KR19980702298A - 주조성 내화물 시스템 - Google Patents

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파리드 아지지안
케빈 존 윌스
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굳차일드 데이빗
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Abstract

본 발명은 내화물 입자와 혼합하여 내화성 단결정 배합물을 제조하기에 알맞은 조성물에 관한 것으로서, 이 조성물은 활성 알루미나 2∼10 중량부 및, 알루미노-실리케이트 포스페이트 화합물, 알데히드 및 아민이나 방향족 하이드록시 화합물로부터 유도된 수지, 셀룰로오스, 폴리에틸렌 글리콜, 및 메톡시폴리에틸렌 글리콜 중에서 한가지 이상으로 이루어진 첨가 물질 0.25∼1.0 중량부 및 임의로, 미세 알루미나 0∼50 중량부, 미세 실리카 0∼10 중량부, 및 분산제 0∼1 중량부, 알루미늄산칼슘 시멘트 0∼1 중량부(바람직하게는 거의 없음)를 필수적으로 함유하는 것으로 이루어진다. 용도에 있어서, 실온 이하의 낮은 온도에서 주조될 경우에 조차도 좋은 그린 강도를 가지므로, 조작이 용이하며, 연소 후에도 높은 온도 특성(열간 절단율 등)과 냉간 분쇄 강도가 좋게 나타난다.

Description

주조성 내화물 시스템
단결정 내화물이 수 년 동안 철강 산업 등에서 이용되어 왔다. 일반적으로 이들은 용융 알루미나(fused alumina), 관상 알루미나(tabular alumina) 또는 조정된 크기(graded size)의 소결 보오크사이트 입자와 같은 조질의 내화 골재, 미세 알루미나, 및 매우 적은 함량의 알루미늄산칼슘 시멘트를 혼합하여 제조하였다. 이 혼합물에는 통상적으로 미세 실리카도 포함되며, 이 미세 실리카는 뮬라이트(mullite)를 형성하여 연소 강도(fired strenth)를 제공할 수 있게 될 것이다.
이 혼합물을 물과 혼합하여 슬러리류의 콘크리트를 형성시키고, 일정한 형태 및/또는 위치로 주조한 후에 경화 및 건조시킨다. 그 후에, 이 내화물은 연소된다.
알루미늄산칼슘 시멘트는 경화(그린 강도: green strenth) 및 건조 후(건조 강도)에 내화물이 연소 공정 이전에 잔존할 수 있기에 충분한 그린 강도를 제공한다.
건조 및 연소 동안에 과다한 다공성을 갖게되지 않고 최대 밀도를 가질 수 있도록 하기 위해서는, 아주 최소량의 물을 사용하며, 조질의 내화 골재 입자와 나머지 성분의 크기 조절에 주의를 기울여 입자 패킹을 최적화할 수 있도록 함으로써 이를 달성할 수 있다. 이상적으로는, 알루미늄산칼슘 시멘트의 정량적인 수화 반응에 충분한 양의 물만을 첨가해야만 하지만, 실제로는 주조성 조성물의 유동성을 좋게 하기 위해 필요한 소량이 첨가될 수도 있다. 이와 같은 물의 첨가는 주조성 혼합물, 예컨대 알루미늄산 칼슘 시멘트, 미세 알루미나 및 미세 실리카의 미세 단편의 입자 크기 분산에 의해 대부분 조절된다.
하지만, 미세 실리카의 존재 하에서, 알루미늄산칼슘 시멘트는 사용 온도로 반응시켜 녹는점이 낮은 상을 형성사켜서, 열간 강도에서의 감소를 야기시리 수 있다. 결론적으로, 최근의 배합물들에서는 알루미늄산칼슘 시멘트 성분이 감소되어 왔으며, 생성된 혼합물은 저시멘트주조물(LCC: low cement castables)(알루미늄산칼슘 시멘트 약 5∼10 중량%) 또는 초-저시멘트주조물(ULCC)(알루미늄산칼슘 시멘트 약 2 중량%)이 된다.
수산화알루미늄의 열적 탈수 반응(250∼1150℃)은 활성 알루미나를 생성시킨다(알루미나 시약 - Science and Technology Handbook, The America Ceramic Society, 1990, pp 93∼108). 활성 알루미나는 수산화알루미늄으로부터 함유되어 있는 물의 대부분을 제거할 수 있도록 조정된 가열에 의해 제조된다. 이들의 결정 구조는저온 영역(250∼900℃)에서는 카이(chi), 에타(eta), 감마(gamma) 및 로(rho) 알루미나이고, 고온 영역에서는 델타(delta), 카파(kappa) 및 쎄타(theta) 알루미나이다. 다양한 활성 알루미나 유형들은 X-선 회절, IR 기법 및27Al NMR 기법에 의해 구별될 수도 있다(27Al Nuclear Magnetic Resonance Spetroscopy Investigation of Thermal Transformation Sequences of Alumina Hydrates, R C T slade 등의 J Mater Chem, 1991, Ⅰ(4) 563∼568).
활성 알루미나들은 내화 배합물들을 결합시키는 데 사용할 수 있다고 알려져 있다. 어드밴스드 미네랄 리서치(Advanced Mineral Research)에 의해 개시된 미국 특허 제 3,953,563 호에는 연속 작업 동안에 활성 알루미나가 뵘석(boehmit)으 전환될 수 있기에 충분한 수분이 내화 물질 원재료에 함유되어 있는 내화 벽돌 배합물에서 이 활성 알루미나가 결합제로서 사용되는 것이 기재되어 있다. 이 특허는 활성 알루미나, 즉 전이 알루미나(transition alumina)가 감마 알루미나, 쎄타 알루미나, 및 대개 약간의 강옥, 알파 알루미나와 같은 다양한 알루미나 상들을 갖는다고 개시되어 있다.
일본의 니혼 도꾜슈로자이 가부시끼 카이샤 컴퍼니(Nihon Tokoshurozai Kabushiki Kaisha company)에 의한 특허들(영국 특허 제 2,025,195 호 및 미국 특허 제 4,331,773 호의 명세서)에는 로 알루미나가 비시멘트주조물(NCC)에서, 및 글래스 분말을 함유하는 배합물에 관한 미국 특허 명세서에서도 결합제로서의 용도로 사용되는 것이 개시되어 있다. 이 특허의 바디(body)는 로 알루미나가 60%로 알루미나와 약간의 카이 알루미나 등을 함유한다고 개시되어 있다. 60%로 알루미나와 약간의 카이 알루미나 등을 함유하는, 상업적으로 유용한 로 알루미나에 대한 실험 작업이 개시되어 있는 Rho Alumina Bonded Castable Refractories라는 제목의 야수오 혼고(Yasuo Hongo)에 의한 논문은 이와 같은 배합물이 갖는 문제점 중의 하나가 15℃ 미만의 온도에서의 강도의 향상이라고 나타내고 있다. 경화 온도의 상승은 강도를 향상시키는 주요 수단이라고 제시되어 있다.
본 발명의 실시예(이하 참조)에 있어서, 이 활성 알루미나는 주로 X-선 회절과27Al NMR에 의해 측정된 바와 같은 카이 알루미나이다.
용도에 있어서, 주조성 혼합물들은 이상적으로 저온 및 상승된 온도에서 연소도니 생성물의 높은 강도와 함께, 좋은 주조성과 그린 강도 및 건조 강도를 제공한다. 활성 알루미나에 의해 형성된 수경성 결합은 실온에서 알루미늄칼슘 시멘트에 의해 형성된 결합보다 다수 약해서, 낮은 그린 강도를 야기시킨다.
게다가, 비-시멘트/활성 알루미나 주조물 시스템들(본 발명이 특정 유형을 제공하는)에서는, 일반적으로 미세 실리카의 점진적인 첨가가 주조성에서의 향상을 야기시키기는 하지만, 그린 강도에서의 해당되는 정도의 감소가 발생하는 것을 발견하였다. 따라서, 실재적인 목적을 위해, 실질적으로 사용되는 미세 실리카의 양은 이와 같은 바람직한 특성 두 가지 어느 쪽을 최적화하는 것이 아니라, 이 둘을 절충할 수 있도록 해야 좋다.
미세 실리카 10 중량체를 이루어지는 혼합물에서의 특정 첨가물들을 이용함으로써, 미세 실리카의 양에 관계없이 좋은 그린 강도와 주조성을 제공할 수 있다는 것을 알게 되었다. 추가적으로, 첨가제의 매우 적은 양(종래 기술에 의한 혼합물에 비해)을 사용하여 충분할 정도의, 또는 좋은 정도의 그린 강도와 주조성을 여전히 갖게 하는 것이 충분히 가능하다.
높은 온도에서는, 사용되는 물질들의 순도 때문에, 액체상의 생성은 최소화 되고, 주조 내화물의 고온 처리는 증진된다.
발명의 요약
첫 번째 특성으로, 본 발명은 내화물 입자과 혼합하여 내화성 단결정 배합물을 제조하기에 알맞은 조성물을 제공하는데, 이 조성물은 다음과 같은 조성으로 이루어지며, 바람직하게는 필수적으로 함유한다: 활성 알루미나 2∼10 중량부, 알루미노-실리케이트 포스페이트 화합물, 알데히드 및 아민이나 방향족 하이드록시 화합물로부터 유도된 수지, 셀룰로오스, 폴리에틸렌 글리콜, 및 메톡시폴리에틸렌 글리콜 중에서 한가지 이상으로 이루어진 첨가 물질 0.25∼1.0 중량부, 미세 알루미나 0∼50 중량부, 미세 실리카 0∼10 중량부, 분산제 0∼1 중량부, 및 알루미늄산칼슘 시멘트 0∼1 중량부.
바람직하게는 이 조성물은 알루미늄산칼슘 시멘트를 0.5 중량부 이상을 함유하지 않고, 더욱 바람직하게는 0.2 중량부 이상을 함유하지 않으며, 가장 바람직하게는 알루미늄산칼슘 시멘트를 실질적으로 거의 함유하지 않는다.
활성 알루미나의 바람직한 양은 3∼7 중량부이며, 보다 바람직하게는 4∼6 중량부이다.
상기한 바와 같이, 활성 알루미나, 즉 전이 알루미나는 다양한 유형의 알루미나를 함유한다. 본 발명에 바람직한 알루미나는 카이 알루미나 50% 이상으로 이루어지며, 이것은 깁사이트(gibbsite)와 같은 수산화알루미늄으로 적절하게 제조될 수도 있다. 알맞은 활성 알루미나는 Alcan Chemicals제의 Actibond 101이다.
Actibond 101은 카이 알루미나 주성분이지만, 소량의 다른 유형들이 함유될 수도 있는 백색의 전이 알루미나이다. 이것은 물과 반응하여, 물 경화성 결합을 형성시킨다. Actibond 101의 화학적 조성물은 다음 표 1에 나타내었다.
첨가물의 바람직한 양은 0.4∼1.0 중량부이며, 보다 바람직하게는 0.4∼0.6 중량부이다. 이 수지는 우레아-포름알데히드 수지 및/또는 페놀-포름알데히드 수지로 이루어질 수도 있다.
미세 알루미나, 미세 실리카 및 분산제 각각은 임의로 함유된다.
이 미세 실리카 성분은 마이크로실리카 및/또는 퓸드 실리카(fumed silica)일 수도 있다. 이와 같은 성분은 이 조성물의 1 중량부 이상을 제공하는 것이 바람직하며, 3∼7 중량부가 보다 더 바람직하다.
이 미세 알루미나의 전부 또는 일부분은, 예컨대 Alcan Chemical Europe제 상표명 RA107LS로 제조되는 반응성 알루미나(reactive alumina)가 될 수도 있다. 다른 적절한 미세 알루미나 Alcan Chemical Europe제의 상표명 RA7로 제조되는 것이 있다. 이조성물에서의 미세 알루미나의 양은 바람지하게는 25 중량부를 초과하지 않으며, 보다 바람직하게는 15 중량부 이하가 된다. 바람직하게는 이 조성물은 이와 같은 성분 5중량부 이상을 함유하고 있으며, 보다 바람직하게는 8중량부 이상을 함유하고 있다.
분산제는, 예컨대 Empiphos STPP, Darvan 8I I D 또는 Calgon이 될 수도 있다. 바람직하게는 Empiphos STPP를 0.05∼0.2 중량부로 사용한다.
두 번째 특성으로, 본 발명은 내화성 단결정 배합물을 제공하는데, 이 배합물은 다음과 같은 조성으로 이루어진다.; 조정된 크기의 내부 내화불 입자 97.75 중량%까지, 다음과 같은 조성이 필수적으로 이루어진 조성물인 잔여물: 활성 알루미나 2∼10 중량부, 이 배합물의 저온 결합을 가능하게 하기는 하지만, 물의 존재 하에서 활성 알루미나의 재수화 반응을 저해하지는 않는 첨가물 0.25∼1.0 중량부, 미세 알루미나 0∼50 중량부, 미세 실리카 0∼10 중량부, 분산제 0∼1 중량부, 및 알루미늄산칼슘 시멘트 0∼1 중량부 이하.
바람직하게는, 상기 첨가 물질은 건조하기 전의 주형된 배합물에 그린 강도 1 MPa 이상, 및 보다 바람직하게는 2 MPa 이상을 부여하기에 충분한 양이다.
이 내부 내화물 입자는 용융 알루미나 및/또는 관상 알루미나 및/또는 소결된 보오크사이트 및/또는 알루미노실리케이트가 될 수도 있다.
세 번째 특성에 있어서, 이 배합물의 나머지 성분들의 바람직한 유형 및 양은 본 발명의 첫 번째 및 두 번째 특성의 경우에서와 같을 수도 있다.
본 발명은 두 번째 또는 세 번째 특성에 의한 배합물로 형성된 그린 바디(green body)을 포함한다.
본 발명에서, 활성 알루미나는 결합제로서 작용하여, 알루미늄산칼슘 시멘트의 사용을 피할 수 있다. 다음의 청구항에서 정의된 바와 같이 첨가 물질(결합 보조제)을 활성 알루미나에 첨가함으로써, 짧은 경화 시간 동안내로 대기 실온 이하에서 보다 큰 그린 강도를 제공하고, 이것은 저온에서의 추가 공정 및 기작에 유용하다.
본 발명에 의한 내화 시스템은, 단지 분말 금속의 상당량을 함유한 시스템 환경 하에서, 페놀 수지 결합제 0.5∼5 중량%를 사용하는 유럽 특허 출원 제 0 583 466 호에 기재된 바와 같은 시스템, 및 첨가물 0.5 중량%가 섬유 기초 조성물 환경하에서 사용되는 미국 특허 제 3 558 591호에 기재된 시스템과는 구별되는 것이다.
본 발명은 활성 알루미나와 소량 또는 극소량의 알루미늄산칼슘 시멘트로 이루어진 내화성 단결정 배합물에 관한 것이다.
본 발명은 일련의 실험예 및 다음과 같은 도 1과 2와 관련하여 추가적으로 진술하고자 한다.
도 1은 저시멘트주조 배합물과 비-시멘트주조 배합물로 제조된 생성물의 연소 온도에 따른 열간 절단율(hot modulus of rupture: HMOR)의 변화를 나타낸 것이며,
도 2는 다양한 연소 온도에 대한 저시멘트주조 배합물과 비-시멘트주조 배합물로부터의 연소 생성물의 뮬라이트 형성을 나타낸 것이다.
비교의 목적으로, 비-시멘트주조(NCC) 배합물과 저시멘트주조(LCC) 배합물을 다음 표 2에 나타낸 바와 같은 배합물을 제조하였다.
물은 근소량의 첨가하였는데, 이 양은 허용되는 주저성을 제공할 수 있도록 달라진다. 분산제는 나트륨 트리폴리로스페이트 화합물이다.
다음 표 1은 알루미늄산염 칼슘 시멘트와 활성 알루미나 조성물을 중량%로 나타낸 것이며, 다음 표 3은 표 2의 배합물의 조성물을 중량%로 나타낸 것이다. 이 배합물들의 조성물에 있어서, 주요 차이점은 LCC의 높은 칼시아(calcia) 함량이라는 것을 알 수 있을 것이다.
시험 조각(벽돌)을 각각의 배합물을 4분 동안 건조 혼합하고, 물을 첨가한 다음, 4분 동안 습식 혼합함으로써 제조하였는데, 그 후에 좋은 주조물 경도를 달성하기 위해 필요하다면, 추가로 물을 첨가하였다. 주형을 채우고 혼합물을 유동시켜 공기 방울이 표면에 나타나게 할 수 있도록 진동시켰다. 전체 진동 시간은 5분을 초과하지 않으며, 첫 번째 물의 첨가와 진동 기간의 종결로 주형에서의 혼합물의 최종 유화 작업 사이의 전체 시간이 10분을 초과하지 않았다.
알루미늄산칼슘 시멘트 배합물의 경우, 주형은 축축한 천으로 싸고, 플라스틱으로 봉한 후에, 24℃에 놓아두고 24시간 동안 경화시켰다. 주형을 제거하고, 이 벽돌을 싸지 않은 채로 실온에서 24시간 동안 경화시킨 후에, 24℃에서 추가로 24시간 동안 경화하는 동안 높은 습도를 유지할 수 있도록 다시 싼 후에, 일정 중량으로 110℃에서 건조시켰다(약 4일 동안). 이 비-시멘트 배합물을 24℃에서 24시간 동안 경화시킨 후에, 일정 중량으로 110℃에서 건조시켰다(약 4일 동안). 이 비-시멘트 배합물의 경우에는 습도 조정은 필요없다.
이 두 가지 시스템들은 유사하게 좋은 주조 특성을 나타냈다. 냉간 분쇄 강도(cold crushing strength), 용적 밀도, 다공성 및 내구 선형 변이를 다음 표 4에 나타내었다. X-선 회절법에 의해 측정한 바와 같은, 열간 절단율(HMOR) 및 존재하는 뮬라이트의 양을 도 1과 2에 도식화하였다.
건조되지 않은 경화된 주조물의 강도(즉, 그린 강도) 측정에 이용된 방법은 3-포인트 굴절 시험(3-point bend test)이였다. 160㎜ × 40㎜ × 40㎜의 주형을 진동시키면서 주조물로 채우고 실온으로 24 시간 동안 보관하였다. 그 후에, 이 주형들을 제거하고, 전장 100㎜와 교차 헤드 속도(cross head speed) 1㎜/min.으로 3-포인트 시험법을 사용하여 Zwick 장치로 이 내화물 표본의 그린 강도를 측정하였다.
냉각 분쇄 강도 및 열간 절단율은 각각 British Standards BS 1902 sections 4.3 및 4.5에 의해 측정하였다.
존재하는 뮬라이트의 양을 측정하기 위해, 내화물 조각들을 X-선 회절에 의해 분석하여, 뮬라이트 피크 영역(121 plane) 대 알루미나 피크 영역(113 plane)의 비율을 측정하였다.
일반적으로, LCC 배합물에 비해 NCC 배합물이 좋은 특성을 갖는 것을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 이 NCC HMOR 데이타는 상당한 정도의 향상된 값을 보이는데, 155℃에서 NCC의 HMOR 값은 1400℃에서 LCC 시스템보다 4.5 배 큰 값이며, 1500℃에서의 LCC 시스템보다는 3배 이상이 큰 값이다.
하지만, 이 건조된 예형(preshaped) NCC 내화물의 냉간 분쇄 강도 60.3 MPa이 충분하게 좋은 물 경화성 결합이 조작이 허용되도록 형성되어 있다는 것을 나타내는 것일지라도, 그럼에도 불구하고 이 그린 강도는 단지 적당한 것일 뿐이다.
이 연소된 내화물의 향상된 실시값은 도 2에 도시된 뮬라이트 형성의 증가 정도에 기인하는 것이라 여겨진다. 뮬라이트 형성은 다른 화합물들, 예컨대 리튬 또는 마그네슘 화합물들을 첨가함으로써 촉진될 수 있다.
다음 표 2에 나타낸 NCC 배합물에서 활성 알루미나 0.1∼1 중량%를, 첨가물, Lithopix AS85로 공지된 것과 같은 알루미노-실리케이트-포스페이트 또는 우레아-포름알데히드 수지 동중량으로 대체함으로써 배합물을 제조하였다. 활성 알루미나에 더해진 첨가물의 전체 양은 5 중량%로 유지되었다. 어떤 경우에 있어서는, 이 마이크로실리카의 일부 또는 전부를 Alcan Chemicals Europe에 의해 공급된 RA107LS 반응성 알루미나 동중량으로 대체하였다.
처음에, 이 주조 벽돌을 24℃에서 24 시간 동안 경화시키고, 촉각 또는 시각에 의해 그린 강도를 판단하였다. 이 첨가물을 사용하여 그린 강도를 향상시켰으며, 일반적으로 이것은 미세 실리카를 미세 반응성 알루미나로 대체할 경우에 특히 좋았다. 추가 실험들(첨가물이 없음)을 통해 마이크로실리카 1%와 RA107LS 반응성 알루미나 4%의 배합물이 좋은 그린 강도를 전개시키는 것을 알 수 있었다. 하지만, 마이크로실리카 5%와 RA107LS 반응성 알루미나가 함유되지 않은 유사 배합물은 이와 같은 조건 하에서 현저하게 좋은 그린 강도를 갖지 않았다.
본 발명에 의한 이와 같은 배합물들의 특성들은 다음 표 5에 나타내었는데, 여기에는 비교할 수 있도록 LCC 및 NCC 대조군 배합물에 대한 데이타도 포함되어 있다. 어떤 실시예에서는, 이 마아크로실리카를 전체적으로 또는 부분적으로 RA107LS 반응성 알루미나로 대체하였다(즉, 이미 함유되어 있는 분말 알루미나 10 중량%에 추가로). 이 그린 강도 GS는 24℃에서 24 시간 후에 측정하였다. 냉간 분쇄 강도(CCS) 110℃로 건조시킨 후에 MPa로 측정하고, 열간 절단율은 MPa(MN/㎡) 값으로 주어진다.
나타낸 바에서 알 수 있는 것과 같이, 본 발명에 의해 첨가물 0.25∼1.0 중량%로 이루어진 배합물들과 NCC 대조군은, 특히 고온에서, LCC 대조군에서의 좋은 HMOR과 마찬가지의 값을 나타낸다.
실리카 5 중량%를 함유하는, 표 5에서의 NCC 대조군은 적당하게 좋은 정도뿐인 그린 강도를 제공한다는 것도 또한 알 수 있다.
대조적으로, 미세 실리카 5 중량%까지를 또한 함유하는, 본 발명에 의한 배합물들로부터 얻어지는 그린 강도 LCC 대조군에 의해 제공되는 값과 마찬가지인 값이다.
따라서, 본 발명에 의한 배합물은 높은 HMOR을 갖는 연소 생성물의 제조를 가능하게 하는 동시에, 좋은 주조성과 그린 강도를 제공하는 것이다. 실리카의 양이 주조성 및 그린 강도 사이의 절충을 나타내는 경향이 있는 공지의 NCC 주조물과, 알루미늄산칼슘 시멘트의 사용이 HMOR을 감소시키는 경향이 있는 공지의 LCC 주조물을 극복하는 개선점이 있는 것이다. 후술되는, 실시예 16과 17(표 14)에 예시된 바와 같이, 10℃ 정도의 낮은 온도에서도 비교적 높은 그린 강도가 얻어질 수 있다.
그 외의 첨가물들도 테스트하였지만, 좋지 않은 결과를 나타냈다. 전분 생성물들, 술폰화된 폴리스틸렌 및 술폰화된 폴리스티렌 생성물들 모두가 상당히 신속한 정착성을 제공하였지만, 24 시간 후에 주형을 제거하였을 때의 그린 강도를 전혀 또는 거의 갖지 않았다.
본 발명을 다음의 실시예들에 의해 추가로 예시하였다. 실시예 1, 3, 5, 8, 10, 12 및 15는 다음의 청구항에 의해 요구되는 바와 같은 첨가물을 함유하지 않기 때문에, 본 발명의 범위에 속하지 않는다.
실시예 1
본 실시예에서는, 비-시멘트 주조물(NCC)을 제조용의 전형적으로 소결된 보오크사이트 배합물을 사용하였다. 이것은 BS1902; section 7.3 (1982)에 의한 표준 내화 주조물 제조법이였다. 호바르트(Hobart) 혼합기를 사용하였다.
표 2에서와 같이, 소결된 보오크사이트 골재 80 중량부를 분말화된(미세) 알루민 RA7 10 중량부, 반응성 알루미나 RA107LS 5 중량부, 활성 알루미나 5 중량부, Actibond 101 및 분산제 Empihos STPP 0.1 중량부에 첨가하였다. 최대 4분 동안 저속으로 건조 혼합한 후에, 소정량의 물(6.6 중량%)을 첨가하고, 추가 4분 동안 보다 빠른 속도로 혼합하였다. 229㎜ × 102㎜ ×102㎜의 강철 주형을 진동판에 고정시키고, 혼합물로 채운 다음, 보다 많은 혼합물을 첨가하여 주형 정상에 이르게 하는 동안에, 약 50㎐로 4분 동안 진동시켰다.
실온(약 24℃)에서 24 시간 동안을 경화시킨 후에, 이 주형을 제거하고 샘플을 실온으로 밤새 대기 건조시켰다.
이와 같은 샘플들을 오븐에서 약 110℃로 건조시켜 일정 중량이 되게 한 후에(약 3일), 다음 표 4에 나타낸 온도까지로 회로에서도 5시간 동안 연소시켰다. 샘플들로 각각 BS1902 section 4.3 및 4.5에 의해, 냉간 분쇄 강도(CCS)와 열간 절단율에 대한 테스트를 실시하였다.
그린 강도 측정용으로 160㎜ × 40㎜ ×40㎜의 샘플들을 마찬가지로 제조하여, 실온에서 24 시간 동안 경화시킨 후의 샘플들로 테스트를 실시하였다. 전장 100㎜ 및 교차 헤드 속도 1㎜/min.으로 Zwick 장치를 사용하여, 3-포인트 굴절 시험이 이 측정에 이용되었다. 그 결과들을 다음 표 7에 나타내었다.
실시예 2∼6
이 실시예들은 다음 표 6에서와 같은 조성물로 상기 실시예 1에서 설정한 바와 같이 실시하였으며, 결과는 다음 표 7에 나타내었다.
실시예 7∼12
이 실시예들은 다음 표 8과 10에서와 같은 조성물로 상기 실시예 1에서 설정한 바와 같이 실시하였으며, 결과는 다음 표 9에 나타내었다.
실시예 13∼15
이 실시예들은 다음 표 11과 13에서와 같은 조성물로 상기 실시예 1에서 설정한 바와 같이 실시하였으며, 결과는 다음 표 12에 나타내었다.
실시예 16 (실시예 6과 비교)
상기 실시예 6에서와 같은 배합물을 사용하여, 상기 실시예 1에서와 같은 일반적인 방법으로 실시하였지만, 이 샘플을 주형에서 10℃로 24시간 동안 경화시킨 후에, 그린 강도를 측정하기 전에 10℃로 추가의 24 시간 대지 건조시키는 것으로 변형 실시하였다. 다음 표 16에서, 이 샘플 16의 그린 강도가 상대적으로 매우 높으며, 이 두 샘플의 HMOR 값이 일반적으로 동일하다는 것을 알 수 있을 것이다.
[표 1]
시멘트/활성 알루미나 조성물
[표 2]
[표 3]
혼합물의 조성
[표 4]
[표 5]
[표 6]
[표 7]
[표 8]
[표 9]
[표 10]
[표 11]
[표 12]
[표 13]
[표 14]

Claims (14)

  1. 활성 알루미나 2∼10 중량부,
    알루미노-실리케이트 포스페이트 화합물, 알데히드 및 아민이나 방향족 하이드록시 화합물로부터 유도된 수지, 셀룰로오스, 폴리에틸렌 글리콜, 및 메톡시폴리에틸렌 글리콜 중에서 한가지 이상으로 이루어진 첨가 물질 0.25∼1.0 중량부,
    미세 알루미나 0∼50 중량부,
    미세 실리카 0∼10 중량부, 및
    분산제 0∼1 중량부,
    알루미늄산칼슘 시멘트 0∼1 중량부를 필수적으로 함유하는 것으로 이루어지는, 내화물 입자들과 혼합하여 내화성 단결정 배합물을 제조하기에 적절한 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 알루미늄산칼슘 시멘트가 실질적으로 거의 함유되지 않은 조성물.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 수지가 우레아-포름알데히드 수지 및/또는 페놀-포름알데히드 수지로 이루어지는 조성물.
  4. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가물 0.4∼0.6 중량부로 이루어지는 조성물.
  5. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 미세 실리카 1 중량부 이상으로 이루어지는 조성물.
  6. 전수한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 실리카가 마이크로실리카 및/또는 실리카로 이루어지는 조성물.
  7. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 미세 알루미나 5∼25 중량부로 이루어지는 조성물.
  8. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 알루미나의 일부 또는 전부가 반응성 알루미나인 조성물.
  9. 조정된 크기의 내부 내화물 입자 97.75 중량%까지,
    잔여물이 전술한 항 중 어느 한 항에 의한 조성물을 필수적으로 함유하는 것으로 이루어지는, 내화성 단결정 배합물.
  10. 조정된 크기의 내부 내화물 입자 97.75 중량%까지 및,
    다음의 조성으로:
    활성 알루미나 2∼10 중량부,
    이 배합물의 저온 결합을 가능하게 하기는 하지만, 물의 존재 하에서 활성 알루미나의 재수화 반응을 저해하지는 않는 첨가물 0.25∼1.0 중량부,
    미세 알루미나 0∼50 중량부,
    미세 실리카 0∼10 중량부,
    분산제 0∼1 중량부, 및
    알루미늄산칼슘 시멘트 0∼1 중량부 이하를 필수적으로 함유하는 조성물인 잔여물을 필수적으로 함유하는 것으로 이루어지는, 내화성 단결정 배합물.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 첨가 물질의 양이 건조 전의 주형된 배합물의 그린 강도를 1 MPa 이상으로 부여하기에 충분한 것인 배합물.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 건조 전의 그린 강도가 2 MPa 이상이 배합물.
  13. 제 9∼12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 내화물 입자가 퓸드 알루미나 및/또는 관상 알루미나 및/또는 소결된 보오크사이트 및/또는 알루미노실리케이트인 배합물.
  14. 제 9∼13항 중 어느 한 항에 의한 배합물로 형성된 그린 바디.
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