JP2933943B2

JP2933943B2 - 水平連続鋳造用ブレークリング

Info

Publication number: JP2933943B2
Application number: JP1074268A
Authority: JP
Inventors: 雅廣鶴; 稔山村; 喜久雄有賀
Original assignee: Nippon Kokan Ltd; TYK Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp; TYK Corp
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1989-03-27
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JPH02255248A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、水平連続鋳造用ブレークリングに関する
ものである。

〔従来の技術〕

近年、鋳鋼片を連続的に鋳造するための鋳造機とし
て、水平連続鋳造機が普及されつつある。水平連続鋳造
機は、垂直連続鋳造機に比べて、設備費が安価であり、
品質の優れた鋳鋼片が得られ、そして、多品種の小量生
産に適している等の利点がある。

水平連続鋳造機においては、タンディッシュから水平
モールド内に導かれた溶鋼を、各々、１つの引張りおよ
び１つの押戻しからなる、複数回のサイクルによって、
水平モールドを通って、水平方向において、間欠的に且
つ連続的に、鋳鋼片に引き抜いている。

第１図は、公知の水平連続鋳造機における、タンディ
ッシュと水平モールドとの結合部の一例を示す概略垂直
断面図である。第１図において、１は、溶鋼を受け入れ
るためのタンディッシュである。タンディッシュ１の側
壁下部に設けられた開口1aには、フロントノズル２、フ
ィードノズル３およびブレークリング４を介して、水平
モールド５が接続されている。水平モールド５には、冷
却水が循環しており、この冷却水によって、水平モール
ド５は冷却されている。

フロントノズル２の上流端は、タンディッシュ１の開
口1a内に挿入されており、そして、フロントノズル２の
下流端は、フィードノズル３の上流端に接続されてい
る。フィードノズル３の下流端は、ブレークリング４の
上流端に接続されており、そして、ブレークリング４の
下流端は、水平モールド５の入口端5aに接続されてい
る。かくして、タンディッシュ１の開口1a、フロントノ
ズル２、フィードノズル３、ブレークリング４および水
平モールド５は、溶鋼のための水平な通路を形成してい
る。

ブレークリング４は、フロントノズル２、フィードノ
ズル３およびブレークリング４を通って、タンディッシ
ュ１から水平モールド５内に導かれた溶鋼の、凝固の起
点を確実に作り、かくして、水平モールド５から鋳鋼片
を円滑に引き抜くことができるようにする作用を有して
いる。

ブレークリング４の、水平モールド５に接触する側
は、冷却水が循環している水平モールド５により冷却さ
れて、低温である。一方、ブレークリング４の内周面
は、溶鋼に接触するため高温である。このように、ブレ
ークリング４は、温度差が非常に大きく苛酷な条件下で
使用されるため、亀裂および破損が生じやすい。

従って、ブレークリング４には、下記の条件を満たす
性質を要求されている。

（１）耐摩耗性に優れていること。

前述したように、ブレークリング４は、フィードノズ
ル３と水平モールド５との間に位置し、図示しない締付
け機構により、水平モールド５に押付けられて取付けら
れている。従って、取付け時の締付け圧力に耐えられ、
且つ、１つの引張りおよび１つの押戻しからなる複数回
のサイクルによる、鋳鋼片の引き抜き時の衝撃に耐え得
る耐摩耗性を有していることが必要である。

（２）耐熱衝撃性に優れていること。

前述したように、ブレークリング４は、温度差が非常
に大きい苛酷な条件下で使用されるので、その熱応力に
耐え得る耐熱衝撃性を有していることが必要である。

（３）耐食性に選れていること。

高温の溶鋼に対する耐食性が優れていることが必要で
ある。

（４）形状精度に優れていること。

ブレークリング４の下流端は、水平モールド５の入口
端5aの厳密に接触していなければならず、このため、ブ
レークリング４の、水平モールド５の入口端5aとの接触
面は、高精度に形成されていることが必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のブレークリングは、例えば、アルミナ質，ジル
コニア質，溶融石英質，窒化珪素質または窒化硼素質か
らなっている。これ等の材質からなるブレークリングに
は、次のような問題がある。

（１）アルミナ質またはジルコニア質耐食性は優れているが、耐熱衝撃性が劣るため、使用
中に亀裂および割れが生ずる。

（２）溶融石英質耐熱衝撃性は優れているが、溶損は大であり且つ耐摩
耗性が劣る。

（３）窒化珪素質高強度で且つ耐熱衝撃性は優れているが、溶損が大で
あり、亀裂および剥落が生じやすい。

（４）窒化硼素質耐食性および耐熱衝撃性に優れているが、高価であり
コスト高となる。

上述の問題を解決するため、従来から種々研究が行な
われており、例えば、特公昭62−14508号公報には、20
から90wt.％の範囲内の珪素粉末と、１から20wt.％の範
囲内のアルミニウム粉末と、そして、２から60wt.％の
範囲のCr₂O₃,TiO₂およびCaOのうちの少なくとも１種の
酸化物粉末とからなり、窒化焼結によって製造されたブ
レークリングが開示されている。また、特公昭61−2567
6号公報には、20から90wt.％の範囲内の金属珪素と、１
から20wt.％の範囲内の金属アルミニウムと、そして、
５から60wt.％の範囲内の、酸化物としてのAl₂O₃,ZrO₂,
Y₂O₃,Cr₂O₃,TiO₂およびMgOの少なくとも１種とからな
り、窒化焼結によって製造された複合焼結材料が開示さ
れている。

しかしながら、上述のような材質からなるブレークリ
ングによっても、耐摩耗性，耐熱衝撃性，耐食性および
形状精度のすべてを満足し得るには至っていない。

従って、この発明の目的は、苛酷な使用条件下におい
ても、耐摩耗性，耐熱衝撃性および耐食性に優れ、且
つ、容易な加工によって高精度に形成された、水平連続
鋳造用ブレークリングを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、上述した問題を解決し、苛酷な使用条
件下においても、耐摩耗性，耐熱衝撃性および耐食性に
優れ、且つ、容易な加工によって高精度に形成された、
水平連続鋳造用ブレークリングを開発すべく、鋭意研究
を重ねた。その結果、ブレークリングを、化学式Si_6-ZA
l_ZO_ZN_8-Zで表わされるβサイアロンと、六方晶系窒化硼
素とそしてジルコニアとからなる焼結体によって形成
し、そして、βサイアロン，六方晶系窒化硼素およびジ
ルコニアの各々の含有量、および、βサイアロンのＺ数
を、特定範囲に限定すれば、耐摩耗性，耐熱衝撃性およ
び耐久性に優れ、且つ、容易な加工によって高精度に形
成された、水平連続鋳造用ブレークリングンが得られる
ことを知見した。

この発明は、上述した知見に基づいてなされたもので
あって、化学式Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Zで表わされ、前記化学式
中の各々のＺ数が0.8から0.2の範囲内である、40から80
wt.％のβサイアロンと、８から40.％の六方晶系窒化硼
素と、そして、25から40wt.％のジルコニアとからな
り、前記βサイアロンのマトリックス中に、前記六方晶
系窒化硼素および前記ジルコニアが分散して存在してい
る焼結体によって形成されていることに特徴を有するも
のである。

この発明のブレークリングを構成する各物質の特性お
よびその含有量について、以下に説明する。

化学式Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Zで表わされるβサイアロンは、
ケイ素粉と、アルミニウム粉とそしてアルミナ粉とを所
定割合で混合した混合物を、窒素雰囲気中において、反
応焼結法により焼結することによって得ることができ
る。

βサイアロンには、耐摩耗性および耐熱衝撃性を向上
させる作用がある。しかしながら、前記化学式中の各々
のＺ数が0.8未満では、耐食性が劣化する。一方、前記
Ｚ数が2.0を超えると、耐熱衝撃性が劣化する。従っ
て、前記化学式中の各々のＺ数は、0.8から2.0の範囲内
に限定すべきである。

βサイアロンの含有量が40wt.％未満では、前述した
作用に所望の効果が得られず、ブレークリングとしての
必要な強度を保持することができない。そして、βサイ
アロンのマトリックス中に、後述する六方晶系窒化硼素
およびジルコニアを分散して存在させることができな
い。一方、βサイアロンの含有量が80wt.％を超える
と、耐熱衝撃性および耐食性が劣化する。従って、βサ
イアロンの含有量は、40から80wt.％の範囲内に限定す
べきである。

六方晶系窒化硼素には、耐熱衝撃性，耐食性および加
工性を向上させる作用がある。しかしながら、窒化硼素
の含有量が8wt.％未満では、上述した作用に所望の効果
が得られない。一方、窒化硼素の含有量が40wt.％を超
えると、強度が劣化し、ブレークリングとしての必要な
強度を保持することができない。従って、六方晶系窒化
硼素の含有量は、８から40wt.％の範囲内に限定すでき
である。

ジルコニアには、耐熱衝撃性および耐食性を向上させ
る作用がある。しかしながら、ジルコニアの含有量が25
wt.％未満では、上述した作用に所望の効果が得られな
い。一方、ジルコニアの含有量が40wt.％を超えると、
熱間膨張率が高くなり且つ熱伝導率が低下するため、耐
熱衝撃性が劣化する。従って、ジルコニアの含有量は、
25から40wt.％の範囲内に限定すべきである。

次に、この発明を、実施例によって、この発明の範囲
外の比較例と対比しながら、更に詳細に説明する。

〔実施例〕

下記第１表に示す原料を使用した。

上述した原料を使用し、第２表に示す、本発明の範囲
内の含有量の、本発明の供試体（以下、「本発明供試
体」という）No.1,2と、そして、第２表に併せて示す、
本発明の範囲外の含有量の、比較用の供試体（以下、
「比較用供試体」という）No.1〜６とを、以下に述べる
方法によって調製した。アルミニウム粉，ケイ素粉およ
びアルミナ粉は、後述する窒化雰囲気中での反応焼結に
よって形成される、化学式Si_6-ZAl_ZO_ZN_8-Zで表わされる
βサイアロンの各々のＺ数が１になるように割合で配合
した。

上述のように配合した原料に、その7wt.％の割合のエ
チルアルコールと、その0.2wt.％の割合のポリビニール
アルコールと、そして、その70wt.％の割合の水とを添
加し、そして、これら等を、ボールミルによって、３時
間湿式で混合した。かくして得た混合物を、スプレード
ライヤーによって、乾燥しそして所定粒度の粒子に造粒
した。このようにして得られた粒子を型枠内に充填し、
ラバープレスにより、2,500kg/cm²の圧力でプレス成形
して、圧粉体を調製した。

次いで、得られた圧粉体を、電気炉中において500℃
の温度で加熱することにより、圧粉体中に含まれている
バインダーを蒸発せしめて除去し、そして、切削加工の
可能な強度を有する焼結体を調製した。次いで、得られ
た焼結体を切削加工し、所定のブレークリングの形成に
成形した。このようにして、所定のブレークリングの形
状に成形された焼結体を、窒化雰囲気中で、1550℃の温
度で10時間加熱して反応焼結し、かくして、本発明供試
体No.1,2および比較用供試体No.1〜６を調製した。

上述のようにして調製した本発明供試体および比較用
供試体の各々について、耐摩耗性を示す、常温および10
00℃の温度での曲げ強度，気孔率，吸水率，見掛比重，
嵩比重,1000℃の温度における熱間膨張率，耐熱衝撃
性，熱伝導率および耐食性を調べ、その結果を、第３表
に示した。なお、耐熱衝撃性は、本発明供試体および比
較用供試体の各々を、異なる温度で20分間加熱した後、
15℃の水の中に入れて急冷したときにおける、前記供試
体の各々の曲げ強度が10％および30％劣化したときの、
前記供試体の各々に対する加熱温度によって表わした。
そして、耐食性は、本発明供試体および比較用供試体の
各々を、1550℃の温度の溶鋼（SUS321）中に２時間浸漬
したときの、その表面からの腐食量によって表わした。

第３表から明らかなように、βサイアロンの含有量が
本発明の範囲を外れて低く、そして、ジルコニアの含有
量が本発明の範囲を外れて高い比較用供試体No.1は、耐
摩耗性を示す、高温での曲げ強度が低く、そして、熱伝
導率が低いために、耐熱衝撃性が劣っている。βサイア
ロンの含有量が本発明の範囲を外れて高く、そして、六
方晶系窒化硼素の含有量が本発明の範囲を外れて低い比
較用供試体No.2は、耐熱衝撃性および耐食性が劣り且つ
第３表には示していないが加工性も劣っている。

六方晶系窒化硼素の含有量が本発明の範囲を外れて高
い比較用供試体No.3は、耐摩耗性を示す曲げ強度が低
い。ジルコニアの含有量が本発明の範囲を外れて低い比
較用供試体No.4は、耐食性が劣っている。ジルコニアを
含有しない比較用供試体No.5は、耐食性が極めて劣って
いる。そして、六方晶系窒化硼素およびジルコニアを含
有せず、βサイアロンのみからなる比較用供試体No.6
は、耐熱衝撃性および耐食性が極めて劣っている。

これに対して、βサイアロン，六方晶系窒化硼素およ
びジルコニアを含有し且つその含有量が何れも本発明の
範囲内の本発明供試体No.1,2においては、耐摩耗性を示
す曲げ強度，耐熱衝撃性および耐食性のすべてが選れて
いる。

〔発明の効果〕以上述べたように、この発明によれば、苛酷な使用条
件下においても、耐摩耗性，耐熱衝撃性および耐食性に
優れ、且つ、加工が容易であるから高精度に形成され
た、水平連続鋳造用ブレークリングが得られる、工業上
有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、タンディッシュと水平モールドとの結合部の
一例を示す概略垂直断面図である。図面において、１……タンディッシュ、２……フロントノズル、３……
フィードノズル、４……ブレークリング、５……水平モ
ールド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有賀喜久雄岐阜県瑞浪市土岐町51―１ (56)参考文献特開昭61−83680（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−145963（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 11/04 114 C04B 35/58 302

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】化学式Si_6-zAl_zO_zN_8-zで表わされ、前記化
学式中の各々のＺ数が0.8から2.0の範囲内である、40か
ら80wt.％のβサイアロンと、８から40wt.％の六方晶系
窒化硼素と、そして、25から40wt.％のジルコニアとか
らなり、前記βサイアロンのマトリックス中に、前記六
方晶系窒化硼素および前記ジルコニアが分散して存在し
ている焼結体によって形成されていることを特徴とする
水平連続鋳造用ブレークリング。