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내화물의내화물의일반적인일반적인 특성특성

㈜ 포스렉R&D CENTER

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-- Content Content --

1. 내화물의 종류

2. 내화물 제조 공정도

3. 각 설비별 내화물 적용 사례

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1. 1. 내화물의내화물의 분류분류

1-1. 화학성질 상 분류

[ 산성내화물 : R(R:Metal ion) O2 ex: SiO2]

[ 중성내화물 : R2O3 ex: Al2O3]

[ 염기성내화물:RO ex :MgO등과 같은 화학성분을 주성분으로하는 내화물]

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11--2. 2. Ternary SystemSystem의한의한 분류분류

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2. 2. 내화물내화물 제조제조 공정도공정도

2-1. 내화물 원료 종류 및 준비과정

산성내화물 ● 채광→열처리→분쇄

중성내화물● 채광→열처리→분쇄(저급)

● 채광→Bayer Process→소성 →분쇄(고급)

염기성내화물

●Sea water Sintered Magnesia Clinker

: CaCO3 → CaO → Ca(OH)2 → Mg(OH)2 → MgO

● Natured Magnesia Clinker: MgCO3 → MgO

● Fused Magnesia Clinker: MgO → Fusing(3000℃<)

해수MgO제조 공정도

Table MgO Clinker의 특성

MgO(%) Bulk Density Porosity(%)

Sintered MgO 95~99 3.30~3.45 1.0~3.0

Natured MgO 80~97 3.10~3.25 4.0~12.0

Fused MgO 96~99 3.40~3.47 1.0~2.0

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22--2.2.제조방법에제조방법에 따른따른 원료원료 품질특성품질특성((MgOMgO Clinker)Clinker)

Crystal Size (㎛)

Natured MgO 60~90

Sintered MgO 40~70

Fused MgO 500<

Natured MgO Sintered MgO Fused MgO

Pore

Periclase

Grain boundary

S-MgO종류

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22--3.3.내화물내화물 제품제품 제조제조 공정도공정도

2-3-1. 불소성 내화물

●제조 공정도

● 적용제품

Al2O3-Carbon, Al2O3-SiC-Carbon, Al2O3-MgO-Carbon

Al2O3-ZrO2-Carbon, Al2O3-Cr2O3-SiC-MgO-Carbon

MgO-Carbon, MgO-Al2O3-Carbon, MgO-CaO-Carbon

ZrO2-Carbon

● 적용설비

혼선차(Topedo car), 전로, Ladle, 전기로, Sliding Gate, Nozzle

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22--33--2. 2. 소성소성 내화물내화물

● 제조 공정도

●적용제품

점토질 벽돌(High SiO2), 알루미나질 벽돌(Al2O3-SiO2), 고 알루미나

벽돌, 단열형 벽돌, MgO 벽돌, MgO-Cr2O3질 벽돌, MgO-CaO질 벽돌

● 적용설비

열풍로, 고로, 혼선차, 전로,R.H, Ladle영구장,연주등 모든 설비에 사용

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22--33--3. 3. 부정형부정형 내화물내화물

● 제조 공정도

●제품종류

Ramming재, Plastic재, Coating재, Spray재, Castable,Stamp재

Mortar재, Flame Gunning재

● 적용설비

열풍로, 고로, 혼선차, 전로,R.H, Ladle영구장,연주등 모든 설비에 사용

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3. 3. 각각 설비별설비별 내화물내화물 적용적용 사례사례

3-1. 제철 및 제강 조업 Flow

●일괄 제철소 조업Flow

●제강 조업 Flow

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33--2. 2. 각각 설비별설비별 내화물내화물 구성구성 형태형태

●고 로

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●전기로

●혼선차

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●전 로

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▶▶ 염기성염기성 내화물의내화물의 사용원료사용원료 특성특성

품질 요구 특성 사용 제품

Sintered MgO Cl’■High Purity, low B2O3

■Periclase의 대형화

■CaO/SiO2 적정화

Fused MgO Cl’■Crystal Size의 최대화

■입계 용적의 최소화

Sinter,Fused Alumina ■High Density,Purity ■MgO-Al2O3-C

Sintered Spinel Cl’■MgO+Al2O3 함량의 최대화

■Spinel Bonding 견고

■입계 용적의 최소화

■Spinel Brick

■Spinel-C Brick

Fused Magchro Cl’ ■Crystal Size의 최대화

■Total Flux 함량의 최소화

Chrome Ore

■High Cr2O3 화

■Gangue Material의 최소화

■비 표면적의 최소화

■Mg-Cr Brick

Graphite ■High Purity, Flake상 ■MgO-C Brick

■MgO-C Brick

■Mg-Cr Brick

■MgO-Al2O3-C

Brick

■MTA Brick

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▶▶ MgOMgO ClinkerClinker의의 BB22OO33와와 침식성침식성

Sinterd MgO F- MgO

a b c d

화학

성분(%)

MgOB2O3

98.50.07

98.00.04

99.20.001

98.50.18

Bulk density(g/㎤)

3.40 3.42 3.44 3.38

Crystal size(㎛) 50 55 60 450

0

20

40

60

80

100

120

0 0.05 0.1 0.15 0.2

B 2O3 conte nt in M gO clinke r

Cor

rosi

on in

dex

○ MgO Clinker B2O3함량 ↑

: Corrosion Resistance ↓

▶▶MgOMgO ClinkerClinker의의 BB22OO33와와 HydrationHydration

Test condition

3hrs at 0.3M Pa steam pressure

0

2

4

6

8

10

12

90 92.5 95 97.5 100M gO content(%)

Wei

ght g

ain(

%)

M agnesite M go Cl'(No boron)Sea water M gO Cl'(0.1% B2O3)Sea water M gO Cl'(0.15-0.4% B2O3)

○ MgO Clinker의 B2O3 ↑

: Hydration Resistance ↑

저융점액상물질 B2O3-SiO2

생성으로 소화발생 억제

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▶▶ Magnesia BrickMagnesia Brick의의 미세구조미세구조 및및 특성특성

- Microstructure

pore

Periclase

1.Chemical Reaction Resistance

- MgO M.P:2800℃

2.Thermal Conductivity

- 2.5kcal/m·hr·℃ (at 1000℃)

3.High Specific Heat

- 0.27kcal/℃ (at 1000℃)

4.High thermal Shock Resistance

- Directbond (High Burned)

5.High Thermal Expansion

- 1.3% (at 1000℃)

6.Low Deformation in High Tem.

- T2 :1650℃<

7.Very High Refractoriness

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●● Magnesia Carbon,Magnesia Alumina Carbon BrickMagnesia Carbon,Magnesia Alumina Carbon Brick

▶ Material : Magnesia Clinker, Spinel,Alumina (Sintered,Fused)

graphite, Metal

Chemical Comp.(%)

Al2O3 F.Carbon Crystal Size

S-Alumina 20~70㎛

F-Alumina 50~200㎛

Graphite 95~99% Nonwetting

Metal Mg/Al, Al,Si,B4C,CaB6,SiC etc Antioxidant

Spinel95~99

Property

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▶▶ Magnesia Carbon BrickMagnesia Carbon Brick의의 미세구조미세구조 및및 특성특성

F-MgO

Metal

Graphite

Flake graphite

MgO-C Brick

1.Unburned,Burned

2.High Corrosion Resistance

-graphite:wetting

Resistance[FeO]

3.High thermo-mechanically

Shock Resistance

-graphite:thin film(flake구조)

4.Very sensitive in Oxidation

condition

- C+O2→CO2

5.High thermal Conductivity

-graphite:400Btu/hr.ft2.℉/in

at 1090℃

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▶▶ Magnesia Clinker Magnesia Clinker 순도와순도와 침식성침식성

0

2

4

6

8

10

12

94 95 96 97 98 99 100

M gO Content(%)

Cor

rosi

on d

epth

(mm

Test brick(MgO-C)

Mixingratio(wt% )

Magnesia 87Graphite 13

Metal none

○ MgO Purity ↑

: Corrosion Resistance ↑

▶▶ MgOMgO ClinkerClinker 결정크기와결정크기와 침식성침식성

T e s t b r i c k ( M g O - C )

M i x i n gr a t i o ( w t % )

M a g n e s i a 8 2G r a p h i t e 1 8

M e t a l +α

Fused M agnesia clinkera b c d

Chemicalcomposition

M gO (% )B2O 3(% )

CaO/SiO 2

99.00.011.34

97.4tr

4.75

97.1tr

2.65

97.0tr

1.82Crystal size(㎛) 1500 1000 700 500

50

70

90

110

130

150

170

400 600 800 1000 1200 1400 1600

Crystal s ize (㎛ )

Cor

rosi

on in

dex

○ MgO Clinker Crystal size ↑ : Corrosion Resistance ↑

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▶▶ 결정질결정질 ,,비결정질비결정질 graphitegraphite와와 침식성침식성

80

100

120

140

160

180

200

A B C D

SampleC

orro

sion

inde

x

2

4

6

8

10

12

14

耐Sp

allin

g(回

數)

1400

H℃

⇔2O

浸積

Test sampleA B C D

Mixingratio

(wt%)

MagnesiaF.GA.C

Metal

9370

9352

9334

9316

F.C :Flake graphite

A.C :Amorporous graphite

○ Corrosion Resistance: Flake graphite > Amorporous

graphite

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▶▶ MgOMgO Clinker CaO/SiOClinker CaO/SiO22비와비와 침식성침식성

8090

100110120130140150160

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5CaO/SiO2 ratio in MgO clinker

Cor

rosi

on in

dex

○ MgO Clinker의 Grain Boundary CaO/SiO2 ratio ↑

: Corrosion Resistance ↑

( CaO/SiO2:1.8~2.4)

Fig. Relationship between corrosion resistance and

CaO/SiO2 ratio of Fused MgO in MgO-C brick

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●정련로(R.H, VOD,AOD)

▶R.H

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▶▶Magnesia Chrome Brick(R.HMagnesia Chrome Brick(R.H적용적용 내화물내화물))

▶ Material : Magnesia Clinker, Chrome Ore(Natured)

Fused Mg-Cr Clinker [ MgO+Chrome:Fusing)

Cr2O3 ,Addertive

Table. Chrome material의 특성

Chemical Comp.(%) Physical

MgO Cr2O3 T-Flux B.D

Chrome Ore 10~20 30~58 28~47 3.70~3.85

Fused Mg-Cr 55~63 19~35 10~20 3.78~3.90

Cr2O3 - 99< - -

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▶▶ Chrome material Chrome material 과과 MgMg--Cr BrickCr Brick의의 미세구조미세구조

Chrome Ore DB Brick

Fused Mg-Cr SRB Brick

Cr Ore

MgO Cl’

Fused Mg-Cr

Cr Ore

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▶▶ Dolomite Brick(Dolomite Brick(정련로정련로 적용적용 내화물내화물))

▶ Material : Magnesia Clinker, Dolomite Clinker

Dolomite Clinker종류 및 제조방법

1. Natured Dolomite Clinker

: Mg·CaCO3 → MgO·CaO (shaft kiln,R/K)

2. Sea Water Dolomite Clinker

: CaCO3 → CaO → Ca(OH)2 → Mg(OH)2--------- ①

CaCO3 → CaO → Ca(OH)2 --------- ②

Mg(OH)2 + Ca(OH)2 → MgO·CaO -------- ①+②

Table.Dolomite Clinker의 종류

Chemical comp.(%) Physical

MgO CaO B.D

Dolomite Clinker 45~50 50~55 3.10~3.17

Mag-Dolomite Clinker 70~75 25~30 3.20~3.25

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▶▶ Dolomite BrickDolomite Brick의의 미세구조미세구조 및및 특성특성

Dolomite Clinker

Dolomite Brick

MgO

Dolomite Cl’

1.Burned,Unburned

2.High Refining effect in Steel

3.Very High Thermal Shock Resistance

[Dolomite Brick>Mg-Cr Brick]

4.Low Deformation in High Temp.

5.Very Sensitive in Hydro-reaction

6.High Refractoriness

7.High Chemical Resistance

in High basicity slag

-CaO/SiO2:1.0<

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▶▶ SpinelSpinel Brick(CrBrick(Cr--Free Free 내화물내화물))

▶ Material : Magnesia Clinker, Spinel Clinker

합성Spinel Clinker종류 및 제조방법

1. Synthetic Spinel Clinker

: MgO + Al2O3 → MgO·Al2O3

Sintered:R/K, Fused:Electric Furnace

Table. Spinel Clinker의 특성

Chemical comp.(%) Physical Property

MgO Al2O3 B.D Crystal size

30 70 3.25

50 50 3.40

F-Spinel 50 50 3.48

5~20㎛S-Spinel

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▶▶ SpinelSpinel BrickBrick의의 미세구조미세구조 및및 특성특성

Spinel

Free MgO

Spinel

MgO

1.High Chemical Reaction Resistance

- MgO·Al2O3 (M.P:2130℃)

- MgO+Al2O3:98%<

2.High Thermal Shock Resistance

3.High Penetration Resistance

- Na,K,Cl

4.High gas attack Resistance

- Acid gas:CO2,SO2

5.Low Thermal Expansion

- 1.0% at 1000℃

6.High Stability Structure

- Spinel bonding

7.Low Permeability

- 1500 centidarcy

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●래들 및 연주기