專利名稱：鋼的連續鑄造方法及鋼的連續鑄造中使用的耐火材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋼的連續鑄造方法及鋼的連續鑄造中使用的耐火材料。本申請基于2009年5月27日提交的日本專利申請特愿2009-127876號并主張其優先權，這里引用其內容。
背景技術：
在鋼的連續鑄造中，在從澆包向中間包注入鋼水時，或從中間包經由浸入式水口向鑄型注入鋼水時，為了調節鋼水的流量而采用具有鋼水通過孔的滑動水口。該滑動水口通過重合多片形成有通過孔的板狀體而構成。通過使該板狀體滑動可調節鋼水的通過孔的開度，從而調節鋼水的流量。可是，作為用連續鑄造方法制造的鋼，已知有高氧鋼、無鉛易切削鋼、高錳鋼等。在這些鋼中，為提高強度及易切削性而添加Mn，為提高易切削性而添加B4C。對于含有這樣的成分的鋼水，如果使用由以往的氧化鋁-碳質耐火材料形成的滑動水口，則鋼水通過面或滑動面損傷較大，存在滑動水口的壽命縮短的問題。因此，以謀求滑動水口的長壽命化為目的，正如專利文獻1所記載的那樣，提出了含有96質量％以上的理論組成的尖晶石和4質量％以下的碳原料的滑動水口。根據所述專利文獻1，在工作面附近，在1200°C以上的高溫下，由尖晶石分解而生成的Mg(g 氣體)、Al2O3(g)、CO(g)，通過下式(1)所示的逆反應生成尖晶石的致密層。Mg (g)+Al2O3 (g)+3C0(g)— MgO · Al203 (s 固體)+3C(s) (1)此夕卜，在文獻1中，記載了所述Mg(g)、Al203(g)與鋼水中的氧0產生下式⑵所示的反應，生成尖晶石的致密層。Mg (g) +Al2O3 (g) +30 (g) — MgO · Al2O3 (S) (2在專利文獻1中，嘗試了通過在滑動水口表面形成這樣的的尖晶石的致密層來抑制熔渣的浸潤，以防止熔損。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2002-29833號公報
發明內容
發明所要解決的課題但是，在上述專利文獻1所述的技術中，不能充分形成尖晶石的致密層，從而難以防止熔損。本發明的目的在于，提供一種在制造高氧鋼、無鉛易切削鋼、高錳鋼等時能夠降低鋼水供給用水口的熔損，可穩定地進行連續鑄造的鋼的連續鑄造方法及其采用的耐火材料。
用于解決課題的手段 本發明為解決上述課題而采用了以下的構成。(1)本發明的第1方式涉及一種鋼的連續鑄造方法，其中，將含有0. 15質量％ 3. 0質量％的Μη、0. 005質量％ 0. 06質量％的0、限制在0. 01質量％以下的A1、0. 0006 質量％ 0. 08質量％的C、0. 003質量％ 0. 04質量％的Si、0. 006質量％ 0. 1質量％ 的P、0. 004質量％ 0. 5質量％的S、0. 0015質量％ 0. 02質量％的N、0. 001質量％ 0. 03質量％的B及剩余部分包括鐵和不可避免的雜質的鋼水保持在第1容器中；在含有 45質量％ 94質量％的理論組成的尖晶石原料、1質量％ 50質量％的氧化鋁原料、1質量％ 7質量％的金屬Al、0. 5質量％ 2質量％的金屬Si、0. 5質量％ 4質量％的碳原料、0. 1質量％ 1質量％的B4C及剩余部分包括不可避免的雜質的原料中，外加2質量％ 6質量％的粘合劑(即相對于所述原料100質量份，添加2 6質量份的粘合劑)而進行混煉及成形，從而得到滑動水口，經由該滑動水口將所述鋼水供給至第2容器。(2)根據上述(1)所述的鋼的連續鑄造方法，其中，所述氧化鋁原料也可以含有90 質量％ 100質量％的最小粒徑為0. Imm以上、最大粒徑為5mm以下的氧化鋁顆粒。(3)根據上述⑴或(2)所述的鋼的連續鑄造方法，其中，也可以在所述滑動水口的上側設置上水口，在所述滑動水口的下側設置下水口 ；所述上水口及所述下水口中的至少一方也可以通過在所述原料中外加2質量％ 6質量％的粘合劑，進行混煉及成形而得到。(4)根據上述C3)所述的鋼的連續鑄造方法，其中，也可以在所述下水口的下側還設有浸入式水口 ；所述浸入式水口也可以通過在所述原料中外加2質量％ 6質量％的粘合劑，進行混煉及成形而得到。(5)根據上述C3)所述的鋼的連續鑄造方法，其中，也可以在所述下水口的下側還設有用于從澆包向中間包供給鋼水的供給水口 ；所述供給水口也可以通過在所述原料中外加2質量％ 6質量％的粘合劑，進行混煉及成形而得到。(6)本發明的第2方式涉及一種耐火材料，其是在采用含有0. 15質量％ 3. 0質量％的胞、0. 005質量％ 0. 06質量％的0、限制在0. 01質量％以下的A1、0. 0006質量％ 0. 08質量％的C、0. 003質量％ 0. 04質量％的Si、0. 006質量％ 0. 1質量％的P、0. 004 質量％ 0. 5質量％的S、0. 0015質量％ 0. 02質量％的N、0. 001質量％ 0. 03質量％ 的B及剩余部分包括鐵和不可避免的雜質的鋼水的鋼的連續鑄造方法中使用的耐火材料， 其中，該耐火材料通過在含有45質量％ 94質量％的理論組成的尖晶石原料、1質量％ 50質量％的氧化鋁原料、1質量％ 7質量％的金屬A1、0. 5質量％ 2質量％的金屬Si、 0. 5質量％ 4質量％的碳原料、0. 1質量％ 1質量％的氏0及剩余部分包括不可避免的雜質的原料中，外加2質量％ 6質量％的粘合劑，進行混煉及成形而得到。(7)根據上述(6)所述的耐火材料，其中，所述氧化鋁原料也可以含有90質量％ 100質量％的最小粒徑為0. Imm以上、最大粒徑為5mm以下的氧化鋁顆粒。發明的效果根據本發明，通過采用由將所述原料進行混煉、成形而得到的滑動水口或耐火材料等進行鋼的連續鑄造，能夠降低鋼水中的夾雜物即MnO、B2O3造成的滑動水口或耐火材料等的熔損，因而能夠穩定地進行連續鑄造。
圖1是表示本發明的一實施方式的連續鑄造方法中采用的中間包的結構的示意剖視圖。圖2是表示圖1中的鋼水供給口附近的結構的局部放大剖視圖。圖3是對實施例中的實驗方法進行說明的示意圖。圖4是用于說明實施例的效果的曲線圖。圖5是用于說明實施例的效果的曲線圖。圖6是用于說明實施例的效果的曲線圖。
具體實施例方式本發明具體是通過以下的作用防止滑動水口或耐火材料等的熔損。以下，作為耐火材料的一例對滑動水口進行說明。一般地說，滑動水口的熔損通過外來的熔渣成分在滑動水口的表面反應，并且熔渣成分或反應后的成分浸潤在滑動水口內而進展。對該進展進行速度控制的是滑動水口的氣孔狀態、滑動水口的骨料成分及外來的熔渣成分等。在高氧鋼、無鉛易切削鋼、高錳鋼等鋼種中，在由鋼水生成的非金屬夾雜物通過凝集而生成的熔渣中含有MnOd2O3的成分。而且，如果這些夾雜物附著在含有Al203、Mg0、ZiO2等的滑動水口的表面上，則生成低熔點物質，從而使滑動水口嚴重熔損。于是，本發明人將對含有Mg0*Al203 (尖晶石)及A1203(氧化鋁)的原料進行混煉、成形而得到的滑動水口用作滑動水口，并著眼于由此帶來的(I)MgO · Al2O3與熔渣中的 MnO固溶而使其固定化的效果，及( 添加的Al2O3熔入熔渣中，從而使粘度得以提高的效果。而且本發明人新近發現，通過采用這樣的滑動水口，能夠抑制熔渣從滑動水口的與鋼水接觸的表面浸潤，從而能夠抵銷熔渣中的氏03帶來的熔損增加部分。其結果是，能夠大幅度降低滑動水口的熔損，從而可謀求連續鑄造的穩定化。以下，對基于上述見解的本發明的一實施方式進行說明。在本發明的一實施方式的鋼的連續鑄造方法中，采用通過在含有理論組成的尖晶石原料、氧化鋁原料、金屬Al、金屬Si、碳原料、B4C及不可避免的雜質的原料中，外加2質量％ 6質量％的粘合劑，并進行混煉、成形而得到的滑動水口。在原料中，作為不可避免的雜質也可以含有低于1質量％的不可避免的雜質，但優選盡量不含有。這里，作為理論組成的尖晶石原料，只要含有M質量％ 30質量％的Mg0、70質量％ 76質量％的Al2O3，不可避免的雜質為1.5質量％以下即可。例如，能夠使用電熔尖晶石、燒結尖晶石等作為尖晶石原料。此夕卜，作為氧化鋁原料，例如只要含有95質量％以上、優選98質量％以上的Al2O3， 不可避免的雜質低于5質量％、優選低于2質量％即可。例如，能夠使用電熔氧化鋁、燒結氧化鋁等作為氧化鋁原料。此外，在所述滑動水口的原料中，只要理論組成的尖晶石原料在45質量％ 94質量％的范圍，氧化鋁原料在1質量％ 50質量％的范圍即可。由此，如后所述，能夠提高耐熔損性。在所述滑動水口的原料中，只要金屬Al在1質量％ 7質量％的范圍即可。在金屬Al低于1質量％時，有耐蝕性、耐氧化性、強度下降的傾向。此外，如果金屬Al超過7質量％，則有耐蝕性、耐剝落性下降的傾向。另外，金屬Al的含量優選為2質量％ 6質量％。在所述滑動水口的原料中，只要金屬Si在0.5質量％ 2質量％的范圍即可。在金屬Si低于0. 5質量％時，有耐蝕性、耐氧化性、強度下降的傾向，如果超過2質量％，則有彈性模量提高，耐剝落性下降的傾向。在所述滑動水口的原料中，只要碳原料在0. 5質量％ 4質量％的范圍即可。在碳原料低于0.5質量％時，有耐剝落性下降的傾向，如果超過4質量％，則有耐氧化性下降的傾向。另外，作為碳原料，能夠使用碳黑、石墨、浙青。另外，碳原料的含量優選為0.5質
量％ 3.0質量％。在所述滑動水口的原料中，只要B4C在0. 1質量％ 1質量％的范圍即可。在B4C 低于0.1質量％時，有耐氧化性下降的傾向，如果超過1質量％，則有耐蝕性惡化的傾向。所述滑動水口可通過在所述組成的原料中外加2質量％ 6質量％的粘合劑，并進行混煉、成形來得到。另外，也可以根據需要，在成形后，在150°C 250°C的氣氛下將成形體干燥后，在非氧化性氣氛下，于800°C 1400°C的溫度下進行燒成。另外，也可以對成形體進行焦油或浙青的浸漬處理。作為粘合劑，除水以外，能夠使用酚醛樹脂、環氧樹脂、有機硅樹脂、浙青等有機系粘合劑。所述的滑動水口被安裝在澆包、中間包等鋼水供給口上，可實施無鉛易切削鋼等鋼的連續鑄造方法。鋼的連續鑄造方法中的鑄造條件特別是只要按照與鋼的原料相符的以往的鑄造條件進行即可。此外，所述滑動水口也可以安裝在澆包及中間包的鋼水供給口的任一方上。從連續鑄造的穩定化的觀點出發，優選將滑動水口安裝在澆包及中間包的鋼水供給口的雙方上。另外，所述原料中的氧化鋁原料也可以主要含有最小粒徑為0. Imm以上、優選為 0. 5mm以上，最大粒徑為5mm以下、優選為3mm以下的氧化鋁顆粒。在氧化鋁原料的氧化鋁顆粒的最小粒徑低于0. Imm時，氧化鋁原料的比表面積增加，氧化鋁原料容易熔化，因而滑動水口(耐火材料)的熔損增大。另一方面，如果氧化鋁原料的氧化鋁顆粒的最大粒徑超過5mm，則氧化鋁原料的比表面積降低，氧化鋁原料難熔化， 供給至熔渣的Al2O3成分減少，提高溶渣粘性的效果下降。因此，不能充分抑制熔渣浸潤，滑動水口的熔損增大。另外，“主要含有最小粒徑為0. Imm以上、最大粒徑為5mm以下的氧化鋁顆粒的氧化鋁原料”只要是含有90質量％ 100質量％的能夠通過5mm篩、但不能通過 0. Imm篩的氧化鋁顆粒的氧化鋁原料即可。此外，這里的所謂最小粒徑及最大粒徑分別指氧化鋁顆粒中的最小粒徑及最大粒徑。在本發明中，作為采用所述原料的耐火材料，不僅形成滑動水口，也可以形成設在該滑動水口的上側的上水口，設在下側的下水口。而且，也可以形成設在下水口的下側、從中間包將鋼水注入鑄型的浸入式水口，從澆包向中間包供給鋼水的所謂長水口(供給水 Π )。在這些水口的內表面，因鋼水流動，雖不像滑動水口那樣，但仍產生起因于鋼水中的Μη0、&03的熔損。因此，通過用所述原料形成這些水口，能夠降低這些水口的熔損，從而能夠謀求鋼的連續鑄造的進一步的穩定化。以下，基于附圖對本發明的一實施方式的鋼的連續鑄造方法進行更詳細的說明。 圖1中示出了本發明的實施方式的中間包1。該中間包1是用于向鑄型2供給鋼水的容器。如被圖1中的圓圈包圍的部分的局部放大圖即圖2所示的那樣，在設于中間包1 的鋼水供給口的、并設于鋼水供給口的下面的滑動水口 3的上側設有上水口 4，在滑動水口 3的下側設有下水口 5。在下水口 5的下側還設有浸入式水口 6。作為滑動水口 3、上水口 4、下水口 5、浸入式水口 6，能夠對通過在以下的原料中外加2質量％ 6質量％的粘合劑并進行混煉而形成的料漿狀的耐火材料進行成形，然后根據需要進行燒成來形成，或通過浸漬浙青或焦油來形成。作為水口 3 6的原料，例如，優選使用相對于尖晶石原料=74. 6質量％、氧化鋁原料=19. 9質量％、金屬Al = 3質量％、金屬Si = 1質量％、源自石墨的碳原料=1質量％、B4C = 0. 5質量％的合計100質量％，外加4質量％的作為粘合劑的酚醛樹脂的原料。另外，也可以對滑動水口 3進行燒成和浸漬，也可以對上水口 4和下水口 5不進行燒成或進行燒成，也可以對浸入式水口及長水口進行燒成。此外，也可以根據需要安裝金屬器具。在進行鋼的連續鑄造時，在澆包、中間包1的鋼水供給口上安裝由所述原料形成的滑動水口 3、上水口 4、下水口 5、浸入式水口 6、長水口。對于含有0. 15質量％ 3. 0質量％的Μη、0. 005質量％ 0. 06質量％的0、限制在0. 01質量％以下的A1、0. 0006質量％ 0. 08質量％的(、0. 003質量％ 0. 04質量％的 Si、0. 006質量％ 0. 1質量％的P、0. 004質量％ 0. 5質量％的S、0. 0015質量％ 0. 02 質量％的N、0. 001質量％ 0. 03質量％的B及剩余部分包括鐵和不可避免的雜質的鋼水 M，將其從澆包供給至中間包1。這里，在鋼水M的成分中，由于Mn為上述范圍，因而可提高鋼材的強度，并在鋼材中生成MnS。此外，由于0為上述范圍，因而可取得鋼材的成分平衡。由于將Al限制在上述值以下，因而能夠控制鋼材中的氧水平。由于C為上述范圍，因而可提高鋼材的強度。由于 Si為上述范圍，因而可提高鋼材的強度。由于P為上述范圍，因而可防止鋼材的脆化。由于 S為上述范圍，因而可在鋼材中生成MnS。由于N為上述范圍，因而可防止鋼材的脆化。由于B為上述范圍，因而可提高鋼材的易切削性。供給至中間包1的鋼水M—邊與上水口 4的內壁、滑動水口 3的孔內周邊、下水口 5的內壁及浸入式水口 6的內壁接觸，一邊從形成于浸入式水口 6的下端的排出口流入鑄型 2(第2容器)。另外，通過未圖示的驅動機構使滑動水口 3的下側的孔的開口板狀體滑動， 能夠調節向鑄型2供給的鋼水M的量。此時，滑動水口 3的孔部分及水口 4 6的內壁暴露于鋼水M中，因而在以往的成分的滑動水口時，產生起因于鋼水M中的MnO、B2O3的熔損。與此相對照，根據本實施方式， 由于用所述原料形成水口 3 6，因而通過MgO及Al2O3與熔渣中的MnO固溶而固定化，同時添加的Al2O3 —邊熔入熔渣，一邊提高其粘度，由此能夠抑制熔渣從與水口 3 6的鋼水接觸的表面浸潤。因此，能夠抑制熔渣中的化03造成的熔損。其結果是，水口 3 6在制造無鉛易切削鋼時，與用以往的原料制造的水口相比， 能夠大幅度降低熔損，從而能夠謀求連續鑄造的穩定化。
另外，在所述實施方式中，作為滑動水口 3，通過組合兩片帶開孔的板狀體，并使下側的板狀體滑動，以調節供給鑄型2的鋼水的量，但在重合3片帶開孔的板狀體而成的滑動水口中也可以采用本發明。實施例接著，對本發明的實施例進行說明，但本發明并不局限于此。[1]實驗方法如圖3所示，在氧化鋯制的坩堝7內，投入6. Ikg的含有無鉛易切削鋼的成分的鋼水M，在Ar氣氛下通過感應加熱對鋼水M進行加熱保溫，從而使鋼水溫度達到大約1550°C。 在該鋼水M中投入600g的下表1所示的合成熔渣S，設定相當于無鉛易切削鋼的連續鑄造的實驗條件。將鋼水M的成分設定在Mn = 1.2質量％、0 = 0.015質量％、A1彡0. 002質量％、C = 0. 07 質量％、Si = 0. 008 質量％、P = 0. 08 質量％、S = 0. 4 質量％、N = 0. 008 質量％、B = 0.01質量％。表 1
成分質量％CaO30. 0SiO235. 0MnO230. 0B2O35. 0[2]試樣試樣采用如下的方法進行制作。氧化鋁原料為純度為99. 5質量％以上的燒結品，尖晶石為理論組成的燒結尖晶石，Al2O3和MgO以外的雜質為0. 6質量％以下。將氧化鋁顆粒的粒徑規定為0. 5 1. 5mm, 將尖晶石的最大尺寸規定為5mm，在與氧化鋁并合時，調節粒度配合以取得最密的填充。金屬Al的粒徑為250 74 μ m，純度為99質量％以上，金屬Si的粒徑為149 74 μ m，純度為96質量％以上，B4C的粒徑為44 μ m以下，純度為95質量％以上，碳原料為鱗狀石墨，粒徑為500 μ m以下，純度為95質量％以上。此外，作為粘合劑采用酚醛樹脂，添加量為外加 4質量％。混煉這些原料，用單軸螺旋壓力機進行加壓成形，在1000°C進行還原燒成。然后再用浙青浸漬，從而得到試樣塊。通過對其進行濕式加工，便得到以下說明的侵蝕試驗用試件 9。接著，將4個圓柱狀的試件9固定在圓板狀的夾具8上，作為圓板的旋轉軸以 25rpm使其旋轉，同時將試件9在坩堝內的鋼水M和熔渣S中浸漬10分鐘。另外，關于浸漬深度，從試件9的下端到熔渣S的上面以40mm為目標。10分鐘后，提起試件9進行冷卻。 冷卻后，對試件9的浸漬部分的圓板的半徑方向的試件尺寸D1、切線方向的試件尺寸D2進行測定，并將其分別從原來的試件尺寸D的同方向尺寸減去，取平均值算出熔損量(mm)。
權利要求
1.一種鋼的連續鑄造方法，其特征在于將含有0. 15質量％ 3.0質量％的Mn、0.005 質量％ 0. 06質量％的0、限制在0. 01質量％以下的A1、0. 0006質量％ 0. 08質量％的 C、0. 003質量％ 0. 04質量％的Si、0. 006質量％ 0. 1質量％的P、0. 004質量％ 0. 5 質量％的S、0. 0015質量％ 0. 02質量％的N、0. 001質量％ 0. 03質量％的B及剩余部分包括鐵和不可避免的雜質的鋼水保持在第1容器中；在含有45質量％ 94質量％的理論組成的尖晶石原料、1質量％ 50質量％的氧化鋁原料、1質量％ 7質量％的金屬A1、0. 5質量％ 2質量％的金屬Si、0. 5質量％ 4質量％的碳原料、0. 1質量％ 1質量％的B4C及剩余部分包括不可避免的雜質的原料中，外加2質量％ 6質量％的粘合劑而進行混煉及成形，從而得到滑動水口，經由該滑動水口將所述鋼水供給至第2容器。
2.根據權利要求1所述的鋼的連續鑄造方法，其特征在于所述氧化鋁原料含有90質量％ 100質量％的最小粒徑為0. Imm以上、最大粒徑為5mm以下的氧化鋁顆粒。
3.根據權利要求1或2所述的鋼的連續鑄造方法，其特征在于在所述滑動水口的上側設置上水口，在所述滑動水口的下側設置下水口 ；所述上水口及所述下水口中的至少一方通過在所述原料中外加2質量％ 6質量％的粘合劑，進行混煉及成形而得到。
4.根據權利要求3所述的鋼的連續鑄造方法，其特征在于在所述下水口的下側還設有浸入式水口；所述浸入式水口通過在所述原料中外加2質量％ 6質量％的粘合劑，進行混煉及成形而得到。
5.根據權利要求3所述的鋼的連續鑄造方法，其特征在于在所述下水口的下側還設有用于從澆包向中間包供給鋼水的供給水口 ；所述供給水口通過在所述原料中外加2質量％ 6質量％的粘合劑，進行混煉及成形而得到。
6.一種耐火材料，其是在采用含有0. 15質量％ 3.0質量％的胞、0.005質量(％ 0. 06質量％的0、限制在0. 01質量％以下的A1、0. 0006質量％ 0. 08質量％的C、0. 003 質量％ 0. 04質量％的Si、0. 006質量％ 0. 1質量％的P、0. 004質量％ 0. 5質量％的 S、0. 0015質量％ 0. 02質量％的N、0. 001質量％ 0. 03質量％的B及剩余部分包括鐵和不可避免的雜質的鋼水的鋼的連續鑄造方法中使用的耐火材料，其特征在于所述耐火材料通過在含有45質量％ 94質量％的理論組成的尖晶石原料、1質量％ 50質量％的氧化鋁原料、1質量％ 7質量％的金屬A1、0. 5質量％ 2質量％的金屬Si、 0. 5質量％ 4質量％的碳原料、0. 1質量％ 1質量％的B4C及剩余部分包括不可避免的雜質的原料中，外加2質量％ 6質量％的粘合劑，進行混煉及成形而得到。
7.根據權利要求6所述的耐火材料，其特征在于所述氧化鋁原料含有90質量％ 100質量％的最小粒徑為0. Imm以上、最大粒徑為5mm以下的氧化鋁顆粒。
全文摘要
本發明提供一種鋼的連續鑄造方法，其中，在含有45質量％～94質量％的理論組成的尖晶石原料、1質量％～50質量％的氧化鋁原料、1質量％～7質量％的金屬Al、0.5質量％～2質量％的金屬Si、0.5質量％～4質量％的碳原料、0.1質量％～1質量％的B4C及剩余部分包括不可避免的雜質的原料中，外加2質量％～6質量％的粘合劑，進行混煉及成形，從而得到滑動水口，并經由該滑動水口將鋼水供給至容器。
文檔編號B22D41/32GK102413966SQ20108001812
公開日2012年4月11日 申請日期2010年5月27日 優先權日2009年5月27日
發明者伊藤智, 后藤潔, 宮本健一郎, 松井剛, 脅田保, 駿河俊博 申請人:新日本制鐵株式會社, 黑崎播磨株式會社