双辊式连铸侧浇口用陶瓷板材制造技术

以Ａｌ换算含量计，含有９质量％以上的Ａｌ的双辊式连铸侧浇口用陶瓷板，其常温弯曲强度在１２０ＭＰａ以上，１０００℃时的弯曲强度６５ＭＰａ以上，硬度（Ｈｖ）５０～３５０，１０００℃时的破坏韧性Ｋ↓［ＩＣ］１ＭＰａ.ｍ↑［１／２］以上，常温～１０００℃的热传导率８Ｗ／（ｍ.Ｋ）以下，热冲击耐受指数Ｒ’８００Ｗ／ｍ以上，与钢水的浸润性（接触角θ）１２０°以上，利用这种陶瓷板构成侧浇口，可以长时间连续铸造不锈钢钢水。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在其轴平行地且相互反方向旋转的一对冷却辊的周面上一面生成凝固壳一面连续铸造铸带的双辊式连续铸造装置中，用于构成从两侧夹持该冷却辊的浇口杯部的侧浇口的陶瓷板材。
技术介绍
在双辊式连续铸造装置中，对于用于构成从两侧夹持冷却辊的浇口杯的侧浇口的材料，作为其基本特性要求它具有能够耐受约1600℃的钢水温度的耐热性，能够耐受大约400℃的温度差的耐热冲击性，热变形量小(热膨胀系数小)，与钢水的浸润性差(凝固物的剥离性能好)，以及，耐磨耗性能优异等(参见特开昭62-166054号)。此外，在侧浇口中，由于冷却辊与钢水两者接触的部分(沿冷却辊的滑动面的钢水侧的部位)熔损，当连续铸造经历很长的时间时，其熔损程度变化，缩短侧浇口的寿命，所以在目前具有延长连续铸造时间的倾向的情况下，对于侧浇口，除上述基本特性之外，还要求优异的耐熔损性(参见特开平7-68354号公报)。但是，不存在全部满足这些特性的陶瓷板材，在现有技术中，在所需特性成为必须的部位处粘贴满足所需特性的陶瓷材料，并以层叠的方式构成板(参见特开平3-207554号公报，特开平7-60411号公报等)。这种板在连铸作业时间短时，作为侧浇口发挥优异的性能，但在连铸作业经历很长的时间时，其性能受到结构的制约，不适合于长时间的连铸作业。作为陶瓷板材，氮化硼(BN)能够较好地满足上述所要求的特性(耐热性，耐热冲击性，热变形量小，钢水浸润性差等)，实际上，在浇铸过程中不产生裂纹，同时由于它具有柔软、在开始时容易与辊的端面融为一体、在侧浇口与辊的端面之间不容易产生间隙、不产生铁水渗入等优点，所以，尽管成本较高，仍然主要使用这种材料。但是，另一方面，正是由于它柔软，所以具有在短时间内就被冷却辊磨损、不能耐受长时间连铸的缺点。因此，为了补偿BN的缺点，开发了几种将其它陶瓷例如氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)配合到BN中、总体上具有作为侧浇口所要求的特性的陶瓷板材。例如，在上述特开平7-60411号公报中公开了一种BN30～50wt％，Si3N430～65wt％，AlN5～15wt％构成的陶瓷板材。这种板材，为改善BN的耐磨性，在BN中配合有耐磨损性优异、热膨胀小、可耐受长时间的浇铸、进而还具有廉价的特点的Si3N430～65wt％，进而，在BN中还配合有耐热冲击性不是太好、但耐磨损性能优异的AlN 5～15wt％，作为其它特性，它具有适度的耐热冲击性、耐磨损性(耐磨损性优选地适当低于辊的耐磨损性)以及耐熔损性能，从而，作为侧浇口，可以充分发挥其良好的性能。此外，在特开平7-68354号公报中公开了一种由BN20～30wt％，Si3N455～77wt％，AlN3～15wt％构成的陶瓷板材。这种板材含有AlN3～15wt％，也具有优异的耐熔损性能。但是，在不锈钢钢水的连续铸造中，当采用现有技术的陶瓷板材构成的侧浇口时，该钢水中的合金成分的化学作用造成的浸蚀与半凝固状态的钢水的机械浸蚀相结合，在与冷却辊及不锈钢钢水两者接触的部分相接触的侧浇口的熔损十分显著。这样，当侧浇口的熔损很显著时，不得不频繁地更换侧浇口，从而降低铸造装置的工作效率。同时，用于不锈钢钢水连铸的侧浇口，由于长时间在冷却辊的两侧支承大量的含有多种合金成分的比重大的钢水，作为其特性，不仅要求它具有耐熔损性，而且就其基本特性来讲，也必须优于现有技术的陶瓷板材。对专利技术的描述本专利技术以上述要求被背景，其课题(目的)是提供一种即使在长时间连续铸造不锈钢钢水时，也可以连续使用且具有充分优异的特性的侧浇口用的陶瓷板材。作为不锈钢钢水的连续铸造用侧浇口用的陶瓷板材，如上面所述，除耐熔损性之外，还必须具有优异的基本特性。特别是，侧浇口在与冷却辊接触的部分被冷却会导致生铁块的生成、附着，损及连铸的稳定作业。因此，在本专利技术中，从陶瓷板材的热传导性出发，将其作为确保优异的基本特性的一个指标。此外，在现有技术中，作为基本特性之一，可以举出与钢水的浸润性差，但对这种浸润性差的程度，却没有具体地用任何指标进行评价，也未对陶瓷板材进行具体的规定。特别是在不锈钢钢水的连续铸造中，生成并附着在侧浇口上的生铁块，当下落时，会导致成为妨碍操作的主要原因的“热”带(下落的生铁块咬入冷却辊内，将冷却辊撑开，从而造成铸带在宽度方向呈带状的红热现象)，所以应当极力地抑制生铁块的生成和附着。因此，对于侧浇口用陶瓷板材，与钢水浸润性差对于操作、进而对于产品的质量保证和管理方面，都是十分重要的特性。在本专利技术中，着眼于这种重要的、但到目前为止还未评价的与钢水的浸润性，采用这种浸润性差的程度，作为和其它指标一样对优异的基本特性进行评价、应当确保的一个指标。本专利技术，就其成分而言，在以BN、Si3N4及AlN为主成分的陶瓷板材中，为了提高其耐熔损性、令耐磨损性良好且耐熔损性优异的AlN的含量多于现有技术中的陶瓷板材中的含量(5～15wt％)。同时，本专利技术人在以BN、Si3N4及AlN为主成分的陶瓷板材中，改变承担耐熔损性的AlN的含量，测定了耐线状磨损指数(表示耐熔损性质的指数)。其结果示于附图说明图1。本专利技术人从图1中看出，作为不锈钢钢水的连铸用侧浇口，为了确保所要求的耐熔损性，以Al的换算含量计，必须含有9质量％以上的Al，具体地说，必须含有超过15质量％、40质量％以下的AlN。进而，本专利技术人对在本专利技术中作为指标采用的热传导性以及与钢水的浸润性进行深入地研究，发现，在含有Al的换算含量在9质量％以上的Al的陶瓷板材中，为了抑制生铁块的生成及附着，热传导率必须在8W/(m·K)以下，与钢水的浸润性(接触角θ)必须在120°以上。本专利技术以上述发现为基础，其要点如下所述。(1)双辊式连铸侧浇口用陶瓷板材，在含有Al换算含量在9质量％以上的Al的陶瓷板材中，其特征为，常温弯曲强度在120MPa以上，在1000℃时的弯曲强度在65MPa以上，硬度(Hv)为50～350，1000℃时的破坏韧性KIC在1MPa·m1/2以上，常温～1000℃时的热传导率为8W/(m·K)以下，热冲击耐受指数R’在800W/m以上，与钢水的浸润性(接触角θ)在120°以上。(2)如第(1)项所述的双辊式连铸侧浇口用陶瓷板材，其特征为，前述Al换算含量在12.5质量％以上。(3)如前述第(1)或(2)项所述的双辊式侧浇口用陶瓷板材，其特征为，以质量％计，含有BN5％以上、20％以下，AlN超过15％、40％以下，以及Si3N440％以上、80％以下。(4)如第(3)项所述的双辊式连铸侧浇口用陶瓷板材，其特征为，以质量％计，含有BN10％以上，不足20％。(5)如第(3)项或第(4)项所述的双辊式连铸侧浇口用陶瓷板材，其特征为，以质量％计，进一步含有下面所述的一种或两种以上的材料，这些材料是，Al2O31％以上、15％以下，MgO1％以上、15％以下，ZrO21％以上、30％以下，以及Y2O31％以上、15％以下。附图的简单说明图1是表示在以BN、Si3N4及AlN为主成分的陶瓷板材中，Al的换算含量与耐线状磨损指数的关系。实施专利技术的最佳形式下面进一步说明本专利技术的双辊式连铸侧浇口用陶瓷板材(下面称之为“本专利技术的材料”)。在本专利技术的材料中，为了确保优异的耐熔损性，必须含有本文档来自技高网...

【技术保护点】
双辊式连铸侧浇口用陶瓷板材，以Ａｌ换算含量计，它是一种含Ａｌ９质量％以上的陶瓷板材，其特征在于，其常温弯曲强度在１２０ＭＰａ以上，１０００℃时的弯曲强度在６５ＭＰａ以上，硬度（Ｈｖ）为５０～３５０，１０００℃时的破坏韧性Ｋ↓［ＩＣ］在１ＭＰａ.ｍ↑［１／２］以上，常温～１０００℃的热传导率为８Ｗ／（ｍ.Ｋ）以下，热冲击耐受指数Ｒ’为８００Ｗ／ｍ以上，与钢水的浸润性（接触角θ）为１２０°以上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：竹内友英，河野幸次，泽野清志，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]