DE4003568C2

DE4003568C2 -

Info

Publication number: DE4003568C2
Application number: DE4003568A
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Ando; Takafumi Gifu Jp Aoki
Original assignee: AKECHI CERAMICS Co Ltd GIFU JP
Current assignee: AKECHI CERAMICS Co Ltd GIFU JP
Priority date: 1989-02-07
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1992-09-10
Also published as: GB2227962A; KR900012709A; GB9001483D0; US4989762A; GB2227962B; KR920005724B1; JPH02207951A; FR2642687A1; JPH0314540B2; DE4003568A1; FR2642687B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchausguß für erschmolzenen Stahl, bei der beim kontinuierlichen Gießen bzw. Strang gießen eines aluminiumhaltigen, aluminiumberuhigten er schmolzenen Stahls wirksam ein Zusetzen bzw. Verstopfen einer von erschmolzenem Stahl durchströmten Bohrung des Tauchausgusses verhindert werden kann.

Ein kontinuierliches Gießen von erschmolzenem Stahl erfolgt beispielsweise durch Gießen von aus einer Pfanne in einer Gießwanne stammendem, erschmolzenem Stahl durch einen an der Unterseite der Gießwanne befestigten Tauchausguß für er schmolzenen Stahl in eine senkrecht unter dem Tauchausguß für den erschmolzenen Stahl befindliche senkrechte Kokille zur Bildung eines Gußstahlstrangs und kontinuierliches Ab ziehen des gebildeten Gußstahlstrangs als langer Strang.

Als Tauchausguß für erschmolzenen Stahl gelangt allgemein ein solcher mit einem Aluminiumoxid/Graphit-Feuerfest material zum Einsatz.

Ein Tauchausguß für erschmolzenen Stahl mit einem Aluminiumoxid/Graphit-Feuerfestmaterial ist jedoch mit folgenden Nachteilen behaftet:

Wird ein aluminiumberuhigter erschmolzener Stahl gegossen, reagiert das als Desoxidationsmittel zugesetzte Aluminium mit in dem erschmolzenen Stahl enthaltenem Sauerstoff unter Bildung nicht-metallischer Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid. Die gebildeten nicht-metallischen Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, scheiden sich ab und sammeln sich an der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmol zenen Stahl, durch die der erschmolzene Stahl fließt, an und verstopfen diese. Auf diese Weise bereitet es Schwierig keiten, den Gießvorgang stabil zu halten. Darüber hinaus lösen sich die an der Oberfläche der Bohrung angesammelten nicht-metallischen Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, oder fallen ab und werden in den Gußstahlstrang eingeschlossen, wodurch dessen Qualität beeinträchtigt wird.

Um nun einem durch die nicht-metallischen Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, hervorgerufenen Zusetzen bzw. Verstopfen der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl zu begegnen, wurde bereits vorgeschlagen, ein Inertgas von der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl in Richtung auf den durch die Bohrung strömenden er schmolzenen Stahl zu blasen, um die in dem erschmolzenen Stahl vorhandenen nicht-metallischen Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, an einem Absetzen und einer Ansammlung auf der Oberfläche der Bohrung zu verhindern (bekannte Maßnahme 1).

Die bekannte Maßnahme 1 ist mit folgenden Nachteilen be haftet:

Eine größere Menge des eingeblasenen Inertgases führt dazu, daß die durch das Inertgas gebildeten Blasen in den Guß stahlstrang eingeschlossen werden. Dies führt dazu, daß in dem Stahlprodukt nach beendetem Auswalzen Fehler, wie Lunker, auftreten. Dieses Problem macht sich besonders stark bemerkbar, wenn ein erschmolzener Stahl für qualitativ hochwertige dünne Stahlbleche vergossen werden soll. Eine geringere Menge an eingeblasenem Inertgas führt je doch andererseits zu einer Ablagerung und Ansammlung der nicht-metallischen Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, auf der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den er schmolzenen Stahl. Dies wiederum führt zu einem Zusetzen bzw. einer Verstopfung der Bohrung. Bei langdauerndem Gießen von erschmolzenem Stahl bereitet eine stabile Steuerung der von der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den er schmolzenen Stahl aufgeblasenen Inertgasmenge immer größere Schwierigkeiten, da die Form des den Tauchausguß für den erschmolzenen Stahl bildenden Feuerfestmaterials eine Änderung erfährt. Dies führt zu einer Ablagerung und An sammlung der nicht-metallischen Einschlüsse, wie α-Aluminium oxid, auf der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl und bedingt ein Zusetzen bzw. eine Verstopfung der Bohrung. Darüber hinaus wird bei lang dauerndem Gießen von erschmolzenem Stahl durch das einge blasene Inertgas eine lokale Erosion der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl be trächtlich beschleunigt. Dadurch wird ein kontinuierliches Einblasen des Inertgases ohne rasche Verstopfung der Bohrung unmöglich.

Um nun diesen Schwierigkeiten ohne Anwendung mechanischer Maßnahmen, z. B. ein Einblasen von Inertgas, zu begegnen, wurde auch bereits ein Tauchausguß für erschmolzenen Stahl mit einem Bornitridfeuerfestmaterial verwendet (bekannter Tauchausguß 2).

Der bekannte Tauchausguß 2 für erschmolzenen Stahl ist jedoch mit folgenden Nachteilen behaftet:

Ein Tauchausguß für erschmolzenen Stahl mit einem Bor nitridfeuerfestmaterial ist nur unter hohen Herstellungs kosten herstellbar. Darüber hinaus läßt die Wirksamkeit dieses Tauchausgusses in bezug auf die Hemmung einer Ablagerung der nicht-metallischen Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, auf der Oberfläche der Bohrung noch erheblich zu wünschen übrig. Schließlich besitzt Bornitrid einen hohen Wärmeaus dehnungskoeffizienten. Wenn folglich bei integraler Her stellung eines Tauchausgusses für erschmolzenen Stahl mit Hilfe eines Aluminiumoxid/Graphit-Feuerfestmaterials für den Außenbereich des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl und eines Bornitridfeuerfestmaterials für einen die Bohrung bildenden Innenbereich des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl erfolgt, ist die Verbindung an der Grenzfläche zwischen dem den äußeren Bereich des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl bildenden Aluminiumoxid/Graphit- Feuerfestmaterial und dem den Innenbereich des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl bildenden Bornitridfeuerfest material schlecht, so daß eine Ablösung des Bornitrid feuerfestmaterials von dem Aluminiumoxid/Graphit-Feuerfest material während des Gießens von erschmolzenem Stahl den Gießvorgang erschwert.

Zur Verhinderung einer Verstopfung der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl ist aus der JP-OS 57-71 860 ein Tauchausguß für erschmolzenen Stahl bekannt, die unter Verwendung eines Feuerfestmaterials hergestellt wurde, das im wesentlichen aus:
10 bis 50 Gew.-% Graphit,
20 bis 75 Gew.-% Calciumoxid,
und zum Rest einem Feuerfestmaterialzuschlag besteht.

Der genannte Feuerfestmaterialzuschlag kann zusätzlich, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Feuerfestmaterialzuschlags, 1 bis 15 Gew.-Teil(e) metallischen Aluminiums enthalten (bekannter Tauchausguß 3).

Der bekannte Tauchausguß 3 für erschmolzenen Stahl ist jedoch mit folgenden Nachteilen behaftet:

Zugegebenermaßen reagiert Calciumoxid (CaO) rasch mit den bei der Reaktion des als Desoxidationsmittel zugesetzten Aluminiums mit dem in erschmolzenem Stahl vorhandenem Sauerstoff gebildeten nicht-metallischen Einschlüssen, wie α-Aluminiumoxid, unter Bildung niedrigschmelzender Ver bindungen. Folglich wirkt Calciumoxid im Sinne einer Ver hinderung der Ablagerung und Ansammlung der nicht-metalli schen Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, auf der Oberfläche der Bohrung. Wenn jedoch Calciumoxid alleine vorhanden ist, reagiert dieses selbst bei Raumtemperatur heftig mit Wasser oder Luftfeuchtigkeit unter Bildung von Calciumhydroxid (Ca(OH)₂), das leicht zerfällt und in ein Pulver übergeht. Auf diese Weise kommt es zu einer Beeinträchtigung der Form des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl. Die La gerung des Tauchausgusses für erschmolzenen Stahl erfordert folglich erhebliche Sorgfalt. Darüber hinaus entsteht in folge des hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Calcium oxid im Inneren des Tauchausgusses für erschmolzenen Stahl eine erhebliche Wärmespannung, wenn Calciumoxid alleine vorhanden ist und erwärmt wird. Auf diese Weise kommt es zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung, was wiederum eine schlechtere Wärmeschockbeständigkeit des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl zur Folge hat.

Aus den genannten Gründen bereitet es Schwierigkeiten, einen aus einem Feuerfestmaterial, in dem Calciumoxid alleine vorhanden ist, hergestellten Tauchausguß für erschmolzenes Metall über längere Zeit hinweg zum kontinuierlichen Gießen von erschmolzenem Stahl zu verwenden.

Es besteht folglich ein erheblicher Bedarf nach einem Tauchausguß für erschmolzenen Stahl, bei der sich wirksam ein Zusetzen bzw. eine Verstopfung der Bohrung und ein Formabbau des den Tauchausguß bildenden Feuerfestmaterials auch ohne mechanische Maßnahmen, z. B. ein Einblasen von Inertgas, verhindern lassen.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Tauchausguß für erschmolzenen Stahl mit einer von erschmolzenem Stahl durchströmten Bohrung längs seiner Achse, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß zumindest ein Teil des die Bohrung bildenden Innenbereichs des Tauchausgusses für erschmolzenen Stahl aus einem Feuerfestmaterial gebildet ist, das im wesentlichen aus
40 bis 85 Gew.-% eines Zirkonoxidklinkers mit kubischem Zirkonoxid und Calciumzirkonat, wobei der Gehalt an Calciumoxid in dem Zirkonoxidklinker im Bereich von 3 bis 35 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Zirkonoxidklinkers, liegt;
10 bis 30 Gew.-% Graphit und
1 bis 15 Gew.-% Siliziumdioxid und/oder 1 bis 15 Gew.-% Magnesiumoxid besteht.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt die Figur eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tauchausgusses für erschmolzenen Stahl.

Wenn man einen Tauchausguß für erschmolzenen Stahl mit Hilfe eines Feuerfestmaterials, das neben Zirkonoxid Calciumoxid enthält, herstellt, läßt sich die heftige Reaktion von Calciumoxid mit Wasser oder Luftfeuchtigkeit dämpfen und damit einen Abbau der Form des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl verhindern. Ferner kann man durch die Bildung niedrigschmelzender Verbindungen durch Reaktion des auf der Oberfläche der Bohrung in dem Zirkon oxidklinker enthaltenen Calciumoxids mit dem bei der Reaktion des der Stahlschmelze als Desoxidationsmittel zugesetzten Aluminium mit dem in der Stahlschmelze vor handenem Sauerstoff gebildeten nicht-metallischen Einschlüs sen, wie α-Aluminiumoxid, die nicht-metallischen Ein schlüsse, wie α-Aluminiumoxid, an einer Ablagerung und Ansammlung auf der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl hindern.

Einen Zirkonoxidklinker gegebener Teilchengröße erhält man durch Erschmelzen von Calciumoxid und Zirkonoxid in einem elektrischen Ofen bei einer Temperatur von mindestens 1600°C, anschließendes Abkühlen der erhaltenen Schmelze unter Verfestigung derselben und abschließendes Pulveri sieren des erhaltenen Feststoffs. Der hierbei erhaltene Zirkonoxidklinker, der kubisches Zirkonoxid und Calcium zirkonat (CaO×ZrO₂) enthält, ist ähnlich stabil wie stabilisiertes Zirkonoxid und besitzt einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Er hemmt eine heftige Reaktion des Calciumoxids mit Wasser oder Luftfeuchtig keit und verhindert damit einen Formabbau des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl.

Wenn der genannte Zirkonoxidklinker gemeinsam mit Siliziumdioxid und/oder Magnesiumoxid in gegebener Menge vorhanden ist, neigt das in jedem Zirkonoxidklinkerteil chen enthaltene Calciumoxid unter dem Einfluß des gleich zeitig vorhandenen Siliziumdioxids und/oder Magnesiumoxids ohne weiteres zu einer Wanderung in Richtung auf die Ober fläche jeden Zirkonoxidklinkerteilchens. Mit anderen Worten gesagt, wandert das mit dem α-Aluminiumoxid, d. h. dem Hauptbestandteil der sich auf der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl ab lagernden nicht-metallischen Einschlüsse, reagierende Calciumoxid in Richtung zur Oberfläche jeden Zirkonoxid klinkerteilchens und sammelt sich dort an. Dies gestattet eine Hemmung der heftigen Reaktion des Calciumoxids mit Wasser oder Luftfeuchtigkeit und sorgt für eine konti nuierliche Reaktion zwischen dem Calciumoxid und α-Aluminium oxid unter Bildung der niedrigschmelzenden Verbindungen. Auf diese Weise läßt sich über lange Zeit hinweg eine Ab lagerung und Ansammlung der nicht-metallischen Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, auf der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl wirksam verhindern.

Im folgenden werden die Gründe für die spezielle chemische Zusammensetzung des zumindest einen Teil des Innenbereichs des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl bildenden Feuerfestmaterials angegeben:

1. Zirkonoxidklinker

Zirkonoxidklinker besitzt einen geringen Wärmeausdehnungs koeffizienten und eine hervorragende Abblätterungsbeständig keit. Wenn jedoch der Gehalt an Zirkonoxidklinker unter 40 Gew.-% liegt, wird die Menge an Calciumoxid, das mit den nicht-metallischen Einschlüssen, wie α-Aluminium oxid, in dem erschmolzenen Stahl reagieren soll, unzu reichend, so daß sich auch die Ablagerung und Ansammlung der nicht-metallischen Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, auf der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl nicht verhindern lassen. Liegt andererseits der Gehalt an Zirkonoxidklinker über 85 Gew.-%, steigt der Wärmeausdehnungskoeffizient unter gleichzeitigem Verlust der Abblätterungsbeständigkeit. Folglich sollte die Menge an Zirkonoxidklinker im Bereich von 40 - 85 Gew.-% liegen. Der Zirkonoxidklinker sollte vorzugsweise eine durchschnittliche Teilchengröße von bis zu 44 µm aufweisen, um eine gute Oberflächenglätte des Tauchausgusses zu gewährleisten.

2. Im Zirkonoxidklinker enthaltenes Calciumoxid

Das in Zirkonoxidklinker enthaltene Calciumoxid, dessen Eigenschaft zur heftigen Reaktion mit Wasser oder Luft feuchtigkeit in hohem Maße verlorengegangen ist, reagiert mit den nicht-metallischen Einschlüssen, wie α-Aluminium oxid, in erschmolzenem Stahl unter Bildung der niedrig schmelzenden Verbindungen. Liegt der Gehalt an Calcium oxid in dem Zirkonoxidklinker unter 3 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Zirkonoxidklinker, stellt sich jedoch der gewünschte Effekt nicht ein. Darüber hinaus bedingt die Anwesenheit von Baddeleyit (ZrO₂) im Zirkonoxidklinker einen Formabbau des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl. Liegt der Gehalt an Calciumoxid im Zirkonoxidklinker über 35 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Zirkonoxid klinker, reagiert das nicht zu Calciumzirkonat gelöste Calciumoxid heftig mit Wasser oder Luftfeuchtigkeit und besitzt einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Darüber hinaus kommt es hierbei zu einem Formabbau des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl. Folglich sollte der Gehalt an Calciumoxid im Zirkonoxidklinker auf einen Be reich von 3 bis 35 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Zirkonoxidklinker, begrenzt werden.

3. Graphit

Graphit besitzt die Funktion einer Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit, der Benetzbarkeit des Feuerfest materials durch erschmolzenen Stahl und einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Feuerfestmaterials. Insbesondere eignet sich natürlicher Graphit zur Gewährleistung der geschilderten Funktion. Wenn jedoch der Gehalt an Graphit unter 10 Gew.-% liegt, stellt sich der gewünschte Effekt bei gleichzeitig schlechter Abblätterungsbeständigkeit nicht ein. Liegt der Gehalt an Graphit über 30 Gew.-%, geht andererseits die Korrosionsbeständigkeit verloren. Folglich sollte der Graphitgehalt auf einen Bereich von 10 bis 30 Gew.-% begrenzt werden. Vorzugsweise sollte der Graphit eine durchschnittliche Teilchengröße von bis zu 500 µm aufweisen, damit die geschilderten Funktionen voll zur Geltung kommen.

4. Siliziumdioxid

Siliziumdioxid fördert die Bewegung des Calciumoxids in jedem Zirkonoxidklinkerteilchen in Richtung auf die Ober fläche jeden Zirkonoxidklinkerteilchens und die Ansammlung des Calciumoxids an der Zirkonoxidklinkerteilchenober fläche. Darüber hinaus kommt dem Siliziumdioxid die Aufgabe einer Verminderung des Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zirkonoxidklinkers und einer Verbesserung seiner Abblätter beständigkeit zu. Wenn der Siliziumdioxidgehalt unter 1 Gew.-% liegt, stellt sich der gewünschte Effekt nicht ein. Wenn andererseits der Siliziumdioxidgehalt 15 Gew.-% übersteigt, geht bei sich verschlechternder Korrosions beständigkeit auch die Form des Feuerfestmaterials verloren. Folglich sollte der Siliziumdioxidgehalt auf einen Bereich von 1 bis 15 Gew.-% beschränkt werden. Im Hinblick auf eine akzeptable Dispergierbarkeit des Siliziumdioxids und eine Verbesserung der geschilderten Aufgaben des Siliziumdioxids sollte letzteres vorzugsweise eine durch schnittliche Teilchengröße von bis zu 20 µm aufweisen.

5. Magnesiumoxid

Dem Magnesiumoxid kommt, ähnlich wie dem Siliziumdioxid, die Aufgabe zu, die Bewegung des Calciumoxids in jedem Zirkonoxidklinkerteilchen in Richtung auf die Oberfläche jeden Zirkonoxidklinkerteilchens und seine Ansammlung an dieser Stelle zu begünstigen. Liegt der Magnesiumgehalt unter 1 Gew.-%, stellt sich der gewünschte Effekt nicht ein. Wenn der Magnesiumoxidgehalt 15 Gew.-% übersteigt, führt andererseits die Reaktion des Magnesiumoxids mit Aluminium oxid in dem erschmolzenen Stahl zu einer Spinellbildung (MgO×Al₂O₃) und folglich zu einer leichteren Ablagerung und Ansammlung der nicht-metallischen Einschlüsse, wie Spinell, auf der Oberfläche der Bohrung des Tauchausgusses für den erschmolzenen Stahl. Im Hinblick auf eine akzeptable Dispergierbarkeit des Magnesiumoxids und eine Verbesserung der genannten Aufgabe des Magnesiumoxids sollte letzteres vorzugsweise eine durchschnittliche Teilchengröße von bis zu 20 µm aufweisen. Sind in dem Feuerfestmaterial beide Zuschläge, nämlich Magnesiumoxid und Siliziumdioxid, ent halten, lassen sich die geschilderten Aufgaben von Magnesium oxid und Siliziumdioxid synergistisch verbessern.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung eine Ausführungs form des erfindungsgemäßen Tauchausgusses für erschmolzenen Stahl näher erläutert.

In der Figur ist ein erfindungsgemäßer Tauchausguß für erschmolzenen Stahl im lotrech ten Schnitt dargestellt. In dieser Ausführungsform befindet sich der erfindungsgemäße Tauchausguß für erschmolzenen Stahl zwischen einer Gießwanne und einer darunter an geordneten senkrechten Form. Wie aus der Figur ersichtlich, besitzt ein erfindungsgemäßer Tauchausguß 4 für erschmolzenen Stahl längs seiner Achse eine von er schmolzenem Stahl durchströmte Bohrung 1. Ein Innenbereich 2 des Tauchausgusses 4 für erschmolzenen Stahl, der die Boh rung 1 bildet, besteht aus einem Feuerfestmaterial der an gegebenen chemischen Zusammensetzung. Der den inneren Be reich 2 umgehende äußere Bereich 3 besteht aus einem Feuerfestmaterial, beispielsweise einem Aluminiumoxid/ Graphit-Feuerfestmaterial hervorragender Erosionsbeständig keit gegenüber erschmolzenem Stahl. Bei der in der Figur dargestellten Tauchausguß 4 für erschmolzenen Stahl kann man eine Ablagerung und Ansammlung der in erschmolzenem Stahl vorhandenen nicht-metallischen Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, auf der Oberfläche des die Bohrung 1 bildenden inneren Bereichs 2 des Tauchausgusses 4 für den erschmolzenen Stahl über lange Zeit hinweg verhindern.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung näher veran schaulichen.

Beispiel

Zunächst werden Calciumoxid (CaO) und Zirkonoxid (ZrO₂) in einem elektrischen Ofen bei einer Temperatur von min destens 1600°C erschmolzen. Die erhaltene Schmelze wird zur Verfestigung auf Raumtemperatur abgekühlt und danach in einer Kugelmühle pulverisiert, wobei ein Zirkonoxid klinker einer durchschnittlichen Teilchengröße von bis zu 44 µm erhalten wird. Der Gehalt an Calciumoxid in dem er haltenen Zirkonoxidklinker liegt im Bereich von 3 bis 35 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile Zirkonoxidklinker.

Verschiedenen, den in der geschilderten Weise hergestellten Zirkonoxidklinker enthaltenden Rohmaterialmischungen der in Tabelle I angegebenen Zusammensetzung wird ein pulver förmiges bzw. flüssiges Phenolharz in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-% einverleibt. Die eine erfindungsgemäße Zusammensetzung aufweisenden Rohmaterialmischungen Nr. 1 bis 3 mit dem zugesetzten Phenolharz werden gründlich durchgemischt und -geknetet, um eine Knetmasse herzu stellen. Aus jeder der erhaltenen Knetmassen werden ein 30 mm×30 mm×250 mm großer Formling zum Testen der Ablagerungsmenge an nicht-metallischen Einschlüssen, wie α-Aluminiumoxid, und ein weiterer röhrenförmiger Formling eines Außendurchmessers von 100 mm, eines Innendurchmessers von 40 mm und einer Länge von 250 mm zum Testen der Ab blätterbeständigkeit hergestellt. Die erhaltenen Formlinge werden zur Herstellung von Prüflingen (im folgenden als "erfindungsgemäße Prüflinge Nr. 1 bis 3" bezeichnet) bei einer Temperatur im Bereich von 1000-1200°C reduktions gebrannt.

Weiterhin wird den in der geschilderten Weise herge stellten Zirkonoxidklinker enthaltenden Rohmaterialmi schungen Nr. 4 bis 6 einer chemischen Zusammensetzung außer halb des erfindungsgemäßen Bereichs (vgl. ebenfalls Tabelle I) pulverförmiges bzw. flüssiges Phenolharz in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-% einverleibt. Die erhal tenen Rohmaterialmischungen Nr. 4 bis 6 mit dem zugesetzten Phenolharz werden zur Zubereitung einer Knetmasse durchge mischt und -geknetet. Aus den erhaltenen Knetmassen werden ein 30 mm×30 mm×250 mm großer Formling zum Testen der Ablagerungsmenge an nicht-metallischen Einschlüssen, wie α-Aluminiumoxid, und ein weiterer röhrenförmiger Formling eines Außendurchmessers von 100 mm, eines Innendurchmes sers von 40 mm und einer Länge von 250 mm zum Testen der Abblätterbeständigkeit hergestellt. Die erhaltenen Form linge werden zur Herstellung von Vergleichsprüflingen ("Vergleichsprüflinge 1 bis 4") bei einer Temperatur von 1000-1200°C reduktionsgebrannt.

Tabelle I

Von den erfindungsgemäßen Prüflingen Nr. 1 bis 3 und den Vergleichsprüflingen Nr. 4 bis 6 werden das spezifische Schüttgewicht, die scheinbare Porosität (%) und die Biege festigkeit (kPa) sowie die Oberflächeneigenschaften ein schließlich der durchschnittlichen Rauheit Ra (µm), der maximalen Höhe R_max (µm) und einer durchschnittlichen Zehn-Punktrauheit Rz - D (µm) bestimmt. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle II.

Die erfindungsgemäßen röhrenförmigen Prüflinge Nr. 1 bis 3 bzw. die röhrenförmigen Vergleichsprüflinge Nr. 4 bis 6 mit Außendurchmessern von 100 mm, Innendurchmessern von 40 mm und Längen von 250 mm werden 30 min lang in einem elektrischen Ofen auf eine Temperatur von 1550°C erwärmt und danach zur Ermittlung der Abblätterbeständigkeit rasch in Wasser abgekühlt. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle II.

Die 30 mm×30 mm×250 mm großen erfindungsgemäßen Prüf linge Nr. 1 bis 3 bzw. Vergleichsprüflinge Nr. 4 bis 6 werden in erschmolzenen Stahl einer Temperatur von 1550°C, der Aluminium in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,10 Gew.-% enthält, 180 min lang getaucht, um das Erosionsver hältnis (%) und die Ablagerungsmenge (mm) an nicht-metalli schen Einschlüssen, wie α-Aluminiumoxid, zu bestimmen. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

Wie aus Tabelle II hervorgeht, besitzen sämtliche erfindungs gemäßen Prüflinge Nr. 1 bis 3 hervorragende Oberflächeneigen schaften und darüber hinaus ein geringes Erosionsverhältnis. Auf diese Weise läßt sich eine Formveränderung bzw. ein Form verlust des Feuerfestmaterials vermeiden. Die erfindungs gemäßen Prüflinge Nr. 1 bis 3 besitzen schließlich eine hervorragende Abblätterbeständigkeit und zeigen keine Ab lagerungen an nicht-metallischen Einschlüssen, wie α-Aluminiumoxid, so daß sich in diesem Falle ein Zusetzen bzw. ein Verstopfen der Bohrung des Tauchausgusses für erschmolzenen Stahl wirksam verhindern läßt. Sämtliche Vergleichsprüflinge Nr. 4 bis 6 zeigen dagegen eine große Menge an Ablagerung an nicht-metallischen Einschlüssen, wie α-Aluminiumoxid. Insbesondere zeigt der Vergleichs prüfling Nr. 6 mit einem die erfindungsgemäß einzuhaltende Obergrenze für Zirkonoxidklinker übersteigenden Zirkonoxid klinkergehalt eine sehr schlechte Abblätterbeständigkeit und infolge Abwesenheit von Siliziumdioxid und Magnesium oxid eine große Menge an Ablagerungen an nicht-metallischen Einschlüssen, wie α-Aluminiumoxid.

Den Rohmaterialmischungen Nr. 1 und 3 einer chemischen Zu sammensetzung innerhalb des erfindungsgemäß einzuhaltenden Bereichs (vgl. Tabelle I) wird pulverförmiges bzw. flüssiges Phenolharz in einer Menge von 5 bis 10 Gew.-% zugesetzt. Danach werden die Rohmaterialmischungen Nr. 1 und 3 mit dem zugesetzten Phenolharz zur Herstellung einer Knetmasse durchgemischt und -geknetet. Die erhaltenen Knetmassen werden zur Herstellung eines Tauchausgusses gemäß der Figur für den die Bohrung 1 bildenden inneren Bereich 2 des Tauchausgusses 4 für erschmolzenen Stahl verwendet. Zur Um hüllung des inneren Bereichs 2, d. h. zur Herstellung des äußeren Bereichs des Tauchausgusses 4 für erschmolzenen Stahl bedient man sich eines Aluminiumoxid/Graphit-Feuerfest materials. Der innere Bereich 2 und der äußere Bereich 3 werden durch bekanntes isostatisches Pressen unter einem Formdruck von 98100 kPa (1 Tonne/cm²) als Einheit herge stellt. Beim anschließenden Reduktionsbrennen bei einer Temperatur im Bereich von 1000-1200°C erhält man als Tauchschnauzen verwendbare Tauchausgüsse für erschmolzenen Stahl (im folgenden als "erfindungsgemäße Tauchausgüsse Nr. 1 bis 3" bezeichnet).

Zu Vergleichszwecken wird ein bekannter Tauchausguß für erschmolzenen Stahl, bei der ein Inertgas von der Ober fläche der Ausgußbohrung in Richtung des durch die Bohrung strömenden erschmolzenen Stahls geblasen wird (im folgenden als "Vergleichstauchausguß" bezeichnet) hergestellt.

Danach werden in einer Stranggießvorrichtung bzw. konti nuierlich arbeitenden Gießvorrichtung mit einer 250 Tonnen- Gießpfanne und einer 25 Tonnen-Gießwanne die erfindungsge mäßen Tauchausgüsse Nr. 1 bis 3 bzw. der Vergleichstauchausguß zwischen der Gießwanne und einer unter dieser an geordneten senkrechten Form befestigt. Danach wird eine aluminiumberuhigte Stahlschmelze mit Aluminium in einer Menge im Bereich von 0,05 bis 0,06 Gew.-% kontinuierlich 400 min lang vergossen, um den Ablagerungszustand an nicht metallischen Einschlüssen, wie α-Aluminiumoxid, für jeden der erfindungsgemäßen Tauchausgüsse Nr. 1 bis 3 bzw. den Vergleichstauchausguß zu bestimmen.

Hierbei hat es sich gezeigt, daß auf der Oberfläche der Bohrungen der erfindungsgemäßen Tauchausgüsse Nr. 1 bis 3 0-2 mm an nicht-metallischen Einschlüssen, wie α-Aluminium oxid, abgelagert wurden. Bei dem Vergleichstauchausguß be trägt die Ablagerung 4-12 mm.

Die Ergebnisse belegen, daß bei den erfindungsgemäßen Prüflingen Nr. 1 bis 3 bzw. erfindungsgemäßen Tauchausgüsse Nr. 1 bis 3 eine Ablagerung an nicht-metallischen Ein schlüssen, wie α-Aluminiumoxid, wirksam verhindert werden kann.

Dies gilt auch für Fälle, in denen der erfindungsgemäße Tauchausguß für erschmolzenen Stahl als Beschickungsausguß für eine kontinuierlich arbeitende Horizontal gießvorrichtung verwendet wird.

Bei einem erfindungsgemäßen Tauchausguß für erschmolzenen Stahl läßt sich, wie detailliert erläutert, dauerhaft ein Zusetzen bzw. ein Verstopfen seiner Bohrung durch nicht-metallische Einschlüsse, wie α-Aluminiumoxid, ohne Formabbau des Feuerfestmaterials wirksam verhindern.

Claims

1. Tauchausguß für erschmolzenen Stahl mit einer Bohrung längs ihrer Achse, durch die erschmolzener Stahl fließt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des die Bohrung (1) bildenden Innenbereichs des Tauchausgusses (4) für erschmolzenen Stahl aus einem Feuerfestmaterial gebildet ist, das im wesentlichen aus
40 bis 85 Gew.-% eines Zirkonoxidklinkers mit kubischem Zirkonoxid und Calciumzirkonat, wobei der Gehalt an Calciumoxid in dem Zirkonoxidklinker im Bereich von 3 bis 35 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des Zirkonoxidklinkers, liegt;
10 bis 30 Gew.-% Graphit und
1 bis 15 Gew.-% Siliziumdioxid und/oder 1 bis 15 Gew.-% Magnesiumoxid besteht.

2. Tauchausguß für erschmolzenen Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie vollständig aus dem Feuerfestmaterial besteht.

3. Tauchausguß für erschmolzenen Stahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Bohrung bildende Innenbereich des Tauchausgusses für erschmolzenen Stahl aus dem Feuerfestmaterial besteht.

4. Tauchausguß für erschmolzenen Stahl nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zirkonoxidklinker eine durchschnittliche Teilchengröße von bis zu 44 µm, der Graphit eine durchschnittliche Teilchengröße von bis zu 500 µm und das Siliziumdioxid und Magnesiumoxid eine durchschnittliche Teilchengröße von bis zu 20 µm aufweist.