BRPI0722253B1 - Bocal de imersão usado em um método de lingotamento contínuo de metal fundido - Google Patents

Description

(54) Título: BOCAL DE IMERSÃO USADO EM UM MÉTODO DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO DE METAL FUNDIDO (73) Titular: NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION, Sociedade Japonesa. Endereço: 6-1, Marunouchi 2-Chome, Chiyoda-Ku, Tokyo 100-8071, JAPÃO(JP) (72) Inventor: SATORU ITO; SHINICHI FUKUNAGA; MASAHARU SATO; TAIJIRO MATSUI; MINEO NITSUMA; TOMOHIDE TAKEUCHI

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 02/10/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 02/10/2018

Assinado digitalmente por:

Liane Elizabeth Caldeira Lage

Diretora de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para BOCAL DE IMERSÃO USADO EM UM MÉTODO DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO DE METAL FUNDIDO.

Campo Técnico [001] A presente invenção refere-se a um bocal de imersão usado em um método de lingotamento contínuo de metal fundido e a um método de lingotamento contínuo incluindo uma etapa de preaquecimento para preaquecer esse bocal de imersão.

Antecedentes da Técnica [002] No passado, foi conhecido um método de lingotamento contínuo resfriando continuamente e solidificando o metal fundido para formar uma forma predeterminada de uma placa lingotada. Nesse método de lingotamento contínuo, uma etapa de lingotamento é executada para alimentar metal fundido através de um bocal de imersão de uma panela intermediária em um molde (molde de fundição resfriado a água).

[003] O bocal de imersão é ligado ao fundo da panela intermediária e é projetado para ejetar metal fundido dentro da panela intermediária a partir de uma porta de descarga em uma extremidade inferior do fundo do bocal no molde. Esse bocal de imersão é usado em um estado com seu lado da extremidade inferior imerso dentro do metal fundido no molde. Devido a isso, os respingos do metal fundido alimentado são evitados e o contato do metal fundido alimentado com a atmosfera é evitado de modo a suprimir a oxidação. Além disso, o bocal de imersão permite a alimentação em um estado de fluxo estável, então evita a escória, inclusões não-metálicas, e outras impurezas que flutuam no metal fundido sejam arrastadas no metal fundido. Como resultado, a qualidade da placa lingotada pode ser melhorada e a estabilidade operacional pode ser garantida.

[004] Tal bocal de imersão é geralmente formado de refratários AI2O3-S1O2-C (carbono) ou refratários AI2O3-C. Bocais de imersão feiPetição 870180049621, de 11/06/2018, pág. 4/10

2/22 tos desses refratários contendo AI₂O₃-C estão atualmente sendo utilizados mais amplamente no lingotamento contínuo de metal fundido uma vez que o AI₂O₃ é excelente em propriedades refratárias e resistência à corrosão pelo metal fundido e C é resistente ao umedecimento das inclusões (ingredientes daescória), baixo em expansão, e excelente em condutividade térmica.

[005] Aqui, no momento do lingotamento contínuo de metal fundido, baixa basicidade e a escória altamente corrosiva chamada pó de molde flutuam na superfície do aço fundido no molde. Esse pó de molde geralmente contém CaO, SiO₂, CaF₂, Na₂O e C. A basicidade é de cerca de 1, então isso acaba provocando notáveis desgastes nos refratários contendo AI₂O₃ e SiO₂. Por essa razão, com os refratários convencionais contendo AI₂O₃-C, houve o problema de grande desgaste (perda de material fundido ou melt loss) em locais da circunferência externa do bocal de imersão contíguo ao pó de molde (doravante chamado parte da linha de pó) e a incapacidade para suportar uso por longo prazo.

[006] Para tratar desse problema, no passado, era conhecido um bocal de imersão usando refratários à base de ZrO₂-C na parte da linha de pó, por exemplo, na Publicação de Patente Japonesa (A) n° 11302073.

[007] Os refratários à base de ZrO₂-C têm a característica de uma combinação de excelente resistência à corrosão do Zr₂O contra o pó de molde e a resistência ao choque térmico do C. Usando-se tais refratários à base de ZrO₂-C para a parte de linha de pó, a durabilidade do bocal de imersão pode ser melhorada.

[008] Em tais refratários à base de ZrO₂-C, para melhorar ainda mais a resistência à corrosão, é eficaz reduzir-se a quantidade de mistura de C e aumentar a quantidade de mistura de ZrO₂. Entretanto, aumentar a quantidade de ZrO₂ provoca a queda da resistência ao

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3/22 choque térmico e provoca problemas de fratura e ruptura no momento do uso. Por outro lado, para melhorar a resistência ao choque térmico, é eficaz reduzir a quantidade da mistura de ZrO₂, mas a resistência à corrosão cai.

[009] Dessa forma, para aumentar a resistência à corrosão e alta durabilidade, as quantidades de mistura de ZrO₂ e C têm que ser otimizadas. Com a constituição descrita na Japanese Patent Publication (A) n° 11-302073 acima descrita, a quantidade de mistura de ZrO₂ é feita 70 a 95% em massa e a quantidade de mistura de C é feita 5 a 30% em massa para otimizar as quantidades.

[0010] Sob esse aspecto, na etapa de lingotamento acima, quando a temperatura do bocal de imersão é baixa, ao iniciar-se a alimentação do metal fundido, algumas vezes o bocal de imersão fraturará ou entupirá, a escória não subirá suficientemente no metal fundido e a qualidade da placa lingotada acabará caindo, ou ocorrerá outro problema. Por esta razão, foi considerado preaquecer-se o bocal de imersão de modo a reduzir a diferença de temperatura que ocorre no metal fundido e assim evitar que ocorram os problemas acima.

[0011] Como tal método de preaquecimento, por exemplo, conforme mostrado na FIGURA 5, pode ser considerado usar-se um maçarico 100 para pulverizar gás de combustão.

[0012] Além disso, o método de circundar a circunferência externa do bocal de imersão com um aquecedor elétrico e aquecê-lo por condução ou radiação de calor foi proposto, por exemplo, na Publicação de Patente Japonesa (A) n° 10-118746.

[0013] Entretanto, quando se preaquece um bocal de imersão que usam refratários à base de ZrO₂-C para a parte da linha de pó conforme descrito na acima mencionada Publicação de Patente Japonesa (A) n° 11-302073, e então se executa a etapa de lingotamento, uma vez que refratários à base de ZrO₂-C são materiais que se expandem

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4/22 com alto calor, há os problemas (A) e (B) a seguir.

[0014] Quando se usa um maçarico 100 conforme mostrado na FIGURA 5 para preaquecimento, o maçarico 100 é inserido pela extremidade de topo do bocal e o gás de combustão é soprado para dentro dele e descarregado pelos orifícios de descarga no fundo e nos lados. Por esta razão, é difícil aquecer uniformemente o bocal como um todo. A fratura por estresse, etc. acaba ocorrendo devido à diferença na expansão térmica do ZrO₂ que acompanha essa diferença de temperatura.

[0015] Além disso, quando se usa um maçarico para preaquecer, o preaquecimento requer um longo tempo e a atmosfera oxidante que surge do gás de combustão faz com que o ingrediente C nos refratários à base de ZrO₂-C oxide e forme gás CO ou gás CO₂ e com isso acaba sendo consumido. Por esta razão, refratários à base de ZrO₂-C são formados com grandes poros nos quais o pó de molde entra facilmente havendo assim o problema de agravamento de desgaste devido ao pó de molde.

[0016] Quando se usa o aquecedor elétrico descrito na Publicação de Patente Japonesa (A) n° 10-118746 acima mencionada para o preaquecimento, o consumo do ingrediente C pode ser evitado, mas uma vez que a condução de calor e a radiação de calor são usadas para aquecer o bocal, as partes alcançarão 1400Ό, mas aquecer uniformemente sua totalidade é novamente difícil.

[0017] A presente invenção fornece um bocal de imersão capaz de ser melhorado em durabilidade e um método de lingotamento contínuo que inclui uma etapa de preaquecimento para preaquecer esse bocal de imersão.

Descrição da Invenção [0018] A presente invenção foi feita com base na descoberta de que para aquecer uniformemente um bocal de imersão, o uso de

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5/22 aquecimento por indução a alta frequência é bom. A essência da presente invenção é como segue:

(1) o bocal de imersão conforme a presente invenção é um bocal de imersão usado em um método de lingotamento contínuo de metal fundido, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte da circunferência externa que contata a escória é formada por refratários compreendidos de ZrO₂: 70% em massa ou mais e FC (carbono livre): 30% em massa ou menos e pelo fato de que aquecimento por indução a alta frequência é usado para preaquecimento.

[0019] Mais preferivelmente, é caracterizado pelo fato de que ZrO₂ é 80% em massa ou mais e FC é 20% em massa ou menos.

[0020] Aqui, quando a quantidade de mistura de ZrO₂ é menor que 70% e quando a quantidade de mistura de FC é maior que 30% em massa, uma resistência à corrosão suficiente contra o pó de molde não pode ser obtida.

[0021] Tal bocal de imersão é, por exemplo, formado misturandose pós de vários tipos de materiais inorgânicos e um aglutinador tal como resina fenol, usando o método CIP etc. para formar a mistura em uma forma predeterminada, e aquecendo em uma atmosfera reduzida. É usado ZrO₂ a 2mm com um tamanho de grão de cristal de vários pm ou algo assim. Além disso, o FC inclui, por exemplo, geralmente flocos de grafite, poeira de eletrodos, antracita, grafite amorfa, e outras grafites adicionadas e também o carbono remanescente quando o aglutinante é queimado.

[0022] De acordo com a presente invenção, devido à presença de FC nos refratários, é possível aquecer seletivamente o FC por aquecimento por indução a alta frequência e assim preaquecer uniformemente o bocal de imersão em comparação com o caso de preaquecimento de um bocal de imersão por métodos de aquecimento convencionais tal como mostrado na figura 5 da Publicação de Patente Japo7/32

6/22 nesa (A) n° 10-118746.

[0023] Por esta razão, quando se começa a alimentar o metal fundido na etapa de lingotamento, é possível acalmar o choque térmico recebido do metal fundido pelo bocal de imersão e evitar a ocorrência de fraturas e outros problemas. Particularmente, é possível preaquecer uniformemente o bocal, então mesmo se diminuirmos a quantidade de mistura de FC superior em resistência ao choque térmico para 20% em massa ou menos, as fraturas e outros problemas não ocorrerão. Devido a isso, a quantidade de mistura de ZrO₂ pode ser também aumentada, então a velocidade do desgaste devido à escória pode ser reduzida.

[0024] Além disso, em aquecimento de indução de alta frequência, o gás de combustão não é usado como no passado e o preaquecimento pode ser completado em um curto tempo, então o consumo de FC nos refratários se tornará menor e a velocidade do desgaste devido à escória pode ser reduzida. Portanto, a durabilidade do bocal de imersão pode ser melhorada.

(2) O bocal de imersão conforme a presente invenção também sustenta o seguinte em adição ao bocal de imersão descrito no item (1) acima. Isto é, o bocal de imersão conforme a presente invenção é um bocal de imersão usado em um método de lingotamento contínuo de metal fundido, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte de uma circunferência externa que contata a escória é formada por refratários compreendidos de ZrO₂: 70% em massa ou mais, FC (carbono livre): 20% ou menos, e um saldo incluindo um material estabilizador de ZrO₂ a 10% em massa ou menos pelo fato de que o aquecimento de indução de alta frequência é usado para o preaquecimento. [0025] De acordo com o aspecto da invenção desse item (2), efeitos vantajosos similares à presente invenção do item (1) acima podem ser apresentados. Em adição a isso, pela adição de um material esta8/32

7/22 bilizador, é possível fixar o ZrO₂ em um estado estável na estrutura refratária e possível evitar que os grãos de cristal de ZrO₂ caiam na escória. Devido a isso, a parte que contata a escória pode ser protegida do desgaste devido à escória. Portanto, a durabilidade do bocal de imersão pode ser também melhorada.

(3) O bocal de imersão conforme a presente invenção compreende preferivelmente o bocal de imersão conforme descrito no item (2) acima em que o material estabilizador inclui pelo menos um tipo de material de CaO, MgO e Y₂O₃.

[0026] Aqui, se a quantidade de mistura de ZrO₂ for menor que 70% em massa, e o total das quantidades de mistura de FC e do saldo for maior que 30% em massa, uma resistência à corrosão suficiente contra o pó de molde não pode ser obtida.

(4) O método de lingotamento contínuo conforme a presente invenção é caracterizado por ser fornecido com uma etapa de preaquecimento para preaquecer um bocal de imersão conforme apresentado em qualquer um dos itens (1) a (3) acima pelo aquecimento por indução de alta frequência e uma etapa de lingotamento de alimentação de metal fundido através do bocal de imersão preaquecido na etapa de preaquecimento de uma panela intermediária para um molde. [0027] De acordo com o aspecto da invenção desse item (4), os efeitos vantajosos descritos em qualquer um dos itens (1) a (3) acima podem ser exibidos. Portanto, a durabilidade do bocal de imersão pode também ser melhorada.

Breve Descrição dos Desenhos [0028] A figura 1 mostra a configuração esquemática de uma máquina de lingotamento contínuo em uma configuração da presente invenção.

[0029] A figura 2 é uma seção longitudinal mostrando um bocal de imersão conforme a configuração da FIGURA 1.

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8/22 [0030] A figura 3 é uma vista mostrando as quantidades de mistura de ZrO₂ e FC nos refratários usados para a parte da linha de pó do bocal de imersão na configuração da figura 1.

[0031] A figura 4 é uma seção longitudinal mostrando um equipamento de preaquecimento em um estado de montagem do bocal de imersão na configuração da figura 1.

[0032] A figura 5 é uma seção longitudinal mostrando o estado usando um método de aquecimento convencional usando um maçarico para preaquecer um bocal de imersão.

Melhor Forma de Execução da Invenção [0033] Abaixo, uma configuração da presente invenção será explicada com base nos desenhos.

[0034] (Configuração esquemática da máquina de lingotamento contínuo) [0035] A figura 1 mostra a configuração esquemática de uma máquina de lingotamento contínuo na presente modalidade. Na figura 1, 1 é a máquina de lingotamento contínuo. Essa máquina de lingotamento contínuo 1 resfria continuamente e solidifica aço fundido para formar uma forma predeterminada de lingote de aço. Tal máquina de lingotamento contínuo 1 é fornecida com uma panela 2, um bocal longo 3, uma panela intermediária 4, uma pluralidade de bocais de imersão 5, e uma pluralidade de moldes 6. Note que, na figura 1, apenas um de cada bocal de imersão 5 e molde 6 estão mostrados.

[0036] A panela 2 é um recipiente resistente ao calor no qual o aço fundido é inicialmente introduzido no lingotamento contínuo. Sua parte de baixo é fornecida com um orifício de alimentação 21.

[0037] O bocal longo 3 é ligado ao orifício de alimentação 21 da panela 2 e é projetado de modo que o aço fundido armazenado dentro da panela 2 seja descarregado pela abertura 31 do fundo do bocal na panela intermediária 4.

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9/22 [0038] A panela intermediária 4 é um recipiente resistente ao calor deitado debaixo do bocal longo 3 e que armazena aço fundido alimentado da panela 2 através do bocal longo 3. Essa panela intermediária 4 é formada na sua parte do fundo com uma pluralidade de orifícios de alimentação 41 correspondentes aos diferentes moldes 6. Dentro de cada orifício de alimentação 41, é fornecido um fluxo regulador (não mostrado) para regular a taxa de fluxo do aço fundido que flui para fora do orifício de alimentação 41. Usando tal panela intermediária 4, o aço fundido da panela 2 é estabilizado no fluxo e o aço fundido é distribuído para os moldes 6 em quantidades predeterminadas.

[0039] Cada bocal de imersão 5, explicado mais especificamente mais tarde, é ligado ao fundo de um orifício de alimentação 41 da panela intermediária 4. O aço fundido na panela intermediária 4 é alimentado através desse bocal no molde.

[0040] Cada molde 6 é um molde de resfriamento do tipo resfriado a água fornecido abaixo de um bocal de imersão correspondente 5. O interior do molde 6 tem uma forma predeterminada de seção transversal. Dentro desse molde 6, o aço fundido da panela intermediária 4 é continuamente alimentado através do bocal de imersão 5. Devido a tal molde 6, o aço fundido dentro do molde 6 é resfriado enquanto uma concha solidificada é formada e cresce do lado da circunferência interna do molde 6 e, portanto, é formado aço solidificado.

[0041] Além disso, debaixo de cada molde 6, um cilindro de apron e cilindros de remoção são fornecidos para puxar continuamente o aço formado dentro do molde 6 na direção para baixo a partir da abertura no fundo do molde 6 (não mostrado). Além disso, no lado a jusante aos cilindros de remoção, máquinas de cortar (não mostradas) são fornecidas para cortar o aço no estado puxado pelos cilindros de remoção se estendendo continuamente a partir do interior do molde 6 nas dimensões de comprimento predeterminadas. Pelo corte do aço

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10/22 pelas máquinas de cortar, por exemplo, na forma de chapa, na forma de bar, ou outras formas predeterminadas de lingotes de aço são formadas.

(Configuração do Bocal de Imersão) [0042] A seguir, será explicada a configuração do bocal de imersão 5 com base nas figuras 2 e 3. A figura 2 é uma seção longitudinal mostrando um bocal de imersão conforme a presente configuração. A figura 3 é uma vista mostrando a quantidade de mistura de ZrO₂ e FC dos refratários usados para a parte da linha de pó do bocal de imersão.

[0043] Na figura 2 o bocal de imersão 5 é fornecido com um corpo de bocal 51 e uma alça 52 ligados ao fundo do orifício de alimentação 41 e segurando a extremidade superior do corpo do bocal 51. O bocal de imersão 5 é usado após ser preaquecido nessa última etapa de preaquecimento explicada por aquecimento por indução de alta frequência.

[0044] O corpo do bocal 51 é formado em uma forma substancialmente cilíndrica e é fornecido com uma parte inferior 511 fechando a extremidade inferior. Próximo da parte inferior 511 nas partes laterais desse corpo de bocal 51, um par de orifícios de descarga 512 é fornecido em um estado de um de frente para o outro. Por tal corpo de bocal 51 o aço fundido que flui no corpo de bocal 51 da extremidade superior é descarregado através do par de orifícios de descarga 512 para o interior do molde 6.

[0045] Além disso, o corpo de bocal 51 é usado em um estado com o lado da extremidade inferior imerso no aço fundido no molde 6. Aqui a linha tracejada curta dupla na figura 2 mostra a linha de escória S. No estado com o corpo de bocal 51 imerso no aço fundido, a parte da circunferência externa do corpo de bocal 51 abaixo da linha de escória S contata o pó de molde (espessura do pó é de cerca de 10 mm).

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A peça abaixo do pó de molde é imerso no aço fundido. No caso de preaquecimento pobre, a parte acima da linha de pó S algumas vezes se fratura.

[0046] Tal corpo de bocal 51 tem, portanto, uma estrutura de duas camadas de uma parte de linha de pó 512 acima dos orifícios de descarga 512 na circunferência externa e outras partes - formadas por refratários respectivamente diferentes.

[0047] Os refratários que formam a parte da linha de pó 513, conforme mostrado pela região A e pela região B na figura 3, são compreendidos de ZrO₂: 70% em massa ou mais e FC (carbono livre): 30% em massa ou menos. Além disso, os refratários que formam a parte da linha de pó 513, conforme mostrado na região A na figura 3, podem ser compreendidos de ZrO₂: 70% em massa ou mais, grafite contendo FC: 20% em massa ou menos, e um saldo, incluindo materiais estabilizadores para estabilizar o ZrO₂, a 10% em massa ou menos.

[0048] O limite superior do teor de ZrO₂ não é particularmente definido. É suficiente que ele seja menor que 100% em massa. Além disso, o limite inferior do FC (carbono livre) também não é particularmente definido. É suficiente que ele seja maior que 0% em massa. Além disso, o limite inferior do saldo incluindo os materiais estabilizadores também não é particularmente definido. É suficiente que ele seja maior que 0% em massa.

[0049] As partes do corpo de bocal 51 diferentes da parte da linha de pó 513 são, por exemplo, formadas por AI₂O₃-SiO₂-C, AI₂O₃-C, ou outros refratários. Note que os refratários usados para as partes diferentes da parte da linha de pó 513 não são limitadas a esses. Pode ser empregado qualquer material que dê uma propriedade refratária superior e baixa capacidade de umedecimento do fundido em relação ao aço fundido que flui através do interior do corpo de bocal 51. (Configuração do equipamento de Preaquecimento)

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12/22 [0050] A seguir, um equipamento de preaquecimento para preaquecer o bocal de imersão 5 configurado acima será explicado com base na figura 4. A figura 4 é uma seção longitudinal mostrando o equipamento de preaquecimento no estado com o bocal de imersão montado.

[0051] Na figura 4, 7 é o equipamento de preaquecimento. Esse equipamento de preaquecimento 7 preaquece o bocal de imersão 5 por aquecimento por indução de alta frequência. Tal equipamento de preaquecimento 7 é compreendido de um recipiente resistente ao calor 71, uma bobina externa 72, uma bobina interna 73, e um equipamento de aplicação de corrente de indução (não mostrado).

[0052] A bobina externa 72 é uma bobina de aquecimento por indução usada dentro do recipiente resistente ao calor 71 e é configurada para ser capaz de hospedar em sua circunferência interna o corpo de bocal 51 desde sua extremidade inferior até a parte intermediária. [0053] A bobina interna 73 é uma bobina de aquecimento por indução similar à bobina externa 72 e é configurada para permitir a inserção do corpo de bocal 51 a partir da sua extremidade superior. [0054] O equipamento de aplicação da corrente de indução é um equipamento para aplicação da corrente de indução de alta frequência à bobina externa 72 e à bobina interna 73.

(Método de Lingotamento Contínuo) [0055] O método de lingotamento contínuo conforme a presente modalidade será explicado em relação ao exemplo de se usar as configurações acima de uma máquina de lingotamento contínuo 1 e um equipamento de preaquecimento 7.

[0056] O método de lingotamento contínuo da presente modalidade é compreendido de uma etapa de preaquecimento, uma etapa de lingotamento, uma etapa de remoção, e uma etapa de formação de lingote de aço.

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13/22 [0057] Na etapa de preaquecimento, o equipamento de preaquecimento mostrado na figura 4 é usado para preaquecer o bocal de imersão 5 por indução de alta frequência. Especificamente, inicialmente o equipamento de preaquecimento 7 é ajustado a um bocal de imersão 5 no estado desligado da panela intermediária 4. Nesse estado, o corpo de bocal 51 é hospedado dentro da bobina externa 72 e a bobina interna 73 é inserida dentro do corpo de bocal 51 pela abertura superior. Além disso, um equipamento de aplicação de uma corrente de indução é usado para aplicar uma corrente de indução à bobina externa 72 e à bobina interna 73. Devido a isso, próximo ao FC contido no corpo de bocal 51, uma alta densidade de corrente de Foucault é formada e uma grande quantidade de calor de Joule é gerada, então o corpo de bocal 51, como um todo, é aquecido uniformemente.

[0058] Usando-se esse aquecimento por indução de alta frequência, em um tempo de aquecimento de, por exemplo, 0,5 a 2 horas, a temperatura do corpo de bocal 51 alcança 1000Ό ou mais. Além disso, por exemplo, quando se aquece o corpo de bocal 51 até 1100Ό ou mais, se usar, como no passado, um maçarico 100 (vide figura 5) para aquecimento, até que ocorra uma diferença de temperatura de 500Ό a 600Ό, mas com aquecimento por indução a al ta frequência, apenas uma diferença máxima de temperatura de 300Ό ocorre entre as partes.

[0059] Além disso, com aquecimento por indução de alta frequência, nenhum gás de combustão é usado como no passado e o preaquecimento é completado em um curto espaço de tempo, então o consumo de C na parte da linha de pó 513 é tornado mais difícil e o aumento dos poros nos refratários é evitado.

[0060] Na etapa de lingotamento, a máquina de lingotamento contínuo 1 mostrada na figura 1 é usada para lingotar o aço fundido. Inicialmente o bocal de imersão 5 preaquecido na etapa de preaquecimen15/32

14/22 to é ligado ao orifício de alimentação 41 da panela intermediária 4, então o aço fundido é introduzido na panela 2. Esse aço fundido flui através do bocal longo 3 da panela 2 para o interior da panela intermediária 4. Dentro da panela intermediária 4, o fluxo é estabilizado. Após isto, enquanto se regula a taxa de fluxo por um regulador de fluxo (ilustrado), o aço fundido com fluxo estabilizado é alimentado através de um bocal de imersão 5 em um molde 6 para manter um nível constante de metal fundido no molde 6.

[0061] Nessa etapa de lingotamento, quando se começa a alimentar o aço fundido, uma vez que o corpo de bocal 51 é uniformemente aquecido na etapa de preaquecimento, o choque térmico recebido pelo bocal de imersão 5 do aço fundido é acalmado, e a ocorrência de fraturas e outros problemas pode ser evitada. Além disso a parte da linha de pó 513 é formada por refratários contendo ZrO₂, FC, etc. nas faixas acima, então tem alta resistência à corrosão contra pó de molde e pode suprimir o desgaste devido ao pó de molde. Além disso, os poros na parte da linha de pó 513 não são aumentados devido ao preaquecimento na etapa de preaquecimento, então é possível evitar que o pó de molde corroa os interiores dos poros e que os grãos de cristal nos refratários caiam no pó de molde. Portanto, a durabilidade do bocal de imersão 5 é melhorada.

[0062] Na etapa de remoção, o aço resfriado e solidificado no molde 6 é removido continuamente para baixo por um apron de cilindros e por cilindros de remoção não mostrados.

[0063] Na etapa de formação de lingote de aço, o aço removido pelos cilindros de remoção é cortado por máquinas de cortar em comprimentos predeterminados para formar continuamente formas predeterminadas de placas lingotadas.

[0064] Nota-se que, na etapa de preaquecimento, em adição ao bocal de imersão 5, o bocal longo 3 e a panela intermediária 4 são

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15/22 também preaquecidos. Além disso, na etapa de preaquecimento, o bocal de imersão 5 foi preaquecido no estado de não ligado à panela intermediária 4, mas é também possível preaquecer o bocal de imersão 5 no estado de ligado à panela intermediária 4.

Exemplos [0065] Exemplos para confirmar os efeitos vantajosos da presente modalidade descrita abaixo serão explicados a seguir.

(Amostras de Teste) [0066] Bocal de Imersão: foi preparada uma pluralidade de bocais similares ao bocal de imersão 5 da configuração acima mostrada na figura 2.

[0067] Dimensões dos Bocais: a dimensão do diâmetro externo máximo do corpo de bocal 51 foi feito 140 mm, a dimensão do diâmetro interno foi feita 80 mm, e a dimensão do comprimento foi feita 700 mm.

[0068] Composições dos Refratários: as composições dos refratários que formam as partes da linha de pó 513 incluem aquelas mostradas na Tabela 1 a seguir e incluem as composições mostradas nos mapas da figura 3.

[0069] Método de Formação: agregados de refratário e flocos de grafite foram misturados com um aglutinante, então a mistura foi derramada em um bocal em forma de molde de borracha. Quando se derramam materiais diferentes, eles são derramados enquanto de insere uma divisão no molde de borracha de modo que eles não se misturem. Após isto, o método de conformação CIP do tipo úmido foi usado e a mistura endurecida enquanto se aplicava uma alta pressão (50 a 100 MPa) de água. O produto conformado foi removido do molde, e então queimado em uma atmosfera redutora a uma alta temperatura de 1000Ό ou mais. Após o resfriamento, o produto foi trabalhado até as dimensões necessárias, revestido com materiais antioxidantes, e en17/32

16/22 tão usado em uma máquina atual.

Tabela 1

	Ex. 1	Ex. 2	Ex. 3	Ex. 4	Ex. 5	Ex. 6	Ex. comp. 1	Ex. Comp. 2
Cor PO	ZrO2 (% em massa)	75	82	88	86	85	70	75	82
FC (% em massa)	20	13	8	10	5	26	20	13
CaO (% em massa)	5	5	4			4	5	5
MgO (% em massa)				4
Método de preaquecimento	IH	IH	IH	IH	IH	IH	maçari- co	maçari- co
índice de velocidade de desgaste	90	86	83	81	87	95	100	95
índice de problemas	15	-	-	-	-	-	100	-

(Preaquecimento por Aquecimento por Indução de Alta Frequência)

- Cobertura do preaquecimento: Exemplos 1 a 6

- Equipamento de preaquecimento: similar ao equipamento de preaquecimento 7 mostrado na figura 4. Para a bobina externa 72, foi usada uma bobina com diâmetro de 200 mm e um comprimento de 500 mm, enquanto para a bobina interna 73, foi usada uma bobina com diâmetro de 70 mm e um comprimento de 300 mm.

[0070] Corrente de Indução: a bobina externa 72 foi atravessada por uma corrente de indução de uma frequência de 30 kHz, corrente 200 A, e potência de 15kW. A bobina interna 73 foi atravessada por uma corrente de indução de uma frequência de 37 kHz, corrente 200 A, e potência de 12 kW.

- Tempo de preaquecimento: 40 minutos (Preaquecimento por maçarico)

- Cobertura do preaquecimento: exemplo Comparativo 1 e 2

- Equipamento de preaquecimento: o maçarico 100 mostrado na figura 5 foi usado para preaquecimento. Na figura 5, o bocal de imersão 5 foi colocado em um recipiente resistente ao calor 101 e nesse estado um maçarico 100 foi inserido pela abertura da extremidade superior do bocal de imersão 5 até o interior e usado para soprar gás

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17/22 de combustão.

- Gás de combustão: COG (Gás de forno de coque)

- Razão de ar: 1:2

- Tempo de preaquecimento: 90 minutos (Teste de lingotamento)

- Cobertura do Teste: Exemplos 1 a 6 e Exemplos Comparativos 1 e 2.

- Foi usada uma máquina de lingotamento contínuo: similar à máquina de lingotamento contínuo 1 da configuração acima mostrada na figura 1 (8 cargas).

- Método de lingotamento: similar à etapa de lingotamento na configuração acima. Especificamente, cada bocal de imersão 5 foi preaquecido sozinho, e então os bocais foram ligados à panela intermediária 4. Após 5 minutos a partir do fim do preaquecimento foi iniciado o lingotamento.

- Tipo de aço: aço de baixo carbono (concentração de carbono de 0,06% em massa)

- Basicidade do pó de molde: 1,0

- Tempo de operação: total 360 minutos (Resultados dos testes) [0071] Os resultados do teste de lingotamento acima para os bocais de imersão 5 dos exemplos 1 a 6 e dos exemplos comparativos 1 e 2 (velocidade de desgaste e índice de problemas) estão mostrados juntos na Tabela 1.

- índice de velocidade de desgaste: As velocidades de desgaste dos exemplos 1 a 6 e do exemplo comparativo 2 para a velocidade de desgaste do exemplo comparativo 1 (quantidade de desgaste da parte da linha de pó 513 devido ao lingotamento dividido pelo tempo de operação) como 100.

- índice de problemas: a taxa de ocorrência de problemas

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18/22 para o exemplo 1 indexado à taxa de ocorrência de problemas do exemplo comparativo 1 (razão dos tempos de lingotamento e tempos de ocorrência de ruptura, fratura, ou outro problema) como 100. (Descoberta 1: Referente aos Efeitos Vantajosos do Aquecimento por Indução de Alta Frequência) [0072] Conforme mostrado na tabela 1, o exemplo 1 e o exemplo comparativo 1 são idênticos quanto às composições das partes da linha de pó 513 (ZrO₂: FC: CaO=75:20:5), enquanto o exemplo 2 e o exemplo comparativo 2 são idênticos quanto às composições das partes da linha de pó 513 (ZrO₂: FC: CaO=82:13:5). Além disso, os exemplos 1 e 2 são preaquecidos pelo método de aquecimento por indução de alta frequência (IH), enquanto os exemplos comparativos 1 e 2 diferem pelo ponto de usarem maçaricos para aquecimento.

[0073] Nos resultados da tabela 1, se compararmos os índices de velocidade de desgaste, o exemplo 1 tem um valor 10% menor que o exemplo comparativo 1, além disso o exemplo 2 tem um valor cerca de 9,5% menor que o exemplo comparativo 2. Acredita-se que isto seja porque quando se usa aquecimento por indução de alta frequência para o preaquecimento, diferentemente do caso de se usar um maçarico para preaquecimento, nenhum gás de combustão é usado e o preaquecimento é completado em um curto espaço de tempo, então o consumo de C na parte da linha de pó 513 é evitado.

[0074] Além disso, nos resultados da tabela 1, se compararmos os índices de problemas, o exemplo 1 tem um valor 85% menor que o exemplo comparativo 1. Acredita-se que isto seja porque quando se usa aquecimento por indução de alta frequência para preaquecimento, comparado com o caso de se usar um maçarico para preaquecimento, todas as partes do corpo de bocal 51 são uniformemente preaquecidas.

[0075] Devido ao acima, foi aprendido que usando-se o aqueci20/32

19/22 mento por indução de alta frequência para preaquecer o bocal de imersão 5, há uma grande resistência ao desgaste devido ao pó de molde e à frequência de fratura e outros problemas que ocorrem no momento de início do lingotamento podem ser notavelmente reduzidos. Isto é, foi aprendido que a durabilidade do bocal de imersão pode ser melhorada.

(Descoberta 2: Referente a Razões de Mistura de ZrO₂ e FC) [0076] Conforme mostrado na tabela 1, se compararmos os exemplos 1 a 3 e 6, em cada caso a parte da linha de pó 513 conteve CaO em cerca de 5% em massa. As quantidades de mistura de ZrO₂ foram 75% em massa (exemplo 1), 82% em massa (exemplo 2), 88% em massa (exemplo 3) e 70% em massa (exemplo 6). O exemplo 3 foi o mais alto, enquanto o exemplo 6 foi o mais baixo. Correspondente a isso, as quantidades de mistura de FC foram 20% em massa (exemplo

1), 13% em massa (exemplo 2), 8% em massa (exemplo 3) e 26% em massa (exemplo 6). O exemplo 3 foi o mais baixo, enquanto o exemplo 6 foi o mais alto.

[0077] Além disso, nos resultados da tabela 1, comparando-se os índices de velocidade de desgaste, o exemplo 1 tem um valor cerca de 5% menor que o exemplo 6, o exemplo 2 tem um valor cerca de 9% menor que o exemplo 6, e o exemplo 3 tem um valor cerca de 13% menor que o exemplo 6. Acredita-se que isto seja porque a quantidade de mistura de ZrO₂ superior em resistência à corrosão aumentou, então a resistência à corrosão da parte da linha de pó 513 contra o pó de molde foi melhorada.

[0078] Nos exemplos 1 a 3 e 6, no momento de início da alimentação do aço fundido, quase nenhuma fratura etc. ocorreu. Em cada caso, uma excelente resistência ao choque térmico foi exibida. Acreditase que isso seja porque a quantidade de mistura de FC superior em resistência ao choque térmico foi suficiente e o aquecimento por indu21/32

20/22 ção de alta frequência permitiu que pó corpo de bocal 51 fosse aquecido uniformemente.

[0079] Note que, embora não mostrado na tabela 1, quando a quantidade de mistura de ZrO₂ foi menor que 70% em massa e a quantidade de mistura de FC foi maior que 30% em massa, a quantidade de mistura de ZrO₂ não foi suficiente e uma resistência à corrosão suficiente contra o pó de molde não pode ser obtida.

[0080] Do acima, foi aprendido que fazendo-se a quantidade de mistura de ZrO₂ a 70% em massa ou mais, uma resistência à corrosão suficiente contra o pó de molde pode ser obtida, enquanto fazendo-se a quantidade de mistura de ZrO₂ a 80% em massa ou mais aquela resistência à corrosão pode ser também melhorada.

[0081] Além disso, foi aprendido que fazendo-se a quantidade de mistura de FC 30% em massa ou menos, uma alta resistência ao choque térmico da parte da linha de pó 513 pode ser obtida. Além do mais, foi aprendido que mesmo fazendo-se a quantidade de mistura de FC 20% em massa ou menos, uma boa resistência ao choque térmico da parte de linha de pó 513 pode ser mantida.

(Descoberta 3: Refere-se a Efeitos Vantajosos Devidos à Adição de Material Estabilizador) [0082] Conforme mostrado na tabela 1, comparando-se os exemplos 3 e 4 e o exemplo 5, em cada caso a quantidade de ZrO₂ contida na parte de linha de pó 513 é cerca da mesma, isto é, 88% em massa (exemplo 3), 86% em massa (exemplo 4) e 85% em massa (exemplo 5). Além disso os exemplos 3 e 4 contêm materiais estabilizadores compreendidos de CaO e MgO em 4%, enquanto o exemplo 5 não tem material estabilizador adicionado a ele.

[0083] Além disso, nos resultados da tabela 1, comparando-se os índices de velocidade de desgaste, o exemplo 3 tem um valor cerca de 5% menor que o exemplo 5, enquanto o exemplo 4 tem um valor cerca

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21/22 de 7% menor que o exemplo 5. Acredita-se que isto seja porque a adição de material estabilizador faz com que os grãos de cristal de ZrO₂ se tornem mais resistentes à separação do interior da estrutura do refratário.

[0084] Além disso, mesmo quando o saldo que inclui o material estabilizador é maior que 10% em massa, embora aquele efeito vantajoso seja exibido, a razão de mistura de ZrO₂ é relativamente pequena e uma resistência suficiente à corrosão contra o pó de molde torna-se difícil de ser obtida, então a razão é feita preferivelmente 10% em massa ou menos.

[0085] Nota-se que, embora não mostrado na tabela 1, resultados similares foram obtidos quando se adicionou Y₂O₃ como material estabilizador.

[0086] Do acima, foi aprendido que adicionando-se um material estabilizador em 10% em massa ou menos, a velocidade de desgaste da parte de linha de pó 513 pode ser reduzida.

[0087] Nota-se que a presente invenção não é limitada às amostras acima mencionadas. Modificações, melhorias, etc. de uma faixa capaz de alcançar o objetivo da presente invenção estão incluídas na presente invenção. Por exemplo, a composição da parte de linha de pó 513 não é limitada às composições dos exemplos 1 a 6. Qualquer composição que caia nas regiões A e B da figura 3 está incluída na presente invenção.

Aplicabilidade Industrial [0088] De acordo com a presente invenção, devido à presença de FC nos refratários, o aquecimento por indução de alta frequência pode ser usado para aquecer seletivamente o FC e preaquecer uniformemente o bocal de imersão. Por esta razão, no início do lingotamento após o preaquecimento, o bocal de imersão pode ser protegido de fratura e outros problemas e o desgaste devido à escória na parte que

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22/22 contata a escória no momento da etapa de lingotamento pode ser suprimida. Portanto, a durabilidade do bocal de imersão pode ser melhorada.

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Claims (1)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Bocal de imersão (5) usado em um método de lingotamento contínuo de metal fundido, o mencionado bocal de imersão (5) sendo caracterizado pelo fato de que a parte da circunferência externa que contata a escória é formada por refratários compreendidos de:

   ZrO2: 70 a 88% em massa;

   FC (carbono livre): 8 a 20% em massa; e um saldo incluindo um material estabilizador de Ζ1Ό2: 4 a 5% em massa;

   o material estabilizador sendo CaO ou MgO.

   Petição 870180049621, de 11/06/2018, pág. 5/10

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