JPH03501245A - 鋳造要素の被覆材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 鋳造要素の被覆材料 本発明は、鋳造用シュラウドを被覆するための新規な材料に関し、更に詳しくは 、キルド鋼又はアルミニウムとの合金鉄鋳造用シュラウドの被覆材料に関する。

鋼の還元精練操作及び鉄から鋼への変換後、この金属は無視できない量の溶存酸 素を含んでいる。この酸素は、特にその金属の鋳造及び−膜加工の際に致命的な ものである。

この溶存酸素を抑えるために脱酸剤が使用される。この脱酸剤としては珪素、炭 素、マグネシウム及びアルミニウムが挙げられる。この内、主としてアルミニウ ムが、合金であるなしにかかわらず、鋼の脱酸に使用され、その結果が最良のも のである。

しかしながら、鋳造時に未だに良く知られていない理由や条件により、アルミナ の微粒子が鋳造用シュラウド、例えばノズルの中にたまり、鋳造システムの正常 な進行をほぼ全面的に阻害したり、その進行に対して決定的な問題を起し得る。

このような難点を軽減するための解決法の１つに、アルミナがたまる鋳造要素を 頻繁に交換してやるという方法があるが、この解決法はコスト高であり、特に、 連続鋳造の場合に分配器から出てくる金属を通す鋳造ノズルの耐用貴官をかなり 縮めるという問題がある。

このノズルの耐用期間を延長するために、添加するアルミニウムの量をてきるだ け減らすという別の解決法かあるが、この軽減方法はしかしなから満足すべきも のてはない。

１９８０年代の初めにエミリオーｖリノ（Ｅｍｉｌｉｏ　Ｍａｒｉｎｏ）とアル ド・ラマシオッチ（Ａｌｄｏ　Ｒａｍａｃｃｉｏｔｔｉ）によってなされた研究 はフランス国特許第２，５２９，５４０号として刊行されるに至っている。この 刊行物中には、ノズル中のアルミナの蓄積は、ノズルが、必要に応じて付加的要 素を伴う石灰から製造されているが故に避けられることが示されている。これ等 の要素は、総量か３重量％から２５重量％の間てあり、粒子の成長を促進するよ うなされている。

この技法は、アルミナ粒子の蓄積に関し極めて良好な結果を与えるものであるが 、これ等のノズルの保管と輸送に注意を要するという大きな欠点がある。即ち、 このような耐火材料は、はとんどの部分が、あるいは１００％が生石灰からなる ため湿気に対して極めて反応し易く、鋳造要素が湿気にさらされている時には機 械的性質の損失を招く。

これが、溶融金属と接触する鋳造要素部分を、アルミナと共に低融点の共晶を形 成する無機層て覆うという新しいアプローチを研究開発した理由である。これ等 の共晶は溶融金属の流れによりアルミナと一緒に洗われて除去される。

この技法は、確かに従来の技法に比較してかなりの改良かなされてはいるものの 、アルミナの蓄積を抗アルミナ蓄積層の浸食で置き換えたにすぎず、この抗アル ミナ蓄積層の浸食により、鋳造要素の耐用期間が減少することとなる。

シアロン（ＳｉＡＩＯＮ）型の複合材料を使用することにより顕著な進歩がみら れる（１９８７年１１月ｌＯ〜１３日に日本の東京て開催された耐火材料に関す る第２回国際会議「耐火物°８７」て刊行された、ディ、ビー。

ホガート（Ｄ、Ｂ、Ｈｏｇｇａｒｄ）、シー、アイ、ランクール（Ｇ、１．Ｒａ ｎｃｏｕｌｅ）、エイチ、ケー、フィッシュラ−（Ｈ，Ｋ。

Ｆｉｓｈｌｅｒ）の「鋼の連続鋳造の際に使用される、石墨化アルミナが底にた まった注出ノズル中のアルミナの生成発達を減衰するライナの開発」を参照）が 、決定的なものではない。

こうした理由により、本発明の目的の１つはアルミナの蓄積を避けるための注出 要素の被覆材料を提供することにある。

本発明のもう１つの目的はアルミナの蓄積が困難、あるいはほとんど不可能であ る鋳造要素を提供することにある。

本発明の最後のもう１つの目的は、前記鋳造要素を使用する。アルミニウム又は アルミニウム／マグネシウム合金等のアルミ合金によって脱酸された合金鉄の鋳 造方法を提供することにある。

これ等の目的及び以下に現われる他の目的は、少なくとも１４００°Ｃての使用 条件下て酸化カルシウムを遊離する能力を有する石灰質の組成物を有し、酸化カ ルシウムで表わされるそのカルシウム含有量かｃａ、１０％とｃａ、５０％との 間、好ましくはｃａ、２０％とｃａ、５０％との間にあり、前記石灰質の組成物 が、焼結により炭素／炭素型の結合を与える結合剤群から選ばれる結合剤を介す る焼結により結合していることを特徴とする鋳造要素の被覆材料を用いることに より達成される。

ここて、上記パーセントは重量パーセントのことである。

本発明に関してなされた研究時に、実際、このような組成物を含有するため、ア ルミニウム又はアルミニウム／マグネシウム合金等の合金の１種によって脱酸さ れた合金鉄の鋳造時アルミナ／酸化カルシウムの比かおよそ６：ｌである共晶又 は共析混合物の層がアルミニウムに富んだ金属と接触して成長した。この層は、 アルミナに対する抗接着性及び基材に対する接着性という驚くべき特性を有する が、これはカルシウムに対する後者基材の親和性によるものと推定される。従っ て、この層はアルミナの蓄積を防止し、この層を鋳造要素に固着しておくことに より、鋼又は合金鉄が溶湯との流動による摩擦から後者基材を保護する。

このように、最初の鋳造の後、合金鉄が充分アルミニウムに富んでいたならば、 前記材料て被覆された合金鉄と接触する面は、アルミナ／生石灰のモル比が６： １に近い共析物質たりうる組成物によって少なくとも部分的に覆われる。

一般的に酸化物の形態にあるカルシウム主材料は、好ましくは比較的湿気の多い 雰囲気中ても石灰がその安定性を確保するのに充分な親和性を有している。つま り、酸化物と水との熱力学反応に関する文献に詳説されるように、消石灰の生成 反応は生石灰が水和する。非常に強い発熱を伴う反応であり、（膨張により物理 的な結合が破断し得る）かなりの体積の膨張を伴うものであるため、このような 現象は避けねばならない。

この主材料は、生石灰とほとんど結合せず、かつ鋳造時に生石灰を遊離する特性 を有しており、もってアルミナと結合し、場合によっては種々の他の不純物と共 に共析物質たる界面相を形成する。

この主材料と石灰質の組成物とは鋳造温度において耐火性がある。この炭酸カル シウム組成物は、所定の範囲でてきるだけ均質であり、好ましくは溶融により、 あるいは固体状態における主材料と生石灰等のカルシウム組成物との反応により 得られる。

この主材料は無添加の状態て、あるいは微量の添加要素の存在下て使用され得る 。

主材料のモデル的及び最良の代表例はジルコニア（ＺｒＯ２）であり、このため 石灰質組成物は、好ましくはジルコニア（ＺｒＯ２）を特に４０％から８５％の 範囲て、また、酸化カルシウムを１５％から６０％、好ましくは２３％から５０ ％の範囲てそれぞれ変わる量含む、この比率には材料を結着するための結合剤が 考慮されていない、前記した要素は、高温焼成による結合形成が続く均等プレス によって単塊もしくは単片状に、又はインサートの形態にもしくはこれを介して 形成することがてき、この要素自体及びインサートは別々に焼成され得る。また 、これ等の２片の内の１片を先に焼いて次いて全体を焼き直し、これ等の片をよ り一層良好に結合することもできる。しかしながら、この解決方法は例えそれ以 外に技術的興味があるものであったとしても比較的費用がかかるという欠点があ る。

これ等の要素は、要素全体に対する炭素／炭素結合を形成するための還元雰囲気 中の焼結処理の前段としての鋳造、振動鋳造、等圧プレス及び−軸プレスから成 る技法グループから選ばれる技法によって製造される。

前記した要素被覆用材料が含まれない鋳造要素部分は、良く知られた材料により 良く知られた方法で製造される。特に、製造してみれば、この種のほとんどの装 置が上述の事情下にあるので、熟練技術者は、直ちにアルミナ及び／又はジルコ ニア化合物の大なる利点を知覚するのてありましょう。

本発明は、特に鋳造用ノズルの製造に適しており、中ても分配器と連続鋳造装置 の間の脱酸アルミニウム合金鉄鋳造用ジェット保護管たる鋳造用ノズルの製造に 特に適している。従って、このノズルはジェット保護管の役割をなす。

本発明は、また、前記要素の鋳造物と接触する部分が鋳造要素中のアルミナの堆 積による圧迫現象を避けるために前記材料て覆われていることを特徴とする、ア ルミニウム又はその合金の一種て脱酸した合金鉄のための連続鋳造方法を提供す るものである。

この工程の間の鋳造中にに〇の比率に近いアルミナ／酸化カルシウムの共晶化合 物の層か形成されるか。

この共晶化合物は１４００°Ｃ以上の温度て生じる。

上記数字において、ゼロは重要な数てはないか、重要な数の位決めの意味を持つ 。

本明細書においては合金鉄及び鋼についてのみ言及されているが、本発明は、鋳 造の間にアルミナの蓄積の恐れのあるあらゆる液体金属の鋳造に適用することが てきる。

以下に本発明の特徴をより理解してもらうために実施例を示すが１本発明はこの 実施例に限定されるものては本発明に係る被覆材料は種々の割合の酸化カルシウ ムで安定させた溶融ジルコニアから製造された。

採用した操作方法は以下の通っである。

ジルコニア・石灰材料を予めグラファイト及び鋼の鋳造の間の使用に適した特性 （対酸化性、成形時の可塑性、機械的強度等を含む）を与えるように設定された 有機及び無機の助剤と混合する。これ等の材料は鋳造用ノズルとして望ましい幾 何学形状に従って耐火組Ｔ＆物を圧縮することによって成形される。この片は次 いて炭素結合を形成するために必要な焼成処理を行ない、これによりこの材料に 特別な性質が付与される。この製品はその用途に応して機械加工してもしなくて もよい。

種々の被覆材料の組成を以下の第工表に、そして新規な抗蓄積層の物理的性質を 第ｎ表に示す。

（以下、余白） 第１唐 ４アルミナ層の組 実施例１　実地例ス　実施例ユ　実施例４粒状溶融ジルコニア”　４Ｂ、６　４ ４．７　−−　−−（１４ＥａＯ） 微細な溶融ジルコニア”　２５．７　２３．６　−−　−−（１４ＥａＯ） 粒状溶融ジルコニア”　−−−−４７，９４４，２（２６＄Ｃａ０） 微細な溶融ジルコニア”　−−−−２５，３２３，４（２６ＥａＯ） グラファイト　１１．９　１６．４　１１．７　１６．２金属性シリコン　３． ６　３．３　３．５　３．３８クツクソン産果て販売されている製品国際調査報 告 □□’＝　ＰＣＴ／ＦＲ８９１００３３７国際調査報告 ＦＲ８９００３３７ ＳＡ　２９９９４

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも１４００℃で酸化カルシウムを遊離する能力を有する石灰質の組 成物からなり、酸化カルシウムで表わされるそのカルシウム含有量が１０％と６ ０％の間、好ましくはｃａ．２０％とｃａ．５０％の間であり、前記石灰質の組 成物が、焼結により炭素／炭素型の結合を与える結合剤群から選ばれる結合剤を 介する焼結により結合していることを特徴とする鋳造要素の被覆材料。
2. ２．前記石灰質の組成物が、４０％から８５％のジルコニア（ＺｒＯ２）と、１ ５％から６０％、好ましくは２３％から５０％の酸化カルシウムとを含むことを 特徴とする請求項１記載の材料。
3. ３．前記材料がおよそ６Ａｌ２Ｏ３に対して１ＣａＯの比率のアルミナ・酸化カ ルシウム組成物で覆われていることを特徴とする請求項１又は２記載の材料。
4. ４．前記材料が耐湿性を有する請求項１乃至３のいずれか１項記載の材料。
5. ５．請求項１乃至３のいずれか１項記載の材料によって少なくとも部分的に覆わ れていることを特徴とする鋳造要素。
6. ６．請求項１乃至３のいずれか１項記載の材料の被覆層が前記請求項中のいずれ か１項記載のインサートの形態にあることを特徴とする請求項５記載の要素。
7. ７．請求項１乃至３のいずれか１項記載の材料の被覆層が前記要素とともに単一 片を形成することを特徴とする請求項５記載の要素。
8. ８．要素全体に対する炭素／炭素結合を形成するための還元雰囲気中の焼結処理 の前段としての鋳造と、振動鋳造と、等圧ブレスと、一軸ブレスとから成る技法 グルーブから選ばれる技法によって製造されることを特徴とする請求項７記載の 要素。
9. ９．鋳造用ノズルを含む請求項５乃至７のいずれか１項記載の要素。
10. １０．前記ノズルが分配器と連続鋳造装置の間のアルミニウムで脱酸された合金 鉄鋳造用ジェット保護管であることを特徴とする請求項９記載の要素。
11. １１．鋳造要素中のアルミナの堆積による圧迫現像を避けるため、前記要素の鋳 造物との接触部分が請求項１又は２記載の材料で覆われていることを特徴とする 、アルミニウム又はその合金の一種で鎮静した合金鉄の連続鋳造方法。
12. １２．鋳造中に１：６の比率に近いアルミナ／酸化カルシウム化合物の層が１４ ００℃以上の温度で生成されることを特徴とする請求項１１記載の方法。