JP2010515583A - コーティングを備えた金型 - Google Patents

Abstract

液状金属を注ぐための漏斗形状の流し込み領域（７）を備えた金型であって、液状金属と接触している熱面は、金型壁（２，３，４，５）と、熱面上にコーティングとを備えている。
漏斗形状の流し込み領域（７）から横の平行領域（１１）への移行領域（１０）でのコーティング（１２）の厚さは、流し込み領域（７）及び平行領域（１１）での厚さより薄い。本発明は、さらに、前記種類の金型をコーティングするための方法に関する。

Description

本発明は、液状金属を注ぐための漏斗形状の流し込み領域を備えた金型に関し、液状金属と接触した熱面を備える金型壁を有し、かつ、この熱面上にコーティングを有している。

本発明は、更に、この種類の金型をコーティングするための方法に関する。

厚板流し込み金型は、金型熱面上、及び、特に、流し込み面領域で、高い温度使用にさらされている。１０m/minまでの流し込み速度を持った薄い厚板装置の場合、流し込みの幅によって、熱面上に、高く、かつ、様々な金型壁温度になり、特に、漏斗金型の流し込み面領域での幅によって、短縮した金型滞在期間になる。滞在時間を増加するために、例えば、ニッケルでコーティングするといった、全体面上で液状金属と接触している金型技術の水準が必要となっている。条件付きの高い温度負荷によって、コーティングにひびが発生したり、かつ、コーティングが裂けたりする。

独国特許出願公開第１０００３８２７号明細書は、面と境を成して形成されている形くぼみ領域上に耐摩耗性のコーティングを備えた鋼鉄厚板流し込み位置のために、銅から金型を製造するための方法が開示されている。この場合に、耐摩耗性の層は、少なくとも１つのアモルファスの金型材料から形成される。

コーティング、又は、補強材を備えた、鉄鋼、又は、他の金属を厚板流し込みするための厚板流し込み金型は、独国特許出願公開第３７２７４２４号明細書、独国特許出願公告第２６２５９１４号明細書、独国特許出願公開３４１５０５０号明細書、独国特許第３２１８１００号明細書、独国特許出願公開１００６２４９０号明細書で開示されている。

独国特許４０３９２３０号明細書で、表面が硬い金属を備えた厚板流し込み金型での金型断面にコーティングするための、特に、厚板流し込み位置が３００mmまでの厚板厚さの−厚板、又は、厚板流し込み位置が６０mmまでのストリップ厚さの−ストリップのための金型のコーティングための方法が記述され、それらの構成材料は、銅、又は、銅合金からなる。この場合、金属溶解物が導かれる金型の内部表面は、流し込み領域から排出領域まで、かつ、場合によっては、表面領域又は表面部分の横方向に、閉じられた使用、及び/又は、熱伝導率、及び/又は、熱膨張係数の条件に応じていることが記述されている。
この場合、表面が硬い材料はプラチナであり、そのプラチナは金型の内部表面に、爆発圧着を用いて形成される。

独国特許出願公開第４４０２０４６号明細書から、防護皮膜を備えた銅材料の表面をコーティングする方法が公知である。この場合、銅材料は、皮膜を備えている。引き続いて、皮膜表面領域で、防護皮膜は、防護皮膜の構成要素の供給によって、及び、レーザー光線を用いての防護皮膜構成要素の溶解によって形成され、かつ、本質的に、皮膜表面で生じる銅材料の溶解によって、それらは結合する。

独国特許出願公開第１９５２０１４９号明細書には、道具、構成部材、又は、基盤上に、ミリメータ厚みの皮膜を形成するための熱コーティングの方法、及び、装置が記述されている。その場合、基盤と添加材料の間に固く付着した結合を達成するために、基盤材料に添加材料は添加され、かつ、レーザー光線によって溶解される。加えてその際、基盤に滑らかな壁の金型が用いられ、この金型は、基盤と共に、進行方向に対して、少なくとも２つ、通常は４つの面に、可溶性の添加材料をあてがっている。この場合、１つ、又は、２つの残りの面によって、添加材料やレーザー光線が与えられ、かつ、レーザー光線と一方では添加材料の供給と他方では基盤との間の相対運動によって、端部外形近傍の滑らかなコーティングが基盤上に生じる。

壁面にコーティングを備えた金型は、更に、特開平４−１５７１８１号公報、特開平０８−０１３１３４号公報、特開昭６１−２７２３６４号公報、特開平０９−２４８８２８号公報、特開平１０−０３０１５４号公報、及び、特開平０５−１０４５３６号公報から公知である。

独国特許出願公開第１９７５６１６４号明細書から、磨耗性の保護膜を備えた金型部の製造するための方法が公知である。この場合、磨耗性の保護膜は、流し込み方向に一定の厚みを備えている。磨耗性の保護膜の厚さは、流し込み方向に増大することも可能である。しかし、これによって、熱搬出が好ましく行われない。

独国特許出願公開第１０００３８２７号明細書 独国特許出願公開第３７２７４２４号明細書 独国特許出願公告第２６２５９１４号明細書 独国特許出願公開３４１５０５０号明細書 独国特許第３２１８１００号明細書 独国特許出願公開１００６２４９０号明細書 独国特許出願公開第４０３９２３０号明細書 独国特許出願公開第４４０２０４６号明細書 独国特許出願公開第１９５２０１４９号明細書 特開平４−１５７１８１号公報 特開平８−０１３１３４号公報 特開昭６１−２７２３６４号公報 特開平０９−２４８８２８号公報 特開平１０−０３０１５４号公報 特開平０５−１０４５３６号公報 独国特許出願公開第１９７５６１６４号明細書

そのため、本発明は、コーティングを備えた次の金型について述べることを課題としている。この金型の場合、熱面上の金型壁温度は、流し込みの準備ができた、特に、流し込み面領域で、均一化され、それによって、表面特性が更に改善され、かつ、金型滞在時間が更に増加し、かつ、鉄鋼１トン当たりの金型コストが減少する。

この課題は、本発明により、請求項１の上位概念のコーティングを備えた金型の場合、漏斗形状の流し込み領域から平行領域への移行領域のコーティングの厚さは、流し込み領域及び平行領域での厚さより薄いことによって解決される。

金型の更なる形態は、下位の請求項から明らかである。

漏斗から横平行領域への移行期間でより薄くなるコーティングの厚さによって、金型の熱面の温度は、特に水平方向に均一化され、かつ、流し込まれるストリップの表面特性が更に改善され、かつ、金型の滞在時間が増大する。

漏斗形状の流し込み領域から平行領域への移行領域のコーティングの厚さは、流し込み領域及び平行領域での厚さより薄いことが形態として提案される。そして、流れが制限された移行領域でのより高い表面温度は均一化される。コーティングがより同じ厚さの場合、移行領域で、より高い表面温度が存在している。均一な水平の表面温度の配置が、欠点のない厚板表面のための前提である。

流し込み面領域のコーティングが、２から３０μmの厚さ断面を備えている、及び/又は、コーティングは、非常に低い熱伝導率、非常に高い粘着力、熱衝撃体制のあるような様々な特性を備えた少なくとも２つのコーティング層からなる場合に更に有利である。

コーティングは、ニッケル層のためのワイヤフレーム溶射等と、セラミック層のための粉末フレーム溶射等とに区別されるフレーム溶射のような様々な方法で行われる。

コーティングが、高融点材料、又は、セラミック材料等に適している気体安定化プラズマ、又は、１０mm以下の厚いセラミック層等に提供される水安定化プラズマによって行われることも可能である。

更に、特に超硬合金の添加材料等に適している高速フレーム溶射方法にも適用される。

本発明の実施例は、図面に基づいて、より詳しく説明する。

上面図で、金型の漏斗形状の流し込み領域を示したものである。 正面図で、長方形の漏斗形状を備えた流し込み領域を有する金型壁を示したものである。 断面図で、コーティングを備えた金型壁を示したものである。

図１により、金型１は、金型壁２，３，４，５からなり、例えば、２つの向かい合っている側面壁２，３、及び、側面壁２，３の間の横に配置された２つの幅の狭い壁４，５である。側面壁２，３は、金型の上縁６から始まる弓形の漏斗形状の流し込み領域７を備えており、この流し込み領域７は、幅の狭い壁４，５に向かって、かつ、流し込み方向８（図２参照）に、流し込まれる厚板の大きさが減少している。

図２は、正面図で金型壁２を示している。流し込み領域７は、長方形の形状を備えている。台形や放物線等の別の形状も考えられる。漏斗形状の流し込み領域７は、平行領域１１に移り変わり、かつ、その場合、移行領域１０を形成する。流し込み方向８は、金型上縁６から、金型下縁９へ広がる。

金型のコーティング１２は、図３により断面図で図示されている。コーティング１２は、金型壁２上の表面に形成され、このコーティング１２は、熱い金属と接触している。

１ 金型
２ 側面壁
３ 側面壁
４ 幅の狭い壁
５ 幅の狭い壁
６ 金型上縁
７ 流し込み領域
８ 流し込み方向
９ 金型下縁
１０ 移行領域
１１ 平行領域
１２ コーティング

Claims (11)

1. 液状金属を注ぐための漏斗形状の流し込み領域（７）を備えた金型であって、
   液状金属と接触している熱面は、金型壁（２，３，４，５）と、熱面上にコーティングとを備えた金型において、
   漏斗形状の流し込み領域（７）から横の平行領域（１１）への移行領域（１０）のコーティング（１２）の厚さは、流し込み領域（７）及び平行領域（１１）での厚さより薄いことを特徴とする金型。
2. 請求項１に記載の金型において、
   水平方向で、流し込み領域（７）から横の平行領域（１１）への移行領域（１０）でのコーティング（１２）は、流し込み領域（７）及び平行領域（１１）での厚さの５０％から８０％の厚さを備えていることを特徴とする金型。
3. 請求項１、又は、請求項２に記載の金型において、
   垂直方向で、下部金型領域のコーティングの暑さは、上部流し込み領域（７）のコーティングの厚さの４０％から８０％までの厚さに減少することを特徴とする金型。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の金型において、
   コーティング（１２）の厚さは、流し込み面領域で、２から３０μmの厚さ断面を備えていることを特徴とする金型。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の金型において、
   コーティング（１２）の厚さは、様々な特性を備えた少なくとも２つのコーティング層からなることを特徴とする金型。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の金型において、
   コーティング（１２）は、セラミックの材料/化合物、又は、セラミックの材料/化合物の組み合わせ、又は、特に、酸化チタン、又は、窒化クロム、又は、窒化ジルコンのようなセラミックの溶射添加した材料からなることを特徴とする金型。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載の金型において、
   コーティング（１２）は、ニッケルのような硬磁性材料、又は、ニッケル、クロムのような様々な硬磁性材料からなることを特徴とする金型。
8. 請求項１乃至５のいずれかに記載の金型において、
   コーティング（１２）は、窒化チタン、又は、窒化クロム、又は、窒化ジルコンからなることを特徴とする金型。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の金型において、
   コーティング（１２）は、ワイヤフレーム溶射、又は、粉末フレーム溶射のようなフレーム溶射方法の手段で行われることを特徴とする金型。
10. 請求項１乃至８のいずれかに記載の金型において、
    コーティング（１２）は、気体安定化、又は、水安定化プラズマ溶射方法の手段で行われることを特徴とする金型。
11. 請求項１乃至８のいずれかに記載の金型において、
    コーティング（１２）は、高速フレーム溶射の手段で行われることを特徴とする金型。

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