JPH05855A - Ｂｎ含有焼成セラミツクの加熱処理方法および連続鋳造用凝固装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素あるいはアンモニアによる気泡発生を抑
制し、鋳片の品質を向上させるＢＮセラミックスの加熱
処理方法および凝固装置を提供すること 【構成】 ＢＮを含有し、水素、アンモニアを含む雰囲
気で焼成して得られるセラミックスを水素およびアンモ
ニアを含まない雰囲気で３５０℃以上に加熱処理を施し
たことを。 【効果】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水素、アンモニアを含む
雰囲気で焼成して得られるセラミックスの加熱処理方法
およびこの方法によって加熱処理を施した連続鋳造用凝
固装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ＢＮを含有する焼成セラミッ
クスはＢＮの潤滑性、伝熱性、加工性などに優れている
ことから連続鋳造用の凝固装置、例えば図１に示すよう
な水平連鋳機のブレークリングや、図２に示されるよう
な連続鋳造用のセラミックモールドなどの溶融金属の凝
固装置において使用されるようになってきている。図１
において、１はタンディシュ、２はタンディシュに接続
されたフロントノズル、３は銅を主成分とする冷却を目
的としたモールド、４はタンディシュとモールドをつな
ぐフィードノズル、５はブレークリングである。図２に
おいて、６はタンディシュ下部の側壁、７は水冷ジャケ
ット、８はセラミックスモールドである。連続鋳造用の
このような凝固装置の例は図１、図２に示される水平タ
イプのもの以外に垂直タイプの連続鋳造装置においても
ＢＮ含有焼成セラミックスが用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般的にいってＢＮを
含有する焼成セラミックスを製造する場合、水素やアン
モニアを含む雰囲気で加熱される工程が採用されること
が多い。本発明者等の実験によればこのような雰囲気で
加熱した場合には、アンモニアの他はアンモニアとセラ
ミックス形成成分が反応して生成されたと考えられる水
素、あるいはアンモニアから解離したと考えられる水素
がセラミックス中に生成含有されることが多い。このよ
うな水素を含有したセラミックスにおいては５００℃以
上に加熱されると水素を離脱する。また、ＢＮを含有す
る焼結セラミックスを製造する工程でＢＮの合成を行わ
れた焼結セラミックスの場合はアンモニアの含有が顕著
であり、前述の場合を含み加熱されると３５０℃から７
００℃にわたりアンモニアを放出することが分かった。

【０００４】例えば図１に示すような連続鋳造装置にお
いては、鋳造対象が溶鋼の場合は約１５００℃の温度で
あり、鋳造中はブレークリングと水冷された銅モールド
と接する部位の温度は約５００℃であり、使用中にブレ
ークリングの溶損が進行すると、内部温度は高温側へシ
フトする。この温度上昇のためブレークリングから水素
およびアンモニアが離脱する。このような現象はセラミ
ックモールドの場合も同様発生する。このブレークリン
グから離脱した水素あるいはアンモニアは溶鋼中に取り
込まれ、鋳造して得た鋳片に気泡を生成し、この鋳片を
圧延した場合、圧延疵が発生するので問題となってい
る。

【０００５】上記は溶鋼の場合に関しての説明である
が、この他にアルミニューム、銅などの溶融金属の凝固
の場合に関しても上記のように気泡となった水素あるい
はアンモニアは溶融金属中を浮上して凝固金属片の上面
に取り込まれ、鋳片の圧延後の圧延疵となり問題となっ
ている。また垂直タイプの鋳造機においても気泡の浮上
速度が鋳造速度よりも遅いため気泡が凝固組織中に留ま
り鋳片の圧延後疵発生の原因となり問題となっている。
本発明は、ＢＮ含有焼成セラミックスを連続鋳造用の凝
固装置に用いた場合、水素あるいはアンモニアによる上
記気泡発生を抑制し、鋳片の品質を向上させるＢＮの加
熱処理方法および凝固装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明の第１の発明は、ＢＮを含有し、水素、アンモニアを
含む雰囲気で焼成して得られる焼成セラミックスを水素
およびアンモニアを含まない雰囲気で３５０℃以上で加
熱処理を施すことを特徴としたＢＮ含有焼成セラミック
スの加熱処理方法であり、第２、３の発明は、本発明の
加熱処理を施してなる連続鋳造用凝固装置である。

【０００７】

【作用】本発明においては、ＢＮを含有し水素、アンモ
ニアあるいはその両方を含む雰囲気で焼成して得られる
焼成セラミックスを連続鋳造装置に組込む前に、水素、
アンモニアを生成する心配の少ない予め水素、アンモニ
アを含まない雰囲気で３５０℃以上に加熱して、該ＢＮ
含有焼結セラミックス中に含まれている水素、アンモニ
アを該焼結セラミックス中から放出して、鋳造中に溶損
が進行しても該焼成セラミックスから水素やアンモニア
が発生しないようにして鋳片への気泡生成を抑制して、
圧延疵の発生を防止するものである。

【０００８】本発明における加熱処理温度は加熱処理時
間を１〜２時間として３５０℃以上で、効果が発現する
が、高品位の鋳片を確保するためには６００℃以上にす
ることが望ましい。加熱処理が高温であればそれだけ前
述した気泡の原因となるＢＮ含有セラミックス中の水素
あるいはアンモニアが減少するが、気泡発生を皆無にす
る必要はなく、溶鋼の場合にはその加熱温度の上限値と
しては１４００℃程度で充分であり、加熱処理コスト、
ＢＮ含有セラミックスの機能劣化等の観点からそれ以上
にすることは余り意味はないと言える。なお適切な加熱
温度は当該セラミックスの水素の含有量、アンモニア含
有量、温度と水素あるいはアンモニア離脱量の関係によ
り変化するが溶鋼の場合、１０００℃で加熱処理をする
と気泡発生量を従来の約半分にすることができる。

【０００９】この加熱処理は、ＢＮ含有焼成セラミック
ス中の水素あるいはアンモニアを除くことが目的である
ので加熱雰囲気は水素およびアンモニアを含まないこと
が必要である。この際の雰囲気としてはアルゴン、窒素
がＢＮの酸化を防止するためには有効であり、真空に吸
引しながらの放射熱による加熱も有効である。特に６０
０℃程度の加熱であれば大気でも問題はない。なお加熱
温度が１０００℃を越えるとＢＮに含有される酸化硼素
が蒸発する傾向が大きくなるので、加熱雰囲気には酸化
硼素の分圧を保つようにＢＮとは別に酸化硼素の粉体を
置くことが好ましい。

【００１０】また、本発明を実際の連続鋳造用凝固装置
に適用する場合には、上述した加熱処理を施したセラミ
ックスを所望の凝固装置形状に切削加工するか、或いは
加熱処理前のセラミックスを予め所望形状に形成した後
に加熱処理を施すか、のいずれかを選択すればよい。

【００１１】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。 （実施例１）本発明で対象とするＢＮを含有し、水素、
アンモニアを含む雰囲気で焼成して得られた焼結セラミ
ックスの組成例を表１に示す。表１に示されるようにＢ
Ｎ含有焼結セラミックスはＢＮの他にＳｉ₃ Ｎ₄ 、Ａｌ
Ｎ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｂ₂ Ｏ₃ など含まれている。ここに示
す例の他にＺｒＯ₂ 、ＳｉＣなどを含有することがあ
る。

【００１２】

【表１】

【００１３】この７種類のＢＮ含有焼結セラミックスか
ら夫々１０mm（幅）×１０mm（長さ）×５mm（厚さ）の
板状体を切出し加工し、夫々加熱処理温度を６００℃、
８００℃、１０００℃、１２００℃、１４００℃の５通
りに設定し、夫々２時間、真空中で加熱処理した。その
後室温まで冷却して、再度３００℃／ｈｒで加熱昇温
し、１５００℃まで加熱した場合に発生する水素を質量
分析装置で調査した。各試料につき加熱処理をしていな
い同じ成分で同じ形状・大きさのもの（従来相当品）を
１５００℃まで同じ条件で加熱昇温した場合の発生水素
量を１として、本発明における前記各温度に加熱処理し
た場合の水素発生量を表２に示す。

【００１４】表２より明らかなように本発明による加熱
処理によっていずれのＢＮ含有セラミックスの場合も水
素発生量を加熱処理をしない従来のものに比べ少なくす
ることができること、また加熱処理温度も高温にするほ
ど水素発生量を少なくすることができることが分かる。

【００１５】

【表２】

【００１６】（実施例２）この実施例は本発明を水平連
続鋳造装置のブレークリング（図１参照）に適用した場
合のものである。表１のＮｏ．６と同組成のＢＮ含有焼
結セラミックスにより、１５０mm（外径）×１００mm
（内径）（厚さ２０mm）の板状でリング状のブレークリ
ングをサンプルとして作製し、これを１０００℃で２時
間、真空炉の中で放射熱により加熱処理した。このブレ
ークリングについて３００℃／ｈｒで加熱昇温し、１５
００℃までに発生する水素を質量分析装置で調査した。
加熱処理をしていない従来のブレークリングの場合の５
００℃から１５００℃の発生水素量を１として本発明に
よるブレークリングにおける水素発生量を比較して表３
に示す。また同じ材質のＢＮ含有焼結セラミックスで形
成した１０mm（幅）×１０mm（長さ）×５mm（厚さ）の
板状体をサンプルとし、同じ加熱条件で加熱昇温した場
合の水素発生量も併せて表３に示す。

【００１７】

【表３】

【００１８】表３よりブレークリング形状１５０mm
（幅）×１００mm（長さ）×（肉厚２０mm）とした場合
も１０mm×１０mm×５mmの小サイズの板状体の場合も表
２と同様な値であった。上記のようにして得られたブレ
ークリングを図１に示すように水平連続鋳造装置のモー
ルド先端部に装着して表４に示す引抜き長さを一定とし
た条件の水平連続鋳造を行った。

【００１９】

【表４】

【００２０】鋳造開始後５０分で鋳片の上面に発生する
気泡の個数を測定した。加熱処理しない従来相当品を用
いた場合の鋳片上面の気泡個数を１００として、本発明
により加熱処理したものを用いた場合の鋳片の上面に発
生する気泡の個数を表５に示す。

【００２１】

【表５】

【００２２】従来加熱処理をしないＢＮ含有焼結セラミ
ックスを使用した場合の気泡量を１００とすると、１０
００℃で２時間、真空炉の中で加熱処理されたＢＮ含有
焼結セラミックスの場合、気泡量が７０〜４０になって
おり本発明が優れていることが分かる。

【００２３】なお、上記実施例は、主にＢＮ含有焼結セ
ラミックス中の脱水素のための加熱処理に関して述べた
が、該セラミックス中の脱アンモニアについても、本発
明の加熱処理によってできる。アンモニアについては、
水素の場合に比し、比較的低温領域（３５０℃）から加
熱効果が発現し、加熱処理を行わない従来相当品に対し
て、５００℃の加熱処理によって、半分程度に発生を抑
制でき、８００℃の加熱処理では殆ど発生を０にするこ
とができるので、脱アンモニアの場合は、３５０℃〜８
００℃程度の加熱処理によって、充分な効果が得られ
る。したがって、例えば、水素とアンモニアを含むＢＮ
含有セラミックスに対しては、脱水素のための加熱処理
によって、同時に脱アンモニアもできる。

【００２４】本発明でいう水素、アンモニアを含む雰囲
気とは水素またはアンモニアを含む雰囲気あるいは水素
とアンモニアを含む雰囲気を意味するものである。した
がって、本発明の実施条件については、ＢＮ含有焼結セ
ラミックス中の水素量、アンモニア量に応じて、適宜設
定する。例えば、加熱処理温度の場合処理時間に無関係
ではないがアンモニアが多い場合は３５０℃〜８００℃
の加熱で充分であり、水素が多い場合は５００℃〜１４
００℃程度の加熱で充分である。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明により加熱処理した
ＢＮ含有焼結セラミックス例えば連続鋳造装置の凝固装
置に用いた場合には連続鋳造中における水素、アンモニ
アの発生を充分に抑制することができ、特に鋳片上面の
気泡発生を抑制でき、従来に比べて著しく品質の良好な
鋳片の鋳造が可能になり、圧延した場合の疵発生を大幅
に軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】タンディシュとモールドの接続部分の構造を示
す断面図。

【図２】連続鋳造用のセラミックモールドを示す断面
図。

【符号の説明】

１ タンディシュ ２ フロントノズル ３ モールド ４ フィードノズル ５ ブレークリング ６ タンディシュ下部側壁 ７ 水冷ジャケット ８ セラミックモールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 浩之 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＢＮを含有し、水素、アンモニアを含む
   雰囲気で焼成して得られるセラミックスを水素およびア
   ンモニアを含まない雰囲気で３５０℃以上に加熱処理を
   施したことを特徴とする、ＢＮ含有焼結セラミックスの
   加熱処理方法。
2. 【請求項２】 ＢＮを含有し、水素、アンモニアを含む
   雰囲気で焼成して得られるセラミックスを水素およびア
   ンモニアを含まない雰囲気で３５０℃以上で加熱処理を
   施してなるセラミックスを切削加工して形成されたこと
   を特徴とする連続鋳造用凝固装置。
3. 【請求項３】 ＢＮを含有し、水素、アンモニアを含む
   雰囲気で焼成して得られるセラミックスで形成した後水
   素およびアンモニアを含まない雰囲気で３５０℃以上に
   加熱処理したことを特徴とする連続鋳造用凝固装置。