1580 ℃ 이상 견뎌내야 내화물

[석수]

금속의 녹는점

다이아몬드 (3,550℃)
텅스텐 (3,387℃)
티타늄(1,668℃)
코발트(1,495℃)
철 (15,35℃)
니켈(1,452℃)
금(Au) 1,064℃

높은 온도에 잘 견디는 내화물

글 : 이종민 (포스코)


금속의 녹는 점은 텅스텐처럼 3387℃의 매우 높은 금속이 있는가 하면,

수은(-38℃), 갈륨(30℃)처럼 상온에서 액체 상태로 존재하는 금속도 있으며

인듐(157℃), 리튬(181℃), 카드뮴(321℃) 및 아연(420℃)처럼 500℃ 이하의 상대적으로 낮은 금속들도 많다.

철의 녹는 점은 1535℃로 티타늄(1,668℃), °C코발트(1495℃), 니켈(1452℃) 등과 비슷하다.

철을 비롯한 일반 금속들은 고온에서 생산되는 데 그러한 고온 작업환경에는 1500℃ 이상의 고온을 견딜 수 있는 내화물(耐火物, Refractories)이 사용된다.


한자 뜻 그대로 ‘불을 견뎌내는 물질’ 인 내화물은 보통 금속이나 유기재료 대신 무기재료로 제작된다.

내화물의 정의상 고온은 한국공업규격(KS)과 독일공업규격(DIN)에서 모두 SK 26번(용도 온도 1580℃)이상으로 규정하고 있다.


내화물은 고온에 잘 견딜 뿐만 아니라 열팽창성과 열전도율이 작아야 하고 기계적 강도가 충분하며 열의 급변화, 그와 접촉된 가스나 고체 등의 침식마멸에 대한 저항성도 있어야 한다.

이러한 내화물의 용도는 제철, 제강 공정뿐만 아니라 비철금속, 시멘트, 유리, 소각로 및 열병합발전 등 고온을 발생시켜 작업해야 하는 공정에는 모두 사용된다.

내화물의 분류는

내화물을 구성하고 있는 성분에 따라

SiO2가 주성분인 것을 '산성내화물',

Al2O3가 주성분인 것을 '중성내화물',

마그네슘과 칼슘 성분이 포함된 MgO, CaO가 주성분인 것은 '염기성 내화물'

로 분류된다.

형태로 내화물을 분류한다면

전기로나 래들(Ladle), 가열로 벽체 등에는 일정한 형태를 가지고 있는 '내화벽돌'을 쌓는데 이것을 '정형 내화물(Shaped Refractories)'이라 하고


이와 다르게 포대에 담아놓은 시멘트처럼 일정량의 물이나 바인더에 반죽하여 사용할 수 있도록 만들어진 내화물을 '부정형 내화물(Monolithic Refractories)'이라 칭한다.


그 종류로는 '캐스타블', '몰탈', '플라스틱' 등이 있으며 최근에는 작업 현장에서 성형하여 그대로 사용할 수 있는 부정형 내화물 수요가 증가하고 있다.

내화물의 선택은 작업환경에 따라 달라지는데

예를 들어 제강공정의 경우 래들(Ladle)을 탄소강과 스테인리스강을 구분하여 사용하기도 한다. 

탄소합금강은 내화물 중 탄소 성분이 일정량 함유된 것을 사용하고

스테인리스강은 내화물 중 탄소 성분이 없는 것을 사용한다.

왜냐하면 스테인리스강은 탄소를 0.08% 이하로 엄격히 규제하고 있어 내화물 속의 탄소 성분이 용강에 들어가 탄소함량을 변화시키는 것을 방지하기 위함이다.