KR20160111484A - 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법 및 용융 금속 용기의 라이닝 구조체 - Google Patents

용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법 및 용융 금속 용기의 라이닝 구조체 Download PDF

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Abstract

내화 성능을 유지한 채로, 종래보다 저비용으로 실현 가능한 용융 금속 용기의 라이닝 구조체 및 용융 금속 용기의 라이닝 방법을 제공한다. 본 발명에 관련된 용융 금속 용기의 라이닝 구조체는, 철피와 영구 라이닝 내화물 사이에 형성된 열전달 계수가 100 W/㎡K 이하인 단열재를 구비하고, 이너 라이닝 내화물은, 알루미나 60 질량％ 이상, 및 마그네시아 4 질량％ 이상을 함유하고, 마그네시아의 50 질량％ 이상은, 페리클레이스 또는 소성 돌로마이트이고, 또한, 1500 ℃ 에서 3 시간 열처리 후의 잔존 팽창률이 0.8 ％ 이상인 불소성 내화물 또는 부정형 내화물을, 용융 금속 용기에 시공 후에 알루미나와 마그네시아를 스피넬화시킨 내화물이다.

Description

용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법 및 용융 금속 용기의 라이닝 구조체{PROCESS FOR PRODUCING LINING STRUCTURE OF VESSEL FOR MOLTEN METAL, AND LINING STRUCTURE OF VESSEL FOR MOLTEN METAL}
본 발명은, 용융 금속 용기의 라이닝 구조체 (lining structure) 의 제조 방법 및 용융 금속 용기의 라이닝 구조체에 관한 것이다.
혼선차 (torpedo car), 고로 (blast furnace), 전로 (steelmaking converter), 용강과 (molten steel ladle) 와 같은 각종 용융 금속 용기의 라이닝 구조체는, 용융 금속 용기의 가장 외측에 철피 (outer steel shell) 가 형성되어 있고, 용융 금속 용기의 내측을 향하여 순서대로 영구 라이닝 내화물, 이너 라이닝 내화물로 구성되어 있다. 가장 내측에 위치하는 이너 라이닝 내화물의 가동면 (working face (of refractory)) 이 용융 금속과 접하고 있다. 용융 금속 용기에 있어서의 이너 라이닝 내화물의 특성으로는, 용융 금속이나 공존하는 용융 산화물인 슬래그 (slag) 에 대한 내식성 (corrosion resistance) 과, 온도 변화에 수반되는 균열 (spalling) 에 대한 내성이 요구된다.
일반적으로, 알루미나 (alumina) 와 마그네시아 (magnesia) 를 함유하는 이너 라이닝 내화물은, 시공 후에 소결시킴으로써 스피넬화 (spinelization) 가 진행된다. 스피넬화가 진행될 때의 체적 팽창에 의해 내화물의 체적이 팽창됨과 함께, 내화물 내에 존재하는 공극이 감소한다. 이로써, 내화물을 치밀화시키고 기공률을 저감시켜, 내화물에 대한 슬래그의 침입을 방지할 수 있기 때문에, 내화물의 손모 속도를 저감시킬 수 있다.
용융 금속 용기의 사용 과정에서는, 이너 라이닝 내화물의 가동면 근방에 있어서, 급격한 온도의 상승이나 강하가 발생한다. 그 때문에, 상기와 같이 이너 라이닝 내화물의 시공 후에 알루미나와 마그네시아를 스피넬화시키는 방법을 용융 금속 용기에 적용한 경우에는 이하와 같은 문제가 일어난다. 즉, 이너 라이닝 내화물의 가동면 근방의 스피넬화가 충분히 진행되지 있지 않으면, 사용 과정에 있어서의 용융 금속으로부터의 수열에 의해 온도 상승이 발생하여 이너 라이닝 내화물의 열팽창이 일어나는데, 이 열팽창과, 스피넬화에 수반되는 구조적인 팽창에 의해 이너 라이닝 내화물에 균열이 발생한다는 문제가 있다.
이에 대하여, 특허문헌 1 에는, 이너 라이닝용 내화물로서, 스피넬화되어 있지 않은 알루미나와 마그네시아를 주재로서 사용하고, 이너 라이닝용 내화물의 시공 후에 1300 ℃ 이상의 고온에서 4 시간 이상 소성을 실시함으로써, 용융 금속 용기의 사용 전에 이너 라이닝용 내화물을 스피넬화시키는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 2 에는, 융점을 저하시키는 실리카 (silica) 를 미량 첨가하여, 스피넬화를 신속히 진행하는 것이 제안되어 있다.
일본 공개특허공보 평10-167846호 일본 특허공보 제4220131호
그러나, 특허문헌 1 에 개시된 방법에서는, 용융 금속 용기의 사용 전에, 버너를 사용하여 이너 라이닝 내화물의 가동면을 1300 ℃ 이상, 또한 4 시간 이상 가열함으로써 이너 라이닝 내화물의 스피넬화를 진행하는 것이 제안되어 있지만, 이너 라이닝 내화물의 가동면을 1300 ℃ 이상에서 가열하기 위해서는, 강력한 버너 설비가 필요해진다. 또, 이너 라이닝 내화물의 내부에서는 가동면으로부터 영구 라이닝 내화물의 방향, 즉 내화물의 배면의 방향을 향하여 온도가 강하되기 때문에, 4 시간 이상에 걸쳐 가열을 실시하여 이너 라이닝 내화물의 내부를 충분히 스피넬화시키기 위해서는, 방대한 에너지가 필요해진다. 그 때문에, 인용문헌 1 에 개시된 방법을 적용하는 것은 경제적이지 않다.
특허문헌 2 에서는, 융점을 강하시키는 실리카를 미량 첨가하여, 부분적으로 액상을 발생시킴으로써, 통상적인 고상 확산에 비해 신속한 스피넬화가 된다고 기재하고 있다. 그러나, 실리카 첨가에 의한 내화 성능의 저하는, 내화물을 치밀화시켜 슬래그의 침입을 방지한다는 스피넬화의 이점을 저해하는 것으로, 실리카를 첨가하지 않고 충분한 시간을 들여 예열한 경우에 비해, 내화 성능이 열등하다는 문제가 있다.
본 발명은, 이와 같은 문제점에 대하여 이루어진 것으로, 종래와 같은 강력한 버너 설비를 필요로 하지 않고, 충분한 내화 성능을 갖는 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법 및 용융 금속 용기의 라이닝 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점에 대하여 이루어진 것으로, 이하와 같은 특징을 갖고 있다.
[1] 외측에 철피, 내측에 이너 라이닝 내화물을 갖고, 추가로 철피와 이너 라이닝 내화물 사이에 영구 라이닝 내화물을 갖는 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법으로서,
상기 철피와 상기 영구 라이닝 내화물 사이에, 열전달 계수가 100 W/㎡K 이하인 단열재를 형성하고,
상기 이너 라이닝 내화물로서, 알루미나 60 질량％ 이상, 및 마그네시아 4 질량％ 이상을 함유하고, 또한, 1500 ℃ 에서 3 시간 열처리한 전후에서 실온에서의 선 변화율이 0.8 ％ 이상인 불소성 내화물 (unfired refractory) 및/또는 부정형 내화물 (unshaped refractory) 을 시공하고,
상기 용융 금속 용기의 사용 전에, 상기 이너 라이닝 내화물의 가동면을 예열하는 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법.
[2] 시공 전의 상기 이너 라이닝 내화물은, 상기 마그네시아의 50 질량％ 이상을 페리클레이스 (periclase) 또는 소성 돌로마이트 (calcined dolomite) 로서 함유하고,
상기 용융 금속 용기의 사용 전의 예열에서는, 시공 전의 상기 이너 라이닝 내화물에 있어서, 페리클레이스 또는 소성 돌로마이트였던 마그네시아의 일부가 알루미나와 스피넬화될 때까지 예열하는 [1] 에 기재된 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법.
[3] [1] 또는 [2] 에 기재된 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법에 의해 제조된 용융 금속 용기의 라이닝 구조체.
본 발명에 의하면, 종래와 같은 강력한 버너 설비를 필요로 하지 않고, 충분한 내화 성능을 갖는 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법 및 용융 금속 용기의 라이닝 구조체를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 용융 금속 용기의 라이닝 구조체를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 본 발명예 1 (단열재 있음) 과 비교예 3 (단열재 없음) 에 관련된 이너 라이닝 내화물의 가동면으로부터의 거리와 마그네시아의 스피넬화 비율의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
처음으로, 본 발명의 개요에 대해 설명한다. 본 발명은, 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조에 있어서, 이너 라이닝 내화물 시공 후에, 알루미나와 마그네시아를 스피넬화될 수 있는 재료를 이너 라이닝 내화물로서 사용하면서, 철피와 영구 라이닝 내화물 사이에 단열층을 형성함으로써, 설비비나 에너지 비용을 악화시키지 않고 내화물 비용을 대폭 저감시킬 수 있는 것을 지견하여 완성하기에 이르렀다.
즉, 마그네시아의 절반량 이상을 페리클레이스 (periclase) 또는 소성 돌로마이트 (calcined dolomite) 로서 배합하고, 스피넬화에 의한 내화물의 치밀화를 도모하면서, 이너 라이닝 내화물의 사용 개시 후의 급격한 온도 상승시의 열팽창과 스피넬화의 진행에 수반되는 팽창의 합성 팽창에 의한 균열을 저감시키기 위해서, 이너 라이닝 내화물보다 철피측에 단열층을 형성한다. 이로써, 이너 라이닝 내화물의 내부의 온도 구배를 완만하게, 또한 이너 라이닝 내화물의 배면, 및 배면까지의 부위의 온도를 높게 한다. 이 결과, 시공 후의 예열시에 스피넬화되는 비율을 높게 하고, 또한 스피넬화를 충분히 깊은 부분까지 진행시켜, 실제의 사용 개시 후 요컨대 이너 라이닝 내화물의 가동 개시 후의 스피넬화의 진행에 수반되는 팽창을 상대적으로 저감시켜 균열을 억제하는 것을 가능하게 한다. 이로써, 설비비나 에너지 비용을 악화시키지 않고 내화물 비용을 대폭 저감시킬 수 있는 것이다. 또한, 이너 라이닝 내화물의 배면이란, 가동면, 요컨대 용융 금속에 접촉하는 면에 대하여 반대측의 면을 가리킨다.
도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 일례를 나타내는 도면이다. 용융 금속 용기의 가장 외측에는, 철피 (1) 가 형성되어 있다. 라이닝 구조체는, 내측, 즉 지면 우측에 있어서 용융 금속 (도시하지 않음) 에 접한다. 이 라이닝 구조체는, 철피 (1) 로부터 내측으로, 즉 용융 금속이 유입되는 방향 (라이닝 방향) 을 향하여 순서대로 단열재 (2), 영구 라이닝 내화물 (3), 이너 라이닝 내화물 (4) 을 구비하고 있다.
영구 라이닝 내화물 (3) 과 철피 (1) 사이에 단열재 (2) 가 형성되어 있는 상기 라이닝 구조체에 있어서, 단열재 (2) 는, 100 W/㎡K 이하의 열전달 계수를 갖는다. 일반적으로, 영구 라이닝 내화물 (3) 의 열전달 계수는 100 W/㎡K 정도이다. 여기에서, 열전달 계수란, 이너 라이닝 내화물 (4), 영구 라이닝 내화물 (3), 단열재 (2) 등의 각 내화물층에 대하여, 각 열전도율을 각층의 두께로 나눈 값이다.
단열재 (2) 를, 영구 라이닝 내화물 (3) 보다 낮은 100 W/㎡K 이하의 열전달 계수를 갖는 단열재로서 구성함으로써, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 내부의 온도 구배를 완만하게, 또한 배면, 및 배면까지의 온도를 높게 할 수 있어, 사용 전의 예열에 의해 이너 라이닝 내화물 (4) 의 스피넬화를 충분히 진행시킬 수 있다. 단열재 (2) 는, 일반적으로 다공질로 내화 성능이 낮기 때문에, 단열재 (2) 의 온도를 낮게 유지하기 위해서, 철피 (1) 와 영구 라이닝 내화물 (3) 사이에 형성한다.
여기에서, 저렴한 단열재의 열전도율은 약 0.3 W/mK 이다. 이와 같은 단열재를 단열재 (2) 로서 적용하고, 시공 두께를 3 ㎜ 로 했다고 가정하면, 열전달 계수는 100 W/㎡K 가 된다. 예를 들어, 시공 두께를 2 배인 6 ㎜ 로 하고, 열전달 계수를 50 W/㎡K 로 낮추거나, 다소 고가이지만 열전도율은 약 0.03 W/mK 인 나노포러스계의 단열재를 사용함으로써, 열전달 계수를 10 W/㎡K 까지 낮추는 것이 가능하면, 본 발명의 효과는 더욱 커진다.
영구 라이닝 내화물 (3) 은, 보통은 알루미나질 등의 벽돌로 이루어지고, 줄눈을 모르타르 등으로 메우고 있다. 영구 라이닝 내화물 (3) 의 열전달 계수는 100 W/㎡K 정도이다. 도 1 에서는 1 층처럼 도시하고 있지만, 영구 라이닝 내화물 (3) 은 2 층 형성되어 있어도 상관없다.
이너 라이닝 내화물 (4) 은, 알루미나와 마그네시아를 함유하고, 내화물의 시공 후에 소결함으로써, 알루미나와 마그네시아가 스피넬화되는 불소성 내화물 및/또는 부정형 내화물이다. 또한, 「불소성 내화물」이란, 성형 후, 시공 전에 미리 소성되지 않는 내화물을 가리키고, 「부정형 내화물」이란, 시공 전에 미리 성형되지 않는 내화물을 가리킨다. 이너 라이닝 내화물 (4) 은, 알루미나 60 질량％ 이상, 마그네시아 4 질량％ 이상을 함유하는 불소성 내화물 및 부정형 내화물 중 어느 편방 혹은 양방에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 특수한 용도를 위해 흑연 등을 배합하는 경우를 제외하고, 이너 라이닝 내화물 (4) 은, 알루미나를 80 질량％ 이상, 마그네시아를 5 질량％ 이상 함유하는 것이 바람직하다.
또, 알루미나와 마그네시아를 스피넬화시키기 전의 이너 라이닝 내화물 (4) 에 있어서, 마그네시아의 50 질량％ 이상은, 페리클레이스 또는 소성 돌로마이트로서 내화물에 함유시킨다. 이로써, 시공 후에 스피넬화되는 비율을 높게 할 수 있기 때문에, 이너 라이닝 내화물 (4) 을 치밀화하여 내식성을 향상시키는 효과가 얻어진다. 여기에서, 원료 가격의 시황에 따라 다르기도 하지만, 바람직하게는 마그네시아의 90 질량％ 이상이 페리클레이스로서 공급되는 것이 보다 바람직하다.
이너 라이닝 내화물 (4) 을 구성하는 불소성 내화물 및/또는 부정형 내화물은, 1500 ℃ 에서 3 시간의 열처리의 전과 후에서의 실온에서의 선 변화율 (이하, 1500 ℃ 의 열처리 후의 선 변화율이라고도 칭한다) 을 0.8 ％ 이상으로 하도록 조정한다. 1500 ℃ 의 열처리 후의 선 변화율을 0.8 ％ 이상으로 함으로써, 전술한 단열재 (2) 를 포함하는 라이닝 구조체로 한 경우에, 내화물 시공 후의 예열시 및 용융 금속 용기로서 사용 후 (가동 후) 에, 알루미나와 마그네시아의 스피넬화에 의해 이너 라이닝 내화물 (4) 을 치밀화하여 내식성을 향상시키는 효과가 얻어진다. 여기에서, 열처리 온도를 1500 ℃, 열처리 시간을 3 시간으로 한 것은, 용융 금속 용기로서 사용 후 (가동 후) 의 이너 라이닝 내화물 (4) 의 가동면측의 온도 이력을 고려하여, 스피넬화에 의한 이너 라이닝 내화물 (4) 의 치밀화의 지표로 하기 위함이다.
또, 1500 ℃ 의 열처리 후의 실온에서의 선 변화율이 0.8 ％ 미만에서는, 단열재 (2) 를 포함하는 라이닝 구조체로 한 경우에 있어서도, 이너 라이닝 내화물 (4) 을 치밀화하여 내식성을 향상시키는 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, 단열재 (2) 의 층을 포함하지 않는 라이닝 구조체에 있어서는, 1500 ℃ 의 열처리 후의 실온에서의 선 변화율을 0.8 ％ 이상으로 하면, 시공 후의 예열시에 저온에서 스피넬화되는 비율이 낮기 때문에, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 사용 (가동) 초기에 스피넬화에 의한 팽창이 급격하게 진행되므로, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 사용 개시 후의 급격한 온도 상승시의 열팽창과 스피넬화에 의한 팽창의 합성 팽창에 의해 균열이 발생하고, 스피넬화에 의한 내화물의 치밀화에 의해 내식성이 향상되어 내화물 수명을 연장하는 효과를 충분히 향수할 수 없게 될 우려가 있다.
또한, 1500 ℃ 의 열처리 후의 실온에서의 선 변화율은 1.5 ％ 이상으로 하는 것이, 이너 라이닝 내화물 (4) 을 치밀화하여 내식성을 향상시키기 때문에 보다 바람직하다. 여기에서, 1500 ℃ 열처리 후의 선 변화율은, 정 (正) 값이 팽창, 부 (負) 값이 수축에 각각 대응하고, 페리클레이스 또는 소성 돌로마이트로서 내화물에 함유시키는 내화물의 마그네시아의 함유량을 증가시키는 등의 방법에 의해 증가가 가능하고, 또, 불순물 등으로서 내화물 중에 함유되는 티타니아, 산화철, 실리카의 함유량을 증가시키는 등의 방법에 의해 감소하도록 조정할 수 있다.
또한, 용융 금속 용기의 이너 라이닝 내화물 (4) 에 제공되는 내화물로서, 알루미나를 60 질량％, 마그네시아를 4 질량％ 이상 함유하는 재질로 함으로써, 스피넬화에 의한 내식성 향상의 효과를 충분히 발휘시킬 수 있다.
이상 기술한 바와 같은 라이닝 구조체 중에서, 단열재 (2) 를 철피 (1) 와 영구 라이닝 내화물 (3) 사이에 형성한 경우, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 스피넬화를 촉진하는 효과는, 용융 금속 용기의 사용 전의 이너 라이닝 내화물 (4) 의 건조·예열 공정에 있어서 발현된다.
종래에는, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 건조·예열시에는, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 가동면의 온도를 1300 ℃ 이상, 또한 4 시간 이상 유지하지 않으면, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 스피넬화가 진행되지 않는다고 알려져 있었다. 이에 비해, 본 발명에서는, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 배면측에, 열전달 계수가 100 W/㎡K 이하인 단열재 (2) 를 형성함으로써, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 가동면의 온도를 800 ℃ 까지 올리면, 가동면 근방의 이너 라이닝 내화물 (4) 의 스피넬화를 충분히 진행시킬 수 있다. 또한, 건조·예열 시간의 단축의 점에서는, 건조·예열 공정 말기에서의 이너 라이닝 내화물의 표면 (가동면) 온도는 900 ∼ 1200 ℃ 이 보다 바람직하다.
따라서, 용융 금속 용기의 사용 개시 후의 용융 금속으로부터의 수열에 의한 급격한 온도 상승에서 기인하는 균열을 보다 유효하게 억제할 수 있다. 추가로, 이것에 의해 설비비나 에너지 비용을 악화시키지 않고, 내화물 비용을 대폭 저감시킬 수 있다. 또, 종래와 같이 실리카를 첨가할 필요가 없기 때문에, 내화 성능이 유지된다.
실시예
다음으로, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도 1 에 나타내는 라이닝 구조체를 사용하여, 본 발명의 효과를 조사하였다. 또한, 조사한 종래예, 비교예 1 내지 5, 본 발명예 1 을 표 1 에 나타낸다. 본 발명예 1 에서는, 페리클레이스 이외의 마그네시아를 함유하는 모든 성분이 불소성 내화물 및/또는 부정형 내화물이다.
Figure pct00001
(종래예) 라이닝 구조체에 있어서, 이너 라이닝 내화물 (4) 로서, 91 질량％ 알루미나-6 질량％ 마그네시아로, 마그네시아 중 6 분의 5 (질량 기준) 가 미리 알루미나-마그네시아 스피넬로서 배합된, 1500 ℃ 의 열처리 후의 실온에서의 선 변화율이 0.1 ％ 의 재질인 유입 부정형 내화물을 사용하였다. 종래예에서는, 단열 시트 (2) 는 시공하지 않았다. 영구 라이닝 내화물 (3) 의 열전달 계수는 100 W/㎡K 이다. 수명은 225 히트였다.
(비교예 1) 도 1 에 나타내는 라이닝 구조체에 있어서, 이너 라이닝 내화물 (4) 로서, 종래예와 같은 91 질량％ 알루미나-6 질량％ 마그네시아로, 마그네시아 중 6 분의 5 (질량 기준) 가 미리 알루미나-마그네시아 스피넬로서 배합된, 1500 ℃ 의 열처리 후의 실온에서의 선 변화율이 0.1 ％ 의 재질인 유입 부정형 내화물을 사용하였다. 철피 (1) 와 영구 라이닝 내화물 (3) 사이에, 열전도율 0.2 W/mK 이고 두께 3 ㎜ 인 단열 시트 (2) 를 시공하였다. 단열 시트 (2) 와 영구 라이닝 내화물 (3) 의 합계 열전달 계수는 40 W/㎡K 이다. 이 결과, 종래예에 비해 수명이 2 할 악화되었다.
사용 후의 내화물을 회수하여 조사한 결과, 슬래그 성분인 산화칼슘이나 실리카의 내화물 중에 대한 침윤 깊이가 통상의 30 ㎜ 에 비해 40 ㎜ 로 깊어져 있고, 그 경계부에서의 균열도 확인되었다. 일반적으로, 내화물의 배면측에서 단열을 실시하면 내화물의 온도가 오르기 때문에 내용 (耐用) 이 악화된다고 알려져 있고, 알루미나-마그네시아계의 재질에서도 동일한 결과가 되었다.
(비교예 2) 다음으로, 이너 라이닝 내화물 (4) 로서, 91 질량％ 알루미나-6 질량％ 마그네시아로, 마그네시아 중 6 분의 4 (질량 기준) 가 미리 알루미나-마그네시아 스피넬로서 배합된, 1500 ℃ 열처리 후의 선 변화율이 0.3 ％ 의 재질인 유입 부정형 내화물을 사용하였다. 비교예 1 과 동일한 단열을 실시하였다. 이 결과, 침윤 깊이는 30 ㎜ 전후까지 경감되었지만 이너 라이닝 내화물 (4) 의 수명은, 종래예와 동일한 정도이거나 다소 나쁜 정도였다.
(비교예 3) 또한, 이너 라이닝 내화물 (4) 로서, 91 질량％ 알루미나-6 질량％ 마그네시아로, 마그네시아의 95 질량％ 이상이 페리클레이스로서 배합된, 1500 ℃ 의 열처리 후의 선 변화율이 1.5 ％ 의 재질인 유입 부정형 내화물을 사용하였다. 또한, 이 비교예 3 에서는, 단열 시트를 시공하지 않았다. 이 결과, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 수명이 종래예에 비해 약 11 ％ 길어졌다.
(비교예 4) 이너 라이닝 내화물 (4) 로서, 94 질량％ 알루미나-3 질량％ 마그네시아로, 마그네시아의 95 질량％ 이상이 페리클레이스로서 배합된 재질의 유입 부정형 내화물을 사용하고, 비교예 1 과 동일한 단열 시트를 시공하였다. 이 결과, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 수명이, 종래예보다는 길지만 비교예 3 보다는 짧아졌다. 이것은, 페리클레이스 비율이 높은 마그네시아를 사용해도, 마그네시아 총량이 4 질량％ 미만에서는 1500 ℃ 의 열처리 후의 실온에서의 선 변화율이 0.7 ％ 로 낮아, 내화물의 치밀화의 효과가 충분히 얻어지지 않기 때문이라고 생각되었다.
(비교예 5) 이너 라이닝 내화물 (4) 로서, 다소 불순물이 많은 알루미나 원료를 사용하여, 90 질량％ 알루미나-6 질량％ 마그네시아로, 마그네시아의 95 질량％ 이상이 페리클레이스로서 배합되고, 알루미나 원료로부터 오는 불순물 (티타니아, 산화철, 실리카) 이 1 질량％ 인, 1500 ℃ 의 열처리 후의 선 변화율이 0.7 ％ 의 재질인 유입 부정형 내화물을 사용하고, 비교예 1 과 동일한 단열 시트를 시공하였다. 이 결과, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 수명이, 종래예보다는 길지만 비교예 3 보다는 짧아졌다. 이것은, 페리클레이스 비율이 높은 마그네시아를 사용해도, 저융점의 액상이 생기기 쉬운 불순물의 영향으로 1500 ℃ 의 열처리 후의 실온에서의 선 변화율이 0.7 ％ 로 낮아, 내화물의 치밀화의 효과가 충분히 얻어지지 않기 때문이라고 생각되었다.
또한, 다른 비교예, 종래예 및 본 발명예 1 에서 사용한 이너 라이닝 내화물 (4) 에서는, 알루미나 원료로부터 오는 불순물 (티타니아, 산화철, 실리카) 은 0.5 질량％ 이고, 표 1 에 나타낸 모든 시험예에 있어서도, 조성으로서 나타낸 수치의 합계 이외의 잔부는, 마그네시아 원료 및 알루미나 시멘트로부터 오는 알루미나 및 마그네시아 이외의 불순물 등의 성분이다.
(본 발명예 1) 이너 라이닝 내화물 (4) 로서, 비교예 3 과 동일한 91 질량％ 알루미나-6 질량％ 마그네시아로, 마그네시아의 95 질량％ 이상이 페리클레이스로서 배합된, 1500 ℃ 의 열처리 후의 실온에서의 선 변화율이 1.5 ％ 의 재질을 사용하였다. 또, 비교예 1 과 동일한 단열 시트를 시공하였다. 이 결과, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 수명은, 종래예에 비해 33 ％ 길어졌다.
즉, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 재질 변경에 의한 수명의 연장이 비교예 3 의 수명의 연장인 11 ％, 이에 더해 추가로 단열재 (2) 의 층을 형성한 것에 의한 수명의 연장이 본 발명예 1 과 비교예 3 의 수명의 연장의 차이인 22 ％ 라고 생각된다.
본 발명예 1 과 비교예 3 에 있어서의 라이닝 구조체에 있어서, 사용 전의 예열 말기에 있어서, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 가동면의 온도를 1200 ℃ 로 하고, 48 시간 예열한 후의 이너 라이닝 내화물 (4) 의 스피넬화 비율을 도 2 에 나타낸다. 도 2 는, 본 발명예 1 (단열재 있음) 과 비교예 3 (단열재 없음) 에 있어서의, 이너 라이닝 내화물의 가동면으로부터의 거리와 마그네시아의 스피넬화 비율의 관계를 나타내는 도면이다. 이너 라이닝 내화물 (4) 의 두께는 130 ㎜ 이다.
단열재 (2) 를 갖지 않는 비교예 3 에 대하여, 단열재 (2) 를 갖는 본 발명예 1 에서는, 각 부에 있어서 스피넬화 비율이 24 ∼ 30 포인트 높고, 특히 중앙부인 56 ∼ 75 ㎜ 깊이의 부분에 있어서는 11 ％ 에 대해 35 ％ 로, 비교예 3 에 비해 비율로 하여 3.2 배의 스피넬화 비율이었다.
이로써, 알루미나 60 질량％ 이상, 마그네시아 4 질량％ 이상을 함유하고, 또한, 마그네시아의 50 질량％ 이상은 페리클레이스로서 공급되는 이너 라이닝 내화물 (4) 로서, 철피 (1) 와 영구 라이닝 내화물 (3) 사이에, 열전달 계수가 100 W/㎡K 이하인 단열재를 형성함으로써, 이너 라이닝 내화물 (4) 의 내용 기간을 연장할 수 있음을 알 수 있었다.
또한, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지 설계 변경을 적용할 수 있음은 물론이다.
1 : 철피
2 : 단열재
3 : 영구 라이닝 내화물
4 : 이너 라이닝 내화물

Claims (3)

  1. 철피측으로부터 순서대로 영구 라이닝 내화물과, 이너 라이닝 내화물을 갖는 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법으로서,
    상기 철피와 상기 영구 라이닝 내화물 사이에, 열전달 계수가 100 W/㎡K 이하인 단열재를 형성하고,
    상기 이너 라이닝 내화물로서, 알루미나 60 질량％ 이상, 및 마그네시아 4 질량％ 이상을 함유하고, 또한, 1500 ℃ 에서 3 시간 열처리한 전후에서 실온에서의 선 변화율이 0.8 ％ 이상인 불소성 내화물 및/또는 부정형 내화물을 시공하고,
    상기 용융 금속 용기의 사용 전에, 상기 이너 라이닝 내화물의 가동면을 예열하는 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    시공 전의 상기 이너 라이닝 내화물은, 상기 마그네시아의 50 질량％ 이상을 페리클레이스 또는 소성 돌로마이트를 함유하고,
    상기 용융 금속 용기의 사용 전의 예열에서는, 시공 전의 상기 이너 라이닝 내화물에 있어서, 페리클레이스 또는 소성 돌로마이트였던 마그네시아의 일부가 알루미나와 스피넬화될 때까지 예열하는 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 용융 금속 용기의 라이닝 구조체의 제조 방법에 의해 제조된 라이닝 구조체.
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