KR20160040325A - 내화성 물체, 유리 오버플로우 형성 블록, 및 내화성 물체를 형성하고 이용하는 방법 - Google Patents

내화성 물체, 유리 오버플로우 형성 블록, 및 내화성 물체를 형성하고 이용하는 방법 Download PDF

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Abstract

내화성 물체는 적어도 10 중량%의 Al2O3를 포함할 수 있다. 게다가, 내화성 물체는 약 6 중량% 미만의 SiO2를 포함할 수 있거나, Ti, Mg, Ta, Nb, 또는 이들의 임의의 조합의 산화물을 포함하는 도펀트를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 내화성 물체 내의 Al2O3의 적어도 약 1%는 반응성 Al2O3로서 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 내화성 물체는 적어도 약 3.55g/cc의 밀도, 약 2.69mm/연 이하의 부식 속도, 또는 이들의 임의의 조합을 가질 수 있다. 특정한 실시예에서, 내화성 물체는 Al-Si-Mg 유리 시트를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 내화성 물체는 Ti, Mg, Ta, Nb, 또는 이들의 임의의 조합의 화합물을 사용한 방법에 의해 형성될 수 있다.

Description

내화성 물체, 유리 오버플로우 형성 블록, 및 내화성 물체를 형성하고 이용하는 방법{REFRACTORY OBJECT, GLASS OVERFLOW FORMING BLOCK, AND PROCESS OF FORMING AND USING THE REFRACTORY OBJECT}
본 발명은 일반적으로 유리 오버플로우 홈통(glass overflow trough) 및 유리 오버플로우 형성 블록(glass overflow forming block)을 포함하는 내화성 물체(refractory object)에 관한 것이다.
산화마그네슘을 함유하는 알칼리 알루미노-실리케이트 유리는 기계적 성능이 더 중요하게 되는 적용에서 사용되고 있다. 이러한 유리는 용융 인장 공정(fusion draw process)을 이용하여 형성될 수 있는데, 이 공정에서 액체 유리는 지르콘 재료로 이루어진 유리 오버플로우 형성 블록의 가장자리(lip)를 넘쳐 흐르고 유리 오버플로우 형성 블록의 바닥에서 융합되어서 시트를 형성한다. 지르콘(ZrSi04)은 알칼리 알루미노-실리케이트 유리와 접촉하여 유리 형성 온도에 근접한 온도에서 Zr02 및 Si02로 해리된다. 더 높은 Si02 함량은 유리 내로 용해됨에 따라 기포의 형성을 초래할 수 있다. Zr02는 계면에서 Zr02 고체 덩어리(nodule)들을 형성하고, 이들은 유리 내로 방출되어 결함을 형성할 수 있다. 따라서, 지르콘 재료가 유리 오버플로우 형성 블록의 몸체로부터 침식됨에 따라 유리 오버플로우 형성 블록의 수명이 감소되는 한편, 제조되는 유리는 그의 특성에 불리한 영향을 미치는 원하지 않는 원소로 오염된다.
첨부 도면을 참조함으로써 본 발명이 더욱 잘 이해될 수 있고, 본 발명의 다수의 특징 및 이점들이 당업자에게 명백해 질 수 있다.
도 1은 내화성 물체의 특정한 실시예를 도시하는 도면이다.
도 2는 유리 오버플로우 홈통의 특정한 실시예를 도시하는 도면이다.
도 3은 유리 오버플로우 홈통의 다양한 단면 사시도의 특정한 세트를 예시하는 도면이다.
도 4는 유리 오버플로우 홈통으로부터 특정한 유리 시트를 형성하는 것을 예시하는 도면이다.
도 5는 유리 제조 중의 유리 오버플로우 홈통의 단면 구성을 예시하는 도면이다.
도 6은 내화성 물체들의 상이한 조성들에 대한 조성, 물리적 특성 및 부식 특성에 대한 데이터를 포함하는 표이다.
도 7 내지 도 10은 상이한 변수의 함수로서의 부식 속도의 선도이다.
상이한 도면에서 사용된 동일한 참조 부호는 유사 또는 동일한 품목을 나타낸다.
도면들과 조합한 아래의 설명은 여기에 개시된 사상(teaching)을 이해하도록 돕기 위해 제공된다. 아래의 설명은 이러한 사상의 특정한 실행 및 실시예에 초점을 두게 된다. 이러한 초점은 이러한 사상을 설명하는 것을 돕기 위해 제공되고, 이 사상의 범위 또는 적용성을 대한 제한으로 해석되지 않아야 한다.
여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "갖는다(has)", "갖는(having)" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비배타적인 포함을 커버하려는 의도가 있다. 예를 들어, 특징들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치는 반드시 이 특징들에만 제한되는 것이 아니라, 명백히 열거되지 않거나 또는 이러한 공정, 방법, 물품 또는 장치에 고유한 다른 특징들을 포함할 수 있다. 또한, 명백히 반대로 언급되지 않는 한, "또는"은 포함하는 또는을 말하는 것이지 배타적인 또는을 말하는 것이 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 어느 하나에 의해 충족된다: A가 진실이고(또는 존재하고) B가 거짓이며(또는 존재하지 않으며), A가 거짓이고(또는 존재하지 않고) B가 진실이며(또는 존재하며), A 및 B 둘 모두가 진실이다(또는 존재한다).
"a" 또는 "an"은 여기에서 설명된 요소 및 성분들을 설명하기 위해 사용된다. 이는 단순히 편의를 위해 사용되는 것으로서 본 발명의 범위의 일반적인 의미를 제공하기 위한 것이다. 이러한 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 해석되어야 하고 단수형은 또한 이것이 다른 것을 의미한다는 것이 명백하지 않은 경우 복수형을 포함하고 복수형은 단수형을 포함한다. 예를 들어, 단일의 장치가 여기에서 설명되는 경우, 둘 이상의 장치가 단일의 장치 대신에 사용될 수 있다. 마찬가지로, 둘 이상의 장치가 여기에서 설명되는 경우, 단일의 장치가 그 장치를 대체할 수 있다.
값을 언급할 때의 용어 "평균"은 평균(average), 기하학적 평균(geometric mean), 또는 중간 값(median value)을 의미하기 위한 것이다.
원소 주기율표 내의 세로줄에 상응하는 족의 번호는 CRC Handbook of Chemistry and Physics, 81st Edition (2000-2001)에서 보여지는 바와 같은 "새로운 표시" 규정을 이용한다.
달리 정의하지 않는 경우, 여기에서 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 기술 분야의 통상의 기술자가 일반적으로 이해하는 바와 동일한 의미를 갖는다. 물질, 방법 및 예들은 오로지 예시적인 것으로서 제한하려는 것이 아니다. 여기에서 설명되지 않은 정도까지는, 특정 물질 및 처리 행위에 관한 많은 사항들은 통상적인 것으로서, 내화물로서 사용되는 세라믹 재료에 관한 문서 및 다른 소스에서 발견될 수 있다.
여기에서 설명된 실시예들에 따라, 알루미나계 내화성 물체가 형성될 수 있고, 이는 알루미늄, 규소 및 마그네슘을 포함하는 유리("Al-Si-Mg 유리")를 형성하는데 더욱 적합한 하나 이상의 특성을 가질 수 있다. 게다가, 내화성 물체는 더 낮은 부식성을 가질 수 있다. 더 낮은 부식성으로 인해, 내화성 물체는 더욱 오래 사용될 수 있다. 예를 들어, 더 낮은 부식성으로 인해, 골(valley)의 형성의 가능성이 더 낮아질 수 있기 때문에, 유리 제조 공정에 바람직하지 않을 수 있는 유리 층 두께의 차이를 초래할 가능성이 더 낮아질 수 있다. 게다가, 더 낮은 부식성은 또한 내화성 물체의 기계적 무결성(mechanical integrity)을 유지하는 것을 도울 수 있다. 게다가, 내화성 물체가 유리 오버플로우 형성 블록을 포함하는 경우, 더 낮은 부식성은 유리 오버플로우 형성 블록을 이용하여 형성된 유리 내로 이동하는 유리 오버플로우 형성 블록으로부터의 물질의 양을 감소시킬 수 있고, 유리 오버플로우 형성 블록을 이용하여 형성된 유리 시트의 조성을 더욱 잘 제어할 수 있고 코드(cord) 또는 놋트(knot)와 같은 결함의 형성을 실질적으로 방지할 수 있다. 본 명세서를 읽은 후에, 기술자들은 특성들의 모두가 모든 실시예들에서 요구되는 것은 아니고, 이에 따라서 특성들의 설명은 여기에서 설명된 개념들을 제한하는 것이 아니라 예시하기 위한 것임을 인정할 것이다.
내화성 물체는 적어도 10 중량%의 Al2O3를 함유하는 소결된 세라믹 물질일 수 있다. 소결된 세라믹 물질은 적어도 약 50 중량%, 약 60 중량%, 약 70 중량%, 약 80 중량%, 약 85 중량%, 약 90 중량%, 약 93 중량%, 약 95 중량%, 약 97 중량%, 약 98 중량%, 약 99 중량%, 또는 심지어는 약 99.5 중량%의 Al2O3를 가질 수 있다.
내화성 물체는 특정 도펀트를 추가로 포함할 수 있는데, 도펀트는 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 또는 이들의 임의의 조합의 산화물을 포함한다. 예를 들어, 특정 도펀트는 TiO2, MgO, Ta2O5, Nb2O3, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 또는, 전술한 원소들 중 임의의 것이 금속 산화물이 아니라 붕소화물, 탄화물, 탄산염, 질산염, 할로겐화물, 인산염, 황산염 등으로서 첨가될 수 있다. 게다가, 한 종 이상의 도펀트가 붕소화물, 탄화물, 탄산염, 질산염, 할로겐화물, 인산염, 황산염 등과 조합하여 산화물로서 첨가될 수 있다.
내화성 물체는 소결제와 같은 다른 도펀트를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 소결제는 공극률을 감소시키는 것을 도와서, 내화성 물체가 나중에 부식성 환경에 노출되는 경우 내부식성을 개선하는 것을 도울 수 있다. 예시적인 소결제는 Ta2O5, Nb2O3, Nb2O5, TiO2, Fe2O3, MnO, CuO, 또 다른 적당한 소결제, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 전술한 바와 같은 특정 도펀트가 또한 MgO, Ta2O5, Nb2O3, 또는 Nb2O5와 같은 소결제로서 작용할 수 있는 경우 별도의 소결제는 사용되지 않는다.
일 실시예에서, 내화성 물체는 약 6 중량% 미만의 SiO2를 가질 수 있다. 본 명세서에서 후에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 내화성 물체의 SiO2 함량이 증가함에 따라 부식성이 증가한다. 다른 실시예에서, SiO2 함량은 약 4 중량% 미만, 약 3 중량% 미만, 약 0.9 중량% 미만, 약 0.5 중량% 미만일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 그 함량은 약 0.09 중량% 미만, 약 0.05 중량% 미만, 또는 약 0.009 중량% 미만일 수 있다. 규소 또는 철이 Al2O3와 같은 출발 물질에서 원하지 않는 불순물로서 존재할 수 있지만, 내화성 물체에 대한 상응하는 미소결체(green body)를 형성하기 전에 분말들을 조합하는 경우 SiO2가 별도의 성분으로서 첨가되지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 특정 도펀트를 포함하는 임의의 도펀트의 양은 적어도 약 0.02 중량%, 적어도 약 0.11 중량%, 적어도 약 0.2 중량%, 또는 적어도 약 0.5 중량%일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 그 양은 약 5 중량% 이하, 약 4 중량% 이하, 약 3 중량% 이하, 약 2 중량% 이하, 또는 약 1.5 중량% 이하일 수 있다.
추가의 실시예에서, 특정 도펀트인 Ti, Mg, Ta, Nb, 또는 이들의 임의의 조합의 경우, 이러한 특정 도펀트의 양은 내화성 물체의 부식 속도를 허용 가능하게 낮게 유지하기에 충분하도록 선택될 수 있다.
내화성 물체는 전술한 바와 같은 금속 산화물을 이용하여 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 출발 물질은 금속 산화물의 분말을 포함할 수 있다. Al2O3 분말은 약 100 μm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 입자의 형태일 수 있다. 일 실시예에서, 평균 입자 크기는 약 30 μm 이하이고, 다른 실시예에서, 평균 입자 크기는 약 20 μm 이하이고, 추가의 실시예에서, 평균 입자 크기는 약 15μ m 이하이다. 일 실시예에서, 평균 입자 크기는 적어도 약 0.5 μm이고, 다른 실시예에서, 평균 입자 크기는 적어도 약 1.0 μm이고, 추가의 실시예에서 평균 입자 크기는 적어도 약 5.0 μm이다.
특정한 실시예에서, 상이한 입자 크기들을 갖는 Al2O3 분말들의 조합이 사용될 수 있다. 상이한 입자 크기의 Al2O3 분말들의 수는 둘, 셋, 넷, 또는 그 이상일 수 있다. 더욱 특정한 실시예에서, 두 개의 상이한 입자 크기들을 갖는 Al2O3 분말들이 사용된다. 특정한 실시예에서, Al2O3 분말들 중 하나는 다른 Al2O3 분말의 평균 입자 크기의 약 50% 미만, 약 40% 미만, 또는 약 30% 미만의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, Al2O3 분말들 중 하나는 2 μm의 공칭 입자 크기(nominal particle size)를 가질 수 있고, 다른 Al2O3 분말은 10 μm의 공칭 입자 크기를 가질 수 있다. 상이한 입자 크기들의 Al2O3 분말들은 임의의 비율로 혼합될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 상이한 입자 크기들을 갖는 Al2O3 분말들은 약 1:99, 약 2:98, 약 3:97, 약 10:90, 약 20:80, 약 50:50, 약 80:20, 약 90:10, 약 97:3, 약 98:2, 또는 약 99:1의 비율로 혼합될 수 있다. 마찬가지로, 세 개 이상의 상이한 입자 크기들을 갖는 Al2O3 분말들의 혼합물은 특정 적용에 대한 필요성 또는 요구사항을 만족시키는 비율로 제조될 수 있다.
반응성 Al2O3는 내화성 물체의 밀도를 증가시키고 공극률을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "반응성 Al2O3"는 특정 Al2O3 분말이 그램당 적어도 2 평방 미터(≥ 2m2/g)의 표면적을 가지는 것을 의미하기 위한 것이고, "비반응성 Al2O3"는 특정 Al2O3 분말이 그램당 2 평방 미터 미만(< 2m2/g)의 표면적을 가지는 것을 의미하기 위한 것이다. 일 실시예에서, 내화성 물체를 형성하기 위해 사용된 전체 Al2O3 분말의 일부분으로서의 반응성 Al2O3의 양은 적어도 약 1%를 포함할 수 있고 사용된 전체 Al2O3 분말의 100%까지 일 수 있다. 반응성 Al2O3 분말과 비반응성 Al2O3 분말의 조합이 사용될 수 있다. 특정한 실시예에서, 내화성 물체를 형성하는데 사용된 Al2O3의 적어도 약 2%, 적어도 약 5%, 적어도 약 11%, 또는 적어도 약 20%가 반응성 Al2O3로서 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 내화성 물체를 형성하는데 사용된 Al2O3의 약 99% 이하, 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 또는 약 50% 이하가 반응성 Al2O3로서 제공된다.
다른 출발 물질은 내화성 물체에 대하여 설명된 이와 같은 산화물들로서 Ti, Mg, Ta, Nb, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 분자 화합물을 포함하는 분말을 포함할 수 있다. 도펀트 출발 물질은 임의의 산화 상태 산화물, 예를 들어, M2+, M3+, M4+, M5+ 또는 이들의 임의의 조합을 가질 수 있으며, 여기서, M은 Ti, Mg, Ta 또는 Nb이다. 도펀트는 산화물, 붕소화물, 탄화물, 탄산염, 질산염, 황산염, 할로겐화물, 인산염, 또는 이들의 임의의 조합으로서 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 분말은 약 30 μm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 입자의 형태일 수 있고, 다른 실시예에서, 평균 입자 크기는 약 20 μm 이하이고, 추가의 실시예에서, 평균 입자 크기는 약 15 μm 이하이다. 일 실시예에서, 평균 입자 크기는 적어도 약 0.1 μm이고, 다른 실시예에서, 평균 입자 크기는 적어도 약 0.5 μm이고, 추가의 실시예에서, 평균 입자 크기는 적어도 약 1 μm이다.
사용될 수 있는 추가의 물질로는 바인더, 용매, 분산제, 증점제, 해교제, 다른 적당한 성분, 또는 이들의 임의의 조합을 들 수 있다. 일 실시예에서, 추가의 물질로는 비금속성 화합물을 들 수 있다. 다른 실시예에서, 추가의 물질로는 유기 화합물, 물 등을 들 수 있다.
분말 및 추가의 물질은 조합되고 성형되어 원하는 형상의 미소결체를 형성한다. 성형은 슬립 캐스팅(slip casting), 일축 가압(uniaxial pressing), 등방압 가압(isostatic pressing), 겔의 캐스팅, 진동 캐스팅(vibro-casting), 또는 이들의 임의의 조합과 같은 기법을 이용하여 실행될 수 있다. 그 형상은 직선형, 원통형, 구형, 타원형, 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 특정한 실시예에서, 미소결체는 뒤이어서 기계가공되어 유리 오버플로우 형성 블록을 형성할 수 있는 블랭크(blank)로서 불리는 직선형 블록의 형상일 수 있다. 다른 실시예에서, 미소결체는 최종의 내화성 물체에 더욱 근접하게 매칭되어서 임의의 추가의 기계가공의 정도를 감소시키는 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 내화성 물체가 유리 오버플로우 형성 블록을 포함하는 경우, 미소결체의 형상은 뒤이은 기계가공 및 버려지는 세라믹 물질의 양을 감소시키기 위하여 유리 오버플로우 형성 블록을 더욱 근접하게 닮을 수 있다. 더 구체적으로, 미소결체는 점점 가늘어지는(tapered) 부분에 인접한 직선형 부분을 가질 수 있다. 직선형 부분은 유리 오버플로우 홈통이 형성될 곳과 상응하는 영역을 가진다. 다른 실시예에서, 미소결체는 점점 가늘어지는 부분에 인접한 유리 오버플로우 홈통을 가지도록 성형될 수 있다.
미소결체가 형성된 후, 미소결체는 오븐, 히터, 노 등에서 가열되어, 소결된 세라믹 물질을 포함하는 내화성 물체를 형성한다. 가열 과정은 수분, 용매, 또는 다른 휘발성 성분이 증발되거나, 유기 물질이 기화되거나, 또는 이들의 임의의 조합이 이루어지는 초기 가열을 포함할 수 있다. 초기 가열은 약 100℃ 내지 약 300℃의 범위의 온도에서 약 10시간 내지 약 200시간의 범위의 시간 동안 실행될 수 있다. 초기 가열 후, 소결은 약 1400℃ 내지 1700℃의 범위의 온도에서 약 10 시간 내지 약 100 시간의 범위의 시간 동안 실행되어 내화성 물체를 형성할 수 있다.
내화성 물체의 형상은 일반적으로 미소결체의 형상과 상응한다. 따라서, 내화성 물체는 미소결체에 관하여 위에서 설명한 바와 같은 형상들 중 임의의 형상을 가질 수 있다. 소결 중에, 약간의 수축이 일어날 수 있고, 내화성 물체는 미소결체보다 더 작을 수 있다. 도 1에서 예시한 바와 같은 실시예에서, 내화성 물체(100)는 길이(l), 폭(w), 및 높이(h)를 갖는 직선 형상의 내화성 블록(102)일 수 있다. 일 실시예에서, 치수 l, w, 또는 h 중 임의의 것은 적어도 약 0.02 m, 적어도 약 0.05 m, 적어도 약 0.11 m, 적어도 약 0.5 m, 적어도 약 1.1 m, 적어도 약 2.0 m, 적어도 약 4.0 m, 또는 그 이상일 수 있다. 도 1에서 예시한 바와 같은 실시예에서, 내화성 블록(102)은 블랭크일 수 있으며, 그로부터 유리 오버플로우 형성 블록이 형성될 수 있다.
내화성 물체는 상이한 형상, 더 평탄한 표면, 또는 둘 모두를 생성하기 위해 기계가공될 수 있다. 도 2에서 예시된 바와 같이, 내화성 블록(102)은 기계가공되어 유리 오버플로우 형성 블록(200)을 형성할 수 있다. 또한 내화성 물체인 유리 오버플로우 형성 블록(200)은 유리 오버플로우 홈통 부분(202) 및 점점 가늘어지는 부분(204)을 포함하는 몸체를 갖는다. 유리 오버플로우 홈통 부분(202)은 유리 오버플로우 형성 블록(200)의 길이를 따라 감소하는 깊이를 갖는 홈통을 포함한다. 도 3은 점점 가늘어지는 부분(204)의 예시적인 형상들의 단면도를 포함한다. 더 구체적으로, 점점 가늘어지는 부분은 쐐기 형상(2042), 오목 형상(2044), 또는 볼록 형상(2046)을 포함할 수 있다. 특정 적용에 대한 필요성 또는 요구사항을 만족시키기 위해 다른 형상들이 사용될 수 있다.
내화성 물체는 특히 주목할 만한 하나 이상의 특성을 가질 수 있다. 이러한 특성으로는 밀도, 공극률, 및 부식 속도를 들 수 있다.
내화성 물체의 밀도 및 공극률은 ASTM C20-00 표준 테스트 방법(2005년에 재승인 되었음)을 이용하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 밀도는 적어도 약 3.55g/cc, 적어도 약 3.60g/cc, 또는 적어도 약 3.65g/cc일 수 있다. 다른 실시예에서, 밀도는 약 3.90g/cc 이하, 약 3.85g/cc 이하, 약 3.80g/cc 이하, 3.75g/cc 이하, 또는 약 3.70g/cc 이하일 수 있다. 공극률은 부피 퍼센트(부피%)로 표시된다. 일 실시예에서, 내화성 물체의 공극률은 적어도 약 0.05 부피%, 적어도 0.2 부피%, 적어도 0.4 부피%, 적어도 약 0.8 부피%, 적어도 약 1.1 부피%, 적어도 약 1.5 부피%, 적어도 약 2.0 부피%, 적어도 약 3.0 부피%, 또는 적어도 약 4 부피%이다.
부식성은 내화성 물체가 미리 결정된 온도에서 미리 결정된 시간 동안 특정 부식성 환경에 노출될 때 침식되는 정도의 척도이다. 부식된 부피를 결정하기 위한 식은 아래와 같다:
V부식 = V초기 - V최종
여기에서 V부식은 부식성 시험 중에 제거되는 내화성 물체의 체적이고;
V초기는 부식성 시험(Hg 비중병을 사용) 전의 내화성 물체의 체적이고;
V최종은 부식성 시험(Hg 비중병을 사용) 후의 내화성 물체의 체적이다.
특정한 실시예에서, 내화성 물체의 외측 표면이 27 cm/min로 이동하도록 내화성 물체를 회전시키면서 내화성 물체의 일부가 1400℃에서 90 시간 동안 알칼리 Al-Mg-Si 유리에 잠긴다. 더 구체적으로, 유리는 61.9 중량%의 SiO2, 17.5 중량%의 Al2O3, 12.6 중량%의 Na2O, 3.5 중량%의 K2O 및 3.5 중량%의 MgO를 포함한다.
부식 속도는 사용 중에 내화성 물체가 마모되는 정도의 척도이다. 내화성 물체가 유리 시트를 형성하는데 사용되는 경우, 내화성 물체가 부식됨에 따라, 내화성 물체의 변경된 형상이 내화성 물체에 의해 제조되는 유리 시트의 품질에 영향을 미칠 수 있다. 부식 속도는 시간당 선형 측정치로 표시되고, 본 출원에서는, mm/연(year)으로 표시된다. 부식 속도는 아래의 식들에 의해 결정될 수 있다:
두께감소(Cut) = V부식 /SA초기
여기에서,
V부식은 위의 식을 사용하여 계산된 부식된 체적이고,
두께감소(Cut)는 부식성 시험 중의 내화성 물체의 두께 감소이고,
SA초기는 부식성 시험 전의 내화성 물체의 초기 표면적이다.
두께감소 속도(Cut rate) = (두께감소/T시험) x 8760 시간/연.
여기에서, T시험은 부식성 시험의 지속 시간이다.
부식 속도는 특정 실시예에서 1150℃인 내화성 블록의 정상 작동 온도에서 또는 그 근처의 온도에서 일반적으로 표시된다. 전술한 바와 같이, 부식성 시험은 1400℃ 이상의 온도에서 실행될 수 있다. 그러나, 동적 부식성 시험은 유리의 매우 높은 점도(35000 poise)로 인해 1150℃의 작동 온도에서는 실행되지 않는다. 게다가, 이러한 낮은 온도에서는 부식 속도가 매우 낮고, 부식 체적이 매우 작아서 시험의 정확성 및 이의 대표성을 변경시킨다. 따라서, 용융 유리의 3000 poise의 점도에 더 근접하게 상응하는 더 높은 온도가 선택된다.
부식의 양은 온도의 지수 함수이고 용융 유리에 대한 내화성 물체의 속도의 멱함수이므로, 용융 유리의 상이한 온도 및 속도에서의 부식 데이터에 기초하여 1150℃에서의 부식 속도를 추정하는 것이 가능하다는 것을 유념한다. 1400℃에서의 부식은 1150℃에서의 부식보다 상당히 더 높고, 마찬가지로 160 cm/min에서의 부식은 27 cm/min에서의 부식보다 상당히 더 높다. 따라서, 두께감소 속도는 상이한 온도 및 속도에 대하여 추정될 수 있다. 따라서, 부식 속도는 부식 데이터를 27 cm/min. 및 1150℃로 조정하여 여기에서 "부식 속도"로서 언급되는 조정된 두께감소 속도를 얻은 다음에, 그 부식 속도를 연(year)당 두께로 변경함으로써 얻어진다. 일 실시예에서, 내화성 물체의 부식 속도는 약 2.7mm/연 이하, 약 2.4mm/연 이하, 약 1.9mm/연 이하, 또는 약 1.6mm/연 이하이다. 부식 속도는 일반적으로 0.00mm/연보다 크다.
내화성 물체는 유리 오버플로우 형성 블록의 형태인 경우 용융 공정에 의해 유리 시트를 형성하는데 유용할 수 있다. 도 4 및 도 5는 각각 유리 시트(302)의 형성 중의 유리 오버플로우 형성 블록의 사시도 및 단면도를 포함한다. 유리 오버플로우 형성 블록은 약 1050℃ 내지 약 1300℃ 범위의 온도까지 가열된다. 유리 오버플로우 형성 블록은 전술한 바와 같이 유리 오버플로우 홈통 부분(202) 및 점점 가늘어지는 부분(204)을 포함한다. 예시한 바와 같은 실시예에서, 유리 오버플로우 형성 블록은 또한 형성되는 유리 시트(302)의 폭을 일반적으로 한정하는 단부 가드(206)를 포함한다. 유리 오버플로우 형성 블록은 용융 유리 조성물을 수용하는 입구(208)를 추가로 포함한다. 유리 오버플로우 홈통 부분(202) 내의 홈통은 홈통이 가득 채워질 때까지 용융 유리 조성물을 받는다. 그 후에, 용융 유리 조성물은 유리 오버플로우 홈통 부분(202)의 마주보는 가장자리들을 넘쳐 흐른다. 그 다음에, 용융 유리 조성물은 유리 오버플로우 홈통 부분(202) 및 점점 가늘어지는 부분(204)의 마주보는 외측 표면들을 따라 흐른다. 유리 오버플로우 홈통 부분(202)을 마주보는 점점 가늘어지는 부분(204)의 단부에서, 마주보는 외측 표면들을 따라 흐르는 용융 유리 조성물은 함께 융합되어 유리 시트(302)를 형성한다. 다른 실시예에서, 다른 유형의 유리 물체가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 유리 시트(302)는 적어도 약 20㎛, 적어도 약 30㎛, 또는 적어도 약 50㎛의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 유리 시트(302)는 약 5mm 이하, 약 3mm 이하, 또는 약 1.1mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 폭과 관련하여, 공정은 단부 가드(206)가 설치되어 임의의 원하는 폭의 유리 시트(302)가 얻어지도록 허용할 수 있다. 예를 들어, 유리 시트(302)는 적어도 약 0.5m, 적어도 약 1.1m, 적어도 약 2.0m, 적어도 약 4.0m, 또는 그 이상의 폭을 가질 수 있다.
특정한 실시예에서, 용융 유리 조성물은 Al-Mg-Si 유리를 포함한다. 더 특정한 실시예에서, 용융 유리 조성물은 위에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다. 도 5를 참조하면, 유리 형성 과정 중에, 용융 유리 조성물의 Mg는 유리 오버플로우 형성 블록의 몸체(304)의 표면을 따라 층(306)을 형성할 수 있다. 층은 Mg-Al 산화물을 포함할 수 있다. 더 특정한 실시예에서, 층은 MgxAlyOz를 포함할 수 있으며, 여기서 z = x + 1.5 y이다. 다른 더 특정한 실시예에서, 층(306)은 Mg-Al 스피넬을 포함한다.
많은 상이한 양상들과 실시예들이 가능하다. 이러한 양상들 및 실시예들 중 일부가 여기에서 설명된다. 본 명세서를 읽은 후, 기술자는 이러한 양상들과 실시예들은 오로지 예시적인 것으로서 본 발명의 범위를 제한하지 않는다는 것을 인정하게 될 것이다.
제1 양상에서, 내화성 물체는 유리 물체를 형성하는데 사용될 수 있고, 적어도 10 중량%의 Al2O3를 포함할 수 있다. 내화성 물체는 약 6 중량% 미만의 SiO2, Ti, Mg, Ta, Nb, 또는 이들의 임의의 조합의 산화물을 포함하는 제1 도펀트, 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 가질 수 있다.
제2 양상에서, 내화성 물체는 유리 물체를 형성하는데 사용될 수 있고, 적어도 10 중량%의 Al2O3를 포함할 수 있다. 내화성 물체는 적어도 약 3.55g/cc의 밀도, 2.69mm/연 이하의 부식 속도, 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 가질 수 있다.
제3 양상에서, 유리 물체를 형성하는 방법은 적어도 10 중량%의 Al2O3, 및 약 6 중량% 미만의 SiO2, 또는 Ti, Mg, Ta, Nb, 또는 이들의 임의의 조합의 산화물을 포함하는 제1 도펀트 중의 적어도 하나를 포함하는 유리 오버플로우 홈통을 포함하는 내화성 물체를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 방법은 Al-Si-Mg 산화물을 포함하는 유리 재료를 유리 오버플로우 홈통 내로 유입시키고 유리 오버플로우 홈통의 가장자리를 넘쳐 흐르게 하여 유리 접촉 영역을 한정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 유리 재료를 냉각하여 유리 물체를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
제3 양상의 일 실시예에서, 유리 물체는 유리 시트의 형태이다. 특정한 실시예에서, 유리 시트는 적어도 약 20㎛, 적어도 약 30㎛, 또는 적어도 약 50㎛의 두께를 갖는다. 다른 특정한 실시예에서, 유리 시트는 약 5mm 이하, 약 3mm 이하, 또는 약 1.1mm 이하의 두께를 갖는다. 또 다른 특정한 실시예에서, 유리 시트는 적어도 약 0.2m, 적어도 약 0.5m, 적어도 약 0.7m, 적어도 약 1.1m, 적어도 약 2.0m, 적어도 약 2.4m, 또는 적어도 약 2.8m의 폭을 갖는다. 추가의 실시예에서, 유리 물체는 알칼리 유리를 포함한다.
제4 양상에서, 내화성 물체를 형성하는 방법은 적어도 약 10 중량%의 Al2O3를 포함하는 몸체를 제조하는 단계를 포함할 수 있고, 몸체는 약 6 중량% 미만의 SiO2, 또는 Ti, Mg, Ta, Nb, 또는 이들의 임의의 조합의 화합물을 포함하는 제1 도펀트를 가진다. 또한, 방법은 몸체를 소결하여 내화성 물체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
제4 양상의 일 실시예에서, 방법은 내화성 물체를 유리 오버플로우 형성 블록으로 성형하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 실시예에서, 몸체는 유리 오버플로우 형성 블록의 형상을 포함한다.
여기에서 설명된 실시예들 또는 양상들 중 임의의 것의 특정한 실시예에서, 내화성 물체는 적어도 약 3.55g/cc의 밀도, 2.69mm/연 이하의 부식 속도, 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 갖는다. 다른 특정한 실시예에서, 제1 도펀트는 TiO2, MgO, Ta2O5, Nb2O5, 또는 이들의 임의의 조합이다. 다른 특정한 실시예에서, 제1 도펀트의 함량은 약 5 중량% 이하, 약 4 중량% 이하, 약 3 중량% 이하, 약 2 중량% 이하, 또는 약 1.5 중량% 이하이다. 또 다른 특정한 실시예에서, 제1 도펀트의 함량은 적어도 약 0.02 중량%, 적어도 약 0.11 중량%, 적어도 약 0.2 중량%, 또는 적어도 약 0.5 중량%이다. 추가의 특정한 실시예에서, Al2O3는 적어도 약 80 중량%, 약 90 중량%, 또는 약 95 중량%의 양으로 존재한다. 추가의 특정한 실시예에서, 내화성 물체 내의 Al2O3의 적어도 약 1%, 적어도 약 2%, 적어도 약 5%, 적어도 약 11%, 또는 적어도 약 20%가 반응성 Al2O3로서 제공된다. 추가의 특정한 실시예에서, 내화성 물체 내의 Al2O3의 약 99% 이하, 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하, 약 60% 이하, 또는 약 50% 이하가 반응성 Al2O3로서 제공된다. 다른 특정한 실시예에서, 내화성 물체는 약 6 중량% 미만의 SiO2, 약 4 중량% 미만의 SiO2, 약 3 중량% 미만의 SiO2, 약 0.9 중량% 미만의 SiO2, 약 0.5 중량% 미만의 SiO2, 약 0.09 중량% 미만의 SiO2, 약 0.05 중량% 미만의 SiO2, 또는 약 0.009 중량% 미만의 SiO2를 갖는다.
여기에서 설명된 실시예들 또는 양상들 중 임의의 것의 특정한 실시예에서, 부식 속도는 약 2.69mm/연 이하, 약 2.4mm/연 이하, 약 1.9mm/연 이하, 또는 약 1.6mm/연 이하이다. 다른 특정한 실시예에서, 내화성 물체는 소결제를 포함하는 제2 도펀트를 추가로 포함한다. 다른 특정한 실시예에서, 내화성 물체는, 소결제이고 제1 도펀트와 상이한 제2 도펀트를 추가로 포함한다.
여기에서 설명된 실시예들 또는 양상들 중 임의의 것의 특정한 실시예에서, 밀도는 적어도 약 3.55g/cc, 적어도 약 3.60g/cc, 또는 적어도 약 3.65g/cc이다. 다른 특정한 실시예에서, 밀도는 약 3.90g/cc 이하, 약 3.85g/cc이하, 약 3.8g/cc 이하, 3.75g/cc 이하, 또는 약 3.70g/cc 이하이다. 다른 특정한 실시예에서, 공극률은 적어도 약 0.05 부피%, 적어도 약 0.1 부피%, 적어도 약 0.2 부피%, 적어도 0.4 부피%, 적어도 약 0.8 부피%, 적어도 약 1.1 부피%, 적어도 약 1.5 부피%, 적어도 약 2.0 부피%, 적어도 약 3.0 부피%, 또는 적어도 약 4 부피%이다. 또 다른 특정한 실시예에서, 내화성 물체는 약 9.0 부피% 이하, 약 7.0 부피% 이하, 또는 약 5.0 부피% 이하의 공극률을 갖는다.
여기에서 설명된 실시예들 또는 양상들 중 임의의 것의 특정한 실시예에서, 내화성 물체는 Al2O3의 적어도 약 75%가 반응성 Al2O3인 적어도 약 95 중량%의 Al2O3, 약 4 중량% 미만의 SiO2, Ti, Mg, Ta, Nb, 또는 이들의 임의의 조합의 산화물을 포함하는 제1 도펀트, 및 적어도 약 3.60g/cc의 밀도를 갖는다. 더 특정한 실시예에서, 제1 도펀트는 Ti, Mg, Ta, Nb, 또는 이들의 임의의 조합의 산화물을 포함한다. 다른 더 특정한 실시예에서, 제1 도펀트는 약 0.11 중량% 내지 2.0 중량%의 범위에 있다.
여기에서 설명된 실시예들 또는 양상들 중 임의의 것의 다른 특정한 실시예에서, 내화성 물체는 유리 오버플로우 홈통 부분을 포함한다. 다른 특정한 실시예에서, 내화성 물체는 유리 오버플로우 형성 블록을 포함한다. 더 특정한 실시예에서, 유리 오버플로우 형성 블록은 유리 오버플로우 형성 블록의 바닥으로부터 점점 가늘어지는 형상의 단면을 갖는다. 다른 더 특정한 실시예에서, 유리 오버플로우 형성 블록은 쐐기 형상의 단면을 갖는다.
여기에서 설명된 실시예들 또는 양상들 중 임의의 것의 추가의 특정한 실시예에서, 내화성 물체는 적어도 약 0.5m, 약 1.1m, 적어도 약 2.0m, 또는 적어도 약 4.0m의 길이를 갖는다.
예
여기에서 설명된 개념은 청구범위에 설명된 본 발명의 범위를 제한하지 않는 아래의 예에서 추가로 설명될 것이다. 이 예들의 부분에서의 수치 값들은 편의상 근사치 또는 반올림 값으로 나타낼 수 있다.
다양한 상이한 소결된 세라믹 물질들을 포함하는 내화성 물체들은 아래의 공정 및 아래의 원료를 사용하여 제조된다. 표 1은 모두가 주로 알루미나를 함유하는 시료들의 조성을 포함한다. 미량의 불순물들이 존재할 수 있지만 보고되지 않으며, 이는 이러한 불순물들은 일반적으로 이러한 시료의 성능에 큰 영향을 미치지 않기 때문이다.
제 1 단계 중에, 알루미나 분말 및 도펀트는 해교제와 물로 혼합되어 분말의 슬러리를 형성한다. 그 다음에, 원료들의 혼합물을 분무 건조하여 배치(batch)를 형성한 다음, 이를 등압 가압에 의해 미소결체(100x100x150 mm)로 성형한다. 슬러리는 또한 슬립-캐스팅, 진동 캐스팅 또는 다른 캐스팅 기법을 사용하여 미소결체를 성형하기 위해 있는 그대로 사용될 수 있다. 또한, 원료는 건식 혼합된 다음, 일방향 가압, 래밍(ramming), 또는 다른 건식 성형 기법과 같은 다른 성형 기법을 사용하여 블록으로 성형될 수 있다. 마지막 단계에서, 미소결체를 적어도 1400℃ 내지 1700℃까지의 온도에서 소성하여 치밀한 내화성 블록을 제조한다.
Figure pat00001
시료들을 시험하여 밀도, 공극률 및 부식성을 결정한다. 밀도 및 공극률은 전술한 바와 같은 방법들을 이용하여 결정된다.
부식성은 61.9 중량% SiO2, 17.5 중량% Al2O3, 12.6 중량% Na2O, 3.5 중량% K2O, 및 3.5 중량% MgO를 포함하는 용융 유리 조성물에 시료들을 부분적으로 가라앉힘으로써 결정된다. 온도를 90시간 동안 1400℃로 유지하면서 시료들을 6 rpm 또는 160 cm/min으로 회전시킨다. 아래의 표 2에 시험 결과를 요약한다.
Figure pat00002
전술한 바와 같은 기법을 이용하여 제조한 추가의 시료들은 아래의 표 3에 열거된 조성을 갖는다. 위의 시료들의 조성들의 일부에 대한 시험이 반복되고, 이에 따라서 이러한 조성은 표 3에 설명되지 않는다. 표 3은 위에서 설명되지 않은 조성을 포함한다.
Figure pat00003
시료들을 시험하여 밀도, 공극률, 및 부식성을 결정하는데, 조성 및 부식성 시험 조건들의 일부가 변경된다. 밀도 및 공극률은 전술한 바와 같은 방법을 이용하여 결정된다. 부식성 시험의 경우, 온도를 120시간 동안 1400℃로 유지하면서 시료들을 0.036rpm 또는 1cm/min으로 회전시킨다. 아래의 표 4에 시험 결과를 요약한다.
Figure pat00004
전술한 기법을 이용하여 추가의 시료들을 제조한다. 이전의 시료들의 조성물들의 일부에 대한 시험을 반복하고, 이에 따라서 이러한 조성들은 표 5에서 설명되지 않는다. 표 5는 위에서 설명되지 않은 조성들을 포함한다.
Figure pat00005
시료들을 시험하여 밀도, 공극률 및 부식성을 결정한다. 부식성 시험의 경우, 온도를 120시간 동안 1400℃로 유지하면서 시료들을 1rpm 또는 27cm/min으로 회전시킨다. 표 6은 시험 결과를 요약하고 있다.
Figure pat00006
도 6은 시료들에 관한 정보를 요약한 표를 포함한다. 조성물을 형성하기 위해 사용된 분말들은 중량%로서 제공된다. 상이한 Al2O3 분말들이 사용되므로, Al2O3 분말의 표면적이 포함되어 있다. 전체 TiO2 및 SiO2가 보고되어 있는데, 이러한 물질들은 원칙적으로 TiO2 또는 SiO2가 아닌 출발 물질에서 불순물로서 존재할 수 있기 때문이다. 중량%들 중 일부는 반올림 오차로 인해 합계가 정확히 100%가 되지는 않는다. 게다가, 시료 14의 경우 부식 속도는 그의 조성 및 여기에서 설명된 다른 시료들의 데이터에 기초하여 추정된다.
정상적 사용시의 내화성 물체의 성능은 조성물을 선택할 때 고려하여야 하는 중요한 인자이다. 일반적인 지르콘 조성물은 11.3mm/연의 부식 속도를 갖는다. 스피넬(시료 13)은 9.0mm/연의 부식 속도를 갖는다. 따라서, 알칼리 Al-Mg-Si 유리에서의 부식성의 경우, 스피넬의 성능이 지르콘의 성능과 유사하다. 적어도 약 80 중량% 알루미나("80+ % 알루미나")를 포함하는 알루미나계 조성들은 모두 지르콘 및 스피넬보다 성능이 좋다. 따라서, 일반적인 지르콘 조성물 및 스피넬은 부식성 시험에 사용된 특정의 알칼리 Al-Mg-Si 유리 조성물을 갖는 융합 유리 시트를 형성하기 위한 유리 오버플로우 형성 블록에 그다지 적합하지 않다.
도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 80+ % 알루미나 시료들 중 많은 것들은 2.7mm/연 미만의 부식 속도를 갖는다. 시료 12(1 중량% MgO, 나머지는 반응성 Al2O3)는 시험된 시료들 중 가장 낮은 0.8mm/연의 부식 속도를 갖는다. 시료 8(5 중량% 용융 알루미나 실리케이트, 나머지는 10%가 반응성 Al2O3인 Al2O3)은 2.8mm/연의 부식 속도를 갖는다. 따라서, 시료 8은 80+ % 알루미나 시료들 중 가장 높은 부식 속도를 갖는다.
시료 8과 시료 12를 비교하면, 몇몇의 흥미로운 결과가 얻어진다. 시료 12는 약 1 중량% MgO를 포함하고 TiO2 또는 SiO2는 실질적으로 포함하지 않으며, 모든 Al2O3는 반응성 Al2O3 분말로부터 유래된다. 시료 8은 MgO를 실질적으로 포함하지 않고, 약 1 중량% SiO2(5 중량% 용융 알루미나 실리케이트 출발 분말 물질로부터 유래), 0.9 중량% TiO2를 포함하고, Al2O3의 10%만이 반응성 Al2O3 분말로부터 유래된다. 시료 12는 3.80g/cc의 밀도 및 0.2 부피%의 공극률을 갖고, 시료 8은 3.54g/cc의 밀도 및 0.2 부피%의 공극률을 갖는다. 밀도의 경우, 시료 12는 가장 높은 밀도를 갖고, 시료 8은 80+ % 알루미나 시료들 중에서 가장 낮은 밀도를 갖는다.
시료 8과 시료 12 사이의 차이를 고려하여, 상이한 파라미터들에 대한 부식 속도의 선도가 도 7 내지 도 10에서 예시되어 있다. 도 7은 80+ % 알루미나 시료에 대한 밀도 및 이에 상응하는 부식 속도의 선도를 포함한다. 도 7에서 선으로 나타낸 바와 같이, 부식 속도는 밀도가 증가함에 따라 감소한다. 특정 시료들 중 몇몇이 도 7에서 표시되어 있다. 시료 12 (1 중량% MgO) 및 시료 3 (1 중량% Nb2O5)은 이들의 특정 밀도에 대하여 실질적으로 낮은 부식 속도를 갖는다. 시료 4 (1 중량% Ta2O5), 시료 5 (0.2 중량% TiO2), 및 시료 12는 이들의 밀도에 대하여 예상된 것들 보다 더 낮은 부식속도를 갖는다.
도 8은 80+ % 알루미나 시료에 대한 공극률 및 이에 상응하는 부식 속도의 선도이다. 데이터는 공극률과 부식 속도 사이에 유의한 상관관계가 없다는 것을 나타낸다.
도 9는 80+ % 알루미나 시료에 대한 SiO2 함량 및 이에 상응하는 부식 속도의 선도를 포함한다. 도 9에서 선으로 나타낸 바와 같이, SiO2 함량이 증가함에 따라 부식 속도가 증가한다. 시료 8 및 11은 실질적으로 동일한 SiO2 함량을 갖는다. 시료 8 및 11은 시료 내의 반응성 Al2O3 및 TiO2의 양이 상이하다. 시료 8을 제조하기 위해 사용된 반응성 Al2O3의 양은 10%이고, 시료 11을 제조하기 위해 사용된 반응성 Al2O3의 양은 100%이다. 따라서, 출발 Al2O3 분말에서 사용된 반응성 Al2O3의 양 및 TiO2의 양은 중요할 수 있다.
도 10은 80+ % 알루미나 시료들에 대한 TiO2 함량 및 이에 상응하는 부식 속도의 선도이다. 도 10에서 선으로 나타낸 바와 같이, TiO2 함량이 증가함에 따라 부식 속도가 증가하지만, TiO2의 효과는 복잡할 수 있으므로, 부식 속도에 대한 TiO2의 영향을 더욱 잘 이해하기 위해 TiO2를 더욱 상세히 조사할 필요가 있을 수 있다. 시료 1 및 4는 실질적으로 동일한 TiO2 함량을 갖는다. 시료 1 및 4는 시료 내의 반응성 Al2O3의 양이 상이하다. 시료 1을 제조하기 위해 사용된 반응성 Al2O3의 양은 25%이고, 시료 4를 제조하기 위해 사용된 반응성 Al2O3의 양은 100% Al2O3이다. 시료 8 및 11과 마찬가지로, 출발 Al2O3 분말에서 사용된 반응성 Al2O3의 양은 중요한 것으로 보인다.
일반적 설명 또는 예에서 전술한 설명한 행위들이 모두 요구되는 것은 아니며, 특정 행위의 일부분이 필요하지 않을 수 있으며, 설명된 행위에 추가하여 하나 이상의 추가의 행위가 실행될 수 있다는 것을 유념한다. 추가로, 행위들이 열거되는 순서가 반드시 이들이 실행되는 순서인 것은 아니다.
이익, 다른 이점 및 문제점에 대한 해결방안이 특정 실시예들에 관하여 위에서 설명되었다. 그러나, 이익, 이점, 문제점에 대한 해결방안, 및 임의의 이익, 이점 또는 해결방안을 야기시킬 수 있거나 더욱 현저하게 할 수 있는 임의의 특징(들)은 임의의 청구항 또는 모든 청구항들의 중요하거나, 필요하거나, 또는 필수적인 특징으로 해석되지 않아야 한다.
여기에서 설명된 실시예들의 명세서 및 예시는 다양한 실시예들의 구조의 일반적인 이해를 제공하기 위한 것이다. 명세서 및 예시는 여기에 설명된 구조 또는 방법을 사용하는 장치 및 시스템의 모든 구성요소 및 특징들의 전체적이고 포괄적인 설명으로 이용하려는 것은 아니다. 또한, 별도의 실시예들이 조합하여 단일 실시예로 제공될 수 있고, 그 반대로, 간결성을 위해 단일 실시예의 맥락으로 설명되는 다양한 특징들이 또한 별도로 또는 임의의 부조합(subcombination)으로 제공될 수 있다. 게다가, 범위에서 기술된 값들에 대한 언급은 그 범위 내의 각각의 값 및 모든 값을 포함한다. 오직 본 명세서를 읽은 후에 많은 다른 실시예들이 기술자들에게 명백해 질 수 있다. 다른 실시예들이 사용되고 본 발명으로부터 유도되어서, 구조적 치환, 논리적 치환, 또는 또 다른 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (9)

  1. 유리 물체를 형성하는데 사용되는 내화성 물체로서,
    상기 내화성 물체는
    85 중량% 이상 99 중량% 이하의 Al2O3;
    0.5 중량% 이상의 Ta2O5 및 0.5 중량% 이상의 TiO2를 포함하고, Ta2O5 및 TiO2의 함량의 합이 5 중량% 이하인 제1 도펀트; 및
    0.05 부피% 이상 9.0 부피% 이하의 공극률을 포함하는, 내화성 물체.
  2. 유리 물체를 형성하는데 사용되는 내화성 물체로서,
    상기 내화성 물체는
    85 중량% 이상 99 중량% 이하의 Al2O3;
    0.5 중량% 이상의 Ta2O5 및 0.5 중량% 이상의 TiO2를 포함하고, Ta2O5 및 TiO2의 함량의 합이 5 중량% 이하인 제1 도펀트;
    0.05 부피% 이상 9.0 부피% 이하의 공극률;
    3.55 g/cc 이상 3.9 g/cc 이하의 밀도; 및
    2.69 mm/연 이하의 부식 속도를 포함하는, 내화성 물체.
  3. 유리 물체를 형성하는 방법으로서,
    85 중량% 이상 99 중량% 이하의 Al2O3; 0.5 중량% 이상의 Ta2O5 및 0.5 중량% 이상의 TiO2를 포함하고, Ta2O5 및 TiO2의 함량의 합이 5 중량% 이하인 제1 도펀트; 및 0.05 부피% 이상 9.0 부피% 이하의 공극률을 포함하는, 유리 오버플로우 홈통을 포함하는 내화성 물체를 제공하는 단계;
    Al-Si-Mg 산화물을 포함하는 유리 재료를 상기 유리 오버플로우 홈통 내로 유동시키고 상기 유리 오버플로우 홈통의 가장자리를 넘쳐 흐르게 하여 유리 접촉 영역을 한정하는 단계; 및
    상기 유리 재료를 냉각하여 상기 유리 물체를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 내화성 물체를 형성하는 방법으로서,
    85 중량% 이상 99 중량% 이하의 Al2O3; 0.5 중량% 이상의 Ta2O5 및 0.5 중량% 이상의 TiO2를 포함하고, Ta2O5 및 TiO2의 함량의 합이 5 중량% 이하인 제1 도펀트; 및 0.05 부피% 이상 9.0 부피% 이하의 공극률을 포함하는 몸체를 제조하는 단계; 및
    상기 몸체를 소결하여 상기 내화성 물체를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    Al2O3의 함량이 85 중량% 이상 98 중량% 이하이고,
    상기 내화성 물체는 0 중량% 초과 6 중량% 미만의 SiO2를 추가로 포함하는, 내화성 물체.
  6. 제1항에 있어서,
    Al2O3의 함량이 85 중량% 이상 98 중량% 이하이고,
    상기 내화성 물체는 소결제를 추가로 포함하는, 내화성 물체.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내화성 물체 내의 Al2O3의 1% 이상 100% 이하는 반응성 Al2O3로서 제공되는, 내화성 물체.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내화성 물체 내의 Al2O3의 1% 이상 99% 이하는 반응성 Al2O3로서 제공되는, 내화성 물체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 내화성 물체는 유리 오버플로우 홈통 부분을 포함하는, 내화성 물체.
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