FR2464769A1 - Casting pipe for continuous casting of steel - with refractory coating resisting erosion by molten casting powder, so pipe has long working life - Google Patents

Abstract

The pipe is located on the bottom of a tundish, so the bottom end of the pipe enters the molten steel in the mould. The pipe is made of a refractory mixt. of alumina and graphite, and possesses an integral layer of refractory on the peripheral zone of the pipe which comes into content with molten casting powder floating on the surface of the molten steel in the mould. Layer has excellent erosion resistance w.r.t. the molten casting powder, and contains by wt. 2-10% carbon, 70-90% ZrO2, 5-27% silicon carbide and or amorphous silica, and max. 3% of accidental impurities. The refractory layer is designed to provide the casting pipe with long working life. Layer prevents the molten layer of casting powder from attacking the pipe, so the latter will withstand the casting of molten steel contained in more than five ladles and fed through the tundish into the mould each ladle contains e.g. 250t steel.

Description

La présente invention concerne une busette d immersion pouvant servir pendant longtemps, qui est attachée comme une protubérance å peu près verticalement au fond d'un panier de coulée et sert a faire couler de l'acier fondu, amené dans le panier depuis une poche de coulée, dans une lingotière lors de la coulée continue d'acier. The present invention relates to an immersion nozzle which can be used for a long time, which is attached as a protrusion approximately vertically to the bottom of a tundish and is used to pour molten steel, brought into the basket from a ladle pocket. casting, in an ingot mold during continuous steel casting.

Dans la coulée continue d'acier, on utilise couramment et conjointement une busette a immersion ou un élément analogue et un fondant en poudre. In continuous steel casting, a common immersion nozzle or the like and a powdered flux are commonly used together.

Le fondant en poudre - contenant, par exemple, 35,46% en poids de SiO2, 6,08% en poids deA1203, 36,87%en poids de CaO et 8,05% en poids de Na2O, avec 5,33% en poids de perte au feu et des impuretés - est chargé sur le ménisque ou surface du bain d'acier dans la lingotière de coulée continue. Le fondant en poudre y fond et devient vitreux sous la chaleur de l'acier fondu ; il couvre tout le ménisque et pénètre en meme temps dans les interstices entre les cotés de la croûte solidifiée de la barre en cours de formation et les parois intérieures de la lingotière, de manière a recouvrir la surface de la barre coulée. L'acier liquide et la barre coulée sont ainsi isolés de l'air et protégées contre l'oxydation.La couche de fondant fondu absorbe en outre des inclusions non métalliques qui remontent a la surface du bain d'acier. Fondant powder - containing, for example, 35.46% by weight of SiO2, 6.08% by weight of A1203, 36.87% by weight of CaO and 8.05% by weight of Na2O, with 5.33% by weight loss on ignition and impurities - is loaded onto the meniscus or surface of the steel bath in the continuous casting mold. The powdered flux melts there and becomes glassy under the heat of the molten steel; it covers the entire meniscus and at the same time penetrates into the interstices between the sides of the solidified crust of the bar being formed and the interior walls of the mold, so as to cover the surface of the cast bar. The liquid steel and the casting bar are thus isolated from the air and protected against oxidation. The molten fondant layer also absorbs non-metallic inclusions which rise to the surface of the steel bath.

La busette å immersion est fixée a peu près verticalement au fond d'un panier de coulée, sous lequel elle forme une protu bérance et son extrémité inférieure plonge a travers la couche de fondant dans le bain d'acier contenu dans la lingotière. L'acier liquide que contient le panier s'écoule a travers la busette a immersion dans son fond et entre dans la lingotière sans avoir été exposé a l'air, sauf au stade initial du processus de coulée. The immersion nozzle is fixed approximately vertically to the bottom of a tundish, under which it forms a protuberance and its lower end plunges through the layer of flux in the steel bath contained in the mold. The liquid steel contained in the basket flows through the immersion nozzle in its bottom and enters the ingot mold without having been exposed to air, except at the initial stage of the casting process.

L'emploi d'une busette a immersion conjointement avec un fondant en poudre permet ainsi d'éviter efficacement des inconvénients tels que l'oxydation de l'acier liquide dans la lingotière et de la barre coulée extraite de la lingotière, l'établissement de turbulences dans le bain d'acier, le mélange d'air avec du fondant et du laitier et des éclaboussures d'acier liquide, pour obtenir ainsi une barre coulée saine dont la surface aussi bien que l'inté rieur soient d'excellente qualité. The use of an immersion nozzle together with a powdered flux thus effectively avoids drawbacks such as the oxidation of the liquid steel in the ingot mold and of the casting bar extracted from the ingot mold, the establishment of turbulence in the steel bath, the mixture of air with flux and slag and splashes of liquid steel, thus obtaining a healthy casting bar whose surface as well as the interior are of excellent quality.

Cornme matériaux pour la fabrication des busettes immersion, on connaît des réfractaires a base de silice amorphe, zircone-graphite etalumine-graphite. La fabrication consiste a mettre une certaine quantité de l'un de ces réfractaires en une forme déterminée, par exemple comme celle représentée par la coupe longitudinale schématique de la figure 1, puis de cuire l'article ainsi obtenu. La busette conventionnelle de la figure 1 possède un corps de busette 2, une bague d'entrée 3, un alésage 7 et un orifice de sortie 8. L'acier liquide sortant du panier non représenté auquel est fixée la busette pénètre dans la busette par la bague 3, traverse l'alésage 7 et sort par l'orifice 8 dans la lingotière.La busette, traversée par de l'acier liquide de température élevée, est exposée a de grands changements de température et de chocs thermiques, particulièrement au stade initial de la coulée, et l'alésage 7 est en outre érodé par l'écoulement d'acier. De plus, la partie de la surface extérieure du corps 2 en contact avec la couche de fondant est sérieusement érodéepar l'acier liquide et le fondant en poudre fondu. As materials for the manufacture of immersion nozzles, refractories based on amorphous silica, zirconia-graphite and alumina-graphite are known. Manufacturing consists in putting a certain quantity of one of these refractories in a determined shape, for example like that represented by the schematic longitudinal section in FIG. 1, then baking the article thus obtained. The conventional nozzle of FIG. 1 has a nozzle body 2, an inlet ring 3, a bore 7 and an outlet orifice 8. The liquid steel leaving the basket, not shown, to which the nozzle is fixed, enters the nozzle by the ring 3, passes through the bore 7 and exits through the orifice 8 in the ingot mold. The nozzle, crossed by liquid steel of high temperature, is exposed to large changes in temperature and thermal shock, particularly at the stage initial of the casting, and the bore 7 is further eroded by the flow of steel. In addition, the part of the outer surface of the body 2 in contact with the flux layer is seriously eroded by the liquid steel and the flux in molten powder.

Enfin, les problèmes de tenue des busettes deviennent d'autant plus épineux que l'on cherche a augmenter ces derniers temps de plus en plus la capacité et la durée de fonctionnement ininterrompu des machines a couler, notamment de façon à permettre la coulée continue de cinq poches (de cinq charges d'une poche).Finally, the problems of holding the nozzles become all the more thorny as one seeks to increase in recent times more and more the capacity and the uninterrupted operating time of the casting machines, in particular so as to allow the continuous casting of five pockets (of five loads of a pocket).

I1 existe donc un-besoin pour une busette à immersion ayant des propriétés lui permettant de résister aux dures conditions de service indiquées cidessus. Parmi ces propriétés, celles ayant le plus d'influence sur la durée de service sont a considérer en premier lieu ; il s'agit de la résistance aux changements brusques de température au stade initial de la coulée, de la tenue à l'érosion par l'acier et de la tenue à l'érosion par le fondant. Une busette dont ces trois propriétés ne sont pas toutes excellentes en même temps est incapable de tenir pendant une coulée ininterrompue du contenu de cinq poches. There is therefore a need for an immersion nozzle having properties enabling it to withstand the harsh operating conditions indicated above. Among these properties, those having the most influence on the service life should be considered first; These are the resistance to sudden changes in temperature at the initial stage of casting, the resistance to erosion by steel and the resistance to erosion by flux. A nozzle of which these three properties are not all excellent at the same time is incapable of holding during an uninterrupted pouring of the contents of five bags.

Cependant, tous les réfractaires connus pour la fabrication des busettes à immersion, à base de silice amorphe, zirconegraphite et alumine-graphite, ont des avantages et des inconvénients propres distincts et il est très difficile de réaliser une busette capable de résister aux dures conditions indiquées d'un seul de ces réfractaires. Plus précisément, le réfractaire a base de silice amorphe a un très faible coefficient de dilatation thermique et une tenue relativement satisfaisante a l'érosion par le fondant, la perte d'épaisseur étant de 2 a 3 mm pour chaque coulée continue de la charge d'une poche.Le réfractaire à base de silice amorphe est en revanche sujet a la fissuration sous l'effet de changements brusques de température, du fait que la silice amorphe se transforme pendant un service de longue durée, et a une tenue relativement faible à ltérosion par l acier tíqulde, en particulier par l'acier a forte teneur en manga nèse. Le réfractaire 9 base de zircone-graphitepossède une tenue relativement satisfaisante a l'érosion par l'acier, mais sa tenue l'érosion par le fondant est problématique. Le réfractaire à base d'alumine-graphite possède une bonne tenue a l'érosion par l'acier. However, all the refractories known for the manufacture of immersion nozzles, based on amorphous silica, zirconegraphite and alumina-graphite, have distinct advantages and disadvantages and it is very difficult to produce a nozzle capable of withstanding the harsh conditions indicated of only one of these refractories. More precisely, the refractory based on amorphous silica has a very low coefficient of thermal expansion and a relatively satisfactory resistance to erosion by the flux, the loss of thickness being 2 to 3 mm for each continuous casting of the charge d On the other hand, the refractory based on amorphous silica is subject to cracking under the effect of sudden changes in temperature, since the amorphous silica is transformed during a long service life, and has a relatively weak resistance to erosion by tíqulde steel, in particular by steel with a high manganese content. The refractory 9 based on zirconia-graphite has a relatively satisfactory resistance to erosion by steel, but its resistance to erosion by flux is problematic. The alumina-graphite refractory has good resistance to erosion by steel.

Les réfractaires a base de zircone-graphite et d'alumine-graphite, contenant tous deux du graphite, présentent une conductivité thermique élavée et sont par conséquent capables de bien résister à de grands changements de température et de chocs thermiques. Par contre leur structure devient poreuse par suite de l'oxydation et/ou de la dissolution du graphite par l'acier liquide et une érosion se produit par la pénétration d'acier et de fondant liquides dans les parties ainsi devenues poreuses, ce qui est un inconvénient commun 8 a cette caté- gorie de réfractaires.The zirconia-graphite and alumina-graphite refractories, both containing graphite, have a washed out thermal conductivity and are therefore capable of withstanding large changes in temperature and thermal shock. However, their structure becomes porous as a result of the oxidation and / or dissolution of graphite by liquid steel and erosion occurs by the penetration of steel and liquid flux in the parts thus become porous, which is a common drawback 8 to this category of refractories.

wn vue de résoudre les problemes mentionnés ci-dessus et d'améliorer notamment la tenue a l'érosion par l'acier et la tenue a l'érosion par le fondant, on a déjà proposé les trois busettes a Ir!lmersion décrites ciZaprès relativement aux figures 1 a 3 des dessins annexés et désignées respectivement par (1), (2) et (3). In order to solve the problems mentioned above and to improve in particular the resistance to erosion by steel and the resistance to erosion by fondant, the three Ir! lmersion nozzles described below have already been proposed. Figures 1 to 3 of the accompanying drawings and designated respectively by (1), (2) and (3).

(1) Busette a immersion pour la coulée continue selon le brevet
japonais publié sous le n 28,568/74 du 27 juillet 1974.(1) Immersion nozzle for continuous casting according to the patent
Japanese published under the number 28,568 / 74 of July 27, 1974.

Une busette selon ce brevet est représentée schématiquement an coupe longitudinale sur la figure 2 Elle possède une couche de réfractaire de haute tenue à l'érosion, faite d'un réfractaire à base de zircone par exemple, disposée sur l'une au moins des deux parties formant, l'une, le passage intérieur3 désigné par 10, dans l'alésage 7 et l'orifice de sortie 8 de la busette, l'autre, désigne par 1', une partie de la surface extérieure du corps 2 de la busette, partie qui est en contact avec la couche de fondant. A nozzle according to this patent is shown schematically in longitudinal section in FIG. 2 It has a refractory layer of high resistance to erosion, made of a refractory based on zirconia for example, placed on at least one of the two parts forming, one, the internal passage 3 designated by 10, in the bore 7 and the outlet orifice 8 of the nozzle, the other, denotes by 1 ′, a part of the external surface of the body 2 of the nozzle, part which is in contact with the flux layer.

Ces deux parties sont à fleur avec la surface intérieure respectivement extérieure du corps de la busette. Ces parties de haute tenuea l'érosion peuvent être faites de réfractaires à base de zircone, silice-zircone, zircone-mullite, mullite et oxyde de chrome.These two parts are flush with the inner and outer surface respectively of the body of the nozzle. These high erosion resistance parts can be made of refractories based on zirconia, silica-zirconia, zirconia-mullite, mullite and chromium oxide.

La silice amorphe, dont est faite la majeure partie du corps 2 de cette busette de l'art antérieur (1), possède un très faible coefficient de dilatation thermique et une tenue relativement satisfaisante a L'érosion par le fondant, tandis que sa tenue a l'érosion par l'acier est assez médiocre, comme déjà mentionné. Amorphous silica, of which the major part of the body 2 of this nozzle of the prior art (1) is made, has a very low coefficient of thermal expansion and a relatively satisfactory resistance to erosion by the flux, while its resistance erosion by steel is quite poor, as already mentioned.

De plus, la zircone (ZrO > ) quí est le principal cons
2- tituant de la couche de réfractaire formant le passage 10 dans l'alésage 7 et/ou la partie désignée par 1' sur le c8té extérieur de cette busette (1) de l'art antérieur possède une excellente tenue à l'érosion par le fondant.Cependant, lors de la cuisson, une différence considérable s'établit dans la dilatation thermique de la ou des couches de réfractaire 10 et/ou 1', dont le coefficient de dilatation thermique est élevé, et la partie principale du corps 2 de la busette, laquelle est faite de silice amorphe ayant un très faible coefficient de dilatation thermique, ce qui risque de provoquer la fissuration, à la fois du corps 2 et des parties 1G et/ou 1'. I1 devient ainsi difficile de réaliser une busette a immersion de ce type qui- soit totalement exempte de défaut et qui puisse résister aux dures conditions de service indiquées pour la coulée de plus de cinq poches d'acler.
In addition, zirconia (ZrO>) which is the main cons
2- titrating the refractory layer forming the passage 10 in the bore 7 and / or the part designated by 1 ′ on the outer side of this nozzle (1) of the prior art has excellent resistance to erosion by However, during firing, a considerable difference is established in the thermal expansion of the refractory layer (s) 10 and / or 1 ′, the coefficient of thermal expansion of which is high, and the main part of the body 2 of the nozzle, which is made of amorphous silica having a very low coefficient of thermal expansion, which risks causing cracking, both of the body 2 and of the parts 1G and / or 1 ′. It thus becomes difficult to produce an immersion nozzle of this type which is completely free of defects and which can withstand the harsh operating conditions indicated for the casting of more than five accler pockets.

(2) Busette a immersion pour la coulée continue selon la demande de
brevet japonais publiée provisoirement sous le nO 46,522!73 du
3 juillet 1973.(2) Immersion nozzle for continuous casting according to the request of
Japanese patent provisionally published under No. 46,522! 73 of
July 3, 1973.

La busette selon cette demande possède un corps en un réfractaire ayant une excellente tenue à ltérosion par l'acier et présente une- couche d'une excellente tenue à l'érosion par le fondant reccuvrant, soit tout le corps de la busette, soit une partie extérieure en contact avec la couche de fondant, de manière à etre à fleur avec le reste de la surface extérieure du corps de la busette ou de manière à former une protubérance par rapport a celle-ci. Un réfractaire d base d'alumine-graphite convient pour le corps (tenue A l'érosion par l'acier) et un réfractaire à base de silice amorphe convient pour la couche de haute tenue à l'érosion par le fondant. The nozzle according to this application has a body of a refractory having an excellent resistance to erosion by steel and has a layer of an excellent resistance to erosion by the overlapping flux, either the entire body of the nozzle, or a external part in contact with the fondant layer, so as to be flush with the rest of the external surface of the body of the nozzle or so as to form a protuberance with respect thereto. An alumina-graphite-based refractory is suitable for the body (resistant to erosion by steel) and an amorphous silica-based refractory is suitable for the layer with high resistance to erosion by flux.

Le corps de cette busette (2) de l'art antérieur est principalement d'alumine-graphite, comme c'est le cas pour la busette selon l'invention, décrite dans ce qui va suivre. Comme déjà indiqué, l'alumine-graphite a une excellente tenue à l'érosion par l'acier.  The body of this nozzle (2) of the prior art is mainly of alumina-graphite, as is the case for the nozzle according to the invention, described in what follows. As already indicated, alumina-graphite has an excellent resistance to erosion by steel.

Le constituant principal de la couche réfractaire sur la partie extérieure du corps de cette busette (2) de l'art antérieur est la silice amorphe. I1 a déjà été indiqué que ce matériau possède une tenue relativement bonne à l'érosion par le frondant, tandis que sa tenue à l'érosion par l'acier, en particulier l'acier à forte teneur en manganèse, est relativement médiocre. De plus, la silice amorphe est succeptible de se fissurer en raison de la transformation qu'elle subit pendant un service de longue durée. The main constituent of the refractory layer on the external part of the body of this nozzle (2) of the prior art is amorphous silica. I1 has already been indicated that this material has a relatively good resistance to erosion by the slingshot, while its resistance to erosion by steel, in particular steel with a high manganese content, is relatively poor. In addition, amorphous silica is susceptible to cracking due to the transformation it undergoes during long service life.

La disposition d'une couche réfractaire à base de silice amorphe sur la partie extérieure venant en contact avec la couche de fondant de cette busette (2) de l'art antérieur crée des problèmes en raison de la faible tenue à l'érosion par l'acier de cette couche réfractaire, au point qu'une busette ainsi réalisée est pratiquement incapable de tenir pendant la coulée ininterrompue du contenu de plus de cinq poches de coulée. The provision of a refractory layer based on amorphous silica on the outer part coming into contact with the flux layer of this nozzle (2) of the prior art creates problems due to the low resistance to erosion by l he steel of this refractory layer, to the point that a nozzle thus produced is practically incapable of holding during the uninterrupted casting of the content of more than five ladles.

(3) Busette à immersion pour la coulée continue selon le modèle d'utilité japonais publié provisoirement sous le n" 53,415/75 du
22 mai 1975.(3) Immersion nozzle for continuous casting according to the Japanese utility model published provisionally under the number 53,415 / 75 of
May 22, 1975.

Une busette selon cette demande est représentée schématiquement en coupe longitudinale sur la figure 3 des dessins annexés. A nozzle according to this application is shown schematically in longitudinal section in Figure 3 of the accompanying drawings.

Elle possède un corps 2 dont la partie 1" succeptible entre érodée localement par le contact avec la couche de fondant en poudre fondu, ou cette partie 1" plus une partie 1"' située directement sous elle, est formée d'un réfractaire z base de zircone-graphite ou à base de spinelle (MgO.A1203)-graphite,tandis que le reste du corps 2 est fait d'un réfractaire à base d'alumine-graphite.Le réfractaire à base de zircone-graphite a de préférence la composition chimique
Carbone (C) : de 15 à 30% en poids
Zircone (Zr02) : de 30 à 70% en poids
et Silice (Si02) : jusqu'a 20% en poids et le réfractaire à base de spinelle-graphite a de préférence la composition chimique
Carbone (C) : de 20 à 30% en poids
Silice (SiO2) : jusqu'à 10% en poids
Magnésie (MgO) : de 30 à 65% en poids
Alumine (Al O ) : de 10 à 40% en poids
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et autres : jusqu'à 5% en poids
Sur la figure 3, 7 désigne de nouveau l'alésage et 8 désigne l'orifice de sortie de la busette à immersion.Cette busette (3) de l'art antérieur a en commun avec la busette à immersion selon l'invention, décrite dans ce qui va suivre,'que le réfractaire utilisé pour la partie 1" en contact avec la couche de fondant et la partie 1"' située directement sous elle sont essentiellement formées de carbone (C), zircone (ZrO2) et silice (Si02). Cependant, dans la busette (3) de l'art antérieur, la teneur en carbone est relativement élevée puisque qu'elle atteint 15 à 30% en poids.Par conséquent, la structure du réfractaire devient poreuse par suite de l'oxydation et/ou de la dissolution de carbone par l'acier fondu, ce qui entraîne l'érosion de la zircone par la pénétration de l'acier et du fondant liquides dans les parties ainsi rendues poreuses et, par suite, l'accélération de l'érosion de la partie de la busette en contact avec la couche de fondant.It has a body 2, the part 1 "of which can be eroded locally by contact with the layer of fondant in molten powder, or this part 1" plus a part 1 "'located directly under it, is formed of a refractory z base of zirconia-graphite or based on spinel (MgO.A1203) -graphite, while the rest of the body 2 is made of a refractory based on alumina-graphite. The refractory based on zirconia-graphite preferably has the chemical composition
Carbon (C): 15 to 30% by weight
Zirconia (Zr02): 30 to 70% by weight
and Silica (Si02): up to 20% by weight and the spinel-graphite-based refractory preferably has the chemical composition
Carbon (C): 20 to 30% by weight
Silica (SiO2): up to 10% by weight
Magnesia (MgO): 30 to 65% by weight
Alumina (Al O): from 10 to 40% by weight
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and others: up to 5% by weight
In FIG. 3, 7 again designates the bore and 8 designates the outlet orifice of the immersion nozzle. This nozzle (3) of the prior art has in common with the immersion nozzle according to the invention, described in what follows, 'that the refractory used for part 1 "in contact with the flux layer and part 1"' located directly under it are essentially formed of carbon (C), zirconia (ZrO2) and silica (Si02 ). However, in the nozzle (3) of the prior art, the carbon content is relatively high since it reaches 15 to 30% by weight. Consequently, the structure of the refractory becomes porous as a result of oxidation and / or of the dissolution of carbon by the molten steel, which leads to the erosion of the zirconia by the penetration of the liquid steel and flux into the parts thus made porous and, consequently, the acceleration of the erosion of the part of the nozzle in contact with the flux layer.

La busette (3) de l'art antérieur résiste donc également difficilement aux dures conditions de service indiquées et comprenant notamment la coulée continue de plus cinq poches d'acier. The nozzle (3) of the prior art is therefore also difficult to withstand the harsh operating conditions indicated and comprising in particular the continuous casting of more than five steel pockets.

L'invention vise donc & apporter une busette à immersion ayant une longue durée de service dans la coulée continue d'acier et capable notamment de résister à la coulée ininterrompue à travers elle du contenu de cinq poches de coulée, dont la partie extérieure en contact avec la couche de fondant en poudre fondu recouvrant la surface du bain d'acier liquide dans la lingotière pendant la coulée possède une excellente tenue à l'érosion non seulement par l'acier mais aussi et spécialement par le fondant en poudre -fondu.  The invention therefore aims & provides an immersion nozzle having a long service life in the continuous casting of steel and capable in particular of resisting the uninterrupted casting through it of the contents of five ladles, the outer part of which is in contact with the layer of molten powder fondant covering the surface of the bath of liquid steel in the ingot mold during casting has excellent resistance to erosion not only by steel but also and especially by the molten powder fondant.

Selon l'invention, une busette à immersion pour la coulée continue d'acier, comprenant un corps de busette en réfractaire à base d'alumine-graphite et une couche réfractaire d'excellente tenue à l'érosion par le fondant, la couche réfractaire étant d'un seul tenant avec le corps de busette et étant disposée à fleur avec la surface extérieure de ce corps sur le cRté extérieur de celui-ci, de manière à venir en contact avec la couche de fondant sur la surface de l'acier lorsque la partie inférieure de la busette est immergée dans le bain d'acier contenu dans la lingotière, est caractérisée en ce que la couche réfractaire sur le cOté extérieur du corps de busette est essentiellement constituée, en pourcentages pondéraux, de 2 A 10% de carbone (C), 70 à 90% de zircone (zoo2), 5 à 27% d'au moins un composé du groupe comprenant le carbure de siliclum -(SiC) et la silice amorphe (Si02) et jusqu'd 3% d'impuretés diverses. According to the invention, an immersion nozzle for continuous steel casting, comprising a nozzle body in refractory material based on alumina-graphite and a refractory layer of excellent resistance to erosion by the flux, the refractory layer being in one piece with the nozzle body and being disposed flush with the outer surface of this body on the outer side thereof, so as to come into contact with the flux layer on the surface of the steel when the lower part of the nozzle is immersed in the steel bath contained in the mold, is characterized in that the refractory layer on the outer side of the nozzle body consists essentially, in weight percentages, of 2 to 10% of carbon (C), 70 to 90% of zirconia (zoo2), 5 to 27% of at least one compound from the group comprising silicon carbide - (SiC) and amorphous silica (Si02) and up to 3% d 'various impurities.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement-de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitaitfs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels
les figures 1 a 3 sont des coupes longitudinales schématiques de trois busettes a immersion de l'art antérieur, (1), (2), et (3), déjà décrites ; et
la figure 4 est une coupe analogue d'une busette à immersion selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the following description of several non-limiting exemplary embodiments, as well as from the appended drawings, in which
Figures 1 to 3 are schematic longitudinal sections of three immersion nozzles of the prior art, (1), (2), and (3), already described; and
Figure 4 is a similar section of an immersion nozzle according to the invention.

Une busette à immersion selon l'invention est capable de résister aux dures conditions de service indiquées et convient notamment pour la coulée ininterrompue de plus de cinq poches. Le corps de la busette est en alumine-graphite et sa partie extérieure en contact avec la couche de fondant sur la surface de l'acier quand la busette ylonge dans le bain d'acier de la lingotière est recouverte d'une couche réfractaire ayant la composition mentionnée dans ce qui précède. An immersion nozzle according to the invention is capable of withstanding the harsh operating conditions indicated and is particularly suitable for the uninterrupted pouring of more than five bags. The body of the nozzle is made of alumina-graphite and its external part in contact with the layer of flux on the surface of the steel when the nozzle is immersed in the steel bath of the ingot mold is covered with a refractory layer having the composition mentioned in the above.

Une telle busette est représentee schématiquement sur la figure 4. Son corps est désigné par 2 et la couche réfractaire mentionnée venant en contact avec le fondant est-désignee par 1. La figure 4 montre également une partie de la lingotière 5, le bain d'acier 4 contenu dans la lingotière et la couche de fondant en poudre fondu 5 flottant à la surface du bain d'acier. Comme la busette con ventior;nelle représentée sur la figure 1, la busette à immersion selon l'invention et représentée sur la figure 4 possède une bague d'entrée 'J. désigne de nouveau l'alésage de la busette, d'où partent, en bas, un seul ou plusieurs orifices de sortie 8.L'acier fondu contenu dans le panier de coulée (non représenté) auquel est attachée la busette à immersion passe par la bague 3 dans l'alésage 7 et pénè-tre par les orifices de sortie 8 dans la lingotière 5 avec régulation du débit d'acier liquide par une quenouille (non représen tee).  Such a nozzle is shown diagrammatically in FIG. 4. Its body is designated by 2 and the mentioned refractory layer coming into contact with the flux is designated by 1. FIG. 4 also shows part of the ingot mold 5, the bath of steel 4 contained in the mold and the layer of fondant in molten powder 5 floating on the surface of the steel bath. Like the nozzle con ventior; nelle shown in Figure 1, the immersion nozzle according to the invention and shown in Figure 4 has an inlet ring 'J. again designates the bore of the nozzle, from which leave, at the bottom, one or more outlet orifices 8. The molten steel contained in the tundish (not shown) to which the immersion nozzle is attached passes through the ring 3 in the bore 7 and penetrates through the outlet orifices 8 in the ingot mold 5 with regulation of the flow of liquid steel by a stopper (not shown in tee).

Le corps 2 peut être fait d'un réfractaire à base d'alumine-graphite de composition chimique connue, mais il est pré- férabe qu'll soit fait d'un réfractaire à base d'alumine-graphite ayant, par exempie, l'une des compositionssuivantes : de 48 à 51% en poids d'alumine, de 19 à 21% en poids de carbone, reste 28 à 31% en poids ; ou de 44 a 48% en-poids d'alumine, de 25 à 28% en poids de carbone, reste 26 à 29% en poids. Un réfractaire à base d'aluminegraphite possède une excellente tenue à l'érosion par l'acier liquide et un coefficient de conductivité thermique élevé en raison du carbone qu'il contient.Par suite, l'alésage 7, le ou les orifices de sortie 8 e,t la partie immergée dans l'acier-liquide du corps 2 sont moins susceptibles d'étire érodés par l'acier, exposés à des changements de température et des chocs thermiques moins grands au stade initial du processus de coulée et protégés ainsi plus efficacement contre la fissuration. Body 2 may be made of an alumina-graphite refractory of known chemical composition, but it is preferable that it be made of an alumina-graphite refractory having, for example, 1 one of the following compositions: from 48 to 51% by weight of alumina, from 19 to 21% by weight of carbon, remains 28 to 31% by weight; or from 44 to 48% by weight of alumina, from 25 to 28% by weight of carbon, 26 to 29% by weight remain. An alumina graphite refractory has excellent resistance to erosion by liquid steel and a high coefficient of thermal conductivity due to the carbon it contains. Consequently, bore 7, or the outlet orifices 8 e, t the part immersed in the steel-liquid of the body 2 are less likely to stretch eroded by the steel, exposed to temperature changes and less thermal shock at the initial stage of the casting process and thus protected more effectively against cracking.

Les raisons pour la limitationauxvaleurs indiquées des eneurs des constituants de la couche réfractaire 1 disposée sur le ctté extérieur du corps 2 et venant en contact avec la couche de fondant 6 sont les suivantes (1) Carbone (C). The reasons for limiting the indicated values of the constituents of the refractory layer 1 disposed on the outer side of the body 2 and coming into contact with the flux layer 6 are the following (1) Carbon (C).

e carbone a non-seulement pour effet d'augmenter la conductivité thermique, il diminue également la dilatation thermique d'un réfractaire. De plus, le carbone améliore la résistance à la fissurat on et la résistance au mouillage d'un réfractaire par l'acier liquide. Cependant, les erfets désirés ne peuvent pas être obtenus lorsque la teneur en carbone est inférieure 2% en poids, ce qui est par conséquent sa limite inférieure. Si la teneur en carbone dépasse au contraire 10% en poids, il se produit une oxydation et une dissolution partielles du carbone par l'acier liquide, ce qui rend le réfractaire poreux. L'acier et le fondant liquides pénètrent dans les parties ainsi rendues poreuses et produisent l'érosion de la zircone, comme déjb mentionné.La teneur en carbone ne doit donc pas dépasser 10% en poids. Le carbone peut être présent sous forme de graphite ou sous forme de carbone amorphe. carbon not only has the effect of increasing thermal conductivity, it also decreases the thermal expansion of a refractory. In addition, carbon improves the resistance to cracking and the resistance to wetting of a refractory by liquid steel. However, the desired effects cannot be obtained when the carbon content is less than 2% by weight, which is therefore its lower limit. If, on the contrary, the carbon content exceeds 10% by weight, partial oxidation and dissolution of the carbon takes place by the liquid steel, which makes the refractory porous. The liquid steel and flux penetrate into the parts thus made porous and produce the erosion of the zirconia, as already mentioned. The carbon content must therefore not exceed 10% by weight. The carbon can be present in the form of graphite or in the form of amorphous carbon.

(2) Zircone (ZrO2).(2) Zirconia (ZrO2).

La zircone est ajoutée pour éviter ltérosion par le fondant en poudre fondu en raison de la très grande résistance de la zircone à l'érosion par le fondant. La tenue désirée à l'érosion par le fondant ne peut cependant pas Btre obtenue lorsque la teneur en zircone est inférieure à 70% en poids, ce qui explique pourquoi sa limite inférieure est fixée à 70% en poids. En raison de sa forte dilatation thermique, lorsque la teneur en zircone dépasse au contraire 90% en poids, il y a une tendance à la fissuration au stade initial de la coulée. La limite supérieure de la teneur en zircone est donc fixée à 90% en poids. La zircone utilisée peut être stabilisée ou non. Zirconia is added to prevent erosion by the fondant in molten powder due to the very high resistance of zirconia to erosion by the fondant. The desired resistance to erosion by the flux cannot, however, be obtained when the zirconia content is less than 70% by weight, which explains why its lower limit is fixed at 70% by weight. Due to its high thermal expansion, when the zirconia content on the contrary exceeds 90% by weight, there is a tendency to crack at the initial stage of casting. The upper limit of the zirconia content is therefore set at 90% by weight. The zirconia used can be stabilized or not.

(3) Carbure de silicium (SiC) et silice amorphe SiO2).(3) Silicon carbide (SiC) and amorphous silica SiO2).

Comme déjà indiqué, le carbone a tendance à être oxydé et dissous par l'acier liquide. Pour compenser cet inconvénient, du carbure de silicium, qui est un carbure stable, est ajouté selon les besoins à la place d'une partie du carbone a ajouter. Plus pré aisément, du fait que le carbure de silicium a l'avantage d'être moins susceptible d'8t-re oxydé et aussi parce que, meme s'il est oxydé, il se forme une pellicule de silice qui empêche l'oxydation ou la dissolution du carbone par l'acier liquide, le carbure de silicium est utile pour réduire la tendance d'un réfractaire à devenir poreux sous l'effet de l'oxydation et de la dissolution du carbone par l'acier. As already mentioned, carbon tends to be oxidized and dissolved by liquid steel. To compensate for this drawback, silicon carbide, which is a stable carbide, is added as necessary in place of part of the carbon to be added. More easily, due to the fact that silicon carbide has the advantage of being less susceptible to oxidized oxidation and also because, even if it is oxidized, a film of silica is formed which prevents oxidation. or the dissolution of carbon by liquid steel, silicon carbide is useful to reduce the tendency of a refractory to become porous under the effect of oxidation and dissolution of carbon by steel.

De plus, en raison de sa conductivité thermique relativement élevée, l'addition de carbure de silicium permet d'améliorer la conduvtivité thermique d'un réfractaire.In addition, due to its relatively high thermal conductivity, the addition of silicon carbide makes it possible to improve the thermal conductivity of a refractory.

La silice amorphe (SiO2) possède un très faible coefficient de dilatation thermique. Cet substance est donc ajoutée, selon les besoins, pour réduire la dilatation thermique d'un réfractaire et compenser ainsi l'effet de la dilatation thermique élevée de la zircone. La silice amorphe possède en outre une excellente tenue à l'érosion par le-fondant. Amorphous silica (SiO2) has a very low coefficient of thermal expansion. This substance is therefore added, as necessary, to reduce the thermal expansion of a refractory and thus compensate for the effect of the high thermal expansion of the zirconia. Amorphous silica also has excellent resistance to erosion by flux.

La teneur en carbure de silicium et/ou silice amorphe ne doit cependant pas être inférieure à 5% en poids car, dans le cas contraire, les effets désirés mentionnés ci-dessus ne peuvent pas titre obtenus. Lorsque, d'un autre cté, la teneur en carbure de silicium et/ou silice amorphe dépasse 27% en poids, la teneur en zircone relativement faible qui en résulte ne permet pratiquement plus d'obtenir la tenue désirée à l'érosion par le fondant. La teneur en carbure de silicium et/ou silice amorphe ne devrait donc pas dépasser 27% en poids. The content of silicon carbide and / or amorphous silica must not, however, be less than 5% by weight because, otherwise, the desired effects mentioned above cannot be obtained. When, on the other hand, the content of silicon carbide and / or amorphous silica exceeds 27% by weight, the relatively low zirconia content which results therefrom practically no longer makes it possible to obtain the desired resistance to erosion by the fondant. The content of silicon carbide and / or amorphous silica should therefore not exceed 27% by weight.

Lorsque, par exemple, le corps de busette possède une épaisseur de 20 à 25 mm, il suffit que la couche réfractaire ayant la composition dont les limites viennent d'entre indiquées et venant en contact avec le fondant possède une épaisseur de 10 a 15 mm. When, for example, the nozzle body has a thickness of 20 to 25 mm, it suffices that the refractory layer having the composition whose limits come from indicated and coming into contact with the flux has a thickness of 10 to 15 mm .

Exemple 1.Example 1.

Cet exemple porte sur la réalisation d'une busette à immersion comme celle représentée sur la figure 4. Le corps 2 de la busette est réalisé d'un réfractaire conventionnel à base d'aluminegraphite. Un réfractaire comprenant 3% en poids de graphite, 72% en poids de zircone non stabilisée, 15% en poids de carbure de silicium et 10% en poids de silice amorphe mélangés avec du goudron et du brai comme liants est utilisé comme matériau pour la partie extérieure 1 du corps 2 de la busette, c'est-à-dire pour la partie venant en contact avec la couche de fondant 6.Ces réfractaires sont mis en forme selon un procédé conventionnel de pressage au caoutchouc puis cuits en vue de la production d'une busette comme celle représentée sur la figure 4 et comprenant une couche réfractaire, formant la partie extérieure 1 du corps 2 de la busette, d'une excellente tenue à l'érosion par le fondant et d'un seul tenant avec le corps 2. This example relates to the production of an immersion nozzle like that shown in FIG. 4. The body 2 of the nozzle is made of a conventional refractory based on alumina graphite. A refractory comprising 3% by weight of graphite, 72% by weight of unstabilized zirconia, 15% by weight of silicon carbide and 10% by weight of amorphous silica mixed with tar and pitch as binders is used as material for the outer part 1 of the body 2 of the nozzle, that is to say for the part coming into contact with the layer of flux 6. These refractories are shaped according to a conventional rubber pressing process and then baked for the production of a nozzle like that shown in FIG. 4 and comprising a refractory layer, forming the external part 1 of the body 2 of the nozzle, of excellent resistance to erosion by the flux and in one piece with the body 2.

Une telle busette a été utilisée pour la coulée continue en deux lignes de six charges d'acier calmé à l'aluminium d'une poche de coulée de 250 t. Après cette coulée, la partie extérieure 1 de la busette, ayant été en contact avec la couche de fondant 6, n'avait été érodée, sur un côté, que d'une épaisseur de 10 mm.  Such a nozzle was used for the continuous casting in two lines of six charges of steel quenched with aluminum from a ladle of 250 t. After this casting, the outer part 1 of the nozzle, having been in contact with the flux layer 6, had only been eroded, on one side, with a thickness of 10 mm.

A titre de comparaison, trois charges d'acier calmé à l'aluminium d'une poche de 250 t ont été coulées en continu en deux lignes avec utilisation d'une busette à immersion conventionnelle corme celle de la figure 1, faite d'une seule sorte de réfractaire à base d'alumine-graphite. La partie extérieure de la busette, venant en contact avec la couche de fondant, présentait à ce stade, sur un côté, une érosion très sérieuse, d'une profondeur de 25 mm, de sorte qu'il était impossible de poursuivre la coulée. By way of comparison, three charges of aluminum-hardened steel from a 250-t ladle were poured continuously into two lines using a conventional immersion nozzle like that of Figure 1, made of a the only kind of alumina-graphite refractory. The outer part of the nozzle, coming into contact with the flux layer, presented at this stage, on one side, a very serious erosion, with a depth of 25 mm, so that it was impossible to continue casting.

Exemple 2.  Example 2.

Une busette à immersion était préparée sous les mêmes conditions et avec la merle construction que ? busette sotte de l'exemple 1, sauf qu'un réfractaire comprenant 2% en poids de graphite > 10% en poids de carbure de silicium et 88% en poids de zircone stabilisée par iigO, mélangés avec de la résine phénolique comme liant, était utilisé comme matériau pour la partie extérieure du corps 2 de la busette
Cette busette était utilisée pour la coulée continue en une ligne de huit charges d'acier calmé par aluminium-silicium d'une poche de coulée de 100 t.Après la coulée, la partie extérieure 1, ayant été en contact avec la couche de fondant 6, présentait sur un cJté une érosion sur 16 mm, ce qui permettait encore de poursuivre la coulée.Was an immersion nozzle prepared under the same conditions and with the construction robin as? foolish nozzle of example 1, except that a refractory comprising 2% by weight of graphite> 10% by weight of silicon carbide and 88% by weight of zirconia stabilized by iigO, mixed with phenolic resin as binder, was used as material for the external part of the body 2 of the nozzle
This nozzle was used for continuous casting in a line of eight charges of aluminum-silicon quenched steel from a 100 t ladle. After casting, the outer part 1, having been in contact with the flux layer 6, showed on one side erosion over 16 mm, which still made it possible to continue casting.

A titre de comparaison, trois charges d'un acier calmé par aluminium-silicium d'une poche de coulée de 100 tétaient coulées en continu e une ligne avec utilisation d'une busette à immersion conventionnelle faite d'une seule sorte de réfractaire à base d'alumine- graphite, comme la busette témoin de l'exemple 1. A ce stade, la busette, d'une épaisseur de 30 mm, était rompue par suite de sa fusion. By way of comparison, three charges of aluminum-silicon quenched steel from a 100 tapping ladle were continuously cast in a line using a conventional immersion nozzle made of a single kind of refractory based alumina-graphite, like the control nozzle of Example 1. At this stage, the nozzle, 30 mm thick, was ruptured as a result of its fusion.

Il ressort de ce qui précède que l'invention permet de produire une busette à immersion pour la coulée eontinue d'acier, qui est capable de résister pendant toute la durée d'une coulée de de cinq poches successives et présente une durée de service allant du double au triple de celle des busettes à immersion conventionnelles,  It follows from the foregoing that the invention makes it possible to produce an immersion nozzle for the continuous casting of steel, which is capable of withstanding for the entire duration of a casting of five successive pockets and has a service life ranging from double to triple that of conventional immersion nozzles,

Claims (1)

REVENDICATION CLAIM Busette à immersion pour la coulée continue d'acier, comprenant un corps de busette en réfractaire à base d'aluminegraphite et une couche réfraccaire d'excellente tenue à l'érosion par un fondant en poudre fondu, la couche réfractaire étant d'un seul tenant avec le corps de busette et étant disposée à fleur avec la surface extérieure de ce corps sur le cOté extérieur de celui-ci, de maniere à venir en.contact avec la-couche de fondant en poudre fondu flottant sur la surface de l'acier lorsque la partie inférieure de la busette est immergée dans le bain d'acier contenu dans une lingotière, caractérisée en cé que la couche réfractaire sur le catie extérieur du corps de busette est essentiellement constituée, en pourcentages pondéraux, de 2 à 10% de carbone (C), 70 à 90% de zircone (ZrO2), 5 à 277 d'au moins un composé du groupe comprenant le carbure de silicium (SiC) et la silice amorphe (SiO2) et jusqu'à 3% impuretés diverses.  Immersion nozzle for continuous steel casting, comprising a refractory nozzle body based on alumine graphite and a refractory layer of excellent resistance to erosion by a molten powder flux, the refractory layer being in one holding with the nozzle body and being disposed flush with the external surface of this body on the external side thereof, so as to come into contact with the layer of fondant in molten powder floating on the surface of the steel when the lower part of the nozzle is immersed in the steel bath contained in an ingot mold, characterized in that the refractory layer on the outer surface of the nozzle body consists essentially, in weight percentages, of 2 to 10% of carbon (C), 70 to 90% of zirconia (ZrO2), 5 to 277 of at least one compound from the group comprising silicon carbide (SiC) and amorphous silica (SiO2) and up to 3% various impurities.