내화도, 하중연화, 스폴링

내화도, 하중연화

여러 가지 혼합물로 구성된 재료는 일정한 융점을 나타내지 않고 어떤 온도에서 일부 저융점 화합물 또는 공정 조성 융액이 결정입자 사이에 생성되고 온도의 상승과 함께 이 용융물의 양이 증가하여 자중(스스로의 무게)에 의해 연화되면서 변형이 시작된다. 연화온도를 명확히 규정하기 위해 일정한 크기, 형상의 삼각추를 만들어 이것을 일정 경사로 세워 연화를 비교하고, 그 연화온도를 재료의 내열성을 나타내는 실용적인 척도로 사용하기 위해 내화도를 측정한다. 이 때 사용하는 삼각추를 제게르콘(seger cone)이라고 하며, 이것은 1886년 독일인 H. Seger가 고안한 규사, 자기토, 장석, 탄산석탄을 결합한 삼각형의 뿔체이다. 제게르콘은 연화온도에 따라 번호가 규격화되어 있다. 제게르콘을 이용하여 소성의 진행정도 내화도의 비교 등이 가능하다. 실제적으로는 하중내화도를 측정하기 위해서 하중내화도 측정장비를 이용 온도를 올리면서 발생하는 내화 세라믹 제품의 변형거동을 측정한다.

스폴링

스폴링(spalling)은 박락현상이라고도 하며 내화벽돌 등이 사용 중 내부에 생성되는 응력 때문에 균열이 생기거나 표면이 떨어지는 현상을 말한다. 내화물 중 다공재료 혹은 거친 재료에서는 용액 등의 침투가 발생하고 반응계면이 증가한다. 또한 기계적 침식, 침투부분의 탈리 등이 발생하여 화학적 침식은 더욱 촉진된다. 이러한 상황에서 재료간 열팽창계수의 차이 등이 복합적으로 발생하게 되는데, 이것은 내화물의 스폴링은 한가지 원인에 의해 발생하지 않으며 다양한 원인에 의해 복합적으로 발생하게 된다는 것을 보여준다.
이와 같은 스폴링은 원인에 따라 다음과 같이 분류된다.(아래의 원인들이 보통 복합적 발생한다.)
1) 열적스폴링 : 급열, 급냉 등 열충격에 의해 발생하는 스폴링
2) 기계적 스폴링 : 가마를 쌓을 때 불균형에 의해 발생하는 장력, 전단력이 작용할 때 내화물 내외의 온도 차이로 발생하는 스폴링
3) 조직적 스폴링 : 내화물의 열 작용, 슬래그 침식작용에 의한 스폴링