JP3476312B2 - ジルコニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズル - Google Patents

ジルコニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズル

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JP3476312B2 JP22181196A JP22181196A JP3476312B2 JP 3476312 B2 JP3476312 B2 JP 3476312B2 JP 22181196 A JP22181196 A JP 22181196A JP 22181196 A JP22181196 A JP 22181196A JP 3476312 B2 JP3476312 B2 JP 3476312B2
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哲郎 伏見
悦弘 長谷部
陽一郎 望月
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東芝セラミックス株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼等の連続鋳造工
程におけるレードルとタンディシュ間、あるいはタンデ
ィシュとモールド間において使用される連続鋳造用ノズ
ルに関し、特にジルコニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズル
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、鋼等の連続鋳造工程におい
て、レードルとタンディシュ間、あるいはタンディシュ
とモールド間に、ロングノズル、浸漬ノズル等の連続鋳
造用ノズルが用いられている。これらノズルを用いると
溶鋼が空気と接触しないため、溶鋼の酸化を防止するこ
とができ、良好な鋳造を行うことができる。尚、連続鋳
造用ノズルにおいて、ジルコニア−黒鉛質は一般的に溶
鋼の湯面を覆う溶融スラグに接する部位に使用されてい
る。
【0003】この連続鋳造用ノズルは、アルミナ(Al
2 O3 )、ジルコニア(ZrO2 )、シリカ(SiO
2 )、マグネシア(MgO)、ムライト(3Al2 O3
・2SiO2 )等の酸化物原料、あるいは炭化珪素(S
iC)、炭化硼素(B4 C)等の炭化物原料、あるいは
ホウ化ジルコニウム(ZrB2 )等のホウ化物原料の少
なくともいずれか1つの原料から構成されると共に、珪
素(Si)などの金属を必要に応じて含む耐火性骨材
と、黒鉛とから構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の連続
鋳造用ノズルは、上記したように炭素を含有しており、
また、バインダーが固化することによるカーボンボンド
により組織が構成されている。そのため、酸化(脱炭)
によって組織劣化が起こり、この組織劣化によって、強
度低下、耐食性低下、耐熱衝撃抵抗性低下などを引き起
し、連続鋳造用ノズルの使用寿命を短いものとしてい
た。これを防止するために、従来から上述したような珪
素等の添加物を加え、カーボンの酸化、すなわち組織劣
化の防止を行っていた。しかし、上述したような珪素等
の添加物を加えても、酸化を完全に防止することはでき
ず、またカーボンの酸化防止の有効な温度域は、添加物
によって決まっており、連続鋳造用ノズルの使用温度に
よってはカーボンが酸化されるという技術的課題があっ
た。
【0005】一方、ジルコニア(ZrO2 )と黒鉛から
なる、いわゆるジルコニア−黒鉛質の鋳造用ノズルは、
他の鋳造用ノズルと比べ耐食性が優れるものの、前述の
ようにカーボンの酸化に伴う耐食性低下等の技術的課題
があった。
【0006】本発明は、上記技術的課題を解決するため
になされたものであり、ジルコニア−黒鉛質の連続鋳造
用ノズルにおいて、飛躍的にその耐食性を向上させた連
続鋳造用ノズルを提供することを目的とするものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるジルコニ
ア−黒鉛質の連続鋳造用ノズルは、ジルコニア−黒鉛質
の連続鋳造用ノズルにおいて、1〜40重量%のホウ化
ジルコニウムと1〜10重量%の窒化アルミニウムを含
有することを特徴とする。また、本発明にかかるジルコ
ニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズルは、金属アルミニウム
を1〜10重量%添加し、窒素雰囲気で焼成することに
より窒化アルミニウムを生成し、1〜10重量%の窒化
アルミニウムを含有することが望ましい。更に、本発明
にかかるジルコニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズルは、金
属アルミニウムを1〜10重量%添加し、800℃以上
1200℃未満の窒素雰囲気で焼成することにより窒化
アルミニウムを生成させることが望ましい。
【0008】このように構成された1〜40重量%のホ
ウ化ジルコニウムと1〜10重量%の窒化アルミニウム
を含有する本発明にかかるジルコニア−黒鉛質の連続鋳
造用ノズルにおいて、耐熱衝撃抵抗性、耐食性の向上が
認められた。特に、飛躍的に耐食性の向上することが確
認できた。
【0009】また、窒化アルミニウムの代わりに金属ア
ルミニウムを使用し、焼成時の雰囲気を窒素雰囲気に
し、材質中に窒化アルミニウムを点在させることによ
り、前述と同様の効果を奏することが認められた。
【0010】ここで、窒化アルミニウムまたは金属アル
ミニウムの添加量が1重量%未満ではその添加効果が顕
著に現れない。一方、窒化アルミニウムまたは金属アル
ミニウムの添加量が10重量%を越えると、ジルコニア
の相対量が減少することにより、耐食性の低下を引き起
こす。したがって、窒化アルミニウムまたは金属アルミ
ニウムの添加量は1〜10重量%の範囲が望ましい。
【0011】また、ホウ化ジルコニウムの添加量は1〜
40重量%の範囲が望ましい。1重量%未満の場合は、
耐食性向上の効果が顕著に現れなく、また40重量%を
越えると、耐熱衝撃抵抗性の低下が大きくなるためであ
る。また、ホウ化ジルコニウムは耐火物原料としては高
価であるため、多量の使用は望ましくはない。したがっ
て、ホウ化ジルコニウムの添加量は1〜40重量%の範
囲が望ましい。
【0012】更に、焼成時の雰囲気を窒素雰囲気にし、
窒化アルミニウムを生成させるためには、800℃以上
1200℃未満の温度で焼成するのが好ましい。金属ア
ルミニウムが窒化し、窒化アルミニウムを生成する温度
以上でなければならないため、800℃以上でなければ
ならない。また、1200℃以上では、ジルコニア−黒
鉛質では原料として含む部分安定化ジルコニアの安定化
剤が離脱する脱安定化減少が起こり、材質の特性に弊害
をもたらす。したがって、好ましい焼成温度は、800
℃以上1200℃未満である。
【0013】
【発明の実施の形態】ジルコニアー黒鉛質の連続鋳造ノ
ズルを製造し、熱衝撃抵抗係数及び耐食性指数を求め、
各ノズルを比較検討した。ここで、熱衝撃抵抗係数と
は、 熱衝撃抵抗係数=曲げ強さ/(熱膨張係数×動弾性率) で表され、この数値が大きい程、一般的に耐熱衝撃抵抗
性に優れているといえる。また、耐食性指数とは、高周
波誘導炉を用いて融解した鋼中に浸漬させることにより
評価するものであって、ある特定のノズルを100とし
た時の溶損比により算出される。この数値が大きい程、
耐食性に優れるといえる。
【0014】次に、各実施例及び比較例の配合割合を表
1に示す。比較例1を基本の配合とし、外率で窒化アル
ミニウムまたは金属アルミニウムを添加している。この
基本配合(比較例1)において、ホウ化ジルコニウムは
5重量%配合されている。また、窒化アルミニウムの添
加量は、実施例1(3重量%)、実施例2(7重量
%)、比較例2(12重量%)と増加させた。また、金
属アルミニウムの添加量は、実施例3(3重量%)、実
施例4(7重量%)、比較例3(12重量%)と増加さ
せた。尚、比較例2、比較例3は各々実施例と同じ原料
の組合せであるが、窒化アルミニウムまたは金属アルミ
ニウムの添加量が12重量%と本発明の範囲外にある。
【0015】次に、表1に示された実施例、比較例の供
試体の作製手順を説明すると、原料を混練後、成形圧
1.5ton/cm2 の静水圧プレスにて成形し、窒素雰囲気
下1000℃で焼成を行うことによって、供試体を得
た。
【0016】
【表1】
【0017】上記表1に示すように、基本配合である比
較例1と比較し、実施例1、2、3において、各々熱衝
撃抵抗係数、耐食性が向上している。特に耐食性の飛躍
的に向上することが認められた。一方、窒化アルミニウ
ムまたは金属アルミニウムの添加量を増加させ、12重
量%添加した比較例2、3は、耐食性指数が基本の配合
より低下しており、各々の添加による熱衝撃抵抗係数、
耐食性の向上効果が現れないことが確認された。
【0018】次に、今度は窒化アルミニウムの添加量を
一定とし、ホウ化ジルコニウムの添加量を変化させる試
作を行った。その各実施例及び比較例を表2に示す。ホ
ウ化ジルコニウムは部分安定化ジルコニウムで置換して
添加されている。つまり、比較例4を基本配合として、
ホウ化ジルコニウムの添加量は、実施例5(3重量
%)、実施例6(15重量%)、実施例7(30重量
%)、比較例5(45重量%)と増加させている。その
代わりにホウ化ジルコニウムの増加分を各配合におい
て、部分安定化ジルコニアの添加量を少なくさせてい
る。比較例5は各々実施例と同じ原料の組合せである
が、ホウ化ジルコニウムの添加量が45重量%と本発明
の範囲外にある。表2に示された実施例、比較例の供試
体の作製手順は表1の各配合での試作手順と同様であ
る。
【0019】
【表2】
【0020】上記表2に示すように、基本配合である比
較例4と比較し、実施例5、6、7、比較例5におい
て、各々耐食性が飛躍的に向上している。しかし、比較
例5は基本配合(比較例4)と比較し耐熱衝撃抵抗性が
大幅に減少しており、連続鋳造用ノズルとして要求され
る耐熱衝撃抵抗性が満足できるものではないことが確認
された。
【0021】以上のことから、ジルコニア−黒鉛質にお
いて、ホウ化ジルコニウム及び、窒化アルミニウムまた
は金属アルミニウムを添加することにより、連続鋳造用
ノズルの特性として要求される耐熱衝撃抵抗性及び耐食
性が向上することを認められ、特に、耐食性が飛躍的に
向上することが認められた。
【0022】尚、上記実施例では、供試体の作製に際し
焼成温度は1000℃であったが、これ以下またはこれ
以上の温度であってもよい。前述したように、1000
℃以下の場合は金属アルミニウムが窒化し、窒化アルミ
ニウムを生成する温度以上でなければならないため、8
00℃以上でなければならない。また、1000℃以上
の場合は、1200℃未満が望ましい。1200℃以上
では、ジルコニア−黒鉛質では原料として含む部分安定
化ジルコニアの安定化剤が離脱する脱安定化減少が起こ
り、材質の特性に弊害をもたらすためである。したがっ
て、好ましい焼成温度は、800℃〜1200℃であ
る。
【0023】また、窒化アルミニウムを材質中に点在さ
せる方法として、原料として窒化アルミニウムを添加し
てもよいし、また、前述のように金属アルミニウムを添
加し、焼成時の反応により、窒化アルミニウムを生成さ
せ、結果として窒化アルミニウムを点在させてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載された発
明よれば、ジルコニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズルにお
いて、1〜40重量%のホウ化ジルコニウムと、1〜1
0重量%の窒化アルミニウムを含有するため、カーボン
の酸化を抑制する効果を奏する。その結果、材質の強度
低下を防ぎ、耐熱衝撃抵抗性、特に、耐食性に優れた高
耐用性のジルコニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズルを得る
ことができる。
【0025】また、請求項2、3に記載された発明よれ
ば、金属アルミニウムを1〜10重量%添加し、窒素雰
囲気で焼成することにより窒化アルミニウムを生成させ
ることによって、1〜10重量%の窒化アルミニウムを
容易に含有させることができる。
フロントページの続き (72)発明者 望月 陽一郎 愛知県刈谷市小垣江町南藤1番地 東芝 セラミックス株式会社 刈谷製造所内 (56)参考文献 特開 平5−50197(JP,A) 特開 平2−172860(JP,A) 特開 昭62−202860(JP,A) 特開 平8−112666(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/10 330 B22D 11/10 320 B22D 41/54 C04B 35/48

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジルコニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズル
    において、1〜40重量%のホウ化ジルコニウムと1〜
    10重量%の窒化アルミニウムを含有することを特徴と
    するジルコニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズル。
  2. 【請求項2】 金属アルミニウムを1〜10重量%添加
    し、窒素雰囲気で焼成することにより窒化アルミニウム
    を生成し、1〜10重量%の窒化アルミニウムを含有す
    ることを特徴とする請求項1に記載されたジルコニア−
    黒鉛質の連続鋳造用ノズル。
  3. 【請求項3】 金属アルミニウムを1〜10重量%添加
    し、800℃以上1200℃未満の窒素雰囲気で焼成す
    ることにより窒化アルミニウムを生成させたことを特徴
    とする請求項2に記載されたジルコニア−黒鉛質の連続
    鋳造用ノズル。
JP22181196A 1996-08-05 1996-08-05 ジルコニア−黒鉛質の連続鋳造用ノズル Expired - Lifetime JP3476312B2 (ja)

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