JPH0275448A

JPH0275448A - 連続鋳造用鋳型の製造方法

Info

Publication number: JPH0275448A
Application number: JP63227240A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Nomura; 野村　廣敏; Atsumi Ikeda; 篤美池田
Original assignee: Nomura Techno Res KK
Current assignee: Nomura Techno Res KK
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1990-03-15
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: AU3605889A; JPH0659523B2; US4949773A; AU611296B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、鉄鋼例えば低炭素鋼、高炭素鋼、ステンレス
鋼、特殊合金鋼などを鋳造するための連続鋳造用鋳型の
製造方法に関するものであり、更に詳しくは水冷機構と
一体化した連続鋳造用鋳型の製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術］連続鋳造用鋳型は、一般に熱伝導性の良い銅又は銅合金
から作られているが、この鋳型に注入される溶鋼が非常
に高温であるので、抜熱めために水冷機構を備えている
。従来の水冷機構付きの連続鋳造用鋳型には、鋳型の裏
面に加工されている冷却水通路の形状からスリットタイ
プ、カナルタイプ、それにボルトを取り付けただけで冷
却水通路を鋳型側に設けていないスタッドボルトタイプ
があるが、スリットタイプが一般的である。

第４図（ａ）、（ｂ）はスリットタイプの水冷鋳型の分
解斜視図である。１は鉄材又はステンレス材よりなるバ
ックフレーム（水箱）である、バックフレーム１は上半
部と下半部に分割されており、下半部は冷却水人口２に
連通しており、上半部は冷却水出口３に連通している。

４は鋼材よりなる鋳型であり、そのバックフレーム１と
対向する面には上下方向に沿って複数本のスリット５を
設けてある。このスリット５にはバックフレーム１の下
半部から給水溝６を介して冷却水が流入し、排水溝７を
介してバックフレーム１の上半部に冷却水が流出する。

鋳型４はボルト８を用いてバックフレーム１に固定され
る。このため、バックフレーム１にはボルト８を貫通さ
せるための貫通孔と、水漏れを防止するためのパツキン
９を設ける必要がある。また、バックフレーム１と鋳型
４の間にも、水漏れを防止するためのＯリング１１を設
ける必要がある。さらに、鋳型４にはボルト８を螺着す
るための取付孔１０を設ける必要がある。このため、取
付孔１０を設けた箇所についてはスリット５を設けるこ
とができず、鋳型４のスリット５は必ずしも等間隔毎に
設けることはできない、これは、冷却を不均一とする原
因となる。

第５図（ａ）　、　（ｂ）はカナルタイプの水冷鋳型の
分解斜視図である。スリットタイプとの相違点は、鋳型
４に設けられる冷却水通路が鋳型４の表面に露出せず、
鋳型４の内部を貫通していることである。このため、カ
ナルタイ１では、スリットタイプに比べて鋳型４の板厚
が厚くなる傾向がある。

鋳型４とバックフレーム１はボルト８により固定される
。このため、鋳型４とバックフレーム１の双方について
ボルト固定のための加工が必要であり、水漏れ防止のた
めのパツキンも必要である。

鋳型４における冷却水通路の間にはボルト８の取付孔を
配する必要があり、冷却水通路のピッチは余り狭くする
ことはできない、これは冷却能力低下の原因となる。

第６図はスタッドボルトタイプの水冷鋳型の分解斜視図
である。前二者との相違点は、鋳型４の側に冷却水通路
を設けていない点にある。冷却水通路は、バックフレー
ム１における鋳型４と対向する面にスリット状に形成さ
れ、冷却水人口２から流入した冷却水は、バックフレー
ム１及び鋳型４の表面に沿って流れ、冷却水出口３から
流出する。鋳型４におけるバックフレーム１と対向する
面にはスタッドボルト加工を施し、ボルト８を立設しで
ある。このボルト８はバックフレーム１のボルト孔１２
に貫挿され、ナツト１３及びパツキン９にて固定される
。なお、バックフレーム１と鋳型４の間には、水漏れ防
止のためにＯリング１１を配する必要がある。

［発明が解決しようとする課題］上述の各従来技術にあっては、水冷機構と鋳型を別々に
作り、使用時にはこれらを組み立てて物理的に一体化し
て使用している。このため、従来技術にあっては、次の
ような問題点があった。

■水冷機構と鋳型を組み立てる時に水漏れ防止のための
パツキンやＯリングが必要であり、これらが疲労すると
水漏れが生じる恐れがある。

■水冷機構と鋳型を組み立てて一体化するために、鋳型
の裏面には取付孔や取付ボルトを設ける′必要があり、
そのために本来必要である鋳型厚よりも厚い銅又は銅合
金材を必要とするだけでなく、取付孔等が設けられる箇
所には冷却水通路を設けることができない、したがって
、冷却が不均一になる。

■また、厚い銅又は銅合金材を使用せざるを得ないこと
から、鋳型内部や裏面に種々の方法で冷却水通路を設け
る必要がある。鋳型の裏面にスタッドボルトを取り付け
たタイプでは、鋳型の板厚が比較的薄くなるので、鋳型
に冷却水通路を設けていないが、スタッドボルト加工は
取付孔の形成よりも遥かに手間がかかる。

■鋳型と水冷機構を組み立てるために、鋳型側だけでな
く、水冷機構側にも鋳型を取り付けるための加工が必要
である。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり
、その目的とするところは、鋳型と水冷機構をパツキン
や取付孔、取付ボルトなどを用いることなく一体化し、
冷却の不均一性を解消し、鋳型厚の設定が自由に行える
連続鋳造用鋳型の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明に係る連続鋳造用鋳型の製造方法にあっては、上
記の課題を解決するために、第１図に示すように、連続
鋳造用の組立鋳型において、予め鋳型水冷機構（バック
フレームｌ）に冷却水通路（スリット５）を設け、冷却
水通路にワックス１４を充填して面一となし、その表面
に電気めっきにより銅又は銅合金層（鋳型４）を設けた
後、冷却水通路のワックスを除去して、鋳型水冷機構と
鋳型４を一体化することを特徴とするものである。

なお、冷却水通路にワックスを充填する前に、鋳型水冷
機構における冷却水通路を設けた面に銅又はニッケルめ
っきを施すことが好ましい。

［作用］本発明にあっては、このように、鋳型水冷機構に設けた
冷却水通路にワックスを充填して面一とする工程を含む
ものであるから、冷却水通路が空洞であっても、その空
洞を覆うように電気めっきにより銅又は銅合金層を設け
ることができ、この銅又は銅合金層を鋳型として使用す
れば、パツキンや取付孔、取付ボルトなどを用いること
なく、鋳型水冷機構と鋳型を強固に、しかも水密的に固
定することができる。冷却水通路に充填されたワックス
は、加熱することにより容易に除去することができるの
で、電気めっき後には再び冷却水通路を空洞に戻して冷
却水を通すことができる。この冷却水通路は、取付孔や
取付ボルトを設けるためのスペースを隔てることなく配
置することができるので、冷却の不均一性を防止できる
。また、取付孔や取付ボルトを設ける必要が無いので、
鋳型の厚みも自由に設定することができる。

［実施例］第１図（、）乃至（ｄ）は本発明による連続鋳造用の水
冷鋳型の製造方法を説明するための断面図である。以下
、各工程１こついて説明する。

［（第１図（ａ）参照）まず、バックフレーム１を加工する。バックフレーム１
における鋳型と接合される面には、冷却水通路として複
数本のスリット５を形成する。各冷却水通路は、冷却水
入口２と冷却水出口３に連通せしめる。バックフレーム
材は、鉄又はステンレス材をそのまま利用しても良いが
、鉄材であれば、冷却水通路となるべき箇所に事前に防
錆を兼ねてめっきを施しておくと、その後の工程や実使
用時にも発錆のトラブルが無い。ステンレス材の場合に
は、不動態膜が緻密で、後工程の銀薄層の形成後に電鋳
するに際して銀薄層を脱落、溶解させることなく活性化
することが困難である。そこで、バックフレームの電鋳
面を銅あるいはニッケルめっきで予め被覆しておくのが
望ましい。

乳１１１この工程では、バックフレームを有機溶剤（例えば、ト
リクレン、パークレン、１，１．１−）リクロルエタン
など）で冷温浸漬、蒸気、スプレーなどにより脱脂する
か、あるいはアルカリ脱脂とアルカリ電解脱脂を行う、
要すれば有機溶剤による脱脂とアルカリ脱脂あるいはア
ルカリ電解脱脂を併用しても良い、その後、活性化を経
て銅又はニッケルめっきを施す、その厚みは１０μｍ以
上とする。１０μ−以下ではピンホールが生じやすく、
めっきを被覆する意味がない、また極端に厚くしても無
意味である。

ワックスの　　工　（第１図（ｂ）参照）ワックスは少
なくとも５０℃付近では固体であるものを利用し、また
電鋳後は不要となるので、加熱して除去できるものが良
い、この意味において、８０〜１５０℃の範囲の融点を
持ち、適度な硬さと比較的低収縮のワックスとなるよう
に、ロジンとパラフィンを適度に混合して調合する。ワ
ックスをバックフレームの冷却水通路となる部分に充填
する方法は、例えばワックスを事前に容器に入れて加熱
して溶融し、この溶融状態のワックス中にバックフレー
ムを浸漬し、引き上げて冷却、固化させるか、あるいは
バックフレームを電鋳面を上に向けて水平に置き、この
状態で溶融ワックスを冷却水通路となる部分に流して冷
却、固化させても良い、しかる後、余剰ワックスを削り
取り、電鋳面を研磨して面一とする。ワックスの代わり
にウッド合金などの低悪点合金を利用することも考えら
れるが、活性化処理時にウッド合金の成分が溶出し、め
っきの密着性を阻害するので好ましくない。

ワックス　　の導　　エワックスを導電化する方法としては２方法がある。まず
、事前にワックスの中に金属粉（例えば銅末や銀末）あ
るいはカーボン粉末を混練して導、電化しておく方法と
、バックフレームにワックスを充填した後、表面に導電
粉末を擦り込む方法とがあるが、前者ではワックスを導
電化するために体積比で５０％以上の導電粉末を添加し
なければ効果がなく、後工程でワックスを除去するのが
甚だ困難となるだけでなく、銀粉末の場合には多量の銀
粉末を必要とし不経済であるので、後者の方法が望まし
い。

導電末としては通電性が良く、しかも比較的変質しにく
い銀粉末が最も好ましいことが分かった。

そして、銀粉末としては粒度２０μ儂以下でリン片状の
ものが特に好結果を得る。ワックス面への銀粉末の適用
方法は、例えば銀粉末を電鋳すべき表面に薄く散布し、
これを例えば指で擦り込めば薄く均一な銀の薄層（膜）
をワックスの表面に形成できる。このとき、バックフレ
ーム材の表面にも一部銀薄膜が付着するが、ワックス面
はどには付着力が無く、後工程の酸活性時に除去できる
。

めっき　　　工導電化処理後はめっき（電鋳）工程となるが、これを工
程順に示すと次の通りである。

■脱脂工程アルカリ浸漬脱脂とし、ワックスが軟化膨張しないよう
に、５０℃以下で行う、溶剤脱脂はワックスが軟化溶解
するから使用できない、電解脱脂は発生するガスがワッ
クス上の銀薄層を部分的に浮かす作用があるので、やは
り好ましくない。

■水洗工程この工程では、アルカリ浸漬脱脂により付着した脱脂液
を水洗する。

■酸活性工程この工程の目的は、バックフレーム材の表面の酸化物層
を除去し、めっき（電鋳）をバックフレーム材または事
前に設けためっき層に対して密着させるために最も重要
な工程となるが、それだけでなく、ワックス上に形成し
た銀薄層を溶解させることなく、バックフレーム材また
は事前に設けためっき層のみを溶解、活性化できる薬剤
を使用することが必須となる。この意味で、酸化性の酸
（例えば硝酸など）は好ましいものではなく、有機酸と
非酸化性の鉱酸の組み合わせがバックフレーム表面に施
工された銅に対してもニッケルに対しても最も効果的で
あった。電解酸活性法は、銀薄層の浮きを伴いやすく、
不適当であった。

■水洗工程この工程では、酸活性工程により付着した酸を水洗する
。

■めっき（電鋳）工程（第１図（ｃ）参照）めっき（電
鋳）としては、ニッケル及びその合金２銅及びその合金
の施工が可能であるが、冷却水通路となるべき溝部に充
填されているワックスが膨張しやすいので、できるだけ
室温付近で操作できるめっき液の選定が好ましい、この
意味で、硫酸銅浴、ホウフッ化鋼浴を利用するのが良い
、そして、連続鋳造用鋳型では使用条件が苛酷であるの
で、銅めっきの性質として、機械的強度（引張強さ、耐
力）に優れ、且つ伸びの良いことを必須としており、利
用する銅めっき（電鋳）浴は純度の高いものが得られる
ように、有機物からなる平滑化剤や光沢剤などの添加剤
を含まないことが肝要である。

これらの浴において、有機系の添加剤を併用しないとき
には、粗雑な析出物となりやすく、析出物にボイドなど
の欠陥部を生じやすいので、特定の電解液（めっき液）
を利用してパルス電解、ＰＲ電解すると最も効果的であ
る。

析出（めっき又は電鋳）層の厚みは、少なくともｌｌｌ
ｌ１１以上は必要で、目的に応じて５０餉請まで析出層
を設ける。

めっき液として特に好ましい液組成及びめっき条件を例
示すれば、次の通りである。

く硫酸銅浴〉硫酸ｆＩＡ（５水塩）　　　　　１００〜２００ｇ／ｆ
ｆｉ硫酸　　　　　　　　　　　８０〜１８０ｇ／Ｚ塩
素イオン　　　　　　　　　　適量撹拌　　　　　　　　　　　　　エア液温　　　　　　　　　　　２０〜４０℃電解条件　　
オンタイム　　　１〜１００　＠ｓｅｃオフタイム　１
００〜４００ｍ５ｅｃデユーテイサイクル　１〜１００％平均電流密度０．５〜２　ＯＡ／ｄｍ’くホウフッ化銅
浴〉ホウフッ化銅　　　　　　３ｏｏ〜６ｏｏｇ／ｌホウフ
ッ酸　　　　　　　　　１〜２０ｇ／ｌホウ酸　　　　
　　　　　　　　５〜３０ｇ／ｌ撹拌　　　　　　　　
　　　　　エア液温　　　　　　　　　　　２ｏ〜６０’Ｃ電解条件　
　陰極電流密度　　１〜３０Ａ／ｄａ”陽極電流密度　
　１〜４０　Ａ　／　ｄ＋ｍ”陰極電解時間　　１〜３
０ｓｅｃ陽極電解時間０．５〜２０ｓｅｃ ■機械加工工程この後の工程として、電鋳層を機械加工により仕上げた
後、先に冷却水通路中に充填されているワックスを溶解
除去しても良い、この段階では、ワックス上の銀薄層は
銅で完全に被覆されていて外部からは見えない。この機
械加工工程はワックス除去の有無に拘わらず必要である
。

■ワックス除去工程（第１図（ｄ）参ｍ＞ワックスの融
点以上に加温した熱湯の中に浸漬し、ワックスを溶融除
去する。ワックスは水よりも比重が軽いので、熱湯の中
に浸漬すると、軟化。

溶融し、冷却水通路から流出する。他の方法として、ス
チームを冷却水通路に送り込めば、ワックスは軟化溶融
して流出する。

■加工工程その後の加工については、通常の鋳型に適用されている
コーティング方法等を全て適用することができる。

第２図は本発明の製造方法により得られた連続鋳造用鋳
型の断面図である。同図に示すように、銅又は銅合金よ
りなる鋳型４は取付孔、取付ボルトなどを用いずにバッ
クフレーム１と一体化されている。したがって、鋳型４
の板厚は必要以上に厚くする必要はない。

第３５！ｌは第２図のＡ−Ａ’線についての断面図であ
る。同図に示゛すように、本発明にあっては、取付孔や
取付ボルトが必要ないので、均一な冷却効果が得られる
ように冷却水通路を設計することができる。また、電気
めっきによりバックフレーム１と鋳型４が一体化されて
いるので、パツキンや０リングによる水漏れ防止も必要
ない、しかも、冷却水通路となる部分には事前に銅又は
ニッケルめっきを施しであるので、バックフレームが鉄
材であっても発錆を防止できる。さらに、銅又は銅合金
よりなる鋳型４は元々電鋳により形成されているもので
あるから、操業により損傷しても電鋳を施すことにより
何回でも銅を肉盛りでき、再生が容易である。

［発明の効果］本発明にあっては、上述のように、予め鋳型水冷機構に
冷却水通路を設け、冷却水通路にワックスを充填して面
一となし、その表面に電気めっきにより銅又は銅合金層
を設けた後、冷却水通路のワックスを除去して、鋳型水
冷機構と鋳型を一体化するようにしたから、パツキンや
取付孔、取付ボルトなどを用いることなく、鋳型水冷機
構と鋳型を一体化することができ、最適の水冷効果が得
られるように冷却水通路を構成することができ、また、
鋳型の厚みも自由に設定することができるという効果が
ある。

なお、冷却水通路にワックスを充填する前に、鋳型水冷
機構における冷却水通路を設けた面に銅又はニッケルめ
っきを施すようにすれば、鋳型冷却機構の腐食を防止で
きるので、好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）乃至（ｄ）は本発明の製造方法を説明する
ための断面図、第２図は本発明の製造方法により製造さ
れた連続鋳造用鋳型の断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ
’線についての断面図、第４図（ａ）。（ｂ）は従来例の分解斜視図、第５図（ａ）、（ｂ）は
他の従来例の分解斜視図、第６図はさらに他の従来例の
分解斜視図である。１はバックフレーム、４は鋳型、５はスリット、１４は
ワックスである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）連続鋳造用の組立鋳型において、予め鋳型水冷機
構に冷却水通路を設け、冷却水通路にワックスを充填し
て面一となし、その表面に電気めっきにより銅又は銅合
金層を設けた後、冷却水通路のワックスを除去して、鋳
型水冷機構と鋳型を一体化することを特徴とする連続鋳
造用鋳型の製造方法。
（２）冷却水通路にワックスを充填する前に、鋳型水冷
機構における冷却水通路を設けた面に銅又はニッケルめ
っきを施すことを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用
鋳型の製造方法。