专利名称：连续铸造用注口内孔用耐火材料制衬套的接合结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防止在钢连续铸造用的浸渍注口、上注口、滑动注口、下部注口、长注口等注口的内孔上附着氧化铝的结构，特别涉及在注口上接合该用途的内孔用耐火材料制衬套的接合结构。
背景技术：
在钢的连续铸造过程中，附着在浸渍注口的内孔上的氧化铝等非金属夹杂物会对其最终产品产生不良影响，近年来，随着对需求钢材质量的严格要求，人们在降低该非金属夹杂物的附着方面付出着不懈的努力。此外，该浸渍注口的内孔上的附着物，在长时间的铸造中，造成内孔堵塞，铸造困难，给提高生产率带来障碍。
为在物理上降低该氧化铝等附着物，以往采用从注口的内面向钢水中吹入氩气的方法。但是，在该方法中，如果氩气的吹入量过大，气泡就会进入铸钢片内，使铸件中产生针孔，造成钢材缺陷。因此，由于受气体的吹入量的制约，不一定能够得到充分的降低附着物的效果。
此外，作为化学降低氧化铝等附着物的方法，还有使构成浸渍注口的耐火材料具有防止氧化铝附着的功能的方法。在日本特公平2-23494号公报中公开了其代表性的耐火材料。该耐火材料，是使用以CaZrO3为主要成分的CaO-ZrO2熔渣的Cao-ZrO2-石墨材质，即，ZCG材质，将该ZCG用在浸渍注口的内孔。
该ZCG材质，目前，尽管部分实用化，但未广泛使用。其理由之一，是在氧化铝的附着量大时，不能充分发挥防止附着的效果。因此，在氧化铝的附着量大时，为发挥防止附着的效果，采用增加CaO量，或者，采用降低碳量而相对增加CaO量的方法。但是，CaO量的增加带来耐火材料的热膨胀率的增大，因此，在用于注口本体的时候，容易产生热剥裂。此外，在只用于内孔的时候，也因其膨胀，有压裂注口本体部分的危险性。
此外，在日本特开昭62-24846号公报中，公开了通过在内孔面插入石灰质的耐火材料制的圆筒状衬套，形成氧化铝的吸收性优良的、不堵塞内孔的连续铸造用注口，但在此种情况下，由于石灰质的耐火材料的热膨胀率大，由于耐火材料制衬套的膨胀，存在会压裂注口本体的问题。
发明内容
本发明的第一目的是，在注口本体内插入含有CaO的耐火材料制衬套、降低氧化铝的附着的连续铸造用注口中，提供一种不因耐火材料制衬套的膨胀而对注口本体产生不良影响的耐火材料制衬套与注口本体的接合结构。
本发明的另一目的是，提供一种不因安装在注口本体上的耐火材料制衬套的膨胀而脱落的接合结构。
此外，本发明的另一目的是，提供一种能够有效降低氧化铝的附着，有助于提高操作稳定性和铸片的质量的连续铸造用注口。
本发明，通过采用粘接材料、在注口本体上接合防止氧化铝附着效果高的、含有CaO的耐火材料制衬套(以下也称为衬套)时，通过调节由粘接材料形成的接缝部的气孔率，达到上述目的。
本发明的实施方式，一种连续铸造用注口内孔用耐火材料制衬套的接合结构，其特征在于在内装含有20质量％或20质量％以上CaO的耐火材料制衬套的连续铸造用注口中，对在上述衬套外周面或装有上述衬套的部分的本体内孔壁面的一部分或全部、或所插入的上述衬套和本体内孔壁面间形成的接缝部，施加混合了耐火性骨架材料和粘合剂的粘接材料，并将干燥后的接缝部粘接材料的气孔率调整到15％～90％。
将含有CaO的耐火材料制衬套与注口本体一体化的连续铸造用注口的耐剥裂性，在将衬套与注口本体一体成形时和作为衬套插入粘接时，接合时的情况好。这可认为是，粘接接缝部具有缓和因向使用中的内孔流入钢水、产生急剧膨胀而形成的热应力的功能。
研究了连续铸造用注口的材质、构成、形状后发现，为使该应力缓和发挥作用，粘接接缝部的气孔率需要在15％以上。如果低于15％，粘接接缝部缓和应力的能力小，增大了压裂注口本体的可能性，不合适。此外，在气孔率过大时，由于粘接力不足，产生部分衬套脱落等问题。使用中，如果考虑到因耐火材料制衬套的膨胀，形成接近与注口本体粘合的状态，气孔率在90％以下是可实用的范围，最好选择气孔率为30％～75％的范围。
如果预先测定粘接材料的纯比重和注口本体与衬套之间的接缝的体积，能够从粘接材料的充填重量算出本发明的气孔率。
粘接材料，可使用分散在用溶剂溶解耐火性骨架材料的液状的粘合剂中的灰浆状的材料，或在耐火性骨架材料上涂敷酚醛树脂的干法(dry type)等。通常，在涂覆这些粘接材料后，进行溶剂的去除或硬化酚醛树脂的干燥，但本发明中所说的气孔率，指的是在实施该干燥处理后的气孔率。耐火性骨架材料，使用粒度在0.5mm以下的材质，气孔率，由与接缝厚度相对应地改变溶剂和粘合剂的增减或填充量来设定。
作为在接缝部施加粘接材料的方法，除在衬套外周面或装有衬套的部分的本体内孔壁面的一部分或全部涂粘接材料外，也能够采用喷涂、在衬套上卷取浸有粘接材料的带状物等方法。此外，由粘接材料形成的接缝部，也可以根据接缝厚度尺寸，在插入衬套后，通过在作为接缝部而与本体内孔壁面之间形成的间隙中填充粘接材料而形成。
如本发明，当在注口本体上粘接，CaO含量在20质量％或20质量％以上的衬套的时候，衬套的粘接材料所用的耐火性骨架材料的成分，最好考虑与CaO的反应性。即，由于SiO2、Al2O3等在由钢水热形成的高温区，与CaO反应，生成低熔点物，所以在部分使用含有这些物质的耐火性骨架材料的时候，需要十分注意成分量。与此相反，MgO、CaO、ZrO2等，由于与CaO的反应性小，很少生成低熔点物，因此优选单独或复合使用这些材料的主要成分的耐火性骨架材料。
特别是MgO材质，从使用性、成本方面考虑，最合适。例如，在灰浆状的粘接材料的主要成分以MgO为主体的时候，70质量％以上(含70％)的耐火性骨架材料使用烧结氧化镁、锻烧氧化镁、电熔氧化镁等氧化镁质原料。为避免发生由钢水形成的热负荷造成的熔损，优选MgO的纯度在95％或以上，此外，即使在CaO、ZrO2等中，也优选SiO2、Al2O3等的杂质成分小的。
此外，在并用以MgO为主要成分的耐火性骨架材料，以及以Al2O3计30质量％或30质量％以下的氧化铝及/或含铝物质的一种或一种以上时，利用钢水的热负荷生成尖晶石，由该尖晶石生成时的膨胀，降低接缝部的气孔率，并且增大注口本体和衬套的粘接强度。由于该尖晶石的生成是在缓和注入开始时的热应力后，缓慢生成，因此不会对注入开始时的剥裂产生不良影响。但是，并用的物质，如果Al2O3的含量超过30％(按质量算)，由于与衬套中的CaO的反应使低熔点物的生成量大，所以不优选。
接缝部的厚度不特别限定，但如果考虑接缝形成的应力缓和功能和粘接性，优选0.5～2.5mm的范围。在接缝厚度小的情况下，为提高应力缓和功能，优选接缝部的气孔率高为好，在接缝厚度大的情况下，为提高粘接性能，优选接缝部的气孔率低为好。
图1是表示在浸渍注口应用本发明的例子。
具体实施例方式
在图1中，1表示注口本体，2表示渣线所用的ZG材质，3表示衬套，另外，4表示粘接接缝部。
表1所示的A～F，表示在浸渍注口的各部分使用的材质例。
表1
表2
在试验结果中，○表示无问题，△表示发生微小的问题，×表示发生大的问题表3
在试验结果中，○表示无问题，△表示发生微小的问题，×表示发生大的问题采用表1所示的A～F的材质，通过表2、3所示的组合，制作成图1所示的浸渍注口。在这些例中，渣线所用的ZG材质，共同采用FC16质量％、ZrO280质量％、CaO4质量％。注口本体1和衬套3间的粘接用接缝4设定为1.5mm厚，通过变化粘接材料的充填量，调整接缝部的气孔率。作为粘接材料，使用相对于MgO骨架材料100重量份，由酚醛清漆型酚醛树脂10重量份、六胺1重量份、乙醇10重量份构成的灰浆。
在这些浸渍注口的试样中注入1550℃的钢水，进行剥裂试验，并评价母材的压裂和衬套的剥落。○表示无问题，△表示发生微小的问题，×表示发生大的问题。
如表2、3所示，在实施例示出的组合中，如果接缝部的气孔率为15％～90％，剥裂试验结果表明，在母材的压裂、衬套的剥落方面，包括良好的材料及只发生微小问题的材料，可以应用。
本发明适用于在金属的铸造用注口、特别适用于钢水的连续铸造的浸渍注口、上注口、滑动注口、下部注口、长注口等在各种注口内孔上会附着氧化铝的各部位。
权利要求
1.一种连续铸造用注口内孔用耐火材料制衬套的接合结构，其特征在于在内装含有20质量％或20质量％以上CaO的耐火材料制衬套的连续铸造用注口中，对在上述衬套外周面或装有上述衬套的部分的本体内孔壁面的一部分或全部、或所插入的上述衬套和本体内孔壁面间形成的接缝部，施加混合了耐火性骨架材料和粘合剂的粘接材料，并将干燥后的接缝部粘接材料的气孔率调整到15％～90％。
2.如权利要求1记载的连续铸造用注口内孔用耐火材料制衬套的接合结构，其特征在于，通过变化构成粘接材料的溶剂和粘合剂的增减或充填量，调整气孔率。
3.如权利要求1记载的连续铸造用注口内孔用耐火材料制衬套的接合结构，其特征在于，构成粘接材料的主要耐火性骨架材料，是以MgO为主要成分的耐火性骨架材料。
4.如权利要求3记载的连续铸造用注口内孔用耐火材料制衬套的接合结构，其特征在于，粘接材料中，以粒径0.5mm以下的颗粒构成的MgO为主要成分的耐火性骨架材料为70质量％或70质量％以上，氧化铝及/或含Al的一种或一种以上物质以Al2O3计为30质量％或30质量％以下。
全文摘要
在注口本体内插入含有20质量％或20质 量％以上CaO的耐火材料制衬套，降低氧化铝的附着的连续铸造用注口中，提供一种不因耐火材料制衬套的膨胀而脱落或对注口本体产生不良影响的衬套与注口本体的接合结构。在装有耐火材料制衬套外周面或耐火材料制衬套的本体内孔壁面的一部分或全部、或插入的耐火材料制衬套和注口本体内孔壁面间形成的接缝部，实施混合耐火性骨架材料和粘合剂的粘接材料，通过将干燥后的接缝部的粘接材料的气孔率调整到15％～90％，维持缓和由钢水流入使用中的内孔时产生的剧烈膨胀而形成的热应力的功能。
文档编号B22D41/54GK1642675SQ03807470
公开日2005年7月20日 申请日期2003年3月31日 优先权日2002年4月2日
发明者绪方浩二 申请人:黑崎播磨株式会社, 禄纬堡耐火材料有限公司