[发明专利]耐火物及铸造用喷嘴

说明书

技术领域

本发明主要涉及钢液的连铸用尤其是铝镇静钢(Aluminum killed steel)的连铸用耐火物及使用该耐火物的长喷嘴、浸渍喷嘴、滑动喷嘴装置的上喷嘴或下喷嘴等的铸造用喷嘴。

背景技术

钢液中的氧化铝类内含物(Inclusion)具有通过与钢液的物理接触或化学作用而堆积在耐火物表面的性质，该堆积物成长而成为大型的内含物，其与钢液共同并入铸片内成为铸片的缺陷从而使品质降低。此外，钢液中的氧化铝类内含物等堆积在例如在浸渍喷嘴等的铸造用喷嘴的内孔部或对铸型内的流动性有重大影响的排出孔部等，且当其初始形状改变时，由于在铸型内钢液变得无法均等地流动即所谓偏流而使连铸保护渣(Mold powder)或气泡等卷入铸片中，有时会使品质降低。因此，近年来在作为高级钢逐渐重视钢品质的薄板用铝镇静钢等的铸造时，已做出许多努力来防止氧化铝向铸造用喷嘴等的耐火物的附着。

作为用于铸造用喷嘴的氧化铝难附着性的耐火物，已知有ZrO₂-CaO-C类材质或SiO₂-C类材质或极力减少碳即所谓的少碳材质。此外，作为少碳材质，通常而言可使用Al₂O₃类、Al₂O₃-SiO₂类、SiO₂类、尖晶石类材质或最近的可提高具有钢液温度以下熔点的化合物生成能的CaO-SiO₂-ZrO₂类材质等。然而，由于通常的少碳材质通过与铝镇静钢中的氧化铝内含物的接触反应而使工作面的矿渣相的生成量减少，即使为暂时生成的情况下由于通过与钢液持续性地接触而使矿渣相中的Al₂O₃浓度提升，据此在钢液温度水平的矿渣相中的液相比率(液相率)逐渐降低，所以存在难附着特性低下的问题，敏感地受到钢种、铸造速度等作业条件的影响，而无法得到稳定的难附着性能。

此外，作为提高具有钢液温度以下熔点的化合物生成能的例子，专利文献1公开了CaO:5～40质量％、SiO₂:2～30质量％、ZrO₂:35～80质量％、碳:小于5质量％(包含0)的少碳材质的耐火物。然而，如该专利文献1的材质，作为通过在耐火物与钢液的工作界面与钢中内含物的氧化铝的接触反应而生成的低熔点化合物，由于生成了包含ZrO₂的矿渣相而成为高黏性，有时因钢液流速导致无法流下而附着，受到钢种或作业条件等的影响存在变得无法确保稳定的难附着性能的问题。进而，由于碳小于5质量％而包含大量CaO的少碳材质的离子键合性增强，所以其热膨胀率在1500℃下超过1％的情况很多，此外，因碳量少存在强度变低的问题。因此，难以适用于铸造用喷嘴等的单一材质，如专利文献1的实施例所示，通常而言配置在与钢液接触的部分，且作为本体材质与热膨胀率在1500℃小于1％的Al₂O₃-C(AG)或ZrO₂-C(ZG)材质一体化使用的情况很多，由于两材质间的热膨胀差的不同，作为受热时的结构体在抗裂稳定性方面还存在课题。

另一方面，对于因所述铸造条件、钢种条件的变动而无法得到稳定的难附着性能的课题，尝试是否适用含白云石煤渣的耐火物(例如专利文献2)。在这样含白云石煤渣的耐火物中，耐火物中CaO成分与钢液中的氧化铝内含物在钢液界面易于生成脱硫能优异的CaO-Al₂O₃-MgO类的液相，且可发挥优异的防附着效果。然而，使用白云石煤渣的材质，首先存在因易于水合而处理困难的问题(分解问题)。

白云石煤渣为下述的特殊原料，即通常而言在连续的基质部存在有高活性的CaO成分，在该基质内部分散着微细的MgO结晶粒子。因此，与钢液中的氧化铝反应性丰富且难附着性能高，另一方面，基质部的CaO通过与空气中的水分或直接与水分接触，易于生成氢氧化钙(Ca(OH)₂)(即所谓分解现象)。包含CaO的粒子分解时，由于Ca(OH)₂水合时体积膨胀而无法阻止粒内破坏，耐火物组织也被破坏，且作为结构体的形状维持变为困难的情况并不少。因此，以往以来已提出了各种防止分解的方法。