JPH06184603A - 連続鋳造用耐熱耐摩耗鋳片支持部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温雰囲気下で加熱冷却を受ける鋳片冷却装
置の鋳片支持部材に、耐熱クラック性を付与した耐熱耐
摩耗性の焼結合金を提供する。 【構成】 耐摩耗性を有するクロム鋼粉末に、靭性の高
いオーステナイト系ステンレス鋼粉末をカプセル充填
後、ＨＩＰ（熱間等方加圧装置）により焼結させる。さ
らには、その焼結合金を、鍛造等により熱間加工を施
す。 【効果】 マトリックスとなる耐摩耗材に、伸びのある
オーステナイト系ステンレス鋼を、分散させることによ
って靭性が増し、加熱冷却の繰り返しによって受ける熱
クラックが生じにくくなり、耐熱クラック性が向上す
る。品質の信頼性も高くなり、高寿命化をはかることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高温用耐摩耗材料に関す
る。詳しくは、耐熱クラック性、耐摩耗性に優れた焼結
合金材料による連続鋳造用鋳片支持部材に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造設備において鋳片冷却装置はモ
ールド直下にあり、モールドを通過した直後の鋳片を支
持するように位置されている。その摺動側には鋳片支持
部材が長片サイドと短片サイドに、それぞれ千鳥型に取
り付けられている。この鋳片支持部材の摺動面は１００
０〜１２００℃の鋳片と接触し、鋳片支持部材間に設け
られたスプレーノズルにより鋳片を水冷する構造になっ
ている。この鋳片支持部材の耐摩耗性を上げるために、
Ｎｉ−Ｃｒ系自溶性合金材料（特公平２−３７２５８）
が採られていた。具体的には、高硬度を得るために、鋳
鉄、構造用鋼、銅合金等の材質から成る鋳片支持部材の
表面にＮｉ−Ｃｒ系自溶性合金材料を溶射被覆の後、気
孔をなくすため９００〜１２００℃の温度範囲で加熱処
理により溶融後固化させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＮ
ｉ−Ｃｒ系自溶性合金は溶融固化され硬さを高めている
ために、耐摩耗性は高いものであるが、ほとんど靭性が
なく、加熱冷却の繰り返しによる熱サイクルを受ける鋳
片支持部材においては、その摺動面にクラックが発生し
やすかった。また、その鋳片支持部材のクラック内にフ
ラックスを巻き込み、鋳片に引っかききずをつくり、鋳
片の品質を低下させていた。本発明は上記の課題を解決
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め本発明の要旨とするところは次の通りである。 （１）Ｃ０．５〜１．５重量％、Ｃｒ３〜１５重量％、
Ｎｉmax ２重量％、Ｍｏmax ２重量％、Ｖmax １重量
％、Ｓｉ０．２〜０．８重量％、Ｍｎ０．２〜１．５重
量％を基本成分に、残部が不可避不純物からなるクロム
鋼粉に、オーステナイト系ステンレス鋼粉を、重量比で
５〜５０％混合した合金を熱間等方圧加圧成形（ＨＩ
Ｐ）処理により焼結させたことを特徴とする耐熱クラッ
ク性を付与した連続鋳造用耐熱耐摩耗鋳片支持部材。 （２）ＨＩＰによる焼結合金に、熱間塑性加工を施した
ことを特徴とする耐熱クラック性を付与した上記（１）
に記載の連続鋳造用耐熱耐摩耗鋳片支持部材。

【０００５】

【作用】本発明の達成にあたり、耐摩耗性を保持するた
めのクロム鋼粉については以下の点を考慮して最適成分
範囲を定めた。Ｃについては０．５重量％以下では耐摩
耗性が劣り、また、１．５重量％以上になると、逆に耐
摩耗性は良くなるものの靭性が低下し脆化しやすくなる
ので、適正範囲を０．５〜１．５重量％に設定した。

【０００６】Ｃｒについては３重量％以下になると耐食
性が劣り、逆に１５重量％以上になると耐熱クラック性
が悪くなってくるので、適正範囲を３〜１５重量％に設
定した。

【０００７】Ｓｉについては０．２重量％以下では結晶
粒が細粒化しにくく、逆に０．８重量％以上になると靭
性が急激に低下し脆化しやすくなってくるので、適正範
囲を０．２〜０．８重量％に設定した。

【０００８】Ｍｎについては靭性の向上に役立つが０．
２重量％以下では基地の強化がなく、また１．５重量％
以上では酸化しやすくなってくるので、適正範囲を０．
２〜１．５重量％に設定した。

【０００９】その他、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｖ等は基地の強化、
とくに靭性を向上させるためにＮｉは max３重量％、Ｍ
ｏは max２重量％、Ｖは max１重量％にそれぞれ設定し
た。なお残部は不可避不純物および鉄を成分とするクロ
ムである。

【００１０】

【実施例】本発明は、以上のクロム鋼粉を用いて、その
クロム鋼粉に、高靭性を有するオーステナイト系ステン
レス鋼粉を混合してＨＩＰ処理、さらには、それに熱間
塑性加工を加えることによって得た焼結合金によって、
この目的を達成した。以下、本発明の実施例を比較例と
共に示す。

【００１１】実施例１ 加熱冷却雰囲気における本発明の実施例を以下に示す。
本発明のクロム鋼粉（２５０μｍ以下）は、耐摩耗性は
有しているものの靭性がないために、靭性の有るオース
テナイト系ステンレス鋼粉（ＳＵＳ３０４：２５０μｍ
以下：Ｈｖ１８０）を、５％，１０％，２０％，３０
％，４０％，５０％，６０％および８０重量％混合した
複合粉、およびクロム鋼粉１００重量％の単一粉を、そ
れぞれ別のカプセルに充填した後、真空脱気（１×１０
^-5Torr）し、ＨＩＰ処理（１２５０℃、１８０MPa 、保
定３hr）により、これらの粉末を焼結させた。さらに
は、鍛造（９００〜１２００℃）により、熱間加工を施
した。

【００１２】このようにして得られた焼結合金の耐熱ク
ラック性を図１に示す。試験の方法はφ７０×２５mmｔ
の形状に加工した試験片を、１０００℃に加熱したもの
を３００℃まで水冷するヒートクラックテストにより、
クラックの発生に至るまでの熱サイクルの回数で評価し
た。

【００１３】比較材である従来、使用されていたＮｉ−
Ｃｒ系の自溶性合金は、５０回目でクラックが発生し
た。これに比べ、本発明のクロム鋼粉とオーステナイト
系ステンレス鋼粉の混合による焼結合金は、クロム鋼粉
に５重量％以上のオーステナイト系ステンレス鋼粉を混
合した焼結合金が、従来材より優れ、５０回以上の耐熱
クラック性を有していた。中でもオーステナイト系ステ
ンレス鋼粉を３０および４０重量％混合したものが、と
くに耐熱クラック性が優れていた。この混合量において
ＨＩＰ処理だけのものは、９０回目でクラックが発生
し、従来材の１．４倍の耐久性が認められた。さらに、
ＨＩＰ処理材に鍛造を加えたものは、２５０回目でクラ
ックが発生し、従来材の５倍の耐久性が認められた。な
お、オーステナイト系ステンレス鋼粉を５０重量％以上
混合したものは硬さが急激に低下し耐摩耗性が劣る。し
たがって前記オーステナイト系ステンレス鋼粉を混合す
る上限は５０重量％が好ましい。

【００１４】つぎに、クロム鋼粉７０重量％にオーステ
ナイト系ステンレス鋼粉を３０重量％混合したＨＩＰ処
理材に鍛造を施したものを、鋳片支持部材に機械加工
し、実機で評価した。その結果、従来材は３００チャー
ジで、摺動面にクラックが発生し廃棄になった。これに
比べ、本発明は９８０チャージで廃棄になったが、従来
材より約３倍の耐久性を有していた。以上、本発明のも
のは、オーステナイト系ステンレス鋼で靭性を付与して
いるので、従来のものに比べて耐熱クラック性が大幅に
改善された。

【００１５】

【発明の効果】本発明のクロム鋼系の焼結合金は、マト
リックスとなる基地にオーステナイト系ステンレス鋼を
分散させているので、以下の効果がある。まず、マトリ
ックスとなる単一組成材に靭性を付与しているので、加
熱冷却の熱サイクルを受けても、従来材に比べ、熱クラ
ックが発生しにくくなった。また、従来材は９００℃以
上になると、急激に軟化してくるが、従来材より耐熱性
に優れている。さらには、１０００℃においても、高温
硬さを高く維持できるので、高温摩耗にも優れている。
つぎに、連続鋳造の鋳片冷却装置の鋳片支持部材におい
て、その摺動面で受ける繰り返しの加熱冷却による熱ク
ラックが生じにくくなり、この熱クラックの減少にとも
ない、摺動面へのスラグ巻き込みも減少し、鋳片の品質
が良くなってきた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明クロム系焼結合金の耐熱クラック性を
示す図である。

フロントページの続き (72)発明者 西 泰宏 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ０．５〜１．５重量％、Ｃｒ３〜１５
   重量％、Ｎｉmax ２重量％、Ｍｏmax ２重量％、Ｖmax
   １重量％、Ｓｉ０．２〜０．８重量％、Ｍｎ０．２〜
   １．５重量％を基本成分に、残部が不可避不純物からな
   るクロム鋼粉に、オーステナイト系ステンレス鋼粉を、
   重量比で５〜５０％混合した合金を熱間等方圧加圧成形
   （ＨＩＰ）処理により焼結させたことを特徴とする耐熱
   クラック性を付与した連続鋳造用耐熱耐摩耗鋳片支持部
   材。
2. 【請求項２】 ＨＩＰによる焼結合金に、熱間塑性加工
   を施したことを特徴とする耐熱クラック性を付与した請
   求項１に記載の連続鋳造用耐熱耐摩耗鋳片支持部材。