KR20110134904A - 지르콘 분말 - Google Patents
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Abstract
(a2) 50 ㎛을 초과하는 크기를 가지며 적어도 90 wt%는 50 wt% 미만의 단사정계상을 포함한 지르콘 골재 입자를 60% 초과하여 포함하고, (a3) 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 지르콘 입자를 15% 초과하여 포함한 (a) 지르콘 입자를 92% 초과하여 포함하고; (b) 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 실리카 입자를 1% 내지 2% 포함하고; (c) CaO, MgO, 및 Y2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 한 개, 두 개, 또는 세 개의 산화물로 구성된 입자로서, 상기 추가 산화물 입자의 적어도 55 wt%는 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 입자를 0.3% 내지 5% 포함하고; (d) "기타 산화물"로 구성된 입자를 1% 미만 포함한 분말에 있어서, 상기 분말은 1 mm를 초과하는 크기를 갖는 지르콘 골재 입자를 5% 초과하여 포함하고, 15 ㎛ 미만의 크기를 가지며 질량의 95% 초과에 대해 단사정계상을 포함한 지르콘 매트릭스 입자를 8% 내지 20% 포함한다. 본 발명은 카본 블랙을 제조하기 위한 반응로에 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 소결 생성물을 제조하기 위한, 85%를 초과하는 지르코니아를 포함한 분말에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 분말을 제조하는 방법, 및 상기 분말로부터 얻은 소결 생성물에 관한 것이다.
매트릭스에 의해 조대립이 결합되고 85 wt%를 초과하는 지르코니아를 포함한 소결 내화물은 1800℃를 넘는 온도에서 양호한 기계적 강도와 높은 내식성이 요구되는 적용에 사용된다. 그러한 생성물은 슬래그, 유리, 또는 분진-함유 연기와 같은 부식제에 의한 공격으로부터 보호를 위하여, 소각, 유리제조, 석유화학, 카본블랙 제조용 반응로, 및 시멘트 산업 등에 특히 권장된다.
조대립과 매트릭스의 조합의 이러한 생성물의 구조는 기계적 특성에 결정적으로 기여한다. 따라서, 통상적으로 50 ㎛ 보다 작은 입자들의 분말로부터 얻은 동질 구조의 지르코니아계 생성물은 이러한 적용에 부적합한 것으로 여겨진다.
게다가, 지르코니아를 85 wt% 초과하여 포함하고 지르코니아에 풍부한 매트릭스에 의해 조대립들이 결합된 소결 내화물은 일반적으로 열충격에 대한 저항성이 낮다. 사실, 조대립의 존재에 의해 까다로워진 소결을 용이하게 하기 위하여, 통상적으로 열충격에 대한 저항성에 해로운 효과를 주는 것으로 여겨지는 실리카를 적어도 1% 첨가한다.
대안적으로, 유리제조 및 야금 산업 분야에서, EP 0 404 610은 1% 미만의 실리카를 포함하고, 바람직하게는 실리카를 거의 포함하지 않으며, 단사정계 지르코니아를 반드시 포함한 분말로 형성된 매트릭스에 의해 조대립이 결합된 생성물을 개시한다. 상기 문헌에 따르면, 1%를 초과하는 실리카는 사실, 단사정계 지르코니아의 이로운 효과를 제거한다. 그러나, 낮은 실리카 함량은 특히, 조대립이 부피가 클 때 소결을 더 어렵게 만든다.
따라서, 양호한 기계적 강도, 열충격에 대한 양호한 저항성, 및 어떤 변형도 없는 양호한 열팽창 거동을 나타내는 조대립 구조를 갖는 신규한 소결 생성물에 대한 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 이러한 필요성을 충족시키는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은, 총 100%에 대해 산화물을 기준으로 한 중량 백분율로,
(a1) 50 ㎛을 초과하는 크기를 갖는 지르코니아 입자, 즉 "지르코니아 골재 입자"로서, 상기 지르코니아 골재 입자의 적어도 90 wt%는 50 wt% 미만의 단사정계상을 포함한 이러한 지르코니아 골재 입자를 60% 초과하여 포함하고,
(a2) 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 지르코니아 입자, 즉 "지르코니아 매트릭스 입자"를 15% 초과하여 포함한 (a) 지르코니아 입자((a)=(a1)+(a2))를 92% 초과하여 포함하고;
(b) 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 실리카 입자, 즉 "미세 실리카 입자"를 1% 내지 2% 포함하고;
(c) CaO, MgO, 및 Y2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 한 개, 두 개, 또는 세 개의 산화물로 구성된 입자, 즉 "추가 산화물 입자"로서, 상기 추가 산화물 입자의 적어도 55 wt%는 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 이러한 추가 산화물 입자를 0.3% 내지 5% 포함하고; 및
(d) 바람직하게 Al2O3, TiO2, Fe2O3, Na2O, 및 K2O으로부터 선택된 "기타 산화물"로 구성된 입자를 1% 미만 포함한 분말에 의하여 달성되며,
또한, 상기 분말은,
- 1 mm 초과, 및 바람직하게 7 mm 미만, 또는 심지어 5 mm 미만의 크기를 갖는 지르코니아 골재 입자를 5% 초과하여 포함하고,
- 15 ㎛ 미만의 크기를 가지며, 질량의 95% 초과에 대해 단사정계상을 갖는즉, "단사정계 지르코니아 매트릭스 입자"를 포함한 지르코니아 매트릭스 입자를 8% 내지 20% 포함한다.
상기 분말, 즉 "본 발명에 따른 분말"은 소결함으로써, 높은 온도, 열사이클, 및 부식 조건이 가해지는 곳에 적용시 자신의 특성, 특히 양호한 기계적 강도를 거의 유지하는 내화물을 생성할 수 있는 화학적 조성 및 입도 분포를 갖는다.
놀랍게도, EP 0 404 610의 개시와는 달리, 1%를 초과하는 실리카의 존재에도 불구하고 이러한 결과를 얻었다. 발명자들은 어느 이론에도 구애됨 없이 이러한 현상을 본 발명에 따른 분말의 미세립 부분(50 ㎛ 미만의 입자 부분)의 특정 조성으로 설명한다.
본 발명에 따른 분말은 아래의 선택적인 특성들 중 하나 또는 그 이상을 더 포함할 수 있다.
- 지르코니아(ZrO2)의 함량은, 중량을 기준으로, 87% 초과, 바람직하게 90% 초과, 바람직하게 92%를 초과한다.
- 지르코니아 입자, (a)부분은 분말의 중량의 95%를 초과한다.
- 지르코니아 골재 입자, (a1)부분은 분말의 중량의 65% 초과, 70% 초과, 및/또는 80% 미만, 또는 심지어 75% 미만이다.
- 분말은 7 mm 미만, 또는 심지어 5 mm 미만, 및 50 ㎛을 초과하는 크기를 갖는 지르코니아 입자를 60% 초과하여 포함한다.
- 분말은 5 mm 미만 및 50 ㎛을 초과하는 크기를 갖는 지르코니아 입자를 50% 초과하여 포함한다.
- 지르코니아 골재 입자의 95% 초과, 또는 거의 모든 지르코니아 골재 입자는 50 wt% 미만의 단사정계상을 포함한다.
- 50 wt% 미만의 단사정계상을 포함한 지르코니아 골재 입자의 지르코니아는 산화마그네슘(MgO) 및/또는 석회(CaO)에 의해 부분적으로 또는 완전히 안정화된다. 바람직하게, 상기 지르코니아는 산화마그네슘에 의해 적어도 부분적으로 안정화되며, 산화마그네슘의 함량은, 중량을 기준으로, 2.9% 내지 4.5%이다.
- 지르코니아 골재 입자는 용융 입자이다.
- 지르코니아 골재 입자는 5 vol% 미만, 바람직하게 2 vol% 미만의 총공극률을 갖는다.
- (a2)부분은 분말의 중량의 20% 초과, 및/또는 30% 미만, 또는 심지어 25% 미만이다.
- 분말은 1 mm 초과, 및 바람직하게 7 mm 미만, 또는 심지어 5 mm 미만의 크기를 갖는 지르코니아 골재 입자를 10% 초과, 15% 초과, 또는 심지어 20% 초과, 및/또는 45% 미만, 40% 미만, 35% 미만, 또는 심지어 25% 미만 포함한다.
- 분말은 10% 초과, 11% 초과, 및/또는 17% 미만, 16% 미만, 또는 심지어 15% 미만의 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자를 포함한다.
- 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자는 자신의 중량의 99% 초과가 지르코니아이다.
- 미세 실리카 입자, (b)부분은 분말의 중량의 1.1% 초과, 및/또는 1.7% 미만, 1.5% 미만, 또는 심지어 1.4% 미만이다.
- 미세 실리카 입자의 중간 직경은 10 ㎛ 미만, 바람직하게 5 ㎛ 미만, 바람직하게 2 ㎛ 미만, 더욱 바람직하게 1 ㎛ 미만이다.
- 미세 실리카 입자는 퓸드 실리카로부터 얻는다.
- 추가 산화물 입자, (c)부분은 분말의 중량의 0.5% 초과, 1.0% 초과, 1.5% 초과, 및/또는 3.0% 미만, 2.5% 미만, 바람직하게 2% 미만, 또는 심지어 1.0% 미만이다.
- 추가 산화물 입자는 Y2O3 입자, 또는 바람직하게 Y2O3 입자와 MgO 입자를 포함한다.
- 분말은 0.2% 초과, 0.3% 초과, 또는 심지어 0.4% 초과, 및/또는 0.8% 미만, 0.7% 미만, 또는 심지어 0.6% 미만의 Y2O3 입자, 및 0.9% 초과, 1.0% 초과, 또는 심지어 1.1% 초과, 및/또는 1.5% 미만, 1.4% 미만, 또는 심지어 1.3% 미만의 MgO 입자를 포함한다.
- 추가 산화물 입자에서, 산화물 CaO, MgO, 및 Y2O3 중 하나 또는 그 이상은 동일한 몰량의 전구체로 부분적으로 또는 완전히 치환된다. 그러나, 바람직하게 상기 산화물은 전구체가 아닌 산화물의 형태로 존재한다.
- CaO 입자 및 Y2O3 입자의 95% 초과, 바람직하게 약 100 wt%는 50 ㎛ 미만, 바람직하게 20㎛ 미만의 크기를 갖는다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 분말로부터 얻은 소결 생성물에 관한 것이다.
상기 생성물은, 특히, 예를 들면, 1800℃를 초과하는 온도에서 부식성 환경으로부터 금속 구조물을 보호하기 위하여 라이닝 요소로 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 더욱이 상기 용도, 상기 라이닝 요소, 및 상기 라이닝 요소에 의해 보호되는 금속 구조물에 관한 것이다.
본 발명의 기타 특성 및 장점들은 아래의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하면 더욱 분명해질 것이다.
정의
"지르코니아 입자" 및 "실리카 입자"는, 중량을 기준으로, 각각 적어도 90%, 바람직하게 적어도 95%, 바람직하게 약 100%의 지르코니아 및 실리카로 구성된 입자들이다.
"CaO, MgO, 및 Y2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 한 개, 두 개, 또는 세 개의 산화물로 구성된 입자"라는 용어는 모든 입자들이 동일한 산화물로 구성된 일련의 입자, 또는 상기 산화물들 중 첫번째 산화물의 입자와 두번째 산화물의 입자를 포함한 일련의 입자, 또는 상기 산화물들 중 첫번째 산화물의 입자, 두번째 산화물의 입자, 및 세번째 산화물의 입자를 포함한 일련의 입자를 의미한다. 입자가 다수의 상기 산화물들의 혼합물로 구성되는 것을 고려되지 않는다. 상기 산화물의 함량이, 중량을 기준으로, 90% 초과, 또는 심지어 95% 초과, 또는 심지어 바람직하게 약 100%이면 "산화물로 구성"된 것으로 이해되어야 한다.
"지르코니아"는 산화지르코늄(ZrO2), 및 ZrO2으로부터 화학적으로 분리가 불가능하고 ZrO2의 공급원에 항상 자연적으로 존재하는 미량의 산화하프늄(HfO2)을 의미한다. 미량의 HfO2은 통상적으로 "지르코니아"의 중량의 2% 미만이다. 따라서, ZrO2 또는 ZrO2 + HfO2을 언급할 때, 이는 ZrO2 + 미량의 HfO2으로 이해되어야 한다. 산화하프늄은 불순물로 여겨지지 않는다.
"단사정계 지르코니아"는 질량의 95%를 초과하는 부분이 단사정계 결정상인 지르코니아이다. 단사정계 결정상은 X-선 회절에 의해 결정된다. 사용된 단사정계 지르코니아의 발생 형태는 어느 것이든 가능하다. 예를 들면, 화학적으로 형성되거나 전기용융(electromelted)에 의해 형성될 수 있다.
"안정화된 및/또는 부분적으로 안정화된 지르코니아"는 질량의 50% 미만이 단사정계 결정상인 지르코니아를 의미한다. 나머지 결정상은 등축정계상(cubic phase) 및 정방정계상(quadratic phase)이다.
"매트릭스 입자"는 소결시, 조대립, 즉 "골재 입자"를 둘러싸는 대체적으로 연속적인 매트릭스를 구성하는 미세립을 의미한다.
생성물은 통상적으로 원료들의 용융, 및 냉각에 의한 응고를 사용하는 방법에 의하여 얻었을 때 "용융"되었다고 한다.
CaO, MgO, 또는 Y2O3의 전구체는 각각, 본 발명에 따른 분말로부터 얻은 성형체(green part)의 소결시, 산화물 CaO, MgO, 또는 Y2O3을 생성할 수 있는 화합물이다. 예를 들면, 석회(CaO)의 전구체는 칼슘 카보네이트이다. 따라서, 추가 산화물 입자에서, 산화물 CaO, MgO, 및 Y2O3 중 하나 또는 그 이상이 동일한 몰량의 전구체로 부분적으로 또는 완전히 치환될 때, 이러한 치환은 본 발명에 따른 분말을 소결함으로써 얻은 소결 생성물에서 상기 산화물들의 양에 변화를 주지 않는다. 동일한 몰량의 상기 전구체를 소결하여 상기한 양의 산화물을 얻을 때, 산화물의 전구체는 상기 산화물의 양에 상당하는 몰량으로 제공된다.
"입자 크기"는 통상적으로 레이저 입도계를 사용하여 행해진 입도 분포의 측정에 의한 입자의 크기를 의미한다. 여기서 사용된 레이저 입도계는 HORIBA사의 Partica LA-950이다.
"불순물"은 의도하지 않지만 원료들과 함께 반드시 도입되는 불가피한 구성성분, 또는 상기 구성성분들의 반응에 의한 생성물을 의미한다. 불순물은 필요한 구성성분이 아니며 묵인될 뿐이다. 예를 들면, 산화물, 질화물, 산화질화물, 탄화물, 산화탄화물, 탄화질화물, 및 나트륨과 기타 알칼리, 철, 바나듐, 및 크로뮴의 금속종으로 이루어진 군의 일부분을 형성하는 화합물이, 그의 존재가 원하지 않는 경우, 불순물이다.
달리 표시되지 않는 한, 모든 백분율은 중량 백분율이다.
도 1은 팽창 파괴의 예를 나타낸다.
본 발명에 따른 분말은 소결되어 소결 생성물을 형성하기 위함이다.
본 발명에 따른 분말은 특히 (a1)부분으로 이루어진 조대립 부분, 및 특히 (a2)+(b)+(c)부분들로 이루어진 미세립 부분을 포함한다.
조대립 부분, 즉 "골재"는 소결시 대부분이 거의 보존되어 소결 생성물의 "조대립"을 이루는 골재 입자들로 구성된다. 본 발명에 따르면, 매우 높은 온도에서 소결 생성물에 높은 기계적 강도를 부여하기 위하여, 이 부분은 지르코니아 입자로 구성된다. 본 발명에 따르면, 이 조대립 부분은 분말의 60%를 초과해야 한다.
열충격에 대한 저항성을 향상시키기 위하여, 발명자들은 5 wt% 초과, 바람직하게 10 wt% 초과, 또는 심지어 15 wt% 초과, 또는 심지어 20 wt%를 초과하는 입자가 1 mm 초과, 및 바람직하게 7 mm 미만, 또는 심지어 5 mm 미만의 크기를 갖는 지르코니아 골재 입자인 것이 유리하다고 여긴다.
바람직하게, 조대립 부분의 지르코니아의 95%, 또는 심지어 약 100%는, 바람직하게 산화마그네슘(MgO) 및/또는 석회(CaO)에 의해 적어도 부분적으로 안정화된다. 유리하게, 본 발명에 따른 분말을 성형 및 소결함으로써 얻은 생성물에 대해 열팽창 파괴가 감소한다.
바람직하게, 조대립 부분의 입자의 총공극률은 5% 미만, 바람직하게 2% 미만이다. 유리하게, 이러한 입자들은 더 큰 열적 안정성을 갖는다. 따라서, 이들 입자들은 사용시 비가역적인 수축을 겪을 확률이 더 낮다. 게다가, 이들 입자들은 공격적인 종들에 노출되는 표면 영역이 더 작으므로, 부식에 대한 저항성이 더 크다.
골재 입자가 용융 입자인 것이 더 바람직하다. 유리하게, 이러한 제조 기술은 바람직한 공극 수준을 갖는 입자를 얻을 수 있게 한다.
미세립 부분은 소결시 상기 조대립을 결합시키는 매트릭스로 대부분 변형될 입자로 구성된다. 본 발명에 따른 분말의 미세립 부분은 특정 조성을 갖는다.
미세립 부분은 분말의 중량의 15%를 초과하는 지르코니아 매트릭스 입자를 포함해야 한다. 이러한 지르코니아 함량은 조대립 부분과 함께, 매우 높은 온도에서 소결 생성물에 높은 기계적 강도를 부여하는데 기여한다.
EP 0 404 610의 개시에 따르면, 소결 생성물에 열충격에 대한 양호한 저항성을 부여하기 위하여, 지르코니아 매트릭스 입자의 적어도 일부분은 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자로 구성되어야 한다. 더욱 정확하게, 분말은 8% 내지 20%의 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자를 포함해야 한다. 이 조건은 분말의 15% 초과가 지르코니아 매트릭스 입자로 구성되어야 하는 조건에 추가적인 조건이며, 상기 조건과 양립해야 함은 물론이다.
EP 0 404 610 문헌의 개시에 반하여, 그리고 실리카의 추가는 항상 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 도입에 따른 열충격에 대한 저항성에 미치는 이로운 효과를 제한하거나 없애기까지 한다는 편견과 달리, 본 발명에 따른 분말은 또한 1% 내지 2%의 미세 실리카 입자(b), 및 0.3% 내지 5%의 추가 산화물 입자(c)를 포함한다. (b) 및 (c)부분들은 소결을 향상시키고, 소결 생성물에 양호한 기계적 강도, 특히 양호한 냉압축 강도 및 양호한 파단 계수를 부여한다.
추가 산화물 입자로 Y2O3 입자와 MgO 입자를 첨가했을 때 가장 좋은 결과를 얻었다.
본 발명에 따른 분말의 100%에 대한 보충물로 구성되는 (d)부분은 제한이 없다. 사실, 발명자들은 (d)부분의 양이, 이 부분의 입도 분포 또는 화학적 특성과는 무관하게, 얻은 유리한 결과를 무효화하지 않을 정도로 충분히 적다고 생각한다. 그러나, 바람직하게, 이 부분은 Al2O3, TiO2, Fe2O3, Na2O, K2O과 같은 원료들의 불순물로 이루어진다.
지르콘은 또한 "기타 산화물"의 일부분을 형성한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 분말을 제조하는 방법에 관한 것으로,
a) 적어도 30 wt%의 지르코니아 골재 입자를 포함한 "지르코니아 골재 입자의 공급원"을 선택하는 단계로, 상기 지르코니아 골재 입자의 적어도 90 wt%는 50 wt% 미만의 단사정계상을 포함하고;
b) 적어도 50 wt%의 지르코니아 매트릭스 입자를 포함한 "지르코니아 매트릭스 입자의 공급원"을 선택하는 단계;
c) 50 wt%를 초과하는 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자를 포함한 "단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원"을 선택하는 단계;
d) 적어도 87%, 바람직하게 적어도 90 wt%의 미세 실리카 입자를 포함한 "미세 실리카 입자의 공급원"을 선택하는 단계;
e) 적어도 87%, 바람직하게 적어도 90 wt%의 추가 산화물 입자를 포함한 추가 산화물 입자의 공급원을 선택하는 단계; 및
f) 중량 백분율로,
- 적어도 60%의 상기 지르코니아 골재 입자의 공급원을 포함하고, 상기 지르코니아 골재 입자의 공급원의 양은 상기 분말이 1 mm 초과, 및 바람직하게 7 mm 미만, 또는 심지어 5 mm 미만의 크기를 갖는 지르코니아 골재 입자를 5 wt% 초과하여 포함하도록 결정되며;
- 8% 내지 31%의 상기 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원을 포함하고;
- 1% 내지 2%의 상기 미세 실리카 입자의 공급원을 포함하고;
- 0.3% 내지 5%의 상기 추가 산화물 입자의 공급원을 포함하고; 및
- 100%에 대한 보충물은 상기 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원인 분말을 제조하는 단계를 포함한다.
공급원들은 본 발명에 따른 분말의 특성들 중 하나 또는 그 이상을 더 나타내는 분말을 제조하도록 선택될 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 분말에 관한 것이다.
"공급원의 선택"은 "하나 또는 그 이상의 공급원의 선택"을 의미한다.
물론, a) 내지 e)단계들은 별개이거나, 예컨대 상기 공급원들 중 하나 또는 그 이상에 해당하는 원료들의 공급원이 있는 경우, 병합될 수 있다. 하나의 실시예에서, 공급원, 특히 b) 및 c) 공급원들은 서로 다르다.
f)단계에서, 지르코니아 골재 입자의 공급원 및 상기 공급원의 양의 선택은 제조된 분말이 1 mm 초과, 및 바람직하게 7 mm 미만, 또는 심지어 5 mm 미만의 크기를 갖는 지르코니아 골재 입자를 5 wt% 초과하여 포함하도록 조절된다. 예를 들면, 이 공급원이 주로 상기 골재 입자로 구성되면, 그 양은 60% 또는 그에 가까울 수 있다. 반대로, 상기 공급원이 소량의 상기 골재 입자만을 포함할 경우, 그 양은 60%를 초과해야 할 것이다.
상기 언급된 공급원들은 아래의 선택적인 특성들 중 하나 또는 그 이상을 더 구비할 수 있다.
- 지르코니아 골재 입자의 공급원은 산화마그네슘(MgO) 및/또는 석회(CaO)에 의해 적어도 부분적으로 또는 심지어 완전히 안정화된 지르코니아의 공급원이다. 바람직하게, 상기 지르코니아 골재는 중량을 기준으로 2.9% 내지 4.5% 함량의 산화마그네슘에 의해 적어도 부분적으로 안정화된다.
- f)단계에서, 적어도 65%, 바람직하게 적어도 70%의 상기 지르코니아 골재 입자의 공급원이 추가된다.
- f)단계에서, 상기 지르코니아 골재 입자의 공급원의 양은 상기 분말이 1 mm 초과, 및 바람직하게 7 mm 미만, 또는 심지어 5 mm 미만의 크기를 갖는 지르코니아 골재 입자를 10% 초과, 또는 심지어 15% 초과, 또는 심지어 20% 초과, 또는 심지어 30 wt% 초과하여 포함하도록 결정된다.
- 지르코니아 골재 입자의 공급원은 지르코니아 함량이 중량을 기준으로 94%를 초과한다.
- 지르코니아 골재 입자의 공급원은 용융 지르코니아의 공급원이다.
- 지르코니아 골재 입자의 공급원은 골재 입자가 5 vol% 미만, 바람직하게 2 vol% 미만의 총공극률을 갖도록 선택된다.
- 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원은 99 wt%를 초과하는 지르코니아를 포함한다.
- f)단계에서, 적어도 11%의 상기 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원이 추가된다.
- f)단계에서, 적어도 5%의 상기 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원이 추가된다.
- 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원은, 중량을 기준으로, 입자의 적어도 90%가 15 ㎛ 미만의 크기를 갖는 공급원이다. 바람직하게, f)단계에서, 입자의 적어도 90 wt%가 15 ㎛ 미만의 크기를 갖는 상기 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원이 4 wt% 내지 10 wt% 추가된다.
- 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원은 부분적으로 또는 완전히 안정화된 지르코니아의 공급원이다. 바람직하게, 상기 지르코니아 매트릭스 입자는, 중량을 기준으로, 2.9% 내지 4.5% 함량의 산화마그네슘에 의해 부분적으로 안정화된다.
- 추가 산화물 입자의 공급원은 상기 추가 산화물 입자의 95% 초과, 바람직하게 약 100 wt%가 50 ㎛ 미만, 바람직하게 20 ㎛ 미만의 크기를 갖도록 선택된다.
- 분말 제조시, 사용된 추가 산화물 입자의 공급원의 양은 0.5%, 초과, 바람직하게 1% 초과, 및/또는 3% 미만, 바람직하게 2% 미만이다.
- 추가 산화물 입자의 공급원은 Y2O3의 공급원, 또는 바람직하게 Y2O3 및 MgO의 공급원이다.
- f)단계에서, 0.2% 초과 및 0.8% 미만의 Y2O3의 공급원, 및 0.9% 초과 및 1.5% 미만의 MgO의 공급원이 추가된다. 바람직하게, 0.5%의 Y2O3의 공급원, 및 1.2%의 MgO의 공급원이 추가된다.
- 추가 산화물 입자들 중 하나의 공급원은 상기 산화물들의 전구체의 공급원이다. 그러나, 바람직하게, 추가 산화물 입자의 공급원은 상기 산화물의 공급원이다.
- 분말 제조시, 많아야 1.5%의 미세 실리카 입자의 공급원이 도입된다.
- 상기 미세 실리카 입자의 공급원은 퓸드 실리카이다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 분말의 100%에 대한 보충물로서 0 내지 6 wt%의 몰딩 첨가제를 포함한 입자 혼합물에 관한 것이다.
이 첨가제는 특히,
- 클레이;
- PEG나 PVA와 같은 가소제;
- 수지류, 리그노술폰산염류, 카복시메틸셀룰로오스, 또는 덱스트린과 같은 임시 유기 바인더를 포함하는 바인더;
- 알칼리 금속 폴리포스페이트류, 알칼리 금속 폴리아크릴레이트류와 같은 해교제; 및
- 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게, 상기 첨가제는 칼슘 리그노술폰산염이다.
또한, 본 발명은 소결 내화물을 제조하는 방법에 관한 것으로,
A) 본 발명에 따른 입자 혼합물을 물과 혼합하여 장입물을 형성하는 단계;
B) 성형체를 형성하기 위하여 상기 장입물을 성형하는 단계; 및
C) 상기 성형체를 소결하는 단계를 연속으로 포함한다.
A)단계에서, 물의 양은 B)단계에서 사용되는 방법에 따라 다르다. 냉압축에 의한 성형의 경우, 분말(즉, 첨가물이 제외된 입자 혼합물)을 기준으로 한 중량 백분율로 1.5% 내지 2.5%의 물의 양을 추가하는 것이 바람직하다.
하나의 실시예에서, 장입물을 성형하기 위해 계면활성제는 추가되지 않는다.
C)단계에서, 소결 조건, 특히 소결 온도는 입자 혼합물의 (미세 입자들로 구성된) 미세립 부분의 정밀한 조성에 따라 다르다. 대개, 1500℃ 내지 1900℃, 바람직하게, 1700℃의 소결 온도가 매우 적절하다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 분말, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 분말, 또는 본 발명, 특히 상기 A) 내지 C)단계들에 따른 입자 혼합물로부터 얻은 성형체를 소결함으로써 얻은 소결 내화물에 관한 것이다.
이 방법은, 유리하게, 4.1 내지 4.9 g/cm3, 바람직하게 4.4 내지 4.9 g/cm3의 겉보기 밀도를 갖는 본 발명에 따른 소결 내화물을 제조할 수 있다.
C)단계로부터 얻은 소결 내화물에서, 추가 산화물 입자는 특히, 서로 결합하거나 및/또는 실리케이트 형태를 가진, 예를 들면, 이트륨 실리케이트와 같은 미세 실리카 입자와 결합할 수 있다.
본 발명에 따른 소결 생성물은, 예를 들면, 어떤 공지된 기술로든 보호해야 하는 벽에 적용된 라이닝의 형태로 블록 또는 층으로 사용될 수 있다. 소결은 생성물이 사용 위치에 배치된 후, 인시튜(in situ)로 실행될 수 있다.
하나의 실시예에서, 본 발명에 따른 블록의 외부 크기는 모두 1 ㎝ 초과, 2 ㎝ 초과, 5 ㎝ 초과, 또는 심지어 10 ㎝를 초과한다.
본 발명은 특히,
- 벽, 및 상기 벽을 보호하는 배리어; 및/또는
- 유체의 흐름을 유도하기 위한 수단, 예를 들면, 노즐, 또는 상기 흐름을 방해하기 위한 수단, 예를 들면, 서랍식 플레이트를 포함한 설비에 관한 것으로,
상기 배리어, 또는 상기 흐름을 유도하거나 방해하기 위한 상기 수단은 본 발명에 따른 내화물로 구성된다.
유체는 특히, 용융 금속, 예를 들면, 강철일 수 있다.
하나의 실시예에서, 유체의 온도는 1400℃ 초과, 또는 심지어 1500℃ 초과, 또는 심지어 1600℃를 초과한다.
본 발명에 따른 내화물은 특히, 부식성 환경 및/또는 열충격을 발생시킬 수 있는 환경, 특히 열충격시 1분 미만 내에 온도가 적어도 750℃, 또는 심지어 적어도 1000℃, 또는 심지어 적어도 1500℃ 만큼 변하는 환경과 접촉하도록 배치될 수 있다. 열충격은 증가할 수 있다. 즉, 열충격의 원인은 온도 상승이다. 또한, 열충격은 감소할 수 있다. 즉, 열충격의 원인은 온도 하락이다.
본 발명은 특히, 가압수형 원자로용 코륨 탱크, 카본 블랙 제조용 반응로, 특히 상기 반응로의 내연챔버, 용융로와 같은 야금 산업용 기기, 이송 래들, 처리 래들, 주탕 장치, 특히, 서랍식 플레이트, 또는 상기 기기의 노즐, 소각로, 유리제조로, 석유화학 반응기, 및 시멘트 가마로부터 선택된 설비에 관한 것이다.
실시예
아래의 비한정적인 예들은 본 발명을 설명하기 위함이다.
특성
열충격에
대한 저항성의 측정
열충격으로 인한 굴곡 강도의 상대적인 손실은 그러한 충격을 견디는 능력으로 평가될 수 있는 생성물의 특성이다.
하나 또는 그 이상의 사이클 이후, 열충격 거동을 굴곡 강도의 상대적인 손실(손실 MOR(%))로 결정하기 위하여, 표준 테스트 PRE III.26/PRE/R.5.1/78를 이용하였다. 매 사이클마다, 테스트 표본을 상온에서 1200℃의 온도까지 가열하고, 테스트 표본을 이 온도(T)에서 30분 동안 유지한 다음, 차가운 물에 집어넣는 과정이 이루어진다.
테스트 표본은 스킨면이 없는 125 x 25 x 25 mm3 크기의 바(bar)이다.
굴곡 강도는 ISO 5014 규격에 따라 측정되었다. 주어진 조성에 대해, (열충격 전의) 테스트 표본의 초기 굴곡 강도, 즉 "초기 MOR"의 측정은 3개의 동일한 테스트 표본들에서 측정된 평균값이다. 1200℃에서 열충격 후의 강도, 즉 "TS 후 MOR"의 측정은 상기 열충격 후, 상온에서 3개의 테스트 표본들에서 측정된 굴곡 강도의 평균값이다. 굴곡 강도의 상대적인 손실, 즉 "손실 MOR(%)"의 측정은 아래의 식과 같다.
손실 MOR(%) = 100.(TS 후 MOR - 초기 MOR)/(초기 MOR)
팽창 파괴의 진폭의 측정
열팽창계수는 12 ㎜의 직경 및 15 ㎜의 높이를 갖는 원통형 표본에서 측정되었다. 알루미나로 된 장치를 구비한, SETARAM사에 의해 판매되는 SETSYS Evolution TMA 16/18 팽창계를 이용하여 측정되었다. 팽창은 5g의 하중을 가하는 반구형 스타일러스를 이용하여 측정된다. 4℃/min의 승온률로 1600℃까지 승온된다. 그런 후, 4℃/min의 속도로 감온된다. 20 ml/min의 공기 흐름에서 전체 사이클이 실행된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열팽창곡선은 "팽창 파괴"를 갖는 것으로 보인다. 이러한 파괴의 진폭 "a"은 수축 전 최대값과 팽창 재개 전의 최소값 간의 차이로, 900℃ 내지 1300℃ 사이에서 온도 상승에 해당하는 팽창 곡선 부분에서 측정된다. 도 1에서, 온도(T)(℃)는 가로좌표 상에 있고, 열팽창(△l/l0)(%)은 세로좌표 상에 있다. 팽창 파괴는 화살표(F)로 표시된다.
소결 후 겉보기 밀도의 측정
소결 후 겉보기 밀도는 125 x 25 x 25 mm3의 크기를 갖는 표본에서 ISO 5017 규격에 따라 측정되었다.
골재의 공극률의 측정
골재 입자의 겉보기 밀도(Dap)는, 사용된 입자의 크기가 2 mm 내지 5 mm로 변경된 점을 제외하면, ISO 8840(1987) 규격에 따라 측정되었다.
절대 밀도(Dab)는 Micromeritics사의 Accupic 1330 공정에 따라 160 ㎛ 미만의 크기로 분쇄된 생성물에서 측정되었다.
입자들의 총공극률(Po)은 아래의 식으로 계산된다:
Po = (Dab - Dap)/Dab
실시예에서 아래의 원료들이 사용되었다:
- 매트릭스에 사용된 단사정계 지르코니아 분말은 Unitec Ceramics사에 의해 판매되는 것으로, ZrO2 + HfO2의 함량이, 중량을 기준으로, 98.3%를 초과하고 3 ㎛ 내지 5 ㎛의 중간 직경을 갖는 "Z-99 3-5 ㎛" 지르코니아이다.
- 매트릭스에 사용된 퓸드 실리카는 4 ㎛ 미만의 입자를 90% 포함한 유리질 실리카의 미소구체로 필수적으로 이루어진 써멀(thermal) 실리카이며, 입자의 중간 직경은 일반적으로 0.5 ㎛이다. 퓸드 실리카는 B.E.T. 표준 비표면적이 14 m2/g, 일반적인 실리카 함량이 중량을 기준으로 93.5%, Al2O3의 일반적인 함량이 3.5%, 및 ZrO2 + HfO2의 일반적인 함량이 2.4%이다.
- 산화마그네슘에 의해 부분적으로 안정화된 지르코니아 입자는 Unitec Ceramics사에 의해 판매되는 것으로, ZrO2 + HfO2의 함량이 중량을 기준으로 94.3%를 초과하고 MgO 함량이 중량을 기준으로 2.9% 내지 4.4%인 "용융 산화마그네슘 안정화된 지르코니아"의 입자이다.
- 석회에 의해 부분적으로 안정화된 지르코니아 입자는 Unitec Ceramics사에 의해 판매되는 것으로, ZrO2 + HfO2의 함량이 중량을 기준으로 93.9%를 초과하고 CaO 함량이 중량을 기준으로 3.7% 내지 4.8%인 "용융 산화칼슘 안정화된 지르코니아"의 입자이다.
- 사용된 단사정계 지르코니아 분말 -300 메쉬는 Unitec Ceramics사에 의해 판매되는 것으로, ZrO2 + HfO2의 함량이 중량을 기준으로 98.3%를 초과하고, 입자의 적어도 92%가 50 ㎛ 미만인 "지르코니아 Z-99" 분말이다.
- 매트릭스에 사용된 CaO 분말은 La Gloriette사에 의해 판매되는 것으로, 97%를 초과(1000℃에서 발화시 손실 후 측정된 양)하는 CaO을 포함하고 입자의 크기가 50㎛ 미만인 석회의 분말이다.
- 매트릭스에 사용된 MgO 분말은 M.A.F. Magnesite B.V.사에 의해 판매되는 것으로, 97.5%를 초과하는 산화마그네슘을 포함하고 입자의 적어도 60%의 크기가 44 ㎛ 미만인 "MagChem® P98 미분형" 분말이다.
- 매트릭스에 사용된 Y2O3 분말은 Treibacher사에 의해 판매되는 것으로, 98.9%을 초과하는 산화이트륨을 포함하고 중간 직경이 10 ㎛ 미만인 "산화이트륨"의 분말이다.
- 사용된 클레이는 RR40 클레이다.
- 사용된 칼슘 리그노술폰산염은 Holmen LignoTech사에 의해 판매되는 WAFEX 122이다.
산화물 분말은, 산화물 분말의 혼합물을 기준으로 한 백분율로, 몰딩 첨가제(실시예 1 내지 4에 대해서는 1%의 RR40 클레이, 또는 다른 실시예에 대해서는 0.5%의 칼슘 리그노술폰산염), 및 2%의 물과 혼합되었다. 그런 후, 습윤 혼합물은 단동식 기계적 프레스 상에서 720 kg/cm2의 압력으로 230 x 114 x 64 mm3 크기의 벽돌로 성형되었다.
이후, 이들 벽돌들은 안정화기(plateau)에서 유지되면서 1700℃의 안정화 온도에서 5시간 동안 소결되었으며, 승온율은 50℃/h였다. 상기 안정화 온도 이후, 800℃까지 감온되었으며 감온율은 50℃/h였다. 그런 후, 상온까지 자유롭게 감온되었다.
아래의 표는 테스트와 그 결과를 정리하였다.
(1) 20℃에서의 3점 굴곡 파단 계수가 7 MPa 이상, 바람직하게 10 MPa 초과;
(2) MOR 손실이 79% 미만, 바람직하게 70% 미만, 더욱 바람직하게 65% 미만;
(3) 팽창파괴율이 0.22% 미만, 바람직하게 0.1% 미만, 더욱 바람직하게 0.5% 미만인 3개의 기준이 관찰될 때, 20℃에서의 3점 굴곡 파단 계수, 열충격에 대한 저항성, 및 팽창 변형의 부재 사이의 양호한 조화를 얻을 수 있는 것으로 여겨진다.
실시예 1 내지 4, 및 실시예 14는 이들 3개의 기준에 모두 맞지 않는 비교예이다.
실시예 1과 2의 비교는 3%의 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 존재에도 불구하고 추가 산화물 입자의 도입이 20℃에서 측정된 기계적 강도에 미치는 효과를 보여준다. 실시예 2와 3의 비교는 추가 산화물 입자 및 미세 실리카 입자의 부재에도, 5%의 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 추가가 20℃에서의 기계적 강도의 감소와 열충격에 대한 저항성의 개선에 기여하는 것을 보여준다.
실시예 14는 5.6%의 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 추가가 (2)기준을 만족하지 않음을 보여준다. 이는 본 발명이 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 최소 함량을 8%로 권장한 이유이다.
실시예 13은 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 효과가 제한적이며, 다량의 추가는 높은 실리카 함량에도 오히려 20℃에서의 기계적 강도의 감소의 원인이 될 수 있음을 보여준다. 이는 본 발명이 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 최대 함량을 20%로 권장한 이유다. 발명자들은, 상기 값을 초과할 경우, 상기에서 언급한 20℃에서의 기계적 강도, 열충격에 대한 저항성, 및 팽창 파괴의 부재 사이의 조화가 달성될 수 없는 것으로 믿는다.
EP 0 404 610의 개시와 달리, 실시예 4는 15.7%의 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 추가가 1.2%의 퓸드 실리카의 존재에도 불구하고 열충격에 대한 저항성을 개선시킬 수 있음을 보여준다. 그러나, 실시예 4는 팽창 파괴에 관한 (3)기준을 만족시키지 못한다.
실시예 4 내지 7은 추가 산화물 입자, 미세 실리카 입자, 및 8% 초과의 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자를 동시에 추가할 때의 이득을 보여준다.
실시예 14 및 15의 비교는, 생성물이 Y2O3 입자, MgO 입자, 및 미세 실리카 입자도 포함할 경우, 적어도 8%의 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 추가가 열충격에 대한 저항성의 개선에 매우 중요함을 보여준다.
실시예 5 내지 7의 비교는 팽창 파괴의 진폭 감소에 대한 CaO 추가의 현저한 효과를 보여준다.
실시예 5 및 6의 비교는 20℃에서의 기계적 강도의 개선에 대한 MgO 추가의 현저한 효과를 보여준다.
실시예 8 내지 10에 나타난 바와 같이, 이들 2가지 효과는 추가 산화물 입자의 함량이 5%일 때까지 확인된다.
실시예 11 및 12와 실시예 5 및 6의 비교는 MgO 입자와 Y2O3 입자의 동시 추가로부터 얻는 현저한 시너지 효과를 보여준다. 따라서, CaO의 추가가 권장되지 않을 때, Y2O3 및 MgO 추가 산화물 입자의 제한된 추가로 팽창파괴값을 감소시킬 수 있다.
지르코니아의 유리한 특성으로부터 가능한 최대의 이익을 도출해내기 위하여, 지르코니아 함량은 가능한한 높아야 한다. 이는 추가 산화물 입자의 함량이 본 발명에 따라 5%로 제한되는 이유이다. 그러나, 0.3%의 최소 함량은 이들 입자가 상당한 효과를 얻는데 필요불가결한 것으로 여겨진다.
실시예 11 및 12, 특히 실시예 12가 가장 바람직하다.
명백한 바와 같이, 본 발명은 양호한 기계적 강도, 어떤 변형(실제로 선형 변형)도 없는 양호한 열팽창 거동, 및 열충격에 대한 양호한 저항성을 갖는 물질을 제조할 수 있는 신규한 분말을 제공한다.
물론, 본 발명은 본 발명의 설명을 위해 개시된 실시예로 한정되지 않는다.
Claims (17)
- 총 100%에 대해, 산화물을 기준으로 한 중량 백분율로,
(a1) 50 ㎛을 초과하는 크기를 갖는 지르코니아 입자, 즉 "지르코니아 골재 입자"로서, 상기 지르코니아 골재 입자의 적어도 90 wt%는 50 wt% 미만의 단사정계상을 포함한 지르코니아 골재 입자를 60% 초과하여 포함하고,
(a2) 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 지르코니아 입자, 즉 "지르코니아 매트릭스 입자"를 15% 초과하여 포함한 (a) 지르코니아 입자를 92% 초과하여 포함하고;
(b) 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 실리카 입자, 즉 "미세 실리카 입자"를 1% 내지 2% 포함하고;
(c) CaO, MgO, 및 Y2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 한 개, 두 개, 또는 세 개의 산화물로 구성된 입자, 즉 "추가 산화물 입자"로서, 상기 추가 산화물 입자의 적어도 55 wt%는 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 추가 산화물 입자를 0.3% 내지 5% 포함하고; 및
(d) "기타 산화물"로 구성된 입자를 1% 미만 포함한 분말에 있어서,
상기 분말은,
- 1 mm를 초과하는 크기를 갖는 지르코니아 골재 입자를 5% 초과하여 포함하고,
- 15 ㎛ 미만의 크기를 가지며, 질량의 95% 초과에 대해 단사정계상을 갖는, 즉 "단사정계 지르코니아 매트릭스 입자"를 포함한 지르코니아 매트릭스 입자를 8% 내지 20% 포함하는 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항에 있어서,
상기 CaO 입자 및 Y2O3 입자의 95 wt% 초과는 20㎛ 미만의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지르코니아(ZrO2)의 함량은, 중량을 기준으로, 90%를 초과하는 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
50 wt% 미만의 단사정계상을 포함한 상기 지르코니아 골재 입자의 지르코니아는 산화마그네슘(MgO) 및/또는 석회(CaO)에 의해 부분적으로 또는 완전히 안정화되는 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항에 있어서,
상기 지르코니아는 산화마그네슘에 의해 적어도 부분적으로 안정화되며, 산화마그네슘의 함량은 중량을 기준으로 2.9% 내지 4.5%인 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분말을 기준으로 한 중량 백분율로, 상기 지르코니아 골재 입자의 15% 초과는 1 mm를 초과하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지르코니아 골재 입자는 용융 입자인 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자는 상기 분말의 중량의 11% 초과 및 16% 미만인 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추가 산화물 입자는 상기 분말의 중량의 1% 초과 및 2% 미만인 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추가 산화물 입자는 Y2O3 입자 및 MgO 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항에 있어서,
0.2% 초과 및 0.8% 미만의 상기 Y2O3 입자, 및 0.9% 초과 및 1.5% 미만의 상기 MgO 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말. - 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
7 mm 미만의 크기를 갖는 지르코니아 입자를, 상기 산화물을 기준으로 한 중량 백분율로, 60%를 초과하여 포함하는 것을 특징으로 하는 분말. - a) 50 ㎛을 초과하는 크기를 갖는 지르코니아 입자, 즉 "지르코니아 골재 입자"를 적어도 30 wt% 포함하고, 상기 지르코니아 골재 입자의 적어도 90 wt%는 50 wt% 미만의 단사정계상을 포함한 "지르코니아 골재 입자의 공급원"을 선택하는 단계;
b) 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 지르코니아 입자, 즉 "지르코니아 매트릭스 입자"를 적어도 50 wt% 포함한 "지르코니아 매트릭스 입자의 공급원"을 선택하는 단계;
c) 15 ㎛ 미만의 크기를 가지며, 질량의 95% 초과에 대해 단사정계상을 포함한 지르코니아 매트릭스 입자, 즉 "단사정계 지르코니아 매트릭스 입자"를 50 wt% 초과하여 포함한 "단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원"을 선택하는 단계;
d) 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 실리카 입자, 즉 "미세 실리카 입자"를 적어도 87 wt% 포함한 "미세 실리카 입자의 공급원"을 선택하는 단계;
e) CaO, MgO, 및 Y2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 한 개, 두 개, 또는 세 개의 산화물로 구성된 입자, 즉 "추가 산화물 입자"로서, 상기 추가 산화물 입자의 적어도 55 wt%는 50 ㎛ 미만의 크기를 갖는 추가 산화물 입자를 적어도 87 wt% 포함한 "추가 산화물 입자의 공급원"을 선택하는 단계; 및
상기 a), b), 및 c)단계에서 선택된 공급원들은 각각 적어도 87 wt%의 지르코니아를 포함하고,
f) 중량 백분율로,
- 적어도 60%의 상기 지르코니아 골재 입자의 공급원을 포함하고, 상기 지르코니아 골재 입자의 공급원의 양은 상기 분말이 1 mm를 초과하는 크기를 갖는 지르코니아 골재 입자를 5 wt% 초과하여 포함하도록 결정되며;
- 8% 내지 31%의 상기 단사정계 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원을 포함하고;
- 1% 내지 2%의 상기 미세 실리카 입자의 공급원을 포함하고;
- 0.3% 내지 5%의 상기 추가 산화물 입자의 공급원을 포함하고; 및
- 상기 분말의 100%에 대한 보충물은 상기 지르코니아 매트릭스 입자의 공급원인 분말을 제조하는 단계를 포함하는 분말의 제조 방법. - 전술한 청구항에 있어서,
상기 공급원들은 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 분말을 제조하기 위해 선택되는 것을 특징으로 하는 분말의 제조 방법. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 분말로부터 얻은 성형체, 또는 앞서 두 청구항들 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 제조된 성형체를 소결함으로써 얻는 것을 특징으로 하는 소결 내화물.
- - 벽, 및 상기 벽을 보호하는 배리어; 및/또는
- 유체의 흐름을 유도하거나 방해하기 위한 수단을 구비한 설비에 있어서,
상기 배리어 또는 상기 유체의 흐름을 유도하거나 방해하기 위한 수단은 부식성 환경 및/또는 1분 미만 내에 온도가 적어도 750℃ 만큼 변하는 열충격을 발생시킬 수 있는 환경과 접촉하도록 배치된, 전술한 청구항에 따른 내화 생성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 설비. - 전술한 청구항에 있어서,
카본 블랙 제조용 반응로, 야금 산업용 기기, 소각로, 유리제조로, 석유화학 반응로, 및 시멘트 가마로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 설비.
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