JPH05318034A - 連続鋳造用複合黒鉛鋳型 - Google Patents

連続鋳造用複合黒鉛鋳型

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JPH05318034A
JPH05318034A JP15577692A JP15577692A JPH05318034A JP H05318034 A JPH05318034 A JP H05318034A JP 15577692 A JP15577692 A JP 15577692A JP 15577692 A JP15577692 A JP 15577692A JP H05318034 A JPH05318034 A JP H05318034A
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JP
Japan
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graphite mold
mold
continuous casting
graphite
ceramic material
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JP15577692A
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English (en)
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Yoshihiro Yama
善裕 山
Koichi Ohara
弘一 尾原
Akira Yamazaki
明 山崎
Keiichi Kobayashi
敬一 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高品質の銅合金鋳塊を長時間安定して鋳造で
きる連続鋳造用黒鉛鋳型を提供する。 【構成】 連続鋳造用黒鉛鋳型1の少なくとも初期凝固
層2が形成される内面部位にセラミックス材3を複合す
る。 【効果】 銅合金溶湯6中のNi,Si,Al,Cr等
の合金元素が黒鉛鋳型1と反応して前記鋳型内面に炭化
物として凝着して、前記銅合金鋳塊7の初期凝固層2に
欠陥を発生させるのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高品質の銅合金鋳塊を
長時間安定して鋳造できる連続鋳造用複合黒鉛鋳型に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、銅合金等の連続鋳造法には黒
鉛鋳型が多用されていた。この黒鉛鋳型を用いた連続鋳
造法は、図4にその工程説明図を例示したように冷却ジ
ャケット4内に黒鉛製筒5を焼バメて複合した黒鉛鋳型
1内に銅合金溶湯6を注入し、これを冷却凝固させて鋳
塊7となし、この鋳塊7を黒鉛鋳型1からピンチロール
8により連続的に引出す方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
黒鉛鋳型を用いてNi,Si,Al,Cr等の元素を含
有する銅合金を鋳造すると、引出される銅合金鋳塊に鋳
造欠陥が経時的に発生し、又次第に引出抵抗が増大して
鋳塊が破断し、更には湯漏れが生じるという、品質のみ
ならず、安全性にも絡む問題があった。特にCrは鋳造
開始直後から引出抵抗が増大して鋳造が不能になるもの
であった。
【0004】
【課題を解決する為の手段】本発明はこのような状況に
鑑み鋭意研究を行った結果、上記の銅合金鋳塊に鋳造欠
陥が発生し易く又引出抵抗が増大するのは、銅合金中の
合金元素が黒鉛鋳型と反応して炭化物となり、この炭化
物が黒鉛鋳型の黒鉛製筒内に存在する気孔の開口端に凝
着し、この凝着物が初期凝固層(スキン)に引っ掛かっ
て薄い凝固層を破壊し或いは初期凝固層に食込んでその
移動を止める為であることを知見し、又銅合金溶湯中に
黒鉛鋳型材を浸漬する模擬実験により、前記炭化物は黒
鉛鋳型内の微細孔の占積率に比例して増加することを見
出し(図1)、更に研究を重ねて本発明を完成するに至
ったものである。
【0005】即ち、本発明は、連続鋳造用黒鉛鋳型の少
なくとも初期凝固層が形成される内面部位に、セラミッ
クス材が複合されていることを特徴とする連続鋳造用複
合黒鉛鋳型である。
【0006】本発明は、連続鋳造用黒鉛鋳型の少なくと
も初期凝固層が形成される内面部位にセラミックス材料
を複合して、前記の黒鉛鋳型内面における炭化物の生成
及び凝着に伴う欠陥の発生を防止せんとするものであ
る。本発明において、黒鉛鋳型の初期凝固層が形成され
る内面部位に複合するセラミックス材とはAlN,Si
3 4,TiN,BN等の窒化物、TiB2 ,WB等の硼
化物、B4 C,WC,TiC,SiC等の炭化物等のセ
ラミックス材で、1種を単独で用いても、又2種以上を
層状に或いは混合して用いてもよい。前記セラミックス
材のうちAlN,Si3 4 ,BN,TiN,TiCは
熱伝導性に優れている為、鋳型の熱伝導性を損わず、得
られる鋳塊が高品位に維持され特に好ましい材料であ
る。熱伝導性の良好なセラミックス材を用いる時は、そ
の複合長さを鋳型全長の60%程度に長くとっても差し支
えない。複合長さを長く取ると初期凝固層の形成位置が
大きく変動した場合でも良好な鋳塊が得られる。
【0007】本発明において、前記セラミックス材の複
合厚さは0.01〜3mm程度が好ましく、0.01mm未満では、
セラミックス材が鋳造中に局部的に剥離する恐れがあ
り、又3mmを超えると冷却能が低下して鋳塊品質がやや
不安定になる。前記セラミックス材は黒鉛鋳型内面より
突出させて複合すると、初期凝固層形成後の鋳塊と鋳型
内面との間隙、つまりエアギャップが適度にあいて鋳塊
と鋳型とが強く擦れ合うことがなくなり、鋳塊品質が向
上する。黒鉛鋳型内面の所定部位にセラミックス材を複
合する方法は、セラミックス材が厚い場合は、黒鉛鋳型
を割型とし、初期凝固層が形成される黒鉛鋳型内面の所
定部位に所定長さ及び深さの溝を切り、この溝内に所定
形状に成形したセラミックス材を埋め込む方法が一般的
である。又セラミックス材が薄い場合は、一体ものの黒
鉛鋳型にセラミックス材を溶射,蒸着,含浸等の方法で
形成するのが好ましい。又セラミックス材は、黒鉛鋳型
内面に複合する以外に、例えば黒鉛鋳型の初期凝固層が
形成される部位の外周を含む全体をセラミックス材に置
き換えることも可能である。
【0008】図2は本発明の連続鋳造用複合黒鉛鋳型の
態様例を示す側断面説明図である。黒鉛鋳型1の初期凝
固層2が形成される部位にセラミックス材3が複合され
ている。初期凝固層2の形成部位は冷却条件等の変動に
より多少前後するので、セラミックス材3は前記部位を
中心に幅を持たせて複合するのが好ましい。黒鉛鋳型の
初期凝固層が形成される部位は、例えば黒鉛鋳型の抽出
熱量分布図を基に特定する。即ち、黒鉛鋳型の抽出熱量
分布図は、例えば黒鉛鋳型内に熱電対を装入し、これを
移動させて鋳型内の温度分布を測定し、これを基に抽出
熱量を算出して図3に示したような抽出熱量分布図を作
成する。初期凝固層が形成される部位は凝固潜熱が放出
されるので抽出熱量がピークになる。一旦凝固層が形成
されると凝固収縮がおきて、鋳塊は鋳型内面から離れ、
抽出熱量は急激に低下する。
【0009】
【作用】本発明の黒鉛鋳型は、黒鉛鋳型内面の少なくと
も初期凝固層が形成される内面部位にセラミックス材が
複合されているので、銅合金中のNi,Si,Al,C
r等の合金元素が黒鉛鋳型と反応して炭化物を生成する
ことがなく、又炭化物が黒鉛鋳型内面に凝着することも
なく、依って高品質の鋳塊が長時間安定して鋳造され
る。
【0010】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例1 図4に示した横型連続鋳造法により、幅 300mm, 厚さ13
mmのCu−5%Ni−1%Si合金ケークを鋳造した。
鋳型には、内部水冷した銅製ジャケット内に黒鉛製筒を
焼バメた黒鉛鋳型を用いた。黒鉛鋳型の初期凝固層が形
成される内面部位は、予め抽出熱量分布図を求めておい
て特定した。セラミックス材にはAlNを用い、これを
黒鉛鋳型内面の初期凝固層形成部位を中心に前後50mmの
長さに亘り複合した。セラミックス材の厚さ及び黒鉛鋳
型内面からの突起高さは種々に変えた。鋳造温度は1230
℃, 冷却ジャケットの冷却水量は上下各20リットル/
分,鋳型出口で鋳塊に直接掛ける二次冷却水量は50リッ
トル/ 分に設定した。鋳塊は0.2秒引出し、3秒停止、
ストローク8mm、鋳造速度 150mm/分の条件で36時間連
続鋳造した。
【0011】実施例2 図4に示した横型連続鋳造法により外径10mmφのCu−
1%Cr合金ビレットを鋳造した。鋳型には、内部水冷
した銅製ジャケット内に黒鉛製筒を焼バメた黒鉛鋳型を
用いた。黒鉛鋳型の初期凝固層が形成される内面部位
は、予め抽出熱量分布図を求めておいて特定した。セラ
ミックス材にはTiCを用い、これを黒鉛鋳型内面の前
記初期凝固層形成部位を中心に前後50mmの長さに亘り複
合した。セラミックス材の厚さ及び黒鉛鋳型内面からの
突起高さは種々に変えた。鋳造温度は1200℃, 冷却ジャ
ケットの冷却水量は上下各15リットル/分,二次冷却水
量を30リットル/ 分に設定した。鋳塊は 0.2秒引出し、
3秒停止、ストローク 9.6mm、鋳造速度 180mm/分の条
件で30時間連続鋳造した。
【0012】比較例1 実施例1,2において、黒鉛鋳型の内面にセラミックス
材を複合しなかった他は、夫々実施例1,2と同じ方
法、条件によりCu−5%Ni−1%Si合金ケーク又
はCu−1%Cr合金ビレットを鋳造した。得られた各
々の鋳塊について鋳塊品質を調査した。結果を、鋳造状
況を併記して表1に示した。
【0013】
【表1】
【0014】表1より明らかなように、本発明例品(No
1〜9)は、鋳塊品質が良好で、しかも長時間安定して
鋳造ができた。中でもセラミックス材の複合厚さが0.01
mm〜3mmの範囲のもの(No1〜5,8,9)が鋳塊品質
が特に優れ、又セラミックス材が黒鉛鋳型内面より突起
しているもの(No4,5,9)は、鋳塊と鋳型内面との
擦れ合いが皆無となり、更に鋳塊品質が安定して優れて
いた。セラミックス材の厚さが4mmのもの(No6)は冷
却能が低下して鋳塊品質がやや不安定になった。又セラ
ミックス材の厚さが 0.005mmのもの(No7)は、経時的
に欠陥が増加した。これはセラミックス材が局部的に剥
離した為である。他方、比較例品の No10,11は、いずれ
も短時間のうちに鋳造欠陥が発生し出し、その後引出抵
抗が徐々に増加して鋳造不能となった。使用後、黒鉛鋳
型内面を調べたところ、初期凝固層形成部位近辺の鋳型
内面が非常に荒れていた。以上横型連続鋳造法の場合に
ついて説明したが、本発明の黒鉛鋳型は、竪型連続鋳造
法等他の連続鋳造法に適用しても同様の効果が得られる
ものである。
【0015】
【効果】以上述べたように、本発明の複合黒鉛鋳型によ
れば、炭化物が鋳型内面に凝着するようなことがなく、
依って高品質の鋳塊が長時間安定して得られ、工業上顕
著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】黒鉛鋳型内面の気孔率と炭化物生成量の関係図
である。
【図2】本発明の連続鋳造用複合黒鉛鋳型の態様例を示
す側面説明図である。
【図3】黒鉛鋳型の抽出熱量分布図である。
【図4】黒鉛鋳型を用いた連続鋳造法の工程説明図であ
る。
【符号の説明】
1 黒鉛鋳型 2 初期凝固層 3 セラミックス材 4 冷却ジャケット 5 黒鉛製筒 6 銅合金溶湯 7 鋳塊 8 ピンチロール
フロントページの続き (72)発明者 小林 敬一 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造用黒鉛鋳型の少なくとも初期凝
    固層が形成される内面部位に、セラミックス材が複合さ
    れていることを特徴とする連続鋳造用複合黒鉛鋳型。
  2. 【請求項2】 セラミックス材がAlN,Si3 4
    TiN,BN,TiB2 ,WB,B4 C,WC,Ti
    C,SiCのセラミックスのうちの1種以上から構成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の連続鋳造用複
    合黒鉛鋳型。
JP15577692A 1992-05-22 1992-05-22 連続鋳造用複合黒鉛鋳型 Pending JPH05318034A (ja)

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