MXPA05001986A - Refractario de boquilla para fundicion que esta limitado en la deposicion de alumina. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un refractario para boquilla de funcion, que comprende un agregado refractario que contiene 20% en masa o mas, con relacion a la composicion total, de un componente de CaO y 10% en masa o mas de una escoria que contiene CaO como fase mineral, en donde la pelicula de recubrimiento de CaCO3 se forma de al menos una parte de CaO expuesto sobre la superficie de particulas de la escoria que contiene CaO como una fase mineral. CaCO3, que forma una pelicula, se descompone por calentamiento para liberar un gas CO2, que hace a una superficie operativa mas suave, dando como resultado ninguna deposicion de un metal y de este modo el suministro sucesivo de CaO a la alumina depositada sobre la superficie operativa, lo que conduce a la prevencion de la deposicion de alumina. El refractario tambien es efectivo para prevenir la hidratacion por una reaccion de hidrolisis.

Description

REFRACTARIO DE BOQUILLA PARA FUNDICIÓN QUE ESTÁ LIMITADO EN LA DEPOSICIÓN DE ALÚMINA CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a refractarios aplicables a una boquilla para fundición continua de acero, tales como boquilla de inmersión, boquilla superior, boquilla de deslizamiento, boquilla inferior o boquilla larga, y más particularmente a refractarios aplicables a una porción hueca interna de tal boquilla para fundición para estar en contacto con acero fundido, para prevenir la formación de alúmina en ésta.

TÉCNICA ANTECEDENTE Respondiendo a requerimientos recientes más estrictos de control de calidad de productos de acero, se ha efectuado un esfuerzo considerable para reducir las inclusiones no metálicas, tales como la alúmina que se forma sobre una porción hueca interna de una boquilla para la fundición continua de acero. Además, en términos de operaciones de fundición, la formación de alúmina y otros materiales que surgen de las horas prolongadas de fundición probablemente es lo que provoca el atascamiento de la porción hueca interna y dificultades en la continuidad de la operación de fundición, lo que obstaculiza el me oramiento de la productividad. Como una de las medidas contra la formación de alúmina, se ha conocido una técnica en la cual se inyecta gas argón desde la superficie interna de una boquilla hacia el acero fundido, para prevenir que se forme la alúmina de manera física. En esta técnica, si el gas argón se inyecta en una cantidad excesiva, se incorporarán burbujas del gas argón inyectado en el acero fundido para formar agujeros minúsculos en las placas. De este modo, debido a la restricción en la cantidad de inyección permisible del gas argón, este método no se puede utilizar exactamente como una medida suficiente para prevenir la formación de alúmina. Existe también una técnica conocida, diseñada para proporcionar una función anti-formación de alúmina a los refractarios mismos. Por ejemplo, en vista de la inducción de ¦ la reacción entre la alúmina adherida en una boquilla refractaria y el CaO contenido en los refractarios para formar una sustancia fundible o de bajo punto de fusión, la Publicación de Patente Japonesa No. 61-44836 describe una boquilla para fundición que utiliza refractarios que contienen una combinación de grafito, y ya sea uno de calcia sinterizada, calcia fundida y otro material cerámico que contiene otro componente de CaO. Mientras que tales refractarios que contienen CaO pueden mostrar un efecto anti-formación de alúmina en alqunos casos, probablemente provocan el incremento en la formación de alúmina, dependiendo de las circunstancias. Además, cuando se aplican refractarios que contienen CaO como una fase mineral a una boquilla para fundición, el CaO probablemente se va a hidratar indeseablemente debido a una reacción de hidratación con agua absorbida en éste. Mientras que la Publicación Abierta de Patente Japonesa No. 10-5944 describe una técnica de adición de CaCÜ3 como agregado para prevenir la hidratación, el agregado de CaC03 se descompone piroliticamente para tener una gran porosidad, y la irregularidad resultante de una superficie efectiva u operativa de una boquilla para fundición conduce a la formación indeseable de alúmina en ésta.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En vista de los problemas anteriores concernientes a las medidas contra la formación de aluminio sobre boquillas refractarias que contienen CaO, por lo tanto un objetivo de la presente invención es proporcionar refractarios para boquillas de fundición, capaces de otorgar un efecto excelente de supresión de la formación de alúmina sobre una superficie operativa, y un efecto de prevención de la hidratación de CaO debido a una reacción de hidratación. A través de diversas investigaciones se logra este objetivo, con base en los análisis del fenómeno de adhesión/formación de alúmina sobre una superficie operativa de refractarios que contienen CaO, se encontró que el metal se adhiere primero sobre la superficie de los refractarios, y la alúmina posteriormente se adhiere sobre el metal . De acuerdo a la observación de una porción de la superficie que tiene el metal adherido a ésta, la porción de la superficie refractaria tuvo una gran irregularidad. Con base en este hecho, se verificó que esta irregularidad genera el estancamiento en el flujo fundido para acelerar la acreción de metal sobre éste, y el metal acretado bloquea la dispersión de CaO de los refractarios que constituyen una boquilla para fundición (de aquí en adelante denominada ocasionalmente como "boquilla") para evitar que la alúmina adherida al metal se convierta en una sustancia fundible. Utilizando el conocimiento anterior de que la formación de alúmina se provoca por la penetración de metal, tal como acero fundido, en la matriz refractaria antes que la alúmina, el inventor encontró que la penetración de acero fundido en la matriz de refractarios que constituyen una boquilla y que incluyen partículas de escoria que comprenden cada una CaO como una fase mineral, se puede suprimir mediante la formación de CaC03 sobre al menos una parte de las superficies del exterior expuesto a CaO de las superficies de las partículas de escoria correspondientes, para lograr una función mejorada de antiformación de alúmina, y finalmente se obtiene la presente invención. Mientras que es preferible formar CaC03 sobre la totalidad de las superficies del exterior expuesto a CaO de las superficies de las pártículas de escoria correspondientes, el CaC03 se puede formar sobre solamente una parte de las superficies del CaO para obtener en consecuencia la anti-formación de alúmina. Específicamente, la presente invención proporciona refractarios aplicables a una boquilla para fundición, principalmente una porción hueca interna de la boquilla, que comprende agregado refractario que incluye 20% en masa o más de componente CaO, y 10% en masa o más de partículas de escoria que cada una contiene CaO como una fase mineral, con base en el 100% en masa de toda la composición. En estos refractarios, al menos una parte de las superficies del CaO expuesto de las superficies de las partículas de escoria correspondientes, se forma con una película de CaC03. Una función para estar contenida de la formación de CaCC>3 sobre al menos una parte de las superficies expuestas del CaO se describirá más adelante con base en las fórmulas de reacción. El CaCC>3 sobre la superficie de la escoria se descompone por una carga térmica de acero fundido para liberar gas C02. CaC03 - CaO + C02 El CO2 liberado reacciona con el aluminio en el acero fundido, para formar alúmina sobre la superficie operativa de la boquilla. 4A1 + 3C02 ? 2A1203 + 3C La alúmina formada reacciona con CaO para formar una sustancia fundible como para suavizar la superficie operativa. Esto previene la acreción de metal al tiempo que facilita el suministro continuo de CaO a la alúmina adherida sobre la superficie operativa, para suprimir/prevenir la formación de alúmina. Como se dijo anteriormente, la supresión de la formación de alúmina se puede lograr solamente si se permite que exista el CaC03 únicamente sobre la superficie de las partículas de escoria para mantener la suavidad de la superficie operativa. Cuando se utiliza CaC03 como agregado, como en la Publicación Abierta de Patente Japonesa No. 10-5944 anteriormente mencionada, la suavidad de una superficie operativa no se puede mantener porque el CaC03 agregado mismo tiene una gran porosidad. La formación de CaCC>3 sobre la superficie del exterior expuesto a CaO de la superficie de la partícula de escoria en los refractarios, adicionalmente proporciona una función de prevención de la hidratación del CaO debido a una reacción de hidratación. Para facilitar la reacción entre la alúmina precipitada en el acero fundido y el CaO en la boquilla misma, para formar una sustancia fundible, el CaO puede estar contenido en los refractarios en 20% en masa o más con base en el 100% en masa de toda la composición de la boquilla. En la presente invención, el agregado puede incluir 20% en masa o más de componente CaO, y 10% en masa o más de partículas de escoria que cada una contiene CaO como una fase mineral, con base en 100% en masa de toda la composición. El agregado se puede utilizar junto con otro agregado refractario sin ningún problema. En vista del efecto de anti-formación de alúmina, una partícula de escoria que contiene CaO como una fase mineral, denominada CaO libre, en 10% en masa o más, preferentemente 20% en masa o más, más preferentemente 30% en masa o más, específicamente escoria de calcia-magnesia que incluye escoria de calera y escoria de dolomita, se puede utilizar preferentemente para facilitar la formación de la película de CaC03 sobre la superficie de CaO en la partícula de escoria. •Cualquier combinación de escoria de CaZr03 o escoria de CaO-SiO, que no contiene CaO como una fase mineral; el material que contiene el compuesto a base de CaO como un componente primario; material a base de carbono, tal como grafito o negro de carbono; y material a base de magnesia o a base de zirconia comúnmente utilizados con refractarios, se puede utilizar adicionalmente como agregado de acuerdo a la necesidad. La siguiente técnica se puede utilizar para formar la película de CaC03 sobre al menos una parte de las superficies del exterior expuesto a CaO de las superficies de las partículas de escoria correspondientes. (1) una boquilla moldeada integralmente con los refractarios se somete a un tratamiento térmico bajo una atmósfera de C02 a una temperatura de 300 a 850°C. Alternativamente, la boquilla moldeada se somete a un tratamiento térmico a una temperatura · mayor de 850°C, y luego se enfría bajo una atmósfera de C02 en el intervalo de temperatura de 300 a 850 °C. (2) La boquilla moldeada se coce en un proceso convencional, y luego se somete a un tratamiento térmico bajo una atmósfera de C02 a una temperatura de 300 a 850°C, nuevamente . El CaC03 se puede formar sobre la superficie de la partícula de escoria para tener un espesor en el intervalo de 0.07 a 7 um, preferentemente de 0.1 a 5 um, más preferentemente de 0.5 a 5 um. Si el espesor es menor de 0.1 um, se reducirá la cantidad de C02 a ser generada de la descomposición térmica, y consecuentemente se reducirá la cantidad de alúmina a ser formada sobre la superficie operativa. Mientras el espesor menor de 0.1 um provoca deterioro en el efecto anti-hidratación, si el espesor es de al menos 0.07 um, se puede mantener un nivel prácticamente aceptable ya que la formación de alúmina ocurrirá solamente en un área significativamente limitada, y el deterioro del efecto anti-hidratación no es significativo a no ser que la boquilla se deje sin utilizar por un largo periodo de tiempo. Si el espesor es mayor de 5 um, la superficie de la escoria tendrá una porosidad incrementada después de la liberación de CO2 probablemente para provocar dificultad en la obtención de suavidad en la superficie operativa. Sin embargo, si el espesor es de 7 um. o menor, se puede mantener un nivel prácticamente aceptable ya que la formación de alúmina provocada por la porosidad incrementada en la superficie operativa ocurre solamente en un área parcial. En este caso, el efecto anti-hidratación no se deteriora particularmente. El espesor de la película de CaC03 se puede controlar mediante el ajuste de al menos uno de la concentración de C02, el tiempo y la temperatura para inducir la reacción entre CaO y C02. CaC03 se descompone térmicamente a una temperatura de aproximadamente 900°C o más. De este modo, donde se ajusta una temperatura de precalentaiaxento de la boquilla a 900 °C o más, la liberación de C<¾ antes del flujo de entrada del acero fundido probablemente deteriora el efecto de anti-formación de alúmina. Como una medida contra este problema, se puede aplicar un antioxidante sobre la película de C'aCC>3. Específicamente, este antioxidante se fusiona para formar una capa de vidrio sobre la película de CaC03, y la capa de vidrio actúa para suprimir la liberación de C02 hasta el flujo de entrada de acero fundido, para permitir que se presente adecuadamente el efecto anti-formación de alúmina. Preferentemente, los refractarios de la presente invención principalmente diseñados para obtener el efecto anti-formación de alúmina se aplican a una superficie de refractarios de fundición continua para estar en contacto con acero fundido. En este caso, el refractario utilizado como una porción hueca interna se puede moldear integralmente junto con otros materiales componentes de la boquilla, o se pueden formar como refractarios en forma de manguito e insertados o unidos adhesivamente a un cuerpo de boquilla refractaria. En la presente invención, la película de CaC03 se forma solamente sobre la superficie del exterior expuesto a CaO de la superficie de la partícula de escoria. De este modo, el incremento en la porosidad debido a la descomposición de CaC03 se puede minimizar para lograr casi ningún deterioro en la resistencia después de la descomposición de C C03- De este modo, los refractarios de la presente invención son aplicables no solamente en una porción hueca interna sino también en un cuerpo de boquilla. Adicionalmente, el cuerpo de la boquilla y la porción hueca interna se pueden formar utilizando el mismo material para obtener productividad mejorada. Los refractarios de la presente invención también se pueden aplicar como un desviador para prevenir el flujo de acero fundido disparejo en la boquilla.

MEJOR MODO PARA REALIZAR LA INVENCIÓN Ahora se describirá una modalidad preferida de la presente invención en conexión con los ejemplos. La tabla 1 muestra la composición de un compuesto para utilizarse en la formación de refractarios de la presente invención, las condiciones de un tratamiento para formar CaC03, y las características de los refractarios obtenidos, junto con el Ejemplo Comparativo.

Tabla 1 * Prueba de formación de alúmina: o: sin formación, ?: formación sólo en una parte de la superficie, *: formación en 50% o más de toda la superficie Una cantidad apropiada de resina fenólica como aglutinante orgánico, se agregó a cada uno de los materiales como se muestra en la Tabla 1, y la mezcla se amasó homogéneamente. El compuesto obtenido se sometió a un proceso de presión isostática en frío (CIP) bajo una presión de 1000 kg/cm2, y se coció bajo una atmósfera de reducción a una temperatura de 1000°C. En el Ejemplo Comparativo, el producto cocido se enfrió directamente. En los Ejemplos Inventivos 1 a 7, cuando se redujo la temperatura en el horno a 850 °C durante el curso del enfriamiento, se suministró C02 al horno para formar una película de CaCC sobre las superficies del exterior expuesto a CaO de las superficies de las partículas de escoria de dolomita respectivas. Se midió el espesor de la película de CaC03 mediante la observación de la sección cortada de la partícula de escoria, utilizando un microscopio electrónico de exploración, y se controló por el ajuste de la presión parcial y el tiempo de suministro de C02. En la prueba de formación de alúmina, acero fundido de acero sin aluminio con bajo contenido de carbono con 0.2% de aluminio disuelto en éste se mantuvo a 1570°C, y una muestra en forma de varilla se sumergió en el acero fundido. Después de 60 minutos, la muestra se sacó para evaluar la cantidad de formación de alúmina. En la Tabla 1, O indica una muestra que no tiene formación de alúmina, ? indica una muestra que tiene formación de alúmina sólo en una parte de la superficie, y x indica una muestra que tiene formación de alúmina en 50% o más de toda la superficie . Se realizó la prueba de hidratadón por la medición de la resistencia a la flexión de una muestra después de ser mantenida a una temperatura de 35°C y una humedad relativa de 70% por 3 días, y se expresó el valor de resistencia a la flexión medido como un índice con base en 100 de la resistencia a la flexión de la muestra antes de la prueba. Un índice más cercano a 100 indica un mejor resultado o menor deterioro en la resistencia. En comparación al Ejemplo Comparativo/ todos los Ejemplos Inventivos del 1 al 7 tienen mejores resultados tanto en la prueba de formación de alúmina como en la prueba de hidratación. La anti-formación de alúmina y los efectos de anti-hidratación del CaC03 se observaron en los Ejemplos Inventivos 1 a 7 que tienen un espesor de película de 0.07 pm a 7 um. Un espesor de película óptimo estuvo en el intervalo de 0.1 a 5 um como en los Ejemplos Inventivos 2 a 6. Entre éstos, los Ejemplos Inventivos 3 a 6 que tienen un espesor de película de 0.5 a 5 um tuvieron resultados particularmente buenos. Como se mencionó anteriormente, en los refractarios de fundición continua que incluyen partículas de escoria, cada uno contiene CaO como una fase mineral, la película de CaCC>3 formada sobre las superficies del exterior expuesto a CaO de las superficies de las partículas de escoria respectivas libera gas C02 a través de la descomposición térmica para suavizar la superficie operativa, para prevenir la acreción de metal sobre ésta, de modo que el CaO se suministra continuamente a la alúmina adherida sobre la superficie operativa para prevenir la formación de alúmina. Además, la película de CaC03 efectivamente previene la hidratación de CaO debido a una reacción de hidratación para proporcionar eficiencia operacional y calidad del acero mejoradas en la fundición continua.

APLICABILIDAD INDUSTRIAL La presente invención es aplicable como refractarios anti-formación de alúmina para utilizarse en porciones huecas internas de diversas boquillas para la fundición continua de acero.

Claims (2)

REIVINDICACIONES

1. Refractarios con anti-formación de alúmina para boquillas de fundición, que comprenden un agregado refractario que incluye 20% en masa o más de componente CaO, y 10% en masa o más de partículas de escoria con base en 100% en masa de la composición total, cada una de las partículas de escoria contiene CaO como una fase mineral, en donde al menos una parte de las superficies del CaO expuesto de las superficies de las partículas de escoria correspondientes se forma con una película de CaC03.

2. Los refractarios con anti-formación de alúmina según la reivindicación 1, en donde la película de CaC03 tiene un espesor que oscila desde 0.1 hasta 5 um.