JPH01286967A

JPH01286967A - 連続鋳造用セラミックスモールドおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH01286967A
Application number: JP63114579A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Nagano; 長野　裕; Hiroshi Katsura; 裕氏桂; Koji Ogata; 浩二緒方
Original assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Krosaki Harima Corp
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1989-11-17

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）本発明は、溶融金属の連続鋳造１例えば溶鋼の湯面下凝
固による連続鋳造装置に使用されるセラミックスモール
ドおよびその製造方法に関する。

（従来の技術）溶融金属、例えば溶鋼を垂直型あるいは湾曲型の連続鋳
造装置によって連続鋳造する際には、モールド内におい
て溶鋼を断気するためにパウダーを使用する必要がある
が、このパウダーは溶鋼が凝固する際に鋳片中に巻き込
まれ易く、鋳片の表面傷や非金属介在物として内部欠陥
となり、鋼製品の品質や製造歩留を低下させる原因とな
る。

また、水平式連続鋳造装置によって連続鋳造する際には
、溶鋼の断気が比較的容易なためにパウダーを使用する
必要がないが、モールド内で凝固が進行し、鋳片として
引き抜かれる際に、鋳片の表面にコールドシャット等の
欠陥が発生し易く、鋼製品の製造歩留低下と共に、後工
程での手入れに多額の費用と時間を要し、製造コストが
高くなりやすい。

これらを改善するために、湯面下凝固による連続鋳造が
試みられている。この連続鋳造装置の概要を縦断面図と
して第１図に示す。同図において、セラミックスモール
ド１はタンデイツシュ下部の側壁２に直接取り付けられ
、セラミックスモールド１は水冷ジャケット３により直
接冷却される。

この様な装置を用いて連続鋳造すると、パウダーを使用
しないでセラミックスモールド１内部で溶鋼は凝固する
ので、セラミックスモールドの損傷さえ防止できれば、
得られる鋳片の表面傷およびパウダーに起因する非金属
介在物がほとんど無くなる可能性がある。

ところが、溶鋼の湯面下凝固による連続鋳造用セラミッ
クスモールドは、溶鋼の凝固部において、セラミックス
モールド内面は鋳片温度とほぼ等しく、一方、モールド
外面は水冷ジャケットによって水冷されるので、モール
ド内外面の温度差が極めて大となる。また、鋳片引き抜
き方向の温度分布も、タンデイツシュ側の溶鋼温度から
水冷ジャケット内の凝固完了温度までの急激な温度勾配
が発生するなど、苛酷な条件に晒される。そこでセラミ
ックスモールドの具備すべき条件として、次の４つの特
性が要求される。

（１）熱衝撃抵抗性；１５５０℃前後の溶鋼がセラミッ
クスモールド内面に急激に接触するときに、セラミック
スモールドは破壊しないこと。

（２）熱応力抵抗性；セラミックスモールド内面は高温
の溶鋼および鋳片に、一方、その外面は水冷ジャケット
に接触しているため、セラミックスモールドの肉厚方向
および鋳片引き抜き方向に大きな熱応力勾配が発生する
が、これによりセラミックスモールドは破壊しないこと
。

（３）低摩擦抵抗性；凝固した鋳片がセラミックスモー
ルドと滑り好く、鋳片の引き抜きが容易なこと。

（４）耐摩耗性；セラミックスモールド内の凝固部近傍
で高温鋳片に対する耐摩耗性に優れること。

モールドとしては■銅モールド（宮下ら、学振１９委員
会、１１の水平連続鋳造５（１９８０）’）■グラファ
イトモールド■ＢＮモールド（三菱製鋼技報、　ｖｏｌ
、１９　、　Ｎｏ、　１．２　（１９８５）　）等が知
られているが、以下に示すような理由で、鋼の連続鋳造
用モールドとして用いるには問題がある。

■銅モールド耐火物製ノズル部と銅モールドの間にセラミックス製ブ
レークリングを使用せざるをえず、コールドシャットや
ホットテアなどの表面欠陥が不可避である。

■グラファイトモールド鋳造の際に鋳片に浸炭が起きたり、耐摩耗性が十分では
ないことによりモールドとして不適である。

■ＢＮモールド耐摩耗性が十分でないので、長時間の引き抜きや、高速
での引き抜きが困難である。

（発明が解決しようとする課題）本発明の目的は、上述した湯面下凝固の連続鋳造によっ
て、鋳造片の表面性状が良好でかつ長時間の鋳造を可能
にするセラミックスモールドおよびその製造方法を提供
するものである。

（課題を解決するための手段および作用）本発明の要旨
とするところは、連続鋳造用のセラミックスモールドで
あって１重量％で六方晶窒化硼素（以下単に「窒化硼素
」という）：１０〜５０　％、残部が窒化珪素および不
可避的不純物からなることを特徴とすることにある。

他の要旨は、上記連続ｅ！！造用上用セラミックスモー
ルド造方法に関して、窒化硼素粉末および金属珪素粉末
にバインダーを加え、有機溶媒を用いて混練した後造粒
した粉末を成形し、窒化性ガス雰囲気中で１０００℃か
ら１６００℃まで加熱焼成した後、切削加工によってセ
ラミックスモールドを得ることを特徴とする事にある。

以下にこの発明の詳細な説明する。

まずセラミックスモールドの組成を上記の範囲に限定し
た理由について説明する。

窒化硼素の添加量は、セラミックスモールドに必要な熱
衝撃抵抗性・熱応力抵抗性・低摩擦抵抗性・耐摩耗性を
具備するため重量％で１０〜５０％である必要がある。

１０重量％未満では熱’ＣＭ　撃抵抗性の低下により、
鋳造開始時にモールドに亀裂が発生し易くなり、以後の
鋳造が困難になる。

５０重量％を越えると相対的に窒化珪素の旦が減少する
ため強度が低下し、水冷ジャケット内への機械的組み込
みに対して耐えられなくなる。また、耐摩耗性が低下す
るため、鋳造中にモールドが摩耗して長時間の引き抜き
が困難になる。

次にセラミックスモールドの製造方法について説明する
。

原料としては窒化硼素粉末および金属珪素粉末を用いる
。窒化硼素粉末としては純度９５重量％以−ヒのものが
好ましい。その理由は、窒化硼素の不純物として一般的
な酸化硼素が多いと、鋳造中の高温によって分解して鋳
片表面上に凹状の窪みを発生させるからである。またそ
の粒度としては５μｍ以下のものが好ましい。その理由
は微細な粉末を用いることによって窒化硼素が均一に分
散された組織となり、窒化硼素添加量の増加に伴う強度
の低下を抑制することができるからである。

金属珪素粉末としては純度９７重量％以上のものが好ま
しい。不純物の多いものを使用すると焼結体内で欠陥と
なり、強度を低下させることになる。粒度としては２０
μｍ以下のものが好ましい。

その理由は粒度の大きいものを使用するとモールドの組
織が粗くなって、鋳片の表面性状が悪くなると共に、焼
結体の強度も低下するためである。

上記原料にバインダーを加えて有機溶媒の存在下で乳鉢
・ポットミル等の公知の方法によって混練する。バイン
ダーは公知のバインダー例えばＰＶＢ等で良い。混練し
た後、有機溶媒を飛散させてポットミルで粉砕したり、
スプレードライさせて造粒粉末を得る。この造粒粉末を
ラバープレス等公知の方法により、円筒状などのセラミ
ックスモールドの概略形状に成形し、主として窒素から
なる雰囲気中で１２００℃から１６００℃の温度範囲で
加熱・焼成する。その際金属珪素粉末と窒素の急激な反
応を抑制するため、昇温は段階的に行なう必要があり、
焼成時間は５０〜１５０時間程度必要である。焼成後、
切削加工してセラミックスモールドを得る。

（実施例）第１表に示した配合割合の金属珪素粉末（純度９８ｆｆ
ｉ量％、粒度２０μｍ以下）、窒化硼素粉末（純度９７
．５重量％、平均粒度１．０μｍ）およびバインダーと
してＰＶＢを５重量％添加し、エタノール中で乳鉢を用
いて均一に混練した後、溶媒を飛散させたものをポット
ミルにて粉砕し、７４μｍ以下のものを分級して成形用
造粒粉末を得た。次に、この造粒粉末を円筒状の成形ゴ
ム型に充填し、静水圧プレスを用い約１３００ｋｇ／ａ
＃の圧力で成形した。得られた成形体を窒素ガス雰囲気
中で１００時間にわたって１０００℃から１４５０℃ま
で段階的に昇温しで焼結体を作製した。冷却後、この焼
結体を内径１０＋＋＋ｏ＋、長さ１００ｍ＋＋の円筒状
に切削加工してセラミックスモールドとした。このセラ
ミックスモールドの窒化珪素と窒化硼素の組成は第１表
に示す通りであり、残部は不可避的不純物である。

このセラミックスモールドを、湯面下凝固連続・鋳造機
のタンデイツシュに直接取り付け、オーステナイト系ス
テンレス鋼（１８％Ｃｒ−８％Ｎｉステンレス鋼）を鋳
造した。タンデイツシュ内の溶鋼温度は１５００℃、溶
鋼量は１００ｋｇで、この７８ｔｌｉを全て鋳造すると
、鋳片の最大引き抜き長さは１５０ｍになる。鋳造実験
は全て一定の条件で行ない、セラミックスモールドとし
ての品質評価は、６４片の最大引き抜き長さおよび製品
表面性状を比較して行なった。第１表に示すように、本
発明の組成範囲内にあるセラミックスモールドは全て安
定して鋳造できたが、比較して実験したセラミックスモ
ールドは全て鋳造途中で引き抜き不良となり、鋳造を断
念せざるを得なかった。また。

本発明のセラミックスモールドによって得られた鋳片の
表面性状は全て良好であった。

（発明の効果）以上のように、本発明により熱衝撃抵抗性、熱応力抵抗
性、摩擦抵抗性、耐摩耗性全てに優れたセラミックスモ
ールドが得られ、溶融金属特に鋼の湯面下凝固による連
続鋳造用セラミックスモールドとして適しており、鋳造
製品の表面性状は著しく向上し、連続操業が可能となっ
て、その工業的効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は湯面下凝固による連続鋳造装置の断面図である
。１・・・セラミックスモールド２・・・タンデイツシュ下部の側壁３・・・水冷ジャケット第　１　因１：セラミ、クスモールド２：タンデイツシュ下部のＩＩＪｉ３：水冷ジャケット手続補正書昭和６３年６月１ｇ日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で六方晶窒化硼素：１０〜５０％、残部が
窒化珪素および不可避的不純物からなることを特徴とす
る連続鋳造用セラミックスモールド。
（２）六方晶窒化硼素粉末および金属珪素粉末にバイン
ダーを加え、有機溶媒を用いて混練した後造粒した粉末
を成形し、窒化性ガス雰囲気中で１２００℃から１６０
０℃の温度範囲で加熱焼成した後、切削加工を行なうこ
とを特徴とする連続鋳造用セラミックスモールドの製造
方法。