[发明专利]用于连续铸造的浇注嘴用耐火物及连续铸造用浇注嘴

说明书

技术领域

本发明涉及在钢液接触的内孔面配置具有热膨胀性比外周侧层高的内孔侧层的连续铸造用浇注嘴。

且在本发明中，“内孔侧层”是指在以连续铸造用浇注嘴的钢液通过方向(垂直方向)为全长的任意位置的水平方向截面上，与中间层相比，存在于内孔侧的耐火物层的总称，也包括内孔侧层由多层构成的情况，此时的热膨胀率为该内孔侧层中任一层的最大的值。

另外，在本发明中，“外周侧层”是指在所述截面上，与中间层相比，存在于外周侧的耐火物层的总称，也包括外周侧层由多层构成的情况(例如，除AG材质以外还存在ZG材质的双层结构等)，此时的热膨胀率为该外周侧层中任一层的最小的值。

而且，本发明涉及使外周侧层和内孔侧层分别个别成形，形成上述各层的耐火物的基体无连续性，即将相互独立的成形体用可变形的状态的中间层用耐火物固定的结构(本发明中，也称为“内插式”。)的连续铸造用浇注嘴。

背景技术

从浇包向浇口盘排出钢液的长浇注嘴及从浇口盘向连续铸造用铸型注入钢液的浸渍浇注嘴等(以下总称为“连续铸造用浇注嘴”。)，其内部具有钢液等高温物体滞留或通过的内孔的管状耐火物在其内孔侧和外周侧产生温度梯度。特别是钢液开始排出·通过时，因内孔侧或外周侧急剧升温，所以其现象更为显著。

无论耐火物为单层或多层，此种温度梯度均会使耐火物的内部产生应力变形，成为管状耐火物外部产生开裂等的断裂的原因之一。该温度梯度越大，或内孔侧层的热膨胀率比外周侧层的热膨胀率越大，热应力就越大，特别是外周侧层断裂的危险性就越高。

作为因该温度梯度(热应力)引起的断裂的一般性措施，例如有使构成连续铸造用浇注嘴的耐火物中含有大量石墨，添加热膨胀量小的熔融二氧化硅等或增加其量等，通过高热导率化、低膨胀化、低弹性模量等来降低热应力。但是，另一方面，增加石墨、熔融二氧化硅量存在如下弊端，因抗氧化性降低、与钢液成分等的反应性增加，会导致耐磨耗性、耐腐蚀性等特别是内孔侧的耐用性降低。

此外，因钢液流一边急剧撞击连续铸造用浇注嘴的内孔面一边通过，所以，特别是在内孔面的附近，因钢液及钢液中的非金属夹杂物等造成磨耗、钢液中的氧化性成分等造成组织的脆化和流失、与FeO等其他钢液中成分的反应造成熔损等的损伤很大。

且在近年来，由于伴随氧化铝等钢液中的非金属夹杂物的增加，连续铸造用浇注嘴的内孔面上的以氧化铝为主的夹杂物的附着或内孔的堵塞也已成为决定连续铸造用浇注嘴寿命的重要因素之一。

在此状况下，对于连续铸造用浇注嘴的高耐用化、安全性(稳定铸造)的要求越来越高。

为满足上述要求，通过将耐热冲击性优异的材料的耐火物应用于连续铸造用浇注嘴的本体部分即外周侧层从而构成成为连续铸造用浇注嘴的基本骨架的部分，并在具有与钢液流接触的内孔面的内孔侧层配置耐磨耗性、耐腐蚀性等优异的材料的耐火物，从而实现连续铸造用浇注嘴的寿命延长。

特别是有关内孔侧层，多种多样的高性能化在不断发展，最近，将碳含量少的材料、完全不含有石墨的材料、以及耐磨耗性、耐熔损性优异的成分例如含有碱性成分的材料内衬于内孔面的例子不在少数。而且，为了降低或防止氧化铝成分等向浸渍浇注嘴内孔面的附着及堵塞现象，在浸渍浇注嘴内孔面内装有与氧化铝成分反应性强的含有CaO成分的耐火物层的浸渍浇注嘴的应用在不断发展。

此种高性能耐火物中缓和热膨胀的性能强的石墨等的含量少，而大量含有具有高热膨胀性的耐火骨料，因此，随着内孔侧层的高膨胀化且碳含量的降低，再加上内孔侧层对外周侧层的热导率相对上升而导致热梯度增大，内孔侧层与外周侧层的热膨胀量的差及由此产生的热应力具有越来越增大的趋势，连续铸造用浇注嘴特别是外周侧层发生断裂的危险性更加增大了。

作为用于防止此种高膨胀性的内孔侧层的热应力所导致的断裂而进行的尝试，例如在专利文献1中，公开了如下连续铸造用浇注嘴内孔用耐火物制套筒的接合结构，在内装有含有CaO为20质量％以上的耐火物制套筒的连续铸造用浇注嘴中，对于所述套筒外周面或安装有所述套筒的部分的本体内孔壁面的一部分或全部、或所插入的所述套筒和本体内孔壁面间所形成的接缝部，施加混合了耐火性骨料和粘合剂的粘接材料，将干燥的接缝部粘接材料的气孔率调节到15～90％。而且还公开了该接缝部粘接材料的气孔率通过增减构成粘接材料的溶剂和粘合剂或改变填充量而进行调节。该应力缓和能力希望通过砂浆的气孔率即砂浆组织中的空间而得到，其程度希望通过增减构成砂浆(粘接材料)的溶剂和粘合剂或改变填充量而进行调节。