KR101788275B1 - Ceramic welding composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세라믹 용접재 조성물에 관한 것으로, 상기 세라믹 용접재 조성물은 공업용 로체의 손상된 표면에서 내화물의 온도가 800 ℃ 이하의 저온에서도 용이하게 시공 보수가 가능하다.The present invention relates to a ceramic welding material composition, which can easily be repaired and installed even at a low temperature of 800 캜 or less at a refractory surface on a damaged surface of an industrial furnace.
Description
본 발명은 저온착화가 용이한 세라믹 용접재 조성물에 관한 것이다.
The present invention relates to a ceramic welding material composition which is easy to be subjected to low temperature ignition.
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-based refractories are mainly used as roof refractories for the ceiling, walls, and carbonization chambers of glass melting furnaces. In such industrial furnaces, damage is caused by erosion and removal of the refractories constituting the body during long-term use. However, due to the nature of the industrial furnace, it takes a lot of time and energy to stop and repair the operation. As a result, this leads to a deterioration of the productivity. Therefore, a technology capable of repairing the rooce during operation without stopping the furnace has been researched and developed. Particularly, in the case of coke furnace used in the steel industry, since the service life of the coke furnace is longer than 20 years after the first construction, a method of extending the furnace life through maintenance is required instead of dismantling and repairing 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 repair method, and it is possible to form a fast and densified workpiece even during operation of the furnace, and it is possible to use a material having the same or similar composition with the furnace refractory, which is a furnace refractory constituting the coke furnace, It has a merit that the bonding force between the applied body and the existing flameproof 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. Ceramic welding has been proposed for the first time in German Patent Nos. 1,330,894 and 2,170,191, and various studies have been made on this. As a specific example, Korean Registered 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 a method for forming a cohesive refractory material on a surface, Korean Patent No. 373703 discloses a silica-based refractory composition and a method for producing the same. However, in the case of the ceramic welding method or the robe repairing material disclosed in these patents, since the oxidizing heat of the metal raw material contained in the welding material is performed at a high temperature of 1000 to 1540 캜, only when the temperature of the roasting body is at least 1000 캜 or higher, There is a premise 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, the higher the surface temperature of the ceramic welding method, the stronger the bonding force between the applied body and the existing flameproof. However, in case of coke furnace, the operating temperature is around 1350 ℃, but according to the operating principle of discharging the charged coke when the coke is completely dried, the door side entrance of the carbonizing chamber is exposed to the atmosphere during charging and discharging of the coke, The surface temperature drops to 800 占 폚 or less. As a result, it is impossible to perform the repair work by the ceramic welding method. Therefore, in order to enable ceramic welding on the surface of the cooled roaster, it is inevitable to select a metal capable of generating an oxidative heat at a low temperature of 800 ° C. or less as a raw material for weld reconstitution. In addition, when the coke oven is charged and discharged, the opening at the entrance of the door is particularly susceptible to shock and abrasion, and due to quenching due to contact with the atmosphere, spalling is likely to occur due to temperature variation. As a result, Significantly reduced. Conventionally, as a method of repairing damaged refractories on the entrance side of a coke oven door, a construction method using a wet-type con- tinuing concrete has been mainly used. However, since it contains an excessive amount of moisture, a drying and sintering process is required, and strength and durability There is a problem that it is incomparably lower than that of a workpiece repaired by a ceramic welding method.
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.
As a result, it is possible to replace the wet-type con- tinuous concrete which is installed at the entrance of the door with the existing coke, and to apply the ceramic welding method which is applied at high temperature at a low temperature, and to form a dense repair structure with high strength It is required to develop a low temperature ceramic welding material which can remarkably extend the life of coke oven.
본 발명은 저온착화가 용이한 세라믹 용접재 조성물을 제공하는 것이다.
The present invention provides a ceramic welding material composition which is easily subjected to low temperature ignition.
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 composition comprising silica, aluminum (Al), silicon (Si), red phosphorus, and a 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 as a substitute for conventional wet-running concrete material used for repairing damage to a door entrance side of a conventional coke furnace. A ceramic welding method to be applied at a high temperature can be applied to a refractory It is possible to apply and repair work even at a low temperature of 800 ° C or less, and it is possible to remarkably extend the service life of the coke oven by forming a dense repair structure with 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.An embodiment of the present invention is a method of manufacturing a refractory material comprising refractory raw materials composed of crystalline silica particles and spraying the metal powder of aluminum and silicon composed of fine particles with oxygen as a combustible fuel, There is provided a ceramic welding material composition capable of hot repairing a damaged portion of a refractory body. The welding material composition includes a magnesium-aluminum (Mg-Al) alloy as a metal lower than the melting point of aluminum, and is easy to apply even at a low temperature at which the refractory temperature is 800 캜 or less on the damaged surface of the industrial furnace.
통상 세라믹 용접법은 금속분말을 연료로 사용하여, 하기 반응식 1에서와 같은 금속과 산소와의 결합에 의한 발열반응에 의해 이루어진다.Generally, a ceramic welding method is performed by an exothermic reaction using a metal powder as a fuel and a reaction between a metal and oxygen as shown in Reaction 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℃2 Al (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 oxidation heat of the initial aluminum raises the temperature of the furnace surface to continuously oxidize silicon having a relatively high melting point. As a result, the temperature of the roaster surface instantaneously rises to a high temperature of 1500 to 2000 占 폚 during the construction. In addition, the oxides formed by the reaction between the metal powder and oxygen, namely Al 2 O 3 and SiO 2 , are melted because they have melting points of 1870 ° C. and 1750 ° C., respectively, to form a reaction product of Al 2 O 3 -SiO 2 And the formed reaction product is bonded to the damaged portion of the roe surface, thereby completing 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 that the temperature at which the work can be performed is determined depending on the kind of metal used. Aluminum and silicon powder are usually used for metal powder used for ceramic welding. Since the melting temperatures of aluminum and silicon are 660 ° C and 1400 ° C, respectively, the temperature of construction should be at least the melting point so that oxidation can be easily achieved. However, it is known that the minimum temperature that can be applied in ceramic welding using aluminum and silicon as metal fuel is about 1000 ° C. This is the temperature at which aluminum and silicon mixed powders can be naturally oxidized. The reason why the oxidation temperature is about 1000 ° C in spite of the melting point of aluminum is 660 ° C, because the temperature is lowered by the excess oxygen supplied to oxidize the metal fuel, so that the oxidation exothermic reaction This is because it proceeds. Therefore, when the temperature of the surface to be repaired is lowered to 1000 ° C or less, it is essential to select a metal which can be easily oxidized even at a low temperature.
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 ignition temperature of a metal raw material used to enable ceramic welding at a low temperature is measured using a CORNING Hotplate (PC-600) and is shown in Table 1 below.
합금Mg-Al
alloy
=1 : 1Al + Si
= 1: 1
+ Al + SiMg-Al alloy
+ Al + Si
온도
(℃)Ignition
Temperature
(° C)
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 using aluminum and silicon as the metal raw materials used in the conventional ceramic welding method, the ignition temperature is 1000 to 1100 ° C., whereas when the red and Mg-Al alloys are added, the ignition temperature is 400 to 450 ° C. And 750 to 800 ° C. It can be seen from the above results that the use temperature of the Mg-Al alloy can be lowered when the Mg-Al alloy is mixed with the constituents 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 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 comprises silica, aluminum, silicon, red phosphorus and magnesium-aluminum (Mg-Al) alloy, preferably 70 to 85 parts by weight of silica, 2 to 4 parts by weight of aluminum, From 12 to 20 parts by weight of silicon, from 0.01 to 0.03 part by weight of silicon, and from 3 to 5 parts by weight of Mg-Al alloy. When included in the above range of contents, the ceramic weldable 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 70 내지 85 중량부, 보다 바람직하게는 75 내지 80 중량부의 함량으로 포함한다. Since the lozenge refractory constituting the coke furnace is mainly composed of a quartzite crucible mainly composed of tridymite-based silica, the refractory material of the quartz quality becomes the main raw material in the case of the ceramic welding repair material. Accordingly, the ceramic welding material composition according to the present invention comprises crystalline silica particles as a solid refractory material, preferably 70 to 85 parts by weight, and more preferably 75 to 80 parts by weight.
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 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.In the case of ceramic welding, the surface temperature to be repaired should be sufficiently raised in order for the welded body and the welded body to be combined. Particularly, since the temperature at the door entrance side in the coke oven is low, it takes a long time to reach a high temperature at the time of initial bonding between the work and the furnace body, and as a result, the initial bonding strength may decrease. On the other hand, the silica used as the main raw material of the ceramic welding material composition has a higher reactivity as the particle size is smaller and can be easily melted. Therefore, even when the construction site is at a low temperature, the silica can be easily melted to improve the initial bonding strength with the refractory The silica particles included in the welding material composition according to the present invention may be prepared by mixing 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 and more than 0.1 mm, More preferably 10 to 30 parts by weight of the silica particles having a particle size of 10 to 30 parts by weight. When the silica particles having the above-mentioned particle size composition are contained in the respective content ranges, the ceramic weld material composition exhibits excellent bonding strength with low ignition temperature.
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 상기 세라믹 용접재 조성물은 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. Further, the ceramic welding material composition according to an embodiment of the present invention includes aluminum and silicon as metal fuels, and includes Mg-Al alloys to reduce the ignition temperature. Preferably, the ceramic welding material composition comprises from 2 to 4 parts by weight of aluminum, from 12 to 20 parts by weight of silicon, from 0.01 to 0.03 part by weight of red phosphorus, and from 3 to 5 parts by weight of Mg-Al alloy.
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. Since the coke oven door side entrance has a large impact and abrasion due to the charging and discharging of the coke, and thermal spalling due to temperature variation is severe, the bonding strength between the coke oven door and the coke oven door should be excellent. In addition, because the thermal spalling is a severe part of the detachment, the spraying resistance must 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 bonding strength and the strength of the applied product or to impart resistance to the anti- And the additive is preferably contained in an amount of 2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the composition. When the additive is contained in such a content range, the ceramic weld material composition exhibits excellent bond strength, weld strength and resistance to scrubbing.
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 spraying the ceramic welding material composition of the present invention having the above composition together with oxygen, it is possible to repair the damaged portion of the industrial furnace refractory formed of a 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.
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but it is to be understood that 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.Were blended according to the compositions and contents shown in Table 2 below 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 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.The compressive strength, the adhesion strength, the spalling resistance and the ignition temperature were measured for the ceramic weldable composition prepared in Example 1-6 and Comparative Examples 1 and 2, respectively, and the results are shown in Table 3 .
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: The ceramic welding material composition prepared in Example 1-6 and Comparative Examples 1 and 2 was sprayed onto the surface of the roaster with oxygen to prepare a spray-applied body, And cut into a 50-mm cube to prepare a specimen for compressive strength measurement. The compressive strength of the specimens was measured according to the method of measuring the compressive strength of refractory bricks according to 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) Bond Strength: A specimen was prepared by performing the same procedure as in the above 1) Compressive Strength Evaluation, and cutting the joint portion between the applied body and the fused joint to a size of 50 mm x 50 mm x 100 mm. The bond strength was measured according to the bending strength test method.
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: The specimens were prepared in the same manner as in the above 1) Compression strength test. The specimens were heated in an electric furnace at 1000 ℃ for 1 hour according to the method of measuring the crack resistance of ceramics by the thermal shock method specified in KSL3114, The number of repetitions in which cracks occurred 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 rosette to be applied was measured by using an infrared thermometer of MIKRON Co., Ltd., and the temperature at which construction was possible was observed.
물리적
특성Installation body
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 weldable compositions according to Examples 1 to 6 exhibited the same or better effects in terms of compressive strength, adhesion strength and spalling resistance than Comparative Examples 1 and 2, 1 to 6 exhibited an ignition temperature of 600 to 700 ° C by including the Mg-Al alloy and red phosphorus. From this, it can be seen that even if the entrance side of the coke oven door is lowered to a low temperature, construction is possible.
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.
Ceramic welding material compositions were prepared in the same compositions and contents as in Example 4, except that silica having a particle size configuration as shown in Table 4 below 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 that silica having a particle size constitution as shown in Table 4 below was used, the ceramic welding material composition was prepared in the same composition and content as those in Comparative Example 1.
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 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 bonding strength, the compressive strength and the bonding strength of the ceramic weldable composition prepared in Examples 7 and 8 and Comparative Example 3 were measured in the same manner as in Test Example 1, Respectively.
(kg/㎠)Compressive strength
(kg / cm2)
(kg/㎠)Bond strength
(kg / cm2)
(℃)Ignition temperature
(° C)
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, in the case of Example 8 in which the proportion of comparatively large particles of 0.5 mm or more is less than 48% by weight and 44% by weight of the composition of Example 7 and Comparative Example 3 and less than 5% by weight , Silica particles have a low relative proportion and relatively fine particles, that is, particles having a particle size of less than 0.07 mm. Therefore, even when the construction site is at a low temperature, it is easily melted and exhibits high bonding strength with the refractory body. The silica particles used as the main raw material of the ceramic welding composition are less reactive and can be easily melted. Therefore, it is advantageous that the ceramic welding composition used for repairing the low temperature portion is smaller in size than the conventional particles. In addition, the welding material composition according to the present invention is a hot-rolled ceramic weld material for repairing damaged portions of a coke furnace used in the steel industry by optimizing the particle size composition of silica contained as a main raw material, And a low-temperature-ignition ceramic welding composition capable of ceramic welding even at a temperature drop due to cooling with an inlet side due to contact with the atmosphere when the door is opened for discharging.
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.
Claims (5)
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 포함하는 세라믹 용접재 조성물.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
3 to 5 parts by weight of a Mg-Al alloy.
상기 실리카는
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 according to claim 1,
The silica
5 to 10 parts by weight of silica particles having a particle size of 0.5 mm or more,
From 60 to 75 parts by weight of silica particles having a particle size of less than 0.5 mm and greater than 0.1 mm, and
10 to 30 parts by weight of silica particles having a particle size of 0.1 mm or less
≪ / RTI >
상기 조성물이 마그네시아, 규회석, 코디어라이트, 페탈라이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 추가로 포함하고,
상기 첨가제가 세라믹 용접재 조성물 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부의 함량으로 포함되는 세라믹 용접재 조성물.The method according to claim 1,
Wherein the composition further comprises an additive selected from the group consisting of magnesia, wollastonite, cordierite, petalite, and mixtures thereof,
Wherein the additive is included 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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