JPH0636963B2 - 連続鋳造用鋳型 - Google Patents

連続鋳造用鋳型

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JPH0636963B2
JPH0636963B2 JP61072214A JP7221486A JPH0636963B2 JP H0636963 B2 JPH0636963 B2 JP H0636963B2 JP 61072214 A JP61072214 A JP 61072214A JP 7221486 A JP7221486 A JP 7221486A JP H0636963 B2 JPH0636963 B2 JP H0636963B2
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mold
composite material
continuous casting
based composite
metal carbide
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忠志 平賀
明義 森
裕 赤羽
義等 山脇
隆男 坂東
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Nippon Steel Corp
Osaka Fuji Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
Osaka Fuji Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/059Mould materials or platings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は連続鋳造用鋳型に関する。
(従来の技術) 近年、連続鋳造においては、操業の高速化とオンライン
での鋳造巾変更技術の発達に伴い、連続鋳造用鋳型に要
求される性能も過酷なものとなり、銅製鋳型の耐久性を
向上させるため、最近では、銅製鋳型の内壁面にNiメッ
キ層を形成したもの、Niメッキ層のうえにNi−PやCrの
メッキ層を積層したもの(例えば、特開昭52−528
28号公報)、あるいは自溶合金を溶射して表面処理し
たものが汎用されてきている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、これらの保護膜を形成した連続鋳造用鋳
型であっても反復使用すると、凝固殻の摺動により鋳型
下部の保護層が摩耗するため、頻繁に鋳型の摩耗面を補
修する必要があった。しかも、保護層をメッキで形成し
たものでは、局部的な補修ができないため、鋳型表面に
残存している総てのメッキ層を除去して再度メッキ層を
形成しなければならず、補修する度に銅の肉厚が薄くな
り数回の補修で使用不可能になるという問題があった。
また、保護層を自溶合金で形成したものでは、補修する
度に熱処理しなければならないことから熱変形を生じ、
その反復使用が制限されるという問題があった。
他方、保護層形成材料として自溶合金以外の金属材料、
例えば、クロム、コバルト等を用い、その粉末をプラズ
マ溶射法により銅素材表面に溶射して保護層を形成する
ことが考えられるが、これらの金属の溶射被膜は銅素材
との密着力が弱いため、連続モードで操業される連続鋳
造用鋳型には適用することが不可能であった。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、前記問題を解決するための手段として、銅製
鋳型の内壁面に超音速フレーム溶射法により形成された
溶射被膜からなる保護層を有し、前記溶射被膜がニッケ
ルおよび金属炭化物系複合材料からなり、該溶射被膜中
の金属炭化物系複合材料の含有量が鋳型内壁面側から表
面側へ連続的にまたは段階的に増大していることを特徴
とする連続鋳造用鋳型を提供するものである。
好ましい実施態様においては、保護層は金属炭化物系複
合材料からなり、金属炭化物系複合材料中の金属炭化物
含有量が鋳型内壁面側から表面側へ連続的に漸増する単
一の溶射被膜で形成される。
また、他の実施態様においては、保護層が積層された複
数の溶射被膜からなり、最下層の溶射被膜がニッケル単
体で形成され、最上層の溶射被膜が金属炭化物系複合材
料単体で形成される。
なお、金属炭化物系複合材料としては、コバルトを含有
するタングステンカーバイトまたはチタンカーバイト、
あるいはコバルト、ニッケルおよびクロムを含有するタ
ングステンカーバイトまたはチタンカーバイトなどが挙
げられるが、これらに限定されるものではない。
(作用) 本発明に係る連続鋳造用鋳型は、鋳型の銅素材表面に形
成する下地として銅との相溶性の良いニッケルあるいは
金属炭化物系複合材料中のニッケル、コバルトおよびク
ロムを利用すべく、保護層形成材料としてニッケルおよ
び金属炭化物系複合材料を採用し、これを金属炭化物系
複合材料の含有量を最少から最大になるように制御しつ
つ超音速フレーム溶射法で鋳型の銅素材表面に吹き付
け、金属溶射被膜と銅素材との密着力を向上させる一
方、保護層の表面を金属炭化物系複合材料単体またはそ
れとニッケルとの混合物で形成することにより耐摩耗
性、耐熱性を向上させるようにし、また、スラグとの反
応を抑制し、かつ、金属炭化物系複合材料は高硬度であ
るが脆くて熱衝撃によるクラックを発生し易いという問
題を解決するため、保護層の鋳型表面に接する部分と表
面との間の中間部分を、鋳型表面側から保護層表面へ行
くほど金属炭化物系複合材料または金属炭化物材料中の
金属炭化物の含有量が連続的にあるいは段階的に増大す
るようにし、これにより、層状組織の欠陥である各層間
の物理的性質の相違による熱衝撃や層間の剥離を緩和
し、溶射被膜の延伸性および密着力を向上させ、耐用度
を向上させるようにしたものである。また、超音波フレ
ーム溶射法を採用することにより、局部的補修を可能に
したものである。
(実施例) 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。
第1図は、連続鋳造用鋳型の短辺側鋳型の断面を示し、
1は銅で形成された鋳型ベースで、その内壁面には複数
層の金属溶射被膜からなる保護層2が形成されている。
銅製鋳型ベース1上に下地として形成される保護層2の
最下層の溶射被膜3aはニッケル単体で形成され、最上層
の溶射被膜3eはコバルト含有タングステンカーバイト単
体(WC−12Co)で形成されている。最下層3aと最上
層3eとの間に形成される中間層3b〜3dはニッケルとコバ
ルト含有タングステンカーバイト(WC−12Co)とか
らなり、その中間層中のWC−12Coの含有量は、上層
にいくに従って順次増大するようにしてある。
前記溶射被膜は、水素、プロピレンなどの可燃性ガスを
超音波フレーム溶射ガン内で爆発的に燃焼させて音速の
4〜5倍に達する超音波のガスフレームを発生させ、そ
れによりニッケル粉末および/またはコバルト含有タン
グステンカーバイトの粉末を熔融、噴射させる超音波フ
レーム溶射法により形成されている。
前記構造の連続鋳造用鋳型の特性を調査するため、第1
表および第2表に示す構成の保護層を銅片の表面に形成
し、その耐摩耗性、耐熱性、スラグとの反応性および耐
剥離性について測定したところ、耐剥離性以外の特性に
ついては、それぞれ多層金属メッキのものより優れた性
能が得られた。また、耐剥離性については多層金属メッ
キのものと同等の結果を示した。
耐摩耗性については、第2図に示す構造の高温摺動摩耗
試験機を用いて、実際の連続操業とほぼ等しい条件を模
擬的に再現し、鋼塊表面に付着したスラグによる摩耗、
被膜の割れ、剥離、傷の状態を観察した。前記高温摺動
摩耗試験機は支持台11に、鋼塊に相当する相手材12
を固定してヒータ17で加熱するようにし、一端を固定
された支持片13の他端に荷重片14を取り付けて加圧
ローラ15を介して試験片10に荷重をかけながら、モ
ータ16で駆動されるリンク機構18により試験片10
を往復駆動し、試験片10と相手材12との間にスラグ
形成材、例えば、アルミナを介在させて摺動させるよう
にしたものである。
また、耐熱性およびスラグとの反応性については、第3
図に示す構造の連続鋳造用模擬モールド試験機を用い、
銅製ベースの表面に保護層を形成してなる試験モールド
20と固定モールド21で鋳型を形成させ、試験モール
ド20に内設した冷却水路に配管25により冷却水を流
して水冷しながらエレクトロスラグ溶接法によりワイヤ
ー22を溶融させて鋳型内に溶湯23を形成させ、ダミ
ーバ24を4.5mm/minの一定速度で引き抜いてスラブ
を鋳造した後、試験モールド20から試料を採取し、被
膜の劣化状況を調べた。
なお、前記実施例においては、いずれも最上層を金属炭
化物系複合材料単体で形成しているが、必ずしもその必
要は無く、金属炭化物系複合材料の少量のニッケルを含
有させたもので形成しても良い。
また、前記実施例では、いづれも保護層を積層された複
数の溶射被膜で形成し、保護層中の金属炭化物系複合材
料の含有量を段階的に増加させているが、必ずしもその
必要はなく、超音速のガスフレームを用いて溶射被膜を
形成する過程で、原料粉末の組成を初めはニッケル粉末
単体のみとし、次いで金属炭化物系複合材料、例えば、
コバルト含有タングステンカーバイトの粉末を添加して
いき、その添加量を徐々に増大させて原料粉末の組成を
変えることにより、保護層中の金属炭化物系複合材料の
含有量を連続的に増大させるようにしても良い。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、耐摩
耗性、耐熱性に優れ、スラグとの反応性が小さく、耐久
性に優れた連続鋳造用鋳型を得ることができる。また、
保護層が超音波フレーム溶射法により形成されているた
め、局部的に摩耗した場合であっても全体の保護層を除
去することなく補修をすることができるなど優れた効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る連続鋳造用鋳型の断面図、第2図
は高温摺動摩耗試験機の説明図、第3図は連続鋳造用模
擬モールド試験機の説明図である。 1:長辺側鋳型ベース、2:短辺側鋳型ベース、2:保
護層、3a:最下層の溶射被膜、3b〜3d:中間層、3e:最
上層の溶射被膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤羽 裕 和歌山県和歌山市湊1850番地 住友金属工 業株式会社和歌山製鉄所内 (72)発明者 山脇 義等 大阪府高石市高砂3丁目65番地 大阪富士 工業株式会社テクノロジーセンター内 (72)発明者 坂東 隆男 大阪府高石市高砂3丁目65番地 大阪富士 工業株式会社テクノロジーセンター内 (56)参考文献 特開 昭59−73153(JP,A) 特公 昭60−38222(JP,B2)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銅製鋳型の内壁面に超音速フレーム溶射法
    により形成された溶射被膜からなる保護層を有し、前記
    溶射被膜がニッケルおよび金属炭化物系複合材料からな
    り、該溶射被膜中の金属炭化物系複合材料の含有量が鋳
    型内壁面側から保護層表面側へ連続的にまたは段階的に
    増大していることを特徴とする連続鋳造用鋳型。
  2. 【請求項2】前記保護層が、金属炭化物系複合材料から
    なり、金属炭化物系複合材料中の金属炭化物含有量が鋳
    型内壁面側から表面側へ連続的に漸増する単一の溶射被
    膜からなる特許請求の範囲第1項記載の連続鋳造用鋳
    型。
  3. 【請求項3】前記保護層が積層された複数の溶射被膜か
    らなり、最下層の溶射被膜がニッケル単体からなり、最
    上層の溶射被膜が金属炭化物系複合材料単体からなる特
    許請求の範囲第1項記載の連続鋳造用鋳型。
  4. 【請求項4】前記金属炭化物系複合材料がコバルトを含
    有するタングステンカーバイトまたはチタンカーバイト
    である特許請求の範囲第1項〜第3項のいづれか一項記
    載の連続鋳造用鋳型。
  5. 【請求項5】前記金属炭化物系複合材料がコバルト、ニ
    ッケルおよびクロムを含有するタングステンカーバイト
    またはチタンカーバイトである特許請求の範囲第1項〜
    第3項のいづれか一項記載の連続鋳造用鋳型。
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JPS62227554A JPS62227554A (ja) 1987-10-06
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