시아로 구성되고, 이의 표면은 적어도 부분적으로 마그네시아 스피넬의 코팅을 가짐.
  2. 제1항에 있어서, 92 내지 96 질량% 범위의 MgO 함량을 갖는 화학적 조성을 갖는 제품.
  3. 제1항에 있어서, 2 내지 3.5 질량% 범위의 Al2O3 함량을 갖는 화학적 조성을 갖는 제품.
  4. 제1항에 있어서, 1 질량% 미만의 Fe2O3 함량을 갖는 화학적 조성을 갖는 제품.
  5. 제1항에 있어서, 40 GPa 미만의 동적 탄성 계수를 갖는 제품.
  6. 제1항에 있어서, 1,700℃ 초과의 하중연화점 온도 T0.5를 갖는 제품.
  7. 제1항에 있어서, 마그네시아 스피넬의 코팅은 10 내지 500 μm 범위의 두께를 갖는 제품.
  8. 제1항에 있어서, 코팅된 입자는 3 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 갖는 제품.
  9. 제1항에 있어서, 코팅된 입자를 5 내지 24 질량% 범위의 비율로 포함하는 제품.
  10. 제1항에 있어서, 코팅된 입자를 5 내지 24 질량% 범위의 비율로 포함하고 마그네시아를 76 내지 95 질량% 범위의 비율로 추가로 포함하는 제품.
  11. 성형된 소성 내화 세라믹 제품 형태의 제1항에 따른 제품.
  12. 다음 성분을 포함하는, 제1항에 따른 제품을 제조하기 위한 배치:
    12.1 마그네시아 입자로 구성된 제1 원료 성분;
    12.2 다음 특징을 포함하는, 코팅된 입자로 구성된 제2 원료 성분:
    12.2.1 코팅된 입자는 최소 2 mm의 입자 크기를 가짐;
    12.2.2 코팅된 입자는 마그네시아로 구성되고, 이의 표면은 적어도 부분적으로 알루미나의 코팅을 가짐.
  13. 제12항에 있어서, 코팅된 입자는 3 내지 5 mm 범위의 입자 크기를 갖는 배치.
  14. 다음 단계를 포함하는, 제11항에 따른 제품의 제조 방법:
    14.1 제12항 또는 제13항 중 적어도 하나의 항에 따른 배치를 제공하는 단계;
    14.2 배치를 성형된 비소성 내화 제품으로 성형하는 단계;
    14.3 성형된 비소성 내화 제품을 성형된 소성 내화 세라믹 제품으로 소성하는 단계.
  15. 제1항에 있어서, 시멘트 로터리 킬른의 라이닝용으로 사용되는 제품.
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