本公开涉及一种耐火构件，并且更具体地涉及一种能够有效地抑制裂纹的绕行(detour)和生长的耐火构件。
背景技术：
炼铁过程中所使用的耐火构件是使用如氧化镁、氧化铝等的原料生产的。在这种情况下，向耐火构件添加石墨，以提高抵抗对耐火构件的反复热冲击的耐久性、降低对与耐火构件反应的炉渣的反应性、并且降低耐火构件的内部的温度梯度。
同时，为了提高耐火构件的导热性并且降低耐火构件的弹性，可以增加石墨含量，但通过增加石墨含量可以获得的抗脱落性的改善是有限度的。此外，当耐火构件内的石墨直接接触钢水时，碳被洗脱到钢水中并且增加钢水中的碳浓度，并且在耐火构件内可能产生一氧化碳，使得耐火构件可能被损坏。此外，当耐火构件为氧化镁耐火构件时，该耐火构件可以与钢水内的碳反应以生成大量的一氧化碳。
因此，期望的是，耐火构件中的石墨含量在不降低耐火构件的耐热冲击性的范围内降低，同时抑制炉渣熔渗到耐火构件中，以抑制因钢水中的碳浓度的增加和一氧化碳的产生而对耐火构件造成的损坏。
此时，由于耐火构件的耐久性可能会随着石墨含量的降低而降低，因此需要除石墨之外的确保耐火构件的耐久性的对策。
本公开的背景技术在以下专利文献中被公开。
(现有技术文献)
(专利文献)
(专利文献1)kr10-2009-0116487a
技术实现要素：
技术问题
本公开提供了一种能够有效地抑制裂纹的绕行和生长的耐火构件。
本公开还提供了一种能够有效地防止裂纹产生部分的局部碎落(localchipping)的耐火构件。
技术解决方案
根据示例性实施方案，耐火构件包括：耐火主体，该耐火主体形成为三维形状；以及框架，该框架被布置在耐火主体的内部，其中，框架延伸横过耐火主体的内部且与耐火主体的边缘间隔开。
框架可以被设置在从耐火主体的一端至另一端的长度的10％至90％范围内。
框架可以沿穿过耐火主体的内部的复数个轴的方向被设置在从耐火主体的一端至另一端的长度的10％至90％范围内。
框架可以沿该框架延伸的方向被连续地设置在长度的10％至90％范围内。
框架可以包括由单纤维和纤维束中的至少一者所形成的碳纤维。
框架可以设置成复数个，并且所述复数个框架可以被布置成在耐火主体的内部彼此间隔开。
复数个框架可以沿彼此相同的方向延伸且形成单个框架组或者形成沿彼此不同的方向延伸的复数个框架组。
当复数个框架形成复数个框架组时，所述复数个框架组的相应的延伸方向可以相对于彼此形成大于0°且小于180°的角度。
当复数个框架形成复数个框架组时，所述复数个框架组可以包括沿第一轴方向延伸的第一组以及沿第二轴方向延伸的第二组。
当复数个框架形成复数个框架组时，所述复数个框架组还可以包括沿第三轴方向延伸的第三组。
复数个框架之间的间隔可以是耐火主体的最大颗粒尺寸的至少两倍。
耐火主体的最大颗粒尺寸可以为3mm或更小。
耐火主体可以包括通过被注入到模具中而模制的整体式耐火块，并且该整体式耐火块可以包含耐火原料和石墨。
该整体式耐火块可以包含基于该整体式耐火块的总重量的1重量％至30重量％的石墨。
耐火主体可以包括在模具中以0.1吨/cm2至1.5吨/cm2的压力而压制成形的成型耐火砖(shapedrefractorybrick)，并且该成型耐火砖可以包含耐火原料、粘合剂和石墨。
该成型耐火砖可以包含基于该成型耐火砖的总重量的1重量％至30重量％的石墨。
有利效果
根据示例性实施方案，可以通过利用碳纤维在耐火构件的内部构建具有各种结构的框架组，并且利用框架组能够有效地抑制在耐火构件的内部所引起的裂纹扩展到其周围或者绕耐火主体的内部的石墨颗粒绕行并生长。此外，即使裂纹在耐火构件的内部生长，也能够通过利用构建于耐火构件的内部的碳纤维来防止耐火构件的引起裂纹的部分的局部碎落。
也就是说，通过以各种三维结构构建于耐火构件的内部的碳纤维可以充分确保耐火构件的耐久性，并且因此，与现有技术的耐火构件相比，可以降低耐火构件的石墨含量。因此，在利用耐火构件的炼铁过程期间，在减少碳洗脱到正在与耐火构件接触的钢水中的同时，可以充分确保耐火构件的使用寿命，并且因此，耐火构件可以有助于确保产品品质且降低制造成本。
附图说明
图1至图3是根据本公开的示例性实施方案的耐火构件的概念图；
图4是用于描述根据本公开的实施例和比较例的相应耐火构件的防裂纹作用的视图；
图5是用于比较并描述根据本公开的实施例和比较例的相应耐火构件的防局部碎落作用的视图；
图6是用于描述对根据本公开的实施例和比较例的相应耐火构件的弯曲强度进行测量的结果的图；以及
图7是用于描述对根据本公开的实施例和比较例的相应耐火构件的抗热冲击的耐久性进行测量的结果的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施方案。然而，本公开可以以不同的形式实施，并且不应被解释为限于在本文中所阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开将是彻底且完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达本发明构思的范围。为了描述示例性实施方案，附图可以被放大，并且在附图中，相似的附图标记表示相似的元件。
图1至图3是根据示例性实施方案的耐火构件的概念图。图1是根据第一示例性实施方案的耐火构件的概念图，图2是根据第二示例性实施方案的耐火构件的概念图，以及图3是根据第三示例性实施方案的耐火构件的概念图。
将针对适用于执行炼钢过程、连铸过程等的各种设备的含氟耐火构件来详细描述示例性实施方案。当然，示例性实施方案可以不同地应用于用于炼铁过程的各种设备。
参照图1至图3，将详细描述根据示例性实施方案的耐火构件。根据示例性实施方案的耐火构件具有阻燃性，并且每个耐火构件包括耐火主体10和框架20，所述框架20被布置在耐火主体10的内部、延伸横过耐火主体10的内部并且与耐火主体10的边缘间隔开。在此，边缘意指如下预定区域：其位于耐火主体10的内部，并且对应于在沿各个方向(包括三个轴(x轴、y轴和z轴)方向)切割耐火主体10时的相应横截面的周缘。即，框架20与边缘间隔开的特征意指框架20与耐火主体10的外表面间隔开并且被嵌置到耐火主体10中达预定深度。根据示例性实施方案的耐火构件可以是其中使用框架20来增强耐火主体的耐久性的耐久性耐火构件。
耐火主体10可以具有阻燃性，并且耐火主体10可以被形成为在用于执行各种处理的高温气氛下耐受机械(物理)和化学侵蚀。耐火主体10可以是包含石墨的含氟耐火主体。在这种情况下，耐火主体10可以包括整体式耐火块和成型耐火砖。该整体式耐火块可以是通过被注入到模具中而形成的整体式耐火块，并且该成型耐火砖可以是通过在模具的内部以预定压力被压制而形成的成型耐火砖。
同时，该整体式耐火块是通过利用整体式耐火原料、如可浇铸耐火材料而制造的耐火块。即，术语“整体式”意指具有预定的固定形状同时具有各种三维形状。在示例性实施方案中，术语“整体式”并不意指不具有恒定形状并且具有流动性的物体，比如液体。
该整体式耐火块可以包含耐火原料和石墨。该整体式耐火块可以包含基于该整体式耐火块总重量的1重量％至30重量％的石墨、以及余量的耐火原料。
在此，当整体式耐火块包含基于其总重量的少于1重量％的石墨时，整体式耐火块的耐热冲击性和耐炉渣腐蚀性降低，并且因此，可能导致整体式耐火块的使用寿命的降低。当整体式耐火块包含基于其总重量的大于30重量％的石墨时，占据整体式耐火块的内部的石墨的量增加，碳成分被洗脱到钢水中，并且因此，可能导致钢水的成分的变化。
成型耐火砖可以包含耐火原料、粘合剂和石墨。成型耐火砖可以包含基于该成型耐火砖的总重量的1重量％至30重量％的石墨、0.5重量％至5重量％的粘合剂、以及余量的耐火原料。
在此，当成型耐火砖包含基于其总重量的少于1重量％的石墨时，成型耐火砖的耐热冲击性和耐炉渣腐蚀性降低，并且因此，可能导致成型耐火砖的使用寿命的降低。当成型耐火砖包含基于其总重量的大于30重量％的石墨时，占据成型耐火砖的内部的石墨的量增加，碳成分被洗脱到钢水中，并且因此，可能导致钢水的成分的变化。
此外，当成型耐火砖包含基于其总重量的少于0.5重量％的粘合剂时，该量不足以被分配到整个成型耐火砖中，并且当成型耐火砖包含多于5重量％的粘合剂时，热处理之后在成型耐火砖的内部会产生空置空间，并且因此，可能导致成型耐火砖的使用寿命的降低。
耐火原料可以包含氧化镁、氧化铝、二氧化硅和氧化锆，并且它们的混合比率可以变化。在示例性实施方案中，它们的混合比率没有特别限制。
耐火主体10的最大颗粒尺寸可以不大于3mm。当耐火主体10的最大颗粒尺寸大于该值时，框架20可能被耐火主体10的颗粒损坏。
同时，由于耐火主体10可以通过利用框架20来提高耐火主体的耐久性，因此，石墨含量可以有利地降低至不大于基于耐火主体10的总重量的10重量％。因此，由于框架20在耐火主体10的内部的布置，石墨含量可以进一步降低，使得整体式耐火块包含基于其总重量的1重量％至10重量％的石墨、以及余量的耐火原料。另外，成型耐火砖中的石墨含量可被进一步降低，使得成型耐火砖包含基于其总重量的1重量％至10重量％的石墨、0.5重量％至5重量％的粘合剂、以及余量的耐火原料。由此，耐火主体10可以是超低石墨耐火主体10，并且因此，基于耐火主体10的总重量的石墨含量可以不大于10重量％。
特别地，在整体式耐火块的情况下，可以在没有石墨的情况下确保所需的耐久性。即，由于框架20在耐火主体10的内部的布置，石墨含量可以进一步被减少成使得整体式耐火块包含不超过基于其总重量的10重量％的石墨、以及余量的耐火原料。
框架20可以包括在单纤维中所形成的碳纤维和形成为纤维束的碳纤维中的任何一者。此时，碳纤维可以是高韧性的碳纤维，并且碳纤维的直径或标称直径可以为几微米至几十微米。框架20在耐火主体10的内部形成网络，并且可以抑制可能在耐火主体10的内部所引起的裂纹绕石墨颗粒和耐火原料颗粒绕行并生长。
同时，即使当耐火主体10的一部分因裂纹而碎落时，耐火主体10也可以被框架20支承。因此，可以防止分离的耐火材料10的一部分碎落。即，框架20在耐火主体10的内部形成碳网，并且通过利用该网来阻止由热冲击、机械冲击和结构应力集中而在耐火主体10的内部所引起的裂纹的扩展，并且因此，框架20可以防止对耐火主体10的损坏。此外，即使在耐火构件中产生裂纹，碳纤维网也可以防止裂纹部分的剥离、即耐火主体10的局部碎落。
框架20与耐火主体10的边缘间隔开并且不暴露于耐火主体10的外表面。换句话说，框架20不暴露于耐火主体10的外部。例如，框架20在暴露于耐火主体10的外部时可以与钢水相接触，并且框架20中的碳成分被提取到钢水中并碎落。因此，根据示例性实施方案，框架20在被布置在耐火主体10的内部时与耐火主体10的边缘间隔开。
框架20可以被设置在从耐火主体10的一端至另一端的长度的5％至95％处。在这种情况下，框架20可以有利地被设置在从耐火主体10的一端至另一端的长度的10％至90％处。更具体地，框架20可以沿穿过耐火主体10的内部的复数个轴的方向被设置在从耐火主体10的一端至另一端的长度的10％至90％处。在此，所述复数个轴可以包括三个轴(x轴、y轴和z轴)以及与所述三个轴间隔开并穿过耐火主体10的内部的各种轴。此时，这些轴可以穿过耐火主体10的内部的预定位置或者穿过耐火主体10的中央。上述一端和另一部分彼此面对，而耐火主体10的中央位于其间，并且上述一端和另一部分可以沿穿过耐火主体10的中央的所述复数个轴的方向被设置在两侧。
例如，在x方向上，从耐火主体10的一端至另一端的长度是x轴方向长度l1，并且框架20被设置在x方向长度l1,0的10％至90％范围内。此外，在y方向上，从耐火主体10的一端至另一端的长度是y轴方向长度l3，并且框架20被设置在y方向长度l3,0的10％至90％范围内。此外，在z方向上，从耐火主体10的一端至另一端的长度是z轴方向长度l2，并且框架20被设置在z方向长度l2,0的10％至90％范围内。
当框架20的位置超出上述范围时，框架20设置成靠近耐火主体10的外表面，并且因此，在制造耐火主体10的过程中，可能会在所述表面中引起细裂纹。当框架20的位置低于上述范围时，存在通过碳纤维来增强耐火构件的效果降低的问题。
框架20可以是碳长纤维，该碳长纤维的长度为耐火主体10的沿框架20的延伸方向的长度的10％至90％。在这种情况下，框架20可以连续地被设置在耐火主体10的沿框架20的延伸方向的从一端至另一端的长度的10％至90％处。同时，各框架20可以被设置在从耐火主体10的一端至另一端的长度的10％至90％处，并且可以在被设置成彼此间隔开或彼此接触的同时彼此对准。在这种情况下，可以减小各框架20的长度。
也就是说，框架20可以在没有断开连接的情况下(在不短接的情况下)沿框架20的延伸方向被连续地设置在从耐火主体10的一端至另一端的长度的10％至90％范围内，并且此时，框架20的延伸长度可以为耐火主体10的沿框架20的延伸方向的长度的10％至90％。
替代性地，框架20可以沿框架20的延伸方向被间歇地设置在从耐火主体10的一端至另一端的长度的10％至90％范围内，并且此时，框架20的延伸长度可以例如为耐火主体10的沿框架20的延伸方向的长度的10％至80％。
当框架20的最小长度小于耐火主体10的长度的10％时，存在的问题在于，由于碳长纤维导致的增强耐火材料的效果降低。当框架20的最大长度大于耐火主体10的长度的90％时，框架20靠近耐火主体10的外表面定位，并且因此，在耐火主体10的制造过程期间，在所述表面上可能会产生细裂纹。
由于上述数值范围，因此框架20可以在耐火主体10的内部具有方向性的同时被分组和布置。
框架20的延伸方向可以垂直于裂纹出现的方向，并且当根据耐火构件的使用环境沿各个方向出现裂纹时，这种情况可以通过对框架的布置进行变化(diversifying)而解决。
同时，复数个框架20可以在耐火主体10的内部被布置成彼此间隔开。此时，所述复数个框架20之间的间隔t可以是耐火主体10的最大颗粒尺寸的至少两倍。当框架20之间的间隔t小于耐火主体10的最大颗粒尺寸的两倍时，耐火主体10的模制可能不容易，耐火主体10的重量减小，并且因此，耐火主体10的功能可能降低。
此外，当框架20之间的间隔t小于耐火主体10的最大颗粒尺寸的两倍时，难以在框架20之间填充耐火主体10的颗粒，使得可能在框架20之间产生空隙，并且该空隙可能作为缺陷。
同时，所述复数个框架20之间的间隔t可以是耐火主体10的最大颗粒尺寸的至少三倍。在这种情况下，耐火主体10的颗粒可以更均匀地填充在框架20之间，并且耐火主体10的颗粒可以更均匀地分布。
所述复数个框架20之间的间隔的上限没有特别限制。即，所述复数个框架20之间的间隔可以在耐火主体10的最大颗粒尺寸的至少两倍的范围内根据框架20的数目而变化。
在下文中，将对框架20的布置根据耐火构件的使用环境而被不同地构造的示例性实施方案分别进行描述。
参照图1，在示例性实施方案的第一实施例中，复数个框架20沿同一方向延伸并且形成单个框架组。即，复数个框架20例如沿x轴方向和z轴方向彼此间隔开并沿y轴方向延伸，并且可以形成单个框架组。当然，除了附图中所图示的框架之外，复数个框架20例如沿y轴方向和x轴方向彼此间隔开并沿z轴方向延伸，并且也可以形成单个框架组。替代性地，复数个框架20例如沿z轴方向和y轴方向彼此间隔开并沿x轴方向延伸，并且也可以形成单个框架组。此外，在上述情况下，框架20除了沿各轴的方向延伸以外还可以延伸成基于各轴的方向倾斜。这种布置被称为同一方向平行布置。这种布置可以期望地应用于成型耐火砖。同时，在第一实施例的修改实施例中，单个框架20可以被布置在耐火主体10的内部。
参照图2，在示例性实施方案的第二实施例中，复数个框架20可以沿彼此不同的方向延伸以形成复数个框架组，并且此时，复数个框架组可以包括沿第一轴方向延伸的第一组以及沿第二轴方向延伸的第二组。在此，当第一轴方向例如是x轴方向时，第二轴方向可以是y轴方向或z轴方向。此外，当第一轴方向例如是y轴方向时，第二轴方向可以是z轴方向或x轴方向。此外，当第一轴方向例如是z轴方向时，第二轴方向可以是x轴方向或y轴方向。这种布置被称为平面格子分离布置(planarlatticeseparatearrangement)。这种布置可以期望地应用于成型耐火砖。同时，在第二实施例的修改实施例中，每个框架组可以包括仅单个框架20。
参照图3，在示例性实施方案的第三实施例中，复数个框架20可以沿彼此不同的方向延伸以形成复数个框架组，并且此时，复数个框架组可以包括沿第一轴方向延伸的第一组、沿第二轴方向延伸的第二组、以及沿第三轴方向延伸的第三组。在此，第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向可以是x轴方向、y轴方向和z轴方向。这种布置被称为空间格子分离布置。这种布置可以期望地应用于整体式耐火块。同时，在第三实施例的修改实施例中，每个框架组可以包括仅单个框架20。
此外，可以存在各种示例性实施方案，可以在耐火主体10的内部进一步形成各种框架组，并且当所述复数个框架20形成复数个框架组时，复数个相应框架组的延伸的方向可以在复数个相应框架组之间形成大于0°且小于180°的角度。当复数个框架组在所述复数个框架组之间形成大于0°且小于180°的角度的同时延伸时，框架20可以以各种三维结构布置在耐火主体10的内部。同时，当以各种三维结构形成复数个框架组时，作为示例性实施方案的修改实施例，每个框架组可以包括仅一个框架。
在下文中，将对根据示例性实施方案的用于制造耐火构件的方法进行描述。
首先，将对当耐火主体10是整体式耐火块时的用于制造耐火构件的方法进行描述。根据示例性实施方案的耐火材料制造方法包括：准备耐火原料和石墨；将耐火原料和石墨混合以制备混合物；将至少一个框架20设置在模具内；向混合物添加水，将所得产物混合，并且然后将所得产物注入到模具中；使混合物在模具内固化并且模制成整体式耐火块。此时，框架20可以被定位成与模具的内表面间隔开，并且特别地，框架20可以被设置在模具的内部空间的从内部空间的一端至另一端的长度的10％至90％范围内。此外，布置于模具内的框架20的结构可以变化，使得可以在耐火主体10的内部构建具有所需结构的碳纤维网。
随后，将对当耐火主体10是成型耐火砖时的用于制造耐火构件的方法进行描述。根据示例性实施方案的耐火材料制造方法包括：制备耐火原料、粘合剂和石墨；将耐火原料、粘合剂和石墨混合以制备混合物；将至少一个框架20设置在模具内；将混合物放入模具中，以及在模具内对混合物进行压制和成形，以模制成型耐火砖。此时，框架20可以被设置成与模具的内表面间隔开，并且特别地，框架可以被设置在模具的内部空间的从内部空间的一端至另一端的长度的10％至90％范围内。此外，布置于模具内的框架20的结构可以变化，使得可以在耐火主体10的内部构建具有所需结构的碳纤维网。
混合物的最大颗粒尺寸可以为例如不大于3mm，框架20之间的间隔可以为至少9mm，并且当对混合物进行压制和成形时，所述成形可以通过压力为0.1吨/cm2至1.5吨/cm2的单轴压制或等压压制来执行。当成形压力和颗粒尺寸大于上述数值范围时，碳纤维在混合物的压制成形期间被破坏并且不连续地存在于耐火主体10中，并且因此，防止耐火构件碎落的效果可能降低。当成形压力小于数值范围时，耐火主体10不能保持固定的形状，并且由于高孔隙率，耐腐蚀性可能降低。
同时，可以对将框架20设置在模具内并且然后将框架20固定直到耐火主体10的模制完成为止的方法进行变化。在示例性实施方案中，这种固定方法没有特别限制。
图4是用于描述根据实施例和比较例的相应耐火构件的防裂纹作用的图。图4的(a)是图示了根据本公开的第一比较例的耐火构件中的裂纹扩展的状态的概念图，并且图4的(b)是图示了根据本公开的第二比较例的耐火构件中的裂纹扩展的状态的概念图。
根据示例性实施方案的第一比较例的耐火构件是仅由耐火原料11和石墨12构成的耐火构件。在这种情况下，细裂纹a可能绕耐火材料的颗粒绕行并且容易扩展。
根据本公开的第二比较例的耐火构件具有由耐火原料11和石墨12构成的耐火主体，并且此时，具有纳米尺寸或毫米尺寸的碳短纤维b分布在耐火主体11的内部。在这种情况下，即使遇到碳短纤维b，细裂纹a也容易避开碳短纤维b以及分散或绕行。
此外，在第二比较例的情况下，碳短纤维b的均匀分散非常困难，并且由于碳短纤维b的不规则分散，因此存在的问题在于，在耐火主体11的压制成形期间，对于耐火构件的各个位置而言弹性可能会发生变化，并且难以进行模制。此外，由于碳短纤维b的布置不能沿所需的方向对准，因此不可能在耐火主体内以所需的结构构建碳短纤维的网。
图4的(c)图示了阻挡根据本公开的第二实施例的耐火构件中的细裂纹a的作用。根据本公开的第二实施例，框架20由碳长纤维构成，并且框架20可以在耐火主体10的内部构建例如平面格子分离布置。因此，即使在耐火原料11的颗粒与形成耐火构件的基质的石墨12的颗粒之间产生细裂纹a，细裂纹也不会绕碳长纤维绕行，并且因此，裂纹“a”的生长可以被抑制。此时，即使细裂纹“a”穿过耐火构件，裂纹也可以被碳长纤维支撑并且被防止碎落。
图5是用于比较并描述根据本公开的实施例和比较例的相应耐火构件的防局部碎落作用的图。图5的(a)和(b)是图示了根据本公开的第二比较例的包括碳短纤维2的耐火砖(1)的概念图。首先，可以看到碳短纤维2不能均匀地分散在耐火砖1内并且部分地集中的状态。当裂纹3穿透这种耐火砖1时，耐火砖1沿着裂纹3分离并且耐火砖1的一侧可能碎落。
图5的(c)和(c)是图示了根据本公开的第一实施例的包括框架的耐火块(1)、例如包括碳长纤维5的整体式耐火块4的概念图。首先，可以看到，碳长纤维5在整体式耐火块4内沿彼此相同的方向延伸并且形成单个框架组。在这种情况下，即使裂纹6穿透整体式耐火块4，碳长纤维5也可以防止整体式耐火块4的局部碎落。
图6是用于描述对根据本公开的实施例和比较例的相应耐火构件的弯曲强度进行测量的结果的图。图6的(a)是对根据第一比较例的耐火构件的弯曲强度进行测量的结果，并且图6的(b)是对根据本公开的第一实施例的耐火构件的弯曲强度进行测量的结果。此时，弯曲强度的测量可以通过利用例如能够持续进行单轴压制直到材料破裂的各种通用测试仪来执行。对根据本公开的第一比较例和第三实施例的耐火构件的实验结果进行检查，首先可以看出，耐火构件可以承受的最大负荷增加，并且此外，可以看出，耐火材料可以利用耐火材料的内部的碳长纤维以多个阶段来承受负荷。即，与第一比较例相比，第三实施例中的耐久性得到提高。
图7是用于描述对根据本公开的实施例和比较例的相应耐火构件的耐热冲击性进行测量的结果的图。在这种情况下，该实施例可以是第一实施例，并且该比较例可以是第一比较例。
在图7中，条形图图示了取决于耐火构件的石墨含量以及是否存在通过碳纤维增强的、直到耐火构件碎落为止所施加的热冲击循环的次数。当对加热到1,500℃的耐火材料施加水冷式热冲击时，可以发现，石墨含量越大，循环次数越多。在没有用碳纤维增强的第一比较例的情况下，可以发现，当石墨含量低至5重量％时，耐火构件对热冲击特别弱，但是在耐火主体用碳纤维增强的第一实施例的情况下，即使石墨含量低至5重量％，也可以发现，耐热冲击性增加到与石墨含量为10重量％的耐火构件相似的水平。因此，可以发现，根据本公开的实施例的碳长纤维增强的耐火构件在石墨含量不大于10％的耐火构件中具有更大的作用。
根据这种结果，可以通过在耐火构件的内部构建各种碳长纤维结构以增强耐火主体来期望耐火构件的耐久性的提高，使得抑制了耐火构件的内部的裂纹的扩展并且防止了耐火材料的局部碎落。此外，由于抗裂纹性的增加，因此耐火材料的石墨含量可以降低，并且因此，可以减少从耐火材料提取到钢水中的碳成分的量。
如上面所描述的，根据本公开的实施例的耐火构件可以被说成是高耐久性的耐火构件，其中，通过利用由单纤维组成的碳纤维(单根碳纤维)和形成为纤维束的碳纤维(碳纤维束)来增强耐火主体10的耐久性。
更具体地，根据本公开的实施例的耐火构件可以被说成是高耐久性的碳长纤维增强式耐火构件，其中，通过在结构上增强耐火主体使得由单纤维组成的碳长纤维和形成为纤维束的碳纤维沿同一方向平行布置在耐火主体10的内部、被布置成以平面格子形状彼此间隔开、或者被布置成以空间格子形状彼此间隔开以在耐火主体10的内部形成碳纤维的网，耐火主体10的耐久性得以增强。
因此，可以提高耐火构件的抗裂纹性，并且可以降低耐火构件的石墨含量。因此，能够防止耐火构件的碳成分被洗脱到正在于应用该耐火材料的设备中处理的钢水中。此外，通过防止耐火构件的局部碎落，可以防止由于在耐火构件的内部产生裂纹而导致的处理设备的使用寿命的降低和故障的发生。因此，处理设备可以稳定地运行，使得可以预期提高钢铁的生产率并降低耐火构件的成本。
提供上述示例性实施方案不是进行限制而是描述本公开。在上面的示例性实施方案中所公开的构型和方法可以彼此进行组合或共享以被修改成各种形式，并且应当注意的是，修改的实施方案属于本公开的范围。即，本发明将在权利要求及其技术精神等同物的范围内以彼此不同的各种形式来实施，并且本领域的技术人员将易于理解的是，在不脱离本发明的由权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种改型和变型。
1.一种耐火构件，包括：
耐火主体，所述耐火主体形成为三维形状；以及
框架，所述框架被布置在所述耐火主体的内部，
其中所述框架延伸横过所述耐火主体的内部且与所述耐火主体的边缘间隔开。
2.根据权利要求1所述的耐火构件，其中所述框架被设置在从所述耐火主体的一端至另一端的长度的10％至90％范围内。
3.根据权利要求1所述的耐火构件，其中所述框架沿穿过所述耐火主体的内部的复数个轴的方向被设置在从所述耐火主体的一端至另一端的长度的10％至90％范围内。
4.根据权利要求2或3所述的耐火构件，其中所述框架沿所述框架所延伸的方向被连续地设置在所述长度的10％至90％范围内。
5.根据权利要求1所述的耐火构件，其中所述框架包括由单纤维和纤维束中的至少一者所形成的碳纤维。
6.根据权利要求1所述的耐火构件，其中所述框架设置成复数个，并且所述复数个框架被布置成在所述耐火主体的内部而彼此间隔开。
7.根据权利要求6所述的耐火构件，其中所述复数个框架沿彼此相同的方向延伸且形成单个框架组，或者形成沿彼此不同的方向延伸的复数个框架组。
8.根据权利要求7所述的耐火构件，其中当所述复数个框架形成所述复数个框架组时，所述复数个框架组的相应的延伸方向相对于彼此形成大于0°且小于180°的角度。
9.根据权利要求7所述的耐火构件，其中当所述复数个框架形成所述复数个框架组时，所述复数个框架组包括沿第一轴方向延伸的第一组和沿第二轴方向延伸的第二组。
10.根据权利要求9所述的耐火构件，其中当所述复数个框架形成所述复数个框架组时，所述复数个框架组还包括沿第三轴方向延伸的第三组。
11.根据权利要求6所述的耐火构件，其中所述复数个框架之间的间隔是所述耐火主体的最大颗粒尺寸的至少两倍。
12.根据权利要求1所述的耐火构件，其中所述耐火主体的最大颗粒尺寸为3mm或更小。
13.根据权利要求1所述的耐火构件，其中
所述耐火主体包括通过被注入到模具中而模制的整体式耐火块，以及
所述整体式耐火块包含耐火原料和石墨。
14.根据权利要求13所述的耐火构件，其中所述整体式耐火块包含基于所述整体式耐火块的总重量的1重量％至30重量％的石墨。
15.根据权利要求1所述的耐火构件，其中
所述耐火主体包括在模具中以0.1吨/cm2至1.5吨/cm2的压力而压制成形的成型耐火砖，并且
所述成型耐火砖包含耐火原料、粘合剂和石墨。
16.根据权利要求15所述的耐火构件，其中所述成型耐火砖包含基于所述成型耐火砖的总重量的1重量％至30重量％的石墨。
技术总结