KR19990052868A - 탄소함유 캐스타블 내화물 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소 함유 캐스타블 내화 조성물에 관한 것으로,
탄소가 일부 함유되는 부정형 캐스타블 내화물을 제조하는데 있어서,
입도가 50㎛-1mm인 탄소에 산화방지제 5-50중량%를 혼합하는 단계;
상기 혼합물을 기준으로 합성 수지를 10-50중량% 첨가하여 합성 수지로 피복된 수지 피복물을 제조하는 단계;
상기 수지 피복물을 건조시킨 다음 600℃ 이상의 온도에서 환원 분위기로 열처리하여 탄소 분체를 제조하는 단계; 및
상기 탄소 분체 1-30중량%와 통상의 캐스타블 내화물 99-70중량%를 혼합하고 혼련하여 탄소 함유 캐스타블 내화물을 제조하는 단계; 로 이루어진
탄소 함유 캐스타블 내화물 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의해 제조된 탄소 함유 캐스타블 내화물은 탄소가 함유되어 있지 않은 부정형 내화물 및 종래의 탄소 함유 캐스타블 내화물에 비해 강도, 내산화성 및 슬래그에 대한 내침투성과 침식성이 향상되어 래들벽체, 래들 바닥, 래들 웰 블록, 고로통, 혼선차 등에 적용시 내화물의 사용 수명을 증가시킬 수 있다.
Description
본 발명은 탄소 함유 캐스타블 내화물 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 벽돌 시공이 어려운 노설비의 주요부에 이용할 수 있는 탄소 함유 캐스타블 내화물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
탄소를 함유한 탄소 함유 내화물은 내열성, 내열충격성 등의 특성이 우수하며 용선, 용강 및 용융 슬래그에 젖기 어려워 우수한 내식성을 나타내기 때문에 제선 및 제강 분야에서 주로 정형 내화물의 형태로 널리 이용되고 있다. 그러나 탄소 함유 부정형 내화물의 경우에는 물과 혼합할 때 탄소 입자가 친수성이 없어 수분 함량이 많아지게 되어 건조후 기공율이 높아지고 강도가 낮아지는등 물성이 크게 저하되는 단점 때문에 널리 이용되지 못하고 있다.
따라서 이러한 탄소 함유 부정형 내화물의 단점을 해결하기 위하여 탄소 입자 표면에 친수 처리를 하여 친수성을 높이고 첨가량을 줄이려는 노력이 계속되고 있다. 그중에서 탄소 입자에 합성 수지를 피복하여 부정형 내화물에 사용하는 방법이 있는데, 이 방법은 고온에서 사용하는 경우 탄소 입자 표면에 피복된 유기 수지중 휘발 성분의 증발로 기공율이 높아지므로 내식성 등 물성의 향상에 도움을 주지 못한다.
또한 캐스타블 내화물에는 알루미늄이나 마그네슘 등의 금속 분말을 산화 방지제로서 첨가하는데 이들 금속 분말은 물과 반응하여 수소 가스를 발생시켜 캐스타블 내화물에 기공을 발생시킴으로써 폭열을 방지하고 수화로 인해 발생하는 열은 캐스타블 내화물의 경화를 촉진시킨다. 그러나 이러한 수화 반응은 금속 분말의 반응성을 저하시켜 산화 방지제로서의 역할을 충분히 발휘하지 못하여 내식성 등의 특성을 크게 저하시키는 문제가 있다.
이에 본 발명의 목적은 탄소와 산화방지제 혼합물을 합성 수지로 피복한 수지피복물을 고온에서 열처리하여 제조한 탄소 분체를 사용함으로써 내열성, 내열충격성 및 내식성이 우수한 탄소 함유 캐스타블 내화물을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 탄소가 일부 함유되는 부정형 캐스타블 내화물을 제조하는데 있어서,
입도가 50㎛-1mm인 탄소에 산화방지제 5-50중량%를 혼합하는 단계;
상기 혼합물을 기준으로 합성 수지를 10-50중량% 첨가하여 합성 수지로 피복된 수지 피복물을 제조하는 단계;
상기 수지 피복물을 건조시킨 다음 600℃ 이상의 온도에서 환원 분위기로 열처리하여 탄소 분체를 제조하는 단계; 및
상기 탄소 분체 1-30중량%와 통상의 캐스타블 내화물 99-70중량%를 혼합하고 혼련하여 탄소 함유 캐스타블 내화물을 제조하는 단계; 로 이루어진
탄소 함유 캐스타블 내화물 제조 방법이 제공된다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
수지 피복된 탄소 분체를 고온에서 열처리함으로써 내열성, 내열충격성 및 내식성이 우수한 탄소 함유 캐스타블 내화물을 제조한다.
먼저 탄소에 산화방지제 5-50중량%를 혼합한다.
본 발명에 사용될 수 있는 탄소 입자로는 천연 흑연, 인조 흑연, 석유 코크스 및 카본 블랙등이 있으며, 입자 크기는 특별히 제한되는 바는 아니지만 50㎛-1mm가 좋다. 상기 탄소 입자의 크기가 50㎛보다 작을 때는 피복하는 수지의 양이 크게 늘어나고 탄소 입자끼리의 뭉침 현상이 일어나 균일한 피복을 형성하기 어렵다. 1mm보다 큰 경우에는 수지로 피복된 입자 크기가 너무 커지게 되어 혼련시 탄소 입자가 깨지면서 수지가 피복되지 않은 부분이 노출되어 유동성 등을 저하시킨다.
산화방지제로는 탄소 입자 또는 통상의 내화골재와 반응하여 소결을 촉진하고 열간 강도의 향상 및 산화 방지 효과를 위하여 반응성이 좋은 미분일수록 좋으나, 30㎛-300㎛ 범위가 바람직하다. 입도가 30㎛보다 작은 경우에는 균일한 피복을 형성하기 어렵다. 또한 300㎛ 보다 클 경우에는 탄소 입자 또는 내화골재와의 반응성이 떨어져 첨가 효과가 저하된다.
상기 산화방지제는 탄소 입자에 대하여 5-50중량%로 첨가하는 것이 좋다. 5중량% 미만일 경우에는 첨가한 효과가 적으며 50중량% 이상인 경우에는 고온에서 사용도중 체적 팽창이 커져 내식성이 저하된다.
상기 산화방지제로는 이에 한정하는 것은 아니나, Al, Si, Mg, Mg-Al, Ca-Mg, CaB6, Mg-B, B4C 등의 통상의 산화방지제중 1종 혹은 2종이상을 혼용할 수 있다.
상기 탄소와 산화 방지제의 혼합물을 합성 수지로 피복한다. 상기 합성 수지로는 페놀수지, 푸란수지, 크실렌수지, 멜라민 수지, 아크릴 수지등이 가능하고, 잔류 탄소량이 높은 수지를 사용하는 것이 좋다.
상기 합성 수지를 미리 제조한 혼합물을 기준으로 10-50중량% 첨가한 다음 가압, 혼합하여 피복한다. 상기 수지가 10중량%보다 작을 경우에는 입자 표면을 수지로 완전히 피복하기가 어렵고 50중량%를 초과하면 조립이 많아지게 되어 내화물중에서 분산하기 어렵고 미립자가 줄어들어 슬래그의 침투를 억제할 수 없다.
그후 건조하고 이를 600℃이상의 온도에서 환원분위기하에 열처리한다. 수지 성분의 완전한 휘발과 탄화를 위해서는 800℃이상의 온도에서 열처리하는 것이 좋다. 온도가 600℃ 이하일 때는 수지가 완전히 탄화되지 않으므로 바람직하지 않다.
열처리된 탄소 분체의 입자 크기는 한정하는 것은 아니나, 3mm이하가 바람직하다. 크기가 3mm보다 크면 혼련시 입자가 깨지면서 수지가 피복되지 않은 부분이 노출되어 유동성 등을 저하하게 된다.
상기와 같은 열처리한 탄소 분체 1-30중량%에 캐스타블 내화물 99-70중량%를 배합한다.
상기 캐스타블 내화물로는 많은 종류가 알려져 있는데, 그 중에서 대표적인 것은 골재 원료 75-95중량% 및 알루미나 시멘트 2-15중량%를 주원료로 하고, 기타 초미분 원료 15중량% 이하에 통상 4-15중량%의 물을 첨가하고 혼련하여 제조한다.
상기 탄소 분체가 1중량%보다 작게 되면, 첨가 효과가 미흡하고, 30중량%를 초과하는 경우에는 캐스타블 내에서의 분산성이 나빠 치밀한 소결체를 형성하지 못한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
<실시예>
하기표 1에 제시된 배합비로 천연 흑연과 Al 분말을 혼합하고 그 혼합물을 페놀 수지로 피복하고 건조후 600℃ 온도에서 환원 분위기에서 열처리하였다.
| 실시예 | 비교예 | |||||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 흑연 분체 | 천연 흑연(평균 200㎛) | 70 | 80 | 70 | 70 | 100 | - | - |
| Al 분말(평균 80㎛) | 30 | 20 | 30 | 30 | - | - | - | |
| 페놀 수지(외삽) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | - | - |
상기와 같이 제조된 열처리한 흑연 분체에 알루미나(<5mm) 골재, 알루미나 시멘트 결합제, 유동도를 증가시키기 위한 실리카 플라워 및 헥사메타인산나트륨 분산제를 하기표 2의 조성비로 첨가하고 혼련하여 탄소 함유 캐스타블 내화물을 제조하였다.
비교할 목적으로 열처리된 흑연 분체를 사용하되 본 발명의 조성 범위를 벗어난 경우(비교예 1-2)와 열처리하지 않은 수지피복흑연과 천연 흑연, Al 분말을 하기표 2에 기재된 바대로 배합한 경우(비교예 3-5)에 이들을 각각 혼련하여 내화물을 제조하였다.
| 실시예 | 비교예 | |||||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 배합비(중량%) | 열처리한 흑연 분체(평균500㎛) | 10 | 20 | 0.5 | 40 | - | - | - |
| 수지피복흑연 | - | - | - | - | 10 | - | - | |
| 천연 흑연 | - | - | - | - | - | 10 | 10 | |
| Al 분말 | - | - | - | - | - | 2 | - | |
| 알루미나(<5mm) | 73 | 63 | 82.5 | 43 | 73 | 71 | 73 | |
| 알루미나 시멘트 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| 하소 알루미나 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |
| 실리카 분말 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| 헥사메타인산나트륨(외삽) | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | |
| 시공시 사용하는 상기 캐스타블 내화물의 첨가량(%) | 7.8 | 8.2 | 5.8 | 14.0 | 8.0 | 12.5 | 12.6 |
여기에 물로 흐름값 150으로 혼련한 다음 주형에 부어 기공율 및 꺾임 강도 시험용으로 40×40×160mm 크기로 성형하였다. 횡제리형(내침식 시험용)으로 110(길이)×40(높이)×87.8(윗변)×115.9mm(아랫변) 크기로 성형하였다. 산화시험을 위해서는 60×60×60mm의 크기로 성형하였다.
상기 성형품을 상온에서 24시간 양생한 다음 100℃에서 24시간동안 건조시켰다. 상기 건조물을 1400℃에서 3시간동안 환원소성하여 소성물을 제조하였다.
내산화성 시험을 위하여 전기로(탄화규소 발열체)에서 1400℃에서 3시간동안 산화시험을 수행한 다음 평균 탈탄깊이를 측정하였다. 횡제리형 시편을 1600℃에서 래들 슬래그(CaO/SiO2:6.0, Al2O3:21%)로 회전 침식 시험을 수행한 다음 침식 깊이와 슬래그 침투 깊이를 측정하였다. 그 결과를 하기표 3에 나타내었다.
| 실시예 | 비교예 | |||||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 겉보기 기공율(%) | 100℃,24hr | 15.9 | 16.7 | 11.6 | 27.3 | 18.2 | 22.7 | 23.1 |
| 100℃,3hr | 18.2 | 19.5 | 17.1 | 29.2 | 24.0 | 25.0 | 25.8 | |
| 꺽임 곡강도(MPa) | 100℃,24hr | 5.7 | 5.0 | 7.5 | 1.0 | 4.8 | 1.7 | 1.2 |
| 100℃,3hr | 6.3 | 5.5 | 9.9 | 1.6 | 2.3 | 3.0 | 2.1 | |
| 산화 시험(mm) | 8 | 6 | 5 | 6 | 13 | 12 | 15 | |
| 슬래그 내침윤 지수*1 | 208 | 213 | 87 | 103 | 154 | 116 | 100 | |
| 슬래그 내침식 지수**2 | 173 | 182 | 108 | 82 | 141 | 108 | 100 |
*1 슬래그 내침윤지수 계산법:
회전 침식 시험기에서 1600℃에서 1시간동안 10회 시험후 비교예 5의 슬래그 침투 깊이를 기준으로 침윤 지수를 계산한다.
내침윤지수 = ×100
**2 슬래그 내침식지수 계산법:
회전 침식 시험기에서 1600℃에서 1시간동안 10회 시험후 비교예 5의 침식 깊이를 기준으로 침윤 지수를 계산한다.
내침식지수 = ×100
상기 표에서 보이는 바와 같이, 열처리하여 제조된 탄소 분체의 함량이 1-30중량% 범위내인 실시예 1과 2에서는 소성후의 기공율, 꺽임곡강도 및 내산화성등이 열처리되지 않은 수지피복물을 사용하거나 피복되지 않은 금속 산화방지제를 사용한 비교예 3과 4 및 처리되지 않은 천연 흑연이 첨가된 캐스타블 내화물인 비교예 5보다 증가하였다.
본 발명의 범위를 벗어난 비교예 1과 2는 탄소 첨가 효과가 미흡하거나 물성이 저하되었다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 탄소 함유 캐스타블 내화물은 탄소가 함유되어 있지 않은 부정형 내화물 및 종래의 탄소 함유 캐스타블 내화물에 비해 강도, 내산화성 및 슬래그에 대한 내침투성과 침식성이 향상되어 래들벽체, 래들 바닥, 래들 웰 블록, 고로통, 혼선차 등에 적용시 내화물의 사용 수명을 증가시킬 수 있다.
Claims (4)
- 탄소가 일부 함유되는 부정형 캐스타블 내화물을 제조하는데 있어서,입도가 50㎛-1mm인 탄소에 산화방지제 5-50중량%를 혼합하는 단계;상기 혼합물을 기준으로 합성 수지를 10-50중량% 첨가하여 합성 수지로 피복된 수지 피복물을 제조하는 단계;상기 수지 피복물을 건조시킨 다음 600℃ 이상의 온도에서 환원 분위기로 열처리하여 탄소 분체를 제조하는 단계; 및상기 탄소 분체 1-30중량%와 통상의 캐스타블 내화물 99-70중량%를 혼합하고 혼련하여 탄소 함유 캐스타블 내화물을 제조하는 단계; 로 이루어진탄소 함유 캐스타블 내화조성물 제조 방법
- 제1항에 있어서, 상기 산화방지제는 Al, Si, Mg, Mg-Al, Ca-Mg, CaB6, Mg-B, B4C로 부터 1종 내지는 2종 이상의 혼합물로 부터 선택되며, 그 입도는 30-300㎛임을 특징으로 하는 방법
- 제1항에 있어서, 피복재로 사용되는 합성 수지로는 페놀 수지, 푸란 수지, 크실렌 수지, 멜라민 수지 및 아크릴 수지 등으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 1종을 사용함을 특징으로 하는 방법
- 제1항에 있어서, 상기 열처리된 탄소 분체의 입자 크기는 3mm이하임을 특징으로 하는 방법
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970072399A KR19990052868A (ko) | 1997-12-23 | 1997-12-23 | 탄소함유 캐스타블 내화물 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970072399A KR19990052868A (ko) | 1997-12-23 | 1997-12-23 | 탄소함유 캐스타블 내화물 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990052868A true KR19990052868A (ko) | 1999-07-15 |
Family
ID=66099048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970072399A KR19990052868A (ko) | 1997-12-23 | 1997-12-23 | 탄소함유 캐스타블 내화물 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19990052868A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100477942B1 (ko) * | 2002-09-03 | 2005-03-18 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 내산화성이 우수한 탄소 성형체 조성물 |
| KR101011078B1 (ko) * | 2003-12-23 | 2011-01-25 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 내식성 및 내산화성을 향상시키는 캐스타블 블록의 제조방법 |
-
1997
- 1997-12-23 KR KR1019970072399A patent/KR19990052868A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100477942B1 (ko) * | 2002-09-03 | 2005-03-18 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 내산화성이 우수한 탄소 성형체 조성물 |
| KR101011078B1 (ko) * | 2003-12-23 | 2011-01-25 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 내식성 및 내산화성을 향상시키는 캐스타블 블록의 제조방법 |
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