JPS62227554A - 連続鋳造用鋳型 - 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） 本発明は連続鋳造用鋳型に関する。

（従来の技術） 近年、連続鋳造においては、操業の高速化とオンライン
での鋳造中変更技術の発達に伴い、連続鋳造用鋳型に要
求される性能も過酷なものとなり、銅製鋳型の耐久性を
向上させるため、最近では、銅製鋳型の内壁面にＮｉメ
ッキ層を形成しだらの、Ｎｉメッキ層のうえにＮ１−Ｐ
やＣｒのメッキ層を積層したもの（例えば、特開昭５２
−５２８２８号公報）、あるいは自溶合金を溶射して表
面処理したものが汎用されてきている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これらの保護膜を形成した連続鋳造用鋳
をであっても反復使用すると、凝固殻の摺動により鋳型
下部の保護層が摩耗するため、頻繁に鋳型の摩耗面を補
修する必要があった。しかも、保護層をメッキで形成し
たものでは、局部的な補修ができないため、鋳型表面に
残存している総てのメッキ層を除去して再度メッキ層を
形成しなければならず、補修する度に銅の肉厚が薄くな
り数回の補修で使用不可能になるという問題があった。

また、保護層を自溶合金で形成したものでは、補修する
度に熱処理しなければならないことから熱変形を生じ、
その反復使用が制限されるという問題かあった。

他方、保護層形成材料として自溶合金以外の金属材料、
例えば、クロム、コバルト等を用い、その粉末をプラズ
マ溶射法により銅素材表面に溶射して保護層を形成する
ことが考えられるが、これらの金属の溶射被膜は銅素材
との密着力が弱いため、連続モードで操業される連続鋳
造用鋳型には適用することが不可能であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記問題を解決する手段として、銅製鋳型の
内壁面に超音速フレーム溶射法により形成された溶射被
膜からなる保護層を有し、前記溶射被膜がニッケルおよ
び／または金属炭化物系複合材料からなり、該溶射被膜
中の金属炭化物系複合材料の含有量が鋳型内壁面側から
表面側へ連続的に又は段階的に増大していることを特徴
とする連続鋳造用鋳型を提供するものである。

好ましい実施態様においては、保護層は金属炭化物系複
合材料含有量が連続的に漸増する単一の溶射被膜で形成
される。

また、他の実施態様においては、保護層が積層された複
数の溶射被膜からなり、最下層の溶射被膜がニッケル単
体で形成され、最上層の溶射被膜が金属炭化物系複合材
料単体で形成される。

なお、金属炭化物系複合材料としては、コバルトを含有
するタングステンカーバイトまたはチタンカーバイト、
あるいはコバルト、ニッケルおよびクロムを含有するタ
ングステンカーバイトまたはチタンカーバイトなどが挙
げられるが、これらに限定されるものではない。

（作用） 本発明に係る連続鋳造用鋳型は、鋳型の銅素材表面に形
成する下地として銅との相溶性の良いニッケルを採用し
、これを超音速フレーム溶射法で鋳型の銅素材表面に吹
き付け、金属溶射被膜と銅素材との密着力を向上させる
一方、保護層の表面を金属炭化物系複合材料単体または
それとニッケルとの混合物で形成することにより耐摩耗
性、耐熱性を向上させるようにし、また、スラグとの反
応を抑制し、かつ、金属炭化物系複合材料は高硬度であ
るが脆く熱衝撃によるクラックを発生し易いので、保護
層の鋳型表面に接する部分と表面との間の中間部分をニ
ッケルと金属炭化物系複合材料とで形成し、鋳型表面側
から保護層表面へ行くほど金属炭化物系複合材料の含有
量を連続的にあるいは段階的に増大させることにより、
層状組織の欠陥である各層間の物理的性質の相違による
熱衝撃や肋間の剥離を緩和し、溶射被膜の延展性および
密着力を向上させ、耐用度を向上させるようにしたしの
である。また、超音速フレーム溶射法を採用することに
より、局部的補修を可能にしたものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は、連続鋳造用鋳型の短辺側鋳型の断面を示し、
ｌは銅で形成された鋳型ベースで、その内壁面には複数
層の金属溶射被膜からなる保護層２が形成されている。

銅製鋳型ベースｌ上に下地として形成される保護層２の
最下層の溶射被膜３ａはニッケル単体で形成され、最上
層の溶射被膜３ｅはコバルト含有タングステンカーバイ
ト単体（ＷＣ−１２Ｃｏ）で形成されている。最下層３
ａと最上層３ｅとの間に形成される中間層３ｂ〜３ｄは
ニッケルとコバルト含有タングステンカーバイト（ＷＣ
−１２ｃｏ）とからなり、その中間層中のＷＣ−１２Ｃ
ｏの含有量は、上層にいくに従って順次増大するように
しである。

前記溶射被膜は、水素、プロピレンなどの可燃性ガスを
超音速フレーム溶射ガン内で爆発的に燃焼させて音速の
４〜５倍に達する超音速のガスフレームを発生させ、そ
れによりニッケル粉末および／またはコバルト含有タン
グステンカーバイトの粉末を熔融、噴射させる超音速フ
レーム溶射法により形成されている。

前記構造の連続鋳造用鋳型の特性を調査するため、第１
表および第２表に示す構成の保護層を銅片の表面に形成
し、その耐摩耗性、耐熱性、スラグとの反応性および耐
剥離性について測定したところ、耐剥離性以外の特性に
ついては、それぞれ多層金属メッキのものより優れた性
能が得られた。

また、耐剥離性については多層金属メッキのものと同等
の結果を示した。

第１表 配合比率（体積比）　　　膜厚 Ｎ　ｉ　　　　　ＷＣ−１２Ｃｏ　　　　（μ）第１層
　ｔｏｏ　　　　　　　　２００第２層　　８０　　　
２０　　　　５０第３層　　５０　　　５０　　　　５
０第４層　　２０　　　８０　　　　５０配合比率（体
積比）　　　膜厚 Ｎｉ　　　　　ＷＣ−１２Ｃｏ　　　　（μ）第１層　
＋００　　　　　　　　５０ 第２層　　８５　　　１５　　　　５０第３層　　７０
　　　３０　　　　５０第４層　　５５　　　４５　　
　　５０第５層　　４０　　　６０　　　　５０第６層
　　２５　　　７５　　　　５０第７層　　＋０　　　
９０　　　　５０第８層　　−ｔｏｏ　　　　　５０ 耐摩耗性については、第２図に示す構造の高温　　　′
摺動摩耗試験機を用いて、実際の連続操業とほぼ　　　
・等しい条件を模擬的に再現し、鋼塊表面に付着し　　
　゛たスラグによる摩耗、被膜の割れ、剥離、傷の状態
を観察した。前記高温摺動摩耗試験機は支持台１１に、
鋼塊に相当する相手材１２を固定してヒータ！７で加熱
するようにし、一端を固定された支持片１３の他端に荷
重片１４を取り付けて加圧ローラ１５を介して試験片１
０に荷重をかけながら、モータ１６で駆動されるリンク
機構１８により試験片ｌＯを往復駆動し、試験片！０と
相手材１２との間にスラグ形成材、例えば、アルミナを
介在させて摺動させるようにしたものである。

また、耐熱性およびスラグとの反応性については、第３
図に示す構造の連続鋳造用模擬モールド試験機を用い、
銅製ベースの表面に保護層を形成してなる試験モールド
２０と固定モールド２１で鋳型を形成させ、試験モール
ド２０に内設した冷却水路に配管２５により冷却水を流
して水冷しながらエレクトロスラブ溶接法によりワイヤ
ー２２１溶融させて鋳型内に溶射２３を形成させ、ダミ
ーバ２４を４．５ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で引き抜いて
４ラブを鋳造した後、試験モールド２０から試料≧採取
し、被膜の劣化状況を調べた。

なお、前記実施例においては、いずれら最上層（金属炭
化物系複合材料単体で形成しているが、６ずしもその必
要は無く、金属炭化物系複合材料こ少量のニッケルを含
有させたもので形成しても腿い。

また、前記実施例では、いづれも保護層を積層された複
数の溶射被膜で形成し、保護層中の金属分化物系複合材
料の含有量を段階的に増加させて−するが、必ずしもそ
の必要はなく、超音速のガスフレームを用いて溶射被膜
を形成する過程で、原叫粉末の組成を初めはニッケル粉
末単体のみとし、欠いて金属炭化物系複合材料、例えば
、コバルト含有タングステンカーバイトの粉末を添加し
ていき、その添加量を徐々に増大さ什て原料粉末の組成
を変えろことにより、保護層中の金属炭化物系複合材料
の含有量を連続的に増大させるようにしても良い。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、耐摩
耗性、耐熱性に優れ、スラグとの反応性が小さく、耐久
性に優れた連続鋳造用鋳型を得ることができる。また、
保護層が超音速フレーム溶射法により形成されているた
め、局部的に摩耗した場合であっても全体の保護層を除
去することなく補修をすることができるなど優れた効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る連続鋳造用鋳型の断面図、第２図
は高温摺動摩耗試験機の説明図、第３図は連続鋳造用模
擬モールド試験機の説明図である。 １：長辺側鋳型ベース、２二短辺側鋳型ベース、２：保
護層、３ａ、最下層の溶射被膜、３ｂ〜３ｄ：中間層、
３ｅ：最上層の溶射被膜。 特　許　出　願　人　住友金属工業株式会社同　　　上
　　　大阪富士工業株式会社代　理　人　弁理士　青白
　葆　　はか２名第１！！Ｉ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅製鋳型の内壁面に超音速フレーム溶射法により
   形成された溶射被膜からなる保護層を有し、前記溶射被
   膜がニッケルおよび／または金属炭化物系複合材料から
   なり、該溶射被膜中の金属炭化物系複合材料の含有量が
   鋳型内壁面側から表面側へ連続的にまたは段階的に増大
   していることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
2. （２）前記保護層が、金属炭化物系複合材料含有量が連
   続的に漸増する単一の溶射被膜からなる特許請求の範囲
   第１項記載の連続鋳造用鋳型。
3. （３）前記保護層が積層された複数の溶射被膜からなり
   、最下層の溶射被膜がニッケル単体からなり、最上層の
   溶射被膜が金属炭化物系複合材料単体からなる特許請求
   の範囲第１項記載の連続鋳造用鋳型。
4. （４）前記金属炭化物系複合材料がコバルトを含有する
   タングステンカーバイトまたはチタンカーバイトである
   特許請求の範囲第１項〜第３項のいづれか一項記載の連
   続鋳造用鋳型。
5. （５）前記金属炭化物系複合材料がコバルト、ニッケル
   およびクロムを含有するタングステンカーバイトまたは
   チタンカーバイトである特許請求の範囲第１項〜第３項
   のいづれか一項記載の連続鋳造用鋳型。