KR20050057141A - 가스 퍼징 노즐 - Google Patents

Abstract

야금 용기로부터 액상 금속의 흐름을 운반하기 위한 노즐(1)이 개시되어 있다. 불활성 가스와 조합하여, 상기 노즐은 액상 금속의 흐름을 산소로부터 보호하고, 또한 야금 용기에 잔류하는 액상 금속을 퍼징하는 데에 사용될 수 있다. 노즐은 투과성 조성물(10)에 의해 둘러싸인 실질적으로 가스 불투과성 라이너(9)를 포함한다. 가스 불투과성 라이너는 수지 결합식 재료를 포함하고, 가스 투과성 라이너는 탄소 결합식 또는 주조 가능한 내화 물질인 것이 바람직하다. 금속 하우징(14)은 노즐을 둘러쌀 수 있다.

Description

가스 퍼징 노즐{GAS PURGED NOZZLE}

본 발명은 용강(molten steel)의 주조시에 사용하기 위한 내화 노즐에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 강/노즐 계면에서 알루미나 침전물의 원치않는 축적을 감소시키기 위하여 불활성 가스를 사용하는 노즐에 관한 것이다.

용용 금속, 예컨대 용강의 흐름을 제어하는 내화 물품이 종래 기술에 공지되어 있다. 그러한 물품으로는 노즐, 슬라이드 게이트 플레이트, 스토퍼 로드 및 덮개가 있으며, 대개 용융 금속의 주조 동안에 액상 강의 흐름을 조절하는 것과 조합하여 사용되고 있다. 1970년대에, 알루미늄 킬드강의 제작은 그 바람직한 야금 특성으로 인해 제강 산업에 있어서 가장 일반적인 제품 중 하나가 되었다. 불행하게도, 알루미나 및 그 외의 내화 성분들은 물품과 용강의 계면에서 침전되어 축적된다. 계면으로는, 예컨대 노즐의 보어와 상단면을 포함한다. 그러한 침전물은 최종에는 노즐을 완벽하게 폐색하거나 용강 흐름의 차단을 방해할 수 있다.

내화 표면 상에 원치않는 침전물을 감소시키는 데에 불활성 가스가 사용되어 왔다. 노즐 조립체는 흔히 다공성의 가스 안내용 내화 요소를 포함한다. 노즐 내측 또는 외측의 채널, 홈 또는 장치 등의 가스 운반 시스템은 불활성 가스를 다공성 요소로 지향시킬 수 있다. 그러한 노즐의 예로는 미국 특허 제4,360,190호, 제5,100,035호, 제5,137,189호 및 제5,723,055호가 있다. 동작시, 아르곤 등의 압축된 불활성 가스는 가스 운반 시스템을 통해 이동하여 다공성 내화 요소에 투과된다. 다공성 내화 요소는 보어 표면의 적어도 일부를 형성하거나 보어 표면에 근접하여, 불활성 가스가 보어 내로 탈출할 수 있다. 또한, 다공성 내화 요소는 노즐의 상단면에 또는 그 근처에 있을 수도 있다. 그 결과, 노즐의 상단면 또는 보어의 측면을 통과하는 아르곤의 작은 기포가 이들 영역에서 원치않는 알루미나의 침전을 감소시킬 수 있다.

산소가 노즐 및 용강의 성분과 반응하여 알루미나 침전물을 생성한다는 연구가 제시되었다. 과압 상태의 불활성 가스를 분사함으로써, 종래 기술은 폐색을 유발하는 데에 이용되는 산소의 분압을 감소시킨다. 바꿔 말하면, 종래 기술은 불활성 가스를 노즐 및 이어서 용강의 스트림에 분사하여 산소 농도를 감소시키고 이에 따라 원치않는 침전물을 감소시켰다. 이 해법은 완전히 만족스럽지 않은데, 그 이유는, 예컨대 불활성 가스 시스템에서의 누출, 불활성 가스의 오염 및 시스템에 미리 존재하는 산소 때문에 산소가 여전히 용강에 존재하기 때문이다. 이에 따라, 폐색이 여전히 발생할 수 있다.

용강을 산소로부터 차폐하는 내화 물품에 대해 소정의 요구가 존재하고 있다. 종래 기술의 물품은 여전히 물품을 통한 용강으로의 산소 확산이 가능하다. 금속 캔은 완벽하게 만족스럽다고 입증되지 못하였는데, 그 이유는 물품과 캔 간의 계면을 따라 산소가 여전히 침투할 수 있기 때문이다. 더욱이, "캔 제조"는 제품의 비용을 상당히 추가시킨다. 노즐은 불활성 가스로부터 산소를 세정하거나 제거하는 동시에 용강 주위에 불침투성 장벽을 부과하는 것이 이상적이다.

도 1은 본 발명의 내화 노즐의 단면도를 도시한다.

도 2는 야금 용기에서 용강의 퍼징을 가능하게 하는 변형례를 도시한다.

본 발명은 용강의 스트림에 노출된 표면 상에 함유물, 특히 알루미나의 축적을 저감시키는, 용강의 주조시에 사용하기 위한 내화 물품을 기술하고 있다. 상기 표면으로는 노즐의 보어 또는 상단면을 포함할 수 있다.

광범위한 양태에 있어서, 내화 물품은 실질적으로 가스 불투과성 내화 조성물을 포함하는 라이너와, 이 라이너를 둘러싸는 가스 투과성 내화 조성물을 포함한다. 상기 가스 불투과성 조성물은 용융 금속에 대한 산소 확산을 억제시킨다. 가스 투과성 조성물은 불활성 가스의 확산을 가능하게 함으로써, 불투과성 조성물과 용융 금속을 산소로부터 보호한다.

불투과성 조성물은 내화 골재, 바인더 및 산소 게터를 포함하는 수지 결합식 조성물인 것이 바람직하다. 산소 게터는 용융 금속으로 진입하는 가스로부터 산소를 제거하는 화합물과, 반응 금속을 포함한다.

가스 투과성 조성물은 탄소 결합식, 산소 결합식, 수지 결합식 또는 주조 가능한 내화 물질을 포함할 수 있다. 투과성 조성물은 불활성 가스가 실질적으로 불투과성 조성물과 용융 금속을 산소 침입으로부터 보호하도록 불활성 가스의 확산을 가능하게 하는 것이 중요하다. 투과성 조성물의 다공성이 불활성 가스의 확산을 제어할 수 있는 것이 편리하다. 대안적으로 또는 다공성과 함께, 채널, 홈 또는 장치 등의 가스 운반 시스템이 투과성 재료를 통한 불활성 가스의 운반 및 확산을 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 방법은, 내화 물품의 보어를 실질적으로 가스 불투과성 조성물과 라이닝하고, 불투과성 조성물의 적어도 일부를 가스 투과성 조성물로 둘러싸며, 투과성 조성물에 불활성 가스를 밀어넣는 것을 포함한다.

일실시예에 있어서, 과압 상태의 불활성 가스는 용융 금속을 산소로부터 보호한다. 변형례에 있어서, 불활성 가스는 야금 용기 내의 용융 금속을 퍼징한다.

본 발명은 용융 금속, 특히 용강의 흐름을 제어하는 데 사용되는 내화 물품에 관한 것이다. 본 발명은 노즐, 덮개 및 슬라이드 게이트 플레이트를 비롯하여 용융 금속의 흐름을 안내하는 임의의 내화 물품을 포함할 수 있다. 편의를 위해, 노즐이 용융 금속을 안내하는 데에 사용되는 임의의 내화 물품을 의미할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 도시한다. 물품(1)은 보어(4)를 형성하는 내부면(3)이 있는 노즐 본체(2)와, 상기 보어(4)의 입구(6)를 둘러싸는 상단면(5)과, 상기 입구(6)에 유체 연결되는 출구(7)와, 외부면(8)을 구비한다. 상기 보어(4)는 강을 입구(6)로부터 출구(7)로 전달하도록 되어 있다. 내부면(3)은 실질적으로 가스 불침투성의 조성물로 구성되는 라이너(9)를 포함한다. 상기 라이너(9)는 보어(4)의 적어도 일부, 바람직하게는 전부를 형성한다. 노즐(2)의 외부(10)는 라이너(9)를 둘러싸고 가스 투과성 조성물로 구성된다. 노즐(2)은 불활성 가스의 흐름을 수용하도록 되어 있다. 주조 중에, 도관(11)은 노즐(2) 내의 또는 그 둘레의 다양한 채널, 홈 또는 장치(12)와 조합하여 가스를 노즐(2)로 운반하고, 가스는 보어(4) 내의 용융 금속을 대기로부터 효율적으로 차폐하는 외부(10)로 투과된다.

가스 불투과성 조성물은 실질적으로 가스에 대해 불투과성이어야 한다. 당업자들은 다양한 화학적 및 기계적 수단을 사용하여 불투과성 물질을 생산하는 여러 방법을 알고 있다. 예컨대, 플럭스, 글레이즈, 입자 크기 분포, 접착 시스템, 내화물의 조성 및 처리 조건이 개별적으로 및 조합하여 투과성에 영향을 미칠 수 있다. 플럭스는 유리 온도를 저하시켜 유리화를 용이하게 한다. 글레이즈는 내화물의 표면 상에 불침투성 코팅을 생성한다. 내화 골재에서 입자 크기 분포는 실질적으로 다공성에 영향을 미치고, 최종적으로는 완성품에서 투과성에 영향을 미친다. 소성 온도 및 압축 등의 처리 조건은 투과성에 큰 영향을 준다. 내화물의 화학적 조성과 접착 시스템도 또한 실질적으로 투과성에 영향을 미친다.

가스 불투과성 조성물은 수지 결합식, 탄소 결합식, 산소 결합식 및 주조 가능한 내화 물질을 비롯하여 임의의 종류의 재료로부터 형성될 수 있다. 탄소 결합식 내화 물질은 환원 조건 하에서 소성된 내화 골재, 흑연 및 바인더의 혼합물을 포함한다. 소성 수단은 금속 탄화물, 특히 탄화알루미늄을 형성할 수 있는 온도에서 조성물을 가열한다. 그러한 온도는 통상적으로 800℃이지만, 소성 시간에 따라 더 높을 수도 있다. 산소 결합식 조성물은 상승된 온도, 흔히 탄소 결합에 필요한 것보다 실질적으로 높은 온도에서 소결된다. 수지 결합식 내화 물질은 약 800℃ 미만, 흔히 약 500℃ 미만의 온도에서 경화된다. 이전의 재료들과 달리, 주조 가능한 내화 물질은 압착이 필요없고 대기 온도 및 압력 근처에서 성형될 수 있다. 주조 가능한 재료로는 산업에서 일반적으로 사용되는 임의의 내화 시멘트형 제품을 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 불투과성 조성물은 수지 결합식 재료로 이루어진다. 그러한 재료는 특별한 처리 또는 화학물을 필요로 하지 않고, 제강 산업에서 내화 물질의 제작에 일상적이다. 유리하게는, 수지 결합식 조성물은 낮은 온도에서 경화되어, 폐색 내성 재료를 포함할 수 있고, 탄소 결합식 재료 또는 산소 결합식 재료에 필요한 높은 온도에서 잔존하지 않는 산소 게터(getter)를 포함할 수 있다.

적절한 수지 결합식 조성물은 적어도 하나의 내화 골재, 경화 가능한 수지 바인더 및 반응 금속을 포함한다. 내화 골재는 알루미나, 마그네시아, 칼시아, 지르코니아, 실리카, 그 화합물 및 혼합물을 비롯하여 강 주조에 적절한 임의의 내화 재료를 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 바람직하게는, 상승된 온도에서 휘발성 산화물을 생성할 수 있는 화합물, 예컨대 실리카 및 마그네시아는 휘발성 산화물이 용융 금속에 대한 산소 운반 수단이고 산소 침입이 알루미나 침전과 관련되기 때문에 피해야 한다.

경화 가능한 수지 바인더는 압착 및 경화 후에 적절한 소지 강도(green strength)를 달성하기 위하여 소정량 존재해야 한다. 경화는 일반적으로 약 300℃ 미만에서 일어난다. 조성물은 바람직하게는 약 800℃ 미만, 가장 바람직하게는 약 500℃ 미만에서 열처리될 수 있다. 바인더의 양은, 예컨대 사용된 바인더의 종류와 원하는 소지 강도에 따라 변할 것이다. 충분한 양의 바인더는 통상적으로 1 내지 10 wt%일 것이다. 통상적으로, 바인더는 유기질이고, 피치 또는 수지로부터 유도된 탄소질 바인더 등의 탄소 바인더가 보통이다. 바인더는 다른 종류의 유기질 바인더, 예컨대 페놀 화합물, 녹말 또는 리그노 설피네이트(ligno-sulfinate)를 포함할 수 있다.

가스 불투과성 조성물은 또한 산소 게터를 포함할 수 있다. 산소 게터는 가스 불투과성 조성물로 확산하거나 그 조성물 내에 형성되는 산소와 반응함으로써, 산소가 용강에 이용될 수 없게 한다. 일반적인 산소 게터는, 예컨대 붕소 화합물, 탄화물, 질화물 및 반응 금속 분말, 예컨대 알루미늄, 마그네슘, 실리콘 및 그 혼합물과 합금을 포함한다. 유리하게, 붕소 화합물은 다공성 및 투과성을 저감시킴으로써, 산소 확산에 대한 물리적 장벽을 야기한다. 산소 게터의 필요량은 내화 물품이 배치될 특정 용도에 좌우된다. 내산화성이 명백히 개선되는 데에는 최소 0.25 wt%가 필요한 것으로 생각된다. 별법으로서, 15 wt% 이상은 비용이 비싸서 통상적으로 불필요하고, 예컨대 반응 금속 분말을 사용하는 경우에는 위험할 수도 있다. 추가적으로, 산소 게터는 소성된 형태의 열충격 내성을 감소시켜 강의 내침식성을 저감시킬 수도 있다.

바람직한 산소 게터는 알루미늄, 마그네슘, 실리콘, 티타늄 및 그 혼합물과 합금을 비롯한 반응 금속을 포함한다. 반응 금속은 분말, 플레이크(flake) 등으로서 첨가되는 것이 알맞다. 반응 금속은 용강의 주조 중에 내화 물품으로 확산하거나 그 내화 물품으로부터 나오는 산소를 이 반응 금속이 세정하도록 충분한 양이 존재해야 한다. 다양한 인자가 산소를 세정하는 데 충분한 반응 금속의 양에 영향을 미친다. 예컨대, 실리카 등의 산소 방출 화합물의 함유물은 방출된 산소를 세정하기 위하여 더 높은 수준의 반응 금속을 필요로 한다. 반응 금속의 양에 대한 제한 사항은 비용 및 위험도를 포함할 수 있다. 반응 금속은 일반적으로 내화 골재보다 비싸고, 구체적으로 분말로서 반응 금속은 처리 중에 폭발적일 수 있다. 반응 금속의 통상적인 양은 0.5 내지 10 wt%이다.

불투과성 조성물은 50 내지 90 wt%의 내화 골재, 1 내지 10 wt%의 바인더 및 0.5 내지 15 wt%의 반응 금속을 포함하는 수지 결합식 조성물을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 수지 결합식 조성물은 65 내지 80 wt%의 전융 알루미나, 2 내지 30 wt%의 하소 알루미나, 1 내지 10 wt%의 바인더, 0.5 내지 10 wt%의 알루미늄 금속, 최대 15 wt%의 지르코니아 및 3 wt% 미만의 실리카를 포함한다.

가스 투과성 내화 조성물은 탄소 결합식, 산소 결합식, 수직 결합식 또는 주조 가능한 내화 물질을 비롯한 임의의 적절한 내화 조성물을 포함하지만, 바람직하게는 탄소 결합식 내화 물질 또는 주조 가능한 재료를 포함한다. 적절한 탄소 결합식 내화 물질은 당업자에게 널리 알려져 있으며, 통상적으로 열충격 내성을 갖고 있다. 주조 가능한 재료는 일반적으로 물과 혼합되어 슬러리를 형성하는 건식 분말이다. 유리하게는, 상기 슬러리는 극단적인 압력이나 온도 없이도 불투과성 조성물 둘레에서 성형될 수 있다.

투과성 조성물은 적어도 불투과성 조성물의 일부를 둘러싸야 하고, 바람직하게는 전체 불투과성 조성물을 둘러싼다. 투과성 조성물의 특성은 불투과성 조성물에 비해 손쉬운 연마성 및 낮은 열 도전성을 포함하는 것이 바람직하지만 필수적인 것은 아니다. 연마성은 내화 물품을 완성된 치수로 손쉽게 기계 가공할 수 있게 한다. 낮은 도전성은 용강을 단열시켜 노즐 내에서 강의 결빙 가능성을 저감시킨다.

투과성 조성물은 불활성 가스가 실질적으로 불투과성 조성물과 용강을 산소 침입으로부터 보호하도록 불활성 가스의 확산을 가능하게 한다. 투과성 조성물의 다공성이 불활성 가스의 확산을 제어할 수 있는 것이 편리하다. 전술한 바와 같이, 당업자는 다공성을 증대시키는 기법을 많이 알고 있다. 왁스 및 휘발성 화합물 등의 탈주 첨가제를 사용하여 다공성을 증대시킬 수도 있다. 대안적으로 또는 다공성과 함께, 채널, 홈 또는 장치 등의 가스 운반 시스템은 투과성 재료를 통한 불활성 가스의 운반 및 확산을 용이하게 할 수 있다.

내화 물질의 다공성은 주로 투과성을 제어한다. 가스 투과성 조성물의 전체 다공성은 적어도 약 15%이어야 한다. 대안적으로, 가스 투과성 조성물은 가스 불투과성 조성물보다 적어도 약 5% 큰 다공성을 가져야 한다. 다공성의 차이는 투과성 조성물을 통해 가스를 운반하고 불투과성 조성물로부터 멀리 가스를 운반하는 데에 충분하다.

투과성을 증대시키는 데에는 연속적인 개방형 셀 기공이 특히 효과적이다. 가스는 기공에서 기공으로 방해 없이 쉽게 이동할 수 있다. 큰 기공 크기는 또한 가스 운반을 용이하게 한다. 대조적으로, 작은 기공 크기는 투과성 조성물에 가스를 주입하는 데에 더 큰 압력을 필요로 한다. 물론, 큰 기공은 재료의 강도를 저하시킬 수 있다. 바람직하게는, 가스 투과성 내화 물질의 평균 기공 크기가 적어도 약 1 미크론이고 5 밀리미터 미만이다.

가스 운반 시스템은 가스 운반을 증대시킬 수 있다. 그러한 시스템은 내화 물품의 표면에 또는 표면 내에 채널, 홈 또는 장치를 구비한다. 도 1은 내화 물품 내에 있는 장치(12)를 도시하고 있다. 상기 장치는 천공되어 그 길이를 따라 가스의 균일한 분배를 가능하게 한다. 노즐(2)의 내부에 있는 채널(13)은 유사한 기능을 수행한다. 채널은 흔히 내화 물품에 압착되거나 주조된 왁스 또는 다른 저융점 재료를 소성하여 생성된다.

특히 내화 물품이 래들 또는 턴디쉬의 수집 노즐인 경우에, 금속 캔(14)이 내화 물품과 함께 사용될 수 있다. 금속 캔(14)은 흔히 물리적 보전성을 향상시키고 산소 확산에 대한 기계적 장벽을 야기한다. 추가 이점으로는 노즐(2)의 외부면(8) 상의 홈(15)과 금속 캔(14)으로부터 가스 채널을 생성하는 능력이 있다. 그러한 홈은 흔히 내화 물품 내의 가스 채널보다 제작이 용이하다.

도 2는 본 발명의 변형례를 도시하고 있다. 작은 노즐(2)은 턴디쉬(20)의 내부 용적(21)으로부터 몰드(22)로 연장된다. 노즐(2)은 투과성 조성물(10)에 의해 둘러싸인 불투과성 라이너(9)를 구비한다. 노즐(2)은 입구(6)를 둘러싸는 상단면(5)을 포함한다. 도 1과 달리, 투과성 조성물(10)은 상단면(5)까지 연장된다. 불활성 가스를 철정 헤드(ferrostatic head)보다 높은 압력으로 투과성 조성물(10)로 들어가게 하면 불활성 가스가 상단면(5)에서 방출될 수 있어, 턴디쉬(20) 내의 용융 금속을 퍼징한다. 명백하게, 퍼징은 또한 적절한 구성의 웰형 노즐에 의해 달성될 수도 있다.

불투과성 조성물과 투과성 조성물은 단일의 내화 물품을 형성해야 한다. 상기 조성물들은 함께 압착되거나, 하나의 조성물이 다른 조성물 둘레에 또는 그 내측에 형성되거나, 제1 조성물 및 제2 조성물을 구비하는 부재들이, 예컨대 모르타르에 의해 함께 결합될 수도 있다. 함께 압착하는 것은 제1 조성물 및 제2 조성물이 미립자인 경우에 유용하고, 예컨대 조성물 양자가 수지 결합식 조성물인 경우에 경화 사이클 등의 유사한 처리를 필요할 때 특히 유용하다.

압착은 등압 및 표준 단축 압착을 포함한다. 함께 압착하는 것은 또한 하나의 조성물이 다른 조성물의 프리폼 부재에 의해 압착될 때 가능하다. 예컨대, 재료를 압착하고 소성하여 투과성의 탄소 결합식 프리폼을 형성할 수 있다. 이어서, 불투과성 조성물을 형성하게 되는 제2 재료를 압착하고 투과성 프리폼과 함께 경화하여 내화 물품을 형성할 수 있다.

대안적으로, 불투과성 조성물을 압착하고 투과성 조성물을 제2 재료에 몰딩하거나 제2 재료의 둘레에서 주조할 수도 있다. 그러한 일실시예에 있어서, 슬라이드 게이트 플레이트는 불투과성 재료를 구비하는 라이너를 가질 수 있고, 다공성의 주조 가능한 재료는 나머지 플레이트를 구비할 수도 있다. 제1 및 제2 조성물을 조합하는 다른 방법은 불투과성 조성물로 이루어지는 제1 부재를 투과성 조성물로 이루어지는 제2 부재에 결합하는 것을 포함한다. 통상적으로, 내화 모르타르가 2개의 부재를 결합하는 데에 사용된다.

본 발명의 방법은 내화 물품의 보어를 실질적으로 가스 불투과성 조성물과 라이닝하고, 불투과성 조성물의 적어도 일부를 가스 투과성 조성물로 둘러싸며, 투과성 조성물에 불활성 가스를 밀어넣는 것을 포함한다.

도 1에 도시된 일실시예에 있어서, 과압 상태의 불활성 가스는 용융 금속을 산소로부터 보호한다. 도 2에 도시된 변형례에 있어서, 불활성 가스는 보어 내의 용융 금속을 산소로부터 보호하고 야금 용기 내의 용융 금속을 퍼징한다.

본 발명의 많은 수정 및 변경이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서, 다음의 청구범위 내에서 본 발명은 특정된 것과 다른 방법으로 실시될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 본 발명을 바람직한 특정 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명에 대한 상이한 변경, 수정 및 추가가 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 수정, 변경 및 추가는 모두 첨부된 청구범위에 의해서만 한정되는 본 특허의 범위 내에 포함되는 것으로 간주된다.

Claims (14)

1. 용융 금속의 주조시에 사용하기 위한 내화 노즐로서, 입구와, 이 입구에 유체 연결되는 출구와, 외부면과, 상기 입구 및 출구 사이에 보어를 형성하는 내부면과, 상기 입구를 둘러싸는 상단면을 구비하고, 불활성 가스의 흐름을 수용하도록 되어 있는 내화 노즐에 있어서,

   가스 불투과성 내화 조성물은 실질적으로 내부면 전체를 라이닝하고, 가스 투과성 내화 조성물은 가스 불투과성 조성물의 적어도 일부를 둘러싸며, 상기 투과성 조성물은 불활성 가스의 확산을 가능하게 하는 데에 충분한 다공성을 갖는 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스 투과성 조성물의 다공성은 15% 이상인 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 투과성 조성물은 개방형 셀 기공 구조체를 포함하고, 평균 기공 크기는 1 미크론 이상인 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 투과성 내화 조성물은 탄소 결합식 내화 물질, 산소 결합식 내화 물질, 수지 결합식 내화 물질, 주조 가능한 내화 물질 및 그 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 불투과성 내화 조성물은 탄소 결합식 내화 물질, 산소 결합식 내화 물질, 수지 결합식 내화 물질, 주조 가능한 내화 물질 및 그 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 불투과성 조성물은 산소 게터(getter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 불투과성 조성물은 50 내지 90 wt%의 내화 골재, 1 내지 10 wt%의 바인더 및 5 내지 15 wt%의 반응 금속을 구비하는 수지 결합식 내화 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
8. 제7항에 있어서, 상기 내화 골재는 알루미나, 지르코니아, 칼시아, 마그네시아, 실리카 및 그 혼합물과 화합물로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 내화 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 반응 금속은 알루미나, 마스네슘, 실리콘, 티타늄 및 그 혼합물과 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
10. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 불투과성 내화 조성물은 65 내지 80 wt%의 전융 알루미나, 2 내지 30 wt%의 하소 알루미나, 1 내지 10 wt%의 바인더, 0.5 내지 10 wt%의 알루미늄 금속, 최대 15 wt%의 지르코니아 및 3 wt% 미만의 실리카를 포함하는 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐은 불활성 가스 운반 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
12. 제11항에 있어서, 상기 불활성 가스 운반 시스템은 채널, 홈 및 장치로 이루어지는 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐의 외부면을 적어도 부분적으로 봉입하는 금속 하우징을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내화 노즐.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과성 조성물은 상단면까지 연장됨으로써, 불활성 가스의 압력이 용융 금속의 철정 헤드(ferrostatic head)를 초과할 때 상기 불활성 가스가 용융 금속을 퍼징하는 것을 특징으로 하는 내화 노즐.