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TW202529912A - 浸沒式入口噴嘴及浸沒式入口噴嘴的製造方法 - Google Patents

浸沒式入口噴嘴及浸沒式入口噴嘴的製造方法

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TW202529912A
TW202529912A TW114100076A TW114100076A TW202529912A TW 202529912 A TW202529912 A TW 202529912A TW 114100076 A TW114100076 A TW 114100076A TW 114100076 A TW114100076 A TW 114100076A TW 202529912 A TW202529912 A TW 202529912A
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TW
Taiwan
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refractory
refractory material
mass
mixture
inlet nozzle
Prior art date
Application number
TW114100076A
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English (en)
Inventor
帕茲里克 塞茨
恩諾 Ｗ 辛格雷貝
Original Assignee
奧地利商瑞法克托瑞智產股份有限公司
荷蘭商塔塔鋼鐵艾默伊登有限公司
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Publication date
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Abstract

本發明係關於一種用於導引例如熔融鋼之熔融金屬的噴嘴。更特定而言，本發明係關於一種在用於製造鋼之一連鑄製程中使用的所謂的浸沒式入口噴嘴(亦稱為SEN或鑄造噴嘴)。本發明亦關於一種製造一浸沒式入口噴嘴之方法。

Description

浸沒式入口噴嘴及浸沒式入口噴嘴的製造方法
發明領域 本發明係關於一種用於導引例如熔融鋼之熔融金屬的噴嘴。更特定而言，本發明係關於一種在用於製造鋼之連鑄製程中使用的所謂的浸沒式入口噴嘴(亦稱為SEN或鑄造噴嘴)。本發明亦關於一種製造浸沒式入口噴嘴之方法。
發明背景 在連鑄煉鋼製程中，將熔融鋼自澆斗澆注至稱為餵槽之大型容器中。餵槽具有一或多個出口，熔融鋼通過該一或多個出口流入至一或多個各別模具中。熔融鋼在模具中冷卻及固化以形成連續鑄造的固體金屬段。浸沒式入口噴嘴(亦稱為SEN或鑄造噴嘴)位於餵槽與各模具之間，且將流過其之熔融鋼自餵槽導引至模具。自餵槽至各模具中之熔融物轉移藉由浸沒式入口噴嘴來實現，該浸沒式入口噴嘴配置於豎直使用位置且通常提供以下特徵：大體剛性管狀或管道狀形狀，其界定中心縱向噴嘴軸線且包含圍繞流通通道之內部噴嘴壁，該流通通道沿著軸向長度在第一噴嘴端處之進口開口與第二噴嘴端處之至少一個出口開口之間延伸，以允許熔融金屬流藉由重力自其進口開口沿著該流通通道經由該一或多個出口開口連續流入該模具中的相關聯熔融金屬浴中，該第一噴嘴端為噴嘴之使用位置中的上端，且該第二噴嘴端為使用位置中的下端。
理想的浸沒式入口噴嘴具有以下主要功能。第一，噴嘴用以防止自餵槽流入模具中之熔融鋼與空氣接觸，由於暴露於空氣將導致鋼之氧化，此不利地影響鋼的品質。第二，噴嘴以儘可能平滑且無湍流之方式將熔融鋼引入至模具中為高度合乎需要的。此係因為模具中之湍流使得熔融鋼表面上之助熔劑被向下拖動至模具中(稱為『夾帶』)，從而在鑄鋼中產生雜質。浸沒式入口噴嘴之第三主要功能為以受控之方式將熔融鋼引入至模具中以便實現均勻的固化外殼形成及鑄鋼之均勻品質及組成，儘管事實上鋼在最接近模具壁之區中固化得最快。
應瞭解，設計及製造以可接受程度執行所有上述功能之浸沒式入口噴嘴為極具挑戰性的任務。不僅噴嘴之設計及製造必須能夠承受與快速流動之熔融鋼相關聯的力及溫度，而且對湍流抑制之需求以及對熔融鋼在模具中均勻分佈之需求在流體動力學方面產生極其複雜的問題。
根據先前技術，通用浸沒式入口噴嘴具有至少一個，通常二個側向出口開口(例如，專利文獻EP-2226141-A2),且有時具有二個側向出口開口及一個底部出口開口(例如，專利文獻US-3,991,815)。大多數設計均係基於影響熔體流在其離開浸沒式入口噴嘴之路徑上之流動的想法。已開發出許多經修改之浸沒式入口噴嘴設計以影響流出的金屬熔體流入模具中(例如，專利文獻US-2014/0103079-A1、WO2015/158439-A1、US-2016/0082509-A1及WO2019/101389-A1)。
因此，在廣義上，浸沒式入口噴嘴(熔融鋼可通過該浸沒式入口噴嘴自餵槽澆注至模具中)具有包含以下之結構：實質上管狀主體，其自第一端延伸至第二端；內部噴嘴壁，其圍繞通道，該內部噴嘴壁在使用時與熔融鋼接觸且沿著自該第一端朝向該第二端之縱向軸線延伸穿過該管狀主體；及一或多個出口埠或出口開口，其在鄰近於該第二端之區中開放通向該通道。
通常，SEN之管狀主體由耐火材料製成，且在實務上最常由碳鍵結之耐火材料製成。此類碳鍵結之耐火材料通常包含2質量%至30質量%之碳、70質量%或更多之一或多種金屬氧化物，並且其他組分之總含量為10質量%或更少。
由於在鑄造製程期間氧氣可在鑄造金屬內形成非所要氣泡或空隙，因此，通常在二次煉鋼製程期間引入鋁以便與熔融鋼反應且藉此自熔融鋼移除任何氧氣。通常認為，所得氧化鋁(Al 2O 3)往往會累積於在鑄造製程期間採用之浸沒式入口噴嘴的內部表面上。此積聚限制金屬通過噴嘴之流動，此進而影響離開浸沒式入口噴嘴之金屬的質量及流量。隨時間推移，氧化鋁積聚可最終完全阻斷金屬之流動，藉此使得噴嘴不可用。
專利文獻EP-1036614-A1揭露一種用於連續鑄造製程的共壓製浸沒式入口噴嘴，該噴嘴用以將熔融鋼自餵槽引入至模具中：其中圍繞該噴嘴中之排放開口之部分的至少部分由含石墨之耐火材料製成，該耐火材料含有5質量%至35質量%之石墨、65質量%或更多之尖晶石(MgO-Al 2O 3)，並且其他組分之總含量為10質量%或更少；且其中噴嘴內之內壁材料之至少部分由無石墨之耐火材料製成，該耐火材料含有90質量%或更多之尖晶石，並且其他組分之總含量為10質量%或更少，以避免在其工作表面上形成Al 2O 3的形成，因此避免堵塞噴嘴的排放開口。較佳地，尖晶石中MgO之含量為20質量%至45質量%，且尖晶石中Al 2O 3之含量為55質量%至80質量%。然而，在工業連續鑄鋼實務中，堵塞仍可能發生，且此已證實為極持久的問題。
歐洲專利文獻EP-2441740-A1揭露一種用於連續鑄造製程之浸沒式入口噴嘴，該浸沒式入口噴嘴由不同耐火材料之二個組分共壓製在一起組成具有整體結構的成形體。形成噴嘴之內壁或內襯之組分由耐火材料製成，該耐火材料含有：CaO組分，其量為0.5質量%或更多；B 2O 3及R 2O中之一者或兩者(R為選自由Na、K及Li組成之群組中的一者)，其量為0.5質量%或更多；Al 2O 3，其量為50質量%或更多；及游離碳，其量為8.0質量%至34.5質量%，其中CaO、B 2O 3及R 2O之總量介於1.0質量%至15.0質量%之範圍內，且CaO/(B 2O 3+R 2O)的質量比介於0.1至3.0之範圍內。存在大量游離碳以改良耐火材料之抗熱震性。使組分與主要由Al 2O 3組成之耐火粒料發生反應以在耐火材料之表面上形成熔渣為主的覆蓋層，從而防止Al 2O 3及其他夾雜物的附著。以熔渣為主之膜狀覆蓋層(其為包括形成於工作表面上之熔融相的熔渣相同時在熔融鋼溫度附近之溫度下維持足夠黏度)具有使工作表面平滑之功能及類似於工作表面之保護膜之功能，以允許來自熔融鋼之Al 2O 3及其他夾雜物的顆粒朝向熔融鋼流動而不固定地黏著至耐火材料上。耐火材料之重要特徵為在1000℃之非氧化氛圍下燒製之後，在室溫下量測之滲透率為0.4×10 -3cm 2至4.0×10 -3cm 2(cm H 2O·sec)。持續地在鑄造操作期間，揮發性組分朝向工作表面之遷移及富集以及以熔渣為主之覆蓋層的形成需要此氣體滲透率。以熔渣為主之覆蓋層的連續形成允許長期維持防止Al 2O 3夾雜物黏著的效果。因此，所揭露之浸沒式入口噴嘴促進源自耐火材料使用之Al 2O 3夾雜物的形成，且僅防止所形成夾雜物之黏附，藉此避免該噴嘴的堵塞。
限制堵塞之另一方法為開發注氬噴嘴，其允許氬氣在鑄造期間滲透噴嘴之多孔內徑，藉此形成惰性氣體保護層，該保護層阻礙分散氧化鋁與耐火材料的接合。氬氣亦降低耐火熔融金屬界面處之CO分壓，從而再次減低氧化鋁沉積物黏著的可能性。注氬技術以不斷增加之成本、鑄造期間所需之大量氬氣的費用及更複雜的SEN-氬氣噴嘴之增加的製造成本進一步延長了噴嘴使用壽命。並且，氬氣引入固有的模具級不穩定性，從而增加缺陷夾帶之風險。
JP-2010131634-A1揭露一種由耐火材料製成之SEN，該SEN在耐火材料內部包含玻璃化組分。因此，熔融玻璃相形成於熔融鋼與耐火材料之間的界面處。存在於熔融鋼中之非金屬夾雜物(Al 2O 3)與玻璃相反應，從而在耐火材料與熔融鋼之間的界面處導致緻密且黏稠的形成。在外部周邊側處，該耐火材料由氧化鋁-石墨製成。然而，一方面該玻璃化層及另一方面周圍的氧化鋁-石墨層具有極不同的物理性質，尤其在升高溫度下極不同的膨脹行為，其可導致此等層之間的應力，且因此損壞SEN。為了避免此損壞，此等二個層之間需要空間或特殊砂漿層以緩解應力，此使得此類SEN之製造極複雜。
發明概要 因此，本發明之一目標為提供一種浸沒式入口噴嘴，該浸沒式入口噴嘴對噴嘴通道中之氧化鋁沉積物具有改良的抗性。本發明之另一目標為提供一種浸沒式入口噴嘴，該浸沒式入口噴嘴對噴嘴通道中之氧化鋁沉積物具有改良的抗性，其在使用期間(亦即，當暴露於溫度時)不傾向於積聚可導致SEN損壞的機械應力。本發明之另一目標為提供一種易於製造之浸沒式入口噴嘴，該浸沒式入口噴嘴對噴嘴通道中之氧化鋁沉積物具有改良的抗性。
本發明之另一目標為提供一種製造此類浸沒式入口噴嘴之方法。
為了實現此目標，本發明提議一種浸沒式入口噴嘴，熔融鋼可通過該浸沒式入口噴嘴自餵槽澆注至模具中，該噴嘴包含： 實質上管狀主體，其由耐火材料製成，自第一端延伸至第二端； 內部噴嘴壁，其圍繞通道，該內部噴嘴壁在使用時與熔融鋼接觸，沿著自該第一端朝向該第二端之縱向軸線延伸穿過該管狀主體； 一或多個出口埠或出口開口，其在鄰近於該第二端之區中開放通向該通道；其中 該耐火材料包含第一耐火材料及第二耐火材料；其中 該第一耐火材料由第一耐火混合物製成；其中 該第二耐火材料由第二耐火混合物製成；其中 該第一耐火混合物具有在各情況下與該第一耐火混合物之質量有關的化學組成，包含呈以下比例之以下氧化物及碳： 至少一種金屬氧化物：     60質量%至90質量%； 碳：                                    10質量%至40質量%； 其中 該第二耐火混合物具有在各情況下與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含呈以下比例之以下氧化物及碳： Al 2O 3：   70質量%至95質量%； CaO：     5質量%至30質量%； 碳：        低於8質量%； 且其中 該第二耐火材料形成該內部噴嘴壁之至少一部分。
本發明係基於以下出人意料的發現：若浸沒式入口噴嘴之管狀主體由耐火材料製成，則可提供對噴嘴通道中之氧化鋁沉積物具有改良之抗性的浸沒式入口噴嘴，其中該耐火材料包含第一耐火材料及第二耐火材料，其中該第一耐火材料由第一耐火混合物製成，其中該第二耐火材料由第二耐火混合物製成，且其中該第一耐火混合物及該第二耐火混合物具有根據本發明的化學組成。
就此而言，本發明首先基於以下發現：為了解決基礎目標，浸沒式入口噴嘴之管狀主體的耐火材料必須包含至少二種耐火材料，由此該等二種耐火材料必須各自由不同的耐火混合物製成。藉由由至少二種不同混合物製造耐火材料，有可能提供令人滿意地解決所有前述目標的管狀主體。就此而言，根據本發明已認識到：由至少二種不同混合物製造耐火材料允許提供至少二種不同混合物，使得可避免二種耐火材料之間的機械應力。由於此允許抑制第一耐火材料與第二耐火材料之間的機械應力，因此第一耐火材料及第二耐火材料亦可直接彼此相鄰，此允許簡單地製造根據本發明之浸沒式入口噴嘴。然而，同時，第一混合物及第二混合物各自具有除氧化鋁之外的其他組分，該等其他組分給予由第一耐火混合物及第二耐火混合物製成之第一耐火材料及第二耐火材料不同的特定性質。同時，根據本發明認識到，僅基於不同的第一耐火混合物及第二耐火混合物才有可能給予第一耐火材料及第二耐火材料對於其各別目的而言最佳的特定結構性質。就此而言，僅基於二種不同混合物，第一耐火材料及第二耐火材料才可各自被給予其特定目的所需之不同最佳性質，尤其亦關於其各別孔隙率、晶粒大小及晶粒大小分佈。
本發明進一步基於以下發現：耐火材料中的一者(包含管狀主體之耐火材料，並且在本文中稱為「第二耐火材料」且形成內部噴嘴壁之至少一部分)有利地由耐火混合物製成，該耐火混合物在本文中稱為「第二耐火混合物」且為基於氧化鋁及氧化鈣的低碳或無碳混合物，氧化鋁及氧化鈣以根據本發明之比例存在。因此，藉由使浸沒式入口噴嘴經受溫度，該第二耐火材料形成鋁酸鈣之低熔融相。因此，鋁酸鈣之此等低熔融相在浸沒式入口噴嘴之使用期間形成很大程度上氣密的層，此導致改良對噴嘴通道中之氧化鋁沉積物的抗性。因此，第二耐火材料之目的基本上為在浸沒式入口噴嘴之使用期間提供此類氣密層。
本發明進一步基於以下發現：耐火材料中的一者(包含管狀主體之耐火材料，且在本文中稱為「第一耐火材料」)有利地由耐火混合物製成，該耐火混合物在本文中稱為「第一耐火混合物」且為基於氧化鋁及碳的高碳混合物，氧化鋁及碳以根據本發明之比例存在。因此，第一耐火材料在浸沒式入口噴嘴之使用期間形成機械及熱學上高強度的氧化鋁-碳材料，其為根據本發明之浸沒式入口噴嘴的管狀主體提供高強度。因此，第一耐火材料之目的基本上為給予根據本發明之浸沒式入口噴嘴的管狀主體高機械強度及熱強度。
根據本發明，第二耐火混合物具有在各情況下與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含呈以下比例之以下氧化物及碳： Al 2O 3：   70質量%至95質量%； CaO：     5質量%至30質量%； 碳：        低於8質量%。
根據本發明，已發現，若第二耐火混合物具有其中Al 2O 3之比例愈來愈接近85質量%的比例且CaO之比例愈來愈接近15質量%的比例之化學組成，則第二耐火材料之性質為特別有利的，亦即，尤其形成低熔融鋁酸鈣相，其在浸沒式入口噴嘴的應用期間形成氣密層，同時在與熔融鋼接觸時不熔融。就此而言，根據較佳實施例，可規定，第二耐火混合物具有在各情況下與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含呈以下比例的以下氧化物及碳： Al 2O 3：   75質量%至90質量%； CaO：     10質量%至25質量%； 碳：        低於8質量%。
根據甚至更佳實施例，可規定，第二耐火混合物具有在各情況下與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含呈以下比例的以下氧化物及碳： Al 2O 3：   80質量%至90質量%； CaO：     10質量%至20質量%； 碳：        低於8質量%。
第一耐火混合物及第二耐火混合物中「碳」的比例為游離碳。
根據本發明，第二耐火混合物中碳之比例小於8質量%。根據本發明，發現儘可能低的碳比例對低熔融鋁酸鈣相之形成具有愈來愈有利的影響。因此，較佳地，可規定，第二耐火混合物具有在各情況下與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含比例低於5質量%、甚至更佳地比例低於3質量%且甚至更佳地比例為0質量%的碳。
根據本發明，發現第二耐火混合物中SiO2之化學比例可對由第二耐火材料形成低熔融相具有有利影響。就此而言，低熔融相尤其可在矽酸鈣鋁(calcium-aluminate-silica)系統中形成所謂的CAS相。就此而言，根據一個實施例，可規定，第二耐火混合物具有與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含比例最高至10質量%的SiO 2。更佳地，可規定，第二耐火混合物具有與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含比例介於2質量%至10質量%之範圍內的SiO 2。因此，可規定，第二耐火混合物具有在各情況下與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含呈以下比例的以下氧化物及碳： Al 2O 3：   69.5質量%至93質量%； CaO：     5質量%至30質量%； SiO 2：     0.5質量%至10質量%； 碳：        低於8質量%； 更佳地， Al 2O 3：   74質量%至88質量%； CaO：     10質量%至25質量%； SiO 2：     1質量%至10質量%； 碳：        低於8質量%； 且甚至更佳地 Al 2O 3：   78質量%至88質量%； CaO：     10質量%至20質量%； SiO 2：     2質量%至10質量%； 碳：        低於8質量%。
根據一個實施例，可規定，第二耐火混合物具有與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含比例最高至10質量%的MgO及ZrO 2。根據本發明，發現低熔融相之耐磨性可藉由以最高至10質量%之比例存在此等氧化物來改良。
根據一個實施例，可規定，第二耐火混合物具有在各情況下與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含比例低於4質量%、更佳地比例低於3質量%之其他氧化物，亦即，除Al 2O 3、CaO、SiO 2、MgO及ZrO 2之外的氧化物。
根據一個實施例，可規定，氧化物及碳均勻地分佈於第二耐火混合物之體積上方。特定而言，此具有以下優點：第二耐火材料在體積上方具有均一性質，且在此方面，亦能夠在浸沒式入口噴嘴的應用期間在第二耐火材料之整個體積上方形成氣密層。
本文中給出之關於化學組成之資訊係根據標準ISO 12677:2011-10測定的。
根據耐火技術領域中之通常命名法，在本發明之意義上，「混合物」為調配物，亦即一或多種組分(尤其呈耐火原料及黏合劑之形式的組分)的摻合物或批料。
為了獲得具有根據本發明之化學組成的第二耐火混合物，可使用已知耐火原料。就此而言，可使用基於此等氧化物之已知原料，尤其對於Al 2O 3及CaO的化學比例。就此而言，為了提供第二耐火混合物中Al 2O 3之比例，可較佳地在第二耐火混合物中提供以下耐火原料中的至少一者：熔融氧化鋁、燒結氧化鋁、煅燒氧化鋁、片狀氧化鋁或鋁酸鈣水泥。此外，為了提供第二耐火混合物中CaO之比例，可較佳地在第二耐火混合物中提供以下耐火原料中的至少一者：鋁酸鈣水泥或石灰。
除前述原料之外，第二耐火混合物可包含用於耐火混合物之習知黏合劑中的一或多者。根據較佳實施例，第二耐火混合物包含至少一種有機黏合劑，例如，聚乙烯醇(PVA)。
根據本發明，已發現，若第二耐火混合物之原料，尤其以氧化鋁為主之原料，包含細粒部分(fine fraction)，則對於由第二耐火材料形成低熔融相為有利的。就此而言，根據較佳實施例，規定該第二耐火混合物包含至少一種精細粒度之原料。在本發明之意義上，「精細粒度」尤其為低於100 µm之粒度，且特別較佳地低於5 µm的粒度。
根據較佳實施例，可規定，第二耐火混合物具有在各情況下與第二耐火混合物之總質量有關的一粒度，其中至少20質量%、更佳地至少30質量%且甚至更佳地至少40質量%以低於100 µm之粒度存在。
根據較佳實施例，可規定，第二耐火混合物具有在各情況下與第二耐火混合物之總質量有關的粒子大小，其中至少2質量%、更佳地至少3質量%且甚至更佳地至少4%質量以低於5 µm之粒度存在。
本文中給出之關於晶粒大小之資訊係藉由根據標準DIN EN 1402-3:2003篩分對63 µm及以上的晶粒大小且藉由根據標準ISO 13320:2020雷射繞射低於63 µm的晶粒大小測定的。
根據較佳實施例，可規定，第二耐火混合物具有比第一耐火混合物小的晶粒大小。就此而言，根據本發明已發現，若第一耐火材料由晶粒大小比第二耐火混合物的晶粒大小粗的耐火混合物製備，則可以特別有利的方式調節第一耐火材料之機械及性質。
根據較佳實施例，因此可規定，第一耐火混合物之D90值高於第二耐火混合物的D90值。眾所周知，D90值指示90質量%之粒子小於此值時的晶粒大小。
根據本發明，由第二耐火混合物製成之該第二耐火材料形成該內部噴嘴壁的至少一部分。根據較佳實施例，該第二耐火材料形成該內部噴嘴壁之表面的至少70%、更佳地至少80%且甚至更佳地至少90%。若第二耐火材料以上文所闡述的程度形成該內部噴嘴壁之表面，則根據本發明之浸沒式入口噴嘴對噴嘴通道中之氧化鋁沉積物的抗性特別有效。以此方式，整個內部噴嘴壁為不透氣的，藉此避免在鑄鋼製程期間與內部噴嘴壁上之氧化物(尤其氧化鋁)的積聚相關聯的所有問題。
根據較佳實施例，該第二耐火材料具有範圍介於1 mm至10 mm內的厚度。第二耐火材料在內部噴嘴壁之位置處的厚度為自內部噴嘴壁之表面上之各別位置開始穿過第二耐火材料的最短距離。根據本發明，已發現，當第二耐火材料之厚度小於1 mm時，由第二耐火材料產生之氣密層可能過薄而無法防止在內部噴嘴壁表面處形成以氧化鋁為主的夾雜物。另一方面，若第二耐火材料之厚度超過10 mm，則浸沒式入口噴嘴的機械及熱性質可劣化。詳言之，此可導致第一耐火材料與第二耐火材料之間的機械應力。已發現5 mm之第二耐火材料之厚度為最佳的，使得根據較佳實施例，可規定該第二耐火材料具有範圍介於3 mm至8 mm內的厚度。
如上文所解釋，第二耐火混合物的構成方式使得其在暴露於溫度時可形成鋁酸鈣的低熔融層。根據本發明，已發現，基於氧化鋁(Al 2O 3)與CaO之間的反應，該層形成高黏性熔融鋁酸鈣層，從而產生不透氣層，且藉此防止在內部噴嘴壁表面處形成以氧化鋁為主的夾雜物。
當耐火材料由於其固有孔隙率而為氣體可滲透的時，在使用中耐火材料之氛圍與熔融鋼接觸，鑄鋼中的CO嚴重未飽和且消耗次氧化物物質，從而由鑄鋼形成新的氧化物。鋼對耐火氛圍之消耗持續驅動耐火材料中的補充，其中維持碳熱反應之氧化物持續耗盡。總之，耐火材料與鋼之間的碳熱交換將氧氣自耐火材料轉移至鋼，其中在鋼中局部產生新的氧化鋁夾雜物且可導致堵塞形成。因此，根據本案發明人，認為鋼中之溶解鋁與自碳鍵結耐火材料排出之一氧化碳之間的反應(例如，自EP-2441740-A1已知)為在噴嘴通道中形成及累積有害氧化鋁沉積物的主要反應機制。
現在，防止氧氣自耐火材料轉移至熔融鋼意謂在鋼-耐火材料界面處不會形成捕獲氧氣之氧化物，且耐火材料可在無熔融鑄造流之劣化的情況下起作用。堵塞之顯著減少或甚至消除亦通過以下效應改良鑄件之液體冶金品質，諸如減少將氬氣罩入浸沒式入口噴嘴中之需求，及藉由減少氬氣逸出來改良模具級穩定性，且藉此改良鑄件的直接清潔度及無缺陷性。
如本文所使用，「鋁酸鈣(calcium aluminate)」及「鋁酸鈣(calcium aluminates)」可互換地使用，且意指CaO及Al 2O 3之混合物及其混合化合物相。
在較佳實施例中，當使用根據本發明之浸沒式入口噴嘴時，可由第二耐火材料形成之鋁酸鈣由不同CA相的組合製成，例如CA2及CA6鋁酸鈣之混合物，其中C為CaO，且A為Al 2O 3。CA2亦稱為二鋁酸鈣，且CA6亦稱為六鋁酸鈣。在鋁酸鈣中，亦可形成尖晶石相，但根據本發明，其存在較佳地限制為最大5質量%、且更佳為最大2質量%。尖晶石為惰性的，且不與CaO發生反應，但其將使得更難以達成完全的孔隙封閉。在鋁酸鈣中，亦存在一些SiO 2。
在實施例中，CA2/CA6之間以質量%計的比率＞1，且更佳＞1.1。CA6主要呈片狀，且CA6含量過高可對鋁酸鈣之孔填充能力具有不良影響。
因此，在操作使用中，當在連續鑄造操作中與熔融鋼接觸時，由第二耐火材料形成之鋁酸鈣的低熔融層保持固態，以便維持其不透氣性。在實施例中，第二耐火材料之固相線溫度點高於1650℃、較佳地高於1700℃且更佳地高於1730℃。
對於浸沒式入口噴嘴，較佳地在浸沒式入口噴嘴與熔融鋼接觸之前，至少部分或全部在內部噴嘴壁上形成鋁酸鈣的低熔融層。
根據本發明，該第一耐火混合物具有在各情況下與該第一耐火混合物之質量有關的化學組成，包含呈以下比例的以下氧化物及碳： 至少一種金屬氧化物：     60質量%至90質量%； 碳：                                    10質量%至40質量%。
根據本發明，已發現，若第一耐火混合物具有其中Al 2O 3之比例愈來愈接近75質量%的比例且碳之比例愈來愈接近25質量%的比例之化學組成，則第一耐火材料之性質為特別有利的，亦即，其可被給予高機械強度及熱強度。就此而言，根據較佳實施例，可規定，第一耐火混合物具有在各情況下與該第一耐火混合物之質量有關的化學組成，包含呈以下比例的以下氧化物及碳： 至少一種金屬氧化物：     65質量%至85質量%； 碳：                                    15質量%至35質量%。
根據本發明，已認識到，為了避免機械應力，若第一耐火材料及第二耐火材料係基於相同金屬氧化物為有利的，由此第一耐火混合物及第二耐火混合物兩者所基於的氧化鋁就此而言已證實為有利的。因此，根據較佳實施例，該第一耐火混合物之該化學組成的該至少一種金屬氧化物為Al 2O 3。
為了防止在第一耐火材料中形成低熔融相，可較佳地規定第一耐火混合物中CaO的比例儘可能低。根據較佳實施例，因此可規定，該第一耐火混合物具有在各情況下與該第一耐火混合物之質量有關的化學組成，包含比例低於5質量%、更佳地比例低於3質量%且甚至更佳地比例低於1質量%的CaO。
根據一個實施例，可規定，第一耐火混合物具有在各情況下與該第二耐火混合物之質量有關的化學組成，包含比例低於10質量%、更佳地比例低於5質量%且甚至地更佳比例低於3質量%之其他氧化物(亦即，除Al 2O 3之外的氧化物)。
為了獲得具有根據本發明之化學組成的第一耐火混合物，可使用已知耐火原料。就此而言，在較佳實施例之情況下，其中該第一耐火混合物之該化學組成的至少一種金屬氧化物為Al 2O 3，可使用基於此氧化物之已知原料，尤其對於Al 2O 3的化學比例。就此而言，為了提供第一耐火混合物中Al 2O 3之比例，可較佳地在第一耐火混合物中提供以下耐火原料中的至少一者：熔融氧化鋁、燒結氧化鋁、片狀氧化鋁或煅燒氧化鋁。
詳言之，對於第一耐火混合物中碳的化學比例，可使用已知的以碳為主之原料。就此而言，為了提供第一耐火混合物中碳之比例，可較佳地在第一耐火混合物中提供以下耐火原料中的至少一者：石墨、碳黑或木炭。較佳地，在第一耐火混合物中提供石墨作為碳質原料。
除前述原料之外，第一耐火混合物可進一步包含一或多種用於含碳混合物之抗氧化劑，較佳地金屬矽，尤其矽粉或氧化硼。
除前述原料之外，第一耐火混合物可包含一或多種用於製造氧化鋁-碳耐火材料之耐火混合物的常用黏合劑。根據較佳實施例，第一耐火混合物包含至少一種碳質黏合劑，特別較佳地包含以下黏合劑中之至少一者：瀝青或樹脂。
根據較佳實施例，規定，該第一耐火材料不形成該內部噴嘴壁之至少一部分，此係由於第一耐火材料未設計成形成氣密層。因此，若第一耐火材料將形成該內部噴嘴壁之至少一部分，則氧化鋁沉積物可積聚於噴嘴通道的此等部分上。
根據較佳實施例，該第一耐火材料配置於相對於該通道自該第二耐火材料徑向向外的方向上。換言之，第一耐火材料自遠離通道之方向配置於第二耐火材料的緊後方，或更確切而言，該第一耐火材料捕獲或包圍第二耐火材料。此使得管狀主體之熱及機械特別穩定的結構，此亦特別易於製造。
根據替代實施例，第一耐火材料及第二耐火材料由中間層分離。此中間層可例如用以減輕第一耐火材料與第二耐火材料之間的應力。就此而言，根據較佳實施例，可規定，中間層之化學組成在第一耐火混合物與第二耐火混合物之化學組成「之間」。就此而言，中間層可例如具有與中間層之質量有關的化學組成，其中Al 2O 3、CaO及碳之比例在各情況下在第一耐火混合物及第二耐火混合物中Al 2O 3、CaO及碳的比例之間。
在浸沒式入口噴嘴之實施例中，其由一件耐火材料製成。
在浸沒式入口噴嘴之實施例中，該通道具有圓形橫截面。
在浸沒式入口噴嘴之實施例中，該通道具有圓柱形輪廓。
在一個實施例中，該耐火材料為非燒製的。在此情況下，為了提供準備好使用之浸沒式入口噴嘴(亦即，用於連續鑄造製程)，耐火材料較佳地仍預先燒製，尤其如本文所闡述。
在一個實施例中，該耐火材料為燒製的，且其中該第一耐火材料為碳鍵結的。在此情況下，如本文所描述燒製耐火材料，使得第一耐火混合物呈碳鍵結的氧化鋁-碳基質形式。
本發明亦關於一種製造根據本發明之浸沒式入口噴嘴的方法，該方法包含以下步驟： 提供該第一耐火混合物； 提供該第二耐火混合物； 將該第一耐火混合物形成為該第一耐火材料； 將該第二耐火混合物形成為該第二耐火材料。
第一耐火混合物及第二耐火混合物可具有本文所描述之特徵。
根據方法，第一耐火材料分別由第一耐火混合物形成或模製，且第二耐火材料分別由第二耐火混合物形成或模製。
該形成可根據先前技術中已知之用於形成耐火混合物的技術進行。根據較佳實施例，形成之該等步驟藉由壓製，尤其藉由等靜壓製來實現。
根據較佳實施例，形成之該等步驟藉由將該第一耐火混合物共壓製為該第一耐火材料且將該第二耐火混合物共壓製為該第二耐火材料來實現。就此而言，可將第一耐火混合物及第二耐火混合物壓製在一起，尤其等靜壓製在一起。在此情況下，在單個共同壓製步驟中，將該第一耐火混合物同時壓製為該第一耐火材料，且將該第二耐火混合物壓製為該第二耐火材料。
在將該第一耐火混合物形成為該第一耐火材料及將該第二耐火混合物形成為該第二耐火材料的步驟之後，可規定，尤其在還原氛圍中燒製第一耐火材料及第二耐火材料。
燒製較佳以使得碳鍵結的氧化鋁-碳耐火材料由第一耐火材料形成且第二耐火材料形成低熔融鋁酸鈣相的方式進行。
燒製溫度較佳地介於約800℃與1,300℃之間。
本發明亦關於根據本發明或可藉由根據本發明之方法獲得的浸沒式入口噴嘴在連鑄煉鋼製程中之用途，且較佳地其中熔融鋼自餵槽轉移或流動至至少一個鑄模中。
本發明之其他特徵遵循申請專利範圍、圖式中所繪示之例示性實施例及該例示性實施例的相關聯描述。本發明之所有特徵可視需要單獨地或組合地彼此組合。
下文參考圖式來描述本發明之例示性實施例。
較佳實施例之詳細說明 根據例示性實施例之浸沒式入口噴嘴整體由參考符號1標示。浸沒式入口噴嘴1之外部幾何形狀對應於根據先前技術水平之習知浸沒式入口噴嘴，且圖中展示為處於其豎直使用位置。
浸沒式入口噴嘴1包含由耐火材料製成之實質上管狀主體2，且該管狀主體自第一端3延伸至第二端4。在根據圖式之豎直使用位置中，第一端3為管狀主體2之上端且第二端4為管狀主體2的下端。製成該管狀主體2之耐火材料包含第一耐火材料5及第二耐火材料6。
浸沒式入口噴嘴1進一步包含圍繞通道8之內部噴嘴壁7，該內部噴嘴壁在使用時與熔融鋼接觸，且沿著自該第一端3朝向該第二端4之縱向軸線9延伸穿過該管狀主體2。在根據圖式之使用位置中，縱向軸線9豎直地延伸穿過管狀主體2。通道8具有圓形橫截面且及圓柱形輪廓。
在通道8之上端處，入口開口10開放通向通道8。在通道8之下端處，該通道終止於距管狀主體2之第二端4一定距離處。各自在根據圖式之使用位置中水平延伸的二個相對出口埠11、12在鄰近於第二端4之區中開放通向通道8。出口埠11、12通過各別出口開口13、14通向管狀主體2的外部。
當用於連鑄煉鋼製程中時，連續的熔融鋼流通過該浸沒式入口噴嘴之入口開口10進入浸沒式入口噴嘴1中，通過並沿著通道8及出口埠11、12流動，且最終通過出口開口13、14離開浸沒式入口噴嘴1。
第二耐火材料6形成內部噴嘴壁7之整個表面及出口埠11、12之壁的整個表面。因此，當流過浸沒式入口噴嘴1時，熔融鋼僅與第二耐火材料6接觸。形成內部噴嘴壁7之表面的第二耐火材料6在內部噴嘴壁7上之任何位置處具有5 mm的均一厚度，由此第二耐火材料6在內部噴嘴壁7之位置處的厚度為自內部噴嘴壁7之表面上之各別位置開始穿過第二耐火材料6的最短距離。以相同方式，形成出口埠11、12之內壁之表面的第二耐火材料6亦具有5 mm之均一厚度。
另一方面，第一耐火材料5配置於自該第二耐火材料6徑向向外之方向上，且因此自遠離通道8及出口埠11、12之方向配置於第二耐火材料6的緊後方。因此，第一耐火材料5在第二耐火材料6之背對通道8及出口埠11、12之側面上完全包圍或圍繞第二耐火材料6。
第一耐火材料5由根據表1之第一耐火混合物製成。 表1
組分 晶粒大小 質量 %
熔融氧化鋁 ＞ 0 - 5mm 40
煅燒氧化鋁 ＜ 100µm 30
抗氧化劑(矽粉) ＜ 100µm 5
石墨 ＜ 0.5mm 25
相對於不含黏合劑之第一耐火混合物之質量，第一耐火混合物進一步包含10質量%之呈酚醛樹脂(酚醛清漆)形式之碳質黏合劑。
第一耐火混合物之D90值為0.2 mm。
第一耐火混合物具有根據表2之化學組成。 表2
組分 質量 %
Al 2O 3 66
碳 20
SiO 2 12
其他 2
第二耐火材料6由根據表3之第二耐火混合物製成。 表3
組分 晶粒大小 質量 %
鋁酸鈣水泥 ＜ 100µm 40
煅燒氧化鋁 ＜ 5µm 5
燒結氧化鋁 ＜ 38µm 10
熔融氧化鋁 0.1 - 1mm 45
相對於不含黏合劑之第二耐火混合物之質量，第二耐火混合物進一步包含10質量%之呈聚乙烯醇(PVA)形式之黏合劑。
第二耐火混合物之D90值為0.1 mm。
第二耐火混合物具有根據表4之化學組成。 表4
組分 質量 %
Al 2O 3 80
CaO 13
SiO 2 5
碳 0
其他 2
第一耐火混合物及第二耐火混合物中碳及氧化物之比例藉由標準ISO 12677及ISO 21068-2的組合測定。出於此目的，根據ISO 12677將氧化物之比例測定為100質量%。其次，根據ISO 21068-2測定碳之比例。接著，添加所測定之100質量%的氧化物及所測定質量%的碳。接著將所得總質量(100質量%之氧化物加上質量%之碳)標準化為100質量%。
為了由第一耐火材料及第二耐火材料製造浸沒式入口噴嘴1，提供第一耐火材料及第二耐火材料並藉由等靜壓製來共壓製。藉由此等靜壓製，形成第一耐火材料5及第二耐火材料6。
在該共壓製之後，提供浸沒式入口噴嘴1之生坯。
浸沒式入口噴嘴1之生坯(亦即，具有未燒製耐火材料)定義本發明之第一例示性實施例。
隨後將該生坯在還原氛圍中在約1,000℃之最高溫度下燒製6小時。
在燒製期間，碳鍵結的氧化鋁-碳耐火材料由第一耐火材料5形成，且第二耐火材料6形成鋁酸鈣之低熔融相。
最後，冷卻經燒製浸沒式入口噴嘴。
冷卻後，獲得根據本發明之第二例示性實施例之具有經燒製耐火材料的浸沒式入口噴嘴1。
在因此獲得之經燒製浸沒式入口噴嘴1中，第一耐火材料5為碳鍵結的氧化鋁-碳耐火材料，而第二耐火材料6形成包含低熔融鋁酸鈣相的氣密層。
藉由將浸沒式入口噴嘴放入預熱台中來測定第二耐火材料6之液相線溫度，且在低於1,730℃之溫度下。亦即，在約1,100℃下觀測到熔融相。
為了檢驗所獲得浸沒式入口噴嘴1之性質，在連鑄煉鋼製程中使用浸沒式入口噴嘴1，以便將熔融鋼自餵槽導引且澆注至模具中。
在使用之後，研究浸沒式入口噴嘴1之狀況。浸沒式入口噴嘴1被證明為熱穩定及機械穩定的。浸沒式入口噴嘴1之管狀主體2未展示任何應力裂紋，尤其在第一耐火材料5與第二耐火材料6之間的界面中未展示任何應力裂紋。
另外，對在鑄造製程期間與熔融鋼接觸的內部噴嘴壁7進行研究。因此，在噴嘴壁7上未偵測到可能在鑄造製程期間形成之氧化鋁的累積。因此，浸沒式入口噴嘴1在鑄造製程期間展示對噴嘴通道8中之氧化鋁沉積物的完全抗性。
1:浸沒式入口噴嘴 2:管狀主體 3:第一端 4:第二端 5:第一耐火材料 6:第二耐火材料 7:內部噴嘴壁 8:通道,噴嘴通道 9:縱向軸線 10:入口開口 11,12:出口埠 13,14:出口開口
圖式為示意性而非按比例繪製，如圖所示： 圖1   根據本發明之浸沒式入口噴嘴之例示性實施例的側向截面圖。
1:浸沒式入口噴嘴
2:管狀主體
3:第一端
4:第二端
5:第一耐火材料
6:第二耐火材料
7:內部噴嘴壁
8:通道，噴嘴通道
9:縱向軸線
10:入口開口
11,12:出口埠
13,14:出口開口

Claims (15)

  1. 一種浸沒式入口(1)噴嘴，熔融鋼可通過該浸沒式入口噴嘴自一餵槽澆注至一模具中，該噴嘴(1)包含： 1.1   一實質上管狀主體(2)，其由一耐火材料製成，自一第一端(3)延伸至一第二端(4)； 1.2   一內部噴嘴壁(7)，其圍繞一通道(8)，該內部噴嘴壁在使用時與熔融鋼接觸，沿著自該第一端(3)朝向該第二端(4)之一縱向軸線(9)延伸穿過該管狀主體(2)； 1.3   一或多個出口埠(11、12)或出口開口，其在鄰近於該第二端(4)之一區中開放通向該通道(8)；其中 1.4   該耐火材料包含一第一耐火材料(5)及一第二耐火材料(6)；其中 1.5   該第一耐火材料(5)由一第一耐火混合物製成；其中 1.6   該第二耐火材料(6)由一第二耐火混合物製成；其中 1.7   該第一耐火混合物具有在各情況下與該第一耐火混合物之質量有關的一化學組成，包含呈以下比例之以下氧化物及碳： 至少一種金屬氧化物：     60質量%至90質量%； 碳：                                    10質量%至40質量%； 其中 1.8   該第二耐火混合物具有在各情況下與該第二耐火混合物之質量有關的一化學組成，包含呈以下比例之以下氧化物及碳： Al 2O 3：   70質量%至95質量%； CaO：     5質量%至30質量%； 碳：        低於8質量%； 且其中 1.9   該第二耐火材料(6)形成該內部噴嘴壁(7)之至少一部分。
  2. 如請求項1之浸沒式入口噴嘴(1)，其中該第一耐火混合物之該化學組成的該至少一種金屬氧化物為Al 2O 3。
  3. 如前述請求項中至少一項之浸沒式入口噴嘴(1)，其中該第二耐火材料(6)形成該內部噴嘴壁(7)之表面的至少70%。
  4. 如前述請求項中至少一項之浸沒式入口噴嘴(1)，其中該第一耐火材料(5)不形成該內部噴嘴壁(7)的至少一部分。
  5. 如前述請求項中至少一項之浸沒式入口噴嘴(1)，其中該第二耐火材料(6)具有範圍介於1 mm至10 mm內之一厚度。
  6. 如前述請求項中至少一項之浸沒式入口噴嘴(1)，其中該第一耐火材料(5)相對於該通道(9)配置於自該第二耐火材料(6)徑向向外之一方向上。
  7. 如前述請求項中至少一項之浸沒式入口噴嘴(1)，其中該第二耐火混合物具有與該第二耐火混合物之質量有關的一化學組成，包含一比例最高至10質量%的SiO 2。
  8. 如前述請求項中至少一項之浸沒式入口噴嘴(1)，其中該第一耐火混合物具有與該第一耐火混合物之質量有關的一化學組成，包含一比例低於5質量%的CaO。
  9. 如前述請求項中至少一項之浸沒式入口噴嘴(1)，其中該耐火材料為非燒製的。
  10. 如請求項1至8中至少一項之浸沒式入口噴嘴，其中該耐火材料為燒製的，且其中該第一耐火材料(6)為碳鍵結的。
  11. 一種如請求項1至10中至少一項之浸沒式入口噴嘴(1)的製造方法，該方法包含以下步驟： A.    提供該第一耐火混合物； B.     提供該第二耐火混合物； C.     將該第一耐火混合物形成為該第一耐火材料(5)； D.    將該第二耐火混合物形成為該第二耐火材料(6)。
  12. 如請求項11之方法，其中該等形成步驟係藉由壓製實現。
  13. 如請求項12之方法，其中該壓製為等靜壓製。
  14. 如請求項11至13中至少一項之方法，其中該等形成步驟藉由將該第一耐火混合物共壓製為該第一耐火材料(5)及將該第二耐火混合物共壓製為該第二耐火材料(6)來實現。
  15. 如請求項11至14中至少一項之方法，其中，在該步驟C.及該步驟D.之後，在一還原氛圍中燒製該第一耐火材料(5)及該第二耐火材料(6)。
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AT332579B (de) 1974-06-25 1976-10-11 Voest Ag Giessrohr mit einer bodenoffnung zum kontinuierlichen stahlstranggiessen
CA1263216A (en) * 1984-12-24 1989-11-28 Toshin Seiko Kabushiki Kaisha Molten steel pouring nozzle
JP3421917B2 (ja) 1999-03-18 2003-06-30 品川白煉瓦株式会社 連続鋳造用浸漬ノズル
GB0610809D0 (en) 2006-06-01 2006-07-12 Foseco Int Casting nozzle
JP5134516B2 (ja) 2008-12-04 2013-01-30 黒崎播磨株式会社 連続鋳造用ノズル
BRPI1007763A2 (pt) 2010-05-07 2016-02-23 Krosakiharima Corp material refratário, bocal de lingotamento contínuo, e métodos para produzir um bocal de lingotamento contínuo e de lingotamento contínuo
BR112013032763B1 (pt) 2011-07-06 2023-09-26 Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg Bocal para guiar um metal fundido
ES2609983T3 (es) 2013-06-20 2017-04-25 Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg Boquilla de entrada refractaria sumergida
EP3131692B1 (en) 2014-04-15 2021-10-13 Tata Steel IJmuiden B.V. Submerged entry nozzle for continuous casting
EP3488949A1 (en) 2017-11-22 2019-05-29 Refractory Intellectual Property GmbH & Co. KG Submerged entry nozzle

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