JPH0474838A - 鋳造用耐熱性鋳型材 - 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、鋳造用耐熱性鋳型材に関し、更に詳しくは、
熱伝導性が優れ、したがって熱放散性が良好で、しかも
軟化温度が高く耐熱性に優れているので、金属や合金の
高速鋳造時に用いる鋳型、とりわけ、鉄鋼の連続鋳造用
鋳型の材料として好適な鋳造用耐熱性鋳型材に関する。

（従来の技術） 従来、金属や各種合金の鋳造用鋳型の材料としては、リ
ン脱酸銅や銀入りの銅などが用いられている。これらの
材料は、いずれも、熱伝導性が良好で、しかも、高生産
性の下で鋳型の製作を可能にする材料である。

ところで、鋳型はその使用時に鋳造している金属や合金
の熱を受けて自らの温度も上昇する。したかって、鋳型
の材料としては、その温度（鋳型温度という）に達して
も軟化せず、常温下における強度を保持していることが
必要になる。

一方、連続鋳造においては、設備の大型化、鋳造速度の
高速化、高稼動化が追求されている。

このような高速連続鋳造における鋳型の材料として上記
したような材料を用いると、従来の比較的低速で連続鋳
造する場合に比べて、鋳型温度が上昇するため、鋳型の
軟化や強度低下を招き、鋳型が短時間で使用不能になる
という問題が生ずる。

これは、材料の熱伝導性の良否で規定される熱放散性が
、鋳造速度の高速化に伴う材料への熱流入の増加によっ
て変化し、流入熱の放散が不充分となることに基づ（問
題である。

したがって、連続鋳造用の鋳型材料としては、上記した
銅合金に代えて、軟化温度も高く、かつ、熱伝導性も一
層良好な材料が要求されている。

このような要求に応える材料として、耐熱性の高い析出
強化型銅合金や、Ｓｎ、Ａｇ、Ｎｉなとの成分を多量に
配合して成る固溶強化型銅合金か提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記した析出強化型銅合金を調製する場合には、Ｃｒ、
Ｚｒのような析出成分の溶体化処理、それに続けて析出
時効処理を必須の処理として行なわなければならない。

そのため、複雑な熱管理等が必要となることからして、
得られる材料の製造コストは高くなる。しかも、析出成
分は必ずしも材料内に均一に析出するわけではなく、偏
析など、析出状態は材料内でばらつ（ことがあるため、
鋳型としての使用時に、鋳型に局部的な熱応力が発生し
て鋳型の変形を招きやすいという問題もある。

また、後者の固溶強化型銅合金は軟化温度が高くその耐
熱性は良好であるが、しかし、ＳｎやＮｉを配合したも
のは、熱伝導率が低下して熱放散性に劣り、例えば、２
ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度では、鋳型温度が合金の耐熱
温度を上まわり、鋳型としての使用が不可能になる。

また、Ａｇを配合した合金は、熱伝導性か低下するとい
う問題は起らないか、しかし、高価なＡｇの多量配合に
より全体の材料コストか上昇するという問題を生ずる。

本発明は、従来の材料における上記した問題を解決し、
熱伝導性か優れ、かつ、軟化温度（耐熱温度）が高（、
しかも、従来のリン脱酸銅と同程度に低コストで製造で
き、鋳造速度か速い連続鋳造用の鋳型材料として用いて
有用な鋳造用耐熱性鋳型材の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段・作用） 上記した目的を達成するために、本発明においては、Ｓ
ｎ　　：　０．０５〜０．２重量％、Ｐ　：　０．００
５〜０．０１５重量％、残部がＣｕから成ることを特徴
とする鋳造用耐熱性鋳型材が提供される。

本発明の鋳型材は、Ｃｕを母相とし、ここにＳｎと大半
のＰが固溶し、また、Ｐの一部が、微細なＣＬＩ３Ｐ相
として母相内に析出している合金である。

この合金は、所定量のＣｕ、Ｓｎ、Ｐから成る合金を溶
解炉で溶製し、その溶湯から鋳塊を製造し、ついで、熱
間加工、冷間加工を順次施したのち、加工歪みの除去を
目的とした焼鈍処理を施すことによって製造される。

この場合、焼鈍は約３００℃で５時間内外に亘って行な
われるが、この焼鈍時の軟化防止や、鋳型としての使用
時における熱変形を防止するために、合金の耐熱温度は
３５０℃以上となるように各成分割合が調整される。

熱間加工時の加工率に関してはと（に限定はな（、鋳塊
寸法、製品寸法、加工機の容量などによって適宜に選定
すればよいが、加工率が低すぎると、鋳塊組織の破壊が
不充分であるため、熱間加工工程において結晶粒が充分
に微細化されないので、２０％以上の熱間加工を行うこ
とが望ましい。

また、冷間加工時の加工率は概ね５〜３０％である。こ
れは、加工率が低すぎると、鋳型材としての必要な強度
を得ることができず、逆に加工率が大きすぎると耐熱性
が低下するからである。

更に、この溶製時には、Ｓｎ、Ｐが母相であるＣｕに固
溶して固溶強化が達成されるとともに、Ｓｎが母相中の
Ｐの平衡分配係数を変化させることにより、鋳造時にデ
ンドライト境界部に微細なＣｕ３Ｐ相を生じさせ、この
Ｃｕ３Ｐ相か後工程である熱間加工工程において結晶粒
微細化相として作用する。

Ｓｎの含有量が０．０５重量％未満の場合には、Ｐの含
有量に関係なく、合金の耐熱温度は３５０℃より低くな
ってしまい、前記した焼鈍の過程で軟化が始まって充分
な強度が得られない。また、０．２重量％を超える場合
は、合金の熱伝導性が低下して、例えば、２ｍ／ｍｉｎ
以上の鋳造速度の鋳型として用いると、鋳型温度が耐熱
温度近くまで上昇して、その強度低下を招く。

この熱伝導性の良否は、通常、電気伝導率の大小で評価
されているが、上記したＳｎが０．２重量％を超える場
合は、電気伝導率が、ｌＡＣ３表示で８０％より小さ（
なる。そのため、熱放散性は悪くなり、上記したような
不都合が生ずるのである。

なお、鋳造速度を例えば４．／ｍｉｎ以上とより高速化
させるためには、電気伝導率はより大きいことか望まし
く、この場合、Ｓｎの好ましい含有量は０．０５〜０，
１５重量％である。

Ｐの含有量か０．００５重量％未満の場合は、合金の溶
製時に、デンドライト境界部に生成するＣｕ３Ｐ相か少
なく、したかって、微細結晶粒の生成も少なくなって、
合金の耐熱性の向上は期待できず、また０、０１５重量
％を超える場合は、本発明のＳｎの含有量の範囲におい
ては、デンドライト境界部にＣｕ（！：ＣｕｚＰの共晶
か生じてしまい、粒界強度が低下する。

（発明の実施例） 第１表に示した組成の合金を溶製し、得られた溶湯から
、厚み３０ｍｍ、幅１００ｍ［１１、長さ２００ｍｍの
合金鋳塊を製造した。

これらの各合金鋳塊を８５０°Ｃで熱間圧延（加工率６
７％）し、厚み１０ｍｍの板材とした。

板材の表面を面側して酸化スケールを除去したのち、常
温下、加工率１２％で冷間圧延を行なって、厚み５ｍｍ
の試料とした。

これらの各試料につき、電気伝導率を測定したのち、引
張試験用サンプルを切出し、これらサンプルを室温から
４５０°Ｃまでの各温度に加熱し、その各温度で１００
時間の焼鈍処理を施してから室温まで冷却して引張試験
に供し、そのときの弓張強度が室温下における引張強度
の８０％値であるときの上記温度を把握し、それをその
合金の軟化温度とした。

以上の結果を第１表に示した。

なお、Ｓｎを０．０５重量％以上添加し、Ｐを０．０２
重量％添加した合金では、引張試験時に試料か粒界破断
を起こし、軟化温度は求められなかった。

（以下余白） 第 表 つぎに、実施例３．実施例７．および比較例１４の合金
から、幅１８００ｍｍ、厚み２５０ｍｍの鋳片が鋳造で
きるような鋳型を製作し、これらの鋳型を用いて、キル
ト鋼を鋳造速度４ｍ／ｍｉｎで連続鋳造し、そのときの
鋳型内面近傍の温度を測定した。

その結果、実施例３．実施例７．比較例１４の各材料の
温度は、それぞれ、３１２°Ｃ，３５７°Ｃ９３９０℃
であった。

すなわち、本発明の材料の鋳型温度の場合はいずれもそ
の軟化温度よりも低くなっているが、比較例材料の鋳型
温度はその軟化温度よりも高い。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の組成の合金は、
その電気伝導率がいずれもｌＡＣ３表示で８０％以上で
あって熱伝導性が優れ、また軟化温度も３５０℃以上と
高い。

したがって、本発明の材料は、熱放散性と耐熱性のいず
れもが優れているので、鋳造速度が大きく、鋳型温度が
高くなりやすい連続鋳造用の鋳型材料としてその工業的
価値は極めて大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｓｎ：０．０５〜０．２重量％、Ｐ：０．００５〜０．
   ０１５重量％、残部がＣｕから成ることを特徴とする鋳
   造用耐熱性鋳型材。