JP5640179B1 - Continuous casting mold - Google Patents
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Abstract
鋳型本体11a〜14aが銅又は銅合金からなり、溶鋼又は該溶鋼が凝固したシェルが接する鋳型部材11〜14の内側に、硬質保護層20を介してダイヤモンドライクカーボン層21を有している。この場合の鋳型部材11〜14は、それぞれ対となる短辺と長辺とを有するタイプや筒状のタイプがある。溶鋼又は鋳片が接する鋳型部材11〜14の内側に硬質保護層20を介してダイヤモンドライクカーボン層21を形成しているので、溶鋼及び鋳片との摩擦を極端に下げた連続鋳造鋳型10を提供できる。The mold main bodies 11 a to 14 a are made of copper or a copper alloy, and have a diamond-like carbon layer 21 through a hard protective layer 20 inside the mold members 11 to 14 that are in contact with molten steel or a shell in which the molten steel is solidified. The mold members 11 to 14 in this case include a type having a short side and a long side that form a pair, and a cylindrical type. Since the diamond-like carbon layer 21 is formed through the hard protective layer 20 inside the mold members 11 to 14 with which the molten steel or slab comes into contact, the continuous casting mold 10 with extremely reduced friction between the molten steel and the slab is provided. Can be provided.
Description
本発明は、溶鋼又は鋳片(具体的にはシェル)が接する鋳型部材の内側にダイヤモンドライクカーボン層(DLC)を形成した連続鋳造鋳型に関する。 The present invention relates to a continuous casting mold in which a diamond-like carbon layer (DLC) is formed on the inner side of a casting mold member in contact with molten steel or a slab (specifically, a shell).
特許文献1に記載のように、現状の連続鋳造方法では、鋳型表面と鋳片表面との間には摩擦が存在し、これを低減するために鋳造時にはモールドパウダー(潤滑材)を使用し、鋳造設備にはオシレーション機構が装備されている。
また、特許文献2の第1の実施の形態では、鋳型表面に耐劣化性のあるダイヤモンドなどの材料で作られた被膜が形成された連続鋳造用鋳型が提案され、第2の実施の形態では、鋳型全体がダイヤモンド等の非金属材料で形成されたものが提案されている。
更に、非特許文献1においては、DLC膜の特性及びその応用が記載され、銅系焼結合金用金型を用いた耐久性試験においても、DLC処理を施した金型が未処理のものに比べ、寿命が大幅に伸びることが開示されている。As described in
Further, in the first embodiment of
Furthermore, Non-Patent
しかし、特許文献1では、鋳型表面と鋳片表面の間の摩擦力は鋳型表面の磨耗の原因となり、モールドパウダーは鋳型表面の腐食の原因となっている。
また、特許文献2に記載の鋳型表面を直接ダイヤモンド被膜で覆っている技術においては、鋳型本体が銅又は銅合金からなり柔らかいので、その上にダイヤモンドコーティング層を形成しても表面の硬度を十分に確保できず、更に被覆したダイヤモンドコーティング層が剥離し易く十分な効果を発揮することができないという問題があった。
非特許文献1においては、DLC膜を銅系焼結合金成形金型に応用することが記載されているが、材料として超硬合金を使用しているので、熱伝導率が悪く、連続鋳造鋳型として使用できないという問題があった。However, in
Further, in the technique in which the mold surface described in
Non-Patent
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、少なくとも溶鋼又は鋳片が接する鋳型部材の内側にダイヤモンドライクカーボン層を形成して、溶鋼との摩擦を極端に下げた連続鋳造鋳型を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a continuous casting mold in which a diamond-like carbon layer is formed at least on the inner side of a mold member in contact with molten steel or a cast slab, and friction with molten steel is extremely reduced. With the goal.
前記目的に沿う本発明に係る連続鋳造鋳型は、銅又は銅合金からなる鋳型本体の内側に硬質保護層を介してダイヤモンドライクカーボン層を被覆して、溶鋼又は該溶鋼が凝固したシェル(鋳片)が接する鋳型部材が構成される。なお、ダイヤモンドライクカーボン層としては、例えば密度ρが2.0〜3.5(より好ましくは、2.6〜3.5)の範囲にある耐摩耗性に富むタイプのものを使用するのがよい。 A continuous casting mold according to the present invention that meets the above-mentioned object is a molten steel or a shell (cast slab) in which the molten steel is solidified by coating a diamond-like carbon layer through a hard protective layer on the inside of a mold body made of copper or a copper alloy. ) Is formed. As the diamond-like carbon layer, for example, a layer having a high wear resistance in which the density ρ is in the range of 2.0 to 3.5 (more preferably 2.6 to 3.5) is used. Good.
本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記鋳型部材はそれぞれ対となる短辺と長辺とを有し、前記短辺及び前記長辺の内側の全部又は一部に前記ダイヤモンドライクカーボン層が形成されているタイプのものがある。
また、本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記鋳型部材はチューブラ型であって、前記溶鋼又は前記溶鋼が凝固したシェルが接する内表面の全部又は一部に前記ダイヤモンドライクカーボン層が形成されているタイプのものもある。In the continuous casting mold according to the present invention, each of the mold members has a pair of short side and long side, and the diamond-like carbon layer is formed on all or part of the inside of the short side and the long side. There are some types.
Further, in the continuous casting mold according to the present invention, the mold member is a tubular type, and the diamond-like carbon layer is formed on all or a part of an inner surface of the molten steel or a shell solidified by the molten steel. Some types are also available.
また、本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記硬質保護層は、前記鋳型本体を窒化処理及び/又はショットピーニング処理を行うことによって形成することもできる。
本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記硬質保護層は前記鋳型本体に形成された硬質めっき層からなるのが好ましく、この場合の硬質めっき層は、例えば、Cr、Ni、Co、高硬度Cu又はこれらの合金めっきからなる。
そして、本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記硬質保護層は溶射(例えば、サーメット溶射、自溶性合金溶射)によって形成することもできる。In the continuous casting mold according to the present invention, the hard protective layer may be formed by performing nitriding treatment and / or shot peening treatment on the mold body.
In the continuous casting mold according to the present invention, the hard protective layer is preferably composed of a hard plating layer formed on the mold body, and the hard plating layer in this case is, for example, Cr, Ni, Co, high hardness Cu or It consists of these alloy plating.
In the continuous casting mold according to the present invention, the hard protective layer can be formed by thermal spraying (for example, cermet thermal spraying, self-fluxing alloy thermal spraying).
本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記硬質保護層は前記鋳型本体にブラスト又はエッチングによる凹凸処理がなされた上に形成されているのがより好ましい。
また、本発明に係る連続鋳造鋳型において、前記ダイヤモンドライクカーボン層は、PVD法又はCVD法によって形成されているのが好ましい。In the continuous casting mold according to the present invention, it is more preferable that the hard protective layer is formed on the mold body after being subjected to concavo-convex treatment by blasting or etching.
In the continuous casting mold according to the present invention, the diamond-like carbon layer is preferably formed by a PVD method or a CVD method.
そして、本発明の連続鋳造鋳型において、前記鋳型の上部に位置するメニスカス部には、緩冷却のため、上下に長い多数の縦溝又は多数のディンプルが形成されているのが好ましい。ここで、メニスカス部とは、例えば、平均のメニスカス高さに対して+80mm〜−100mm(より好ましくは、+50mm〜−60mm)の範囲をいう。また、縦溝の幅及び間隔(即ち、非溝部の水平幅)は0.4〜15mm(より好ましくは、0.5〜2.2mm)の範囲とするのが好ましい。なお、ディンプルの場合は、直径が0.5〜3mm(より好ましくは、0.7〜1.5mm)の半球状、円錐状、円筒状、不定形状とし、各ディンプルの隙間が0.5〜3mm程度で格子状又は等間隔で配置されているのが好ましい。 In the continuous casting mold of the present invention, it is preferable that a large number of vertical grooves or a large number of dimples are formed in the meniscus portion located at the upper part of the mold for the purpose of slow cooling. Here, the meniscus portion refers to, for example, a range of +80 mm to −100 mm (more preferably +50 mm to −60 mm) with respect to the average meniscus height. Moreover, it is preferable to make the width | variety and space | interval (namely, horizontal width of a non-groove part) of a vertical groove into the range of 0.4-15 mm (more preferably, 0.5-2.2 mm). In the case of dimples, the diameter is 0.5 to 3 mm (more preferably 0.7 to 1.5 mm), hemispherical, conical, cylindrical, or indefinite, and the gap between each dimple is 0.5 to It is preferable that they are arranged in a lattice shape or at an equal interval of about 3 mm.
なお、本発明に係る連続鋳造鋳型において、硬質保護層の形成は、1)窒化処理、ショットピーニング処理、2)硬質めっき、3)ブラスト処理、エッチング処理、4)溶射処理の1又は2以上を組み合わせて行うこともできる。 In the continuous casting mold according to the present invention, the hard protective layer is formed by one or more of 1) nitriding treatment, shot peening treatment, 2) hard plating, 3) blast treatment, etching treatment, and 4) spraying treatment. It can also be done in combination.
本発明に係る連続鋳造鋳型は、鋳型本体が銅又は銅合金からなり、溶鋼又は溶鋼が凝固したシェルが接する鋳型部材の内側に、硬質保護層を介してダイヤモンドライクカーボン層を被覆状態で有しているので、鋳型部材の内表面の溶鋼及び鋳片に対する摩擦係数が極端に下がり、円滑に鋳片の製造が可能となる。 The continuous casting mold according to the present invention has a diamond-like carbon layer covered with a hard protective layer on the inner side of a mold member made of copper or a copper alloy and in contact with a molten steel or a solidified shell of molten steel. Therefore, the coefficient of friction with respect to the molten steel and slab on the inner surface of the mold member is extremely reduced, and the slab can be manufactured smoothly.
鋳型部材と鋳片との摩擦を極めて小さくすることによって、パウダーレス鋳造又はパウダーの量を減らした鋳造が可能となり、鋳型部材の磨耗や腐食が激減する。
また、ダイヤモンドライクカーボン層の下層に硬質保護層を形成することによって、硬質保護層によるダイヤモンドライクカーボン層の補強がなされ、ダイヤモンドライクカーボン層の剥離がなくなる。更に、強度は硬質保護層で持つので、ダイヤモンドライクカーボン層をより薄くすることができる。By making the friction between the mold member and the slab extremely small, powderless casting or casting with a reduced amount of powder becomes possible, and wear and corrosion of the mold member are drastically reduced.
Further, by forming a hard protective layer below the diamond-like carbon layer, the diamond-like carbon layer is reinforced by the hard protective layer, and the diamond-like carbon layer is not peeled off. Furthermore, since the strength is provided by the hard protective layer, the diamond-like carbon layer can be made thinner.
また、本発明に係る連続鋳造鋳型の使用によって、以下のことが期待できる。
1)本発明に係る連続鋳造鋳型は、単純なパウダー削減による製鋼コストの低減の他、オシレーションマーク無しの超高品質のスラブ等の製造が可能となり、これにより、スカーフィング処理が不要となる。
2)場合によっては、連続鋳造鋳型の設備へのオシレーション装置自体の設置を省略できる。Moreover, the following can be expected by using the continuous casting mold according to the present invention.
1) The continuous casting mold according to the present invention enables the production of ultra-high quality slabs without oscillation marks in addition to the reduction of steelmaking costs by simple powder reduction, which eliminates the need for scarfing treatment. .
2) In some cases, the installation of the oscillation device itself in the continuous casting mold facility can be omitted.
そして、本発明に係る連続鋳造鋳型において、硬質保護層が、鋳型本体を窒化処理、ショットピーニング処理することによって形成される場合は、より処理が簡単になるが、更に上層にめっきや溶射等を行うと、より強固な被膜が形成できる。 And, in the continuous casting mold according to the present invention, when the hard protective layer is formed by nitriding and shot peening the mold body, the processing becomes simpler, but further, plating or thermal spraying is performed on the upper layer. If done, a stronger coating can be formed.
また、本発明に係る連続鋳造鋳型において、硬質保護層がブラスト又はエッチングによる凹凸処理がなされた上に形成されている場合は、これによって接合面積が増えるので、より長期の寿命を有する連続鋳造鋳型とすることができる。 Further, in the continuous casting mold according to the present invention, when the hard protective layer is formed on the concavo-convex process by blasting or etching, the joining area is increased by this, so that the continuous casting mold having a longer life is obtained. It can be.
そして、本発明に係る連続鋳造鋳型において、鋳型部材の上部に位置するメニスカス部に、緩冷却のため、上下に長い多数の縦溝(極細スリット)やディンプルが形成されている場合は、鋳片の初期凝固時の緩冷却制御が可能となる。 And, in the continuous casting mold according to the present invention, when a large number of vertical grooves (extremely fine slits) and dimples are formed on the meniscus portion located above the mold member for slow cooling, It is possible to control the slow cooling during the initial solidification.
続いて、本発明を具体化した実施例について説明し、本発明の理解に供する。
図1(A)、(B)に示すように、本発明の一実施例に係る連続鋳造鋳型10は、鋳型部材を構成する、対向する短辺11、12と、対向する短辺11、12を挟むようにして配置された長辺13、14とを有し、短辺11、12及び長辺13、14の外側に固定して配置された水冷構造のバックプレート15〜18を有している。Then, the Example which actualized this invention is described and it uses for an understanding of this invention.
As shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), a
短辺11、12及び長辺13、14は、熱伝導性のよい銅又は銅合金からなる板状の鋳型本体11a〜14aと、鋳型本体11a〜14aの内側表面にそれぞれ形成された硬質保護層20と、それぞれの硬質保護層20の表面に形成されたダイヤモンドライクカーボン層(DLC)21とを有している。
The
硬質保護層20は、1)鋳型本体11a〜14aの内側面を窒化処理及び/又はショットピーニング処理して形成する方法と、2)鋳型本体11a〜14aの内側面にクロム(Cr)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、高硬度銅(Cu)、又はこれらの合金(NiCo合金)から硬質めっきを行って硬質めっき層として形成する方法と、3)鋳型本体11a〜14aの内側面に硬質材料(例えば、金属と硬質セラミック粉の混合物)を溶射して形成する方法、4)これらの2以上を併合して形成する方法がある。溶射する材料にはサーメット材(又は自溶性合金)を使用してもよい。
The hard
なお、硬質めっきは、具体的にNi系合金めっき、Co−Ni系合金めっき、硬質(高硬度)Cuめっき(合金めっきを含む)等がある。また、溶射材料には、1)Ni又はCoをベースにしたCr−Si−B系の合金、2)Co、Ni又はCo−Ni系の合金に、炭化物、窒化物、硼化物を添加したもの等がある。 Specific examples of the hard plating include Ni-based alloy plating, Co—Ni-based alloy plating, and hard (high hardness) Cu plating (including alloy plating). In addition, the thermal spray material is 1) a Cr-Si-B alloy based on Ni or Co, and 2) a carbide, nitride, boride added to a Co, Ni or Co-Ni alloy. Etc.
ここで、硬質保護層20をめっきによって形成する場合の厚みは、例えば、0.01〜3mm程度(より好ましくは、0.1〜1mm)で、溶射によって形成する場合は、例えば、0.01〜3mm程度(より好ましくは、0.05〜1mm)である。
なお、硬質保護層20の厚みが厚すぎる場合は連続鋳造鋳型10の抜熱が悪くなり、硬質保護層20と鋳型本体11a〜14aとの熱膨張係数が異なる場合は剥がれ易くなる。また、硬質保護層20の厚みが薄すぎると、硬質保護層20の強度がなくなり、疵が発生し易くなる。Here, the thickness when the hard
In addition, when the thickness of the hard
硬質保護層20の表面(内側面)には、ダイヤモンドライクカーボン層21が形成されている。このダイヤモンドライクカーボン層21は、図2(A)、(B)に示すダイヤモンド構造(sp3)とグラファイト構造(sp2)を合わせ持つもので、図2(C)に示す構造を有する。図2(D)に示す状態図において、a−C(アモルファスカーボン)、ta−C(テトラヘドラルアモルファスカーボン)を用いる。A diamond-
硬質保護層20及びダイヤモンドライクカーボン層21は、鋳型本体11a〜14aの内側全面に行うのが施工上容易であるが、鋳型本体11a〜14aの内側表面で、溶鋼及び鋳片に直接する可能性がある部分のみに硬質保護層20及びダイヤモンドライクカーボン層21を形成してもよい。
また、硬質保護層20を形成する前に、鋳型本体11a〜14aの内面に窒化及び/又はショットピーニングによる硬化処理を行ってもよいし、鋳型本体11a〜14aの内面にブラスト又はエッチングによる凹凸(形成)処理を行って表面粗度を大きくし、その表面に更に形成するめっき層又は溶射層の付着をよくしてもよい。The hard
Moreover, before forming the hard
ダイヤモンドライクカーボン層21の形成は、図2(D)に示すように、原料として炭化水素系ガスを用いたCVD(Chemical Vapor Deposition)法で製造したが、固体カーボンを原料とするPVD(Physical Vapor Deposition)法を用いることもできる。いずれの場合も、その方法自体は周知であるので、詳しい説明を省略する。
The diamond-
ダイヤモンドライクカーボン層21の厚みは、極めて薄く0.001〜5μm(1〜5μmがより好ましい)程度であるが、更に厚い場合も本発明は適用される。なお、ダイヤモンドライクカーボン層21を過度に厚くすると母材(鋳型本体11a〜14a、硬質保護層20)への密着力が下がる。このダイヤモンドライクカーボン層21は、アモルファス構造のため原子構造が均一で安定し、高耐蝕性を有する。
また、このようにして形成された短辺11、12及び長辺13、14の内側は、表面にダイヤモンドライクカーボン層21を有するので、図4に示すように、鋳片に対する摩擦係数が0.1以下(但し、Niが保護層の場合は0.3程度)と小さい。なお、表1に炭素系材料の特性比較を示すが、DLCは極めて高い硬度を有していることが判る。The diamond-
Further, since the inside of the
また、この実施例に係る連続鋳造鋳型10においては、CVD法又はPVD法を用いることによって、ダイヤモンドライクカーボン層21の成膜ランニングコストを、1)材料(炭化水素系ガス)費が極めて安く、2)製造に必要な電気代が安いので、低減でき、更に、3)成膜時間も2μm/h程度で製造コストが安価であるという利点がある。
Further, in the
更に、ダイヤモンドライクカーボン層21を直接銅又は銅合金製の鋳型本体11a〜14aに形成した場合は、鋳型本体11a〜14a自体が柔らかいので、密着性と耐磨耗性が優れているとは言えないが、ダイヤモンドライクカーボン層21と鋳型本体11a〜14aとの間に硬質保護層20を形成することによって、より強固な高耐磨耗性及び高耐蝕性の連続鋳造鋳型10とすることができる。
Furthermore, when the diamond-
また、図1(C)、(D)に示すように、鋳型本体11a〜14aのメニスカス部23に緩冷却用の上下に長い縦溝22を所定ピッチ(a+b)で形成することも可能である。この場合縦溝22の断面を半円とすると、縦溝の幅b及び間隔(即ち、非溝部の水平幅)aはそれぞれ、0.4〜15mm(より好ましくは、0.5〜2.2mm)の範囲とするのが好ましい。なお、縦溝22は、図1(D)に示すように、平均メニスカス高さ(位置)に対して+80mm〜−100mm(より好ましくは、+50mm〜−60mm)の範囲とするのが好ましい。即ちc=20〜80mm、d=40〜100mm程度が好ましい。
Further, as shown in FIGS. 1C and 1D, it is possible to form vertically
このように、メニスカス部23に水平方向に多数並んだ縦溝22を形成することによって、溶鋼及び溶鋼が凝固したシェル(鋳片の一部)が接する鋳型部材(短辺11、12及び長辺13、14)で構成される連続鋳造鋳型10による緩冷却を行うことができる。この場合、硬質保護層20及びダイヤモンドライクカーボン層21は凹凸形状に沿って形成される。なお、縦溝の断面は半円形状だけでなく、三角形、四角形、円弧状等の種々の場合が採用できる。また、メニスカス部に緩冷却用の多数のディンプルを形成してもよい。
In this way, by forming a plurality of
次に、上記した連続鋳造鋳型10と従来の連続鋳造鋳型の摩耗指数(摩耗量)と摩擦係数を実際に求めたデータを図3、図4に示す。図3、図4において、1は鋳型本体11a〜14a(基材)にNiめっきを行ってダイヤモンドライクカーボン層を形成した例を、2は基材にCoめっきを行ってダイヤモンドライクカーボン層を形成した例を、3は基材に耐摩耗性材料の溶射を行ってダイヤモンドライクカーボン層を形成した例を示す。また、4は基材の表面にNiめっきだけを、5は基材の表面にCoめっきだけを、6は基材の表面に溶射のみを行った例を示す。
Next, FIG. 3 and FIG. 4 show data obtained by actually obtaining the wear index (wear amount) and the friction coefficient of the
ここで、以上のめっき及び溶射被膜の厚みは0.1〜0.2mmであり、溶射材料として硬質材料(例えば、WC)を含むサーメットを用いた。
なお、図3の「摩耗指数」は、以下の式によって表される摩耗量と同一とした。
摩耗量=μ・P・L/Hv
ここで、μ:摩擦係数(図4参照)、P:面圧、L:摺動距離、Hv:被膜の強度Here, the thickness of the above plating and thermal spray coating is 0.1 to 0.2 mm, and a cermet containing a hard material (for example, WC) was used as the thermal spray material.
The “wear index” in FIG. 3 was the same as the wear amount represented by the following equation.
Amount of wear = μ · P · L / Hv
Here, μ: friction coefficient (see FIG. 4), P: surface pressure, L: sliding distance, Hv: strength of coating
以上の実験から、基材にNiめっきを行いその上にダイヤモンドライクカーボン層を形成した場合は、基材にCoめっき層又は溶射層を形成してダイヤモンドライクカーボン層を形成した場合に比べて摩擦係数が大きくなり、摩耗指数が大きくなるが、従来のダイヤモンドライクカーボン層を形成しないNiめっき層、Coめっき層、溶射層を形成した場合に比較して格段の効果(摩擦係数の減少、摩耗指数の減少)を齎す。なお、「摩耗なし」は摩擦係数μが0.001以下を示す。 From the above experiments, when Ni-plated on the base material and a diamond-like carbon layer was formed thereon, friction was greater than when a diamond-like carbon layer was formed by forming a Co-plated layer or a sprayed layer on the base material. Although the coefficient increases and the wear index increases, the effect (reduction of the friction coefficient, wear index) is significantly higher than when the conventional Ni-plated layer, Co-plated layer, and sprayed layer that do not form a diamond-like carbon layer are formed. Deceive). “No wear” indicates that the friction coefficient μ is 0.001 or less.
次に、DLC膜を形成した鋳型部材のヒートサイクル試験を行った試験例について説明する。ヒートサイクル試験は400℃の加熱と水冷の繰り返しを行うことによって実施した。以下の試験例において、ダイヤモンドライクカーボン層の厚みは0.5〜2μm程度(実際には、0.001〜5μmの範囲でも可能)、めっき層の厚みは0.5〜1mmであった。 Next, a test example in which a heat cycle test of a mold member on which a DLC film is formed will be described. The heat cycle test was carried out by repeating heating at 400 ° C. and water cooling. In the following test examples, the diamond-like carbon layer had a thickness of about 0.5 to 2 μm (actually in the range of 0.001 to 5 μm), and the plating layer had a thickness of 0.5 to 1 mm.
表2に示すように、1)銅板(CCM−BS)+ダイヤモンドライクカーボン層、2)銅板+Niめっき(硬質保護層)+ダイヤモンドライクカーボン層、3)銅板+CoNiめっき(硬質保護層)+ダイヤモンドライクカーボン層、4)銅板+自溶性合金溶射(硬質保護層)+ダイヤモンドライクカーボン層、5)銅板+Niめっき+サーメット溶射+ダイヤモンドライクカーボン層、6)銅板+サーメット溶射(WC,Ni等合金)+ダイヤモンドライクカーボン層について行った。なお、溶射皮膜は0.5mm程度の厚みであった。また、表2の試験例2〜6においては「銅板+」を省略している。 As shown in Table 2, 1) copper plate (CCM-BS) + diamond-like carbon layer, 2) copper plate + Ni plating (hard protective layer) + diamond-like carbon layer, 3) copper plate + CoNi plating (hard protective layer) + diamond-like Carbon layer, 4) Copper plate + self-fluxing alloy spray (hard protective layer) + diamond-like carbon layer, 5) Copper plate + Ni plating + cermet spraying + diamond-like carbon layer, 6) Copper plate + cermet spraying (alloys such as WC, Ni) + It performed about the diamond-like carbon layer. The sprayed coating had a thickness of about 0.5 mm. In Test Examples 2 to 6 in Table 2, “copper plate +” is omitted.
以上の試験例2)〜4)においてはヒートサイクル100回であっても割れが発生しなかった。試験例5)においては100回目で損傷がなく、6)では20回目で剥がれが生じた。この6)の理由は、非自溶性サーメット材と母材(銅)との接合が十分でないからである。一方、自溶性合金溶射においては、溶射後に加熱するので、溶射膜と母材が拡散接合しているものと考えられる。 In the above test examples 2) to 4), cracks did not occur even after 100 heat cycles. In Test Example 5), there was no damage at the 100th time, and in 6), peeling occurred at the 20th time. The reason of this 6) is that the non-self-soluble cermet material and the base material (copper) are not sufficiently joined. On the other hand, in self-fluxing alloy spraying, since it is heated after spraying, it is considered that the sprayed film and the base material are diffusion bonded.
次に、表面にダイヤモンドライクカーボン層をそれぞれ形成した、試験例1)〜4)について、鋳型部材の耐酸性試験を行った。
1)銅板(CCM−BS)+ダイヤモンドライクカーボン層、については腐食が発生し、2)Niめっき(硬質保護層)+ダイヤモンドライクカーボン層、3)CoNiめっき(硬質保護層)+ダイヤモンドライクカーボン層、4)溶射(硬質保護層)+ダイヤモンドライクカーボン層については数時間経過後も腐食反応は見受けられなかった。従って、硬質保護層+ダイヤモンドライクカーボン層を形成することによって、優れた耐蝕性を有することが判る。Next, an acid resistance test of the mold member was performed for Test Examples 1) to 4) in which a diamond-like carbon layer was formed on the surface.
1) Corrosion occurs for copper plate (CCM-BS) + diamond-like carbon layer, 2) Ni plating (hard protective layer) + diamond-like carbon layer, 3) CoNi plating (hard protective layer) + diamond-like carbon layer 4) No corrosion reaction was observed after several hours for thermal spraying (hard protective layer) + diamond-like carbon layer. Therefore, it can be seen that by forming the hard protective layer + diamond-like carbon layer, it has excellent corrosion resistance.
本発明は前記実施例、実験例に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲での、材料変更、厚み変更、数値の変更を行う場合も本発明は適用される。
また、鋳型本体の粗面化処理(凹凸処理)、鋳型本体の表面硬化処理、めっき層の形成、溶射層の形成を組み合わせて硬質保護層を形成し、最後にダイヤモンドライクカーボン層を形成する場合も本発明は適用される。
また、前記実施例において、連続鋳造鋳型は長辺及び短辺を有するものであったが、筒状(断面略角形、断面円形、チューブラタイプ)の鋳型であってもその内面に硬質保護層及びダイヤモンドライクカーボン層を形成するものであれば適用される。The present invention is not limited to the above-described examples and experimental examples, and the present invention is also applied to the case where material change, thickness change, and numerical value change are made without changing the gist of the present invention.
Also, when a hard protective layer is formed by a combination of roughening treatment (unevenness treatment) of the mold body, surface hardening treatment of the mold body, formation of a plating layer, and formation of a sprayed layer, and finally a diamond-like carbon layer is formed. The present invention also applies.
Moreover, in the said Example, although the continuous casting mold has a long side and a short side, even if it is a cylindrical mold (substantially square cross section, circular cross section, tubular type), a hard protective layer and Any diamond-like carbon layer can be applied.
本発明にかかる連続鋳造鋳型は、鋳型本体の内側に硬質保護層を介してダイヤモンドライクカーボン層を被覆しているので、鋳型内面と鋳片との摩擦が著しく減少し、更に長期の寿命を有する連続鋳造鋳型を提供できる。 In the continuous casting mold according to the present invention, the diamond-like carbon layer is coated on the inner side of the mold body via the hard protective layer, so that the friction between the inner surface of the mold and the slab is remarkably reduced, and the lifetime is longer. A continuous casting mold can be provided.
10:連続鋳造鋳型、11、12:短辺、13、14:長辺、11a〜14a:鋳型本体、15〜18:バックプレート、20:硬質保護層、21:ダイヤモンドライクカーボン層、22:縦溝、23:メニスカス部 10: Continuous casting mold, 11, 12: Short side, 13, 14: Long side, 11a-14a: Mold body, 15-18: Back plate, 20: Hard protective layer, 21: Diamond-like carbon layer, 22: Vertical Groove, 23: meniscus part
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