JPS6355166A - 水平式連続鋳造用セラミツクス製鋳造ノズル - Google Patents
水平式連続鋳造用セラミツクス製鋳造ノズルInfo
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- JPS6355166A JPS6355166A JP61199585A JP19958586A JPS6355166A JP S6355166 A JPS6355166 A JP S6355166A JP 61199585 A JP61199585 A JP 61199585A JP 19958586 A JP19958586 A JP 19958586A JP S6355166 A JPS6355166 A JP S6355166A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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。
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〕
この発明は、高密度にして高強度を有し、かつ耐熱衝撃
性にもすぐれた水平式連続鋳造用セラミックス製鋳造ノ
ズルに関するものである。
性にもすぐれた水平式連続鋳造用セラミックス製鋳造ノ
ズルに関するものである。
近年、設備費の低減および操業の安全性の点から垂直式
連続鋳造法から水平式連続鋳造法へと移行しつつある。
連続鋳造法から水平式連続鋳造法へと移行しつつある。
水平式連続鋳造法は、第１図に要部縦断面図で示される
ように、タンディＸシュユ内の溶湯２をこれにフロント
ノズル３、フィールドノズル４、および鋳造ノズル５を
介して水平に連結した水冷銅合金製鋳型６を通して引き
出し、この水平鋳型５内で凝固させて鋳片７を形成する
方法であり、かかる水平式連続鋳造装置における鋳造ノ
ズル５は、外側が水冷鋳型６に接し、一方向側が高温の
溶湯２に接する条件で使用されるものでちるため、常に
大きな熱勾配が加わることから、耐熱衝撃性のすぐれた
窒化ボロン（以下ＢＮで示す）基焼結材料がこれの製造
に広く用いられている。
ように、タンディＸシュユ内の溶湯２をこれにフロント
ノズル３、フィールドノズル４、および鋳造ノズル５を
介して水平に連結した水冷銅合金製鋳型６を通して引き
出し、この水平鋳型５内で凝固させて鋳片７を形成する
方法であり、かかる水平式連続鋳造装置における鋳造ノ
ズル５は、外側が水冷鋳型６に接し、一方向側が高温の
溶湯２に接する条件で使用されるものでちるため、常に
大きな熱勾配が加わることから、耐熱衝撃性のすぐれた
窒化ボロン（以下ＢＮで示す）基焼結材料がこれの製造
に広く用いられている。
しかし、上記のＢＮ基焼結材料製鋳造ノズルは、密度が
低く、十分満足する強度をもつものでないため、摩耗し
易く、比較的短時間で使用寿命に至るものでちゃ、この
傾向は鋳造する溶湯が活性度の高い高Ｍ合金や高ｃｒ合
金はど著しいものであシ、さらに低強度のために再利用
が不可能であるのが現状である。
低く、十分満足する強度をもつものでないため、摩耗し
易く、比較的短時間で使用寿命に至るものでちゃ、この
傾向は鋳造する溶湯が活性度の高い高Ｍ合金や高ｃｒ合
金はど著しいものであシ、さらに低強度のために再利用
が不可能であるのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、水平式
連続鋳造に適した鋳造ノズルを開発すべく研究を行なっ
た結果、鋳造ノズルを、ｆｉ ＪＥｔ ％で（以下チは
重量％を示す）、 Ｌｉ、Ｍｇ、 Ｃａ 、 Ｙ 、 Ｃｒ、および希土類
元素の酸化物（以下これらを総称して金属酸化物という
）のうちの１種または２種以上二０．１〜１０％、を含
有し、さらに必要に応じて、 ＢＮ：２〜３０％と、 組成式、’ Ｓ １６− ｚＡｉ！ ｚ Ｏｚ ＮＢ
−ｚ （ただし０．１ （ｚ （４，２）で表わされる
β’サイアロン：２〜４９％、のうちのいずれか、また
は両方を含有し、残わが組成式：Ｓｉ２−ｘＡ１ｘ○１
＋エトＴ２１（ただし０．０５ （ｘくｏ２）で表わさ
れる○′サイアロンと不可避不純物からなる組成を有す
るセラミックスで構成すると、母相を形成する上記０’
サイアロンは、シリコンオキシナイトライドセラミック
スの中で特に酸素含有量の多いセラミックスであって、
酸化物的性質が強く、この結果高温の金属溶湯との反応
がきわめて少ないものであるほか、すぐれた熱伝導性を
有し、一方上記の金属酸化物はガラス質相の粒界結合相
を形成して、０′サイアロンとの共存においてセラミッ
クスの緻密化をはかシ、強度向上に寄与することから、
これらの成分で構成されたセラミックス製鋳造ノズルは
、高密度にして高強度を有し、かつ耐熱衝撃性のすぐれ
たものとなって長期に亘る使用を可能とするばかりでな
く、使用後の再利用も可能となり、さらに分散相を形成
するＢＨの含有によって鋳造ノズルの耐熱衝撃性が一段
と向上し、また同じく分散相を形成するβ’サイアロン
の含有によってより一層強度が向上するようになるとい
う知見を得たのである。
連続鋳造に適した鋳造ノズルを開発すべく研究を行なっ
た結果、鋳造ノズルを、ｆｉ ＪＥｔ ％で（以下チは
重量％を示す）、 Ｌｉ、Ｍｇ、 Ｃａ 、 Ｙ 、 Ｃｒ、および希土類
元素の酸化物（以下これらを総称して金属酸化物という
）のうちの１種または２種以上二０．１〜１０％、を含
有し、さらに必要に応じて、 ＢＮ：２〜３０％と、 組成式、’ Ｓ １６− ｚＡｉ！ ｚ Ｏｚ ＮＢ
−ｚ （ただし０．１ （ｚ （４，２）で表わされる
β’サイアロン：２〜４９％、のうちのいずれか、また
は両方を含有し、残わが組成式：Ｓｉ２−ｘＡ１ｘ○１
＋エトＴ２１（ただし０．０５ （ｘくｏ２）で表わさ
れる○′サイアロンと不可避不純物からなる組成を有す
るセラミックスで構成すると、母相を形成する上記０’
サイアロンは、シリコンオキシナイトライドセラミック
スの中で特に酸素含有量の多いセラミックスであって、
酸化物的性質が強く、この結果高温の金属溶湯との反応
がきわめて少ないものであるほか、すぐれた熱伝導性を
有し、一方上記の金属酸化物はガラス質相の粒界結合相
を形成して、０′サイアロンとの共存においてセラミッ
クスの緻密化をはかシ、強度向上に寄与することから、
これらの成分で構成されたセラミックス製鋳造ノズルは
、高密度にして高強度を有し、かつ耐熱衝撃性のすぐれ
たものとなって長期に亘る使用を可能とするばかりでな
く、使用後の再利用も可能となり、さらに分散相を形成
するＢＨの含有によって鋳造ノズルの耐熱衝撃性が一段
と向上し、また同じく分散相を形成するβ’サイアロン
の含有によってより一層強度が向上するようになるとい
う知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
（ａ） 金属酸化物
これらの成分には、ガラス質相を形成し、０′サイアロ
ンとの共存において、焼結性を促進して密度を向上させ
、もって強度を向上させる作用があるが、その含有量が
０．１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が１０％を越えると、粒成長が著しくなっ
て強度が低下するようになるばかりでなく、ボアが生成
し易くなって溶損が促進されるようになることから、そ
の含有量を０１〜ｌＯ％と定めた。
ンとの共存において、焼結性を促進して密度を向上させ
、もって強度を向上させる作用があるが、その含有量が
０．１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方その含有量が１０％を越えると、粒成長が著しくなっ
て強度が低下するようになるばかりでなく、ボアが生成
し易くなって溶損が促進されるようになることから、そ
の含有量を０１〜ｌＯ％と定めた。
（ｂ）ＢＮ
ＢＮ成分には、鋳造ノズルの耐熱衝撃性を向上させる作
用があるので、より一段の耐熱衝撃性が要求される場合
に必要に応じて含有されるが、その含有量が２％未満で
は所望の耐熱衝撃性向上効果が得られず、一方その含有
量が３０チを越えると、焼結性が低下し、ボアの形成が
多くなって強度が低下するようになることから、その含
有量を２〜３０チと定めた。
用があるので、より一段の耐熱衝撃性が要求される場合
に必要に応じて含有されるが、その含有量が２％未満で
は所望の耐熱衝撃性向上効果が得られず、一方その含有
量が３０チを越えると、焼結性が低下し、ボアの形成が
多くなって強度が低下するようになることから、その含
有量を２〜３０チと定めた。
（Ｃ） β’サイアロン
β’サイアロンは、柱状粒子として分散相、すなわち母
相形成成分である０’サイアロンと２相混合組織を形成
して、強度および耐衝撃性を一段と向上させる作用があ
るので、特にこれらの特性が要求される場合に必要に応
じて含有されるが、その含有量が２％未満では前記作用
に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が４９％
を越えると、耐酸化性および耐溶損性が劣化するように
なることから、その含有量を２〜４９％と定めた。
相形成成分である０’サイアロンと２相混合組織を形成
して、強度および耐衝撃性を一段と向上させる作用があ
るので、特にこれらの特性が要求される場合に必要に応
じて含有されるが、その含有量が２％未満では前記作用
に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が４９％
を越えると、耐酸化性および耐溶損性が劣化するように
なることから、その含有量を２〜４９％と定めた。
また、β’サイアロンの組成式における２値は、その値
が０．１未満では、緻密な焼結体を得ることができず、
一方４．２を越えた２値はβ’サイアロンには存在しな
いことから、Ｚ値を０１〜４．２と定めた。
が０．１未満では、緻密な焼結体を得ることができず、
一方４．２を越えた２値はβ’サイアロンには存在しな
いことから、Ｚ値を０１〜４．２と定めた。
（ａ） ｏ’サイアロンの組成式におけるＸ値Ｘ値が
００５未満になると、相対的に固溶酸素およびＭの少な
い組成となることから、密度が低下し、生成したボア中
に溶湯がさし込んで溶損が大きくなり、一方Ｘ値が０．
２を越えた○′サイアロンは単相としては存在しないこ
とから、Ｘ値を００５〜０．２と定めた。
００５未満になると、相対的に固溶酸素およびＭの少な
い組成となることから、密度が低下し、生成したボア中
に溶湯がさし込んで溶損が大きくなり、一方Ｘ値が０．
２を越えた○′サイアロンは単相としては存在しないこ
とから、Ｘ値を００５〜０．２と定めた。
つぎに、この発明の鋳造ノズルを実施例によシ具体的に
説明する。
説明する。
原料粉末として、平均粒径：１．２μｍを有するＳｉ３
Ｎ４粉末、同１０μｍのＳｉ０２粉末、同０．５ μｍ
の成、０３粉末、同ｌＯμｍのＬｉ２Ｏ，粉末、同１．
２ μｍのＭｇＯ粉末、同３μｍのＣａＯ粉末、同２．
ｐｍのＹ２Ｏ３粉末、同２μｍのＣｒ２Ｏ３粉末、同１
０／！ｊ７ＡのＬａ２Ｏ５粉末、および同１０μ７ｎの
Ｃｅ ２０３粉末を用意し、これら原料粉末を第１表に
示される配合組成に配合し、ボールミルにてサイアロン
製ボ゛−／しを用い、溶媒としてエタノールを加えて湿
式混合し、減圧下で乾燥し、圧粉体にプレス成形し、こ
れらの圧粉体を、窒素雰囲気中、温度：１７５０℃に５
時間保持の条件で焼結することによって、同じく第１表
に示される成分組成を有し、力１つ外径：１５朋×内径
：１０ｖｎＸ厚さ：１３ｍ瓦の寸法をもった本発明鋳造
ノズル１〜２５と比較鋳造ノズル１〜５、並びに厚さ：
５Ｂ×幅：３０藺×長さ１３７間の寸法をもった本発明
鋳造ノズル素材１〜２５と比較鋳造ノズル素材１〜５を
それぞれ製造した。
Ｎ４粉末、同１０μｍのＳｉ０２粉末、同０．５ μｍ
の成、０３粉末、同ｌＯμｍのＬｉ２Ｏ，粉末、同１．
２ μｍのＭｇＯ粉末、同３μｍのＣａＯ粉末、同２．
ｐｍのＹ２Ｏ３粉末、同２μｍのＣｒ２Ｏ３粉末、同１
０／！ｊ７ＡのＬａ２Ｏ５粉末、および同１０μ７ｎの
Ｃｅ ２０３粉末を用意し、これら原料粉末を第１表に
示される配合組成に配合し、ボールミルにてサイアロン
製ボ゛−／しを用い、溶媒としてエタノールを加えて湿
式混合し、減圧下で乾燥し、圧粉体にプレス成形し、こ
れらの圧粉体を、窒素雰囲気中、温度：１７５０℃に５
時間保持の条件で焼結することによって、同じく第１表
に示される成分組成を有し、力１つ外径：１５朋×内径
：１０ｖｎＸ厚さ：１３ｍ瓦の寸法をもった本発明鋳造
ノズル１〜２５と比較鋳造ノズル１〜５、並びに厚さ：
５Ｂ×幅：３０藺×長さ１３７間の寸法をもった本発明
鋳造ノズル素材１〜２５と比較鋳造ノズル素材１〜５を
それぞれ製造した。
なお、比較鋳造ノズルおよび同素材１〜５は、いずれも
構成成分のうちのいずれかの成分（第１表に※印を付し
たもの）がこの発明の範囲から外れた組成をもつもので
ある。
構成成分のうちのいずれかの成分（第１表に※印を付し
たもの）がこの発明の範囲から外れた組成をもつもので
ある。
ついで、上記の各種の鋳造ノズル素材を用いて水中密度
法により密度を測定し、さらにこれよシ断面寸法：４ｍ
ｊＸＸ３Ｍ、長さ：３５Ｍの寸法をもった試験片を切シ
出し、この試験片を用いて、抗折力（スパン間距離二３
０Ｍ）を測定すると共に、所定温度に５分間加熱保持し
た後、水中に急冷し、抗折力を測定する水中急冷法によ
る耐熱衝撃性試験を行ない、急冷後の抗折力の値に大き
な低下の見られない上限の加熱保持温度を耐熱衝撃温度
とした。
法により密度を測定し、さらにこれよシ断面寸法：４ｍ
ｊＸＸ３Ｍ、長さ：３５Ｍの寸法をもった試験片を切シ
出し、この試験片を用いて、抗折力（スパン間距離二３
０Ｍ）を測定すると共に、所定温度に５分間加熱保持し
た後、水中に急冷し、抗折力を測定する水中急冷法によ
る耐熱衝撃性試験を行ない、急冷後の抗折力の値に大き
な低下の見られない上限の加熱保持温度を耐熱衝撃温度
とした。
また、上記の各種の鋳造ノズルを、水平式連続鋳造装置
に組み込み、ステライト６番（Ｃｏ基合金）の連続鋳造
を行ない、ブレークアウトや表面の大きな肌荒れにより
鋳造を停止するまでの時間を使用寿命として測定した。
に組み込み、ステライト６番（Ｃｏ基合金）の連続鋳造
を行ない、ブレークアウトや表面の大きな肌荒れにより
鋳造を停止するまでの時間を使用寿命として測定した。
これらの結果を第２表に示した。なお、使用寿命は合計
時間を示し、括弧内に鋳造回数を付記した。
時間を示し、括弧内に鋳造回数を付記した。
第２表に示される結果から、本発明鋳造ノズル（素材）
１〜２５は、いずれも高密度および高強度を有し、さら
に耐熱衝撃性にもすぐれ、しかも実用に際してはきわめ
て長い使用寿命を示すのに対して、比較鋳造ノズル（素
材）１〜５に見られるように、構成成分のうちのいずれ
かの成分でもこの発明の範囲から外れると、上記特性の
うちの少なくともいずれかの特性が劣ったものになシ、
かつ実用に際しては、溶損が著しく、きわめて短かい使
用寿命しか示さないことが明らかである。
１〜２５は、いずれも高密度および高強度を有し、さら
に耐熱衝撃性にもすぐれ、しかも実用に際してはきわめ
て長い使用寿命を示すのに対して、比較鋳造ノズル（素
材）１〜５に見られるように、構成成分のうちのいずれ
かの成分でもこの発明の範囲から外れると、上記特性の
うちの少なくともいずれかの特性が劣ったものになシ、
かつ実用に際しては、溶損が著しく、きわめて短かい使
用寿命しか示さないことが明らかである。
第１図は水平式連続鋳造装置の要部縦断面図である。
１・・・タンディシュ、 ２・・・溶湯、３・・・
フロントノズル、 ４・・・フィールドノズル、５・
・・鋳造ノズル、 ６・・・水冷鋳型、７・・・
鋳片。
フロントノズル、 ４・・・フィールドノズル、５・
・・鋳造ノズル、 ６・・・水冷鋳型、７・・・
鋳片。
Claims (4)
- （１）粒界結合相形成成分としてＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ
、Ｃｒ、および希土類元素の酸化物のうちの１種または
２種以上からなるガラス質相：０．１〜１０％、を含有
し、残りが母相形成成分としての組成式：Ｓｉ＿２＿−
＿ｘＡｌ＿ｘＯ＿１＿＋＿ｘＮ＿２＿−＿ｘ（ただし０
．０５＜ｘ＜０．２）で表わされる０’サイアロンと不
可避不純物からなる組成（以上重量％）を有するセラミ
ックスで構成したことを特徴とする水平式連続鋳造用セ
ラミックス製鋳造ノズル。 - （２）粒界結合相形成成分としてＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ
、Ｃｒ、および希土類元素の酸化物のうちの１種または
２種以上からなるガラス質相：０．１〜１０％、を含有
し、さらに、 分散相形成成分として窒化ボロン：２〜３０％、を含有
し、残りが母相形成成分としての組成式：Ｓｉ＿２＿−
＿ｘＡｌ＿ｘＯ＿１＿＋＿ｘＮ＿２＿−＿ｘ（ただし０
．０５＜ｘ＜０．２）で表わされる０’サイアロンと不
可避不純物からなる組成（以上重量％）を有するセラミ
ックスで構成したことを特徴とする水平式連続鋳造用セ
ラミックス製鋳造ノズル。 - （３）粒界結合相形成成分としてＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ
、Ｃｒ、および希土類元素の酸化物のうちの１種または
２種以上からなるガラス質相：０．１〜１０％、を含有
し、さらに、 分散相形成成分として組成式： Ｓｉ＿６＿−＿ｚＡｌ＿２Ｏ＿２Ｎ＿８＿−＿ｚ（ただ
し０．１＜ｚ＜４．２）で表わされるβ’サイアロンニ
２〜４９％、 を含有し、残りが母相形成成分としての組成式：Ｓｉ＿
２＿−＿ｘＡｌ＿ｘＯ＿１＿＋＿ｘＮ＿２＿−＿ｘ（た
だし０．０５＜ｘ＜０．２）で表わされる０’サイアロ
ンと不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有する
セラミックスで構成したことを特徴とする水平式連続鋳
造用セラミックス製鋳造ノズル。 - （４）粒界結合相形成成分としてＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ
、Ｃｒ、および希土類元素の酸化物のうちの１種または
２種以上からなるガラス質相：０．１〜１０％、を含有
し、さらに、 分散相形成成分として窒化ボロン：２〜３０％と、 同じく分散相形成成分として組成式： Ｓｉ＿６＿−＿ｚＡｌ＿ｚＯ＿ｚＮ＿８＿−＿ｚ（ただ
し０．１＜ｚ＜４．２）で表わされるβ’サイアロン：
２〜４９％、 を含有し、残りが母相形成成分としての組成式：Ｓｉ＿
２＿−＿ｘＡｌ＿ｘＯ＿１＿＋＿ｘＮ＿２＿−＿ｘ（た
だし０．０５＜ｘ＜０．２）で表わされる０’サイアロ
ンと不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有する
セラミックスで構成したことを特徴とする水平式連続鋳
造用セラミックス。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61199585A JPS6355166A (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 水平式連続鋳造用セラミツクス製鋳造ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61199585A JPS6355166A (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 水平式連続鋳造用セラミツクス製鋳造ノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6355166A true JPS6355166A (ja) | 1988-03-09 |
Family
ID=16410291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61199585A Pending JPS6355166A (ja) | 1986-08-26 | 1986-08-26 | 水平式連続鋳造用セラミツクス製鋳造ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6355166A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0762997A4 (en) * | 1994-06-03 | 1998-01-07 | Ind Res Ltd | MANUFACTURING PROCESS FOR CERAMICS |
| CN1113831C (zh) * | 2000-05-22 | 2003-07-09 | 东北大学 | 原位合成TiN/O′－Sialon复相材料的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59169981A (ja) * | 1983-02-26 | 1984-09-26 | ル−カス クツクソン サイアロン リミテツド | セラミツク材料およびセラミツク材料の製造方法 |
| JPS606305A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-14 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 長尺材料の定寸切断装置 |
| JPS60145963A (ja) * | 1983-12-30 | 1985-08-01 | 工業技術院長 | 水平連続鋳造機用ブレ−クリング及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-08-26 JP JP61199585A patent/JPS6355166A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59169981A (ja) * | 1983-02-26 | 1984-09-26 | ル−カス クツクソン サイアロン リミテツド | セラミツク材料およびセラミツク材料の製造方法 |
| JPS606305A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-14 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 長尺材料の定寸切断装置 |
| JPS60145963A (ja) * | 1983-12-30 | 1985-08-01 | 工業技術院長 | 水平連続鋳造機用ブレ−クリング及びその製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0762997A4 (en) * | 1994-06-03 | 1998-01-07 | Ind Res Ltd | MANUFACTURING PROCESS FOR CERAMICS |
| CN1113831C (zh) * | 2000-05-22 | 2003-07-09 | 东北大学 | 原位合成TiN/O′－Sialon复相材料的制备方法 |
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