KR20130015707A - Ceramic welding composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저온착화가 용이한 세라믹 용접재 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a ceramic welding material composition that is easy to ignition at low temperatures.
유리용해로의 천정이나 벽체, 또는 코크스로의 탄화실을 구성하는 로체 내화물로 실리카계의 내화연와가 주로 사용되고 있다. 이러한 공업용로는 장기간 사용시 로체를 구성하는 내화물의 침식과 탈락으로 인해 손상이 발생한다. 그러나 공업용로의 특성상 가동을 중단시키고 보수하기에는 시간과 에너지가 많이 들고, 이것은 결과적으로 생산성의 저하로까지 이어지기 때문에, 로의 중단이 없이 가동 중에 로체를 보수할 수 있는 기술이 연구 개발되어 왔다. 특히 제철공업에서 사용하는 코크스로의 경우, 최초 건설 후 그 사용 수명이 20년 이상의 장기간이기 때문에, 로의 손상시 해체하여 재건설하기보다는 보수를 통해 로체 수명을 연장할 수 있는 방법이 요구된다.Silica refractory lead is mainly used as a furnace body refractory forming a carbonization chamber of a ceiling, a wall, or a coke furnace. These industrial furnaces are damaged due to the erosion and dropping of the refractory constituting the furnace body for a long time use. However, due to the nature of industrial furnaces, it takes a lot of time and energy to stop and repair the operation, which leads to a decrease in productivity. Therefore, a technology for repairing the furnace during operation without downtime of the furnace has been researched and developed. In particular, in the case of coke furnaces used in the steel industry, since their service life is longer than 20 years after the initial construction, there is a need for a method of extending the life of the furnace through repair rather than dismantling and reconstructing the furnace.
세라믹 용접법은 이러한 요구에 가장 적합한 보수 시공법으로서, 로의 가동 중에도 신속하고 치밀한 시공체를 형성할 수 있으며, 코크스로를 구성하는 로체 내화물인 규석질 연와와 그 구성성분이 같거나 유사한 재질을 사용할 수 있어 시공체와 기존 내화연와의 결합력이 높다는 장점이 있다. The ceramic welding method is the most suitable repairing method for this requirement, and it is possible to form a fast and dense structure even during the operation of the furnace, and to use the same or similar materials as those of the siliceous lead which is the furnace body constituting the coke oven. There is an advantage that the bonding force between the construction body and the existing refractory lead is high.
세라믹 용접법은 독일특허 제1,330,894 및 제2,170,191호에서 처음으로 제안된 후 이와 관련한 다양한 연구가 이루어졌다. 구체적인 예로, 대한민국 등록공고 제1997-0009993호에는 세라믹 용접방법 및 이에 사용하기 위한 분말혼합물이, 대한민국 등록특허 제232797호에는 표면상에 응집내화성 소재를 형성하는 방법 및 혼합물이, 대한민국 등록특허 제399676호에는 규산질 내화성 물질의 제조방법이, 대한민국 등록특허 제373703호에는 실리카계 내화조성물 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 그러나 이들 특허에 개시된 세라믹 용접법 또는 로체 보수재의 경우, 1000 내지 1540 ℃의 고온에서 용접재에 포함된 금속원료의 산화 발열이 이루어지기 때문에 가동 중인 로체의 온도가 최소한 1000 ℃ 이상의 고온인 경우에만 시공이 가능하다는 전제가 따른다. The ceramic welding method was first proposed in German Patent Nos. 1,330,894 and 2,170,191, and various studies have been made in this regard. As a specific example, Korean Patent Publication No. 1997-0009993 discloses a ceramic welding method and a powder mixture for use therein, and Korean Patent No. 232797 discloses a method and mixture for forming a cohesive refractory material on a surface thereof. No. discloses a siliceous refractory material manufacturing method, Republic of Korea Patent No. 377703 discloses a silica-based refractory composition and a method for producing the same. However, in the case of the ceramic welding method or the furnace repair material disclosed in these patents, since the oxidative heating of the metal raw materials included in the welding material occurs at a high temperature of 1000 to 1540 ° C., the construction is only performed when the temperature of the furnace body in operation is at least 1000 ° C. or higher. The premise is that it is possible.
또한, 세라믹 용접법은 표면온도가 높을수록 시공체와 기존 내화연와의 결합력도 강하게 된다. 그러나 코크스로의 경우 사용온도가 1350℃ 내외이나, 코크스의 건류가 완료되면 장입된 코크스를 배출하는 작동원리에 따라 탄화실의 도어측 입구는 코크스의 장입 및 배출시 대기에 노출되어 냉각됨으로써 로체의 표면온도가 800 ℃ 이하로 떨어진다. 그 결과 세라믹 용접법에 의한 보수작업을 할 수 없다. 따라서 냉각된 로체 표면에서 세라믹 용접법이 가능하기 위해서는 용접재 구성 금속원료로서 800 ℃ 이하의 저온 조건에서 산화 발열할 수 있는 금속의 선택이 불가피하다. 또한, 코크스로의 장입과 배출 시 도어 입구측의 연와는 충격과 마모가 특히 심하고, 대기와의 접촉으로 인한 급냉으로 온도편차에 따른 스폴링 현상이 발생하기 쉬우며, 그 결과 로체 내화물의 내구성이 현저하게 줄어든다. 종래 코크스로 도어 입구측의 손상된 내화물을 보수하는 방법으로서 습식 건닝 콘크리트재를 이용한 시공법이 주로 사용되어 왔으나, 과도한 양의 수분을 포함하고 있어 건조 및 소결 공정을 필요로 하고, 시공체의 강도 및 내구성에 있어서도 세라믹 용접법으로 보수된 시공체와는 비교할 수 없을 정도로 낮다는 문제가 있었다. In addition, in the ceramic welding method, the higher the surface temperature, the stronger the bonding force between the construction body and the existing refractory lead. However, in the case of coke furnace, the operating temperature is around 1350 ℃, but when dry coke is completed, the door side entrance of the carbonization chamber is exposed to the atmosphere when the coke is charged and discharged, and then cooled. Surface temperature falls below 800 ° C. As a result, maintenance work by the ceramic welding method cannot be performed. Therefore, in order to enable the ceramic welding method on the cooled furnace body surface, it is inevitable to select a metal capable of oxidatively generating heat at a low temperature of 800 ° C. or lower as a welding material constituent metal material. In addition, when charging and discharging the coke oven, the edges of the door inlet are particularly shock and abrasion, and the spalling phenomenon due to temperature deviation is likely to occur due to the rapid cooling due to contact with the atmosphere, resulting in the durability of the furnace refractory Significantly reduced. Conventionally, as a method of repairing damaged refractory on the entrance side of a coke oven, a construction method using wet dry concrete has been mainly used, but it contains an excessive amount of moisture and requires a drying and sintering process. Also in this case, there was a problem that the construction body repaired by the ceramic welding method was too low to be comparable.
이에 따라, 기존의 코크스로 도어 입구측에 시공하고 있는 습식 건닝 콘크리트재를 대체할 수 있고, 고온에서 적용해야 하는 세라믹 용접법을 저온에서도 적용, 시공이 가능하며, 고강도의 치밀한 보수 시공체를 형성하여 코크스로의 수명을 획기적으로 연장할 수 있는 저온 세라믹 용접재에 대한 개발이 요구된다.
Accordingly, it is possible to replace the wet dry concrete that is being applied to the door entrance with the existing coke, and to apply and apply the ceramic welding method that needs to be applied at high temperature, even at low temperature. There is a need for development of low temperature ceramic welding materials that can significantly extend the life of coke ovens.
본 발명은 저온착화가 용이한 세라믹 용접재 조성물을 제공하는 것이다.
The present invention provides a ceramic welding material composition that is easily ignited at low temperature.
본 발명의 일 구현예는 실리카, 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 적린, 및 마그네슘-알루미늄(Mg-Al) 합금을 포함하는 세라믹 용접재 조성물을 제공한다.
One embodiment of the present invention provides a ceramic welding material composition comprising silica, aluminum (Al), silicon (Si), red phosphorus, and magnesium-aluminum (Mg-Al) alloy.
상기 세라믹 용접재 조성물은, 기존의 코크스로의 도어 입구측 손상 연와를 보수하는데 사용되는 종래 습식 건닝 콘크리트재를 대체하여 사용가능하고, 고온에서 적용해야 하는 세라믹 용접방법을 공업용 로체의 손상된 표면에서 내화물의 온도가 800 ℃ 이하인 저온에서도 적용, 보수 시공이 가능하며, 고강도의 치밀한 보수 시공체를 형성하여 코크스로의 수명을 획기적으로 연장할 수 있다.
The ceramic welding material composition can be used in place of the conventional wet dry concrete material used to repair the damage edge of the door inlet to the existing coke oven, and refractory on the damaged surface of the industrial furnace by ceramic welding method that should be applied at high temperature. It can be applied and repaired even at low temperature of 800 ℃ or less, and it can extend the life of coke oven drastically by forming dense repair body of high strength.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 구현예는 결정질 실리카 입자로 구성된 내화성 원료를 포함하고, 미립자 상으로 구성되는 알루미늄 및 실리콘의 금속 분말을 가연성 연료로 하여 산소와 함께 분사함으로써, 규석질 또는 규산염계 내화물로 축조된 공업용 로체 내화물의 손상부위를 열간 보수할 수 있는 세라믹 용접재 조성물을 제공한다. 상기 용접재 조성물은 알루미늄의 용융점보다 낮은 금속으로서 마그네슘-알루미늄(Mg-Al) 합금과 적린을 포함하여 공업용 로체의 손상된 표면에서 내화물의 온도가 800 ℃ 이하인 저온에서도 시공이 용이하다.One embodiment of the present invention comprises a refractory raw material composed of crystalline silica particles, and by spraying with oxygen as a combustible fuel metal powder of aluminum and silicon constituted in the particulate phase, it is industrially made of silicate or silicate-based refractory Provided is a ceramic welding material composition capable of hot repairing damaged parts of a furnace refractory body. The welding material composition is a metal lower than the melting point of aluminum, including magnesium-aluminum (Mg-Al) alloy and red phosphorus, and is easy to be applied even at low temperatures where the temperature of the refractory is 800 ° C. or less on the damaged surface of the industrial furnace body.
통상 세라믹 용접법은 금속분말을 연료로 사용하여, 하기 반응식 1에서와 같은 금속과 산소와의 결합에 의한 발열반응에 의해 이루어진다.In general, the ceramic welding method uses a metal powder as a fuel, and is formed by an exothermic reaction by combining metal with oxygen as shown in Scheme 1 below.
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
Si(s) + O2(g) → SiO2 (s) + 210 Kcal/mole at 1400℃Si (s) + O 2 (g) → SiO 2 (s) + 210 Kcal / mole at 1400 ° C
2Al(s) + 3/2O2 (g) → Al2O3(s) + 200 Kcal/mole at 660℃2Al (s) + 3 / 2O 2 (g) → Al 2 O 3 (s) + 200 Kcal / mole at 660 ° C
초기 알루미늄의 산화 발열에 의하여 발생하는 열은 로체 시공 표면의 온도를 상승시켜 상대적으로 높은 용융점을 갖는 실리콘을 연속적으로 산화시킨다. 그 결과 시공시 로체 표면의 온도는 순간적으로 1500 내지 2000 ℃의 고온으로 상승하게 된다. 또한, 금속분말과 산소와의 반응으로 생성되는 산화물, 즉 Al2O3와 SiO2는 그 용융점이 각각 1870 ℃ 및 1750 ℃이기 때문에 용융되어 Al2O3-SiO2 이성분계의 반응 생성물을 형성하며, 형성된 반응 생성물은 로체 표면의 손상부위와 결합함으로써 세라믹 용접이 완성되게 된다. 세라믹 용접 공정에 있어서 금속분말과 산소가 동시에 분사될 때 분사표면의 온도가 금속분말의 산화점 온도 이상이기 때문에 사용되는 금속의 종류에 따라 시공가능한 온도가 결정된다. 통상적으로 세라믹 용접에 사용되는 금속분말로는 알루미늄과 실리콘 분말이 사용된다. 알루미늄과 실리콘의 용융온도는 각각 660 ℃와 1400 ℃이므로, 산화가 용이하게 일어나기 위해서는 시공온도가 최소한 용융점 이상이어야 한다. 그러나, 실제적으로 알루미늄과 실리콘을 금속연료로 이용한 세라믹 용접법에서 시공이 가능한 최소한의 온도는 1000 ℃ 부근으로 알려져 있다. 이는 알루미늄과 실리콘 혼합분말이 자연산화할 수 있는 온도이다. 이와 같이 알루미늄의 용융점이 660 ℃임에도 불구하고 산화 가능한 온도가 1000 ℃ 정도인 것은, 금속연료를 산화시키기 위하여 과잉으로 공급되는 산소에 의해 온도가 저하되기 때문에 알루미늄의 용융점보다 훨씬 높은 온도에서 산화 발열 반응이 진행하기 때문이다. 따라서 보수하고자 하는 공업로 표면의 온도가 1000 ℃ 이하로 낮아지게 되는 경우, 저온의 조건에서도 쉽게 산화할 수 있는 금속의 선택이 필수적이다. The heat generated by the oxidative exotherm of the initial aluminum raises the temperature of the furnace construction surface to continuously oxidize silicon having a relatively high melting point. As a result, the temperature of the surface of the furnace body during construction is raised to a high temperature of 1500 to 2000 ℃ instantaneously. In addition, oxides produced by the reaction between metal powder and oxygen, that is, Al 2 O 3 and SiO 2 , are melted because their melting points are 1870 ° C. and 1750 ° C., respectively, to form a reaction product of an Al 2 O 3 -SiO 2 binary system. In addition, the reaction product formed is combined with the damaged part of the furnace body to complete the ceramic welding. In the ceramic welding process, when the metal powder and oxygen are injected at the same time, the temperature of the spraying surface is higher than the oxidation point temperature of the metal powder, so the workable temperature is determined by the type of metal used. Typically, aluminum and silicon powder are used as metal powders used in ceramic welding. Since the melting temperature of aluminum and silicon is 660 ℃ and 1400 ℃, respectively, the construction temperature must be at least the melting point to facilitate oxidation. In practice, however, the minimum temperature that can be applied in ceramic welding using aluminum and silicon as metal fuel is known to be around 1000 ° C. This is the temperature at which aluminum and silicon mixed powder can be naturally oxidized. Even though the melting point of aluminum is 660 ° C., the oxidizable temperature is about 1000 ° C., because the temperature is lowered by oxygen supplied excessively to oxidize the metal fuel. This is because it proceeds. Therefore, when the temperature of the surface of the industrial furnace to be repaired is lowered to less than 1000 ℃, it is essential to select a metal that can be easily oxidized even at low temperatures.
본 발명에 있어서, 저온에서 세라믹 용접을 가능하게 하기 위하여 사용되는 금속 원료의 자전 발화온도를 CORNING사의 Hotplate(PC-600)을 이용하여 측정하여 하기 표 1에 제시하였다.In the present invention, the autoignition ignition temperature of the metal raw material used to enable ceramic welding at low temperature was measured using a Hotplate (PC-600) of CORNING, and is shown in Table 1 below.
합금Mg-Al
alloy
=1 : 1Al + Si
= 1: 1
+ Al + SiMg-Al alloy
+ Al + Si
온도
(℃)Fire
Temperature
(℃)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 종래 세라믹 용접법에서 사용하는 금속원료로서 알루미늄과 실리콘을 사용할 경우 자전 발화온도는 1000 내지 1100 ℃인 반면, 적린과 Mg-Al 합금을 첨가한 경우에는 각각 400 내지 450 ℃ 및 750 내지 800 ℃이었다. 이와 같은 결과로부터 종래 세라믹 용접재의 구성성분과 함께 적린 및 Mg-Al 합금을 혼합 사용할 경우 시공온도를 낮출 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 1, when aluminum and silicon are used as the metal raw materials used in the conventional ceramic welding method, the autoignition ignition temperature is 1000 to 1100 ° C, whereas when red phosphorus and Mg-Al alloys are added, respectively, 400 to 450 ° C. And 750 to 800 ° C. From these results, it can be seen that the construction temperature can be lowered when the red and Mg-Al alloys are mixed with the components of the conventional ceramic welding material.
즉, 본 발명에 따른 세라믹 용접재 조성물은 실리카, 알루미늄, 실리콘, 적린, 및 마그네슘-알루미늄(Mg-Al) 합금을 포함하며, 바람직하게는 세라믹 용접재 조성물 100 중량부에 대하여 실리카 70 내지 85 중량부, 알루미늄 2 내지 4 중량부, 실리콘 12 내지 20 중량부, 적린 0.01 내지 0.03 중량부, 및 Mg-Al 합금 3 내지 5 중량부를 포함한다. 상기 함량 범위로 포함할 때 세라믹 용접재 조성물은 우수한 압축강도, 부착강도 및 스폴링 저항성과 함께 낮은 착화온도를 나타낸다.That is, the ceramic welding material composition according to the present invention includes silica, aluminum, silicon, red phosphorus, and magnesium-aluminum (Mg-Al) alloy, preferably 70 to 85 weight of silica with respect to 100 parts by weight of the ceramic welding material composition. Parts, 2 to 4 parts by weight of aluminum, 12 to 20 parts by weight of silicon, 0.01 to 0.03 parts by weight of red, and 3 to 5 parts by weight of Mg-Al alloy. When included in the content range, the ceramic welding material composition exhibits a low ignition temperature with excellent compressive strength, adhesion strength and spalling resistance.
코크스로를 구성하는 로체 내화물은 주로 트리디마이트상의 실리카를 주성분으로 하는 규석질 연와로 이루어져 있기 때문에 세라믹 용접용 보수재의 경우 규석질의 입자상 내화물이 주원료가 된다. 이에 따라 본 발명에 따른 세라믹 용접재 조성물은 고체 내화성 물질로서 결정성 실리카 입자를 포함하며, 바람직하게는 조성물 100 중량부에 대하여 70 내지 85중량부, 보다 바람직하게는 75 내지 80 중량부의 함량으로 포함한다. Since the furnace refractory body constituting the coke oven is mainly composed of a siliceous lead composed mainly of tridymite silica, the silica raw particulate refractories are the main raw material for repair materials for ceramic welding. Accordingly, the ceramic welding material composition according to the present invention includes crystalline silica particles as a solid refractory material, preferably in an amount of 70 to 85 parts by weight, more preferably 75 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition. do.
세라믹 용접 시 시공체와 로체연와가 결합하기 위해서는 보수하고자 하는 표면온도가 충분히 상승하여야 한다. 특히, 코크스로에서 도어 입구측 온도가 낮기 때문에 시공체와 로체연와의 초기 결합시 고온에 도달하는 시간이 오래 걸리고, 그 결과로 초기 부착강도가 떨어질 우려가 있다. 이에 대해, 세라믹 용접재 조성물의 주원료로서 사용되는 실리카는 입자 크기가 작을수록 반응성이 커서 쉽게 용융될 수 있으므로, 시공부위가 저온일 경우에도 쉽게 용융하여 로체 내화물과의 초기 부착강도를 개선시킬 수 있도록 본 발명에 따른 용접재 조성물에 포함되는 실리카 입자는 실리카 입자 100 중량부에 대하여 0.5 mm 이상의 입도를 갖는 실리카 입자 5 내지 10 중량부, 0.5 mm 미만 내지 0.1 mm 초과의 입도를 갖는 실리카 입자 60 내지 75 중량부, 및 0.1 mm 이하의 입도를 갖는 실리카 입자 10 내지 30 중량부의 입도 구성을 갖는 것이 보다 더 바람직하다. 상기와 같은 입도구성을 갖는 실리카 입자들을 각각의 함량 범위로 포함할 때 세라믹 용접재 조성물은 낮은 착화온도와 함께 우수한 결합강도를 나타낸다.The surface temperature to be repaired should be raised enough to combine the construction body and furnace body lead during ceramic welding. In particular, since the door inlet side temperature is low in the coke oven, it takes a long time to reach a high temperature during the initial coupling of the construction body and the furnace body, and as a result, there is a fear that the initial adhesion strength. On the other hand, the silica used as the main raw material of the ceramic welding material composition can be easily melted because the reactivity is large as the particle size is small, so that even when the construction site is low temperature, it can be easily melted to improve the initial adhesion strength with the furnace refractories. Silica particles included in the welding material composition according to the present invention are silica particles having a particle size of 5 to 10 parts by weight, silica particles having a particle size of less than 0.5 mm to more than 0.1 mm with respect to 100 parts by weight of silica particles. It is even more preferable to have a weight part and a particle size configuration of 10 to 30 parts by weight of silica particles having a particle size of 0.1 mm or less. The ceramic welding material composition exhibits excellent bonding strength with low ignition temperature when the silica particles having the granularity as described above are included in the respective content ranges.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 세라믹 용접재 조성물은 금속연료로서 알루미늄과, 실리콘을 포함하며, 또한 착화 온도를 저하시키기 위하여 적린 및 Mg-Al 합금을 포함한다. 바람직하게는 세라믹 용접재 조성물 100 중량부에 대하여 알루미늄 2 내지 4 중량부, 실리콘 12 내지 20 중량부, 적린 0.01 내지 0.03 중량부, 및 Mg-Al 합금 3 내지 5 중량부를 포함한다. In addition, the ceramic welding material composition according to an embodiment of the present invention includes aluminum and silicon as the metal fuel, and also contains red phosphorus and Mg-Al alloys to lower the ignition temperature. Preferably it comprises 2 to 4 parts by weight of aluminum, 12 to 20 parts by weight of silicon, 0.01 to 0.03 parts by weight of red, and 3 to 5 parts by weight of Mg-Al alloy with respect to 100 parts by weight of the ceramic welding material composition.
코크스로 도어 입구측 연와는 코크스의 장입과 배출에 의한 충격과 마모가 심하고, 온도편차에 의한 열적 스폴링이 심한 부위이므로 로체 연와와 시공체 간의 결합강도 및 시공체의 강도 또한 우수하여야 한다. 또한 열적 스폴링에 의한 연와의 탈락이 심한 부위이므로 내스폴링 저항성을 갖는 시공체가 형성되어야 한다. 이에 따라 본 발명에 따른 용접재 조성물은 결합강도 및 시공체 강도를 강화하거나 내스폴링 저항성을 부여하기 위하여 마그네시아, 규회석, 코디어라이트, 페탈라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 이때 첨가제는 조성물 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부의 함량으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기와 같은 함량 범위로 첨가제를 포함할 때, 세라믹 용접재 조성물은 우수한 결합강도, 시공체 강도 및 내스폴링 저항성을 나타낸다. Coke oven door inlet side has strong impact and abrasion by charging and discharging of coke, and thermal spalling due to temperature deviation is severe. Therefore, bonding strength and strength of construction body should be excellent. In addition, since the spalling is severely caused by thermal spalling, a construct having spalling resistance should be formed. Accordingly, the welding material composition according to the present invention further includes an additive selected from the group consisting of magnesia, wollastonite, cordierite, petalite, and mixtures thereof in order to strengthen the bond strength and the strength of the construction body or impart spalling resistance. In this case, the additive is preferably included in an amount of 2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition. When the additive is included in the content range as described above, the ceramic welding material composition exhibits excellent bonding strength, structural strength and spalling resistance.
상기와 같은 조성을 갖는 본 발명의 세라믹 용접재 조성물을 산소와 함께 분사함으로써 규석질 또는 규산염계 내화물로 축조된 공업용 로체 내화물의 손상부위를 열간 보수할 수 있다.
By injecting the ceramic welding material composition of the present invention having the composition as described above with oxygen, it is possible to hot repair the damaged part of the industrial furnace body refractory made of silicate or silicate refractory.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 하나, 이는 본 발명의 구성 및 작용의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, which are only intended to assist in understanding the configuration and operation of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these Examples.
실시예Example 1 내지 6 및 1 to 6 and 비교예Comparative example 1, 2 1, 2
하기 표 2에 기재된 조성 및 함량으로 배합하여, 세라믹 용접재 조성물을 제조하였다.By blending in the composition and content shown in Table 2, to prepare a ceramic welding material composition.
첨가재
Additive
시험예Test Example 1: 세라믹 용접재 조성물의 물성 평가 1: Evaluation of Physical Properties of Ceramic Welding Material Composition
상기 실시예 1-6 및 비교예 1, 2에서 제조된 세라믹 용접재 조성물에 대하여 하기와 같은 방법으로 압축강도, 부착강도, 스폴링 저항성 및 착화온도를 각각 측정하고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.For the ceramic welding material composition prepared in Examples 1-6 and Comparative Examples 1 and 2, the compressive strength, the adhesion strength, the spalling resistance and the ignition temperature were respectively measured, and the results are shown in Table 3. It was.
1) 압축강도: 상기 실시예 1-6 및 비교예 1, 2에서 제조된 세라믹 용접재 조성물을 산소와 함께 로체표면에 분사하여 시공체를 제조하고, 제조된 시공체를 50 mm×50 mm×50 mm의 정육면체로 절단하여 압축강도 측정용 시편을 준비하였다. 시편에 대해 KSL3115 규정의 내화벽돌의 압축강도 측정방법에 따라 압축강도를 측정하였다.1) Compressive strength: by spraying the ceramic welding material composition prepared in Examples 1-6 and Comparative Examples 1, 2 to the surface of the furnace body with oxygen to prepare a construction body, the manufactured construction body 50 mm × 50 mm × A specimen for compressive strength measurement was prepared by cutting into a cube of 50 mm. The compressive strength of the test piece was measured according to the method of measuring the compressive strength of fire bricks specified in KSL3115.
2) 부착강도: 상기 1) 압축강도 평가시와 동일한 방법으로 실시하여 시공을 하고, 시공체와 연와 접합부위를 50 mm×50 mm×100 mm로 절단하여 시편을 준비하고, KSL3110 규정의 내화벽돌의 꺽임강도 시험방법에 따라 부착강도를 측정하였다.2) Adhesion strength: 1) Perform the construction by the same method as in the above evaluation of compressive strength, prepare the specimen by cutting the construction body and the joint and joint into 50mm × 50mm × 100mm, and fireproof brick of KSL3110. The bond strength was measured according to the bending strength test method of.
3) 스폴링 저항성: 상기 1) 압축강도 평가시와 동일한 방법으로 시편을 준비하여 KSL3114 규정의 열충격법에 의한 도자기류의 균열저항성 측정방법에 따라 전기로에서 1000 ℃× 1hr 가열 후, 수냉하여 시편의 균열이 발생하는 반복횟수를 측정하였다.3) Spalling resistance: 1) Prepare the specimen in the same manner as in the above evaluation of compressive strength, heat it at 1000 ℃ × 1hr in the electric furnace according to the method of measuring crack resistance of ceramics by the thermal shock method of KSL3114, and then cool it by water. The number of times the cracks occur was measured.
4) 착화온도: 시공하고자 하는 로체표면 온도를 MIKRON사의 적외선 온도측정기를 이용하여 측정하여, 시공이 가능한 온도를 관찰하였다.
4) Ignition temperature: The surface temperature of the furnace body to be constructed was measured by using an infrared temperature measuring instrument of MIKRON, and the temperature at which the construction was possible was observed.
물리적
특성Construction
physical
characteristic
(회수)Spalling resistance
(collection)
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 6에 따른 용접재 조성물은 압축강도, 부착강도 및 스폴링 저항성 면에서 비교예 1 및 2에 비해 동등 수준 또는 그 이상의 효과를 나타내었으며, 특히 실시예 1 내지 6에 따른 용접재 조성물은 Mg-Al합금 및 적린을 포함함으로써 600 내지 700 ℃의 착화온도를 나타내었다. 이로부터 코크스로 도어 입구 측이 저온으로 떨어져도 시공이 가능함을 알 수 있다.
As shown in Table 3, the welding material composition according to Examples 1 to 6 showed an equivalent level or more effect in comparison with Comparative Examples 1 and 2 in terms of compressive strength, adhesion strength and spalling resistance, in particular, Examples The welding material composition according to 1 to 6 exhibited an ignition temperature of 600 to 700 ° C. by including Mg-Al alloy and red phosphorus. From this, it can be seen that the construction is possible even if the door entrance side of the coke oven drops to a low temperature.
실시예Example 7 및 8 7 and 8
하기 표 4에 나타난 바와 같은 입도 구성을 갖는 실리카를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 4에서와 동일한 조성 및 함량으로 배합하여 세라믹 용접재 조성물을 제조하였다.
A ceramic welding material composition was prepared by mixing the same composition and content as in Example 4, except that silica having a particle size configuration as shown in Table 4 was used.
비교예Comparative example 3 3
하기 표 4에 나타난 바와 같은 입도 구성을 갖는 실리카를 사용하는 것을 제외하고는 상기 비교예 1에서와 동일한 조성 및 함량으로 배합하여 세라믹 용접재 조성물을 제조하였다.Except using the silica having a particle size configuration as shown in Table 4 to the same composition and content as in Comparative Example 1 to prepare a ceramic welding material composition.
0.1 mm 이하Greater than 0.07 mm
0.1 mm or less
시험예Test Example 2: 세라믹 용접재 조성물의 물성 평가 2: Evaluation of Physical Properties of Ceramic Welding Material Composition
초기 부착강도를 개선시키기 위하여, 상기 실시예 7, 8 및 비교예 3에서 제조된 세라믹 용접재 조성물에 대하여 시험예 1에서와 동일한 방법으로 압축강도 및 부착강도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.In order to improve the initial adhesive strength, the compressive strength and the adhesive strength of the ceramic welding material compositions prepared in Examples 7, 8 and Comparative Example 3 were measured in the same manner as in Test Example 1, and the results are shown in Table 5 below. Shown in
(kg/㎠)Compressive strength
(kg / ㎠)
(kg/㎠)Adhesion strength
(kg / ㎠)
(℃)Ignition temperature
(℃)
상기 표 5에 나타난 바와 같이, 대립, 즉 0.5 mm 이상의 비교적 큰 입자의 비율이 실시예 7 및 비교예 3의 조성물의 48 중량% 및 44 중량%보다 적은 5 중량% 내외로 구성된 실시예 8의 경우, 실리카 입자중 대립 비율이 낮고 상대적으로 미립자, 즉 0.07 mm 미만의 입자 비율이 높기 때문에 시공 부위가 저온인 경우에도 쉽게 용융하여 로체 내화물과의 높은 결합 강도를 나타내었다. 이로부터 세라믹 용접재 조성물의 주원료로서 사용되는 실리카 입자는 크기가 작을수록 반응성이 커서 쉽게 용융할 수 있으므로 특히 저온부를 보수 시공할 때 사용하는 세라믹 용접재 조성물은 기존의 입자보다 그 크기가 작아야 유리함을 알 수 있으며, 또한 본 발명에 따른 용접재 조성물은 주원료로 포함되는 실리카의 입도 구성을 최적화하여 포함함으로써, 제철공업에서 사용하는 코크스로의 손상부위를 보수하는 열간 세라믹 용접재로서 특히, 코크스의 장입 및 배출을 위해 도어를 열었을 때 대기와의 접촉으로 인한 입구측 연와의 냉각에 의한 온도 강하에도 세라믹 용접이 가능한 저온 착화 세라믹 용접재 조성물임을 알 수 있다.As shown in Table 5 above, in the case of Example 8, the opposition, ie, the proportion of relatively large particles of 0.5 mm or more, was composed of about 5 wt% and less than 48 wt% and 44 wt% of the compositions of Example 7 and Comparative Example 3 In addition, since the ratio of particles in the silica particles is low and the ratio of the fine particles, that is, the particles of less than 0.07 mm, is high, the silica particles are easily melted even at low temperatures, thereby exhibiting high bonding strength with the furnace refractories. From this, the silica particles used as the main raw material of the ceramic welding material composition can be easily melted due to the larger reactivity, so that the ceramic welding material composition used for repairing the low temperature part is advantageous when the size is smaller than the existing particles. In addition, the welding material composition according to the present invention, by optimizing the particle size configuration of the silica included as a main raw material, the hot ceramic welding material for repairing the damage to the coke furnace used in the steel industry, in particular, the charging of coke And it can be seen that the low temperature ignition ceramic welding material composition capable of ceramic welding even when the temperature drop due to cooling of the inlet side edge due to contact with the atmosphere when the door is opened for discharge.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.
Claims (5)
상기 조성물이
세라믹 용접재 조성물 100 중량부에 대하여
실리카 70 내지 85 중량부,
알루미늄 2 내지 4 중량부,
실리콘 12 내지 20 중량부,
적린 0.01 내지 0.03 중량부, 및
Mg-Al 합금 3 내지 5 중량부
를 포함하는 세라믹 용접재 조성물.The method of claim 1,
The composition
Based on 100 parts by weight of the ceramic welding material composition
70 to 85 parts by weight of silica,
2 to 4 parts by weight of aluminum,
12 to 20 parts by weight of silicone,
0.01 to 0.03 parts by weight of red, and
3 to 5 parts by weight of Mg-Al alloy
Ceramic welding material composition comprising a.
상기 실리카는
실리카 입자 100 중량부에 대하여
0.5 mm 이상의 입도를 갖는 실리카 입자 5 내지 10 중량부,
0.5 mm 미만 내지 0.1 mm 초과의 입도를 갖는 실리카 입자 60 내지 75 중량부, 및
0.1 mm 이하의 입도를 갖는 실리카 입자 10 내지 30 중량부
를 포함하는 세라믹 용접재 조성물.The method of claim 1,
The silica is
Per 100 parts by weight of silica particles
5 to 10 parts by weight of silica particles having a particle size of 0.5 mm or more,
60 to 75 parts by weight of silica particles having a particle size of less than 0.5 mm to more than 0.1 mm, and
10 to 30 parts by weight of silica particles having a particle size of 0.1 mm or less
Ceramic welding material composition comprising a.
상기 조성물이 마그네시아, 규회석, 코디어라이트, 페탈라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는 세라믹 용접재 조성물.The method of claim 1,
The ceramic welding material composition further comprises an additive selected from the group consisting of magnesia, wollastonite, cordierite, petalite and mixtures thereof.
상기 첨가제가 세라믹 용접재 조성물 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부의 함량으로 포함되는 세라믹 용접재 조성물.The method of claim 4, wherein
Ceramic additive composition comprising the additive in an amount of 2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the ceramic welding material composition.
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