KR920000157B1 - 용해 도가니용 고순도의 내화코팅 조성물 그리고, 내화코팅 조성물의 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용해 도가니용 고순도의 내화코팅 조성물 그리고, 내화코팅 조성물의 코팅 방법

제1도는 본 발명에 사용하는 슬러리 믹서기의 종단면도.

제2도는 본 발명을 제조하기 위한 침지법의 과정도.

제3도는 본 발명을 제조하기 위한 스프레이법의 실시도.

제4도는 종래 도가니의 종 단면도.

제5도는 본 발명에 의한 도가니의 종 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 받침대 2 : 교반 날개

3 : 슬러리통 3a : 슬러리

4 : 감속모우터 5 : 회전축

6 : 저순도 내화물의 도가니 6a : 슬러리 피착층

본 발명은 흑연도가니 및 저순도의 내화도가니를 이용하여 고순도의 용해 도가니를 얻을 수 있도록 한 용해 도가니용 고순도의 내화코팅조성물 그리고, 내화코팅 조성물의 코팅방법 및 그 물건에 관한 것으로, 저순도의 내화 도가니의 외면에 적절한 내화물과 점결제, 계면활성제 및 소포제로 이루어지는 고순도 내화 코팅조성물을 사용하여 피용해물질과 도가니의 반응을 억제 또는, 제거할 수 있도록 효율적인 접착성을 피착되게 하므로서 내화물의 박리현상(scab)을 방지할 수 있는 견고하고 안전성을 높은 고순도의 용해용 도가니를 얻을 수 있도록하며, 용이하게 간편한 제조공정으로 제작하여 원자를 절감할 수 있도록 함에 주안점을 둔 것이다.

종래에 흑연도가니는 고온의 용해시 산화성 분위기에 흑연이 산화됨으로서 피용해 물질과 반응되게 되며, 이로부터 야기되는 제반결점으로 인하여, 순수한 제품을 얻을 수 없었으며, 저순도 몰탈(Mortar) 도가니(점토도가니, 저순도 알루미나 도가니)도 역시 고온의 용해용으로는 부적합 하였으며, 특히 불순물 함유량이 많기 때문에 피용해 물질과 반응하게 되는 결점이 있었다.

또한, 피용해 물질과 도가니의 반응을 억제 또는, 제거하기 위한 고순도의 도가니가 제조, 판매되고는 있으나, 이와 같은 종래의 고순도 도가니는 제조작업이 복잡하여 원가절감을 기대할 수 없었으며, 고순도의 도가니로서의 성능이 미흡한 결점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 도가니가 가지는 결점을 해소하기 위하여 내화 도가니의 용도에 따라 적절한 내화물을 흑연 도가니 및 저순도 내화도가니의 외부에 선택적으로 피착하여 얻을 수 있도록 한 것이다.

이러한 형태의 선행 기술로서 인베스트먼트 주조방법(Investment casting process 또는 lost wax process)이 있는데 이 방법은 왁스 또는, 플라스틱 모형에 내화물로 제조된 내화물 슬러리를 피착시킨 다음, 슬러리가 흘러내리지 않도록 내화물의 입자를 뿌린 다음, 건조시키는 작업을 수차례 반복하여 모형을 제거시키고, 소성하여 정밀주조를 위한 정밀주형의 제조공정의 원리로서 실시하고 있는 바, 본 발명은 상기의 원리를 이용하되, 모형대신에 도가니를 사용하여 도가니의 외면에 본 발명의 코팅 조성물을 피착시키는 새로운 방법이다.

특히, 도가니와 피착될 내화물의 접착성을 양호하게 하며, 도가니와 내화물의 박리현상(scab)이 발생되지 않도록 점결용 내화분말을 사용하므로서 저렴한 고순도 용해용 도가니를 제조할 수 있도록 한 것으로서, 이를 첨부도면과 그 실시예에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 고순도 내화코팅조성물의 배합 방법으로는 슬러리 믹서기가 필요하게 되는데, 본 발명의 조성물의 슬러리는 내화물질과 점결제, 계면활성제 및 소포제로 구성되고, 내화물 분말로서는 Al₂O₃(산화알루미늄), CaO(산화칼슘), Y₂O₂(산화이트롬)등을 사용하게 되며, 이들의 순도는 각각 99.9%이상이며, 입도는 325 메시 이상이다.

본 발명은 각종 특수금속의 용해에 사용하기 위하여 Al₂O₃, CaO, Y₂O₂등의 내화물을 사용할 수 있도록 하였으며, 점결제로서는 콜로이드성 실리카 결합제(Colloidal Silica binder)[SiO₂30%] 또는, 에틸실리케이트 결합제[SiO₂40%]를 사용하는 것이 바람직하다.

계면활성제는 도가니와 내화물 슬러리(Slurry)의 접착성을 좋게하며, 음이온 계면 활성제가 바람직하나, 중성계면활성제도 사용 가능하다.

계면활성제는 피착성을 좋게 하는 대신 기포를 많이 발생시키게 되어 슬러리에 포함된 액체를 기포화 시키므로 기포제거제를 사용해야 한다.

기포제거제(소포제)는 콜로이드성 실리카 결합제일 경우 안티형 B(Antiform B)를 사용하고, 에틸 실리케이트 결합제를 사용할 경우 안티형 A를 사용한다.

그러나, 계면활성제나 소포제를 많이 사용하게 되면, 내화도가 저하하는 경우가 있으므로 적정량을 사용하는 것이 바람직하다.

다음은, 작업공정을 나타낸 도면에 의하여 설명한다.

먼저, 제1도에 도시한 바와 같이 받침대(1)에 교반날개(2)를 설한 슬러리통(3)을 감속모우터(4)의 회전축(5)으로 회전되도록 설치하여 슬러리 배합을 실시한다.

슬러리 배합은 먼저, 용도에 맞는 점결제, 내화분말등을 선택하고 준비하고, 배합량에 맞추어 정량으로 계량하여 둔다.

점결제를 약 1/3정도 슬러리 믹서기에 붓는다.

이어서 내화분말을 조금씩 넣어 덩어리가 생기지 않도록 하여 배합한 다음 계량된 계면활성제를 넣고, 슬러리 믹서리를 가동시킨다.

그 다음, 나머지 점결제를 전부 붓고 소포제를 넣어서 배합을 완료하며, 덩어리진 내화물은 가는 망체로서 걸러낸다.

여기서, 점결제의 분할첨가는, 부착성 증대와 기포발생 최소화를 도모하고 점결제의 배합효과를 높이기 위함이다. 배합 후, 약 8시간 이상 유지시켜 균일하게 배합되도록 유지한다.

슬러리의 점도를 측정하기 위해 잔스컵(Zahn´s cup) 4#을 이용하였다. 슬러리 점도로서 피착층의 두께를 예측할 수 있으며, 슬러리 점도가 높을수록 피착층이 두꺼워지게 된다.

다음은, 일반적으로 시중에 판매되고 있는 흑도가니 또는, 저순도 내화물도가니(6)를 쌘드페이퍼를 사용하여 표피를 균일하게 연마한 다음, 붓이나 부드러운 포지들으로 깨끗하게 닦아낸다.

이와 같이 준비된 도가니(6)를 도면 제3도에 도시한 바와 같이 배합된 슬러리보다 2배 묽게 만들어 도가니(6)를 재치대(7)에 올려 놓은 상태로 스프레이 건(Spray Gun)(8)으로 도가니(6) 표피에 분사시킨다.

이때, 되도록 골고루 분사시켜 전체에 걸쳐 내화슬러리가 완전히 피착되게 한다.

또한, 도면 제2도에 도시한 바와 같이, 슬러리 믹서기에서 배합된 슬러리통(3)내의 슬러리에 도가니(6)을 침지시키게 되면, 도가니(6)의 내,외부 표피에 골고루 내화물이 피착되게 되는데, 이때, 기포가 접착되지 않도록 주의하고, 기포가 있으면 제거시켜 주어야 한다.

이와 같이, 슬러리통내에 도가니를 침지시켜 도가니에 슬러리가 충분하게 묻은 것을 꺼내어 건조대에서 건조 분위기의 온도를 20℃-35℃의 상온에서 습도 35%-60% 정도로서 약 4시간 이상 유지하여 건조시킨다.

도면 제5도와 같이 도가니(6)의 표피에 슬러리(3a)가 피착되어 슬러리 피착층(6a)이 형성된 상태로 완전히 건조하게 되는데, 이때, 필요에 따라 도가니(6)의 표피에 슬러리 피착층(6a)을 여러층을 형성할수록 효과적이다.

이와 같이 건조된 후에는 다시 소성로에 장입하여 소성온도 800℃-1500℃ 정도에서 약 2시간 이상 소성한다.

도가니의 내화도 및 품질을 더욱 향상시키기 위하여 목적에 따라서 상기의 슬러리의 피착공정을 수회(2회이상)반복 실시하게 되면 더욱 효과적이다.

이하, 본 발명의 내화물 슬러리의 제조방법을 실시예를 통해 좀더 상세히 설명한다.

[실시예 1]

[실시예 2]

[실시예 3]

상기 실시예 1,2,3의 내화코팅 조성물을 피복한 용해도가니를 Al-Li 합금의 용해에 사용한 결과, 다음과 같은 효과를 얻었다. Al-Li 합금은 용탕의 화학적 반응성이 크기 때문에 대부분의 도가니들이 침식, 용해, 파괴된다.

그래서, 이 합금의 용해에는 아주 고순도의 알루미나, 흑연, 탄탈도가니가 사용되고 있지만, 그 가격이 너무 고가이므로 일반 사업용으로는 사용할 수 없다.

본 발명의 실시예 1,2,3을 적용시킨 결과, 용해한 후에도 코팅층이 그대로 유지되고 있었으며, 반응층이 1mm 두께이하인 코팅층안에 극한되어 있었고, 용탕의 도가니로부터의 오염은 거의 없었다.

또한, 실시예 1을 주철의 용해에 적용하였을 때에는 기존의 마그네시아 도가니와 비슷한 특성을 나타내었다.

특히, CaO, Y₂O₃는 이러한 방식을 이용하여 용이하게 도가니를 제조할 수 있었다.

이상과 같은 상기의 실시예에 의한 본 발명의 고순도 내화코팅 조성물 슬러리를 제조함에 있어서, 순도 99% 이상의 내화물질을 사용하였고, 점결제로서는 콜로이달 실리카(30%)를 사용하였으며, 음이온 계면활성제 및 소포제로서 안티형 B를 사용하여 제조하였다.

피복할 도가니는 흑연도가니와 저순도 알루미나 도가니를 사용하여 코팅하였다.

피복층의 균질화 및 두께증가를 위해 슬러리 배합비를 변화시켰으며, 코팅횟수는 1회 이상 실시하여 건조후 소성하였다. 소성온도는 1200℃에서 행하였고, 소성시간은 2시간 이상 유지시켰다.

그 과정은 도면 제1도와 제2도의 과정을 거쳤다. 그 결과, 저순도의 도가니 외부에 고순도의 새로운 코팅이 생성되어 새로운 용도의 고순도 도가니가 제조되었다.

본 발명의 내화코팅 조성물로 제조된 도가니를 고순도로 제조된 시판 도가니와 비교하였으나, 성능 및 용해시의 제반 문제점은 발견되지 않았다.

내화물질로 Al₂O₃, CaO, Y₂O₃가 사용된 도가니 모두 문제점은 발견되지 않았으며, 특히 CaO, Y₂O₃는 이러한 방식을 이용하여 용이하게 제조되었다.

또, 점결제로 콜로이달 실리카 대신 에틸실리케이트를 사용하였을 때 제반 제기되는 문제점은 없었으나, 에틸 실리케이트는 가수분해하여 사용해야 하고, 내화도가 콜로이달 실리카 보다 낮은 결점이 있었으나, 소성온도가 낮게 되면, 소성시간이 많이 소요되며, 소성 온도가 높게 되면, 소성시간이 단축시킬 수 있는 결과를 알게 되었다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 내화제, 점결제등을 혼합하여 얻어진 조성물을 직접 성형하는 통상의 용해도가니 제조와는 달리, 소정의 성분조성과 성분함량으로 소정의 공정을 통해 얻어진 내화코팅 조성물을 통상 유통되고 있는 흑도가니 또는, 내화물 도가니등의 저급 도가니에 분무 또는 침지형태로 피복함으로서 고품질의 용해도가니를 얻게 된다.

따라서, 종래의 직접 성형으로 얻어진 용해도가니들에 비해 제조공정상의 용이성, 원가절감효과, 저급도가니의 재생등의 점에서, 용해도가니 산업분야에의 넓은 이용이 기대된다.

Claims (6)

1. 내화성 분말로서 Al₂O₃, CaO 또는 Y₂O₃50중량%-80중량%, 점결제 19.8중량%-49.8중량%, 계면활성제 0.05중량% 및 소포제 0.15중량%로 이루어지는 용해용 도가니 코팅용 고순도 내화코팅 조성물.
2. 제1항에 있어서, 내화성 분말이 순도 99.9% 이상이고, 입도가 200 메시 이상인 용해도가니 코팅용 고순도 내화코팅 조성물.
3. 제1항에 있어서, 점결제가 콜로이드성 실리카 결합제(30% SiO₂)인 도가니 코팅용 고순도 내화코팅 조성물.
4. 제1항에 있어서, 점결제가 가수분해된 에틸실리케이트 결합제(40% SiO₂)인 도가니 코팅용 고순도 내화코팅 조성물.
5. 제1항에 있어서, 계면활성제가 음이온 계면활성제인 도가니 코팅용 고순도 내화코팅 조성물.
6. 내화성 분말 50중량%-80중량%, 점결제 19.8중량%-49.8중량%중의 1/3량 및 계면활성제 0.05중량%를 슬러리 믹서기에 넣고 교반 혼합한 후, 상기 점결제중의 나머지 2/3량과 소포제 0.15중량%를 첨가하여 8시간 이상 정치한 다음, 스프레이법이나 침지법으로 도가니의 외면에 코팅하여 20℃-35℃, 습도 35%-60%의 분위기하에 4시간 이상 건조시킨 후, 소성로에 장입하여 800℃-1500℃로 2시간 이상 소성처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용해도가니용 고순도 내화코팅 조성물의 코팅방법.

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