連續(xù)鑄造用浸漬噴嘴及使用其的連續(xù)鑄造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供耐剝落性以及氧化鋁難附著性均優(yōu)良的連續(xù)鑄造用浸漬噴嘴、以及使用該連續(xù)鑄造用浸漬噴嘴的連續(xù)鑄造方法。本發(fā)明的連續(xù)鑄造用浸漬噴嘴是在構成熔融金屬的圓筒狀流路的內壁面的底部附近的側面具備相對于軸心左右對稱的一對排出孔的連續(xù)鑄造用浸漬噴嘴，其中，上述浸漬噴嘴在高度方向的全長范圍上由材料B連續(xù)構成，上述內壁面通過由上述材料B形成的區(qū)域B和由與上述材料B不同的材料形成的區(qū)域A構成，構成上述區(qū)域A的材料在1500℃的線膨脹系數(shù)比上述材料B在1500℃的線膨脹系數(shù)大，上述內壁面在1500℃的線膨脹系數(shù)在高度方向的平均值和上述內壁面在900℃的線膨脹系數(shù)在高度方向的平均值之差為0.40％～0.60％。
【專利說明】連續(xù)鑄造用浸漬噴嘴及使用其的連續(xù)鑄造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴以及使用該連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴的連續(xù)鑄造方法。
【背景技術】
[0002]在連續(xù)鑄造中，在從鋼包將熔融金屬注入中間包時、在從中間包向鑄模注入熔融金屬時，使用稱為長噴嘴、浸潰噴嘴、滑動噴嘴等耐火物制的噴嘴。
[0003]這些噴嘴用于防止熔融金屬被空氣氧化、確保穩(wěn)定地向鑄模注入等目的，為了使相對于熔融金屬的耐溶損性、耐磨損性以及耐剝落性等優(yōu)良，因此大多由氧化鋁-碳質的耐火物構成。
[0004]但是，由于氧化鋁-碳質的耐火物容易附著熔融金屬中的氧化鋁，所以在使用由氧化鋁-碳質的耐火物構成的噴嘴的情況下存在以下情況:氧化鋁附著/堆積于成為熔融金屬的流路的噴嘴的內壁面、排出孔，從而引起由噴嘴閉塞造成的鑄造中止、熔融金屬在鑄模內的流動偏流化、由附著的氧化鋁剝離/脫落造成的鑄片品質惡化等問題。
[0005]而且，針對這些問題，廣泛地進行具有氧化鋁難以附著的性質的耐火物的開發(fā)等，從而改善噴嘴的品質。
[0006]例如，在專利文獻I中公開了“一種鋼的連續(xù)鑄造耐火部件用耐火物，其特征在于，作為由主體耐火材料、以及與鋼液接觸的部分的耐火材料構成的鋼的連續(xù)鑄造耐火部件的至少與鋼液接觸的部分的耐火材料而使用的耐火物為:CaO占5%?40%質量，S12占2%?30%質量，ZrO2占35%?80%質量，碳占不足5%質量(包括零質量)”。在專利文獻2中公開了 “一種鋼的連續(xù)鑄造用噴嘴用耐火物，其是作為鋼的連續(xù)鑄造用噴嘴來使用的耐火物，該鋼的連續(xù)鑄造用噴嘴用耐火物的特征在于，構成該耐火物的化學組成為:至少Al2O3占40%?80%質量，C占10%?40%質量，S12占6%?40%質量，ZrO2占0.1%?10%質量，剩余部分由其他耐火性物質以及工業(yè)上不可避免的雜質構成。”
[0007]專利文獻1:日本特開2003-40672號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2004-331462號公報
[0009]本發(fā)明人在研究專利文獻I以及2所記載的耐火材料(物)時，發(fā)現(xiàn)雖然制成的噴嘴的耐剝落性良好，但是對于氧化鋁的難附著性(以下，稱為“氧化鋁難附著性”。)仍有改善的余地。

【發(fā)明內容】

[0010]因此，本發(fā)明的課題在于提供一種耐剝落性以及氧化鋁難附著性均優(yōu)良的連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴、以及使用該連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴的連續(xù)鑄造方法。
[0011]為了解決上述課題，本發(fā)明人專心研究的結果是發(fā)現(xiàn)了如下現(xiàn)象:以構成熔融金屬的流路的內壁面在1500°c的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值和在900°C的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值之差(以下，也稱為“耐熱沖擊指數(shù)”。)處于規(guī)定的范圍內的方式將內壁面以熱膨脹系數(shù)不同的兩種以上材料形成的浸潰噴嘴，在耐剝落性以及氧化鋁難附著性上均優(yōu)良,從而完成了本發(fā)明。
[0012]此外，在本說明書中，“熱膨脹系數(shù)”是指線膨脹系數(shù)，另外，在材料的線膨脹系數(shù)存在各向異性的情況下，是指高度方向(浸潰噴嘴的長邊方向)的線膨脹系數(shù)。
[0013]gp，本發(fā)明提供了下述⑴~(4)。
[0014](I) 一種連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴，其在構成熔融金屬的圓筒狀流路的內壁面的底部附近的側面具備相對于軸心左右對稱的一對排出孔，在該連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴中，上述浸潰噴嘴在高度方向的全長范圍上由材料B連續(xù)地構成，上述內壁面通過由上述材料B形成的區(qū)域B和由與上述材料B不同的材料形成的區(qū)域A構成，構成上述區(qū)域A的材料在1500°C的線膨脹系數(shù)比上述材料B在1500°C的線膨脹系數(shù)大，上述內壁面在1500°C的線膨脹系數(shù)在高度方向的平均值和上述內壁面在900°C的線膨脹系數(shù)在高度方向的平均值之差為0.40%~0.60%。
[0015](2)上述(I)所記載的連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴的上述排出孔設置于上述區(qū)域A。
[0016](3) 一種連續(xù)鑄造方法，其具有使用上述(I)或者(2)所記載的連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴來注入熔融金屬的工序。
[0017](4) 一種連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴的制造方法，其是制造在構成熔融金屬的圓筒狀流路的內壁面的底部附近的側面具備相對于軸心左右對稱的一對排出孔的連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴的制造方法，在該制造方法中，具有如下工序，在該工序中，將從構成上述區(qū)域A的材料的線膨脹系數(shù)、上述 材料B的線膨脹系數(shù)、上述區(qū)域A的配置長度以及上述區(qū)域B的配置長度中選擇的至少一項以上調節(jié)或者設計為:在高度方向的全長范圍上由材料B連續(xù)地構成上述浸潰噴嘴，通過由上述材料B形成的區(qū)域B和由與上述材料B不同的材料形成的區(qū)域A構成上述內壁面，將構成上述區(qū)域A的材料在1500°C的線膨脹系數(shù)形成為比上述材料B在1500°C的線膨脹系數(shù)大，使上述內壁面在1500°C的線膨脹系數(shù)在高度方向的平均值和上述內壁面在900°C的線膨脹系數(shù)在高度方向的平均值之差為0.40%~0.60%。
[0018]如以下所示，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種耐剝落性以及氧化鋁難附著性均優(yōu)良的連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴、以及使用該連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴的連續(xù)鑄造方法。
[0019]另外，根據(jù)本發(fā)明，關于多相(多個)構造的浸潰噴嘴的耐火材料(物)，通過考慮各種材料的組合、形成區(qū)域以及熱膨脹系數(shù)來設計，從而不用進行鑄造前的預先評價，就能夠制成耐剝落性以及氧化鋁難附著性均優(yōu)良的連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴，因此非常有用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1中的圖1 (A)是表示本發(fā)明的浸潰噴嘴的優(yōu)選實施方式的一個例子的示意立體圖，圖1(B)是圖1(A)的缺少一部分的立體圖。
[0021]圖2中的圖2(A)是從圖1(A)的剖面線IA-1A觀察的示意剖視圖，圖2 (B)是從圖1(A)的剖面線IB-1B觀察的示意剖視圖。
[0022]圖3是表示本發(fā)明的浸潰噴嘴的其他實施方式的一個例子的示意剖視圖。
【具體實施方式】
[0023]【浸潰噴嘴】[0024]本發(fā)明的連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴(以下，省略為“本發(fā)明的浸潰噴嘴”。)是在構成熔融金屬的圓筒狀流路的內壁面的底部附近的側面具備相對于軸心左右對稱的一對排出孔的連續(xù)鑄造用的浸潰噴嘴。
[0025]接下來，對本發(fā)明的浸潰噴嘴的整體結構以及各部分形狀等進行說明。
[0026]<整體形狀>
[0027]如圖1所示，本發(fā)明的浸潰噴嘴I在構成熔融金屬的圓筒狀流路2的內壁面3的底部4附近的側面具有相對于軸心左右對稱的一對排出孔5。
[0028]這里，如圖2以及圖3所示，浸潰噴嘴I在高度方向的全長范圍上由材料B連續(xù)構成。
[0029]另外，如圖2以及圖3所示，浸潰噴嘴I的內壁面3通過由上述材料B形成的區(qū)域B、以及由與上述材料B不同的材料(以下，包括該材料為單種材料或者多種材料的情況，且將該材料稱為“材料A”。)形成的區(qū)域A構成。
[0030]在本發(fā)明中，雖然可以如圖2以及圖3所示那樣將排出孔5設置于區(qū)域A以及區(qū)域B中的任一個，但是為了能夠進一步抑制浸潰噴嘴的閉塞，所以優(yōu)選如圖2所示那樣將排出孔5設置于區(qū)域A。
[0031]另外，如圖2以及圖3所示，由材料B形成的區(qū)域B可以位于浸潰噴嘴I的內壁面3的排出孔5的上方區(qū)域，也可以位于下方區(qū)域。
[0032]在本發(fā)明中，如圖2以及圖3所示，雖然材料B不僅構成內壁面3的區(qū)域B，而且構成浸潰噴嘴的外壁、底部，但是優(yōu)選浸潰噴嘴的外壁中的、與連鑄鑄模內的熔融熔劑接觸的部分通過由耐腐蝕性比材料B高的材料(以下，在本段中稱為“耐腐蝕材料”。)形成的圓筒狀部件(未圖示)構成。此外，這種結構例如能夠通過靜水壓沖壓，對預先成型的由耐腐蝕材料構成的圓筒狀部件以及由材料A構成的圓筒狀部件、粉狀材料B與結合材料進行沖壓成型，從而將它們一體成型。
[0033]此外，在本發(fā)明中，沒有特別限定浸潰噴嘴的壁厚(圖1中的附圖標記Th)、圓筒流路的長度(圖1中的附圖標記L)、排出孔的開口部的形狀、傾斜角度以及開口直徑等，能夠設計為與現(xiàn)有公知的浸潰噴嘴相同。
[0034]<圓筒狀流路(內壁面)>
[0035]構成上述圓筒狀流路的浸潰噴嘴的內壁面通過由上述材料B形成的區(qū)域B、以及由與上述材料B不同的材料A形成的區(qū)域A構成。
[0036]在本發(fā)明中，材料A以及材料B以材料A在1500°C的熱膨脹系數(shù)比材料B在1500°C的熱膨脹系數(shù)大的方式適當?shù)剡M行選擇。
[0037]此外，雖然按照上述描述，材料A是指與上述材料B不同的單種材料或者多種材料，但是材料A在為多種材料的情況下，以全部材料在1500°C的熱膨脹系數(shù)比材料B在1500°C的熱膨脹系數(shù)大的方式適當?shù)剡M行選擇。
[0038](材料A)
[0039]作為上述材料A，具體而言，例如例舉有MgO-Al2O3等無碳尖晶石系材料、MgO-C-Al等降低噴嘴的界面張力的材料、CaO-MgO-C等通過生成低熔點物質從而防止附著的材料等氧化鋁難附著性材料，可以將它們中的一種單獨使用，也可以將它們中的兩種以上并用。
[0040](材料B)[0041]作為上述材料B，具體而言，例如例舉有氧化鋁石墨等氧化鋁碳質材料等，可以將它們中的一種單獨使用，也可以將它們中的兩種以上并用。
[0042]在本發(fā)明中，雖然沒有特別限定由上述材料A形成的區(qū)域A的厚度，但是優(yōu)選厚度為浸潰噴嘴的壁厚的10%?50%，更加優(yōu)選厚度為浸潰噴嘴的壁厚的15%?40%。
[0043]具體而言，在浸潰噴嘴的壁厚為20mm的情況下，優(yōu)選由上述材料A形成的區(qū)域A的厚度為2mm?1mm,更加優(yōu)選由上述材料A形成的區(qū)域A的厚度為3mm?8mm。
[0044]此外，如上述所述，在本發(fā)明中，雖然沒有特別限定浸潰噴嘴的壁厚，但是例如優(yōu)選在1mm?40mm的范圍適當?shù)剡M行設計。
[0045]另外，由于由上述材料A形成的區(qū)域A的配置長度(流路的長度方向)是會對后述的耐熱沖擊指數(shù)的計算造成影響的參數(shù)，所以浸潰噴嘴的內壁面在1500°C的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值與在900°C的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值之差能夠在0.40%?0.60%的范圍適當?shù)剡M行設計。
[0046]具體而言，例如在浸潰噴嘴的圓筒流路的長度為600mm的情況下，優(yōu)選由上述材料A形成的區(qū)域A的配置長度為120_?240mm,更加優(yōu)選為150_?210mm。
[0047]此外，如上述所述，在本發(fā)明中，雖然沒有特別限定浸潰噴嘴的圓筒流路的長度，但是例如優(yōu)選在500mm?950mm的范圍適當?shù)剡M行設計。
[0048]在本發(fā)明中，由上述材料A形成的區(qū)域A不一定需要連續(xù)配設于一個位置，也可以分為多個位置來配設。
[0049]另外，按照上述所述，形成區(qū)域A的材料A也不一定需要由一種材料構成，也能夠將多種材料并用。
[0050]另一方面，沒有特別限定由上述材料B形成的區(qū)域B的厚度，優(yōu)選厚度為與浸潰噴嘴的壁厚相同的值，即優(yōu)選僅由上述材料B形成至外壁面。
[0051]另外，與區(qū)域A相同，由上述材料B形成的區(qū)域B的配置長度(流路的長度方向)能夠適當?shù)剡M行設計，例如在浸潰噴嘴的流路的長度為600mm的情況下，優(yōu)選為360mm?480mm,更加優(yōu)選為390_?450mm。
[0052]在本發(fā)明中，與區(qū)域A相同，由上述材料B形成的區(qū)域B不一定需要連續(xù)配設于一個位置，也可以分為多個位置來配設(例如，參照圖3)。
[0053]在本發(fā)明中，構成上述圓筒狀流路的浸潰噴嘴的內壁面不一定需要是平滑的，也可以具有不會阻礙注入鋼液的程度的凹凸、長度方向的階梯差(內徑的擴大和/或縮小)等任意的內壁面形狀。
[0054]另外，與內壁面的中心軸正交的剖面形狀也不一定需要是圓形的，例如也可以是橢圓那樣的剖面形狀。
[0055]<熱膨脹系數(shù)>
[0056]對于本發(fā)明的浸潰噴嘴而言，內壁面在1500°C的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值與內壁面在900°C的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值之差(耐熱沖擊指數(shù))為0.40%?
0.60%。
[0057]這里，在本發(fā)明中，熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值是指通過下述式(I)計算的值，耐熱沖擊指數(shù)是指通過下述式(II)計算的值。
[0058]a (T) = (aAXLA/L) + (aBXLB/L)...(I)[0059]耐熱沖擊指數(shù)=a(1500°C ) — α (900°C )...(II)
[0060]T:溫度(V )
[0061]α⑴:在溫度T下浸潰噴嘴的內壁面的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值)
[0062]a A:材料A在溫度T下的熱膨脹系數(shù))
[0063]α B:材料B在溫度T下的熱膨脹系數(shù))
[0064]LA:材料Α(區(qū)域Α)在高度方向的配置長度(mm)
[0065]LB:材料B (區(qū)域B)在高度方向的配置長度(mm)
[0066]L:浸潰噴嘴的圓筒流路的長度(mm)
[0067]此外，在上述式(I)中，在材料A為多種材料的情況下，a A是指“各種材料在溫度T下的熱膨脹系數(shù)(％)在高度方向的平均值”，另外，在區(qū)域A配設于多個位置的情況下，LA是指“各位置在高度方向的配置長度(mm)的合計”，同樣地，在區(qū)域B配設于多個位置的情況下，LB是指“各位置在高度方向的配置長度(mm)的合計”。
[0068]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了若上述耐熱沖擊指數(shù)為0.40%~0.60%，則即便使用熱膨脹系數(shù)較高的氧化鋁難附著性材料，也能成為耐剝落性以及氧化鋁難附著性均優(yōu)良的浸潰噴嘴。
[0069]即，在連續(xù)鑄造中，雖然浸潰噴嘴通常在預熱后被注入熔融金屬，但是會因被注入的熔融金屬從而產(chǎn)生內壁面與外壁面的溫度差(溫度梯度)，因此在現(xiàn)有公知的浸潰噴嘴中，有可能因熱沖擊產(chǎn)生剝落破壞。
[0070]與此相對，可知對于本發(fā)明的浸潰噴嘴而言，通過按照在估計了與內壁面接觸的熔融金屬的溫度的1500°C的、浸潰噴嘴內壁面的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值、與在估計了預熱后自然冷卻后的溫度的900°C的、浸潰噴嘴內壁面的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值之差處于特定的范圍的方式，將構成熔融金屬的流路的內壁面以熱膨脹系數(shù)不同的兩種以上材料形成，從而不僅耐剝落性被改善，而且氧化鋁難附著性也被改善。
[0071]在本發(fā)明中，為了確保上述材料A的材質、與區(qū)域A的配置有關的自由度，并且為了使耐熱沖擊性也良好，所以優(yōu)選使上述耐熱沖擊指數(shù)為0.50%~0.58%。
[0072]【連續(xù)鑄造方法】
[0073]本發(fā)明的連續(xù)鑄造方法是具有使用上述本發(fā)明的浸潰噴嘴來注入熔融金屬的工序的連續(xù)鑄造方法。
[0074]這里，作為上述工序，例如例舉有從鋼包將熔融金屬注入中間包的工序、從中間包向鑄模注入熔融金屬的工序等。此外，在本發(fā)明中，針對上述工序中的熔融金屬的注入速度等條件、其他工序(例如壓延工序、冷卻工序等)，能夠設計為與現(xiàn)有公知的連續(xù)鑄造方法相同。
[0075]另外，本發(fā)明的連續(xù)鑄造方法不僅能夠應用于將熔融金屬注入預熱后的浸潰噴嘴開始鑄造的情況，還能夠應用于在連續(xù)鑄造的中途將預熱后的浸潰噴嘴的前端部浸潰于鑄模內的鋼液中以后開始向該浸潰噴嘴注入熔融金屬的情況。此外，在后者的情況下，也能夠通過相同的指標來評價浸潰噴嘴的耐剝落性。
[0076]【制造方法】
[0077] 本發(fā)明的制造方法是制造上述本發(fā)明的浸潰噴嘴的制造方法，在該制造方法中，具有如下工序，在該工序中，將從本發(fā)明的浸潰噴嘴的特征中、即從上述材料A的熱膨脹系數(shù)、上述材料B的熱膨脹系數(shù)、上述區(qū)域A的配置長度以及上述區(qū)域B的配置長度中選擇的至少一項以上調節(jié)或者設計為:在高度方向的全長范圍上由材料B連續(xù)構成浸潰噴嘴，通過由上述材料B形成的區(qū)域B、以及由與上述材料B不同的材料A形成的區(qū)域A構成浸潰噴嘴的內壁面，將上述材料A在1500°C的熱膨脹系數(shù)形成為比上述材料B在1500°C的熱膨脹系數(shù)大，使上述內壁面在1500°C的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值與上述內壁面在900°C的熱膨脹系數(shù)在高度方向的平均值之差為0.40%~0.60%。
[0078]【實施例】
[0079]<噴嘴形成材料>
[0080]針對下述表1所示的噴嘴形成材料，通過以下所示的方法對熱膨脹系數(shù)進行了測定。
[0081]具體而言，用各種材料制成試件(20mmX 20mmX 100mm),并且使制成的試件在非活性氣體環(huán)境中升熱，測定在900°C以及1500°C試件的長度，并且與在室溫測定的試件的長度進行比較從而進行計算。將結果在下述表1中示出。此外，在下述表1中，噴嘴形成材料在括弧內的數(shù)值)表示金屬鋁(Al)的含量(質量％ )。
[0082]【表1】
[0083]表1
[0084]
【權利要求】
1.一種連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴，其在構成熔融金屬的圓筒狀流路的內壁面的底部附近的側面具備相對于軸心左右對稱的一對排出孔，所述連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴的特征在于， 所述浸潰噴嘴在高度方向的全長范圍上由材料B連續(xù)地構成， 所述內壁面通過由所述材料B形成的區(qū)域B和由與所述材料B不同的材料形成的區(qū)域A構成， 構成所述區(qū)域A的材料在1500°C的線膨脹系數(shù)比所述材料B在1500°C的線膨脹系數(shù)大， 所述內壁面在1500°C的線膨脹系數(shù)在高度方向的平均值與所述內壁面在900°C的線膨脹系數(shù)在高度方向的平均值之差為0.40 %?0.60 %。
2.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴，其特征在于， 所述排出孔設置于所述區(qū)域A。
3.—種連續(xù)鑄造方法，其特征在于， 具有使用權利要求1或2所述的連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴來注入熔融金屬的工序。
4.一種連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴的制造方法，其是制造在構成熔融金屬的圓筒狀流路的內壁面的底部附近的側面具備相對于軸心左右對稱的一對排出孔的連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴的制造方法，所述連續(xù)鑄造用浸潰噴嘴的制造方法的特征在于， 具有如下工序，在該工序中，將從構成所述區(qū)域A的材料的線膨脹系數(shù)、所述材料B的線膨脹系數(shù)、所述區(qū)域A的配置長度以及所述區(qū)域B的配置長度中選擇的至少一項以上調節(jié)或者設計為: 在高度方向的全長范圍上由材料B連續(xù)地構成所述浸潰噴嘴， 通過由所述材料B形成的區(qū)域B和由與所述材料B不同的材料形成的區(qū)域A構成所述內壁面， 將構成所述區(qū)域A的材料在1500°C的線膨脹系數(shù)形成為比所述材料B在1500°C的線膨脹系數(shù)大， 使所述內壁面在1500°C的線膨脹系數(shù)在高度方向的平均值和所述內壁面在900°C的線膨脹系數(shù)在高度方向的平均值之差為0.40 %?0.60 %。
【文檔編號】B22D41/50GK104039479SQ201280064803
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權日:2011年12月28日
【發(fā)明者】淡路谷浩, 久保田淳 申請人:杰富意鋼鐵株式會社