탭홀 러너는 고온-용철을 배출하는 중요한 채널 역할을 합니다. 조업 중에는 고온-의 용철과 슬래그의 흐름에 의한 심한 세굴, 침식, 침투뿐만 아니라, 태핑 공정의 간헐적인 특성으로 인해 극심한 열충격을 받게 됩니다. 강화된 용광로 제련 작업으로 인해 태핑 온도가 높아지고, 용철 유속이 증가하고, 태핑 철 및 슬래그의 양이 늘어나고, 태핑 기간이 연장되었습니다. 결과적으로 탭홀 러너에 사용되는 내화 재료의 사용 조건이 점점 더 까다로워지고 있습니다. 고로 탭홀 러너용으로 특별히 설계된 일체형 내화물의 일종으로, 탭홀내화물 캐스터블고로 난로 지역에서 소비되는 전체 내화물의 70% 이상을 차지합니다. 더욱이, 이러한 캐스터블에 사용되는 결합제는 태핑 수율, 생산된 철 톤당 내화 재료의 특정 소비량 및 난로측 작업의 전반적인 안전을 직접적으로 결정합니다. 따라서 바인더의 선택과 최적화는 고성능 탭홀 캐스터블의 연구 및 개발에서 주요 초점으로 부상했습니다.-
1.1 순수 칼슘 알루미네이트 시멘트
순수한칼슘 알루미네이트 시멘트(CAC)는 고순도 산화칼슘과 공업용 알루미나를 고온-소결 또는 전기로 전기로{2}}용해하여-생산하는 수경성 바인더입니다. 화학적 조성은 주로 Al2O₃와 CaO로 구성되며, Al2O₃ 질량 분율은 일반적으로 70%~80% 범위입니다. CAC의 수리적 특성을 담당하는 주요 결정상은 알루민산일칼슘(CA)과 알루민산이칼슘(CA2)입니다. 하지만{8}}12데카칼슘 헵타-알루미네이트(C₁₂A₇) 상은 초-고-알루미나 CAC 변형에도 존재합니다. 이 구성은 CAC가 모놀리식 내화 재료에 탁월한 기계적 특성을 부여할 뿐만 아니라 우수한 고온 성능도 부여할 수 있게 해줍니다. 결과적으로 이는 현재 탭홀 캐스터블과 같은 모놀리식 내화물에 널리 사용되는 바인더입니다. CAC로 접착된 캐스터블은 수화 제품이 완전히 경화되고 경화될 수 있도록 적절한 경화 공정이 필요합니다. 특히, CAC에 의해 형성된 특정 수화 생성물은 사용된 경화 온도에 따라 달라집니다. 20도 미만의 온도에서 경화를 수행하면 생성된 수화 생성물은 침상-일칼슘 알루미네이트 10수화물(CAH10)로 구성됩니다. 21도에서 35도 사이에서 1차 수화 생성물은 침상-~-층상 이칼슘 알루미네이트 8수화물(C2AH8)입니다. 36도 이상에서는 주요 생성물이 과립형 삼칼슘 알루미네이트 6수화물(C3AH6)입니다. 바늘형-, 침형-~라멜라 및 과립형 수화 제품이 겹쳐지고 얽혀 네트워크 구조를 형성함으로써 경화 공정 후 주조 본체에 높은 생 강도를 부여합니다. 순수 칼슘 알루미네이트 시멘트를 선택할 때, 다양한 구성상의 수화 특성을 이해하는 것도 필수적입니다. 서로 다른 단계는 수화열, 경화 및 경화 속도가 크게 다릅니다. 일반적으로 특정 칼슘 알루미네이트 광물상의 수화열이 낮을수록 수화 생성물의 경화 및 경화 속도가 빨라집니다.
1.2 수화성 알루미나
Refractory materials for blast furnace tapholes typically utilize Al2O3-SiC-C based castables. Since the primary aluminum-bearing raw materials employed are various forms of corundum and high-grade bauxite, hydratable alumina (HA) serves as an effective binder for these refractory castables. HA is an amorphous, transitional alumina phase-specifically ρ-Al2O3-characterized by a high specific surface area (>150 m²/g). Chemically reactive, it undergoes a hydration-induced gelation reaction upon contact with water or water vapor, generating gels of pseudo-boehmite (AlOOH·nH2O, where n = 0.08–0.62) and boehmite (γ-AlOOH). This gelation process is accompanied by significant volume expansion, which helps reduce the porosity within the cast body's structure; ultimately, these gels transform into crystalline bayerite (Al(OH)3). The gelation process typically results in setting and hardening within a timeframe of less than one hour (at temperatures >25도)에 의해 구성입자끼리 결합하여 생강도를 발생시킨다. 결과적으로 칼슘 알루미네이트 시멘트(CAC)와 마찬가지로 HA도 수경성 바인더로 분류됩니다. 결정질 베이어라이트의 형성은 입자 크기, 수화 온도, 반응 시간 및 pH 값에 크게 의존한다는 점에 유의해야 합니다.
1.3 실리카졸 바인더
시멘트-결합 캐스터블에 CaO가 존재하면 고온에서 액상의 부피가 증가하는 문제가 발생합니다. 결과적으로, 내화 재료 분야의 많은 연구자들은 다양한 CaO{1}}프리 바인더의 활용을 고려해 왔습니다. 수화 알루미나(HA) 외에도 점점 더 주목받고 있는 기타 CaO{3}}프리 바인더로는 SiO2 졸, Al2O3 졸, 콜로이드 스피넬 및 콜로이드 멀라이트와 같은 다양한 유형의 콜로이드 바인더 또는 졸-이 있습니다. 현재 가장 널리 적용되고 기술적으로 성숙한 무칼슘 바인더는 실리카졸입니다. 다른 결합제와 달리 졸 자체의 고유한 안정성은 결합 능력의 기본 전제 조건입니다. 실리카졸 내의 고체 콜로이드 입자의 표면은 표면 작용기의 해리 또는 주변 용액으로부터 특정 이온의 선택적 흡착을 통해 전하를 얻습니다. 전하 중립성을 유지하려면 이러한 하전 입자에 바로 인접한 용액에는 고체 표면의 전하와 반대 전하를 갖는 반대-이온이 등가량 포함되어야 합니다. 하전 입자 표면과 인접 용액 사이의 경계면은 "전기 이중층"을 구성합니다. 한 구성 요소는 고체 입자 표면과 직접 접촉하는 고정 층-으로 알려져 있으며 "밀폐층" 또는 "스턴층"-으로 알려져 있으며 나머지 부분(미끄럼 평면에서 바깥쪽으로 양이온과 음이온의 농도가 동일해지는 벌크 용액 지점까지 확장됨)은 "확산층"으로 불립니다.
Although refractory castables bonded with silica sol exhibit significantly enhanced mechanical strength following high-temperature sintering (>1000도) 수경성 시멘트(예: CAC 및 HA)로 접착된 것과 비교하여 비소결(또는 저온{1}}열 처리-) 주조 가능 본체의 생강도는 현저히 낮습니다.
1.4 알루미나졸 바인더
실리카졸과 달리 알루미나졸과 그와 관련된 응고 및 경화 거동에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았습니다. 더욱이, 발표된 연구 결과의 대부분은 나노스케일 알루미나 졸보다는 서브-미크론 알루미나 현탁액에만 관련된 것입니다. 이는 기존 결과가 나노 규모의 졸에 직접 적용되지 않을 수 있음을 시사합니다. 알루미나 현탁액 내 입자의 표면 전하는 pH 값, 고체 함량 및 현탁액을 안정화하는 데 사용되는 특정 전해질에 의해 결정됩니다. 순수 알루미나 현탁액에서는 알루미나 농도가 증가함에 따라 표면 전하가 양에서 음으로 이동합니다. 현탁액 농도가 더욱 증가하면 순 음전하의 크기도 증가합니다. 주변 온도 조건에서 알루미나 현탁액의 "안정화-응집" 메커니즘.
