KR20110127705A - 대형의 내화 물품 및 내화 물품의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

대형의 내화 세라믹 물품을 소결하는 방법이 본 명세서에 개시되어 있다. 본 발명의 방법은 그린 내화 몸체를 복수의 지지 플레이트 상에서 지지하는 단계를 포함하며, 상기 지지 플레이트는 이 결과 만곡형 상부면과 만곡형 하부면을 갖는 복수의 지지 부재에 의해 지지된다. 셋터 재료는 소결될 그린 내화 몸체와 지지 플레이트 사이에 배치된다. 내화 몸체가 소결됨에 따라, 물품의 밀도가 증가된다. 결론적으로, 몸체의 치수가 감소되고, 만약 이러한 감소가 허용되지 않으면, 상기 몸체의 축소는 상기 몸체의 파손을 야기시킬 수 있다. 지지 플레이트 및 지지 부재의 구조부가 소결되는 내화 몸체에서의 불리한 스트레스의 발전을 방지하도록 이동한다.

Description

대형의 내화 물품 및 내화 물품의 제조 방법{Large Refractory Article and Method for Making}
본 발명은 유리 제조에 사용되는 아이소파이프와 같은 대형의 내화 물품, 특히 대형의 내화 블럭이나 성형 몸체의 제조 방법에 관한 것이다.
대형의 내화 물품(예를 들면, 블럭)은 처리 중 겪게 되는 고온에 대한 우수한 저항성과, 용융된 유리의 가혹한(harsh) 화학적 특성 때문에 유리 제조에 종종 사용된다. 이들 대형의 내화 물품은 먼저 그린(green) 내화 몸체를 성형하고, 이후 임의의 습기를 제거하기 위해 상기 그린 내화 몸체를 가열이나 소성(firing)시키고, 유기 결합제를 태우며, 상기 내화 몸체를 이루는 개별 파티클이 유착(coalesce)되게 상기 내화 몸체를 조밀화하도록 전형적으로 형성된다. 이러한 조밀화는 몸체의 축소, 즉 수축으로 이루어지며, 이 경우 최종 소결된 물품이 최초 그린 몸체보다 더 작다(예를 들면, 물품의 길이의 감소).
작은 그린 몸체와 상기 그린 몸체를 노(furnace), 즉 화로(kiln) 내에서 지지하는 구조체 사이의 마찰력이 크지 않으므로, 몸체가 축소하는 동안에 과도한 스트레스가 상기 몸체로 유도된다. 그러나, 몸체가 대형인 경우, 마찰력에 의해 큰 스트레스가 상기 몸체에서 발생될 수 있다. 여러 경우에 있어서, 최종 소결된 물품은 대형이고 무거우며(예를 들면 450㎏을 초과하는 질량을 가짐), 소결 동안에, 또는 소결된 물품이 사용된 이후에, 마찰력은 몸체의 파손을 야기시킬 수 있는 스트레스를 초래할 수 있다. 450㎏ 보다 상당히 큰 질량을 갖는 소결된 물품에 대해, 전구체(precursor) 그린 몸체를 소결하는 능력이 상당히 손상되는데, 이는 즉 크랙을 만드는 소결이 몸체에서 증가하는 경향이 있다. 따라서, 소결 공정 동안에 몸체의 큰 수축을 감당할 수 있고, 상기 몸체나 또는 최종 소결된 물품에 발생될 수 있는 크랙이나 또는 여러 스트레스-관련 결함을 유도하지 않는 대형의 내화 몸체를 만들 수 있는 방법이 필요하게 되었다.
다양한 방법이 예를 들면, 단일체(단일 부분)의 소결된 내화 물품과 같은 대형의, 소결된 내화 물품을 성형하기 위해 본 명세서에 기재되어 있다.
일 실시예에 있어서, 소결된 내화 물품은 450㎏ 이상의 질량과, 20% 이하의 다공도와, 250㎝ 이상의 길이를 갖는 것으로 기재되어 있다. 바람직하게, 소결된 내화 물품은 같은 크기로(isostatically) 가압된 내화 물품이다. 바람직하게, 소결된 내화 물품은 단일체의 물품이다. 여러 실시예에 있어서, 내화 물품은 15% 이하의 다공도를 갖는다. 특정 여러 실시예에 있어서, 내화 물품은 10% 이하의 다공도를 갖는다. 여러 실시예에 있어서 질량은 1000㎏ 이상일 수 있다. 내화 물품은 유리, 특히 유리 시트의 제조에 사용되는 아이소파이프와 같은, 루트에서 수렴하는 성형면과 트로프를 포함할 수 있다. 예를 들면, 내화 물품은 지르콘(zircon)이나 또는 제노타임(xenotime)을 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 유리 시트 제조 방법이 개시되어 있으며, 상기 제조 방법은 용융된 유리를 만들기 위해 뱃치(batch) 재료를 노에서 가열하는 단계와, 유리 시트(12)를 성형하기 위해 상기 용융된 유리를 내화 몸체의 수렴하는 성형면 상에 유동시키는 단계를 포함하며, 상기 내화 몸체의 질량과 길이는 각각 450㎏ 보다 크고 250㎝ 보다 길다. 내화 몸체의 질량은 예를 들면, 1000㎏ 보다 클 수 있다. 여러 실시예에 있어서, 내화 몸체는 지르콘이나 제노타임, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 소결된 내화 물품의 성형 방법이 기재되어 있고, 상기 성형 방법은 그린 내화 몸체를 갭에 의해 분리된 복수의 지지 플레이트 상에 위치시키며, 지지 플레이트가 복수의 지지 부재에 의해 지지된다. 그린 내화 몸체는 예를 들면, 지르코늄 실리케이트(zirconium silicate)로 이루어지고, 소결된 내화 물품은 지르콘으로 이루어진다. 소결된 내화 물품은 제노타임으로 이루어질 수 있다. 바람직하게, 연결 재료가 인접한 지지 플레이트 사이의 갭에 배치된다. 각각의 지지 부재는 일정한 곡률 반경을 갖는 만곡형 상부면과, 또한 일정한 곡률 반경을 갖는 만곡형 하부면을 포함한다. 바람직하게, 만곡형 상부면의 곡률 반경은 만곡형 하부면의 곡률 반경과 동일하다. 예를 들면, 상부 만곡면과 하부 만곡면의 곡률 반경은 바람직하게 적어도 30㎝이다. 바람직하게, 각각의 지지 부재의 무게 중심은 지지 부재 회전 중심으로부터 옮겨진다. 여러 실시예에 있어서, 셋터(setter) 재료의 한 층이 그린 내화 몸체와 지지 플레이트 사이에 배치된다. 그린 내화 몸체가 가열되어 소결된 내화 물품을 성형한다. 가열 동안에 그린 내화 몸체가 접촉한다. 이는 지지 플레이트가 그린 내화 몸체 수축에 따라 병진이동할 수 있게 하고, 지지 부재가 상기 지지 플레이트의 병진이동에 따라 회전한다.
본 발명의 방법은 상대적으로 대형인 내화 몸체의 생산에 특히 유용하며, 이러한 대형의 내화 몸체에 있어서, 소결된 내화 물품의 가장 큰 치수는 적어도 대략 250㎝이고 및/또는 소결된 내화 물품의 질량은 적어도 대략 450㎏이다.
다른 일 실시예에 있어서, 소결된 내화 물품을 성형하는 방법이 적어도 450㎏ 중량의 그린 내화 몸체를 위치시키는 단계를 포함하여 기재되어 있다. 복수의 지지 플레이트 상에서, 상기 지지 플레이트가 복수의 지지 부재에 의해 지지되고 인접한 지지 플레이트가 갭에 의해 분리되며, 각각의 지지 부재가 실린더의 한 부분을 이룬다. 그린 내화 몸체가 예를 들면, 지르코늄 실리케이트로 이루어질 수 있다.
그린 내화 몸체가 이어서 소결된 내화 물품을 성형하기 위해 가열된다. 가열 동안에 그린 내화 몸체는 접촉하여, 지지 플레이트가 그린 내화 몸체의 수축에 따라 병진이동하고 지지 부재가 지지 플레이트의 병진이동에 따라 회전한다.
그러나, 다른 일 실시예에 있어서, 본 명세서에 기재된 아이소파이프와 같은 소결된 내화 물품을 성형하는 방법은 분말의 내화 재료를 같은 크기로 가압함으로써 그린 내화 몸체를 성형하는 단계와, 복수의 지지 플레이트 상의 상기 그린 내화 몸체를 노에 위치시키는 단계를 포함하며, 상기 지지 플레이트가 복수의 지지 부재에 의해 지지되고 인접한 지지 플레이트가 갭에 의해 분리되며, 각각의 지지 부재가 실린더의 한 부분이다. 그린 내화 몸체가 가열되어 소결된 내화 물품을 성형한다. 가열 동안에 그린 내화 몸체가 접촉하여, 지지 플레이트가 그린 내화 몸체의 수축에 따라 병진이동하고 지지 부재가 지지 플레이트의 병진이동에 따라 회전한다. 본 발명의 방법은 물품을 만들 때 특히 효과적이며, 이 경우 소결된 내화 물품의 가장 긴 치수는 적어도 대략 250㎝이고 및/또는 소결된 내화 물품의 질량은 적어도 대략 450㎏이다. 여러 실시예에 있어서, 소결된 내화 물품은 1000㎏ 이상의 질량을 갖는다. 바람직하게, 각각의 지지 부재를 이루는 상부 만곡면과 하부 만곡면의 곡률 반경은 적어도 30㎝이다. 여러 실시예에 있어서, 연결 재료가 인접한 지지 플레이트 사이의 갭에 배치된다. 바람직하게, 지지 부재의 무게 중심은 지지 부재의 회전 중심으로부터 이동된다.
본 발명이 보다 용이하게 이해될 수 있고, 본 발명의 여러 목적, 특징, 설명 및 장점이 단지 예시적으로, 첨부된 도면을 참조하여 아래 기재된 실시예로부터 보다 명확하게 파악될 수 있을 것이다. 이러한 모든 부가 시스템, 방법, 특징 및 장점이 본 발명의 상세한 설명에, 본 발명의 범주 내에, 그리고 첨부된 청구범위 내에 포함된다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 용융 시스템의 단면도이다.
도 2는 도 1의 유리 제조 시스템에 사용될 수 있는 아이소파이프의 측단면도이다.
도 3은 소결된 내화 물품을 성형하기 위하여 대형의 그린 내화 몸체를 소결하는 기기의 측단면도이다.
도 4는 지지 부재의 사시도이다.
도 5는 실린더의 한 부분인 도 4의 지지 부재의 단면도이다.
도 6은 지지 플레이트를 지지하는, 도 4에 따른 2개의 지지 부재의 사시도이다.
도 7은 도 3의 기기에서 완료된 이후에, 지지 부재의 회전을 도시한, 소결된 내화 물품의 측단면도이다.
단지 이해를 돕기 위해 예시적으로 기재한 아래 상세한 설명에 있어서, 특정 상세한 사항을 개시하고 있는 실시예가 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해 설명되어 있다. 그러나, 당업자라면, 본 발명이 본 명세서에 개시된 특정 사항의 여러 실시예로만 행해지는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 본 발명의 기재를 보다 명확하게 하기 위해, 여러 잘 알려진 장치, 방법 및 재료에 대한 기재가 생략되어 있다. 결론적으로, 본 발명에 있어서, 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 그린(green) 내화 몸체라는 용어는 특별히 지시되지 않았다면 미-소결된 내화 몸체를 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이 내화 재료는 고온에서 그 강도를 유지할 수 있는 무기의 비-금속 재료이다. 내화 재료가 결정체이거나, 또는 부분 결정체, 예를 들면 세라믹 재료일 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에 기재된 바와 같은 내화 재료가 적어도 대략 538℃의 온도에 노출되는 시스템의 구성요소와 같은 구조체에 적용가능한 재료의 화학적 및 물리적 특성을 나타낸다. 내화 몸체는 내화 재료로 성형된 몸체이다. 내화 몸체는 그린(미-소결된) 내화 물품이거나 소결된 내화 물품일 수 있다. 소결 공정이 완료되고 몸체가 소결된 내화 물품이 될 때까지 그린 내화 몸체가 그린, 즉 미-소결될 것이다. 예를 들면, 여러 경우에 있어서, 소결 공정은, 내화 몸체가 대략 10%이거나 그 이하의 다공도(개방 또는 폐쇄 또는 이들의 조합)에 도달할 때, 완료된다. 소결 공정의 완료는 소결로부터 초래되는 물품의 최종 사용에 따라 변하며, 상기 물품의 사용 환경이 반드시 고려되어야만 한다. 일반적으로 말하자면, 소결 공정은 최종 내화 물품이 그 의도된 목적으로 사용될 수 있는 밀도에 도달할 때 완료되며, 상기 소결 공정은 부가 조밀화를 포함하지 않는 임의의 포스트(Post)-소결 공정(예를 들면 밀링, 코팅 등)을 포함하지 않는다.
유리 제조 시스템은 예를 들면 노의 라이닝과 같은 대형의 내화 블럭을 종종 사용한다. 내화 블럭은 내화 재료나 선택된 재료에 따라, 유리 제조 공정 동안에 변형에 대한 뛰어난 저항성을 갖고, 뛰어난 부식 저항을 갖도록 제조될 수 있다.
유리 제조 시스템에서의 대형의 내화 물품은 일례로 유리 시트 제조시 성형 몸체로 사용하는 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일례의 유리 제조 시스템(10)이 유리 시트(12)를 만드는 하향인발 용융 공정을 사용하여 기재되었다. 유리 제조 시스템(10)은 용융 용기(14), 정제 용기(16), 혼합 용기(18), 이송 용기(20) 및 성형 몸체(22)(예를 들면, 아이소파이프(22))를 포함한다. 용융 용기(14)는, 유리 뱃치 재료가 화살표 24로 도시된 바와 같이 안내되고 용융된 유리(26)를 성형하도록 용융되는 곳이다. 정제 용기(16)가 정제기 연결관(28)에 의해 용융 용기와 연결된다. 정제 용기(16)가 용융 용기(14)로부터의 용융된 유리(26)를 수용하고 상기 용융된 유리로부터 거품을 제거한다. 정제 용기(16)가 혼합 용기 연결관(30)에 의해 혼합 용기(18)와 연결된다. 혼합 용기(18)가 이송 용기 연결관(32)에 의해 이송 용기(20)와 연결된다. 이송 용기(20)가 다운커머(33, downcomer)를 통해 용융된 유리(26)를 입구(34)로 이송시키고 유리 시트(12)를 성형하는 성형 몸체(22)(예를 들면, 아이소파이프(22))로 이송시킨다. 성형 몸체(22)는 적당한 내화 재료(예를 들면 지르콘)를 포함하며, 도 2와 관련하여 아래에 보다 상세하게 기재되어 있다.
도 2를 살펴보면, 유리 제조 시스템(10)에 사용될 수 있는 일례의 아이소파이프(22)의 부분단면 사시도가 도시되어 있다(아이소파이프의 내부를 나타내기 위해 일부 제거되어 최근방 단부로 도시됨). 아이소파이프(22)는 용융된 유리(26)를 수용하는 트로프(36, trough)를 포함한다. 용융된 유리(26)가 루트(40)에서 함께 용융되기 전에 트로프(36)의 벽부(38)를 채워 오버플로하고 아이소파이프의 2개의 수렴하는 면(39a 및 39b)(도 2의 뒷면, 도시 생략)을 따라서 2개의 별도의 스트림으로 하향 흐른다. 루트(40)는 2개의 면(39a 및 39b)이 만나고 아이소파이프의 양면을 하향 유동하는 용융된 유리의 2개의 유동이 유리 시트(12)를 성형하기 위해 하향 인발되고 냉각되기 전에 만나는 곳이다. 아이소파이프(22) 및 유리 제조 시스템(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 것과 상이한 구성 및 구성요소를 취하고 있으며 본 발명의 범주 내에서 고려될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
용융 하향인발 유리 제조 공정(예를 들면, 아이소파이프)에서 사용될 수 있는 타입의 대형의 내화 몸체에 대한 전형적인 제조 공정에 있어서, 적당한 내화 재료나 재료의 혼합물이 적응성이 뛰어난 블래더(compliant bladder)에, 예를 들면 소정의 형상을 갖는 고무 블래더에 배치된다. 전형적으로, 내화 재료가 분말화 된다. 블래더가 진동하여 내화 분말로 채워짐에 따라 분말이 상기 블래더에서 균질하게 분포될 수 있다. 전형적으로 내화 분말은 결합제를 포함할 수 있고, 다양한 금속 산화물의 슬러리(slurry), 결합제 및 물 분산제를 형성함으로써 만들어질 수 있다. 예를 들면, 내화 분말은 지르콘(지르코늄 실리케이트)이나 또는 제노타임으로 이루어진다. 슬러리가 분무 건조되어 건조 내화 분말을 만들 수 있다.
이어지는 단계에 있어서, 블래더가 시일되고 컨테이너에 배치되며 물과 같은 유체가 이 컨테이너에 고 압력(1400㎏/㎠를 초과하는 압력)으로 분사될 수 있다. 유체가 시일된 블래더를 둘러싸고, 상기 블래더의 표면에 대해 일정한 압력을 가하여, 상기 블래더와 그 내용물을 같은 크기로 가압할 수 있다. 내화 분말 파티클이 내화 분말에 가해진 고 압력에 의해 블래더 내에서 접착될 수 있고, 소정의 형상을 갖는 다공성 강성의 몸체를 형성할 수 있다.
통상적인 공정 처리(예를 들면, 한 위치로부터 다른 위치로의 이동) 하에서 그 형상을 유지할 수 있는 다공성 몸체(이후 그린 몸체나 또는 그린 내화 몸체)를 성형하는데 충분한 시간 동안에 크기가 같게 몸체가 가압된다. 그린 내화 몸체가 블래더로부터 제거되고 결합제를 태우고 그린 몸체를, 예를 들면, 대략 20%이거나 그 이하의 다공도나, 바람직하게 대략 15% 이하의 다공도나, 또는 보다 바람직하게는 대략 10% 이하의 다공도를 갖는 조밀한 형상으로 소결하는데 충분한 온도와 시간 동안 가열된다. 그린 내화 몸체가 예를 들면, 노(예를 들면 화로)에서 가열될 수 있다.
상기 기재된 그린 내화 몸체를 성형하는 방법은 단지 일례라는 것을 알 수 있을 것이다. 많은 방법이 그린 내화 몸체를 성형하도록 개시되어 있고 본 발명과 관련해 사용될 수 있으며, 본 명세서에 개시된 방법이 이와 관련하여 한정되는 것은 아니다.
평평한 패널 디스플레이와 텔레비젼의 제조에 사용될 수 있는, 치수가 보다 큰 얇은 유리 시트에 대한 요구가 점차 증대됨에 따라, 이러한 유리 시트를 만드는데 필요한 아이소파이프의 길이가 이에 따라 증대된다. 아이소파이프 길이는 250㎝를 초과할 수 있고, 아이소파이프의 질량은 450㎏이거나 그 이상일 수 있다. 예를 들면, 매우 큰 아이소파이프의 질량은 500㎏, 600㎏, 700㎏, 800㎏, 또는 900㎏를 초과할 수 있다. 여러 실시예에 있어서, 아이소파이프의 질량은 1000㎏ 조차도 초과할 수 있다. 이러한 대형의 그리고 바람직하게 단일체의 (단일 부분) 소결된 내화 물품의 전단 크기(shear size)는 그린 내화 몸체나, 최종적으로 소결된 내화 물품이나, 또는 임의 단계에서의 그린 내화 몸체와 최종 소결된 내화 물품 사이의 물품 중 어느 하나에 크랙을 발생시킬 수 있는 그린 내화 몸체에서 스트레스가 발생하지 않게 상기 몸체의 축소나 수축이 이루어지는 방식으로, 소성이나 또는 소결 공정 동안에 상기 그린 내화 몸체를 반드시 지지해야만 하는 제조를 용이하지 않게 한다. 아래 기재된 설명은 상기 기재된 바와 같은 아이소파이프의 제조에 관한 것으로서, 개시된 소결 방법이 최종 사용에 무관하게 임의의 대형의 내화 몸체의 조밀화에 사용될 수 있다는 것을 나타내고 있다.
복수의 지지 부재(44)를 포함한 대형의 그린 내화 몸체(42)를 지지하는 일 실시예의 기기의 단면도가 도 3에 도시되어 있으며, 상기 복수의 지지 부재는 복수의 지지 플레이트(46)를 지지한다. 각각의 지지 부재는 도 4 및 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 만곡된 상부면(48)과 만곡된 하부면(50)을 포함한다. 도 4에서 사시도로 도시된 바와 같이, 만곡형 상부면 단면은 바람직하게도 제 1 곡률 반경(r1)을 갖는 아크이다. 이와 유사하게, 각각의 지지 부재의 만곡형 하부면 단면은 바람직하게도 제 2 곡률 반경(r2)을 갖는 아크이다. 바람직하게, 상부 만곡면과 하부 만곡면 양자의 곡률 반경은 상부 만곡면과 하부 만곡면의 단면이 제 1 및 제 2 곡률 반경(r1 및 r2)를 갖는 원의 아크가 되도록 일정하다. 이상적으로, r1 = r2 이므로, 지지 부재의 단면은 원의 부분을 이루고, 실선의 상부 만곡면과 하부 만곡면을 따르는 도 5의 점선은 최종 원부를 나타낸다. 따라서, 각각의 지지 부재가 소정의 곡률 반경(r = r1 = r2)을 갖는 실린더의 일부인 것이 바람직하고, 상부 만곡면의 길이(La1)(예를 들면 상부면 아크의 길이)는 하부 만곡면의 길이(La2)(예를 들면 하부면 아크의 길이) 보다 더 짧고, 지지 부재의 무게 중심(G)은 지지 부재의 회전 중심(R) 보다 하부 만곡면에 더 가깝다. 회전 중심에 대해 무게 중심을 낮게 하여, 지지 부재가 자동복원될 수 있어, 구조의 안정화와 그린 몸체의 적재에 도움이 된다.
지지 부재(44)는, 각각의 지지 부재의 하부 만곡면이 소결하는 노 바닥(52)과 접촉하는 상태에서, 소결하는 노(54, 예를 들면 화로)의 바닥(52) 상에 평행한 열로 배치된다. 지지 플레이트(46)가 지지 부재(44)의 상부에 배치되어, 각각의 지지 플레이트(46)가 적어도 2개의 지지 부재에 의해 지지된다. 이 결과, 각각의 지지 플레이트(46)가 인접한 지지 플레이트로부터 갭(56) 만큼 분리된다. 각각의 갭(56)은 이 결과 상당한 퇴화 없이도 소결 환경을 견딜 수 있는 친화적인 재료, 이후 연결 재료(58)로 채워질 수 있다. 즉, 연결 재료(58)가, 소결 공정 동안의 지지 플레이트의 열 팽창의 결과로서 그리고 소결 동안의 그린 몸체의 수축으로부터 초래된 지지 플레이트의 이동의 결과로서, 인접한 지지 플레이트 사이의 갭의 폭의 좁아짐(또는 이와 반대로 상기 갭의 폭의 넓어짐)을 수용할 수 있다. 예를 들면, 연결 재료가 화이버 유리, (석면은 건강상 이유 때문에 바람직하지 않다고 고려되고 있지만) 석면실, 또는 탄성 갭 필러(filler)로 성형될 수 있는 석면 대체 재료로 이루어질 수 있다.
셋터 재료의 레이어가 그린 내화 몸체(42)(또는 최종 소결된 내화 물품)의 손상을 방지하고 지지 플레이트 상의 그린 내화 몸체의 중량을 분배하는데 도움이되는 적응성이 뛰어난 베드(60)를 만들도록, 지지 플레이트(46) 상에 보다 높게 선택적으로 배치될 수 있다. 더욱이, 셋터 재료는 개별 지지 플레이트의 길이부 상에서 그린 내화 몸체의 축소를 견딜 수 있다. 셋터 재료가 임의의 적당한 입자형 재료, 즉 그로그(grog)일 수 있으며, 예를 들면 상기 재료로는 실리카, 알루미나,　내화점토(high duty fireclay), 근청석(cordierite) 또는 지르코니아를 들 수 있다. 바람직하게, 셋터 재료의 입자가 실질적으로 구형이므로 미끄럼이 향상되고 이에 따라 그린 내화 몸체가 수축되는 동안에 그린 내화 몸체와 셋터 재료 사이의 마찰을 감소시킨다. 지지 플레이트가 복수의 지지 플레이트(46) 상에서의 미-소결된 몸체의 수축을 견디는 동안에, 셋터 재료 사용시 단일의 플레이트 상에서의 상기 몸체의 수축을 견디는데 도움이 된다. 셋터 재료가 연결 재료에 의해 인접한 지지 플레이트 사이의 갭을 통해 미끄러지는 것이 방지된다.
열이 노(62)에 의해 그린 내화 몸체에 가해짐에 따라, 상기 그린 내화 몸체의 개별 파티클이 유동 온도에 도달한다. 이어서 파티클은 유착하고 몸체는 보다 조밀하게 된다. 이러한 밀도 증가는 몸체의 중요 치수에 일반적으로 비례하는 그린 내화 몸체의 축소(조밀화)에 의해 이루어진다. 예를 들면, 그린 내화 몸체의 길이 방향에 따른 수축량은 일반적으로 길이에 비례한다. 따라서, 멀리 있는 파티클과 중앙에 있는 파티클 사이의 여러 파티클의 이동이 또한 반드시 부가되기 때문에, 몸체 중심 근방의 지점이 중심 내측으로 작은 주어진 거리로 이동하는 한편, 중심으로부터 보다 멀리 위치된 지점이 중심에 대해 보다 먼 거리로 이동할 것이다. 본 발명에서 고려되는, 예를 들면, 대략 250㎝ 이상의 길이 및 450㎏를 초과하는 중량을 갖는 큰 그린 몸체의 경우에, 상기 그린 몸체는 그 선단부에서 30㎝나 또는 그 이상만큼 수축할 수 있다. 상이한 방식으로서, 몸체의 중심이 고정된 상태를 유지한다고 가정하면, 몸체의 각각의 단부는 15㎝ 이동한다. 몸체는 상기 몸체의 중심 쪽으로 전반적으로 총 30㎝만큼 수축한다. 길이의 전반적인 변화는 특히, 몸체를 이루는 재료와 조밀화의 정도에 따라 변할 것이다.
제 1 밀도로부터 상기 제 1 밀도보다 더 큰 제 2 소결된 밀도로 변형되고 제 1 길이(L1)로부터 상기 제 1 길이(L1) 보다 더 짧은 제 2 소결된 길이(L2)로 변형되는 것과 같은 상기 그린 몸체의 길이 변화를 수용하도록(도 7 참조), 지지 플레이트가 내측으로 당겨진다(상기 플레이트가 몸체의 중심 쪽으로 내측으로 병진이동 됨). 지지 부재가 지지 플레이트를 통해 내측 이동되어, 상기 지지 부재가 몸체의 중심 쪽으로 회전가능하게 된다. 지지 부재가 상부 만곡면 및 하부 만곡면에 대해 일정한 곡률 반경을 가진다면, 그리고 상부 만곡면(48)에 대한 곡률 반경이 하부 만곡면(50)에 대한 곡률 반경과 동일하다면, 지지 플레이트는 수직 변위 변화되지 않으면서 몸체의 중심 내측으로 병진이동될 것이다. 보다 간단하게 말하자면, 각각의 지지 플레이트는 몸체의 길이 방향에 따른 위치에서의 특정 거리 내측으로 이동하지만, 노의 바닥 상에서의 그 수직 높이는 변하지 않을 것이다. 따라서, 소결 몸체가 평탄하지 않은 지지 플레이트(몸체의 길이방향에 따라 하나의 플레이트로부터 다른 하나의 플레이트까지의 울퉁불퉁함)로부터 스트레스를 겪지 않게 된다. 각각의 지지 부재로서 실린더가 고려된다면 보다 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 지지 플레이트가 2개의 실린더로 지지되는 경우에 있어서, 상기 지지 플레이트는, 실린더가 지지 플레이트 아래에서 압연되는 상태에서, 실린더의 길이방향에 수직한 방향으로 병진이동될 수 있다. 각각의 실린더의 곡률 반경이 일정하기 때문에, 실린더가 구르는(roll) 표면상의 지지 플레이트의 높이, 지지 노 바닥 상의 지지 플레이트의 높이가 (실린더가 구르는 표면이 높이가 변하지 않는다면) 변하지 않을 것이다. 여러 실시예에 있어서, 지지 부재가 실린더일 수 있지만, (예를 들면 셋터 재료의 층을 노 바닥에 배치시킴으로써) 지지 부재의 예기치 않은 회전이 방지되도록 반드시 각별히 주의하여야 한다.
몸체의 중심과 상기 몸체 중심 근방에서의 그린 내화 몸체의 수축이 최소화되고, 이에 따라 지지 플레이트 상의 그린 내화 몸체의 또는 중심 아래의 지지 플레이트의 이동이 적어지게 된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 필요하다면 몸체의 중심이 필러(pillar), 테이블, 또는 병진이동하거나 회전할 필요가 없는 여러 적당한 지지 구조부와 같은 고정 지지부에 의해 지지될 수 있다.
일단 그린 내화 몸체가 노에 배치되고 지지 구조부(예를 들면, 지지 플레이트, 지지 부재 및 셋터 재료) 상에 위치되면, 상기 노가 특정 몸체에 적당한 가열 절차에 따라 몸체를 소결하는데 적당한 온도로 가열된다. 소결 공정이 완료되었을 때, 노는 소정의 냉각 절차에 따라 냉각되고, 소결된 내화 물품이 상기 노로부터 제거될 수 있다. 소결된 내화 물품의 질량은 500㎏, 600㎏, 700㎏, 800㎏, 또는 900㎏이다. 여러 실시예에 있어서, 소결된 내화 물품의 질량은 1000㎏ 조차 초과할 수 있다. 포스트-소결 공정이 물품의 특성 및 사용에 따라 행해질 수 있다. 예를 들면, 물품의 추가 기계 가공(드릴링, 그라인딩 등)이 필요에 따라 행해질 수 있다. 추가 기계가공이 예를 들면, 유리(예를 들면, 유리 시트)의 제조를 위해 성형 몸체(예를 들면, 아이소파이프)를 만들도록 행해질 수 있다.
본 발명의 상기 기재한 실시예, 특히 여러 바람직한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 단지 예시적으로 기재한 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명에 대한 여러 변경 및 수정이 본 발명의 범주 및 사상 내에서 행해져 본 발명의 상기 실시예로 기재되었다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 모든 변경 및 수정은 본 발명의 범주내에 속하고 아래 기재된 청구범위에 의해 보호된다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (30)

  1. 450㎏ 이상의 질량;
    20% 이하의 다공도; 및
    250㎝ 보다 긴 길이로 이루어진 것을 특징으로 하는 같은 크기로 가압되고 소결된 단일체의 내화 물품.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다공도는 10% 이하인 것을 특징으로 하는 같은 크기로 가압되고 소결된 단일체의 내화 물품.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 질량은 1000㎏ 이상인 것을 특징으로 하는 같은 크기로 가압되고 소결된 단일체의 내화 물품.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내화 물품은 트로프와, 루트(40)에서 수렴하는 성형면을 포함하는 것을 특징으로 하는 같은 크기로 가압되고 소결된 단일체의 내화 물품.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내화 물품은 지르콘이나 제노타임으로 이루어지는 것을 특징으로 하는같은 크기로 가압되고 소결된 단일체의 내화 물품.
  6. 유리 시트 제조 방법으로서,
    용융된 유리(26)를 만들기 위하여 뱃치 재료를 노(14)에서 가열하는 단계; 및
    유리 시트(12)를 성형하기 위하여 상기 용융된 유리를 내화 몸체(22)의 수렴하는 성형면(39a, 39b) 상에서 유동시키는 단계를 포함하고,
    상기 내화 몸체의 질량은 450㎏ 이상이고 그 길이는 250㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 내화 몸체(22)의 질량은 1000㎏ 이상인 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조 방법.
  8. 청구항 6 또는 7에 있어서,
    상기 내화 몸체(22)는 지르콘이나 제노타임으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조 방법.
  9. 소결된 내화 물품의 성형 방법으로서,
    그린 내화 몸체(42)를 갭(56)에 의해 분리된 복수의 지지 플레이트(46) 상에 위치시키는 단계; 및
    소결된 내화 물품을 성형하기 위해 그린 내화 몸체를 가열하는 단계를 포함하고,
    상기 지지 플레이트는 복수의 지지 부재(44)에 의해 지지되고, 각각의 상기 지지 부재는 일정한 곡률 반경의 만곡형 상부면(48)과 일정한 곡률 반경의 만곡형 하부면(50)을 구비하고, 상기 만곡형 상부면의 상기 곡률 반경은 상기 만곡형 하부면의 상기 곡률 반경과 동일하고, 상기 그린 내화 몸체와 상기 지지 플레이트 사이에 한 층의 셋터 재료(60)가 배치되며,
    상기 가열 동안에 상기 그린 내화 몸체(42)는 접촉하여, 상기 지지 플레이트가 상기 그린 내화 몸체의 수축에 따라 병진이동하고 상기 지지 부재가 상기 지지 플레이트의 병진이동에 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  10. 청구항 9에 있어서
    상기 소결된 내화 물품의 가장 긴 치수는 적어도 대략 250㎝인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  11. 청구항 9 또는 10에 있어서,
    상기 소결된 내화 물품의 질량은 적어도 대략 450㎏인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  12. 청구항 9 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결된 내화 물품의 질량은 1000㎏ 이상인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  13. 청구항 9 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 그린 내화 몸체(42)는 내화 재료를 같은 크기로 가압함으로써 성형되는 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  14. 청구항 9 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 만곡면과 상기 하부 만곡면 (48, 50)의 곡률 반경은 적어도 30㎝인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  15. 청구항 9 내지 14 중 어느 한 항에 있어서
    인접한 상기 지지 플레이트(46) 사이의 갭(56)에 연결 재료(58)가 배치되는 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  16. 청구항 9 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 부재(44)의 무게 중심은 상기 지지 부재의 회전 중심으로부터 변위되는 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  17. 청구항 9 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결된 내화 물품은 아이소파이프인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  18. 청구항 9 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결된 내화 물품은 지르콘이나 제노타임으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  19. 소결된 내화 물품의 성형 방법으로서,
    복수의 지지 플레이트(46) 상에 위치하는 적어도 450㎏의 그린 내화 몸체(42)를 노(54) 내에 위치시키는 단계; 및
    소결된 내화 물품을 성형하기 위하여 상기 그린 내화 몸체를 상기 노에서 가열하는 단계를 포함하며,
    상기 지지 플레이트는 복수의 지지 부재(44)에 의해 지지되고 인접한 상기 지지 플레이트는 갭(56) 만큼 분리되고, 각각의 상기 지지 부재는 실린더의 일부이며,
    가열 동안에 상기 그린 내화 몸체는 접촉하여, 상기 지지 플레이트가 상기 그린 내화 몸체의 수축에 따라 병진이동하고 상기 지지 부재가 상기 지지 플레이트의 병진이동에 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 그린 내화 몸체는 지르코늄 실리케이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  21. 청구항 19 또는 20에 있어서,
    상기 소결된 내화 물품은 아이소파이프인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  22. 청구항 19 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 질량은 1000㎏ 이상인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  23. 소결된 내화 물품의 성형 방법으로서,
    분말의 내화 재료를 같은 크기로 가압함으로써 그린 내화 몸체(42)를 성형하는 단계;
    복수의 지지 플레이트(46) 상의 상기 그린 내화 몸체를 노(54)에 위치시키는 단계; 및
    소결된 내화 물품을 성형하기 위하여 상기 그린 내화 몸체를 상기 노 내에서 가열하는 단계를 포함하고,
    상기 지지 플레이트는 복수의 지지 부재(44)에 의해 지지되고, 인접한 상기 지지 플레이트는 갭(56) 만큼 분리되고, 각각의 상기 지지 부재는 실린더의 일부이며,
    가열 동안에 상기 그린 내화 몸체는 접촉하여, 상기 지지 플레이트가 상기 그린 내화 몸체의 수축에 따라 병진이동하고 상기 지지 부재가 상기 지지 플레이트의 병진이동에 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    상기 소결된 내화 물품의 가장 긴 치수는 적어도 대략 250㎝인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  25. 청구항 23 또는 24에 있어서,
    상기 소결된 내화 물품의 질량은 적어도 대략 450㎏인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  26. 청구항 23 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소결된 내화 물품의 질량은 1000㎏ 이상인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  27. 청구항 23 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
    상부 만곡면과 하부 만곡면의 곡률 반경은 적어도 30㎝인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  28. 청구항 23 내지 27 중 어느 한 항에 있어서
    인접한 지지 플레이트 사이의 갭에 연결 재료가 배치되는 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  29. 청구항 23 내지 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 부재의 무게 중심은 상기 지지 부재의 회전 중심으로부터 변위되는 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
  30. 청구항 23 내지 29 중 어느 한 항에 있어서
    상기 소결된 내화 물품은 용융된 유리를 유리 제조 공정에서 지지하기 위한 성형 몸체(22)인 것을 특징으로 하는 소결된 내화 물품의 성형 방법.
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