JP5061200B2 - コーティングを備えた鋳型 - Google Patents

Description

本発明は、液状金属と接触している加熱側面を備える鋳型壁を有し、かつこの加熱側面上にコーティングを有している液状金属を鋳造するための、漏斗形状鋳込み領域を備えた鋳型に関している。

本発明は、更に、この様式の鋳型をコーティングするための方法に関する。

連続鋳造鋳型は、鋳型加熱側面及び、特にメニスカス領域で、高い温度作用にさらされている。１０m/minまでの鋳込み速度を持った薄スラブ設備の場合、加熱側面において、鋳込み幅にわたって、高くかつ異なる鋳型壁温度になり、特に漏斗形状鋳型のメニスカス領域において、鋳型耐用年数の短縮を招く。耐用年数を増長するために、鋳型を液状金属と接触する全側面上で、例えば、ニッケルでコーティングすることは、公知技術に属する。高い温度負荷に条件付けられはするが、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、鋳型キャビテイに境を接している賦形面上に耐摩耗性のコーティングを備えた鋼連続鋳造設備のための、銅材料からなる鋳型を製造するための方法が開示されている。この方法においては、耐摩耗性の層は、少なくとも１つのアモルファスの炭素層から成る。

コーティング又は補強材を備えた、鉄鋼又は他の金属を連続鋳造するための連続鋳造鋳型は、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号明細書には、表面が硬い材料を備えた連続鋳造設備において使用される連続鋳型をコーティングするための、特にスラブ厚みが３００mmまでのスラブ−連続鋳造設備のための鋳型或いはその構造材料が銅又は銅合金からなる、６０mmまでのストリップ厚さのストリップ連続鋳造設備のための鋳型をコーティングするための方法が記載されているが、この方法にあっては、金属溶融湯が供給される鋳型の内部表面は、鋳込み領域から鋳込出し領域まで、かつ場合によっては、これらの表面に対して横方向で表面領域又は表面扇形部分においての摩耗作用の度合いに応じて及び/又は熱伝導率及び/又は熱膨張係数の条件に応じてコーティングされ、この場合、表面が硬い材料はプラチナであり、このプラチナは鋳型の内部表面に、爆発圧着により形成される。

独国特許出願公開第４４０２０４６号明細書から、保護層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。この方法にあっては、銅材料は、保護層を備えている。引き続いて、塗布面領域で、保護層は、保護層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保護層の構成要素の融解によって塗布され、かつ本質的に塗布表面の領域で行われ銅材料の融解によって、この銅材料と結合される。

独国特許出願公開第１９５２０１４９号明細書には、工具、構造部材又は基層上にミリメートルの厚みの層を形成するための熱コーティングの方法及び装置が記載されている。この方法にあっては、基層と添加材料の間に、固く付着した結合を達成するために、基層材料に添加材料は添加され、かつレーザー光線によって融解される。その際、基層に加えて滑らかな壁状の鋳型が用いられ、この鋳型は基層と共に、融解液状の添加材料を少なくとも二つの側、一般には四つの側で、滲出に対して保護し、その際残りの側面の一つ或いは二つの側を経て添加材料及びレーザー光線が照射され、かつ、一方においてレーザー光線と添加材料供給との間で、他方においてはレーザー光線と基層との間の相対運動によって、端部輪郭近傍の、滑らかなコーティングが基層上に生じる。

その側壁にコーティングを備えた鋳型は、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、鋳込み方向で一定の厚みを備えている摩耗保護層を備えた鋳型体を製造するための方法が公知である。しかし、摩耗保護層の厚さは、鋳込み方向に増大させることも可能である。しかし、これによって、熱発散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、以下に述べる鋳型を提供することを課題としている。この鋳型の場合、加熱側面上の鋳型壁温度は鋳込み幅にわたって、特に、メニスカス領域で均一化され、それによって表面品質が更に改善され、かつ鋳型耐用年数が更に改善され、増長し、かつ鋼材トン当たりの鋳型コストが低減される。

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鋳型にあって、漏斗形状鋳込み領域から側方の平行領域への移行領域において水平方向におけるコーティングの厚さは、漏斗形状鋳込み領域及び平行領域でのコーティング厚さより薄いことによって解決される。

鋳型の更なる形態は、従属請求項２−８から明らかである。

更に本発明による鋳型をコーテイングする方法は、コーテイングをワイヤーフレーム溶射又は粉末フレーム溶射であるフレーム溶射方法により行うことによって解決される。

上記方法の更なる形態は、従属請求項１０及び１１から明らかである。

漏斗状部から側方の平行領域への移行領域において、コーティングの厚さが徐々薄くなることにより、鋳型の加熱側面の温度は、特に水平方向に均一化され、かつ鋳込まれたストリップの表面品質が更に改善され、かつ、鋳型の耐用年数が増長される。

漏斗形状鋳込み領域から側方の平行領域への移行領域において、コーティングの厚さは、鋳込み領域及び平行領域におけるコーテイング厚さより薄いことが形態として提案される。そして、移行領域内での流動条件に左右されるより高い表面温度は均一化される。コーティングが同じ厚さの場合、移行領域内で、より高い表面温度が存在している。均一な水平方向の表面温度の分布が、欠点のないストランドの表面のための前提である。

メニスカス領域のコーティングが２から３０μmの層厚みを備えている場合及び/又はコーティングが、非常に低い熱伝導率、非常に高い付着力、熱衝撃耐性のような異なる特性を備えた少なくとも二つのコーティング層からなる場合更に有利である。

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と、及びセラミック層のための粉末フレーム溶射とに細分化されるフレーム溶射のような異なる方法で行われる。

コーティングが、特に高融点材料又はセラミック材料に適している気体安定化されたプラズマ溶射、又は特に１０mm以下の厚いセラミック層に使用される水安定化されたプラズマ溶射のような異なる方法で行うことも可能である。

更に、特に硬質金属材料の添加材料を含む溶射材料に適している高速フレーム溶射方法も適用することが可能である。

本発明の実施例は、図面に基づいて、より詳しく説明する。

鋳型の漏斗形状鋳込み領域の平面図である。 長方形の漏斗形状を備えた鋳込み領域を有する鋳型壁の正面図である。 コーティングを備えた鋳型壁の切開した断面図である。

図１により、鋳型１は、四つの鋳型壁２，３，４，５、例えば、二つの向かい合っている幅広側壁２，３及びこれらの二つの幅広側壁２，３の間の側方に設けられた二つの幅狭側壁４，５からなる。幅広側面壁２，３は、鋳型の上縁６から始まるアーチ状で漏斗形状鋳込み領域７を備えており、この鋳込み領域７は、幅狭側壁４，５に対して、かつ鋳込み方向８（図２参照）に、連続鋳造されるストランドのサイズに低減されている。

図２は、正面図で鋳型壁２を示している。鋳込み領域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可能である。漏斗形状鋳込み領域７は、平行領域１１に移行し、かつこの場合、移行領域１０を形成する。鋳込み方向８は、鋳型上縁６から、鋳型下縁９へと延在している。

鋳型１のコーティング１２は、図３において切開された側方断面図で図示されている。コーティング１２は、鋳型壁２上の、熱い金属と接触する表面に形成される。

１ 鋳型
２ 幅広側面壁
３ 幅広側面壁
４ 幅狭側壁
５ 幅狭側壁
６ 鋳型上縁
７ 鋳込み領域
８ 鋳込み方向
９ 鋳型下縁
１０ 移行領域
１１ 平行領域
１２ コーティング

Claims (11)

1. 液状金属と接触している加熱側面を備える鋳型壁(２,３、４,５)を有し、かつこの加熱側面上にコーティング（１２）を有している、液状金属を鋳造するための漏斗形状鋳込み領域（７）を備えた鋳型において、
   漏斗形状鋳込み領域（７）から側方の平行領域（１１）への移行領域（１０）において水平方向におけるコーティング（１２）の厚さは、漏斗形状鋳込み領域（７）及び平行領域（１１）でのコーテイング厚さより薄いことを特徴とする鋳型。
2. 移行領域（１０）でのコーティング（１２）は、漏斗形状鋳込み領域（７）及び平行領域（１１）でのコーティング（１２）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請求項１に記載の鋳型。
3. 垂直の鋳込み方向(8)で、漏斗形状鋳込み領域（７）の下方領域のコーティング(１２)の厚さが漏斗形状鋳込み領域(７)の上方領域のコーティング厚みの４０％から８０％までの厚さに減少していることを特徴とする請求項１に記載の鋳型。
4. メニスカス領域でのコーティング（１２）は、２から３０μmの層厚みを備えていることを特徴とする請求項１に記載の鋳型。
5. コーティング（１２）の厚さは、異なる特性を備えた少なくとも二つのコーティング層からなることを特徴とする請求項１に記載の鋳型。
6. コーティング（１２）は、セラミックの材料/化合物のいずれか一つ又はそれらの組合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の鋳型。
7. コーティング（１２）は、硬質金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載の鋳型。
8. 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請求項１に記載の鋳型。
9. 請求項１に記載の鋳型(1)をコーティングする方法において
   コーティング（１２）をワイヤフレーム溶射又は粉末フレーム溶射であるフレーム溶射方法により行うことを特徴とする方法。
10. コーティング（１２）を、気体安定化された又は水安定化されたプラズマ溶射方法により行うことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. コーティング（１２）は、高速フレーム溶射により行うことを特徴とする請求項９に記載の方法。

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