JPS5921581A - 連続鋳造用耐火物 - Google Patents

連続鋳造用耐火物

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JPS5921581A
JPS5921581A JP57131420A JP13142082A JPS5921581A JP S5921581 A JPS5921581 A JP S5921581A JP 57131420 A JP57131420 A JP 57131420A JP 13142082 A JP13142082 A JP 13142082A JP S5921581 A JPS5921581 A JP S5921581A
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JP
Japan
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refractory
continuous casting
silicon nitride
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成田 貴一
森 隆資
尾上 俊雄
純 宮崎
学 宮本
彰 大手
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel 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】 本発明は、連続釣準設備におけるタンディッシュと鋳造
を接続する耐火物、所謂ジヨイントリングと、称される
耐火物に関し、特にステンレス鋼の連続鋳造においても
優れた耐溶損性を発揮する連続鋳造用耐火物に関するも
のである。
横型連続鋳造設備の、タンディツシュと鋳型を接続する
耐火物としては、従来窒化珪素質又は窒化ほう素質の耐
火物が汎用されてきているが、最近では窒化珪素質耐火
物の耐熱衝撃性を向上させることが強く望まれる様にな
り、これに窒化ほう素を混合して焼結したものが提供さ
れる様になってきた。この様な焼結体は、一般炭素鋼の
鋳造において十分な耐熱衝撃性を発揮しているが、たま
さかステンレス鋼、特に高Cr鋼が鋳造対象となる様な
場合には、窒化珪素質の溶損が顕著に進行し、長時間操
業の実施が極めて困難になるという問題があった。一方
窒素ほう素質のものを主体としてこれを改善するという
研究もないではないが、元々ホットプレス法で製造する
ものである為製造コスト上の問題がある上に、耐磨耗性
が低いという本質的な欠陥があり、これらを十分に克服
するところには至っていない。従って耐熱衝撃性の向上
については、窒化珪素と窒化ほう素の併用によってある
程度の改善を得ているというのが現状であるが、ステン
レス鋼、殊に高Cr鋼の連続鋳造においては耐火物の溶
損が避け難く、耐火物の損傷による表面性状の悪化を招
くと共に、時には局部的な溶損によって耐火物が破損し
ブレークアウトを生じる原因ともなっており、安定操業
に資することができないない。
本発明はこの様な状況に着目してなされたものであって
、耐溶損性、特に溶鋼中のCr成分による溶損に対して
強固に抵抗することのできる耐火物の提供を目的とする
ものである。
しかして上記目的に適う性状を発揮するに至った本発明
の耐火物とは、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、ス
ピネル及びムライトから選択される1種以上の酸化物:
5〜40重量%(以下単に%という)を倫有する他、必
要により窒化ほう素;20%以下及び窒化アルミニウム
:8〜15%を必須成分として含有することがあり、残
部が窒化珪素及び不可避不純物からなる焼結体であるこ
とを要旨とするものである。
元来窒化珪素焼結体は、N2ガス雰囲気中でSiを主原
料として反応焼結させることによって製造されるもので
あるから、耐熱衝撃性が優れているという特性を有する
上に製造コストが安価であるという利点がある。従って
上述の目的を達成する上では、改善のターゲットを窒化
珪素焼結体に置くということは極めて合目的なことであ
ると考えた。そこでまず本発明者等は窒化珪素焼結体ガ
ステンレス鋼溶湯によって比較的簡単に溶損される原因
について種々研究し、1500℃を超える様な高熱条件
下にあっては、ステンレス鋼中のCrと窒化珪素が反応
することによって窒化珪素が化学的な変成を受け、低融
点物質に変わって溶損されていくということを見出した
。従って窒化珪素をべースに置く限り、Crによる化学
的変成を完全に防ぐことは困難であると考えられたが、
これに対して耐溶損性の高い無機物質を配合すれば耐火
物全体としての耐溶損性が改善されるのではないかとの
期待を抱き、種々の組成からなる焼結耐火物を試作して
ステンレス鋼溶湯中での耐溶損性をテストした。その結
果、Al2O3、MgO、ZrO2等を窒化珪素中へ均
一に分散させて得られる焼結体は、ステンレス鋼溶湯に
対して極めて良好な体溶損性を示すことが見出された。
尚これらの耐火物は単独であっても複合体であっても良
く、例えばアルミナ、マグネシア、ジルコニアおるいは
スピネルとして配合されるだけでなく、Crとの反応性
が旨く一般的にはステンレス銅溶湯には不向きと考えら
れるいるSiO2との複合体、例えばムライト(3Al
2O3・2SiO2)を配合することによっても所期の
目的が達成されることを見出した。従って本発明におい
ては、窒化珪素中に、アルミナ、マグネシア、ジルコニ
ア、スピネル及びムフィトからなる酸化物群より選択さ
れる1種以上の酸化物全均一に分散させて焼結した耐火
物であることを重要な基本ポイントとするものである。
尚これら酸化物の配合比は全焼結製品に対して5%以上
配合することが必要であり、5%未満では耐溶損性の改
善効果を得ることができない。しかし40%を越えると
焼成が困難となり、又耐スポーリング性が悪くなるので
40%をもって上限としなければならない。−Y: [
−で上り好ましい範囲は8〜80%、更に好ましい範囲
は10〜20%であることが分かった。
尚窒化珪素にこの様な酸化物を配合すると、耐溶損性の
向上に反して、耐熱衡撃性の低下傾向が認められること
がある。この様な場合は窒化ほう素を添加すればよいこ
とを見出したが、窒化ほう素は極めてわずか添加するだ
けでも耐熱衝撃性の低下を実質的に抑制することができ
るので、敢えて下限を設定することは技術的に見て有意
義なことではない。しかし、より好ましい範囲を定める
という意味では5%以上が好適である。しかし20%超
の添加では耐火物の強度を低下させる恐れがあるので、
20%を上限と定めることとした。尚より好ましい上限
は10%である。そして残部は窒化珪素で構成される。
この様な焼結型耐火物を製造する手段については勿論本
発明の限定要件ではなく、色々な方法で製造できるが、
もっとも好ましいのは、前述の各種酸化物に窒化ほう素
等を加え、更にSiを配合して均一に混合した上でN2
ガス雰囲気下に反応焼結する方法であって、酸化物−窒
化珪素系あるいは酸化物−窒化ほう素−窒化珪素系の複
合焼結体が製造される。
次に窒化アルミニウムの添加による耐溶損性改善効果を
説明する。即ちAlNも、ズテンレス鋼の高温溶湯と反
応し難い成分であり、これを窒化珪素に配合したときは
、前記酸化物の配合例と同じ様に耐火物全体としての耐
溶損性改善効果が発揮される。この場合AlNは少なく
とも3%以上配合しなければ、耐溶損性を改善する迄に
は至らないが、逆に15%を越えるとβ−サイアロン化
に消費されたもの以外に余分のAlNが多く残って圧密
度が不十分となり強度低下を招くから、15%を上限と
しなければならない。尚特に好ましい範囲は4〜13%
である。ところでAlNを配合する場合において、共に
配合される酸化物の種類については特段の制限を受ける
ことはないが、Al2O3を併用した場合は、以下に述
べる如く特に優れた効果が得られる。即ちAl2O3と
AlNを併用したときは、それらの比にもよるがβ−サ
イアロン(Si6−z・Al2・O2・N8−2)(但
しz=0.5〜3)と称される焼結体が形成され易くな
り、これは粒子相互の結合力が極めて強いものであるか
ら、特に焼結体表面に多く形成されると、全体として極
めて高強度の焼結体として作用し、耐溶損性を飛躍的に
向上させることができる。そしてこの効果は、β−サイ
アロンの形成量に比例して大きくなることが分かつてお
り、Al2O3とAlNの配合比が重量比において12
対5となったときに完全なβ−サイアロン化が進み耐火
物の耐溶損性は極めて高いものとなる。尚窒化アルミニ
ウムを配合したもの、特に前述のβ−サイアロン化が進
んだものでは焼結体の耐熱衝撃性を低下させることがな
いが、耐スポーリンク性の向上という主旨から窒化ほう
素を配合することが推奨される。尚窒化ほう素の配合量
は前記と同様20%以上であり、好ましい範囲は5〜1
0%である。尚窒化ほう素による耐スポーリング性の改
善効果は、窒化ほう素の熱伝導率が良好で熱膨張率が小
さいことに由来するものと思われる。尚AlNを含有す
る焼結体の製造手段も特に制限を受けないが、特に好ま
しいのは、Al2O3等の酸化物にAl、Si及び窒化
ほう素を混合し、これを窒素ガス雰囲気下で焼成する方
法である。尚前述のβ−サイアロン化は焼成温度が高い
程進み易く、これにホットプレス法を採用すれば、緻密
な焼結体が得られ極めて有意義である。
本発明は以上の如く構成されているので、窒化珪素質耐
火物の特長である耐熱衝撃性を保留したままで耐溶損性
が改善され、又耐摩耗性や耐スポーリング性等について
も優れたものであり、ステンレス鋼を含む種々の鋼特に
Cr含有量10%以上のステンレス鋼を連続鋳造するに
当って、長期間安定して使用することのできる耐火物を
提供することに成功した。
次に本発明の実施例を示す。
実施例1 Al2O3・ZrO2、BNおよびSi3N4の配合比
の異なる10種類の焼結体を製造した。
尚製造に当っては、Al2O3、ZrO2、BNおよび
Si粉末の配合物に有機バインダーを添加して均一に混
練した後ラバープレスにより約1t/cm2の成形圧に
よって50×50×120(mm)の形状に成形し次い
でAr雰囲気下1150℃で8時間焼成し、5×5×5
0(mm)および20×20×100(mm)に加工し
た後約1500℃で100次間窒化焼成した。このよう
にして焼成した焼結体の熱衝撃値とステンレス鋼に対す
る溶損性を第1表に示す。ここで熱衝撃値については、
5×5×50(mm)の試験片を所定温度に加熱し1時
間保持後水に浸して急冷した場合において常温強度が低
下しない加熱温度で示した。また耐溶損性については、
抵抗加熱炉でステンレス鋼(SUS304)3Kgを溶
解し1520℃に保持した溶湯中に20×20×100
(mm)の試験片を浸漬し、30rpmで回転させなが
ら80分間保持した時の溶損量で示した。
実施例2 実施例1と同じ方法で155φ×150φ×20t(m
m)のリング状焼結体をタンディシュノズルと鋳型の間
に配置した。1570℃で鋳込みを行ない1.3m/m
inの引抜速度でステンレス鋼(SUS304)4.5
トンを鋳造したところ、第1表に示すNo.1試料では
溶損により10mでブレークアウトした。またNo.6
試料では鋳込時の破損により鋳造を中止した。その他の
試料では約80mを完鋳することができ鋳片表面性状も
良好であつた。
実施例3 Al203、AlN、BNおよびSi3N4の配合比の
異なる10種類の焼結体を製造した。尚鋳造方法は実施
例1に準じた。このようにして焼成した焼結体の熱衝撃
値とステンレス鋼に対する溶損性を第2表に示す。但し
No.9およびNo.10の試料については焼成温度は
約1700℃でありβ−サイアロンの均一な鉱物相にな
っていた。
実施例4 実施例1と同じ方法で焼成した165φ×150φ×2
0t(mm)のリング状焼結体をタンディシュノズルと
鋳型の間に配置した。1560℃で鋳込みを行ないL3
mminの引抜速度でステンレス銅(SUS304)5
トンを鋳造した結果を第2表に示す。No.1試料では
溶損により8mでブレークアウトした。またNo.6試
料では鋳込時の破損により鋳造を中止した。その他の試
料では約85mを完鋳することができた。
出願人 株式会社神戸製鋼所 代理人 弁理士 植木久一

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)横型連続鋳造設備のタンディッシュと鋳型を接続
    する耐火物であって、アルミナ、マグネシア、ジルコニ
    ア、スピネル及びムライトから選択される1種以上の酸
    化物;5〜40重景%を含有し、残部が窒化珪素及び不
    可避不純物からなる焼結体であること全特徴とする連続
    鋳造用耐火物。
  2. (2)横型連続鋳造設備のタンディッシュと鋳型を接続
    する耐火物であって、アルミナ、マグネシア、ジルコニ
    ア、スピネル及びムライトから選択される1種以上の酸
    化物:5〜40重五%及び窒化は。 う素:20重量%以下を含有し、残部が窒化珪素及び不
    可避不純物からなる焼結体であることを特徴とする連続
    鋳造用耐火物。
  3. (3)横型連続鋳造設備のタンディッシュと鋳型を接続
    する耐火物であって、アルミナ、マグネシア、!/ルコ
    ニア、スピネル及びムライトから選択される1種以上の
    酸化物:5〜40重量%及び窒化アルミニウム:3〜1
    5重量%を含有し、残部が窒化珪素及び不可避不純物か
    らなる焼結体であることを特徴とする連続鋳造用耐火物
  4. (4)横型連続鋳埠設備のタンディツシュと鋳計1接続
    する耐火物であって、アルミナ、マグネシア、ジルコニ
    ア、スピネル及びムライトかち選択される1種以上の酸
    化物:5〜40重量Φ重量化アルミニウム:3〜15重
    量%及び窒化はり索:20重景%畳下を含有し、残部が
    窒化珪素及び不可避不純物からなる郷結体であることを
    特徴とする連続鋳造用耐火物。
JP57131420A 1982-07-27 1982-07-27 連続鋳造用耐火物 Granted JPS5921581A (ja)

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