"Moules pour la coulée continue de l'acier" 9
La présente invention concerne des moules pour la coulée continue d'aciers tels que des aciers à faible teneur en carbone, des aciers à teneur moyenne en carbone, des aciers à haute teneur en carbone, des aciers inoxydables, des aciers alliés de qualités spéciales et analogues.
Un moule pour la coulée continue de brames d'acier comprend deux plaques rectangulaires opposées de dimensions identiques et comportant chacune un long côté longitudinal définissant l'épaisseur de la brame, ainsi que deux plaques oblongues opposées de dimensions identiques et comportant chacune un long côté vertical définissant la largeur de
la brame. Habituellement, les plaques constituant ce moule sont réalisées en cuivre ou en un alliage de cuivre ayant une haute conductibilité thermique, un dépôt
ou un revêtement protecteur analogue étant formé sur la surface intérieure des plaques (que l'on appellera ci-après "surface de base"). Lors de l'opération de coulée, on dépose une poudre vitreuse ou une matière analogue lubrifiante ou réduisant la friction entre la surface intérieure revêtue du moule (que l'on appellera ci-après "surface revêtue") et l'acier en fusion afin de réduire la friction entre l'acier en fusion ou les brames d'acier et la surface revêtue. Dans ce cas, cette poudre fond sous l'effet de la chaleur dégagée par l'acier en fusion, faisant ainsi office de lubrifiant.
La Demanderesse a entrepris des recherches poussées en vue d'atténuer les difficultés que l'on rencontre fréquemment avec des moules classiques pour la coulée continue, par exemple : la réduction de la durée de vie du moule qui est attribuable à la détérioration d'une partie de la surface revêtue entrant en contact avec l'acier en fusion qui doit être coulé ; la rupture résultant de l'adhérence de gouttelettes d'acier en fusion sur la surface revêtue ; etc.
Ces recherches de la Demanderesse ont abouti à de nombreuses inventions (publications de brevets japonais examinées n[deg.]
50733/<1>977 ; 50734/1977 ; 3756<2>/1979 ; 40341/1980, etc.).
Toutefois, il est actuellement souhaitable de fournir des moules pour la coulée continue ayant des propriétés et un rendement meilleurs encore car, récemment, on a utilisé des moules dans des conditions de coulée plus rigoureuses telles que des vitesses de coulée plus élevées suite aux progrès réalisés dans la technique de la coulée continue.
La présente invention a pour objet de fournir des moules pour la coulée continue de l'acier, ces moules ayant des propriétés et un rendement meilleurs et, ipso facto, une durée de vie prolongée.
D'autres objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description ciaprès.
La présente invention fournit des moules en cuivre ou en un alliage de cuivre pour la coulée continue de l'acier, ces moules comprenant une surface de base rugueuse, un dépôt de nickel, de cobalt ou d'un alliage de ceux-ci sur cette surface de base, de même qu'un dépôt de chrome formé sur le dépôt ci-dessus.
Les recherches entreprises par la Demanderesse révèlent que l'objet précité est réalisé en formant des couches spécifiques de dépôt sur une surface de base rugueuse contrairement au concept connu dans la technique. Selon le concept classique, la surface revêtue doit être aussi lisse que possible, quoique tributaire de facteurs économiques, afin qu'il y ait une friction minimale entre l'acier en fusion ou les brames d'acier et la surface revêtue et également afin d'obtenir des brames d'acier
ayant une surface très lisse. En d'autres mots, on a
pensé que plus la surface revêtue était lisse, plus la
durée de vie du moule était prolongée et meilleure était
la surface des brames d'acier. Jusqu'à présent, on a même utilisé des moules dont la surface de base et la surface revêtue avaient un fini spéculaire. Toutefois, les recherches entreprises par la Demanderesse révèlent que des moules ayant une surface extrêmement lisse, posent les problèmes suivants :
(i) Lorsque la surface revêtue est très lisse, le lubrifiant se déplace aisément en entrant en contact avec les brames d'acier mobiles, si bien qu'il se répartit de manière inégale sur la surface revêtue, Dans des cas extrêmes, il y a peu, voire aucune matière lubrifiante
entre l'acier en fusion et la surface revêtue sur certaines parties de cette dernière. Ces parties subissent une abrasion sous l'effet de la brame d'acier, augmentant ainsi la friction entre ces parties ayant subi une abrasion et la brame, de même que la résistance à l'extraction de celle-ci. En conséquence, une mince couche extérieure d'acier solidifié se brise, provoquant ainsi une rupture.
(ii) Une répartition inégale de matière lubrifiante donne lieu à la présence d'un excès de lubrifiant sur cer- taines parties de la surface revêtue. Dans ces parties,
il se produit alors un refroidissement insuffisant de l'acier en fusion et de la brame par suite de la faible conductibilité thermique du lubrifiant. De ce fait, il se forme une pellicule extrêmement mince d'acier solidifié qui est susceptible d'aboutir à une rupture. Ce phénomène peut se manifester lorsqu'on utilise une importante quantité de lubrifiant
en vue de l'étaler sur toute la surface revêtue.
(iii) D'importantes quantités de matière lubri-
fiante ont tendance à s'accumuler dans les coins du moule
de coulée. Cet excès de lubrifiant dans les coins du moule peut y provoquer une rupture, retardant ainsi la formation d'une couche superficielle solidifiée dans les coins de la brame, ce phénomène ayant tendance à provoquer des craquelures en étoile.
(iv) Etant donné que le lubrifiant est aisément déchargé du moule lorsque la brame en est retirée, une
nouvelle charge de lubrifiant doit être fréquemment déposée
dans le moule, ce qui nécessite des opérations incommodes
et d'importantes quantités de lubrifiant et c'est là un
facteur économiquement défavorable.
(v) Lorsqu'on forme au moins deux dépôts protecteurs sur la surface de base, la différence d'allongement existant entre les matières métalliques peut donner lieu
à une contrainte et une déformation importantes dans le
dépôt extérieur extrême où il se forme ainsi des craquelures.
La formation de craquelures réduit la durée de vie du moule
et altère la qualité des brames.
Du point de vue classique, on peut supposer que
la surface des brames d'acier serait détériorée si l'on utilisait les moules de la présente invention avec une
surface comportant un revêtement inégal. Toutefois, contre toute attente, on constate que les moules de la présente invention permettent de couler des brames d'acier d'une
qualité comparable, voire même supérieure à celle des brames obtenues avec des moules classiques. Avec les moules de la présente invention, le lubrifiant est retenu uniformément dans les fins creux de la surface inégale. Cette rétention empêche pratiquement toute rupture ou formation de craquelures dans les coins suite à un déficit ou à un excès de lubrifiant.
Etant donné que la matière lubrifiante initialement chargée subsiste et se maintient le plus souvent dans les fins creux de la surface non plane, la fréquence de distribution de la matière lubrifiante et la quantité totale du lubrifiant nécessaire sont nettement réduites. De plus, suivant la présente invention, il ne se forme virtuellement aucune craquelure sur le dépôt d'alliage, sa couche oxydée ou le dépôt de chrome formé comme revêtement supérieur, si bien que la durée de vie du moule est prolongée et vue l'on peut couler des brames d'acier de meilleure qualité.
Plus spécifiquement, on évite la formation de craquelures dans la couche de dépôt, car la différence de contrainte et de déformation thermiques entre la surface de base et le dépôt formé sur celle-ci ou entre les couches respectives est modérée par suite de la plus grande surface spécifique résultant des inégalités superficielles.
Dans sa structure de base, le moule de la présente invention est analogue à des moules classiques en cuivre
ou en alliage de cuivre pour la coulée continue de l'acier. Le moule de la présente invention a une rugosité superficielle d'environ 20 à environ 200S, de préférence, d'environ
50 à environ 150S suivant les normes industrielles japonaises B0601. Avec une rugosité superficielle inférieure à 20S,
il est difficile d'obtenir la meilleure lubrification souhaitée et d'empêcher la formation de craquelures dans
le dépôt extérieur extrême à un degré satisfaisant. La surface inégale ayant une rugosité de plus de 200S est défavorable,car les opérations de coulée éliminent nettement, par un effet d'usure, les crêtes des arêtes de la surface irrégulière. La surface inégale désirée peut être réalisée de telle sorte que des arêtes et des creux infinitésimaux soient répartis régulièrement, vu tant de manière microscopique que de manière macroscopique, ou également qu'ils soient répartis presque uniformément en une vue microscopique, quoique répartis irrégulièrement en une vue macroscopique. Sont également souhaitables, les dispositions ondulées comprenant des séries de crêtes et de creux s'étendant en parallèle.
Avec ces dispositions ondulées, il est davantage préférable d'aligner les séries de crêtes et de creux dans le sens d'écoulement de l'acier en fusion devant être coulé, encore que le sens d'alignement ne soit pas particulièrement limité. Cette surface non plane peut être obtenue par n'importe quel procédé approprié, par exemple, par grenaillage, usinage mécanique au moyen d'un outil de façonnage ou analogues, un procédé consistant à former de minuscules parties partiellement masquées en attaquant sélectivement, par morsure, les parties non masquées sur la surface de base, un procédé consistant à déplacer, sur la surface de base, un rouleau comportant
de petites saillies ou un minuscule dessin ondulé venant presser la surface de base, etc. Habituellement, les couches que l'on décrira ci-après sont déposées sur la surface rugueuse ainsi formée. De plus, avec de nouveaux moules en cuivre ou en alliage de cuivre, on peut effectuer le traitement en vue d'obtenir une surface irrégulière après le dépôt d'une seule, de deux ou de trois couches directement sur la surface de base.
Suivant la présente invention, sur la surface
de base, on forme un des dépôts (a) à (d) que l'on décrira ci-après : (a) On forme une première couche de nickel, de cobalt ou de leur alliage par dépôt électrolytique sur la surface de base, tandis que l'on applique une deuxième couche de chrome sur la première couche. Quoiqu'elle varie suivant le type d'acier, les dimensions du moule, etc., l'épaisseur préférée du dépôt de nickel et/ou de cobalt se <EMI ID=1.1>
l'épaisseur du dépôt de chrome se situe entre environ 5
et environ 50 um, si bien que l'épaisseur totale souhaitée
<EMI ID=2.1>
lures sont susceptibles de se former à l'intérieur du moule à un niveau auquel la surface revêtue est en contact avec le ménisque d'acier en fusion se trouvant dans le moule. Dans ce cas, il se forme d'importantes craquelures profondes allant parfois jusqu'à 2,5 fois l'épaisseur des dépôts, notamment dans la partie du moule qui est réalisée en
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couche a une faible résistance à l'abrasion, si bien qu'une partie du cuivre est susceptible d'être exposée, en particulier, dans la partie inférieure de la surface revêtue
et à un stade précoce de l'opération de coulée continue.
<EMI ID=4.1>
a tendance à provoquer localement des craquelures contribuant à séparer cette couche et susceptibles d'atteindre
la couche de nickel et/ou de cobalt, même lorsque la surface est à ce point inégale qu'elle peut répartir et modérer la contrainte thermique que subit le revêtement supérieur.
<EMI ID=5.1>
elle est susceptible d'avoir une adhérence locale médiocre à la première couche ou de donner lieu à la formation de piqûres ou analogues, de sorte qu'elle ne permet pas d'atteindre l'effet désiré, ce qui est inopportun. L'expression "nickel", utilisée dans la présente spécification, englobe les matières à base de nickel contenant environ 0,2 à environ 3% de cobalt sous forme d'impuretés.
(b) Sur la surface de base, on applique une première couche de nickel, de cobalt ou de leur alliage, couche sur laquelle on dépose une deuxième couche d'un alliage comprenant 3 à 20% en poids de phosphore et/ou 2 à 15% en poids de bore, le reste étant constitué de nickel et/ou de cobalt. Lorsqu'elle contient de plus faibles quantités de phosphore et/ou de bore, la deuxième couche est susceptible d'avoir une moins bonne résistance thermique et une plus faible dureté. Toutefois, si on utilise ces éléments en quantités plus importantes, il
en résulte un inconvénient d'ordre économique. Quoiqu'il puisse être appliqué par dépôt électrolytique, le deuxième dépôt d'alliage est formé, de préférence, par un procédé
de dépôt sans courant, car ce procédé donne habituellement lieu à la formation de fins cristaux et il permet d'obtenir aisément un dépôt d'une épaisseur uniforme, que ce soit
sur la surface de base plane ou courbe ou sur la surface
de base d'un moule sous forme d'un cylindre ou d'un tube
à quatre côtés. Quoiqu'elles puissent varier en fonction de la température de coulée, du type d'acier, des dimensions du moule, etc., les épaisseurs de la première et de la deuxième couche se situent habituellement
<EMI ID=6.1>
entre la matière à base de cuivre et la deuxième couche ayant des propriétés différentes de celles du cuivre, tandis qu'elle peut protéger la deuxième couche contre les contraintes thermiques, mécaniques et différentes autres contraintes, tout en faisant office de couche tampon permettant, à la deuxième couche, de jouer son rôle de manière satisfaisante.
<EMI ID=7.1>
des craquelures sont susceptibles de s'y former sous l'effet d'une forte chaleur, conduisant ainsi à un refroidissement insuffisant du moule lors d'une opération de coulée à grande vitesse. Si la deuxième couche a une
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est faible, tandis que,si son épaisseur est supérieure à
100 um, des craquelures sont susceptibles de s'y former, altérant ainsi le moule par suite d'un refroidissement insuffisant de ce dernier en raison de la faible conductibilité thermique de l'alliage de la deuxième couche.
(c) Une troisième couche de chrome déposée sur la deuxième mentionnée sub (b) ci-dessus peut prolonger
la durée de vie du moule. Ce dépôt de chrome peut être appliqué par la technique classique de dépôt électrolytique. Le dépôt de chrome est extrêmement efficace pour empêcher l'adhérence des projections d'acier en fusion qui, dans d'autres conditions, se formeraient lors de l'introduction initiale de l'acier en fusion. Cette troisième couche a habituellement une épaisseur comprise entre environ 5 et
<EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1>
(d) On forme une couche oxydée en oxydant la surface de la deuxième couche décrite sub (b) ci-dessus. Cette couche est également très efficace pour empêcher l'adhérence des projections d'acier en fusion se produisant lors de l'introduction initiale de ce dernier" Cette couche à surface oxydée peut être formée par des procédés classiques d'oxydation tels que ceux dans lesquels la deuxième couche de l'alliage faisant office d'anode est oxydée par électrolyse dans une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium ou d'une matière alcaline analogue, ou encore les procédés dans lesquels la surface de la couche d'alliage est chauffée sous une atmosphère au moyen d'un brûleur à gaz (procédé d'oxydation à la flamme). Cette couche oxydée a une
<EMI ID=11.1>
Le moule de la présente invention est caractérisé par la combinaison de la formation d'une surface de base irrégulière et de l'application de couches protectrices spécifiques, ce qui permet d'obtenir des résultats remarquables, à savoir : prolongement de la durée de vie du moule, amélioration de la qualité de la brame d'acier et réduction de la quantité du lubrifiant devant être utilisé.
Les exemples suivants illustrent la présente invention de manière plus détaillée.
Exemple 1
Sur une partie de la surface de base autre qu'une partie de celle-ci devant entrer en contact avec l'acier en fusion, on masque un moule en cuivre (largeur : 300 mm ; longueur : 1.300 mm ; hauteur : 800 mm) pour la coulée continue de brames d'acier avec une composition de revêtement à base de chlorure de vinyle. On dégraisse le moule
<EMI ID=12.1>
aqueuse contenant 55 g d'hydroxyde de sodium/1, 30 g de carbonate de sodium/1 et 5 g d'un agent tensio-actif anionique/1, puis on le lave avec de l'eau. Ensuite, on le dégraisse par voie électrolytique dans une solution aqueuse
<EMI ID=13.1>
étant effectué à une intensité de courant cathodique de
10 A/dm2 pendant 3 minutes. On lave ensuite, avec de
l'eau, le corps du moule ainsi dégraissé, puis on l'active en le plongeant à une température ordinaire pendant 15 minutes dans une solution aqueuse à 5% d'acide sulfurique. Après lavage avec de l'eau, on applique un dépôt électrolytique sur le moule en le plongeant dans un bain contenant
450 g de sulfamate de nickel/1, 40 g de chlorure de nickel/1,
20 g d'acide borique/1 et 3 g de naphtalène-trisulfonate
<EMI ID=14.1>
intensité de courant cathodique de 1,5 A/dm2 pendant 30 heures tout en filtrant continuellement le bain ; de la sorte, on forme, sur le corps du moule, un dépôt de nickel
<EMI ID=15.1>
électrolytique sur le corps du moule dans un bain contenant
320 g d'acide chromique anhydre/1, 0,8 g d'acide sulfurique/1 et 5 g de silicofluorure de potassium/1, ce bain avant une température de 50[deg.] C, ce dépôt électrolytique étant effectué à une intensité de courant cathodique de 25 A/dm2 pendant 40 minutes pour former, sur le dépôt de nickel,
<EMI ID=16.1>
De la même manière que celle décrite ci-dessus,
on traite la surface de base de cinq autres moules. On soumet les moules à des essais en coulant continuellement des brames d'acier à faible teneur en carbone à une vitesse de 0,8 m/minute afin de contrôler la mesure dans laquelle
la surface inégale de chaque moule influence la formation
de craquelures et la séparation de la couche de chrome,
la durée de vie du moule et l'aspect de la surface des brames d'acier. Le tableau 1 donne les résultats obtenus. Avant le dépôt électrolytique, on soumet la surface de base du moule à un usinage au moyen d'un outil de façonnage pour obtenir une rugosité superficielle spécifique telle que
les séries de crêtes et de creux infinitésimaux de la surface irrégulière s'étendent dans le sens d'écoulement de l'acier en fusion devant être coulé.
<EMI ID=17.1>
<EMI ID=18.1>
Ainsi qu'on le constate d'après le tableau 1,
les moules de la présente invention ont une durabilité remarquable et ils permettent d'obtenir des brames
d'acier d'une meilleure qualité, tout en réduisant nettement les quantités requises de matière lubrifiante vitreuse. Ces essais démontrent que, lorsqu'on utilise les moules à surface rugueuse, les quantités de poudre vitreuse sont réduites d'environ 20 à environ 30% comparativement aux quantités de 0,45 à 0,5 kg/t dans les moules classiques.
Exemple 2
On déplace un rouleau comportant un minuscule dessin ondulé sur la surface de base d'un moule en cuivre ayant des dimensions identiques à celles des moules utilisés à l'exemple 1, afin d'obtenir une rugosité superficielle
<EMI ID=19.1>
dessus pour obtenir neuf autres moules ayant subi un traitement superficiel analogue. Sur les surfaces de base des moules, on dépose des premières couches ayant les compositions et les épaisseurs indiquées dans le tableau 2, ainsi que des deuxièmes couches de chrome d'une
<EMI ID=20.1>
continue d'aciers à faible teneur en carbone de la même manière qu'à l'exemple 1. Le tableau 2 donne les résultats obtenus.
<EMI ID=21.1>
<EMI ID=22.1>
Exemple 3
(i) Formation d'une surface rugueuse.
Sur une partie de la surface de base devant entrer en contact avec l'acier en fusion, au moyen d'un outil de façonnage, on usine un moule (largeur : 300 mm ; longueur : 1.300 mm ; hauteur : 800 mm) pour la coulée continue de brames d'acier de telle sorte que les séries de crêtes et de creux infinitésimaux de la surface rugueuse s'étendent dans le sens d'écoulement de l'acier
en fusion qui doit être coulé.
(ii) Prétraitement
On masque la surface de base du moule avec une composition de revêtement à base de chlorure de vinyle
sur la partie de cette surface autre que celle devant entrer en contact avec l'acier en fusion. On dégraisse
le corps du moule en le plongeant à 50[deg.]C pendant 40 minutes dans une solution aqueuse contenant 50 g d'hydroxyde de sodium/1, 25 g de carbonate de sodium/1 et 5 g d'un agent tensio-actif anionique/1. On lave le moule avec de l'eau et on le dégraisse par voie électrolytique dans une solution aqueuse contenant 30 g d'hydroxyde de sodium/1, 150 g d'orthosilicate de sodium/1 et 10 g d'un agent tensio-actif anionique/1, cette solution ayant une température de 60[deg.]C, tandis que ce dégraissage électrolytique est effectué à
une intensité de courant cathodique de 10 A/dm2 pendant
2 minutes. Ensuite, on lave à nouveau le corps du moule avec de l'eau et on l'active en le plongeant dans une solution aqueuse à 5% d'acide sulfurique à température ordinaire pendant 10 minutes.
(iii) Formation d'un dépôt de. nickel
On lave, avec de l'eau, le corps du moule ainsi activé et on y applique un dépôt électrolytique dans un bain contenant 500 g de sulfamate de nickel/1, 30 g de chlorure de nickel/1, 10 g d'acide borique/1 et 3 g de naphtalène-trisulfonate de sodium/1, ce bain ayant une température de 45[deg.]C et un pH de 4,8, ce dépôt électrolytique étant effectué à une intensité de courant cathodique de
1 A/dm2 pendant 10 heures tout en filtrant le bain afin
<EMI ID=23.1>
(iv) Formation d'un dépôt d'alliage
On lave, avec de l'eau, le moule sur la surface de base duquel a été formé le dépôt de nickel,et on le soumet à un procédé de dépôt sans courant en le plongeant dans un bain contenant 30 g de sulfate de nickel/1, 180 g de citrate de sodium/1 et 18 g d'hypophosphite de sodium/1, ce bain ayant une température de 90[deg.]C et un pH de 12, tandis que ce procédé de dépôt est; effectué pendant 8
<EMI ID=24.1>
et constitué d'un alliage de nickel/phosphore contenant
88% en poids de nickel et 12% en poids de phosphore. Ensuite, on lave le corps du moule avec de l'eau et on le sèche. On élimine la composition de revêtement de la zone masquée.
On traite six autres moules de la même manière que celle décrite ci-dessus.
On utilise les moules pour la coulée continue d'acier à teneur moyenne en carbone à une vitesse de coulée de 0,8 m/minute et on les contrôle afin d'observer le degré auquel la surface inégale du moule influence la formation de craquelures et la séparation du dépôt d'alliage, la durée de vie du moule et l'aspect de la surface des brames. Le tableau 3 donne les résultats obtenus.
<EMI ID=25.1>
<EMI ID=26.1>
Comme on le constate d'après le tableau 3, les moules de la présente invention ont une excellente durabilité et ils donnent des brames d'acier d'une meilleure qualité. De plus, les moules de la présente invention qui comportent des surfaces irrégulières, réduisent la quantité de poudre vitreuse d'environ 20 à 30% comparativement aux quantités de 0,45 à 0,5 kg/t dans les moules classiques.
Exemple 4
De la même manière qu'à l'exemple 3, au moyen d'un outil de façonnage, on usine la surface de base du même moule en cuivre que celui utilisé à l'exemple 3 afin
<EMI ID=27.1>
neuf autres moules de la même manière que celle décrite ci-dessus. Ensuite, sur les surfaces de base des moules, on forme des premières et des deuxièmes couches ayant respectivement les compositions et les épaisseurs indiquées dans le tableau 4 ci-après. On utilise les moules ayant subi ce traitement superficiel pour la coulée
<EMI ID=28.1>
manière qu'à l'exemple 3. Le tableau 4 donne les résultats obtenus.
<EMI ID=29.1>
<EMI ID=30.1>
Exemple 5
(i) Formation d'une surface rugueuse
De la même manière qu'à l'exemple 3, on usine
un moule réalisé en un alliage de cuivre contenant 1% de chrome (largeur : 200 mm ; longueur : 1.300 mm ; hauteur :
700 mm) pour la coulée continue de l'acier, afin d'obtenir une surface non plane.
(ii) Prétraitement
On effectue le même prétraitement qu'à l'exemple 3.
(iii) Formation d'un dépôt de cobalt
Après activation, on lave le corps du moule avec de l'eau et on le soumet à un dépôt électro lytique en le plongeant à 70[deg.] C pendant 15 heures dans un bain contenant
260 g de chlorure de cobalt/1 et 30 g d'acide borique/1,
<EMI ID=31.1>
tique est effectué à une intensité de courant cathodique de 1 A/dm2 pour former un dépôt de cobalt d'une épaisseur
<EMI ID=32.1>
(iv) Formation d'un dépôt d'alliage
On lave, avec de l'eau, le moule sur la surface de base duquel a été formé le dépôt de cobalt, puis on
le soumet à un procédé de dépôt sans courant en le plongeant, pendant 10 heures, dans un bain contenant 30 g de sulfate de nickel/1, 140 g de citrate de sodium/1 et 18 g d'hypophosphite de sodium/1, ce bain ayant une température de 90[deg.]C et un pH de 10, afin de former un dépôt d'une
<EMI ID=33.1>
de 93% en poids de Ni et de 7% en poids de P.
1
(v) Formation d'un dépôt de chrome
On lave, avec de l'eau, le corps du moule comportant le dépôt d'alliage sur lequel on applique ensuite un dépôt électrolytique par immersion dans un bain contenant 320 g d'acide chromique anhydre/1, 0,8 g d'acide sulfurique/1 et 5 g de silicofluorure de potassium/l,
<EMI ID=34.1>
dépôt électrolytique est effectué à une intensité de courant cathodique de 25 A/dm2 pendant 60 minutes pour
<EMI ID=35.1>
On lave le moule avec de l'eau et on le sèche.
On élimine la composition de revêtement de la zone masquée. Ensuite, on utilise le moule pour la coulée continue d'aciers inoxydables à une vitesse de coulée de 0,8 m/ minute.
On soumet six autres moules au même procédé que celui décrit ci-dessus et on les utilise pour la même opération de coulée. Le tableau 5 donne les résultats obtenus,
<EMI ID=36.1>
<EMI ID=37.1>
<EMI ID=38.1>
On constate que les moules utilisés dans cet exemple ont une durabilité remarquable et qu'ils permettent d'obtenir des brames d'acier d'une meilleure qualité. Les quantités de la poudre vitreuse utilisée sont réduites de 20 à 30% comparativement aux quantités utilisées dans des moules classiques.
Exemple 6
(i) Formation d'une surface rugueuse
Au moyen d'un outil de façonnage, on usine
un moule en cuivre analogue à celui de l'exemple 3 afin de former une surface de base inégale.
(ii) Prétraitement
On répète le même procédé que celui décrit à l'exemple 3,
(iii) Formation d'un dépôt de nickel-cobalt
Après activation, on lave le corps du moule avec de l'eau et on le soumet à un dépôt électrolytique par immersion dans un bain contenant 300 g de chlorure de cobalt/1, 40 g de chlorure de nickel/1 et 20 g d'acide borique/1, ce bain ayant une température de 70[deg.]C et un
<EMI ID=39.1>
tué à une intensité de courant cathodique de 1 A/dm2 pendant 10 heures tout en filtrant continuellement le
<EMI ID=40.1>
cobalt.
(iv) Formation d'un dépôt d'alliage
On lave, avec de l'eau, le corps du moule sur la surface de base duquel a été appliqué le dépôt de nickel-cobalt, puis on le soumet à un procédé de dépôt
<EMI ID=41.1> dans un bain contenant 28 g de chlorure de nickel/1,
30 g de citrate de sodium/1 et 3 g de borohydrure de sodium/1, ce bain ayant un pH de 9, afin de former un
<EMI ID=42.1>
97% en poids de nickel et de 3% en poids de bore.
(v) Formation d'un dépôt de chrome
On forme un dépôt de chrome d'une épaisseur de
20 um de la même manière qu'à l'exemple 1.
On lave le moule avec de l'eau et on le sèche. Ensuite, on élimine la composition de revêtement de la zone masquée pour obtenir ainsi le moule suivant la présente invention.
On traite six autres moules de la même manière que celle décrite ci-dessus.
On utilise les moules pour la coulée continue d'aciers à faible teneur en carbone à une vitesse de coulée de 1 m/minute.
Le tableau 6 donne les résultats obtenus.
<EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
<EMI ID=45.1>
Comme on le constate d'après le tableau 6, les moules utilisés dans cet exemple ont une durabilité remarquable et ils permettent d'obtenir des brames d'acier d'une meilleure qualité. Les quantités de poudre vitreuse utilisée sont réduites, en moyenne, de 20 à 30%.
Exemple 7
(i) Formation d'une surface rugueuse
De la même manière qu'à l'exemple 3, on usine un moule en cuivre (largeur : 400 mm ; longueur : 1.500 mm ; hauteur : 700 mm) pour la coulée continue de brames d'acier, afin d'obtenir une surface de base inégale.
(ii) Prétraitement
On répète le même procédé que celui décrit à l'exemple 3.
(iii) Formation d'un dépôt de nickel
Après activation, on lave le corps du moule avec de l'eau et on le soumet à un dépôt électrolytique en le plongeant dans un bain contenant 450 g de sulfamate de nickel/1 et 25 g d'acide borique/l, ce bain ayant une
<EMI ID=46.1>
électrolytique est effectué à une intensité de courant cathodique de 2 A/dm2 pendant 26 heures pour former un
<EMI ID=47.1>
(iv) Formation d'un dépôt d'alliage
On lave, avec de l'eau, le corps du moule sur
la surface rugueuse duquel a été formé le dépôt de nickel, puis on le soumet à un procédé de dépôt sans courant en le plongeant, pendant 20 heures, dans un bain contenant
20 g de sulfate de nickel/1, 10 g de chlorure de cobalt/1,
60 g de citrate de sodium/1 et 20 g d'hypophosphite de
<EMI ID=48.1> de 4,8, pour former un dépôt d'alliage d'une épaisseur de
<EMI ID=49.1>
cobalt et 12% en poids de phosphore,
(v) Formation d'un dépôt de chrome
On forme un dépôt de chrome d'une épaisseur
<EMI ID=50.1>
On lave le corps du moule avec de l'eau et on
le sèche. On élimine la composition de revêtement de la zone masquée pour obtenir le moule suivant la présente invention,
On traite six autres moules de la même manière que celle décrite ci-dessus.
On utilise ces moules pour la coulée continue d'aciers à haute teneur en carbone à une vitesse de coulée de 1,5 m/minute.
Le tableau indique la durabilité des moules
et l'aspect de la surface des brames.
<EMI ID=51.1>
<EMI ID=52.1>
<EMI ID=53.1>
Les moules utilisés dans cet exemple donnent des résultats remarquables comme l'indique le tableau 7. Les quantités de poudre vitreuse sont réduites de 20 à 30% comparativement à celles intervenant dans les moules classiques.
Exemple 8
Sur la partie de la surface de base qui doit entrer en contact avec l'acier en fusion, au moyen d'un outil de façonnage, on usine un moule en cuivre ayant des dimensions identiques à celles du moule utilisé à l'exemple 7 pour obtenir une rugosité superficielle de 70S de telle sorte que les arêtes et les creux de la surface irrégulière s'étendent dans le sens d'écoulement de l'acier en fusion. On traite neuf autres moules de la même manière que celle décrite ci-dessus pour obtenir une rugosité superficielle semblable. On forme des premières couches sur les surfaces de base et des deuxièmes couches sur les premières, chaque couche ayant les compositions et les épaisseurs indiquées dans le tableau 8, Sur chaque deuxième couche, on applique
<EMI ID=54.1>
On utilise ces moules pour la coulée continue d'aciers à haute teneur en carbone de la même manière
<EMI ID=55.1>
obtenus.
<EMI ID=56.1>
<EMI ID=57.1>
Exemple 9
(i) Formation d'une surface rugueuse
De la même manière qu'à l'exemple 3, on usine un moule réalisé en alliage de cuivre contenant 1% en poids
<EMI ID=58.1>
700 mm) pour former une surface inégale.
(ii) Prétraitement
On répète le même procédé que celui décrit à l'exemple 3.
(iii) Formation d'un dépôt de nickel
Après activation, on lave le corps du moule avec de l'eau et on le soumet à un dépôt électrolytique par immersion à 55[deg.]C pendant 11 heures dans un bain contenant
450 g de sulfamate de nickel/1 et 25 g d'acide borique/1, ce bain ayant un pH de 3,1, tandis que ce dépôt électrolytique est effectué à une intensité de courant cathodique de 2 A/dm2 pour former un dépôt de nickel d'une épaisseur
<EMI ID=59.1>
(iv) Formation d'un dépôt d'alliage
On lave, avec de l'eau, le corps du moule ayant reçu le dépôt électrolytique ci-dessus, puis on le plonge dans un bain de dépôt sans courant contenant 40 g de chlorure de cobalt/1, 15 cm3 d'éthylène-diamine/1, 10 g
de citrate de sodium/1, 15 g d'hypophosphite de sodium/1 et 3 g de borohydrure de sodium/1, ce bain ayant une température de 80[deg.]C et un pH de 12, pendant 10 heures, pour
<EMI ID=60.1>
de 86% en poids de cobalt, de 9% en poids de phosphore et de 5% en poids de bore. Ensuite, on poursuit l'électrolyse pendant 10 minutes à la température ambiante et à une intensité de courant anodique de 20 A/dm2 en faisant passer du courant à travers une solution aqueuse contenant 100 g d'hydroxyde de sodium/1 pour former une couche oxydée d'une
<EMI ID=61.1>
Ensuite, on lave le corps du moule avec de l'eau et on le sèche. On élimine la composition de revêtement
de la zone masquée. On refroidit la surface extérieure
du moule avec de l'eau, tandis que l'on chauffe uniformément la surface intérieure de ce moule pendant environ 40 minutes
<EMI ID=62.1>
traite six autres moules de la même manière que celle décrite ci-dessus. Ensuite, on utilise ces moules pour
la coulée continue d'aciers à teneur moyenne en carbone à
une vitesse de coulée de 1,2 m/minute.Le tableau 9 ci-après indique
la durabilité des moules d'essai et l'aspect de la surface
des brames.
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1>
<EMI ID=65.1>
Exemple 10
(i) Formation d'une surface rugueuse
De la même manière qu'à l'exemple 3, on usine un moule en cuivre (largeur : 320 mm ; longueur : 1.500 mm ; hauteur : 700 mm) pour la coulée continue de brames d'acier afin de former une surface inégale.
(ii) Prétraitement
On répète le même procédé que celui décrit à l'exemple 3.
(iii) Formation d'un dépôt de nickel
Après activation, on lave le corps du moule avec de l'eau et on le soumet à un dépôt électrolytique en le plongeant dans un bain contenant 320 g de sulfate de nickel/1, 30 g de chlorure de nickel/1, 10 g d'acide borique/1 et 3 g de naphtalène-trisulfonate de sodium/1,
<EMI ID=66.1>
tandis que ce dépôt électrolytique est effectué à une intensité de courant cathodique de 2 A/dm2 tout en filtrant continuellement le bain pour former ainsi un dépôt
<EMI ID=67.1>
(iv) Formation d'un dépôt d'alliage
On lave le moule ayant reçu ce dépôt avec de l'eau et on le soumet à un procédé de dépôt sans courant en le plongeant, à 72 [deg.]C pendant 9 heures, dans un bain contenant 30 g de chlorure de nickel/1, 15 g de sulfate de cobalt/1, 10 g d'hypophosphite de sodium/1, 5 g de borohydrure de sodium/1 et 65 g de citrate de sodium/1, ce bain ayant un pH de 10,afin de former, sur la première
<EMI ID=68.1>
titué de 84% en poids de nickel, de 11% en poids de cobalt, de 3% en poids de phosphore et de 2% en poids de bore.
Ensuite, de la même manière qu'à l'exemple 9, sur le dépôt d'alliage, on applique une couche oxydée.
On lave le moule avec de l'eau et on le sèche.
On élimine la composition de revêtement de la zone masquée. On traite six autres moules de la même manière.
On soumet ces moules à des essais en vue de déterminer les' propriétés, la durabilité et l'aspect de la surface des brames par coulée continue d'aciers à haute teneur en carbone à une vitesse de coulée de 1,2 m/minute. Le tableau 10 donne les résultats obtenus.
<EMI ID=69.1>
<EMI ID=70.1>
<EMI ID=71.1>
Exemple 11
On usine huit moules analogues à ceux utilisés
à l'exemple 10 et on les soumet à un prétraitement de la même manière que celle décrite dans cet exemple. Sur les surfaces de base, on forme des premières et des deuxièmes couches ayant les compositions et les épaisseurs indiquées dans le tableau 11. Sur chaque deuxième couche, on forme, par électrolyse, une couche oxydée d'une épaisseur d'en-
<EMI ID=72.1>
On utilise ces moules pour la coulée continue d'aciers à haute teneur en carbone de la même manière qu'à l'exemple 10. Le tableau 11 ci-après donne les résultats obtenus.
<EMI ID=73.1>
<EMI ID=74.1>
REVENDICATIONS
1. Moule en cuivre ou en un alliage de cuivre
pour la coulée continue de l'acier, caractérisé en ce
qu'il comprend une surface intérieure rugueuse, un dépôt
de nickel, de cobalt ou de leur alliage formé sur la
surface intérieure, ainsi qu'un dépôt de chrome formé sur
le dépôt précité.
<EMI ID=75.1>
"Molds for the continuous casting of steel" 9
The present invention relates to molds for the continuous casting of steels such as low carbon steels, medium carbon steels, high carbon steels, stainless steels, special grade alloy steels and analogues.
A mold for the continuous casting of steel slabs comprises two opposite rectangular plates of identical dimensions and each having a long longitudinal side defining the thickness of the slab, as well as two opposite oblong plates of identical dimensions and each having a long vertical side defining the width of
the slab. Usually, the plates constituting this mold are made of copper or a copper alloy having a high thermal conductivity, a deposit
or a similar protective coating being formed on the inner surface of the plates (which will hereinafter be called "base surface"). During the casting operation, a glassy powder or similar lubricating or reducing friction material is deposited between the coated interior surface of the mold (which will be referred to hereinafter as "coated surface") and the molten steel to reduce friction between molten steel or steel slabs and the coated surface. In this case, this powder melts under the effect of the heat given off by the molten steel, thus acting as a lubricant.
The Applicant has undertaken extensive research with a view to alleviating the difficulties which are frequently encountered with conventional molds for continuous casting, for example: the reduction in the life of the mold which is attributable to the deterioration of a part of the coated surface coming into contact with the molten steel to be poured; failure resulting from the adhesion of molten steel droplets to the coated surface; etc.
This research by the Applicant has resulted in numerous inventions (Japanese patent publications examined n [deg.]
50733 / <1> 977; 50734/1977; 3756 <2> / 1979; 40341/1980, etc.).
However, it is presently desirable to provide molds for continuous casting with even better properties and yield since, recently, molds have been used under more stringent casting conditions such as higher casting speeds as a result of the progress made. in the technique of continuous casting.
The object of the present invention is to provide molds for the continuous casting of steel, these molds having better properties and performance and, ipso facto, an extended service life.
Other objects and characteristics of the present invention will appear on reading the description below.
The present invention provides molds of copper or a copper alloy for the continuous casting of steel, these molds comprising a rough base surface, a deposit of nickel, cobalt or an alloy thereof on this surface. base surface, as well as a deposit of chromium formed on the above deposit.
The research undertaken by the Applicant reveals that the aforementioned object is produced by forming specific layers of deposit on a rough base surface, contrary to the concept known in the art. The conventional concept is that the coated surface should be as smooth as possible, although dependent on economic factors, so that there is minimal friction between the molten steel or steel slabs and the coated surface and also in order '' get steel slabs
having a very smooth surface. In other words, we have
thought the smoother the coated surface, the more
mold life was extended and better was
the surface of steel slabs. Up to now, molds have even been used, the base surface and the coated surface of which have a specular finish. However, the research undertaken by the Applicant reveals that molds having an extremely smooth surface pose the following problems:
(i) When the coated surface is very smooth, the lubricant moves easily by coming into contact with the moving steel slabs, so that it is distributed unevenly on the coated surface, In extreme cases, there has little or no lubricant
between the molten steel and the surface coated on certain parts of the latter. These parts undergo abrasion under the effect of the steel slab, thus increasing the friction between these parts having undergone abrasion and the slab, as well as the resistance to the extraction thereof. As a result, a thin outer layer of solidified steel breaks, causing rupture.
(ii) Uneven distribution of lubricating material gives rise to the presence of an excess of lubricant on certain parts of the coated surface. In these parts,
there is then insufficient cooling of the molten steel and the slab due to the low thermal conductivity of the lubricant. As a result, an extremely thin film of solidified steel is formed which is liable to rupture. This phenomenon can occur when a large amount of lubricant is used
to spread it over the entire coated surface.
(iii) Large quantities of lubricant
fiante tend to accumulate in the corners of the mold
of casting. This excess of lubricant in the corners of the mold can cause it to rupture, thereby delaying the formation of a solidified surface layer in the corners of the slab, this phenomenon tending to cause star cracks.
(iv) Since the lubricant is easily discharged from the mold when the slab is removed from it, a
new lubricant charge must be frequently deposited
in the mold, which requires inconvenient operations
and large amounts of lubricant and this is a
economically unfavorable factor.
(v) When at least two protective deposits are formed on the base surface, the difference in elongation between the metallic materials may give rise to
to significant stress and strain in the
extreme external deposit where cracks are formed.
Cracking reduces the life of the mold
and affects the quality of the slabs.
From the classical point of view, we can assume that
the surface of the steel slabs would be deteriorated if the molds of the present invention were used with a
surface with uneven coating. However, against all expectations, it can be seen that the molds of the present invention make it possible to cast steel slabs of a
comparable or even superior quality to that of slabs obtained with conventional molds. With the molds of the present invention, the lubricant is retained uniformly in the hollow ends of the uneven surface. This retention practically prevents any rupture or formation of cracks in the corners due to a deficit or an excess of lubricant.
Since the initially charged lubricant remains and is most often maintained in the hollow ends of the non-planar surface, the frequency of distribution of the lubricant and the total amount of lubricant required is significantly reduced. In addition, according to the present invention, virtually no cracking is formed on the alloy deposit, its oxidized layer or the deposit of chromium formed as top coating, so that the life of the mold is extended and seen the better quality steel slabs can be cast.
More specifically, the formation of cracks in the deposition layer is avoided, because the difference in thermal stress and deformation between the base surface and the deposit formed thereon or between the respective layers is moderated as a result of the greater specific surface resulting from surface inequalities.
In its basic structure, the mold of the present invention is analogous to conventional copper molds
or copper alloy for the continuous casting of steel. The mold of the present invention has a surface roughness of about 20 to about 200S, preferably about
50 to about 150S according to Japanese industrial standards B0601. With a surface roughness of less than 20S,
it is difficult to obtain the best lubrication desired and to prevent the formation of cracks in
extreme external deposition to a satisfactory degree. The uneven surface with a roughness of more than 200S is unfavorable, since the casting operations clearly eliminate, by a wear effect, the ridges of the edges of the irregular surface. The uneven surface desired can be produced in such a way that infinitesimal edges and valleys are distributed regularly, seen both microscopically and macroscopically, or also that they are distributed almost uniformly in a microscopic view, although irregularly distributed in a macroscopic view. Also wavy are arrangements including series of ridges and valleys extending in parallel.
With these wavy arrangements, it is more preferable to align the series of ridges and hollows in the direction of flow of the molten steel to be cast, although the direction of alignment is not particularly limited. This non-planar surface can be obtained by any suitable method, for example, by shot blasting, mechanical machining by means of a shaping tool or the like, a method consisting in forming tiny partially masked parts by selectively attacking, by biting , the parts not masked on the base surface, a method of moving, on the base surface, a roller comprising
small protrusions or a tiny wavy design pressing on the base surface, etc. Usually, the layers which will be described below are deposited on the rough surface thus formed. In addition, with new copper or copper alloy molds, the treatment can be carried out in order to obtain an irregular surface after the deposition of a single, two or three layers directly on the base surface.
According to the present invention, on the surface
of the base, one of the deposits (a) to (d) is formed which will be described below: (a) A first layer of nickel, of cobalt or of their alloy is formed by electrolytic deposition on the base surface, while applying a second coat of chromium on the first coat. Although it varies according to the type of steel, the dimensions of the mold, etc., the preferred thickness of the nickel and / or cobalt deposit is <EMI ID = 1.1>
the thickness of the chromium deposit is between approximately 5
and about 50 µm, so the total thickness you want
<EMI ID = 2.1>
Lures are likely to form inside the mold at a level at which the coated surface is in contact with the meniscus of molten steel in the mold. In this case, large deep cracks sometimes form up to 2.5 times the thickness of the deposits, especially in the part of the mold which is made in
<EMI ID = 3.1>
layer has a low abrasion resistance, so that part of the copper is likely to be exposed, in particular, in the lower part of the coated surface
and at an early stage of the continuous casting operation.
<EMI ID = 4.1>
tends to locally cause cracks contributing to the separation of this layer and likely to reach
the layer of nickel and / or cobalt, even when the surface is so uneven that it can distribute and moderate the thermal stress undergone by the upper coating.
<EMI ID = 5.1>
it is likely to have a poor local adhesion to the first layer or to give rise to the formation of pits or the like, so that it does not make it possible to achieve the desired effect, which is inconvenient. The term "nickel" as used in this specification includes materials based on nickel containing from about 0.2 to about 3% cobalt in the form of impurities.
(b) On the base surface, a first layer of nickel, cobalt or their alloy is applied, layer on which a second layer of an alloy comprising 3 to 20% by weight of phosphorus and / or 2 to 2 is deposited. 15% by weight of boron, the remainder consisting of nickel and / or cobalt. When it contains lower amounts of phosphorus and / or boron, the second layer is likely to have poorer thermal resistance and lower hardness. However, if these elements are used in larger quantities, it
This results in an economic disadvantage. Although it can be applied by electrolytic deposition, the second alloy deposit is preferably formed by a process
deposit without current, because this process usually gives rise to the formation of fine crystals and it allows to easily obtain a deposit of uniform thickness, whether
on the flat or curved base surface or on the surface
base of a mold in the form of a cylinder or a tube
on four sides. Although they can vary depending on the casting temperature, the type of steel, the dimensions of the mold, etc., the thicknesses of the first and second layers are usually between
<EMI ID = 6.1>
between the copper-based material and the second layer having properties different from those of copper, while it can protect the second layer against thermal, mechanical and other stresses, while acting as a buffer layer allowing, the second layer, to play its role satisfactorily.
<EMI ID = 7.1>
cracks are likely to form there under the effect of high heat, thus leading to insufficient cooling of the mold during a high speed casting operation. If the second layer has a
<EMI ID = 8.1>
is weak, while, if its thickness is greater than
100 µm, cracks are likely to form there, thus altering the mold due to insufficient cooling of the latter due to the low thermal conductivity of the alloy of the second layer.
(c) A third layer of chromium deposited on the second mentioned sub (b) above can extend
the life of the mold. This chromium deposit can be applied by the conventional electroplating technique. The deposition of chromium is extremely effective in preventing the adhesion of splashes of molten steel which, in other conditions, would form during the initial introduction of the molten steel. This third layer usually has a thickness of between about 5 and
<EMI ID = 9.1>
<EMI ID = 10.1>
(d) An oxidized layer is formed by oxidizing the surface of the second layer described sub (b) above. This layer is also very effective in preventing the adhesion of splashes of molten steel occurring during the initial introduction of the latter. This layer with an oxidized surface can be formed by conventional oxidation processes such as those in which the second layer of the alloy serving as an anode is oxidized by electrolysis in an aqueous solution of sodium hydroxide or of an analogous alkaline material, or else the processes in which the surface of the layer of alloy is heated under an atmosphere using a gas burner (flame oxidation process). This oxidized layer has a
<EMI ID = 11.1>
The mold of the present invention is characterized by the combination of the formation of an irregular base surface and the application of specific protective layers, which makes it possible to obtain remarkable results, namely: prolongation of the service life improvement of the quality of the steel slab and reduction of the quantity of lubricant to be used.
The following examples illustrate the present invention in more detail.
Example 1
On a part of the base surface other than a part thereof which should come into contact with the molten steel, a copper mold is masked (width: 300 mm; length: 1,300 mm; height: 800 mm) for continuous casting of steel slabs with a coating composition based on vinyl chloride. We degrease the mold
<EMI ID = 12.1>
aqueous containing 55 g of sodium hydroxide / 1, 30 g of sodium carbonate / 1 and 5 g of an anionic surfactant / 1, then washed with water. Then, it is degreased electrolytically in an aqueous solution
<EMI ID = 13.1>
being carried out at a cathode current intensity of
10 A / dm2 for 3 minutes. Then wash with
water, the body of the mold thus degreased, then it is activated by immersing it at ordinary temperature for 15 minutes in a 5% aqueous solution of sulfuric acid. After washing with water, an electrolytic deposit is applied to the mold by immersing it in a bath containing
450 g of nickel sulfamate / 1, 40 g of nickel chloride / 1,
20 g boric acid / 1 and 3 g naphthalene-trisulfonate
<EMI ID = 14.1>
cathode current of 1.5 A / dm2 for 30 hours while continuously filtering the bath; in this way, a nickel deposit is formed on the body of the mold
<EMI ID = 15.1>
electrolytic on the mold body in a bath containing
320 g of anhydrous chromic acid / 1, 0.8 g of sulfuric acid / 1 and 5 g of potassium silicofluoride / 1, this bath before a temperature of 50 [deg.] C, this electrolytic deposition being carried out at a cathode current intensity of 25 A / dm2 for 40 minutes to form, on the nickel deposit,
<EMI ID = 16.1>
In the same way as described above,
the base surface of five other molds is treated. The molds are tested by continuously casting low carbon steel slabs at a speed of 0.8 m / minute to check the extent to which
the uneven surface of each mold influences the formation
cracks and the separation of the chromium layer,
the life of the mold and the appearance of the surface of the steel slabs. Table 1 gives the results obtained. Before the electroplating, the base surface of the mold is subjected to machining by means of a shaping tool to obtain a specific surface roughness such as
the series of ridges and infinitesimal depressions of the irregular surface extend in the direction of flow of the molten steel to be poured.
<EMI ID = 17.1>
<EMI ID = 18.1>
As can be seen from Table 1,
the molds of the present invention have remarkable durability and they make it possible to obtain slabs
higher quality steel, while significantly reducing the amount of glassy lubricant required. These tests demonstrate that, when using rough surface molds, the amounts of glassy powder are reduced by about 20 to about 30% compared to the amounts of 0.45 to 0.5 kg / t in conventional molds.
Example 2
A roller with a tiny wavy design is moved on the base surface of a copper mold having dimensions identical to those of the molds used in Example 1, in order to obtain a surface roughness
<EMI ID = 19.1>
above to obtain nine other molds having undergone a similar surface treatment. On the base surfaces of the molds, first layers having the compositions and thicknesses indicated in Table 2 are deposited, as well as second layers of chromium of a
<EMI ID = 20.1>
Continuous low carbon steels in the same manner as in Example 1. Table 2 gives the results obtained.
<EMI ID = 21.1>
<EMI ID = 22.1>
Example 3
(i) Formation of a rough surface.
On a part of the base surface which should come into contact with the molten steel, using a shaping tool, a mold is machined (width: 300 mm; length: 1,300 mm; height: 800 mm) for the continuous casting of steel slabs so that the series of ridges and infinitesimal depressions of the rough surface extend in the direction of flow of the steel
molten which must be poured.
(ii) Pretreatment
Mask the base surface of the mold with a coating composition based on vinyl chloride
on the part of this surface other than that which should come into contact with the molten steel. We degrease
the body of the mold by immersing it at 50 [deg.] C for 40 minutes in an aqueous solution containing 50 g of sodium hydroxide / 1, 25 g of sodium carbonate / 1 and 5 g of a surfactant anionic / 1. Wash the mold with water and degrease it electrolytically in an aqueous solution containing 30 g of sodium hydroxide / 1, 150 g of sodium orthosilicate / 1 and 10 g of a surfactant anionic / 1, this solution having a temperature of 60 [deg.] C, while this electrolytic degreasing is carried out at
a cathode current intensity of 10 A / dm2 for
2 minutes. Then, the mold body is again washed with water and it is activated by immersing it in a 5% aqueous solution of sulfuric acid at ordinary temperature for 10 minutes.
(iii) Formation of a deposit of. nickel
The body of the mold thus activated is washed with water and an electrolytic deposit is applied to it in a bath containing 500 g of nickel sulfamate / 1.30 g of nickel chloride / 1.10 g of boric acid / 1 and 3 g of sodium naphthalene-trisulfonate / 1, this bath having a temperature of 45 [deg.] C and a pH of 4.8, this electrolytic deposition being carried out at a cathode current intensity of
1 A / dm2 for 10 hours while filtering the bath so
<EMI ID = 23.1>
(iv) Formation of an alloy deposit
The mold is washed with water on the base surface from which the nickel deposit was formed, and it is subjected to a deposition process without current by immersing it in a bath containing 30 g of nickel sulfate / 1, 180 g of sodium citrate / 1 and 18 g of sodium hypophosphite / 1, this bath having a temperature of 90 [deg.] C and a pH of 12, while this deposition process is; done for 8
<EMI ID = 24.1>
and made of a nickel / phosphorus alloy containing
88% by weight of nickel and 12% by weight of phosphorus. Then the mold body is washed with water and dried. The coating composition is removed from the masked area.
Six other molds are treated in the same manner as that described above.
The molds are used for the continuous casting of medium carbon steel at a casting speed of 0.8 m / minute and are checked in order to observe the degree to which the uneven surface of the mold influences the formation of cracks and the separation of the deposit of alloy, the lifetime of the mold and the appearance of the surface of the slabs. Table 3 gives the results obtained.
<EMI ID = 25.1>
<EMI ID = 26.1>
As can be seen from Table 3, the molds of the present invention have excellent durability and give better quality steel slabs. In addition, the molds of the present invention, which have irregular surfaces, reduce the amount of glassy powder by about 20 to 30% compared to the amounts of 0.45 to 0.5 kg / t in conventional molds.
Example 4
In the same way as in Example 3, using a shaping tool, the base surface of the same copper mold is used as that used in Example 3 in order to
<EMI ID = 27.1>
nine other molds in the same manner as described above. Then, on the base surfaces of the molds, first and second layers are formed, having the compositions and the thicknesses indicated in Table 4 below, respectively. The molds having undergone this surface treatment are used for casting.
<EMI ID = 28.1>
as in example 3. Table 4 gives the results obtained.
<EMI ID = 29.1>
<EMI ID = 30.1>
Example 5
(i) Formation of a rough surface
In the same way as in Example 3, we machine
a mold made of a copper alloy containing 1% chromium (width: 200 mm; length: 1,300 mm; height:
700 mm) for continuous casting of steel, in order to obtain a non-planar surface.
(ii) Pretreatment
The same pretreatment is carried out as in Example 3.
(iii) Formation of a cobalt deposit
After activation, the mold body is washed with water and subjected to an electrolytic deposit by immersing it at 70 [deg.] C for 15 hours in a bath containing
260 g of cobalt chloride / 1 and 30 g of boric acid / 1,
<EMI ID = 31.1>
tick is made at a cathode current intensity of 1 A / dm2 to form a thick cobalt deposit
<EMI ID = 32.1>
(iv) Formation of an alloy deposit
The mold is washed with water on the base surface from which the cobalt deposit was formed, then
submits it to a currentless deposition process by immersing it for 10 hours in a bath containing 30 g of nickel sulphate / 1, 140 g of sodium citrate / 1 and 18 g of sodium hypophosphite / 1, this bath having a temperature of 90 [deg.] C and a pH of 10, in order to form a deposit of
<EMI ID = 33.1>
93% by weight of Ni and 7% by weight of P.
1
(v) Formation of a chromium deposit
The body of the mold containing the alloy deposit is washed with water, to which an electrolytic deposit is then applied by immersion in a bath containing 320 g of anhydrous chromic acid / 1, 0.8 g of acid sulfuric / 1 and 5 g of potassium silicofluoride / l,
<EMI ID = 34.1>
electrolytic deposition is carried out at a cathode current intensity of 25 A / dm2 for 60 minutes for
<EMI ID = 35.1>
The mold is washed with water and dried.
The coating composition is removed from the masked area. Then, the mold is used for the continuous casting of stainless steels at a casting speed of 0.8 m / minute.
Six other molds are subjected to the same process as that described above and used for the same casting operation. Table 5 gives the results obtained,
<EMI ID = 36.1>
<EMI ID = 37.1>
<EMI ID = 38.1>
It is found that the molds used in this example have remarkable durability and that they make it possible to obtain steel slabs of better quality. The quantities of glassy powder used are reduced by 20 to 30% compared to the quantities used in conventional molds.
Example 6
(i) Formation of a rough surface
By means of a shaping tool, we machine
a copper mold similar to that of Example 3 in order to form an uneven base surface.
(ii) Pretreatment
The same process is repeated as that described in Example 3,
(iii) Formation of a nickel-cobalt deposit
After activation, the mold body is washed with water and subjected to an electrolytic deposit by immersion in a bath containing 300 g of cobalt chloride / 1, 40 g of nickel chloride / 1 and 20 g of boric acid / 1, this bath having a temperature of 70 [deg.] C and a
<EMI ID = 39.1>
killed at a cathode current of 1 A / dm2 for 10 hours while continuously filtering the
<EMI ID = 40.1>
cobalt.
(iv) Formation of an alloy deposit
The mold body is washed with water on the base surface of which the nickel-cobalt deposit has been applied, then it is subjected to a deposition process
<EMI ID = 41.1> in a bath containing 28 g of nickel chloride / 1,
30 g of sodium citrate / 1 and 3 g of sodium borohydride / 1, this bath having a pH of 9, in order to form a
<EMI ID = 42.1>
97% by weight of nickel and 3% by weight of boron.
(v) Formation of a chromium deposit
A chromium deposit with a thickness of
20 µm in the same manner as in Example 1.
The mold is washed with water and dried. Next, the coating composition is removed from the masked area to thereby obtain the mold according to the present invention.
Six other molds are treated in the same manner as that described above.
The molds are used for the continuous casting of low carbon steels at a casting speed of 1 m / minute.
Table 6 gives the results obtained.
<EMI ID = 43.1>
<EMI ID = 44.1>
<EMI ID = 45.1>
As can be seen from Table 6, the molds used in this example have remarkable durability and they make it possible to obtain steel slabs of better quality. The quantities of glassy powder used are reduced, on average, by 20 to 30%.
Example 7
(i) Formation of a rough surface
In the same way as in Example 3, a copper mold is machined (width: 400 mm; length: 1,500 mm; height: 700 mm) for the continuous casting of steel slabs, in order to obtain a surface uneven base.
(ii) Pretreatment
The same process is repeated as that described in Example 3.
(iii) Formation of a nickel deposit
After activation, the mold body is washed with water and subjected to an electrolytic deposit by immersing it in a bath containing 450 g of nickel sulfamate / 1 and 25 g of boric acid / l, this bath having a
<EMI ID = 46.1>
electrolytic is carried out at a cathode current intensity of 2 A / dm2 for 26 hours to form a
<EMI ID = 47.1>
(iv) Formation of an alloy deposit
The mold body is washed with water on
the rough surface from which the nickel deposit was formed, then it is subjected to a deposition process without current by immersing it, for 20 hours, in a bath containing
20 g of nickel sulphate / 1, 10 g of cobalt chloride / 1,
60 g of sodium citrate / 1 and 20 g of hypophosphite
<EMI ID = 48.1> of 4.8, to form an alloy deposit with a thickness of
<EMI ID = 49.1>
cobalt and 12% by weight of phosphorus,
(v) Formation of a chromium deposit
A thick chrome deposit is formed
<EMI ID = 50.1>
Wash the mold body with water and
the dryer. The coating composition is removed from the masked area to obtain the mold according to the present invention,
Six other molds are treated in the same manner as that described above.
These molds are used for the continuous casting of high carbon steels at a casting speed of 1.5 m / minute.
The table shows the durability of the molds
and the appearance of the surface of the slabs.
<EMI ID = 51.1>
<EMI ID = 52.1>
<EMI ID = 53.1>
The molds used in this example give remarkable results as indicated in Table 7. The quantities of glassy powder are reduced by 20 to 30% compared to those used in conventional molds.
Example 8
On the part of the base surface which must come into contact with the molten steel, by means of a shaping tool, a copper mold is machined having dimensions identical to those of the mold used in Example 7 for obtain a surface roughness of 70S so that the edges and hollows of the irregular surface extend in the direction of flow of the molten steel. Nine other molds are treated in the same manner as described above to obtain a similar surface roughness. First layers are formed on the base surfaces and second layers on the first, each layer having the compositions and the thicknesses indicated in Table 8, On each second layer, apply
<EMI ID = 54.1>
These molds are used for the continuous casting of high carbon steels in the same way
<EMI ID = 55.1>
obtained.
<EMI ID = 56.1>
<EMI ID = 57.1>
Example 9
(i) Formation of a rough surface
In the same way as in Example 3, a mold made of copper alloy containing 1% by weight is machined.
<EMI ID = 58.1>
700 mm) to form an uneven surface.
(ii) Pretreatment
The same process is repeated as that described in Example 3.
(iii) Formation of a nickel deposit
After activation, the mold body is washed with water and subjected to an electrolytic deposition by immersion at 55 [deg.] C for 11 hours in a bath containing
450 g of nickel sulfamate / 1 and 25 g of boric acid / 1, this bath having a pH of 3.1, while this electrolytic deposition is carried out at a cathode current intensity of 2 A / dm2 to form a deposit thick nickel
<EMI ID = 59.1>
(iv) Formation of an alloy deposit
The body of the mold having received the above electrolytic deposit is washed with water, then it is immersed in a deposit bath without current containing 40 g of cobalt chloride / 1.15 cm 3 of ethylene diamine / 1, 10 g
of sodium citrate / 1, 15 g of sodium hypophosphite / 1 and 3 g of sodium borohydride / 1, this bath having a temperature of 80 [deg.] C and a pH of 12, for 10 hours, for
<EMI ID = 60.1>
86% by weight of cobalt, 9% by weight of phosphorus and 5% by weight of boron. Then the electrolysis is continued for 10 minutes at room temperature and at an anode current intensity of 20 A / dm2 by passing current through an aqueous solution containing 100 g of sodium hydroxide / 1 to form a layer oxidized with
<EMI ID = 61.1>
Then the mold body is washed with water and dried. The coating composition is removed
of the hidden area. We cool the outside surface
of the mold with water, while the inner surface of this mold is heated uniformly for about 40 minutes
<EMI ID = 62.1>
treats six other molds in the same manner as described above. Then we use these molds to
continuous casting of medium carbon steels at
a casting speed of 1.2 m / minute. Table 9 below shows
durability of test molds and surface appearance
slabs.
<EMI ID = 63.1>
<EMI ID = 64.1>
<EMI ID = 65.1>
Example 10
(i) Formation of a rough surface
In the same way as in Example 3, a copper mold is machined (width: 320 mm; length: 1,500 mm; height: 700 mm) for the continuous casting of steel slabs in order to form an uneven surface.
(ii) Pretreatment
The same process is repeated as that described in Example 3.
(iii) Formation of a nickel deposit
After activation, the mold body is washed with water and subjected to an electrolytic deposit by immersing it in a bath containing 320 g of nickel sulfate / 1.30 g of nickel chloride / 1.10 g of '' boric acid / 1 and 3 g of sodium naphthalene-trisulfonate / 1,
<EMI ID = 66.1>
while this electrolytic deposit is carried out at a cathode current intensity of 2 A / dm2 while continuously filtering the bath to thereby form a deposit
<EMI ID = 67.1>
(iv) Formation of an alloy deposit
The mold having received this deposit is washed with water and subjected to a deposition process without current by immersing it, at 72 [deg.] C for 9 hours, in a bath containing 30 g of nickel chloride / 1, 15 g of cobalt sulfate / 1, 10 g of sodium hypophosphite / 1, 5 g of sodium borohydride / 1 and 65 g of sodium citrate / 1, this bath having a pH of 10, in order to form , on the first
<EMI ID = 68.1>
containing 84% by weight of nickel, 11% by weight of cobalt, 3% by weight of phosphorus and 2% by weight of boron.
Then, in the same way as in Example 9, on the alloy deposit, an oxidized layer is applied.
The mold is washed with water and dried.
The coating composition is removed from the masked area. Six other molds are treated in the same way.
These molds are tested to determine the properties, durability and surface appearance of the slabs by continuous casting of high carbon steels at a casting speed of 1.2 m / minute. Table 10 gives the results obtained.
<EMI ID = 69.1>
<EMI ID = 70.1>
<EMI ID = 71.1>
Example 11
We mold eight molds similar to those used
in Example 10 and they are subjected to a pretreatment in the same manner as that described in this example. On the base surfaces, first and second layers are formed having the compositions and the thicknesses indicated in table 11. On each second layer, an oxidized layer with a thickness of about 3 is formed by electrolysis.
<EMI ID = 72.1>
These molds are used for the continuous casting of steels with a high carbon content in the same manner as in Example 10. Table 11 below gives the results obtained.
<EMI ID = 73.1>
<EMI ID = 74.1>
CLAIMS
1. Copper or copper alloy mold
for continuous casting of steel, characterized in
that it includes a rough interior surface, a deposit
nickel, cobalt or their alloy formed on the
interior surface, as well as a deposit of chromium formed on
the aforementioned deposit.
<EMI ID = 75.1>