KR20140069083A - 금속 용기의 내화 코팅을 위한 래밍 매스, 이를 구현하기 위한 방법 및 특히 고로에서 사용하는 래밍 매스 코팅을 포함하는 금속 용기 - Google Patents

금속 용기의 내화 코팅을 위한 래밍 매스, 이를 구현하기 위한 방법 및 특히 고로에서 사용하는 래밍 매스 코팅을 포함하는 금속 용기 Download PDF

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Abstract

고로(blast furnace)와 같은 금속 용기의 내화 라이닝의 내화재 요소 중 적어도 일부의 블록 라이닝을 위한 래밍 매스(ramming mass)에 있어서, 래밍 매스는 과립상 및 바인더상의 혼합물을 포함하고, 과립상 및/또는 바인더상은 미세 다공성 구조(microopous structure) 또는 고로 수명 동안 소결(firing)에 의해 미세 다공성 구조의 형성할 수 있는 구조를 갖는 적어도 하나의 요소를 포함한다. 특히 래밍 매스는 용기의 측면에 형성된 두 개의 동심원 환형 조립체 또는 용기의 내부 환형 조립체의 하부 및 바닥에 형성된 하나 또는 그 이상의 내화층 주변 사이에 형성하기 위한 것이다.

Description

금속 용기의 내화 코팅을 위한 래밍 매스, 이를 구현하기 위한 방법 및 특히 고로에서 사용하는 래밍 매스 코팅을 포함하는 금속 용기{RAMMING MASS FOR THE REFRACTORY COATING OF A METALLURGICAL VESSEL, METHOD FOR IMPLEMENTING SAME AND METALLURGICAL VESSEL, IN PARTICULAR A BLAST FURNACE, COMPRISING A COATING USING SAID RAMMING MASS}
본 발명은 일반적으로 고로(blast furnace)의 스택 같은 금속 용기의 라이닝(lining)에 관한 것으로, 특히 고로 스택, 더욱 특별하게는 상기 스택 또는 노상(hearth)의 하부와 같은 금속 용기의 내부 내화 라이닝에 관한 것이다. 더 구체적으로는 상기 라이닝 및 노상 바닥을 형성하는 탄소 블록들 사이의 조인트(joints), 이들 블록들 사이의 조인트 전체를 생산하기 위한 래밍 매스(ramming)에 관한 것이다.
고로의 특정 경우에 있어서, 내부 내화 라이닝(refractory lining)은 통상적으로 각 블록이나 벽돌의 위치에 따라 동일하거나 서로 다른 크기 또는 형태인 블록 또는 벽돌 형태의 내화재 요소(refractory elements)의 복수 개의 집합체로 형성된다. 이러한 내화재 요소인 물질은 스택에서 이들이 위치하는 장소에 따라 구성된다. 따라서, 노상 바닥 또는 하부는 복수 개의 요소 중첩층(superposed layers), 예를 들면, 탄소 블록의 두 개 또는 세 개 층의 탄소블록은 두 개 층의 세라믹 요소 위에 얻혀지며, 상부층은 주철(molte iron)과 접촉하는 노상 바닥을 형성하는 복수 개의 요소 중첩층을 공통적으로 구비한다. 노상 측벽의 내화 라이닝은 또한 복수 개의 환형(annular) 내화층의 중첩 배열로부터 형성된다. 그 하부에 있어서, 각 층은 스택의 금속벽과 가장 가까운 외부 환형부, 및 주철 또는 이와 가장 가까운 곳에 접촉하는 노상의 측벽을 형성하는 내부 환형부를 포함할 수 있다. 각 환형부는 복수 개의 원주 병치된 블록으로 형성되고, 여러 블록들의 물질은 여러 층들 및 환형들의 위치로 조정된다. 또한 특정 형태의 요소 및 물질은 출선구(tapholes)의 높이에 사용되고, 또한 아주 높은 송풍구(tuyeres)의 높이에 사용된다.
래밍 매스는 내화재 요소들 사이의 갭(gaps)을 충진하기 위해 스택의 내부 내화 라이닝을 포함하는데 사용된다. 내화재 요소들은 블록 또는 벽돌이고, 일반적으로 탄소 또는 세라믹으로 만들어지며, 벽 또는 고로 스택을 형성하는 다른 금속 요소들뿐만 아니라 인접한 내화재 요소들 사이 또는 서로 다른 층들 사이 또는 이러한 요소들의 층들의 갭을 충진한다. 특히 하부의 특정한 내화 요소들과 노상 측벽의 특정한 다른 요소들 사이를 충진한다.
그들의 위치에 따라, 외부 환형의 블록들과 냉각 패널들 사이는 콜드 조인트(cold joints)이고, 내부 환형의 블록들과 외부 환형의 블록들 사이는 핫 조인트(hot joints) 이다.
내부 환형과 외부 환형 사이의 거리는 거의 일정할 수 있다. 예를 들면 50mm정도이고, 블록의 바람직한 치수의 허용오차 결과로서 몇 mm의 정밀도이다.
그에 반해, 스택의 기하학적 불규칙성 때문에, 특히 불완전한 환형은 스택벽 냉각 패널의 큰 허용 오차 결과로 초래된다. 외부 환형의 블록들과 냉각된 스택벽 사이의 거리는 원주 둘레와 거의 다를 수 있다. 조인트의 두께는 일반적으로 80mm에 오차는 ± 20　mm로 생성된다.
또한 노상의 내부벽과 스택 금속벽에 가깝게 배치된 라이닝의 외부면 사이에 만연된 승온 온도의 차이와, 특히 시작층, 다양한 구동상에 따라 상이한 온도의 변화를 염두에 두어야만 한다. 이것은 그들이 노상의 내부로 향하는지 스택벽으로 향하는지에 따라 배치되고, 라이닝 블록들이 처음으로 배치될 때 그들이 저온에 모두 있는 반면, 고로가 구동시 비교적 저온을 유지하는 최외각 블록들은 주철이 접촉하는 힘에 따라 매우 고온으로 가열되기 때문이다. 그러므로 블록들 사이 갭에서의 일부 차이는 허용되어야만 하고, 특히 두 개의 동심원 환형들의 블록들 사이의 반경 방향에서 허용되어야만 한다. 특히 커미셔닝(commissioning)을 하는 동안, 팽창에 상당한 차이를 상쇄하기 위하여, 상기 라이닝의 내부층을 외부층보다 휠씬 빠르게 가열한다. 이는 두 개의 환형 사이 조인트가 압축되기 위해 매우 유리하다. 예를 들면, 상기 두 개의 층 사이 조인트의 압축률이 15 ~ 20%까지 달할 수 있다.
벽의 내부 환형들과 하부의 상부층들 사이 조인트의 높이에서, 상기 갭은 또한 매우 불규칙한 형태가 될 수 있다. 특히 하부 블록 또는 벽돌의 형태는 계획에 따라 배치되기 때문에 평행선에서는 상기 계획대로 조립되는 것이 가능한 반면 환형의 블록들은 원형으로 배열된다. 핫 조인트로 알려질 수 있는 이러한 조인트들에서의 큰 치수 변화와 별개로, 상기 조인트는 또한 블록들 사이에 생성되고, 상기 블록은 다른 물질들로 만들어질 수 있다. 예를 들면 환형 블록을 위한 탄소 및 하부를 위한 세라믹이다. 임의의 온도 변화의 경우에는 다른 동작이 초래할 수 있고, 특히 고로의 시동 단계 동안일 수 있다.
그것은 또한 임의의 불규칙성을 보상하기 위해 래밍 매스를 사용하는 것이 필요하다. 임의의 불규칙성은 블록들 주변 사이에 갭을 남길 수 있다. 상기 래밍 매스는 블록들 사이의 갭을 불규칙 및/또는 가변적으로 충진하기 위해 동작한다. 래밍 매스는 또한 라이닝의 뜨거운 내부면으로부터 차가운 외부면으로 향하는 바람직한 열 전달을 보장 및 적어도 내화재 요소들을 통해 발생하는 열 전달을 방해하지 않는 기능을 포함한다. 또한 중요하게 래밍 매스는 흡수할 수 있는 유연한 압축성 조인트 방식의 압축성 몸체 제공 및 내화재 요소들 사이에서 발생할 수 있는 열기계적 응력(thermomechanical stresses)을 감소시키는 기능을 제공한다. 특히 내화재 요소들 사이는 온도 변화 때문에, 하부 벽돌과 측면 라이닝 블록의 내부층 사이뿐만 아니라 상기 내부층과 상기 라이닝의 외부층 사이도 된다.
상기 래밍 매스는 상기 압축률을 제공하기 위한 목적으로 보통 하소 무연탄(calcined anthracite) 또는 인조 흑연(electrographite) 또는 SiC의 첨가가 가능한 이것들의 혼합물을 포함하는 과립상 및 일반적으로 타르(tar) 또는 수지(resin) 타입의 바인더(binder)의 혼합물을 포함한다.
다양한 래밍 매스 조성물들은 이미 JP 2002121080, CN 1544389, CN1690012 또는 CN101823891를 통해 알려져 있다.
래밍 매스에 하나의 일반적인 문제는 그들이 일반적으로 압축 기계의 도움을 받아 수동 압축되어 배치되지만 그들은 항상 동질성(homogeneous)이 작고 정교하게 압축하거나 압출하는 방법에 의해 형성된 블록 또는 벽돌보다 소형화가 힘들다는 것이다. 과립상은 또한 본질적으로 탄소 또는 흑연을 기반으로 하기 때문에, 주철 및 알카리, 스팀등과 같은 공격적 작용제가 노출이 있을 때 상기 래밍 매스에 의해 형성된 조인트의 부식 및/또는 내식성은 조립식 내화재 요소의 부식 및/또는 내식성보다 훨씬 낮다.
또한 보통 사용되는 타르 타입의 바인더는 500℃ 정도의 온도까지 비교적 유연하게 유지할 수 있지만 예를 들면 약 800℃와 같은 더 고온에서 그것은 래밍 매스의 과립들 사이에 매우 강한 결합이 형성되어 중합한다. 그래서 비교적 유연성이 파괴된다. 따라서, 종래의 래밍 매스는 콜드 조인트(cold joints)의 높이에서 사용할 수 있는 상기 타입의 바인더를 포함한다. 이 경우에는 비교적 저온으로 생성되기 때문에 조인트의 요구되는 압축률을 보존할 수 있다. 특히 외부 환형들 또는 외부 내화재 요소들 및 스택의 냉각된 금속벽들 사이이다. 한편, 상기 핫 조인트의 높이에서, 조인트 리드의 경화제는 500° C정도의 온도 이상에서 압축률을 손실한다. 상기 조인트 경화제는 또한 특히 조인트의 균열 때문에 침투의 증가되는 위험을 위해 하부와 측벽 사이의 조인트 높이에서 연결을 할 수 있다.
본 발명의 목적은 래밍 매스에 의해 형성된 조인트의 내구성을 적절하게 개선시키는데 있다. 특히, 그것들은 하부 라이닝과 측면 라이닝의 블록 사이, 그렇지 않으면 내부 환형의 블록과 외부 환형의 그 맞은편에 위치한 내부 환형 사이에 형성되는 “핫 조인트”와 같다. 또 다른 목적은 열 전달을 개선하는 것이며, 예를 들면 블록들 사이에서의 열 전달을 의미한다.
상기 목적은 고로 같은 금속 용기 내화 라이닝의 적어도 일부의 내화재 요소의 블록 라이닝을 위한 래밍 매스를 사용하는 본 발명에 따라 달성된다. 상기 래밍 매스는 과립상 및 바인더상의 혼합물로 구성된다. 여기서 과립상 및/또는 바인더는 미세 다공성 구조를 갖는 적어도 하나의 구성 또는 고로 수명이 있는 동안 소결(firing)에 의해 형성할 수 있는 미세 다공성 구조를 포함한다.
고로(blast furnace)와 같은 금속 용기의 내화 라이닝의 적어도 일부의 내화재 요소 중 블록 라이닝을 위한 래밍 매스(ramming mass)에 있어서, 상기 래밍 매스는 과립상 및 바인더상의 혼합물을 포함하고, 상기 과립상 및/또는 바인더는 미세 다공성 구조(microopous structure) 또는 소결(firing)에 의해 미세 다공성 구조를 형성할 수 있는 구조를 갖는 적어도 하나의 구성을 포함한다.
고로와 같은 금속 용기의 내화 라이닝의 내화재 요소 사이에 핫 조인트(hot joints)를 형성하는 방법에 있어서, 과립상 및 바인더상의 혼합물을 포함하는 래밍 매스를 사용함에 따라, 상기 바인더는 타르 또는 중합 수지를 기반으로 하는 적어도 하나의 구성 및 래밍 매스의 배치 후, 금속 용기의 승온으로 인한 소결 결과에 의해 미세 다공성 바인더를 형성할 수 있는 금속 실리콘 분말과 같은 첨가제를 포함한다.
금속 용기는, 내화 블록 또는 벽돌들의 복수 개의 조립체의 집합체에 의해 형성되고, 상기 블록들 또는 벽돌들의 적어도 일부, 또는 블록들 또는 벽돌들의 조립체 사이로 형성되며, 조인트에 의해 충진된 갭을 정의하는 내화 라이닝을 포함하는 금속 용기이고, 상기 조인트는 상기 래밍 매스 또는 상기 방법을 기반으로 하여 형성된다.
본 발명의 효과는 래밍 매스에 의해 형성된 조인트의 내구성을 적절하게 개선시킬 수 있다. 특히, 그것들은 하부 라이닝과 측면 라이닝의 블록 사이, 그렇지 않으면 내부 환형의 블록과 외부 환형의 그 맞은편에 위치한 내부 환형 사이에 형성되는 “핫 조인트”와 같다. 또한 열 전달을 개선할 수 있으며, 예를 들면 블록들 사이에서의 열 전달을 의미한다.
상기 효과는 고로 같은 금속 용기 내화 라이닝의 적어도 일부의 내화재 요소의 블록 라이닝을 위한 래밍 매스를 사용할 수 있다. 상기 래밍 매스는 과립상 및 바인더상의 혼합물로 구성될 수 있다. 여기서 과립상 및/또는 바인더는 미세 다공성 구조를 갖는 적어도 하나의 구성 또는 고로 수명이 있는 동안 소결에 의해 형성할 수 있는 미세 다공성 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 고유한 특징 및 특성은 고로 스택의 내화 라이닝을 형성을 하기 위한 본 발명에 따른 래밍 매스의 사용 예로서 추가적인 설명에 의해 개시될 것이다. 참조는 첨부 도면에 이루어질 것이고, 첨부 도면의 단일 도면은 측면 라이닝 과 고로의 하부 사이의 접합면 근방에 라이닝 영역의 반경 방향에 대한 단면을 도시한다.
본 발명에 따른 래밍 매스는 블록 또는 벽돌 사이의 금속 용기 조인트에 생성되는 장점을 갖는다. 금속 용기 조인트는 주철 및 상기 조인트에서 물리적 또는 화학적 행동을 할 수 있는 다른 공격적 작용제의 공격으로부터 더 좋은 저항을 갖는다. 상기 개선은 조인트의 미세 다공성 구조로부터 발생한다. 상기 미세 다공성 구조는 방지하거나 적어도 크게 조인트를 통해 금속 또는 다른 공격적 작용제의 침투를 제한한다. 그래서 손상된 조인트 영역으로부터 시작 블록의 대응 공격을 방지한다. 이 점에서 그것의 사용에 대한 유익한 효과에 주목할 필요가 있다. 일측은 미세 다공성 과립상이고 타측은 미세 다공성 구조 같이 형성할 수 있는 바인더이이다. 상기 미세 다공성 구조는 초기 가열 기간 동안 적어도 바람직한 압축률을 유지함에도 불구하고 하기 같이 될 것이다.
본 발명의 맥락(IUPAC에 의해 제공된 정의에 특히 반대함)에서, 그것을 주목해야한다. 미세 다공성 구조는 2μm보다 작은 평균 크기를 갖는 기공인 구조를 의미한다. 본 발명에서 언급한 미세 다공성 물질은 2μm 또는 더 작은 평균 기공 크기를 갖는 것을 의미로 받아 들여진다. 바람직하게는 1　μm 또는 더 작다.
제1 특정 일례에 따르면, 과립상은 본질적으로 탄소 또는 미세 다공성 구조를 갖는 탄소계 과립들을 포함한다. 이러한 구조 자체는 이미 종래의 과립 물질의 기공 크기를 감소하였기 때문에 상당한 개선을 제공한다. 그래서 그것을 가능하게 만들면, 이전에 나타낸 바와 같이, 주철 및 상기 조인트들에 물리적 또는 화학적 행동을 할 수 있는 다른 공격적 작용제로부터 더 좋은 저항을 제공한다. 뿐만 아니라 그것이 또한 가능하게 되면, 미세 다공성 구조의 블록들과 유사한 방식으로 열속(thermal flux)의 더 효과적인 전송을 제공한다. 그래서 표면층의 가열을 제한하고, 상기 라이닝의 표면에 접촉하여 냉각 금속의 층을 유지하는데 기여한다. 상기 냉각 금속의 층은 또한 내화벽에 보호 작용을 포함한다.
제1 변형에서, 상기 래밍 매스는 상기 미세 다공성 과립상 및 타르 또는 중합 수지(polymerising resin)를 기반으로 하는 바인더로 형성될 수 있다. 특히 하나의 바람직한 성장에 따르면, 상기 바인더상은 적어도 하나의 타르 타입 구성을 포함할 뿐만 아니라 상기 구성은 고로를 복귀시켰을 때 상기 래밍 매스의 배치 후 승온하는 동안 발생하는 고온에서의 소결로 미세 다공성 구조로 성장시킬 수 있다. 따라서 고로 구동 수명의 시작에서, 조인트가 상기 승온의 작용에 의해 경화되기 전, 바인더의 압축률은 내화 라이닝 조립체에서 물질의 차등 가열에 의해 형성된 열기계적 응력의 완화를 허용하는 상기 방식을 제공한다. 이어서, 일반적으로 800℃ 보다 더 높은 고온에서 노출시킨 조인트의 소결은 중합반응의 발생 때문에 상기 경화가 되지 않지만 본 발명에 관련된 미세 다공성 구조의 형성된다.
다른 대안 성장에 따르면, 바인더상은 적어도 하나의 중합 수지 타입의 구성을 포함한다. 상기 구성은 고온에서 소결하여 미세 다공성 구조로 성장할 수 있다. 상기 고온은 고로를 복귀 시켰을 때 래밍 매스의 배치한 후, 온도가 상승하는 동안 발생한다. 따라서 조인트가 고온에 노출되어 경화되기 전, 고로 운전 수명의 시작시, 바인더의 압축률은 내화 라이닝 조립체에서 물질의 차등 가열에 의해 형성된 열기계적 응력의 완화를 허용하는 상기 방법을 제공한다. 어서, 조인트는 상기 고온에 노출되기 위해 소결한다. 상기 경화는 중합 반응이 발생하기 때문에 특정 시점, 특히 800℃이상에서 일어난다. 상기 형성은 본 발명에 따른 미세 다공성 구조이다.
상기 미세 다공성 구조는 금속 실리콘 분말 같은 소결하여 미세 다공성을 형성할 수 있는 첨가제(additive)를 바인더에 첨가한 결과이다. 첨가제의 효과는 소결에서 타르 또는 수지 또는 탄소 섬유, SIC 휘스커(whiskers)로부터 탄소를 형성한다. 상기 하는 방법으로, 그것은 “휘스커”는 거의 완벽하게 결정 결함이 없는 작은 직경의 신장 제품(elongate articles)이다. 휘스커는 매우 높은 기계적 강도를 제공한다. 경화된 타르 또는 중합 수지의 기공을 통해 확장하는 상기 휘스커는 매우 강력한 장애물을 제공하는 미세 다공성을 일으킨다. 상기 장애물은 액체 금속 또는 다른 공격적 작용제의 침투를 방지한다. 실리카 분말(silica powder)과 유사한 효과를 갖는 다른 첨가제도 사용될 수 있다.
다른 특정한 성장에 따르면, 미세 다공성 물질 과립상은 미세 다공성 내화 블록의 절단으로부터의 폐기물 또는 이전 내화 라이닝으로부터 사용된 미세 다공성 탄소 블록을 분쇄하여 얻어질 수 있다.
또 다른 성장에 따르면, 바인더 매트릭스 상은 미세 흑연 과립을 포함하고, 상기 미세 흑연 과립은 래밍 매스 자체의 윤활성을 개선하며, 더 좋은 압축 속성을 이에 부여한다.
마찬가지로, 상기 매트릭스 상은 리퀴드 아이언(liquid iron)에 의해 부식되는 것을 보호하기 위한 예를 들면 TiC 또는 TiO2와 같은 물질을 포함할 수 있다. 상기 리퀴드 아이온은 그 결과로 생긴 조인트와 접촉한 철의 점도를 증가시키는 능력을 가지고 있어서 여전히 조인트 물질에 철의 침투가 보호하도록 더 좋게 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 고로 같은 금속 용기 내화 라이닝의 내화재 요소들 사이에 핫 조인트를 형성하기 위한 방법을 제공하는데 있다. 이에 따르면 래밍 매스는 과립상의 혼합물을 포함하고 바인더상이 사용된다. 여기서, 바인더는 타르 또는 중합 수지를 기반으로 하는 적어도 하나의 구성을 포함하고, 래밍 매스의 배치 후, 금속 실리콘 분말과 같은 첨가제는 금속 용기의 승온으로부터의 소결 결과에 의해 미세 다공성 바인더를 형성할 수 있다.
상기 방법은 특히 용기의 측벽을 형성하는 두 개의 동심원 환형 조립체(concentric annular assemblies)들 사이에 조인트를 형성하기 위해 사용되고, 상기 조인트로 충진된 환형 갭 사이를 정의하며, 마찬가지로 용기의 측면에 형성된 내부 환형 조립체(inner annular ssembly)의 하부와 용기의 바닥에 형성하는 하나 또는 그 이상의 내화 층(refractory layers)의 주변 사이에 조인트를 형성한다.
본 발명의 또 다른 목적은 고로와 같은 금속 용기를 제공하는 것이다. 상기 금속 용기는 내화 블록들 또는 벽돌들의 복수 개의 조립체들 집합체로 형성된 내화 라이닝을 포함한다. 상기 집합체는 상기 블록들 또는 벽돌들의 적어도 일부 또는 블록과 벽돌의 조립체들 사이에 있고, 조인트로 충진된 갭으로 정의한다. 여기서 상기 조인트는 상기 정의한 것 같이 래밍 매스를 기반으로 형성된다. 이러한 조인트는 노상의 측벽에 형성하는 두 개의 동심원 환형 조립체 사이에 형성될 수 있고, 정의한 환형 갭 사이에 상기 조인트로 충진한다. 만약 필요하다면, 상기 측벽은 또한 두 개의 동심원 환형 조립체보다 더 많이 포함하고, 상기 조인트는 상기 환형 조립체 사이의 각 경계면에 형성한다. 이러한 조인트는 또한 내부 환형 조립체의 하부와 용기의 바닥에 형성하는 하나 또는 그 이상의 내화 층 주변 사이에 형성될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명한다. 단 하기 실시예들은 본 발명의 설명을 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
도면에 부분적으로 도시된 고로의 스택(1)은 개시된 방식과 같이 냉각 패널(12)을 제공하는 금속벽(11)을 포함한다. 바닥(2)은 복수 개의 내화 물질 중첩층을 포함하며 예를 들면 하부로부터 시작한다. 흑연 블록들의 제1 층(21)은 냉각액이 통과하여 냉각 튜브(211)위에 위치하고, 제2 층(22)도 표준 탄소 블록으로 형성된다. 제3 층(23)는 매우 높은 열전도율에 초 미세 다공성 탄소 블록으로 형성될 수 있고, 두 층(24, 25)는 세라믹 벽돌로 형성된다. 블록들의 제1 층(21) 아래에 냉각 튜브는 탄소 래밍 매스가 내장될 수 있다.
제4 층(24)의 높이로부터 시작하면, 내화 측벽은 두 개의 동심원 환형 조립체(3, 4)로 형성되고, 각각 중첩 환형의 스택(31, 41)으로 형성되며, 각각의 환형은 매우 높은 열전도성을 가지는 미세 다공성 탄소 블록이 원주 방향으로 배열되게 형성된다. 60mm 정도의 반경 방향 두께의 환형 갭은 외부 환형 조립체 사이에 제공된다. 상기 외부 환형 조립체는 냉각 스택벽과 내부 환형 조립체 가까이에 위치하고 본 발명에 따른 래밍 매스로부터 형성된 조인트(5)에 충진된다. 상기 갭은 하부의 제1 층 주변과 외부 환형 조립체 사이이고, 일측은 냉각 패널로 냉각벽이고 타측은 래밍 매스(6)으로 충진된다. 상기 래밍 매스는 매우 높은 온도에 노출되지 않은 종래의 종류일 수 있다.
동심원 환형 조립체(3, 4)는 노상의 상부 높이로 상향되게 확장하여 내화 라이닝이 표준 탄소 블록들의 환형 조립체(7) 이상으로 위쪽으로 계속 올라간다.
내부 환형의 제1 층(41a, 41b)과 그 하부의 세라믹 바닥층(24, 25)의 사이는 본 발명에 따른 래밍 매스로 형성된 주변 조인트(8)이다. 상기 래밍 매스는 상기 하부 주변의 형상과 제1 내부 환형 내부면의 원형 형상 사이의 편차를 보상한다. 이 영역은 수평 하부 및 노상의 수직 벽 사이의 각도에 맞고, 특히 뜨거우며, 또한 상기 하부 및 상기 수직으로 확장된 측면 사이 환형 접합 영역이고, 주철에 의한 침투가 특히 민감하기 때문에 특히 문제이다. 상기 래밍 매스 조인트(8)는 반경 방향으로 두께에 상당한 변화를 발생할 수 있는 높이에서 형성된다. 상기 반경 방향은 또한 열 특성의 균일성을 손상시킨다. 본 발명에 따른 래밍 매스는 주변 블록에 기계적 스트레스의 최소화하기 위해서, 특히 열기계적 저항(thermomechanical restistance), 철에 의한 침투에 대한 장벽 및 고로에서 승온 단계 동안 압축할 수 있는 것에 관한 유리한 특성 덕분에 상기 높이가 정당화 된다. 그래서 리크(leak)의 가장 큰 가능성을 없애는 것이 보장된다.
두 개의 동심원 환형 조립체들 사이의 조인트(5)의 높이에서, 특히 본 발명 따른 래밍 매스의 열 전도 및 압축 특성이 관련이 있다. 이미 언급한 바와 같이, 상기 압축률은 내부 조립체가 외부 조립체에 냉각을 유지하는 동안 주철이 열에 직접 노출될 때 두 조립체(3, 4) 사이에 열기계적 응력을 제한할 수 있다. 열 전도성은 내화 라이닝의 내부로부터 외부로 향하는 최적의 열 전달을 보장한다. 그래서 내부 환형 블록의 가열을 제한한다.
따라서, 고성능 탄소 및 세라믹 블록의 사용과 함께, 본 발명에 따른 래밍 매스의 위치는 조인트 특성 및 국부 응력 사이의 최고의 가능한 일치성을 보장하는 동안 종래의 래밍 매스보다 더 긴 기간 동안 라이닝의 두께에 각각의 등온선 윤각의 높이에서 내화 라이닝의 열기계적 특성의 바람직한 균일성을 확보할 수 있다. 지금까지와 같은 순서로 상기 조인트의 높이에서 내화 라이닝에 구조적 불균일성의 부정적인 영향을 최소화 할 수 있다.
1: 스택 2: 바닥
3, 4: 동심원 환형 조립체 5, 8: 조인트
6: 래밍 매스 7: 환형 조립체
11: 금속벽 12: 냉각 패널
21: 제1층 22: 제2층
23: 제3층 24: 제4층
25: 제5층

Claims (16)

  1. 고로(blast furnace)와 같은 금속 용기의 내화 라이닝의 적어도 일부의 내화재 요소 중 블록 라이닝을 위한 래밍 매스(ramming mass)에 있어서,
    상기 래밍 매스는 과립상 및 바인더상의 혼합물을 포함하고,
    상기 과립상 및/또는 바인더는 미세 다공성 구조(microopous structure) 또는 소결(firing)에 의해 미세 다공성 구조를 형성할 수 있는 구조를 갖는 적어도 하나의 구성을 포함하는 래밍 매스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 과립상은 본질적으로 탄소 또는 미세 다공성 구조를 갖는 탄소계 과립을 포함하는 것을 특징으로 하는 래밍 매스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 미세 다공성 물질의 과립상은 미세 다공성 내화 블록, 미세 다공성 내화 블록의 절단(cutting)으로부터의 폐기물 또는 사용된 미세 다공성 탄소 블록을 분쇄하는 것에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 래밍 매스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 타르(tar) 또는 중합 수지(polymerising resin)을 기반으로 하는 적어도 하나의 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 래밍 매스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바인더는 고온의 소결에서 미세 다공성 구조(microporous structure)를 성장시킬 수 있는 적어도 하나의 구성을 포함하는 것을 특징으로 하는 래밍 매스.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 바인더는 경화 타르; 또는
    중합된 물질의 기공에 걸쳐 성장하는 휘스커(whiskers)의 형성에 의해, 소결에서 미세 다공성을 형성할 수 있는 첨가제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 래밍 매스.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 첨가제는 금속 실리콘 분말인 것을 특징으로 하는 래밍 매스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 미세 흑연 과립을 포함하는 것을 특징으로 하는 래밍 매스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 바인더는 리퀴드 아이언(liquid iron)에 의해 부식되는 것을 보호하기 위한 TiC 또는 TiO2와 같은 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 래밍 매스.
  10. 고로와 같은 금속 용기의 내화 라이닝의 내화재 요소(2, 3, 4) 사이에 핫 조인트(hot joints)를 형성하는 방법에 있어서,
    과립상 및 바인더상의 혼합물을 포함하는 래밍 매스를 사용함에 따라,
    상기 바인더는 타르 또는 중합 수지를 기반으로 하는 적어도 하나의 구성 및
    래밍 매스의 배치 후, 금속 용기의 승온으로 인한 소결 결과에 의해 미세 다공성 바인더를 형성할 수 있는 금속 실리콘 분말과 같은 첨가제를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 용기의 측벽을 형성하고, 또한 상기 조인트에 의해 충진된 환형 갭 사이를 정의하는 두 개의 동심원 환형 조립체(3, 4) 사이로 조인트(5)를 형성하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 용기의 측벽에 형성된 내부 환형 조립체(4)의 하부; 및
    상기 용기의 바닥을 형성하는 하나 또는 그 이상의 내화층(refractory layers)(24, 25)의 주변부; 사이에 조인트(8)를 형성하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 내화 블록 또는 벽돌들의 복수 개의 조립체(2, 3, 4)의 집합체에 의해 형성되고,
    상기 블록들 또는 벽돌들의 적어도 일부, 또는 블록들 또는 벽돌들의 조립체 사이로 형성되며,
    조인트에 의해 충진된 갭을 정의하는 내화 라이닝을 포함하는 금속 용기이고,
    상기 조인트(5, 8)는 청구항 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 정의된 래밍 매스 또는 청구항 제10항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 기반으로 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 용기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 조인트(5)는 상기 용기의 측면에 형성되는 두 개의 동심원 환형 조립체(4, 5) 사이에 형성되고, 상기 조인트에 의해 충진된 환형 갭 사이를 정의하는 것을 특징으로 하는 금속 용기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 조인트(8)는 상기 용기의 측벽에 형성된 내부 환형 조립체(4)의 하부; 및
    상기 용기의 바닥을 형성하는 하나 또는 그 이상의 내화층(24, 25)의 주변부; 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 용기.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 용기는 고로(blast furnace)인 것을 특징으로 하는 금속 용기.
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