I. 저시멘트 캐스터블의 제조원리
준비낮은 시멘트 내화물 캐스터블'시멘트 함량 감소, 미세구조 최적화, 고온 성능 향상'을 핵심 목표로 삼고{0}}다음 4가지 원칙을 엄격히 준수하여 작업성과 서비스 안정성을 모두 확보해야 합니다.
1. 입자 등급 최적화 원리
입자 등급은 캐스터블의 부피 밀도, 다공성 및 강도를 결정하는 기초입니다. "가장 가까운 패킹 이론"을 따라야 하며 일반적으로 3-레벨 또는 4{2}}레벨 등급 설계를 채택합니다.
1) 굵은 골재(5-15mm): 30%-45%를 차지하며 주로 뼈대 지지 역할을 하며 고온에서 부피 변화로 인한 구조적 균열을 피하기 위해 화학적 안정성이 좋고 열팽창 계수가 낮은 원료(예: 고알루미나 보크사이트, 강옥)를 선택해야 합니다.
2) 중간 골재(1-5mm): 20%-30%를 차지하며 굵은 골재 사이의 간격을 채우고 재료 유동성을 향상시키며 거친 골재의 구성과 일치하여 계면 반응을 줄여야 합니다.
3) 미세 분말(0.074-1mm): 15%-25%를 차지하며, 응집체 사이의 간격을 더욱 채우고 밀도를 향상시킵니다. 미세분말의 입자크기는 합리적인 범위 내에서 조절되어야 합니다. 너무 거친 분말은 쉽게 쌓이는 현상을 일으키고, 너무 미세한 분말은 물 수요를 증가시킵니다.
4) 미세분말(<0.074mm): accounts for 5%-15%, including mineral micro powder (such as silica fume, alumina micro powder) and cement clinker micro powder. It is the key to achieving "low cement". Through the ball effect of micro powder and the reaction with volcanic ash, the cement dosage is reduced and the strength is improved.
2. 시멘트 투입량의 정밀 제어 원리
저시멘트 내화성 캐스터블의 시멘트 투입량(주로 알루미네이트 시멘트)은 일반적으로 8%(질량 분율) 이하입니다. "복용량 감소"와 "구성 및 초기 강도 보장" 사이에 균형을 맞춰야 합니다.
(1) 최소 유효 투입량: 캐스터블의 목적에 따라 시멘트 투입량을 결정합니다(예: 고온-온도 가마 라이닝의 경우 7%, 저온-온도 파이프라인의 경우 7%-8%). 고온에서 저융점 알루민산칼슘(예: CA6, C12A7)이 형성되어 내화성을 감소시키는 과도한 투입량을 피합니다.
(2) 미세분말과의 시너지 효과: 실리카흄과 알루미나 미세분말의 포졸란 반응을 통해 시멘트 수화 생성물(예: CAH10, C2AH8)과 결합하여 안정적인 C-A-S-H 겔 또는 원주형 CA6 결정을 형성하여 시멘트 사용량 감소로 인한 강도 손실을 보상합니다.
3. 물 수요와 유동성의 균형 원리
물 수요는 캐스터블의 밀도, 다공성 및 작업성에 직접적인 영향을 미치며 합리적인 최저 범위(보통 5%-8%) 내에서 제어되어야 합니다.
(1) 물 수요 감소: 고효율 감수제(예: 폴리카르복실산 및 나프탈렌 계열)를 추가함으로써-입자 사이의 인력이 감소하고 낮은 수분 함량에서 높은 유동성이 달성되며 과도한 수분 증발 후 관통 기공 형성이 방지됩니다.
(2) 유동성 적응 : 시공 방식(펌핑, 진동 등)에 따라 유동성을 조절합니다. 펌핑된 재료의 팽창은 250mm 이상이어야 하며 진동 재료의 팽창은 200mm 이상이어야 합니다. 동시에, 집합적 층화를 유발하는 과도한 흐름을 피하십시오.
4. 용량 안정성 제어 원리
저시멘트 내화성 캐스터블은 가열 중에 상 변화와 수화 생성물의 분해로 인해 부피 변화가 발생하기 쉽습니다. 이를 위해서는 원료 선택과 첨가물 관리가 필요합니다.
(1) 원료 팽창 보상: 시멘트 수화 제품의 분해로 인한 수축(예: 100-200도에서 C2AH8로 분해되는 CAH10, 약 10%의 부피 수축)을 상쇄하기 위해 적절한 양의 팽창제(예: 고온에서 멀라이트로 변환되고 10%-15% 팽창하는 남정석 및 규선석)를 추가합니다.
(2) 미세 구조 최적화: 미세 분말 충전 및 결정 방향 성장(예: CA6 기둥형 결정 인터위빙)을 통해 가열 중 느슨한 구조가 감소되고 부피 안정성이 향상됩니다. 일반적으로 1100도 소성 후 선형 변화율은 ±0.5% 이내로 제어되어야 합니다.
2. 저시멘트 캐스터블의 성능에 영향을 미치는 주요 원자재
저-시멘트 캐스터블의 성능(내화성, 강도, 열충격 안정성 및 내식성)은 원료의 화학적 조성, 광물 구조 및 입자 크기 분포에 따라 결정됩니다. 핵심 원자재는 다섯 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
1. 내화 골재: 캐스터블의 내화 기초와 골격 강도를 결정합니다.
내화성 골재는 60%-75%를 차지하며 캐스터블의 "골격"입니다. 그 성능은 캐스터블의 내화성과 고온 지지력을 직접적으로 결정합니다.
(1) 고-알루미나 골재(Al2O₃ 70% 이상) 조성 및 성능: 주성분은 커런덤과 멀라이트, 내화도 1770도 이상, 상온 압축강도 100MPa 이상, 고온 압축강도(1400도) 50MPa 이상; 적용 가능한 시나리오: 중온 및 고온 가마의 라이닝(예: 시멘트 회전 가마 소성 구역, 금속 가열로), 낮은 융점 단계(예: FeO·Al2O₃, 융점 1250도)의 형성을 방지하기 위해 과도한 불순물(예: Fe2O₃, TiO2)을 방지해야 합니다.
(2) 커런덤 골재(Al2O₃ 90% 이상): 구성 및 성능: 주로 -커런덤, 조밀한 구조, 내화도 1850도 이상, 내식성(용강 및 슬래그 부식에 대한 저항성 등)이 고-알루미나 골재보다 우수합니다. 적용 가능한 시나리오: 초-고온 환경(예: 강철 용광로 및 비철금속 제련로의 철통), 열충격 안정성을 저하시키는 과도한 굵은 골재를 방지하기 위해 골재 입자 크기 분포를 제어해야 합니다.
2. 내화성 미세분말: '저시멘트'와 성능을 구현하는 핵심 미세분말
개선은 5%-15%를 차지하며 이는 저시멘트 내화물 캐스터블과 일반 캐스터블을 구별하는 핵심입니다. 그것은 주로 다음을 포함합니다:
(1) Alumina micropowder (Al₂O₃≥99%, D50=1-5μm): Mechanism of action: reacts with cement hydration products to form CA6 crystals, improving high-temperature strength; fills the gaps between aggregates and reduces porosity (can reduce apparent porosity from 18% to below 12%); Performance impact: Increasing the amount of micropowder can improve refractoriness, but excessive amount (>15%) 물 수요가 증가하므로 감속기와 함께 사용해야 합니다.
(2) 실리카흄(SiO2 90% 이상, D50=0.1-0.5μm) : 작용기전 : 포졸란 활성이 높으며, 시멘트 수화에 의해 생성된 Ca(OH)₂와 반응하여 C-S-H 겔을 형성하여 초기강도를 향상시킨다. 구형 입자는 재료의 내부 마찰을 줄이고 유동성을 향상시킬 수 있습니다. 주의사항: 사용되는 실리카흄의 양을 조절해야 합니다(보통 3%-8%). 과도하게 사용하면 캐스터블에 저-융점-유리(CaO-SiO2-Al2O₃ 유리, 융점 등)가 다량 형성될 수 있습니다.<1400°C) at high temperatures, reducing corrosion resistance.
3. 바인더 : 작업성 확보와 강도발현의 핵심이다.
저-시멘트 캐스터블의 결합제는 주로 알루미네이트 시멘트이며 미세 분말의 화학적 결합으로 보충됩니다. 그 성능은 캐스터블의 경화 시간과 강도에 영향을 미칩니다.
(1) 알루미네이트 시멘트(CA-50, CA-70): 구성 및 특성: CA-50은 50%-60% CA(모노칼슘 알루미네이트)를 함유하고 적당한 응결 시간(초기 응결 45분 이상, 최종 응결 10시간 이하)과 높은 초기 강도(1d 압축 강도 20MPa 이상)를 갖습니다. CA-70은 70% 이상의 CA를 함유하고 초기 강도가 더 높지만 더 빠르게 경화되므로 지연제와 함께 사용해야 합니다. 성능 영향: 시멘트의 CaO 함량은 내화도에 직접적인 영향을 미칩니다. CaO가 1% 증가할 때마다 내화도는 약 15~20도씩 감소합니다. 따라서 CaO 함량이 낮은 시멘트(CA-70 CaO 22% 이하)를 선택해야 합니다.
(2) 지연제/촉진제 설정: 지연제(구연산, 타르타르산 등 0.05%-0.2% 첨가)를 설정하면 응결 시간이 길어지고 장거리-운송이나 대량-주입에 적합합니다. 응결촉진제(Li2CO₃, CaCl2 등 0.01%~0.05% 첨가)는 응결시간을 단축시키며, 저온 건축환경(동절기 공사 등)에 적합합니다. 그러나 과도한 사용은 강도를 감소시킬 수 있으므로 피해야 합니다.
4. 감수제: 물 수요와 유동성의 균형을 맞추는 핵심 첨가제
감속기는 낮은 시멘트 내화물 캐스터블에서 "낮은 물과 높은 흐름"을 달성하는 열쇠입니다. 추가 금액은 일반적으로 0.1%-0.5%입니다.
(1) 폴리카르복실산 감수제: 장점: 높은 감수율(최대 30%-40%), 우수한 슬럼프 유지(1시간 이내 팽창 손실 20mm 이하), 알루미네이트 시멘트와의 상용성이 우수하고 과도한 지연을 유발하지 않습니다. 성능 영향: 물 수요를 2-3% 포인트 줄이고, 1100도에서 소성한 후 캐스터블의 압축 강도를 15%-20% 높이고, 겉보기 다공성을 3-5% 포인트 줄일 수 있습니다.
(2) Naphthalene water reducer: Features: Medium water reduction rate (20%-25%), low price, suitable for scenes with low fluidity requirements; Note: The dosage needs to be controlled. Excessive dosage (>0.5%)은 캐스터블이 박리되거나 강도를 잃게 됩니다.
5. 기능성 첨가제: 부피 안정성 및 특수 특성 조절
(1) 팽창제(남정석, 규선석): 기능: 고온(1100-1400도)에서 멀라이트로 변환되고 10%-15% 팽창하며 캐스터블의 수축을 상쇄하고 균열을 방지합니다. 복용량: 일반적으로 3%-5%, 과도한 복용량은 과도한 부피 팽창으로 이어지고 내부 응력을 생성합니다.
(2) 방{1}}방폭제(금속알루미늄분말 첨가량 0.1%-0.3%) : - 기능 : 가열과정(200~600도)시 천천히 산화하여 Al2O₃를 발생시키며, 소량의 가스를 방출하고, 저시멘트 내화 캐스터블 내부의 자유수를 배출시키며, 고온에서 수분의 급격한 증발로 구조물이 터지는 것을 방지한다.
(3) 열충격 안정제(탄화규소, 질화규소, 첨가량 5%-10%) : 기능: 탄화규소(열팽창계수 4.5×10⁻⁶/도)와 질화규소(열팽창계수 3.2×10⁻⁶/도)의 저팽창 특성을 활용하여 캐스터블의 열응력을 감소시키고 열충격 안정성(보통 수냉식 열충격 횟수를 10배에서 20배 이상으로 늘릴 수 있습니다.
