JPH03285741A - 連続鋳造用セラミックス鋳型 - Google Patents

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］ 本発明は金属板にセラミックスを接合した連続鋳造用鋳
型に関する。

［従来の技術］ 従来、例えばセラミックスの接合方法としては、特開平
１−４１２号公報に示すようにセラミックスと被接合体
との間に両者との反応性に富み、かつ強固な結合性を有
する反応生成物を形成する物質で、前記両者の被接合面
の表面より小さい粒径の微粉子もしくは微粉からなる層
を前記表面粗さより大きい厚さで挿入した後に、加圧・
加熱するセラミックス接合方法やあるいは、特開昭５８
−１．２０５７９号公報に示すように、セラミックス・
ガラス等の無機材料基材と白金、銅等の金属基材とを接
合する方法において、前記両基材の接着部に両波接着部
材である無機材料基材粉末を２０〜８０ｗｔ％および金
属基材粉末を８０〜２０υｔ％含むペーストを塗布した
後、加熱する接着方法などが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これ等の接着方法を例えば連続鋳造用の
鋳型として使う場合、加圧・加熱して接合を行う方法は
大型形状のものに対しては、加熱の均一化・設備の大型
化等から困難である。また、金属とセラミックスを接合
した鋳型では、セラミックスは溶鋼と、金属は冷却水と
接しており、両面で温度差が生じる。この時、金属・無
機系接着剤・セラミックスのそれぞれの線膨張率にかな
りの差があるため、紡込作業のようにくり返しの熱を鋳
型が受ける場合、熱に対する緩衝性が小さい無機系接着
剤では接合の境界面でひび割れ・欠損等を発生し、接合
強度を低下させ、剥離等の危険性がある。同様に、無機
系接着剤に金属粉を混合させた場合もその内部で、線膨
張率の差による割れ及び剥離の発生の危険性がある。更
に、従来の接着剤では熱伝導率が小さいために、鋳型と
溶鋼との間の抜熱量が小さく、十分な厚みの安定した凝
固シェルの形成は不可能である。従ってブレークアラ１
〜予防のためにＵｊ造速度の低減が必要となり、生産性
の低下となったり、抜熱特性を改善するために、セラミ
ックスを薄肉化しなければならず、機械的強度や許容摩
耗量の低下等の問題が生じる。

本発明は、前述の欠点である加熱による接合力や熱に対
する低緩衝性・低熱伝導率という問題を解決し、鋳型寿
命が極めて長いセラミックスチップの内張鋳型を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、連続鋳造用鋳型において接着剤を有機系接着
剤とし、かつ、金属粉若しくは金属繊維を添加した有機
系接着剤で該鋳型の銅板とセラミックスチップを接着し
たことにある。

本発明に用いる有機系接着剤としては、エポキシ・シリ
コン・フェノール樹脂系などがあるが、常温での接合が
可能であり、熱に対する緩衝性も大きい利点を有する。

しかしながら、その耐熱温度は最高２６０°Ｃであり、
また、熱伝導率が無機系接着剤と較へて低いといった欠
点がある。よって鋳型のように片面が高温（溶鋼）、も
う片面が常温（冷却水）という温度条件では、接着層で
の温度勾配が急になり、高温側の境界面では２６０°Ｃ
を越えてしまい、接着強度が低下するため鋳型とセラミ
ックスの接着用としては使用できない。

そこで本発明は有機系接着剤に金属粉を添加することに
より、熱伝導率を向上させるとともに、温度勾配をゆる
やかにし、接着層を許容温度範囲内の温度にする。これ
により接着強度の維持と抜熱特性の向」二をはかる。

金属粉の種類は、高熱伝導率の材料ということから、金
・銀・銅・アルミニウム・鉄などがある。

ただし、熱伝導率の良好なものほど効果としては大きい
。その添加量は第１図に示すように熱伝導率・接着強度
・混練作業の３点が関係しており、添加量が６０％より
多い場合、熱伝導率は向」ニするが接着強度は低下し、
又１０％より少ないと抜熱不良となり高温化して有機系
接着剤の強度が低下する。従って鋳型用としては、添加
量を１０〜６０［体積％］とする必要がある。この金属
粉は、接着層の厚みが５０μｍ程度であることから、金
属粉粒子径を最高３０μｍ、平均１０μｍの球形とする
。

また、この金属粉は球形に限ることなく、片状あるいは
繊維状を含むものである。

このように、金属粉を添加した有機系接着剤を使用して
セラミックスと金属を接合する鋳型の場合、従来技術の
ように加圧もしくは加熱して接合する必要がないため大
型形状のものも可能である。

また、溶鋼を注入した時セラミックスは溶鋼と接し、金
属板は冷却水と接しているため両面で温度差を生じるが
、金属板とセラミックスの線膨張率の差による歪応力を
緩衝性の高い有機系接着剤が吸収する作用をするため、
くり返し使用しても割れ・はく離等が発生しない。また
、接着剤内部でも金属が膨張してもまわりの有機系接着
剤が緩衝材となり、内部割れの防止となる。更に金属粉
の添加により接着剤の熱伝導率が向上するため鋳型と溶
鋼との間の抜熱量が大きく、十分な厚みの安定した凝固
シェルの形成が可能となる。

以上のように、鋳型銅板にセラミックスチップを内張す
るに際して、有機系接着剤に金属粉を混入することによ
り熱応力を該有機体の弾性特性で緩衝し、逆に熱負荷に
よる使用不可能な状態を金属粉の伝熱抜熱によって回避
し適用を可能とした。

また、金属粉による熱膨張による接合崩壊性を前記有機
系特有の弾性緩衝により吸収するといった相反する技術
的課題を解決できたことで、連続鋳造用鋳型にセラミッ
クスチップの内張りを可能とし得た。

［実施例］ 以下、湯面下凝固プロセス開発におけるセラミックス張
付モールドについて説明する。使用接着剤はシリコン樹
脂系に金属粉（銅粉）を３３体積％添加したものであり
、銅板とセラミックスを接合している。その詳細を第２
図に示す。図において、１はセラミックスチップ、２は
接着剤、３は銅板、４は、冷却水路となっている。

この鋳型を用いて第２図に基づく熱解析を行った結果、
第３図に示すように有機系に金属を添加しない場合（点
線の比較例）は、鋳型の抜熱特性が得られないで実施化
不可であったものが、第３図の実線の実施例では、現状
連続鋳造鋳型の抜熱特性（−・点鎖線の現在の銅モール
ドの例）とほとんど人差ない抜熱特性が得られている。

テスト的に、この鋳型を用いて２５０ｍｍ口のブルーム
を鋳造した結果、焼付け・セラミックスのはく離もなく
十分な鋳片シェルの形成がはかれた。

［発明の効果］ 以−Ｊ二連入だ如く本発明の連続鋳造用セラミックス内
張鋳型を用いることにより、銅板とセラミックスチップ
の接合が極めて安定しており、しかも、抜熱特性が優れ
ていることから、従前の鋳型同様に高速鋳造が可能とな
り、しかも鋳型自体の長寿命化が図れる。又、セラミッ
クスによって自己潤滑を可能とする等、優れた効果が得
られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金属粉の添加量とその熱伝導率及びその接着
強度を示す図、 第２図は、本発明の連続鎚造用鋳型の断面略図、第３図
は、第２図の鋳型から求められた溶鋼の凝固シェルの生
成厚み（抜熱比）を従来法と比較して示す図、 である。 １：セラミックス、　２：有機系の金属粉入り接着剤、
　３：鋳型銅板、　４：冷却水路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　銅板に複数のセラミックスチップを内張りした連続鋳
   造鋳型において有機系接着剤に金属粉もしくは金属繊維
   を混合して接着したことを特徴とする連続鋳造用セラミ
   ックス鋳型。