JPS61205671A - 連続鋳造用耐火物 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、連続鋳造設備における鋳型とタンディツシュ
とを連結する鋳型注入口等に使用する耐火物に関する。

［従来の技術］ 一般に、連続鋳造設備、例えば水平式の連続鋳造設備に
おいては、図に示すように、タンディツシュ１の下側部
に設けられたフィールドノズル２と鋳型３とが耐火物４
を介して連結されており、タンディツシュ１内の溶鋼５
がフィールドノズル２および耐火物４を通って鋳型３に
注入され、鋳型３内で冷却されて凝固シェル６を形成し
つつ引き抜かれて連続鋳造される。

この連続鋳造設備に用いられる耐火物４は、耐熱衝撃性
が高いこと、溶鋼と濡れ難いこと、耐蝕性が大きいこと
、および高度の寸法精度の要求を満たすため加工が容易
であること等の性能が要求される。

従来、上記連続鋳造用耐火物としては、特開昭４６−７
号公報、特開昭４７−１５３３２号公報等に所載の反応
焼結窒化ケイ素（３ｉ　ｓ　Ｎ４　）焼結体や特公昭５
０−２７４４８号公報に所載のホットプレス窒化ホウ素
（８Ｎ）焼結体からなるものが、一般に使用されてきた
が、前者の３ｉ　３　Ｎ４焼結体は、耐熱Ｉｌｌ性に劣
り、また、後者のＢＮ焼結体は、硬度が低く、耐摩耗性
に劣る問題があった。

上記問題に対処するため、Ｓｉ　３　Ｎ４にＢＮを含有
させたＳｔ　３　Ｎ４−ＢＮ系焼結体く特開昭５６−１
２０５７５号公報所載）　、Ｓｒ　３Ｎ４に窒化アルミ
ニウム（ＡＩＮ）Ｊ５よびＢＮを含有させたＳｉ　３　
Ｎ４−ＡＩＮ−ＢＮ系焼結体（特開昭５６−１２９６６
６号公報所載）、Ｓｉ：＋Ｎ＋にＡＩＮ、アルミナ（Ａ
ｌ２Ｏ２）およびＢＮを含有させたＳｉ　３Ｎ４−Ａ吏
Ｎ−Ａ１３０３−ＢＮ系焼結体（特開昭５９−５００７
４号公報所載）からなる耐火物が知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記Ｓｉ　３　Ｎ４−ＢＮ系焼結体からなるも
のは、炭素鋼の鋳込みには耐蝕性を示すものの、ステン
レス鋼の鋳込みにおいては浸蝕される問題がある。また
、Ｓｉ　３　Ｎ４−ＡｕＮ−ＢＮ系焼結体からなるもの
は、炭素鋼の長時間鋳込みあるいはステンレス鋼の鋳込
みにおいて溶損される問題がある。さらに、Ｓｉ　ｓ　
Ｎ４　　Ａ吏Ｎ−Ａｌ２０３−ＢＮ系焼結体（サイアロ
ン−ＢＮ系焼結体）からなるものは、ステンレス鋼の長
時間鋳込みにおいて溶損される問題がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上述した問題点を解決するため、連続鋳造用
の鋳型とタンディツシュとを連結する耐火物であって、
窒化アルミニウム１〜８０重足％、窒化ホウ素１〜５０
重量％、粘土鉱物１〜３０重Ｒ％、残部窒化ケイ素から
なるものである。

［作　用］ Ｓｉ　３　Ｎ４単独の焼結体からなる耐火物は、炭素鋼
に対しては耐蝕性を示すが、ステンレス鋼に対しては化
学的に反応し溶損される。このため、溶鋼に対して耐蝕
性のあるＡＩＬＮを３ｉ　３　Ｎ４に含有させたものと
することにより耐蝕性が著しく改善される。Ａ吏Ｎの含
有ｍは、多いほど耐蝕性が大きくなるが、８０重量％を
超えると強度が低下し、１重量％未満では耐蝕性を示さ
ない。

しかし、Ｓｉ　３Ｎ４−ＡＩＮ焼結体からなるものは、
ステンレス鋼等の長時間鋳込みでは溶損され、また、弾
性率が高くなり熱衝撃によってスポーリング割れを生ず
る。

そこで、Ｓｉ　３　Ｎ４−ＡＩＮ焼結体中にＢＮを均一
に分散させることにより弾性率が低下し耐熱衝撃性が改
善される。ＢＮは、粒子が細かいほどよく、また、含有
」が５０重量％を超えると急激な強度低下をもたらし、
かつ１ｍｍ％未満では耐熱衝撃性を示さない。

上記Ｓｉ　３　Ｎ４−ＡｉＮ−ＢＮ系焼結体に粘土鉱物
、例えばベントナイト、酸性白土等のモンモリロ±イト
族またはセリサイト、白雲母等のイライト族を添加する
と、溶鋼と濡れ難くなり、かつ粘土鉱物の主成分である
アルミナ（Ａ１２０３　＞およびシリカ（Ｓｉ　０２　
）の一部は、Ｓｉ　３　Ｎ４およびＡＩＮと反応してサ
イアロンを生成し、熱膨張率を低下する。また、粘土鉱
物のアルカリ成分は、Ｓｉ　３　Ｎ４と反応してガラス
相を生成し、焼結性を向上するとともに、使用時に気孔
を塞ぎ溶鋼の浸入を防止する一方、耐火物と溶鋼との間
　−に介在して潤滑剤として機能する。したがって、耐
火物の耐蝕性が向上する。粘土鉱物は、含有針が３０重
量％を超えるとガラス相の生成量が多くなり高温特性が
低下し、かつ１重量％未満では濡れ易くなるとともに焼
結性が低下する。

なお、連続鋳造用耐火物を′＠造するには、上述した各
構成成分、すなわちＳｉ　３　Ｎ４　、ＡＩＮ。

ＢＮおよび粘土鉱物を所要配合割合で配合し、十分に混
練し、適当な成形手段で成形し、成形体を非酸化性雰囲
気（例えばアルゴン、窒素ガス等）中で１４５０〜１８
００℃の範囲の焼結温度で約１〜１０時間に亘って焼結
して行う。また、３ｉ　３　Ｎ４を用いた上記非酸化性
雰囲気中での焼結に限らず、３ｉを用いた窒素ガス中で
の反応焼結によって製造してもよい。

［発明の効果］ 以上の如く本発明によれば、従来技術に比し、連続鋳造
用耐火物の耐蝕性および耐熱衝撃性を大幅に向上できる
とともに、凝固シェルによる耐火物の損傷を防止でき、
ひいてはステンレス鋼の長時間鋳込みのみならず高合金
鋼の連続鋳造をも可能にすることができる。

［実施例］ 本発明に係る連続鋳造用耐火物の供試体（供試体隘１〜
５）および比較するための従来の耐火物の供試体（供試
体ＮＩＬ１）を第１表の上段に示す各組成によって製造
した。

第　　１　　表 各供試体は次のようにして製造した。

まず、第１表に示す各成分を同表に示す配合割合で各供
試体とも５００ｏｒを配合し、各配合物を撹拌描潰機を
用いて十分に混合した後、これらの混合物に有機バイン
ダー（ＰＶＡ）を添加して均一に混練して坏土とした。

ついで、各坏土を油圧成形機により１トン／ｃ１ｉの形
成圧力で、２２０ｍｍ（外径）Ｘ１９０Ｊｌ！（内径）
Ｘ１５ｇ＋（厚さ）の円輪板形状と、２０Ｍ（＠）Ｘ２
０履（横）ｘ１２０履（長さ）の角柱形状とに成形し乾
燥した後、窒素ガス雰囲気中に　　　・おいて１７００
℃の温度で５時間かけて焼結して　　□本発明に係る供
試体および比較用の供試体を製造した。

（１）　　本発明に係る耐火物の物性は、第１表の中段
に示すように、従来のものに比し、気孔率が低下し、強
度がはるかに大きくなっていることがわかる。

（２）　　供試体のうち角柱状のものは、溶鋼に対する
耐蝕性試験および溶鋼との接触角の測定に用いた。

溶鋼に対する耐蝕性試験は、炭素鋼（Ｓ５０Ｃ）および
ステンレス鋼（ＳＬＩＳ３２１）を高周波炉でそれぞれ
１０Ｋｇ溶解し、１５５０℃に保持した溶鋼中に供試体
を浸漬し、１時間保持した後、供試体の浸蝕深さを測定
した。

また、溶鋼との接触角の測定は、供試体上に炭素鋼およ
びステンレス鋼を置き、１５００℃に昇温しかつこの温
度に保持してその時の接触角を高温顕微鏡を用いて行っ
た。

耐蝕性の試験結果は、第１表下段に示すように、従来の
耐火物が炭素鉄鋼で３．０ｒｒａｓ、ステンレス鋼で５
．０ｍｍの浸蝕深さであるのに対し、本発明に係る耐火
物が炭素鋼では全く浸蝕されず、ステンレス鋼で０．　
１ｍｇ＋以下のきわめて小さな浸蝕深さであり、本発明
に係る耐火物の耐蝕性が飛躍的に向上していることがわ
かる。

（３）　　供試体のうち円輪板状のものは、水平式の連
続鋳造設備の鋳型とタンディツシュとの間にセットし、
鋳型径２１２ｍ、引抜速度０．８７ＦＬ／分、引抜長さ
７５ｍの条件でオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＩＪ
Ｓ３２１　：２５Ｃｒ　−２ＯＮ＋　＞の丸ビレットを
２０トン鋳込んだ。

この時の耐火物の強固シェルによる浸蝕の程度を第２表
に示す。

第　　２　　表 上記第２表から明らかなように、耐火物内面の凝固シェ
ルによる浸蝕深さは、従来の耐火物では５．０ｔａａま
で達し、モールド端面を損（口させるほど大きなもので
あり、安定鋳込みが不能であるのに対し、本発明に係る
耐火物では０．１〜０．２嗣とわずかで、鋳込み上全く
支障なく、鋳型表面も良好であり、安定した鋳込が可能
であることがわかる。

なお、上記実施例においては、耐火物の形状を円輪板状
とした場合について説明したが、これに限らず耐火物を
角形やその他の形状としてもよい。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に係る耐火物が使用される一例を示す水平式
の連続鋳造設備の概略断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続鋳造用の鋳型とタンディッシュとを連結する
   耐火物であつて、窒化アルミニウム１〜８０重量％、窒
   化ホウ素１〜５０重量％、粘土鉱物１〜３０重量％、残
   部窒化ケイ素からなることを特徴とする連続鋳造用耐火
   物。
2. （２）前記粘土鉱物がモンモリロナイト族であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の連続鋳造用耐火
   物。