KR880002431B1 - 고로슬래그를 이용한 내화 단열벽돌 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고로슬래그를 이용한 내화 단열벽돌

제1도는 슬래그의 입자크기와 부피비중 관계

제2도는 소성온도와 첨가제에 따른 부피비중

제3도는 소성온도와 첨가제에 따른 압축강도

제4도는 내화점토와 벤토나이트의 첨가걍에 따른 압축강도

제5도는 재화점토와 벤토나이트의 첨가량에 따른 부피비중

본 발명은 제철공업에서 부생되는 고로수재 슬래그를 주성분으로하여 각종 노체의 열효율 증대에 이용할 수 있는 내와단열 벽돌 제조에 관한 것이다.

종래의 내화단열 벽돌 제조방법으로는 천연의 원료를 팽창시킨 후 제조하는 방법, 가연성(可燃性) 혹은 승화성(昇化性) 물질을 원료내에 첨가시키는 방법, 발포성(發包性) 물질을 첨가시키는 방법들이 공지되었으며 사용원료의 특성별로 구분하면 규조토, 진주암, 흑요석, 내화점토, 질석등을 사용하고 있다.

또한 고로슬래그의 이용방법에 있어서는 슬래그의 구상화(球狀化) 혹은 경량화(輕量化)하거나 팽창시키는 방법 및 장치에 관하여 공지되었으며 고로슬래그를 시멘트 또는 물유리와 혼합하여 200℃ 이하의 온도에서 건조시키므로 강도가 높은 경화체를 제조, 건축용 부재로 활용할 수 있는 방법이 공지 되었다.

그러나 이와 같이 공지된 내화단열 벽돌 제조과정은 원료의 예비처리가 필요하며 제조시 승화성 또는 가연성 첨가제가 요구되는 바 제조공정이 복잡하고 원료가격이 높은 것이 결점이며 특히 고로슬래그를 이요한 경화체제조에 관한 공지기술은 내화 단열성 온도로 사용하면 팽창하여 붕괴할 위험성이 수반 되므로 상온에서 건축용으로만 사용 가능한 실정이다.

그 이유는 고로 수재 슬래그는 비정질(非晶質)로서 열간에서 슬래그 조성중의 알루미나 성분이 결정화(結晶化)되는 과정중 부피 팽창이 일어나는 특성이 있기에 단열 또는 경량골재로서 이용가치는 있으나 고로슬래그만을 결합시킬때에 자체의 점결력이 없어서 구조체(構造體)를 제조할 경우 형태를 유지할 수 없는 단점이 있는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 수재 슬래그의 고온팽창 특성을 이용하여 슬래그를 주성분으로 하고 벤토나이트와 내화점토를 첨가시켜 성형후 소성하므로서 내화단열 벽돌을 제조하여 제선공정에서 다량 부생되는 슬래그의 활용도를 높이고 재가열 수축이 적은 내화 단열 벽돌을 얻는데 그 목적이 있다.

이하 본 발명의 구성을 설명한다.

성형된 구조체의 저온강도와 성형을 향상시키기 위하여 유기질 결합재로 사용되는 카아복실메틸 셀룰로오즈를 물과 중량비 50 : 50으로 혼합한 용액을 시료에 대한 중량비 12%이하로 첨가시켰으며 이러한 유기질 결합재는 300℃이상의 온도에서는 분해되어 점결력이 없어지므로 1200℃이상의 고온에서 구조체의 강도(强度)유지를 위하여 무기질 결합재로 널리 이용되고 있는 벤토나이트와 내화점토를 첨가 시켰다. 벤토나이트와 내화점토는 제4도 에서와 같이 첨가된 양에 비례하여 구조체의 강도는 향상 되지만 제5도에서 보는 바와 같이 첨가량에 따라 부피비중이 증가되어 경량(輕量)의 적정 강도를 지닌 구조체의 제조를 위해서 부피비중이 낮은 벤토나이트와 부피비중이 높은 반면 압축강도를 향상시키는 내화점토를 각각 중량비 4%씩 첨가 하였다. 또한 제1도에서와 같이 고로슬래그의 입도에 따라 부피부중이 크게 달라지는바, 1㎜이상 2㎜이하의 입도를 갖는 슬래그를 시료로하여 상기 결합재를 첨가한 후 10분간 혼합기에서 혼합후 글 혼합물을 모울드(mold)에 넣고 수타(手打)로 성형하여 이 성형체를 110℃에서 2시간동안 건조시킨후 분당 10℃의 속도로 승온하여 전기로내에서 1250℃온도하에 2시간동안 유지하였다. 종래의 단열 내화물(점토질 혹은 규조토질)은 고온에서 수축하므로 재가열 수축이 문제시 되지만 본 발명에 의한 내화 단열벽돌은 1250℃이하의 온도에서는 약간의 부피팽창이 일어나는 바 재강열 수축의 문제점을 보완하였으며 팽창질석 및 팽창 진주암 팽창 슬래그, 유리기포등을 사용한 내화물에 비하여 원료의 예비처리가 생략 될 수 있으므로 제조공정의 단순화를 피할 수 있으며 폐기물을 원료로 하므로 원가절감과 폐기물 활용의 잇점이 있다.

[표 1]

1-2㎜의 입도슬래그의 가열후 팽창특성

슬래그의 적정 입도선정, 시편의 소성온도 결정, 첨가제의 종류 및 양(量)결정을 위하여 실험을 실시한 결과 제1도 및 표1에서 수재처리된 슬래그중 1-2㎜크기가 1250℃에서 가장 낮은 부피비중을 나타내었다. 첨가제는 제2도 및 제3도에 나타난 바와 같이 벤토나이트, 내화점토, 알루미나 시멘트를 각각 입자크기 1-2㎜크기의 슬래그에 중량이 8%씩 첨가하여 1150-1350℃에서 50℃간격으로 소성(燒成)한 결과 벤토나이트와 내화점토를 첨가한 경우 1250℃에서 가장 낮은 부피비중과 가장 높은 압축강도값을 나타내었다.

그러나 1350℃에서 소성한 경우에는 골재(骨材)가 연화(軟化) 하였다.

내화단열 벽돌의 구비용건으로는 부피비중이 낮아야 하며 열전도율이 낮아야하고 압축강도가 높아야 한다. 본 발명의 고로 수재 슬래그는 고온에서 팽창하는 특성을 지니고 있으나 자체의 점결력이 없어 단독으로 일정한 형태를 유지 할 수 없어 건조후 강도 발휘를 위하여 유기질 결합재(카아복시메틸 셀룰로오즈)를 사용하였으며 시편의 성형과 건조시간의 효율관계에서 12%이하의 수분량이 첨가 되었다.

고온소성후 강도의 유지를 위하여 1200℃ 정도에서 강도를 나타낼 수 있는 베토나이트와 내화점토를 첨가시켰으며 적정 첨가량의 결정은 제2도-제5도 및 표2의 결과와 같이 슬래그의 팽창된 골재경계면에 첨가제가 분포되어 결합력을 발휘하여 최대의 압축강도치와 최저의 열전도율 및 부피 비중을 얻을 수 있는 8%이하의 영역이었다.

[표 2]

슬래그에 첨가제 혼합후 제조한 단열 벽돌의 물성

이와 같이 본 발명은 KSL 3301에서 규정한 B-5급의 내화단열 벽돌을 고로 슬래그를 이용하여 제조하므로서 기공지된 점토질 내화단열 벽돌의 재가열 수축 문제를 개선하였으며 팽창된 슬래그 및 질석, 진주암 흑요석등을 사용한 내화단열 벽돌 제조에 비하여 원료의 예비처리가 생략 되므로 공정의 단순화를 이루었고 제철공업에서 다량부생되는 고로슬레그의 활용도와 부가가치를 높인데 그 효과가 있다.

Claims (1)

1. 입자직경 1-2㎜의 고로수재 슬래그를 중량비 88-96%로하고 벤토나이트를 중량비 2-6%, 내화점토를 중량비 2-6%로하여 물과 카이복실메틸셀룰로오즈가 50 : 50인 수용액을 고체원료에 무게비 12%이하로 첨가하여, 1,150℃-1,300℃의 온도에서 소성한 것을 특징으로 하는 내화단열 벽돌.

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