專利名稱：薄板用鋼液的連續(xù)鑄造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄板用鋼液的連續(xù)鑄造方法，特別涉及用于其的耐火材料。
背景技術(shù)：
近年，伴隨鋼材質(zhì)量的嚴(yán)格化，特別是在鑄造作為薄板等高級鋼的用鋁脫氧的鋼(以下稱為鋁鎮(zhèn)靜鋼)的連續(xù)鑄造中，對防止向從中間包注入到結(jié)晶器時使用的鑄造用水口的氧化鋁附著付出了巨大的努力。
附著在鑄造用水口上的氧化鋁合成一體成為大型夾雜物，其與鋼流一起進(jìn)入鑄坯內(nèi)形成鑄坯缺陷而降低質(zhì)量。
作為其對策之一，有從鑄造用水口的內(nèi)面向鋼液中吹入氬氣物理性地防止氧化鋁附著的方法。但是，這種方法在氬氣的吹入量過多時氣泡進(jìn)入鑄坯內(nèi)形成微細(xì)氣孔而成為缺陷。因此，因?qū)怏w的吹入量有限制而未必是理想的對策。
另一方面，也有使耐火材料本身具有防止氧化鋁附著功能的方法。該方法是使耐火磚中含有CaO、與附著的氧化鋁反應(yīng)、生成低熔融物而防止氧化鋁的堆積，例如特表平11-506393號公報公開了使用組合石墨和主成分是CaO和MgO的白云石燒結(jié)塊的耐火材料的鑄造用水口。
可是，雖然為了舉出防止氧化鋁附著功能的效果，將該材質(zhì)使用于浸入式水口的內(nèi)孔面、在鋁鎮(zhèn)靜鋼的鑄造中使用的場合下向浸入式水口的內(nèi)孔面的氧化鋁附著確實減少，但是在薄板用的鑄坯內(nèi)卻每每從鑄坯內(nèi)檢測出大型的夾雜物，這成為軋制鑄坯時損傷的發(fā)生原因，特別是在厚度薄的薄板用的鑄坯的場合，其影響頗大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于，將含有具有作為對防止氧化鋁附著具有效果的礦物相的CaO的CaO·MgO系燒結(jié)塊的耐火材料使用于連續(xù)鑄造用水口中，在鑄造鋁鎮(zhèn)靜鋼時，就可以大幅度地減少存在于鑄坯內(nèi)的大型夾雜物的量。
為了解決上述課題，作為連續(xù)鑄造用水口使用含有對防止氧化鋁附著具有效果的CaO·MgO系燒結(jié)塊的耐火材料時、對從鑄坯內(nèi)檢測的夾雜物進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果判明，直徑50μm以上的大型夾雜物以氧化鎂作為主成分，可以認(rèn)為，作為夾雜物的氧化鎂起因于使用的含有CaO·MgO系燒結(jié)塊的耐火材料。
CaO·MgO系燒結(jié)塊中的MgO的存在狀態(tài)、燒結(jié)塊中的MgO粒子的大小和鑄坯內(nèi)存在的MgO系夾雜物的大小的關(guān)系分別示于圖1和圖2。
圖1是表示CaO·MgO系燒結(jié)塊的電子顯微鏡照片的圖，如該電子顯微鏡照片所示那樣，由于CaO和MgO不形成化合物，在CaO·MgO系燒結(jié)塊的內(nèi)部，MgO作為MgO結(jié)晶的微小粒子獨立且分散。
另外，圖2是表示作為鋁鎮(zhèn)靜鋼鑄造用耐火材料使用用圖1的電子顯微鏡照片所示那樣的CaO·MgO系燒結(jié)塊的耐火材料鑄造鋁鎮(zhèn)靜鋼時的燒結(jié)塊中的MgO粒子的平均粒徑和鑄坯內(nèi)的MgO系夾雜物的大小的相關(guān)關(guān)系的圖。由該圖可以判明，燒結(jié)塊中的MgO結(jié)晶粒子的大小和夾雜物的大小間呈正相關(guān)，MgO結(jié)晶粒子的大小和夾雜物的大小類似。
作為鋁鎮(zhèn)靜鋼鑄造用耐火材料使用含有CaO·MgO系燒結(jié)塊的耐火材料時，耐火材料中的CaO·MgO系燒結(jié)塊在與鋼液接觸的面上分散在鋼中，氧化鋁和燒結(jié)塊中的CaO反應(yīng)，生成Al2O3·CaO系低熔融物，因鋼流從耐火材料表面流出。
由于從耐火材料表面流出的Al2O3·CaO系化合物易于分散在鋼液中而難以成為大型的夾雜物，所以賦予鑄坯質(zhì)量以差的影響就小。
另外，由于即使大型化也比較柔軟，所以軋制時用于薄的拉制也比較無害。
另一方面，由于燒結(jié)塊中的MgO與CaO相比反應(yīng)性低，所以粒子按照原樣大小易于流出到鋼液中。而且因MgO的熔點高又硬，大型粒子混入鑄坯內(nèi)時，成為軋制時損傷的原因，使鑄坯出現(xiàn)質(zhì)量上的問題。但是，多數(shù)情況下CaO·MgO系燒結(jié)塊中的MgO結(jié)晶以其粒子大小的原樣流出到鋼液中，如上述圖2所示，多數(shù)情況下MgO的結(jié)晶粒子的大小成為鑄坯內(nèi)的MgO系夾雜物的大小。因此，為了減少鑄坯內(nèi)的大型夾雜物，必須使CaO·MgO系燒結(jié)塊中的MgO的結(jié)晶粒子微細(xì)化。
本發(fā)明根據(jù)上述見解，通過在使用于連續(xù)鑄造中的耐火材料的至少與鋼液接觸的部位、使用含有20質(zhì)量％以上的使燒結(jié)塊粒子中含有的MgO結(jié)晶的60％以上是粒子直徑50μm以下的CaO·MgO系燒結(jié)塊的耐火材料，從而解決薄板用鋼液的連續(xù)鑄造中的起因于含有CaO·MgO系燒結(jié)塊的耐火材料的以MgO為主成分的夾雜物問題。
通常在薄板中直徑50μm以上的夾雜物極少為佳，CaO·MgO系燒結(jié)塊中的MgO結(jié)晶的大小越小越好，并且只要粒徑在50μm以下的粒子是60％以上，在一般的薄板用鋁鎮(zhèn)靜鋼的鑄造中就沒有問題。因此，優(yōu)選CaO·MgO系燒結(jié)塊中的MgO結(jié)晶的粒徑在50μm以下的粒子是60％以上。特別是對飲料罐用鍍錫薄鋼板用的鋼材，有必要使直徑50μm以上的夾雜物皆無。鑄造適合飲料罐用鍍錫薄鋼板的鋼液時，使用含有MgO結(jié)晶粒子更小的粒子的燒結(jié)塊為佳，例如，可以使用MgO結(jié)晶的平均粒徑在20μm以下的粒子。燒結(jié)塊中的MgO結(jié)晶的粒徑是用圖像解析裝置使燒結(jié)塊的電子顯微鏡照片分離出MgO結(jié)晶粒子和CaO粒子，由將MgO結(jié)晶粒子的面積換算成圓時的直徑來規(guī)定的。
CaO·MgO系燒結(jié)塊根據(jù)其制造法有合成白云石燒結(jié)塊、天然白云石燒結(jié)塊和電熔CaO·MgO系燒結(jié)塊3種。合成白云石燒結(jié)塊是使Ca(OH)2和Mg(OH)2混合的粒子在高溫下燒成而制造。天然白云石燒結(jié)塊是使天然產(chǎn)出的白云石在高溫下燒成而制造。電熔CaO·MgO系燒結(jié)塊是使含有CaO成分和MgO成分的原料電弧熔化并冷卻固化而制造。在這些CaO·MgO系燒結(jié)塊中，為了改變MgO結(jié)晶粒子的大小，在合成白云石燒結(jié)塊中可通過變更起始原料的粒徑，使原料的Mg(OH)2的粒徑小且提高分散性，就可以使燒結(jié)塊中的MgO結(jié)晶粒子的粒徑小。
另外，天然白云石燒結(jié)塊的場合，因根據(jù)產(chǎn)出的白云石礦物的狀態(tài)而不同，所以只要由得到必要的粒子直徑的產(chǎn)地的原料制造燒結(jié)塊就行。另外，電熔CaO·MgO系燒結(jié)塊的場合，由調(diào)整冷卻速度可以控制MgO結(jié)晶粒子的粒徑。
由天然的白云石制造的白云石燒結(jié)塊的CaO和MgO的化學(xué)成分的質(zhì)量比大約是60∶40，大體是一定的。與此相反，合成白云石燒結(jié)塊和電熔CaO·MgO系燒結(jié)塊可以變更為任意的比例。但是MgO成分多時，因MgO結(jié)晶粒彼此連結(jié)并巨大化而不佳。如果以一例表示，則優(yōu)選MgO含量不超過50質(zhì)量％。
含有20質(zhì)量％以上的CaO·MgO系燒結(jié)塊的耐火材料，可以使在CaO·MgO系燒結(jié)塊中添加有機粘接劑并均勻混合的混合物成形的成形體在約1600℃下燒成，或者例如，使在CaO·MgO系燒結(jié)塊中添加10～40％的石墨和酚醛樹脂并均勻混合的混合物成形，將成形體在1000℃左右還原燒成而調(diào)制。藉此，得到具有防止氧化鋁附著功能的耐火材料。
不含有石墨的耐火材料適宜于上水口、滑動水口、下部水口、塞棒頭等使用時負(fù)荷的熱沖擊比較小的耐火材料，含有石墨的耐火材料適宜于浸入式水口、長水口、長塞棒等熱沖擊比較大的耐火材料，但特別重要的是，對此不作限定，根據(jù)使用條件適宜調(diào)整石墨量。
從防止氧化鋁附著效果的觀點出發(fā)，本發(fā)明也可以使20質(zhì)量％以上的至少含有作為礦物相的CaO的CaO·MgO系燒結(jié)塊和碳或者作為其它原料例如CaO燒結(jié)塊、ZrO2燒結(jié)塊、ZrO2·CaO燒結(jié)塊、MgO燒結(jié)塊等并用。而且用于使用時溶損大的部位的場合，為了不使燒結(jié)塊流出到鋼液中影響質(zhì)量，必須注意粒度。另外，在燒結(jié)塊中微量添加Fe2O3、SiO2、Al2O3、ZrO2等沒有問題，但是多量添加時，由于有時會導(dǎo)致耐蝕性降低和防止氧化鋁附著功能降低，所以添加時優(yōu)選在10質(zhì)量％以下。
除了浸入式水口、上水口、下部水口、滑動水口、長水口、塞棒頭、長塞棒等的鑄造用水口以外，本發(fā)明的CaO·MgO系耐火材料可以適用于鑄造中使用的所有的耐火材料，并且對于適用的對象物即使部分地使用，也可以發(fā)揮其效果。特別是用于氧化鋁附著多的部位時更有效果，在水口的場合，即使不是水口整體，而是僅用于至少與鋼液接觸的內(nèi)孔，也能夠充分地發(fā)揮功能。
僅使用于內(nèi)孔的場合，可以將本發(fā)明的混合物配置在內(nèi)孔，與外側(cè)的本體的材質(zhì)同時成形，也可以將本發(fā)明的耐火材料成形、燒成為套管或環(huán)狀后內(nèi)插。塞棒頭、長塞棒的場合，也可以僅在與鋼液接觸的外周面使用。
本發(fā)明是適宜于鋁鎮(zhèn)靜鋼、特別是薄板用鋁鎮(zhèn)靜鋼的鑄造中的耐火材料，但是即使適用于Al-Si鎮(zhèn)靜鋼、Al-Ti鎮(zhèn)靜鋼、Ti鎮(zhèn)靜鋼等也有效果。


圖1表示CaO·MgO系燒結(jié)塊的電子顯微鏡照片。
圖2表示燒結(jié)塊中的MgO粒子的平均粒徑和鑄坯內(nèi)的MgO系夾雜物的大小的相關(guān)關(guān)系。
具體實施例方式
由實施例說明本發(fā)明的實施方式。
實施例1通過使具有CaO是58質(zhì)量％、MgO是41質(zhì)量％的化學(xué)組成的電熔CaO·MgO系燒結(jié)塊改變冷卻速度，制作多個MgO結(jié)晶粒子的粒度不同的試樣。表1用μm表示制作的燒結(jié)塊的平均粒徑。
表1

在表1中，A～E是適用于本發(fā)明的燒結(jié)塊，E的燒結(jié)塊中的MgO結(jié)晶粒子的60％以上的粒徑在50μm以下。F～I(xiàn)是比較例適用的燒結(jié)塊，MgO結(jié)晶粒子的60％以上的粒徑超過50μm。
表2用指數(shù)表示在表1分別所示的燒結(jié)塊中添加石墨和酚醛樹脂而制作的材質(zhì)的配合比例和各配合比例下軋制時的損傷發(fā)生的頻率。
表2

*實施例1＝100 數(shù)字越小，鑄坯質(zhì)量越良好用于供試驗的浸入式水口按以下制作在渣線部使用氧化鋯·石墨材質(zhì)，對包括內(nèi)孔的主體使用表2的混合物，在成形壓力1000kg/cm2下CIP(冷等靜壓)成形，在最高1000℃下還原燒成。
在鋁鎮(zhèn)靜鋼的鑄造中使用這樣的浸入式水口并調(diào)查得到的鑄坯的質(zhì)量。鑄造的條件是澆包容量為250噸，TD(中間包)容量為45噸，拉坯速度為1.0～1.3m/分鐘。
將得到的鑄坯軋制成厚度2mm，調(diào)查MgO系夾雜物起因的損傷的發(fā)生頻率。發(fā)生頻率以實施例1的頻率作為100而指數(shù)化。指數(shù)越小表示越是良好質(zhì)量的鑄坯。由該結(jié)果可以明顯看出，燒結(jié)塊中所含的MgO結(jié)晶粒子的60％以上是粒徑50μm以下的場合與平均粒徑超過50μm的場合相比，鑄坯的質(zhì)量各段優(yōu)良。
實施例2表3使用表1所示的A～I(xiàn)的CaO·MgO系燒結(jié)塊，得到均勻混合的混合物，使該混合物在成形壓1200kg/cm2下壓制成形，在1600℃下燒成而制作上水口。將該上水口在實施例1同樣的條件下使用于鋁鎮(zhèn)靜鋼的鑄造中。其結(jié)果明顯看出，燒結(jié)塊中所含的MgO結(jié)晶粒子的60％以上是粒徑50μm以下的場合，鑄坯的質(zhì)量各段優(yōu)良。
表3

*實施例6＝100 數(shù)字越小，鑄坯質(zhì)量越良好如以上表明那樣，作為由本發(fā)明的薄板用鋼液的連續(xù)鑄造方法得到的鑄坯中存在的夾雜物而存在的MgO結(jié)晶的粒子直徑小，即使在軋制成薄板狀的狀態(tài)下?lián)p傷發(fā)生的頻率也少。因此制造的薄板的質(zhì)量廢品率低，制造成本也降低。
本發(fā)明可以適用于薄板用鋼液、特別是薄板用鋁鎮(zhèn)靜鋼的連續(xù)鑄造。
權(quán)利要求
1.一種薄板用鋼液的連續(xù)鑄造方法，是使用含有CaO·MgO系燒結(jié)塊的耐火材料的薄板用鋼液的連續(xù)鑄造方法，其特征在于，上述CaO·MgO系燒結(jié)塊的粒子中所含的MgO結(jié)晶的60％以上的粒子直徑是50μm以下，上述耐火材料中的上述CaO·MgO系燒結(jié)塊的含量是20質(zhì)量％以上，含有上述CaO·MgO系燒結(jié)塊的耐火材料用于至少與鋼液接觸的部位。
全文摘要
薄板用鋼液的連續(xù)鑄造方法，其中，在鑄造鋁鎮(zhèn)靜鋼時，將含有20質(zhì)量％以上的粒子中所含的MgO結(jié)晶的60％以上的粒子直徑是50μm以下的CaO·MgO系燒結(jié)塊的CaO·MgO系耐火材料至少用于與鋼液接觸的部位，因MgO結(jié)晶的粒子直徑小，所以即使成為夾雜物而在軋制狀態(tài)下，損傷發(fā)生的頻率也少。
文檔編號B22D41/32GK1678415SQ0381996
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月22日
發(fā)明者緒方浩二, 木村溫良, D·B·胡佛 申請人:黑崎播磨株式會社, 祿緯堡耐火材料有限公司