JPS5950074A - 連続鋳造用耐火物 - Google Patents

連続鋳造用耐火物

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JPS5950074A
JPS5950074A JP57157741A JP15774182A JPS5950074A JP S5950074 A JPS5950074 A JP S5950074A JP 57157741 A JP57157741 A JP 57157741A JP 15774182 A JP15774182 A JP 15774182A JP S5950074 A JPS5950074 A JP S5950074A
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JP
Japan
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continuous casting
refractory
silicon nitride
sintered body
weight
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JP57157741A
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English (en)
Inventor
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
Original Assignee
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、連続鋳造設備におけるタンディツシュと鋳型
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、特にヌ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はう素質の耐火
物が汎用されてきているが、最近では窒化珪累質耐人物
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
、これに窒化は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、一般次素鋼の鋳
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(、r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
業の突施が極めて困難になるという問題があった。−万
屋化は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、元々ホットプレヌ法で製造する
ものである為製造コスト上の問題がある上に、耐摩耗性
が低いという本質的な欠陥があシ、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、窒化珪素と窒化はう素の併用によっである
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
損が避は難く、耐火物の損傷による鋳片の表面性状の悪
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。
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μ、イツトリア及びムライトから選択される1種以
上の酸化物:8〜40重量%(以下単に伽という)を含
有する他、必要により窒化はう素: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。
窒化珪素焼結体の製造方法にはさまざまの方法があるが
、N2ガス算囲気中で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焼結体は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が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
℃を越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次。従って窒化珪素をベースに置
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
機物質を配合すれは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、AesIO,、MgO,Z
rO□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耐溶損性
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、イツトリアあるいはスビネμとして
配合されるだけでなく、Crとの反応性が高く一般的に
はステンレス鋼溶湯には不向きと考えられている5tO
2との複合体、例えばムライト(8Ae 208−28
 io、)を[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、イツト
リア、スピネル及びムライトからなる酸化物群よシ選択
される1種以上の酸化物を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8%以
上配合することが必要であり、8%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。そしてよ
p好ましい範囲は8〜8096、更に好ましい範囲は1
0〜20%であることが分かった。
ま7j窓化アルミニウムもス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AgHの添加量は前記酸化物との組合せにおい
て8影以上で効果があるが、15%以上ではSi8N4
の結合強度が低下し耐火物全体としての強度低下を招く
・ 尚、窒化珪素にこの様な酸化物及びAINを配合すると
耐溶損性の、向上に反して、耐熱衝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はう素を添加
すればよいことを見出したが、窒化はう素は極めてわず
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、よシ好ましい
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。
この様な耐火物を製造する手段としては、出発原料とし
て前述の各種酸化物及びAINに窒化はう累を加え、更
にSIを配合して均一に混合した上でN2ガス算囲気下
に反応焼結する方法であって、酸化物−窒化珪素系、酸
化物−窒化はう素−窒化珪素系あるいは酸化物−AIN
−窒化珪素。
酸化物−AgN−窒化はう素−窒化珪素系の複合焼結体
が製造される。
次に耐溶損性改善方法として組織の緻密化と組成の関係
について説明する。
酸化物と31の窒化反応による前記焼結体のほかに種々
の検討を行なった結果、緻密質S i 8N4焼結体及
び緻密質サイアロン焼結体も耐溶損性に効果があること
を見出した。これらの緻密質焼結体は出発原料として酸
化物−窒化珪累、酸化物−窒化はう累−窒化珪素系ある
いは酸化物−AIN−窒化珪素、酸化物−A6N−窒化
はう素−窒化珪素系からなシ少くとも1650“C以上
の温度で製造されるものでおる。これらの緻密質焼結体
の特徴につμて下記に説明する。
■緻密質SI8N4焼結体 緻密質S l 、N4焼結体は前記酸化物AI!208
゜MgO,Y  O、ZrO2,スピネ/l/ 、 ム
? イ8 ト等の1種以上の添加量=8〜20%と残部窒化珪素あ
るいは前記酸化物と窺化アルミニウム1〜10%残部窒
化珪素より構成される。緻密質5t8N4の耐溶損性の
向上は焼結体の高密度化によるもので、AINの添加の
効果はS 1 、N4粒界ガツヌ相のサイアロン組成物
化におる。
■緻密質サイアロン焼結体 サイアロン焼結体は前記酸化物の中で特にAl2O8を
使用L)l 20.−AgN−8i 8N、糸組成物で
、そのβ−818N4固溶体はβ−サイアロンと称し、
Si、、AI、0.N8−、(Z=0.5〜4)の組成
を有する。
サイアロン焼結体のステンレス鋼に対する耐溶損性は特
にβ−サイアロンの理論組成でかつ2が大きいほど優れ
た性質を示す。またサイアロン焼結体はA7?N15%
以下では熱膨張係数も2.7〜B、lX10 7℃と小
さく、耐衝撃性を低下させることがないが耐スポーリン
グ性の向上%度付与という点ではY2O3を8〜lO%
添加したサイアロン焼結体の使用が好ましい。
尚、緻密質S l 8N4および緻密質サイアロン焼結
体は密度特性として8.0以上が特に効果的である。製
造方法としては1650’O以上の窒素ガス雰囲気下で
の常圧焼結法が有利であるが、ホットプレス法及びHI
P法等の焼結法も利用できる。
本発明は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、又耐摩耗性につい
ても優れたものであシ、ステンレス鋼を含む種々の金属
特にCr含有量10%以上の金属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ね 次に本発明の実施例を示す。
実施例1 出発原料としてA6208.zro2醇の酸化物粉末と
A#N、BN粉末及びSi粉末を用い、第1表の如く所
定の割合に配合したのち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/c11 の
成形圧によって50X50X120(at)の形状に成
形し、次いで8×4×50(III)及び20X20X
100(ff)に加工した後、約1500°Cで100
時間窒化焼成し反応焼結法による焼結体を得た。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
8X4X50 (sm)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(SUS 80418IQ
を溶解し1520℃に保持した溶湯中に20X20X1
00(龍)の試験片を浸漬し、8Q rpm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70φ×45φX15t(ff)
のリング状焼結体をタンディッシュノズルト鋳型の間に
配置した。ステンレス鋼(SUS804)溶湯150に
9を1570℃で鋳込みを行ない、1m/minの引抜
速度で60鱈φのビレットを鋳造したところ、第1表に
示す翫1試料では約7.5mを完鋳したが著しい溶損が
認められ長時間鋳造には不適当であることがわかった。
また隘9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7.5mを完鋳することができ鋳片
表面性状実施例 出発原料としてAg2O3,Y2O3,スピネル等の酸
化物粉末とAIN、Si8N4粉末を用い、第2表の如
く所定の割合に配合したのち有機バインダーを添辺して
均一混練した後、ラバープレスによシ約1 t/αの成
形圧によって50)150X125(1’m)の形状に
成形し、次いでl0XIOX65 (1111)、25
X25X125 (fl)に加工後約1750℃、5時
間の窒素ガス雰囲気下での焼結を行なった。但し&15
および16試料は窒素ガス中1750℃で800に9/
c11の加圧下で、ホットプレス法により作成した。
このようにして焼成した緻密質S i 8N4焼結体及
びサイアロン焼結体を研削し、8X4X50(Ilg)
及び20X20X100(ff)の試験片を作成した。
テストは笑施例1と同様な方法で行なったその結果を第
2表に示す。
(以下条白) 実施例 夾施例3と同じ方法で焼成し7’c70  X45  
X15″(闘)のリング状焼結体をタンデイツンユノズ
ルと鋳型の間に配置した。ステンレヌ鋼(5US804
)溶湯150Kgを1560“Cで鋳込みを行ない、1
 m/min の引抜速度60顛φビレツトを鋳造した
結果、第2表に示すml試料では約7,5mを完鋳した
が著しい溶損が認められた。また連9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7.5mを完鋳することができ鋳片
表面性状も良好であった。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)横型連続鋳造設備のタンディツシュと鋳型を接続
    する耐火物であって、アルミナ、マグネシア、ジルコニ
    ア、スピネ/L’、イツトリア及びムライトから選択さ
    れる1種以上の酸化物:8〜40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。
  2. (2)横型連続鋳造設備のタンディツシュと鋳型を接続
    する耐火物であって、アルミナ、マグネシア、ジルコニ
    ア、スビネ〃、イツトリア及びムライトから選択される
    1種以上の酸化物:8〜40重量%及び窒化はう素:2
    0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ツシュと鋳型を接続
    する耐火物であって、アルミナ、マグネシア、ジルコニ
    ア、ヌピネル、イツトリア及びムライトから選択される
    1種以上の酸化物=8〜40重量%及び窒化アルミニウ
    ム18〜15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)横型連続鋳造設備のタンディツシュと鋳型を接続
    する耐火物であって、アルミナ、マグネシア、ジルコニ
    ア、スビネμ、イツトリア及びムライトがら選択される
    1種以上の酸化物:8〜40重景%、窒化アルミニウム
    18〜15重量%及び窒化はう紫:2oN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。
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