JPS6362475B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は溶融金属鋳造用ノズルの製造方法に関
し、更に詳細に述べればチタン合金、シリコン合
金あるいはアルミキルド鋼をを鋳造する場合など
によく見られる鋳造用ノズルの閉塞現象を有効に
防止し、且つ、良好な耐食性を有するノズル材質
の製造方法に関する。

［従来の技術・課題］ 近年、溶融金属の鋳造工程における鋳造用ノズ
ルには、アルミナ質、ジルコン質、ジルコニア
質、アルミナ−カーボン質あるいはジルコニア−
カーボン質等の材質が多用されている。しかしな
がら、これらのノズル材質は耐侵食性には優れて
いるものの鋳造中に溶融金属中の非金属介在物ま
たは脱酸生成物、例えば溶融金属より溶融軟化点
の高いTiO₂、SiO₂、Al₂O₃等が次第にノズル内
壁面に付着堆積し、場合によつてはノズル内管を
閉塞してしまい、鋳造不能に至るという欠点を有
している。従つて、このような脱酸生成物が付着
し易い溶融金属の鋳造では、長時間にわたる連続
的な鋳造作業ができなくなり、鋳造時間が制約さ
れているのが現状である。

現在、上記ノズル閉塞を防止する方法として、
ノズルそのものを通気性の高いポーラスな材質と
して、外部からノズル内面へアルゴン等の不活性
ガスを吹き込み、物理中に堆積物をノズル内壁面
から引き離す方法が実施されている。しかし、こ
の方法においては不活性ガス吹き込みのための導
入孔をノズルに設けたり、ノズル内壁面以外の部
所からの導入ガスがガスリークしないための処置
や、場合によつて通常の材質とポーラス材質との
二重構造にする等、ノズル製造上煩雑で、且つ製
造コストを高めるばかりで、その閉塞防止効果も
完全なものとはいえず、また実際の鋳造に際して
も多量の不活性ガスの導入のため溶融金属中に気
泡が生成し、鋳片凝固時にピンボールとして捕捉
される問題があり、またガス吹き込みによる局部
的な乱流によりノズルの損傷が大きくなる等の欠
点があつた。

上記ノズル閉塞を防止する他の方法として、低
膨張性で熱衝撃抵抗性に優れ、また溶融金属に濡
れ難く、非金属介在物や脱酸生成物が付着し難い
性質を有する窒化珪素を該ノズル材質に適用する
方法がある。

溶融金属鋳造用ノズルに窒化珪素材料を活用す
るについては、特公昭54−102314号公報に開示さ
れた如く、窒化珪素原料に酸化マグネシウム及び
ランタン族酸化物を焼結促進材として微量添加
し、1600〜1800℃の高温で高密度焼結体を得る方
法があるが、この方法で高密度焼結体を得るため
には非常に高い温度を必要とするばかりでなく、
実使用においても、ノズル閉塞は防止し得ても、
窒化珪素自体の溶融金属に体する耐侵食性が充分
ではないために、耐用性において実用に堪えない
程度に劣つているという欠点を残している。

また、特公昭54−113614号公報に開示された如
く窒化珪素とアルミナとの固溶体である通称サイ
アロン（Sialon）を作成し、該ノズル材質に適用
する方法は、上記の溶融金属に体する耐侵食性を
改善するための一つの手段であると考えられる
が、しかし、この方法は窒化珪素を原料として、
所定量のアルミナを添加混合後、中性雰囲気中、
1700℃以上の高温で焼成してアルミナを窒化珪素
中に固溶させるというものであり、非常に高い温
度を必要とするのみならず、実際には1700℃以上
の高温においてさえ、アルミナを速やかに窒化珪
素中に固溶させてサイアロンを形成させるのは極
めて困難であるというのが実情である。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上記の如き実情に鑑みノズル閉塞
を有効に防止し、且つ溶融金属に対して良好な耐
侵食性を有するノズルの簡便な製造方法を提供す
べく、種々の検討を重ねた結果、本発明が完成さ
れたものであり、本発明の目的は金属珪素粉末単
独あるいは金属珪素粉末と予め焼結した窒化珪素
クリンカーの粒度調整したものとの混合物と、ア
ルミナ骨材とジルコニア骨材の両者を所定量混合
し、一軸加圧プレス、静水圧プレス、スリツプキ
ヤスト等の方法で所定の形状に成形し、窒素気流
中温度1350〜1550℃、好ましくは1450℃程度で焼
成し、成形体中に窒化珪素を形成し、窒化珪素30
〜85重量部、及びアルミナ及びジルコニア15〜70
重量部を含有することを特徴とする溶融金属鋳造
用ノズルの製造方法を提供するにある。

［作用］ 本発明は溶融金属に対して高い耐侵食性を有す
るアルミナ骨材及びジルコニア骨材に金属珪素あ
るいは金属珪素と窒化珪素の混合物を添加し、所
定の形状に成形後、金属珪素の窒化反応により、
成形体中に窒化珪素結合を生成させる、いわゆる
反応焼結法により、高強度で耐熱衝撃抵抗性に優
れ、また溶融金属に濡れ難く、非金属介在物及び
脱酸生成物が付着し難く、且つ溶融金属に対して
良好な耐侵食性を備えた鋳造用ノズルの製造を可
能にするものである。

上述の最終的なノズル材質を窒化珪素30〜85重
量部、及びアルミナとジルコニアの合計量を15〜
70重量部に限定した理由は、窒化珪素が30重量部
未満すなわちアルミナとジルコニアの合計量が70
重量部を超えると、ノズル中での窒化珪素結合の
数が少なくなり、強度低下をきたすと共に上記ア
ルミナ、ジルコニアなどの酸化物粒子のもつ性質
が支配的になるために耐熱衝撃抵抗性が低下し、
ノズルの閉塞防止効果も不充分となるなどの弊害
が生じるためであり、また逆に窒化珪素が85重量
部を超えるすなわちアルミナとジルコニアの合計
量が15重量部未満となると、窒化珪素のもつ性質
が支配的となるために溶融金属に対する耐食性が
著しく低下するという弊害を生ずるためである。

また、上述の溶融金属鋳造用ノズルの製造に際
して、ノズル製造の出発原料としてアルミナ骨
材、ジルコニア骨材及び金属珪素の他に場合によ
つて、予め焼結した窒化珪素クリンカーを加えた
のは一軸加圧プレス法、静水圧プレス法、スリツ
プキヤスト法の各成形法に応じて適当な原料構成
の選択を可能にするためであるが、窒化焼成後、
該ノズル中に必要充分な窒化珪素結合を均一に生
成させるためには少なくとも200メツシユ以下の
粒度の金属珪素を使用し、焼成後に金属珪素から
生じた窒化珪素の重量分率が少なくとも30重量部
以上となるような組成にすることが望ましい。

また、上記酸化物原料にアルミナ骨材及びジル
コニア骨材を使用する理由は、この両者が高耐火
性で溶融金属に対して高い耐食性を有するためで
あり、アルミナとは電融アルミナ、焼結アルミナ
の他にボーキサイトなど少なくとも主成分として
アルミナを85重量％以上含有する原料を含み、ま
た、ジルコニアとはバツデレアイトの他にマグネ
シア、石灰あるいは酸化イツトリウムにより安定
化された少なくとも主成分としてジルコニアを85
％以上含有する安定化ジルコニア原料をも含むも
のである。実際の溶融金属鋳造に際しては、その
条件に応じて上記構成内で任意の組成、原料構
成、成形法も選択することができる。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明方法によるノズル
を更に説明する。

実施例 金属珪素45重量部、アルミナ50重量部及びジル
コニア５重量部よりなる粉末混合物を充分に混合
し、造粒した後、静水圧プレス法にて所定の形状
に成形した。この成形体を乾燥後、窒素気流中
1450℃で焼成し、金属珪素を窒化させ、溶鋼連続
鋳造用タンデイツシユノズルを作成した。得られ
たタンデイツシユノズルは窒化珪素57重量部、ア
ルミナ39重量部、ジルコニア４重量部よりなり、
ノズル内径は45mmφである。このノズルと比較の
ため従来の高アルミナ質及びジルコニア質の同一
形状のノズルとを同一タンデイツシユに装着し、
チタニウム添加アルミキルド鋼の鋳造を行なつ
た。

その結果、高アルミナ質及びジルコニア質ノズ
ルはいずれも１回目の鋳造後半において、ノズル
が狭縮し、閉塞状態となつたが、窒化珪素−アル
ミナ−ジルコニア系のノズルは鋳造終了後も内管
には脱酸生成物や非金属介在物の付着がみられ
ず、また、内管の溶損も認められなかつた。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明方法に
より製造された溶融金属鋳造用ノズルは、特に鋳
造中のノズルの閉塞現象を有効に防止するのみな
らず、耐侵食性においても良好な性状を具備して
いる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属珪素粉末単独あるいは金属珪素粉末と予
   め焼結した窒化珪素クリンカーの粒度調整したも
   のとの混合物と、アルミナ骨材及びジルコニア骨
   材を所定量混合し、所定の形状に成形し、窒素気
   流中温度1350〜1550℃で焼成し、成形体中に窒化
   珪素を形成させ、窒化珪素30〜85重量部、及びア
   ルミナ及びジルコニア15〜70重量部を含有するこ
   とを特徴とする溶融金属鋳造用ノズルの製造方
   法。