ES3004539T3 - Nozzle, and nozzle and stopper combination - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓN
Boquilla y combinación de boquilla y de tapón
Campo técnico
La presente invención se refiere a una boquilla de colada continua (específicamente, una boquilla de inmersión, una boquilla de artesa o similar) configurada para acoplarse adecuadamente con un tapón principalmente para controlar el caudal durante la descarga de acero fundido desde una artesa a un molde de colada, y a una combinación de boquilla y de tapón de colada continua.
Como se usa en esta memoria descriptiva, la expresión "boquilla de colada continua" se denominará en lo sucesivo en el presente documento simplemente "boquilla".
Técnica anterior
En la colada continua de acero fundido, es probable que inclusiones tales como la alúmina se adhieran a una región de acoplamiento de ajuste que incluye un área de contacto entre un tapón y una boquilla, lo que provoca dificultades en el control del caudal.
Como medida para evitar que las inclusiones se adhieran a la región de acoplamiento de ajuste, por ejemplo, el Documento de Patente 1 mencionado a continuación divulga una boquilla receptora de tapón proporcionada en el fondo de una artesa, en donde la boquilla comprende dos elementos refractarios porosos proporcionados para definir, respectivamente, superficies de contacto de acero fundido superior e inferior bordeadas por un área de contacto con un tapón, para permitir que el argón gaseoso se inyecte a través de los elementos refractarios porosos, de manera independiente.
Sin embargo, en el caso en que se inyecte argón gaseoso a través de los elementos refractarios porosos, pueden surgir problemas como que: un diámetro de burbuja de gas en el acero fundido se vuelva excesivamente grande; el caudal aumente excesivamente para dificultar el control del caudal; y, debido a un área grande de una superficie de soplado de gas, una cantidad de gas soplado se vuelva desigual dependiendo de la posición de la superficie de soplado de gas y, por lo tanto, es más probable que se produzca la adhesión de inclusiones en una parte de la superficie de soplado de gas.
También se ha conocido una boquilla configurada para soplar argón gaseoso desde una salida de gas distinta de tal elemento refractario poroso.
Por ejemplo, con vistas a permitir que el soplado de gas inerte se realice desde una posición cercana a un orificio de vertido (orificio interior de boquilla) mientras se suprime el flujo del gas inerte hacia el acero fundido en un molde de colada, reduciendo así aún más la recontaminación del acero fundido después de la eliminación de inclusiones por el gas inerte, el Documento de Patente 2 mencionado a continuación divulga una boquilla superior de colada continua en la que se proporciona una pluralidad de orificios de soplado de gas en la circunferencia de una cara final superior de la boquilla superior centrada en el centro del orificio de vertido, en donde una relación entre un área de sección transversal total A (m2) de los orificios de soplado de gas y un volumen Vg (m3) de un paso de flujo (ranura) a través del cual fluye gas inerte dentro de la boquilla superior se establece en un intervalo específico.
Tal boquilla de tipo orificio pasante está compuesta por un material refractario que tiene una microestructura más densa que la de un material refractario poroso. Por lo tanto, en comparación con una boquilla de tipo poroso, la boquilla de tipo orificio pasante es superior en términos de resistencia a la corrosión y a la abrasión, pero inferior en términos de resistencia al choque térmico. Además, en algunos aspectos, tal porción de orificio pasante es un "defecto" en un cuerpo estructural, y tiene la desventaja de que una tensión térmica o mecánica tiende a concentrarse en la misma para provocar la rotura del cuerpo estructural. Particularmente, en un caso donde el inicio o la detención de la descarga de acero fundido, o el control del caudal de acero fundido, se realiza mediante la operación de acoplar adecuadamente un tapón con un extremo superior del orificio interior de la boquilla, la operación del tapón en sí puede aplicar una fuerza mecánica externa, tal como una fuerza de choque o de compresión, directamente a la boquilla, aumentando así el riesgo de rotura de la boquilla de tipo orificio pasante.
Con vistas a proporcionar una boquilla de tipo de orificio pasante difícil de perforar, el Documento de Patente 3 mencionado a continuación divulga una boquilla dotada de un orificio pasante que penetra a través de un cuerpo de boquilla y se comunica con un depósito de gas, en donde el orificio pasante está formado en una forma tridimensional no lineal.
Por otra parte, con vistas a evitar la obstrucción en torno a una boquilla superior debido a inclusiones en acero fundido, el Documento de Patente 4 mencionado a continuación divulga una boquilla superior en la que se proporciona un material refractario que tiene un efecto significativo de supresión de obstrucciones en cada uno de los extremos superiores de la boquilla superior que puede ponerse en contacto con una región donde el acero fundido fluye de manera contraída, y una porción de un cabezal de tapón que puede ponerse en contacto con la boquilla superior, en donde el material refractario carece del elemento C y tiene un alto contenido de AhO3 o MgO.
El Documento de Patente 5 describe un producto refractario que comprende partículas refractarias que contienen componentes de CaO y partículas refractarias que contienen componentes de MgO.
El Documento de Patente 6 se refiere a una boquilla de inmersión para colada continua, en donde se sopla gas inerte en acero fundido inyectado.
El Documento de Patente 7 se refiere a una boquilla para suministrar material fundido por debajo de la superficie de un cuerpo de material fundido.
El Documento de Patente 8 se refiere a equipos de vertido y métodos para obtener una suspensión semifundida para el proceso de reocolada.
Lista de citas
[Documento de Patente]
Documento de Patente 1: JP-A H06-297118
Documento de Patente 2: JP-A 2017-064778
Documento de Patente 3: JP-A 2013-184199
Documento de Patente 4: JP-AH09-314292
Documento de Patente 5: US 2013/334263 A1
Documento de Patente 6: JP-AH08-57613
Documento de Patente 7: US 4487251 A
Documento de Patente 8: JP-A 2013-043199
Sumario de la invención
[Problema técnico]
Una salida de gas formada como un orificio pasante o por una ranura se considera un defecto en una microestructura integrada de un material refractario, y puede provocar la rotura del material refractario debido a la concentración de una tensión mecánica o una tensión térmica en el defecto, o similares, como se ha mencionado anteriormente. Además, dicha rotura se producirá en una dirección irregular (aleatoria) y en una posición irregular. Si la rotura se produce en una región de acoplamiento de ajuste entre una boquilla y un tapón, es probable que provoque un problema grave, por ejemplo, que se vuelva incapaz de controlar el caudal o la distribución del gas de soplado, y además se perjudiquen las funciones de control del caudal y detención del acero fundido, por lo que se vuelve incapaz de mantener una colada normal.
Incluso si el orificio pasante como salida de gas o ruta de distribución de gas se forma en una estructura que hace menos probable que se concentre una tensión en el mismo, como en el Documento de patente 3, sigue existiendo un riesgo de causar la rotura de la boquilla.
Por otra parte, en el caso donde se dispone un material refractario peculiar excelente en cuanto a resistencia a la corrosión y propiedad antiadherente en una parte de la región de acoplamiento de ajuste, como en el Documento de patente 4, este material refractario generalmente tiene una mayor capacidad de expansión térmica y un módulo elástico más alto que los del material refractario de cuerpo principal que compone un cuerpo de boquilla mejorado en términos de resistencia al choque térmico. Si se instala un material refractario peculiar de este tipo en contacto con el material refractario de cuerpo principal, se aumenta el riesgo de que presione y rompa el material refractario de cuerpo principal.
Un problema a resolver por la presente invención es proporcionar una boquilla o un tapón que tenga una función de soplado de gas, que sea capaz de evitar que se produzca una rotura irregular provocada por una salida de gas o una trayectoria de paso de gas comunicada con la salida de gas, o, incluso en caso de rotura, evitar la expansión de la rotura, y una combinación de la boquilla y el tapón.
Además, otro problema que se debe resolver por la presente invención es proporcionar una boquilla capaz de, en un caso donde un material refractario que tiene una capacidad de expansión térmica mayor que la de un material refractario de cuerpo principal que compone un cuerpo de boquilla de la boquilla se instala en una subregión de acoplamiento de ajuste con un tapón, evitar la rotura irregular del cuerpo de boquilla, y una combinación de la boquilla y el tapón.
[Solución al problema técnico]
La presente invención se define en las reivindicaciones.
En este caso, "una boquilla situada debajo de un tapón para controlar un caudal de acero fundido en la colada continua de acero fundido, y que se puede acoplar adecuadamente con el tapón" significa típicamente una boquilla, denominada "boquilla de artesa" o "boquilla superior" configurada de tal manera que se instala en el fondo de una artesa y se acopla a otra boquilla de vertido situada debajo de la misma, o una boquilla de inmersión montada dentro de una artesa como la boquilla de artesa o la boquilla superior pero que típicamente se extiende hacia abajo más allá de la boquilla de artesa o la boquilla superior y se sumerge dentro de un molde de colada.
[Efecto de la invención]
La presente invención proporciona una boquilla o un tapón que tiene una función de soplado de gas, que es capaz de evitar que se produzca una rotura irregular provocada por una salida de gas o una trayectoria de paso de gas comunicada con la salida de gas, o, o bien, evitar la expansión de la rotura.
La presente invención también proporciona una boquilla capaz de, en un caso donde un material refractario que tiene una mayor capacidad de expansión térmica que la del material refractario de cuerpo principal se instala como la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste, evitar la rotura irregular del cuerpo de boquilla.
Además, el material refractario sin carbono puede aplicarse como la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste. Esto hace posible evitar la adhesión de inclusiones de acero fundido a la región de acoplamiento de ajuste y mantener la función de control de caudal de acero fundido durante un largo período de tiempo.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en sección axial (longitudinal) que muestra un ejemplo de una boquilla que tiene una salida de gas, junto con un tapón acoplado adecuadamente a la misma.
La figura 2 es una vista en sección axial (longitudinal) que muestra otro ejemplo de la boquilla que tiene la salida de gas, junto con el tapón acoplado adecuadamente a la misma.
La figura 3 es una vista en sección axial (longitudinal) que muestra un ejemplo donde, en la combinación de boquilla y de tapón ilustrada en la figura 1 , se proporciona adicionalmente una salida de gas en un extremo distal del tapón. La figura 4 es una vista en sección axial (longitudinal) que muestra un ejemplo donde, en la combinación de boquilla y de tapón ilustrada en la figura 1 , se proporciona adicionalmente una salida de gas compuesta por una pluralidad de orificios pasantes o por una ranura en el extremo distal del tapón.
La figura 5 es una vista en sección axial (longitudinal) que muestra un ejemplo donde, en la combinación de boquilla y de tapón ilustrada en la figura 2 , una capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste se instala adicionalmente en una subregión de acoplamiento de ajuste del tapón.
La figura 6 es una vista superior (conceptual) que muestra ejemplos de la disposición de la salida de gas de una boquilla de acuerdo con la presente invención.
La figura 7 es una vista inferior (conceptual) que muestra ejemplos de la disposición de la salida de gas de un tapón de acuerdo con la presente invención.
La figura 8 es un gráfico que muestra un ejemplo de la cantidad de adhesión de alúmina en cada uno de los diferentes materiales refractarios.
La figura 9 es un gráfico que muestra las características de permeabilidad al aire en un experimento modelo de agua realizado bajo la condición de que el diámetro de un orificio pasante sea de 5 mm o 2 mm, y el ancho de una ranura sea de 1 mm.
La figura 10 es un gráfico que muestra la distribución de un diámetro de burbuja de gas en el experimento modelo de agua realizado bajo la condición de que el diámetro del orificio pasante sea de 5 mm o 2 mm, y el ancho de la ranura sea de 1 mm.
Descripción de las realizaciones
A continuación se describirá una realización para implementar la presente invención.
En una región de acoplamiento de ajuste (véase, por ejemplo, la figura 1) que es una región que incluye un área de contacto entre un tapón y una boquilla, debido a una colisión entre el tapón y la boquilla causada por un movimiento ascendente-descendente del tapón, la vibración del tapón durante el vertido de acero fundido, etc., y debido a la vibración del tapón o la boquilla causada por el gas cuando el gas se sopla desde una salida de gas hacia el acero fundido, surge una tensión mecánica dentro de la boquilla y/o el tapón.
Además, la región de acoplamiento de ajuste experimenta un gran cambio térmico durante el precalentamiento o el inicio del vertido de acero fundido, o debido al soplado de gas (enfriamiento por soplado de gas), de modo que surge una tensión térmica dentro de la boquilla y/o el tapón.
Por otra parte, en un área que tiene un límite que interrumpe la continuidad de un material refractario que compone la boquilla o el tapón (área límite), es probable que se concentre una tensión en la misma para provocar la rotura del material refractario.
Sin embargo, dicha área límite tiene una función de relajación de tensión, aunque no es de un nivel alto.
Hasta ahora, dicha área límite se ha formado generalmente en las siguientes configuraciones.
(1) Una configuración que comprende dos capas discontinuas hechas del mismo material. Por ejemplo, una configuración obtenida mediante: la producción preliminar de un cuerpo conformado que compone una primera capa; y la carga de una mezcla para formar una segunda capa que esté en relación de contacto con el cuerpo conformado, produciendo así un cuerpo conformado integrado, o una configuración obtenida mediante la fijación integral de dos cuerpos conformados en un estado en el que simplemente se colocan en contacto entre sí.
(2) Una configuración obtenida mediante la combinación de dos materiales diferentes. Por ejemplo, una configuración obtenida mediante: la producción preliminar de un cuerpo conformado usando uno de los materiales; y la carga de una mezcla del otro material para que esté en relación de contacto con el cuerpo conformado, produciendo así un cuerpo conformado integrado, o una configuración obtenida mediante la fijación integral de dos cuerpos conformados hechos de materiales diferentes, en un estado en el que simplemente se colocan en contacto entre sí.
(3) Una configuración que comprende dos capas obtenidas usando el mismo material o combinando materiales diferentes, y una capa formada entre las mismas usando un material diferente de las dos capas, tal como mortero.
En este caso, los dos componentes refractarios (cuerpos conformados) que tienen estructuralmente un área límite entre los mismos pueden estar compuestos por los mismos materiales refractarios o de materiales refractarios diferentes
Además, una salida de gas o una trayectoria de paso de gas comunicada con la salida de gas es un vacío, es decir, un defecto, en la microestructura de un material refractario, y es probable que una tensión se concentre en el defecto para desencadenar la rotura del material refractario.
Sin embargo, dicho vacío tiene la función de absorber o relajar las tensiones en la microestructura del material refractario.
Basándose en las consideraciones anteriores, en la presente invención, la salida de gas que desencadena una rotura adicional está dispuesta en el área límite mencionada anteriormente, en lugar de disponerse en la región de acoplamiento de ajuste entre la boquilla y el tapón o una región que tiene una microestructura integral/continua con la región de acoplamiento de ajuste, lo cual es importante en el control del caudal de acero fundido. Es decir, en la presente invención, el área límite que tiene una función de relajación de tensión, aunque se encuentra en un nivel bajo, se proporciona en superposición con la salida de gas como un vacío que tiene una función de relajación de tensión adicional. Por lo tanto, se hace posible suprimir o prevenir aún más la aparición de la rotura o la expansión de la rotura.
Además, se puede esperar que un efecto de enfriamiento por soplado de gas desde la salida de gas proporcione un efecto secundario de supresión de un aumento de temperatura del material refractario para reducir una tensión debido a la expansión térmica del material refractario (particularmente, una región de orificio interior o un extremo superior de la boquilla).
En la presente invención, por ejemplo, en un caso donde una boquilla 2 como se muestra en la figura 2 comprende una capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste de forma cilíndrica (capa de forma cilíndrica compuesta por un material refractario para la región de acoplamiento de ajuste) 5A instalada alrededor de un extremo superior de un orificio interior 4, el área límite existe en el lado de una periferia exterior de la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste 5A, y en el lado inferior de una subregión de acoplamiento de ajuste de la boquilla 2 para extenderse transversalmente con respecto al orificio interior 4 (en una dirección aproximadamente perpendicular a un eje longitudinal de la boquilla).
A continuación, una o cada una de las dos áreas límite 9 puede tener una salida de gas 8A abierta en una superficie de la boquilla que puede entrar en contacto con el acero fundido.
Además, por ejemplo, en un caso donde un extremo superior de una boquilla 2 está formado como una capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste 5A, como se muestra en la figura 2, el área límite 9 existe en el lado inferior de una subregión de acoplamiento de ajuste de la boquilla 2 para extenderse transversalmente con respecto a un orificio interior 4 (en una dirección aproximadamente perpendicular a un eje longitudinal de la boquilla), y puede tener una salida de gas 8A abierta en una superficie de la boquilla que puede entrar en contacto con el acero fundido.
En cada una de las boquillas 2 ilustradas en las figuras 1 y 2, se introduce gas desde una entrada de gas 6 y se sopla desde la una o más salidas de gas 8A hacia el acero fundido a través de un depósito de gas 7.
En la presente invención, la salida de gas puede estar compuesta por una pluralidad de orificios pasantes o por una ranura. Aunque la función de relajación de tensión varía ligeramente dependiendo del número de orificios pasantes, el tamaño del orificio pasante, el tamaño (ancho) de la ranura o similares, puede determinarse de acuerdo con las condiciones de colada individuales, tal como el equilibrio con la cantidad de gas.
En el caso en el que la salida de gas está compuesta por una pluralidad de orificios pasantes, desde el punto de vista de obtener la función de relajación de tensión sobre toda la circunferencia del área límite lo más uniforme posible, el número de orificios pasantes se establece preferentemente en aproximadamente ocho o más, aunque depende del tamaño del área límite.
De acuerdo con el conocimiento de los presentes inventores, el diámetro del orificio pasante se establece preferentemente en 2 mm o menos, y el ancho de la ranura se establece preferentemente en 1 mm o menos, desde un punto de vista de optimización de un diámetro de burbuja de gas de gas en acero fundido, que ejerce una influencia sobre un efecto de flotación de inclusiones en un recipiente de acero fundido o en un molde de colada. La razón es que el ajuste hace posible controlar la cantidad de soplado de gas con un alto grado de precisión, y aumentar la tasa de burbujas de gas de diámetro pequeño (aproximadamente 3 mm o menos) lo que probablemente facilite la flotación de inclusiones en acero fundido y es menos probable que provoque defectos en el acero. Las figuras 9 y 10 muestran los resultados de un experimento modelo de agua del mismo.
Mientras tanto, incluso cuando se sopla gas en acero fundido, las inclusiones en acero fundido (inclusiones no metálicas) que consisten principalmente en alúmina se adhieren a la boquilla o al tapón, en algunos casos. Una región en la que dichas inclusiones no metálicas ejercen la mayor influencia en el control del caudal del acero fundido es la región de acoplamiento de ajuste mencionada anteriormente.
Por lo tanto, en la presente invención, un material refractario que tiene un contenido de carbono del 5 % en masa o menos (incluido cero) (material refractario sin carbono) y que exhibe propiedades antiadherentes contra las inclusiones no metálicas puede instalarse en la región de acoplamiento de ajuste.
La adhesión de las inclusiones no metálicas es un fenómeno que aparece como resultado de una combinación de diversos comportamientos que surgen dependiendo de las composiciones de un material refractario, y también depende de un contenido de carbono en un material refractario que puede ponerse en contacto con el acero fundido. La razón principal es que el carbono se eluye en el acero fundido a alta velocidad para engrosar la microestructura del material refractario.
Los presentes inventores han encontrado que, en una sala de pruebas y en una operación de colada real, una propiedad antiadherente de una boquilla se mejora significativamente estableciendo un contenido de carbono de un material refractario a instalar en la región de acoplamiento de ajuste, al 5 % en masa o menos (incluido cero), es decir, empleando un material refractario sin carbono como material refractario a instalar en la región de acoplamiento de ajuste.
El material refractario sin carbono puede ser un material refractario a base de alúmina o a base de alúmina-sílice. Sin embargo, los presentes inventores han encontrado que, en una sala de pruebas y en una operación de colada real, se usa más preferentemente como material refractario sin carbono un material que tiene: un contenido de ZrO2 del 75 % en masa o más, o un contenido de espinela (AhO3 ■ MgO) del 75 % en masa o más, y un contenido de carbono del 5 % en masa o menos (incluido cero), consistiendo un resto principalmente en un óxido.
Por otra parte, un material refractario de cuerpo principal que compone un cuerpo de boquilla de la boquilla puede ser un material refractario que comprende principalmente una materia prima refractaria seleccionada del grupo que consiste en una materia prima refractaria a base de alúmina, una materia prima refractaria a base de alúmina-sílice, una materia prima refractaria a base de espinela, una materia prima refractaria a base de circón y una materia prima refractaria a base de magnesia. Una boquilla, particularmente una boquilla de inmersión alargada, requiere una alta resistencia al choque térmico. Por lo tanto, en la presente invención, se puede usar un material que contiene un componente de carbono en una cantidad de aproximadamente el 12 al 30 % en masa como material refractario de cuerpo principal, como con un material refractario de cuerpo principal de uso común.
En este caso, la expansión térmica (aproximadamente del 1,0 al 1,4 % a 1500 °C) del material refractario sin carbono es mayor que la expansión térmica (en un material refractario a base de alúmina que tiene un contenido de carbono del 25 % en masa, aproximadamente del 0,5 al 0,6 % a 1500 °C) del material refractario de cuerpo principal anterior. Por lo tanto, cuando el material refractario sin carbono se instala en el lado interior o en una parte superior del material refractario de cuerpo principal, y particularmente cuando se forman en una estructura integral o continua, a menudo ocurre que el material refractario sin carbono presiona y rompe el material refractario de cuerpo principal.
Por lo tanto, en el caso donde el material refractario sin carbono se aplica como la "capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste", es preferible aplicar la presente invención.
El material refractario sin carbono (capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste) también se puede proporcionar en al menos una parte de una subregión de acoplamiento de ajuste del tapón para mejorar la función antiadherente contra las inclusiones no metálicas, o el efecto flotante de inclusiones en el molde de colada, en la región de acoplamiento de ajuste.
Cabe señalar que el material refractario sin carbono (capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste) que se aplicará a la subregión de acoplamiento de ajuste de la boquilla y la subregión de acoplamiento de ajuste del tapón no necesariamente debe ser igual en términos de composición. Por ejemplo, como material refractario sin carbono (capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste), puede aplicarse un material "que tiene un contenido de ZrO2 del 75 % en masa o más, y un contenido de carbono del 5 % en masa o menos (incluido cero), consistiendo un resto principalmente en un óxido" a la subregión de acoplamiento de ajuste de la boquilla, y se puede aplicar un material "que tiene un contenido de espinela (AhO3 ■ MgO) del 75 % en masa o más, y un contenido de carbono del 5 % en masa o menos (incluido cero), consistiendo un resto principalmente en un óxido" a la subregión de acoplamiento de ajuste del tapón.
En la presente invención, por ejemplo, como se muestra en las figuras 3 a 5, cada uno de los tres tapones 1 también puede comprender una o más salidas de gas 8B. Cada una de la una o más salidas de gas 8B del tapón 1 puede estar compuesta por uno o más orificios pasantes o por una ranura dispuesta debajo de un área de contacto del tapón 1 con la boquilla 2. En el tapón, el diámetro de cada uno de los orificios pasantes se establece preferentemente en 2 mm o menos, y el ancho de la ranura se establece preferentemente en 1 mm o menos.
En este caso, en cada uno de los tapones 1 ilustrados en las figuras 3 a 5, se introduce gas en un orificio interior 3 del tapón, y se sopla desde la una o más salidas de gas 8B hacia el acero fundido a través del orificio interior 3.
En la boquilla o el tapón, una porción entre los respectivos orificios pasantes de la pluralidad de orificios que sirven cada uno como salida de gas puede estar compuesta por uno de los materiales refractarios para la región de acoplamiento de ajuste (material refractario de región de acoplamiento de ajuste) y el material refractario de cuerpo principal. En otras palabras, cada uno de los orificios pasantes puede formarse para estar en contacto con uno del material refractario de región de acoplamiento de ajuste y el material refractario de cuerpo principal, o puede formarse para penetrar a través de uno del material refractario de región de acoplamiento de ajuste y el material refractario de cuerpo principal, o a través de un límite entre los mismos.
Como alternativa, puede proporcionarse mortero entre el material refractario de región de acoplamiento de ajuste y el material refractario de cuerpo principal, y los orificios pasantes pueden formarse en el mortero.
La figura 6 muestra ejemplos de la disposición de la salida de gas 8A de la boquilla.
La figura 6(A) muestra un ejemplo donde una parte de cada uno de una pluralidad de orificios pasantes 8A en el lado del orificio interior 4 está en contacto con la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste 5A, y el material refractario de cuerpo principal 2A está interpuesto entre dos adyacentes cualesquiera de la pluralidad de orificios pasantes 8A.
La figura 6(B) muestra un ejemplo donde una parte de cada uno de una pluralidad de orificios pasantes 8A en el lado de una periferia exterior de la boquilla está en contacto con el material refractario de cuerpo principal 2A, y la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste 5A está interpuesta entre dos adyacentes cualesquiera de la pluralidad de orificios pasantes 8A.
La figura 6(C) muestra un ejemplo donde la salida de gas 8A está formada como por una ranura anular aproximadamente continua. Se ha usado la expresión "ranura aproximadamente continua" porque es necesario formar parcialmente una parte de unión (en un área límite) entre el material refractario de cuerpo principal 2A y la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste 5A.
La figura 6(D) muestra un ejemplo donde se forma una pluralidad de orificios pasantes 8A en el mortero 10.
La figura 7 muestra ejemplos de la disposición de la salida de gas 8B del tapón.
La figura 7(A) muestra un ejemplo donde la salida de gas 8A está formada como un orificio pasante.
La figura 7(B) muestra un ejemplo donde una parte de cada uno de una pluralidad de orificios pasantes 8B en el lado del centro del tapón está en contacto con un material refractario de cuerpo principal 1A, y una capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste 5B se interpone entre dos adyacentes cualesquiera de la pluralidad de orificios pasantes 8B.
La figura 7(C) muestra un ejemplo donde una parte de cada uno de una pluralidad de orificios pasantes 8B en el lado de la periferia exterior del tapón está en contacto con la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste 5B, y el material refractario de cuerpo principal 1A se interpone entre dos adyacentes cualesquiera de la pluralidad de orificios pasantes 8B.
La figura 7(D) muestra un ejemplo donde la salida de gas 8B está formada como por una ranura anular aproximadamente continua. La razón para usar la expresión "ranura aproximadamente continua" es la misma que la descrita anteriormente.
La figura 7(E) muestra un ejemplo donde se forma una pluralidad de orificios pasantes 8B en el mortero 10.
Ejemplos
<Ejemplo A>
Con respecto a un efecto de relajación de tensión en el caso donde se proporciona una pluralidad de orificios pasantes en el área límite entre la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste (material refractario sin carbono) y el material refractario de cuerpo principal, se realizó un cálculo basándose en los hallazgos anteriores de una manera simplificada mediante un método de elementos finitos. En la Tabla 1 se muestra un resultado del cálculo.
En el campo "Método de formación" en la Tabla 1, "Integral" significa un caso donde dos mezclas de diferentes materiales refractarios se forman simultánea e integralmente en un solo cuerpo que tiene una microestructura continua, y "Segmentado" significa un caso donde dos segmentos formados por separado se fijan entre sí mediante una junta seca. El índice de tensión máxima es un valor obtenido asumiendo que la tensión máxima en el Ejemplo Comparativo 1 es 100. Un índice de tensión máxima más pequeño significa un mejor efecto de relajación de la tensión.
TABLA 1
Como se observa a partir de la comparación entre el Ejemplo comparativo 1 y el Ejemplo de la invención 1, en donde el método de formación de los mismos es "Integral", el Ejemplo de la invención 1 con orificios pasantes es superior en términos del efecto de relajación de la tensión. Además, como se observa a partir de la comparación entre el Ejemplo comparativo 2 y el Ejemplo de la invención 2, en donde el método de formación de los mismos es "Segmentado", el Ejemplo de la invención 2 con orificios pasantes es superior en términos del efecto de relajación de la tensión.
<Ejemplo B>
La figura 8 muestra una cantidad de adhesión de alúmina en cada uno de una pluralidad de materiales refractarios diferentes. Este es un gráfico obtenido organizando una pluralidad de hallazgos en una sala de pruebas y una operación de colada real.
En este caso, las muestras n.° 2, 7 y 10 no contienen carbono.
En la figura 8, la cantidad de adhesión de alúmina en cada muestra se indica mediante un índice de cantidad de adhesión de alúmina calculado basándose en la suposición de que una cantidad de adhesión de alúmina en un material refractario a base de alúmina (también denominado "material Ag ") que consiste principalmente en grafito y que tiene un contenido de carbono del 25 % en masa, es 1.
La figura 8 muestra que la cantidad de adhesión de alúmina se reduce en cada muestra hecha de un material refractario sin carbono. Específicamente, se encuentra un efecto reductor significativo de la cantidad de adhesión de alúmina cuando el contenido de carbono es del 5 % en masa o menos.
La figura 8 también muestra que, en un material a base de circonio (ZrO2) y un material a base de espinela, se encuentra un efecto reductor significativo de la cantidad de adhesión de alúmina cuando el contenido de circonio o espinela es de aproximadamente el 75 % en masa o más, y se encuentra un efecto reductor más significativo de la cantidad de adhesión de alúmina cuando el contenido de circonio o espinela es de aproximadamente el 80 % en masa o más,
Lista de números de referencia
1 : tapón
1A: material refractario de cuerpo principal del tapón
2 : boquilla
2A: material refractario de cuerpo principal de la boquilla (material refractario diferente del material refractario para la región de acoplamiento de ajuste)
3: orificio interno del tapón
4: orificio interno de la boquilla
5A, 5B: capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste (material refractario sin carbono) 6: entrada de gas
7: depósito de gas
8A, 8B: salida de gas (orificio pasante o ranura)
9: área límite entre la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste (material refractario sin carbono) y el material refractario de cuerpo principal
10 : mortero
Claims (11)
1. Una boquilla de colada continua (2) (en lo sucesivo en el presente documento denominada simplemente "boquilla") para ubicarse debajo de un tapón (1 ) para controlar un caudal de acero fundido en una colada continua de acero fundido, y que se puede acoplar adecuadamente con el tapón (1 ) en una región de acoplamiento de ajuste, comprendiendo la boquilla (2 ):
una subregión de acoplamiento de ajuste que incluye un área de contacto con el tapón (1 ), comprendiendo la subregión de acoplamiento de ajuste una capa (5A) compuesta por un material refractario para una región de acoplamiento de ajuste (la capa se denominará en lo sucesivo en el presente documento "capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste");
un cuerpo de boquilla compuesto por un material refractario (2A) diferente del material refractario para la región de acoplamiento de ajuste (el material refractario diferente se denominará en lo sucesivo en el presente documento "material refractario de cuerpo principal"); y
una salida de gas (8A) dispuesta en al menos un área límite (9) entre la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste (5A) y el material refractario de cuerpo principal (2A) en una superficie de la boquilla (2) que puede ponerse en contacto con el acero fundido.
2. La boquilla (2) según la reivindicación 1, en la que la salida de gas (8A) está compuesta por una pluralidad de orificios pasantes o por una ranura.
3. La boquilla (2) según la reivindicación 2, en donde cada uno de los orificios pasantes tiene un diámetro de 2 mm o menos, o la ranura tiene una anchura de 1 mm o menos.
4. La boquilla (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el material refractario para la región de acoplamiento de ajuste es un material refractario que tiene un contenido de carbono del 5 % en masa o menos (incluido cero) (este material refractario se denominará en lo sucesivo en el presente documento "material refractario sin carbono").
5. La boquilla (2) según la reivindicación 4, en donde el material refractario sin carbono tiene un contenido de ZrO2 del 75 % en masa o más, y un contenido de carbono del 5 % en masa o menos (incluido cero), consistiendo un resto principalmente en un óxido.
6. La boquilla según la reivindicación 4, en donde el material refractario sin carbono tiene un contenido de espinela (AhO3 ■ MgO) del 75 % en masa o más, y un contenido de carbono del 5 % en masa o menos (incluido cero), consistiendo un resto principalmente en un óxido.
7. La boquilla (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el material refractario de cuerpo principal (2A) es un material refractario que comprende principalmente una materia prima refractaria seleccionada del grupo que consiste en una materia prima refractaria a base de alúmina, una materia prima refractaria a base de alúminasílice, una materia prima refractaria a base de espinela, una materia prima refractaria a base de circón y una materia prima refractaria a base de magnesia.
8. Una combinación de boquilla y de tapón que comprende la boquilla (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, y un tapón (1), en donde el tapón (1) comprende una salida de gas (8B) por debajo de un área de contacto del mismo con la boquilla (2), en donde la salida de gas (8B) del tapón (1) está compuesta por uno o más orificios pasantes 0 por una ranura.
9. La combinación de boquilla y de tapón según la reivindicación 8, en donde cada uno de los orificios pasantes del tapón (1 ) tiene un diámetro de 2 mm o menos, o la ranura del tapón (1 ) tiene una anchura de 1 mm o menos.
10. La combinación de boquilla y de tapón según la reivindicación 8 o 9, en donde el tapón (1) comprende una subregión de acoplamiento de ajuste que incluye un área de contacto con la boquilla (2 ), en donde la subregión de acoplamiento de ajuste comprende la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste (5B).
11. Una combinación de boquilla y de tapón que comprende la boquilla (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, y un tapón (1), en donde el tapón (1) comprende una subregión de acoplamiento de ajuste que incluye un área de contacto con la boquilla (2 ), en donde la subregión de acoplamiento de ajuste comprende la capa de material refractario de región de acoplamiento de ajuste (5B).
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