JPS6183680A - 連続鋳造用耐火物の製造方法 - Google Patents

連続鋳造用耐火物の製造方法

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JPS6183680A
JPS6183680A JP59205967A JP20596784A JPS6183680A JP S6183680 A JPS6183680 A JP S6183680A JP 59205967 A JP59205967 A JP 59205967A JP 20596784 A JP20596784 A JP 20596784A JP S6183680 A JPS6183680 A JP S6183680A
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refractory
oxide
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refractories
casting
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JP59205967A
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荒川 和三
杉浦 謙次
黒木 智史
正 平城
隆夫 鈴木
中井 健
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Coorstek KK
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Toshiba Ceramics Co Ltd
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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】 し産業上の利用分野] 本発明は、連続!5造設描にJ5けるVFJII2とタ
ンディツシュとを連結するt、5型注入口などに使用す
る耐火物に関するものである。
[従来の技術] 従来、接続耐火物としては反応焼結窒化けい素やホット
プレス窒化ほう素などが適用されてきたが、窒化けい素
(S! 3 N4 )は鋳込初期のスポーリング性に劣
り、また窒化ほう素(BN)Cま高度が低いため耐摩耗
性に問題があった。これらの欠点を改善するためにSi
 3 N4にBNを3〜40%含有させて耐熱fJ:I
′?性を改古したり(特開昭56−120575号)、
またはSi 3 N4−A、QIl−BN系のJ:うに
耐熱独i!A性ど耐蝕性どを改善する手段(特開昭56
−129666号)などがある。これらの手段は炭素鋼
のり、0時間鋳込には問題はないが、炭素鋼の長時間鋳
込またはステンレス鋼の訪込に対してはmJ大物内面が
溶jOされるために、更にAN20〕を31丁さけて耐
蝕性を改19g′る手段(’ISj願昭58−1587
83号)があるが、この手段もステンレス鋼の長時間鋳
込、特に高合金鋼などの鋳込に対しては耐蝕性に問題が
ある。
たとえば水平式の連続!/i 造BQ 備にd3いては
、第1図に示すように鋳型(4)はタンディツシュ1の
下側部に設けられたフィールドノズル(2)に対して接
続耐火物(3)を介して連結されており、タンディツシ
ュ(1)内のFuM(5)はフィールドノズル(2)お
よび1妄続耐火物(3)を通して鋳型(4)に注入され
、ここで冷却されて凝固シェル(6)を形成しつつ引き
汰がれていく。この連続鋳造設備で使用される接続耐火
物(3)は、特に耐熱m撃性が高いこと、溶精ど浣れ難
いこと、耐蝕性が大きいこと、J3よび高度な寸法精度
が要求されるために加工が容易であることなどの性能が
要求される。
このため、従来ではポットプレスBN焼結体または反応
焼結Si:+N1焼結体の利用などが知られているが、
ボッ]〜プレス[3N焼結体は硬1良が■く、64摩耗
性に問題がある。また、反応焼結Si 3 N4焼結体
は焼結後は寸法変化が少なく。
高強度で安価に製造でさるため水平連続詩;告用耐火物
どして有望な材料であるが、Si 3 N4のみでは耐
熱衝撃性が低いために、その改善にBNを含有する方法
や耐蝕性の改善のために窒化アルミニウム(AjlN>
を含有づる方法などが知られているが、これらの方法は
炭素鋼の短時間鋳込には問題がないが、しかし炭素鋼の
長時間鋳込みまたはステンレス鋼の鋳込に対しては耐火
物内面が溶損されるため、更に耐蝕性を改善するために
A、Q203を含有さI!′高温で焼結しサイアロン系
の固溶体とする技術があるが、この場合でもステンレス
鋼の長時間S漬込に々・1しては溶1Ωの問題がある。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は上述する種々の問題点に6目してなされたもの
で、反応焼結払または常圧焼結法により焼結した焼結体
の溶損は焼結体の気孔宰、気孔iYが人込り、強麿が低
いために鋳込11jlに)d鋼が気孔中に侵入し凝固し
て間歇引抜時に耐火物が機械的に除去されるものと考え
られ、耐火物の長時間鋳込に01えうる耐蝕性、耐熱折
撃性などを向上ツることを技術的課題とする。
[問題点を解決する手段] 本発明は上述する技術的課題を解決するために鋳造用耐
火物について幾多の研究の結果、(1)Si3N、+は
炭素精に対しては耐蝕性を示すが、ステンレス鋼には化
学的に反応して溶損を生じ、そこでAρNまたはAN 
203を含イ1し高温で焼結することによりSi 3N
4はFナイアロン系の固溶体を形成し茗しく耐蝕性を向
上できること、(2)注入口に使用する耐火物は使用]
1.1に耐火物内外の温度差が大きくなるにつれてスポ
ーリング:φ1れが発生し、このスポーリング;91れ
の要因は耐火物の持つ特性のう15熱膨張掌や弾性室が
大きいほど発生しやすく、このためにBNを前記固溶体
に均一に分散させることにより熱膨張室や弾性室を低下
さけることがでさること(この効果は[3N7立子が茗
[(かい(Jどよい) 、J> J:び(3)任優域的
な10傷の改善に濡れ性の低″F並びに気孔(¥を小さ
く覆ることが効果的であることを確め、本発明ではサイ
アロン系固溶体にR)化ジルコニウム(ZrO2)、珪
酸ジルコニウム(Si ZrO2)、らり化チタン(T
102)、酸化クロム(Cr203)、M化マグネシウ
ム(Mob)、酸化イツトリウム(Y20wl )など
の酸1ヒ物を添加することにより溶鋼とnMれ難さを向
上できると共に、焼結性が促進され気孔を減少でさ、か
゛つ5μ以下の平均粒径の微細原¥1を使用することに
より気孔径を低下でき、溶Sqの侵入を防止して耐火物
の耐蝕性、熱衝撃性などの物性の向上を図ることができ
ることを児出し、本発明に5’!I ’rヱしたらので
ある。
7−なりら、本発明は手早%でnう化アルミニウノ\(
Δρ203)2〜50%、窒化アルミニウム(AN N
>1〜30%、窒化(工う素(BN)3〜30%および
残部の窒化けい宋(Si:+N4)からなる合計で90
〜99.9qζ、の第1 i14大物成分と、酸化ジル
コニウム(Zr O: ) 、ri配シルコニウl\、
(SI Zr 04 ) 、MQ化化合タンTiO2)
、酸化クロム(Cr203 >、酸化マグネシウム(M
(10)および酸化イツトリウム(Y203 )の群か
ら選択する1秤または2種以上の酸化物からなる焼結体
を生成するようにしたものである。
上記耐火物成分において、8Nを含有することにより耐
熱衝撃性を著しく改善することができ、その含有Rは3
〜30%の範囲にするが、3%以下ではその効果がなく
、30%以上になると焼結体の強度が著しく低下する。
Si 3 N4はAρNおよび八ρ203を含有させて
i0+温で焼結してサイアロン系の固溶体を形成するこ
とにより溶鋼に対する耐蝕性を向上することができる。
この場合、ANN量は1〜30%およびΔ、0203は
2〜50%の範囲で含有させ、これらの下限値以下では
耐蝕性散着の効果がなく、また上限値以上では耐熱i!
i撃性が低下する。
上記第2耐火物成分ZrO2、Si ZrO4゜TiO
2,Cr201.MIIIOおよびY203からなるW
Yから選択Jる少なくとも1種の酸化物であって、これ
らの酸化物は」−記第1秒耐火物成分のサイア1コンに
含有さぼることにより溶IAどの濡れ性を低下させるこ
とができ、更に焼結体の促進により気孔率を1代下さけ
、かつ気孔率を減少りることができる。
上記第2耐火物成分は第1耐火物成分90〜99.9%
に対して0.1−、lQ%の範囲で含有さぼる必要があ
り、0.1%以下では濡れ性が低下し、焼結性向上の効
果がなく、10%以上ではサイアロンとの反応による低
融点ガラス相の生成品が多くなって高温特性が低下する
。このように主成分の第1耐火物成分に少量割合の第2
耐火物成分を配合させることにより鋳造用耐火物の物性
において優れた相乗効果を発揮づ゛ることができる。
また、第1耐火物成分の八1203及び第2耐火物成分
の酸化物が増加すると焼結体内にガラス相が増加し強度
の低下と1li1蝕性が低下する傾向にあり、酸化物の
複合添加の場合も合計が1o%1′J。
下がよい。
更に、E述する第1 J’:+ にび第2耐火物成分は
、いずれも平均粒径が5μを越えると焼結性が低下し、
気孔径が大きくなり、平均粒径5μ以下が好ましい。
本発明の連続鋳造用耐火物を製造するには、先づ上述す
る第1耐火物成分および第2耐火物成分を上)ホする各
配合aの範囲で配合し、混練し、適当な成形手段で成形
し、成形体を非酸化性雰囲気(例えばアルゴン、窒素な
ど)中で1500〜1800℃の範囲の焼結温度で約1
〜10時間にわたり焼結する。第1耐火物成分のうら5
iaN4を用いる代りにSiを配合し、N2雰囲気中1
300〜1500℃で窒化反応焼結することができる。
この場合、3iの配合串は3S1+2N2→Si:+N
4の反応式からSi 3 N4配合品に必要な3i 吊
にする。
[発明の効果] 上述するように本発明は鋳造用耐火物を酸化アルミニウ
ム、窒化アルミニウム、窒化ほう素および窒化けい素か
らなる90〜999%の第1耐火物成分と、酸化ジルコ
ニウム、珪酸ジルコニウム、酸化チタン、酸化クロム、
酸化マグネシウムJ3よび酸化イツトリウムの11Yか
ら選択“りる1種または2種以上の酸化物からなる0、
1へ・10°%の第261大物成分から構成することに
より、Si:+N−1−i N−Ag303系固溶体に
少なくとも1種の上記酸化物が添加され、緻密化により
、強度の向上と気孔率の低下した焼結体を貴名にしてB
 Nが均一に分散された組織の耐火物が1qられること
により耐蝕性、耐熱1itil性並びに凝固シェルによ
る10傷を防1トするなどの優れた物性を有づろ水平連
続鋳造用の接続耐火物を形成でき、またこれにJ:り高
合金鋼の鋳造をも可11ヒにりることができた。
[実施例] 本発明の連続鋳造用耐火物のil試休体試験N11〜1
0)および比較の目的のための従来の耐火1カの供試体
(比較試験陽1〜2)を表1に示J各成分から作った。
ζ以下余白〉 各供試体を次のようにして作った:まず、表1に示す各
成分を同表に示す配合量で配合し、各500!17の配
合物を哉拌閣潰殿型の混陳磯を用いて混合混練し、しか
る後これらの配合物に右低バインダーとしてPVAを添
加し、更に温練機で均質に混練した。各混練物を油圧型
の成形礪を用いて220mm(外径〉X190mm (
内径)×15mm (厚さ)のリング形状と、20 m
m X 20 nvn X120mmの棒形状とにそれ
ぞれ11〜ン/Cm2の成形圧で各形状の成形体に成形
した。ついで、これらの各成形体を窒素の非酸化性雰囲
気中1700°Cで焼結して各形状の本発明供試体と比
較供試体とを作った。
(1)供試体のうち棒形状の供試体を溶鋼に対する耐蝕
性および溶鋼との1妄触角の測定試′t′!Iに用いl
こ 。
耐蝕性を調べるイtf損試験では高周波炉で炭素’1I
IIS 50 CJ)よびオーステティ1〜系スデンレ
スfgsUs321 (25Cr−2ONi)をそれぞ
れ10に3溶解し、1550°Cに保1、テシた溶鋼中
に試験片を浸t& L、1時間保持した後、試験片の溶
損帛を測定した。また、接触角については高温顕微鏡に
J二り試験片のプレート上にステンレス冑5US321
を防き、1500’Cに背湿し、保持し、その時の接触
角を測定した。
これらの溶損試験および接触角測定結果を表1の下段に
示す。溶損試験において、ステン1ノス丙の場合では比
較供試体の5.0〜1.5FM+であるのに対して、本
発明の供試体では02〜0.1菌と溶In皐が極めて少
なく、また炭素鋼の場合では本発明の供試体は全く溶損
しないことがわかる。
また、接触角について、3i 3 N4−へ〇N−BN
系にAN 203を含有すると)&触角が大きくなり、
更に本発明にお(プる酸化物を添加(試験比1〜10)
すると、添加しない比較試験h)、 1〜2より接触角
が更に大きくなることがわかる。5μ以下の微細原料を
用いる本発明の供試体(試験1!+、 1〜10)は比
較試験l!11〜2のものと比べて気孔率が低く、強度
が著しく向上することがわかる。
(2)供試体のうらリング形状の供試体に′ついては、
このリング耐火物を水平連続鋳造の鋳型とタンディツシ
ュとの間にセットし、鋳型径212mm、用法速度0.
8m /分および引抜長さ75mの条件でステンレス鋼
の丸ビレットを20トン鋳込だ。
その時の耐火物の凝固シェルによる侵食の程度を測定し
、この結果を次の表2に示す。
上記表2から、ik(固シェルによる耐火物内面の侵食
深さは、比較耐火物(比較試験幽1へ・2)では5.0
〜2.5Mとモールド端部をIC4傷させるほど大ぎな
ものであり、安定鋳込は不能であるのに対し、本発明の
耐火物(試験陽1〜10)は浸食深さは0゜2〜0.1
11+IIIとわずかで訪込上、全く支障なく、鋳型表
面も良好であり安定操メtが可能であることがわかる。
上記実施例にJ3いて耐火物の形状としてリング形状の
ものについて説明したが、形状としては角形であっても
よく、また水平連続vi造以外の用途、例えば従来方式
の垂直型や湾曲型の連続鋳造改の鋳型に接続して使用す
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の耐火物が使用される水平連続鋳造設備
の概略断面図である。 1・・・タンディツシュ 2・・・フィールドノズル3
・・・接続耐火物   4・・・鋳型5・・・溶鋼  
    6・・・磨固シLル手 6じ 袖 正 書(自
 発) 1 ・j)件の表示 昭和 59年 特  許  照温205967号 。 2、発明の名、称 連続鋳造用耐火物 3、 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所   東京都新宿区西新宿1丁目26番2号氏 
る(2市)東芝セラミックス株式会社(外1名) 4、 代  理  人   〒103 6 補正ンこより増加する発明の数 7、補正の対象 特願昭59〜205967号 1、 明細書第8頁第4行目の「気孔率を低下」を[気
孔径を低下」と補正する。 (以上)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、連続鋳造用の鋳型とタンディッシュを連結する耐火
    物において、重量%で酸化アルミニウム2〜50%、窒
    化アルミニウム1〜30%、窒化ほう素3〜30%およ
    び残部の窒化けい素からなる合計で90〜99.9%の
    第1耐火物成分と、酸化ジルコニウム、珪酸ジルコニウ
    ム、酸化チタン、酸化クロム、酸化マグネシウムおよび
    酸化イットリウムの群から選択する1種または2種以上
    の酸化物からなる0.1〜10%の第2耐火物成分とか
    らなることを特徴とする連続鋳造用耐火物。 2、前記成分がいずれも平均粒径5μ以下であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の連続鋳造用耐火
    物。
JP59205967A 1984-10-01 1984-10-01 連続鋳造用耐火物の製造方法 Granted JPS6183680A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5014768A (en) * 1989-06-30 1991-05-14 Waters & Associates Chill plate having high heat conductivity and wear resistance

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5950074A (ja) * 1982-09-09 1984-03-22 株式会社神戸製鋼所 連続鋳造用耐火物

Patent Citations (1)

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