KR970009995B1 - 금속함침 내화물 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Description

금속함침 내화물 및 그 제조 방법

제1도-제3도는 기공형상을 나타내는 모식도.

제4도는 최소입자지름 및 입자지름과 평균 기공지름의 관계를 나타내는 그래프

제5도는 마의 첨가량에 따른 다공체의 외관기공율을 나타내는 그래프

제6도 및 제 7도는 기공율과 개기공에 대한 금속충전율이 다른 슬랙 침입깊이와, 용손속도를 나타내는 그래프

제8도는 탈기조건 및 가압 조건을 여러 가지 변경했을 때의 금속의 침투깊이에 대해 조사한 결과를 나타내는 그래프

본 발명은 전로, 탈가스로, 레이들 등의 각종의 용융금속처리 용기에 이용되는 금속 함침 내화물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

고온로에 사용되는 내화물은 용융슬랙 및 용탕에 접촉하고, 여러 가지 손상을 받는다. 특히, 슬렉라인에 위치하는 라이닝 벽돌은 용융슬랙에 의해 단기간에 현저한 용손(슬랙어택)을 받는다. 또, 가열냉각의 반복을 받아, 스포올링에 의해 벽돌이 부서진다. 이들의 손상에 대해 비교적 저항성이 있는 내화벽돌로서는 고알루마니질 벽돌, 샤모트벽돌, 마그네시아 벽돌, 크롬ㆍ마그네시아 벽돌등이 있다. 또 최근에는 내스포올링성을 개선한 마그네시아ㆍ카본(Mgo-C)질 벽돌 등의 흑연첨가 내화물이나 금속 파이버를 함유하는 캐스터블등이 실용화되어 있다.

이들의 종래 내화물은 내화물 바탕안에 탄소(흑연)을 혼재시키고, 혹은 내화물을 치밀화(緻密化)함으로써 내화물 내부로의 슬랙의 침입을 억제하고, 내슬랙 어택성을 향상시키고 있다.

일본국 특허등록번호 1401778호에는 탄소함유 내화물에 다시 알루미늄 등의 금속을 혼합첨가한 것이 개시되어 있다. 이것은 내화물 안의 금속 알루미늄을 우선적으로 산화시키고, 탄소의 고온산화를 발생하는 것을 목적으로 한다.

특개소 57-500788호 공보에는 분말금속을 산화물계 세라믹스에 함유시킨 복합체가 기시되어 있다. 이것은, 산화물계 세라믹스 내마마송 및 인성을 개선하는 것을 목적으로 하고 있다.

또, 특개소 49-99512호 공보에는 세라믹 소결체에 금속을 함침시키는 방법이 개시되어 있다.

그렇지만, 상기 종래의 내화물은 고온특성의 개선에 있어서 하기에 도시한 바와 같은 문제가 있다.

① 내화벽돌을 치밀화 하면, 일반적으로 내스포올링성이 저하되므로 열응력에 의해 벽돌이 부서지기 쉽게 된다.

② 탄소계 함유 내화물은 고온 영역에서 벽돌중의 산화물과 함유탄소가 직접 반응을 일으키고, 현저한 손상을 받는다. 보다 저온 영역에서도 흑연의 산화를 일으키기 쉽기 때문에, 사용분위기 및 사용온도가 제한된다.

③ 탄소 및 금속알루미늄을 함유하는 탄소계 함유 내화물은 첨가금속이 단시간으로 산화해 버리므로, 탄소의 산화를 충분하게 억제할 수 없고 내슬랙 어택성의 저하가 조기에 발생한다.

여기서, 내슬랙 어택성과 용융슬랙이 개기공을 따라 내화물 내부로 침입하고, 주위의 내화물 바탕이 첨화(용해)하는 것에 대한 손상 저항성을 말한다.

종래의 금속을 함침한 세라믹스체는 내화물로서의 사용이 고려되고 있지 않기 때문에, 함침금속의 융점이상의 고온에서의 금속유출하는 일, 혹은 내슬랙 오택성이 나쁜 조성물이며, 고온로에서의 사용에 적당하지 않다.

그런데, 각종 금속처리용기에 이용되는 벽돌 및 블록은 용손 및 스포올링 등의 여러 가지 손상을 받고, 일반적으로 단수명이다. 이 이유는 원료에 분립체를 이용하기 때문에, 벽돌의 내부에 불가피적으로 많은 기공이 함유되어 있기 때문이다. 이들의 기공에는 외부로 연통개구된 개기공(pore)과, 벽돌 내부에서 닫혀 고립된 폐기공(vod)이 있다.

일반적으로, 내화벽돌의 여러 특성(내슬랙 어택성 및 내스포올링성 등)은 내화물에 함유되는 개기공 및 폐기공의 존재량, 형상, 사이즈, 본포상태 등에 따라 커다란 영향을 받는다. 즉, 개기공량을 증가하면 벽돌의 슬랙침입을 받기 쉽게 된다.

반대로 개기공과 폐기공의 합계량을 적게하여 벽돌을 치밀화하면 내스포올링성이 저하된다.

이와 같이, 종래의 벽돌에는 내슬랙 어택성 및 내스포올링성의 양 특성을 향상시키기에는 개기공을 적게하고, 폐기공을 늘리지 않으면 안돼지만, 이와 같은 내화물의 제조는 일반적으로 곤란하다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 여러 가지 고온특성, 특히, 내슬랙 어택성 및 내가스 어택성에 뛰어난 장수명의 금속함침 내화물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은 내화 벽돌의 내슬랙 어택성 및 내스포올링성을 함께 개선하기 위해 여러 가지 검토를 되풀이하고, 여러 가지의 내화물 다공체에 대하여 각종 금속을 함침시키는데에 성공하고 있다. 금속함침율, 함침깊이, 함침금속의 안정성등은 다공체측에서 보면 사이즈, 기공형태, 가압조건 및 예열 온도 등에 의해 영향을 받는다.

특히, 다공체에 있어서 개기공의 형태는 금속함침 내화물 제품의 품질을 좌우하는 중요한 요소의 하나이다. 이와같이, 다공체에 함유되는 개기공을 용융금속을 침입시키기 쉽고, 또한, 일단 함침시킨 금속이 충분하게 유지될 수 있는 형태로 할 필요가 있다.

내화물의 개기공에 금속을 함침함에 따라, 내화물 내부로의 슬랙의 침투는 억제되고, 내화물과 슬랙의 반응은 가동면이 매우 근방에 한정된다. 그와 같이 내화물의 슬랙으로의 용해 속도가 늦어질 수 있고, 또한, 슬랙의 침투에 의해 발생하는 구조적 스포올링에 의한 손상이 없어진다.

또, 열적 스포올링에 대해서도, 내화물의 열전도율, 파괴 에너지의 증대에 의해 종래의 산화물계 내화물보다도 강해진다.

본 발명은 금속함침 내화물의 특성은 하기 1-5의 각 요소에 의해 영향을 받는다.

1. 함침하는 금속의 고온 특성

2. 함침된 금속의 기공내에서의 안정성

3. 함침 금속의 함침율

4. 함침조건

5. 모체내화물의 조성

이하로 금속 내화물의 특성에 미치는 여러 요인에 대해 상세하게 설명한다.

1. 함침하는 금속의 고온 특성

함침금속은 고온로에서의 사용중, 금속의 상태로 존재하지 않으면 그 효과는 격감한다. 그와 같이, 고온에서의 내산화성에 우수한 것이 아니면 안된다.

또한, 슬랙의 침투를 억제하기 위해서는 슬랙과 젖기 어렵게 하는 것도 필요하다.

내산화성에 뛰어나 금속이어도 가동면 근방에서는 약간 산화되기 때문에, 생성산화물이 고유점이고 또한, 모체 산화물과의 뛰어난 금속이어도 가동면 근방에서는 약간 산화되기 때문에 생성산화물이 고유점이고 또한, 모체 산화물과의 사이에서 저응물을 생산하지 않는 것이 바람직하다.

또, 함침처리를 공업적으로 행하는 것을 생각하면, 융점이 1800℃이상의 금속에서는 금속함침 내화물의 제조가 곤란하다.

이상의 것에서 본 발명에 이용하는 금속을 Fe, Ni, Cr을 1종류 이상 함유하는 금속이라 한정했다.

2. 함침된 금속의 기공내에서의 안정성

금속 함침 내화물은 함침한 금속이 사용중 유출해버리면, 그 효과는 격감된다. 함침한 금속이 유출되지 않기 위해서는 다공체의 기공형태가 크게 영향된다. 이상으로 기공형태와 함침금속의 안정성 관계와 기공의 조제법에 대해 설명한다.

2ㆍ1. 기공형태와 함침금속의 안정성 관계

기공 지름이 함침금속의 유지력에 미치는 영향에 대해 설명한다.

용융상태의 함침 금속은 모세관력에 의해 기공내로 유지된다.

용융금속이 기공내에서 외부로 이동하려고 한 경우, 전진측과 후퇴측에서 내화물의 접촉각에 차가 생긴다. 이 접촉각의 차에 의해, 전진측과, 후퇴측에서 모세관 압력에 차가 생기고, 이 차압에 용융금속의 이동저항으로 된다. 이 저항력을 Al₂O₃제, MgO제, MgO-크롬제와, Fe, Cr, Ni등의 금속의 습윤성 및 각 금속의 표면장력보다 기공지름 10㎜ 이하의 범위에서 충분한 저항력으로 된다.

그렇지만, 기공지름이 너무 작으면 금속중기 및 분위기 가스가 용융금속에 들어 있는 기공내에 침입치환되고, 금속이 유출된다. 실험에 의하면, 가스의 침입치환은 기공지름 10㎛ 이하에서 발생한다.

또 지름이 큰 쪽에는 함임처리중의 이동시에 발생하는 힘에 의해, 4㎜ 이상의 기공지름에서 메탈의 유출이 자주 발생한다. 그 때문에 기공 지름을 10㎛-3㎜로 했다.

다음으로, 기공 형태가 함침금속의 유지력에 미치는 영향에 대해 설명한다.

제1도-제3도에 기공형태의 모식도를 나타낸다.

제1도의 모델 1은 섬형태(절개형태)의 기공으로 절개부는 10㎛-3㎜이다. 제2도의 모델 2는 관형태의 기공으로, 구멍지름 10㎛-3㎚이다. 제3도의 모델3은 관형태의 기공으로 구멍지름은 10㎛ 미만이다.

모델 1-3을 비교하면 모델 1,2는 가스의 침입 치환이 발생하기 어렵고, 모델3은 가스의 침입 치환이 발생하기 쉽다. 또, 모델 1과2에서는 모델1의 편이 함침금속의 단위질량당의 표면 에너지가 낮고, 또 이동할 때의 금속의 표면에너지의 증대를 수반하기 때문에 이동하기가 어렵고, 함침금속의 유지력이 높다.

2ㆍ2. 기공의 조정법

금속을 함침하는 내화물 다공체의 기공을 10㎛-3㎜의 기공지름인 것이 바람직하다. 종래의 내화물은 통상 7-20 체적%의 기공을 가지고 있으며, 그 평균기공 지름은 10㎛ 이하의 것이 많다.

그와 같이, 금속함침 내화물 다공체로서 이용하기에는 10㎛-3㎜의 기공을 도입할 필요가 있다.

예외로서 마그네시아ㆍ크롬질 벽돌과 같이, 본래 10㎛ 이상의 평균 기공지름의 내화물도 있지만, 이 경우에도 10㎛-3㎜의 기공을 도입하는 것이 바람직하다. 이하로 내화물 다공체의 기공의 조제법을 설명한다.

① 원료입자의 입경에 의해 기공을 조제하는 방법

내화물 다공체의 원료입자를 미립부를 배제한 입도구성으로 함에 따라 기공지름을 크게 조정하는 것이 가능하다. 제4도에 MgO 입도 95%의 소결 마그네시아 벽돌을 원료로 하여, 1750℃에서 소성한 마그네시아 벽돌의 최소 입자지름 및 최대 입자지름과 평균 기공지름의 관계를 나타내고 있다. 도면에서 명확한 바와 같이, 최소 입자지름 44㎛ 이상에서 평균 기공지름이 8㎛ 이상으로 되고, 금속함침에 적당한 기공지름으로 되어 있다. 그와같이, 최소입자지름을 50㎛ 이상으로 했다.

도면에서 최소입자지름 80㎛ 이상에서 평균기공 지름이 10㎛ 이상으로 되어 있으며, 보다 바람직한 기공지름이다.

또, 최대입자가 너무 크면, 다공체에 충분한 강도를 얻을 수 없는 것이나 함침 금속의 분포가 얼룩이 지기 때문에, 최대 입자지름은 10000㎛ 이하로 했다.

② 열체적 감소성 입자 또는 열체적 감소성 섬유체를 배합하는 기공의 조제방법 가열에 의해 열분해 또는 반응하여 체적감소되는 성질을 가지는 열체적 감소성 입자 또는 열체적 감소성 섬유체를 5-50 체적%의 비율로 원료에 첨가배합하고, 다공체의 기공량 및 기공형태를 제어할 수도 있다.

이 경우에, 열체적 감소성 입자 또는 섬유체의 지름을 30~10000㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다. 입자 또는 섬유체와 지름의 하한치를 30㎛로 하는 이유는 이것보다 세경의 것으로 함침시킨 금속을 안정하게 유지시킬 수 있게 충분한 지름의 개기공을 얻을수 없기 때문이다. 또, 입자 또는 섬유체의 지름의 상한치를 10000㎛로 하는 이유는 이것보다. 지름이 큰 것으로는 평균 기공지름이 크게 되어 성형체의 압축강도가 저하되고, 금속을 함침시키기 어려워지는 일, 이단함침시킨 금속이 개기공으로부터 유출하는 일등의 부적합이 있기 때문이다. 또한, 섬유체의 길이를 1000-30000㎛(1-30㎜)의 범위로 하는 것이, 섬유체를 분체원료에 균일하게 혼합하는 이상 유리하며, 바람직하다.

섬유체에는 각종의 유기섬유를 이용하는 것이 가능하다. 그렇지만, 고온의 소성온도만이 아니라, 비교적 저온의 베이킹온도나 건조온도에 있어서도 염분해할 수 있는 합성섬유 또는 천연섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 이와같은 합성섬유 또는 천연섬유에는 마, 비닐섬유, 아크릴섬유, 펄프, 면사 등이 있다.

제5도에 일예로서, 지름 500㎛, 길이 3㎜의 마를 배합한 마그네시아질 다공체의 기공율을 나타낸다. 도면에서 명확한 바와같이 마의 배합에 의해, 기공율은 증대했다. 또 평균기공 지름도 배합 증가에 따르고, 크게 되었다.

③ 금속입자를 첨가하는 방법

내화물 다공체의 기공을 조제하는 것 이외에 미리 입경 30-1000㎛의 금속입자를 원료 중에 5-20 체적% 배합해 둠에 따라, 금속함침후의 금속지름을 제어할 수도 있다.

금속입자의 입경의 하한치를 30㎛로 한 이유는 이것을 하회하는 입경의 금속입자를 배합한 경우에, 다공체성형시 및 소성시의 금속입자의 변형에 의해 입자지름이 10㎛ 이하로 되어 버리고, 개기공에 있어서 금속입자의 유지력이 불충분하게 되기 때문이다. 한편, 금속입자의 입경의 상한치를 10000㎛로 한 이유는, 이것을 상회하는 입경으로는 용손이 진행되어 금속입자가 노출되었을 때에 금속입자만이 탈락되어 용손속도가 가속되는 것이 있기 때문이다.

금속입자량을 5-20% 체적으로 한 이유는 체적% 이하에서는 첨가효과가 적고, 또 20 체적20%를 넘으면 성형체가 충분한 소결강도가 얻어지지 않고 함침처리가 행해지지 않기 때문이다.

3. 함침 금속의 함침율

함침금속은 내화물 다공체의 사용시에 손상되는 부분에 균일하게 분포하는 것이 바람직하다.

제6도 및 제7도에 기공율과 금속함침율이 다른 마그네시아질다공체(MgO ; 95 중량%)에 SUS 304 를 함침한 금속함침 내화물의 회전침식 테스트에 의한 슬랙침입 깊이와, 용손속도를 나타낸다.

슬랙침입 깊이, 용손속도 모두 25 체적%의 SUS 304 함침으로 감소하고 있다. 도면에서 명확한 바와같이, 금속의 함침율이 높아질수록 슬랙침입 깊이 및 용손속도가 작아진다.

따라서, 금속의 함침율은 높게 하는 것이 바람직하다.

4. 함침조건

다공체에 금속을 함침시키는 방법은 하기 (a)-(f)의 공정을 가진다.

(a) 함침시키기 위해 금속의 융점 이상의 온도까지 다공체를 가열하는 가열공정.

(b) 상기 다공체의 내부가스를 10 토리 이하까지 탈기하는 말기공정.

(c) 상기 다공체를 1500℃ 이상의 온도의 용융금속욕에 침청하는 공정.

(d) 용융금속욕을 절대압 1-1000㎏l/㎠의 범위의 소정압력으로 가압하는 가압공정.

(e) 금속의 함침된 상기 다공체를 용융금속욕에서 취출하는 취출 공정

(f) 동상을 서냉하는 서냉공정

상기 탈기공정의 진동고를 100 토리 이하로 한 이유는 100 토리를 넘는 저진공도에서는 탈기불충분하게 되며, 가압력을 해제하면, 내부의 잔류 가스압력에 의해 용융금속이 되돌려지기 때문이다.

또, 가압력을 절대압 1-1000㎏/㎠로 한 이유는 개기공의 25 체적% 이상으로 금속을 함침시키기 위해서는, 적어도 1㎏/㎠은 필요하며, 또 가압력이 100㎏/㎠을 넘으면 금속함침량의 증가가 거의 인정할 수 없게 되기 때문이다.

제8도는 횡축에 가압시간을 잡고, 종축에 금속의 침투깊이를 잡고, 탈기조건 및 가압조건을 여러 가지 변경했을 때의 금속의 침투깊이에 대해 조사한 결과를 나타내는 그래프도이다. 도면중에서 곡선 G는 진공도 120 토리의 모내에서 다공체를 탈기한 후에 분위기 압력 10㎏/㎠의 조건하에서 용융 금속욕으로 침청했을 때의 결과를 나타낸다. 또, 곡선 H는 진공도 0.1 토리의 토내에서 다공체를 탈기한 후에 분위기 압력 10kg/㎠의 조건하에서 용융 금속용으로 침청했을 때의 결과를 나타낸다. 또한, 용융금속욕의 온도는 약 1600℃이며, 이것은 200㎜ 각의 벽돌을 침청시켰다. 도면에서 명확한 바와같이 탈기조건을 진공도 0.1 토리로 한 경우에, 약 10분간의 가압ㆍ침청 처리로 금속침투 깊이가 100㎜ 깊이 혹은 전면에 달한다.

이것에 대하여, 진공도 120 토리의 탈기가 조건하에서는 약 85㎜의 침투 깊이밖에 얻을 수 없고, 탈기 처리시의 내부의 가스잔량분이 미함침부로 된다. 따라서, 탈기처리시의 진고도를 0.1 토리이상으로 높이는 것이 바람직하다.

5.모체내화물의 조성

본 발명에 따른 금속함침 내화물은 용융물 또는 드라이가스에 직접 또는 간접으로 접촉하는 부재로 이용된다. 이 금속함침 내화물은 MgO 또는 Al₂O₃을 주체로 하는 내화성 물질에서 형성되고, 외부에 관통하는 개기공을 적어도 4 체적% 함유하는 다공체에 철, 및 크롬, 니켈로 되는 무리로부터 선택된 한 종류 이상의 금속을 주체로 하는 금속 또는 합금을 개기공의 25 체적% 이상에 대하여 함침시켰던 것을 특징으로 한다.

주성분인 MgO 또는 Al₂O₃는 금속함침전의 다공체에 대하여 40 중량% 이상의 함유량인 것이 바람직하다. 마그네시아질 내화물의 경우는 MgO을 올 40 중량% 이상 함유하고, 그밖의 성분으로서 Al₂O₃, Cr₂O₃, ZrO₂, SiO₂를 함유하는 것이 바람직하다.

또, 다공체에는, 이밖에 바인더제나 기공제어제(유기섬유등)가 함유되는 경우가 있다.

본 발명의 금속함침 내화물이 사용되는 고온로는 각각 사용온도, 사용분위기, 슬랙조성 등이 다르다. 그와 같이, 종래의 내화물과 같이 다공체의 조성이 중요하게 된다.

다음으로 본 발명을 이루는데 미쳤던 실험의 일부와 본 발명실시예 및 그 비교예를 나타낸다.

[다공질성형체의 제조와 특성]

제1표 (1),(2)에 마그네시아질 다공체의 제조예.

금속함침예, 및 유출시험의 결과를 나타낸다. 마그네시아 원료에는 MgO이 98%의 소결 마그네시아 클링커를 성형바인더에는 간수를 사용했다. 프레스압은 1톤/㎠으로 했다. 성형체 칫수는 150㎜×100㎜×300㎜로 했다. 44㎛ 이하의 미립배제의 입도조정, 열체적 감소성의 입자 또는 섬유, 금속립의 배합은 어느 방법이라도 10㎛ 이상의 기공을 도입할 수가 있었다. 또, 10㎛ 이상의 기공비율의 증대에 의해, 고온으로의 유출 시험에서의 함침금속의 유출비율은 감소하고 있으며, 그 결과, 내슬랙성, 함침금속의 내산화성이 향상하고 커다란 금속함침 효과가 얻어졌다.

또, 불소성 다공체(실시예 12), 주조성형다공체(실시예 13)도 소성다공체와 같은 효과가 인정되었다. 실시예 12의 성형에 있어서, 바인더 또는 노보락(novolak)형 페놀수지를 배합했다.

또한, 제1표 (1), (2)에 도시하는 침식시험조건은 1700℃의 온도로 4시간 유지하고, 30분 걸러 침식제를 교환했다. 침식제에는 규사 27 중량%, 석탄 53 중량%, 밀스케일 20 중량%의 조성의 것을 이용하고, 1회에 대해 침식제 1㎏을 투입했다.

제2표 (1), (2)에 Al₂O₃96%의 알루미나질 다공체, MgO 55%, Cr₂O₃32%의 마그네시아크롬질 다공체의 제조예와 금속함침예를 나타낸다.

마그네시아질 다공체와 같이, 10㎛ 이상의 기공비율의 중가에 따른 금속함침의 효과는 증대했다.

또 마그네시아ㆍ크로마이트질 다공체는 종래의 내화물과 같은 방법으로 제조한 실시예 18에 있어서도 10㎛ 이상의 기공비율이 크고, 양호한 효과가 얻어졌다.

또한, 제2표 (1), (2)에 도시하는 침식조건은 1700℃의 온도로 4시간 유지하고, 30분 걸려 침식제를 교환했다. 침식제에는 규사 32 중량%, 석탄 48 중량%, 밀스케일 20 중량%의 조성의 것을 이용하고, 1회에 대해 침식제 1㎏을 투입했다.

제3표 (1), (2)에 상기 실시예 3과 같은 마그네시아질 다공체에 Fe-18Cr을 함침시키고, 그때의 진동도 가압력에 의한 함침량의 변화를 나타낸다.

진공도 100 토리 이하이면 가압력을 늘림에 따라, 다공체 전체에 금속을 함침시킬 수가 있었다. 또, 보다 좋은 함침내화물을 얻기 위해서는 진공도 1 토리이하가 바람직하다.

가압력을 100㎏/㎠ 이상으로 해도, 함침량의 증가는 적다.

제4표 (1), (2), (3)에 마그네시아질, 스피넬질, 마그네시아ㆍ크롬질, 마그네시아ㆍ돌로마이트질의 각 금속함침 내화물을 제조하고, 전로 및 스테인렛흐 정련 로로 실기테스트를 행한 결과를 나타낸다. 전로로벽, 전로출강구, 스테인레스 정련로로벽과 함께, 종래의 MgO-C 벽돌보다도 우수한 결과가 얻어졌다.

제5표 (1), (2) 및 제6표 (1), (2)에 용선과, 용강과 RH탈가스 정련로에서의 실기 테스트 결과를 나타낸다. 금속함침 내화물은 손모시피드가 작고, 큰 효과가 인정되었다.

본 발명의 금속함침내화물은 내화물에 함유되는 개기공이 금속으로 충전되어 있으므로, 내슬랙 어텍싱, 내가스어택성, 내스포올링성 및 내용모성에 뛰어나 있다. 이와 같이, 금속함침 내화물을 각종의 금속정련로 및 용융금속용기의 슬랙라인 등에 이용함에 따라, 로 또는 용기의 수명을 전체로하여 대폭으로 연장할 수가 있다. 또, 전로출강구와 같이 출강용강에 의해 현저한 손상을 받는 소모품에 금속함침 내화물을 이용하면, 보전 코스트를 대폭으로 저감할 수가 있다.

특히 각종의 기공제어제를 원료에 배합하여 다공체를 형성하고, 다공체에 함유되는 개기공을 소망의 상태로 제어하면, 금속을 함침시키기 쉽게 된다. 이와같이 개기공을 소망의 상태로 제어함에 따라, 대사이즈의 다공질 성형체의 중심부까지 금속을 함침시키는 것이 가능하게 되며, 대형의 금속함침 벽돌을 제조할 수가 있다. 대형의 금속함침 벽돌을 전로, 탈가스로 등의 라이닝에 이용할 수가 있다. 또, 대형벽돌은 레이들의 용융당접블럭이나 슬래라인 내벽에도 이용할 수가 있다. 또한 석탄액화용 가스배관 등의 고온분위기에 노출되는 장치 부분에도 사용할 수가 있다.

또, 개기공의 제어조건 및 용융금속의 함침조건(가압력, 가열온도 등)을 적의 선택함에 따라, 고함침량의 금속함침벽돌이 얻어진다. 고함침량의 금속함침 벽돌은 종래의 벽돌에서는 볼 수 없는 여러 가지 특성을 가지므로 양호한 기계적 성질 및 가공성을 이용하여, 각종의 구조물을 구책할 수가 있다. 또한, 고함침량의 금속함침벽돌은 구조재료에만 한정되지 않고, 기능재료료서도 이용하는 것이 가능하다. 예를들면, 고온용융물에 초음파를 직접 전달하기 위한 초음파 매체에 이용할 수가 있다.

Claims (11)

1. 용융물에 직접 또는 간접으로 접촉하여 이용되는 금속함침내화물에 있어서 MgO 또는 Al₂O₃를 주체로하는 내화성 물질에서 형성되고, 외부에 관통하는 개기공(pore)을 적어도 4 체적% 함유하는 다공체에 철, 크롬, 및 니켈로 되는 무리에선 선택된 1종류 이상의 금속을 주체로 하는 금속 또는 합금을 상기 개기공의 25 체적% 이상에 대하여 함침시킨 것을 특징으로 하는 금속함침 내화물.
2. 제1항에 있어서, MgO를 주체로 하는 내화성 물질에서 형성된 다공체가 다른 성분으로서 Cr₂O₃, Al₂O₃, ZrO₂및 SiO₂로 되는 무리에서 선택된 1종류 이상의 성분을 함유하는 소성되는 것을 특징으로 하는 금속함침 내화물.
3. 제1항에 있어서, MgO을 주체로 하는 내화성 물질에서 형성된 다공체가 다른 성분으로서 CaO, ZrO₂, SiO₂로 되는 무리에서 선택된 1종류 이상의 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 금속함침 내화물.
4. 제1항에 있어서, Al₂O₃를 주체로 하는 내화성 물질에서 형성된 다공체가 다른 성분으로서 MgO, ZrO₂, SiO₂로 되는 무리에서 선택된 1종류 이상의 성분을 함유하는 것을 특징으로 하는 금속함침 내화물.
5. 제1항에있어서, 다공체에 함유하는 개기공의 25 체적% 이상이 10-3000㎛의 범위의 기공지름으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속함침 내화물.
6. 제1항에 있어서, 도공체가 5-20 체적%의 비율로, 입경이 30-3000㎛의 범위의 금속입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 금속함침 내화물.
7. 제1항에 있어서, 다공체가 원료에 입경이 44-10000㎛의 범위의 내화성 입자를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 금속함침 내화물.
8. 제1항에 있어서, 다공체가 가열에 의해 열분해 또는 반응하여 체적감소하는 성질을 가지고, 입경이 30-3000㎛의 범위의 열체적 감소성 입자를 5-50 체적%이 비율로 내화성 입자의 원료에 혼합되고, 이 혼합물을 형성하고, 가열하여 얻어진 것을 특징으로 하는 금속함침 내화물.
9. 제1항에 있어서, 다공체가 가열에 의해 열분해 또눈 분앙하여 체적감소하는 성질을 가지고, 지름이 30-3000㎛의 범위로, 1000-30000㎛의 범위의 열체적 감소성 섬유체를 5-50 체적의 비율로 내화성 입자의 원료에 혼합되고, 이 혼합물을 형성하고, 가열하여 얻어진 것을 특징으로 하는 금속함침 내화물.
10. MgO 또는 Al₂O₃를 주체로 하는 내화성 물질에서 형성되고, 외부로 관통하는 개기공(pore)을 적어도 4 체적% 함유하는 다공체를 함침할 금속의 융점 이상의 온도로 가열하는 가열공정과, 가열된 다공체에 함유되는 가스를 100토리 이하까지 탈기하는 탈기공정과, 탈기된 다공체를 용융금속욕을 침청하는 침청공정과, 용융금속욕 내의 용융금속을 절대압 1-100㎏/㎠의 범위의 압력으로 가압하고, 다공체의 개기공에 용융금속을침입시키는 가압공정과, 그후 성형체를 용융금속욕에서 꺼내어 서냉하는 서냉공정을 가지는 것을 특징으로 하는 금속함침내화물의 제조방법.
11. 제10항에 있어서, 가압공정에 있어서, 가압력에 용융금속의 정수압을 이용하는 것을 특징으로 하는 금속함침 내화물의 제조방법.