JPH07155909A - 耐溶損性に優れた連続鋳造用水冷鋳型 - Google Patents

耐溶損性に優れた連続鋳造用水冷鋳型

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JPH07155909A
JPH07155909A JP30204393A JP30204393A JPH07155909A JP H07155909 A JPH07155909 A JP H07155909A JP 30204393 A JP30204393 A JP 30204393A JP 30204393 A JP30204393 A JP 30204393A JP H07155909 A JPH07155909 A JP H07155909A
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JP
Japan
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water
continuous casting
cooled mold
mold
alloy powder
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JP30204393A
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Fumio Kawakami
文雄 河上
Masahiro Nakagawa
政宏 仲川
Tokuhachirou Sakamoto
徳八郎 坂本
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DAIICHI METEKO KK
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DAIICHI METEKO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】長時間の連続運転が可能な、耐溶損性に優れた
連続鋳造用水冷鋳型を提供する。 【構成】銅または析出硬化型合金銅を母材とする連続鋳
造用水冷鋳型の溶鋼接触面にNi−P無電解メッキ処理
をしたメッキ層と、該メッキ層の表面に直接Ni基また
はWC/Co基を有する合金粉末材料を極超音速燃焼方
式により溶射した被覆層、とを有することを特徴とする
耐溶損性に優れた連続鋳造用水冷鋳型。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造に用いられる
水冷鋳型に関し、さらに詳しくは銅または析出硬化型合
金銅を母材とする連続鋳造用水冷鋳型に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造法において、タンディッシュノ
ズルから出てくる溶鋼を1次冷却するために、熱伝導度
の高い銅または析出硬化型合金銅を母材とする水冷用鋳
型が用いられている。図1に示すように、水冷鋳型1の
溶鋼接触面2は、高温の溶鋼と接触して熱交換を行うた
め大きな温度変化にさらされ、さらに、シェル化した鋳
片との摩擦により銅が鋳片に侵入し、鋳片表面に割れを
発生させ、水冷鋳型も著しく摩耗して鋳型寿命を短縮さ
せる。
【0003】そこで、連続鋳造法における水冷鋳型の耐
熱衝撃性、耐溶損性を高めて、長時間連続鋳造するため
に、水冷用鋳型の溶鋼接触面を以下のような方法により
表面処理している。
【0004】(1)水冷鋳型の溶鋼接触面をNiメッ
キ、Crメッキ、Ni爆着する方法。
【0005】(2)Ni基自溶性合金粉末をアセチレン
−酸素により溶射し、次いで、その皮膜を溶融処理した
後、または同時に急冷し、引き続き時効処理を施すガス
粉末溶射溶融法。
【0006】(3)水冷鋳型の溶鋼接触面に直接または
Niメッキを施した後、Ni基あるいはWC/Co、W
C/Co−Ni基を有する合金粉末材料をプラズマ溶射
する方法。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
(1)〜(3)の従来技術には、以下のような問題点が
ある。
【0008】(1)の水冷鋳型の溶鋼接触面をNiメッ
キする方法は、Niは母材の銅との結合力が強いもの
の、硬度が低いため、摩耗量が大きい。そのため、摩耗
代として、メッキの膜厚を大きくする必要があり、結果
的に熱伝導度が小さくなり、長寿命化が困難であった。
【0009】またCrメッキは、硬度は高いものの膜厚
を大きくすることは困難であり、熱衝撃に弱く、さらに
母材との密着力も弱いため、長寿命化を達成することが
できなかった。
【0010】Niの板の爆着は、費用的に難点があり、
現在実用化されていない。
【0011】(2)のガス粉末溶射溶融法は、溶射した
皮膜を溶融処理するために、トーチまたは炉によって水
冷鋳型の溶鋼接触面を1000℃前後に加熱しなければ
ならない。そのため、銅製の母材への熱影響により母材
強度が著しく低下し、銅板の歪みの発生や変質があり、
水冷鋳型の再利用が困難であった。また、Be、Ni、
Ni−Si、Co、Ag等が添加された析出型合金銅の
場合でも、鋳型としてさらされる温度領域(200℃〜
500℃)では強度低下は生じず、優れた耐変形性を有
するが、1000℃前後で溶融処理をすると、析出硬化
の特性は消失し、強度が低下する。
【0012】(3)プラズマ溶射による方法は、冷間溶
射(100℃〜200℃の母材温度)であるため母材へ
の熱履歴を少なくできる長所があるものの、溶融した粒
子は銅母材との間に拡散層を生成するわけではないた
め、母材との結合力が弱いという問題点がある。母材と
の結合力を高めるために、母材にNiメッキしたり、そ
の他の結合材を溶射した後、プラズマ溶射する必要があ
るが、それでも充分な結合力が得られず、水冷鋳型の長
寿命化を図ることが困難である。
【0013】本発明は、従来技術の欠点を解消すべくな
されたものであり、本発明の目的は、長時間の連続運転
が可能な、耐溶損性に優れた連続鋳造用水冷鋳型を提供
するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねたところ、水冷鋳型の溶鋼
接触面にNi−P無電解メッキを施した後、極超音速燃
焼方式により、直接Ni基等の合金粉末材料を母材に溶
射すればよいことを見いだし、本発明を完成するに至っ
た。
【0015】すなわち、本発明は、銅または析出硬化型
合金銅を母材とする連続鋳造用水冷鋳型の溶鋼接触面に
Ni−P無電解メッキ処理をしたメッキ層と、該メッキ
層の表面に直接Ni基またはWC/Co基を有する合金
粉末材料を極超音速燃焼方式により溶射した被覆層、と
を有することを特徴とする耐溶損性に優れた連続鋳造用
水冷鋳型に関するものである。
【0016】図2に、本発明の耐溶損性に優れた連続鋳
造用水冷鋳型の構成断面図を示す。図2において、3は
水冷鋳型の銅または析出硬化型合金銅の母材であり、4
はNi−P無電解メッキ処理によるメッキ層であり、5
はメッキ層4の表面に直接Ni基またはWC/Co基を
有する合金粉末材料を極超音速燃焼方式により溶射した
被覆層である。
【0017】本発明における、連続鋳造用水冷鋳型は、
溶鋼と接触する溶鋼接触面が、銅または析出硬化型合金
銅を母材とするものであれば、その構造は特に限定され
ないが、例えば一体型鋳型(ブロック鋳型)、組立式鋳
型、チューブラー型鋳型等の水冷鋳型が挙げられる。
【0018】本発明における、水冷鋳型の溶鋼接触面の
母材となる銅または析出硬化型合金銅は、無酸素銅、C
r銅、Be,Ni ,Ni−Si,Co,Ag等が添加
された析出硬化型合金銅が挙げられる。
【0019】本発明において、水冷鋳型の溶鋼接触面に
極超音速燃焼方式による溶射処理を行う前に、鋳型の銅
または銅合金との強い結合力を得る目的で、Ni−P無
電解メッキを行う。
【0020】銅または析出硬化型合金銅を母材とする連
続鋳造用水冷鋳型の溶鋼接触面にNi−P無電解メッキ
を施すには、Niが90〜92wt%、Pが8〜 10
wt%の組成で、5〜150ミクロン厚になるように水
冷鋳型の溶鋼接触面全部または溶損の激しい部分(溶鋼
の出口付近)をメッキすればよい。メッキ組成中のPの
濃度が10wt%を超えると、Ni−PとNi3Pとの
亜共晶が形成されず、8wt%未満の場合は、Pの拡散
が不十分なため好ましくない。Pメッキ厚が5ミクロン
未満では、結合力が弱いため好ましくなく、また150
ミクロンを超えて無電解メッキを施すことは技術的に困
難である。
【0021】本発明における超音速燃焼方式による溶射
とは、プロパン−酸素、プロピレン−酸素、水素−酸
素、灯油−酸素等を燃料として、単体または混合ガスを
爆発燃焼させ、その燃焼炎の中に溶射ガンの中央から投
入された合金粉末材料を溶融し、爆発燃焼ガス流によっ
て、母材に激突させ皮膜を形成させる方法である。超音
速燃焼方式による溶射は、母材の温度を上げずに処理で
きるため、母材に歪みを生じさせることが少ない。
【0022】本発明の超音速燃焼方式によって、母材に
溶射させる合金粉末材料は、Ni基またはWC/Co基
を有する合金粉末材料であり、例えば、Ni−Cr−B
−Si、Ni−Cr−WC/Co−B−Si等の合金が
挙げられる。特に好ましい合金粉末材料は、その合金組
成が、 Cr 15.0〜19.0wt% Fe 3.0〜 5.0wt% Si 2.0〜 5.0wt% B 1.5〜 4.0wt% C 0.8〜 1.0wt% Ni 残 の合金粉末(A)に対して Co 10.0〜14.0wt% WC 86.0〜90.0wt% の合金粉末(B)を配合した合金粉末であり、合金粉末
組成が重量比で合金粉末(A):合金粉末(B)=50
〜75:50〜25である請求項1または4記載の連続
鋳造用水冷鋳型である。
【0023】本発明で超音速燃焼方式で溶射される合金
粉末材料の粒度は、5〜53ミクロンの範囲である。粒
度が5ミクロン未満では、粉末供給が困難であり、53
ミクロンを超えると、皮膜密度が低くなり好ましくな
い。
【0024】超音速燃焼方式により溶射されて形成され
る溶射皮膜は、100〜500ミクロンの範囲である。
溶射皮膜が100ミクロン未満では、摩耗代が不足し、
500ミクロンを超えて溶射すると結合力が低くなるた
め好ましくない。
【0025】超音速燃焼方式による溶射は、前処理とし
てブラスト加工、アンダーカットは行わないで、直接水
冷鋳型の溶鋼接触面に施し、水冷鋳型の溶鋼接触面表面
温度が50〜200℃となる範囲で施工する。ブラスト
加工は、研磨材のアルミナやスチールグリットが鋳型の
母材やNi−Pメッキ層に残留したり、ブラスト加工時
に加工応力によって母材に歪みを発生させるので、好ま
しくない。
【0026】超音速燃焼方式により溶射された水冷鋳型
の表面は、そのままでもよいが、平面研磨、クラウン研
磨、ブラッシングを行ってもよい。
【0027】
【作用】本発明方法における、極超音速燃焼方式の溶射
は、母材表面の温度が低い状態で、Ni基等の合金粉末
を溶射することができるため、水冷鋳型の溶鋼接触面の
母材である銅または銅合金が変形したり歪みを生じるこ
とがない。また、プラズマ溶射では粒子速度が遅く母材
表面に皮膜が形成され拡散層が形成されにくいのと異な
り、極超音速燃焼方式による溶射では、溶融した粉末合
金材料は、爆発燃焼ガス流により母材に激突し、激突の
際に衝撃により固溶体となりやすいため、母材との結合
力が強くなるものと思われる。
【0028】以下、実施例により本発明をより詳細に説
明する。
【0029】
【実施例】
実施例1 溶鋼接触面が析出硬化合金銅で構成された4枚組連続鋳
造用水冷鋳型の750mm×2600mmからなる鋳型
を次亜燐酸浴中に90℃で3時間浸漬して無電解メッキ
を行い、92%Ni−8%P皮膜を120ミクロン形成
した。次いで、ブラスト加工を行わず、以下の組成の合
金粉末を表1に示す条件で超音速燃焼方式により、30
0ミクロン溶射した。
【0030】
【表1】
【0031】得られた水冷鋳型の溶鋼接触面は、表面粗
さRa8.2(μm)、ミクロ硬度はHV730、気孔
率は0.01%であった。
【0032】得られた水冷鋳型を実機において炭素鋼製
造ラインで用いたところ、溶射処理を行わないNi電鋳
メッキの従来品に比して約2倍の耐久寿命があった。な
お、従来のNi電鋳メッキを施した水冷鋳型は、鋳型の
出口付近で剥離、摩耗現象があるのに対し、本発明方法
により製造した水冷鋳型は、剥離、摩耗はなく、歪みは
みられなかった。
【0033】実施例2 析出硬化合金銅を母材とする一体型の水冷鋳型(250
mm×250mm ×600mm)を実施例1に準じ
て、92%Ni−8%P皮膜を50ミクロン形成した
後、表2に示す条件で、極超音速燃焼方式により、15
0ミクロン溶射を行った。
【0034】
【表2】
【0035】得られた水冷鋳型の内面の高温硬度は30
0℃でHV650〜750、皮膜気孔率は0.01%以
下であり、従来品の硬質Crメッキの水冷鋳型に比し
て、3倍の耐久寿命があった。
【0036】実施例3 溶鋼接触面が析出硬化合金銅で構成された一体型の水冷
鋳型(250mm×250mm×600mm)を実施例
2に準じて、Ni−P無電解メッキを行った後、極超音
速燃焼方式により溶射した。
【0037】得られた水冷鋳型を実機使用したところ、
従来品の硬質Crメッキの水冷鋳型に比して約5倍の寿
命があった。
【0038】
【発明の効果】本発明方法により、連続鋳造用水冷鋳型
の耐摩耗性が向上し、鋳型の寿命を延ばすことが可能と
なり、溶鋼湯面部の熱亀裂剥離もなくなり、長時間安定
して連続鋳造が可能となる。また、得られる鋳片の表面
に割れが生じることもない。
【0039】本発明方法により、水冷鋳型の寿命が増大
し、鋳型交換の頻度が減少するため、生産性が向上し、
保守費用、労力、時間の大幅短縮が可能となり、鉄鋼工
業界において、コストダウンに資するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】連続鋳造用水冷鋳型の概略を説明する断面図
【図2】本発明の、連続鋳造用水冷鋳型の断面模式図
【符号の説明】
1 連続鋳造用水冷鋳型 2 水冷鋳型の溶鋼接触面 3 銅または析出硬化型銅合金からなる母材 4 Ni−P無電解メッキ層 5 Ni基またはWC/Co基を有する合金粉末材料を
極超音速燃焼方式により溶射した被覆層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C23C 18/32

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅または析出硬化型合金銅を母材とする
    連続鋳造用水冷鋳型の溶鋼接触面にNi−P無電解メッ
    キ処理をしたメッキ層と、該メッキ層の表面に直接Ni
    基またはWC/Co基を有する合金粉末材料を極超音速
    燃焼方式により溶射した被覆層、とを有することを特徴
    とする耐溶損性に優れた連続鋳造用水冷鋳型。
  2. 【請求項2】 Ni−P無電解メッキ処理によるメッキ
    厚が5〜150ミクロンである請求項2記載の連続鋳造
    用水冷鋳型。
  3. 【請求項3】 Ni−P無電解メッキ処理のメッキ組成
    がNi:90〜92wt%、P:8〜10wt%である
    請求項1または2記載の連続鋳造用水冷鋳型。
  4. 【請求項4】 合金粉末材料が、Ni−Cr−B−Si
    系および/またはNi−Cr−WC/Co−B−Si系
    の合金粉末である請求項1記載の連続鋳造用水冷鋳型。
  5. 【請求項5】 合金粉末材料の合金組成が、 Cr 15.0〜19.0wt% Fe 3.0〜 5.0wt% Si 2.0〜 5.0wt% B 1.5〜 4.0wt% C 0.8〜 1.0wt% Ni 残 の合金粉末(A)に対して Co 10.0〜14.0wt% WC 86.0〜90.0wt% の合金粉末(B)を配合した合金粉末であり、合金粉末
    組成が重量比で合金粉末(A):合金粉末(B)=50
    〜75:50〜25である請求項1または4記載の連続
    鋳造用水冷鋳型。
JP30204393A 1993-12-01 1993-12-01 耐溶損性に優れた連続鋳造用水冷鋳型 Pending JPH07155909A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100665531B1 (ko) * 2005-06-15 2007-01-09 주식회사 서머텍 코리아 연속주조용 주형
JP2016520711A (ja) * 2013-03-15 2016-07-14 メソコート インコーポレイテッド 三元系セラミック溶射粉末およびコーティング方法
KR20200048160A (ko) * 2018-10-29 2020-05-08 주식회사 포스코 주형 및 이의 제조 방법

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100665531B1 (ko) * 2005-06-15 2007-01-09 주식회사 서머텍 코리아 연속주조용 주형
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