專利名稱：煉鋼用二氧化鋯耐火材料的制作方法
背景與摘要本發明涉及煉鋼，更具體的說涉及用連續鑄造法煉鋼。本發明可用于以鑄造帶鋼法煉鋼。
連續鑄造薄帶鋼時，要把鋼水從鋼水罐經中間罐和包括耐火磚套、輸送管嘴且有時還有轉換部件的熔體輸送系統送至連鑄機。這些金屬輸送構件在1500～1600℃或更高的溫度下輸送鋼水，經過能耐鑄造鋼水過程中的高溫的耐火材料而至連鑄機。這些耐火材料也可預熱至輸送溫度，以避免鋼水經輸送系統引入時的熱急變。這些金屬輸送構件是用于連續鑄造中其中包括厚板坯連鑄機、薄板坯連鑄機和薄帶鋼連鑄機。薄帶鋼鑄造中特別有用的這種金屬輸送構件的耐火材料的實例是U.S專利5924476和6257315中所描述的。
在薄帶鋼鑄造中，熔融金屬通常是在一對反轉的水平放置的燒鑄輥之間引入以在其中間形成壓軋。內部冷卻鑄造輥，以便金屬坯料固化在移動的輥表面并聚集在輥隙中，以產生由輥隙向下輸送的鑄造帶材。用于本發明中的術語“輥隙”是指在鑄造輥緊靠在一起的通用區域。熔融金屬可從鋼水罐倒入較小的容器中，金屬從該容器流經位于輥隙上方的輸送管嘴，形成支承在鑄造表面上的鑄造熔池。鑄造熔池支承在緊靠輥隙并沿輥隙長度方向延伸的鑄造輥上。鑄造熔池通常限制在側板或固定在滑動嚙合的小壩與鑄造輥端面之間，以便阻擋鑄造熔池兩端而防止流出。
所述金屬輸送系統的問題在于熔渣易于附著在輸送系統的耐火材料上。對于即使將耐火材料預熱至鋼水溫度時也會出現的這一點已為人們所知。由鋼水產生在耐火材料上的爐渣積累易于破裂，并引起在鑄鋼中和鑄鋼表面上形成缺陷。特別實際的是在薄帶鋼連鑄機中的鑄造熔池的彎月面上發生積累。
我們已經發現在連續鑄造鋼時能在金屬輸送系統的耐火材料上抑制鋼水的積累的特定組成的耐火材料。用于這種薄帶鋼煉制的耐火材料是由50～85％的二氧化鋯(ZrO2)，0～35％的二氧化硅(SiO2)，5～35％的碳(C)，低于5％的氧化鋁(Al2O3)和抗氧劑(所有的百分比都以％重量表示)組成。所用碳的純度可以大于99.5％。耐火材料可以用石灰或氧化鎂進行穩定，并且通常用量低于約28％。耐火材料可用于制造以連續鑄造帶鋼的煉鋼中用的輸送管嘴和轉換部件注口堵壩。耐火材料可用于，例如，制造輸送管嘴以用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中。
也公開了鋼帶連續鑄造的方法，其包括的步驟有a.裝配一對在輥間具有輥隙并緊靠輥隙端部具有限制封頭的冷卻鑄造輥；b.裝配一個用于輸送鑄造輥間的鋼水的金屬輸送系統，以形成支承在其間的由至少一些與鋼水接觸的耐火材料構成的煉鋼熔池，耐火材料由50～85％的二氧化鋯，0～35％的二氧化硅，5～35％的碳，低于5％的氧化鋁和抗氧劑組成，和c.反轉鑄造輥以在鑄造輥表面上形成金屬坯料并且經鑄造輥間的輥隙向下輸送固化的薄鋼帶。
耐火材料可具有介于60～85％的二氧化鋯(ZrO2)含量，更具體的說，介于70～80％重量。耐火材料可具有介于8～30％的碳含量，更具體地說，介于10～20％重量。二氧化鋯可以是穩定的，或不穩定的，但仍然可用石灰或氧化鎂或其組合使耐火材料穩定，以降低耐火材料在使用過程中的磨損。
抗氧劑抑制耐火材料中的其它組分氧化，并且可以是能抑制耐火材料體系中氧化的這類材料的任何一種或其組合。抗氧劑存在量可至高達約10％重量。抗氧劑的實例是，并不限制于，Si金屬、鋁金屬、硅鋁合金和碳化物，如碳化硼和碳化硅。
附圖的簡要說明為了更充分地闡述本發明，就連續鑄造鋼帶和參考
一個具體的實施方案，附圖中的圖1舉例說明鋼水通過金屬輸送系統流入雙輥連鑄機。
實施方案的詳細說明雙輥連鑄機11包括主機座21，它支承一對具有鑄造表面22A的內部冷卻的鑄造輥22。鑄造輥22彼此橫向靠近放置，以在鑄造輥間形成輥隙27并且通過輥隙可形成鑄造鋼帶。雙輥連鑄機如USP 5184668、5277243和5488988所述，對此可更詳細地進行參考。
把來自鋼水罐(未畫出)的熔融金屬加到中間罐23用于帶材的連續鑄造。來自中間罐23的熔融金屬經金屬輸送系統借助于以耐火材料襯的耐火磚套24送入也是耐火材料襯的轉換部件注口堵壩25。制動器18安在耐火材料入口21內并在連接機構17與耐火磚套24連接，以調節來自中間罐23的熔融金屬流入耐火磚套24的液流。制動器18是可移動的，以調節來自中間罐23的熔融金屬流入耐火磚套24的液流。
使轉換部件注口堵壩25具有一定的形狀，以通常封閉熔融金屬以免暴露于外界的環境中，并具有溢流19，當金屬在轉換部件中達到溢流點時熔融金屬通過該溢流19可流出。熔融金屬從耐火磚套24送入通常低于轉換部件中的熔融金屬的澆注線16的轉換部件25，以降低熔融金屬接觸空氣至最小程度。
從轉換部件注口堵壩25，熔融金屬經過耐火材料制的輸送管嘴26送至鑄造熔池30。鑄造熔池30的上表面31(通常稱彎月形金屬液面)可提升至輸送管嘴26下端的上面，以便使輸送管嘴下端浸沒在鑄造熔池30中，熔池30通過一對側閉合堵壩或板28限制在輥的端部。
鑄造熔池30位于支承在鑄造輥表面22A上的鑄造輥22之間的輥隙27的上面。驅動鑄造輥22以反轉，而鑄造輥22通常是在水的循環下內部冷卻。當鑄造輥旋轉時，來自鑄造熔池30的金屬坯料在移動的鑄造輥表面22A上固化。所述坯料依次聚集在鑄造輥22之間的輥隙27上，以產生由輥隙27向下輸送的固化帶材12。
轉換部件注口堵壩25和輸送管嘴26可由本發明耐火材料制成。耐火材料是由50～85％重量的二氧化鋯，0～35％重量的二氧化硅，低于5％重量的氧化鋁，5～35％重量的碳和抗氧劑組成。耐火材料可具有在60～85％之間的二氧化鋯(ZrO2)含量，更具體的說，在70～80％重量之間。耐火材料可具有介于8～30％的碳含量，更具體地說，介于10～20％重量。抗氧劑可至高達約10％重量，并且可以是例如Si金屬、Al金屬、硅鋁合金或碳化物如碳化硼或碳化硅。耐火材料可以是穩定的，也可以是不穩定的，但是它可以用石灰(CaO)或氧化鎂(MgO)，或其組合進行穩定，以減輕耐火材料在使用過程中與熔融鋼接觸而損耗。石灰或氧化鎂的用量可以在低于約28％重量的用量內。
所述耐火材料的實例具有下面的組成二氧化鋯74％二氧化硅06％碳 12％耐火材料化學組成的剩余成分可以是其它材料，如用于穩定化添加的石灰(例如3％)，和雜質。在任何情況下耐火材料都是碳鍵合的二氧化硅石墨。
具體組合物的耐火材料的典型物理性質如下所述堆積密度 3.70g/cc表觀孔率 15％破裂模數(rt) 1000psi如上所述耐火材料的優點是熔融金屬不附著在耐火材料上，并且在熔融金屬流經接觸耐火材料時形成爐渣。這種爐渣通常聚集在鑄造熔池30的彎月形金屬液面上，來自此處的爐渣裂開并進入固化過程中所形成的坯料中，并進入帶鋼12中，以在帶鋼中形成缺陷和在帶鋼中形成表面缺陷。就本發明的二氧化鋯碳耐火材料來說，抑制了這種爐渣的形成，并且帶鋼的質量在通過雙輥連鑄機的連續制造帶鋼時得到改進。
盡管對本發明予以舉例說明和采用前述附圖和說明予以詳細地解釋，但仍然被認為是示范性的和不限制其特性中，可以理解的是只顯示和說明其示范性的實施方案，并且落入本發明精神范圍內的所有的變更和改進希望得到保護。本發明的其它特征對于本技術領域內的技術人員來說是顯而易見的。在不偏離本發明的精神和范圍可作出改進。
權利要求
1.煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其含有50～85％重量的二氧化鋯，0～35％重量的二氧化硅，低于5％的氧化鋁，5～35％的碳和抗氧劑。
2.按權利要求1所述的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中二氧化鋯的％重量在60～85％重量之間。
3.按權利要求1所述的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中二氧化鋯的％重量在70～80％重量之間。
4.按權利要求1～3中任一項所述的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中碳的％重量在8～30％重量之間。
5.按權利要求4所述的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中碳的％重量在10～20％重量之間。
6.按權利要求1～5中任一項所述的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中耐火材料用石灰、氧化鎂或其組合進行穩定。
7.按權利要求1～6中任一項所述的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中抗氧劑含有至高達約10％重量。
8.以連續鑄造帶鋼的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其含有50～85％的二氧化鋯，0～35％的二氧化硅，低于5％的氧化鋁，5～35％的碳和抗氧劑。
9.按權利要求8所述的以連續鑄造帶鋼的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中二氧化鋯的％重量在60～85％重量之間。
10.按權利要求8所述的以連續鑄造帶鋼的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中二氧化鋯的％重量在70～80％重量之間。
11.按權利要求8～10中任一項所述的以連續鑄造帶鋼的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中碳的％重量在8～30％重量之間。
12.按權利要求11所述的以連續鑄造帶鋼的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中碳的％重量在10～20％重量之間。
13.按權利要求8～12中任一項所述的以連續鑄造帶鋼的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中耐火材料用石灰、氧化鎂或其組合進行穩定。
14.按權利要求8～13中任一項所述的以連續鑄造帶鋼的煉鋼中用于熔融金屬輸送的耐火材料，其中抗氧劑含有至高達約10％重量。
15.用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的輸送管嘴具有含50～85％的二氧化鋯，0～35％的二氧化硅，低于5％的氧化鋁，5～35％的碳，和抗氧劑的組合物。
16.按權利要求15所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的輸送管嘴，其中二氧化鋯的％重量在60～85％重量之間。
17.按權利要求15所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的輸送管嘴，其中二氧化鋯的％重量在70～80％重量之間。
18.按權利要求15～17中的任一項所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的輸送管嘴，其中碳的％重量在8～30％重量之間。
19.按權利要求18所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的輸送管嘴，其中碳的％重量在10～20％重量之間。
20.按權利要求15～19中任一項所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的輸送管嘴，其中耐火材料用石灰、氧化鎂或其組合加以穩定。
21.按權利要求15～20中任一項所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的輸送管嘴，其中抗氧劑包含至高達約10％重量。
22.用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的流量控制的轉換部件注口堵壩具有包含50～85％的二氧化鋯，0～35％的二氧化硅，低于5％的氧化鋁，5～35％的碳和抗氧劑的組合物。
23.按權利要求22所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的轉換部件注口堵壩，其中二氧化鋯的％重量在60～85％重量之間。
24.按權利要求22所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的轉換部件注口堵壩，其中二氧化鋯的％重量在70～80％重量之間。
25.按權利要求22～24中的任一項所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的轉換部件注口堵壩，其中碳的％重量在8～30％重量之間。
26.按權利要求25所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的轉換部件注口堵壩，其中碳的％重量在10和20％重量之間。
27.按權利要求22～26中任一項所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的轉換部件注口堵壩，其中耐火材料用石灰、氧化鎂或其組合穩定。
28.按權利要求22～27中任一項所述的用于以連續鑄造帶鋼的煉鋼中的轉換部件注口堵壩，其中抗氧劑包含至高達約10％重量。
29.一種連續鑄造帶鋼的方法，其步驟包含有a.安裝一對在輥間有輥隙并緊靠輥隙端有限定封頭的冷卻鑄造輥；b.安裝用于輸送在鑄造輥間的鋼水的金屬輸送系統，以形成支承在鑄造輥間的鑄造熔池，該池由至少一些接觸鋼水的耐火材料構成，所述耐火材料由50～85％的二氧化鋯，0～35％的二氧化硅，低于5％的氧化鋁，5～35％的碳和抗氧劑組成；和c.使鑄造輥反轉以在鑄造輥的表面上形成金屬坯料并且通過鑄造輥間的輥隙向下輸送固化的薄帶鋼。
30.按權利要求29所述的連續鑄造帶鋼的方法，其中二氧化鋯的％重量在60～85％重量之間。
31.按權利要求29所述的連續鑄造帶鋼的方法，其中二氧化鋯的％重量在70～80％重量之間。
32.按權利要求29～31中的任一項所述的連續鑄造帶鋼的方法，其中碳的％重量在8～30％重量之間。
33.按權利要求32所述的連續鑄造帶鋼的方法，其中碳的％重量在10～20％重量之間。
34.按權利要求29～33中任一項所述的連續鑄造帶鋼的方法，其中耐火材料用石灰、氧化鎂或其組合進行穩定。
35.按權利要求29～34中任一項所述的連續鑄造帶鋼的方法，其中抗氧劑包含至高達約10％重量。
全文摘要
一種用于煉鋼的耐火材料由50～95％的二氧化鋯(ZrO
文檔編號B22D11/10GK101014431SQ200580020136
公開日2007年8月8日 申請日期2005年6月16日 優先權日2004年6月16日
發明者格雷厄姆·卡森, 羅伯特·努寧, 戴維·索辛斯基 申請人:紐科爾公司