설정 및 경화낮은 시멘트 내화물 캐스터블주로 응고와 결합으로 인해 발생합니다. 따라서 초미세분말의 역할은 매우 중요하며, 그 성능을 결정하고 영향을 미치는 핵심 요소입니다. 동시에, 혼합물이 성능에 미치는 영향은 무시할 수 없습니다.
NO.01 초미세분말
저시멘트 캐스터블에 함유된 초미세분말은 주로 활성실리카흄, -Al2O₃분말, Cr2O₃분말로 구성되어 있으며 함유량(%)은 각각 93.2%, 90%이상, 99%이상이다. 이들 3종의 초미세분말의 입도분포는 아래 표와 같습니다. 표를 보면 1.0mm보다 작은 입자가 71% 이상을 차지하는 것으로 나타났습니다.
내화성 캐스터블은 혼합 비율이 동일하며 CaO 함량은 약 0.6%입니다. 활성 SiO2, -Al2O₃(-알루미나 분말) 및 두 초미세 분말의 복합체를 각각 동량 첨가하여 세 그룹의 시료를 제조하였다. 가열 온도가 높아질수록 다양한 초미세 분말을 함유한 캐스터블의 강도가 모두 증가합니다.
또한 서로 다른 초미세 분말이 캐스터블의 강도에 다르게 기여하는 것으로 관찰되었습니다. 활성 SiO2와 -Al2O₃ 복합 초미분말을 동량으로 함유한 캐스터블이 가장 높은 강도를 나타내며, 활성 SiO2 초미세분말을 함유한 캐스터블이 그 뒤를 따르고, 알루미나 초미세분말을 함유한 캐스터블이 가장 낮은 강도를 나타냅니다. 1500도의 가열온도에서 3종의 초미세분말을 사용한 캐스터블의 강도는 기본적으로 비슷합니다. 이는 저시멘트 내화 캐스터블을 제조할 때에는 복합초미세분말이 가장 좋고, 단독으로 사용할 경우에는 활성형 SiO2 초미세분말을 선호해야 함을 의미한다.
그러나 SiO2 초미분말의 첨가량을 증가시키면 캐스터블 내 Al2O₃ 함량이 감소하고 유리석영이 증가하여 필연적으로 캐스터블의 슬래그 저항성이 저하된다. 예를 들어, 철통용 캐스터블 내화물의 혼합 비율은 고-알루미나 골재 70%, SiC 14.2%, C 5.8%, 분산제 0.2%, 물 6.5%, 고-알루미나 분말과 SiO2 초미세 분말을 합한 10%입니다. 슬래그 저항성 시험은 환원분위기 하에서 도가니법을 이용하여 실시하였다. 테스트 조건: 표준 슬래그 염기도 1.105, 가열 온도 및 유지 시간 1500도, 4시간. SiO2 초미세 분말 함량이 증가함에 따라 슬래그 저항에 대한 최적의 값이 있습니다. 즉, 초미세분말 함량이 약 5%일 때 슬래그 저항성이 가장 우수합니다.
캐스터블 혼합 비율과 내화성 미분말과 초미세분말의 합 함량이 일정하게 유지되면서 초미분말 함량이 증가함에 따라 1600도 소성 후 압축강도도 증가하지만 최적의 값이 있습니다. SiO2 초미세분말이 약 5%, Al2O₃, Cr2O₃ 초미분말이 약 7%로 강도가 좋고 기타 물성도 우수합니다. 초미세분말 종류로는 SiO2 초미분말이 보강효과가 가장 좋고, Al2O₃ 초미분말이 뒤를 잇고, Cr2O₃ 초미분말은 보강효과가 약하다. 또한 SiO2 초미세분말의 강화효과가 후자 2종에 비해 2.5~4.4배 높은 것으로 관찰되었다.
NO.02 혼화제
혼합물의 종류는 다양합니다. 여기에서는 저시멘트 내화성 캐스터블의 성능에 미치는 영향을 설명하기 위해 분산제와 감수제를 예로 들어 설명합니다.{1}}
캐스터블의 혼합비율이 일정한 경우 분산제의 첨가량을 다르게 하면 건축용수 사용량을 줄일 수 있습니다. 건설용수의 양이 일정할 때 분산제의 양이 증가할수록 건조압축강도는 최적의 값을 갖는다. 즉, 분산제 함량이 0.15%~0.2%일 때 강도가 가장 좋다. 감수제를 첨가하지 않거나-투입량이 0.5%를 초과하면 강도가 저하되거나 시료가 깨질 수 있습니다. 이는 캐스터블의 유동성이 좋지 않고, 성형체의 밀도가 부족하기 때문이다.
감수제의 종류는-여러 가지가 있으므로 테스트를 통해 적절한 선택을 해야 합니다. 초저시멘트 커런덤 캐스터블의 배합비를 결정한 후 폴리인산나트륨, 폴리시안아미드 축합물, 나프탈렌 설폰산염 축합물을 감수제로 사용-하고 적정 사용량을 선별하여 내화 캐스터블을 제조하였다. 감수제가 없는 캐스터블은-초미세 분말이 자연적으로 응집되어 기공을 효과적으로 채울 수 없고 분포가 극도로 불균일합니다. 다량의 수분이 플록에 갇히거나 기공을 메우게 되어 물 소모량이 증가하고, 부피밀도가 낮고, 기공률이 높고, 열처리 후 강도가 낮아지며, 소결에도 불리하다. 폴리인산염은 특정 분산 및 수분 감소 효과가 있어 초미세 분말의 자발적인 응집을 어느 정도 방지할 수 있으며, 이를 통해 초미세 분말이 기공에 더욱 완전히 분산되도록 하여 물 활용도를 향상시키고 물 소비량을 약 17% 줄일 수 있습니다.
따라서 처리되지 않은 캐스터블에 비해 캐스터블의 증가된 부피 밀도와 감소된 기공률은 소성 후 압축 강도가 0.6-1.9배 증가하고 고온 굴곡 강도가 1.25배 증가-하는 결과를 가져왔습니다. B제와 C제는 유기 고효율-절수제-로서 특히 분산성 수분-저감 효과가 뛰어나 각각 25%와 28%의 수분 감소율을 달성합니다. 처리되지 않은 캐스터블과 비교하여 부피밀도는 약 3.5% 증가하고 기공률은 15% 감소했으며 소성 후 압축강도는 1-4배 증가했고 고온 굴곡강도는 3.5배 이상 증가했습니다. 또한 C제가 B제보다 더 효과적이라는 것도 분명합니다. 결론적으로 저시멘트 내화성 캐스터블을 제조할 때는 감수제를 첨가해야 하며, 유기 고효율 감수제를 선호해야 합니다.
NO.03 알루미늄 분말
철통 내화 캐스터블에는 일반적으로 건조를 가속화하고 주조를 강화하기 위해 금속 알루미늄 분말이 첨가됩니다. 입자 크기와 복용량은 캐스터블의 성능에 중요한 영향을 미치므로 적절하게 선택해야 합니다.
Al2O₃-SiC-C 초저시멘트 캐스터블에서는 알루미늄 분말의 입자 크기가 작을수록, 시공 중 주변 온도가 높을수록 화학 반응이 활발해지며, 가스가 더 많이 생성되고 재료 온도가 높아집니다. 이는 캐스터블의 탈수에 유리하여 빠른 베이킹이 가능합니다. 그러나 지나치게 빠른 반응은 쉽게 잘못된 설정으로 이어질 수 있으며 이는 강도에 해를 끼칩니다. 캐스터블의 혼합 비율은 동일하게 유지됩니다. 큰 알루미늄 분말 입자 크기는 강도에 해로운 반면, 지나치게 작은 입자 크기는 건조 중 압축 강도에 일부 이점을 제공하지만 다른 강도는 감소합니다. 88-44mm의 입자 크기는 더 나은 강도를 제공합니다. 알루미늄 분말의 사용량은 내화성 캐스터블의 성능과 시공조건에 따라 결정되어야 하며, 통풍이 잘되고 빠르게 건조되도록 하면서 가능한 한 적게 사용해야 합니다.
NO.04 첨가제
Al₂O₃-SiC-C 초저시멘트 캐스터블에는 SiC 및 탄소재료를 첨가하여 슬래그 저항성 및 열안정성을 향상시켜야 합니다. 실험과 사용을 통해 SiC 및 탄소 재료의 등급과 용량이 캐스터블의 성능에 중요한 영향을 미치므로 합리적으로 선택해야 한다는 것이 입증되었습니다. 또한, 고로의 크기와 적용 장소에 따라 등급과 사용량이 달라집니다. 일반적으로 고품질- SiC 및 탄소 재료는 대형 및 중형 용광로의 주요 철통 또는 슬래그 용광로에 사용되는 반면, 낮은-등급 SiC 및 탄소 재료는 중형 및 소형 용광로에 사용됩니다. SiC의 투여량은 일반적으로 5%~35%입니다. 탄소 재료에는 주로 피치, 편상 흑연, 전극 분말 및 흙 흑연이 포함되며, 첨가량은 2%~6%입니다.
철통 내화 캐스터블에서 SiC 및 탄소 재료는 일반적으로 미세 분말 형태로 첨가되며, 초미세 SiC가 선호됩니다. 이 소재에는 SiC와 탄소 소재가 포함되어 있어 내산화성이 저하됩니다. 탄소산화로 인해 미세기공이 더 많이 생기고, 용철이나 슬래그가 지속적으로 내부로 침투하게 되어 탈탄층이 형성되어 라이닝 손상이 발생하게 됩니다. 금속 알루미늄 분말을 첨가하면 캐스터블의 내산화성을 향상시킬 수 있습니다. 실험 결과, 금속 규소 분말, 즉 Al 분말과 Si 분말을 함께 사용하면 캐스터블의 내산화성이 향상되고 강도가 향상되는 것으로 나타났습니다. 이는 금속 실리콘과 알루미늄이 고온에서 탄소와 반응하여 SiC와 Al₄C₃를 형성함으로써 밀도가 높은 미세 구조와 표면이 형성되기 때문입니다.
Al2O₃-SiO2 저시멘트 내화 캐스터블에 남정석 미분말 2%~8%를 1200~1400도의 고온에서 첨가하면 멀라이트 형성이 촉진되어 강도가 향상됩니다. 이는 남정석이 팽창제로서 뿐만 아니라 광화제로서도 작용한다는 것을 의미합니다.
