專利名稱：連續(xù)鑄造用注口內(nèi)孔用耐火材料制襯套的接合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防止在鋼連續(xù)鑄造用的浸漬注口、上注口、滑動注口、下部注口、長注口等注口的內(nèi)孔上附著氧化鋁的結(jié)構(gòu)，特別涉及在注口上接合該用途的內(nèi)孔用耐火材料制襯套的接合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在鋼的連續(xù)鑄造過程中，附著在浸漬注口的內(nèi)孔上的氧化鋁等非金屬夾雜物會對其最終產(chǎn)品產(chǎn)生不良影響，近年來，隨著對需求鋼材質(zhì)量的嚴(yán)格要求，人們在降低該非金屬夾雜物的附著方面付出著不懈的努力。此外，該浸漬注口的內(nèi)孔上的附著物，在長時間的鑄造中，造成內(nèi)孔堵塞，鑄造困難，給提高生產(chǎn)率帶來障礙。
為在物理上降低該氧化鋁等附著物，以往采用從注口的內(nèi)面向鋼水中吹入氬氣的方法。但是，在該方法中，如果氬氣的吹入量過大，氣泡就會進(jìn)入鑄鋼片內(nèi)，使鑄件中產(chǎn)生針孔，造成鋼材缺陷。因此，由于受氣體的吹入量的制約，不一定能夠得到充分的降低附著物的效果。
此外，作為化學(xué)降低氧化鋁等附著物的方法，還有使構(gòu)成浸漬注口的耐火材料具有防止氧化鋁附著的功能的方法。在日本特公平2-23494號公報中公開了其代表性的耐火材料。該耐火材料，是使用以CaZrO3為主要成分的CaO-ZrO2熔渣的Cao-ZrO2-石墨材質(zhì)，即，ZCG材質(zhì)，將該ZCG用在浸漬注口的內(nèi)孔。
該ZCG材質(zhì)，目前，盡管部分實用化，但未廣泛使用。其理由之一，是在氧化鋁的附著量大時，不能充分發(fā)揮防止附著的效果。因此，在氧化鋁的附著量大時，為發(fā)揮防止附著的效果，采用增加CaO量，或者，采用降低碳量而相對增加CaO量的方法。但是，CaO量的增加帶來耐火材料的熱膨脹率的增大，因此，在用于注口本體的時候，容易產(chǎn)生熱剝裂。此外，在只用于內(nèi)孔的時候，也因其膨脹，有壓裂注口本體部分的危險性。
此外，在日本特開昭62-24846號公報中，公開了通過在內(nèi)孔面插入石灰質(zhì)的耐火材料制的圓筒狀襯套，形成氧化鋁的吸收性優(yōu)良的、不堵塞內(nèi)孔的連續(xù)鑄造用注口，但在此種情況下，由于石灰質(zhì)的耐火材料的熱膨脹率大，由于耐火材料制襯套的膨脹，存在會壓裂注口本體的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是，在注口本體內(nèi)插入含有CaO的耐火材料制襯套、降低氧化鋁的附著的連續(xù)鑄造用注口中，提供一種不因耐火材料制襯套的膨脹而對注口本體產(chǎn)生不良影響的耐火材料制襯套與注口本體的接合結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一目的是，提供一種不因安裝在注口本體上的耐火材料制襯套的膨脹而脫落的接合結(jié)構(gòu)。
此外，本發(fā)明的另一目的是，提供一種能夠有效降低氧化鋁的附著，有助于提高操作穩(wěn)定性和鑄片的質(zhì)量的連續(xù)鑄造用注口。
本發(fā)明，通過采用粘接材料、在注口本體上接合防止氧化鋁附著效果高的、含有CaO的耐火材料制襯套(以下也稱為襯套)時，通過調(diào)節(jié)由粘接材料形成的接縫部的氣孔率，達(dá)到上述目的。
本發(fā)明的實施方式，一種連續(xù)鑄造用注口內(nèi)孔用耐火材料制襯套的接合結(jié)構(gòu)，其特征在于在內(nèi)裝含有20質(zhì)量％或20質(zhì)量％以上CaO的耐火材料制襯套的連續(xù)鑄造用注口中，對在上述襯套外周面或裝有上述襯套的部分的本體內(nèi)孔壁面的一部分或全部、或所插入的上述襯套和本體內(nèi)孔壁面間形成的接縫部，施加混合了耐火性骨架材料和粘合劑的粘接材料，并將干燥后的接縫部粘接材料的氣孔率調(diào)整到15％～90％。
將含有CaO的耐火材料制襯套與注口本體一體化的連續(xù)鑄造用注口的耐剝裂性，在將襯套與注口本體一體成形時和作為襯套插入粘接時，接合時的情況好。這可認(rèn)為是，粘接接縫部具有緩和因向使用中的內(nèi)孔流入鋼水、產(chǎn)生急劇膨脹而形成的熱應(yīng)力的功能。
研究了連續(xù)鑄造用注口的材質(zhì)、構(gòu)成、形狀后發(fā)現(xiàn)，為使該應(yīng)力緩和發(fā)揮作用，粘接接縫部的氣孔率需要在15％以上。如果低于15％，粘接接縫部緩和應(yīng)力的能力小，增大了壓裂注口本體的可能性，不合適。此外，在氣孔率過大時，由于粘接力不足，產(chǎn)生部分襯套脫落等問題。使用中，如果考慮到因耐火材料制襯套的膨脹，形成接近與注口本體粘合的狀態(tài)，氣孔率在90％以下是可實用的范圍，最好選擇氣孔率為30％～75％的范圍。
如果預(yù)先測定粘接材料的純比重和注口本體與襯套之間的接縫的體積，能夠從粘接材料的充填重量算出本發(fā)明的氣孔率。
粘接材料，可使用分散在用溶劑溶解耐火性骨架材料的液狀的粘合劑中的灰漿狀的材料，或在耐火性骨架材料上涂敷酚醛樹脂的干法(dry type)等。通常，在涂覆這些粘接材料后，進(jìn)行溶劑的去除或硬化酚醛樹脂的干燥，但本發(fā)明中所說的氣孔率，指的是在實施該干燥處理后的氣孔率。耐火性骨架材料，使用粒度在0.5mm以下的材質(zhì)，氣孔率，由與接縫厚度相對應(yīng)地改變?nèi)軇┖驼澈蟿┑脑鰷p或填充量來設(shè)定。
作為在接縫部施加粘接材料的方法，除在襯套外周面或裝有襯套的部分的本體內(nèi)孔壁面的一部分或全部涂粘接材料外，也能夠采用噴涂、在襯套上卷取浸有粘接材料的帶狀物等方法。此外，由粘接材料形成的接縫部，也可以根據(jù)接縫厚度尺寸，在插入襯套后，通過在作為接縫部而與本體內(nèi)孔壁面之間形成的間隙中填充粘接材料而形成。
如本發(fā)明，當(dāng)在注口本體上粘接，CaO含量在20質(zhì)量％或20質(zhì)量％以上的襯套的時候，襯套的粘接材料所用的耐火性骨架材料的成分，最好考慮與CaO的反應(yīng)性。即，由于SiO2、Al2O3等在由鋼水熱形成的高溫區(qū)，與CaO反應(yīng)，生成低熔點(diǎn)物，所以在部分使用含有這些物質(zhì)的耐火性骨架材料的時候，需要十分注意成分量。與此相反，MgO、CaO、ZrO2等，由于與CaO的反應(yīng)性小，很少生成低熔點(diǎn)物，因此優(yōu)選單獨(dú)或復(fù)合使用這些材料的主要成分的耐火性骨架材料。
特別是MgO材質(zhì)，從使用性、成本方面考慮，最合適。例如，在灰漿狀的粘接材料的主要成分以MgO為主體的時候，70質(zhì)量％以上(含70％)的耐火性骨架材料使用燒結(jié)氧化鎂、鍛燒氧化鎂、電熔氧化鎂等氧化鎂質(zhì)原料。為避免發(fā)生由鋼水形成的熱負(fù)荷造成的熔損，優(yōu)選MgO的純度在95％或以上，此外，即使在CaO、ZrO2等中，也優(yōu)選SiO2、Al2O3等的雜質(zhì)成分小的。
此外，在并用以MgO為主要成分的耐火性骨架材料，以及以Al2O3計30質(zhì)量％或30質(zhì)量％以下的氧化鋁及/或含鋁物質(zhì)的一種或一種以上時，利用鋼水的熱負(fù)荷生成尖晶石，由該尖晶石生成時的膨脹，降低接縫部的氣孔率，并且增大注口本體和襯套的粘接強(qiáng)度。由于該尖晶石的生成是在緩和注入開始時的熱應(yīng)力后，緩慢生成，因此不會對注入開始時的剝裂產(chǎn)生不良影響。但是，并用的物質(zhì)，如果Al2O3的含量超過30％(按質(zhì)量算)，由于與襯套中的CaO的反應(yīng)使低熔點(diǎn)物的生成量大，所以不優(yōu)選。
接縫部的厚度不特別限定，但如果考慮接縫形成的應(yīng)力緩和功能和粘接性，優(yōu)選0.5～2.5mm的范圍。在接縫厚度小的情況下，為提高應(yīng)力緩和功能，優(yōu)選接縫部的氣孔率高為好，在接縫厚度大的情況下，為提高粘接性能，優(yōu)選接縫部的氣孔率低為好。


圖1是表示在浸漬注口應(yīng)用本發(fā)明的例子。
具體實施例方式
在圖1中，1表示注口本體，2表示渣線所用的ZG材質(zhì)，3表示襯套，另外，4表示粘接接縫部。
表1所示的A～F，表示在浸漬注口的各部分使用的材質(zhì)例。
表1
表2

在試驗結(jié)果中，○表示無問題，△表示發(fā)生微小的問題，×表示發(fā)生大的問題表3

在試驗結(jié)果中，○表示無問題，△表示發(fā)生微小的問題，×表示發(fā)生大的問題采用表1所示的A～F的材質(zhì)，通過表2、3所示的組合，制作成圖1所示的浸漬注口。在這些例中，渣線所用的ZG材質(zhì)，共同采用FC16質(zhì)量％、ZrO280質(zhì)量％、CaO4質(zhì)量％。注口本體1和襯套3間的粘接用接縫4設(shè)定為1.5mm厚，通過變化粘接材料的充填量，調(diào)整接縫部的氣孔率。作為粘接材料，使用相對于MgO骨架材料100重量份，由酚醛清漆型酚醛樹脂10重量份、六胺1重量份、乙醇10重量份構(gòu)成的灰漿。
在這些浸漬注口的試樣中注入1550℃的鋼水，進(jìn)行剝裂試驗，并評價母材的壓裂和襯套的剝落。○表示無問題，△表示發(fā)生微小的問題，×表示發(fā)生大的問題。
如表2、3所示，在實施例示出的組合中，如果接縫部的氣孔率為15％～90％，剝裂試驗結(jié)果表明，在母材的壓裂、襯套的剝落方面，包括良好的材料及只發(fā)生微小問題的材料，可以應(yīng)用。
本發(fā)明適用于在金屬的鑄造用注口、特別適用于鋼水的連續(xù)鑄造的浸漬注口、上注口、滑動注口、下部注口、長注口等在各種注口內(nèi)孔上會附著氧化鋁的各部位。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)鑄造用注口內(nèi)孔用耐火材料制襯套的接合結(jié)構(gòu)，其特征在于在內(nèi)裝含有20質(zhì)量％或20質(zhì)量％以上CaO的耐火材料制襯套的連續(xù)鑄造用注口中，對在上述襯套外周面或裝有上述襯套的部分的本體內(nèi)孔壁面的一部分或全部、或所插入的上述襯套和本體內(nèi)孔壁面間形成的接縫部，施加混合了耐火性骨架材料和粘合劑的粘接材料，并將干燥后的接縫部粘接材料的氣孔率調(diào)整到15％～90％。
2.如權(quán)利要求1記載的連續(xù)鑄造用注口內(nèi)孔用耐火材料制襯套的接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，通過變化構(gòu)成粘接材料的溶劑和粘合劑的增減或充填量，調(diào)整氣孔率。
3.如權(quán)利要求1記載的連續(xù)鑄造用注口內(nèi)孔用耐火材料制襯套的接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，構(gòu)成粘接材料的主要耐火性骨架材料，是以MgO為主要成分的耐火性骨架材料。
4.如權(quán)利要求3記載的連續(xù)鑄造用注口內(nèi)孔用耐火材料制襯套的接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，粘接材料中，以粒徑0.5mm以下的顆粒構(gòu)成的MgO為主要成分的耐火性骨架材料為70質(zhì)量％或70質(zhì)量％以上，氧化鋁及/或含Al的一種或一種以上物質(zhì)以Al2O3計為30質(zhì)量％或30質(zhì)量％以下。
全文摘要
在注口本體內(nèi)插入含有20質(zhì)量％或20質(zhì) 量％以上CaO的耐火材料制襯套，降低氧化鋁的附著的連續(xù)鑄造用注口中，提供一種不因耐火材料制襯套的膨脹而脫落或?qū)ψ⒖诒倔w產(chǎn)生不良影響的襯套與注口本體的接合結(jié)構(gòu)。在裝有耐火材料制襯套外周面或耐火材料制襯套的本體內(nèi)孔壁面的一部分或全部、或插入的耐火材料制襯套和注口本體內(nèi)孔壁面間形成的接縫部，實施混合耐火性骨架材料和粘合劑的粘接材料，通過將干燥后的接縫部的粘接材料的氣孔率調(diào)整到15％～90％，維持緩和由鋼水流入使用中的內(nèi)孔時產(chǎn)生的劇烈膨脹而形成的熱應(yīng)力的功能。
文檔編號B22D41/54GK1642675SQ03807470
公開日2005年7月20日 申請日期2003年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月2日
發(fā)明者緒方浩二 申請人:黑崎播磨株式會社, 祿緯堡耐火材料有限公司