CN1649684A - 用于连续铸造铝镇静钢的喷嘴和连续铸造方法 - Google Patents

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Abstract

提供在用于铸造铝镇静钢的喷嘴上使用含有CaO材料时，不管是单一型还是分割型，都可以降低铸片中的大型氧化铝系夹杂物的手段。在将熔融的钢流从浇口盘注入模型中的各种喷嘴的各个内表面上使用含有CaO耐火材料所获得的铸片内的大型氧化铝系夹杂物的含有量与喷嘴内孔面的总面积和使用的耐火材料中的CaO含有量之间具有非常强的相关性。利用CaO含有量在20质量％以上的耐火材料形成喷嘴内孔面的总面积的50％以上，就可以减少大型氧化铝系夹杂物的量。

Description

用于连续铸造铝镇静钢的喷嘴和连续铸造方法
技术领域
本发明涉及用于连续铸造铝镇静钢的喷嘴及其使用方式。
背景技术
在铸造铝镇静钢时，在用于该铸造的喷嘴(以下称喷嘴)的内孔面附着氧化铝，这些附着的氧化铝合到一起就形成了大型的夹杂物，它与熔融的钢流一起进入到铸片内，造成铸片缺陷，使品质降低。
近年来尤其对于作为薄板等高级钢进行铸造的铝镇静钢，其钢材品质要求很严格，伴随于此，在连续铸造方面，对于防止从浇口盘(以下称“TD”)向模型中注入熔融的钢流时使用的喷嘴的内孔上粘附氧化铝做了很多努力。
作为其对策之一，具有从喷嘴内面向熔融的钢流中吹入氩气，防止氧化铝粘附的物理方法。但是在实施这种方法时，如果吹入氩气的量过多，气泡就进入到熔融的钢流中成为铸片内的气孔、造成缺陷，因此吹入这种氩气在吹入气体的量的方面受到限制，作为防止氧化铝粘附的手段，必须考虑充分的对策。
另外，作为上述对策之一，具有使构成喷嘴的耐火材料本身带有防止氧化铝粘附功能的方法。这是使砖中含有CaO，使CaO与粘附的氧化铝发生反应生成低融物，防止粘附更多的氧化铝。例如，日本特公昭61-44836号公报所揭示的使用了将石墨和烧结氧化钙、电融氧化钙、或者含有CaO成分的其他陶瓷工业用原料进行组合的原料作为主要成分的耐火材料的铸造用喷嘴。
通常在铸造钢时，作为将熔融的钢流从TD注入到模型中的喷嘴，具有如图1所示的将分开的多个喷嘴进行组合的分割型和如图2所示的由单一的喷嘴构成的单一型。
分割型喷嘴是将安装在浇口盘1的底部开口的上部喷嘴2、滑动喷嘴3、下部喷嘴4以及浸没在模型6内的浸没喷嘴5进行组合而构成的，通过调整滑动喷嘴3开口部的开口度，而控制向模型6内的流量。这种分割型喷嘴具有很好的控制流量的功能，并且液面稳定。因此不仅在一定条件下的稳定铸造成为可能，在安全性方面也很好，被广泛使用。
单一型喷嘴是通过一根长的浸没喷嘴8形成从浇口盘1的底部开口到模型6内的流路，通过配置在浇口盘1内的长塞棒7，调整浇口盘1的底部开口的开口度，来控制向模型6内的流量。
如果将上述含有CaO的材料用于上述两种喷嘴的内孔面，在如图2所示的单一型喷嘴的情况下，确实可以减少内孔面上氧化铝的粘附，也减少了大型氧化铝系的夹杂物。但是在用于如图1所示的分割型的一部分个别喷嘴上时，与用于单一型喷嘴的情况相比较，铸片内的大型氧化铝系夹杂物具有增多的倾向。
在利用上述单一型喷嘴的铸造方法中，通过喷嘴内的熔融钢流几乎不与空气接触，但是在使用分割型喷嘴时，空气从喷嘴的接缝流入，尤其是滑动喷嘴(以下称“SN”)在使用中必须滑动，因此接触面之间的密封很难，空气从接触面之间侵入。
铝镇静钢在熔融的钢流中溶解铝，如果与空气接触，就会氧化生成氧化铝。这样生成的氧化铝进入到铸片内会成为氧化铝系夹杂物。在由多个分开的喷嘴构成的分割型喷嘴的情况下，即使将含有CaO的耐火材料用于特定的喷嘴上，氧化铝也会粘附在没有使用含有CaO的耐火材料的喷嘴上，因此合成大型化的氧化铝而进入到铸片内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷嘴，当将含有CaO的材料用于铸造铝镇静钢的喷嘴上时，不管是单一型还是分割型等各种类型，都可以使铸片内大型的氧化铝系夹杂物的量降低。
另一个目的在于提供一种铝镇静钢的铸造方法，可以大幅度降低铸片中大型氧化铝系夹杂物的含有量，降低次品率。
分别将含有CaO的耐火材料用于从浇口盘向模型内注入熔融钢流的各种喷嘴的各自内孔，调查所得的铸片内的大型氧化铝系夹杂物含有量的结果，该含有量与喷嘴内孔面的总面积和使用的耐火材料中的CaO的含有量之间具有非常强的相关性，本发明是根据适用上述数量的具体数值条件而完成的。
即本发明是利用含有CaO的质量在20％以上的耐火材料形成从浇口盘向模型中注入熔融钢流所使用的喷嘴的内孔面总面积的50％以上。
在如上述图1所示的分割型的喷嘴的情况下，即使将含有CaO的耐火材料局部地用于内孔面，氧化铝也会粘附在没有使用含有CaO的耐火材料的喷嘴上，粘附的氧化铝合成大型化的氧化铝进入到铸片内。
通过将含有CaO的质量在20％以上的耐火材料用于熔融钢流流下的喷嘴内孔面的总面积50％以上的内孔面上，利用含有CaO的耐火材料所具有的吸附氧化铝的作用和CaO与氧化铝反应而生成的低融物呈液态而平滑内孔面的作用，以及防止粘附氧化铝、防止氧化铝合体的作用的相辅相成的效果，所得的铸片内的氧化铝系大型夹杂物的含有量大幅度减少。
为发挥其相辅相成的效果，含有CaO的耐火材料必须在喷嘴的内孔面总面积50％以上的内孔面上加以使用。如果不够50％，减少流入模型内氧化铝的量的作用就减小，降低铸片内的氧化铝系大型夹杂物的含有量的改善效果就减小。最好在60％以上，更好的是利用含有CaO的耐火材料构成整个喷嘴内孔面的整体，但是在通过使用含有CaO的耐火材料发生熔损、摩耗等、而产生使用上的问题的地方，选择适合使用对应于此的以前的耐火材料等使用条件很重要。
本发明如果是含有CaO的耐火材料占喷嘴整体的内孔面积的50％以上，就可以适用于下述任何场合：上部喷嘴和浸没喷嘴；或者SN和浸没喷嘴；或者上部喷嘴和SN和浸没喷嘴；更进一步地无论是如图1所示的由上部喷嘴和SN和浸没喷嘴所组合的所谓分割型的情况；或者是如图2所示由浸没喷嘴单体构成的情况都可以使用。更进一步地即使是上述分割型的情况，包含上部喷嘴和SN、或者SN和下部喷嘴作成一体的喷嘴的场合也可以同样适用。并且在上述单一型的情况下，即使在喷嘴内孔面的一部分使用含有CaO的耐火材料，如果达到喷嘴整体的内孔面总面积的50％以上加以使用就可以获得铸片质量大幅度改善的效果。
用于喷嘴内孔面的耐火材料的CaO含有量如果没有达到20质量％，氧化铝的吸附能力和防止氧化铝附着的能力就减小，铸片内的氧化铝系大型夹杂物的含有量的改善程度就减小，因此必须达到20质量％以上。
如果从降低铸片内的大型氧化铝系夹杂物存在的效果而言，耐火材料中含有的CaO量没有上限，但是如果CaO变多，就会有熔损加大，容易消化的情况，因此适应使用条件进行适当的调整是很重要的。在一般的铸造条件下，CaO的量如果在60％的左右就足够了。
较好的耐火材料的例子，可举出如MgO-CaO系耐火材料、MgO-CaO-C系耐火材料、ZrO2-CaO系耐火材料、ZrO2-CaO-C系耐火材料等，特别是MgO-CaO系耐火材料、MgO-CaO-C系耐火材料氧化铝吸附能力很好而更受欢迎。
含有CaO的耐火材料至少用于喷嘴的与钢流接触的内表面是很重要的，内孔面以外的部位也可以使用与内孔面相同的材料，也可以原样使用用于一般喷嘴的耐火材料。
附图说明
图1所示是作为本发明可以使用的喷嘴的例子，安装SN的多个喷嘴构成的分割型喷嘴的构造图。
图2所示是作为本发明可以使用的喷嘴的例子，单一型喷嘴的构造图。
图3所示是含有CaO的耐火材料所占喷嘴内孔面全部的面积比例和所得铸片中存在的大型氧化铝系夹杂物的关系。
图4所示是形成喷嘴内孔面的耐火材料的平均CaO含有量和所得的铸片中存在的大型氧化铝系夹杂物的关系。
具体实施方式
示出将本发明用于图1所示的分割型喷嘴的实施例。
表1
  材料     A     B     C     D
组成质量％   CaO     40     50     --     --
  MgO     30     46     --     --
  AL2O3     --     --     70     96
C 30 4 30 4
表1利用A-D表示用于构成图1所示的分割喷嘴的各喷嘴的材料的组成。同表所示的材料A和B是与本发明相关的含有CaO的材料，材料C和D是用于比较的不含有CaO的材料。
将A-D的材料成型·烧结·加工成厚度10厘米的套筒状，制作耐火材料成形体，插入喷嘴内孔，用泥浆粘结成为图1所示的喷嘴。将材料A和C用于浸没喷嘴，将B和D用于上部喷嘴和滑动喷嘴(SN)以及下部喷嘴。
表2将使用了含有CaO的耐火材料的各喷嘴的内孔面的面积作为内孔表面积来加以表示。
表2
    内孔表面积(平方厘米)
    上部喷嘴     393
    滑动喷嘴     438
    下部喷嘴     368
    浸没喷嘴     915
将图1所示上部喷嘴2、SN3、下部喷嘴4以及浸没喷嘴5进行组合，将这些喷嘴作成分割型的连续铸造用的喷嘴。
调查用于这种喷嘴的材料对铸片质量带来的影响，调查含有CaO的耐火材料的使用效果。调查是根据改变喷嘴的组合，在锅容量为250吨、TD容量为45吨、铸片的拉拔速度为1.0-1.3m/分的铸造条件下，进行铝镇静钢的铸造，获得的铸片中含有50μm以上的大型氧化铝系夹杂物，在每单位面积的个数，来调查其效果的。
表3
  比较例   实施例
  1   2   3   4   5   6   7   1   2   3   4   5   6   7
    内孔所用材料   上部喷嘴   D   B   D   D   D   B   D   B   D   D   B   B   B   B
  滑动喷嘴   D   D   B   D   D   B   B   D   B   B   B   B   D   B
  下部喷嘴   D   D   D   B   D   D   B   D   D   B   B   D   B   B
  浸没喷嘴   C   C   C   C   A   C   C   A   A   A   C   A   A   A
    CaO内孔面积％*1   0   19   21   17   43   39   38   62   64   61   57   83   79   100
    夹杂物个数   *2   100   90   87   92   75   80   82   15   13   16   22   6   7   3
*1内孔部的含有Ca材料相对于内孔总面积所占的面积比例
*2大型氧化铝系夹杂物的个数(指数为将比较例1作为100)
表3表示该调查结果。同表中，将比较例1的利用分割型喷嘴所获得的铸片内的大型氧化铝系夹杂物的个数作为100，用该指数表示其他各例的个数。从而表示指数越小就是大型氧化铝系夹杂物越少的品质良好的铸片。
图3是将表3的结果图表化，含有CaO的耐火材料所占喷嘴内孔面全体的面积比例与大型氧化铝系夹杂物的个数的关系。
从该图中可以看出如果含有CaO的耐火材料所占喷嘴内孔面全体的面积比例达到50％以上，夹杂物的个数大幅度减少，铸片的质量变好。并且铸片的质量随着含有CaO的耐火材料的面积比例增加而变得更好，最好将含有CaO的耐火材料用于喷嘴内孔面的全部。
下面调查在图1所示的喷嘴构造的情况下，含有CaO的耐火材料中CaO的含有量对铸片质量带来的影响。
表4
  材料   A   B   E   F   G   H   I   J   K   L
  组成质量％   CaO   40   50   10   15   20   30   10   15   20   30
  MgO   30   46   60   55   50   40   76   71   66   56
  C   30   4   30   30   30   30   4   4   4   4
表4所示是在表1所示的A、B组成的基础上，表示E-L组成的含有CaO的耐火材料的例子。用这些含有CaO的耐火材料与表1所示的材料的情况一样，成型·烧结·加工成套筒状，制作耐火材料成形体，插入喷嘴内用泥浆粘结做成试验用的喷嘴，在图1中将A、E、F、G、H用于浸没喷嘴5，将B、I、J、K、L用于上部喷嘴2、SN3和下部喷嘴4。
各喷嘴的内孔的表面积与表2相同。
表5所示是调查利用将这些喷嘴组合成如图1所示的分割型喷嘴，在上述同样条件下进行铸造所获得的铸片质量的结果。质量评价方法与表3的情况一样。
表5
    比较例     实施例
    8     9     8     9     10
    内孔所用材料     上部喷嘴     I     J     K     L     B
    滑动喷嘴     I     J     K     L     B
    下部喷嘴     I     J     K     L     B
    浸没喷嘴     E     F     G     H     A
    大型氧化铝系夹杂物*1     80     65     20     14     3
*1夹杂物的个数是利用将比较例1作为100的指数进行表示的。
将表5的结果整理在图4中，表示喷嘴的内孔耐火材料的平均CaO的含有量和大型氧化铝系夹杂物的个数的关系。如该图所示，表明内孔耐火材料中的CaO的平均含有量如果在20质量％以上，铸片的质量可以得到大幅度改善。
在产业上利用的可能性
本发明可以适用于在铸造铝镇静钢时，用于大幅减少铸片中的大型氧化铝系夹杂物的含有量的不管是分割型还是单一型的各种喷嘴。

Claims (5)

1.一种连续铸造铝镇静钢用的喷嘴，其特征在于，利用含有20质量％以上的CaO的耐火材料形成从浇口盘向模型注入熔融钢流而使用的连续铸造用的喷嘴的内孔面总面积的50％以上。
2.权利要求1所述的连续铸造铝镇静钢用的喷嘴，其特征在于，将含有在20质量％以上CaO的耐火材料成形、烧结成套筒状，将其插入上述喷嘴的内孔。
3.权利要求1所述的连续铸造铝镇静钢用的喷嘴，其特征在于，连续铸造用喷嘴是分割型或者单一型。
4.一种铝镇静钢的连续铸造方法，其特征在于，通过调整用于上述喷嘴内孔面上的含有CaO的耐火材料中的CaO含有量和内孔面上含有CaO耐火材料的使用比例，来减少借助内孔面上使用含有CaO的耐火材料的连续铸造用喷嘴将熔融的钢流从浇口盘注入到模型中所获得的铸片内大型氧化铝系夹杂物。
5.权利要求4所述的铝镇静钢的连续铸造方法，其特征在于，内孔面上使用的含有CaO的耐火材料中的CaO含有量在20质量％以上，并且内孔面上含有CaO的耐火材料的使用比例是连续铸造用喷嘴的内孔面总面积的50％以上。
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