[发明专利]浸渍喷嘴及连续铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及熔融金属的连续铸造方法中使用的浸渍喷嘴、及包括预热该浸渍喷嘴的预热工序的连续铸造方法。

背景技术

以往，已知有通过使熔融金属连续地冷却凝固来形成预定形状的铸坯的连续铸造方法，在该连续铸造方法中，实施经由浸渍喷嘴而从中间包(tundish)将熔融金属注入到铸型(水冷铸型)内的铸造工序。

浸渍喷嘴被安装在中间包的底部，以由喷嘴下端的排出口向铸型内排出中间包内的熔融金属的方式构成。该浸渍喷嘴以使下端侧浸渍在铸型内的熔融金属中的状态使用，由此防止注入熔融金属的飞溅，同时通过防止注入熔融金属与大气的接触来抑制氧化。另外，浸渍喷嘴能以整流化的状态注入，因此可防止漂浮在熔融金属上的熔渣或非金属夹杂物等杂质卷入到熔融金属中。结果，能够改善铸坯品质，并且能够确保操作的安全性。

这样的浸渍喷嘴一般由Al₂O₃-SiO₂-C(碳)耐火材料或Al₂O₃-C耐火材料形成。由这些含有Al₂O₃-C的耐火材料制成的浸渍喷嘴由于Al₂O₃的耐火性及相对于熔融金属的耐蚀性优良，C相对于夹杂物(熔渣成分)难润湿，而且具有低膨胀率及高热传导性，因此，目前在熔融金属的连续铸造中应用最为广泛。

通常，浸渍喷嘴由于其内外层所暴露的环境不同，因而在内外层使用不同材质的耐火材料，并且为了保护氧熔剂线(powder line)部不受漂浮在铸型液面上的熔渣的侵害，作为氧熔剂线部也使用不同材质的耐火材料。

但是，由含有Al₂O₃-C的耐火材料制成的浸渍喷嘴具有在熔融金属流通的喷嘴内周部上容易附着析出物的性质。析出物的附着特别是在非浸渍部的喷嘴内周部的温度梯度大的部分及排出口附近的熔融金属流速低下的部分较多，有时因附着物使得铸造作业变得困难。另外，铸造中需要进行除去附着物的作业，这里除去的附着物进入到铸坯中而成为大型夹杂物，其可能导致铸坯品质的恶化。附着的析出物的主成分为αAl₂O₃，可以认为作为脱氧生成物，包含在熔融金属中的Al₂O₃析出并沉积在喷嘴内周部。特别是在铝镇静钢的连续铸造中，可明显地观察到析出物在喷嘴内周部的附着。

对于该问题，以往例如在日本特开平2005-60128号公报中公开了用含有CaO：20质量％以上、石墨：30质量％以下、构成粒子的最大粒径为0.5mm以下的CaO-MgO-石墨的耐火材料形成喷嘴内周部。但是，在该含有CaO-MgO-石墨的耐火材料中，当熔融金属中所含有的Al₂O₃析出而欲沉积在喷嘴内周部上时，该耐火材料中的CaO与沉积的Al₂O₃发生反应而形成低熔点物质。由此，Al₂O₃不在喷嘴内周部沉积而依次被熔融金属冲走，从而能够防止析出物在喷嘴内周部的附着。

另外，对于上述问题，例如在日本特开平11-320047号公报中公开了用尖晶石(MgO·Al₂O₃)：50～95质量％、方镁石(MgO)：0～20质量％、石墨：5～30质量％、不可避免的杂质：3质量％以下的尖晶石-方镁石-石墨系的耐火材料形成喷嘴内周部。但是，在该尖晶石-方镁石-石墨系的耐火材料中，因熔融金属流动而使耐火材料暴露在高温环境下，所以耐火材料中的Mg成分与O成分或CO成分反应而在耐火材料表面生成致密的MgO层。该MgO层由于具有气孔率大致接近零的非常致密的组织，因此，熔融金属中的Al₂O₃夹杂物很少附着在MgO层上。由此，可防止析出物在喷嘴内周部的附着。

可是，在上述铸造工序中，在浸渍喷嘴的温度较低的情况下，在开始注入熔融金属时，有时发生浸渍喷嘴出现裂纹或堵塞等不良情况。因此，可以考虑通过事先预热浸渍喷嘴，以减少开始注入熔融金属时在浸渍喷嘴上形成的温度差，从而防止上述不良情况的发生。

作为这样的预热法，例如可以考虑如图4所示那样借助于燃烧器100而喷射燃烧气体。

另外，还提出了用电热器围住浸渍喷嘴的外周，通过传热及辐射而进行加热的方法(例如参照日本特开平10-118746号公报)。