DE69922210T2

DE69922210T2 - Stranggiessdüse

Info

Publication number: DE69922210T2
Application number: DE69922210T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Mizunami-shi MUROI; Kazumi Mizunami-shi Gif-ken OGURI
Original assignee: Akechi Ceramics Co Ltd
Current assignee: Akechi Ceramics Co Ltd
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2019-04-10
Also published as: EP1101549B1; EP1101549A1; CA2302310A1; DE69922210D1; EP1101549A4; AU748092B2; US6257466B1; CA2302310C; WO2000061321A1; AU3167599A; ATE283133T1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stranggießdüse, durch welche ein Verschmälern oder Verstopfen der Düsenbohrung effektiv verhindert wird, durch welche geschmolzenes Metall einschließlich Stahl während des Stranggießens des geschmolzenen Metalls, einschließlich Aluminium enthaltenden Stahls, wie beispielsweise für Automobilbleche genutzter aluminiumberuhigter Stahl, gelangt.
Stand der Technik
Eine Stranggießdüse zum Gießen von geschmolzenem Stahl wird für die im Nachfolgenden aufgeführten Zwecke genutzt.
Beim Stranggießen von geschmolzenem Stahl wird eine Stranggießdüse genutzt, um zu verhindern, daß der geschmolzene Stahl durch Kontakt mit der Umgebungsluft oxidiert wird und spritzt, wenn er aus einer Gießpfanne in eine Form abgegossen wird, und um den Strom des ausgegossenen geschmolzenen Stahls zu recken, um zu verhindern, daß nicht metallische Einschlüsse und Schlacke, welche in der Nähe oder auf der Oberfläche der Schmelze vorliegen, im Stranggießstrang eingeschlossen werden.
Die Materialien für eine herkömmliche Stranggießdüse für geschmolzenen Stahl weisen Materialien wie Graphit, Aluminium, Silica und Siliciumcarbid auf. Allerdings gibt es im Falle des Gießens von aluminiumberuhigten Stahl und dergleichen die folgenden Probleme.
Bei aluminiumberuhigten Stählen und dergleichen reagiert das Aluminium, welches als Entoxidierungsmittel und ein stabilisierendes Element dem Stahl zugegeben wurde, mit dem im geschmolzenen Stahl vorliegenden Sauerstoff, um nicht metallische Einschlüsse auszubilden, beispielsweise wie α-Aluminium. Die nicht metallischen Einschlüsse wie beispielsweise Aluminium haften und sammeln sich daher beim Gießen von aluminiumberuhigtem Stahl und dergleichen an der Oberfläche der Bohrung der Stranggießdüse, so daß die Bohrung verschmälert und im schlimmsten Fall verstopft wird, was ein stabiles Gießen schwierig macht. Darüber hinaus werden die nicht metallischen Einschlüsse, wie beispielsweise an der Oberfläche der Bohrung anhaftendes oder angesammeltes Aluminium, abgelöst oder fallen herunter und verbleiben in dem Stranggießstrang, wodurch die Qualität des Stranggießstrangs vermindert wird.
Um das zuvor erläuterte Verschmälern oder Verstopfen der Bohrung, welches durch nicht metallische Einschlüsse wie beispielsweise Aluminium verursacht wird, zu verhindern, wird ein herkömmlich genutztes Verfahren vorgeschlagen, bei welchem verhindert wird, daß die in dem geschmolzenen Stahl existierenden, nicht metallischen Einschlüsse wie Aluminium sich an der Oberfläche der Bohrung der Düse ablagern oder ansammeln, wobei ein inertes Gas von der inneren Oberfläche der Düsenbohrung in Richtung des Stromes des geschmolzenen Stahls durch die Bohrung ausgebracht wird (beispielsweise die japanische Patentveröffentlichung Nr. Hei 6-59533/1994).
Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren, bei dem das inerte Gas von einer inneren Oberfläche der Düsenbohrung ausgebracht wird, existieren allerdings die im Nachfolgenden beschriebenen Probleme. Eine zu große Menge des ausgebrachten inerten Gases verursacht ein Einschließen von durch das inerte Gas hervorgerufenen Blasen in dem Stranggießstrang, was zu durch Poren verursachten Defekten führt. Auf der anderen Seite kann eine zu geringe Menge des ausgebrachten inerten Gases das Anhaften und Sammeln der nicht metallischen Einschlüsse wie Aluminium auf der Oberfläche der Bohrung der Düse nicht verhindern, wodurch ein Verschmälern oder im schlimmsten Fall Verstopfen der Bohrung verursacht wird.
Zusätzlich ist es schwierig, das inerte Gas gleichförmig von der inneren Oberfläche der Düsenbohrung in Richtung des Stromes des geschmolzenen Stahls durch die Bohrung auszubringen, da das inerte Gas nicht entlang der Bohrung verteilt werden kann. In dem Fall, daß das Gießen über eine lange Zeitdauer durchgeführt wird, wird eine stabile Steuerung der Menge des aufgebrachten Gases allmählich schwieriger, da sich die Struktur des Materials der kontinuierlichen Stranggießdüse zersetzt. Im Ergebnis haftet und sammelt sich der nicht metallische Einschluß wie Aluminium an der Oberfläche der Bohrung der Düse, so daß die Bohrung verschmälert oder evtl. verstopft wird.
Es wird angenommen, daß das Verstopfen der Düse durch den nicht metallischen Einschluß, insbesondere durch einen Aluminiumeinschluß, wie nachfolgend beschrieben verursacht wird.

1. Der Aluminiumeinschluß wird durch in dem Stahl vorliegendes Aluminium durch Zweitoxidation, beispielsweise durch Oxidation durch Luft, welche durch einen feuerfesten Anschluß oder eine feuerfeste Struktur hindurchdringt, oder durch Oxidation durch ein Angebot von Sauerstoff, welches durch die Reduktion von Silica in einem Kohlestoff enthaltenden feuerfesten Material verursacht wurde, hervorgerufen.
2. Der Aluminiumeinschluß wird durch Diffusion und Kohäsion des in dem oben beschriebenen Prozeß hergestellten Aluminiums hergestellt.
3. Kohlenstoff an der Oberfläche der Düsenbohrung verschwindet und die Oberfläche der Bohrung wird rauh, wodurch die Aluminiumeinschlüsse dazu neigen, sich auf der rauhen Oberfläche der Bohrung zu sammeln.

Auf der anderen Seite wird als Gegenplan in Bezug auf das Düsenmaterial eine Aluminiumgraphitdüse vorgeschlagen, welche ein nicht oxidierendes Rohmaterial wie beispielsweise SiC, Si₃N₄, BN, ZrB₂, SIALON, etc. als eine Komponente mit einer geringen Reaktivität mit Aluminiumoxid aufweist, oder welche selbst aus einem nicht oxidierenden Material besteht (beispielsweise die japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 61-38158/1986).
Dieser Gegenplan ist im Falle der Aluminium-Graphit-Düse jedoch nicht praktikabel, da der eine Adhäsion verhindernde Effekt nicht auftritt und sich darüber hinaus die Korrosionsbeständigkeit verringert, obwohl eine große Menge nicht oxidierenden Materials zugegeben wird. Die ausschließlich aus nicht oxidierendem Material bestehende Düse ist für einen praktischen Gebrauch in Anbetracht der Material- und Herstellungskosten ebenfalls nicht geeignet, obwohl ein wesentlicher Effekt erwartet wird.
Es wurde eine Düse vorgeschlagen, welche aus einem CaO enthaltenden Graphitoxidrohmaterial besteht, um durch eine Reaktion des CaO in einem CaO-enthaltenden Oxidrohmaterial (CaO × ZrO₂, CaO × SiO₂, 2CaO × SiO₂, etc.) mit Al₂O₃ ein niedrig schmelzendes Material herzustellen und das niedrig schmelzende Material im Stahl auszubilden (beispielsweise die japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 62-56101).
Allerdings wird die Reaktivität des CaO mit Al₂O₃ durch die Temperatur des geschmolzenen Stahls beim Gießen beeinflußt und es gibt den Fall, daß eine ausreichende Menge des CaO zum Erreichen einer zufriedenstellenden Abplatzbeständigkeit und Erosionsbeständigkeit nicht ausreichend gesichert ist, wenn eine große Menge von Al₂O₃-Einschlüssen in dem Stahl enthalten ist. Darüber hinaus wird ZrO₂, welches aus dem feuerfesten Material ausgeschmolzen wird, aufgrund seiner hohen Dichte nicht in dem geschmolzenen Stahl aufschwimmen.
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine kontinuierliche Stranggießdüse vorzusehen, welche die folgenden Merkmale aufweist.

1: An der Oberfläche der Bohrung der Düse sollte während des Gießens eine glasige Schicht ausgeformt werden, wodurch verhindert wird, daß Luft durch die feuerfeste Struktur in den geschmolzenen Stahl eindringt, wodurch ein Entstehen von Aluminium verhindert wird.
2. Die Erosion der Bohrung sollte durch Reaktionsprodukte mit einem niedrigen Schmelzpunkt durch eine Reaktion zwischen einem Aggregat des feuerfesten Materials und dem Aluminium in dem Stahl verhindert werden. Eine glatte Oberfläche der Düsenbohrung sollte ohne Gebrauch von mechanischen Mitteln wie beispielsweise dem Ausstoßen eines inerten Gases hergestellt werden.
3. Es sollte eine kontinuierliche Strangdüse ermöglicht werden, welche in der Lage ist, ein Verschmälern oder Verstopfen der Bohrung wirtschaftlich, vergleichsweise einfach und stabil zu verhindern.

Zusammenfassung der Erfindung
In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Oberflächenschicht der Bohrung einer kontinuierlichen Stranggießdüse, welche mit dem geschmolzenen Stahl in Kontakt gelangt, aus einem feuerfesten Material gebildet, welches aus Siliciumcarbid in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, einem Zusatzstoff aus Aluminium oder aus einem Zusatzstoff, welcher Aluminium als Hauptkomponente enthält, dessen Schmelzpunkt nicht kleiner ist als 1800°C, in einer Menge von 15 bis 60 Gew.-%, optional einem aushärtenden Harz als Bindemittel in einem Anteil von 5 bis 15 Gew.-% und einem Restanteil an Roseki als Hauptkomponente in einer Menge von 30 bis 84 Gew.-%.
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die oberflächliche Schicht der Bohrung einer kontinuierlichen Stranggießdüse, welche mit geschmolzenem Stahl in Kontakt gelangt, aus einem feuerfesten Material ausgebildet, welches Siliciumcarbid in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, einen Zusatzstoff bestehend aus Aluminium oder einem Zusatzstoff, welcher aus Aluminium als Hauptkomponente besteht, mit einem Schmelzpunkt, welcher nicht kleiner ist als 1800°C in einer Menge von 15 bis 60 Gew.-% und Roseki als Hauptkomponente in einer Menge von 30 bis 84 Gew.-% aufweist, wobei dem feuerfesten Material ein Bindemittel zugefügt wird, es geknetet, geformt und in einer nicht oxidierenden Atmosphäre gesintert wird.
Vorzugsweise weist das Roseki einen Anteil mit einem Durchmesser kleiner oder gleich 250 μm gleich oder kleiner als 60 Gew.-% bezüglich der Gesamtmenge des Roseki auf, um auf diese Weise eine Glasschicht auf der mit dem geschmolzenen Stahl in Kontakt gelangenden Oberfläche auszubilden.
Es ist des weiteren bevorzugt, daß das Roseki bei einer Temperatur gleich oder größer 800°C kalziniert wird, um kristallines Wasser zu eliminieren.
Es ist ebenfalls bevorzugt, daß das Roseki Pyrophyllit (Al₂O₃ × 4SiO₂ × H₂O) als Hauptkomponente enthält. Und es wird empfohlen, daß der Binder ein heißhärtendes Harz ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Querschnitt durch eine Düse gemäß der vorliegenden Erfindung, welche ein feuerfestes Material an der mit geschmolzenem Stahl in Kontakt gelangenden oberflächlichen Schicht der Bohrung der Düse aufweist.
2 zeigt einen Querschnitt durch eine Düse gemäß der vorliegenden Erfindung, welche ein feuerfestes Material an der oberflächlichen Schicht der Bohrung der Düse und in einem unteren Bereich (einem in den geschmolzenen Stahl eingetauchten Bereich) der Düse aufweist.
3 stellt die Zusammenstellung des feuerfesten Materials und die physikalischen Eigenschaften des Materials der erfindungsgemäßen Düse und von vergleichbaren Düsen in Tabelle 1 dar.
Ausführungsformen der Erfindung
Eine Haupteigenschaft einer kontinuierlichen Stranggießdüse gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß die Hauptkomponenten der oberflächlichen Schicht der Bohrung aus einem feuerfesten Material zur gleichen Zeit Roseki und Siliciumcarbid sind. Wenn Roseki zusammen mit Siliciumcarbid vorliegt, besteht eine Neigung zu einer sogenannten Blasenbildung bei einer niedrigeren Temperatur, wodurch die Luftdurchdringung durch die feuerfeste Düse reduziert wird. Es sollte des weiteren festgestellt werden, daß kein Graphit enthalten ist, welches normalerweise in dem feuerfesten Material der Düse enthalten ist. Graphit reagiert mit dem Silica in dem feuerfesten Material der Düse beim Gebrauch der Düse während des Gießens gemäß den folgenden Reaktionen. SiO₂(S) + C(S) = SiO(g) + CO(g) 3SiO(g) + 2Al = Al₂O₃(S) + 3Si 3CO(g) + 2Al = Al₂O₃(S) + 3C
Wie in den obigen Reaktionen dargestellt, erzeugt die Zersetzung des Silicas gasförmiges SiO und CO, wodurch die Lieferung einer Sauerstoffquelle für den Stahl ermöglicht wird und welche mit dem Aluminium in dem Stahl zum Ausbilden von Al₂O₃ reagieren. Allerdings zersetzen sich die Rosekipartikel nicht, auch wenn sie in Kontakt mit dem Stahl sind. Insbesondere das SiO₂ in Pyrophyllit (Al₂O₃ × 4SiO₂ × H₂O), welches das Hauptmineral des Roseki ist, ist stabil. Diese Tatsache wurde in einem Experiment herausgefunden, in welchem ein Brikett, welches aus Roseki, Harzpulver und Carbonpulver bestand, unter einer Kokslösche verdeckt und bei einer Temperatur von 1500°C für 24 Stunden hitzebehandelt wurde. Eine mikroskopische Untersuchung der Partikel nach der Hitzebehandlung zeigte keinen Zerfall und Blasen in den Proben. Daher ist sichergestellt, daß SiO₂ sich in Pyrophyllit (Al₂O₃ × 4SiO₂ × H₂O) nicht zersetzt, auch wenn es in Kontakt mit Stahl gelangt.
Die herkömmliche feuerfeste Düse, welche ungefähr 10 Gew.-% Graphit beinhaltet, weist eine thermische Konduktivität von ungefähr 9,8 kcal/m/h/°C und das vorliegende feuerfeste Material eine thermische Konduktivität von ungefähr 3,6 kcal/m/h/°C auf. Daher ist die thermische Konduktivität des vorliegenden Materials deutlich geringer als die des herkömmlichen Materials, weshalb ein Festbacken von Metall und nicht metallischen Einschlüssen einschließlich Aluminium im Inneren der Düse bedeutend reduziert wird.
Bei einer herkömmlichen Düse, welche Graphit enthält, wird die innere Oberfläche der Düsenbohrung darüber hinaus weniger glatt, wodurch das im Stahl beinhaltete Aluminium dazu neigt, an der inneren Oberfläche der Bohrung festzuhalten. Die vorliegende Düse, welche kein Graphit enthält, besitzt eine glattere innere Oberfläche in der Bohrung, weshalb Aluminium im Stahl nicht an der inneren Oberfläche festhaltet.
Die Halbschmelztemperatur von Roseki beträgt ungefähr 1500°C, so daß es an der Arbeitsoberfläche, welche mit geschmolzenem Stahl in Kontakt gelangt, schmilzt, um einen Glasüberzug zum Glätten der Oberfläche der Bohrung und zum Verhindern eines Eindringens von Luft durch eine feuerfeste Struktur auszubilden.
Dieses wurde anhand der Tatsache festgestellt, daß die Permeabilität eines Aluminium-Roseki-Materials, welches Graphit enthält, nach dem Durchführen einer Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 1500°C für eine Stunde 6,5 × 10^–2 Darcy beträgt. Im Gegensatz dazu beträgt die Permeabilität von Aluminium-Roseki ohne Graphit nach derselben Wärmebehandlung 1,0 × 10^–4 Darcy.
Des weiteren zeigte das Aluminium-Roseki-Material, daß die Permeabilität des Materials nach dem Durchführen der Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 1450°C für eine Stunde 1,0 × 10^–4 Darcy beträgt, im Gegensatz dazu die Permeabilität von Aluminium-Roseki, weiches Siliciumcarbid enthält, nach der gleichen Hitzebehandlung 1,0 × 10^–4 Darcy beträgt. Dieses zeigt, daß das Roseki bei dieser niedrigen Temperatur einer Blasenbildung unterzogen wird und daß das Durchdringen von Luft reduziert werden wird.
Um aktiv eine glasige Beschichtung auf der Oberfläche der Bohrung beim Gebrauch als kontinuierliche Stranggießdüse auszubilden, ist das Mischungs-Gewichtsverhältnis von Roseki vorzugsweise gleich oder größer als 30 Gew.-%. Es ist ebenfalls bevorzugt, daß das Mischungs-Gewichtsverhältnis von Roseki gleich oder kleiner als 84 Gew.-% ist, da der Grad der Deformation durch Aufweichen in einem Bereich oberhalb 84 Gew.-% liegt. Die Mischmenge von Siliciumcarbid ist vorzugsweise gleich oder größer als 1 Gew.-% für die gegebene Zunahme der Blasenbildung und gleich oder kleiner als 10 Gew.-% zum Vermeiden von Erosion des feuerfesten Materials während des Gießens.
Aluminium als Zusatzstoff oder ein Zusatzstoff, welcher Aluminium als Hauptkomponente aufweist, mit einem Schmelzpunkt gleich oder größer als 1800°C (beispielsweise MgO × Al₂O₃), sollte in einer Menge von 15 bis 60 Gew.-% zum Verbessern der Stärke und der Erosionsbeständigkeit der Düse vorliegen.
Bezüglich der Arten des Roseki ist es grundsätzlich möglich, drei Arten von Roseki zu nutzen, das sind pyrophyllitischer Roseki, kaolinitischer Roseki und serizitischer Roseki. Am meisten bevorzugt wird der pyrophyllitische Roseki mit einer Feuerfestigkeit in einem Bereich von SK29 bis SK32 (SK ist ein japanischer Standard für die Feuerfestigkeit), wobei die Ausbildung einer Glasschicht und die Erosionsbeständigkeit gegenüber dem geschmolzenen Stahl bei einer Kontaktierung der Oberfläche der Bohrung mit dem geschmolzenen Stahl, bei der die Oberfläche während des Gebrauchs halb geschmolzen ist, beachtet wurde. Sowohl der kaolinitische Roseki als auch der serizitische Roseki werden nicht bevorzugt, da der kaolinitische Roseki eine größere Feuerfestigkeit in einem Bereich von SK33 bis SK36 und der serizitische Roseki eine geringere Feuerfestigkeit in einem Bereich von SK26 bis SK29 aufweist.
Es wird bevorzugt, daß das Mischgewichtsverhältnis von Roseki mit einer durchschnittlichen Korngröße kleiner oder gleich 250 μm kleiner oder gleich 60 Gew.-% relativ zur Gesamtmenge des Roseki sein sollte, da in dem Bereich oberhalb 60 Gew.-% eine Neigung zu Strukturdefekten wie einer Schichtung in der Schmelze und zu einer Deformation durch ein Aufweichen der Rosekipartikel während eines kontinuierlichen Gießens auftreten.
Der Grund zum Gebrauch von kalziniertem Roseki bei einer Temperatur gleich oder größer als 800°C zur Eliminierung von Kristallwasser ist, daß das Kristallwasser von dem Roseki in einem Temperaturbereich von 500 bis 800°C beim Sintern entfernt wird. Infolgedessen bricht das feuerfeste Material aufgrund eines unüblich großen Koeffizienten einer thermalen Expansion in diesem Bereich.
Das feuerfeste Material, welches pyrophyllitischen Roseki (Al₂O₃ × 4SiO₂ × H₂O) in einem Bereich von 30 bis 84 Gew.-%, einen Aluminiumzusatz oder einen Zusatz, welcher als Hauptkomponente Aluminium aufweist, dessen Schmelzpunkt größer oder gleich 1800°C ist, in einen Bereich von 15 bis 60 Gew.-% und Siliciumcarbid in einem Bereich von 1 bis 10 Gew.-% aufweist, zersetzt den Roseki beim Gebrauch als Düse nicht und führt daher im Gegensatz zu Silica, welches dem Stahl Sauerstoff zuführt, dem Stahl keinen Sauerstoff zu.
Des weiteren liegt die Halbschmelztemperatur des Roseki von ungefähr 1500°C in der Nähe der Gießtemperatur des geschmolzenen Stahls, wodurch die Bildung einer Glasüberzugschicht an der mit dem geschmolzenen Stahl in Kontakt stehenden Arbeitsoberfläche ermöglicht wird, was die Arbeitsoberfläche der Struktur glättet und verhindert, daß Luft durch die feuerfeste Struktur eindringt und diffundiert. Daher werden sowohl die Adhäsion von Aluminium als auch das Festbacken von Metall auf der Oberfläche der Düse verhindert.
Das oben genannte feuerfeste Material, welches die oben genannte Zusammenstellung aufweist, kann zu einer kontinuierlichen Stranggießdüse ausgebildet werden, welche beliebige Konfigurationen aufweist. Vorzugsweise wird während der Ausbildung ein hitzehärtendes Harz, einschließlich Phenolharz oder Furanharz, mit dem oben genannten feuerfesten Material in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% gemischt, dann zur Gestalt der Düse ausgeformt und dann gesintert. Als Bildungsverfahren wird das CIP (Kalte Isostatische Pressen) aufgrund des homogenen Pressens in jeder Richtung an meisten bevorzugt. Die Sintertemperatur liegt vorzugsweise zwischen 1000 und 1300°C und die Sinteratmosphäre ist vorzugsweise eine reduzierende Atmosphäre, nämlich eine nicht oxidierende Atmosphäre, anders als eine oxidierende Atmosphäre, in welcher das Harz oxidiert werden würde.
Die kontinuierliche Stranggießdüse für Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Ausführungsform eines vertikalen Teilschnitts einer Tauchstranggießdüse gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Düse 10 wird zwischen einer Gießwanne und einer Form platziert und als Tauchdüse zum Abgießen des geschmolzenen Stahls von der Gießwanne in die Form genutzt. Wie in 1 dargestellt ist, weist eine oberflächliche Schicht 2 der Bohrung 1 der kontinuierlichen Stranggießdüse 10, durch welche der geschmolzene Stahl fließt, ein feuerfestes Material auf, welches die zuvor beschriebene chemische Zusammensetzung aufweist. Der restliche Teil der Düse 3 ist aus gewöhnlichem feuerfesten Material, beispielsweise aus Aluminiumgraphit, zusammengesetzt. Die Abmessungen der Düse betragen ungefähr 1 m in der Länge, ungefähr 6 cm im Durchmesser der Bohrung, 16 cm im äußeren Durchmesser und ungefähr 5 cm in der Stärke. Die Stärke der oberflächlichen Schicht der Bohrung, welche aus dem feuerfesten Material gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, beträgt zwischen 2 und 15 mm.
2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Düse, wobei der gesamte in den geschmolzenen Stahl eingetauchte Teil aus dem feuerfesten Material gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist. In beiden Ausführungsformen sammelt sich gewöhnlich Aluminium an dem unteren Teil der Düsenbohrung an und erschwert den stabilen Fluß des geschmolzenen Stahls. Die Tauchdüse gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert die Adhäsion oder Ansammlung von nicht metallischen Einschlüssen wie beispielsweise Aluminium in dem geschmolzenen Stahl auf der oberflächlichen Schicht 2.
Die vorliegende Erfindung wird nun mittels Beispielen beschrieben werden.
Beispiele
Es wurden Probenmaterialien mit 9 unterschiedlichen Zusammensetzungen präpariert und Pulver und flüssiges Phenolharz in einer Menge innerhalb eines Bereiches von 5 bis 10 Gew.-% zu jedem der 9 Probenmaterialien zugegeben. Aus den 9 Probenmaterialien wurden die folgenden geformten Körper präpariert.
Ein erster Formkörper (im folgenden als „erster geformter Körper" bezeichnet) wurde mit Abmessungen von 30 mm × 30 mm × 230 mm hergestellt, um die Menge der Adhäsion von nicht metallischen Einschlüssen wie Aluminium und die Erosionsbeständigkeit gegen den geschmolzenen Stahl zu untersuchen. Ein zweiter geformter Körper (im Nachhinein bezeichnet als „zweiter geformter Körper") mit Abmessungen eines Durchmessers von 50 mm × 20 mm wurde zur Untersuchung der Permeabilität hergestellt. Ein dritter geformter Körper (im folgenden als „geformter Körper 3" bezeichnet) wurde mit Abmessungen von 100 mm als Außendurchmesser, 60 mm als Innendurchmesser und 250 mm in der Länge hergestellt, um die Abplatzbeständigkeit zu untersuchen. Die Körper wurden in einer reduzierenden Atmosphäre in einem Temperaturbereich zwischen 1000 und 1200°C nachfolgend gesintert.
Auf diese Weise haben die in Tabelle 1 dargestellten Proben Nr. 1 bis 5 (im folgenden bezeichnet als „Proben der vorliegenden Erfindung") die chemischen Zusammensetzungen innerhalb des Bereiches der Erfindung und die Proben Nr. 6 bis 9 (im folgenden als „Vergleichsproben" bezeichnet) die chemischen Zusammensetzungen außerhalb des Bereiches der Erfindung.
Die physikalischen Eigenschaften (Porösität und Schüttdichte) für jede der zuvor genannten Proben der vorliegenden Erfindung Nr. 1 bis 5 und die Vergleichsproben Nr. 6 bis 9 sind in Tabelle 1 dargestellt.
Die Abplatzbeständigkeit jeder der gesinterten Formkörper 3 der Proben der vorliegenden Erfindung Nr. 1 bis 5 und der Vergleichsproben Nr. 6 bis 9 wurde nach einem Aufheizen auf eine Temperatur von 1500°C für 30 Minuten in einem elektrischen Ofen und einem nachfolgenden schnellen Abkühlen in Wasser untersucht. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 dargestellt.
Ein Erosionsverhältnis (in Prozent) und die Adhäsionsneigung von nicht metallischen Einschlüssen wie Aluminium von jedem der gesinterten Formkörper 1 der Proben der vorliegenden Erfindung Nr. 1 bis 5 und der Vergleichsproben Nr. 6 bis 9 wurden nach Eintauchen in geschmolzenen Stahl, welcher Aluminium in einem Bereich von 0,02 bis 0,05 Gew.-% enthält, bei einer Temperatur von 1550°C für 180 Minuten untersucht. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 dargestellt.
Die Permeabilität wurde für jeden der gesinterten Formkörper 2 der Proben der vorliegenden Erfindung Nr. 1 bis 5 und der Vergleichsproben Nr. 6 bis 9 wurde nach einem Aufheizen auf eine Temperatur von 1450°C für 60 Minuten in einem elektrischen Ofen und einem nachfolgenden Kühlen untersucht. Die Ergebnisse sind wiederum in Tabelle 1 dargestellt.
Anhand der Tabelle 1 ist einfach zu verstehen, daß die Proben der vorliegenden Erfindung bezüglich der Abplatzbeständigkeit besser sind und die nicht metallischen Einschlüsse wie Aluminium trotz des geringen Erosionsverhältnisses nicht anhaften, wodurch eine Verkleinerung oder Verstopfung der kontinuierlichen Stranggießdüse durch den geschmolzenen Stahl effektiv verhindert wurde.
Die Proben der vorliegenden Erfindung können ebenfalls aufgrund der geringen Permeabilität verhindern, daß Luft beim praktischen Gebrauch durch das feuerfeste Material eindringt.
Auf der anderen Seite ist es offensichtlich, daß die Vergleichsprobe Nr. 6 eine merklich schlechtere Abplatzbeständigkeit und Erosionsbeständigkeit gegenüber geschmolzenem Stahl aufweist, obwohl eine geringe Menge von Aluminium aufgrund des hohen Rosekigehaltes anhaftet.
Bei der Vergleichsprobe Nr. 6 ist die angehaftete Menge des Aluminiums bemerkenswert gering. Allerdings ist die Erosion der Probe durch den Stahl groß.
Bei der Vergleichsprobe Nr. 7 haftet eine geringe Menge von nicht metallischen Einschlüssen wie Aluminium an und die Erosion durch Stahl ist aufgrund des großen Gehaltes von Siliciumcarbid in der Zusammensetzung groß, welches die Blasenbildung verbessert.
Bei der Vergleichsprobe Nr. 8 weist die Zusammensetzung einen hohen Gehalt an Aluminium und einen geringeren Gehalt an Roseki auf, wodurch diese eine hohe Permeabilität und daher eine starke Adhäsion des Aluminiums aufweist. Die Abplatzbeständigkeit ist verglichen zu den anderen Proben schlecht.
In der Vergleichsprobe Nr. 9 weist die Zusammensetzung Graphit, Roseki und Aluminium auf. Da die Probe Graphit enthält, wurde eine größere Adhäsion von Aluminium und ein Festbacken von Metall beobachtet, wenn die Temperatur des Stahls so niedrig war wie 1520 ± 10°C.
Vorteile der vorliegenden Erfindung
Durch die Stranggießdüse für geschmolzenen Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung ist es folglich möglich, ein stabiles Gießen durchzuführen, wobei ein Verschmälern oder Verstopfen der Bohrung, welches durch nicht metallische Einschlüsse wie Aluminium verursacht wird, ohne Beschädigen der feuerfesten Struktur verhindert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ungefähr 600 bis 800 t eines niedrig kohlenstoff-aluminiumgeimpften Stahls für Automobilbleche (C: 0,04 Gew.-%, Mn: 0,33 Gew.-%, Al: 0,051 Gew.-%) kontinuierlich mit einer Düse ohne Verstopfen durch einen Zweistrangbrammengießer gegossen.
Währenddessen wurden 360 bis 480 t des gleichen niedrig kohlenstoffaluminiumgeimpften Stahls kontinuierlich mit einer Düse auf demselben Gießer ohne Verstopfen gegossen, welche aus einem herkömmlichen Aluminiumgraphit bestand.

Claims

Kontinuierliche Stranggießdüse zum Gießen von geschmolzenem Stahl, wobei die oberflächliche Schicht der Bohrung der kontinuierlichen Stranggießdüse, welche mit dem geschmolzenen Stahl im Kontakt steht, aus einem feuerfesten Material ausgebildet ist, welches aus Siliciumcarbid in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%, einem aus Aluminium bestehenden Zusatz oder aus einem Zusatz, welcher Aluminium als Hauptkomponente aufweist, dessen Schmelzpunkt nicht niedriger ist als 1800°C, in einer Menge von 15 bis 60 Gew.-%, optional einem hitzeaushärtenden Harz als Bindemittel in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% und einem Restanteil an Roseki als eine Hauptkomponente in einer Menge von 30 bis 84 Gew.-% besteht.
Kontinuierliche Stranggießdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgewichtsverhältnis des Roseki mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser kleiner oder gleich 250 μm relativ zur Gesamtmenge des Roseki kleiner oder gleich 60 Gew.-% ist.
Kontinuierliche Stranggießdüse gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Roseki bei einer Temperatur größer oder gleich 800°C kalziniert ist, um kristallines Wasser zu entfernen.
Kontinuierliche Stranggießdüse gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Roseki Pyrophyllit (Al₂O₃ × 4SiO₂ × H₂O) als mineralische Komponente aufweist.
Kontinuierliche Stranggießdüse gemäß einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder ein hitzeaushärtendes Harz ist.