专利名称：浸渍喷嘴及连续铸造方法
技术领域：
本发明涉及熔融金属的连续铸造方法中使用的浸渍喷嘴、及包括预热该浸渍喷嘴 的预热工序的连续铸造方法。
背景技术：
以往，已知有通过使熔融金属连续地冷却凝固来形成预定形状的铸坯的连续铸造 方法，在该连续铸造方法中，实施经由浸渍喷嘴而从中间包(timdish)将熔融金属注入到 铸型(水冷铸型)内的铸造工序。浸渍喷嘴被安装在中间包的底部，以由喷嘴下端的排出口向铸型内排出中间包内 的熔融金属的方式构成。该浸渍喷嘴以使下端侧浸渍在铸型内的熔融金属中的状态使用， 由此防止注入熔融金属的飞溅，同时通过防止注入熔融金属与大气的接触来抑制氧化。另 外，浸渍喷嘴能以整流化的状态注入，因此可防止漂浮在熔融金属上的熔渣或非金属夹杂 物等杂质卷入到熔融金属中。结果，能够改善铸坯品质，并且能够确保操作的安全性。这样的浸渍喷嘴一般由Al2O3-SiO2-C (碳)耐火材料或Al2O3-C耐火材料形成。由 这些含有Al2O3-C的耐火材料制成的浸渍喷嘴由于Al2O3的耐火性及相对于熔融金属的耐蚀 性优良，C相对于夹杂物(熔渣成分)难润湿，而且具有低膨胀率及高热传导性，因此，目前 在熔融金属的连续铸造中应用最为广泛。通常，浸渍喷嘴由于其内外层所暴露的环境不同，因而在内外层使用不同材质的 耐火材料，并且为了保护氧熔剂线(powder line)部不受漂浮在铸型液面上的熔渣的侵害， 作为氧熔剂线部也使用不同材质的耐火材料。但是，由含有Al2O3-C的耐火材料制成的浸渍喷嘴具有在熔融金属流通的喷嘴内 周部上容易附着析出物的性质。析出物的附着特别是在非浸渍部的喷嘴内周部的温度梯度 大的部分及排出口附近的熔融金属流速低下的部分较多，有时因附着物使得铸造作业变得 困难。另外，铸造中需要进行除去附着物的作业，这里除去的附着物进入到铸坯中而成为大 型夹杂物，其可能导致铸坯品质的恶化。附着的析出物的主成分为αΑ1203，可以认为作为 脱氧生成物，包含在熔融金属中的Al2O3析出并沉积在喷嘴内周部。特别是在铝镇静钢的连 续铸造中，可明显地观察到析出物在喷嘴内周部的附着。对于该问题，以往例如在日本特开平2005-60128号公报中公开了用含有CaO 20 质量％以上、石墨30质量％以下、构成粒子的最大粒径为0. 5mm以下的CaO-MgO-石墨的 耐火材料形成喷嘴内周部。但是，在该含有CaO-MgO-石墨的耐火材料中，当熔融金属中所 含有的Al2O3析出而欲沉积在喷嘴内周部上时，该耐火材料中的CaO与沉积的Al2O3发生反 应而形成低熔点物质。由此，Al2O3不在喷嘴内周部沉积而依次被熔融金属冲走，从而能够 防止析出物在喷嘴内周部的附着。另外，对于上述问题，例如在日本特开平11-320047号公报中公开了用尖晶石 (MgO^Al2O3) :50 95质量％、方镁石(MgO) :0 20质量％、石墨5 30质量％、不可避 免的杂质3质量％以下的尖晶石_方镁石_石墨系的耐火材料形成喷嘴内周部。但是，在该尖晶石_方镁石_石墨系的耐火材料中，因熔融金属流动而使耐火材料暴露在高温环境 下，所以耐火材料中的Mg成分与0成分或CO成分反应而在耐火材料表面生成致密的MgO 层。该MgO层由于具有气孔率大致接近零的非常致密的组织，因此，熔融金属中的Al2O3夹 杂物很少附着在MgO层上。由此，可防止析出物在喷嘴内周部的附着。可是，在上述铸造工序中，在浸渍喷嘴的温度较低的情况下，在开始注入熔融金属 时，有时发生浸渍喷嘴出现裂纹或堵塞等不良情况。因此，可以考虑通过事先预热浸渍喷 嘴，以减少开始注入熔融金属时在浸渍喷嘴上形成的温度差，从而防止上述不良情况的发 生。作为这样的预热法，例如可以考虑如图4所示那样借助于燃烧器100而喷射燃烧 气体。另外，还提出了用电热器围住浸渍喷嘴的外周，通过传热及辐射而进行加热的方 法(例如参照日本特开平10-118746号公报)。但是，上述日本特开平2005-60128号公报中记载的含有CaO-MgO-石墨的耐火材 料、和日本特开平11-320047号公报中记载的尖晶石-方镁石-石墨系的耐火材料都是高 热膨胀材料。因此，在将使用这些耐火材料的浸渍喷嘴预热后，在实施铸造工序时，存在以 下(A)、⑶之类的问题。(A)在采用图4所示的燃烧器100进行预热时，从喷嘴的上端插入燃烧器100，向 内部喷射燃烧气体，由下端侧的排出孔排气。因此，难以对喷嘴整体均勻地进行加热，从而 发生起因于该温度差带来的热应力及材质间的热膨胀差的裂纹。另外，在利用燃烧器进行预热时，预热所需的时间长，而且在由燃烧气体产生的氧 化性气氛下，耐火材料中的C成分在氧化的作用下、成为CO气体或CO2气体而消失。因此， 所存在的问题是在耐火材料中形成大径的气孔，从而在铸造工序中熔融金属在该气孔内 容易侵蚀，以致容易产生熔损。(B)在采用日本特开平11-320047号公报中记载的电热器进行预热时，尽管能够 防止C成分的消失，但是由于通过传热及辐射对喷嘴进行加热，所以尽管局部达到1400°C， 但仍难以对整体均勻地进行加热。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够提高耐用性的浸渍喷嘴、及包含预热该浸渍喷嘴的 预热工序的连续铸造方法。本发明是基于为了均勻加热浸渍喷嘴而最好采用高频感应加热的见解而提出的， 作为本发明的要旨的构成如下。(1)本发明涉及一种浸渍喷嘴，其在熔融金属的连续铸造方法中使用，该浸渍喷嘴 的特征在于由含有氧化镁、尖晶石、白云石熔块、氧化镁与尖晶石的混合物、氧化镁与白云 石熔块的混合物之中的任一种、及游离碳而构成的耐火材料所形成，通过高频感应加热进 行预热。本发明的浸渍喷嘴优选设定为用上述耐火材料只形成喷嘴内周部的结构、以及 用上述耐火材料形成喷嘴全部的结构等用上述耐火材料至少形成喷嘴内周部的结构。另 外，预热结束时的温度最低优选为iioo°c以上。
关于氧化镁、尖晶石及白云石熔块，通常采用能够添加的石熔块状作为原料。如果为氧化镁，则是指含有作为主成分的90质量％以上的MgO和10质量％以下 的不可避免的杂质，更优选的是指含有95质量％以上的MgO和5质量％以下的不可避免的 杂质。作为尖晶石，则是指含有90质量％以上的Al2O3 · MgO和10质量％以下的不可避 免的杂质，更优选的是指含有95质量％以上的Al2O3 -MgO和5质量％以下的不可避免的杂质。作为白云石熔块，是指以高温烧结天然白云石而成的MgO及CaO的烧结体为主成 分的白云石熔块。作为游离碳，例如通常除了鳞片状石墨、电极屑、无烟煤、土状石墨等添加石墨以 外，还包含烧结粘合剂时残留的碳成分。这样的浸渍喷嘴例如采用如下的方法来形成用CIP法等将混炼各种无机物、鳞 片状石墨和作为粘合剂的酚醛树脂等所得到的混合物成形成预定的形状，然后对其进行还
原烧结。此外，尖晶石和白云石熔块的组合因尖晶石中的Al2O3与白云石熔块中的CaO而形 成低熔点物质，因而是不合适的。根据该发明，由于在耐火材料中存在游离碳，因而能够用高频感应加热有选择性 地对上述游离碳进行加热，与采用图4及日本特开平10-118746号公报所示的以往的加热 法进行预热的情况相比，能够均勻地对浸渍喷嘴进行预热。因此，在铸造工序中开始熔融金 属的注入时，能够缓和因熔融金属而使浸渍喷嘴所受到的热冲击，从而能够防止发生裂纹 等不良情况。另外，通过高频感应加热，可以不像以往那样使用燃烧气体而在短时间内结束预 热，因此耐火材料中的游离碳的损失少，从而能够降低熔融金属对喷嘴内周部的熔损速度。而且，由于氧化镁、尖晶石及白云石熔块分别含有MgO成分，因此在铸造工序中能 够在喷嘴内周面生成致密的MgO层，从而能够防止Al2O3夹杂物附着在喷嘴内周部上。另外，在使用白云石熔块形成喷嘴时，由于通过白云石熔块中的CaO和熔融金属 中含有的Al2O3而形成低熔点物质，因而能够防止Al2O3夹杂物附着在喷嘴内周部上。进而 在此情况下，在耐火材料中形成前述的低熔点化合物后，残存于耐火材料中的MgO粒子相 互间合并且粗大化，形成熔点比较高的反应生成物，从而能够抑制喷嘴内周部的熔损。再者，在使用氧化镁和尖晶石、或氧化镁和白云石熔块的混合物时，通过调整氧化 镁的分量便能够任意地控制熔损速度。因此，能够提高浸渍喷嘴的耐用性。(2)本发明的浸渍喷嘴是根据上述(1)所述的浸渍喷嘴，其特征在于是由内层及 外层构成的2层结构，所述内层形成使熔融金属得以流通的喷嘴内周部，所述外层以覆盖 内层外侧的状态而层叠形成，内层由含有氧化镁、尖晶石、白云石熔块、氧化镁与尖晶石的 混合物、氧化镁与白云石熔块的混合物之中的任一种、及游离碳而构成的耐火材料所形成， 外层是组成及配比中的任一项与内层不同的耐火材料，由含有氧化铝、莫来石、硅石、氧化 锆、CaO-ZrO2熔块、尖晶石、氧化镁、氧化锆-莫来石、碳化硅中的1 3种、及游离碳而构 成的耐火材料所形成，或者由含有白云石熔块、氧化锆、CaO-ZrO2熔块、氧化镁中的1种或2 种、及游离碳而构成的耐火材料所形成。
这些原料都是天然地采取的原料、或是合成的原料。如果为氧化铝，则以Al2O3为 主成分。莫来石以3Al203 *2Si02为主成分。硅石以SiO2为主成分。氧化锆以&02为主成 分。CaO-ZrO2熔块以CaO和&02的烧结体为主成分。氧化锆-莫来石以32 42质量％、A1203 40 50质量％、及SiO2 13 23 质量％为主成分。碳化硅以SiC为主成分。此外，关于氧化镁、尖晶石及白云石熔块如前所 述。这些原料都含有90质量％以上的主成分和10质量％以下的不可避免的杂质，更 优选的是含有95质量％以上的主成分和5质量％以下的不可避免的杂质。根据该发明，在构成内层及外层的耐火材料中都存在游离碳，因此能够用高频感 应加热有选择性地对游离碳进行加热，能够均勻地对浸渍喷嘴进行预热。因此，能够防止在 铸造工序中开始熔融金属的注入时发生裂纹等不良情况。另外，作为外层，使用组成与内层不同的耐火材料，或者使用与内层使用原料相同 但配比不同的耐火材料，因此能够赋予内层及外层各自不同的功能。也就是说，由于内层的功能，能够与上述(1)所述的浸渍喷嘴同样，防止熔融金属 中的Al2O3夹杂物附着在喷嘴内周部上，并且能够抑制熔融金属造成的该内层的熔损。而且，例如，在构成外层的耐火材料中含有氧化镁、或尖晶石、白云石熔块时，由于 内层及外层的热膨胀系数大致相等，因而能够防止起因于该热膨胀差的应力裂纹。另外，例如，在构成外层的耐火材料中含有氧化锆时，能够提高对于漂浮在铸型内 的熔融金属液面上的熔渣的耐蚀性，从而能够抑制熔渣造成的外层熔损。再者，例如，在构成外层的耐火材料中使用氧化铝、硅石、莫来石、CaO-ZrO2熔块、 碳化硅、氧化锆_莫来石作为外层的情况下，作为喷嘴的结构体，与氧化镁相比可提高耐热 冲击性。(3)本发明的浸渍喷嘴是根据上述(1)或(2)所述的浸渍喷嘴，其特征在于至少 使熔融金属得以流通的喷嘴内周面被含有硅石的防氧化材料所覆盖。—般地说，以防止熔融金属造成的喷嘴内周面的氧化为目的而设置防氧化材料。 这样的防氧化材料例如优选由60 100质量％的硅石粉体构成。在硅石粉体低于100质 量％时，作为剩余部分，通过用粘合剂混炼Al2O3的粉体而形成浆料状，将其涂布在喷嘴内 周面上并进行烧结来形成。此外，该防氧化材料也可以在包括喷嘴内周面地覆盖喷嘴的全 部露出面的状态下进行设置。而且，以往，在采用图4所示的燃烧器100对用这样的防氧化材料覆盖内周面的浸 渍喷嘴进行预热时，将产生熔融金属严重熔损喷嘴内周部的问题。也就是说，在采用燃烧器 100的加热法中，预热时间长，并且来自燃烧器的热经由防氧化材料传热到喷嘴内周部侧， 因此与喷嘴内周部相比，防氧化材料将达到高温。因此，防氧化材料中的SiO2扩散到喷嘴 内周部中，从而在喷嘴内周部中形成低熔点物质。由此，熔融金属严重熔损喷嘴内周部。关于这一点，根据本发明，由于通过高频感应加热有选择性地对耐火材料中的游 离碳进行加热，因此即使不经由防氧化材料也能对耐火材料本身进行加热，并且预热也在 短时间内完成。因此，防氧化材料中的SiO2不会扩散到喷嘴内周部，能够防止在内部流通 的熔融金属熔损喷嘴内周部。因此，能够确保防氧化材料的功能，并且还能够防止喷嘴内周
6部的熔损，因而能够进一步提高浸渍喷嘴的耐用性。(4)本发明涉及一种连续铸造方法，其特征在于，具备预热工序，利用高频感应 加热对上述(1) (3)中任一项所述的浸渍喷嘴进行预热；以及铸造工序，经由在所述预热 工序中被预热的所述浸渍喷嘴，从中间包将熔融金属注入铸型。根据这样的发明，能够获得上述(1) (3)中任一项所述的效果。因此，能够提高 浸渍喷嘴的耐用性。
图1表示了本发明的一实施方式的连续铸造机的概略构成。图2是表示图1的实施方式的浸渍喷嘴的侧面剖视图。图3是表示安装有图1的实施方式的浸渍喷嘴的状态的预热装置的侧面剖视图。图4是表示通过以往的采用燃烧器的加热法而对浸渍喷嘴进行预热的状态的侧 面剖视图。
具体实施例方式以下，基于附图对本发明的一实施方式进行说明。[连续铸造机的概略构成]图1表示本实施方式的连续铸造机的概略构成。在图1中，1是连续铸造机，该连 续铸造机1用于使钢水连续地冷却凝固，从而形成预定形状的钢锭。这样的连续铸造机1 具备浇包2、长喷嘴3、中间包4、多个浸渍喷嘴5、多个铸型6。此外，在图1中，分别只图 示了 1个浸渍喷嘴5及铸型6。浇包2是在连续铸造中最初导入钢水的耐热容器，在其底面部设有注入口 21。长喷嘴3安装在浇包2的注入口 21上，其构成是将储存在浇包2内部的钢水由喷 嘴下端开口部31排放到中间包4内。中间包4配设在长喷嘴3的下方，是用于储存从浇包2经由长喷嘴3注入的钢水 的耐热容器。该中间包4在底面部形成有与各铸型6对应的多个注入口 41，在该注入口 41 的内部设有用于调节由注入口 41流出的钢水的流量的流量调节机(未图示)。借助于这样 的中间包4，可使来自浇包2的钢水整流化，将该钢水各自按预定量分配给各铸型6。关于浸渍喷嘴5，具体情况如后所述，被安装在中间包4上的注入口 41的下部，经 由该喷嘴将中间包4内的钢水注入到铸型6内。铸型6是设在浸渍喷嘴5的下方的水冷式的铸型。经由浸渍喷嘴5将来自中间包 4的钢水连续地注入到该铸型6内。借助于这样的铸型6，铸型6内的钢水被冷却，从铸型 6的内周面侧形成并生长凝固薄壳，从而形成凝固的钢。另外，在铸型6的下方设有辊列(roller apron)及拉拔辊(图示省略)，用于将在 铸型6的内部形成的钢从铸型6内的下方开口部连续地向下方拉拔。再者，在拉拔辊的下 游侧设有切断机(图示省略)，用于将由拉拔辊拉拔来的、从铸型6内连续地延伸的状态的 钢切断成预定的长度尺寸。通过用该切断机切断钢，例如能够形成板状或棒状等预定形状 的钢锭。[浸渍喷嘴的构成]
接着，基于图2对浸渍喷嘴5的构成进行说明。图2是表示本实施方式的浸渍喷 嘴的侧面剖视图。在图2中，浸渍喷嘴5具备喷嘴主体51、安装在注入口 41的下部上且用于保持 喷嘴主体51的上端部的夹具52。这样的浸渍喷嘴5在后述的预热工序中通过高频感应加 热被预热后使用。喷嘴主体51形成大致圆筒状，设有用于堵塞其下端的底面部511。在该喷嘴主体 51的侧面部的底面部511附近，以相互对置的状态设有一对排出口 512。另外，喷嘴主体51 以其下端侧浸渍在铸型6内的钢水中的状态而使用。借助于这样的喷嘴主体51，可将由喷 嘴主体51的上端开口流入的钢水经由一对排出口 512向铸型6内排出。这样的喷嘴主体51如图2所示，为由内层513及外层514构成的2层结构，该内 层513形成使钢水得以流通的喷嘴内周部，该外层514以覆盖该内层513的外侧的状态层 叠形成。内层513由含有以下的任一种骨料和游离碳而构成的耐火材料所形成。1种骨料氧化镁尖晶石白云石熔块2种骨料氧化镁和尖晶石氧化镁和白云石熔块外层514是组成及配比中的任一项与内层513不同的耐火材料，如前所述，由含有 氧化铝、莫来石、硅石、氧化锆、CaO-ZrO2熔块、尖晶石、氧化镁、氧化锆-莫来石、碳化硅中的 1 3种、及游离碳而构成的耐火材料所形成，或者由含有白云石熔块、氧化锆、&0-21<)2熔 块、氧化镁中的1种或2种、及游离碳而构成的耐火材料所形成。其中，例如通常多使用含 有以下的任一种骨料和游离碳而构成的耐火材料。1种骨料氧化铝氧化锆CaO-ZrO2 熔块尖晶石氧化镁2种骨料氧化铝和硅石氧化铝和氧化锆_莫来石氧化铝和莫来石氧化铝和尖晶石尖晶石和硅石氧化镁和尖晶石氧化锆和CaOIrO2熔块白云石熔块和氧化锆白云石熔块和氧化镁3种骨料氧化铝和硅石和氧化锆_莫来石氧化铝和硅石和氧化锆
氧化铝和莫来石和硅石氧化铝和尖晶石和硅石氧化铝和硅石和碳化硅氧化铝和氧化锆_莫来石和碳化硅氧化铝和莫来石和碳化硅氧化镁和尖晶石和硅石白云石熔块和氧化锆和氧化镁氧化铝和莫来石和氧化锆此外，喷嘴主体51也可以不是上述的2层结构，而由含有以下任一种骨料和游离 碳而构成的耐火材料形成为一体化产品。1种骨料氧化镁尖晶石白云石熔块2种骨料氧化镁和尖晶石氧化镁和白云石熔块再者，在喷嘴主体51中，包括使钢水得以流通的喷嘴内周面在内，喷嘴主体51的 全部露出面被含有硅石的防氧化材料所覆盖。由此，可防止钢水对喷嘴主体51的氧化。[预热装置的构成]接着，基于图3就对上述构成的浸渍喷嘴5进行预热的预热装置进行说明。图3 是表示安装有浸渍喷嘴的状态的预热装置的侧面剖视图。在图3中，7为预热装置，该预热装置7通过高频感应加热对浸渍喷嘴5进行预热。 这样的预热装置7的构成包括耐热容器71、外线圈72、内线圈73、感应电流施加装置(图 示省略)。外线圈72是被收纳在耐热容器71内部的感应加热线圈，其构成是在线圈内周侧， 可收纳喷嘴主体51的从下端部到中间部上方的部分。内线圈73是与外线圈72相同的感应加热线圈，其构成是可以由喷嘴主体51的上 部开口插入到内部。感应电流施加装置是用于分别对外线圈72及内线圈73施加高频感应电流的装置。[连续铸造方法]以使用上述构成的连续铸造机及预热装置7为例，对本实施方式的连续铸造方法 进行说明。本实施方式的连续铸造方法的构成包括预热工序、铸造工序、拉拔工序、钢锭形 成工序。在预热工序中，采用图3所示的预热装置7，通过高频感应加热对浸渍喷嘴5进行 预热。具体地说，首先，相对于处于从中间包4上卸下的状态的浸渍喷嘴5设置预热装置7。 在该设置的状态下，为喷嘴主体51被收纳在外线圈72内，由喷嘴主体51的上部开口将内 线圈73插入到内部的状态。然后，通过感应电流施加装置对外线圈72及内线圈73施加感 应电流。由此，在喷嘴主体51所含的游离碳附近产生高密度的涡流，以致产生大的焦耳热，从而对喷嘴主体51整体均勻地进行加热。通过该高频感应加热，例如经过0. 5 2小时左右的加热时间，喷嘴主体51的温 度便达到1100°C以上。另外，例如在将喷嘴主体51加热到1100°C以上的情况下，当如以往 那样用燃烧器100(参照图4)进行加热时，在各部位间产生最大500°C 600°C的温度差， 但如果采用高频感应加热，则在各部位间只产生最大300°C左右的温度差。而且根据高频感应加热，不像以往那样使用燃烧气体，便以短时间结束预热，因此 喷嘴主体51中的C成分不易损失，从而可防止喷嘴主体51中气孔的扩大。另外，防氧化材 料中的Si02不会向喷嘴内周部扩散，从而在喷嘴内周部中不会形成低熔点物质。因此，在 后述的铸造工序中，能够防止在内部流通的钢水对喷嘴内周部的熔损。在制造工序中，采用图1所示的连续铸造机1进行钢水的铸造。首先，将在预热工 序中被预热的浸渍喷嘴5安装在中间包4的注入口 41上，然后向浇包2的内部导入钢水。 该钢水经由长喷嘴3从浇包2向中间包4内部流动，在中间包4的内部被整流化。此后，一 边用流量调节机(图示)调节流出量，一边将被整流化的钢水经由浸渍喷嘴5注入到铸型 6内，在铸型6中维持一定的液面水平。在该铸造工序中，在开始钢水的注入时，由于在预热工序对喷嘴主体51均勻地进 行了预热，因此可缓和钢水对浸渍喷嘴5的热冲击，能够防止裂纹等不良情况的发生。而 且，不用说喷嘴内周部中的氧化镁，由于尖晶石及白云石也分别含有MgO，白云石含有CaO， 因而能够防止熔融金属中的A1203夹杂物附着在喷嘴内周部上。因此，能够提高浸渍喷嘴5 的耐用性。在拉拔工序中，通过未图示的辊列及拉拔辊将在铸型6内被冷却和固化的钢连续 地向下方引出。在钢锭形成工序中，将由该拉拔辊拉拔出来的钢用切断机切断成预定的长度尺 寸，从而连续地形成预定形状的铸坯。此外，在预热工序中，除了浸渍喷嘴5以外，还对长喷嘴3及中间包4进行预热。另 外，虽然在预热工序中设定以不将浸渍喷嘴5组装在中间包4上的状态对其进行预热，但也 能够以将浸渍喷嘴5组装在中间包4上的状态实施预热。实施例下面就用于确认上述本实施方式的效果的实施例进行说明。[实验试料]在实验时，制成了以下的浸渍喷嘴(实施例1 14、比较例1 3)。这些浸渍喷 嘴的结构与图2所示的上述实施方式的浸渍喷嘴5相同，喷嘴主体51的最大外径尺寸为 ①140mm、内径尺寸为①80mm、长度尺寸为700mm。另外，各试料中的喷嘴主体51是通过将 各种无机物的微粉和作为游离碳的鳞片状石墨与酚醛树脂一起进行混炼，将所得到的混合 物用CIP法进行成形，然后对其进行还原烧结而形成的。以下示出了各试料的耐火材料组 成。另外，对所有的喷嘴，用防氧化材料覆盖喷嘴内周面。防氧化材料采用在配比为 Si02 : 80质量％、A1203 :20质量％的混合物中外加30质量％的硅酸钠(Si02 : 35质量％、 Na20:18质量％、剩余部分为水分)混炼而成的，作为防氧化材料，采用配比为Si02 :78质 量%、A1203 16质量%、Na20 6质量%的材料。
作为该防氧化材料的涂布方法，采用通过喷涂涂布在喷嘴内周面上，然后使其干 燥的方法。〈实施例1>(2层结构)(内层)白云石熔块79质量％、石墨18质量％、粘合剂3质量％(外层)氧化铝66质量％、硅石4质量％、氧化锆5质量％、石墨23质量％、粘 合剂2质量％〈实施例2>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化铝66质量％、硅石4质量％、氧化锆5质量％、石墨23质量％、粘 合剂2质量％〈实施例3>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化镁70质量％、石墨28质量％、粘合剂2质量％<实施例4> ( 一体化产品)氧化镁70质量％、石墨28质量％、粘合剂2质量％〈实施例5>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化铝80质量％、石墨17质量％、粘合剂3质量％〈实施例6>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)Ca0-Zr02熔块80质量％、石墨17质量％、粘合剂3质量％〈实施例7>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化铝75质量％、硅石5质量％、石墨17质量％、粘合剂3质量％〈实施例8>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化镁30质量％、尖晶石50质量％、石墨17质量％、粘合剂3质量％〈实施例9>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化铝73质量％、硅石3质量％、氧化锆-莫来石4质量％、石墨17 质量％、粘合剂3质量％〈实施例10>(2层结构)
(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化铝74质量％、硅石3质量％、碳化硅3质量％、石墨17质量％、粘 合剂3质量％〈实施例11>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化铝70质量％、莫来石7质量％、氧化锆3质量％、石墨17质量％、 粘合剂3质量％〈实施例12>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化铝74质量％、硅石3质量％、氧化锆3质量％、石墨17质量％、粘 合剂3质量％〈实施例13>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化镁50质量％、尖晶石25质量％、硅石5质量％、石墨17质量％、 粘合剂3质量％〈实施例14>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化镁14质量％、白云石熔块65质量％、石墨17质量％、粘合剂3质
量％<比较例1> ( 一体化产品)刚玉66质量％、硅石4质量％、氧化锆5质量％、石墨23质量％、粘合剂2质
量％〈比较例2>(2层结构)(内层)白云石79质量％、石墨18质量％、粘合剂3质量％(外层)刚玉66质量％、硅石4质量％、氧化锆5质量％、石墨23质量％、粘合 剂2质量％〈比较例3>(2层结构)(内层)氧化镁17质量％、白云石熔块62质量％、石墨18质量％、粘合剂3质
量％(外层)氧化镁70质量％、石墨28质量％、粘合剂2质量％[利用高频感应加热的预热]预热对象实施例1 14预热装置与图3所示的预热装置7相同。外线圈72使用直径尺寸为Φ200πιπι、 长度尺寸为500mm的线圈，内线圈73使用直径尺寸为Φ70mm、长度尺寸为300mm的线圈。
感应电流对外线圈72施加频率为30kHz、电流为200A、电能为15kW的感应电流。 对内线圈73施加频率为37kHz、电流为200A、电能为12kW的感应电流。预热时间40分钟[利用燃烧器加热的预热]预热对象比较例1 3预热装置采用图4所示的燃烧器100进行预热。在图4中，以将浸渍喷嘴5收纳 在耐热容器101中的状态，从浸渍喷嘴5的上端开口部将燃烧器100插入到内部，喷吹燃烧 气体。燃烧气体COG(Coke-oven Gas 焦炉煤气)空气比1.2预热时间90分钟[铸造实验]实验对象实施例1 14、比较例1 3连续铸造机使用与图1所示的上述实施方式的连续铸造机1相同的连续铸造机 (8个装料)。铸造方法与上述实施方式中的铸造工序相同。具体地说，在单个地将各浸渍喷嘴 5预热后，分别安装在中间包4上，从预热结束的时刻算起，5分钟后开始铸造。钢种低碳钢铸型氧熔剂的碱度1.0操作时间合计360分钟[实验结果]关于实施例1 14、比较例1 3的浸渍喷嘴5，将上述铸造实验的结果(氧化铝 附着指数、熔损速度指数、故障发生指数)与各耐火材料的组成及构成矿物一同列于下表 1 3中。氧化铝附着指数将比较例1的氧化铝附着量(用操作时间除附着在铸造后的喷 嘴内周面上的氧化铝层的最大厚度尺寸而得出的)设定为100时，使实施例1 14、比较例 2、3的该氧化铝附着量指数化而得到的数值。熔损速度指数将比较例2的熔损速度(用操作时间除铸造后的喷嘴内周部熔损 的量而得出的)设定为100时，使实施例1 14、比较例1、3的该熔损速度指数化而得到的数值。故障发生指数将比较例2的故障发生率(铸造的次数与折损或裂纹等不良情况 发生的次数之比)设定为100时，使实施例1 14、比较例1、3的故障发生率指数化而得到
的数值。
表3 [研究1关于氧化铝附着指数]实施例1的喷嘴内周部由含有白云石熔块和石墨等的耐火材料构成，实施例2 14的喷嘴内周部由含有氧化镁、白云石熔块、石墨等的耐火材料构成。而且比较例1的喷嘴 内周部由含有氧化铝、硅石、氧化锆及石墨等的耐火材料构成，不含氧化镁或白云石熔块。由表1 3的氧化铝附着指数可知在比较例1的喷嘴内周部上附着有氧化铝，在 实施例1 14的喷嘴内周部上都没有附着氧化铝。此外，虽在表1 3中没有示出，但喷 嘴内周部含有尖晶石的情况也同样，在喷嘴内周部上没有附着氧化铝。由此可知通过在喷嘴内周部至少含有MgO，能够提高氧化铝的难附着性。[研究2关于熔损速度指数]在实施例1和比较例2中，构成内层及外层的耐火材料相同，但预热方法不同，实 施例1的预热方法为高频感应加热(IH)，比较例2为利用燃烧器的预热。在表1中，从它们 的熔损速度指数来看，实施例1的熔损速度指数相对于比较例2为低20%的值。由此，仅通 过采用高频感应加热进行预热，就能够抑制钢水造成的熔损。另外，在实施例1中，内层的骨料含有白云石熔块1种，在实施例2、3中，内层的骨 料含有白云石熔块及氧化镁2种。表1中，从它们的熔损速度指数来看，实施例2、3的熔损 速度指数相对于实施例1为低12. 5%的值。由此可知通过使用氧化镁及白云石熔块的混 合物作为内层，能够更加抑制钢水造成的熔损。 而且在实施例4中，骨料只有氧化镁，表1中，从熔损速度指数来看，实施例4的熔 损速度指数为与实施例1相同的值。由此可知在作为喷嘴内周部中的骨料只使用白云石、或只使用氧化镁时，能够同等程度地抑制熔损。此外，虽在表1中没有示出，但作为喷嘴内 周部的骨料只使用尖晶石的情况也同样能够抑制熔损。[研究3关于故障发生指数]在实施例1和比较例2中，构成内层及外层的耐火材料相同，但预热方法不同，实 施例1的预热方法为高频感应加热(IH)，比较例2为利用燃烧器的预热。在表1中，从它们 的故障发生指数来看，实施例1的故障发生指数相对于比较例2为低80%的值。由此可知， 仅通过采用高频感应加热进行预热，就能够在铸造工序中，在开始钢水的注入时，使裂纹等 不良情况的发生频率显著降低。此外，本发明并不限定于上述实施例，在能够达到本发明的目的的范围内的变形、 改进等都包含在本发明中。例如，各耐火材料的组成及构成矿物并不限定于实施例1 14。 也就是说，只要至少喷嘴内周部含有氧化镁、尖晶石及白云石熔块中的至少任一种，就包含 在本发明中。根据本发明，通过使构成浸渍喷嘴的耐火材料中存在游离碳，能够通过高频感应 加热有选择性地加热该游离碳，从而能够对浸渍喷嘴均勻地进行预热。因此，在预热后，在 开始铸造时，能够防止浸渍喷嘴发生裂纹等不良情况，并且能够抑制熔融金属造成的喷嘴 内周部的熔损。另外，由于尖晶石及白云石熔块分别含有MgO，白云石熔块含有CaO，并用含 有这些矿物的耐火材料而形成浸渍喷嘴，所以能够防止熔融金属中的Al2O3夹杂物附着在 喷嘴内周部上。因此，能够提高浸渍喷嘴的耐用性。
权利要求
一种浸渍喷嘴，其在熔融金属的连续铸造方法中使用，该浸渍喷嘴的特征在于由含有氧化镁、尖晶石、白云石熔块、氧化镁与尖晶石的混合物、氧化镁与白云石熔块的混合物之中的任一种、及游离碳而构成的耐火材料所形成，并通过高频感应加热进行预热。
2.根据权利要求1所述的浸渍喷嘴，其特征在于是由内层及外层构成的2层结构， 所述内层形成使熔融金属得以流通的喷嘴内周部，所述外层以覆盖所述内层的外侧的状态 而层叠形成，所述内层由含有氧化镁、尖晶石、白云石熔块、氧化镁与尖晶石的混合物、氧化 镁与白云石熔块的混合物之中的任一种、及游离碳而构成的耐火材料所形成，所述外层是 组成及配比中的任一项与所述内层不同的耐火材料，由含有氧化铝、莫来石、硅石、氧化锆、 CaO-ZrO2熔块、尖晶石、氧化镁、氧化锆-莫来石、和碳化硅中的1 3种、及游离碳而构成 的耐火材料所形成，或者由含有白云石熔块、氧化锆、CaO-ZrO2熔块、和氧化镁中的1种或2 种、及游离碳而构成的耐火材料所形成。
3.根据权利要求1或2所述的浸渍喷嘴，其特征在于至少使熔融金属得以流通的喷 嘴内周面被含有硅石的防氧化材料所覆盖。
4.一种连续铸造方法，其特征在于，具备预热工序，利用高频感应加热对权利要求 1 3中任一项所述的浸渍喷嘴进行预热；以及铸造工序，经由在所述预热工序中被预热的 浸渍喷嘴，从中间包将熔融金属注入铸型。
全文摘要
本发明提供一种能够提高耐用性的浸渍喷嘴、及包含预热该浸渍喷嘴的预热工序的连续铸造方法。该浸渍喷嘴在熔融金属的连续铸造方法中使用，其特征在于由含有氧化镁、尖晶石、白云石熔块、氧化镁与尖晶石的混合物、氧化镁与白云石熔块的混合物之中的任一种、及游离碳而构成的耐火材料所形成，并通过高频感应加热进行预热。
文档编号B22D41/50GK101888910SQ20078010181
公开日2010年11月17日 申请日期2007年12月5日 优先权日2007年12月5日
发明者伊藤智, 佐藤正治, 新妻峰郎, 松井泰次郎, 福永新一, 竹内友英 申请人:新日本制铁株式会社