KR102545964B1 - 내화 라이닝 구조물 - Google Patents

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KR102545964B1
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베다 모한티
다니엘 티 샤너
주니어 로버트 엘 리차드슨
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베수비우스 유에스에이 코포레이션
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Abstract

야금 용기를 위한 내화 라이닝 구조물(18)은, 작업 라이닝의 표면에 형성되고 상기 표면을 통해 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)를 특징으로 한다. 세장형 팽창 접합부는 예를 들어 연속 주조 작업을 위한 예열 동안 턴디시와 같은 야금 용기에서 작업 라이닝(20)의 열 팽창을 수용한다. 세장형 팽창 접합부는 예열 및 사용 동안 야금 용기의 밑에 놓인 백업 라이닝 및/또는 안전 라이닝으로부터 작업 라이닝의 균열 형성, 박리 및 스포올링을 감소시키는 동시에, 야금 작업 완료 후에도 여전히 금속 스컬 제거를 용이하게 한다.

Description

내화 라이닝 구조물
본 배경 기술 부문에 기술된 정보는 종래 기술인 것으로 인정되지 않는다.
주조와 같은 야금 공정(metallurgical process)에서, 용융 금속은 야금 용기에서 단위 작업 사이에서 운반된다. 예를 들어, 연속 주조 공정에서, 용강(molten steel)은 제강로로부터 레이들(ladle)에 부어진다(tapped). 레이들은 운반 용기로서 기능하며, 용강은 레이들 안에서 제강로로부터 주조 플랫폼으로 이동한다. 주조 플랫폼에서, 용강은 레이들로부터 턴디시(tundish)로 이동한다. 턴디시는 하나 이상의 노즐을 통해 용강을 연속 유동으로 주형 내로 분배하는 계량 디바이스로서 기능한다.
예를 들어, 레이들 및 턴디시와 같은 야금 용기는 제강 공정에서 비교적 높은 온도, 예를 들어 1400℃(2552℉)보다 높은 온도에서 용융 금속을 물리적으로 수용해야만 한다. 추가적으로, 야금 용기의 용융 금속 접촉 표면은 용기 내에 수용된 용융 금속에 대해 가능한 화학적으로 불활성이어야 한다. 따라서, 야금 용기는 용융 금속과 용기 쉘 사이의 물리적으로 안정적이고 화학적으로 안정한 용융 금속 접촉 표면 및 단열을 제공하도록 내화 재료로 라이닝되며, 이러한 것들은 전형적으로 솔리드 스틸(solid steel)로 만들어지고, 그러므로 용융 금속에 의해 접촉되면 과열 및 기계적 완전성의 손실에 취약하다.
야금 용기 라이닝을 위해 다양한 내화 제품이 개발되었다. 그럼에도 불구하고, 사용 동안 개선된 기계적 안정성 및 구조적 완전성을 제공하는, 야금 용기를 위한 개선된 내화 라이닝 구조물이 유익할 것이다.
본 명세서에 기술된 발명은 야금 용기를 위한 내화 라이닝 구조물에 관한 것이다. 본 명세서에 기술된 본 발명은 또한 내화 라이닝 구조물을 포함하는 야금 용기, 내화 라이닝 구조물을 제조하기 위한 방법 및 내화 라이닝 구조물을 포함하는 야금 용기를 제조하기 위한 방법, 및 야금 공정에서 내화 라이닝 구조물을 포함하는 야금 용기를 사용하는 방법에 관한 것이다. 내화 라이닝 구조물은 예를 들어, 예열 및 사용 동안 야금 용기에서 밑에 놓인 백업 라이닝(back-up lining)으로부터 작업 라이닝(working lining)의 감소된 균열, 박리, 및 스포올링(spalling)과 동시에, 야금 작업의 완료 후에 여전히 금속 스컬(metal skull) 제거를 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 개선된 기계적 안정성 및 구조적 완전성을 제공한다.
야금 용기를 위한 내화 라이닝 구조물은 제1 층, 및 제1 층의 적어도 일부의 밑에 놓인 제2 층을 포함한다. 제1 층 및 제2 층은 모두 야금 용기의 측벽으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면, 및 제1 표면의 반대편에 위치되고 야금 용기의 측벽을 향하는 제2 표면을 가진다. 제1 층의 제2 표면은 제2 층의 제1 표면과 접촉한다. 제1 층은 제1 내화 재료를 포함하고, 제2 층은 제2 내화 재료를 포함한다. 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(elongated expansion joint)는 제1 층의 제1 표면에 형성되고, 실질적으로 수직 방향으로 제1 층의 제1 표면을 통해 연장된다.
본 명세서에 기술된 본 발명의 다양한 특징 및 특성은 첨부 도면을 참조하여보다 철저하게 이해될 수 있다:
도 1a 내지 도 1d는 내화 라이닝 구조물을 포함하는 턴디시의 축척이 아닌 개략도로서, 도 1a는 턴디시의 등각(평면)도; 도 1b는 턴디시의 단면(측면)도; 도 1c는 턴디시에 있는 용융 금속을 도시한 다른 단면(측면)도; 도 1d는 턴디시의 평면(평면)도;
도 2a는 턴디시의 측벽 상의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 세장형 팽창 접합부를 도시하는 턴디시의 측벽 및 바닥부(floor)의 일부의 축척이 아닌 단면(측면)도로서, 세장형 팽창 접합부는 제1 층의 전체 두께를 통해 연장되어 턴디시 측벽 상의 제1 층의 전체 높이를 연장시키며; 도 2b는 도 2a에서의 선 B-B에 직각으로 본 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 부분 확대 단면도;
도 3은 턴디시 측벽 상의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에서 세장형 팽창 접합부를 형성하는 희생 또는 다른 제거 가능한 인서트를 도시하는 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 부분 등각도;
도 4a는 턴디시 측벽의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 세장형 팽창 접합부를 도시하는 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 단면(측면)도로서, 세장형 팽창 접합부는 제1 층의 두께의 일부를 통해 연장되어 턴디시 측벽 상에서 제1 층의 전체 높이를 연장시키며; 도 4b는 도 4a에서의 선 B-B에 직각으로 본 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 부분 확대 단면도;
도 5a는 턴디시 측벽의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 세장형 팽창 접합부를 도시하는 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 단면(측면)도로서, 세장형 팽창 접합부는 제1 층의 전체 두께를 통해 연장되어 턴디시 측벽 상의 제1 층의 높이의 일부를 연장시키며(작업 라이닝의 바닥부 표면 위의 지점으로부터 턴디시의 림(rim) 아래의 지점까지); 도 5b는 도 5a에서의 선 B-B에 직각으로 본 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 부분 단면도;
도 6a는 턴디시 측벽의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 세장형 팽창 접합부를 도시하는 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 단면(측면)도로서, 세장형 팽창 접합부는 제1 층의 전체 두께를 통해 연장되어 턴디시 측벽 상의 제1 층의 높이의 일부를 연장시키며(작업 라이닝의 바닥부 표면으로부터 슬래그 라인(slag line)까지); 도 6b는 도 6a에서의 선 B-B에 직각으로 본 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 부분 단면도;
도 7a는 턴디시 측벽의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 세장형 팽창 접합부를 도시하는 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 단면(측면)도로서, 세장형 팽창 접합부는 제1 층의 전체 두께를 통해 연장되고 턴디시 바닥부 상의 작업 라이닝의 바닥부 표면 아래로 연장되고; 도 7b는 도 7a에서의 선 B-B에 직각으로 본 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 부분 단면도;
도 8은 세장형 팽창 접합부가 턴디시 측벽 상의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성되는, 턴디시 측벽 상에서 수평으로 위치된 세장형 팽창 접합부 및 실질적으로 수직으로 위치된 세장형 팽창 접합부를 도시하는 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 단면(측면)도;
도 9는 턴디시 측벽 상에서 실질적으로 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부 및 턴디시 측벽 상의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 세장형 팽창 접합부의, 직선의 대각선 윤곽을 갖는 세장형 팽창 접합부들을 도시하는 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 단면(측면)도;
도 10은 턴디시 측벽 상에서 실질적으로 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부 및 턴디시 측벽 상의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 세장형 팽창 접합부의, 폴리라인 윤곽(polyline contour)을 갖는 세장형 팽창 접합부들을 도시하는 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 단면(측면)도;
도 11은 턴디시 측벽 상에서 실질적으로 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부 및 턴디시 측벽 상의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 세장형 팽창 접합부의, 곡선 윤곽을 갖는 세장형 팽창 접합부들을 도시하는 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 확대 단면(측면)도;
도 12는 턴디시 측벽 상에서 실질적으로 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부 및 턴디시 측벽 상의 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 세장형 팽창 접합부의, 조합된 곡선 및 직선의 대각선 윤곽을 갖는 세장형 팽창 접합부들을 도시하는 턴디시 측벽 및 바닥부의 일부의 축척이 아닌 단면(측면)도;
도 13은 세장형 팽창 접합부를 포함하는 내화 라이닝 구조물을 포함하는 T-자 형상 턴디시의 축척이 아닌 평면(평면)도;
도 14는 세장형 팽창 접합부를 포함하는 내화 라이닝 구조물을 포함하는 델타형 턴디시의 축척이 아닌 평면(평면)도; 및
도 15a 및 도 15b는 상이한 치수의 세장형 팽창 접합부를 포함하는 내화 라이닝 구조물을 포함하는 턴디시의 축척이 아닌 개략도로서, 도 15a는 턴디시의 등각(평면)도, 도 15b는 턴디시의 단면(측면)도.
독자는 다음의 본 발명의 상세한 설명을 고려할 때 전술한 특징 및 특성뿐만 아니라 다른 특징을 이해할 것이다.
본 명세서에 기술된 본 발명은 야금 용기를 위한 내화 라이닝 구조물에 관한 것이다. 내화 라이닝 구조물은 제1 층, 및 제1 층의 적어도 일부의 밑에 놓인 제2 층을 포함할 수 있다. 내화 라이닝 구조물은 제2 층의 적어도 일부의 밑에 놓인 제3 층을 더 포함할 수 있다. 제1 층은 내화 라이닝 구조물을 포함하는 야금 용기에 수용된 용융 금속과 접촉하는 "작업 라이닝"에 대응한다. 제2 층은 "백업 라이닝" 및/또는 "안전 라이닝"에 대응할 수 있다. 내화 라이닝 구조물이 제3 층(또는 그 밑에 놓인 층)을 포함하면, 제2 층은 중간 내화 백업 라이닝에 대응하고, 제3 층은 내화 안전 라이닝에 대응할 수 있다.
예를 들어, 강 연속 주조 공정에 사용하기 위한 턴디시는, (1) 사용 동안 턴디시에 수용된 용융 금속과 접촉하는 내화 "작업 라이닝"에 대응하는 제1 층; (2) 연속 주조 캠페인(continuous casting campaign)의 완료 후에 금속 스컬 제거를 용이하게 하는 분리 층으로서 기능할 수 있는 중간 내화 "백업 라이닝"에 대응하는 제2 층; 및 (3) 턴디시의 쉘(측벽 및/또는 바닥부)과 접촉하는 영구적 또는 반영구적 내화 "안전 라이닝"에 대응하는 제3 층을 포함하는 내화 라이닝 구조물을 포함할 수 있다. 연속 주조 캠페인을 완료 후에, 턴디시로부터 배출되지 않은 잔류 강은 냉각 및 응고되어 작업 라이닝에 접착되는 스컬을 형성한다. 스컬은 "스컬 제거(deskulling)"로서 지칭되는 작업에서 턴디시를 뒤집는 것에 의해 제거될 수 있다. 중력 하에서 스컬의 질량은 밑에 놓인 안전 라이닝으로부터 작업 라이닝의 분리를 유발하며, 안전 라이닝은 뒤집힌 턴디시 내에 고정되고 스컬과 함께 낙하하지 않는다. 턴디시는 그런 다음 안전 라이닝 위에 새로운 백업 라이닝을, 그리고 백업 라이닝 위에 새로운 작업 라이닝을 도포하는 것에 의해 다른 연속 주조 캠페인을 위해 재처리될 수 있다.
산화알루미늄 재료(예를 들어, 알루미나계 내화 재료)를 포함하는 작업 라이닝은 용강과 접촉하는 스컬 제거 능력, 물리적 안정성, 및 화학적 안정성의 우수한 조합을 제공하는 것으로 관찰되었다. 그러나, 산화알루미늄 재료를 포함하는 작업 라이닝이 밑에 놓인 백업 라이닝 및/또는 안전 라이닝으로부터 균열, 박리 및 스포올링의 비교적 높은 발생률을 보이는 것으로 관찰되었다.
예열 작업 동안, 턴디시에 있는 내화물 라이닝 구조물이 1093℃(2000℉)에 도달하거나 초과한 온도로 가열될 때, 위에 놓인 내화 작업 라이닝은 위에 놓인 내화 작업 라이닝에 의해 열원으로부터 단열되는 밑에 놓인 내화 백업 라이닝 및/또는 안전 라이닝보다 4배(4x) 이상 빠르게 열에너지를 흡수할 수 있다. 추가적으로, 위에 놓인 작업 라이닝 및 밑에 놓인 백업 및/또는 안전 라이닝은 예를 들어 상이한 열 전도성 및 열 팽창 계수를 갖는 알루미나계 내화 재료 및 마그네시아계 내화 재료와 같은 상이한 구성 재료를 포함할 수 있다. 결과적으로, 예열 작업 동안, 위에 놓인 내화 작업 라이닝은 밑에 놓인 내화 백업 라이닝 및/또는 안전 라이닝보다 더 연장되며, 이러한 것은 내화 작업 라이닝에서 내부 응력을 유도하고, 이에 의해 취약점을 형성한다. 유도된 내부 응력이 국부적 재료 강도를 초과할 때, 또는 외부 하중이 국부적 취약점에 인가될 때(예를 들어, 용강에 접촉할 때), 작업 라이닝은 균열될 수 있다. 추가적으로, 작업 라이닝은 턴디시의 측벽으로부터 박리 및 스포올링될 수 있으며, 이는 또한 밑에 놓인 백업 라이닝 또는 안전 라이닝의 일부를 손상시키고 심지어 분리할 수 있다. 이러한 것은 작업 라이닝이 야금 용기 측벽의 전체 용융 금속 접촉 표면을 덮을 때 특히 문제가 될 수 있고, 그러므로, 작업 라이닝은 용기 측벽 상의 적소에서 기계적으로 구속되어, 열 팽창을 기계적으로 수용하는 공간을 가지지 못한다.
본 명세서에 기술된 내화 라이닝 구조물은 예열 및 사용 동안 야금 용기에서의 밑에 놓인 백업 라이닝 및/또는 안전 라이닝으로부터 작업 라이닝의 균열 형성, 박리 및 스포올링의 발생률을 감소(일부 경우에 제거)시킬 수 있는 동시에, 야금 작업 완료 후에 여전히 스컬 제거를 용이하게 한다. 내화 라이닝 구조물은 작업 라이닝의 용융 금속 접촉 표면에 형성되고 이를 통해 연장되는 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부를 특징으로 하며, 세장형 팽창 접합부는 실질적으로 수직 방향으로 배향된다. 세장형 팽창 접합부는 예를 들어 연속 주조 작업을 위한 예열 동안 턴디시와 같은 야금 용기에 있는 작업 라이닝의 열 팽창을 수용한다.
야금 용기를 위한 내화 라이닝 구조물은 제1 층, 및 제1 층의 적어도 일부의 밑에 놓인 제2 층을 포함할 수 있다. 제1 층은 제1 내화 재료를 포함하고, 제2 층은 제2 내화 재료를 포함한다. 제1 내화 재료 및 제2 내화 재료는, 예를 들어, 산화알루미늄 내화 재료, 산화마그네슘 내화 재료, 크롬 내화 재료, 및 산화지르코늄 내화 재료, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 내화 재료를 독립적으로 포함할 수 있다. 특정 조합에서, 제1 내화 재료는 산화알루미늄 내화 재료를 포함할 수 있고, 제2 내화 재료는 산화마그네슘 내화 재료를 포함할 수 있다. 대안적으로, 특정 조합에서, 제1 내화 재료 및 제2 내화 재료는 모두 산화알루미늄 내화 재료를 포함할 수 있고, 제1 산화알루미늄 내화 재료 및 제2 산화알루미늄 내화 재료는 화학 조성 및/또는 물리적 특성(예를 들어, 밀도, 다공성, 두께 등)에서 동일하거나 상이할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은 "알루미늄 산화물 내화 재료"는 질량 기준으로 적어도 50%의 알루미나(Al2O3)를 포함하는 내화 재료를 의미하고, 산화마그네슘 내화 재료는 질량 기준으로 적어도 50%의 마그네시아(MgO)를 포함하는 내화 재료를 의미한다. 산화알루미늄 내화 재료는 질량 기준으로 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80% 또는 적어도 90%의 알루미나(Al2O3)를 포함할 수 있다. 산화알루미늄 내화 재료는 추가의 내화 성분, 예를 들어 실리카, 산화철, 산화칼슘, 지르코니아, 크로미아, 또는 마그네시아, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 산화마그네슘 내화물은 질량 기준으로 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 또는 적어도 90%의 마그네시아(MgO)를 포함할 수 있다. 산화마그네슘 내화물은 추가의 내화 성분, 예를 들어 실리카, 산화철, 산화칼슘, 지르코니아, 크로미아 또는 알루미나, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 산화알루미늄 내화 재료 및 산화마그네슘 내화 재료는 반드시 알루미나 및 마그네시아를 함유할 필요는 없으며, 다른 성분과 화학적으로 결합된 형태로 이들 성분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 산화알루미늄 내화물은 멀라이트(mullite) 형태의 알루미나(예를 들어, 하소된 멀라이트)를 포함할 수 있고, 산화마그네슘 내화물은 실리카, 알루미나, 산화철 및 산화칼슘과 같은 다른 내화 성분과 마그네사이트-올리빈(magnesite-olivine) 형태를 하는 마그네시아를 포함할 수 있다. 산화마그네슘 내화 재료는 올리빈/듀나이트(dunite)를 포함할 수 있거나, 또는 백운석(dolomite)을 포함할 수 있다. 제1 내화 재료는 산화알루미늄 내화 재료를 포함할 수 있고, 제2 내화 재료는 올리빈/듀나이트를 포함할 수 있다. 제1 내화 재료는 산화알루미늄 내화 재료를 포함할 수 있고, 제2 내화 재료는 백운석을 포함할 수 있다.
유사하게, 본 명세서에 사용된 바와 같은 "크롬 내화 재료"는 질량 기준으로 적어도 50%의 크로미아(Cr2O3)를 포함하는 내화 재료를 의미하고, 산화지르코늄 내화 재료는 질량 기준으로 적어도 50% 이상의 지르코니아(ZrO2)를 포함하는 내화 재료를 의미한다. 산화 크롬 내화 재료는 질량 기준으로 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80% 또는 적어도 90%의 크로미아(Cr2O3)를 포함할 수 있고, 산화지르코늄 내화 재료는 질량 기준으로 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 또는 적어도 90% 지르코니아(ZrO2)를 포함할 수 있다. 크롬 및 산화지르코늄 내화 재료는 예를 들어 실리카, 산화철, 산화칼슘, 크로미아, 지르코니아, 알루미나 또는 마그네시아, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 추가의 내화 성분을 포함할 수 있다. 산화 크롬 내화 재료 및 산화지르코늄 내화 재료는 반드시 크로미아 및 지르코니아를 함유할 필요는 없으며, 다른 성분과 화학적으로 결합된 형태로 이들 성분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 산화지르코늄 내화물은 지르콘 형태의 지르코늄(즉, 지르코늄 오쏘실리케이트(zirconium orthosilicate))을 포함할 수 있다.
제1 층은 작업 라이닝에 대응하고, 제2 층은 야금 용기의 금속 쉘과 접촉하는 안전 라이닝에 대응할 수 있다. 제2 층은 대안적으로 작업 라이닝과 별도의 안전 라이닝 사이의 중간 라이닝에 대응할 수 있다. 제1 층 및 제2 층은 모두 야금 용기의 측벽으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면, 및 제1 표면의 반대편에 위치되고 야금 용기의 측벽을 향하는 제2 표면을 가진다. 제1 층의 제1 표면은 사용시에 용융 금속 접촉 표면이다. 제1 층의 제2 표면은 제2 층의 제1 표면과 접촉한다. 제2 층의 제2 표면은 임의의 밑에 놓인 내화층(예를 들어, 별도의 안전 라이닝) 또는 야금 용기의 금속 쉘의 내부 표면과 접촉한다. 제1 층 및 제2 층은 서로 독립적으로 1㎜(0.04 인치) 내지 65㎜(2.6 인치) 범위, 또는 예를 들어 10 내지 50㎜(0.4 내지 2 인치), 15 내지 50㎜(0.6 내지 2 인치), 20 내지 50㎜(0.8 내지 2 인치), 또는 25 내지 50㎜(1 내지 2 인치)와 같이 상기 범위에 포함된 임의의 하위 범위에 놓이는 두께를 가질 수 있다.
적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 제1 층의 제1 표면에 형성되고, 실질적으로 수직 방향으로 제1 층의 제1 표면을 통해 연장된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "세장형 팽창 접합부"는 0.05 이상인 종횡비를 갖는 야금 용기에 있는 작업 라이닝 표면의 오목한 볼륨을 의미하며, 상기 종횡비는 제1 층의 제1 표면 상에서 측정된 오목한 볼륨의 최대 수평 폭으로 나누어진 제1 층의 제1 표면 상에서 실질적으로 수직으로 측정된 오목한 볼륨의 최대 길이이다. 세장형 팽창 접합부가 예를 들어 그 수평 폭을 따라서 길이가 변하는 불규칙한 형상을 가지면, 최대 측정 길이 치수는 종횡비를 계산하는데 사용된다. 세장형 팽창 접합부가 예를 들어 길이를 따라서 수평 폭이 변하는 불규칙한 형상을 가지면, 최대 측정 폭 치수는 종횡비를 계산하는데 사용된다. 내화 라이닝 구조물의 세장형 팽창 접합부는 0.05, 0.1, 0.5, 1, 5, 10, 25, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 또는 350 이상의 종횡비를 가질 수 있다. 내화 라이닝 구조물의 세장형 팽창 접합부는 2000, 1850, 1750, 1500, 1000, 500, 450, 400, 350, 300, 250, 200, 150, 100, 50, 25 또는 10 이하의 종횡비를 가질 수 있다. 내화 라이닝 구조물의 세장형 팽창 접합부는 0.05 내지 2000의 범위, 또는 예를 들어 100 내지 200, 75 내지 300, 50 내지 450, 30 내지 750, 0.1 내지 1000, 1 내지 500, 또는 10 내지 150과 같은 상기 범위 안에 포함된 임의의 하위 범위의 종횡비를 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "실질적으로 수직 방향"은 야금 용기의 바닥부로부터 야금 용기의 림을 향해 위쪽으로 연장되는 것을 의미한다. 예를 들어, 턴디시와 같은 야금 용기는 용기의 바닥부에 직각이 아닌 측벽을 가질 수 있지만, 대신 수직축(수평 평면에 직각인 축으로서 정의된)에 대해 0이 아닌 각도로 용기 바닥부로부터 위쪽으로 연장될 수 있다. 따라서, 세장형 팽창 접합부가 야금 용기의 바닥부로부터 야금 용기의 림을 향해 위쪽으로 연장되면, 세장형 팽창 접합부는 실질적으로 수직 방향으로 연장된다.
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 턴디시(10)는 쉘(12) 및 내화 라이닝 구조물(18)을 포함한다. 턴디시(10)는 바닥부 부분(14) 및 측벽 부분(16)을 포함한다. 내화 라이닝 구조물(18)은 제1 층(20), 제1 층(20)의 적어도 일부의 밑에 놓인 제2 층(30), 제2 층(30)의 적어도 일부의 밑에 놓인 제3 층(40)을 포함한다. 제1 층(20)은 내화 재료(예를 들어, 알루미늄 산화물 내화 재료)를 포함하고, 제2 층(30)은 내화 재료(예를 들어, 산화알루미늄 내화 재료 또는 산화마그네슘 내화 재료)를 포함하고, 제3 층(40)은 턴디시(10)와 같은 야금 용기에서 안전 라이닝으로서 사용하는데 적합한 내화 재료를 포함한다. 야금 용기에서 안전 라이닝으로 사용하는데 적합한 내화 재료의 예는 내화 점토, 산화알루미늄 내화 재료, 산화마그네슘 내화 재료, 크롬 내화 재료, 또는 산화지르코늄 내화 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
턴디시(10)에서 안전 라이닝으로서 기능하는 제3 층(40)은 선택적으로 모르타르된 내화 벽돌 또는 패널의 조립체로서, 또는 모놀리식 내화층(monolithic refractory layer)으로서 턴디시 쉘(12)에 도포될 수 있다. 모놀리식 내화 제3 층(40)을 이용한 구현예에서, 내화 재료는 예를 들어 당업계에 공지된 기술을 사용하여 적소에서 제3 층(40)을 분사, 흙손질(troweling), 거닝(gunning), 주조 또는 진동(예를 들어, 건식 진동)시키는 것에 의해 도포될 수 있다. 제1 층(20) 및 제2 층(30)은 당업계에 공지된 기술을 사용하여 제2 층(30) 및 제1 층(20)을 분사, 흙손질, 거닝, 주조 또는 진동(예를 들어, 건식 진동)시키는 것에 의해 제3 층(40) 위에 도포될 수 있는 모놀리식 내화층을 포함할 수 있다.
여전히 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 내화 라이닝 구조물(18)은, 제1 층(20)의 제1 표면(22)에 형성되고 턴디시(10)의 바닥부 표면(11)으로부터 턴디시(10)의 림(13)을 향해 실질적으로 수직 방향으로 제1 층(20)의 제1 표면(22)을 통해 연장되는 세장형 팽창 접합부(50)들을 더 포함한다. 바닥부 표면(11)은 턴디시(10)의 바닥부(14)에 위치된 작업 라이닝(20')의 용융 금속 접촉 표면에 대응한다. 도 1a 내지 도 1d에 도시된 세장형 팽창 접합부(50)는 턴디시(10)의 측벽(16) 상의 제1 층(20)의 전체 높이를 연장시킨다. 그러나, 세장형 팽창 접합부(50)는 제1 층(20)의 전체 높이(예를 들어, 다음에 기술된 도 5a 내지 도 6b 참조)보다 적게 연장할 수 있다. 추가적으로, 2개 이상의 세장형 팽창 접합부(50)가 턴디시(10)의 4개의 교차 측벽(16)의 각각에 도시되어 있지만, 야금 용기의 각각의 측벽은 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부를 포함할 수 있는 것이 이해된다(예를 들어, 다음에 설명된 도 13, 도 14, 도 15a 및 도 15b 참조). 세장형 팽창 접합부는 또한 야금 용기에 있는 별도의 측벽의 교차점에 위치될 수 있다(예를 들어, 도 13 참조).
도 1c를 참조하면, 연속 주조 공정에서의 작업 동안, 턴디시(10)는 용강(60)을 수용한다. 용강(60)은 레이들 셔라우드(ladle shroud)(62)를 통해 레이들(도시되지 않음)로부터 턴디시(10)로 도입된다(화살표(64)는 용강(60)의 유동을 나타낸다). 용강(60)은 턴디시로부터 레이들 블록(66)들에 있는 개구(68)를 통해 연속 주조 주형(도시되지 않음)으로 흘러 나간다. 턴디시(10)에 있는 용강(60)은 슬래그 라인(65) 바로 아래까지(명확성을 위해 슬래그는 생략됨) 제1 층(20)의 제1 표면(22)에 형성된 세장형 팽창 접합부(50)를 덮는다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 턴디시(10)의 일부를 도시한다. 내화 라이닝 구조물(18)의 제1 층(20)은 턴디시(10)의 측벽(16)으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면(22), 및 제1 표면의 반대편에 위치되고 턴디시(10)의 측벽(16)을 향하는 제2 표면(24)을 포함한다. 제2 층(30)은 턴디시(10)의 측벽(16)으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면(32), 및 제1 표면의 반대편에 위치되고 턴디시(10)의 측벽(16)을 향하는 제2 표면(34)을 포함한다. 제3 층(40)은 턴디시(10)의 측벽(16)으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면(42), 및 제1 표면(42)의 반대편에 위치되고 턴디시(10)의 측벽(16)을 향하는 제2 표면(44)을 포함한다.
제1 층(20)의 제1 표면(22)은 턴디시(10)에 있는 용융 금속 접촉 층이다. 제1 층(20)의 제2 표면(24)은 제2 층(30)의 제1 표면(32)과 접촉한다. 제2 층(30)의 제2 표면(34) 제3 층(40)의 제1 표면(42)과 접촉한다. 제3 층(40)의 제2 표면(44)은 턴디시 측벽(16)을 따라서 턴디시 쉘(12)의 내향 표면과 접촉한다.
세장형 팽창 접합부(50)는 턴디시(10)의 측벽(16) 상의 내화 라이닝 구조물(18)의 제1 층(20)의 제1 표면(22)에 형성된다. 세장형 팽창 접합부(50)는 제1 층(20)의 전체 두께를 통해 깊이 치수(dj)까지 연장된다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 세장형 팽창 접합부(50)의 깊이 치수(dj)는 제1 층(20)의 두께(즉, 이와 동일 공간에 걸쳐)의 100%이고, 제1 층(20)의 제1 표면(22)으로부터 제1 층(20)의 제2 표면(24)까지 연장된다. 그러므로, 제2 층(30)의 제1 표면(32)은 도 2a에 도시된 바와 같이 세장형 팽창 접합부(50)를 통해 부분적으로 노출된다. 세장형 팽창 접합부(50)의 깊이 치수(dj)는 제1 층(20)의 두께의 100% 미만일 수 있고(예를 들어, 다음에 기술되는 도 4a 및 4b 참조), 제1 층(20)의 두께의 1 내지 100%, 20 내지 100%, 25 내지 100%, 50 내지 100% 또는 75 내지 100%의 범위일 수 있다. 예를 들어, 세장형 팽창 접합부(50)의 깊이 치수(dj)는 적어도 독립적으로, 제1 층(20)의 두께의 적어도 25%, 적어도 50%, 또는 적어도 75%일 수 있다. 도시되어 있지 않지만, 세장형 팽창 접합부(50)의 깊이 치수(dj)는 제1 층(20)의 두께의 100%보다 클 수 있다. 예를 들어, 세장형 팽창 접합부(50)의 깊이 치수(dj)는 제2 층(30)의 제1 표면(32)을 통해 연장될 수 있고, 그러므로 제2 층(30)의 두께를 통해 부분적으로 연장될 수 있다.
여전히 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 세장형 팽창 접합부(50)는 턴디시(10)의 바닥부 표면(11)으로부터 턴디시(10)의 림(13)을 향해 실질적으로 수직 방향으로 연장된다. 세장형 팽창 접합부(50)는 수직 높이 치수(hj)까지 턴디시 측벽(16) 상의 제1 층(20)의 전체 높이를 연장시킨다. 그러므로, 세장형 팽창 접합부(50)의 수직 높이 치수(hj)는 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 수직 높이 치수(즉, 이와 동일 공간에 걸쳐)의 100%이다. 세장형 팽창 접합부(50)의 수직 높이 치수(hj)는 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 수직 높이 치수의 100% 미만일 수 있다(예를 들어, 다음에 기술되는 도 5a 내지 도 6b 참조). 예를 들어, 세장형 팽창 접합부(50)의 수직 높이 치수(hj)는 독립적으로 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 수직 높이 치수(h1)의 적어도 25%, 적어도 50%, 또는 적어도 75%일 수 있거나, 또는 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 수직 높이 치수(h1)의 25 내지 100%, 50 내지 100%, 또는 75 내지 100%의 범위 내일 수 있다.
세장형 팽창 접합부의 수직 높이 치수는 수직축(수평 평면에 직각인 축으로서 정의된)을 따라서 측정된다. 그러므로, 세장형 팽창 접합부의 수직 높이 치수는 (전술한 바와 같이, 세장형 팽창 접합부의 종횡비를 계산하기 위해 사용되는) 세장형 팽창 접합부의 길이와 다를 수 있다. 예를 들어, 바깥쪽으로 각이지고 그러므로 야금 용기의 바닥부에 직각이 아닌 야금 용기의 측벽 상의 세장형 팽창 접합부는 수직 높이 치수보다 큰 길이를 가질 것이다. 마찬가지로, 비선형 윤곽을 갖는 세장형 팽창 접합부는 그 수직 높이 치수보다 큰 길이를 가질 것이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 세장형 팽창 접합부(50)는 제1 층(20)의 제1 표면(22)에 실질적으로 평행한 수평 폭 치수(wj)를 가진다. 수평 폭 치수(wj)는 1 mm(0.04 인치) 내지 1830㎜(72 인치)의 범위, 또는 예를 들어 1 내지 100㎜(0.04 내지 4 인치), 5 내지 50㎜(0.20 내지 2.00 인치), 5 내지 25㎜(0.20 내지 1.00 인치), 또는 5 내지 13㎜(0.20 내지 0.51 인치)와 같은 상기 범위에 속하는 하위 범위일 수 있다.
전술한 바와 같이, 턴디시 예열 동안, 위에 놓인 내화 작업 라이닝은 밑에 놓인 내화 백업 라이닝 및/또는 안전 라이닝보다 더욱 팽창되어 취약점, 균열, 박리 및 스포올링을 야기할 수 있는 것으로 관찰되었다. 보다 구체적으로, 위에 놓인 내화 작업 라이닝은 예열 작업 동안 선형으로 적어도 1% 팽창될 수 있는 것으로 관찰되었다. 따라서, 열 팽창을 효과적으로 수용하기 위해, 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 하나 이상의 세장형 팽창 접합부는 적어도 일부 구현예에서 제1 층(작업 라이닝)의 수평 치수의 254㎝(100 인치)마다 2.54㎝(1 인치)의 선형 팽창을 제공하는 수평 폭 치수를 가져야 한다. 다시 말하면, 세장형 팽창 접합부를 포함하는 제1 층의 전체 수평 치수에 대한, 내화 라이닝 구조물의 제1 층(작업 라이닝)에 형성된 하나 이상의 세장형 팽창 접합부의 수평 폭 치수의 합의 비는 적어도 0.01이어야 하며(제1 층의 제1 표면과 턴디시 또는 다른 야금 용기의 바닥부 표면의 교차점에서 측정된), 0.005 내지 0.02, 0.01 내지 0.02, 0.005 내지 0.05, 0.01 내지 0.05, 또는 0.005 내지 0.10의 범위에 있을 수 있다.
도 1b, 도 1d 및 도 2a를 다시 참조하면, 턴디시(10)의 4개의 측벽(16)의 각각에서, 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 전체 수평 치수(w1)(도 1b 및 도 1d 참조)에 대한 세장형 팽창 접합부(50)의 수평 폭 치수(wj)(도 2a 참조)의 합의 비는 적어도 0.005이다:
"폭 비"
Figure 112020019793128-pct00001
각각의 턴디시 측벽(16) 상의 제1 층(20)의 제1 표면(22)은, 각각 수평 폭(wj)을 갖고 실질적으로 수직으로 연장되는 "n"개의 세장형 팽창 접합부를 포함하고; 각각의 측벽(16) 상의 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 전체 수평 폭 치수(w1)는 제1 표면(22)과 바닥부 표면(11)의 교차점에서 측정된다. 따라서, 다수의 상호 연결된 측벽을 포함하는 야금 용기에 대해(턴디시(10)가 4개의 측벽(2개의 측벽은 6개의 세장형 팽창 접합부를 포함하고, 2개의 측벽은 2개의 세장형 팽창 접합부를 포함하는)을 갖는, 도 1a 및 도 1d 참조), 폭 비 특징은 다수의 측벽 중 적어도 하나를 유지할 수 있고, 일부 구현예에서, 모든 구성 측벽을 유지한다.
폭 비는 적어도 0.005, 0.010, 적어도 0.015, 적어도 0.020, 적어도 0.025, 또는 적어도 0.030일 수 있다. 예를 들어, 0.017의 폭 비는 제1 층의 제1 표면의 수평 치수의 152㎝(60 인치) 당 2.54㎝(1 인치)의 수평 팽창을 위한 충분한 공간을 제공하고, 0.025의 폭 비는 제1 층의 제1 표면의 수평 치수의 102㎝(40 인치) 당 2.54㎝(1 인치)의 수평 팽창을 위한 충분한 공간을 제공한다. 폭 비는 1보다 작아야만 한다(1의 폭 비는 제1 층의 제1 표면의 전체 수평 치수(w1)를 연장시키는 폭을 갖는 세장형 팽창 접합부에 대응한다). 폭 비는 1 미만, 0.90 미만, 0.75 미만, 0.50 미만, 0.25 미만, 0.15 미만, 0.10 미만 또는 0.05 미만일 수 있다. 폭 비는 0.005 내지 1 미만의 범위, 또는 예를 들어 0.010 내지 0.500 또는 0.010 내지 0.100와 같은 상기 범위에 포함된 임의의 하위 범위일 수 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 각각의 세장형 팽창 접합부(50)는 인접한 세장형 팽창 접합부(50)로부터 수평 간격(sj)만큼 이격된다. 각각의 세장형 팽창 접합부(50) 사이의 수평 간격(sj)은 균일하거나 독립적으로 변할 수 있다. 각각의 세장형 팽창 접합부(50)는 인접한 세장형 팽창 접합부(50)로부터 2.54㎝(1 인치)의 최소 수평 간격(sj)만큼 이격될 수 있다. 세장형 팽창 접합부(50)의 수, 각각의 세장형 팽창 접합부(50) 사이의 수평 간격(sj), 및 각각의 세장형 팽창 접합부(50)의 수평 폭 치수(wj)는 전술한 바와 같이 적어도 0.010의 폭 비를 제공하도록 함께 구성될 수 있다.
세장형 팽창 접합부는 접합부가 제2 층 위에 도포된 후 제1 층으로 이음부를 절단하는 것에 의해 제1 층(작업 라이닝)의 제1 표면에 형성될 수 있다. 예를 들어, 톱, 밀(mill), 또는 다른 적절한 절단 디바이스는 주어진 길이, 깊이 치수, 수직 높이 치수, 수평 폭 치수, 윤곽, 가로 형상, 및 제1 층에서의 배향을 갖는 제1 층의 제1 표면으로 세장형 팽창 접합부을 절단하기 위해 사용될 수 있다.
대안적으로, 세장형 팽창 접합부는 희생 또는 그렇지 않으면 제거 가능한 인서트 또는 스페이서를 사용하여 제1 층(작업 라이닝)의 제1 표면에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, (예를 들어, 안전 라이닝으로서 기능하는) 제3 층(40) 및 (예를 들어, 스컬 제거 분리 층으로서 기능하는) 제2 층(30) 후에, 희생 또는 그렇지 않으면 제거 가능한 인서트/스페이서(55)는 제2 층(30)의 제1 표면(32) 상에 위치될 수 있다. 희생/제거 가능한 인서트/스페이서(55)는 세장형 팽창 접합부(50)의 치수 및 3차원 형상에 적어도 부분적으로 대응하는 치수 및 3차원 형상을 가진다. 제1 층(20)은 그런 다음 적소에서 제1 층(20)을 예를 들어 분사, 흙손질, 거닝, 주조 또는 진동(예를 들어, 건식-진동)시키는 것에 의해 제2 층(30)의 제1 표면(32) 상에 및 희생/제거 가능한 인서트/스페이서(55) 주위에 도포될 수 있다.
인서트/스페이서(55)는 예를 들어 도포된 층이 비교적 높은 온도(예를 들어, 적어도 700℉(371℃))로 가열될 때 건조 작업 동안 분해되는 목재, 플라스틱, 판지, 합판, 파티클 보드, 배향 스트랜드 보드, 또는 기타 분해 가능한 재료와 같은 희생 재료로 만들어질 수 있다. 건조 작업 동안, 희생 인서트/스페이서(55)는 열분해 또는 그렇지 않으면 휘발(즉, 소각(burn-out))되어, 제1 층(20)에 음성 자국(negative impression)을 남기며, 이에 의해 세장형 팽창 접합부(50)를 형성할 수 있다.
인서트/스페이서(55)가 제1 층(20)으로부터 물리적으로 제거되어, 제1 층(20)에 음성 자국을 남기고, 이에 의해 세장형 팽창 접합부(50)를 형성할 수 있도록, 제1 층의 재료(예를 들어, 산화알루미늄 내화 재료)가 비희생 재료에 강하게 접착되지 못하면, 인서트/스페이서(55)는 건조 작업 동안 분해되지 않는 예를 들어 금속과 같은 비희생 재료로 만들어질 수 있다. "습식" 층이 건조 작업 동안 인서트/스페이서(55)에 의해 형성된 음성 자국을 유지하기에 충분한 응집력 및 구조적 완전성을 가지면, 제거 가능한 인서트/스페이서(55)는 제1 층(20)을 형성하는 재료의 도포된 후, 및 후속의 건조 작업 전에 제거될 수 있으며; 그렇지 않으면, 인서트/스페이서(55)는 건조 작업의 완료 후 또는 건조 작업의 적어도 일부 후에 제거될 수 있다.
전술한 바와 같이, 세장형 팽창 접합부(50)의 깊이 치수는 제1 층(20)의 두께의 100% 미만일 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 세장형 팽창 접합부(50)는 턴디시 측벽(16) 상의 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 전체 높이를 연장시키지만, 오직 제1 층(20)의 두께의 일부를 통해 연장된다. 도 4b를 참조하면, 세장형 팽창 접합부(50)의 깊이 치수(d)는 제1 층(20)의 제1 표면(22)으로부터 제1 층(20)의 오목 표면(23)으로 연장된다. 제2 층(30)의 제1 표면(32)은 제1 층(20)의 오목 표면(23)과 제2 표면(24) 사이의 제1 층(20)의 두께의 일부에 의해 덮인 상태로 유지된다. 세장형 팽창 접합부(50)의 깊이 치수(d)는 제1 층(20)의 두께의 1 내지 100% 미만의 범위일 수 있고, 제1 층(20)의 두께의 1 내지 100%, 20 내지 100%, 25 내지 100%, 50 내지 100% 또는 75 내지 100%의 범위일 수 있다. 예를 들어, 세장형 팽창 접합부(50)의 깊이 치수(d)는 독립적으로, 제1 층(20)의 두께의 적어도 25%, 적어도 50%, 또는 적어도 75%일 수 있다.
전술한 바와 같이, 세장형 팽창 접합부(50)의 수직 높이 치수는 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 수직 높이 치수의 100% 미만일 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 세장형 팽창 접합부(50)는 제1 층(20)의 전체 두께를 통해 연장될 수 있지만(도 4a 및 도 4b와 관련하여 전술한 바와 같이, 세장형 팽창 접합부(50)가 제1 층(20)의 두께의 일부를 통해 연장되는 것이 이해될 수 있을지라도), 오직 턴디시 측벽(16) 상의 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 높이의 일부만을 연장시킨다. 세장형 팽창 접합부(50)는 수직 높이 치수(hj)를 가지며, 턴디시 측벽(16) 상의 제1 층(20)의 제1 표면(22)은 수직 높이 치수(h1)를 가지며, 여기에서, hj < h1이다. 세장형 팽창 접합부(50)의 수직 높이 치수(hj)는 독립적으로, 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 수직 높이 치수의 적어도 25%, 적어도 50%, 또는 적어도 75%(즉, hj/h1 ≥ 0.25, hj/h1 ≥ 0.50, 또는 hj/h1 ≥ 0.75)일 수 있거나, 또는 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 수직 높이 치수(h1)의 25 내지 100%, 50 내지 100%, 또는 75 내지 100%의 범위 내에 있을 수 있다. 세장형 팽창 접합부(50)는 턴디시(10)의 바닥부 표면(11)으로부터 턴디시(10)의 림(13)을 향해 실질적으로 수직 방향으로 연장되지만, 세장형 팽창 접합부(50)는 바닥부 표면(11) 위의 지점으로부터 림(13) 아래의 지점을 향해 연장된다.
도 6a 및 도 6b는 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 수직 높이 치수(h1)의 100% 미만인 수직 높이 치수(hj)를 갖는(즉, hj < h1) 세장형 팽창 접합부(50)를 포함하는 내화 라이닝 구조물(18)의 다른 예를 도시한다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 세장형 팽창 접합부(50)는 제1 층(20)의 전체 두께를 통해 연장되지만(도 4a 및 도 4b와 관련하여 전술한 바와 같이, 세장형 팽창 접합부(50)가 제1 층(20)의 두께의 일부를 통해 연장되는 것이 이해될 수 있을지라도), 바닥부 표면(11)과 슬래그 라인(65) 사이에 위치된 턴디시 측벽(16) 상의 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 높이의 일부만을 따라서 연장된다(전술한 도 1c 참조).
도 7a 및 도 7b는 턴디시의 바닥부(14) 상에 위치된 작업 라이닝(20')의 용융 금속 접촉 표면에 대응하는 바닥부 표면(11) 아래로 연장되는 부분(51)을 포함하는 세장형 팽창 접합부(50)를 포함하는 내화 라이닝 구조물(18)의 예를 도시한다. 팽창 접합부(50)의 서브 바닥부 부분(51)은 예를 들어 희생/제거 가능한 인서트/스페이서(도 3에서의 인서트/스페이서(55) 참조)를 사용할 때 형성될 수 있으며, 제1 층(20) 및 바닥부 작업 라이닝(20')을 형성하는 재료는 예를 들어 적소에서 제1 층(20) 및 바닥부 작업 라이닝(20')을 분사, 흙손질, 거닝, 주조 또는 진동(예를 들어, 건식 진동)시키는 것에 의해 희생/제거 가능한 인서트/스페이서 주위에 도포된다.
실질적으로 수직 방향으로 연장되는 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부에 추가하여, 내화 라이닝 구조물은, 제1 층의 제1 표면에 형성되고 수평 방향으로 연장되는 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부를 더 포함할 수 있다. 실질적으로 수직으로 연장된 세장형 팽창 접합부(50)와 교차하는 수평으로 연장되는 세장형 팽창 접합부(70)가 도 8에 도시되어 있다. 수평으로 연장되는 세장형 팽창 접합부(70)는 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 전체 수평 길이를 연장시킬 수 있거나, 또는 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 수평 길이의 일부만을 연장시킬 수 있다. 하나의 수평으로 연장되는 세장형 팽창 접합부(70)가 도 8에 도시되어 있을지라도, 2개 이상의 수평으로 연장되는 세장형 팽창 접합부가 본 명세서에 따른 내화 라이닝 구조물에 있는 제1 층의 제1 표면에 형성될 수 있다는 것이 이해된다. 추가적으로, 수평 축에 평행하게 배향된 수평으로 연장되는 세장형 팽창 접합부(70)가 도 8에 도시되어 있지만, 본 명세서에 따른 내화 라이닝 구조물은 접합부가 수평 축에 대해 45°까지 각진 실질적으로 수평으로 연장되는 세장형 팽창 접합부를 포함할 수 있다는 것이 이해된다. 본 명세서에 따른 내화 라이닝 구조물은 또한 예를 들어 폴리라인 윤곽 또는 곡선 윤곽(예를 들어, 원호 형상, 사인파 형상 또는 스플라인 형상을 갖는)과 같은 비선형 윤곽을 갖는 실질적으로 수평으로 연장되는 세장형 팽창 접합부를 포함할 수 있다.
전술한 세장형 팽창 접합부는 실질적으로 수직인 선형 윤곽(즉, 수직선 윤곽)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 본 명세서에 따른 내화 라이닝 구조물은 다른 윤곽 및/또는 배향을 갖는 실질적으로 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 세장형 팽창 접합부(50)는 제1 층(20)의 제1 표면(22)을 가로질러 대각선으로 배향된 실질적으로 수직인 선형 윤곽(즉, 대각선 윤곽)을 가질 수 있다. 세장형 팽창 접합부(50)는 제1 층(20)의 제1 표면(22)의 평면에서 실질적으로 수직인 축(57)에 대해 0보다 큰 각도로부터 45°의 범위의 대각선 각도(θ)를 형성할 수 있다.
본 명세서에 따른 내화 라이닝 구조물은 또한 예를 들어 폴리라인 윤곽(도 10 참조) 또는 (예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이 원호 형상, 사인파 형상, 또는 스플라인 형상을 갖는) 곡선 윤곽과 같은 비선형 윤곽을 갖는 실질적으로 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부를 포함할 수 있다. 도 12는 대각선과 곡선을 조합한 윤곽을 갖는 실질적으로 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부(50)를 도시한다. 그러므로, 본 명세서에 따른 내화 라이닝 구조물은 수직선, 대각선, 폴리라인 및 곡선, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 세장형 윤곽을 포함할 수 있다.
본 명세서에 기술된 발명은 전술한 바와 같이 내화 라이닝 구조물을 포함하는 야금 용기를 포함한다. 야금 용기는 바닥부, 및 바닥부로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 측벽을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같은 내화 라이닝 구조물은 야금 용기의 측벽의 적어도 일부 상에 위치될 수 있다. 야금 용기는 연속 주조 작업에 사용하기 위해 구성된 턴디시를 포함할 수 있으며, 턴디시는 적어도 4개의 교차 측벽을 포함한다. 전술한 바와 같이, 내화 라이닝 구조물은 4개의 측벽 중 적어도 하나의 적어도 일부에 위치될 수 있다. 전술한 턴디시(10)가 직사각형 평면 배향으로 4개의 측벽을 포함할지라도, 내화 라이닝 구조물은 상이한 턴디시 설계와 함께 사용될 수 있는 것이 이해된다.
예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 전술한 바와 같은 내화 라이닝 구조물은 8개의 측벽(116)을 갖는 T자-형상 턴디시(110)에서 사용될 수 있다. 내화 라이닝 구조물(118)은 측벽(116)에서 턴디시(110)의 외부 쉘(112) 상에 위치될 수 있다. 실질적으로 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부(150)는 제1 층의 제1 표면(122)에 형성되고, 또한 8개의 측벽(116)의 교차점에 형성된다. 도시되어 있지 않지만, 내화 라이닝 구조물(118)은 측벽(116) 중 일부로부터 생략될 수 있으며, 예를 들어, 충격 패드(176)에 인접한 측벽(116) 및/또는 세장형 팽창 접합부는 8개의 측벽의 교차점의 일부 또는 전부로부터 생략될 수 있다.
도 14는 6개의 측벽(216)을 갖는 델타형 턴디시(210)를 도시한다. 내화 라이닝 구조물(218)은 측벽(216)에서 턴디시(210)의 외부 쉘(212) 상에 위치될 수 있다. 실질적으로 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부(250)는 제1 층의 제1 표면(222)에 형성된다(그리고, 선택적으로 도시되지 않은 6개의 측벽(216) 중 하나 이상의 교차점에 형성될 수 있다). 도시되어 있지 않지만, 내화 라이닝 구조물(218)은 측벽(216) 중 일부, 예를 들어 충격 패드(276)에 인접한 측벽(216)으로부터 생략될 수 있다.
상기 도면에 도시된 세장형 팽창 접합부는 각각의 야금 용기에서 배향이 균일하고 균일한 치수 및 형상(즉, 세장형 윤곽 및 가로(단면) 형상)을 갖는 것으로서 도시되어 있다. 그러나, 전술한 내화 라이닝 구조물을 포함하는 임의의 주어진 야금 용기에서, 세장형 팽창 접합부의 형상, 치수, 배향, 수, 및 간격은 접합부마다 다를 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 도 15a 및 도 15b를 참조하면, 턴디시(310)는 쉘(312) 및 내화 라이닝 구조물(318)을 포함한다. 턴디시(310)는 바닥부 부분(314) 및 측벽 부분(316)을 포함한다. 내화 라이닝 구조물(318)은 제1 층(320), 제1 층(320)의 적어도 일부의 밑에 놓인 제2 층(330), 및 제2 층(330)의 적어도 일부의 밑에 놓인 제3 층(340)을 포함한다. 제1 층(320), 제2 층(330), 및 제3 층(340)은 전술한 바와 같이 내화 재료를 각각 독립적으로 포함한다. 또한, 제2 층(330)은 생략될 수 있고, 제1 층(320)은 제3 층(340) 상에 직접 위치될 수 있으며, 이 경우에, 내화 라이닝 구조물(318)은 제1 및 제2 층만을 포함하는 2층 구조를 포함한다는 것에 유의하여야 한다.
여전히 도 15a 및 도 15b를 참조하면, 내화 라이닝 구조물(318)은, 제1 층(320)의 제1 표면(322)에 형성되고 턴디시(310)의 바닥부 표면(311)으로부터 턴디시(310)의 림(313)을 향해 제1 층(320)의 제1 표면(322)을 통해 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 세장형 팽창 접합부(350 및 350')를 더 포함한다. 바닥부 표면(311)은 턴디시(310)의 바닥부(314) 상에 위치된 작업 라이닝(320')의 용융 금속 접촉 표면에 대응한다. 세장형 팽창 접합부(350 및 350')는 턴디시(310)의 측벽(316) 상의 제1 층(320)의 전체 높이를 연장시킨다. 그러나, 세장형 팽창 접합부(350 및 350')는 전술한 바와 같이, 제1 층(320)의 전체 높이보다 작게 연장될 수 있다는 것이 이해된다. 턴디시(310)의 긴 측벽 상에 위치된 세장형 팽창 접합부(350')는 턴디시(310)의 짧은 측벽 상에 위치된 세장형 팽창 접합부(350)보다 큰 수평 폭을 가진다.
임의의 주어진 세장형 팽창 접합부의 깊이 및 폭 치수, 및 단면 형상은 세장형 팽창 접합부의 길이를 따라서 지점마다 다를 수 있다. 추가적으로, 내화 라이닝 구조물의 구성 층의 두께는 주어진 야금 용기 내에서 위치마다 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 층(작업 라이닝)은 내화 라이닝 구조물을 포함하는 턴디시에서 슬래그 라인 아래보다 슬래그 라인 위에서 더욱 얇을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제1 층은 슬래그 라인 위 및 아래의 제1 층의 부분보다 두꺼운 슬래그 라인 주위에서 국한된 영역을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 일부 구현예에서, 제2 층 및/또는 제1 층(작업 라이닝)은 턴디시의 측벽 부분(예를 들어, 슬래그 라인 위)으로부터 생략될 수 있다.
내화 라이닝 구조물이 강 연속 주조 공정에 사용하기 위한 턴디시에서 전술되었을지라도, 내화 라이닝 구조물은 예를 들어 래이들과 같은 철 및 비철 적용 모두를 위해 다른 야금 용기에서 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 마찬가지로, 내화 라이닝 구조물이 2-스트랜드 턴디시를 예시하는 도면과 관련하여 위에서 설명되었지만, 내화 라이닝 구조물은 단일-스트랜드 턴디시 또는 턴디시 당 2개 이상의 웰 블록(well block)을 갖는 다중-스트랜드 턴디시(예를 들어, 6-스트랜드 턴디시)에서 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 추가적으로, 예시의 용이성을 위해, 전술한 도면에 도시된 턴디시는 턴디시 시설품(tundish furniture) 및 기타 턴디시 구성 요소(예를 들어, 댐, 둑, 배플, 오버플로우 스파우트(overflow spout), 스토퍼 로드, 슬라이드 게이트 등)를 생략한다. 그러나, 전술한 내화 라이닝 구조물을 포함하는 턴디시가 턴디시 시설품, 다른 턴디시 구성 요소를 또한 포함하고, 비평면 및/또는 불연속 바닥부 표면을 가질 수 있다는 것이 이해된다.
실시예
실시예 1:
강의 연속 주조를 위해 구성되고 사전 설치된 내화 안전 라이닝(제3 층)을 갖는 턴디시에는 BASILITE® 302(Vesuvius USA Corporation로부터 시판되는, 최소 50%의 MgO 함유량을 갖는 마그네사이트-올리빈 내화 스프레이 코팅)가 분사된다. BASILITE® 302 층에는 턴디시의 바닥부 및 측벽에 1 내지 1.5 인치 두께(슬래그 라인 상에 약 2 인치 두께)로 분사되었으며, 이에 의해 1 내지 2 인치 두께의 제2 층을 형성하였다.
도포된 BASILITE® 302 층은 먼저 0.5시간 동안 600℉로 층을 가열하고, 그런 다음, 3시간 동안 1000℉로 층을 가열하는 것에 의해 건조되었다. 턴디시는 110℉ 아래로 냉각되었으며, 고 알루미나 작업 라이닝은 BASILITE® 302 층 위로 거닝되고, 이에 의해 제1 층을 형성하였다. 고 알루미나 작업 라이닝이 BASILITE® 302 층에 거닝되기 전에, 합판 패널(60 인치 x 1.75 인치 x 0.375 인치)로 만들어진 희생 인서트/스페이서가 BASILITE® 302 층의 수평 폭을 따라서 15 인치마다 실질적으로 수직 배향으로 4개의 턴디시 측벽 중 하나의 턴디시 측벽 상의 BASILITE® 302 층에 위치되었다. 60 인치 x 0.375 인치 면을 갖는 합판 인서트/스페이서가 BASILITE® 302 층과 접촉되어 위치되고, 60 인치 x 0.375 인치 면은 BASILITE® 302 층의 표면에 실질적으로 직각으로 배향되었다. 추가적으로, 고 알루미나 작업 라이닝이 거닝되기 전에, BASILITE® 302 층의 표면을 적시도록 BASILITE® 302 층에 물이 분사되었다.
고 알루미나 작업 라이닝이 BASILITE® 302 층과 합판 인서트/스페이서 위에서 거닝된 후에, 임의의 잔류 내화 재료는 고 알루미나 작업 라이닝의 건조 동안 합판 인서트/스페이서가 소각되는 것을 보장하도록 합판 인서트/스페이서의 노출된 표면(즉, 고 알루미나 가공 라이닝의 도포된 측에 매립되지 않은 표면)으로부터 제거되었다. 추가적으로, 합판 인서트/스페이서를 가지지 않는 3개의 턴디시 측벽에서, 0.25 인치(0.64cm)의 수평 폭을 갖는 세장형 팽창 접합부는 층의 수평 폭을 따라서 15 인치(38cm) 마다 톱을 사용하여 고 알루미나 작업 라이닝의 도포된 층으로 절단되었다. 절단된 세장형 팽창 접합부는 도포된 제1 층의 표면을 통해 실질적으로 수직으로 배향되었다. 고 알루미나 작업 라이닝의 도포된 층은 다음 순서로 층을 가열하는 것에 의해 건조되었다: 350℉(180℃)에서 1시간 → 500℉(260℃)에서 1시간, 700℉(370℃)에서 1시간 → 950℉(510℃)에서 2시간. 제1 층과 제2 층 사이에 위치된 열전대는 계면 온도가 건조 순서 동안 700℉(370℃)의 피크 온도로 점진적으로 증가하였다는 것을 나타냈다.
합판 인서트/스페이서는 건조 순서 동안 완전히 소각되어, 제1 층의 표면을 통해 실질적으로 수직으로 연장되는 0.375 인치(0.95㎝) 폭의 세장형 팽창 접합부를 형성하였다. 이전에 절단된 0.25 인치(0.64cm) 폭의 세장형 팽창 접합부는 0.375 인치(0.95㎝) 폭으로 다시 절단되었다. 소각된 합판 인서트/스페이서에 의해 형성된 세장형 팽창 접합부는 모든 세장형 팽창 접합부의 깊이가 제1 층의 전체 두께를 통해 연장되었다는 것을 보장하도록 또한 0.375 인치(0.95㎝) 폭의 톱으로 다시 절단되었다. 0.375 인치(0.95㎝) 폭의 수평 팽창 접합부는 측벽의 대략 중간 높이에서 모든 4개의 턴디시 측벽 상의 제1 층의 표면을 통해 턴디시의 주변부 둘레에서 또한 절단되었다.
턴디시는 대략 14시간 동안 2000℉(1100℃) 예열 작업을 받았고, 그 후 제1 층은 최소의 관찰 가능한 균열을 보였으며, 관찰 가능한 박리 또는 스포올링을 보이지 않았다. 예열된 턴디시는 강 연속 주조 캠페인에 사용되었으며, 그 후 턴디시는 냉각되고 턴디시에서의 잔류 강은 고화되어 스컬을 형성하였다. 전체 제1 층은 연속 주조 캠페인 동안 턴디시 측벽에 부착되어 남았다. 냉각된 턴디시는 뒤집히고, 스컬은 중력의 영향으로 떨어졌다. 제3 층(안전 라이닝)은 손상되지 않았으며, 이는 세장형 팽창 접합부가 제1 및 제2 층의 차폐 및 단열 효과를 손상시키지 않았다는 것을 나타냈다.
본 발명의 양태
본 발명의 다양한 양태는 다음의 넘버링된 조항을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
1. 야금 용기를 위한 내화 라이닝 구조물로서,
야금 용기의 측벽으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면, 및 상기 제1 표면의 반대편에 위치되고 상기 야금 용기의 측벽을 향하는 제2 표면을 갖는 제1 층으로서, 상기 제1 층은 제1 내화 재료를 포함하는, 상기 제1 층;
상기 제1 층의 적어도 일부의 밑에 놓이며, 상기 야금 용기의 측벽으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면, 및 상기 제1 표면의 반대편에 위치되고 상기 야금 용기의 측벽을 향하는 제2 표면을 갖는 제2 층으로서, 상기 제2 층은 제2 내화 재료를 포함하고, 상기 제1 층의 제2 표면이 상기 제2 층의 제1 표면과 접촉되는, 상기 제2 층; 및
상기 제1 층의 제 1표면에 형성되고 상기 제1 층의 제1 표면을 통해 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부를 포함하는, 내화 라이닝 구조물.
2. 조항 1에 있어서, 상기 제1 내화 재료 및 상기 제2 내화 재료는 산화알루미늄 내화 재료, 산화마그네슘 내화 재료, 크롬 내화 재료, 및 산화지르코늄 내화 재료, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는, 내화 라이닝 구조물.
3. 조항 1 또는 2에 있어서, 상기 제1 내화 재료는 산화알루미늄 내화 재료를 포함하고, 상기 제2 내화 재료는 산화알루미늄 내화 재료, 산화마그네슘 내화 재료, 크롬 내화 재료, 산화지르코늄 내화 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 내화 라이닝 구조물.
4. 조항 1 내지 3 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제1 내화 재료는 산화알루미늄 내화 재료를 포함하고, 상기 제2 내화 재료는 산화마그네슘 내화 재료를 포함하는, 내화 라이닝 구조물.
5. 조항 1 내지 3 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제1 내화 재료 및 상기 제2 내화 재료는 모두 산화알루미늄 내화 재료를 포함하는, 내화 라이닝 구조물.
6. 조항 1 내지 3 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제1 내화 재료는 산화알루미늄 내화 재료를 포함하고, 상기 제2 내화 재료는 올리빈/듀나이트 내화 재료를 포함하는, 내화 라이닝 구조물.
7. 조항 1 내지 3 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제1 내화 재료는 산화알루미늄 내화 재료를 포함하고, 상기 제2 내화 재료는 백운석 내화 재료를 포함하는, 내화 라이닝 구조물.
8. 조항 1 내지 7 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 세장형 팽창 접합부는 수직선, 대각선, 폴리라인 및 곡선, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 세장형 윤곽을 포함하는, 내화 라이닝 구조물.
9. 조항 1 내지 8 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 0.05보다 큰 종횡비를 갖는, 내화 라이닝 구조물.
10. 조항 1 내지 9 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 적어도 0.1의 종횡비를 갖는, 내화 라이닝 구조물.
11. 조항 1 내지 10 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 적어도 50의 종횡비를 갖는, 내화 라이닝 구조물.
12. 조항 1 내지 11 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 적어도 75의 종횡비를 갖는, 내화 라이닝 구조물.
13. 조항 1 내지 12 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 적어도 100의 종횡비를 갖는, 내화 라이닝 구조물.
14. 조항 1 내지 13 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 적어도 0.005의 폭 비를 특징으로 하는, 내화 라이닝 구조물.
15. 조항 1 내지 14 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 적어도 0.010 의 폭 비를 특징으로 하는, 내화 라이닝 구조물.
16. 조항 1 내지 15 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 적어도 0.015의 폭 비를 특징으로 하는, 내화 라이닝 구조물.
17. 조항 1 내지 16 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 적어도 0.025의 폭 비를 특징으로 하는, 내화 라이닝 구조물.
18. 조항 1 내지 17 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부의 폭 치수는 1㎜(0.04 인치) 내지 100㎜(4 인치)의 범위인, 내화 라이닝 구조물.
19. 조항 1 내지 18 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부의 폭 치수는 5㎜(0.20 인치) 내지 25㎜(1 인치)의 범위인, 내화 라이닝 구조물.
20. 조항 1 내지 19 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 상기 제1 층의 제1 표면으로부터 상기 제1 층의 제2 표면을 향하여 연장되는 깊이 치수를 가지며, 상기 깊이 치수는 상기 제1 층의 두께의 적어도 50%인, 내화 라이닝 구조물.
21. 조항 1 내지 20 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부의 깊이 치수는 상기 제1 층의 두께의 100%이고, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부의 깊이 치수는 상기 제1 층의 제1 표면으로부터 상기 제1 층의 제2 표면으로 연장되고, 상기 제2 층의 제1 표면은 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부에 의해 부분적으로 노출되는, 내화 라이닝 구조물.
22. 조항 1 내지 21 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제1 층의 두께 및 상기 제2 층의 두께는 독립적으로 1㎜(0.04 인치) 내지 65㎜(2.6 인치)의 범위인, 내화 라이닝 구조물.
23. 조항 1 내지 22 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제1 층의 두께 및 상기 제2 층의 두께는 독립적으로 25㎜(1 인치) 내지 50㎜(2 인치)의 범위인, 내화 라이닝 구조물.
24. 조항 1 내지 23 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 상기 제1 층의 제1 표면의 수직 높이 치수의 적어도 75%인 수직 높이 치수를 갖는, 내화 라이닝 구조물.
25. 조항 1 내지 24 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 상기 제1 층의 제1 표면의 수직 높이 치수의 적어도 100%인 수직 높이 치수를 갖는, 내화 라이닝 구조물.
26. 조항 1 내지 25 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제1 층의 제1 표면에 형성된 복수의 세장형 팽창 접합부를 포함하며, 상기 복수의 세장형 팽창 접합부의 각각은 상기 제1 층의 제1 표면을 통해 실질적으로 수직 방향으로 연장되며, 상기 복수의 세장형 연장 접합부는 수평 방향으로 서로 최소 2.54㎝(1 인치)만큼 이격되는, 내화 라이닝 구조물.
27. 조항 1 내지 26 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제1 층의 제1 표면에 형성되고 상기 제1 층의 제1 표면을 통해 실질적으로 수평 방향으로 연장되는 세장형 팽창 접합부를 더 포함하는, 내화 라이닝 구조물.
28. 조항 1 내지 27 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 제2 층의 적어도 일부의 밑에 놓인 제3 층을 더 포함하며, 상기 제3 층은 상기 야금 용기의 측벽으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면, 및 상기 제1 표면의 반대편에 위치되고 상기 야금 용기의 측벽을 향하고 이에 접촉하는 제2 표면을 가지며, 상기 제3 층은 제3 내화 재료를 포함하고, 상기 제2 층의 제2 표면은 상기 제3 층의 제1 표면과 접촉하는, 내화 라이닝 구조물.
29. 야금 용기로서,
바닥부, 및 상기 바닥부로부터 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 측벽; 및
상기 야금 용기의 측벽의 적어도 일부에 위치된 조항 1 내지 28 중 어느 한 조항의 내화 라이닝 구조물을 포함하는, 야금 용기.
30. 조항 29에 있어서, 상기 야금 용기는 연속 주조 작업에서 사용하기 위해 구성된 턴디시를 포함하고, 상기 턴디시는 적어도 4개의 교차 측벽을 포함하며, 상기 내화 라이닝 구조물은 상기 적어도 4개의 측벽의 적어도 일부 상에 위치되며, 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부는 상기 적어도 4개의 측벽의 각각에 있는 제1 층의 제1 표면에 형성되고, 상기 세장형 팽창 접합부는 상기 제1 층의 제1 표면을 통해 실질적으로 수직 방향으로 연장되는, 야금 용기,
31. 내화 용기에서 조항 1 내지 28 중 어느 한 조항의 내화 라이닝 구조물을 제조하는 방법으로서,
a) 내화 안전 라이닝을 갖는 측 방향 및 바닥 벽을 갖는 야금 용기를 제공하는 단계;
b) 상기 내화 안전 라이닝 위에 제2 내화 재료를 포함하는 제2 내화층을 도포하는 단계;
c) 상기 제2 내화층 위에 제1 내화 재료를 포함하는 상기 제1 내화층을 도포하는 단계로서, 상기 제1 내화층은 상기 야금 용기의 측벽으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면을 갖는, 상기 단계; 및
d) 상기 제1 층의 제1 표면에, 상기 제1 층의 제1 표면을 통해 실질적으로 수직 방향으로 연장되는 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
32. 조항 32에 있어서, 상기 제1 내화 재료는 질량 기준으로 적어도 50%의 알루미나를 포함하는, 방법.
* * * *
본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 다양한 특징 및 특성이 본 명세서에서 설명되고 도면에 도시되어 있다. 본 명세서에 기술되고 도면에 도시된 다양한 특징 및 특질은 이러한 특징 및 특질이 본 명세서에서 조합되어 명확히 설명 또는 예시되는지에 관계없이 임의의 작업 가능한 방식으로 결합될 수 있다는 것으로 이해된다. 발명자 및 출원인은 이러한 특징 및 특질의 조합이 본 명세서의 범위 내에 포함되도록 명확히 의도하였으며, 또한 본 출원에 신규의 요지를 추가하지 않도록 특징 및 특질의 조합을 주장하도록 의도한다. 이와 같이, 청구 범위는 본 명세서에 명확히 또는 본질적으로 기술되거나, 또는 그렇지 않으면 이에 의해 명확히 또는 본질적으로 기술되거나, 또는 그렇지 않으면 이에 의해 명확히 또는 본질적으로 지지되는 임의의 특징 및 특질을 임의의 조합으로 인용하도록 보정될 수 있다. 또한, 출원인은 이러한 특징 및 특질이 본 명세서에 명확히 기술되지 않았으면 종래 기술에 존재할 수 있는 특징 및 특질을 적극적으로 부인하도록 청구항을 보정할 권리를 보유한다. 그러므로, 이러한 보정은 명세서 또는 청구범위에 신규의 요지를 추가하지 않으며, 서면 설명, 설명의 충분성 및 추가된 요건을 준수할 것이다(예를 들어, 35 USC § 112(a) 및 Article 123(2) EPC). 본 발명은 본 명세서에 기술된 다양한 특징 및 특성을 포함하거나, 이러한 것으로 이루어지거나 또는 본질적으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 명세서에서 인용된 임의의 수치 범위는 인용된 종점을 포함하고, 인용된 범위 내에 포함된 동일한 수치 정밀도(즉, 동일한 수의 특정 자릿수를 갖는)의 모든 하위 범위를 기술한다. 예를 들어, "1.0 내지 10.0"의 인용 범위는 심지어 "2.4 내지 7.6"의 범위가 명세서의 본문에 명확히 언급되지 않았으면, 1.0의 인용된 최소값과 10.0의 인용된 최대 값 사이의 (그리고 이들을 포함하는) 예를 들어 "2.4 내지 7.6"와 같은 모든 하위 범위를 포함한다. 따라서, 출원인은 본 명세서에서 명확히 인용된 범위 내에 포함된 동일한 수치 정밀도의 임의의 하위 범위를 명시적으로 인용하기 위해, 청구범위를 포함하는 본 명세서를 보정할 권리를 보유한다. 이러한 모든 범위가 본 명세서에 본질적으로 기술되어 있어서, 임의의 이러한 하위 범위를 명확히 인용하는 보정은 서면 설명, 설명의 충분성 및 추가된 요건(예를 들어, 35 U.S.C. § 112(a) 및 Article 123(2) EPC)을 준수할 것이다.
본 명세서에서 사용된 문법적 용어는 문맥에 따라 달리 지시되거나 요구되지 않으면, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 포함하도록 의도된다. 그러므로, 물품은 물품의 문법적 객체 중 하나 또는 하나 이상(즉, "적어도 하나")을 지칭하기 위해 사용된다. 예로서, "구성 요소"는 하나 이상의 구성 요소를 의미하고, 그러므로, 가능하게, 하나 이상의 구성 요소가 고려될 수 있으며, 본 발명의 구현예에서 채택되거나 사용될 수 있다. 또한, 단수 명사의 사용은 복수를 포함하고, 복수 명사의 사용은 문맥 상 달리 요구되지 않으면 단수를 포함한다.
10. 턴디시
11. 턴디시 바닥부 표면
12. 턴디시 쉘
13. 턴디시 림
14. 턴디시 바닥부
16. 턴디시의 측벽 부분
18. 내화 라이닝 구조물
20. 내화 라이닝 구조물의 제1 층
20'. 작업 라이닝의 금속 접촉 표면
22. 제1 층의 제1 표면
23. 제1 층의 오목 표면
24. 제1 층의 제2 표면
30. 내화 라이닝 구조물의 제2 층
32. 제2 층의 제1 표면
34. 제2 층의 제2 표면
40. 내화 라이닝 구조물의 제3 층
42. 제3 층의 제1 표면
44. 제3 층의 제2 표면
50. 세장형 팽창 접합부
51. 바닥부 표면 밑에서 연장되는 팽창 접합부의 부분
55. 인서트/스페이서
57. 제1 층의 제1 표면의 평면에 있는 실질적으로 수직축
60. 용강
62. 레이들 셔라우드
64. 용강의 유동 표시
65. 슬래그 라인
66. 레이들 블록
68. 레이들 블록에 있는 개구
70. 수평으로 연장되는 세장형 팽창 접합부
110. T자-형상 턴디시
112. 턴디시의 외부 쉘
116. 측벽
118. 내화 라이닝 구조물
122. 제1 층의 제1 표면
150. 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부
176. 충격 패드
210. 델타형 턴디시
212. 턴디시의 외부 쉘
216. 측벽
218. 내화 라이닝 구조물
222. 제1 층의 제1 표면
250. 실질적으로 수직으로 연장되는 세장형 팽창 접합부
276. 충격 패드
310. 턴디시
311. 턴디시의 바닥부 표면

Claims (20)

  1. 야금 용기를 위한 내화 라이닝 구조물(18)로서,
    상기 야금 용기의 측벽(16)으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면(22), 및 상기 제1 표면(22)의 반대편에 위치되고 상기 야금 용기의 측벽(16)을 향하는 제2 표면(24)을 갖는 모놀리식 제1 층(20)으로서, 제1 내화 재료를 포함하고, 일정 두께를 포함하는, 상기 모놀리식 제1 층(20);
    상기 제1 층(20)의 적어도 일부의 밑에 놓이며, 상기 야금 용기의 측벽(16)으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면(32), 및 상기 제1 표면(32)의 반대편에 위치되고 상기 야금 용기의 측벽(16)을 향하는 제2 표면(34)을 갖는 제2 층(30)으로서, 상기 제2 층은 제2 내화 재료를 포함하고, 상기 제1 층의 제2 표면(24)이 상기 제2 층의 제1 표면(32)과 접촉되는, 상기 제2 층(30); 및
    상기 제1 층의 제 1표면(22)에 형성되고 상기 제1 층의 제1 표면을 통해 수직 방향으로 연장되는 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)로서, 폭 치수, 수평 폭 치수의 합계, 깊이 치수 및 수직 높이 치수를 포함하는, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)의 상기 수평 폭 치수의 합계는 적어도 0.010의 폭 비를 특징으로 하며, 상기 폭 비는 아래의 수식에 따라 정의되고,
    Figure 112023006434310-pct00026

    상기 모놀리식 제1 층(20)의 제1 표면(22)은 n 개의 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)를 포함하고, 상기 세장형 팽창 접합부(50) 각각은 수평 폭(wj)을 갖고, w1 은 상기 측벽(16) 상의 상기 모놀리식 제1 층(20)의 상기 제1 표면(22)의 전체 수평 폭 치수인 것인, 내화 라이닝 구조물(18).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 내화 재료 및 상기 제2 내화 재료는 산화알루미늄 내화 재료, 산화마그네슘 내화 재료, 크롬 내화 재료, 산화지르코늄 내화 재료, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는, 내화 라이닝 구조물(18).
  3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)는 수직선, 대각선, 폴리라인(polylines), 곡선, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 세장형 윤곽(elongated contour)을 포함하는, 내화 라이닝 구조물(18).
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)는 적어도 0.1의 종횡비를 갖는, 내화 라이닝 구조물(18).
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)는 적어도 50의 종횡비를 갖는, 내화 라이닝 구조물(18).
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)의 폭 치수는 1㎜ 내지 100㎜의 범위인, 내화 라이닝 구조물(18).
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)의 폭 치수는 5㎜ 내지 25㎜의 범위인, 내화 라이닝 구조물(18).
  10. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)는 상기 제1 층의 제1 표면(22)으로부터 상기 제1 층의 제2 표면(24)을 향하여 연장되는 깊이 치수를 가지며, 상기 깊이 치수는 상기 제1 층(20)의 두께의 적어도 50%인, 내화 라이닝 구조물(18).
  11. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)의 깊이 치수는 상기 제1 층(20)의 두께의 100%이고, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부의 깊이 치수는 상기 제1 층의 제1 표면(22)으로부터 상기 제1 층의 제2 표면(24)으로 연장되고, 상기 제2 층의 제1 표면(22)은 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)에 의해 부분적으로 노출되는, 내화 라이닝 구조물(18).
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 층(20)의 두께 및 상기 제2 층(30)의 두께는 독립적으로 1㎜ 내지 65㎜의 범위인, 내화 라이닝 구조물(18).
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 층(20)의 두께 및 상기 제2 층(30)의 두께는 독립적으로 25㎜ 내지 50㎜의 범위인, 내화 라이닝 구조물(18).
  14. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)는 상기 제1 층의 제1 표면(22)의 수직 높이 치수의 적어도 75%인 수직 높이 치수를 갖는, 내화 라이닝 구조물(18).
  15. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)는 상기 제1 층의 제1 표면(22)의 수직 높이 치수의 적어도 100%인 수직 높이 치수를 갖는, 내화 라이닝 구조물(18).
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 층의 제1 표면(22)에 형성된 복수의 세장형 팽창 접합부(50)를 포함하되, 상기 복수의 세장형 팽창 접합부의 각각은 상기 제1 층의 제1 표면(22)을 통해 수직 방향으로 연장되며, 상기 복수의 세장형 연장 접합부(50)는 수평 방향으로 서로 최소 2.54㎝만큼 이격되는, 내화 라이닝 구조물(18).
  17. 제1항에 있어서, 상기 제1 층의 제1 표면(22)에 형성되고 상기 제1 층의 제1 표면(22)을 통해 수평 방향으로 연장되는 세장형 팽창 접합부(50)를 더 포함하는, 내화 라이닝 구조물(18).
  18. 제1항에 있어서, 상기 제2 층(30)의 적어도 일부의 밑에 놓인 제3 층(40)을 더 포함하되, 상기 제3 층(40)은 상기 야금 용기의 측벽(16)으로부터 먼 쪽을 향하는 제1 표면(42), 및 상기 제1 표면(42)의 반대편에 위치되고 상기 야금 용기의 측벽(16)을 향하고 이에 접촉하는 제2 표면(44)을 가지며, 상기 제3 층(40)은 제3 내화 재료를 포함하고, 상기 제2 층의 제2 표면은 상기 제3 층의 제1 표면과 접촉하는, 내화 라이닝 구조물(18).
  19. 야금 용기로서,
    바닥부(floor)(11), 및 상기 바닥부로부터 수직 방향으로 연장되는 측벽(16); 및
    상기 야금 용기의 측벽(16)의 적어도 일부 상에 위치된 제1항의 내화 라이닝 구조물(18)을 포함하는, 야금 용기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 야금 용기는 연속 주조 작업에서 사용하기 위해 구성된 턴디시(10)를 포함하되, 상기 턴디시는 적어도 4개의 교차 측벽(16)을 포함하고, 상기 내화 라이닝 구조물(18)은 상기 적어도 4개의 측벽의 적어도 일부 상에 위치되며, 적어도 하나의 세장형 팽창 접합부(50)는 상기 적어도 4개의 측벽의 각각에 있는 제1 층의 제1 표면(22)에 형성되고, 상기 세장형 팽창 접합부는 상기 제1 층의 제1 표면(22)을 통해 수직으로 연장되는, 야금 용기,
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