WO2001087517A1 - Plaque ceramique pour deversoir lateral d'un appareil de coulee continue de type double rouleau - Google Patents

Plaque ceramique pour deversoir lateral d'un appareil de coulee continue de type double rouleau Download PDF

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WO2001087517A1
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plate material
less
mass
side weir
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Tomohide Takeuchi
Koji Kono
Kiyoshi Sawano
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    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
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    • C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride

Definitions

  • the present invention relates to a twin-drum continuous manufacturing apparatus for continuously manufacturing pieces while generating solidified seals on the peripheral surfaces of a pair of cooling drums rotating in opposite directions to each other in parallel with each other.
  • the present invention relates to a ceramic plate material used for a side weir constituting a sandwiching pool.
  • the material used for the side dam that composes the basin section with the cooling drum sandwiched from both sides is heat resistant to withstand molten steel temperature of about 1600 ° C and withstands temperature difference of about 400 ° C.
  • Characteristics such as thermal shock resistance, small thermal deformation (small thermal expansion coefficient), poor wettability with molten steel (good exfoliation of solidified material), and excellent wear resistance It is required as a basic characteristic (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-166054).
  • the side dam In the side dam, the part where the cooling drum and the molten steel are in contact with each other (the part on the molten steel side along the sliding surface of the cooling drum) is eroded.
  • the side dam has excellent erosion resistance in addition to the basic characteristics. (See JP-A-7-68354).
  • boron nitride As a ceramic plate material, boron nitride (BN) satisfies the above-mentioned required properties (heat resistance, thermal shock resistance, small thermal deformation, poor wettability with molten steel, etc.) in relatively large quantities. In addition, it does not crack during casting and is soft, so it easily fits into the drum end face at the beginning, and there is no clearance between the side dam and the drum end face, and there is no lug. Because of its advantages, it has been used primarily, albeit at a high cost.
  • BN has a drawback that, due to its softness, it is worn by the cooling drum in a short time and cannot withstand long-time continuous production.
  • BN is blended with other ceramics, for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ) / aluminum nitride (A1N), to achieve the characteristics required for a side dam.
  • Si 3 N 4 silicon nitride
  • A1N aluminum nitride
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-60411 discloses a ceramic plate material comprising BN: 30 to 50 wt%, Si 3 N 4 : 30 to 65 wt%, and A1N: 5 to 15 wt%.
  • This plate material has the advantage of improving wear resistance of BN, which has excellent wear resistance and low thermal expansion, so that it can withstand long-time embedding and has a low cost.
  • JP-A-7-68354 discloses a ceramic plate material comprising BN: 20 to 30 wt%, Si 3 N 4 : 55 to 77 wt%, and A1N: 3 to 15 wt%. This plate material also contains A1N: 3 to 15 wt% and has excellent erosion resistance.
  • the side weir used for continuous production of molten stainless steel supports molten steel with a large specific gravity containing a large amount of several alloying components on both sides of the cooling drum for a long time. Therefore, it is necessary that not only the erosion resistance but also the basic characteristics be superior to those of conventional ceramic plate materials.
  • the present invention provides a ceramic plate material for side dams having excellent properties, which is sufficient to enable continuous use of molten stainless steel for a long time in continuous production.
  • the task (objective) is to do this.
  • Ceramic plate material for side dam for continuous construction of molten stainless steel As described above, in addition to erosion resistance, excellent basic characteristics are required.
  • the side weir is cooled at the point where it contacts the cooling drum, and this cooling may induce the formation and adhesion of metal, which may impair the stable operation of the continuous structure.
  • the present invention provides a ceramic plate material containing BN, Si 3 N 4 , and A1N as a main component, in order to enhance the erosion resistance, so that the abrasion resistance is good and the erosion resistance is high.
  • A1N higher content of A1N than conventional ceramic plate material (5-15wt%) It is.
  • the present inventors changed the content of A1N, which is responsible for erosion resistance, in a ceramic plate material containing BN, Si 3 N 4 , and A1N as main components, thereby obtaining a linear wear index (melting resistance). (An index indicating the degree of sex).
  • Figure 1 shows the results. The present inventor found from FIG. 1 that, as a side dam for continuous production of stainless steel molten steel, in order to secure desired erosion resistance, A1 with a content of 9% by mass or more in terms of A1 content was specifically described. Found that it was necessary to contain more than 15% by mass and less than 40% by mass of A1N.
  • the inventor conducted intensive studies on the thermal conductivity and the wettability with molten steel used as indices in the present invention, and found that A1 with a content of 9% by mass or more in terms of A1 was found.
  • the thermal conductivity must be 8 WZ (m ⁇ K) or less, and the wettability with molten steel (contact angle 0) should be 120 ° or more. It was found that it was necessary to be.
  • the present invention is based on the above findings, and the gist is as follows.
  • a ceramic plate containing 9% by mass or more of A1 in terms of A1 equivalent having a normal temperature bending strength of 120 MPa or more, a bending strength at 1000 ° C of 65 MPa or more, and a hardness (Hv) of 50 to 350, Fracture toughness at 1000 ° C (; 1 MPa ⁇ m 1/2 or more; thermal conductivity from room temperature to 1000 ° C is 8 WZ
  • the ceramic plate material for twin-drum continuous side weirs according to (3) characterized in that it contains BN: 10% or more and less than 20% by mass%.
  • the ceramic plate material for a double-drum continuous side dam according to (3) or (4), characterized in that it contains one or more of any one or more of not less than 15%.
  • FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the A1 equivalent content and the linear wear resistance index of a ceramic plate material containing BN, Si 3 N 4 , and A1N as main components.
  • the ceramic plate material for a twin-drum type continuous side weir of the present invention (hereinafter referred to as “material of the present invention”) will be further described.
  • the material of the present invention must contain A1 in an A1 equivalent content of 9% by mass or more.
  • A1 is present in the ceramic plate material, this A1 reacts with the oxygen [O] in the molten steel, and alumina is deposited as a film on the plate surface.
  • This alumina film acts as a protective film and contributes to erosion resistance.
  • A1 equivalent content of 9% by mass or more is required. Must be contained. Therefore, the lower limit of the A1 equivalent content is set to 9% by mass.
  • A1 equivalent is preferable.
  • the content is 12.5% by mass or more, and the more preferable A1 content is 16% by mass or more.
  • the A1 compound supplying A1 is preferably A1N, but in order to secure A1 of not less than 9% by mass in terms of A1, it is necessary to contain this A1N in excess of 15%. is there.
  • A1N has good erosion resistance, it does not have very good thermal shock resistance. Therefore, if it is added in a large amount, the thermal shock resistance of the ceramic plate material is impaired. Therefore, the upper limit of A1N content is set to 40%.
  • the preferable A1N content range for securing excellent erosion resistance and thermal shock resistance is more than 15 to 35%, and a more preferable content range is 17.5 to 27%. It is 5%.
  • material its mechanical properties, room temperature flexural strength of more than 120 MPa, 1000 flexural strength in ° C or higher 65 MPa, hardness (Hv) is 50 to 350, is La, ⁇ of c broken in 1000 ° C Stipulates that l MPa 'm 1/2 or more.
  • material favorable mechanical properties, cold bending strength than 150 MPa, 1000 ° C at a bending strength over 80 MPa, hardness (Hv) 1 00 to 200, fracture toughness K IC at 1000 ° C in There 1.5MPa ⁇ m 1/2 or more, a preferred mechanical properties is al, ambient temperature flexural strength than 200 MPa, 1000 ° C at a bending strength over Loompa, hardness (Hv) is 130 to 170, 1000 ° C Fracture toughness at 2 MPa 'm 1/2 or more.
  • the thermal shock resistance index R ′ is an index indicating whether the thermal shock resistance is good or not, and at least SOOWZm is necessary to ensure excellent thermal shock resistance in the material of the present invention.
  • the thermal properties are determined not only by the thermal shock resistance index but also by the thermal conductivity, and the proper range is defined. Even if it is good, if the thermal conductivity is high, the part in direct contact with the cooling drum is cooled by the cooling drum, and the metal is formed and adheres to that part, sometimes becoming huge. If the ground iron adhering to the side weir peels off at a certain beat and falls, as described above, hot hops ( ⁇ red-hot bands appearing in the width direction of the ⁇ ) will frequently occur on the ⁇ piece. This will impair the stable operation of continuous production. The inventor of the present invention came up with the idea that the thermal conductivity of the ceramic plate material should be low in order to achieve a stable continuous structure for a long time, and intensively investigated the appropriate range.
  • the thermal conductivity of the material is specified to be 8 W / (mK) or less.
  • preferred thermal properties are a thermal conductivity of 6 WZ (mK) or less, and a thermal shock resistance index R 'of 1200 WZm or more. Rate is 4W / (m ⁇ K) or less, and thermal shock resistance index R 'is 1500W / m or more.
  • the erosion resistance which is one of the chemical properties, is set to be superior to the A1 equivalent content of 9% by mass or more.
  • the contact angle 0) is specified to be 120 ° or more.
  • the wettability with molten steel is preferably basically poor, and this has been known for a long time. Until then, it had not been included in research.
  • the present inventor has conducted intensive studies on the appropriate range, and as a result, in order to further suppress the generation and adhesion of metal to the side dam, and to ensure a long-term stable continuous production operation. Found that it was necessary to maintain the wettability (contact angle 0) with molten steel at 120 ° or more.
  • the lower limit of the appropriate range of wettability (contact angle 0) with molten steel is set to 120 °.
  • preferred wettability is 130 ° or more, and more preferred wettability (contact angle 0) is 150 ° or more.
  • the material of the present invention is, in terms of components, in mass%, BN: 5% or more and 20% or less, and A1N: more than 15%. % And Si 3 N 4 : 40% or more and 80% or less.
  • Si 3 N 4 is used as the main component, if the content is less than 40%, the required strength, hardness and wear resistance cannot be obtained, so the lower limit is set to 40%.
  • the preferable range of the Si 3 N 4 content is 50 to 70%, and the more preferable range is 55 to 65%.
  • BN is a conventionally used ceramic, but is contained in the material of the present invention in an upper limit of 20%. This is because if the content exceeds 20%, the required thermal properties can be obtained, but the required level of wear resistance of the material of the present invention cannot be obtained.
  • the lower limit is set to 5%.
  • a preferable range of the BN content is less than 10 to 20%, and a more preferable range is 12.5 to 17.5%.
  • A1N is as described above.
  • the material of the present invention contains BN, A1N, and Si 3 N 4 as basic components.
  • other ceramics for example, as long as the properties of the material of the present invention are not impaired, for example, , A1 2 0 3: 15% 1% or more less, MgO: 15% 1% or more less, Zr0 2: 30% 1% or more less, and, Y 2 0 3: 1% or more 15.
  • One or two or more such as / 0 or less may be contained.
  • a side dam was constructed using a ceramic plate material that did not meet the conditions specified in the present invention, and a continuous production of molten stainless steel was performed. The results are shown below.
  • content contained 5 wt% of A1, BN: 20% and Si 3 N 4:
  • the operation in the continuous production of molten stainless steel, even if the production per cast increases, the operation can be performed stably and continuously for a long time, so that the composition and the structure are uniform. Pieces can be obtained with good production efficiency.
  • the present invention greatly contributes to the development of continuous stainless steel manufacturing technology.

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Description

明 細 書 双 ドラム式連铸サイ ド堰用セラミ ックプレー ト材 〔技術分野〕
本発明は、 軸が平行で互いに逆方向に回転する一対の冷却 ドラム の周面に凝固シ ルを生成しつつ錶片を連続铸造する双ドラム式連 続铸造装置において、 該冷却 ドラムを両側から挟み湯溜り部を構成 するサイ ド堰に用いるセラミ ックプレート材に関するものである。
〔背景技術〕
双ドラム式連続铸造装置において、 冷却ドラムを両側から挟み湯 溜り部を構成するサイ ド堰に用いる材料には、 約 1600°Cの溶鋼温度 に耐える耐熱性、 約 400°Cの温度差に耐える耐熱衝撃性、 熱変形量 が小さいこと （熱膨張係数が小さいこと） 、 溶鋼との濡れ性が悪い こと （凝固物の剥離性がよいこと） 、 及び、 耐摩耗性に優れること 等の特性が、 基本的な特性と して要求される （特開昭 62— 166054号 公報、 参照） 。
また、 サイ ド堰においては、 冷却ドラムと溶鋼の両者が接してい る部分 （冷却ドラムの摺動面に沿った溶鋼側の部位） が溶損するが 、 連続鎳造が長時間に及ぶと、 その溶損の程度が大きくなり、 サイ ド堰の寿命を短く してしまうので、 連続錶造が長時間化する傾向に ある今日では、 サイ ド堰に、 基本的特性の他、 優れた耐溶損性も求 められている （特開平 7 -68354号公報、 参照） 。
しかし、 これらの特性をすベて満たすセラミ ックプレート材はな く、 従来は、 所要の特性を必要とする箇所に、 該所要の特性を満た すセラミ ック材を張り合わせたり.、 積層したり してプレートを構成 していた （特開平 3—207554号公報、 特開平 7 -60411号公報等、 参 照） 。
このよ うなプレートは、 連続铸造作業が短時間の場合、 サイ ド堰 と して優れた性能を発揮するが、 連続铸造作業が長時間にわたる場 合には、 その性能が構造的な点から制約され、 長時間の連続铸造作 業には不向きである。
セラミ ックプレート材としては、 ボロンナイ トライ ド （BN) が、 上記要求特性 （耐熱性、 耐熱衝撃性、 熱変形量が小さいこと、 溶鋼 との濡れ性が悪いこと等） を比較的多く満足し、 実際に、 铸込み中 に割れを発生せず、 また、 柔らかいので、 初期にドラム端面になじ みやすく、 サイ ド堰と ドラム端面との間にク リアランスが生じにく く、 湯差しが生じない等の利点を有しているので、 コス ト高ではあ るが、 主と して使用されてきた。
しかし、 一方で、 BNは、 柔らかいことに起因して、 冷却ドラムに よつて短時間で摩耗し、 長時間の連続錶造には耐えられないという 欠点を有している。
そこで、 BNの欠点を補うべく、 BNに、 他のセラミ ック、 例えば、 窒化珪素（Si3 N4 ) ゃ窒化アルミニゥム ( A1N)を配合して、 サイ ド堰 と して要求される特性を総合的に備えるセラミ ックプレー ト材が幾 つか開発された。
例えば、 上記特開平 7 -60411号公報には、 BN : 30〜50wt %、 S i3 N4 ： 30〜65wt %、 A1N： 5〜15wt %力、らなるセラミ ックプレート材 が開示されている。
このプレート材は、 BNの耐摩耗性を改善するため、 BNに、 耐摩耗 性に優れ、 熱膨張が小さいので、 長時間の铸込みに耐えられ、 さら には、 コス トが安いという利点を有する Si3 N4を 30〜65wt %、 さら には、 耐熱衝撃性は余り優れていないが、 耐摩耗性が良好で、 かつ 、 耐溶損性に優れている A1N を 5〜15wt %配合したもので、 特性と して、 適度の耐熱衝擊性、 耐摩耗性 （耐摩耗性は、 ドラムの耐摩耗 性よ り適度に低いことが好ましい） 、 及び、 耐溶損性を有するもの であるので、 サイ ド堰として好ましい性能を発揮するものである。 また、 特開平 7 - 68354号公報には、 BN： 20~ 30wt % , Si3 N4 ： 55 〜77wt %、 A1N： 3〜15wt %からなるセラミ ックプレート材が開示 されている。 このプレート材も、 A1N : 3〜15wt %を含有し、 優れ た耐溶損性を有するものである。
しかしながら、 ステンレス溶鋼の連続铸造において、 従来のセラ ミ ックプレ一ト材で構成したサイ ド堰を用いると、 該溶鋼中の合金 成分の化学的作用による浸食と、 半凝固状態の溶鋼による機械的浸 食が相まって、 冷却ドラムとステンレス溶鋼の両者が接している部 分に当接するサイ ド堰の溶損が著しい。 このよ うに、 サイ ド堰の溶 損が著しいと、 サイ ド堰を頻繁に交換しなければならず、 その結果 、 铸造装置の稼働効率は低下する。
そして、 また、 ステンレス溶鋼の連続鎊造に用いるサイ ド堰は、 数種の合金成分を多量に含む比重の大きい溶鋼を、 冷却 ドラムの両 側で長時間にわたり支えるものであるから、 その特性と しては、 耐 溶損性だけでなく、 基本的特性においても、 従来のセラミ ツクプレ ート材以上に優れていることが必要になる。
〔発明の開示〕
本発明は、 上記要請を背景にして、 ステンレス溶鋼を、 長時間に わたり連続铸造する場合でも連続して使用できるのに充分な、 優れ た特性を有するサイ ド堰用のセラミ ックプレー ト材を提供すること を課題 （目的） とする。
ステンレス溶鋼の連続錶造用サイ ド堰用のセラミ ックプレー ト材 としては、 上述したように、 耐溶損性の他、 優れた基本的特性も必 要である。
特に、 サイ ド堰は冷却ドラムと接触する部分で冷却されていて、 この冷却が、 地金の生成 · 付着を誘発し、 連続铸造の安定操業を損 なう ことがある。
それ故、 本発明においては、 セラミ ックプレート材の熱伝導性に 着目 し、 これを、 優れた基本的特性を確保するための一指標として 採用した。
また、 従来から、 基本的特性の一つとして、 溶鋼との濡れ性の悪 さが挙げられていたが、 その悪さの程度を、 具体的に何らかの指標 によって評価し、 さらに規定したセラミ ックプレ一ト材はない。 特に、 ステンレス溶鋼の連続鎳造において、 サイ ド堰に生成 ' 付 着した地鉄は、 それが落下して、 操業阻害要因となるホッ トパンド (落下した地鉄が冷却ドラムに嚙み込まれ、 冷却ドラムを押し広げ 、 その結果、 铸片が幅方向で帯状に赤熱する現象） を誘発するので 、 地鉄の生成 · 付着は、 極力、 抑制されるべきものである。
それ故、 サイ ド堰用のセラミ ックプレー ト材において、 溶鋼との 濡れ性の悪さは、 操業上、 さ らには、 製品の品質維持 · 管理上、 重 要な特性である。
本発明においては、 この重要な、 しかし、 これまで評価されてい なかった溶鋼との濡れ性に着目 し、 この濡れ性の悪さの程度を、 他 の指標と同様に、 優れた基本的特性を評価し、 確保するうえでの一 指標と して採用した。
本発明は、 成分的には、 BN、 S i3 N4 、 及び、 A1N を主成分とする セラミ ックプレー ト材において、 耐溶損性を高めるため、 耐摩耗性 が良好で、 かつ、 耐溶損性に優れている A1N を、 従来のセラミ ック プレー ト材における含有量 （ 5〜15wt % ) よ り も多く含有するもの である。
そして、 本発明者は、 BN、 Si3N4 、 及び、 A1N を主成分とするセ ラミ ツクプレ一ト材において、 耐溶損性を担う A1N の含有量を変え 、 耐線状摩耗指数 （耐溶損性の程度を示す指数） を測定した。 その 結果を図 1に示す。 本発明者は、 図 1から、 ステンレス溶鋼の連続 铸造用のサイ ド堰と して、 所望の耐溶損性を確保するには、 A1換算 含有量で 9質量％以上の A1を、 具体的には、 A1N を 15質量％を超え 40質量％以下、 含有せしめる必要があることを知見した。
さらに、 本発明者は、 本発明で指標と して採用した熱伝導性、 及 び、 溶鋼との濡れ性について、 鋭意研究を進めたところ、 A1換算含 有量で 9質量％以上の A1を含有するセラミ ックプレ一ト材において 、 地金の生成 · 付着を抑制するには、 熱伝導率が 8 WZ (m · K) 以下、 及び、 溶鋼との濡れ性 （接触角 0 ) が 120° 以上である必要 があることを知見した。
本発明は、 以上の知見に基づく ものであり、 その要旨は以下のと おりである。
( 1 ) A1換算含有量で 9質量％以上の A1を含有するセラミ ックプ レートであって、 常温曲げ強度が 120MPa以上、 1000°Cにおける曲げ 強度が 65MPa 以上、 硬度 （Hv) が 50〜350 、 1000°Cにおける破壊靱 性 (；が 1 MPa · m1/2 以上、 常温〜 1000°Cでの熱伝導率が 8 WZ
(m - K) 以下、 熱衝撃抵抗指数 R' が 800WZm以上、 溶鋼との 濡れ性 （接触角 0 ) が 120° 以上であることを特徴とする双ドラム 式連铸サイ ド堰用セラミ ックプレー ト材。
( 2 ) 前記 A1換算含有量が 12.5質量％以上であることを特徴とす る （ 1 ) 記載の双ドラム式連铸サイ ド堰用セラミックプレー ト材。
( 3 ) 質量％で、 BN： 5 %以上 20%以下、 A1N： 15%を超え 40% 以下、 及び、 Si3N4 ： 40%以上 80%以下を含むことを特徴とする （ 1 ) 又は （ 2 ) 記載の双ドラム式連铸サイ ド堰用セラミ ックプレー ト材。
( 4 ) 質量％で、 BN： 10 %以上 20%未満を含むことを特徴とする ( 3 ) 記載の双 ドラム式連铸サイ ド堰用セラミ ックプレ一ト材。
( 5 ) 質量％で、 さ らに A12 03 ： 1 %以上 15 %以下、 MgO： 1 % 以上 15%以下、 Zr02 ： 1 %以上 30%以下、 及び、 Y2 03 ： 1 %以上 15 %以下のいづれか 1種又は 2種以上を含むことを特徴とする （ 3 ) 又は （4 ) 記載の双ドラム式連铸サイ ド堰用セラ ミ ックプレート材
〔図面の簡単な説明〕
図 1は、 BN、 S i3 N4 、 及び、 A1N を主成分とするセラミ ツクプレ 一ト材における、 A1換算含有量と耐線状摩耗指数の関係を示す図 である。
〔発明を実施するための最良の形態〕
本発明の双ドラム式連铸サイ ド堰用セラミ ックプレート材 （以下 「本発明材」 という。 ） について、 さ らに説明する。
本発明材においては、 優れた耐溶損性を確保するため、 A1換算含 有量で 9質量％以上の A1を含有する必要がある。
セラミ ックプレート材中に A1が存在すると、 この A1が溶鋼中の酸 素 〔O〕 と反応し、 該プレート表面にアルミナが皮膜となって析出 する。 このアルミナ皮膜が保護皮膜となって耐溶損性を担う ことに なるのであるが、 優れた耐溶損性を担うに充分なアルミナ保護皮膜 を得るには、 A1換算含有量で 9質量％以上の A1を含有する必要があ る。 それ故、 A1換算含有量の下限を 9質量％とする。
また、 優れた耐溶損性を確保する う えにおいて、 好ましい A1換算 含有量は、 12. 5質量％以上、 さらに好ましい A1換算含有量は、 16質 量％以上である。
本発明材において、 A1を供給する A1化合物は、 好ましくは、 A1N であるが、 A1換算含有量で 9質量％以上の A1を確保するには、 この A1N を 15 %を超えて含有せしめる必要がある。 しかし、 A1N は、 耐 溶損性が良好である反面、 耐熱衝撃性は余り優れていないので、 多 量に配合すると、 セラミ ックプレート材の耐熱衝撃性を損なう こと になる。 それ故、 A1N含有量の上限を 40%とする。
また、 本発明材において、 優れた耐溶損性と耐熱衝撃性を確保す るのに好ましい A1N含有量範囲は、 15超〜 35 %であり、 さらに好ま しい含有量範囲は、 17. 5〜 27. 5%である。
本発明材においては、 その機械的性質について、 常温曲げ強度が 120MPa以上、 1000°Cにおける曲げ強度が 65MPa 以上、 硬度 （Hv) が 50〜350 、 さ らに、 1000°Cにおける破壌靭性 cが l MPa ' m 1 / 2 以上、 と規定する。
これは、 常温曲げ強度が 120MPa未満、 1000°Cにおける曲げ強度が 65MPa 未満、 そして、 1000°Cにおける破壊靭性 K I Cが l MPa ' m 1 2 未満であると、 サイ ド堰としての基本的な機械的性質を確保でき ないからである。 具体的にいえば、 セラミ ックプレート材において 、 基本的な機械的性質を確保できなければ、 ドラムとの摺動抵抗や 、 ホッ トパンド生成時の地鉄やドラムによる衝撃力によって、 操業 中に、 セラミ ックに亀裂が発生したり、 セラミ ックが欠けたり して 、 安定した溶鋼シールを保つことができなくなる。
また、 硬度 （Hv) が 50未満であると、 ドラムとの搢動で、 摩耗が 適正な限度を超えて極端に速く進行して、 サイ ド堰の寿命が短くな る。
一方、 硬度 （Hv) が 350 を超えると、 逆に所望の摩耗が進行せず 、 ドラムとセラミ ックとのなじみ性 （密着性） が悪いままに保たれ 、 その結果、 溶鋼シールが不安定になる。
なお、 本発明材において、 好ましい機械的性質は、 常温曲げ強度 が 150MPa以上、 1000°Cでの曲げ強度が 80MPa 以上、 硬度 （Hv) が 1 00〜200 、 1000°Cでの破壊靭性 KI Cが 1.5MPa · m1 / 2 以上で、 さ ら に好ましい機械的性質は、 常温曲げ強度が 200MPa以上、 1000°Cでの 曲げ強度が lOOMPa以上、 硬度 （Hv) が 130〜170 、 1000°Cでの破壊 靭性が 2 MPa ' m1 / 2 以上である。
本発明材においては、 その熱的性質について、 熱伝導率が 8 WZ (m · K) 以下、 及び、 熱衝撃抵抗指数 R ' (= S ( 1 - V ) X / E a ) が 800WZm以上と規定する。
ここで、 この熱衝撃抵抗指数 R ' は、 耐熱衝擊性の良否を示す指 標であり、 本発明材において優れた耐熱衝撃性を確保するには、 少 なく とも SOOWZmは必要である。
なお、 熱衝撃抵抗指数 R' (= S ( 1 - V ) λ / Ε a ) において 、 Sは破壊強度、 Vはポアソン比、 λは熱伝導率、 Εはヤング率、 aは熱膨張係数である。
本発明材においては、 その熱的性質を、 この熱衝撃抵抗指数によ る他、 熱伝導率に着目し、 その適正範囲を規定するのが特徴である セラミ ックプレー ト材において、 耐熱衝撃性が優れていても、 熱 伝導率が高いと、 冷却ドラムと直接接触している部分が冷却 ドラム によ り冷却され、 その部分に地金が生成し付着し、 時には巨大なも のになる。 サイ ド堰に付着している地鉄が、 何らかの拍子に剥離し て落下すると、 前述したように、 铸片にホッ トパンド （铸片幅方向 に現れる赤熱状態の帯） が多発するよ うになり、 連続铸造の安定操 業を損なう ことになる。 本発明者は、 長時間、 安定した連続铸造を目指すには、 セラミ ツ クプレ一ト材の熱伝導率は低いほうがよいとの着想に至り、 その適 正範囲を鋭意調査した。
その結果、 熱伝導率が 8WZ (m - K) 以下のセラミ ックプレー ト材を用いると、 地金の生成 · 付着がなく、 長時間、 安定した連続 鏡造操業を継続できることを確認した。 .
それ故、 本発明材においては、 その熱的性質について、 熱衝撃抵 抗指数 R' を 800W/m以上と規定することにくわえ、 熱伝導率を 8 W/ (m · K) 以下と規定する。
なお、 本発明材において、 好ましい熱的性質は、 熱伝導率が 6 W Z (m · K) 以下、 及び、 熱衝撃抵抗指数 R' が 1200WZm以上で 、 さ らに好ましい熱的性質は、 熱伝導率が 4W/ (m · K) 以下、 及び、 熱衝撃抵抗指数 R' が 1500W/m以上である。
本発明材においては、 その化学的性質の一つの耐溶損性を、 A1換 算含有量 9質量％以上により優れたものとするが、 さらに、 該性質 の一つである溶鋼との濡れ性 （接触角 0 ) を 120° 以上と規定する この溶鋼との濡れ性は、 基本的には悪いほうが好ましく、 このこ とは、 従来から知られていたが、 その具体的な適正範囲については 、 これまで調査研究の対象とはされていなかった。
そこで、 本発明者は、 その適正範囲を鋭意調査した結果、 サイ ド 堰への地金の生成 · 付着をさらに抑制し、 長時間の安定的な連続铸 造操業を確実なものとするためには、 溶鋼との濡れ性 （接触角 0 ) を 120° 以上に維持することが必要であることを見いだした。
この調査においては、 高温顕微鏡を用いて、 SUS304の溶鋼に対す る濡れ角を測定した各種セラミ ックを実際のプレー ト材として供し て铸造を行い、 ホッ トパン ドの量 ' 大きさ （地鉄付着性） と、 溶鋼 シール面への湯差しの程度を評価した。 その結果、 接触角 120° 以 上のセラミ ックが、 プレー ト材として安定して使用できるものであ ることを知見した。
それ故、 本発明材においては、 溶鋼との濡れ性 （接触角 0 ) の適 正範囲の下限を 120° とする。
なお、 本発明材において、 好ましい濡れ性 （接触角 0 ) は 130° 以上であり、 また、 さらに好ましい濡れ性 （接触角 0 ) は 150° 以 上である。
本発明材は、 上記機械的性質、 熱的性質、 及び、 化学的性質を確 保するため、 成分的には、 質量％で、 BN： 5 %以上 20%以下、 A1N ： 15%を超え 40 %以下、 及び、 Si3 N4 ： 40%以上 80%以下を含むこ とを特徴とする。
主成分として Si3 N4を用いるが、 40%未満の含有では、 所要の強 度、 硬度及び耐摩耗性等が得られないので、 下限を 40 %とする。
—方、 Si3 N4を 80%を越えて配合すると、 耐摩耗性と破壌靭性と の適性なパランスを欠く ことになるので、 上限を 80 %とする。
なお、 Si3 N4含有量の好ましい範囲は、 50〜70%であり、 さらに 好ましい範囲は、 55〜65 %である。
BNは、 従来から用いられていたセラミ ックであるが、 本発明材に おいては、 上限 20 %の範囲で含有する。 これは、 20%を越えて含有 すると、 所要の熱的性質は得られるものの、 本発明材において必要 とするレベルの耐摩耗性を得ることができないからである。
しかし、 5 %未満の含有では、 本発明材において必要とするレべ ルの熱的性質及び濡れ性を得ることができないので、 下限を 5 %と する。
また、 BN含有量の好ましい範囲は、 10〜20%未満であり、 さ らに 好ましい範囲は、 12. 5〜 17. 5 %である。 A1N については、 上述のとおりである。
本発明材は、 BN、 A1N 、 及び、 Si3N4 を基本的な成分とするもの であるが、 この他に、 本発明材の特性が損なわれない範囲で、 他の セラミ ック、 例えば、 A1203 ： 1 %以上 15%以下、 MgO： 1 %以上 15%以下、 Zr02 ： 1 %以上 30%以下、 及び、 Y203 ： 1 %以上 15。/0以 下等の 1種又は 2種以上を含有してもよい。
(実施例）
A1換算含有量で 15質量％の A1を含有し、 常温曲げ強度 180MPa、 10 00°Cにおける曲げ強度 100MPa、 硬度 （Hv)150、 1000°Cにおける破壌 靭性 KI C1.5MPa · m1/2 、 常温〜 1000°Cでの熱伝導率 6 W/ ( m - K) 、 熱衝撃抵抗指数 R' 1300W/m、 溶鋼との濡れ性 （接触角 0 )130° のセラミ ック （BN : 15%及び Si3N4 ： 60%) を用いてサイ ド 堰を構成し、 ステンレス溶鋼の連続銬造を実施した。 その結果、 6 連続铸造 （総重量 360トン） を、 10回連続して達成することができ た。
(比較例）
本発明で規定する諸条件に合致しないセラミ ックプレー ト材を用 いてサイ ド堰を構成し、 ステンレス溶鋼の連続铸造を実施した。 そ の結果を以下に示す。
( 1 ) A1換算含有量で 5質量％の A1を含有し、 BN : 20%及び Si3N4 ： 70%のセラミ ックを用いたサイ ド堰の場合、 冷却 ドラムと溶鋼が 接している部分に当接するセラミ ック部分の溶損が著しく、 100ト ンを铸造した時点で、 溶鋼シールが不可となり操業を中止した。
( 2 ) 常温曲げ強度 80MPa、 1000°Cにおける曲げ強度 40MPa、 及び 、 1000°Cにおける破壊靭性 KI C0.8MPa . m1 /2 のセラミ ックを用い たサイ ド堰の場合、 100ト ンを铸造した時点で、 最下端のセラミ ツ ク材が欠損し、 溶鋼シールが不可となり操業を中止した。 ( 3 ) 常温〜 1000°Cでの熱伝導率が 15W Z ( m . K ) のセラミ ック を用いたサイ ド堰の場合、 操業中、 セラミ ック堰への地鉄の付着量 が多く、 ホッ トパンドが頻発し、 90トンを铸造した時点で巨大なホ ッ トパンドが発生し、 錶片が破断した。
( 4 ) 溶鋼との濡れ性 （接触角 0 ) 力 90° のセラミ ックを用いたサ ィ ド堰の場合、 操業開始直後から、 セラミ ック堰への地鉄の付着量 が多く、 ホッ トバンドが頻発し、 铸片の品質を所望のレベルに維持 できないので、 120トンを铸造した時点で操業を停止した。
( 5 ) 硬度 （Hv) が 40のセラミ ックを用いたサイ ド堰の場合、 操業 中、 セラ ミ ックの摩耗の進行が速く、 60トンを铸造した時点で、 摩 耗量が許容限度に達したので操業を中止した。
( 6 ) 硬度 （Hv) が 400 のセラミ ックを用いたサイ ド堰の場合、 操 業初期から、 セラミ ックが摩耗せず、 サイ ド堰と冷却ドラムとの摺 り合わせが不良のままで、 溶鋼を安定してシールできず、 結局、 30 トンを铸造した時点で操業を中止した。
( 7 ) 熱衝撃抵抗指数 R ' が 500W Z mのセラミ ックを用いたサイ ド堰の場合、 操業初期に、 セラミ ックが欠損してしまい、 結局、 15 トンを錶造した時点で操業を中止した。
(産業上の利用可能性）
本発明によれば、 ステンレス溶鋼の連続铸造において、 1 キャス ト当たり铸造量が増大しても、 操業を安定的に、 長時間連続して行 う ことができるので、 組成及び組織が均一の铸片を、 生産効率よく 得ることができる。
従って、 本発明は、 ステンレス鋼の連続铸造技術の発展に寄与す るところが大きいものである。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . Al換算含有量で 9質量％以上の Alを含有するセラミ ツクプレ ートであって、 常温曲げ強度が 120MPa以上、 1000°Cにおける曲げ強 度が 65MPa 以上、 硬度 （Hv) が 50〜350 、 1000°Cにおける破壌靱性 KI (；が l MPa . m1 / 2 以上、 常温〜 1000°Cでの熱伝導率が 8 W/ ( m · K) 以下、 熱衝撃抵抗指数 R' が 800W/m以上、 溶鋼との濡 れ性 （接触角 Θ ) が 120° 以上であることを特徴とする双ドラム式 連铸サイ ド堰用セラミ ックプレー ト材。
2. 前記 A1換算含有量が 12.5質量％以上であることを特徴とする 請求の範囲 1記載の双ドラム式連铸サイ ド堰用セラミ ックプレー ト 材。
3 . 質量％で、 BN： 5 %以上 20%以下、 MN： 15%を超え 40%以 下、 及び、 Si3N4 ： 40%以上 80%以下を含むことを特徴とする請求 の範囲 1又は 2記載の双ドラム式連铸サイ ド堰用セラミ ックプレ一 卜材。
4 . 質量％で、 BN： 10%以上 20%未満を含むことを特徴とする請 求の範囲 3記載の双ドラム式連铸サイ ド堰用セラミ ックプレー ト材
5 . 質量％で、 さらに、 A1203 ： 1 %以上 15%以下、 MgO ： 1 % 以上 15%以下、 Zr02 ： 1 %以上 30%以下、 及び、 Y203 ： 1 %以上 15 %以下のいづれか 1種又は 2種以上を含むことを特徴とする請求の 範囲 3又は 4記載の双ドラム式連铸サイ ド堰用セラミ ックプレート 材。
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