KR940006431B1 - Unshaped refractories of calcium-zirconium - Google Patents

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Abstract

The composition of calcium zirconate based unshaped refractories comprises 2.0-5.0 wt.% cement binder containing more than 65.0 wt.% Alite (C3S), 89.0-96.0 wt.% or 40.0-95.0 wt.% calcium zirconate clinker including 40.0-53.0 mol% calcium oxide, less than 56.0 wt.% zirconia clinker, and 2.0-6.0 wt.% superfine silica powder which has less than 1 μm of the particle size. This refractories have good workability, corrosion resistance and spalling resistance

Description

칼슘 지르코네이트질 부정형 내화조성물Calcium Zirconate Irregular Refractory Composition

본 발명은 청청강 제조용 제강설비 및 시멘트 소성로등 요로전반에 걸쳐 사용되는 내화물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 칼슘 지르코네이트질 부정형 내화조성물에 관한 것이다.The present invention relates to refractory materials used throughout the urinary tract, such as steelmaking facilities and cement kilns for the production of blue and blue steel, and more particularly, to a calcium zirconate amorphous refractory composition.

최근 청정도가 높은 강을 만들어야 할 필요성이 높아짐에 따라 청정강 제조에 유리한 내화물의 사용이 중요한 문제로 대두되고 있는데, 이중 칼시아질 내화물은 용융온도가 2572℃로 매우 높고 마그네시아질 내화물에 비해 내스폴링(spalling)성이 우수하며 감압하에서의 증기압이 낮은 등 내화물로서 우수한 특성을 갖고 있을 뿐 아니라 CaO성분이 용강중 비금속 개재물과 반응하여 개재물을 흡착 또는 부상분리시키므로 청정강 제조에도 도움을 주는 우수한 내화물로 알려져 있다. 또한 칼시아질 내화물을 시멘트소성로에 사용하면 시멘트 클링커의 액상성분과 내화물중 CaO성분이 반응하여 액상성분의 점성을 높이므로서 소성로 내장 내화벽돌의 표면 코팅(coating)성을 양호하게 하는 장점이 있다.Recently, as the necessity of making steel with high cleanliness increases, the use of refractory which is advantageous for the production of clean steel has emerged as an important problem. Among them, the calcinated refractory has a very high melting temperature of 2572 ° C. and a spalling resistance compared to the magnesia refractory. It is known as an excellent refractory material that has excellent spattering properties and low vapor pressure under reduced pressure. It also has excellent properties as a refractory and CaO component reacts with non-metallic inclusions in molten steel to adsorb or separate the inclusions. . In addition, when the calcinated refractory material is used in a cement kiln, the liquid component of the cement clinker and the CaO component in the refractory react with each other to increase the viscosity of the liquid component, thereby improving the surface coating (coating) of the refractory brick in the kiln. .

위와 같은 장점에도 불구하고 칼시아질 내화물은 CaO성분이 물(水) 또는 수증기와 접촉시 급격히 반응하여 Ca(OH)2로 되는 소화(slaking)현상 때문에 실용화가 매우 어렵다. 따라서 첨가제로 내소화성을 일부 조절시킨 칼시아클링커 및 CaO표면에 CaCO3와 보호막을 입힌 클링커등 클링커 자체의 내소화성을 향상시키는 방법, CaO와 CaCl2를 공융생성온도에서 열간 가압성형(hot pressing)하는 것에 의해 내화벽돌의 내소화성을 향상시키는 방법등이 알려져 있으나 내소화성 클링커는 장기 내소화성이 떨어지고 CaCl2는 흡습성이 높아 작업성이 나쁜 이유로 별 실효를 거두지 못하고 있다. 특히 칼시아질 클링커를 원료로 사용하여 부정형 내화물을 제조하려면 피치(pitch)계, 페놀수지(phenol resin)등 비수계 결합제를 사용하여야 하는데 이는 내소화성은 다수 개선되지만 실로 사용까지의 기간이 제약되므로 세심한 배려가 필요한 단점이 있다.In spite of the above advantages, calciasium refractory is very difficult to practically use due to the slaking phenomenon in which CaO component reacts rapidly with water or water and becomes Ca (OH) 2 . Therefore, the method of improving the fire resistance of the clinker itself, such as calcia clinker which partially regulated the fire resistance with additives and the surface coated with CaCO 3 and protective film, and hot pressing of CaO and CaCl 2 at eutectic production temperature The method of improving fire resistance of refractory bricks is known, but refractory clinker has long term fire resistance and CaCl 2 has high hygroscopicity. In particular, in order to manufacture amorphous refractory material using calciasyl clinker, non-aqueous binders such as pitch and phenol resin should be used, which has improved fire resistance but limited time to use. There is a disadvantage that requires careful consideration.

이와 같은 칼시아질 내화물의 단점을 보완하고 장점은 유지시킬 수 있는 것으로 최근 칼슘지르코네이트(CaO·ZrO2)질 내화물이 개발되었다. 칼슘지르코네이트는 약 31.5중량%의 CaO, 약 68.5중량%의 ZrO2로 이루어진 화합물로서 용융점이 2325℃로 매우 높고 지르코니아의 용융금속 및 슬래그에 젖기(wetting) 어려운 특성 때문에 내식성이 높으며 칼시아질 내화물이 가지고 있는 청정강 제조 기능을 가지고 있을 뿐만 아니라(일본특허공개 제88-233072호에 의하면 CaO·ZrO2가 CaO에 비해 Al2O3흡착능이 약 18배임) 물과 접촉시 전혀 소화하지 않는 특성을 가지고 있는 우수한 내화원료로 평가되고 있다.The calcium zirconate (CaO.ZrO 2 ) nitride refractories have recently been developed. Calcium zirconate is a compound composed of about 31.5% by weight of CaO and about 68.5% by weight of ZrO 2 , which has a very high melting point of 2325 ° C. and high corrosion resistance due to its difficult wettability on molten metal and slag of zirconia. Not only does it have the function of manufacturing clean steel that refractory has (in addition, according to Japanese Patent Application Publication No. 88-233072, Ca 2 Z 3 has about 18 times the Al 2 O 3 adsorption capacity than CaO), It is evaluated as an excellent refractory raw material with characteristics.

따라서, 칼슘지르코네이트는 물과 접촉시 안정하므로 수계 결합재를 사용한 부정형내화물을 제조하여 물과 혼련하여 사용할 수 있다.Therefore, calcium zirconate is stable upon contact with water, and thus an amorphous refractory material using an aqueous binder may be prepared and kneaded with water.

한편, 부정형 내화물, 특히 캐스타블 내화물의 결합재중 대표적인 것으로서 주성분이 CaO·Al2O3인 알루미나 시멘트가 있으나 LIDDLE(Br. Ceramic Trans. J. 84, 166-169, 1985)에 의하여 칼슘지르코네이트에 CaO·Al2O3를 1% 이상 첨가하면 내열성이 급격히 저하하여 열간동도(1600℃)가 1/10이하로 떨어지므로 칼슘지르코네이트 클링커를 주원료로 사용하는 캐스타블 내화물의 결합재로는 사용할 수 없다. 따라서 현재는 그외의 결합재인 점토, 규산소다, 페놀레진 등을 사용하고 있으나 결합재의 구성성분과 칼슘지르코네이트와의 반응으로 인해 내침식성이 나쁘거나 알루미나 시멘트에 비해 작업성이 열등한 결점이 있다.On the other hand, alumina cement whose main component is CaO · Al 2 O 3 is a representative material of amorphous refractory, especially castable refractory, but calcium zirco is produced by LIDDLE (Br. Ceramic Trans. J. 84, 166-169, 1985). When more than 1% of CaO · Al 2 O 3 is added to Nate, the heat resistance is sharply lowered, and the thermal kinetic (1600 ℃) falls below 1/10. As a binder of castable refractory material using calcium zirconate clinker as a main raw material Cannot be used. Therefore, currently, other binders such as clay, sodium silicate, phenol resin, etc. are used, but due to the reaction between the components of the binder and calcium zirconate, the corrosion resistance is poor or the workability is inferior to that of alumina cement.

따라서, 본 발명은 칼슘지르코네이트 클링커를 주원료로 하고 3CaO·SiO2(Alite)를 주성분으로 하는 시멘트를 결합재 및 초미분실리카를 첨가하여 청정강 제조에 유리하고, 내침식성, 내스폴링성 및 작업성이 우수한 초미분 결합시멘트 부정형 내화조성물을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is advantageous in the manufacture of clean steel by adding a binder and ultra fine silica to a cement containing calcium zirconate clinker as a main raw material and 3CaO.SiO 2 (Alite) as a main ingredient, and to provide corrosion resistance, spalling resistance and work. It is an object of the present invention to provide an ultrafine bonded cemented amorphous refractory composition having excellent properties.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 3CaO·SiO2(Alite)를 65.0중량% 이상 함유하는 시멘트 결합재 : 2.0~5.0중량%, 및 CaO를 40.0~53.0mol% 함유한 칼슘 지르코네이트 클링커 : 89.0~96.0중량% 및 평균입경 1㎛미만의 초미분실리카 : 2.0-6.0중량%로 조성되는 칼슘지르코네이트질 부정형 내화조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 3CaO·SiO2(Alite)를 65.0중량%이상 함유하는 시멘트 결합재 : 2.0~5.0중량%, CaO를 40.0~53.0mol% 함유한 칼슘 지르코 네이트 클링커 : 40.0~95.0중량%, 및 지르코니아 클링커 : 56.0중량% 이하 및 평균입경 1㎛미만의 초미분실리카 : 2.0-6.0중량%로 조성되는 칼슘지르코네이트질 부정형 내화물에 관한 것이다.The present invention is a cement binder containing 65.0 wt% or more of 3CaOSiO 2 (Alite): 2.0 to 5.0 wt%, and calcium zirconate clinker containing 40.0 to 53.0 mol% of CaO: 89.0 to 96.0 wt% and the average particle diameter Ultra fine powder silica of less than 1㎛: relates to a calcium zirconate amorphous amorphous refractory composition. In addition, the present invention is a cement binder containing 65.0% by weight or more of 3CaOSiO 2 (Alite): 2.0 to 5.0% by weight, calcium zirconate clinker containing 40.0 to 53.0 mol% of CaO: 40.0 to 95.0% by weight, and Zirconia clinker: Ultrafine powdered silica of less than 56.0% by weight and less than 1 µm in average particle size: 2.0-6.0% by weight.

이하, 상기 수치한정 이유등에 대하여 설명한다.The reason for the numerical limitation will be described below.

본 발명에서는 주골재(주원료)로서 칼슘지르코네이트 클링커가 단독 또는 지르코니아 클링커와 복합하여 사용될 수 있다.In the present invention, calcium zirconate clinker may be used alone or in combination with zirconia clinker as the main aggregate (main raw material).

본 발명에 사용될 수 있는 칼슘지르코네이트 클링커는 CaO함량이 40.0~53.0mol%가 되도록 제조된 것이 바람직한데, 그 이유는 CaO함량이 53.0mol%이상일 경우에는 유리 CaO의 소화가 클링커 전체의 특성을 지배하므로 물과 혼련하여 사용하는 부정형 내화물의 경우 양생 또는 건조시 붕괴될 위험이 있고, CaO함량이 40.0mol%이하인 경우에는 1080-1360℃의 온도에서 비교적 다공질의 ø1(CaZr4O9)이나 ø2(Ca6Zt19O44)상의 형성량이 많아 치밀한 소결체를 얻기 곤란하므로 이를 원료로 사용하면 부정형 내화물의 내침식성이 낮을 뿐만 아니라 전체 CaO함량이 낮아져 CaO에 의한 개재물 포집능도 저하되기 때문이다.Calcium zirconate clinker that can be used in the present invention is preferably prepared so that the CaO content is 40.0 ~ 53.0mol%, the reason is that when the CaO content is 53.0mol% or more, the digestion of free CaO has the characteristics of the whole clinker As it is dominant, amorphous refractory materials that are kneaded with water may be collapsed during curing or drying. When CaO content is 40.0 mol% or less, relatively porous ø 1 (CaZr 4 O 9 ) or This is because the formation of the ø 2 (Ca 6 Zt 19 O 44 ) phase is large, making it difficult to obtain a compact sintered body. .

주골재로서 칼슘지르코네이트 클링커가 단독으로 사용되는 경우에는 클링커의 첨가량을 89.0~96.0중량%로 한정하는 것이 바람직한데, 그 이유는 칼슘지르코네이트 클링커의 첨가량이 96.0중량% 이상인 경우에는 초미분 실리카와 결합재인 시멘트와 초미분 실리카의 양이 너무 적게 되어 부정형 내화물이 충분한 양생, 건조강도를 나타낼 수 없고, 그 첨가량이 89.0중량% 미만인 경우에는 시멘트 결합재, 초미분 실리카 또는 그외의 불순물의 함량이 너무 많이 부정형 내화물의 내열성 및 내침식성이 저하되기 때문이다.When calcium zirconate clinker is used alone as the main aggregate, it is preferable to limit the amount of clinker added to 89.0 to 96.0% by weight. The reason is that when the amount of calcium zirconate clinker added is 96.0% by weight or more, If the amount of cement and ultrafine silica, which is a binder with silica, is too small to provide sufficient curing and dry strength for amorphous refractory materials, and the addition amount is less than 89.0% by weight, the content of cement binder, ultrafine silica or other impurities It is because too much heat resistance and erosion resistance of amorphous refractory material.

또한, 주골재로서 지르코네이트 클링커를 칼슘지르코네이트 클링커와 복합하여 사용하면 부정형 내화물의 내식성이 약간 향상되지만, 지르코네이트 클링커의 첨가량이 56.0중량% 이상인 경우에는 칼슘지르코네이트 클링커의 첨가량이 40중량%이하가 되어 청정강 제조능력을 충분히 발휘할 수 없으므로, 칼슘지르코네이트와 복합하여 첨가될 수 있는 지르코니아 클링커의 첨가량은 56.0중량% 이하가 바람직하다. 그리고, 조골재로서 지르코니아 클링커를 칼슘지르코니아 클링커와 복합하여 사용하는 경우에는 칼슘지르코네이트 클링커의 첨가량은 40-95.0중량%로 한정된다.In addition, when the zirconate clinker is used in combination with the calcium zirconate clinker as a main aggregate, the corrosion resistance of the amorphous refractory is slightly improved. Since it is 40 weight% or less and cannot fully exhibit the ability to manufacture clean steel, the addition amount of the zirconia clinker which can be added in combination with calcium zirconate is preferably 56.0 weight% or less. In addition, when zirconia clinker is used in combination with calcium zirconia clinker as a coarse aggregate, the amount of calcium zirconate clinker added is limited to 40-95.0% by weight.

상기 칼슘지르코네이트 클링커는 물과 접촉시 소화붕괴하지 않으므로 취급이 편리한 시멘트 결합재를 사용할 수 있는데, 캐스타블 내화물의 결합재로서 주로 사용되는 알루미나 시멘트를 칼슘지르코네이트클링커를 주원료로 하는 부정형 내화물에 결합재로서 사용하는 경우에는 칼슘지르코네이트가 Al2O3성분과 1550℃이하의 매우 낮은 온도에서 공융(eutectic melt)을 형성하여 부정형 내화물의 내열성 및 내침식성을 매우 저하시키므로 본 발명에 있어서 결합재로서 알루미나 시멘트의 사용은 적합하지 않는 반면에, 칼슘지르코네이트가 SiO2성분과의 접촉시에는 비교적 높은 내열성을 갖게 되므로 본 발명에서는 결합재로서 3CaO·SiO2를 5.0중량% 이상 함유하는 칼슘실리케이트계 시멘트를 사용하는 것이 바람직하다.The calcium zirconate clinker does not disintegrate when contacted with water, so a cement binder that is easy to handle may be used. Alumina cement, which is mainly used as a binder of a castable refractory material, may be used as an amorphous refractory mainly composed of a calcium zirconate clinker. When used as a binder, calcium zirconate forms eutectic melts with Al 2 O 3 components at very low temperatures of 1550 ° C. or lower, thereby greatly lowering the heat resistance and erosion resistance of amorphous refractory materials. The use of alumina cement is not suitable, whereas calcium zirconate has relatively high heat resistance upon contact with the SiO 2 component, so in the present invention, calcium silicate-based cement containing 5.0 wt% or more of 3CaO.SiO 2 as a binder. Preference is given to using.

또한, 본 발명에서는 부정형내화물의 건조강도를 발현시키기 위하여 저 시멘트치밀질 캐스타블내화물에 널리 이용되는 초미분체의 응집원리(입자간 거리는 London-Vander Waals인력과 정전기적 반발력의 합인 포텐셜 에너지가 최소로 되는 곳에 위치할 때 강한 응집력을 갖는 것)에 근거하여 초미분으로는 실리카플라워등 평균입경 1㎛미만의 초미분실리카를 사용하고, 결합재 및 초미분응집제로는 칼슘실리케이트계 시멘트를 사용하였다.In addition, in the present invention, the coagulation principle of ultra-fine powder widely used in low cement dense castable refractory to express dry strength of amorphous refractory (particle-to-particle distance is the minimum of potential energy which is the sum of London-Vander Waals manpower and electrostatic repulsion force) Ultrafine powder having an average particle diameter of less than 1 µm, such as silica flowers, was used as the ultrafine powder, and calcium silicate cement was used as the binder and the ultrafine powder coagulant.

상기 초미분 실리카의 첨가량은 2.0-6.0중량%가 바람직한데, 그 이뉴는 첨가량이 2.0중량% 이하인 경우에는 충분한 건조강도를 발현할 수 없고, 6.0중량% 이상인 경우에는 부정형 내화물중 SiO2함량이 높아져 부정형 내화물의 내열성 및 내침식성이 저하되기 때문이다.The addition amount of the finely divided silica is preferably 2.0-6.0 wt%, and the inuine cannot express sufficient dry strength when the addition amount is 2.0 wt% or less, and when it is 6.0 wt% or more, the SiO 2 content of the amorphous refractory becomes high. This is because the heat resistance and erosion resistance of the amorphous refractory material are lowered.

일반적으로 Al2O3-SiO2계 저시멘트 캐스타블 내화물에서는 초미분 응집제로서 Al3+, Ca2+등 다가이온이 서서히 용출되어 분산계를 응집시키는 효과가 있는 알루미나 시멘트를 사용하나, 본 발명에서는 알루미나 시멘트중 Al2O3성분이 캐스타블의 내열성을 매우 저하시키므로 Ca2+, Si4+등 다가이온을 함유하는 칼슘실리케이트계 시멘트를 사용한다.In general, in Al 2 O 3 -SiO 2 -based low cement castable refractory, an alumina cement having an effect of coagulating a dispersion system by slowly eluting polyvalent ions such as Al 3+ and Ca 2+ as an ultra fine flocculant is used. In the Al 2 O 3 component of the alumina cement, the heat resistance of the castable is very low, so calcium silicate-based cement containing polyvalent ions such as Ca 2+ and Si 4+ is used.

건축용에 사용되는 보통 포오틀란트시멘트는 3CaO·SiO2, 2CaO·SiO2와 같은 칼슘실리케이트 광물의 함량이 약 80중량%이상이고, Al2O3성분함량이 10중량% 이내이므로 칼슘지르코네이트 클링커와 반응하여 용액을 형성시키는 온도는 비교적 높으나 단기간(1일)양생후 다가이온 용출속도가 느려 초미 분체의 응집이 효과적으로 일어나지 않는다.The ordinary potent cement used for construction has calcium silicate minerals such as 3CaO · SiO 2 , 2CaO · SiO 2, and the calcium zirconate is more than about 80% by weight and the Al 2 O 3 content is within 10% by weight. Although the temperature for forming the solution by reacting with the clinker is relatively high, the coagulation of ultrafine powder does not occur effectively because of the slow elution rate of polyion after short-term (1 day) curing.

따라서, 본 발명에서는 포오트란트 시멘트 구성광물중 수분첨가시 비교적 초기에 용출되는 3CaO·SiO2(Alite)를 65% 이상 함유하는 시멘트를 응집제로 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 3CaO·SiO2가 65.0중량% 이하인 경우에는 1일 양생후 건조강도가 충분하지 않아 부정형 내화물의 결합제로서 충분한 역할을 할 수 없기 때문이다.Therefore, in the present invention, it is preferable to use a cement containing at least 65% of 3CaO.SiO 2 (Alite), which is eluted relatively early at the time of water addition, in the potent cement constituent mineral as a coagulant, for 3CaO · SiO. If 2 is not more than 65.0% by weight, because they can not be a sufficient role as the binder for monolithic refractories does not have sufficient dry strength after curing a day.

그리고, 결합재 및 초미분응집제인 시멘트의 첨가량은 2.0-5.0중량%가 바람직한데, 그 이유는 그 첨가량이 2.0중량%이하인 경우에는 충분한 건조강도를 발현할 수 없고, 5.0중량% 이상인 경우에는 전체 부정형 내화물 조성물 중 SiO2및 그의 불순물 함량이 높아져 부정형 내화물의 내열성 및 내침식성이 저하하기 때문이다.In addition, the amount of the binder and the ultrafine powder coagulant is preferably added in an amount of 2.0 to 5.0% by weight, because when the amount is less than 2.0% by weight, sufficient dry strength cannot be expressed. This is because the content of SiO 2 and its impurities in the refractory composition is increased to lower the heat resistance and erosion resistance of the amorphous refractory.

또한, 시멘트중 다가이온의 용출속도가 빠르게하여 캐스타블의 양생강도를 높이기 위해서 시멘트의 비표면적이 약 6000cm2/g 이상이 되도록 하는 것이 바람직하며, 초미분 및 시멘트의 2차응집(secondary agglomeration)을 막고 초기강도를 증진시키기 위해 나프타린 설폰산 포름알데히드 고축합물염과 같은 고성능 분산제를 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, in order to increase the dissolution rate of the polyvalent ions in the cement to increase the curing strength of the castable, it is desirable that the specific surface area of the cement is about 6000 cm 2 / g or more, and the secondary agglomeration of ultra fine powder and cement is performed. It is desirable to add high performance dispersants, such as naphthalin sulfonic acid formaldehyde high condensate salts, to prevent) and to enhance the initial strength.

위와 같은 실리카초미분-칼슘실리케이트 시멘트계 결합재는 1일 양생후 비교적 높은 강도를 나타낼 뿐만 아니라 CaO·ZrO2와의 용액 생성온도가 비교적 높기 때문에 이 시멘트를 칼슘지르코니트질 부정형 내화물의 결합재로 사용시 높은 내열성을 기대할 수 있다.The ultrafine silica-calcium silicate cement binders as described above not only show relatively high strength after 1 day curing but also have a high temperature of solution formation with CaO · ZrO 2. You can expect.

상기와 같이 조성되는 본 발명의 칼슘지르코네이트질 부정형 내화물을 턴디쉬, 래들등의 벽체에 사용하면 용강중 비금속 개재물이 주골재인 칼슘지르코네이트중 CaO성분과 반응하여 벽에 흡착되거나 부상분리되므로 청정강 제조에 유리하며 또한 CaO·ZrO2로부터 슬래그중에 용해된 CaO는 슬래그의 점성을 높여주므로 슬래그가 캐스타블 내부로 침투하여 구조적 스폴링을 일으키는 것을 억제하여 준다. 또한 본 발명의 캐스타블 내화물을 시멘트 소성로에 사용하면 칼슘지르코네이트와 결합재로부터 분해된 CaO가 시멘트클링커로 용해하여 액상성분의 점성을 높이므로 내식성을 벽체에 안정한 시멘트 코팅층을 형성하고, 분해생성한 ZrO2가 높은 내화물 발휘하므로 시멘트 제조에 유리할 뿐만 아니라 벽체의 내구성도 향상시킬 수 있다.When using the calcium zirconate amorphous amorphous refractory composition of the present invention to the wall of tundish, ladle, etc., the non-metallic inclusions in the molten steel react with the CaO component in the calcium zirconate, which is the main aggregate, thereby adsorbing or floating on the wall. It is advantageous to clean steel and CaO dissolved in slag from CaO · ZrO 2 increases the viscosity of slag, thereby preventing the slag from penetrating into the castable and causing structural spalling. In addition, when the castable refractory of the present invention is used in a cement kiln, CaO decomposed from the calcium zirconate and the binder is dissolved in the cement clinker to increase the viscosity of the liquid component, thereby forming a cement coating layer having a stable corrosion coating on the wall, and generating decomposition. Since ZrO 2 exhibits high refractories, it is advantageous not only for cement production but also for the durability of walls.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예]EXAMPLE

하기 표 1과 같은 조성을 갖는 칼슘지르코네이트 클링커, 하기 표 2와 같은 조성을 갖는 결합재, 칼시아 안정화지르코니아 클링커, 1종 알루미나 시멘트등을 원료로 하여 하기 표 3과 같은 배합비로 배합하여 부정형 내화조성물을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 내화조성물에 물을 가하여 플로우(flow)값 200정도로 유동도를 조절하여 혼련, 성형, 양생, 건조한 후 꺽임강도, 내침식성, 내소화성, 내스폴링성 및 개재물 포집능을 측정하고, 그 측정결과를 하기 표 4에 나타내었다.Calcium zirconate clinker having a composition as shown in Table 1 below, a binder having a composition as shown in Table 2 below, calcia stabilized zirconia clinker, 1 type of alumina cement, etc. Prepared. By adding water to the refractory composition prepared as described above, the flow rate was adjusted to about 200, and kneading, molding, curing and drying were performed to measure the bending strength, erosion resistance, fire resistance, spalling resistance and inclusion trapping ability. , The measurement results are shown in Table 4 below.

하기 표 4에 있어서, 내침식성을 고주파 유도용해로에서 CaO/SiO2비가 약 2.5인 래들 슬래그를 사용하여 시험하였으며, 종래예를 100으로 하여 이에 대한 상대 침식량을 계산하여 나타내 값이고, 내소화성은 20℃, 상대능도 95%의 항온항습조에 시편을 넣고 일정시간을 유지한 후 중량 변화를 측정하여 나타낸 것이고, 내스폴링성은 가열(1300℃) 및 수냉을 반복하여 시편의 균열발생까지의 횟수를 측정하여 나타낸 것이고, 개재물 포집능은 50kg의 용강을 고주파 유도용해로에서 1650℃로 유지하고 Al2O3미분을 150g 첨가한 후 40×40×160mm 시편을 20분간 침적한 다음 꺼내어 시편 중 Al2O3의 증가량을 측정하여 나타낸 것이다.In Table 4, erosion resistance was tested using a ladle slag having a CaO / SiO 2 ratio of about 2.5 in a high frequency induction furnace, and the relative erosion amount thereof was calculated using the conventional example as 100, and the fire resistance was shown. The specimen was placed in a constant temperature and humidity chamber at 20 ° C and a relative capability of 95%, and the weight change was measured after maintaining a constant time. The spalling resistance was repeated by heating (1300 ° C) and water cooling to determine the number of cracks in the specimen. will shown by measurements, inclusion trapping function is then held the molten steel of 50kg to 1650 ℃ in the high-frequency induction melting furnace, and the addition of Al 2 O 3 fine powder 150g 40 × 40 × 160mm specimens for 20 minutes immersion a Al 2 O of the following: remove the specimen The increase of 3 is measured and shown.

[표 1]TABLE 1

[표 2]TABLE 2

[표 3]TABLE 3

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 원료 및 배합비로 혼련하여 제조한 부정형(캐스타블)내화물인 발명예(1-5)는 칼시아 클링커를 주성분으로 하여 제조한 종래예에 비하여 동등한 개재물 포집능을 가질 뿐만 아니라 내스폴링성, 내소화성에 있어서도 우수하며, 특히, 본 발명예(1-5)는 시멘트계의 결합재를 사용하였기 때문에 작업성이 우수하고 결합재가 캐스타블 내화물의 내열성을 급격히 저하시키지 않으므로 내침식성에 있어서 우수함을 알 수 있다.As shown in Table 4, Inventive Example (1-5), which is an amorphous (castable) refractory prepared by kneading with a raw material and a blending ratio according to the present invention, is compared with the conventional example prepared with calcia clinker as a main component. Not only does it have an equivalent inclusion capturing ability, it is also excellent in spalling resistance and fire resistance, and in particular, Example (1-5) of the present invention is excellent in workability because the cement binder is used, and the binder is heat resistant of the castable refractory. It does not fall sharply and it turns out that it is excellent in corrosion resistance.

한편, 비교예(a)는 칼슘지르코네이트 클링커 중 CaO 함량이 53.0mol%이상인 CZ1클링커를 골재로 사용하여 제조한 것으로서, 유리 CaO의 소화로 인해 건조중 붕괴되었다.On the other hand, Comparative Example (a) was prepared by using a CZ 1 clinker having a CaO content of 53.0 mol% or more in the calcium zirconate clinker as aggregate, collapsed during drying due to the digestion of free CaO.

비교예(b)는 칼슘지르코네이트 클링커중 CaO함량이 본 발명의 범위를 벗어나는 CZIV 클링커를 골재로 사용하여 제조한 것으로서, 클링커 자체의 조직이 치밀하지 못하여 내침식성이 비교적 열등하여 클링커중 CaO함량이 낮아 개재물 포집능도 떨어짐을 알 수 있다.Comparative Example (b) is prepared by using the CZIV clinker in the calcium zirconate clinker is out of the scope of the present invention as an aggregate, the structure of the clinker itself is not dense, the corrosion resistance is relatively inferior to CaO content in the clinker It can be seen that the lower the inclusion trapping ability is lower.

비교예(c)는 캐스타블 내화물 조성물중 지르코니아 클링커의 함량이 볼 발명의 범위보다 많은 경우인데 개재물을 흡착할 수 있는 칼슘지르코네이트 클링커의 함량이 상대적으로 적어 개재물 포집능이 열등함을 알 수 있다. 비교예(d)는 결합재로서 시판되는 보통 포오틀란트 시멘트를 사용한 것으로서 1일 양생후 강도발현이 거의 되지 않아 실용화가 곤란함을 알 수 있다. 비교예(e)는 결합재로서 1종의 알루미나 시멘트를 사용한 것으로 알루미나 시멘트 중 CaO·Al2O3성분이 캐스타블의 내열성을 급격히 저하시켜 열간강도와 내침식성이 매우 나쁨을 알 수 있다.Comparative Example (c) is a case where the content of the zirconia clinker in the castable refractory composition is larger than the scope of the invention, the content of calcium zirconate clinker that can adsorb the inclusions is relatively inferior to the inclusion capturing ability. . Comparative Example (d) is a commercially available ordinary portland cement as a binder, hardly expressing strength after one day curing, it can be seen that the practical use is difficult. In Comparative Example (e), one type of alumina cement was used as the binder, and the CaO · Al 2 O 3 component in the alumina cement rapidly lowered the heat resistance of the castable, indicating that the hot strength and corrosion resistance were very poor.

비교예(f)는 결합재의 첨가량이 본 발명의 범위보다 작은 것으로서, 건조강도가 낮게 나타났으며, 비교예(g)는 결합재의 첨가량이 본 발명의 범위보다 많은 것으로서 결합재와 골재사이의 저융점 생성물의 양이 많아 열간강도가 낮고 내식성도 비교적 열등함을 알 수 있다.Comparative Example (f) is the addition amount of the binder is smaller than the range of the present invention, the dry strength was low, Comparative Example (g) is the addition amount of the binder is more than the range of the present invention and the low melting point between the binder and the aggregate Due to the large amount of product, it can be seen that the hot strength is low and the corrosion resistance is relatively inferior.

비교예(h)는 초미분실리카의 첨가량이 본 발명의 범위보다 작은 것으로서, 건조강도가 낮게 나타남을 알 수 있다.Comparative Example (h) is the addition amount of the ultra fine silica is smaller than the range of the present invention, it can be seen that the dry strength is low.

비교예(i)는 초미분 실리카의 첨가량이 본 발명의 범위보다 많은 것으로서, 캐스타블 중 SiO2함량이 너무 높아 낮은 온도에서 용액을 형성하므로 열간강도 및 내침식성이 낮게 나타남을 알 수 있으며, 비교예(j)는 칼시아 클링커를 주골재로 사용하고 본 발명 범위내의 시멘트를 결합재로 사용한 것으로서, 내소화성이 나빠 작업시 세심한 배려가 필요함을 알 수 있다.Comparative Example (i) is the addition amount of the ultra fine silica is more than the scope of the present invention, it can be seen that since the SiO 2 content of the castable is too high to form a solution at a low temperature, the hot strength and corrosion resistance is low, Comparative Example (j) is using the calcia clinker as the main aggregate and the cement within the scope of the present invention as a binder, it can be seen that the fire resistance is poor, careful consideration is required during the operation.

상술한 바와 같이, 본 발명은 우수한 개재물 흡착능을 가지면서 종래 정형구조 또는 비수계 결합재를 사용하는 부정형 칼시아질 내화물보다 뛰어난 작업성을 가질 뿐만 아니라 부정형 구조의 칼슘지르코네이트 클링커를 사용한 종래의 내화물보다 작업성 및 내침식성과 내스폴링성이 우수한 칼슘지르코네이트질 부정형 내화조성물을 제공하는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention not only has excellent workability but has superior workability than amorphous calciasyl refractories using conventional structure or non-aqueous binder, and also has a conventional refractory material using amorphous calcium zirconate clinker. It is more effective to provide a calcium zirconate amorphous amorphous refractory composition which is more excellent in workability, corrosion resistance and spalling resistance.

Claims (2)

3CaO·SiO2(Alite)를 65.0중량% 이상 함유하는 시멘트 결합재 : 2.0~5.0중량%, CaO를 40.0~53.0mol% 함유한 칼슘 지르코네이트 클링커 : 89.0~96.0중량%, 및 평균입경 1㎛미만의 초미분실리카 : 2.6-6.0중량%로 조성되는 것을 특징으로 하는 칼슘지르코네이트질 부정형 내화조성물.Cement binder containing 65.0 wt% or more of 3CaOSiO 2 (Alite): 2.0 to 5.0 wt%, calcium zirconate clinker containing 40.0 to 53.0 mol% of CaO: 89.0 to 96.0 wt%, and an average particle diameter of less than 1 μm Ultra-fine powder silica: Calcium zirconate amorphous form refractory composition, characterized in that the composition is 2.6-6.0% by weight. 3CaO·SiO2(Alite)를 65.0중량%이상 함유하는 시멘트 결합재 : 2.0~5.0중량%, CaO를 40.0~53.0mol% 함유한 칼슘지르코네이트 클링커 : 40.0~95.0중량%, 및 지르코니아 클링커 : 56.0중량% 이하, 및 평균입경 1㎛미만의 초미분 실리카 : 2.0-6.0중량%로 조성되는 것을 특징으로 하는 칼슘지르코네이트질 부정형 내화조성물.Cement binder containing 65.0 wt% or more of 3CaOSiO 2 (Alite): 2.0-5.0 wt%, calcium zirconate clinker containing 40.0-53.0 mol% of CaO: 40.0-95.0 wt%, and zirconia clinker: 56.0 wt% Ultrafine powder silica of less than%, and an average particle diameter of less than 1㎛: calcium zirconate amorphous form refractory composition, characterized in that the composition.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013124183A3 (en) * 2012-02-21 2013-11-14 Technische Universität Bergakademie Freiberg Thermal shock-resistant and corrosion-resistant ceramic material based on calcium zirconate and process for the production thereof

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