KR101895107B1 - 미끄럼 이동 관계로 서로 결합된 제1 및 제2 요소를 포함하는 노즐 조립체와, 열 팽창성 재료로 이루어진 밀봉 부재와, 내화 요소와, 내화 요소의 제조 방법 및 두 내화 요소를 결합하는 방법 - Google Patents

미끄럼 이동 관계로 서로 결합된 제1 및 제2 요소를 포함하는 노즐 조립체와, 열 팽창성 재료로 이루어진 밀봉 부재와, 내화 요소와, 내화 요소의 제조 방법 및 두 내화 요소를 결합하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 튜브 교환 장치 및 슬라이딩 게이트로부터 선택된 금속 주조 장치용의 노즐 조립체(20, 30)에 관한 것으로, 이 노즐 조립체는,
- 제1 보어 구멍을 갖는 제1 결합면(1a)을 구비하는 제1 내화 요소(1);
- 제2 보어 구멍을 갖는 제2 결합면(11a)을 구비하는 제2 내화 요소(11);
- 제1 및 제2 내화 요소의 제1 및 제2 결합면의 사이에 마련되는 밀봉 부재(2)를 포함하며,
상기 제1 및 제2 내화 요소는, 제1 및 제2 보어 구멍이 정합되거나 어긋나게 될 수 있도록 각각의 제1 및 제2 결합면을 통하여 슬라이딩 이동 관계로 서로 결합되어, 정합 시에는, 용융 금속을 상기 노즐 조립체의 용융 금속 입구(13a)로부터 용융 금속 출구(3b)로 방출하는 연속적인 보어(3, 13)를 형성한다.

Description

미끄럼 이동 관계로 서로 결합된 제1 및 제2 요소를 포함하는 노즐 조립체와, 열 팽창성 재료로 이루어진 밀봉 부재와, 내화 요소와, 내화 요소의 제조 방법 및 두 내화 요소를 결합하는 방법{NOZZLE ASSEMBLY COMPRISING FIRST AND SECOND ELEMENTS BEING COUPLED TO ONE ANOTHER IN A SLIDING TRANSLATION RELATIONSHIP AND A SEALING MEMBER MADE OF THERMALLY INTUMESCENT MATERIAL, REFRACTORY ELEMENT, METHOD FOR PRODUCING A REFRACTORY ELEMENT, METHOD FOR COUPLING TWO REFRACTORY ELEMENTS}
본 발명은 일반적으로, 연속적인 금속 주조 라인에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 튜브 교환 장치에 사용하기에 적합한 노즐 유닛 또는 슬라이딩 게이트 장치의 게이트 플레이트 등과 같이, 왕복 슬라이딩 관계로 결합되어 있는, 금속 주조라인에 있어서의 노즐 조립체의 요소들 사이의 계면을 밀봉하기에 특히 적합한 밀봉에 관한 것이다.
금속 성형 공정에 있어서는, 용융 금속을 하나의 금속 용기로부터 다른 금속 용기, 몰드 또는 툴에 전달하고 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 레이들(100)은, 노로부터 용융되고 턴디쉬(200)에 전달되는 금속으로 채워진다. 그 후, 용융 금속은, 턴디쉬로부터 슬래브, 괴철(bloom), 빌릿 또는 그 외의 형태의 연속 주조품을 형성하는 연속 주조 몰드(continuous casting mold)로, 또는 잉곳이나 주물공장의 몰드에서의 기타 특유의 정해진 형상으로 캐스팅된다. 금속 용기로부터의 용융 금속의 흐름은, 그러한 용기의 바닥에 위치하는 다양한 노즐 조립체(20, 30)를 통하여 중력에 의해 추진된다.
이러한 노즐 조립체의 일부는, 서로에 대해 이동 가능한 요소들을 포함한다. 예컨대, 레이들(100)의 바닥(100a)에는, 도 2에 도시된 바와 같은 슬라이드 게이트 장치(20)가 설치되어 있다. 이 슬라이드 게이트 장치는, 레이들 바닥의 내화성 피복에 매립된 내측 노즐(21)을 레이들의 외측에서 연장되는 수집 노즐(22)에 결합한다. 관통 보어를 갖는 게이트 플레이트(25)가 내측 노즐과 수집 노즐 사이에 개재되어 있고, 이들 사이에서 선형으로 슬라이딩하여 그 관통 보어를 내측 및 외측 노즐의 관통 보어와 정합시키거나 어긋나게 할 수 있다.
다른 예로는, 턴디쉬에 수용된 용융 금속을 몰드 또는 툴에 방출하도록 턴디쉬(200)의 바닥에 장착되는 튜브 교환 장치가 있다. 이 장치는, 턴디쉬 바닥의 내화성 피복에 매립되는 내측 노즐(31)과 턴디쉬의 외측에서 연장되는 주입 노즐(32)을 포함한다. 이러한 주입 노즐의 서비스 시간은 일반적으로 전체 주조 작업보다 짧기 때문에, 새로운 주입 노즐을 적절한 안내 수단을 따라 슬라이딩시켜 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 낡은 주입 노즐을 밀어내어 교환함으로써, 주조 작업을 중단하지 않고 주입 노즐(32)을 교환할 수 있게 하는 튜브 교환 장치가 사용되는 경우가 있다.
금속 주조 장치에 있어서는, 결합된 요소들 간의 계면에서의 완벽한 공기 기밀성이 가장 중요한데, 그 이유는, 한편으로, 그러한 고온에서는 대부분의 용융 금속이 공기와 접촉하면 빠르게 산화되고, 다른 한편으로, 노즐 보어를 통한 흐름으로 인하여, 임의의 기밀하지 않은 계면에서 벤츄리 효과에 의한 공기 흡입이 초래되기 때문이다. 이러한 문제는, 작업 중에 이동될 수 있고 또한 기밀성이 유지되어야 하는 요소들에서 특히 민감하다.
노즐 조립체의 요소들 간의 계면에서의 갭에 공기가 흡인되는 것을 방지하기 위하여, 두 요소의 접촉면을 서로에 대하여 가압하는 강한 힘을 가하는 스프링 등의 클램핑 수단에 의해 두 요소를 서로 결합하고 있다. 이러한 방법에는 제한이 있는데, 그 이유는, 클램핑력이 너무 크면, 두 요소의 서로에 대한 슬라이딩을 저해할 수 있고, 계면에 약간의 국부적인 거칠기 등의 작은 결합이 있는 경우에는 비효율적이기 때문이다. 아르곤이나 질소 등의 가스를 계면에 또는 그 근처에 마련된 채널을 통하여 주입함으로써 가스 블랭킷을 사용되는 경우가 있다. 그러나 이 해법은, 큰 용적의 가스를 소모하고 공기의 흡입을 완전히 방지하지 못한다. 슬라이딩 접촉면은, 흑연 등의 윤활제 층으로 피복되는 경우가 있고, 흑연이, 물유리 등의 결합재, 벤토나이트와 같은 점토 등의 첨가재 등에 매립된다. 이러한 윤활층은 어느 정도는 내화성 표면 간의 계면의 시일로서 작용하지만, 국부적으로 온도가 매우 높고 열 구배가 큰 경우에는, 노즐 조립체 주변의 환경적인 조건이 열악하게 되어, 조립체의 완전한 공기 기밀성을 확보하기에는 일반적으로 밀봉 효과가 충분하지 않다.
본 발명은, 슬라이딩 이동 관계로 서로 결합되어 있을 경우에도, 노즐 조립체의 두 내화성 표면 간의 계면에서의 공기 기밀성을 확보하는 해법을 제안한다. 본 해법은 결합면에 대한 어떠한 미세 가공도 필요로 하지 않는다.
본 발명은, 첨부의 독립 청구항에 의해 규정된다. 종속 청구항은 바람직한 실시형태를 규정한다. 특히, 본 발명은 튜브 교환 장치 및 슬라이딩 게이트로부터 선택된 금속 주조 장치용의 노즐 조립체에 관한 것으로, 이 노즐 조립체는,
- 제1 보어 구멍을 갖는 제1 결합면을 구비하는 제1 내화 요소;
- 제2 보어 구멍을 갖는 제2 결합면을 구비하는 제2 내화 요소;
- 제1 및 제2 내화 요소의 제1 및 제2 결합면의 사이에 마련되는 밀봉 부재를 포함하며,
상기 제1 및 제2 내화 요소는, 제1 및 제2 보어 구멍이 정합되거나 어긋나게 될 수 있도록 각각의 제1 및 제2 결합면을 통하여 슬라이딩 이동 관계로 서로 결합되어, 정합 시에는, 용융 금속을 상기 노즐 조립체의 용융 금속 입구로부터 용융 금속 출구로 방출하는 연속적인 보어를 형성한다.
본 명세서에 있어서, "노즐 조립체"는, 용융 금속의 용기 밖으로의 주조를 허용하는 보어를 포함하는 적어도 하나의 노즐을 포함하는 임의의 조립체로서 정의된다.
본 발명에 따른 노즐 조립체의 팽창성 재료는 바람직하게는, 이하의 것을 갖는다.
- 적어도 130℃, 바람직하게는 적어도 400℃, 보다 바람직하게는 적어도 600℃의 초기 팽창 온도 Ti 및/또는
- 20℃에서 측정한 그 용적에 대하여, Ti와 1400℃ 사이에 있는 최대 팽창 온도 Tmax에서의, 적어도 10, 바람직하게는 적어도 25, 보다 바람직하게는 적어도 50, 가장 바람직하게는 적어도 80의 최대 상대 팽창 Vmax/V20
"열적 팽창성 재료"는, 열에 노출됨으로써 부풀어 올라 용적이 증가하고 밀도가 감소하는 물질을 말한다. 팽창성 재료의 스웰링(swelling)은 일반적으로 상기 재료의 적어도 하나의 성분의 상 변환에 의해 초래되고, 일반적으로 온도에 따라 선형으로 증가하는 통상적 열팽창(DV= aDT)과는 분명히 구분되는 것이며, 여기서 a는 열팽창 계수이다. 본 발명에 적합한 팽창성 재료는, 열에 노출될 때에 팽창되도록 층들 사이에 다른 재료를 삽입함으로써 개질되는 층상의 재료로 구성될 수도 있고, 바람직하게는 이하의 것으로부터 선택된다.
- 팽창성 흑연, 점토, 운모 또는 펄라이트로서, 황산, 질산, 인산, 아세트산 또는 페놀산 등의 유기산과 그 염, 인접하는 결정성 층들 사이에 삽입된 염소 및 브롬 가스 중 하나 이상을 포함하는 것; 여기서는 황 또는 인을 함유하는 화합물이 삽입된 팽창성 흑연이 바람직하다.
- 바람직하게는 질석(vermiculite) 및 흑운모(biotite)의 지층들 사이에 개재된 층의 형상으로 있는 질석.
본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 팽창성 밀봉 부재는, 팽창되지 않은 두께가 바람직하게는 0.1 내지 3.0 mm, 보다 바람직하게는 0.2 내지 1.0 mm, 가장 바람직하게는 0.3 내지 0.6 mm인 피복층이다. 이 피복층은, 예컨대 표준의 흑연 혼합물로서의 최종 밀봉층으로 선택적으로 덮일 수도 있다. 이에 따라, 밀봉 부재는 제1 및/또는 제2 결합면의 상당 부분, 바람직하게는 전체에 걸쳐 피복될 수도 있다. 대안으로, 상기 밀봉 부재는, 제1 및/또는 제2 보어 구멍을 각각 적어도 부분적으로 둘러싸는 제1 및/또는 제2 결합면 상의 홈 내에 마련될 수도 있다. 상기 홈의 깊이는 바람직하게는 적어도 0.5 mm, 보다 바람직하게는 적어도 1.0 mm, 가장 바람직하게는 적어도 3.0 mm이다.
대안의 실시형태에 있어서, 상기 밀봉 부재는, 바람직하게는 제1 및/또는 제2 보어 구멍을 각각 둘러싸는 제1 및/또는 제2 결합면 상의 홈 내에 수용되는 개스킷의 형태일 수도 있다.
상기 밀봉 부재는,
- 팽창성 흑연 및/또는 질석을 포함하는 팽창성 재료 5 내지 95 wt%;
- 바람직하게는, 점토, Na2CO3, CaCO3, MgCO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 중 하나 이상과 혼합된 물유리 등의 바인더 5 내지 95 wt%;
- 흑연(비팽창성) 등의 윤활제 0 내지 80 wt%;
- 알루미늄, 실리콘 또는 몰리브덴 등의 산화 방지제 0 내지 20 wt%를 포함할 수도 있고,
상기 wt%는, 밀봉 부재 조성의 총 건조 중량에 대한 고형물 건조 증량으로서 측정된다.
바람직한 실시형태에 있어서, 상기 팽창성 재료는, 하나의 결합면을 다른 결합면에 대해 슬라이딩시킬 때의 전단과 같은 기계적 응력 또는 소정의 온도에 노출될 때에 유동성이 생기거나, 휘발되거나 분해될 수 있는 마이크로쉘로 캡슐화된다. 이러한 마이크로쉘은 바람직하게는, 0.5 내지 80 wt%, 보다 바람직하게는 5 내지 30 wt%의 양으로 존재하는, 바람직하게는 점토, Na2CO3, CaCO3, MgCO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2, 또는 Mg(HCO3)2 중 하나 이상과 조합하여, 바람직하게는 물유리, 콜로이달 실리카 또는 인산 알루미늄으로 구성된다. 이러한 보호 쉘은,
- 바람직하게는, 중량비를 3:8 내지 3:1, 바람직하게는 1:1 내지 3:2로 한 페놀 수지와 푸르푸랄의 혼합물로 구성되며 상기 팽창성 플레이크 상에 직접적으로 도포되는 프라이머 상에 부착되거나, 및/또는
- 바람직하게는 페놀 수지와 푸르푸랄의 혼합물을 포함하는 마무리 상부 층에 의해 둘러싸일 수 있다.
본 실시형태는 교환 가능한 주입 노즐에 특히 적합한데, 그 이유는, 이들 노즐이 튜브 교환 장치에 장착되기 전에 예열되기 때문이다. 실제로, 캡슐화에 의해, 제1 결합면이 노즐 조립체에 장착되어 있고 슬라이딩 시의 전단 응력 및/또는 주조 위치에 있을 때의 고온에 노출될 때에만 팽창성 재료가 확실하게 부풀어 오르기 시작한다.
본 발명은 또한, 금속 주조 장치용의 노즐 조립체의 내화 요소에 관한 것으로, 상기 내화 요소는, 제2 내화 요소의 제2 결합면과 슬라이딩 이동 관계로 결합하기에 적합한 실질적으로 평면의 제1 결합면에서 개구된 제1 관통 보어를 포함하고, 상기 내화 요소의 제1 결합면은 열적 팽창성 재료를 포함하는 밀봉 부재를 구비한다. 상기 밀봉 부재와 팽창성 재료는 바람직하게는 전술한 바와 같다. 본 발명의 내화 요소는 바람직하게는 이하의 것 중 하나이다.
- 튜브 교환 장치의 내외로 로딩 및 언로딩하기에 적합한 주입 노즐;
- 용기의 바닥에 장착되고 튜브 교환 장치에 고정되는 내측 노즐;
- 레이들 또는 턴디쉬의 아래에 장착되는 슬라이드 게이트 장치의 슬라이딩 플레이트;
- 레이들 또는 턴디쉬의 아래에 장착되는 슬라이드 게이트 장치의 슬라이딩 플레이트(25)와 슬라이딩 접촉하는 고정 플레이트.
본 발명은 또한, 전술한 바와 같은 내화 요소를 제조하는 제조 방법에 관한 것으로,
(a) 제1 결합면에서 개구되는 제1 관통 보어를 포함하는 내화 요소를 제공하는 단계로서, 상기 제1 결합면은 제2 내화 요소의 제2 결합면과 슬라이딩 이동 관계로 결합하기에 적합한 것인 단계와,
(b) 바람직하게는 보어 구멍을 둘러싸도록 제1 결합면 상에 밀봉 부재를 마련하는 단계를 포함하고,
상기 밀봉 부재는 열적 팽창성 재료를 포함한다.
밀봉 부재는
- 브러싱, 스프레잉, 스퀴지 또는 롤러의 사용, 스크린 인쇄 또는 그라비어 인쇄 등의 인쇄에 의해 제1 결합면의 전체 또는 일부만을 덮는 피복;
- 주입(injection), 스퀴지, 주조에 의해 관통 보어(3)의 구멍을 둘러싸고 제1 결합면(1a)에 마련된 홈을 채우는 피복; 또는
- 제1 결합면(1a)에 마련되고 바람직하게는 관통 보어(3)의 구멍을 둘러싸는 홈 내에 끼워지는 미리 형성된 개스킷으로서 제1 결합면에 형성될 수 있다.
제1 결합면 상의 보어 구멍을 둘러싸는 팽창성의 밀봉 부재를 포함하는 내화 요소를 전술한 방법에 의해 제조하였으면, 내화 요소는,
밀봉 부재가 제1 및 제2 결합면 모두와 접촉하도록 노즐 조립체의 제2 내화 요소의 제2 보어 구멍을 구비하는 제2 결합면에 대해 상기 제1 결합면을 슬라이드 이동시키고, 정합 시에, 용융 금속 입구로부터 용융 금속 출구에 이르는 연속적인 관통 보어를 형성하도록 제1 및 제2 보어 구멍을 정합시키거나 어긋나게 함으로써 결합될 수 있다.
- 그와 같이 결합된 제1 및 제2 내화 요소는, 적어도 밀봉 부재의 팽창성 재료를 부풀어 오르게 하기에 충분한 온도로 가열될 수 있다.
이 경우에, 노즐 조립체를 통한 용융 금속의 주조는, 제1 및 제2 내화 요소들 사이의 조인트를 통한 공기 흡입의 우려가 거의 없이 이루어질 수 있다. 팽창성 재료를 부풀어 오르게 하기에 충분한 온도로 가열하는 가열 단계는, 팽창성 재료에 전달되는 용융 금속의 열에 의존할 수도 있고, 별도의 버너 등과 같은 다른 열 소스를 포함할 수도 있다.
제1 내화 요소와 밀봉 요소를, 제2 내화 요소에 결합하기 전에 예열 온도로 예열하는 경우에는, 팽창성 재료는 대응하는 노즐 조립체에 장착되기 전에 그 최대 팽창에 이르는 것이 방지되어야 한다. 이는,
- 예열 온도를 팽창성 재료의 최대 팽창 온도 Tmax보다 낮게, 바람직하게는 초기 스웰링 온도 Ti보다 낮게 유지함으로써, 또는
- 제1 내화 요소를 노즐 조립체 내로의 주조 위치로 슬라이딩시킬 때에 및/또는 용융 금속을 주조할 때에 화학적으로 및/또는 기계적으로 및/또는 열적으로 파괴되는 쉘로 팽창성 재료를 캡슐화함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시형태가 첨부 도면에 예시되어 있다.
도 1은 통상의 연속적인 주조 라인을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 슬라이드 게이트 장치의 제1 실시형태[(a) 및 (b)] 및 제2 실시형태[(c) 및 (d)]의 측면 절결도이다.
도 3은 본 발명에 따른 튜브 교환 장치의 절결 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 튜브 교환 장치의 변형예의 절결 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 밀봉 부재를 포함하는 결합면의 다양한 실시형태를 도시하는 측면도이다.
본 발명은, 두 내화 요소들 간의 계면을 통한 벤츄리 효과에 의해 노즐 조립체를 통하여 흐르는 용융 금속 내로 공기가 흡인되는 것을 방지한다고 하는 과제를 확실하고 간단한 방법으로 달성한다. 본 발명은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 튜브 교환 장치나 슬라이딩 게이트 등에서와 같이 슬라이딩 이동 관계로 결합되어 있는 두 내화성 표면 간의 계면을 밀봉하는 데에 특히 유리하다. 두 내화성 요소가 정적으로 결합되어 있으면, 여전한 과제에도 불구하고, 두 부품 간의 조인트를 밀봉하는 것이 어느 정도 용이하게 된다. 두 요소가 동적으로 결합되어 있으면, 두 요소 간의 조인트를 밀봉하는 과제가 현저하게 증가하게 된다. 본 발명은 이러한 과제를 해소한다.
도 2에 도시된 바와 같은 슬라이드 게이트 장치(20)의 슬라이딩 게이트(25) 또는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 턴디쉬의 바닥에 장착된 튜브 교환 장치(30)의 교환 가능한 주입 노즐(32) 등에서와 같이, 두 내화성 요소가 슬라이딩 이동 관계로 결합되어 있는 경우에, 두 내화성 요소의 결합면(1a, 11a) 사이의 완전한 기밀을 확보하는 것이 극히 어렵다. 실제로, 동적으로 결합된 요소들에 가해지는 클램핑력은, 두 결합면 사이의 슬라이딩을 방해하지 않도록, 정적으로 결합된 요소들 사이의 클램핑력만큼 높을 수 없으며, 이에 의해, 두 요소 간에 갭이 발생할 가능성이 커진다. 하나의 결합면이 다른 결합면에 대하여 슬라이딩함으로써 조인트에 스크래치가 생길 수 있으며, 이에 의해 공기 통로에 누설이 생길 수도 있다. 마지막으로, 상기 조인트의 둘레에서 뻗어 있는 비드에 의해 두 요소 사이의 조인트를 밀봉하는 것이 가능하지 않은데, 그 이유는, 하나의 요소를 다른 요소에 대하여 이동시키면 비드가 파괴될 수 있기 때문이다. 본 발명은, 두 내화 요소의 제1 및 제2 결합면의 사이에 열적 팽창성 재료를 포함하는 밀봉 요소(2)를 마련함으로써, 만족스럽게 해결되지 않았던 이러한 오래된 문제를, 매우 간단하고, 저렴하고 효율적인 방법으로 해소하고 있다. 엄밀히 말하면, 팽창성 재료는 열에 노출될 때에 부풀어 오르는 재료로서 규정되어 있기 때문에, "열적(thermally)"이라는 표현은 불필요하다. 다만, "팽창성(intumescent)"이라는 표현이, 용융 금속 주조 노즐 조립체에 있어서 용인될 수 없는 수분에의 노출 등과 같은 다른 소스에 의해 초래되는 스웰링으로 (부적절하게) 팽창되는 것을 피하기 위하여 "열적"이라는 표현을 특정할 필요가 있다는 것으로 판단되었다.
상이한 특성을 갖는 다종의 다양한 팽창성 재료가 있다. 이들 팽창성 재료는 내화 용례에 널리 이용되고 있다. 이들 용례에 있어서, 불에 의해 발생된 열에 노출될 때에 수화물에 의한 수분의 흡열 릴리스(endothermic release)는, 구조의 온도를 낮게 유지한다는 이점을 갖고, 그러한 재료에 의해 생성된 차(char)는 일반적으로 열악한 열 전도체이다. 이들 재료는 일반적으로 내화 도어, 창, 파이프에 적용된다. 본 발명을 위해, 팽창성 재료의 중요한 특징은 재료의 팽창 특성(expansion characteristics)이다. 본 발명에 특히 적합한 팽창성 밀봉 재료(2)는 적어도 130℃, 바람직하게는 적어도 400℃, 보다 바람직하게는 적어도 600℃의 초기 팽장 온도 Ti를 갖는 것이 바람직하다. 20℃에서 측정한 그 용적에 대하여, Ti와 1400℃ 사이에 있는 최대 팽창 온도 Tmax에서의 최대 상대 팽창 Vmax/V20은, 적어도 10, 바람직하게는 적어도 25, 보다 바람직하게는 적어도 50, 가장 바람직하게는 적어도 80이어야 한다.
팽창성 재료는 일반적으로, 인접하는 층들 사이에 다른 재료를 삽입함으로써 개질되는 층상의 호스트 재료로 구성된다. 가열 시에, 층들 사이에 삽입된 재료는 상(phase)이 변경되는데, 일반적으로는 기체로 전환되어 용적이 크게 증가하며, 호스트 재료의 인접 층들을 밀어 떨어뜨리는 강한 압력을 발생시킨다. 이와 같이 급격하고 종종 대폭적인 확장은 팽창 또는 박리로 불린다. 소정의 호스트 재료에 대한 팽창의 크기는 다수의 파라미터에 의존한다. 먼저, 삽입된 재료의 성질이 팽창 크기 및 팽창이 일어나는 온도에 영향을 끼친다. 소정의 팽창성 재료에 있어서는, 호스트 재료의 입자 크기가 재료의 팽창비(expansion ratio)에 영향을 끼칠 수도 있다. 팽창성 재료의 가열 속도가 열에 대한 반응에 영향을 끼칠 수도 있는데, 가열 속도가 빠른 경우에 비교하여, 가열 속도가 느리면 팽창이 감소한다. 마지막으로, 팽창성 재료의 캡슐화에 의해 재료의 스웰링(swelling)이 지연될 수도 있다.
본 발명에 따른 노즐 조립체의 밀봉 요소(2)에 사용하기에 적합한 팽창성 재료의 예로는, 이하의 것 중 하나 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
- 팽창성 흑연, 점토, 운모 또는 펄라이트로서, 황산, 질산, 인산, 아세트산 또는 페놀산 등의 유기산 뿐 아니라, 할로겐, 알칼리 금속, 염화알루미늄, 염화 제2철, 기타 금속 할로겐화물, 비소 황화물, 탈륨 황화물, 그리고 인접하는 결정성 그래핀 층들 사이에 삽입된 염소 및 브롬 가스 등의 하나 이상의 산 및 염을 포함하는 것;
- 본원 명세서에 참고로 인용되고 있는, 예컨대 US5340643에 개시된 바와 같은 질석(vermiculite) 및 흑운모의 지층들 사이에 개재된 층의 형상으로 있는 질석.
이들 재료 중에서, 팽창성 흑연이 특히 바람직하다.
밀봉 재료는 적어도 하나의 팽창성 재료를, 바람직하게는 5 내지 95 wt%의 양으로 포함한다. 그 외의 재료가 바람직하게 사용된다.
- 팽창성 입자를 함께 결합하거나 그러한 입자들을 캡슐화하기 위하여 바인더를 사용할 수 있다. 바람직한 바인더의 예로는, 물유리가 있으며, 바람직하게는 점토, Na2CO3, CaCO3, MgCO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 중 하나 이상과 혼합된다. 바인더는 바람직하게는 5 내지 95 wt%의 양으로 존재한다.
- 결합면 사이의 슬라이딩을 용이하게 하는 데에 윤활제가 특히 유용하다. 본 발명에 적합한 윤활제의 예로는, (비팽창성의) 흑연이 있다. 존재하는 흑연의 양은, 0 내지 80 wt%, 바람직하게는 10 내지 50 wt%, 보다 바람직하게는 15 내지 40 wt%, 가장 바람직하게는 20 내지 35 wt%이다.
- 극단적인 온도 조건에 노출되는 밀봉 재료를 보호하기 위하여 산화 방지제가 사용된다. 산화 방지제의 예로는, 알루미늄을 들 수 있고, 알루미늄은, 0 내지 20 wt%, 바람직하게는 2 내지 10 wt%의 양으로 존재할 수 있다.
wt%는, 밀봉 부재 조성의 총 건조 중량에 대한 고형물 건조 증량으로서 측정된다.
밀봉 부재(2)는 결합면(1a, 11a) 상의 피복의 형태로 있을 수 있다. 밀봉 부재(2)는, 제1 및/또는 제2 결합면(1a, 1b)의 상당 부분, 바람직하게는 전체에 걸쳐 피복될 수도 있다(도 2, 슬라이딩 플레이트(25)의 바닥, 도 3 및 도 5a 참조). 팽창되지 않은 피복의 두께는, 0.1 내지 3.0 mm, 바람직하게는 0.2 내지 1.0 mm, 보다 바람직하게는 0.3 내지 0.6 mm 정도일 수 있다. 대안으로, 팽창성 피복을, 도 5b에 도시된 바와 같이, 보어(3a)를 (적어도 부분적으로) 둘러싸는 홈에 제공할 수도 있다. 홈의 깊이는, 적어도 0.5 mm, 바람직하게는 적어도 1.0 mm, 가장 바람직하게는 적어도 3.0 mm일 수 있고, 그 깊이의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 75%까지 팽창되지 않은 밀봉 재료로 채워지는 것이 바람직하다. 홈을 팽창되지 않은 상태에서 결합면과 동일면까지 밀봉 재료로 완전히 채울 수도 있다.
변형예에 있어서, 밀봉 부재(2)는 개스킷으로 형성될 수도 있다(도 2, 슬라이딩 게이트(25)의 상부, 도 3 및 도 5c). 이러한 개스킷은, 도 5c에 도시하는 바와 같이, 보어(3a)를 (적어도 부분적으로) 둘러싸는 홈 내에 위치 결정될 수도 있다.
열 충격을 피하기 위하여, 내화물은 장착되기 전에 예열되고 고온에서 용융 금속과 접촉한다. 경우에 따라서는, 예열을 현장에서 실시하지만, 주조 설비와 별개의 노에서 예열을 실행하는 경우도 있다. 이것은, "오프라인 예열"로서 불린다. 이것은 통상적으로 튜브 교환 장치(3)의 경우에 해당하며, 여기서는, 너무 큰 열 충격에 기인한 균열의 발생을 방지하기 위하여, 새로운 주입 노즐을 장치 내에 로딩하고 주조 위치로 슬라이딩시키기 전에 새로운 주입 노즐을 노 내에서 예열 온도까지 예열한다. 오프라인 예열의 경우에는, 예열 및 전달 단계 중에 밀봉 부재(2)가 조기에 팽창될 우려가 있는데, 이는 피해야하는 것이다. 이에 대해서는, 초기 팽창 온도 Ti, 또는 적어도 최대 상대 팽창 온도 Tmax보다 낮은 온도로 주입 노즐을 예열하는 것에 의해 매우 간단하게 해결할 수 있다. 바람직한 실시형태에 있어서, 팽창성 재료는 마이크로쉘로 캡슐화된 플레이크(flake)의 형태로 있다. 마이크로쉘은, 팽창성 재료의 팽창을 지연시키도록 예열 단계 중에는 '폐쇄'되어야 하고, 밀봉 부재의 팽창을 릴리스하여 높은 밀봉 성능을 얻기 위해서는 금속의 주조 중에는 '개방'되어야 한다. 마이크로쉘의 '개방"은 다양한 방식으로 트리거될 수 있다. 마이크로쉘은, 예열 온도에서 고체이고, 주조 온도에서 용융, 휘발 또는 분해되는 재료로 이루어질 수 있다. "분해(degrade)"라는 표현은, 팽창성 흑연에 의해 가해진 힘이 온도에 따라 쉘을 파괴하기에 충분히 큰 정도까지 증가한다는 사실에 기인하는 잠재적인 고장 메커니즘(potential failure mechanism)을 포함할 수 있다. 대안으로 또는 부수적으로, 마이크로쉘은, 주입 노즐의 결합면을 튜브 교환 장치 내로 슬라이딩시킬 때에 발생하는 전단 응력에 의해 기계적으로 파괴될 수도 있다. 마이크로쉘은, 바람직하게는 0.5 내지 80 wt%, 보다 바람직하게는 5 내지 30 wt%의 양으로 존재하는, 바람직하게는 점토, Na2CO3, CaCO3, MgCO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2, 또는 Mg(HCO3)2 중 하나 이상과 조합하여 물유리, 콜로이달 실리카 또는 인산 알루미늄으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
마이크로쉘은, 여러 층으로 구성될 수도 있고, 전술한 조성물이, 팽창성 플레이트에 이전에 피복된 프라이머(primer)에 마련될 수 있거나 및/또는 마무리 상부 코팅이 씌워질 수 있는 보호 쉘 층을 구성할 수 있다. 프라이머는, 특히 팽창성 흑연과 같이 표면 에너지가 낮은 재료의 경우에, 팽창성 플레이크의 표면에 대한 보호 쉘 층의 접착성 및 습윤성을 개선시키는 데에 유리하다. 예컨대, 프라이머는, 중량비를 3:8 내지 3:1, 바람직하게는 1:1 내지 3:2로 한 페놀 수지와 푸르푸랄의 혼합물로 이루어질 수 있다. 상기 프라이머는 팽창성 플레이크에 직접적으로 도포된다. 마무리 상부 코트는, 통상적으로 물유리, 콜로이달 실리카, 인산 알루미늄 또는 기타 재료를 포함하는 내화물에 부착되는 최종 피복의 수상으로부터의 화학적 공격에 대항하여 쉘 보호 층을 안정화시키는 것을 도울 수 있다. 마무리 상부 층은 페놀 수지와 푸르푸랄의 혼합물을 포함할 수 있다.
흑연 피복은, 하나 이상의 층으로 구성될 수 있다. 피복 재료는 분산액 또는 용액의 형태로 이용될 수 있고, 팽창성 플레이크의 크기 및 표면적에 따라, 팽창성 플레이크의 중량에 대하여 피복 용액이 1 내지 50 wt%, 바람직하게는 10 내지 20 wt%의 양으로 팽창성 플레이크에 마련된다. 피복은, 팽창성 재료에 대한 산소의 충돌을 방지하는 경질의 강한 쉘로 건조 또는 경화될 수 있고, 이에 따라 박리 및 팽창되는 경향을 감소시킨다. 또한, 쉘은 저온에서의 팽창 공정에 저항하기에 충분한 기계적 강도를 발휘해야 한다. 이 때문에, 쉘이 강도를 잃는 온도에 도달할 때까지는 팽창성 재료의 팽창이 방지된다. 팽창을 기계적으로 억제하는 것에 더하여, 마이크로쉘의 두 번째 기능은, 흑연의 중간층에 대한 산소의 접근을 저감하는 것이다. 이에 의해, 팽창이 크게 저감된다. 쉘이 파괴되면, 공기가 침입할 수 있어 팽창이 훨씬 크고 강력하게 된다.
전술한 바와 같은 밀봉 부재(2)는, 노즐 조립체(20, 30)의 다양한 내화 요소(1, 11)에 적용될 수 있다. 특히, 용기(100, 200)의 바닥에 장착된 튜브 교환 장치(30)에 있어서는, 이러한 밀봉 부재를 주입 노즐(32) 및/또는 내측 노즐(31)의 결합면에 적용할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 턴디쉬(200) 또는 레이들(100)의 바닥에 장착된 슬라이드 게이트 장치(20)에 있어서, 슬라이딩 플레이트(25)는 두 고정 플레이트 사이에서 슬라이딩한다. 슬라이딩 플레이트(25)는 보어를 포함하고, 내측 노즐(21)과 수집 노즐(22) 사이에 개재되어 있으며, 상기 보어를 수집 노즐 및 내측 노즐의 보어와 정합시키거나 어긋나게 하도록 슬라이딩할 수 있다(도 2a 및 도 2c와 도 2b 및 도 2d를 비교). 여러 가지 유형의 슬라이드 게이트 장치가 있으며, 가장 최근의 두 장치가 도 2a 및 도 2c와 도 2b 및 도 2d에 개략적으로 도시되어 있다. 내측 노즐은 용기의 바닥에 매립되어 있고, 슬라이드 게이트 장치의 상부 고정 플레이트에 결합되어 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 제1 실시형태에 있어서, 수집 노즐은 슬라이딩 플레이트(25)에 고정되어 있고, 상부 고정 플레이트의 접촉면 위로 슬라이딩함에 따라 함께 이동한다. 도 2c 및 도 2d에 도시된 제2 실시형태에 있어서, 수집 노즐은 바닥 고정 플레이트에 결합되어 있다. 밀봉 부재(2)는, 슬라이드 게이트 장치의 유형에 따라, 슬라이딩 플레이트(25)의 일면 또는 양면 및/또는 고정 플레이트의 결합면에 적용될 수 있다. 슬라이딩 플레이트(25)의 상부 결합면에 마련된 밀봉 코팅(2)이 도 2c 및 도 2d에 도시되어 있고, 슬라이딩 플레이트(25)의 상면 및 하면에 마련된 밀봉 개스킷(2)은 도 2c 및 도 2d에 각각 도시되어 있다.
본 발명에 따른 팽창성 밀봉 부재(2)를 구비한 내화 요소(1)는, 그러한 통상적인 내화 요소의 통상적인 제조를 크게 변경하지 않으면서 가공될 수 있고, 그러한 내화 요소의 결합면을 추가로 피복하는 단계만이 요구된다.
본 발명에 따른 내화 요소(1)는 제1 결합면(1a) 상의 보어 구멍을 둘러싸는 팽창성 밀봉 부재(2)를 포함하고, 다음과 같이 사용될 수 있다. 내화 요소를 선택적으로 예열 온도로 예열할 수 있으며, 이러한 선택적인 단계 중에는 밀봉 부재의 완전한 팽창을 트리거하지 않도록 유의해야 한다. 다음으로, 내화 요소(1)는, 노즐 조립체의 제2 내화 요소(11)의 제2 보어 구멍을 갖는 제2 결합면(11a) 위로 상기 제1 결합면(1a)을 슬라이드 이동시킴으로써 결합될 수 있다. 결합면(1a, 11a)의 슬라이드 이동에 의해, 제1 및 제2 보어 구멍이 정합되거나 어긋나게 되어, 정합 시에는 용융 금속 입구(13a)로부터 용융 금속 출구(3b)에 이르는 연속 관통 보어를 형성한다. 주조 온도에 노출된 때에, 밀봉 부재(2)는 부풀어 올라, 접합된 두 내화 요소(1, 11)의 결합면에 압력을 가하고, 이로써 조인트를 효율적으로 밀봉한다. 조인트를 통한 공기의 흡입 위험이 거의 없는 상태로 주조를 진행할 수 있다. 밀봉 부재(2)의 스웰링(swelling)에 의해 발생된 압력은 두 내화 요소(1, 11)를 함께 결합하도록 가해진 클램핑력보다 훨씬 작으므로, 두 요소의 분리를 절대 초래하지 않는다. 밀봉 부재의 스웰링에 의해, 조인트에서의 임의의 간극이 적절하게 채워지고, 이로써 주조 보어(3)가 대기로부터 확실하게 밀봉된다.
전술한 바와 같이, 노즐 조립체에 있어서 제2 내화 요소에 결합되기 전에, 팽창성 재료가 완전 팽창에 이르는 것을 방지하기 위하여 (있는 경우) 팽창성 재료의 팽창은 예열 단계 중에 수용되어야 한다. 이는 다음과 같이 하여 달성될 수 있다.
- 예열 온도를 팽창성 재료의 최대 팽창 온도 Tmax 미만으로, 바람직하게는 초기 팽창 온도 Ti 미만으로 유지하거나 또는,
- 제1 내화 요소를 노즐 조립체 내로의 주조 위치로 슬라이딩시킬 때에 및/또는 용융 금속을 주조할 때에 화학적으로 및/또는 기계적으로 및/또는 열적으로 파괴되는 쉘로 팽창성 재료를 캡슐화한다.
표 1은 본 발명에 적합한 밀봉 부재의 5가지 조성(EX1 내지 EX5)과 하나의 비교예(CEX6)를 나타내고 있다. 이들 예에 있어서는, 그래핀 층들 사이에 황산을 삽입시킴으로써 팽창성 흑연이 얻어지며, 이는 "그래파이트 비설페이트(graphite bisulphate)"으로 지칭되는 경우가 있다. 질석은, SiO2 37% 내지 42%, Al2O3 9% 내지 17%, MgO 11% 내지 23%, CaO 5% 내지 18%의 조성의 메시 100 분말이다.
밀봉 부재의 열적 특성을 필요에 따라 조절할 수 있다. 예컨대, EX5의 조성은 450℃에서 완전히 팽창되는 반면, EX4의 조성은 650℃에서만 팽창한다. 금속 주조 생산 라인의 튜브 교환 장치에서의 실척(real scale) 테스트 후에, 결합면이 조성 EX1의 밀봉 부재로 피복된 주입 노즐에 대하여 SEM-EDX 시험을 행하여, 실질적으로 부식이 없고, 벌크의 플레이트에서 측정한 기공율과 비교하여, 표면적에 거의 기공이 없는 것을 알았다. 이와 달리, 피복되지 않은 내화 플레이트와 조성 CEX6으로 피복된 플레이트에 대하여 유사한 테스트를 행하여, 실질적으로 부식이 발생하고, 벌크 기공율과 비교하여 표면 기공율이 증가할 뿐 아니라, 산화된 CEX6 피복 재료에 의해, 부식된 영역에 두꺼운 반응 층이 형성되는 것을 알았다. 보어에 인접한 플레이트 표면에서의 MnO 및 기타 산화물의 흔적을 검출한 결과, 이들이 국부적으로 반응하여 유동 금속에 의해 점진적으로 플러싱되는 저융점 재료를 형성하는 것을 알았다. 본 발명에 따른 밀봉 조성 EX1로 피복된 노즐 플레이트의 우수한 안정성의 측면에서, 팽창성 재료의 존재에 의해, 본 발명의 조인트의 기밀성이 현저하게 개선되고, 그에 따라 내화 요소의 서비스 수명이 연장되며, 주조 금속의 품질이 개선된다는 것은 명백하다.
대기 중에서 1000℃에서 행한 소성 테스트는, 강한 바인더가 없으면, 질석(EX2 참조) 및 팽창성 흑연 모두가 강하게 산화되어 완전성을 잃게 되는 경향을 나타내고 있다. 물유리 등의 바인더를 팽창성 질석 및 흑연 입자에 첨가하면, 산화 저항이 개선되고 피복의 완전성이 향상되었다(EX1 및 EX3 참조).
[표 1]
본 발명에 따른 밀봉 부재의 조성(EX1 내지 EX5)과 종래 기술(CEX6)
Figure 112014067026358-pct00001
wt%는 고체 중량에 대하여 측정한 것이다. 탈이온수가 100 wt%의 고체의 상부에 첨가된다.
본 발명은, 금속 주조 설비에 있어서의 해법을 구성하는데, 그 이유는, 내화 요소(1)의 결합면(1a)에 적용된 팽창성 밀봉 부재(2)가 그러한 내화 요소의 서비스 시간을 현저하게 증가시키고, 보다 양호한 품질의 금속을 보장하며, 침투 공기와의 반응에 의해 형성되는 산화물 혼입물(oxide inclusion)이 보다 적고, 약화된 내화 재료의 부식에 기인한 노즐 잔류물이 이제까지 달성된 경우보다 적다.

Claims (18)

  1. 튜브 교환 장치 및 슬라이딩 게이트로부터 선택된 금속 주조 장치용의 노즐 조립체(20, 30)로서, 이 노즐 조립체는,
    - 제1 보어 구멍을 갖는 제1 결합면(1a)을 구비하는 제1 내화 요소(1);
    - 제2 보어 구멍을 갖는 제2 결합면(11a)을 구비하는 제2 내화 요소(11);
    - 제1 및 제2 내화 요소의 제1 및 제2 결합면의 사이에 마련되는 밀봉 부재(2)를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 내화 요소는, 제1 및 제2 보어 구멍이 정합되거나 어긋나게 될 수 있도록 각각의 제1 및 제2 결합면을 통하여 슬라이딩 이동 관계로 서로 결합되어, 정합 시에는, 용융 금속을 상기 노즐 조립체의 용융 금속 입구(13a)로부터 용융 금속 출구(3b)로 방출하는 연속적인 보어(3, 13)를 형성하는 것인 노즐 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 부재(2)는 이하의 것을 포함하는 것인 노즐 조립체.
    - 적어도 130℃의 초기 팽창 온도 Ti 및/또는
    - 20℃에서 측정한 그 용적에 대하여 Ti와 1400℃ 사이에 있는 최대 팽창 온도 Tmax에서의 최대 상대 팽창으로서 적어도 10의 최대 상대 팽창 Vmax/V20.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밀봉 부재는, 열에 노출될 때에 팽창되도록 층들 사이에 다른 재료를 삽입함으로써 개질되는 층상의 재료로 구성되며, 이하의 것으로부터 선택되는 것인 노즐 조립체.
    - 팽창성 흑연, 점토, 운모 또는 펄라이트로서, 황산, 질산, 인산, 유기산, 인접하는 결정성 층들 사이에 삽입된 염소 및 브롬 가스 중 하나 이상을 포함하는 것;
    - 질석; 또는
    - 이들의 혼합물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밀봉 부재는, 팽창되지 않은 두께가 0.1 내지 3.0 mm인 피복층인 것인 노즐 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 밀봉 부재는, 제1 및/또는 제2 결합면(1a, 11a)의 상당 부분에 걸쳐 피복되거나 또는 상기 밀봉 부재는, 제1 및/또는 제2 보어 구멍을 각각 둘러싸는 제1 및/또는 제2 결합면(1a, 11a) 상의 홈 내에 마련되며, 상기 홈의 깊이는 적어도 0.5 mm인 것인 노즐 조립체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밀봉 부재는, 제1 및/또는 제2 보어 구멍을 각각 둘러싸는 제1 및/또는 제2 결합면(1a, 11a) 상의 홈 내에 수용되는 개스킷의 형태인 것인 노즐 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 밀봉 부재는,
    - 팽창성 흑연 및/또는 질석을 포함하는 팽창성 재료 5 내지 95 wt%;
    - 폴리에틸렌글리콜(PEG), 점토, Na2CO3, CaCO3, MgCO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 중 하나 이상과 혼합된 바인더 5 내지 95 wt%;
    - 윤활제 0 내지 80 wt%;
    - 산화 방지제 0 내지 20 wt%를 포함하고,
    상기 wt%는, 밀봉 부재 조성의 총 건조 중량에 대한 고형물 건조 증량으로서 측정되는 것인 노즐 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 바인더는, 물유리 또는 비팽창성 흑연으로 이루어진 윤활제 또는 알루미늄으로 이루어진 산화 방지제를 포함하는 것인 노즐 조립체.
  9. 제7항에 있어서, 상기 팽창성 재료는, 하나의 결합면을 다른 결합면에 대해 슬라이딩시킬 때의 기계적 응력 또는 소정의 온도에 노출될 때에 유동성이 생기거나, 휘발되거나 분해될 수 있는 마이크로쉘로 캡슐화된 플레이크의 형상인 것인 노즐 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 마이크로쉘은, 적어도 1층의 보호 쉘 층을 포함하고, 이 보호 쉘 층은, 0.5 내지 80 wt%의 양으로 존재하는 점토, Na2CO3, CaCO3, MgCO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2, 또는 Mg(HCO3)2 중 하나 이상과 조합하여, 물유리, 콜로이달 실리카 또는 인산 알루미늄으로 구성되는 것인 노즐 조립체.
  11. 금속 주조 장치용의 노즐 조립체의 내화 요소(1)로서,
    상기 내화 요소는, 제2 내화 요소(11)의 제2 결합면(11a)과 슬라이딩 이동 관계로 결합하기에 적합한 평면의 제1 결합면(1a)에서 개구된 제1 관통 보어(3)를 포함하고, 상기 내화 요소(1)의 제1 결합면(1a)은 열적 팽창성 재료를 포함하는 밀봉 부재(2)를 구비하며,
    상기 평면의 결합면(1a)은, 다음의 결합면 중 하나인 것인 내화 요소.
    - 턴디쉬의 바닥 내에 매립된 내측 노즐의 대응 접촉면과 슬라이딩 관계로 튜브 교환 장치(30)의 내외로 로딩 및 언로딩하기에 적합한 주입 노즐(32)의 결합면(1a);
    - 턴디쉬의 바닥에 장착되고 튜브 교환 장치(30)에 고정되어, 상기 튜브 교환 장치 내에 도입될 때에, 주입 노즐과 슬라이딩 관계로 들어가는 내측 노즐(31)의 결합면(1a);
    - 슬라이드 게이트의 제2 플레이트의 결합면과 슬라이딩 관계로 들어가는 슬라이드 게이트 장치의 플레이트(25)의 결합면(1a).
  12. 제11항에 있어서, 상기 밀봉 부재와 팽창성 재료는 제2항에 기재되어 있는 것인 내화 요소.
  13. 제12항에 따른 내화 요소(1)를 제조하는 제조 방법으로서,
    - 제1 결합면(1a)에서 개구되는 제1 관통 보어(3)를 포함하는 내화 요소를 제공하는 단계로서, 상기 제1 결합면은 제2 내화 요소(11)의 제2 결합면(11a)과 슬라이딩 이동 관계로 결합하기에 적합한 것인 단계와,
    - 보어 구멍을 둘러싸도록 제1 결합면(1a) 상에 밀봉 부재(2)를 도포하는 단계
    를 포함하고,
    상기 밀봉 부재(2)는 열적 팽창성 재료를 포함하는 것인 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 밀봉 부재는,
    - 브러싱, 스프레잉, 스퀴지 또는 롤러의 사용, 인쇄에 의해 제1 결합면의 전체 또는 일부만을 덮는 피복;
    - 주입(injection), 스퀴지, 주조에 의해 관통 보어(3)의 구멍을 둘러싸고 제1 결합면(1a)에 마련된 홈을 채우는 피복; 또는
    - 제1 결합면(1a)에 마련되고 관통 보어(3)의 구멍을 둘러싸는 홈 내에 끼워지는 미리 형성된 개스킷
    으로서 제1 결합면에 형성되는 것인 제조 방법.
  15. 튜브 교환 장치 및 슬라이딩 게이트로부터 선택된 금속 주조 장치용의 노즐 조립체(20, 30)의 두 내화 요소(1, 13)를 결합하는 방법으로서,
    - 제1 결합면(1a) 상의 보어 구멍을 둘러싸는 팽창성 밀봉 부재(2)를 포함하는 내화 요소(1)를 제공하도록 제13항의 방법 단계를 실행하는 단계;
    - 밀봉 부재(2)가 제1 및 제2 결합면(1a, 11a) 모두와 접촉하도록 노즐 조립체의 제2 내화 요소(11)의 제2 보어 구멍을 구비하는 제2 결합면(11)에 대해 상기 제1 결합면(1a)을 슬라이드 이동시키고, 정합 시에, 용융 금속 입구(13a)로부터 용융 금속 출구(3b)에 이르는 연속적인 관통 보어를 형성하도록 제1 및 제2 보어 구멍을 정합시키거나 어긋나게 함으로써 두 내화 요소를 결합하는 단계;
    - 그와 같이 결합된 제1 및 제2 내화 요소를, 적어도 밀봉 부재의 팽창성 재료를 부풀어 오르게 하기에 충분한 온도로 가열하는 단계
    를 포함하는 결합 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 내화 요소(1)와 밀봉 부재(2)는, 제2 내화 요소(11)에 결합하기 전에 ,
    (a) 예열 온도를 팽창성 재료의 최대 팽창 온도 Tmax보다 낮게 유지함으로써, 또는
    (b) 제1 내화 요소를 노즐 조립체 내로의 주조 위치로 슬라이딩시킬 때에 및/또는 용융 금속을 주조할 때에 화학적으로 및/또는 기계적으로 및/또는 열적으로 파괴되는 쉘로 팽창성 재료를 캡슐화함으로써,
    팽창성 재료가 최대 팽창에 이르는 것을 방지하는 조건 하에서 예열 온도로 예열되는 것인 결합 방법.
  17. 금속 주조 장치에 있어서 노즐 조립체의 내화 요소들 사이의 접촉 계면을 밀봉하는 밀봉 조성물로서,
    - 팽창성 재료 5 내지 95 wt%;
    - 점토, Na2CO3, CaCO3, MgCO3, NaHCO3, Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 중 하나 이상과 혼합되는 바인더로서의 물유리 5 내지 95 wt%;
    - 윤활제 5 내지 50 wt%;
    - 산화 방지제 20 wt% 이하
    를 포함하는 것인 밀봉 조성물.
  18. 제17항에 있어서, 상기 팽창성 재료는 팽창성 흑연 또는 비팽창성 흑연으로 이루어진 윤활제 또는 알루미늄으로 이루어진 산화 방지제를 포함하는 것인 밀봉 조성물.
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