불에 결디는 물질 - 내화물

불을 이기는 '내화물' 이란?

<<내화물(耐火物) 이란>>

'불에 견디는 물질'이란 뜻을 가진 '내화물'은 아주 높은 온도에서 녹지않고 견디는 재료를 통틀어 말한다. 이런 내화물이 없다면 철강을 만드는 작업은 거의 불가능하다. 스크랩을 녹여 쇳물을 만드는 전기로, 이를 받아내는 용기(래들)는 내화물 없이 존재할 수 없다. 1000℃를 넘는 온도로 소재를 가열하는 가열로 또한 단순히 철피만으로 몇 시간 견디지 못할 것이다.

<<내화물은 어떤 종류가 있을까>>

집 지을 때를 생각해 보자. 기본적으로 벽돌을 쌓아 올리고 그 위에 시멘트와 물을 섞어 반죽한 콘크리트를 도포한다. 내화물도 이와 마찬가지다. 전기로나 래들, 가열로 벽체 등에는 일정한 형태를 가지고 있는 '내화벽돌'을 쌓는데 이것을 '정형 내화물'이라 한다. 이와 다르게 포대에 담아놓은 시멘트와 같이 일정한 형태없이 일정량의 물이나 바인더에 반죽하여 사용할 수 있도록 만들어진 내화물을 '부정형 내화물'이라 한다. 그 종류로는 '캐스타블', '몰탈', '플라스틱' 등이 있다.

이밖에도 내화물을 구성하고 있는 '성분'에 따라 분류하기도 하는데, 실리콘 성분이 포함된 SiO2가 주성분인 것을 '산성내화물', 알루미늄 성분인 Al2O3가 주성분인 것을 '중성내화물', 마그네슘과 칼슘 성분이 포함된 MgO, CaO가 주성분인 것은 '염기성 내화물'이라 한다.

<<어떤 곳에 무슨 내화물이 사용될까>>

내화벽돌과 같은 정형 내화물은 제강 전기로나 래들 벽체, 가열로의 벽체 등과 같이 주로 기본 몸체를 이루는 곳에 들어간다. 부정형 내화물은 내화벽돌 사이 사이를 결합시키거나 마감재로 시공한다. 또한 정형 내화물로 시공이 어려운 천정이나 비좁은 틈 사이에 사용한다.

내화물의 형태 뿐만 아니라 작업여건에 따라 사용하는 기준도 다르다. 제강의 경우 주로 고온의 용강과 직접 접촉하므로 잘 마모되지 않고(내마모성), 침식되지 않는 것을 사용하고, 가열로에는 가열온도를 유지해야 하므로 외부로부터 열을 차단하는 단열성이 좋은 것이 필요하다.

내화물의 선택기준은 작업강종에 따라서도 달라진다. 제강의 경우 내화물이 각기 다른 '탄소합금강 래들'과 '스테인리스 래들'을 구분하여 사용하는데, 그 이유는 내화물 성분 중 탄소(C) 때문이다. '탄소합금강'은 내화물 중 탄소 성분이 일정량 함유된 것을 사용하고 '스테인리스강'은 내화물 중 탄소 성분이 없는 것을 사용한다. 스테인리스강은 탄소를 0.08% 이하로 엄격히 규제하고 있어 내화물 속의 탄소 성분이 작업 중 용해되어 용강 오염을 일으키는 것을 방지하기 위해서이다.

이밖에도 연주용으로는 '기능성 내화물'이라 불리는 특수한 내화물을 사용한다. 래들의 용강을 연주 '턴디쉬'로 받아 다시 연주기 '몰드' 속으로 주입하는 과정에서 용강이 대기와 접촉하게 되면 대기의 산소와 결합(산화)하여 결함을 일으킨다. 그러므로 이곳의 내화물은 관(Tube) 형태로 특수하게 제작되어 용강을 대기로부터 차단하도록 설계되어 있다.