KR20040037277A - 부정형 내화물의 시공방법 및 그에 사용되는 부정형 내화물 - Google Patents

부정형 내화물의 시공방법 및 그에 사용되는 부정형 내화물 Download PDF

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KR20040037277A
KR20040037277A KR10-2003-7009330A KR20037009330A KR20040037277A KR 20040037277 A KR20040037277 A KR 20040037277A KR 20037009330 A KR20037009330 A KR 20037009330A KR 20040037277 A KR20040037277 A KR 20040037277A
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이케베데츠노리
후루타요이치
기몬지준
시라마노리카즈
고토기요시
나카무라유키히로
가와노고지
야마다야스히로
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구로사키 하리마 코포레이션
신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
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Abstract

용융금속용기, 용융금속처리장치 또는 고온로에 대한 부정형 내화물의 시공성과 시공체수명이 종래의 분무방법에 비하여 한층 우수한 시공방법 및 그에 사용하는 부정형 내화물을 제공한다.
호퍼에 저류한 휘발실리카 및/또는 가소알루미나의 초미분에 미리 시공수분을 첨가하고 상기 혼합물을 혼련한다. 부정형 내화물은 시공수분과 혼합한 내화성 초미분을 1 ~ 30질량% 포함하는 내화골재와 분산제를 배합한다. 상기 배합한 부정형 내화물을 급결제를 첨가하면서 호퍼의 아래쪽으로 송출하고, 이어서 원심투사한다. 부정형 내화물은 호퍼의 아래쪽으로 송출되므로, 유동성이 부여된다.

Description

부정형 내화물의 시공방법 및 그에 사용되는 부정형 내화물{Monolithic refractory applying method and monolithic refractory used therefor}
종래로부터 용융금속용기, 용융금속처리장치, 고온로 등의 내장 또는 그의 보수수단으로서, 부정형 내화물을 이용한 분무시공이 행해지고 있다. 그 방법은 도6에 나타낸 설명도대로, 시공수분을 첨가하여 미리 혼련한 부정형 내화물을 압송펌프(34)로부터 압송관(35)를 통해 노즐(36)으로 이송하고, 급결제조(37)로부터 급결제를 에어콤프레서(38)의 압착공기를 가지고 노즐(36)내로 첨가해서 분무하는 것이다. 이 시공방법은 예를 들면, 특개평10-182246호공보, 특개평10-95678호공보 등에 나타나 있다.
상기 시공방법은 미리 혼련한 부정형 내화물을 분무함으로써, 노즐 내에서 시공수분을 첨가하는 건식분무방법에 비해 분진발생이 적은 점, 시공의 생력화를 도모할 수 있는 점, 치밀한 시공체가 얻어지는 점 등의 효과가 있다.
그러나, 상기 분무시공은 호퍼로부터 노즐까지의 부정형 내화물의 이송이 압송관을 통해 행하여지므로 부정형 내화물은 안정한 압송성을 얻기 위해서 시공 수분량이 많아지게 된다. 그리고, 그에 동반하여 부정형 내화물의 시공체조직은 다공질화하여 강도 및 내식성이 저하되는 결점이 있다.
또한, 상기 분무시공은 부정형 내화물을 고압의 압착공기로써 분무하기 때문에, 리바운드로스가 많다. 분진발생 방지도 건식분무방법에 비해 우수하기는 하지만, 충분한 것은 아니다. 나아가, 고압의 압착공기를 분무하는 시공이기 때문에, 시공체는 공기를 끌어들여 치밀화가 저해된다는 결점도 있다.
상기 분무시공에 있어서, 시공능률의 향상을 도모하기 위하여 부정형내화물의 압송속도를 증가시키는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 압송속도에 비례하여 압송관내의 배관저항성이 커지게 된다. 상기 배관저항성에 대항하기 위해서는 압송관의 보강, 압송펌프의 능력 향상, 또는 압송관의 내경을 크게 하는 등의 필요가 있고, 어떤 경우에도 장치전체의 대형화를 초래하여 바람직하지 않다.
또한, 분무시공에 있어서, 부정형 내화물에 내화성 초미분을 첨가하는 것이 알려져 있다. 상기 내화성 초미분은 부정형 내화물에 대해, 시공시의 유동성을 부여한다. 유동성은 시공수첨가량의 감소에 따른 감수효과로 시공체를 치밀화하고, 내화물 시공체 조직에 필요한 열간강도, 용융금속에 대한 내식성 등을 향상시킨다. 또한, 분무시공에 필요한 부착성 및 접착성에 효과가 있다.
여기서 사용하는 내화성 초미분으로서, 휘발실리카 또는 가소알루미나가 알려져 있다. 휘발실리카 또는 가소알루미나는 초미분으로서 입수하기 쉽고, 나아가 감수효과가 우수한 효과를 발휘한다. 그러나, 휘발실리카 또는 가소알루미나는 화학적으로 활성이어서, 급결제와의 반응성이 풍부한 까닭에, 분무시공시에 첨가되는급결제에 의해 내화성 초미분이 응집하므로, 급결제가 첨가되는 노즐부분에서 부정형 내화물의 점성이 급격히 커지게 된다. 그리고, 이것이 노즐로부터 토출시에 맥동이나 일시중단현상을 초래하고 시공능률의 저하 및 시공체 불량의 원인이 되어 있다.
상기 분무시공에 있어서, 부정형 내화물에 대해서 입경이 10mm를 넘는 내화조대(粗大)입자 또는 길이 5 ~ 50mm 정도의 금속화이버를 첨가함으로써 시공체의 열간에서의 강도부여 및 구열방지에 효과가 있음도 알려져 있다. 그러나, 급결제의 첨가로 부정형 내화물의 점성이 높아져 첨가된 내화조대입자끼리, 금속화이버끼리, 또는 내화조대입자와 금속화이버가 서로 밀착되는 브리징현상이 발생하여 노즐폐색이 생기기 쉽게 되고, 시공성이 현저하게 저하되는 결점이 있다. 더욱이, 유동성을 개선하기 위해 내화성미분을 함유한 부정형 내화물은 상기 내화조대입자 또는 금속화이버를 조합한 경우, 급결제첨가 후의 점성의 증대가 특히 현저하게 되어, 분무시공은 실질적으로 곤란하게 된다.
또한, 부정형 내화물의 시공법으로서 수평회전의 임펠러로써 원심투사하는 방법이 특공소50-39403호 공보에 제안되어 있다. 그러나, 상기 방법은 시공체의 부착성, 내식성과 함께 전술한 분무시공에 비해 크게 열등하여 보급되어 있지 않다.
본 발명은 용융금속용기, 용융금속처리장치 또는 고온로에 대한 부정형 내화물의 시공방법 및 그에 사용되는 부정형 내화물에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 시공방법의 설명도이다.
도2는 본 발명에서 사용하는 시공장치예의 확대종단면도이다.
도3은 도2의 A - A 선 단면도이다.
도4는 본 발명에서 사용하는 다른 시공장치의 확대종단면도이다.
도5는 도4의 임펠러부의 B - B 선 단면도이다.
도6은 종래의 분무시공방법의 설명도이다.
본 발명의 목적은 부정형 내화물의 시공성, 시공체수명 등에 있어서, 종래의 분무 방법에 비해 한층 우수한 시공방법 및 그에 사용되는 부정형 내화물을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 용융금속용기, 용융금속처리장치 또는 고온로에 대한 부정형 내화물의 시공방법으로서, 미리 시공수분을 첨가혼련하여 호퍼에 저류(貯留)한 부정형 내화물을 급결제를 첨가하면서 호퍼의 아래쪽으로 송출하고, 이어서 원심투사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 시공방법에 있어서 토출부에 대한 부정형 내화물의 공급은 호퍼의 아래쪽으로 송출하여 행하므로, 종래의 분무방법에서 사용되는 길이에서 더욱 내경이 좁은 압송관이 존재하지 않기 때문에 배관저항의 문제가 없다. 그 결과, 부정형 내화물은 약간의 유동성을 부여하는 것으로 충분하므로 시공을 위한 수분의 대폭적인 감소를 도모할 수 있다. 나아가, 원심투사를 위해 압착공기를 필요로 하지 않고, 시공체는 공기를 끌어들이지 않으므로 한층 더 치밀화를 도모할 수 있다.
본 발명에 있어서 원심투사는 원주방향에 일정한 각도폭을 가지고 행할 수 있다. 일정한 각도폭으로 투사함으로써 국부적인 시공이 용이하게 된다. 또한, 예를 들면, 시공대상의 용융금속용기의 내경이 극히 큰 경우는 투사거리가 길어져서 부정형 내화물의 부착성의 저하를 초래하고 또한 피시공부로의 정확한 투사가 용이하지 않게 되지만, 시공장치를 용기벽면에 근접시켜 일정한 각도폭을 가지고 투사함으로써 상기 문제도 해소한다.
또한, 본 발명에 있어서 급결제는 필요에 따라 첨가한다. 첨가하는 경우는 급결제의 캐리어로 공기를 이용해도 좋다. 그러나, 이 경우의 공기는 종래의 분무방법에 있어서 부정형 내화물을 분무노즐로부터 분무하기 위해 필요한 고압의 압착공기에 비하여 그 압력, 유량 전부가 약간으로 충분하다. 따라서, 시공체로 공기를끌어들이는 문제가 없다.
본 발명에 있어서도, 적용되는 부정형 내화물이 휘발실리카 또는 가소알루미나와 같은 내화성 초미분을 포함하는 경우에는 급결제의 첨가에 따른 부정형 내화물의 점성의 증대는 특히 현저하다. 그러나, 본 발명은 원심투사에 의한 시공으로서, 부정형 내화물의 토출부로의 공급이 호퍼로부터 아래쪽으로 송출되기 때문에 종래의 분무 방법에서 보이는 노즐 막힘 또는 배관저항을 원인으로 하는 토출시의 맥동이나 일시중단현상이 발생하는 일이 없고, 우수한 시공성이 얻어진다. 그 결과, 본 발명에 내화성 초미분으로서 휘발실리카 또는 가소알루미나를 포함하는 부정형 내화물을 사용한 경우는 휘발실리카 또는 가소알루미나가 갖는 감수효과에 의한 시공체의 강도 및 내식성의 향상과 화학적 활성에 따른 부착성, 접착성의 효과를 충분히 발휘시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 노즐 및 압송관이 없기 때문에, 내화조대입자 또는 금속화이버를 첨가한 부정형 내화물을 사용하여도 종래의 분무 방법에서 보인 노즐폐색 또는 배관저항에 의한 문제가 해소된다. 이에 따라, 내화조대입자 또는 금속화이버와 함께 내화성 미분을 포함하는 부정형 내화물을 사용한 경우에도, 내화성 미분과 급결제의 반응에 의해 특히 현저한 점성의 증대하여도 문제없이 시공이 가능하고 내화조대입자 또는 금속화이버를 첨가함에 따른 시공체의 구열방지 및 강도부여의 효과가 발휘된다.
또한, 휘발실리카 또는 가소알루미나와 같은 내화성 초미분을 포함한 경우 그 자체가 비중이 작은 경우도 있어서 분무시공에서는 분무노즐로부터 토출한 후타골재와 분리하기 쉽게 되어 시공체의 불균일화의 원인이 된다. 내화조대입자, 금속화이버는 타골재와의 형상의 차이로부터 내화물 조직 중에 있어서 편석(偏析)하기 쉽다. 이에 대하여 원심투사되는 본 발명은 분무시공과 같이 고압의 압착공기에 따른 분무가 아니기 때문에 시공시에 초미분, 내화조대입자 또는 금속화이버의 분리, 편석이 방지되고 부정형 내화물의 부착성을 보다 한층 더 향상시켜서, 얻어진 시공체의 조직은 균일화하고 내식성 및 내스포링성이 향상된다.
다음으로, 본 발명의 시공법을 실시할 때 적합하게 사용할 수 있는 부정형 내화물에 대하여 설명한다.
본 발명에서 사용하는 부정형 내화물의 내화골재는 소결알루미나, 전융알루미나, 복사이트, 반토혈암, 무라이트, 규석, 샤모트, 안달루사이트, 납석, 탄화규소, 용융실리카, 마그네시아, 마그네시아-칼시아, Al2O3-MgO계 스피넬, 크롬광, 실리마나이트 등에서 선택되는 1종 이상으로 한다. 또한, 이들에 지르코니아, 탄소, 점토, 경소마그네시아, 핏치, 메소후즈핏치, 불융화핏치, 질화규소, 질화알루미늄, 탄화붕소, 붕화지르코늄, 산화크롬등에서 선택된 1종 이상을 임의로 조합할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 부정형 내화물은 그 내화골재의 일부에 내화성 초미분을 사용한다. 내화성 초미분의 바람직한 입경은 레이저회절법에 의한 입도분포측정장치의 측정으로 평균10μm이하이다.
또한, 내화성 초미분으로서는 부정형 내화물의 부착성, 접착성, 강도 및 내식성의 부여에 우수한 휘발실리카 및/또는 가소알루미나가 바람직하다.
휘발실리카는 실리카플라워, 실리카흄, 마이크로실리카로도 칭하는 것으로서, 실리콘, 페로실리콘 또는 지르코니아 등의 제조시에 발생하는 SiO가스가 공기중에서 산화되어 생성한 비결정질의 실리카초미분이다. 평균 0.2 ~ 0.5μm정도의 구형입자이고, 실제의 사용형태는 상기 서브미크론입자가 응집한 2차입자이다. 그 품질은 SiO2순도 90질량% 이상, 비표면적은 5~40m2/g 정도의 것이 바람직하다.
가소알루미나는 바이어법으로 얻어진 수산화알루미늄을 소성한 것이다. 그 소성온도는 일반적으로 1000 ~ 1300℃ 정도로, 내화원료의 소성온도로서는 비교적 저온에서의 처리이므로 경소알루미나로도 칭한다. α-Al2O3를 주성분으로 하여, Al2O3순도는 일반적으로 99질량% 이상이다. 평균입자경 10μm 이하의 초미분으로서 얻어진 것을 사용하는 것이 바람직하다. 가소알루미나를 원료로 하여 이를 1600℃ 이상의 고온에서 소성되는 소결알루미나와는 상이하다.
내화골재중에서 점하고 있는 내화성 초미분의 비율은 1 ~ 30질량%가 바람직하고, 더 바람직하게는 3 ~ 25질량%이다. 적으면 감수효과가 충분히 발휘되지 않는다. 너무 많으면 과소결이 원인이 된 소결수축에 의한 구열발생 및 내식성 저하의 경향을 보인다.
분산제는 그 기능으로부터 해교제라고도 칭한다. 부정형 내화물에 유동성을 부여하고 감수효과를 갖는다. 분산제의 구체적인 종류는 아무런 특정도 되는 것이 아니고, 예를 들어, 트리폴리인산소다, 헥사메타인산소다, 울트라폴리인산소다, 산성헥사메타인산소다, 붕산소다, 탄산소다, 폴리메타인산염 등의 무기염, 구연산소다, 주석산소다, 폴리아크릴산소다, 술폰산소다, 폴리카르본산염, 카르복실기함유폴리에테르, β-나프탈렌술폰산염류, 나프탈린술폰산 등이다. 바람직한 첨가량은 내화골재 100질량%에 대해 0.005 ~ 1질량%의 범위이다.
결합제로서는 예를 들어, 알루미나시멘트, 마그네시아시멘트, 인산소다, 규산소다 등이 사용된다. 그 첨가비율은 내화골재 100질량%에 대해 결합제의 종류에 따라, 1 ~ 15질량%의 범위에서 조정하는 것이 바람직하다. 급결제, 내화성 초미분의 종류나 사용량 등으로 충분한 응집작용이 얻어지는 경우는 상기 결합제는 반드시 필요하지는 않다.
부정형 내화물로의 내화조대입자 또는 금속화이버의 첨가는 균열방지, 강도 및 내식성의 향상에 효과적이다. 부정형 내화물에 있어서 내화골재의 최대입경은 통상 3 ~ 8mm이지만, 내화조대입자는 상기 내화골재보다 더 입경이 크고, 예를 들어 10 ~ 50mm이다. 내화조대입자의 재질로서는 전융알루미나, 소결알루미나, 전융스피넬, 소결스피넬, 탄화규소 또는 이들을 주재로 한 내화물폐재를 사용할 수 있다. 첨가량은 내화골재 100질량%에 대해 50질량% 이하, 바람직하게는 1 ~ 40질량%이다. 많으면 부착성의 저하를 초래한다.
또한, 부정형 내화물에 첨가되는 금속화이버의 재질은 강, 철, 스테인레스강 등이다. 이 가운데에서도 내열성이 우수한 스테인레스강이 바람직하다. 직경과 길이는 양자의 균형으로부터 예를 들면, 직경이 0.1 ~ 2mm에서는 길이는 5 ~ 50mm가 바람직하다. 단면형상은 원, 다각형 등 그 형상을 불문한다, 또한, 그의 첨가량은내화골재 100질량%에 대해 10질량%이하로 하고, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 7질량%이다. 너무 많으면 내식성의 저하를 초래한다.
본 발명의 부정형 내화물에 대한 상기 이외의 첨가제로서는 필요에 따라 유기화이버, 세라믹화이버, 증점제, 점토, CMC, 벤토나이트, 금속분, 경량제, 경화촉진제, 경화지연제, 유산알루미늄, 글리콜산유산알루미늄, 글리콜산알루미늄, 실리카졸, 알루미나졸 등을 단독 또는 조합으로 사용할 있다.
본 발명에서 사용하는 부정형 내화물은 시공시에 미리 시공수분을 첨가하여 믹서 등으로 혼련한다. 부정형 내화물은 그 혼련에 있어서, 시공수분량을 건분상태의 부정형 내화물에 대해 바깥에서 첨가시 3 ~ 10질량%로 하고, 또한 JIS A1101(일본공업규격: 콘크리트의 슬럼프시험방법)에 준하는 방법으로 측정한 슬럼프값이 예를 들어 20cm이하가 되는 연도(軟度)로 조정하는 것이 바람직하다. 혼련 후의 부정형 내화물은 시공수분량이 이보다 적으면 유동성 및 가소성의 저하에 따라 호퍼의 아래쪽으로의 송출이 원활하게 행하여지지 않는다. 시공 수분량이 많으면 시공 후의 부정형 내화물의 강도 및 내식성이 불충분하게 된다. 슬럼프값은 20cm를 넘으면 부정형 내화물이 호퍼로부터 자기유출되기 쉽게 되어 송출량의 조정이 용이하지 않게 된다. 또한, 부정형 내화물의 부착성 및 충진성에도 저하 경향이 나타난다. 보다 바람직한 슬럼프값은 5 ~ 15cm이다.
급결제로서는 액상, 분말의 어느 것이라도 사용할 수 있다. 그 첨가 비율은 부정형 내화물의 부착성, 접촉강도의 면으로부터 부정형 내화물의 내화골재 100질량%에 대해 고형분환산으로 0.2 ~ 5질량%인 것이 바람직하다. 액상급결제로서는 예를 들면, 알루민산소다, 알루민산칼륨, 규산소다, 규산칼륨, 인산소다 등의 수용액이다. 이들의 액상급결제는 필요에 따라 양이온계 또는 음이온계 등의 응집제를 조합하여도 된다. 분말 상의 급결제로서는 예를 들면, 알루민산소다, 알루민산칼륨, 규산소다, 인산소다, 탄산소다, 염화칼슘, 수산화칼슘, 산화칼슘, 알루민산칼슘, 수산화마그네슘, 폴트랜드시멘트, 황산알루미나 등이다.
이들의 급결제는 내화미분과 혼합시킨 상태로 첨가하여도 된다. 예를 들면 급결제를 고형분환산으로 100질량%에 대해 알루미나 등의 내화미분을 예를 들면 50질량%이하의 범위로 혼합해도 된다.
(발명을 실시하기 위한 가장 좋은 형태)
이하, 본 발명의 실시에 적합한 예로서 용강레이들(ladle)의 보수를 예로 들어 설명한다.
도1 및 도2에 있어서, 시공장치(1)은 미리 혼련된 부정형 내화물(2)를 수납하는 호퍼(3)과, 이 호퍼(3) 내에 있어서 부정형 내화물(2)를 잘라내는 스크류피더(4)와, 부정형 내화물(2)에 급결제를 첨가하는 급결제 공급장치(7)과, 급결제와 부정형 내화물을 교반하는 교반간(11a)와 부정형 내화물(2)를 수평방향으로 원심력투사하는 수평회전의 임펠러(6)을 구비하고 있다. 호퍼(3)의 천판에는 부정형 내화물(2)의 투입구가 되는 개폐판19가 설치되어 있다. 호퍼(3)은 아래로 점차 가늘어지는 테퍼가 있고, 이 테퍼부에 진동모터(8)을 구비하고, 이 진동모터(8)에 따라 호퍼(3)내의 부정형 내화물의 송출을 촉진시킨다.
스크류피더(4)는 그 축선이 낙하관(5)와 동심상으로 되어 있고, 나아가 그 축부의 상단이 호퍼(3)의 천판에 설치한 축수에 지지되어, 천판에 설치한 구동모터(9)에 따라 구동한다. 상기 스크류피더(4)는 시공휴지시에 부정형내화물(2)가 호퍼3으로부터 흘러내리는 것을 저지하는 역할을 함께 갖는다.
또한, 하단에는 낙하관(5)를 가지고, 호퍼(3)의 낙하관(5)의 하단에 임펠러(6)이 장비되어 있다. 임펠러(6)은 낙하관(5)에 고착된 기대(20)에 재치된 구동모터(21)에 의해 회전시킨다. 낙하관(5)의 외주에는 관축(22)가 설치되어 축수(23)을 통해 임펠러(6)이 회전가능하게 설치되어 있다.
임펠러(6)은 상판(24), 이와 마주보는 하판(25), 또한 도3에 나타낸바와 같이 이들 상판(24)와 하판(25) 사이를 연결하는 방사상의 날(blade)(26)을 갖추고 있다. 회전지주(30)은 하판(25)에 고착되어 있다. 부정형 내화물(2)는 임펠러(6)의 날(26)에 따라 원심력이 부가되어, 회전축(10)을 중심으로 하는 방사상으로 투사된다. 날(26)의 수는 원주방향으로 예를 들면 3 ~ 10개 정도가 바람직하다. 여기서는8개 설치한 예이다.
임펠러(6)을 회전시키는 구동모터(21)은 여기서는 1대 설치되어 있으나, 좌우의 중량밸런스를 유지하기 위하여 좌우에 설치해도 된다. 구동모터(21)의 출력축에는 구동회전체 예를 들면 풀리(27)이 고정되어 V벨트(28)에 의해 관축(22)와 연결되어 있다.
구동모터(21)은 바람직하게는 인버터식으로서, 한편으로는 역회전가능한 것이 바람직하다. 또한, 이들 임펠러회전구동장치는 프레임(29), (43)으로 보강하는 것이 바람직하다.
임펠러(6)에 설치고착시킨 회전지주(30)에는 평판상 또는 봉상의 교반간(11a)가 상하로 적절한 간격을 가지고 복수 설치되어 있다. 이들에 의해 임펠러(6)의 회전구동에 따라 교반간(11a)도 회전한다. 이들 교반간(11a)는 급결제와 부정형 내화물의 교반작용을 보다 효과적인 것으로 하기 위하여 낙하관(5)내에 위치시킨 것이 바람직하다. 상기 회전지주(30)에 대신하여 스크류피더(4)의 회전축(10)을 더욱 아래쪽으로 연장하고 이 회전축(10)의 회전구동에 따라 회전하는 교반간(11a)를 설치해도 된다.
급결제와 부정형 내화물의 교반이 스크류피더(4)로 충분한 경우는 이 교반간(11a)는 반드시 필요하지는 않다. 또한, 호퍼내의 회전축(10)에 교반간(11b)를 추가적으로 설치하고 호퍼내에서의 부정형 내화물의 충진고화를 방지하는 것이 바람직하다. 스크류피더(4)는 호퍼(3)위에 위치한 구동모터(9)로 회전구동한다.
급결제 공급장치(7)은 낙하관(5)에 형성한 세공(12)를 외투(13)으로 덮고,상기 외투내와 연통한 공급관(14)로 이루어 진다. 공급관(14)의 기단은 도시되어 있지 않지만, 급결제의 펌프압송장치에 연결하고 있다. 상기 급결제 공급장치(7)은 도시한 것에 한한지 않고, 낙하관(5) 또는 그 근방에서 부정형 내화물에 대해서 급결제를 첨가하는 기능이 있으면 충분하다.
부정형 내화물의 투사시공에 즈음해서는 우선, 미리 혼련된 부정형 내화물(2)를 호퍼(3)에 수납한 시공 장치(1)을 용융금속용기(17)내에 현수 케이블(16)을 통해 크레인으로 매단다. 이어서, 스크류피더(4)와 교반간(11a)를 회전구동시키고, 동시에 낙하관5내의 부정형 내화물에 급결제를 공급한다. 이에 따라, 부정형 내화물(2)는 급결제가 첨가되면서 낙하관(5)로부터 아래쪽으로 송출됨과 동시에 교반간(11a)로 충분히 혼합된다. 이어서, 부정형 내화물(2)는 고속회전하는 임펠러(6)의 중심부에 도입되어, 날(26)의 작동에 따른 원심투사에 의해 용융금속용기의 내벽에 투사된다. 시공장치(1)을 용융금속 용기 내에서 상하, 좌우로 이동시킴으로써 내벽전체 또는 필요로 하는 위치에 부정형 내화물(2)를 투사한다.
이들 스크류피더, 급결제의 첨가 및 임펠러의 조작은 예를 들면 용융금속 용기의 외부로부터 조작반(15)의 조작에 의해 행한다. 시공장치(1)의 상하 움직임은 현수 케이블(16)의 도중에 전동체인블럭(18)을 통하면 크레인 등의 중기를 작동시킬 필요가 없고, 또한 용이하면서도 정확하게 상하 움직임의 콘트롤을 행할 수 있다.
도4와 도5는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 시공장치의 다른 예를 나타낸 것으로, 부정형 내화물의 투사를 일정한 각도폭을 가지고 행하기 위한 것이다. 급결제 공급, 임펠러회전구동 등의 전체의 기구는 상기 도1 ~ 3에 나타낸 장치와 다르지 않으므로 상세 설명은 생략한다. 또한, 부품 등이 도1 ~ 3에 있어서 나타낸 것과 공통하는 부분은 동일한 부호로 나타내고 있다.
상기 예의 경우, 날(26), 임펠러(6)의 외주에 엔들레스평벨트(39)가 감겨 있다. 임펠러(6)으로의 평벨트(39)의 감김은 임펠러(6)의 한 끝에서 반전시켜, 임펠러(6)에 평벨트(39)의 감김이 없는 개방부를 설치한다. 평벨트는 풀리(41)로 안내되어 상기 풀리(41)은 임펠러(6) 위쪽의 수평지지대(40)에 추착한다. 평벨트(39)는 임펠러(6)에 감겨 있음으로써, 임펠러(6)의 구동력이 전달되어 임펠러(6)에 동조하여 회전한다. 따라서, 평벨트(39)의 회전은 임펠러와 동조한다.
낙하관(5)로부터 송출된 부정 내화물(2)는 임펠러(6)의 날(26)으로 사방으로 분산하지만, 상기 시공장치에서는 임펠러(6)의 외주에 도달하면 평벨트(39)에서 분산이 저지된 후 상기 평벨트(39)를 타고 이동한다. 그리고, 부정형 내화물(2)는 임펠러(6)의 외주에 있어서 평벨트(39)의 감김이 없는 개소에 도달하면 평벨트(39)의 구속에서 개방되어 외부로 투사된다. 이에 따라 한방향으로 일정한 각도폭을 가지고 투사가 가능하게 된다. 상기 도에서는 마주보고 좌우방향으로의 투사를 나타내고 있다.
임펠러(6) 가운데 평벨트(39)의 감김이 없는 개방부에 배향가이드체(44)가 설치된다. 배향가이드체(44)는 위쪽을 수평지지대(40)에 고착시킨다. 이 배향가이드체(44)에 의해 부정형 내화물(2)의 투사각도를 더욱 줄일 수 있다.
표1 ~ 3은 본 발명 실시예와 그 비교예의 시공조건과 그 시험결과를 나타낸것이다. 시공대상은 내화물로 내장된 저부직경3.0m, 상단직경3.5m, 높이3.0m의 용융금속용기로 하고, 부정형 내화물 500kg을 사용하고, 두께 약 80mm의 시공체의 형성을 시험했다.
실시예1 ~ 13은 상기 도1 ~ 3에 나타낸 임펠러형의 시공장치를 사용한 시공이다. 미리 시공수분을 첨가하여 혼련 후의 부정형 내화물을 호퍼로 투입하고 급결제를 첨가하면서 원심투사했다. 시공 조건은 토출속도:6m3/시간, 임펠러의 직경:500mm, 회전수:약 800rpm으로 하였다. 비교예5는 부정형 내화물을 급결제를 첨가하지 않고 원심투사로 시공했다. 다른 조건은 상기한 실시예1과 마찬가지로 하여 시공했다.
비교예1 ~ 4 및 비교예6은 표에 나타낸 부정형 내화물을 도6에 상당하는 분무 장치를 사용해서 분무시공한 것이다. 표에 나타낸 부정형 내화물을 시공수분을 첨가, 혼련 후의 것을 압송펌프로 노즐에 보내고 노즐 내에서 고압공기와 함께 급결제를 첨가하면서 분무했다. 시공조건은 토출속도:2m3/시간으로 했다.
각 예에서 사용한 부정형 내화물의 조성에 있어서, 휘발실리카 및 가소알루미나의 평균입경은 레이저회절법에 따라 구하였다. 다른 내화골재의 직경은 JIS체 의 구멍에 준한 측정으로 구한 것이다. 슬럼프값은 시공수분을 첨가한 혼련물에 대해서 JIS A1101에 준하여 측정했다.
표1 및 표2는 알루미나-마그네시아질 부정형 내화물의 시공이고, 알루미나-마그네시아질 부정형 내화물로 된 내장 벽면에 투사 또는 분무로 시공했다. 표3은마그네시아-카본질 부정형 내화물의 시공으로서, 마그네시아-카본질 벽돌의 내장벽면에 투사 또는 분무로 시공했다.
부정형 내화물의 부착성은 수직벽면으로의 부착률을 구하였다. 시공성은 주로 유동성이 영향을 미치는 배관저항성에 따라 생기는 시공성의 정도를 측정했다. 예를 들면, 배관저항성이 큰 것은 토출시에 맥동ㆍ일시중단현상 또는 노즐의 막힘이 생기고, 시공성이 저하한다. ◎;매우 우수함, ○;우수함, △;다소 열악함, ×;열악함의 4단계로 평가했다.
시공체의 치밀성의 시험방법은 시공체로부터 시편을 잘라내어 부피비중을 측정했다. 부피비중이 클수록 치밀성이 높다.
내스포링성은 시공체로부터 시편을 잘라내고 1500℃가열과 공냉을 반복하여 구열발생의 정도를 눈으로 관찰함에 따라 1 ~ 5 의 다섯 단계로 평가하고, 수치가 클수록 내스폴링성이 우수함을 나타낸다.
본 발명 실시예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
부정형 내화물 질량% 소결알루미나5 ~ 1mm 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
〃1mm이하 25 25 25 25 25 25 25 25 20 25
〃 0.075mm이하 22 27 20 25 25 22 22 30 10 22
소결마그네시아1mm이하 15 10 15 5 5 15 15 15 10 15
가소알루미나평균 2.4μm 5 3 10 10 5 8 15 5
휘발실리카평균 0.7μm 3 5 10 5 5 3 15 3
염기성유산알루미늄 (1)
분산제(폴리아크릴산소다) (0.1) (0.1) (0.1) (0.1) (0.1) (0.1) (0.1) (0.1) (0.1) (0.1)
결합제(알루미나시멘트) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (3)
내화조대입자(전융알루미나) 10~25mm (10) (40) (5)
금속화이버(스테인레스강) 길이10mm (3) (1)
시공수분 5.0 5.0 5.5 4.5 4.0 5.0 5.0 6.5 6.0 5.0
슬럼프값(cm) 8 7 6 7 7 7 7 7 7 10
급결제(규산소다수용액) (0.6) (0.6) (0.6) (0.6) (0.6) (0.6) (0.6) (0.6) (0.6) (0.6)
시공 장치 원심투사 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
분무
특성시험 부착성(부착률%) 94 96 96 90 86 94 92 80 88 93
시공성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ◎
시공체조직의 치밀성(부피비중) 2.79 2.76 2.72 2.84 2.87 2.80 2.81 2.60 2.65 2.77
내스폴링성(수치가 클수록 우수) 3 3 3 5 5 4 5 3 3 3
내식성(지수, 수치가 클수록 용손 큼) 63 78 82 53 50 68 60 90 88 55
1. 부정형 내화물 조성의 수치는 질량%. 그 중 ()내의 수치는 바깥에서의 첨가질량%.
2. 내식성은 비교예1을 100으로 한 지수로서, 수치가 클수록 용손이 큼.
비교예
1 2 3 4 5
부정형 내화물 질량% 소결알루미나 5 ~ 1mm 30 30 30 30 30
〃 1mm이하 25 25 25 25 25
〃 0.075mm이하 22 22 30 25 22
소결마그네시아 1mm이하 15 15 15 5 15
가소알루미나 평균 2.4μm 5 5 10 5
휘발실리카 평균 0.7μm 3 3 5 3
분산제(폴리아크릴산소다) (0.1) (0.1) (0.1) (0.1) (0.1)
결합제(알루미나시멘트) (3) (3) (3) (3) (3)
내화조대입자(전융알루미나) 10~25mm (10)
시공수분 7.0 5.0 10.0 6.5 5.0
슬럼프값(cm) 26 8 22 25 8
급결제(규산소다수용액) (0.6) (0.6) (0.6) (0.6)
시공 장치 원심투사 ○
분무 ○ ○ ○ ○
특성시험 부착성(부착률%) 84 70 51
시공성 △ × △ × ◎
시공체조직의 치밀성(부피비중) 2.58 2.51
내스폴링성(수치가 클수록 우수함) 3 2
내식성(지수, 수치가 클수록 용손 큼) 100 169
1. 부정형 내화물 조성의 수치는 질량%. 그 중 ()내의 수치는 바깥에서의 첨가질량%.
2. 내식성은 비교예1을 100으로 한 지수로서, 수치가 클수록 용손이 큼.
본발명 실시예 비교예
11 12 13 6
부정형 내화물 질량% 소결마그네시아 5 ~ 1mm 35 35 35 35
〃 1mm이하 25 25 25 25
〃 0.075mm이하 27 24 24 32
탄화규소 0.1mm이하 5 5 5 5
핏치 3 3 3 3
가소알루미나 평균 2.4μm 3 5
휘발실리카 평균 0.7μm 5 5 3
분산제(폴리아크릴산소다) (0.1) (0.1) (0.1) (0.1)
내화조대입자(MgO-C벽돌) 10~25mm (25)
금속화이버(스테인레스강) 길이10mm (1)
시공수분 5.0 5.0 4.5 7.2
슬럼프값(cm) 10 12 9 26
급결제(규산소다수용액) (0.6) (0.6) (0.6) (0.6)
시공 장치 원심투사형 ○ ○ ○
노즐형 ○
특성시험 부착성(부착률%) 93 95 90 55
시공성 ◎ ◎ ◎ ×
시공체조직의 치밀성(부피비중) 2.70 2.70 2.82 2.55
내스폴링성(수치가 클수록 우수함) 3 3 5 1
내식성(지수, 수치가 클수록 용손 큼) 71 80 66 100
1. 부정형 내화물 조성의 수치는 질량%. 그 중 ()내의 수치는 바깥에서의 첨가질량%.
2. 내식성은 비교예5를 100으로 한 지수로서, 수치가 클수록 용손이 큼.
표1과 표3에 나타낸 본 발명의 실시예의 시험결과로부터 본 발명에 따라 적은 시공수분량에 있어서도 우수한 시공성이 얻어진다는 것이 판명되었다. 특히, 가소알루미나 또는 휘발실리카를 첨가한 부정형 내화물의 사용에 따라 부착성, 시공성, 시공체조직의 치밀성, 내식성은 더욱 우수한 것이 된다. 내화조대입자 또는 금속화이버를 첨가한 실시예4 ~ 7에 나타낸 부정형 내화물에 있어서도 시공성에 문제가 없고, 내화조대입자 또는 금속화이버가 가진 특성에 따라 시공체의 내스포링성이 한층 향상되었다.
이에 대하여, 분무시공한 비교예1 ~ 4와 비교예6 가운데, 비교예1은 부착률이 비교적 높기는 하지만 시공성, 치밀성이 열악하고 결국은 내식성이 크게 뒤떨어진 것이었다.
비교예3 및 비교예6은 휘발실리카, 가소알루미나 전부를 포함하지 않는 부정형 내화물을 사용한 것이지만, 시공성 확보를 위해 첨가수분이 많은 것이 되었다. 그 결과, 시공체조직의 치밀성이 저하하고, 내식성도 대폭으로 저하하였다.
비교예2 및 내화조대입자를 첨가한 비교예4는 원활한 토출이 행하여 지지 않고, 시공성의 저하가 특히 현저하다. 원심투사에 따른 시공이기는 하나, 급결제를 첨가하지 않는 비교예5는 부착성의 저하가 현저하다.
또한, 비교예2, 비교예4, 비교예5의 시공방법은 시험편의 확보가 용이하지 않으므로 시공체조직의 치밀성, 내스폴링성 및 내식성의 시험은 행하지 않았다.
본 발명에 따른 시공은 고로, 고로통, 전로(轉爐), 레이들, 턴디슈, 탈가스처리로, 혼선차(混銑車), 혼선로, 균열로, 가열로, 소성로, 소각로, 용융로 등의 용융금속용기, 용융금속처리장치, 고온로의 내장 또는 그 보수에 적용할 수 있다. 또한, 로벽의 열간보수와 같이 고온상태의 벽면에 대해서도 행할 수 있다.
본 발명에 의해 부정형 내화물의 시공성이 개선되어, 얻어진 시공체도 우수한 특성을 갖는 것이 되고 나아가 시공공수 및 부정형 내화물 사용량의 감소에 따라 각종 공업로 설비의 가동률 향상에 크게 공헌한다.

Claims (10)

  1. 용융금속용기, 용융금속처리장치 또는 고온로에 대한 부정형 내화물의 시공방법으로서,
    미리 시공수분을 첨가혼련하여 호퍼에 저류한 부정형 내화물을 급결제를 첨가하면서 호퍼의 아래쪽으로 송출하고 이어서 원심투사하는 부정형 내화물의 시공방법.
  2. 제1항에 있어서, 원심투사를 원주방향으로 일정한 각도폭을 가지고 행하는 것을 특징으로 하는 부정형 내화물의 시공방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부정형 내화물이 추가적으로 휘발실리카 및/또는 가소알루미나로 구성되는 내화성 초미분을 1 ~ 30질량% 포함하는 내화골재와 분산제를 배합한 부정형 내화물인 것을 특징으로 하는 부정형 내화물의 시공방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 부정형 내화물이 내화골재 100질량%에 대해 추가적으로 내화조대입자가 50질량% 이하 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 부정형 내화물의 시공방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 부정형 내화물이 내화골재 100질량%에 대해 추가적으로 금속화이버가 10질량% 이하 배합되어 있는 것을 특징으로 하는 부정형 내화물의 시공방법.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 미리 시공수분을 첨가혼련한 부정형 내화물의 시공수분량이 건분상태의 부정형 내화물 100질량%에 대한 비율로 3 ~ 10질량%이고, 슬럼프값이 JIS A1101의 규격에 기초한 측정법에 있어서 20cm이하인 것을 특징으로 하는 부정형 내화물의 시공방법.
  7. 용융금속용기, 용융금속처리장치 또는 고온로에 대한 부정형 내화물의 시공에 있어서, 미리 시공수분을 첨가혼련하여 호퍼에 저류한 부정형 내화물을 급결제를 첨가하면서 호퍼의 아래쪽으로 송출하고 이어서 원심투사하는 부정형 내화물의 시공에 사용하는 부정형 내화물로서, 휘발실리카 및/또는 가소알루미나로 구성되는 내화성 초미분을 1 ~ 30질량% 포함하고, 내화골재와 분산제를 배합한 부정형 내화물.
  8. 제7항에 있어서, 내화골재 100질량%에 대해, 내화조대입자를 50질량% 이하 배합한 것을 특징으로 하는 부정형 내화물.
  9. 제8항에 있어서, 내화골재 100질량%에 대해, 금속화이버를 10질량% 이하 배합한 것을 특징으로 하는 부정형 내화물.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 미리 시공수분을 첨가혼련한 부정형 내화물이 시공수분량을 건분상태의 부정형 내화물 100질량%에 대해 3 ~ 10질량%로 하고, 슬럼프값이 JIS A1101의 규격에 의한 측정법에 있어서 20cm 이하인 것을 특징으로 하는 부정형 내화물.
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