JPH11255562A - AlN−BN系耐火物 - Google Patents
AlN−BN系耐火物Info
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- JPH11255562A JPH11255562A JP10058129A JP5812998A JPH11255562A JP H11255562 A JPH11255562 A JP H11255562A JP 10058129 A JP10058129 A JP 10058129A JP 5812998 A JP5812998 A JP 5812998A JP H11255562 A JPH11255562 A JP H11255562A
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- aln
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Abstract
(57)【要約】
【課題】溶鋼流による摩耗の問題のある部位にAlN濃
縮皮膜を施した耐火物を適用することにより、耐火物の
損耗を激減させることができるAlN−BN系耐火物。 【解決手段】耐火物組成がAlNとBNを合計で65w
t%以上含み、かつこの合計量に対しAlN15〜80
wt%、BN20〜85wt%であり、気孔率が10〜
45%の耐火物本体3と、この本体の表層部の一部また
は全部を覆って本体の気孔を埋めるAlN濃縮皮膜18
とを備えたAlN−BN系耐火物。
縮皮膜を施した耐火物を適用することにより、耐火物の
損耗を激減させることができるAlN−BN系耐火物。 【解決手段】耐火物組成がAlNとBNを合計で65w
t%以上含み、かつこの合計量に対しAlN15〜80
wt%、BN20〜85wt%であり、気孔率が10〜
45%の耐火物本体3と、この本体の表層部の一部また
は全部を覆って本体の気孔を埋めるAlN濃縮皮膜18
とを備えたAlN−BN系耐火物。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、AlNとBNを
含有する耐火物に係り、特に溶融金属、溶融スラグ等の
溶融物に対する耐食性に優れた耐火物に関する。
含有する耐火物に係り、特に溶融金属、溶融スラグ等の
溶融物に対する耐食性に優れた耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】六方晶の窒化ホウ素は、高い熱伝導度、
優れた電気絶縁性、および優れた潤滑性を有し、鉄、
銅、ニッケル、亜鉛、ガリウム、砒素、ガラス、氷晶石
などの溶融物と反応しない化学的に安定な材料として知
られている。そして空気中では950℃まで、不活性ガ
ス中では2200℃まで安定であり、ヤング率が低いの
で容易に弾性変形し熱衝撃にも強い。また、硬度が低い
ので、金属と同様に、切削および研削などの機械加工が
容易にできるという特徴を有している。このような特徴
を生かして窒化ホウ素単体、窒化ホウ素含有複合材料と
して多岐の用途に供されている。焼結体としての用途に
は、絶縁部品、耐熱部品、溶融金属用坩堝、水平連続鋳
造用ブレークリング、放熱部品、金属あるいはセラミッ
クスの粉末成形体焼結用セッター、型材等に使用されて
いる。また、上ノズル、浸漬ノズル等の鋳造用耐火物に
も適用が試みられている。
優れた電気絶縁性、および優れた潤滑性を有し、鉄、
銅、ニッケル、亜鉛、ガリウム、砒素、ガラス、氷晶石
などの溶融物と反応しない化学的に安定な材料として知
られている。そして空気中では950℃まで、不活性ガ
ス中では2200℃まで安定であり、ヤング率が低いの
で容易に弾性変形し熱衝撃にも強い。また、硬度が低い
ので、金属と同様に、切削および研削などの機械加工が
容易にできるという特徴を有している。このような特徴
を生かして窒化ホウ素単体、窒化ホウ素含有複合材料と
して多岐の用途に供されている。焼結体としての用途に
は、絶縁部品、耐熱部品、溶融金属用坩堝、水平連続鋳
造用ブレークリング、放熱部品、金属あるいはセラミッ
クスの粉末成形体焼結用セッター、型材等に使用されて
いる。また、上ノズル、浸漬ノズル等の鋳造用耐火物に
も適用が試みられている。
【0003】一方、窒化アルミニウムも、上述の窒化ホ
ウ素と同様に、高い熱伝導度、優れた電気絶縁性を有
し、溶鋼に代表される各種溶融金属に対する耐食性に優
れた材料として知られている。また、軟らかい窒化ホウ
素と異なり、ヤング率、硬度とも比較的高いので耐磨耗
性に優れている。
ウ素と同様に、高い熱伝導度、優れた電気絶縁性を有
し、溶鋼に代表される各種溶融金属に対する耐食性に優
れた材料として知られている。また、軟らかい窒化ホウ
素と異なり、ヤング率、硬度とも比較的高いので耐磨耗
性に優れている。
【0004】従って、両者を組み合わせると、耐熱衝撃
性と機械加工性と耐磨耗性を併せ持ち、溶融物に対する
耐食性に優れた材料が得られる。例えば、特開昭63−
84750号公報は、連続鋳造ノズルに係わり特に脱酸
鋼の連続鋳造に用いて好適な連続鋳造に関し、窒化ホウ
素20〜70重量部、窒化アルミニウム10〜40重量
部および黒鉛10〜30重量部を配合したことを特徴と
する連続鋳造用ノズルを開示している。そして、この公
報の発明の効果として窒化ホウ素、窒化アルミニウムお
よび黒鉛を所定の割合で配合したノズルは溶鋼に対する
濡れ性が小さいことからノズル内面への介在物付着を防
止できることを挙げている。また、Interceram,Special
Issue(1987)70頁には窒化ホウ素基の連続鋳造用ノズル
として52.6wt%BN、27.0wt%AlN、
2.0wt%SiO2、CとSiCの合計で17.5w
t%の組成が開示されている。気孔率は18.8%であ
る。この材料はBNが50wt%を越えるほど多く配合
されているので、溶鋼流による摩耗に弱く、損耗し易い
欠点がある。
性と機械加工性と耐磨耗性を併せ持ち、溶融物に対する
耐食性に優れた材料が得られる。例えば、特開昭63−
84750号公報は、連続鋳造ノズルに係わり特に脱酸
鋼の連続鋳造に用いて好適な連続鋳造に関し、窒化ホウ
素20〜70重量部、窒化アルミニウム10〜40重量
部および黒鉛10〜30重量部を配合したことを特徴と
する連続鋳造用ノズルを開示している。そして、この公
報の発明の効果として窒化ホウ素、窒化アルミニウムお
よび黒鉛を所定の割合で配合したノズルは溶鋼に対する
濡れ性が小さいことからノズル内面への介在物付着を防
止できることを挙げている。また、Interceram,Special
Issue(1987)70頁には窒化ホウ素基の連続鋳造用ノズル
として52.6wt%BN、27.0wt%AlN、
2.0wt%SiO2、CとSiCの合計で17.5w
t%の組成が開示されている。気孔率は18.8%であ
る。この材料はBNが50wt%を越えるほど多く配合
されているので、溶鋼流による摩耗に弱く、損耗し易い
欠点がある。
【0005】一方、特開平06−238409号公報
は、連続鋳造用のセラミックモールドに関わり、内壁の
溶鋼の凝固が始まる部分をAlN焼結体とし、このAl
N焼結体の外周をBN系焼結体の外壁で覆い、耐溶損性
と耐熱衝撃性を両立させることを特徴とするセラミック
モールドを開示している。内壁をAlN焼結体として、
47〜95wt%AlN、0〜50wt%BNに、焼結
助剤として3〜5wt%のY2 O3 またはMgOを加え
た組成を挙げている。また、外壁のBN系焼結体として
は、0〜19wt%AlN、70〜92wt%BNに、
焼結助剤としてY2 O3 、MgO、B2 O3 、CaO・
B2 O3 を添加した組成を挙げている。このセラミック
モールドは溶鋼流に接したり凝固シェルによる剥離作用
を受ける内壁をAlN焼結体で構成することにより内壁
の耐摩耗性を強化していることが特徴である。該AlN
焼結体の厚さは1〜5mmであることが好ましく、さら
に好ましくは2〜4mmであるとし、実施の形態とし
て、厚さ5mmのAlN焼結体を常圧焼結法で、BN焼
結体をホットプレスで製造して組み合わせる例を示して
いる。
は、連続鋳造用のセラミックモールドに関わり、内壁の
溶鋼の凝固が始まる部分をAlN焼結体とし、このAl
N焼結体の外周をBN系焼結体の外壁で覆い、耐溶損性
と耐熱衝撃性を両立させることを特徴とするセラミック
モールドを開示している。内壁をAlN焼結体として、
47〜95wt%AlN、0〜50wt%BNに、焼結
助剤として3〜5wt%のY2 O3 またはMgOを加え
た組成を挙げている。また、外壁のBN系焼結体として
は、0〜19wt%AlN、70〜92wt%BNに、
焼結助剤としてY2 O3 、MgO、B2 O3 、CaO・
B2 O3 を添加した組成を挙げている。このセラミック
モールドは溶鋼流に接したり凝固シェルによる剥離作用
を受ける内壁をAlN焼結体で構成することにより内壁
の耐摩耗性を強化していることが特徴である。該AlN
焼結体の厚さは1〜5mmであることが好ましく、さら
に好ましくは2〜4mmであるとし、実施の形態とし
て、厚さ5mmのAlN焼結体を常圧焼結法で、BN焼
結体をホットプレスで製造して組み合わせる例を示して
いる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】特開平06−2384
09号公報では、溶鋼流の通路になる壁面をAlN焼結
体、その外側をBN焼結体で構成するセラミックモール
ドには、厚さ1〜5mmの薄肉のAlN焼結体を適用す
ることが好ましいとされているが、このような薄肉の焼
結体を得ることは実質的に困難である。5mmを越える
肉厚のAlN焼結体を適用すると溶融接触による熱衝撃
に耐えることは困難となり実用に耐えない。
09号公報では、溶鋼流の通路になる壁面をAlN焼結
体、その外側をBN焼結体で構成するセラミックモール
ドには、厚さ1〜5mmの薄肉のAlN焼結体を適用す
ることが好ましいとされているが、このような薄肉の焼
結体を得ることは実質的に困難である。5mmを越える
肉厚のAlN焼結体を適用すると溶融接触による熱衝撃
に耐えることは困難となり実用に耐えない。
【0007】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、溶鋼流と接触する壁面をAlN焼結体に代え
てAlN濃縮皮膜で構成することにより、耐熱衝撃性と
機械加工性、耐摩耗性を併せ持ち、しかも耐火物の溶損
を顕著に少なくすることができる、工業的に製造可能な
耐火物を提供するものである。
であって、溶鋼流と接触する壁面をAlN焼結体に代え
てAlN濃縮皮膜で構成することにより、耐熱衝撃性と
機械加工性、耐摩耗性を併せ持ち、しかも耐火物の溶損
を顕著に少なくすることができる、工業的に製造可能な
耐火物を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、まず第1に、
耐火物組成がAlNとBNを合計で65wt%以上含
み、かつこの合計量に対しAlN15〜80wt%、B
N20〜85wt%であり、気孔率が10〜45%の耐
火物本体と、この本体の表層部の一部または全部を覆っ
て本体の気孔を埋めるAlN濃縮皮膜とを備えたことを
特徴とするAlN−BN系耐火物である。第2に、Al
N濃縮皮膜の厚さが0.1〜5mmであることを特徴と
する請求項1に記載のAlN−BN系耐火物である。
耐火物組成がAlNとBNを合計で65wt%以上含
み、かつこの合計量に対しAlN15〜80wt%、B
N20〜85wt%であり、気孔率が10〜45%の耐
火物本体と、この本体の表層部の一部または全部を覆っ
て本体の気孔を埋めるAlN濃縮皮膜とを備えたことを
特徴とするAlN−BN系耐火物である。第2に、Al
N濃縮皮膜の厚さが0.1〜5mmであることを特徴と
する請求項1に記載のAlN−BN系耐火物である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。 (耐火物本体の組成)耐火物本体のAlNとBNとは、
その合計量に対して、AlN:15〜80wt%、B
N:20〜85wt%とする。AlNが15wt%未満
であると材料の硬度と強度が低下し過ぎ、80wt%を
越えると熱衝撃に極度に弱くなる。また、BNが20w
t%未満であると熱衝撃に極度に弱くなり、85wt%
を越えると材料の硬度と強度が低下し過ぎる。また、A
lNとBNとは上述のように対照的な特性であるので、
これらの特性を合わせ持つ材料を実現するために本発明
ではAlNとBNを耐火物本体に対して合計で65wt
%以上とする。
その合計量に対して、AlN:15〜80wt%、B
N:20〜85wt%とする。AlNが15wt%未満
であると材料の硬度と強度が低下し過ぎ、80wt%を
越えると熱衝撃に極度に弱くなる。また、BNが20w
t%未満であると熱衝撃に極度に弱くなり、85wt%
を越えると材料の硬度と強度が低下し過ぎる。また、A
lNとBNとは上述のように対照的な特性であるので、
これらの特性を合わせ持つ材料を実現するために本発明
ではAlNとBNを耐火物本体に対して合計で65wt
%以上とする。
【0010】AlN:15〜80wt%、BN:20〜
85wt%で、かつ、AlNとBNを合計で65wt%
以上含むという条件を満足すれば、35wt%未満の範
囲で、TiO2 、ZrO2 、Cr2 O3 、Al2 O3 、
SiO2 、Y2 O3 、CeO2 、Sc2 O3 の群から選
択された1種または2種以上の酸化物、これらの酸化物
のなかの少なくとも一つを含む複合酸化物が含まれてい
てもよい。また、MgB2 、CaB6 、TiB2 、Zr
B2 、AlB2 の群から選択された1種または2種以上
のホウ化物が入ってもよい。また、B4 C、TiC、Z
rC、Cr3 C2 、Al4 C3 、SiCのなかから選択
された1種または複数の炭化物が入ってもよい。さら
に、TiN、ZrN、Cr2 N、Si3 N4 のなかから
選択された1種または複数の窒化物が入ってもよい。S
i2 N2 Oに代表される酸窒化物が入ってもよい。Al
ONはAl、O、Nの固溶体の総称であるが、これが入
ってもよい。組成について、この発明ではいかなる組成
であってもよい。また、AlONのAlの一部がSiで
置換されてもよい。ただし、Si/Alのモル比で1.
0以下であることが耐食性の観点から好ましい。1.0
を超えると溶融物、特に溶鋼、溶融スラグに対する耐食
性が低下するからである。このようなAlONの例とし
ては、Al11O15N、AlON、Al198 O288 N4 、
Al27O39N、Al10N8 O3 、Al9 O3 N7 、Si
Al7 O2 N7 、Si3 Al3 O4.5 N5 が挙げられ
る。Cは耐熱衝撃性に優れているが、酸化により消失す
ることと、溶融物、特に溶鋼に溶解することが問題であ
る。したがって、9wt%以下に限定すれば加えてもよ
い。AlNは粉体層内でのAlの窒化によってもよい
し、それで不足する場合には不足分をAlNで供給して
もよい。
85wt%で、かつ、AlNとBNを合計で65wt%
以上含むという条件を満足すれば、35wt%未満の範
囲で、TiO2 、ZrO2 、Cr2 O3 、Al2 O3 、
SiO2 、Y2 O3 、CeO2 、Sc2 O3 の群から選
択された1種または2種以上の酸化物、これらの酸化物
のなかの少なくとも一つを含む複合酸化物が含まれてい
てもよい。また、MgB2 、CaB6 、TiB2 、Zr
B2 、AlB2 の群から選択された1種または2種以上
のホウ化物が入ってもよい。また、B4 C、TiC、Z
rC、Cr3 C2 、Al4 C3 、SiCのなかから選択
された1種または複数の炭化物が入ってもよい。さら
に、TiN、ZrN、Cr2 N、Si3 N4 のなかから
選択された1種または複数の窒化物が入ってもよい。S
i2 N2 Oに代表される酸窒化物が入ってもよい。Al
ONはAl、O、Nの固溶体の総称であるが、これが入
ってもよい。組成について、この発明ではいかなる組成
であってもよい。また、AlONのAlの一部がSiで
置換されてもよい。ただし、Si/Alのモル比で1.
0以下であることが耐食性の観点から好ましい。1.0
を超えると溶融物、特に溶鋼、溶融スラグに対する耐食
性が低下するからである。このようなAlONの例とし
ては、Al11O15N、AlON、Al198 O288 N4 、
Al27O39N、Al10N8 O3 、Al9 O3 N7 、Si
Al7 O2 N7 、Si3 Al3 O4.5 N5 が挙げられ
る。Cは耐熱衝撃性に優れているが、酸化により消失す
ることと、溶融物、特に溶鋼に溶解することが問題であ
る。したがって、9wt%以下に限定すれば加えてもよ
い。AlNは粉体層内でのAlの窒化によってもよい
し、それで不足する場合には不足分をAlNで供給して
もよい。
【0011】(耐火物本体の気孔率)耐火物本体の気孔
率は10〜45%とする。最終的に10%未満の低気孔
率をもたらすような低気孔率の粉体層ではAl融液の移
動が困難となり、Al融液が粉体層の自由表面に到らず
に内部の特定の部位に蓄積してAlN濃縮皮膜が形成さ
れない。また、45%を越えると材料の強度が著しく低
下するので得られる耐火物は実用に供し得ない。
率は10〜45%とする。最終的に10%未満の低気孔
率をもたらすような低気孔率の粉体層ではAl融液の移
動が困難となり、Al融液が粉体層の自由表面に到らず
に内部の特定の部位に蓄積してAlN濃縮皮膜が形成さ
れない。また、45%を越えると材料の強度が著しく低
下するので得られる耐火物は実用に供し得ない。
【0012】(AlN濃縮皮膜)本発明では、溶鋼流と
接触して摩耗が問題になる個所、本体の酸化損耗を防止
する必要のある個所、平滑性が失われて付着物の付着成
長が問題になる個所に対応する壁面を該AlN濃縮皮膜
により構成する。このAlN濃縮皮膜の形成場所はガス
の下流の自由表面部分であり、したがって、ガスが放出
される個所を作ることにより特定の個所にAlN濃縮皮
膜を形成することができる。
接触して摩耗が問題になる個所、本体の酸化損耗を防止
する必要のある個所、平滑性が失われて付着物の付着成
長が問題になる個所に対応する壁面を該AlN濃縮皮膜
により構成する。このAlN濃縮皮膜の形成場所はガス
の下流の自由表面部分であり、したがって、ガスが放出
される個所を作ることにより特定の個所にAlN濃縮皮
膜を形成することができる。
【0013】この皮膜は以下の工程により工業的に容易
に製造できる。すなわち、純粋のAlは660℃で溶融
する。Al−Mg合金では最大450℃まで融点が降下
する。Al−Si合金では最大577℃まで融点が降下
する。粉体層中に金属AlまたはAl合金の粉末を配合
しておいて、窒素雰囲気中で加熱する。AlまたはAl
合金が融点に達して融液に変わると該融液の一部は粉体
層中でガスの流れの方向に移動する。そして、粉体層が
途切れる自由表面に到達すると、融液はそこで移動を停
止して堆積する。こうして、表層部において該融液が粉
体層の空隙を埋めAl濃縮皮膜を形成する。さらに昇温
して680℃に達すると、Alは雰囲気のN2 と反応し
てAlNに変わり、Al濃縮皮膜はAlN濃縮皮膜に変
わる。このようにして、粉体層の表層部の一部または全
部をAlN濃縮皮膜で覆うことができる。したがって、
耐火物を製造するにあたり680℃以上の窒素雰囲気で
加熱する。
に製造できる。すなわち、純粋のAlは660℃で溶融
する。Al−Mg合金では最大450℃まで融点が降下
する。Al−Si合金では最大577℃まで融点が降下
する。粉体層中に金属AlまたはAl合金の粉末を配合
しておいて、窒素雰囲気中で加熱する。AlまたはAl
合金が融点に達して融液に変わると該融液の一部は粉体
層中でガスの流れの方向に移動する。そして、粉体層が
途切れる自由表面に到達すると、融液はそこで移動を停
止して堆積する。こうして、表層部において該融液が粉
体層の空隙を埋めAl濃縮皮膜を形成する。さらに昇温
して680℃に達すると、Alは雰囲気のN2 と反応し
てAlNに変わり、Al濃縮皮膜はAlN濃縮皮膜に変
わる。このようにして、粉体層の表層部の一部または全
部をAlN濃縮皮膜で覆うことができる。したがって、
耐火物を製造するにあたり680℃以上の窒素雰囲気で
加熱する。
【0014】AlNの厚さは粉体層中におけるAlの配
合量により支配され、Al配合量が少ないほどAlN濃
縮皮膜は薄くなり、逆にAl配合量が多いほどAlN濃
縮皮膜は厚くなる。本発明では、Al配合量を調節して
AlN濃縮皮膜の厚さを0.1〜5mmとすることが好
ましい。これは、0.1mm未満では、耐用時間が短
く、5mmを越えると熱衝撃により亀裂、剥離が発生し
易いからである。この観点から、さらに好ましくは0.
1〜1.9mmである。表面に移動せずに内部に残留す
るAl融液も存在するが、これは窒化して本体を構成す
るAlNとなる。
合量により支配され、Al配合量が少ないほどAlN濃
縮皮膜は薄くなり、逆にAl配合量が多いほどAlN濃
縮皮膜は厚くなる。本発明では、Al配合量を調節して
AlN濃縮皮膜の厚さを0.1〜5mmとすることが好
ましい。これは、0.1mm未満では、耐用時間が短
く、5mmを越えると熱衝撃により亀裂、剥離が発生し
易いからである。この観点から、さらに好ましくは0.
1〜1.9mmである。表面に移動せずに内部に残留す
るAl融液も存在するが、これは窒化して本体を構成す
るAlNとなる。
【0015】(耐火物の用途) <キャップノズル>図1にタンディッシュからモールド
に送る溶鋼の流量を制御する装置を示す。この装置は、
溶鋼容器であるタンディッシュの炉底1に取り付けられ
た浸漬ノズル2の上端の流路を構成するキャップノズル
3とロングストッパー4の間隙をロングストッパー4の
昇降することにより溶鋼流量を調節する装置である。該
キャップノズル3はアルミナ等の溶鋼中に含まれる非金
属介在物の付着し難い材料で構成することが必要とされ
る。AlN−BN系耐火物はこの目的に適切である。
に送る溶鋼の流量を制御する装置を示す。この装置は、
溶鋼容器であるタンディッシュの炉底1に取り付けられ
た浸漬ノズル2の上端の流路を構成するキャップノズル
3とロングストッパー4の間隙をロングストッパー4の
昇降することにより溶鋼流量を調節する装置である。該
キャップノズル3はアルミナ等の溶鋼中に含まれる非金
属介在物の付着し難い材料で構成することが必要とされ
る。AlN−BN系耐火物はこの目的に適切である。
【0016】そこで、本発明になるAlN−BN系耐火
物のキャップノズルの製造法について説明する。図2に
示すように、成形型5にAl−BNを主原料とする粉末
を充填し、上蓋7をとりつけてから、CIPにより加圧
し、充填体6を圧密する。離型して成形体6を得る。
物のキャップノズルの製造法について説明する。図2に
示すように、成形型5にAl−BNを主原料とする粉末
を充填し、上蓋7をとりつけてから、CIPにより加圧
し、充填体6を圧密する。離型して成形体6を得る。
【0017】該成形体6を窒化炉に配設し、窒素で加圧
しながら昇温し、所定の温度に保持後冷却する。こうし
て、AlN−BN焼結体、すなわち、AlN−BN系耐
火物のキャップノズル3が得られる。該キャップノズル
は、図3に示すように、全表面からガスが放出すること
により全表面にAlN濃縮皮膜18が生成する。
しながら昇温し、所定の温度に保持後冷却する。こうし
て、AlN−BN焼結体、すなわち、AlN−BN系耐
火物のキャップノズル3が得られる。該キャップノズル
は、図3に示すように、全表面からガスが放出すること
により全表面にAlN濃縮皮膜18が生成する。
【0018】<浸漬ノズル>図4はスラブの連続鋳造に
使用される浸漬ノズル8を示す。溶鋼は上部より内孔9
を通って2個所の吐出孔10よりモールド内へ流入す
る。該浸漬ノズル8は内孔9および吐出孔10にアルミ
ナ等の溶鋼中に含まれる非金属介在物が付着成長し難い
こと、外面11はモールドパウダーに侵されないことが
要求される。AlN−BN系耐火物はこの目的に適切で
ある。
使用される浸漬ノズル8を示す。溶鋼は上部より内孔9
を通って2個所の吐出孔10よりモールド内へ流入す
る。該浸漬ノズル8は内孔9および吐出孔10にアルミ
ナ等の溶鋼中に含まれる非金属介在物が付着成長し難い
こと、外面11はモールドパウダーに侵されないことが
要求される。AlN−BN系耐火物はこの目的に適切で
ある。
【0019】そこで、本発明になるAlN−BN系耐火
物の浸漬ノズルの製造法について説明する。図5に示す
ように、黒鉛製のスリーブ12、下蓋13、中子14を
組み立てる。キャビティにAl−BNを主原料とする粉
末を充填し、充填体15を得てから、黒鉛製の上蓋16
をとりつける。ついで、中子14を抜いて、図6に示す
ように、内孔から下蓋13の開口17を通してガスの放
散通路を確保する。該充填体15を黒鉛容器に入れたま
ま窒化炉に配設し、窒素で加圧しながら昇温し、所定の
温度に保持後冷却する。こうして、得られたAlN−B
N焼結体15を取り出する。該浸漬ノズル素形材は、図
7に示すように、内孔面にAlN濃縮皮膜18が生成し
ている。吐出孔10を開口して、図8に示すように、内
孔面にAlN濃縮皮膜18を有するAlN−BN系耐火
物の浸漬ノズル8を得る。
物の浸漬ノズルの製造法について説明する。図5に示す
ように、黒鉛製のスリーブ12、下蓋13、中子14を
組み立てる。キャビティにAl−BNを主原料とする粉
末を充填し、充填体15を得てから、黒鉛製の上蓋16
をとりつける。ついで、中子14を抜いて、図6に示す
ように、内孔から下蓋13の開口17を通してガスの放
散通路を確保する。該充填体15を黒鉛容器に入れたま
ま窒化炉に配設し、窒素で加圧しながら昇温し、所定の
温度に保持後冷却する。こうして、得られたAlN−B
N焼結体15を取り出する。該浸漬ノズル素形材は、図
7に示すように、内孔面にAlN濃縮皮膜18が生成し
ている。吐出孔10を開口して、図8に示すように、内
孔面にAlN濃縮皮膜18を有するAlN−BN系耐火
物の浸漬ノズル8を得る。
【0020】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 (実施例1)Al源粉末とBN粉末を主原料としてAl
N−BN系浸漬ノズルを作る。表1に示すように、10
5μm以下が100wt%、37μm以上が20wt%
の粒度で金属Al分99.97wt%のアトマイズ粉末
(以下、Alアトマイズ粉と称する)、44μm以下が
95wt%以上となるように粒度を調整したBN、B4
C、Cの各粉末をそれぞれ40.0wt%、42.3w
t%、12.6wt%、5.1wt%の割合で混合し
た。該混合粉末を前述の方法で型に充填して充填密度
1.35g/cm3 の充填体を得た。該充填体を窒素圧
力9.1kg/cm2 の加圧窒素下で1750℃まで昇
温し、3時間保持後、放冷した。こうして、健全な焼結
体が得られた。この焼結体本体の嵩密度1.90g/c
m3 、気孔率29.7%、AlN50.2wt%、BN
35.4wt%の組成で、4点曲げ強さ1.42kg/
mm2 であった。また、内孔面に厚さ0.8mmのAl
N濃縮皮膜の形成が確認できた。
N−BN系浸漬ノズルを作る。表1に示すように、10
5μm以下が100wt%、37μm以上が20wt%
の粒度で金属Al分99.97wt%のアトマイズ粉末
(以下、Alアトマイズ粉と称する)、44μm以下が
95wt%以上となるように粒度を調整したBN、B4
C、Cの各粉末をそれぞれ40.0wt%、42.3w
t%、12.6wt%、5.1wt%の割合で混合し
た。該混合粉末を前述の方法で型に充填して充填密度
1.35g/cm3 の充填体を得た。該充填体を窒素圧
力9.1kg/cm2 の加圧窒素下で1750℃まで昇
温し、3時間保持後、放冷した。こうして、健全な焼結
体が得られた。この焼結体本体の嵩密度1.90g/c
m3 、気孔率29.7%、AlN50.2wt%、BN
35.4wt%の組成で、4点曲げ強さ1.42kg/
mm2 であった。また、内孔面に厚さ0.8mmのAl
N濃縮皮膜の形成が確認できた。
【0021】この方法によって製造したAlN−BN系
耐火物の浸漬ノズル素形材に吐出孔を開けて浸漬ノズル
を得た。該浸漬ノズルを低炭素Alキルド鋼の実機鋳造
に供し、5チャージの連続鋳造を行ったが、アルミナ付
着によるノズル詰まりの兆候は発生しなかった。使用
後、ノズルを回収して観察したところ、内孔面、吐出孔
ともに付着物の堆積はなく、損耗もなかった。また、外
面のモールドパウダーによる溶損も軽微であった。
耐火物の浸漬ノズル素形材に吐出孔を開けて浸漬ノズル
を得た。該浸漬ノズルを低炭素Alキルド鋼の実機鋳造
に供し、5チャージの連続鋳造を行ったが、アルミナ付
着によるノズル詰まりの兆候は発生しなかった。使用
後、ノズルを回収して観察したところ、内孔面、吐出孔
ともに付着物の堆積はなく、損耗もなかった。また、外
面のモールドパウダーによる溶損も軽微であった。
【0022】(実施例2)実施例1と同様の原料を使用
してAlアトマイズ粉、BN粉、B4 C粉、C粉をそれ
ぞれ25.0wt%、52.8wt%、15.8wt
%、6.4wt%の割合で混合した。該混合粉末を前述
の方法で型に充填して充填密度1.24g/cm3 の充
填体を得た。該充填体を窒素圧力9.1kg/cm2 の
加圧窒素下で1750℃まで昇温し、3時間保持後、放
冷した。こうして、健全な焼結体が得られた。この焼結
体本体の嵩密度1.65g/cm3 、気孔率35.4
%、AlN33.5wt%、BN47.3wt%の組成
で、4点曲げ強さ1.40kg/mm2 であった。ま
た、内孔面に厚さ0.3mmのAlN濃縮皮膜の形成が
確認できた。
してAlアトマイズ粉、BN粉、B4 C粉、C粉をそれ
ぞれ25.0wt%、52.8wt%、15.8wt
%、6.4wt%の割合で混合した。該混合粉末を前述
の方法で型に充填して充填密度1.24g/cm3 の充
填体を得た。該充填体を窒素圧力9.1kg/cm2 の
加圧窒素下で1750℃まで昇温し、3時間保持後、放
冷した。こうして、健全な焼結体が得られた。この焼結
体本体の嵩密度1.65g/cm3 、気孔率35.4
%、AlN33.5wt%、BN47.3wt%の組成
で、4点曲げ強さ1.40kg/mm2 であった。ま
た、内孔面に厚さ0.3mmのAlN濃縮皮膜の形成が
確認できた。
【0023】この方法によって製造したAlN−BN系
耐火物の浸漬ノズル素形材に吐出孔を開けて浸漬ノズル
を得た。該浸漬ノズルを低炭素Alキルド鋼の実機鋳造
に供し、5チャージの連続鋳造を行ったが、アルミナ付
着によるノズル詰まりの兆候は発生しなかった。使用
後、ノズルを回収して観察したところ、内孔面、吐出孔
ともに付着物の堆積はなく、損耗もなかった。また、外
面のモールドパウダーによる溶損も軽微であった。
耐火物の浸漬ノズル素形材に吐出孔を開けて浸漬ノズル
を得た。該浸漬ノズルを低炭素Alキルド鋼の実機鋳造
に供し、5チャージの連続鋳造を行ったが、アルミナ付
着によるノズル詰まりの兆候は発生しなかった。使用
後、ノズルを回収して観察したところ、内孔面、吐出孔
ともに付着物の堆積はなく、損耗もなかった。また、外
面のモールドパウダーによる溶損も軽微であった。
【0024】(実施例3)実施例1と同様の原料を使用
してAlアトマイズ粉、BN粉、B4 C粉、C粉をそれ
ぞれ15.0wt%、59.9wt%、17.9wt
%、7.3wt%の割合で混合した。該混合粉末を前述
の方法で型に充填して充填密度1.20g/cm3 の充
填体を得た。該充填体を窒素圧力9.1kg/cm2 の
加圧窒素下で1750℃まで昇温し、3時間保持後、放
冷した。こうして、健全な焼結体が得られた。この焼結
体本体の嵩密度1.52g/cm3 、気孔率38.1
%、AlN21.0wt%、BN56.1wt%の組成
で、4点曲げ強さ1.22kg/mm2 であった。ま
た、内孔面に厚さ0.2mmのAlN濃縮皮膜の形成が
確認できた。
してAlアトマイズ粉、BN粉、B4 C粉、C粉をそれ
ぞれ15.0wt%、59.9wt%、17.9wt
%、7.3wt%の割合で混合した。該混合粉末を前述
の方法で型に充填して充填密度1.20g/cm3 の充
填体を得た。該充填体を窒素圧力9.1kg/cm2 の
加圧窒素下で1750℃まで昇温し、3時間保持後、放
冷した。こうして、健全な焼結体が得られた。この焼結
体本体の嵩密度1.52g/cm3 、気孔率38.1
%、AlN21.0wt%、BN56.1wt%の組成
で、4点曲げ強さ1.22kg/mm2 であった。ま
た、内孔面に厚さ0.2mmのAlN濃縮皮膜の形成が
確認できた。
【0025】この方法によって製造したAlN−BN系
耐火物の浸漬ノズル素形材に吐出孔を開けて浸漬ノズル
を得た。該浸漬ノズルを低炭素Alキルド鋼の実機鋳造
に供し、5チャージの連続鋳造を行ったが、アルミナ付
着によるノズル詰まりの兆候は発生しなかった。使用
後、ノズルを回収して観察したところ、内孔面、吐出孔
ともに付着物の堆積はなく、損耗もなかった。また、外
面のモールドパウダーによる溶損も軽微であった。
耐火物の浸漬ノズル素形材に吐出孔を開けて浸漬ノズル
を得た。該浸漬ノズルを低炭素Alキルド鋼の実機鋳造
に供し、5チャージの連続鋳造を行ったが、アルミナ付
着によるノズル詰まりの兆候は発生しなかった。使用
後、ノズルを回収して観察したところ、内孔面、吐出孔
ともに付着物の堆積はなく、損耗もなかった。また、外
面のモールドパウダーによる溶損も軽微であった。
【0026】(実施例4)Al源粉末とBN粉末を主原
料としてキャップノズルを作る。Al粉末として金属A
l分99.97wt%のAlアトマイズ粉と金属Al分
79.0wt%、金属Mg分2.1wt%のAl研磨粉
を使用した。ここで、Al研磨粉はアルミニウムスクラ
ップを研磨して得られる粉末である。
料としてキャップノズルを作る。Al粉末として金属A
l分99.97wt%のAlアトマイズ粉と金属Al分
79.0wt%、金属Mg分2.1wt%のAl研磨粉
を使用した。ここで、Al研磨粉はアルミニウムスクラ
ップを研磨して得られる粉末である。
【0027】105μm以下が100wt%、37μm
以上が20wt%の粒度のAlアトマイズ粉、147μ
m以下が95wt%以上となるように粒度調整したAl
研磨粉、44μm以下が95wt%以上となるように粒
度を調整したBN、B4 C、Cの各粉末をそれぞれ3
0.0wt%、50.0wt%、14.1wt%、4.
2wt%、1.7wt%の割合で混合した。金属分は合
計で70.6wt%となる。該混合粉末を前述の方法で
キャップノズル用の成形型に充填し、CIPを使用して
成形圧力300kg/cm2 で加圧し、成形体を得た。
充填密度は1.67g/cm3 であった。該成形体を窒
素圧力9.1kg/cm2 の加圧窒素下で1750℃ま
で昇温し、3時間保持後、放冷した。こうして、健全な
焼結体が得られた。この焼結体本体の嵩密度2.66g
/cm3 、気孔率14.5%、AlN77.9wt%、
BN10.5wt%の組成で、4点曲げ強さ12.5k
g/mm2 であった。全表面は硬く、厚さ1.5〜1.
9mmのAlN濃縮皮膜の形成が確認できた。
以上が20wt%の粒度のAlアトマイズ粉、147μ
m以下が95wt%以上となるように粒度調整したAl
研磨粉、44μm以下が95wt%以上となるように粒
度を調整したBN、B4 C、Cの各粉末をそれぞれ3
0.0wt%、50.0wt%、14.1wt%、4.
2wt%、1.7wt%の割合で混合した。金属分は合
計で70.6wt%となる。該混合粉末を前述の方法で
キャップノズル用の成形型に充填し、CIPを使用して
成形圧力300kg/cm2 で加圧し、成形体を得た。
充填密度は1.67g/cm3 であった。該成形体を窒
素圧力9.1kg/cm2 の加圧窒素下で1750℃ま
で昇温し、3時間保持後、放冷した。こうして、健全な
焼結体が得られた。この焼結体本体の嵩密度2.66g
/cm3 、気孔率14.5%、AlN77.9wt%、
BN10.5wt%の組成で、4点曲げ強さ12.5k
g/mm2 であった。全表面は硬く、厚さ1.5〜1.
9mmのAlN濃縮皮膜の形成が確認できた。
【0028】実施例4で記述した方法によって製造した
AlN−BN系耐火物のキャップノズルを13Cr鋼鋼
の実機鋳造に供し、6チャージの連続鋳造を行ったが、
アルミナ付着によるノズル詰まりの兆候は発生しなかっ
た。使用後、ノズルを回収して観察したところ、内孔面
への付着物は軽微で、損耗もなかった。これら実施例の
原料組成、製造条件、耐火物の特性、AlN濃縮皮膜の
厚さなどをまとめて以下の表1に示す。
AlN−BN系耐火物のキャップノズルを13Cr鋼鋼
の実機鋳造に供し、6チャージの連続鋳造を行ったが、
アルミナ付着によるノズル詰まりの兆候は発生しなかっ
た。使用後、ノズルを回収して観察したところ、内孔面
への付着物は軽微で、損耗もなかった。これら実施例の
原料組成、製造条件、耐火物の特性、AlN濃縮皮膜の
厚さなどをまとめて以下の表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】以上のように、AlN−BN系耐火物に
関わるこの発明によれば、溶鋼流による摩耗の問題のあ
る部位にAlN濃縮皮膜を施した耐火物を適用すること
により、耐火物の損耗を激減させることができる。
関わるこの発明によれば、溶鋼流による摩耗の問題のあ
る部位にAlN濃縮皮膜を施した耐火物を適用すること
により、耐火物の損耗を激減させることができる。
【図1】タンデイッシュからモールドに送る溶鋼の流量
を制御する装置の説明図。
を制御する装置の説明図。
【図2】AlN−BN系耐火物のキャップノズルの製造
方法を示す説明図。
方法を示す説明図。
【図3】本発明に係るキャップノズルの説明図。
【図4】スラブの連続鋳造に使用される浸漬ノズルの説
明図。
明図。
【図5】本発明に係る浸漬ノズルの製法において、充填
体の製造工程を示す説明図。
体の製造工程を示す説明図。
【図6】本発明に係る浸漬ノズルの製法において、ガス
の放散通路を確保する工程を示す説明図。
の放散通路を確保する工程を示す説明図。
【図7】本発明に係る浸漬ノズルの製法において、Al
N濃縮皮膜を生成する工程を示す説明図。
N濃縮皮膜を生成する工程を示す説明図。
【図8】図5〜図7に示された製法により得られた本発
明に係る浸漬ノズルの説明図。
明に係る浸漬ノズルの説明図。
1... 炉底、2... 浸漬ノズル、3... キャップノズ
ル、4... ロングストッパー、5... 成形型、6... 充
填体(成形体)、7... 上蓋、8... 浸漬ノズル、
9... 、10... 突出孔、11... 外面、12... スリ
ーブ、13... 下蓋、14... 中子、15... 充填体、
16... 上蓋、17... 開口、18... AlN濃縮皮
膜。
ル、4... ロングストッパー、5... 成形型、6... 充
填体(成形体)、7... 上蓋、8... 浸漬ノズル、
9... 、10... 突出孔、11... 外面、12... スリ
ーブ、13... 下蓋、14... 中子、15... 充填体、
16... 上蓋、17... 開口、18... AlN濃縮皮
膜。
Claims (2)
- 【請求項1】 耐火物組成がAlNとBNを合計で65
wt%以上含み、かつこの合計量に対しAlN15〜8
0wt%、BN20〜85wt%であり、気孔率が10
〜45%の耐火物本体と、この本体の表層部の一部また
は全部を覆って本体の気孔を埋めるAlN濃縮皮膜とを
備えたことを特徴とするAlN−BN系耐火物。 - 【請求項2】 AlN濃縮皮膜の厚さが0.1〜5mm
であることを特徴とする請求項1に記載のAlN−BN
系耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10058129A JPH11255562A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | AlN−BN系耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10058129A JPH11255562A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | AlN−BN系耐火物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11255562A true JPH11255562A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13075382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10058129A Pending JPH11255562A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | AlN−BN系耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11255562A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100516457B1 (ko) * | 2000-06-15 | 2005-09-23 | 주식회사 포스코 | 쾌삭강의 연속주조용 내화물 |
| WO2017064178A1 (de) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | Ceramtec Gmbh | Aluminiumnitridwerkstoffe für anwendungen im metallguss |
-
1998
- 1998-03-10 JP JP10058129A patent/JPH11255562A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100516457B1 (ko) * | 2000-06-15 | 2005-09-23 | 주식회사 포스코 | 쾌삭강의 연속주조용 내화물 |
| WO2017064178A1 (de) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | Ceramtec Gmbh | Aluminiumnitridwerkstoffe für anwendungen im metallguss |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040325 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040427 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040907 |