JP3739817B2

JP3739817B2 - Basic nature weir block for tundish

Info

Publication number: JP3739817B2
Application number: JP13338194A
Authority: JP
Inventors: 敬西; 裕之宮本; 晋介山本; 勝利榊谷; 啓太古家後
Original assignee: Krosaki Harima Corp; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd; Krosaki Harima Corp
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1994-06-15
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: JPH082960A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鉄鋼の連続鋳造においてタンディッシュに取り付けて使用される塩基性質堰ブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、溶鋼の高清浄度化のニーズは高まる一方であり、連続鋳造工程における溶鋼中の非金属介在物の除去は重要な課題の一つである。タンディッシュ内の非金属介在物除去の一般的な方法の一つとして、タンディッシュ内への堰ブロックの設置がある。堰ブロックは、溶鋼流の向きを上昇流に変えることによる介在物の浮上促進や、取鍋より流入したスラグの拡散防止の作用によって介在物生成の低減に効果がある。
【０００３】
この堰ブロックは、タンディッシュの内部の溶鋼流路に設置されて両端を炉壁に接して固定されて、溶鋼が３面に接して加熱されるため、耐スポーリング性のような熱間特性が必要であり、また、スラグに接触するため耐食性も必要である。
【０００４】
そのため、堰ブロックの材質としては中ないしは高アルミナ質の耐火材が一般的に使用されてきたが、例えば、特開昭５７−１６０９７７号公報に記載されているように、近年、品質が厳格な鋼種の鋳造技術の一つとして塩基性材質の堰ブロックが使用され始めるようになった。塩基性質の堰ブロックは介在物生成の酸素源となるシリカの含有量が低いため介在物の生成を防止する効果がある。
【０００５】
しかし、他方において、塩基性質堰ブロックを使用する欠点として、熱膨張が大きいことによる応力割れの発生と、塑性変形が大きいことによる炉壁に対する堰の固定の緩みの発生の２点が挙げられる。これらの欠点は、最悪の場合には、堰が倒壊するトラブルが発生し堰の機能を無くし、予定の鋼品質が得られないことにもなる。また、堰ブロックの倒壊トラブルは連続鋳造の操業率の低下を招き大損害となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の堰ブロックが、このように鋳造中に倒壊が発生し、安定的に使用できないという欠点を解消するもので、制御された熱間特性を有し、安定使用を可能とする塩基性質堰ブロックを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の塩基性質堰ブロック材質は、マグネシアを主体とし、少量のスピネル、アルミナ等から構成され、微量のシリカ等を含む。
【０００８】
すなわち、本発明の鋳込み成形してなるタンディッシュ用塩基性質堰ブロックは、マグネシアクリンカーが７０〜８２重量％、アルミナクリンカーが１０〜１５重量％、スピネルクリンカーが５〜１４重量％からなる主要組成に超微粉シリカを１〜３重量％含有せしめた耐火材からなり、且つ、同耐火材の粒度組成において、０．０７５ｍｍ以下の粒度のマグネシア／アルミナクリンカーの比が、０．６６〜１．２０の範囲内にあることを特徴とする。
【０００９】
マグネシア原料としてはＭｇＯを９５％以上含有した焼結マグネシアクリンカー、海水マグネシアクリンカー、電融マグネシアクリンカー等が使用できる。
【００１０】
スピネル原料はＡｌ₂Ｏ₃含有量が７０重量％以上であり、好ましくは７０〜９５重量％のスピネルが良く、焼結スピネル、電融スピネルのどちらでも良い。Ａｌ₂Ｏ₃含有量が７０重量％未満ではスピネル中のＭｇＯの影響で膨張が大きくなり好ましくない。
【００１１】
アルミナ原料はＡｌ₂Ｏ₃を９８％以上含有した焼結アルミナ及び電融アルミナが使用できる。
【００１２】
超微粉シリカはシリカヒュームが好ましい。
【００１３】
【作用】
塩基性材質を堰ブロックとして使用するには、応力割れや固定の緩みによる堰ブロックの倒壊を防止するために、高膨張であること、熱応力により塑性変形しやすいことという特性の制御が必要である。
【００１４】
堰ブロックは使用前には機械的に固定されているが、使用中の固定力の変化は次の式で求められる。
【００１５】
使用中固定力＝（熱膨張量−塑性変形量＋使用前固定変位）／堰ブロック幅×弾性率×固定部分面積
但し、同式における使用前固定変位は、機械的固定による変位を示す。
【００１６】
そして、熱膨張量、塑性変形量、使用前固定変位、弾性率は材質により変わるが、材質間で大きく異なるのは熱膨張量と塑性変形量である。
【００１７】
熱膨張量が大きいことと、塑性変形量が小さいことは応力割れが懸念されることになり、熱膨張量が小さいことと、塑性変形量が大きいことは固定の緩みが懸念されることになり、倒壊防止のためには、適度な熱膨張率、塑性変形率に調整することが必要である。
【００１８】
塩基性材質の高膨張性は、主骨材であるマグネシアの膨張と、マグネシアとアルミナの反応によるスピネル生成の膨張によるものである。また、塑性変形性はマグネシアとアルミナの反応と、シリカに起因する。塩基性質堰ブロック用材質としては、これらの物性を制御するためにアルミナとシリカの添加量を調整する。
【００１９】
また、応力割れを防止すると同時に、固定力を維持する適度の熱膨張率が必要であるため、熱膨張率、塑性変形率を制御するアルミナ量、スピネル量、シリカ量との兼ね合いからマグネシア量は８２重量％が上限となる。８２重量％を超えると熱膨張大となる。また、マグネシア量は塩基性材質としての効力を発揮するために７０重量％以上が必要である。７０重量％に満たない材質では溶鋼中介在物の増加が見られる。さらに、マグネシア量が７０重量％に満たないと熱膨張量が小さくなる。
【００２０】
アルミナ量は１０％に満たないと熱膨張小、塑性変形率大となり固定の緩みによる倒壊が懸念される。１５％を超えると膨張過大となり応力割れが発生する可能性がある。
【００２１】
超微粉シリカ量は１％に満たなくても、３％を超えても塑性変形量大となり、固定の緩みが発生する。
【００２２】
さらに、熱膨張率はマグネシア含有量の他、０．０７５ｍｍ以下の微粉部におけるマグネシア／アルミナクリンカー比と深く関係している。マグネシア量が７０〜８２重量％、アルミナ量が１０〜１５重量％、スピネル量が５〜１４重量％、シリカ量が１〜３重量％の範囲では、このマグネシア／アルミナクリンカー比が０．６６〜１．２０であれば熱膨張率が１．７〜２．２％の範囲に入るという知見を得た。熱膨張率は１．７％に満たないと固定の緩みにより倒壊が発生し、２．２％を超えると応力割れが発生する。
【００２３】
さらにこの比は、塑性変形率とも関係しており、この比が０．６６〜１．２０の範囲にあると、塑性変形率は１２００〜２０００με／（ｈ・ＭＰａ）となり、堰ブロックの固定力は緩みにくく、堰ブロックの倒壊防止に有効である。
【００２４】
塑性変形率は１２００με／（ｈ・ＭＰａ）に満たないと応力割れが発生しやすく、２０００με／（ｈ・ＭＰａ）を超えると固定の緩みによる倒壊が発生する。
【００２５】
【実施例】
マグネシア、アルミナ、スピネル、シリカの添加量を調整したものを鋳込み成形、１１０℃乾燥しサンプルを作成した。次に、熱膨張率と１０００℃における塑性変形率の測定を行った。塑性変形率は、サンプルを１０００℃の炉内にて７．４９ＭＰａの荷重を一定時間かけ、その時の変形量を単位時間、単位圧力における変形率に換算した。
【００２６】
表１に、本発明の実施例と共に比較例の場合の測定値を示す。
【００２７】
【表１】

同表に示す実施例１〜４の場合、マグネシアクリンカーが７０〜８２重量％、アルミナクリンカーが１０〜１５重量％、スピネルクリンカー（Ａｌ₂Ｏ₃ ７０重量％含有アルミナ・マグネシアスピネル）５〜１４重量％とからなる主要組成に、超微粉シリカを１〜３重量％含有し、さらに、０．０７５ｍｍ以下の粒度におけるマグネシア／アルミナクリンカー比が０．６６〜１．２０の範囲にある。
【００２８】
この塩基性質堰ブロックは、１５００℃での熱膨張率が１．７〜２．２％、１０００℃での塑性変形率が１２００〜２０００με／（ｈ・ＭＰａ）の範囲にある。
【００２９】
さらに、実炉テストとして連鋳機の６５トンタンディッシュで行った。この結果を倒壊確率で示した。倒壊確率は使用回数の中で倒壊の発生した割合である。
トラブルの発生した比較例は、１、２配合は応力割れにより倒壊が発生した。熱膨張率が大きく、塑性変形で補いきれなかったと考えられる。また、比較例３、４、５に示す配合例の場合は、塑性変形率が大きすぎることから固定の緩みによる倒壊が発生した。とくに、比較例４の場合の配合例は、高い倒壊確率を示した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の堰ブロックによって以下の効果を奏する。
【００３１】
（１）優れた熱間特性を有し、鋳造中に倒壊が防止され、安定使用が可能となる。
【００３２】
（２）塩基性質堰ブロックの使用により、溶鋼中の介在物が低減し鋼の品質が向上する。
【００３３】
（３）耐食性かつ耐スポーリング性である。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a basic weir block used by being attached to a tundish in continuous casting of steel.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the need for higher cleanliness of molten steel has been increasing, and removal of non-metallic inclusions in molten steel in a continuous casting process is one of the important issues. One common method for removing non-metallic inclusions in a tundish is to install a dam block in the tundish. The weir block is effective in reducing inclusion generation by promoting the floating of inclusions by changing the direction of the molten steel flow to an upward flow and preventing diffusion of slag flowing from the ladle.
[0003]
This weir block is installed in the molten steel flow path inside the tundish, fixed at both ends in contact with the furnace wall, and the molten steel is heated in contact with the three surfaces, so hot characteristics such as spalling resistance In addition, since it contacts the slag, corrosion resistance is also required.
[0004]
Therefore, a medium or high alumina refractory material has been generally used as the material of the weir block. However, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-160977, the quality has been strict in recent years. Weir blocks of basic materials have begun to be used as one of the casting techniques for steel grades. Since the basic weir block has a low content of silica, which is an oxygen source for inclusion generation, it has the effect of preventing the formation of inclusions.
[0005]
On the other hand, however, there are two disadvantages of using a basic weir block: stress cracking due to large thermal expansion, and loosening of the weir fixing to the furnace wall due to large plastic deformation. In the worst case, these disadvantages cause trouble that the weir collapses, the function of the weir is lost, and the planned steel quality cannot be obtained. In addition, the trouble of collapse of the weir block causes a reduction in the operation rate of continuous casting and causes a great loss.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention eliminates the disadvantage that the conventional weir block collapses during casting and cannot be used stably, has a controlled hot characteristic, and enables stable use. It aims to provide a basic nature weir block.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The basic weir block material of the present invention is mainly composed of magnesia, is composed of a small amount of spinel, alumina, and the like, and contains a small amount of silica.
[0008]
That is, the basic property weir block for tundish formed by casting of the present invention has a main composition comprising 70 to 82% by weight of magnesia clinker, 10 to 15% by weight of alumina clinker, and 5 to 14% by weight of spinel clinker. It consists of a refractory material containing 1 to 3% by weight of ultrafine silica, and in the particle size composition of the refractory material, the ratio of magnesia / alumina clinker having a particle size of 0.075 mm or less is 0.66 to 1.20. It is in the range.
[0009]
As the magnesia raw material, sintered magnesia clinker containing 95% or more of MgO, seawater magnesia clinker, electrofused magnesia clinker and the like can be used.
[0010]
The spinel raw material has an Al ₂ O ₃ content of 70% by weight or more, preferably 70 to 95% by weight, and may be either a sintered spinel or a fused spinel. If the Al ₂ O ₃ content is less than 70% by weight, the expansion is increased due to the influence of MgO in the spinel, which is not preferable.
[0011]
As the alumina raw material, sintered alumina and fused alumina containing 98% or more of Al ₂ O ₃ can be used.
[0012]
The ultrafine silica is preferably silica fume.
[0013]
[Action]
In order to use a basic material as a weir block, it is necessary to control the characteristics of high expansion and easy plastic deformation due to thermal stress in order to prevent the weir block from collapsing due to stress cracking or loose fixing. is there.
[0014]
The weir block is mechanically fixed before use, but the change in fixing force during use can be obtained by the following equation.
[0015]
Fixing force in use = (thermal expansion amount−plastic deformation amount + fixed displacement before use) / weir block width × elastic modulus × fixed partial area However, the fixed displacement before use in the same formula indicates a displacement due to mechanical fixation.
[0016]
The amount of thermal expansion, the amount of plastic deformation, the fixed displacement before use, and the elastic modulus vary depending on the material, but the amount of thermal expansion and the amount of plastic deformation greatly differ between the materials.
[0017]
If the amount of thermal expansion is large and the amount of plastic deformation is small, stress cracking is a concern, and if the amount of thermal expansion is small and the amount of plastic deformation is large, there is a concern about loosening of fixing. In order to prevent collapse, it is necessary to adjust to an appropriate coefficient of thermal expansion and plastic deformation.
[0018]
The high expansibility of the basic material is due to the expansion of magnesia, which is the main aggregate, and the expansion of spinel formation due to the reaction between magnesia and alumina. The plastic deformability is caused by the reaction between magnesia and alumina and silica. As the basic property weir block material, the addition amount of alumina and silica is adjusted in order to control these physical properties.
[0019]
In addition, since an appropriate coefficient of thermal expansion is required to prevent stress cracking and maintain the fixing force, the amount of magnesia is determined by the balance between the amount of alumina, the amount of spinel, and the amount of silica that controls the coefficient of thermal expansion and plastic deformation. 82% by weight is the upper limit. When it exceeds 82% by weight, the thermal expansion becomes large. Further, the amount of magnesia needs to be 70% by weight or more in order to exert the effect as a basic material. In the material less than 70% by weight, an increase in inclusions in the molten steel is observed. Furthermore, if the amount of magnesia is less than 70% by weight, the amount of thermal expansion becomes small.
[0020]
If the amount of alumina is less than 10%, the thermal expansion is small and the plastic deformation rate is large, and there is a concern about collapse due to loose fixing. If it exceeds 15%, expansion becomes excessive and stress cracking may occur.
[0021]
Even if the amount of ultrafine silica is less than 1% or exceeds 3%, the amount of plastic deformation becomes large and loosening of fixing occurs.
[0022]
Furthermore, the coefficient of thermal expansion is deeply related to the magnesia / alumina clinker ratio in the fine powder portion of 0.075 mm or less in addition to the magnesia content. When the amount of magnesia is 70 to 82% by weight, the amount of alumina is 10 to 15% by weight, the amount of spinel is 5 to 14% by weight, and the amount of silica is 1 to 3% by weight, the magnesia / alumina clinker ratio is 0.66 to It was found that the coefficient of thermal expansion is in the range of 1.7 to 2.2% if it is 1.20. If the coefficient of thermal expansion is less than 1.7%, collapse occurs due to loose loosening, and if it exceeds 2.2%, stress cracking occurs.
[0023]
Furthermore, this ratio is also related to the plastic deformation rate. When this ratio is in the range of 0.66 to 1.20, the plastic deformation rate becomes 1200 to 2000 με / (h · MPa), and the fixing force of the weir block Is difficult to loosen and is effective in preventing the weir block from collapsing.
[0024]
If the plastic deformation rate is less than 1200 με / (h · MPa), stress cracking is likely to occur, and if it exceeds 2000 με / (h · MPa), collapse due to loosening of fixing occurs.
[0025]
【Example】
Samples were prepared by casting and adjusting magnesia, alumina, spinel, and silica added in amounts and drying at 110 ° C. Next, the coefficient of thermal expansion and the plastic deformation rate at 1000 ° C. were measured. For the plastic deformation rate, a load of 7.49 MPa was applied to the sample in a furnace at 1000 ° C. for a fixed time, and the amount of deformation at that time was converted into the deformation rate in unit time and unit pressure.
[0026]
Table 1 shows the measured values in the case of the comparative example together with the examples of the present invention.
[0027]
[Table 1]

In Examples 1-4 shown in the same table, magnesia clinker is 70 to 82% by weight, alumina clinker is 10 to 15% by weight, spinel clinker (alumina magnesia spinel containing 70% by weight of Al ₂ O ₃ ) is 5 to 14% by weight. 1 to 3% by weight of ultrafine silica, and the magnesia / alumina clinker ratio at a particle size of 0.075 mm or less is in the range of 0.66 to 1.20.
[0028]
The basic property weir block has a coefficient of thermal expansion at 1500 ° C. of 1.7 to 2.2% and a plastic deformation rate at 1000 ° C. of 1200 to 2000 με / (h · MPa).
[0029]
Furthermore, a 65 ton tundish of a continuous casting machine was used as an actual furnace test. This result was shown by the collapse probability. The probability of collapse is the ratio of occurrence of collapse in the number of uses.
In the comparative example where the trouble occurred, collapse occurred due to stress cracking in the blends 1 and 2. It is thought that the coefficient of thermal expansion was large and could not be compensated by plastic deformation. In the case of the blending examples shown in Comparative Examples 3, 4, and 5, the plastic deformation rate was too large, so that collapse due to loose fixing occurred. In particular, the formulation example in the case of Comparative Example 4 showed a high collapse probability.
[0030]
【The invention's effect】
The weir block of the present invention has the following effects.
[0031]
(1) It has excellent hot characteristics, prevents collapse during casting, and enables stable use.
[0032]
(2) By using the basic property weir block, inclusions in the molten steel are reduced and the quality of the steel is improved.
[0033]
(3) Corrosion resistance and spalling resistance.

Claims

A refractory material containing 1 to 3% by weight of ultrafine silica in a main composition comprising 70 to 82% by weight of magnesia clinker, 10 to 15% by weight of alumina clinker, and 5 to 14% by weight of spinel clinker; A base for tundish formed by casting , wherein the ratio of magnesia / alumina clinker having a particle size of 0.075 mm or less in the particle size composition of the refractory material is in the range of 0.66 to 1.20. Nature weir block.