KR20190038523A - 내화 조성물 및 침지 노즐 - Google Patents

내화 조성물 및 침지 노즐 Download PDF

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KR20190038523A
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Abstract

중량%로, 카본: 15 내지 30%, 실리카: 5 내지 15%, 일산화탄소 포집제: 3 내지 10% 및 잔부 알루미나를 포함하고, 상기 일산화탄소 포집제는 금속 카바이드를 포함하는 내화 조성물이 소개된다.

Description

내화 조성물 및 침지 노즐{REFRACTORY COMPOSITION AND SUBMERGED ENTRY NOZZLE}
지금의 형성을 억제함으로써 노즐 막힘 현상을 방지할 수 있는 내화 조성물 및 내화 조성물로 형성된 침지 노즐에 관한 것이다.
연속 주조 설비는 레이들, 턴디쉬, 몰드, 2차 냉각대로 이루어져 있다. 레이들 내 용강은 턴디쉬를 거쳐 주형으로 투입되는데 생산된 모든 용강은 침지 노즐을 통해 턴디쉬에서 주형으로 이동하므로 침지 노즐 내, 용강의 흐름이 원활하지 않을 경우, 연소 주조 공정은 물론이고 전체 철강 생산에 지대한 영향을 받게 된다.
침지 노즐과 관련하여 발생하는 대표적 문제는 노즐 막힘이다. 노즐 막힘은 용강 내 잔류하는 비금속 개재물이 노즐 내벽 및 토출부에 부착되어 내공부 및 토출부 내경을 감소시켜 용강의 흐름을 방해함으로써 발생한다. 한편, Ti을 함유한 극저탄소강의 경우, 비금속 개재물 외에도, 철 및 철 산화물 성분이 부착하여 보다 단단한 형태의 부착물을 형성한다.
기존의 노즐 막힘 현상을 해결하기 위해 여러 방안이 제시되었다. 첫번째로, 용강 내 잔류 비금속 개재물의 절대량을 낮추어 연속 주조 시, 침지 노즐 내벽에 부착할 개재물을 원천 저감하는 방법이다. 청정강 생산 기술이 발전한 현재 용강 내 잔류 개재물 제거는 원활하게 수행되고 있다.
두번째로, 잔류 비금속 개재물, 특히 알루미나성 개재물이 노즐 내벽에 부착하게 되면 높은 온도로 인해 내화재 및 다른 부착 개재물과 신속하게 소결하여 노즐 내벽에 부착물 층을 형성하게 되는데 이를 방지하기 위하여 부착 알루미나성 개재물을 액상으로 하여 씻겨 내려가도록 한다.
세번째로, 침지 노즐 상부로부터 침지 노즐 내부로 아르곤 가스를 투입하여 노즐 내벽과 용강 사이 아르곤 가스층을 형성 유도함으로써 잔류 개재물이 노즐 내벽에 접촉하지 못하도록 하는 방법이다.
그러나 용강 청정도를 극도로 향상시킨 현대식 제강 정련 공정 후에도 노즐 막힘은 빈번히 발생하고 있다. 특히, 극저탄소강의 경우, 강 중 Ti의 유무에 따라 노즐 막힘 현상이 현저히 차이가 나며, 노즐 부착물의 형태가 비금속 개재물만으로 이루어져 있지 않고, 다량의 지금 형태의 부착물과 비금속 개재물간의 혼합물로 관찰된다. 이러한 현상은 상기 언급된 기존에 제시된 방안으로 해결하는데 한계가 있다. Ti이 노즐 막힘에 미치는 영향 및 발생하는 지금형 부착물의 저감이 가능한 새로운 방안이 필요하다.
내화물에서 발생되는 일산화탄소를 포집하여 지금의 형성을 억제함으로써 노즐 막힘 현상을 방지할 수 있는 내화 조성물 및 내화 조성물로 형성된 침지 노즐을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 내화 조성물은 중량%로, 카본: 15 내지 30%, 실리카: 5 내지 15%, 일산화탄소 포집제: 3 내지 10% 및 잔부 알루미나를 포함하고, 상기 일산화탄소 포집제는 금속 카바이드를 포함한다.
상기 일산화탄소 포집제는, CO(g)와의 반응에 따른 1500 내지 1550℃에서의 깁스 자유 에너지 변화 값(△G)이 음수일 수 있다.
상기 일산화탄소 포집제는, B4C, Al4C3, SiC 및 CaC2 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 일산화탄소 포집제는, B4C이고, 3 내지 9%를 포함할 수 있다.
하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
0.23 ≤ [일산화탄소 포집제]/[실리카] ≤ 1
(식 1에서, [실리카] 및 [일산화탄소 포집제]는 각각 실리카 및 일산화탄소 포집제의 함량(중량%)를 나타낸다.)
본 발명의 일 실시예에 의한 침지 노즐은 턴디쉬로부터 몰드로 용강의 이동이 이루어지는 침지 노즐로서, 적어도 상기 용강과 접촉되는 부분이 내화 조성물로 이루어진 노즐 본체;를 포함하고, 상기 내화 조성물은, 중량%로, 카본: 15 내지 30%, 실리카: 5 내지 15%, 일산화탄소 포집제: 3 내지 10% 및 잔부 알루미나를 포함하고, 상기 일산화탄소 포집제는 금속 카바이드를 포함한다.
상기 일산화탄소 포집제는, B4C, Al4C3, SiC 및 CaC2 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 용강은, Al 및 Ti 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 노즐 본체는, 상기 용강과 접촉이 이루어지며, 상기 내화 조성물로 이루어진 내공부; 및 상기 용강의 토출이 이루어지고, 상기 내화 조성물로 이루어진 토출부;를 포함할 수 있다.
상기 노즐 본체는, 상기 용강과 접촉이 이루어지는 접촉 계면으로 갈수록 상기 일산화탄소 포집제의 농도가 높아지는 농도 구배가 형성될 수 있다.
금속 카바이드와 같은 일산화 탄소 포집제를 통해 내화물에서 발생되는 일산화탄소를 포집하여 지금의 형성을 억제함으로써 노즐 막힘 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 내화물 내에서 기체 상태의 일산화탄소 발생 과정 및 본 발명의 일 실시예에 의한 내화 조성물에서 일산화탄소 포집제(B4C)에 의한 탈산 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 용강에 포함된 Al 및 Ti의 함량 변화에 따라 생성되는 다양한 형태의 산화물을 나타낸 그래프이다.
도 3은 Al 및 Ti를 포함하는 용강과 내화물의 접촉 계면에서 생성되는 지금을 나타낸 사진이다.
도 4는 B4C, Al4C3 및 CaC2의 온도에 따른 깁스 자유 에너지 변화 값을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 침지 노즐의 단면의 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 일산화탄소 포집제(B4C)의 조성 변화와 지금의 평균 두께 간의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 비교예 1의 침지 회전 반응 결과에 따른 접촉 계면에 생성된 반응물을 나타낸 사진이다.
도 8은 실시예 1의 침지 회전 반응 결과에 따른 접촉 계면에 생성된 반응물을 나타낸 사진이다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는”의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.
본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 알루미나를 대체하여 포함하는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
내화 조성물
본 발명의 일 실시예에 의한 내화 조성물은 중량%로, 카본: 15 내지 30%, 실리카: 5 내지 15%, 일산화탄소 포집제: 3 내지 10% 및 잔부 알루미나를 포함하고,
일산화탄소 포집제는 금속 카바이드(carbide)를 포함한다.
구체적으로, 일산화탄소 포집제는 B4C, Al4C3, SiC 및 CaC2 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
먼저, 하기에서는 내화 조성물의 성분 한정 이유를 설명한다.
카본: 15 내지 30 중량%
카본(carbon)은 용강에 대한 내화물의 내식성 및 내침윤성(내침투성)이 향상되도록 할 수 있으며, 열충격 손상을 감소시킬 수 있다. 카본의 함량이 너무 낮을 경우, 내식성 및 내침윤성의 향상 효과가 미미할 수 있다. 반면, 함량이 너무 높을 경우, 내화물의 탄성율이 높아질 수 있어 내열 충격성이 저하될 수 있다. 따라서 카본의 함량을 15 내지 30 중량%로 제어한다.
구체적으로, 카본은 인상흑연(flaky graphite), 카본블랙(carbon black) 및 피치(pitch) 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
인상흑연은 용강 및 슬래그에 대한 내화물의 젖음성을 낮추고, 내침윤성과 내식성을 증가시킬 수 있다. 카본블랙은 내화 조성물에 함유되어 내화물의 강도를 증가시킬 수 있다. 피치는 카본블랙과 마찬가지로 조성물에 함유되어 내화물의 강도를 증가시킬 수 있다.
실리카: 5 내지 15 중량%
실리카(silica, silicon oxide)는 내화 조성물에 유동성을 부여하고, 결합강도를 향상시킬 수 있다. 실리카의 함량이 너무 낮을 경우, 유동성 부여 및 강도 향상 효과가 미미할 수 있다. 반면, 함량이 너무 높을 경우, 오히려 내화 조성물의 유동성이 저하될 수 있으며, 알루미나-실리카계의 저융점 물질이 생성될 수 있어 열간강도가 저하될 수 있다. 따라서 실리카의 함량을 5 내지 15 중량%로 제어한다.
일산화탄소 포집제: 3 내지 10 중량%
일산화탄소 포집제는 내화 조성물에 의한 내화물이 용강을 이동시키는 침지 노즐 내벽에 부착될 경우, 내화 조성물에 포함되는 카본과 실리카의 반응에 의해 발생되는 일산화탄소(CO)를 포집하기 위한 재료이다.
도 1을 통해 확인할 수 있는 것과 같이, 내화물 내에서 발생되는 일산화탄소는 내화물 내의 기공을 통해 용강과 내화물의 접촉 계면으로 이동한 다음, 용강 내에 포함되는 Al과 반응하여 Al을 산화시킨다. 산화된 Al은 네트워크 알루미나(network alumina) 등과 같은 지금을 형성하고, 내화물 상에 부착되어 노즐 막힘 현상을 유발할 수 있다. 이는 하기의 반응식 1 및 반응식 2로 설명할 수 있다.
[반응식 1]
SiO2(s) + C(s) = SiO(g) + CO(g)
[반응식 2]
2Al + 3CO(g) = Al2O3(s) + 3C
일산화탄소에 의한 Al의 산화를 방지하기 위해 용강과 내화물의 접촉 계면으로 이동하는 일산화탄소를 포집하는 것이 노즐 막힘 현상을 방지하기 위한 방안이 될 수 있다.
용강에 Al 뿐만 아니라 Ti도 포함될 경우, 도 2에서 확인할 수 있는 것과 같이, 다양한 형태의 산화물이 형성될 수 있는데, 산소 농도가 높은 상황이라면 도 3에서 확인할 수 있는 것과 같이, FetO-TiOx-Al2O3로 구성된 액상 산화물이 형성된다. 이 액상 산화물은 지금 생성물 원인으로 작용할 수 있다.
따라서 내화물에 포함된 일산화탄소 포집제의 존재로 인해 용강과 내화물의 접촉 계면으로 이동하는 일산화탄소를 포집하여 지금 생성을 방지할 수 있다.
일산화탄소 포집제는 하기의 반응식 3과 같이, 일산화탄소와 반응하여 탈산시키고, 탄소만이 남도록 한다.
[반응식 3]
MC(s) + CO(g) = MO(s or l) + C(s)
일산화탄소 포집제는 금속 카바이드를 포함한다. 구체적으로, 일산화탄소 포집제는 B4C, Al4C3, SiC 및 CaC2 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다. 이외에 Al, Si, Mg, Al-Si 합금, Al-Mg 합금 등을 더 포함할 수 있다.
일산화탄소 포집제의 함량이 너무 낮을 경우, 일산화탄소의 포집이 충분히 이루어지지 않아 지금의 형성을 방지하기 어렵다. 반면, 일산화탄소 포집제의 함량이 너무 높을 경우, 내열충격성이 악화되거나 내식성이 열화 될 수 있다. 따라서 일산화탄소 포집제의 함량을 3 내지 10 중량%으로 제어한다. 도 6을 통해 확인할 수 있다.
잔부는 알루미나(alumina, aluminium oxide)로 이루어질 수 있다. 용강 및 슬래그에 대한 내식성을 증가시키기 위한 내화 재료이다. 구체적으로, 전융 알루미나가 이용될 수 있다.
알루미나 외에도 10 내지 20 중량%의 칼시아(calcia, calcium oxide) 및 10 내지 20 중량%의 지르코니아(zirconia, zircon oxide)를 더 포함할 수 있다.
칼시아는 노즐 내공부 및 토출부에 부착하는 용강 중 알루미나와 결합하여 저융점의 액상 산화물을 형성할 수 있다.
지르코니아는 슬래그에 대한 내식성을 증가시키며, self-cleaning 재질 내화재에 필수적인 칼시아와 결합하여 CaZrO3형태로 내화재에 존재하게 된다.
일산화탄소 포집제와 관련하여 구체적으로, 일산화탄소 포집제는 가스(gas) 상태의 일산화탄소와의 반응에 따른 1500 내지 1550℃에서의 깁스 에너지 변화 값(△G)이 음수일 수 있다.
침지 노즐 내벽에 부착된 내화물의 온도는 용강의 온도에 수렴하게 된다. 따라서 내화물의 온도는 1500 내지 1550℃일 수 있다.
이와 같은 온도 분위기 하에서 일산화탄소 포집제가 내화물로부터 발생되는 가스 상태의 일산화탄소와 반응하여 효과적으로 일산화탄소를 포집시키기 위해서는 깁스 자유 에너지 변화 값(△G)이 음수일 필요가 있다.
도 4의 그래프를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 1500 내지 1550℃에서 B4C, Al4C3 및 CaC2는 모두 깁스 자유 에너지 변화 값(△G)이 음수를 나타내어 해당 분위기 하에서 일산화탄소 포집제로서 적합함을 알 수 있다. 반면, SiC의 경우, 1500 내지 1550℃보다 저온에서는 깁스 자유 에너지 변화 값(△G)이 음수를 갖지만 1500 내지 1550℃에서는 양수를 가지므로 해당 분위기 하에서 B4C, Al4C3 및 CaC2에 비해 상대적으로 일산화탄소의 포집 능력이 떨어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 내화 조성물의 조성과 관련하여 구체적으로, 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
0.23 ≤ [일산화탄소 포집제]/[실리카] ≤ 1
(식 1에서, [실리카] 및 [일산화탄소 포집제]는 각각 실리카 및 일산화탄소 포집제의 함량(중량%)를 나타낸다.)
상기 반응식 1과 같이, 실리카 분자 하나당 하나의 일산화탄소 분자가 형성된다. 이렇게 형성된 일산화탄소 여섯 개의 분자가 하기의 반응식 4 및 반응식 5와 같이, 하나의 일산화탄소 포집제 분자에 포집되는데, 이때, 금속 탄화물 형태의 일산화탄소 포집제에 포함된 금속 원자 네 개가 여섯 개의 일산화탄소로부터 산소 원자를 탈산시킨다.
[반응식 4]
B4C(s) + 6CO(g) = 2B2O3(l) + 7C(s)
[반응식 5]
Al4C3(S) + 6CO(g) = 2Al2O3(s) + 9C(s)
*
따라서 실리카 함량에 대한 일산화탄소 포집제의 함량 비를 제어할 수 있도록 식 1을 통해 이를 제어하여 실리카와 일산화탄소 포집제의 최적의 성분 비를 갖도록 조성을 제어하는 것이 가능하다.
[일산화탄소 포집제]/[실리카]가 0.23 미만일 경우, 내화물로부터 발생되는 일산화탄소의 포집이 충분히 이루어지지 않아 지금의 형성을 방지하기 어렵다. 반면, 1을 초과할 경우, 내열충격성이 악화되거나 내식성이 열화 될 수 있다.
상기의 성분으로 이루어지는 내화 조성물에 유기 바인더를 첨가하여 혼련한다. 혼련 시에 첨가하는 유기 바인더는 열경화성 수지가 사용될 수 있다.
침지 노즐
본 발명의 일 실시예에 의한 침지 노즐은 도 5를 참조할 때, 턴디쉬로부터 몰드로 용강의 이동이 이루어지는 침지 노즐로서, 적어도 용강과 접촉되는 부분이 내화 조성물로 이루어진 노즐 본체(100)를 포함하고, 내화 조성물은 중량%로, 카본: 15 내지 30%, 실리카: 5 내지 15%, 일산화탄소 포집제: 3 내지 10% 및 잔부 알루미나를 포함하고, 일산화탄소 포집제는 금속 카바이드(carbaide)를 포함한다.
구체적으로, 일산화탄소 포집제는 B4C, Al4C3, SiC 및 CaC2 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
레이들에서 공급된 용강을 수용하는 턴디쉬로부터 연속 주조를 위한 몰드로 용강이 이동되는 과정에서, 턴디쉬 하부에 형성된 노즐 본체(100)를 통해 몰드로 용강의 공급이 이루어진다. 이와 같은 노즐 본체(100) 중에서 적어도 용강과 접촉이 이루어지는 부분은 상기 조성을 갖는 내화 조성물로 이루어진다.
내화 조성물의 조성은 상기의 내화 조성물과 동일하므로 반복되는 설명은 생략하기로 한다.
내화 조성물에 칼시아 및 지르코니아가 더 포함될 경우, 내화 조성물로 이루어진 노즐 본체(100) 내에는 칼시아와 지르코니가가 결합된 CaZrO3가 존재하게 된다.
용강에는 Al 및 Ti이 포함될 수 있다. 상기 반응식 1에 의해 지속적으로 용강과 내화물의 접촉 계면(200)에 CO(g)가 공급될 수 있는 상황이므로 접촉 계면(200)의 산소 농도는 500ppm 수준까지 상승할 수 있다. 강 중에 Al과 Ti이 공존할 경우, 도 2와 같이, 다양한 형태의 산화물이 형성될 수 있는데, 산소 농도가 높은 상황이라면 FetO-TiOx-Al2O3로 구성된 액상 산화물이 형성된다. 이 액상 산화물은 지금 생성물 원인으로 작용할 수 있다.
따라서 내화 조성물에 포함된 일산화탄소 포집제의 존재로 인해 용강과의 접촉 계면(200)으로 이동하는 일산화탄소를 포집하여 지금의 생성을 방지할 수 있다.
구체적으로, 노즐 본체(100)는 용강과 접촉이 이루어지며, 내화 조성물로 이루어진 내공부(110) 및 용강의 토출이 이루어지고, 내화 조성물로 이루어진 토출부(120)를 포함할 수 있다.
지금에 의한 노즐 막힘 현상이 빈번하게 발생되는 내공부(110) 및 토출부(120)가 일산화탄소 포집제가 포함된 내화 조성물로 이루어짐으로써 일산화탄소 포집이 활발하게 이루어지도록 할 수 있다.
한편, 노즐 본체(100)는 용강과 접촉이 이루어지는 접촉 계면(200)으로 갈수록 일산화탄소 포집제의 농도가 높아지질 수 있다.
도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 내화 조성물로 이루어진 노즐 본체(100) 내에서 발생한 가스 상태의 일산화탄소가 기공을 따라 용강과의 접촉 계면(200)에 도달함으로써 문제의 원인이 발생하는 것이다. 따라서 노즐 본체(100)의 접촉 계면(200)으로 갈수록 포집제의 밀도가 높아지는 것이 접촉 계면(200) 방향으로 이동하는 일산화탄소를 포집하기에 유리하다.
즉, 동일한 양의 일산화탄소 포집제를 적용하더라도 접촉 계면(200) 부근의 일산화탄소 포집제의 밀도가 상대적으로 높게 형성됨으로써 효과적으로 지금의 발생을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 표 1의 조성을 갖는 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2의 내화 조성물을 마련하여 펠렛 형태로 성형 및 소결한 뒤 알루미나 도가니에 위치시키고, 그 위에 Al 및 Ti을 함유한 합금을 위치시켰다. 상기 시료가 든 도가니를 정제된 아르곤 분위기의 유도 가열로를 이용하여 1560℃에서 가열한 뒤, 2시간 반응 후, 수냉하였다. 용강과 접촉이 이루어진 내화재 표면과 용강 사이에 형성된 반응물의 평균 두께를 측정하였다. 이에 따른 결과를 표 2에 나타내었다.
또한, 하기 표 1의 조성을 갖는 비교예 3 및 실시예 3의 내화 조성물을 마련하여 Al 및 Ti를 함유한 용강과 침지 회전 반응을 수행하였다. 용강은 500ppm의 Ti, 800ppm의 Al, 400ppm의 O, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하였다.
회전 반응 후, 용강과 접촉이 이루어진 내화물 표면, 즉 접촉 계면에 형성된 지금의 평균 두께를 측정하였다. 또한, 자석 부착 실험을 통해, 반응물에 자성이 존재하는지 여부를 확인하였다. 이에 따른 결과를 표 3에 나타내었다.
구분 C
(중량%)		 SiO2
(중량%)		 B4C
(중량%)		 Al2O3
(중량%)		 식 1
비교예1 29.98 13.29 - 잔부 불만족
비교예2 29.68 13.15 1.00 잔부 불만족
비교예3 17.68 12.38 - 잔부 불만족
실시예1 29.09 12.89 3.00 잔부 만족
실시예2 27.29 12.09 9.00 잔부 만족
실시예3 17.15 12.01 3.00 잔부 만족
구분 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2
계면반응물 평균 두께 50㎛ 49㎛ 20㎛ 19㎛
구분 비교예3 실시예3
지금 평균두께 3mm 100㎛
자성 여부 자성 비자성
상기 표 2 및 도 6을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 비교예 1 및 비교예 2의 경우, 일산화탄소의 포집이 이루어지지 않거나 충분히 포집되지 않아 반응물의 생성량이 많은 것을 확인할 수 있다. 반면, 실시예 1 및 실시예 2의 경우, 일산화탄소를 충분히 포집하여 반응물의 생성량이 상대적으로 적었다. 상기 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2만으로는 지금 부착 여부는 확인할 수 없으므로 조업에 사용하는 노즐을 이용하여 회전 침지 실험을 진행하였다.
비교예 3은 침지 노즐을 가공한 시편의 용강 내 회전 침지 실험 결과로 계면 반응에 의한 금속성 물질 부착에 의해 자성을 띄므로 알루미나 등의 금속 산화물을 포함하는 지금임을 확인할 수 있었다. 도 7에서와 같이, 비교예 3의 경우, 접촉 계면에서 금속 산화물을 포함하는 지금이 관찰되었다. 반면, 실시예 3의 경우, 도 8에서와 같이, 반응물은 관찰되었으나 이는 금속 산화물을 포함하지 않거나 자석에 부착되지 않을 정도로 미량만을 포함하는 것을 알 수 있었다.
본 발명은 상기 구현예 및/또는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 구현예 및/또는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 노즐 본체 110: 내공부
120: 토출부 200: 접촉 계면

Claims (6)

  1. Al 및 Ti이 포함된 용강용 내화 조성물로서,
    중량%로, 카본: 15 내지 30%, 실리카: 5 내지 12.89%, 일산화탄소 포집제: 3 내지 10% 및 잔부 알루미나를 포함하고,
    상기 일산화탄소 포집제는 B4C이며,
    하기 식 1을 만족하는 내화 조성물.
    [식 1]
    0.23 ≤ [일산화탄소 포집제]/[실리카] ≤ 1
    (식 1에서, [실리카] 및 [일산화탄소 포집제]는 각각 실리카 및 일산화탄소 포집제의 함량(중량%)를 나타낸다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일산화탄소 포집제는,
    CO(g)와의 반응에 따른 1500 내지 1550℃에서의 깁스 자유 에너지 변화 값(△G)이 음수인 내화 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 일산화탄소 포집제는,
    3 내지 9%가 포함된 내화 조성물.
  4. 턴디쉬로부터 몰드로 Al 및 Ti이 포함된 용강의 이동이 이루어지는 침지 노즐로서,
    적어도 상기 용강과 접촉되는 부분이 내화 조성물로 이루어진 노즐 본체;를 포함하고,
    상기 내화 조성물은,
    중량%로, 카본: 15 내지 30%, 실리카: 5 내지 12.89%, 일산화탄소 포집제: 3 내지 10% 및 잔부 알루미나를 포함하고,
    상기 일산화탄소 포집제는 B4C이며,
    하기 식 1을 만족하는 침지 노즐.
    [식 1]
    0.23 ≤ [일산화탄소 포집제]/[실리카] ≤ 1
    (식 1에서, [실리카] 및 [일산화탄소 포집제]는 각각 실리카 및 일산화탄소 포집제의 함량(중량%)를 나타낸다.)
  5. 제4항에 있어서,
    상기 노즐 본체는,
    상기 용강과 접촉이 이루어지며, 상기 내화 조성물로 이루어진 내공부; 및
    상기 용강의 토출이 이루어지고, 상기 내화 조성물로 이루어진 토출부;를 포함하는 침지 노즐.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 노즐 본체는,
    상기 용강과 접촉이 이루어지는 접촉 계면으로 갈수록 상기 일산화탄소 포집제의 농도가 높아지는 농도 구배가 형성된 침지 노즐.
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