專利名稱：連續(xù)鑄造鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及連續(xù)鑄造鋼的方法。更特別地，本發(fā)明涉及連續(xù)鑄造鋼的方法，該方法的特征在于，聯(lián)合使用特定鑄模粉末與由含有氧化鋁作為主要組分的耐火材料(例如氧化鋁耐火材料和/或氧化鋁-碳耐火材料)構(gòu)成的浸漬噴嘴。
背景技術(shù)：
在鋼的連續(xù)鑄造中，使用含有和/或不含熔凝硅石的氧化鋁/石墨材料作為主體材料以及還使用氧化鋯/石墨材料和/或氧化鋯/氧化鈣/石墨材料作為粉末線材料的浸漬噴嘴通常與含有氟成分的鑄模粉末聯(lián)合使用。
由于耐火材料和/或由于鑄模粉末材料的原因，使得聯(lián)合使用浸漬噴嘴和鑄模粉末材料的技術(shù)(在下文稱做“相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)1”)伴隨有把雜質(zhì)夾雜到鋼中的缺陷。為了避免這種夾雜，已公開了下列技術(shù)。
就浸漬噴嘴來說，一種防止碳卷入或鑄模粉末吸引的技術(shù)是已知的，該技術(shù)包括通過浸漬噴嘴向熔化的鋼中吹入惰性氣體來防止熔化的鋼與噴嘴接觸(見JP-A-8-57613和JP-A-62-130754)(在下文稱做“相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)2-1”)。
此外，已知這樣一種浸漬噴嘴，其中將含有尖晶石的耐火材料或含有尖晶石和方鎂石的耐火材料置放于與熔化的鋼例如低碳脫鋁鋼、高氧鋼、高錳鋼、不銹鋼或鈣處理鋼接觸的部分，以便既不容易發(fā)生熔化損失也不容易發(fā)生堵塞，由此減少了由于耐火材料所致的夾雜(見JP-A-10-305355)(在下文稱做“相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)2-2”)。
另一方面，就鑄模粉末來說，能夠形成槍晶石(3CaO·2SiO2·CaF2)晶體的“含氟成分材料”例如螢石，通常被用做增強(qiáng)流動性的助熔劑和/或有助于熱吸取控制的材料(在下文稱做“相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)3”)。
然而，氟成分會加重浸漬噴嘴的熔化損失，并間接導(dǎo)致難于生產(chǎn)出純凈的鋼鑄件。因此，使用無氟的或?qū)⒎煞值暮拷抵磷钚〉蔫T模粉末是很有必要的。
在鑄模粉末當(dāng)中，關(guān)于沒有氟的鑄模粉末的已知技術(shù)包括·以延長金屬結(jié)構(gòu)，包括鑄造機(jī)器主體內(nèi)的管道系統(tǒng)，和具體設(shè)備的壽命為目的，將用于冷卻鑄件的噴霧冷卻水、冷卻后使用的二次冷卻水以及機(jī)器冷卻水的pH值保持中性的技術(shù)(JP-A-58-125349)；·以使鑄造機(jī)器主體、管道系統(tǒng)等免于腐蝕以及保持流動性和轉(zhuǎn)變成爐渣為目的，將用于冷卻鑄件的噴霧冷卻水、冷卻后使用的二次冷卻水以及機(jī)器冷卻水的pH值同樣保持中性的技術(shù)(JP-A-51-93728)；·防止產(chǎn)生對人和牲畜有害的氟的技術(shù)(JP-A-50-86423)；·防止環(huán)境污染、防止連續(xù)鑄造機(jī)器周圍的設(shè)備腐蝕和防止浸漬噴嘴損壞的技術(shù)(JP-A-5-208250)；和·防止通過與硅酸鹽反應(yīng)而形成的四氟化硅損害工作環(huán)境或污染二次冷卻水的技術(shù)(JP-A-51-67227)(在下文這些技術(shù)被稱做“相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)3-1”)。
關(guān)于具有最小化的氟成分含量的鑄模粉末的已知技術(shù)包括·防止浸漬噴嘴損害的技術(shù)(JP-A-51-269560)；和·防止環(huán)境污染的技術(shù)(JP-A-51-132113)(在下文這些技術(shù)被稱做“相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)3-2”)。
在用現(xiàn)有浸漬噴嘴(見相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)1)鑄造的情況下，浸漬噴嘴的內(nèi)部管道和粉末線部分會遭受歸因于熔化的鋼、熔化的鋼中的夾雜物、鑄模粉末和爐渣的熔化損失。這種熔化損失改變浸漬噴嘴的形狀并妨礙鑄模內(nèi)的熔化的鋼的流動，結(jié)果導(dǎo)致鑄造缺陷。
除了這種“浸漬噴嘴的形狀改變”外，由于浸漬噴嘴材料與溶解于熔化的鋼中的元素和/或與鑄模粉末和爐渣反應(yīng)形成的低熔點(diǎn)和高熔點(diǎn)化合物的原因，產(chǎn)生了鑄造過程中浸漬噴嘴熱傳導(dǎo)性的改變。由于這種熱傳導(dǎo)性的變化，通過浸漬噴嘴從熔化的鋼引入的熱量不能夠保持恒定。這就導(dǎo)致形成不均勻的凝固外殼并造成鑄造缺陷。
已經(jīng)進(jìn)行了通過鑄模粉末來克服這些問題的嘗試。特別是，如上所述，“作為氟化無機(jī)物的形成槍晶石(3CaO·2SiO2·CaF2)晶體的鑄模粉末”已被用于控制引入的熱量(見相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)3)。然而，由于鑄模粉末中的氟成分，粉末線部分中的熔化損失增加而不是減少了，迄今為止還沒有獲得滿意的效果。
為了減少粉末線部分中的熔化損失，嘗試過使用不含氟成分或具有低氟成分含量的鑄模粉末(見相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)3-1和3-2)。然而，這種鑄模粉末的應(yīng)用，不能控制熱量引入，引起鑄造缺陷。因此，迄今還沒有完善的解決措施。
雖然為了生產(chǎn)出純凈的鋼鑄件已經(jīng)在鋼的連續(xù)鑄造中采取了上面所述的備種措施，但這些措施如下所述，還是未能達(dá)到的足夠滿意的效果。
在相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)2-1，即“包括通過噴嘴向熔化的鋼中吹入惰性氣體以防止熔化的鋼與噴嘴接觸的技術(shù)”中，必須高度精確地控制惰性氣體吹入的速率、吹入角度、氣泡大小等。如果這些因素沒有受到控制，熔化的鋼流就會偏轉(zhuǎn)并沖撞部分噴嘴，而不是被阻止與噴嘴接觸，從而導(dǎo)致局部的熔化損失或氧化鋁沉積。
此外，由于冒泡所引起的熔化表面水平的波動，已經(jīng)被吸到充滿鑄模的熔化的鋼中的鑄模粉末和爐渣被吹入熔化的鋼中的惰性氣體截獲。然而，如果惰性氣體流沒有處于適當(dāng)?shù)目刂茽顟B(tài)，噴嘴就會遭受相當(dāng)大的熔化損失，而不是防止遭受損失。在這種情況下，因?yàn)榉勰┚€部分并不總是與鑄模粉末接觸，所以普通的噴嘴材料部分，包括噴嘴的孔口部分和內(nèi)部的管道部分就將遭受熔化損失。
一旦噴嘴遭受熔化損失，通過噴嘴吹入的惰性氣體流就進(jìn)一步發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就會加重噴嘴的熔化損失和/或氧化鋁沉積。噴嘴的熔化損失導(dǎo)致鋼不純凈。
按照相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)2-2的噴嘴，即“將含有尖晶石的耐火材料或含有尖晶石和方鎂石的耐火材料置放于與熔化的鋼接觸的部分的浸漬噴嘴”，與普通使用的氧化鋁/石墨噴嘴相比，在熔化的鋼中更不易于發(fā)生熔化損失。下面將給出這方面的詳細(xì)說明。
本發(fā)明者們揭示，普通使用的作為浸漬噴嘴材料的氧化鋁/石墨材料一般會與熔化的鋼進(jìn)行下面的反應(yīng)，因此對于在生產(chǎn)純凈的鋼鑄件中使用來說是不合乎需要的材料。也就是說，因?yàn)槿刍匿摼哂袠O其低的碳濃度，氧化鋁/石墨噴嘴材料中的石墨(C(s)固體石墨)通過下面的反應(yīng)迅速溶解在熔化的鋼中。
反應(yīng)式(1)
此外，(FeO)通過下面的反應(yīng)浸透到氧化鋁/石墨材料內(nèi)的氧化鋁(Al2O3)中。
反應(yīng)式(2)溶入熔化的鋼中的元素同樣可以浸透。例如，在Mn作為一種溶解的元素的情況下，(MnO)通過下面的反應(yīng)進(jìn)入到氧化鋁中。
反應(yīng)式(3)(在反應(yīng)式(2)和(3)中，O和Mn代表溶入熔化的鋼中的氧和錳，F(xiàn)e(1)代表熔化的鋼中的鐵成分)。
作為這些物質(zhì)的浸透結(jié)果而產(chǎn)生的“Al2O3-FeO”和“Al2O3-MnO”與熔化的鋼中的夾雜物例如“FeO-MnO”反應(yīng)，生成含有“Al2O3-FeO-MnO”的液體爐渣。也就是說，由于這兩種因素聯(lián)合起作用的緣故，氧化鋁遭受熔化損失。
為了提高抗散裂強(qiáng)度，通常使用包括把熔凝硅石摻到氧化鋁/石墨噴嘴材料中的技術(shù)。然而，由于熔凝硅石也遭受熔化損失，并且其損失的程度等于或高于氧化鋁，所以這種技術(shù)是不合乎需要的。
另一方面，對于尖晶石，摻入其中的(FeO)、(MnO)等的量很小，即使有夾雜物例如FeO-MnO沉積于其上時，尖晶石仍然保持其固相而沒有形成液相。也就是說，其中尖晶石沉積在與熔化的鋼接觸的部分上的噴嘴遭受的熔化損失降低了，從而就減少了熔化的鋼的污染。
然而，其中與熔化的鋼接觸的部分、主體部分以及粉末線部分是通過使用不同材料構(gòu)成的，導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。而且，對于減少由粉末爐渣引起的浸漬噴嘴的熔化損失，使用尖晶石材料是無效的。這歸因于粉末爐渣中的氟成分。
一種被認(rèn)為能夠有效消除這些問題的技術(shù)，是使用沒有任何氟成分或具有低氟成分含量的鑄模粉末(見上面所述關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)3-1和3-2的文獻(xiàn)，即，JP-A-58-125349、JP-A-51-93728、JP-A-50-86423、JP-A-5-208250、JP-A-51-67227、JP-A-5-269560和JP-A-51-132113)。
然而，因?yàn)檫@些鑄模粉末不合氟成分或者是具有低氟成分含量的鑄模粉末，所以它們具有不良的粘度調(diào)節(jié)和結(jié)晶溫度調(diào)節(jié)適應(yīng)性，并且經(jīng)常出現(xiàn)諸如鋼斷裂和鑄件裂縫之類的問題，從而使穩(wěn)定鑄造成為不可能。目前這些鑄模粉末還沒有被付諸實(shí)際使用。
從上面所述可以看出，除非浸漬噴嘴的粉末線材料的熔化損失被消除，否則將難以獲得純凈的鋼。
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明者們提出“特定的鑄模粉末(具有低于3重量％的氟含量和在1300℃粘度為4P-100,000P的鑄模粉末)”，并開發(fā)出“連續(xù)鑄造鋼的方法，包括聯(lián)合使用特定鑄模粉末與特定浸漬噴嘴(浸漬噴嘴包括尖晶石和/或尖晶石/碳，其構(gòu)成與熔化的鋼接觸的浸漬噴嘴部分的一部分或全部；粉末線材料，其構(gòu)成與鑄模粉末和/或爐渣接觸的部分；和構(gòu)成其他部分的主體材料)”的發(fā)明(見JP-A-2001-113345)。
在開發(fā)了該發(fā)明以后，本發(fā)明者們還進(jìn)行了進(jìn)一步悉心研究。結(jié)果，他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，即使使用由含有氧化鋁作為主要成分的耐火材料構(gòu)成的、并且其中粉末線部分也由該耐火材料構(gòu)成的浸漬噴嘴時，上述特定鑄模粉末的使用能夠使噴嘴遭受很少的熔化損失并且不產(chǎn)生氧化鋁沉積，從而無需將該鑄模粉末與上述特定浸漬噴嘴聯(lián)合使用，就能夠穩(wěn)定地生產(chǎn)純凈的鋼鑄件。于是，本發(fā)明得以完成。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供連續(xù)鑄造鋼的方法，該方法能夠防止由耐火材料造成的鋼污染，能夠穩(wěn)定生產(chǎn)高度純凈的鋼鑄件，并且從浸漬噴嘴生產(chǎn)的角度來說，該方法還具有這樣的效果，即由于使用相同的“含有氧化鋁作為主要組分的耐火材料”，因而噴嘴的生產(chǎn)將會極其容易。
發(fā)明公開為了克服上述問題并實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明者們進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果，以此發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，本發(fā)明者們發(fā)明了“連續(xù)鑄造鋼的方法，該方法包括在連續(xù)鑄造鋼的同時將熔化的鋼通過浸漬噴嘴進(jìn)料到鑄模內(nèi)，并向鑄模內(nèi)提供鑄模粉末，其特征在于，聯(lián)合使用具有低于3重量％的氟含量和在1,300℃粘度為4P-100,000P的鑄模粉末和由含有氧化鋁作為主要成分的耐火材料構(gòu)成的浸漬噴嘴”。
迄今為止，氟成分的使用對于降低鑄模粉末的粘度和控制熱量引入是必不可少的。然而，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在性質(zhì)和/或厚度方面具有均勻性的爐渣膜在鑄模與固化殼之間形成時，就沒有依賴氟成分的必要了。也就是說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，增加鑄模粉末的粘度能夠形成均勻的爐渣膜，而這種爐渣膜擔(dān)當(dāng)起了槍晶石(3CaO·2SiO2·CaF2)的功能(熱量引入控制)。
而且還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鑄模粉末在1,300℃具有3.7g/cm2或更高的抗裂強(qiáng)度時，就能夠形成連續(xù)的爐渣膜，使得可能連續(xù)鑄造。用于本發(fā)明的鑄模粉末優(yōu)選是具有包含5-25重量％的Al2O3、25-70重量％的SiO2、10-50重量％的CaO、最高達(dá)20重量％的MgO和0-2重量％的F(不可避免的雜質(zhì))的化學(xué)組成的鑄模粉末。
與該鑄模粉末聯(lián)合使用的浸漬噴嘴是由含有氧化鋁作為主要成分的耐火材料構(gòu)成的浸漬噴嘴。例如，該耐火材料含有氧化鋁耐火材料和/或氧化鋁-碳耐火材料。而且還發(fā)現(xiàn)，該浸漬噴嘴可以是這樣的浸漬噴嘴，其中的耐火材料“含有一種或多種選自下列的成分氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(AlN)、硼化鋯(ZrB2)、硼化鎂(Mg3B2)、硫酸鋯(ZrSO4)、硅(Si)和鋁(Al)”。
欲鑄造的熔化的鋼可以是各種類型的鋼，例如脫鋁鋼、脫硅鋼、高氧鋼、不銹鋼、用于電磁鋼板的鋼、鈣處理鋼、高錳鋼、自由切削鋼、硼鋼、鋼帶、表面硬化鋼或高鈦鋼。


圖1是說明用于本發(fā)明實(shí)施例(和比較實(shí)施例)中的，具有孔口部分型式的浸漬噴嘴結(jié)構(gòu)實(shí)例的視圖。
圖2是說明用于本發(fā)明實(shí)施例(和比較實(shí)施例)中的，具有孔口部分型式的浸漬噴嘴結(jié)構(gòu)另一個實(shí)例的視圖。
圖3是說明用于本發(fā)明實(shí)施例(和比較實(shí)施例)中的，沒有孔口部分的直線型浸漬噴嘴實(shí)例的視圖。
在附圖中，數(shù)字1表示浸漬噴嘴的內(nèi)部管道部分，其與熔化的鋼接觸；2表示浸漬噴嘴的孔口部分，其與熔化的鋼接觸；3表示浸漬噴嘴的粉末線部分，其與鑄模粉末接觸；4表示浸漬噴嘴的主體部分；5表示直線型浸漬噴嘴的頂端部分，其與熔化的鋼接觸。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式下面對實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。如上所述，用于本發(fā)明的鑄模粉末具有低于3重量％的氟含量，并且在1,300℃具有4P-100,000P的粘度。
在鑄模粉末中的氟含量為3重量％或更高的情況下，浸漬噴嘴，特別是在粉末線部分遭受增高的熔化損失，進(jìn)入鋼的耐火材料將熔化的鋼污染，結(jié)果不能獲得純凈的鋼。
鑄模粉末的粘度(在1,300℃的粘度)低于4P是不合乎需要的，因?yàn)樵诖饲闆r下將產(chǎn)生不均勻的鑄模粉末流，并在熔化的鑄模粉末中生成硅酸二鈣、硅酸三鈣等的晶體，導(dǎo)致鑄模銅板的溫度波動增加和熱量引入不穩(wěn)定。另一方面，鑄模粉末的粘度超過100,000P也是不合乎需要的，因?yàn)樵摲勰╋@示不良的熔融度和產(chǎn)生爐渣結(jié)塊，使得不能穩(wěn)定鑄造。
在本發(fā)明中，該粘度可用例如Al2O3、CaO/SiO2等進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)Al2O3含量高或CaO/SiO2含量低時，就可以將粘度調(diào)高。
用于本發(fā)明的鑄模粉末還優(yōu)選在1,300℃具有3.7g/cm2或更高的抗裂強(qiáng)度，條件是“熔化的鑄模粉末的抗裂強(qiáng)度”被定義為，在當(dāng)將直徑7mm的圓柱鉑棒以恒定速率從熔化物中抽出以與液面分開，并且液化的鑄模粉末成為液滴時測量的最高負(fù)載。低于3.7g/cm2的抗裂強(qiáng)度是不合乎要求的，因?yàn)闋t渣膜中的液體層易于破裂。
用于本發(fā)明的鑄模粉末可以用下列材料制得基礎(chǔ)原料例如卜特蘭水泥、硅灰石或合成硅酸鈣，SiO2原料例如珍珠巖或飛灰，Na2O、K2O或Li2O原料例如碳酸鹽、玻璃粉末或釉料粉末，MgO原料例如碳酸鎂、得自海水的MgO粉末或白云石粉末，B2O3原料例如硼砂、硬硼酸鈣石、玻璃粉末或釉料粉末，以及含碳的原料例如焦碳粉末、片狀石墨或碳黑。但氟化物，例如NaF和CaF2不包括在內(nèi)。
特別是，通過向基礎(chǔ)原料中適當(dāng)?shù)丶尤隨iO2、Na2O、K2O、Li2O、MgO和B2O3原料和含碳的原料，并如上所述用Al2O3、CaO/SiO2等調(diào)節(jié)粘度，就可以制得鑄模粉末。例如，將原料以產(chǎn)生下述化學(xué)組成的比例混合，所述化學(xué)組成包含5-25重量％的Al2O3，25-70重量％的SiO2，10-50重量％的CaO，3-20重量％的一種或多種選自Na2O、Li2O、和K2O的物質(zhì)，最高達(dá)20重量％的MgO，最高達(dá)3重量％的作為不可避免的雜質(zhì)的氟成分，以及0.5-8重量％的碳，其中CaO/SiO2的重量比為0.2-1.5。之后，將該混合物用混合器混合均勻以獲得鑄模粉末。
也可以使用顆粒形式的鑄模粉末，顆粒是這樣制得的將液體(例如水)，任選與有機(jī)粘合劑或無機(jī)粘合劑一起加到粉末中，然后用例如擠出制粒、攪拌制粒、滾動制粒、流動制粒或噴霧制粒技術(shù)將該混合物制成顆粒。
下面說明與上述鑄模粉末聯(lián)合使用的浸漬噴嘴的材料的實(shí)施方案。
在本發(fā)明中構(gòu)成浸漬噴嘴的材料是含有氧化鋁作為主要成分的耐火材料。其優(yōu)選實(shí)施方案是氧化鋁耐火材料和/或氧化鋁-碳耐火材料。
所述氧化鋁耐火材料和氧化鋁-碳耐火材料可以是含有一種或多種選自下列的物質(zhì)的材料二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(AlN)、硼化鋯(ZrB2)、硼化鎂(Mg3B2)和硫酸鋯(ZrSO4)。可使用這樣寬范圍的材料。
在另一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，耐火材料含有一種或多種硅(Si)和鋁(Al)。作為摻入這樣金屬的結(jié)果，在高溫下使用的過程中，該金屬與特別是在浸漬噴嘴的粉末線部分的耐火材料和/或與空氣組分反應(yīng)，生成金屬反應(yīng)產(chǎn)物。這種金屬反應(yīng)產(chǎn)物強(qiáng)化了粉末線部分并有助于延長使用壽命。在粉末線部分含有碳的情況下，該金屬還起碳的抗氧化劑的作用。因此，通過摻加該金屬，可以提供優(yōu)良的浸漬噴嘴。硅(Si)和鋁(Al)的含量優(yōu)選為01-15重量％，更優(yōu)選1-8重量％。含量低于0.1重量％是不合乎要求的，因?yàn)椴荒塬@得金屬的那些效果。其含量超過15重量％也是不合乎要求的，因?yàn)樵诖饲闆r下，大量生成金屬反應(yīng)產(chǎn)物，由于產(chǎn)物體積增加而導(dǎo)致耐火材料結(jié)構(gòu)被破壞，并導(dǎo)致耐火材料主要組分的效果喪失。
在本發(fā)明中，浸漬噴嘴的粉末線部分和主體部分可以用相同的材料制成。這樣做的原因是使用本發(fā)明特定的鑄模粉末(具有低于3重量％的氟含量和在1,300℃具有4P-100,000P的粘度的鑄模粉末)。
迄今為止，氧化鋯/碳材料主要用作高度不易于發(fā)生由含有氟成分的鑄模粉末產(chǎn)生熔化損失的材料。與一般的耐火材料相比，這種材料價(jià)格昂貴。另外，即使使用這種材料，粉末線部分還是遭受相當(dāng)?shù)娜刍瘬p失，并且有時熔化損失是決定浸漬噴嘴壽命的一個因素。
然而，按照本發(fā)明，使用幾乎不含氟成分或不合氟成分的高粘度鑄模粉末已經(jīng)幾乎完全或完全消除了由氟成分造成的熔化損失。由于這個原因，就沒有必要使用氧化鋯/碳材料來構(gòu)成粉末線部分，并且上述材料(含有氧化鋁作為主要組分的耐火材料)可自由地用于粉末線部分。結(jié)果，使用與構(gòu)成主體部分同樣的材料就變得可能。
實(shí)施例下面，通過參考實(shí)施例和比較實(shí)施例來詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被理解為限于下面的實(shí)施例。
通過參考附圖1-3來說明適用于下面實(shí)施例和比較實(shí)施例的浸漬噴嘴的結(jié)構(gòu)。附圖1是說明具有孔口部分型式的浸漬噴嘴結(jié)構(gòu)的實(shí)例的視圖，附圖2是說明也具有孔口部分的浸漬噴嘴結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例的視圖。附圖3是說明沒有孔口部分的直線型浸漬噴嘴結(jié)構(gòu)的實(shí)例的視圖。
附圖1所示的浸漬噴嘴是具有孔口部分型式的浸漬噴嘴。在附圖1中，1表示浸漬噴嘴的內(nèi)部管道部分，其與熔化的鋼接觸；2表示浸漬噴嘴的孔口部分，其也與熔化的鋼接觸；3表示粉末線部分，其與鑄模粉末和/或爐渣接觸；4表示浸漬噴嘴的主體部分。
如附圖1所示，該浸漬噴嘴具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中孔口部分2與主體部分4結(jié)合在一起構(gòu)成與熔化的鋼接觸的浸漬噴嘴孔口部分的區(qū)域2a。
附圖2所示的浸漬噴嘴是與附圖1所示的浸漬噴嘴相同的具有孔口部分型式的浸漬噴嘴。然而，該噴嘴沒有如附圖1所示的聯(lián)接結(jié)構(gòu)(見附圖1中的“區(qū)域2a”)，而是一個具有這樣結(jié)構(gòu)的浸漬噴嘴，在該結(jié)構(gòu)中，與熔化的鋼接觸的浸漬噴嘴孔口部分2的區(qū)域2b是由相同的材料制成的。在附圖2中，數(shù)字1-4具有如上所示的相同含義，即1表示內(nèi)部管道部分，2表示孔口部分，3表示粉末線部分，4表示主體部分。
附圖3所示的浸漬噴嘴是與附圖1和2所示浸漬噴嘴不相同的沒有孔口部分的直線型浸漬噴嘴。在附圖3中，數(shù)字5表示噴嘴的末端部分，其與熔化的鋼接觸，其它數(shù)字具有如上所示的相同含義，即，1表示內(nèi)部管道部分，3表示粉末線部分，4表示主體部分。
在下面實(shí)施例中使用的鑄模粉末(1-7號樣本)的化學(xué)組成顯示于表1，比較鑄模粉末(8-21號樣本)的化學(xué)組成顯示于表2。表1和2還顯示了每一種鑄模粉末的“氟成分”、“粘度(在1,300℃)”、和“抗裂強(qiáng)度(在1,300℃)”。
順便說一下，表1和2所顯示的1-7號、8-10號和13-17號樣本的鑄模粉末是“粉末產(chǎn)物”，它們是通過用混合器進(jìn)行混合，產(chǎn)生所給定的化學(xué)組成而獲得的。其它鑄模粉末，即11號、12號和18-21號樣本是“顆粒狀產(chǎn)物”。這些“顆粒狀產(chǎn)物”是這樣獲得的，將原料粉末混合，隨后以20-30重量％的量加入由90重量％的水和10重量％的硅酸鈉組成的溶液以產(chǎn)生漿液，然后將漿液噴霧制粒并干燥。調(diào)節(jié)這些顆粒狀產(chǎn)物以最終具有給定的化學(xué)組成。
表1.在實(shí)施例中使用的鑄模粉末的化學(xué)組成

表2(1).比較鑄模粉末的化學(xué)組成

表2(2).比較鑄模粉末的化學(xué)組成

(實(shí)施例1-17和比較實(shí)施例1-6)實(shí)施例1-17顯示于表3和4，比較實(shí)施例1-6顯示于表5。
在每一下面的實(shí)施例1-17和比較實(shí)施例1-6中，在進(jìn)行連續(xù)鑄造的同時把熔化的鋼(鋼的種類列在表中)通過噴嘴進(jìn)料到鑄模內(nèi)，同時將鑄模粉末補(bǔ)充到鑄模內(nèi)。在每一個實(shí)施例或比較實(shí)施例中使用的噴嘴的結(jié)構(gòu)以附圖編號在表中顯示。在實(shí)施例和比較實(shí)施例使用的鑄模粉末具有表1和2所示的1-21號樣本的化學(xué)組成，各個樣本號顯示于表3-5中。只有所使用的每一鑄模粉末的“氟成分”、“粘度(在1,300℃)”和“抗裂強(qiáng)度(在1,300℃)”顯示于其中。在表中，每一噴嘴部分的材料的“％”是指“重量％”。
在每一實(shí)施例和比較實(shí)施例中，“穩(wěn)定鑄造”、“噴嘴熔化損失或氧化鋁沉積量(每一內(nèi)部管道、孔口部分內(nèi)部和粉末線的熔化損失)”、“鋼的純凈度”和“鋼的缺陷百分率”用下面的方法評定，并且評估的結(jié)果顯示于表3-5中。
穩(wěn)定鑄造的評估“穩(wěn)定鑄造”表示穩(wěn)定鑄造是可能的還是不可能的。如果在鑄造過程中沒有給出BO警告[評估方法使用在連續(xù)測量鑄模表面溫度的基礎(chǔ)上預(yù)告B.O.(斷裂)發(fā)生的系統(tǒng)]，并且浸漬噴嘴沒有發(fā)生熔化破裂事故[在鑄造過程中由于粉末線和/或與熔化的鋼接觸的部分的熔化損失而導(dǎo)致的浸漬噴嘴破裂的事故]，這樣的情況就表示為“可能”，其它情況則表示為“不可能”。
噴嘴熔化損失的評估“噴嘴熔化損失[mm/(噸鋼)]”是按照每噸鑄鋼的噴嘴熔化損失的尺寸給出的。當(dāng)噴嘴熔化損失增加時，不僅噴嘴壽命縮短了，而且作為熔化損失結(jié)果的進(jìn)入鋼中的雜質(zhì)的量也增加，從而鋼受到更多雜質(zhì)的污染。
氧化鋁的沉積量顯示的是當(dāng)鑄造脫鋁鋼時所沉積的氧化鋁的量。氧化鋁的沉積發(fā)生在噴嘴的內(nèi)部管道上和/或孔口的內(nèi)部。大量氧化鋁的沉積使得不能穩(wěn)定鑄造。在某些情況下，這種沉積阻礙熔化的鋼從噴嘴通過，結(jié)果導(dǎo)致鑄造停止。因此，氧化鋁的沉積越少，噴嘴就越好。
鋼的純凈度的評估
“鋼的純凈度”用裂縫傷的程度進(jìn)行評估。指數(shù)“100”表示鋼沒有任何裂縫缺陷的情況，而指數(shù)“0”表示的情況是，由于裂縫缺陷，致使鋼不能成為市售產(chǎn)品。兩者之間的指數(shù)是評估的統(tǒng)計(jì)等級。
鋼的缺陷百分率的評估“鋼的缺陷百分率”是在表面裂紋的基礎(chǔ)上進(jìn)行評估。鋼具有可忽略的表面裂紋的情況用“○”表示，由于表面裂紋致使鋼不能成為市售產(chǎn)品的情況用“×”表示，通過將鋼的表面進(jìn)行處理而使其可以是市售產(chǎn)品的情況用“△”表示。
表3(1).實(shí)施例1-5
表3(2).表6-10
表4.實(shí)施例11-17
表5.比較實(shí)施例1-6
表3-5說明了下面的事實(shí)。當(dāng)使用本發(fā)明特定的鑄模粉末時，“穩(wěn)定鑄造的評估”是“可能的”，即穩(wěn)定鑄造是可能的，甚至對于其中內(nèi)部管道部分、孔口部分、粉末線部分和主體部分都由氧化鋁/碳耐火材料構(gòu)成的每一浸漬噴嘴(實(shí)施例1-11)，以及這些部分都由氧化鋁耐火材料構(gòu)成的浸漬噴嘴(實(shí)施例12)，即相同的耐火材料構(gòu)成的浸漬噴嘴來說也是如此。而且，甚至當(dāng)粉末線部分和主體部分由如同實(shí)施例1-17那樣的材料構(gòu)成時，穩(wěn)定鑄造也是可能的。
此外，在每一情況下，“噴嘴熔化損失或氧化鋁沉積”是“0”，“鋼的純凈度”是“100”。在每一情況下，“鋼的缺陷百分率”也是“○”，并且表面裂紋均是可忽略的。
相反，在沒有使用本發(fā)明特定鑄模粉末的比較實(shí)施例1-6中，“穩(wěn)定鑄造”是“不可能的”，即，如表5清楚顯示的，不能穩(wěn)定地進(jìn)行鋼的鑄造。比較實(shí)施例在“噴嘴熔化損失”、“鋼的純凈度”和“鋼的缺陷百分率”方面也是較差的。而且，即使噴嘴的內(nèi)部管道部分是由與實(shí)施例相同的材料構(gòu)成，噴嘴亦是較差的。這是因?yàn)樵阼T造過程中，同時發(fā)生了與熔化的鋼的流動方向相反的流動。因?yàn)檫@一情況的發(fā)生，鑄模粉末被相反的流動攜帶而與內(nèi)部管道部分接觸，結(jié)果引起熔化損失等等，產(chǎn)生了表5所示的不良結(jié)果。
比較實(shí)施例1-6的評估結(jié)果與本發(fā)明實(shí)施例1-17的評估結(jié)果之間的比較說明以下事實(shí)。只有在使用本發(fā)明特定鑄模粉末時穩(wěn)定鑄造才是可能的。因?yàn)閲娮煸馐軜O低的熔化損失，噴嘴的壽命提高了。而且，幾乎沒有觀察到裂縫，鋼的表面裂紋也是可忽略的。
上面給出的在實(shí)施例1-17中使用的附圖1和2的浸漬噴嘴(附圖3的浸漬噴嘴當(dāng)然也是可用的)以及表1所示的鑄模粉末僅僅是本發(fā)明的實(shí)例。本發(fā)明并不限于這樣的結(jié)構(gòu)，在確定發(fā)明的范圍內(nèi)的各種各樣的組合都是可以使用的。
工業(yè)實(shí)用性如上面所詳細(xì)描述，本發(fā)明的特征在于連續(xù)鑄造鋼的方法，在該方法中，聯(lián)合使用基本上不含加重熔化損失的氟成分的鑄模粉末與由含有氧化鋁作為主要成分的耐火材料構(gòu)成的浸漬噴嘴。
由于這種結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了下面的顯著效果。阻止了基于耐火成分的雜質(zhì)進(jìn)入熔化的鋼中，噴嘴內(nèi)的氧化鋁沉積被抑制。因此，穩(wěn)定鑄造是可能的，可以獲得超純凈的鋼。而且，由于基于耐火材料的鑄造缺陷顯著減少，因此鑄鋼的產(chǎn)率提高了。
本發(fā)明使用的浸漬噴嘴幾乎不遭受熔化損失，所以噴嘴的壽命提高了。由于降低了壁厚和重量，噴嘴具有高性能和低成本的特點(diǎn)。這種浸漬噴嘴與本發(fā)明說明的鑄模粉末的聯(lián)合使用產(chǎn)生了極高的工業(yè)價(jià)值，可以將這種聯(lián)合使用應(yīng)用于各種鋼，例如脫鋁鋼、脫硅鋼、高氧鋼、不銹鋼、用于電磁鋼板的鋼、鈣處理鋼、高錳鋼、自由切削鋼、硼鋼、鋼帶、表面硬化鋼或高鈦鋼。
此外，從浸漬噴嘴生產(chǎn)的觀點(diǎn)看，因?yàn)槭褂孟嗤摹昂醒趸X作為主要組分的耐火材料”，因此該噴嘴具有非常容易生產(chǎn)的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.連續(xù)鑄造鋼的方法，所述方法包括在連續(xù)鑄造鋼的同時，將熔化的鋼通過浸漬噴嘴進(jìn)料到鑄模內(nèi)，并向鑄模內(nèi)提供鑄模粉末，其中聯(lián)合使用具有低于3重量％的氟含量和在1,300℃粘度為4P-100,000P的鑄模粉末和含有具有氧化鋁作為主要成分的耐火材料的浸漬噴嘴。
2.權(quán)利要求1的連續(xù)鑄造鋼的方法，其中所述鑄模粉末在1,300℃具有3.7g/cm2或更高的抗裂強(qiáng)度。
3.權(quán)利要求1或2的連續(xù)鑄造鋼的方法，其中所述鑄模粉末具有包含下列組分的化學(xué)組成5-25重量％的Al2O3、25-70重量％的SiO2、10-50重量％的CaO、最高達(dá)20重量％的MgO和0-2重量％的F(不可避免的雜質(zhì))。
4.權(quán)利要求1的連續(xù)鑄造鋼的方法，其中所述耐火材料包含氧化鋁耐火材料和/或氧化鋁-碳耐火材料。
5.權(quán)利要求4的連續(xù)鑄造鋼的方法，其中所述氧化鋁耐火材料和/或氧化鋁-碳耐火材料含有一種或多種選自下列的物質(zhì)二氧化硅(SiO2)、碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、氮化硅(Si3N4)、氮化鋁(AlN)、硼化鋯(ZrB2)、硼化鎂(Mg3B2)、硫酸鋯(ZrSO4)、硅(Si)和鋁(Al)。
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的連續(xù)鑄造鋼的方法，其中使用脫鋁鋼、脫硅鋼、高氧鋼、不銹鋼、用于電磁鋼板的鋼、鈣處理鋼、高錳鋼、自由切削鋼、硼鋼、鋼帶、表面硬化鋼或高鈦鋼作為熔化的鋼。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)鑄造鋼的方法，即使將“由含有氧化鋁作為主要成分的耐火材料構(gòu)成的浸漬噴嘴”用于連續(xù)鑄造鋼，該噴嘴也遭受很小的熔化損失，并且在其上沒有氧化鋁沉積，能夠穩(wěn)定地得到純凈的鑄鋼產(chǎn)品。本發(fā)明連續(xù)鑄造鋼的方法聯(lián)合使用具有低于3重量％的氟含量和在1,300℃粘度為4P－100,000P的鑄模粉末和由含有氧化鋁作為主要成分的耐火材料(如氧化鋁耐火材料和/或氧化鋁－碳耐火材料)構(gòu)成的浸漬噴嘴。
文檔編號B22D11/10GK1589187SQ0182384
公開日2005年3月2日 申請日期2001年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月29日
發(fā)明者野村修, 森田明宏, 內(nèi)田茂樹, 尾本智昭, 林煒 申請人:品川白煉瓦株式會社