JPH04114957A - 連続鋳造用耐火物およびその製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は鋼の連続鋳造用耐火物およびその製造方法に
関し、特に連続鋳造段Ｏ１ηにお（ｊる湯面下で凝固さ
せるモールドの内張り耐火物、加熱モール］・および水
平連鋳用ブレークリング等に用いて好適な、高強度でか
つ耐スポール性に優れたＡ１２（ｈ−Ｃ質の連続鋳造用
耐火物およびその製造方法に係るものである。

（従来の技術） 鋼の連続鋳造において溶鋼を取鍋からタンデイシュ、あ
るいはタンデイシブ、からモールドへ移送させるノズル
やスライディングノズル等の連続鋳造用耐火物は／８鋼
の酸化や乱流の防止、溶鋼流量の調整などの役割をもち
、その材質の良否が鋼製品の品質に大きく影響するため
重要な部材である。従来、これらの部品の耐火物には耐
食性のほかに耐スポール性が要求されることからＡｌ２
Ｏ：ｌ−Ｃ系材質が多用されている。近年は連続鋳造設
備における耐火物の使用範囲が広がり溶鋼に接する部位
だＧＪでなく、加熱モールドや水平連鋳用ブレークリン
グのように凝固が始まった鋼と接触する部分にも使用さ
れている。これらの部分に使用される耐火物の特性とし
ては適度な耐食性、耐スポール性のほかに耐摩耗性、潤
滑性、加工性等が要求される。これまでに、加熱モール
ド用の耐火物としては炭化珪素（特公昭６ｍ−４６２２
９号公報）、また水平連続鋳造用ブレークリング材の耐
火物としては窒化珪素−窒化硼素（特開昭５６ｗｔ２０
５７５号公報）、窒化珪素（特公昭５７−３６０５７号
公報）、窒化アルミニウムおよび窒化硼素を含有し残部
が窒化珪素からなる材料（特開昭５６ｗｔ２０５７号公
報）等の非酸化物材料が提案され、その有用性が着目さ
れてきた。しかしながらこれらの材料は主にニューセラ
ミックスと称される非酸化物であって、製造価格が高く
工業的に広く用いる上での難点となっている。一方Ａ］
２０３−Ｃ質材料については、例えば特公昭６３−４８
８２８号公報において、８０メツシユ以下のアルミナ４
０〜６５弱ｔ％、シリカ１〜３０葬ｔ％、炭素１０〜４
５−ｔ％、炭化硼素０．０５〜２１１ｔ％からなり、常
温での曲げ強さが９３〜９９ｋｇ／ｃｆｆｌの浸漬ノズ
ルが開示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このように従来がら浸漬ノズル等に多用
されている旧、０３−Ｃ材質では通常その骨材であるア
ルミナやシリカの最大粒径は０．５〜０．３＋ｎｎ＋で
ありその曲げ強さも最大１００ｋｇ／ｃｆ程度であった
。そのためモールドの内張り材に使用したとき凝固した
鋳片の摩耗により耐火物の骨材粒子が組織から脱落して
材料稼動面の表面粗さが粗くなり鋳片に傷をつ番ノると
いう問題を生していた。

（課題を解決するための手段） したがって、本発明は比較的安価なアルミナ−カーボン
質を基本材質とし、面積度、耐摩耗性、潤滑性および強
度を向上させることにより、加熱モールドや水平連続鋳
造用プレクリング等の耐火物に適用可能な耐火物を提供
するものである。すなわち、本発明では従来よりも粒径
の小さいアルミナを使用することにより組織を微細化し
て強度を上げることとした。基本材質のもう１つである
炭素は柔軟性、潤滑性および耐スポール性に貢献する。

この炭素の一部を窒化硼素と置き換えることも可能であ
る。したがって本発明の耐火物は、 ａ）炭素単独で、または炭素と窒化硼素とを合わせて５
〜３０匈ｔ％および ｂ）　粒度が０゜１５ｍｍ以下のアルミナが９５〜７０
ｗｔ％ を含むＡｌ２Ｏ，−Ｃ質を基本組成とした構成になって
いる。この基本組成に、耐酸化性の向上を目的として炭
化硼素、および強度や耐摩耗性の向にを目的として金属
シリコンを添加することも可能である。

本発明で使用されるアルミナは粒度分布を有するのが好
ましく、この粒度分布において、ａ）　粒径０．０４４
　ｍ＋＋＋〜０．１５ｍｍが１０〜４０ｗｔ％、ｂ）　
粒径０．０１０　ｍｍ−０，ＣＮ３　ｍｍが３０〜６０
ｗｔ％、Ｃ）　粒径０．０１０　＋＋＋ｍ以下が２０〜
４０ｗｔ％、である。

また、本発明の耐火物に含有される炭素の原料としては
黒鉛が好適であり、この黒鉛もまた粒度分布を有するこ
とが効果的である。

この粒度分布において ａ）　粒径０．１５ｍｍ以上が４０〜７０ｗｔ％、ｂ）
　粒径０．１５ｍｍ　〜０．０４４　ｍｍが１０〜４０
ｗｔ％、Ｃ）粒径０．０４４　ｍｍ以下がＩＣｌ−４（
ｈｔ％、であることが好ましい。

本発明の耐火物は次のようにして得ることができる。ま
ず、炭素（または炭素と窒化硼素）とアルミナの基本組
成に炭化硼素や金属シリコン等の添加物を加えた後、ピ
ッチ、レジン等の有機バインダーを混合して混練する。

それから加圧成形して乾燥させ、非酸化性雰囲気中で焼
成する。

（作　用） このように本発明では使用するアルミナの粒径を主とし
て０．１５ｍｍ以下の微粉とすることにより、耐火物の
組織が微細化される。これにより、例えば曲げ強さが１
５０　ｋｇ／ｃ＋ｌｌ以」二となる等、耐火物の強度が
増大し、表面精度や潤滑性も向上する。さらにこの細か
いアルミナに粒度分布を持たせるとより大きな強度が付
与される。この粒度分布においては、粒径０．０４４　
ｍｍ　〜０．１５ｍｍが１０〜４０ｗｔ％、粒径０．０
１０〜０．０４４　ｍｍが３０〜６０ｗｔ％、粒径０．
０１０　ｍｍ以下が２０〜４０ｗｔ％である粒度分布と
することが効果的である。

本発明の耐火物を構成する炭素としては黒鉛、とりわけ
リン状黒鉛が一般的に使用される。この炭素の含有量は
炭素単独または炭素と窒化硼素とを合せた量で５〜３０
ｗｔ％が適当である。５ｗｔ％より少ないと耐スポール
性が劣り、また３０ｗ　ｔ％を超えると強度や耐食性の
低下をもたらす。また、耐火物中の炭素が溶鋼へ吸収さ
れる現象、いわゆる鋼のカーボンビックアンプが問題と
なるような場合には、炭素の一部を窒化硼素と置き換え
ることにより耐スポール性を損わずに低カーボン化を図
るごとが可能である。窒化硼素はホワイトカーボンとい
われているように熱伝導率、耐食性、潤滑性において黒
鉛と類似の特性を有することから、炭素と置き換え得る
のである。

本発明において、炭素原料に使用可能なリン状黒鉛等の
黒鉛は、それ自体柔軟性があり、潤滑性、平滑性が大き
いので粒径が大きくてもその点では問題がない。しかし
、微細なものを配合して使用すれば分散がより均一にな
るので耐スポール性を向上させる効果を生ずる。さらに
粒度分布を持たせることにより、成形充填性を良好にす
ることが可能である。

すなわち、リン状黒鉛等の黒鉛は、アルミナと壮べて比
重が小さいためその占める容積は相対的に大きいことか
ら、その粒度または粒度分布は耐火材料としての成形充
填性に大きく影響する。炭素の粒度分布と成形充填性と
の関係においては、少なくとも粒径０．１５ｍｍ以上（
最大径は特に限定するものではないが０．５ｍｍ以下が
好ましい。）が４０〜７０ｗｔ％、粒径０．１５〜０．
０４４　ｍｍが１０〜４０ｗｔ％、粒径０．０４４ｍｍ
以下が１０〜４０ｗｔ％である粒度分布の場合に成形充
填性が良くなり、その結果気孔率が下がって強度が向上
する。

本発明の耐火物ではへ１□０３−Ｃ質の基本組成に炭化
硼素や金属シリコンを添加することができる。このうち
炭化硼素は主として耐酸化性の向上を目的として添加さ
れ、金属シリコンは強度と耐摩耗性の向上を目的として
添加される。これらの添加量は、前述したアルミナと炭
素を合わせた重量、あるいは炭素の一部を窒化硼素で置
き換えた場合にはその窒化硼素をアルミナと炭素に加え
た重量を全体重量とすると、この全体重量の重量１００
に対して炭化硼素の場合０．１〜３の割合が適当である
。この割合が０．１未満では効果がほとんど認められず
、３を超えると耐食性の低下や耐スポール性の劣化が顕
著になる。金属シリコンの添加量は前記全体重量の重量
１００に対し、０．５〜１０の割合となる範囲内にある
のが適当である。この範囲より少ないと添加の効果がほ
とんど認められず、この範囲を超えるとやはり耐食性や
耐スポール性の劣化が大きくなる。

本発明の耐火物ではさらに、耐スポール性や耐酸化性を
向上させるために前記全体重量１００に対して１０以下
の割合で炭化珪素を添加することも可能である。

本発明の耐火物の製造工程においては、前述したような
原料は非酸化性雰囲気中で焼成される。これは炭素が酸
化されることによる組織劣化を防ぎ、高い強度を保持す
るためである。また、焼成温度を１０００〜１５００”
Ｃとすれば炭素と金属シリコンとの反応により炭化珪素
を生成して耐スポール性や強度を増大させることができ
る。

また、ここで使用される有機バインダーとしてはピッチ
またはフェノールレジンが好適であるが両者を併用する
ことが強度や耐スポール性を付与する」二で効果的であ
る。有機バインダーの添加量は前述した全体重量１００
に対して２〜２０の割合が適当であり、少なすぎると十
分な強度を発現せず、また多ずぎる場合には焼成時にバ
インダーがら解離する揮発分によって成形体が膨れ組織
の脆弱化を招く懸念がある。

（実施例） 第１表に示す炭素および第２表に示すアルミナを用い、
第３表に示す原料配合で耐火物原料とし、この耐火物原
料を混合・混練後、加圧成形し非酸化雰囲気で焼成し、
耐火物レンガを得た。そして、本発明耐火物レンガ（Ｎ
ｏ、］〜７）の物性を本発明の範囲外の比較品の物性止
具に第３表に併せて示した。なお第１表のリン状黒鉛Ａ
は従来から通常に使用されているものであり、リン状黒
鉛Ｂはリン状黒鉛Ａを粉砕して微細化したものである。

また第２表のアルミナは焼結アルミナを粉砕して各粒度
にふるい分りしたものである。

第１表　炭素の性状 第２表　アルミナの性状 また、第１図（八）に本発明によるＮｏ、　３の耐火物
レンガ、同しく第１図（Ｂ）に従来の浸漬ノズルに使用
される耐火物レンガ（粒径が０．５ｍｍ以下の熔融シリ
カを１０ｗｔ％添加）の粒子組織の顕微鏡写真を夫々示
す。以上より、本発明の耐火物レンガでば組織が微細と
なり強度が大巾に向上したのが確認できた。

次に、本発明による面１大物レンガＮｏ、　１　、　Ｎ
。

４およびＮｏ、　５を第２図に示される加熱モールドに
使用してみた。第２図において、金属モールド１の上に
、この金属モールド１と同様に断面が角筒状とされた本
発明の耐火物からなり厚さが３０ｍｍとされた加熱モー
ルド２が立設されている。なお、３は加熱モールド２の
外周に巻回される加熱用の高周波ヒータであるとともに
、４は溶鋼である。そして、ガスバーナーによって加熱
モールド２の内面側の温度が８００°Ｃ程度になるよう
に予熱した後に、溶鋼を流し込んで鋳造した。その結果
耐火レンガ３に熱衝撃による割れも発生せず損耗も少な
かった。

（発明の効果） 本発明の耐火物ではアルミナの粒径を主として０．１５
ｍｍ以下とすることにより、耐火物のＭｉ織が微細化さ
れ強度が従来に比べて大１１に増大した。すなわち従来
がら浸漬ノズルに使用されてきたへ１□０３−ｃ質耐火
物ノズルでは、常温の曲げ強さが１００　ｋｇ／ｃ４程
度であったものが、本発明の耐火物では１５０　ｋｇ／
ａｌ１以上、大きなものでは２４０　ｋｇ／ｃｆｌ以」
二という高い強度を示し、顕著な効果が得られた。しが
も組織の微細化により面精度、耐摩耗性、潤滑性につい
ても大きく改善された。その結果、従来は、窒化硼素や
窒化珪素等のニューセラミックスしか適用できなかった
連続鋳造設備にお４．（る湯面下凝固モールドの内張り
、加熱モールド、水平連鋳のブレークリング等の溶鋼が
凝固し始めている部位に、本発明の耐火物が通用可能と
なった。本発明の耐火物はニュセラミンクスよりも安価
で入手しやすいへ１□Ｏ，−Ｃ材質からなることも大き
な利点である。また、従来からＡｌ２Ｏ３−〇質耐火物
が使用されてきたロングノズル、スライディングノズル
、浸漬ノズル等の部位においても高強度、高耐用性が要
求されており、本発明の耐火物は当然にこれら高強度、
高耐用性を満足するものとして適用可能である。

本発明の製造方法では、非酸化性雰囲気中で焼成を行う
ために炭素の酸化による組織劣化を生ずることがなく、
前述したような効果を１０わずに良質の耐火物を提供す
ることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明による耐火物の粒子組織
、および従来品の粒子組織夫々の顕微鏡写真、 第２図は本発明の一実施例の耐火物を加熱モルトに適用
した際の状態を示す断面説明図である。 １・・・・・・金属モールド、 ３・・・・・・ヒータ、 ２・・・・・・加熱モールド、 ４　・・・・・・？容　　鋼。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ａ）炭素を単独で、または炭素と窒化硼素とを合わ
   せて５〜３０ｗｔ％および ｂ）粒径が０．１５ｍｍ以下のアルミナが９５〜７０ｗ
   ｔ％ を含むＡｌ＿２Ｏ＿３−Ｃ質を基本組成としたことを特
   徴とする連続鋳造用耐火物。 ２　前記アルミナが粒度分布を有し、少なくともこの粒
   度分布において ａ）粒径０．０４４ｍｍ〜０．１５ｍｍが１０〜４０ｗ
   ｔ％ ｂ）粒径０．０１０ｍｍ〜０．０４４ｍｍが３０〜６０
   ｗｔ％ ｃ）粒径０．０１０ｍｍ以下が２０〜４０ｗｔ％である
   ことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用耐火物。 ３　炭素が粒度分布を有し、少なくともこの粒度分布に
   おいて ａ）粒径０．１５ｍｍ以上が４０〜７０ｗｔ％ ｂ）粒径０．１５ｍｍ〜０．０４４ｍｍが１０〜４０ｗ
   ｔ％ ｃ）粒径０．０４４ｍｍ以下が１０〜４０ｗｔ％である
   ことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用耐火物。 ４　ａ）炭素を単独で、または炭素と窒化硼素とを合わ
   せて５〜３０ｗｔ％および ｂ）粒径が０．１５ｍｍ以下のアルミナが９５〜７０ｗ
   ｔ％ を含む基本組成とした耐火物原料に、 ｃ）外掛けで０．１〜３ｗｔ％の炭化硼素、０．５〜１
   ０ｗｔ％の金属シリコンおよびバインダーを添加し、混
   練・成形後非酸化性雰囲気中で焼成することを特徴とす
   る連続鋳造用耐火物の製造方法。