백색 용융 알루미나 내화물

내화물이란 무엇인가?

먼저, 간단히 정의해 보겠습니다. 내화물은 매우 높은 온도(일반적으로 1000°C 또는 1832°F 이상)와 혹독한 환경(마모, 화학적 부식, 열충격)을 녹거나 분해되지 않고 견딜 수 있는 재료입니다. 용광로, 가마, 소각로, 반응기 및 기타 고온 처리 장비의 라이닝에 사용됩니다.

백색 용융 알루미나가 우수한 내화 재료인 이유는 무엇일까요?

백색 용융 알루미나는 단순한 내화재가 아닙니다. 중요한 용도에 적합한 고성능 또는 프리미엄 소재로 여겨지는 경우가 많습니다  . 그 이유는 바로 화학 및 제조 공정 때문입니다.

1. 매우 높은 순도와 화학적 불활성

• 높은 Al₂O₃ 함량:  WFA는 일반적으로  99% 이상의 알루미나(Al₂O₃)를 함유하고 있습니다 . 이는 내화물에 있어 가장 중요한 특성입니다.

• 거의 중성적인 거동:  알루미나는 화학적으로 안정적이며 양성 산화물로 작용하지만, 고순도 형태에서는 산성 및 염기성 슬래그 모두의 공격에 매우 강하므로(일정 한계 내에서) 다용도로 사용할 수 있습니다.

• 낮은 불순물:  SiO₂, Fe₂O₃, Na₂O와 같은 불순물은 매우 낮은 양(종종 <0.5%)으로 존재합니다. 이러한 불순물은 저융점 상(예: 유리상)을 형성합니다. WFA에서 이러한 불순물이 존재하지 않는다는 것은 다음과 같은 의미를 갖습니다.

  • 더 높은 고온 강도:  내화물은 더 높은 온도에서도 구조적 무결성을 유지합니다.

  • 더 나은 크리프 저항성:  고온에서 하중을 받을 때 느린 변형에 대한 저항성이 더 뛰어납니다.

  • 부식 감소:  슬래그, 용융 금속 및 가스가 공격할 수 있는 반응 부위가 줄어듭니다.

2. 매우 높은 녹는점

• 순수 알루미나의 녹는점은  2050°C(3722°F) 입니다 . 거의 순수한 WFA는 이 온도에 매우 가까운 녹는점을 갖습니다. 따라서  내화도 측정 기준인 고온 원뿔당량(PCE) 이 매우 높아 극한 온도 환경에서도 사용할 수 있습니다.

3. 고온에서의 우수한 기계적 특성

• 높은 고온 MOR(파괴 계수):  WFA 기반 내화물은 고온에서도 강도를 유지합니다. 이는 용광로 내부의 기계적 손상, 하중 지지 및 마모 조건을 견뎌내는 데 필수적입니다.

• 탁월한 내마모성:  코팅과 마찬가지로 모스 경도 9로 가마 덮개, 버너 블록, 장입물이 끊임없이 움직이는 곳 등 기계적 마모가 심한 부위에 사용하기에 이상적입니다.

4. 우수한 체적 안정성(재소성 수축)

• WFA는 이미  용융된  제품이기 때문에 제조 과정에서 가장 급격한 상변화와 수축을 겪었습니다. 성형 내화물(벽돌)이나 일체형 내화물(캐스터블)의 골재로 사용될 경우, 최초 가열 시 뛰어난 치수 안정성을 제공하여 새로운 내화벽돌의 건조 과정에서 균열 발생 위험을 최소화합니다.

내화물에서 WFA의 일반적인 형태 및 응용 분야

WFA는 단독으로 사용되는 경우가 드뭅니다. 내화성 매트릭스 내의 핵심 성분 또는 “응집체”로 사용됩니다.

1.  성형 내화물(벽돌 및 형상)

• WFA는 특정 입자 크기(굵음, 중간, 미세)로 분류되며 다른 고순도 재료나 세라믹 결합제와 결합되어 벽돌로 압축됩니다.

• 용도:  고온로(예: 터널 킬른, 셔틀 킬른), 강철 래들, 시멘트 킬른 전환 구역 및 화학 처리 반응기의 중요 구역용 라이닝.

2.  일체형 내화물(미성형)

이는 가장 규모가 크고 성장세가 빠른 응용 분야입니다.

• 캐스터블:  WFA 골재를 칼슘 알루미네이트 시멘트 및 미분말과 혼합합니다. 물을 첨가하면 붓거나, 펌핑하거나, 진동시켜 이음매 없는 라이닝을 형성할 수 있습니다.

• 건식 혼합재:  캐스터블과 유사하지만, 신속한 보수 또는 설치를 위해 표면에 분사(건식 분사)할 수 있도록 설계되었습니다.

• 다짐용 혼합물:  특정 용도에 맞게 다져서 사용하는 건조한 혼합물입니다.

• 적용 분야:  복잡한 형태의 용광로 내벽, 레이들 내벽, 버너 블록, 사이클론 및 이음매 없는 맞춤형 형상의 내벽이 필요한 모든 영역.

3.  특수 제품

• 투자 주조 쉘:  WFA 가루(미분말)는 내화성이 높고 순도가 높아 초합금 터빈 블레이드와 기타 정밀 금속 부품을 주조하는 세라믹 금형을 만드는 데 적합한 스터코 및 백업 소재입니다.

• 가마 받침대:  WFA로 만든 기둥, 받침대, 판은 강도와 ​​처짐(크리프)에 대한 저항성 덕분에 매우 높은 온도에서 소성하는 동안 도자기를 지지하는 데 사용할 수 있습니다.

내화물에서 갈색 용융 알루미나(BFA)와의 비교