专利名称：炼钢用二氧化锆耐火材料的制作方法
背景与摘要本发明涉及炼钢，更具体的说涉及用连续铸造法炼钢。本发明可用于以铸造带钢法炼钢。
连续铸造薄带钢时，要把钢水从钢水罐经中间罐和包括耐火砖套、输送管嘴且有时还有转换部件的熔体输送系统送至连铸机。这些金属输送构件在1500～1600℃或更高的温度下输送钢水，经过能耐铸造钢水过程中的高温的耐火材料而至连铸机。这些耐火材料也可预热至输送温度，以避免钢水经输送系统引入时的热急变。这些金属输送构件是用于连续铸造中其中包括厚板坯连铸机、薄板坯连铸机和薄带钢连铸机。薄带钢铸造中特别有用的这种金属输送构件的耐火材料的实例是U.S专利5924476和6257315中所描述的。
在薄带钢铸造中，熔融金属通常是在一对反转的水平放置的烧铸辊之间引入以在其中间形成压轧。内部冷却铸造辊，以便金属坯料固化在移动的辊表面并聚集在辊隙中，以产生由辊隙向下输送的铸造带材。用于本发明中的术语“辊隙”是指在铸造辊紧靠在一起的通用区域。熔融金属可从钢水罐倒入较小的容器中，金属从该容器流经位于辊隙上方的输送管嘴，形成支承在铸造表面上的铸造熔池。铸造熔池支承在紧靠辊隙并沿辊隙长度方向延伸的铸造辊上。铸造熔池通常限制在侧板或固定在滑动啮合的小坝与铸造辊端面之间，以便阻挡铸造熔池两端而防止流出。
所述金属输送系统的问题在于熔渣易于附着在输送系统的耐火材料上。对于即使将耐火材料预热至钢水温度时也会出现的这一点已为人们所知。由钢水产生在耐火材料上的炉渣积累易于破裂，并引起在铸钢中和铸钢表面上形成缺陷。特别实际的是在薄带钢连铸机中的铸造熔池的弯月面上发生积累。
我们已经发现在连续铸造钢时能在金属输送系统的耐火材料上抑制钢水的积累的特定组成的耐火材料。用于这种薄带钢炼制的耐火材料是由50～85％的二氧化锆(ZrO2)，0～35％的二氧化硅(SiO2)，5～35％的碳(C)，低于5％的氧化铝(Al2O3)和抗氧剂(所有的百分比都以％重量表示)组成。所用碳的纯度可以大于99.5％。耐火材料可以用石灰或氧化镁进行稳定，并且通常用量低于约28％。耐火材料可用于制造以连续铸造带钢的炼钢中用的输送管嘴和转换部件注口堵坝。耐火材料可用于，例如，制造输送管嘴以用于以连续铸造带钢的炼钢中。
也公开了钢带连续铸造的方法，其包括的步骤有a.装配一对在辊间具有辊隙并紧靠辊隙端部具有限制封头的冷却铸造辊；b.装配一个用于输送铸造辊间的钢水的金属输送系统，以形成支承在其间的由至少一些与钢水接触的耐火材料构成的炼钢熔池，耐火材料由50～85％的二氧化锆，0～35％的二氧化硅，5～35％的碳，低于5％的氧化铝和抗氧剂组成，和c.反转铸造辊以在铸造辊表面上形成金属坯料并且经铸造辊间的辊隙向下输送固化的薄钢带。
耐火材料可具有介于60～85％的二氧化锆(ZrO2)含量，更具体的说，介于70～80％重量。耐火材料可具有介于8～30％的碳含量，更具体地说，介于10～20％重量。二氧化锆可以是稳定的，或不稳定的，但仍然可用石灰或氧化镁或其组合使耐火材料稳定，以降低耐火材料在使用过程中的磨损。
抗氧剂抑制耐火材料中的其它组分氧化，并且可以是能抑制耐火材料体系中氧化的这类材料的任何一种或其组合。抗氧剂存在量可至高达约10％重量。抗氧剂的实例是，并不限制于，Si金属、铝金属、硅铝合金和碳化物，如碳化硼和碳化硅。
附图的简要说明为了更充分地阐述本发明，就连续铸造钢带和参考
一个具体的实施方案，附图中的图1举例说明钢水通过金属输送系统流入双辊连铸机。
实施方案的详细说明双辊连铸机11包括主机座21，它支承一对具有铸造表面22A的内部冷却的铸造辊22。铸造辊22彼此横向靠近放置，以在铸造辊间形成辊隙27并且通过辊隙可形成铸造钢带。双辊连铸机如USP 5184668、5277243和5488988所述，对此可更详细地进行参考。
把来自钢水罐(未画出)的熔融金属加到中间罐23用于带材的连续铸造。来自中间罐23的熔融金属经金属输送系统借助于以耐火材料衬的耐火砖套24送入也是耐火材料衬的转换部件注口堵坝25。制动器18安在耐火材料入口21内并在连接机构17与耐火砖套24连接，以调节来自中间罐23的熔融金属流入耐火砖套24的液流。制动器18是可移动的，以调节来自中间罐23的熔融金属流入耐火砖套24的液流。
使转换部件注口堵坝25具有一定的形状，以通常封闭熔融金属以免暴露于外界的环境中，并具有溢流19，当金属在转换部件中达到溢流点时熔融金属通过该溢流19可流出。熔融金属从耐火砖套24送入通常低于转换部件中的熔融金属的浇注线16的转换部件25，以降低熔融金属接触空气至最小程度。
从转换部件注口堵坝25，熔融金属经过耐火材料制的输送管嘴26送至铸造熔池30。铸造熔池30的上表面31(通常称弯月形金属液面)可提升至输送管嘴26下端的上面，以便使输送管嘴下端浸没在铸造熔池30中，熔池30通过一对侧闭合堵坝或板28限制在辊的端部。
铸造熔池30位于支承在铸造辊表面22A上的铸造辊22之间的辊隙27的上面。驱动铸造辊22以反转，而铸造辊22通常是在水的循环下内部冷却。当铸造辊旋转时，来自铸造熔池30的金属坯料在移动的铸造辊表面22A上固化。所述坯料依次聚集在铸造辊22之间的辊隙27上，以产生由辊隙27向下输送的固化带材12。
转换部件注口堵坝25和输送管嘴26可由本发明耐火材料制成。耐火材料是由50～85％重量的二氧化锆，0～35％重量的二氧化硅，低于5％重量的氧化铝，5～35％重量的碳和抗氧剂组成。耐火材料可具有在60～85％之间的二氧化锆(ZrO2)含量，更具体的说，在70～80％重量之间。耐火材料可具有介于8～30％的碳含量，更具体地说，介于10～20％重量。抗氧剂可至高达约10％重量，并且可以是例如Si金属、Al金属、硅铝合金或碳化物如碳化硼或碳化硅。耐火材料可以是稳定的，也可以是不稳定的，但是它可以用石灰(CaO)或氧化镁(MgO)，或其组合进行稳定，以减轻耐火材料在使用过程中与熔融钢接触而损耗。石灰或氧化镁的用量可以在低于约28％重量的用量内。
所述耐火材料的实例具有下面的组成二氧化锆74％二氧化硅06％碳 12％耐火材料化学组成的剩余成分可以是其它材料，如用于稳定化添加的石灰(例如3％)，和杂质。在任何情况下耐火材料都是碳键合的二氧化硅石墨。
具体组合物的耐火材料的典型物理性质如下所述堆积密度 3.70g/cc表观孔率 15％破裂模数(rt) 1000psi如上所述耐火材料的优点是熔融金属不附着在耐火材料上，并且在熔融金属流经接触耐火材料时形成炉渣。这种炉渣通常聚集在铸造熔池30的弯月形金属液面上，来自此处的炉渣裂开并进入固化过程中所形成的坯料中，并进入带钢12中，以在带钢中形成缺陷和在带钢中形成表面缺陷。就本发明的二氧化锆碳耐火材料来说，抑制了这种炉渣的形成，并且带钢的质量在通过双辊连铸机的连续制造带钢时得到改进。
尽管对本发明予以举例说明和采用前述附图和说明予以详细地解释，但仍然被认为是示范性的和不限制其特性中，可以理解的是只显示和说明其示范性的实施方案，并且落入本发明精神范围内的所有的变更和改进希望得到保护。本发明的其它特征对于本技术领域内的技术人员来说是显而易见的。在不偏离本发明的精神和范围可作出改进。
权利要求
1.炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其含有50～85％重量的二氧化锆，0～35％重量的二氧化硅，低于5％的氧化铝，5～35％的碳和抗氧剂。
2.按权利要求1所述的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中二氧化锆的％重量在60～85％重量之间。
3.按权利要求1所述的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中二氧化锆的％重量在70～80％重量之间。
4.按权利要求1～3中任一项所述的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中碳的％重量在8～30％重量之间。
5.按权利要求4所述的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中碳的％重量在10～20％重量之间。
6.按权利要求1～5中任一项所述的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中耐火材料用石灰、氧化镁或其组合进行稳定。
7.按权利要求1～6中任一项所述的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中抗氧剂含有至高达约10％重量。
8.以连续铸造带钢的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其含有50～85％的二氧化锆，0～35％的二氧化硅，低于5％的氧化铝，5～35％的碳和抗氧剂。
9.按权利要求8所述的以连续铸造带钢的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中二氧化锆的％重量在60～85％重量之间。
10.按权利要求8所述的以连续铸造带钢的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中二氧化锆的％重量在70～80％重量之间。
11.按权利要求8～10中任一项所述的以连续铸造带钢的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中碳的％重量在8～30％重量之间。
12.按权利要求11所述的以连续铸造带钢的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中碳的％重量在10～20％重量之间。
13.按权利要求8～12中任一项所述的以连续铸造带钢的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中耐火材料用石灰、氧化镁或其组合进行稳定。
14.按权利要求8～13中任一项所述的以连续铸造带钢的炼钢中用于熔融金属输送的耐火材料，其中抗氧剂含有至高达约10％重量。
15.用于以连续铸造带钢的炼钢中的输送管嘴具有含50～85％的二氧化锆，0～35％的二氧化硅，低于5％的氧化铝，5～35％的碳，和抗氧剂的组合物。
16.按权利要求15所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的输送管嘴，其中二氧化锆的％重量在60～85％重量之间。
17.按权利要求15所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的输送管嘴，其中二氧化锆的％重量在70～80％重量之间。
18.按权利要求15～17中的任一项所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的输送管嘴，其中碳的％重量在8～30％重量之间。
19.按权利要求18所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的输送管嘴，其中碳的％重量在10～20％重量之间。
20.按权利要求15～19中任一项所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的输送管嘴，其中耐火材料用石灰、氧化镁或其组合加以稳定。
21.按权利要求15～20中任一项所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的输送管嘴，其中抗氧剂包含至高达约10％重量。
22.用于以连续铸造带钢的炼钢中的流量控制的转换部件注口堵坝具有包含50～85％的二氧化锆，0～35％的二氧化硅，低于5％的氧化铝，5～35％的碳和抗氧剂的组合物。
23.按权利要求22所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的转换部件注口堵坝，其中二氧化锆的％重量在60～85％重量之间。
24.按权利要求22所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的转换部件注口堵坝，其中二氧化锆的％重量在70～80％重量之间。
25.按权利要求22～24中的任一项所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的转换部件注口堵坝，其中碳的％重量在8～30％重量之间。
26.按权利要求25所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的转换部件注口堵坝，其中碳的％重量在10和20％重量之间。
27.按权利要求22～26中任一项所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的转换部件注口堵坝，其中耐火材料用石灰、氧化镁或其组合稳定。
28.按权利要求22～27中任一项所述的用于以连续铸造带钢的炼钢中的转换部件注口堵坝，其中抗氧剂包含至高达约10％重量。
29.一种连续铸造带钢的方法，其步骤包含有a.安装一对在辊间有辊隙并紧靠辊隙端有限定封头的冷却铸造辊；b.安装用于输送在铸造辊间的钢水的金属输送系统，以形成支承在铸造辊间的铸造熔池，该池由至少一些接触钢水的耐火材料构成，所述耐火材料由50～85％的二氧化锆，0～35％的二氧化硅，低于5％的氧化铝，5～35％的碳和抗氧剂组成；和c.使铸造辊反转以在铸造辊的表面上形成金属坯料并且通过铸造辊间的辊隙向下输送固化的薄带钢。
30.按权利要求29所述的连续铸造带钢的方法，其中二氧化锆的％重量在60～85％重量之间。
31.按权利要求29所述的连续铸造带钢的方法，其中二氧化锆的％重量在70～80％重量之间。
32.按权利要求29～31中的任一项所述的连续铸造带钢的方法，其中碳的％重量在8～30％重量之间。
33.按权利要求32所述的连续铸造带钢的方法，其中碳的％重量在10～20％重量之间。
34.按权利要求29～33中任一项所述的连续铸造带钢的方法，其中耐火材料用石灰、氧化镁或其组合进行稳定。
35.按权利要求29～34中任一项所述的连续铸造带钢的方法，其中抗氧剂包含至高达约10％重量。
全文摘要
一种用于炼钢的耐火材料由50～95％的二氧化锆(ZrO
文档编号B22D11/10GK101014431SQ200580020136
公开日2007年8月8日 申请日期2005年6月16日 优先权日2004年6月16日
发明者格雷厄姆·卡森, 罗伯特·努宁, 戴维·索辛斯基 申请人:纽科尔公司