JP2008532767A - 連続鋳造鋳型を製造するための方法と連続鋳造鋳型 - Google Patents

Abstract

本発明は、鋳型の規定通りの利用時に溶融液状の材料と接触する少なくとも１つの表面（２）が機械加工された連続鋳造鋳型（１）を製造するための方法に関する。鋳型に渡り熱流の一様な分布を得るために、本発明では、鋳型（１）の表面（２）を形成する際の最後の作業ステップとして、表面の異方性を発生させる機械加工を実施する。更に、本発明は、連続鋳造鋳型に関する。

Description

本発明は、鋳型の規定通りの利用時に溶融液状の材料と接触する少なくとも１つの表面が機械加工された連続鋳造鋳型を製造するための方法に関する。更に、本発明は連続鋳造鋳型に関する。

特に鋼の鋳型壁への熱伝導に有利な方法で影響を与えるために、特殊な表面形態によって際立っている連続鋳造鋳型が公知である。

特許文献１では、熱流を低減するために鋳型プレートが完全又は部分的に表面組織を備える。この場合、組織は、機械加工に続いて特にサンド又はショットブラストによって発生される。これにより、連続鋳造鋳型の規定通りの使用時に溶融液状の材料と接触する鋳型の表面の粗さを増すことができる。

特許文献２には、幅広側のプレートの表面に適切に長手方向溝を設けた連続鋳造鋳型が記載されている。これによれば、長手方向の亀裂を回避するために、湯面レベル内の熱流密度が低減される。

特許文献３からは、長手方向溝と横方向溝が所定のラスタで幅広側のプレートに設けられた連続鋳造鋳型が分かる。これにより、同様に、湯面レベル内の熱流密度を低減し、長手方向の亀裂の危険を回避することが目指される。

設けられた溝は、０．５〜１．０ｍｍの範囲内であり、格子間隔は、約５〜１０ｍｍである。

特許文献４からは、同様に熱流密度の低減を目指し、しかもこれを鋳型の上部領域で目指す連続鋳造鋳型が公知である。これは、鋳型の上部領域の壁厚が大きいこと又はこの領域に強力な絶縁材料を使用することによって得られる。この場合、鋳型の上部領域は、完全にこの材料で構成するか、水側をこの材料でコーティングすることができる。

特許文献５には、鋳型の高温側に溝を設け、この溝に熱伝導率の低い第２の材料を満たすことによって、熱流密度の局所的な低減を得る連続鋳造鋳型が記載されている。付加的に鋳型の表面全体がこの第２の材料でコーティングされている。

特許文献６及び特許文献７には、鋳造ローラの表面を粗く（粗面化）することが記載されているが、これは、その適用時に熱流密度の低減を生じさせる。

これら公知の措置によって、鋳型及び特にその壁の改善された熱力学的特性と連続鋳造における改善された使用性が得られる。一般的に、鋳型プレートへの粉末溶剤の良好な付着と、鋳型全体に渡る熱流の一様な分布が目指される。

鋳型壁とストランド凝固殻間の粉末溶剤層の厚さと構造は、決定的に鋼と鋳型間の熱流密度の高さと、これによるストランド凝固殻及び鋳型材料の熱的負荷を決定する。従って、特に湯面レベルの領域内の粉末溶剤層の局所的かつ時間的な変化によって、特に亀裂に敏感な鋼の場所で長手方向の亀裂を生じさせる強い応力がストランド凝固殻に生じることがある。しかしながらまた鋳型の表面も、交互の熱の作用によって強い機械的負荷にさらされる。従って、特に長手方向の亀裂に敏感な鋼の場所で亀裂発生の危険を低減するために、湯面レベルの領域内の最大熱流は、低く、できるだけ一様であるべきである。

付加的に、鋳型の幅広側と幅の狭い側間の摩擦を幅の狭い側を変位させている間にできるだけ少なくすることが目指される。最後に、これは鋳型の寿命にプラスに作用するが、低い熱流密度によって湯面レベルの熱的負荷を低減することが目指される。

提案された措置は、この目標を部分的にしか達成することができない、比較的高い製造費用をもってしか達成することができない。
欧州特許出願公開第１ ０９９ ４９６号明細書 特開平１０−１９３０４２号公報 特開平０２−０２０６４５号公報 オーストリア国特許第２６９ ３９２号明細書 仏国特許第２ ６５８ ４４０号明細書 特開平０６−１３４５５３号公報 特開平０３−１２８１４９号公報

従って、本発明の根底にある課題は、前記の目指すべき特性をできるだけ良好に達成し、これをできるだけ少ない製造費用で、従って少ないコストで達成することができる、連続鋳造鋳型を製造するための方法と連続鋳造鋳型を提供することである。

この課題の解決策は、方法の発明によれば、鋳型の表面を形成する際の最後の作業ステップ又は最後の複数の作業ステップの１つとして、異方性を有するように構造化した表面を発生させる機械加工が実施されることを特徴とする。

これは、特に、最後の作業ステップがフライス加工プロセス又は研削加工プロセスであることによって得られる。

異方性とは、表面特性が、この表面特性を決定する表面方向に依存して変化することと理解すべきである。ここで話題にしている鋳型の表面において、これは、特に、例えば鋳造方向に測定した粗さのようなパラメータが、これに対して垂直に、即ち鋳造方向に対して横方向に測定した粗さとは違う値を備えるということである。

その規定通りの利用時に溶融液状の材料と接触する機械加工された少なくとも１つの表面を備える連続鋳造鋳型は、本発明によれば、表面が、少なくとも部分的に異方性の構造を備えることを特徴とする。

本発明のある形態によれば、それぞれ表面平面内で見て、鋳型の表面は、鋳造方向に、鋳造方向に対して横の方向におけるよりも大きな粗さを備える。

異方性を有するように構造化された表面は、鋳造方向に対して横の方向に延在する行状に形成及び整向された凹凸を備えることができる。この場合、凹凸は、その波の山と波の谷が鋳造方向に対して横の方向に延在する波として形成されていてもよい。この場合、特に、波の横断面は、本質的に丸み付けされた形状を備える。これは、波の高さが、２μｍ〜２５０μｍ、特に１０μｍ〜５０μｍである場合に分かる。

表面上の波の高さは、鋳造方向及び／又は鋳造方向に対して横に一定に保つこと又は可変に調整することができる。

即ち、本発明の提案は、所望の異方性を有する表面構造を、形状を付与する鋳型表面の機械加工の最後のステップで発生させることを狙っている。この場合、加工された表面は、有利なことに、鋳造方向には、鋳造方向に対して横とは違う巨視的構造を発生させるように形成することができる。同様に、表面の微視的粗さを鋳造方向とこれに対して横に異なるように形成してもよい。

鋳造方向の大きな粗さと鋳造方向に対して横に行状に延在する隆起を有する表面の微視的構造によって、粉末溶剤層が特に湯面レベルの領域で良好に鋳型プレートに付着し、従って、ストランドから簡単に−完全又は局所的にだけ−こすり落とすことができない。同時に、粗さを増したことによっても、表面の巨視的構造によっても、熱流を低減及び均等化させ、これにより、同様に長手方向の亀裂の発生が低減される。湯面レベルでの熱流密度の低減によって、付加的に鋳型プレートの熱的負荷が低減され、これは、結果として鋳型プレートの耐用年数を長くする。

更に、鋳型表面の機械的な切削加工中に所望の表面構造が生じることが有利である。これは、例えば表面に溝を設けることや湯面レベルの表面のコーティングやサンドブラスト又はショットブラストによる表面の粗面化のような更なる加工ステップを必要とせず、これにより、本発明の提案を経済的にすることを意味する。従って、有利な異方性を有する表面構造は、多大な費用を用いることなく、鋳型の製造時ばかりでなく鋳型表面のそれぞれの改良時でも発生させることができ、これは、ある程度の時間間隔を置いて行なうことができる。

鋳造方向に対して横に整向した巨視的な隆起によるもしくは鋳造方向に対して横よりも鋳造方向の方が大きい粗さによる前記方法で鋳型表面を形成することによって、個々の鋳型プレート（例えばスラブ、薄スラブ）から成る鋳型の場合は、付加的に幅の狭い側を変位させた場合に幅広側と葉簿の狭い側間の摩擦も低減される。

図面に図示した実施例を基にして、本発明を詳細に説明する。

図１には、連続鋳造鋳型１の使用時に溶融液状の材料（鋼）もしくは凝固したストランド凝固殻と接触する連続鋳造鋳型１の鋳型プレートの面の図が図示されている。この場合、ストランド凝固殻は、鋳造方向Ｇに鋳型プレートを通過する。前記の利点を得るために、表面２は特殊な構造を備えており、これは、表面２の表面トポロジー、特に粗さが異方性を有するように形成されているということであり、即ち、鋳造方向Ｇと鋳造方向Ｇに対して横の方向Ｑで異なった粗さ値が得られるということである。

鋳型プレートは、この場合、図１に非常に概略的にのみ図示された多数の凹凸を備えている。これら凹凸の形成は、鋳型プレートを製造する際の最後の機械加工工程で行なわれる。鋳型プレートの表面は、最後の加工ステップでトラバース式フライス加工プロセスでフライス加工される。このため、例えば硬質金属から成る通常のスローアウェイを備えている１００〜１５０ｍｍの直径を有するフライス工具が使用される。最後の加工ステップでの材料除去量は、１ｍｍより、特に０．５ｍｍよりも少ない。選択した除去量と、例えば回転数、送り速度、切削速度、フライス加工列の間隔、冷却剤、フライス方向並びにプレート表面に対する工具のセット角（キャンバ角）のような別のフライスパラメータに応じて、鋳型表面に対する凹凸の刻み量及び構造は調整することができる。

選択的に、研削加工プロセスによって所望の表面構造を形成してもよい。このため、フライス加工と同様に表面を行状に研削することができる。この場合、波状の凹凸の形状は、研削ディスクの表面形状又はプレート表面に対する研削ディ付くのセット角によって発生させることができる。

図２は、最終加工をされた表面のプロフィルを三次元図で示す。ここでは、鋳造方向Ｇの表面の粗さが鋳造方向に対して横の方向Ｑよりも大きいことが分かる。即ち、鋳型プレートは、図１で非常に概略的にのみ図示された多数の凹凸を備えている。凹凸の形成は、鋳型プレートを製造する際の最後の機械加工工程で行なわれる。

行状に整向された凹凸の高さＨは、図３に見られ、典型的に２μｍ〜２５０μｍの範囲内であり、これは、フライスパラメータの選択によって影響を受ける。

異方性を有する表面を有する鋳型プレートと表面トポロジーを概略的に拡大図で示す。 鋳型プレートの表面のプロフィルを概略的に三次元図で示す。 図１による拡大断面図Ａ−Ｂを示す。

符号の説明

１ 連続鋳造鋳型
２ 表面
３ 波構造
Ｇ 鋳造方向
Ｑ 鋳造方向に対して横の方向
Ｈ 波の高さ

Claims (11)

1. 鋳型の規定通りの利用時に溶融液状の材料と接触する少なくとも１つの表面（２）が機械加工された連続鋳造鋳型（１）を製造するための方法において、
   鋳型（１）の表面（２）を形成する際の最後の作業ステップ又は最後の複数の作業ステップで、異方性を有するように構造化した表面を発生させる機械加工が実施されることを特徴とする方法。
2. 最後の作業ステップがフライス加工プロセスであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 最後の作業ステップが研削加工プロセスであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 特に請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法により製造される、その規定どおりの利用時に溶融液状の材料と接触する機械加工された少なくとも１つの表面（２）を備える連続鋳造鋳型（１）において、
   表面（２）が、少なくとも部分的に異方性の構造を備えることを特徴とする連続鋳造鋳型。
5. 表面（２）が、鋳造方向（Ｇ）に、鋳造方向（Ｇ）に対して横の方向（Ｑ）におけるよりも大きな粗さを備えることを特徴とする請求項４に記載の連続鋳造鋳型。
6. 表面（２）が、鋳造方向（Ｇ）に対して横の方向（Ｑ）に延在する行状に形成及び整向された凹凸を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の連続鋳造鋳型。
7. 凹凸が、その波の山と波の谷が鋳造方向（Ｇ）に対して横の方向（Ｑ）に延在する波として形成されていることを特徴とする請求項６に記載の連続鋳造鋳型。
8. 波の横断面が、本質的に丸み付けされた形状を備えることを特徴とする請求項７に記載の連続鋳造鋳型。
9. 波の高さ（Ｈ）が、２μｍ〜２５０μｍ、特に１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項７又は８に記載の連続鋳造鋳型。
10. 波の高さ（Ｈ）が鋳造方向（Ｇ）に一定であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の連続鋳造鋳型。
11. 波の高さ（Ｈ）が鋳造方向（Ｇ）に可変であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の連続鋳造鋳型。

Images