JP2963428B1 - ビレットの連続鋳造用鋳型 - Google Patents
ビレットの連続鋳造用鋳型Info
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Abstract
おけるヒートクラックの発生やめっき層の軟化・損耗を
効果的に軽減して、鋳型寿命の延長を図る。 【解決手段】 銅または銅合金製の鋳型本体の内壁面上
に、第1層としてNiめっき層を板面全面に被成し、つい
で第2層として、Niめっき層の上面で鋳型本体の中央部
から下方部までの領域にわたってNi−Co−W−Fe合金め
っき層を被成し、これらの下地めっき層の上に重ねてCr
めっき層を被成する。
Description
造用鋳型に関し、特に鋳型内壁面の耐熱、耐摩耗性を効
果的に向上させることによって、鋳型寿命の有利な延長
を図ろうとするものである。
トの製造に用いられる鋳型は、角筒形状で、素材として
は、鋳型内の溶湯の攪拌に電磁攪拌を使用することから
電気伝導率の低い銅合金が用いられ、1辺が 150〜180m
m 程度で、厚さも10mm程度以下のものが一般的である。
内壁面が、直接、高温の溶湯と接触すると、軟化・損耗
して鋳型としての機能が果たせなくなるため、銅合金製
の鋳型本体が、溶湯や鋳片と直接接触しないように、鋳
型本体の内壁面に種々のめっきを施して耐熱、耐摩耗性
を向上させる技術が提案され、その結果、長期間の操業
が可能となった。その一例として、銅または銅合金製の
鋳型本体の内壁面に、下地めっきとしてNiまたはNi−Co
合金めっきを施し、その上にCrめっきを施す技術が知ら
れている(例えば、特公昭52-50734号公報および特開昭
57-85650号公報)。
鋳片製造コストの低減を目指して、単位時間当たりの鋳
型内への溶湯注入速度(以下鋳込速度という)が従来に
比べて2〜3倍にも高速化されてきた。従って、鋳片の
引抜速度も 2.0〜2.5 m/min 以上となり、鋳型内面が高
温となるメニスカス部においてヒートクラックの発生が
助長され、特に電磁攪拌により溶湯流との接触時間が長
くなるメニスカスコーナー部においてその傾向が著し
く、甚だしい場合には素地の銅母材までヒートクラック
が進展するという問題が生じてきた。
いては、上記したような従来のNiまたはNi合金めっきで
は、下地めっき層が早期に軟化するため、摩耗の程度が
著しく、鋳片の寸法精度が許容量を超えて鋳型寿命が短
命に終わるという問題もあった。そのため、より一層耐
熱性および耐摩耗性に優れためっき層の開発が要望され
ていた。
に有利に応えるもので、高速の鋳込速度下においても、
ヒートクラックの発生や軟化・損耗を効果的に軽減し
て、鋳型寿命の延長を図ることができるビレットの連続
鋳造用鋳型を提案することを目的とする。
または銅合金製の鋳型本体の内壁面上に、その全面にわ
たって被覆したNiめっきの第1層と、このNiめっき層の
上面で鋳型本体の中央部から下方部までの領域にわたっ
て被覆した、Ni:70〜90wt%、Co:5〜20wt%、W:1
〜10wt%およびFe:1〜10wt%を満足する組成になるNi
−Co−W−Fe合金めっきの第2層とからなる下地めっき
層を設け、さらにこの下地めっき層のうちNiめっき層が
露出している領域の上に重ねてCrめっき層を設けたこと
を特徴とするビレットの連続鋳造用鋳型である。
覆厚みを、鋳型本体の中央部から下方部にかけて漸次減
少し、この減少した厚み分だけ第2層としてNi−Co−W
−Fe合金めっきを被覆することが好ましい。
金めっき層としては、硬度がHV で500〜600 程度のも
のが好ましい。
側から50〜200mm の領域に設けることが好ましい。ここ
に、Crめっき層としては、濃度:250 g/l 以上の無水ク
ロム酸浴中でめっき処理を施して得たものが特に好適で
ある。
連続鋳造用鋳型の好適例を縦断面で示す。図中、番号1
は銅または銅合金製の鋳型本体、2はNiめっき層、3は
Ni−Co−W−Fe合金めっき層であり、このNiめっき層2
とNi−Co−W−Fe合金めっき層3とで下地めっき層を形
成する。そして、4が、この下地めっき層のうちNiめっ
き層2が露出している領域の上に重ねて被成したCrめっ
き層である。
のめっき厚みは 0.2〜0.5 mm程度とすることが好まし
い。というのは、Niめっき層のめっき厚みが 0.2mmに満
たないとメニスカスにおけるコーナー部で不均一冷却と
なり、一方 0.5mmを超えるとメニスカスにおける抜熱量
が低下し緩冷却となるからである。また、Niめっき層の
硬度は、HV で 170〜180 程度の高温でも伸びのある硬
度とすることが好ましい。
っき層は、Ni:70〜90wt%、Co:5〜20wt%、W:1〜
10wt%およびFe:1〜10wt%を満足する組成範囲に成分
調整する必要がある。というのは、かような成分調整に
よって硬度がHVで 500〜600程度の合金めっき層が得ら
れるからである。ここに、かような合金めっき層の好適
硬度をHVで 500〜600程度としたのは、硬度がこの範囲
であれば、高温で十分な伸びを確保できるだけでなく、
優れた耐食性および耐摩耗性が得られるからである。ま
た、Ni−Co−W−Fe合金めっき層のめっき厚みは 0.4〜
0.6 mm程度とすることが好ましい。というのは、上記し
た合金めっき層のめっき厚みが0.4 mmに満たないと耐
熱、耐摩耗、耐食性効果を十分に発揮できず、一方 0.6
mmを超えると鋳型内抜熱量が低下するからである。
っき層の上に重ねて被覆するCrめっき層のめっき厚みに
ついては0.02〜0.03mm程度とすることが好ましい。とい
うのは、Crめっき層のめっき厚みが0.02mmに満たない
と、メニスカスおよびメニスカスコーナー部におけるヒ
ートクラックの発生を完全に防止することができず、一
方0.03mmを超えるとCrめっき層が軟化しヒートクラック
の発生を助長するからである。なお、Crめっき層の硬度
は、HV で 650〜700 程度とすることが好ましく、この
範囲の硬度において、メニスカスやメニスカスコーナー
部におけるヒートクラックの発生を効果的に防止するこ
とができる。
っき方法について説明する。鋳型本体1の銅板内壁面上
に、スルファミン酸ニッケルめっき浴から電気Niめっき
層2を 0.2〜0.5mm 厚さに形成し、このNiめっき層2の
上に連続してNi−Co−W−Fe4元合金の電気めっき層3
を 0.4〜0.6mm 厚さに形成させる。このNi−Co−W−Fe
合金めっき層3を設けるときは、鋳型の上端部(溶湯注
入側)から 1/2 程度を除いて形成する。かような下地
めっき層を形成するに際しては、第1層のNiめっき層2
の硬度は高温でも伸びのあるHV で 170〜180 程度の硬
度とし、また第2層のNi−Co−W−Fe合金めっき層3の
硬度は高温での伸び、さらには耐食性および耐摩耗性を
有するHV で 500〜600 程度の硬度とすることか好まし
いことは前述したとおりである。
%)−W(4〜6%)−Fe(4〜6%)4元合金と、硬
度HV が170 のNiおよび硬度HV が500 のNi−Co合金
を、それぞれ加熱処理した時の硬度および伸びの変動を
比較して示したものである。同図から明らかなように、
Ni−Co−W−Fe合金めっきは、加熱処理を受けても硬度
や伸びはほとんど低下せず、NiめっきやNi−Co合金めっ
きに比べると、高温特性が格段に優れている。この理由
は、Ni−Co−W−Fe4元合金めっき層は、結晶粒子が緻
密な共析強化型の電気めっき層であるためと考えられ
る。
っき層の上にCrめっき層4を形成するわけであるが、周
知のように、一般的なめっき浴濃度(無水クロム酸濃
度:250 g/l 未満)からのCrめっき層の硬度はHV で 8
50〜900 程度で微細なクラックを内包する。このクラッ
クの発生原因は、Crめっき粒子群の成長方向性と粒子構
造に起因するものである。しかしながら、無水クロム酸
濃度が 250 g/l以上のCrめっき浴からのCrめっき層4
は、硬度がHV で 650〜700 程度でクラックが存在しな
い良好なめっき層が得られる。このようなCrめっき層を
形成した場合には、メニスカスおよびメニスカスコーナ
ー部においてヒートクラックの発生を効果的に防止する
ことができ、またスプラッシュ付着等の異常も全く発生
しなかった。なお、ヒートクラックの発生は、メニスカ
ス近傍すなわち鋳型上端部より50〜200mm の領域が多い
ので、Crめっき層4は、この領域に形成することがコス
ト的にも有利である。
っき層を連続して形成するいわゆる連続複合めっき処理
法を、図3に従い具体的に説明する。めっき浴は、スル
ファミン酸ニッケル液(pH:3〜3.5 )で、この浴中に
鋳型本体1をカソード側に、そしてNi板5をアノード側
に接続し、浴温:50〜55℃、電流密度:300 〜600 A/m2
の条件で、まずNiめっきを施し、ついで予め硬度HVを
550〜600 に設定したNi−Co−W−Fe合金めっき液をNi
めっき浴中に注入しながら鋳型上端部より 1/2 程度を
除いた表面に連続して電気めっきを施せば良い。
続鋳造用鋳型の内壁面上に、従来法に従い、Niめっきを
鋳型上端部で 0.2mm、下端部で1.0 mmになるように機械
仕上げし、ついで通常のCrめっきを0.03mm厚設けた従来
鋳型と、本発明に従い、鋳型の内壁面を上端部から下端
部までほぼ2分し、まず内壁面の全面に軟質Niめっき
(HV : 170 )を被成し、ついで連続してNi−Co−W−
Fe合金めっき(HV :550 )を鋳型上端部より 1/2 を
除いた壁面に被成し、めっき厚が鋳型上端部で0.2 mm、
下端部で1.0 mmになるように機械加工仕上げし、さらに
軟質Crめっき(HV : 680 )を鋳型上端部から50〜200m
m の領域に0.03mm厚設けた発明鋳型をそれぞれ、 250ト
ンレードル、6ストランドマシンの実操業試験で 100チ
ャージ使用し、その後の摩耗状況について比較調査し
た。
は、鋳型基体表面の銅素地露出部分が下端部より溶鋼注
入方向に幅:5〜10mm、長さ:80mmの範囲にわたって進
展したものがコーナー部近傍に発生したのに対し、本発
明に従う鋳型は、最大摩耗量が約0.02mmであり、銅素地
露出も全く観察されなかった。なお、この発明鋳型をそ
の後継続使用したが、最終的には 500チャージ使用で
き、メニスカスのコーナー部のヒートクラックもほとん
ど発生せず、従来の鋳型に比べて寿命が3倍近く延長さ
れた。
速度下においても、鋳型内壁面におけるヒートクラック
の発生やめっき層の軟化・損耗を効果的に軽減して、従
来に比べ鋳型寿命を格段に延長することができる。
面図である。
びNi−Co合金めっき層の、加熱処理時における硬度およ
び伸びの変動を示したグラフである。
の模式図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 銅または銅合金製の鋳型本体の内壁面上
に、その全面にわたって被覆したNiめっきの第1層と、
このNiめっき層の上面で鋳型本体の中央部から下方部ま
での領域にわたって被覆した、Ni:70〜90wt%、Co:5
〜20wt%、W:1〜10wt%およびFe:1〜10wt%を満足
する組成になるNi−Co−W−Fe合金めっきの第2層とか
らなる下地めっき層を設け、さらにこの下地めっき層の
うちNiめっき層が露出している領域の上に重ねてCrめっ
き層を設けたことを特徴とするビレットの連続鋳造用鋳
型。 - 【請求項2】 請求項1において、第1層であるNiめっ
き層の被覆厚みを、鋳型本体の中央部から下方部にかけ
て漸次減少し、この減少した厚み分だけ第2層としてNi
−Co−W−Fe合金めっきを被覆したことを特徴とするビ
レットの連続鋳造用鋳型。 - 【請求項3】 請求項1または2において、Ni−Co−W
−Fe合金めっき層の硬度がHV で 500〜600 であるビレ
ットの連続鋳造用鋳型。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかにおいて、Crめ
っき層を溶湯注入側から50〜200mm の領域に設けたこと
を特徴とするビレットの連続鋳造用鋳型。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかにおいて、Crめ
っき層が、濃度:250g/l以上の無水クロム酸浴中でめっ
き処理を施して得たものであるビレットの連続鋳造用鋳
型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9479998A JP2963428B1 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | ビレットの連続鋳造用鋳型 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9479998A JP2963428B1 (ja) | 1998-04-07 | 1998-04-07 | ビレットの連続鋳造用鋳型 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2963428B1 true JP2963428B1 (ja) | 1999-10-18 |
JPH11290996A JPH11290996A (ja) | 1999-10-26 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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---|---|---|---|---|
JP4521266B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2010-08-11 | 三島光産株式会社 | 連続鋳造用鋳型の製造方法 |
-
1998
- 1998-04-07 JP JP9479998A patent/JP2963428B1/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11290996A (ja) | 1999-10-26 |
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