Busette immergée pour la coulée continue de l'acier en fusion.
La présente invention concerne une busette immergée qui peut être utilisée longtemps, attachée en saillie en substance verticalement au fond d'une cuve réfractaire intermédiaire,pour couler dans une lingotière l'acier en fusion parvenant dans cette cuve au départ d'une poche lors de la coulée continue de l'acier.
Une poudre de moulage et une busette immergée sont d'usage courant pour la coulée continue de l'acier.
. Par exemple, une poudre de moulage comprenant <EMI ID=1.1> <EMI ID=2.1>
ménisque formé par l'acier en fusion dans une lingotière.
<EMI ID=3.1>
vitreux sous l'effet de la chaleur de l'acier en ' fusion et recouvre ainsi le ménisque de celui-ci et simultanément pénètre dans les interstices entre les côtés de l'acier solidifié et l'intérieur , des parois de la lingotière, re-
<EMI ID=4.1>
fondu et la brame coulée sont ainsi isolés de l'air et protégés contre -De plus, la couche de poudre de moulage fondue absorbe les inclusions non métalliques
<EMI ID=5.1>
D'autre part, une busette immergée est fixée en saillie en substance verticalement au fond d'une cuve réfractaire intermédiaire et est immergée par sa partie inférieure dans l'acier en fusion de la lingotière à travers la couche de poudre de moulage fondue précitée. L'acier en fusion de la cuve réfractaire intermédiaire descend par la busette immergée et est ainsi coulé dans
la lingotière sans être exposé à l'air sauf au début de la coulée.
Au moyen d'une busette immergée et d'une poudre
de moulage, il est donc possible d'empêcher efficacement
des inconvénients tels que l'oxydation de l'acier en fusion dans la lingotière et de la brame coulée sortant de
la lingotière, l'établissement d'une turbulence dans
l'acier en fusion,lçs occlusions'd'air, de poudre de moulage et de laitier et les projections d'acier en fusion et ainsi d'obtenir une brame coulée saine at de qualité excellente tant en surface qu'au coeur.
La silice amorphe, le zircon mélangé au graphite et l'alumine mélangée au graphite sont des réfractaires connus pour ces busettes immergées et une telle busette est fabriquée par façonnage de 1 *un de ces réfractaires par exemple à la forme illustrée en coupe schématique à la <EMI ID=6.1> est-une vue d'une telle busette comprenant un corps de busette 2, un col 3, un alésage 7 et un orifice de sortie 8. L'acier en fusion de la cuve réfractaire intermédiaire est
<EMI ID=7.1>
7 et l'orifice de sortie 8 de la busette immergée. Celle-ci, dans l'alésage 7 de laquelle l'acier en fusion à haute température s'écoule, est exposée à de fortes variations de température et à un choc thermique important, en particulier
<EMI ID=8.1>
par l'acier en fusion. De plus, la partie de la surface extérieure du corps de busette 2 au contact de la couche
de poudre de moulage en fusion est le plus gravement érodée par l'acier en fusion et la poudre de moulage en fusion. En raison de la tendance actuelle à augmenter la capacité des installations de coulée continue, de l'acier en fusion provenant de plus de cinq poches est souvent coulé de manière continue.
Une busette immergée doit donc avoir différentes propriétés pour résister à ces conditions de service sévères. Au nombre de ces propriétés, celles qui ont l'effet le plus important sur la durée de service et que la busette immergée doit donc avoir, sont la résistance à la fissuration au début de la coulée de l'acier, la résistance à l'érosion par l'acier en fusion et la résistance à l'érosion par la poudre de moulage en fusion. Une busette qui n'a pas ces trois propriétés simultanément ne peut résister à une coulée continue d'acier en fusion pour plus du contenu de cinq poches dans une lingo- <EMI ID=9.1>
dessus parmi les réfractaires présentent leurs avantages et inconvénients propres'de sorte qu'il est très difficile de fabriquer une busette immergée pouvant résister aux conditions de service sévères précitées au moyen d'un seul réfractaire choisi parmi ceux mentionnés. Plus spécifiquement, la silice amorphe a une très faible dilatation thermique et une résistance à l'érosion relativement satisfaisante à l'égard de la pcudre de moulage en fusion, à savoir de 2 à
3 mm par cycle de coulée continue de l'acier contenu dans une -poche. Au contraire, toutefois, la silice amorphe est susceptible de fissurationen raison de la transformation de la silice amorphe au cours d'un long service et a une résistance à l'érosion relativement faible à l'égard de l'acier en fusion, surtout lorsque sa teneur en manganèse de ce!lui -ci est élevée. Le zircon mélangé au graphite a une résistance
à l'érosion relativement satisfaisante à l'égard de l'acier en fusion, mais sa résistance à l'érosion à l'égard de la
<EMI ID=10.1>
au graphite a une résistance à l'érosion convenable à l'égard de l'acier en fusion. Le zircon mélangé au graphite et l'alumine mélangée au graphite ,qui sont deux réfractaires contenant du
<EMI ID=11.1>
donc bien à de fortes modifications de température et au choc, -thermique. Toutefois, leur structure devient poreuse en raison de l'oxydation du graphite et/ou de sa dissolution de l'acier en fusion-et ils subissent une érosion- par pénétration de l'acier et de la poudre de moulage en fusion aux endroits ainsi rendus poreux, ce qui constitue un inconvénient commun à ces deux réfractaires.
<EMI ID=12.1>
de l'acier en fusion que de la poudre de moulage en fusion, comme il est nécessaire pour une busette immergée, on a déjà proposé les busettes immergées suivantes :
(1) Une busette immergée pour la coulée continue décrite
<EMI ID=13.1>
du 27 juillet 1974, dans laquelle
comme illustré sur la vue en coupe schématique de la Fig. 2, une couche réfractaire à haute résistance à l'érosion faite d'une matière telle que la zircone est appliquée sur la surface intérieure 10 de l'alésage 7 et de l'orifice de sortie 8 d'un corps de busette 2 formé principalement
<EMI ID=14.1>
de busette 2 au contact d'une couche de poudre de moulage en fusion de manière à venir au ras de la surface intérieure et de la surface extérieure du corps de busette 2,; la zircone,
-la silice mélangée à la zircone,. la zircone mélangée à la mullite, la mullite et l'oxyde de chrome étant des réfractaires convenant comme réfractaires haute résistance à <EMI ID=15.1>
Dans la busette immergée connue (1), le corps de busette 2 comprend principalement de la silice amorphe. La silice amorphe a un très faible coefficient de dilatation thermique
<EMI ID=16.1>
l' égard. de la poudre de moulage en fusion, comme déjà indiqué, tandis que sa résistance à l'érosion à l'égard de l'acier en fusion est relativement médiocre.
<EMI ID=17.1>
<EMI ID=18.1> <EMI ID=19.1>
à l'égard de la poudre de moulage en lusion. toutefois, lors
<EMI ID=20.1>
mique se manifeste entre la ou les couches réfractaires appliquées 10 et/ou 1', qui ont une dilatation thermique impor�tante,et le corps de busette 2 fait de silice amorphe ayant un coefficient de dilatation thermique très faible, de sorte
<EMI ID=21.1>
se fissurer. Il est donc difficile d'obtenir une busette immergée exempte de défaut.
Il est donc difficile que la busette immergée connue
(1) résiste aux conditions de service sévères de la coulée continue de l'acier ..contenu dans plus de cinq poches.
(2) Une busette immergée.pour la coulée continue décrite dans la publication provisoire, de demande de brevet
-japonais n[deg.] 46 522/73 du 3 juillet 1973, dans laquelle une couche r�fractaire ayant une résistance à
12-érosion excellente à l'égard de la poudre de moulage en fusion est appliquée sur toute la surface du corps dé
busette comprenant un réfractaire ayant une excel-
lente résistance à l'érosion par l'acier en fusion ou sur la partie extérieure de la busette au contact d'une couche de poudre de moulage en fusion, de manière à venir au ras de la surface extérieure du corps de busette, ou sous la forme d'un renflement sur la surface extérieure du corps de busette; l'alumine mélangée au graphite convenant comme réfractaire ayant une. résistance à l'érosion excellente à l'égard de l'acier en fusion et la silice amorphe convenant comme réfrac-
<EMI ID=22.1>
connue (2)"].
Dans la busette immergée connue (2), le corps de <EMI ID=23.1>
graphite bout comme dans le produit de l'invention décrit
<EMI ID=24.1>
a une résistance à l'érosion excel3.ente à l'égard de l'acier
a
en fusion.
De plus, dans la busette immergée connue (2), le
<EMI ID=25.1>
extérieure du corps do busette est la. silice amorphe. Comme indiqué précédemment, la silice amorphe a une résistance relativement satisfaisante à l'érosion par la poudre de moulage en fusion, mais une résistance relativement faible à l'érosion par l'acier en fusion surtout lqrsque sa teneur en manganèse est élevée. De plus, la silice amorphe est susceptible de fissuration par transformation de la silice amorphe au cours d'un long service.
Par conséquent, la busette immergée connue (2) obtenue par application d'une couche réfractaire de silice amorphe ayant une faible résistance à l'érosion par l'acier
en fusion sur la partie extérieure du corps de busette au contact de la couche de poudre de moulage en fusion a une résistance à l'érosion médiocre à l'égard de l'acier en fusion et il est donc difficile d'utiliser cette busette immergée pour couler de manière continue l'acier en fusion contenu dans plus de cinq poches.
(3) Une 'busette immergée pour la coulée continue décrite dans la publication provisoire de demande de brevet japonais n[deg.] 53 415/75-du 22 mai 1975, dans laquelle.
comme illustré à la vue en coupe schématique de la <EMI ID=26.1> d'érosion locale au contact d'une couche de poudre de mou-
<EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1> mées de zircone mélangée à du graphite comme réfract&ire
<EMI ID=29.1>
taire, le reste du corps de busette 2 étant formé d'alumine mélangée à du graphite comme réfractaire; cette zircone mélangée à du graphite utilisé e comme réfractaire a de préférence la composition suivante . :
<EMI ID=30.1>
<EMI ID=31.1>
utilisé comme réfractaire a de préférence la composition chimique suivante :
<EMI ID=32.1>
rappelée ci-après "busette immergée connue (3)"].
La busette immergée de la Fig. 3 comprend un alésage 7 et un orifice de sortie 8. La busette immergée connue ( 3)présente en commun avec la busette immergée faisant l'objet de l'invention et décrite ci-après, le fait que le réfractai-
<EMI ID=33.1>
d'une couche de poudre de moulage en fusion et pour la partie
<EMI ID=34.1>
fois, dans la busette immergée connue (3), la teneur en carbone est de 15 à 30% en poids. Par conséquent, la structure de ce réfractaire devient poreuse en raison de l'oxydation du graphite et/ou de sa dissolution dans l'acier en fusion,de sorte que celui-ci et la poudre de moulage en fusion pénètrent dans les parties ainsi rendues poreuses et provoquent l'érosion de la zircone; ce qui accélère l'érosion, de la partie de la busette immergée qui se trouve au contact de
<EMI ID=35.1>
La busette immergée connue (3) ne peut donc guèro résister aux conditions de service sévères de la coulée continue de l'acier en fusion contenu dans plus de cinq poches.
<EMI ID=36.1>
<EMI ID=37.1>
la coulée continue de l'acier contenu dans plus de cinq poches.
L'invention a principalement pour but de procurer une busette immergée, dont la partie extérieure au contact, lors de la coulée continue de l'acier en fusion, d'une couche de poudre de moulage en fusion sur le ménisque de l'acier en fusion dans une lingotière offre une excellente résistance à l'érosion non seulement à l'égard de l'acier en fusion, mais aussi en particulier à l'égard 'de la poudre de moulage en fusion.
Suivant l'une de ses formes de réalisation, l'invention a donc pour objet une busette immergée pour
la coulée continue de l'acier en fusion,qui comprend un
corps de busette comprenant de l'alumine mélangée à du graphite comme réfractaire et une couche réfractaire présentant une résistance à l'érosion excellente à l'égard d'une 'poudre de moulage en fusion, la couche réfractaire étant
<EMI ID=38.1>
venir au ras de la surface extérieure du corps de busette à la partie extérieure du corps de busette au contact, lorsque le bas du corps de busette est immergé dans l'acier en fusion d'une lingotière,avec une couche de poudre de moulage en fusion sur le ménisque de l'acier en fusion, la busette i
<EMI ID=39.1>
<EMI ID=40.1>
siste essentiellement, sur base pondérale, en
<EMI ID=41.1>
La Fig. 1 est une vue schématique. en coupe d'une busette immergée classique pour la coulée continue de l'acier en fusion; Fig. 2 est une vue schématique en coupe. d'une autre busette immergée classique pour la coulée continue de l'acier en fusion; Fig. 3 est une vue schématique en coupe d'encore une autre busette immergée classique pour la coulée continue d'acier en fusion, et Fig. 4 est une vue schématique illustrant la busette immergée pour la coulée continue de l'acier en fusion qui fait l'objet de l'invention.
En. vue de résoudre les difficultés exposées cidessus, la Demanderesse a cherché à réaliser une busette immergée pouvant résister à un long service spécialement pour la coulée continue de l'acier en fusion contenu dans plus de cinq poches. Elle a ainsi découvert qu'il est possible de fabriquer une busette immergée pouvant résister à la coulée continue de l'acier en fusion contenu dans plus de cinq poches à la condition de former le corps de busette au moyen d'alumine mélangée à du graphite et d'appliquer sur la partie extérieure du corps de busette en contact, lors de l'immersion dans l'acier en fusion, avec une couche de poudre de moulage en fusion sur le ménisque de l'acier en fusion, une couche réfractaire consistant essentiellement en
<EMI ID=42.1>
de manière qu'elle s'intègre au corps de busette et vienne à ras de la surface extérieure du corps de busette.
la Fig. 4 est une vue schématique en coupe- il- lustrant une forme de réalisation de la busette immergée
pour la coulée continue de l'acier en fusion qui fait l'ob-
jet de l'invention. La busette.immergée de la Fig. � com- prend un corps de busette 2, une couche réfractaire 1 appli- <EMI ID=43.1> tact d'une couche de poudre de moulage en fusion 6 sur le
<EMI ID=44.1>
3 faisant partie du corps de busette 2, un alésage 7 ménagé dans le corps de busette 2 et un orifice de sortie 8 pour l'alésage 7� L'acier en fusion d'une cuve réfractaire inter- médiaire (non représentée) est coulé dans la lingotière ? en passant par le col 3, l'alésage 7 et l'orifice de sortie 8, le débit de l'acier en fusion étant réglé par la-manoeuvre d'une quenouille (non illustrée).
Le corps de busette 2 peut être fait d'un réfrac- taire consistant en alumine mélangée à du graphite d'une composition chimique connue ou,plus avantageusement, d'un réfractaire consistant en alumine mélangée à du graphite ayant, par exemple, l'une quelconque des compositions chi-
<EMI ID=45.1>
21,0% en poids de carbone et 28,0 à 31,0% en poids de constituants divers ou 44,0 à 48,0% en poids d'alumine, 25,0 à
28,0% en poids de carbone et 26,0 à 29,0% en poids de con-stituants divers..L'alumine mélangée au graphite est excellente comme réfractaire par sa .bonne résistance à l'éro-
<EMI ID=46.1>
que élevée en raison de sa teneur en carbone. Par conséquent, l'alésage 7, l'orifice de sortie 8 et la partie du
- corps de busette 2 eri immersion dans l'acier en fusion sont moins susceptibles d'érosion par ce dernier, sont exposés à un changement de température et à un choc thermique plus faibles lors du début de la coulée de 1 ' acier en fusion et sont protégés contre la fissuration.
<EMI ID=47.1>
mique de la couche réfractaire 1 appliquée à la partie extérieure du corps de busette 2 au contact de la couche de poudre de moulage en fusion 6 est limitée aux fins de l'invention sont détaillées ci-après.
(1) Carbone (C) :
Le carbone a pour effet non seulement d'augmenter la conductivité thermique, maïs aussi de réduire la dilatation thermique d'un réfractaire. Il a de plus pour effet d'améliorer la résistance à la fissuration et la résistance au mouillage d'un réfractaire par l'acier en fusion. Toutefois, lorsque la teneur en carbone est inférieure à 2% en poids, elle ne permet pas d'exercer l'effet désiré men-
- lionne. La teneur en carbone doit donc être d'au moins 2% en poids. D'autre part, lorsque la teneur en carbone est de plus de 10% en poids, le carbone est pour partie oxydé et dissous par l'acier en fusion, de sorte que le réfractaire devient poreux. L'acier en fusion,et la poudre de moulage
en fusion pénètrent ainsi dans les parties ainsi rendues poreuses et érodent la zircone comme précisé ci-après. La teneur en carbone doit donc être au maximum de 10% en poids. Ce carbone peut être' du graphite ou du carbone amorphe.
<EMI ID=48.1>
La zircone'est ajoutée pour empêcher l'érosion par
la poudre de moulage en fusion en raison de la très haute résistance à l'érosion qu'elle manifeste à l'égard de cette poudre de moulage en fusion. Toutefois, lorsque la teneur en zircone est inférieure à 70% en poids, la résistance désirée à l'érosion par la poudre de moulage en fusion ne peut
être atteinte. La teneur en zircone doit donc être d'au
moins 70% en poids. D'autre part, en raison de la dilatation. _ thermique importante) de la zircone, une teneur en zircone
de plus de 90% en poids tend à provoquer la fissuration au début de la coulée de l'acier en fusion. La teneur en zircone doit donc être au maximum de 90% en poids .. La zircone sta-
<EMI ID=49.1>
bien......
(3)- Carbure de silicium (SiC) et silice amorphe (Si02)
Comme déjà indiqué, le carbone tend à disparaître par oxydation et dissolution dans l'acier en fusion. Pour compenser cet inconvénient, du carbure de silicium,qui est un carbure stable, est ajouté suivant les besoins en remplacement d'une partie du carbone. Plus spécifiquement, du carbure de silicium offre l'avantage d'être moins sensible à l'oxydation et du fait que, même lors d'une oxydation il formé une couche de silice qui empêche l'oxydation du carbone ou sa dissolution dans l'acier en fusion, le carbure de silicium est utile pour atténuer la tendance d'un réfractaire à devenir poreux sous l'effet de l'oxydation du carbone et de sa dissolution dans l'acier en fusion.
De plus, du fait que la conductivité thermique du carbure de silicium est relativement élevée, il est possible d'améliorer la conductivité thermique d'un réfractaire en y ajoutant du carbure de silicium.
La. silice amorphe (SiO�) a un coefficient de dilatation thermique très faible. Elle est donc ajoutée suivant les besoins pour réduire le coefficient de dilatation thermique d'un réfractaire par compensation du coefficient de dilatation thermique élevé de la zircone- De plus, la silice amorphe offre une excellente résistance à l'érosion par la poudre de moulage en fusion.
Toutefois, lorsque la teneur en carbure de silicium et/ou la teneur en silice amorphe sont en dessous de. 5% en :Poids, aucun des :effets désirés, ci-dessus ne peut être exercé. Par conséquent, la teneur en carbure de silicium et/ou la teneur en silice amorphe doivent être d'au moins 5% en poids. D'autre part, lorsque la teneur en carbure de silicium et/ou. la teneur en silice amorphe sont de plus de 27% en poids,
la teneur en zircone devient relativement faible, ce qui rend impossible de conférer la résistance voulue à l'érosion
par une poudre, de.-'moulage-en fusion. Par conséquent,
la teneur en carbure de silicium et/ou la teneur en silice amorphe doivent être au maximum de 27% en poids.
Par exemple, lorsque le corps de busette a une épaisseur de 20 à 25 mm, l'épaisseur de la couche réfractaire de la composition chimique précitée appliquée sur la partie extérieure du corps de busette au contact de la
<EMI ID=50.1>
La busette immergée faisant l'objet -de l'invention est décrite plus en détail ci-après dans les exemples.
EXEMPLE 1.-
On utilise un mélange d'alumine et de graphite classique comme réfractaire pour confectionner le corps
<EMI ID=51.1>
réfractaire de la constitution suivante :
<EMI ID=52.1>
additionné de brai et de goudron comme liants pour con- stituer la partie extérieure 1 du corps de busette 2 au contact de la couche de poudre de moulage en fusion 6. On façonne ces réfractaires par pressage classique dans une forme en caoutchouc, puis on les cuit de manière à obtenir comme le
<EMI ID=53.1>
rieure 1 du corps de busette 2 au contact de la couche de poudre de moulage en fusion 6.
Ensuite, on coule six lots d'acier calmé à l'alu-
<EMI ID=54.1>
en utilisant la busette immergée ainsi fabriquée. La partie extérieure 1 de la busette immergée au contact de la couche de poudre de moulage en fusion 6 accuse une érosion de 10 mm seulement.
A titre de comparaison, d'autre part, on coule trois lots d'un acier calmé à l'aluminium, apportés par une poche de 250 tonnes en deux brames en utilisant la busette immergée classique de la Fig. 1 faite d'une seule variété
de réfractaire consistant en alumine mélangée à du graphite. La partie extérieure de la busette immergée au contact de la couche de poudre de moulage en fusion accuse sur une face une érosion atteignant 25 mm qui rend impossible de poursuivre la coulée.
EXEMPLE 2.-
On fabrique une busette immergée en opérant comme <EMI ID=55.1>
d'un réfractaire comprenant :
<EMI ID=56.1>
<EMI ID=57.1>
On coule ensuite de façon continue, huit lots d'acier calmé au- silicium-et à l'aluminium, apporté s par une. ,
<EMI ID=58.1>
immergée ainsi fabriquée. La partie extérieure 1 de la busette immergée au contact de la poudre de moulage en fusion 6 présente sur une .face une érosion de 16 mm, permettant une utilisation aisée.
A titre de comparaison, d'autre part, on coule de façon continue, trois lots d'un acier calmé au. silicium et à l'aluminium, apportés par une poche de 100 tonnes en une brame en utilisant la busette immergée classique faite d'une seule variété de réfractaire consistant en alumine mélangée à du graphite comme dans l'exemple 1. La busette immergée d'une épaisseur de 30 mm se rompt lors de la coulée.
L'invention permet donc de fabriquer une busette immergée pour la coulée continue de l'acier en fusion qui peut résister à la coulée du contenu de plus de cinq poches et a une durée de service valant de deux à trois fois celle d'une busette immergée classique, ce qui constitue un avantage industriel important.
Immersed nozzle for continuous casting of molten steel.
The present invention relates to a submerged nozzle which can be used for a long time, projecting substantially vertically at the bottom of an intermediate refractory tank, for pouring molten steel arriving in this tank from this pocket into a mold. continuous casting of steel.
A molding powder and a submerged nozzle are in common use for the continuous casting of steel.
. For example, a molding powder comprising <EMI ID = 1.1> <EMI ID = 2.1>
meniscus formed by molten steel in an ingot mold.
<EMI ID = 3.1>
vitreous under the effect of the heat of the molten steel and thus covers the meniscus thereof and simultaneously penetrates into the interstices between the sides of the solidified steel and the interior, of the walls of the mold, re -
<EMI ID = 4.1>
molten and cast slab are thus isolated from the air and protected against -Moreover, the layer of molten molding powder absorbs non-metallic inclusions
<EMI ID = 5.1>
On the other hand, a submerged nozzle is fixed substantially projecting vertically at the bottom of an intermediate refractory tank and is immersed by its lower part in the molten steel of the mold through the aforementioned layer of molten molding powder. The molten steel of the intermediate refractory tank descends through the submerged nozzle and is thus poured into
the mold without being exposed to air except at the start of casting.
By means of a submerged nozzle and a powder
molding, so it is possible to effectively prevent
disadvantages such as the oxidation of molten steel in the ingot mold and of the slab pouring out of
the ingot mold, establishing turbulence in
molten steel, air, molding powder and slag occlusions and splashes of molten steel and thus obtain a healthy slab casting of excellent quality both on the surface and in the core.
Amorphous silica, zircon mixed with graphite and alumina mixed with graphite are known refractories for these submerged nozzles and such a nozzle is produced by shaping one of these refractories, for example to the shape illustrated in schematic section <EMI ID = 6.1> is a view of such a nozzle comprising a nozzle body 2, a neck 3, a bore 7 and an outlet orifice 8. The molten steel of the intermediate refractory vessel is
<EMI ID = 7.1>
7 and the outlet orifice 8 of the submerged nozzle. This, in the bore 7 from which the high temperature molten steel flows, is exposed to strong temperature variations and to a significant thermal shock, in particular
<EMI ID = 8.1>
by molten steel. In addition, the part of the outer surface of the nozzle body 2 in contact with the layer
Molten molding powder is most severely eroded by molten steel and molten molding powder. Due to the current trend to increase the capacity of continuous casting plants, molten steel from more than five pockets is often continuously cast.
A submerged nozzle must therefore have different properties to withstand these severe operating conditions. Among these properties, those which have the most important effect on the service life and which the submerged nozzle must therefore have, are the resistance to cracking at the start of the casting of steel, the resistance to erosion by molten steel and resistance to erosion by molten molding powder. A nozzle which does not have these three properties simultaneously cannot withstand a continuous casting of molten steel for more than the contents of five bags in a lingo- <EMI ID = 9.1>
above among the refractories have their own advantages and disadvantages, so that it is very difficult to manufacture a submerged nozzle capable of withstanding the aforementioned severe service conditions by means of a single refractory chosen from those mentioned. More specifically, the amorphous silica has a very low thermal expansion and a relatively satisfactory resistance to erosion with respect to the molten molding powder, namely from 2 to
3 mm per continuous casting cycle of the steel contained in a pocket. On the contrary, however, amorphous silica is susceptible to cracking due to the transformation of amorphous silica over a long period of time and has a relatively low erosion resistance to molten steel, especially when its manganese content is high! Zircon mixed with graphite has resistance
relatively satisfactory erosion with respect to molten steel, but its resistance to erosion with respect to
<EMI ID = 10.1>
graphite has a suitable erosion resistance with regard to molten steel. Zircon mixed with graphite and alumina mixed with graphite, which are two refractories containing
<EMI ID = 11.1>
so good to strong changes in temperature and shock, thermal. However, their structure becomes porous due to the oxidation of graphite and / or its dissolution from the molten steel - and they undergo erosion - by penetration of the steel and the molten molding powder at the places thus made porous, which is a drawback common to these two refractories.
<EMI ID = 12.1>
both molten steel and molten molding powder, as is necessary for a submerged nozzle, the following submerged nozzles have already been proposed:
(1) A submerged nozzle for the continuous casting described
<EMI ID = 13.1>
of July 27, 1974, in which
as illustrated in the schematic sectional view of FIG. 2, a refractory layer with high erosion resistance made of a material such as zirconia is applied to the inner surface 10 of the bore 7 and the outlet orifice 8 of a nozzle body 2 formed mainly
<EMI ID = 14.1>
nozzle 2 in contact with a layer of molten molding powder so as to come flush with the inner surface and the outer surface of the nozzle body 2; zirconia,
-the silica mixed with zirconia ,. zirconia mixed with mullite, mullite and chromium oxide being refractories suitable as high resistance refractories at <EMI ID = 15.1>
In the known submerged nozzle (1), the nozzle body 2 mainly comprises amorphous silica. Amorphous silica has a very low coefficient of thermal expansion
<EMI ID = 16.1>
regard. molten molding powder, as already indicated, while its resistance to erosion with respect to molten steel is relatively poor.
<EMI ID = 17.1>
<EMI ID = 18.1> <EMI ID = 19.1>
with regard to lusion molding powder. however, when
<EMI ID = 20.1>
mique manifests itself between the applied refractory layer (s) 10 and / or 1 ′, which have a significant thermal expansion, and the nozzle body 2 made of amorphous silica having a very low coefficient of thermal expansion, so
<EMI ID = 21.1>
crack. It is therefore difficult to obtain a submerged nozzle free from faults.
It is therefore difficult for the known submerged nozzle
(1) withstands the severe service conditions of continuous casting of steel. Contained in more than five pockets.
(2) A submerged nozzle. For continuous casting described in the provisional publication, patent application
-Japanese n [deg.] 46 522/73 of July 3, 1973, in which a r � fractional layer having a resistance to
12-excellent erosion with respect to the molten molding powder is applied to the entire surface of the body
nozzle comprising a refractory having an excel-
slow resistance to erosion by molten steel or on the external part of the nozzle in contact with a layer of molten molding powder, so as to come close to the external surface of the nozzle body, or under the shape of a bulge on the outer surface of the nozzle body; alumina mixed with graphite suitable as a refractory having a. excellent erosion resistance against molten steel and amorphous silica suitable as refraction
<EMI ID = 22.1>
known (2) "].
In the known submerged nozzle (2), the body of <EMI ID = 23.1>
graphite butt as in the product of the invention described
<EMI ID = 24.1>
has an excellent resistance to erosion with regard to steel
at
in fusion.
In addition, in the known submerged nozzle (2), the
<EMI ID = 25.1>
outside of the nozzle body is there. amorphous silica. As indicated previously, the amorphous silica has a relatively satisfactory resistance to erosion by the molten molding powder, but a relatively low resistance to erosion by the molten steel especially when its manganese content is high. In addition, amorphous silica is susceptible to cracking by transformation of amorphous silica during a long service.
Consequently, the known submerged nozzle (2) obtained by application of a refractory layer of amorphous silica having a low resistance to erosion by steel
molten on the outer part of the nozzle body in contact with the layer of molten molding powder has poor resistance to erosion with respect to molten steel and it is therefore difficult to use this submerged nozzle for continuously casting molten steel contained in more than five pockets.
(3) A submerged nozzle for continuous casting described in the provisional publication of Japanese patent application No. [deg.] 53 415/75-of May 22, 1975, in which.
as illustrated in the schematic sectional view of the <EMI ID = 26.1> of local erosion on contact with a layer of soft powder
<EMI ID = 27.1>
<EMI ID = 28.1> zirconia mixes with graphite as refractor
<EMI ID = 29.1>
keep quiet, the rest of the nozzle body 2 being formed of alumina mixed with graphite as a refractory; this zirconia mixed with graphite used as a refractory preferably has the following composition. :
<EMI ID = 30.1>
<EMI ID = 31.1>
used as a refractory preferably has the following chemical composition:
<EMI ID = 32.1>
recalled below "known submerged nozzle (3)"].
The submerged nozzle of FIG. 3 comprises a bore 7 and an outlet orifice 8. The known submerged nozzle (3) has in common with the submerged nozzle which is the subject of the invention and described below, the fact that the refractor-
<EMI ID = 33.1>
a layer of molten molding powder and for the part
<EMI ID = 34.1>
In the known submerged nozzle (3), the carbon content is 15 to 30% by weight. Consequently, the structure of this refractory becomes porous due to the oxidation of graphite and / or its dissolution in molten steel, so that the latter and the molten molding powder penetrate into the parts thus rendered. porous and cause erosion of zirconia; which accelerates the erosion, of the part of the submerged nozzle which is in contact with
<EMI ID = 35.1>
The known submerged nozzle (3) cannot therefore withstand the severe service conditions of the continuous casting of molten steel contained in more than five pockets.
<EMI ID = 36.1>
<EMI ID = 37.1>
continuous casting of the steel contained in more than five pockets.
The main object of the invention is to provide a submerged nozzle, the outer part of which in contact, during the continuous casting of the molten steel, with a layer of molten molding powder on the meniscus of the molten steel. fusion in an ingot mold offers excellent resistance to erosion not only with regard to molten steel, but also in particular with respect to molten casting powder.
According to one of its embodiments, the invention therefore relates to a submerged nozzle for
continuous casting of molten steel, which includes a
nozzle body comprising alumina mixed with graphite as a refractory and a refractory layer having excellent erosion resistance to a molten molding powder, the refractory layer being
<EMI ID = 38.1>
come close to the outside surface of the nozzle body to the outside part of the nozzle body in contact, when the bottom of the nozzle body is immersed in the molten steel of an ingot mold, with a layer of molding powder in fusion on the meniscus of molten steel, the nozzle i
<EMI ID = 39.1>
<EMI ID = 40.1>
essentially, on a weight basis,
<EMI ID = 41.1>
Fig. 1 is a schematic view. in section of a conventional submerged nozzle for the continuous casting of molten steel; Fig. 2 is a schematic sectional view. another conventional submerged nozzle for the continuous casting of molten steel; Fig. 3 is a schematic sectional view of yet another conventional submerged nozzle for the continuous casting of molten steel, and FIG. 4 is a schematic view illustrating the submerged nozzle for the continuous casting of molten steel which is the subject of the invention.
In. in order to resolve the difficulties set out above, the Applicant has sought to produce a submerged nozzle which can withstand long service, especially for the continuous casting of molten steel contained in more than five pockets. She thus discovered that it is possible to manufacture a submerged nozzle capable of resisting the continuous casting of molten steel contained in more than five pockets on the condition of forming the nozzle body by means of alumina mixed with graphite. and applying to the outer part of the nozzle body in contact, during immersion in the molten steel, with a layer of molten molding powder on the meniscus of the molten steel, a refractory layer consisting basically in
<EMI ID = 42.1>
so that it integrates with the nozzle body and comes flush with the exterior surface of the nozzle body.
Fig. 4 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the submerged nozzle
for the continuous casting of molten steel which forms the
jet of the invention. The submerged nozzle of FIG. � includes a nozzle body 2, a refractory layer 1 applied <EMI ID = 43.1> tact of a layer of molten molding powder 6 on the
<EMI ID = 44.1>
3 being part of the nozzle body 2, a bore 7 formed in the nozzle body 2 and an outlet orifice 8 for the bore 7 # Is the molten steel from an intermediate refractory tank (not shown) poured into the ingot mold? passing through the neck 3, the bore 7 and the outlet orifice 8, the flow rate of the molten steel being regulated by the operation of a stopper (not shown).
The nozzle body 2 can be made of a refractory consisting of alumina mixed with graphite of a known chemical composition or, more advantageously, of a refractory consisting of alumina mixed with graphite having, for example, any of the chi-
<EMI ID = 45.1>
21.0% by weight of carbon and 28.0 to 31.0% by weight of various constituents or 44.0 to 48.0% by weight of alumina, 25.0 to
28.0% by weight of carbon and 26.0 to 29.0% by weight of various constituents. Alumina mixed with graphite is excellent as a refractory by its good resistance to erosion.
<EMI ID = 46.1>
that high because of its carbon content. Therefore, bore 7, outlet 8 and the portion of the
- nozzle body 2 eri immersion in molten steel are less susceptible to erosion by the latter, are exposed to a change in temperature and to a lower thermal shock when the casting of molten steel begins and are protected against cracking.
<EMI ID = 47.1>
mique of the refractory layer 1 applied to the outer part of the nozzle body 2 in contact with the layer of molten molding powder 6 is limited for the purposes of the invention are detailed below.
(1) Carbon (C):
Carbon not only increases thermal conductivity, but also reduces thermal expansion of a refractory. It also has the effect of improving the resistance to cracking and the resistance to wetting of a refractory by molten steel. However, when the carbon content is less than 2% by weight, it does not make it possible to exert the desired men-
- lioness. The carbon content must therefore be at least 2% by weight. On the other hand, when the carbon content is more than 10% by weight, the carbon is partly oxidized and dissolved by the molten steel, so that the refractory becomes porous. Molten steel and molding powder
molten thus penetrate into the parts thus made porous and erode the zirconia as specified below. The carbon content must therefore be at most 10% by weight. This carbon can be graphite or amorphous carbon.
<EMI ID = 48.1>
Zirconia is added to prevent erosion by
the molten molding powder because of the very high resistance to erosion which it manifests with respect to this molten molding powder. However, when the zirconia content is less than 70% by weight, the desired resistance to erosion by the molten molding powder cannot
be reached. The zirconia content must therefore be at least
minus 70% by weight. On the other hand, due to dilation. _ significant thermal) of zirconia, a zirconia content
more than 90% by weight tends to cause cracking at the start of the casting of molten steel. The zirconia content must therefore be a maximum of 90% by weight. The zirconia sta-
<EMI ID = 49.1>
good......
(3) - Silicon carbide (SiC) and amorphous silica (Si02)
As already indicated, carbon tends to disappear by oxidation and dissolution in molten steel. To compensate for this drawback, silicon carbide, which is a stable carbide, is added as needed to replace part of the carbon. More specifically, silicon carbide offers the advantage of being less sensitive to oxidation and of the fact that, even during oxidation, it forms a layer of silica which prevents oxidation of carbon or its dissolution in the molten steel, silicon carbide is useful to reduce the tendency of a refractory to become porous under the effect of carbon oxidation and its dissolution in molten steel.
In addition, since the thermal conductivity of silicon carbide is relatively high, it is possible to improve the thermal conductivity of a refractory by adding silicon carbide thereto.
Amorphous silica (SiO)) has a very low coefficient of thermal expansion. It is therefore added as needed to reduce the coefficient of thermal expansion of a refractory by compensating for the high coefficient of thermal expansion of zirconia. In addition, amorphous silica offers excellent resistance to erosion by the molding powder. fusion.
However, when the silicon carbide content and / or the amorphous silica content are below. 5% in: Weight, none of the above: desired effects can be exercised. Therefore, the content of silicon carbide and / or the content of amorphous silica should be at least 5% by weight. On the other hand, when the content of silicon carbide and / or. the amorphous silica content is more than 27% by weight,
the zirconia content becomes relatively low, making it impossible to provide the desired resistance to erosion
by a powder, .- 'molding-in fusion. Therefore,
the content of silicon carbide and / or the content of amorphous silica must be at most 27% by weight.
For example, when the nozzle body has a thickness of 20 to 25 mm, the thickness of the refractory layer of the abovementioned chemical composition applied to the external part of the nozzle body in contact with the
<EMI ID = 50.1>
The submerged nozzle forming the object of the invention is described in more detail below in the examples.
EXAMPLE 1.-
We use a mixture of alumina and classic graphite as refractory to make the body
<EMI ID = 51.1>
refractory to the following constitution:
<EMI ID = 52.1>
with pitch and tar added as binders to form the outer part 1 of the nozzle body 2 in contact with the layer of molten molding powder 6. These refractories are formed by conventional pressing into a rubber form, then they are cooked so as to get like the
<EMI ID = 53.1>
lower 1 of the nozzle body 2 in contact with the layer of molten molding powder 6.
Then, six batches of aluminum calmed steel are poured
<EMI ID = 54.1>
using the submerged nozzle thus manufactured. The outer part 1 of the nozzle immersed in contact with the layer of molten molding powder 6 shows erosion of only 10 mm.
By way of comparison, on the other hand, three batches of aluminum-quenched steel are poured, brought by a 250-ton bag in two slabs using the conventional submerged nozzle of FIG. 1 made from a single variety
refractory consisting of alumina mixed with graphite. The outer part of the nozzle immersed in contact with the layer of molten molding powder shows on one side an erosion reaching 25 mm which makes it impossible to continue casting.
EXAMPLE 2.-
We manufacture a submerged nozzle by operating as <EMI ID = 55.1>
a refractory comprising:
<EMI ID = 56.1>
<EMI ID = 57.1>
Eight batches of steel, quenched with silicon and aluminum, are then poured continuously, brought one by one. ,
<EMI ID = 58.1>
submerged thus manufactured. The outer part 1 of the nozzle immersed in contact with the molten molding powder 6 has an erosion of 16 mm on a surface, allowing easy use.
By way of comparison, on the other hand, three batches of a steel quenched in steel are poured continuously. silicon and aluminum, brought by a 100-ton pocket in a slab using the conventional submerged nozzle made of a single variety of refractory consisting of alumina mixed with graphite as in Example 1. The submerged nozzle of a thickness of 30 mm is broken during casting.
The invention therefore makes it possible to manufacture a submerged nozzle for the continuous casting of molten steel which can withstand the casting of the contents of more than five pockets and has a service life being two to three times that of a nozzle. classic submerged, which is an important industrial advantage.