JPH0910896A - 連続鋳造用鋳型 - Google Patents

連続鋳造用鋳型

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JPH0910896A
JPH0910896A JP7158905A JP15890595A JPH0910896A JP H0910896 A JPH0910896 A JP H0910896A JP 7158905 A JP7158905 A JP 7158905A JP 15890595 A JP15890595 A JP 15890595A JP H0910896 A JPH0910896 A JP H0910896A
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英夫 水上
Masayuki Kawamoto
正幸 川本
Fumio Kawahigashi
文雄 川東
Yasuo Sugitani
泰夫 杉谷
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】鋼の連続鋳造用鋳型を提供する。 【構成】鋳型の内面壁に下記の第1層、その上層に下
記の第2層を有してなる鋼の連続鋳造用鋳型。 厚み10〜100 μm の溶射金属Ni皮膜 厚み50〜300 μm のZrO2:10〜40mass%、残部:Al2O
3 からなる溶射セラミック皮膜 【効果】包晶鋼などの鋳片の表面性状を向上させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼の鋳片表面欠陥発生
を防止するための連続鋳造用鋳型に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼の連続鋳造において鋳片表面品質を向
上させるには、表面縦割れあるいは横割れなどの表面欠
陥発生を防止することが必要である。このためには、鋳
片表面形成を支配する初期凝固制御技術の確立が必要で
あり、従来数多くの制御技術が提案されてきた。しか
し、包晶鋼あるいはステンレス鋼に代表されるように凝
固程でδ/γ変態が介在する鋼種においては、δ相とγ
相の凝固収縮率および機械的性質が異なるため初期凝固
制御は困難であり、従来の連続鋳造用鋳型を用いる鋳造
法では鋳片表面欠陥発生を抑制することは困難である。
【0003】鋳型内で生じる初期凝固現象を制御するた
めに、連続鋳造用フラックスの組成を変えてその凝固点
や界面張力を変化させることにより、鋳型と鋳片と間の
熱伝達挙動を変える方法が一般的に用いられている。
【0004】しかしながら、連続鋳造用フラックスの組
成を変える方法では、鋳型幅方向で鋳型と鋳片の間に溶
融状態のフラックスを均一に進入させることが困難であ
るため、鋳片から鋳型に流れる熱量が不均一となり、鋳
型内の初期凝固を所期どおり制御することは困難であ
る。
【0005】鋳片表面欠陥発生を抑制するために、鋳型
の抜熱条件を変えることを目的として、連続鋳造用鋳型
の内面壁に合金あるいはセラミックの単一層もしくは複
合層を形成させる技術もある。
【0006】例えば、特開平1−170550号公報に示され
る連続鋳造用鋳型は、メニスカス近傍の鋳型内表面に鋳
型材質と異なる金属あるいはセラミックを埋め込み、鋳
型の緩冷却化を可能としたものである。
【0007】特開昭61−289948号公報には、鋳型の内面
壁に拡散溶接法あるいは爆着法により金属層を形成さ
せ、さらにこの金属層上にサーメット層またはセラミッ
ク層を溶射法により形成させた連続鋳造用鋳型が示され
ている。しかし、この目的は、鋳型の耐熱性、高温耐摩
耗性および耐熱衝撃性の向上のみにある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】鋳型内の初期凝固を制
御して表面品質の良好な鋳片を製造するためには、鋳型
の耐熱性、耐摩耗性および耐熱衝撃性のみでなく、鋳片
に対する鋳型の冷却条件も考慮する必要がある。このた
めには、鋳型の耐熱性、耐摩耗性および耐熱衝撃性を維
持しつつ、鋳片の表面品質の向上とともに鋳型冷却条件
を満たすことが可能な被覆層の材質および厚みを決定す
ることが必要となる。
【0009】すなわち、鋳型の内面壁に単に金属とセラ
ミック等の被覆を行う場合でも、その被覆条件を、高温
強度を保ちつつ、鋳型と鋳片との間に流れる熱量が適正
なものとなるように決める必要がある。
【0010】本発明の目的は、連続鋳造用鋳型の内面壁
への被覆層の種類および層厚みを適切に選択し、鋳片の
表面割れなどの表面欠陥発生の抑制とともに、鋳型の熱
機械的特性の向上を可能とする連続鋳造用鋳型を提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の連続
鋳造用鋳型にある。
【0012】鋳型の内面壁に、下記の第1層、その上
層に下記の第2層を有してなることを特徴とする鋼の
連続鋳造用鋳型。
【0013】厚み10〜100μm の溶射金属Ni皮
膜 厚み50〜300μm のZr02 :10〜40mass
%、残部:Al2 3 からなる溶射セラミック皮膜
【0014】
【作用】図1により、本発明の連続鋳造用鋳型の鋳型壁
の構成を説明する。図1は、鋳型壁の水平断面を模式的
に示す図である。連続鋳造用鋳型壁の母材となるCuま
たはCu合金の板1の表面に第1層として溶射金属Ni
皮膜2を形成し、さらにその上層に第2層としてAl2
3 およびZr02 からなる溶射セラミック皮膜3を施
工したものである。第1層の厚みは10〜100μm で
ある。第2層の厚みは50〜300μm であり、第2層
はZr02 :10〜40mass%および残部:Al2 3
からなる。
【0015】上記第2層の溶射セラミック皮膜は熱伝導
率が小さいことから、鋳片から鋳型に流れる熱流束は通
常の連続鋳造用鋳型の場合と比べて小さくなる。熱伝導
率が小さいほど鋳型の冷却条件は緩冷却化して、鋳型内
で形成される鋳片の凝固に伴うδ/γ変態に要するC、
P、Mnなどの溶質元素の拡散が十分となり、この状態
でδ/γ変態が完了する。このため、鋳片に作用する熱
応力が均一となって鋳片表面割れが抑制され、表面品質
が向上する。
【0016】第2層として鋳片と接する溶射セラミック
皮膜の厚みを50〜300μm とすることで、鋳型から
の鋳片に対する冷却条件が最適化される。厚みが50μ
m 未満となって鋳型からの冷却が強くなると、δ/γ変
態が未完了である場合が生じて鋳片に作用する熱応力に
分布が生じ、鋳片の位置により引張応力あるいは圧縮応
力が働き、鋳片に表面割れが発生する。一方、300μ
m をこえると緩冷却化過剰になりすぎて、所期の冷却条
件が得られなくなる。
【0017】上記のような冷却条件を得るのに好適な第
2層皮膜は、Zr02 およびAl23 からなるセラミ
ックである。Zr02 の配合割合を10〜40mass%と
した溶射セラミック皮膜とすることで、鋳型壁の耐摩耗
性および耐熱衝撃性を向上させることができる。これ
は、セラミック自体が低熱伝導性であり、耐熱性、高温
耐摩耗性および耐熱衝撃性を有するからである。溶射法
を用いるのは、高融点のセラミックを溶融させることが
でき、第1層表面との密着性を高めるとともに均一な厚
みの前記溶射第2層皮膜の形成が可能であるためであ
る。
【0018】次に、第1層として溶射金属Ni皮膜が必
要な理由およびこの皮膜厚みの限定理由を説明する。
【0019】連続鋳造用鋳型壁の材質としては、通常の
場合CuまたはCu合金が用いられている。Cuまたは
Cu合金の熱膨張係数は前記溶射セラミック皮膜のそれ
よりも大きいので、連続鋳造時に熱膨張率の違いによる
溶射セラミック皮膜の割れあるいは剥離を防止するた
め、CuまたはCu合金の板と溶射セラミック皮膜との
間に、熱膨張率が両者の中間の値を持つ金属Ni皮膜を
介在させる必要がある。
【0020】この皮膜の施工方法としては、Cuまたは
Cu合金との密着性および前記第2層との密着性の両方
を高めるために溶射法を用いる。その皮膜厚みが10μ
m 未満では、第2層を形成させるセラミック溶射時の衝
撃力により第1層の金属Ni皮膜が変形し、Cuまたは
Cu合金表面から剥離してしまう。一方、100μmを
こえると、第1層の金属Ni皮膜と第2層のセラミック
皮膜との界面温度が高くなり、第1層と第2層とが剥離
する。
【0021】次に、望ましい溶射方法について説明す
る。
【0022】第1層の溶射金属Ni皮膜の形成には、粒
径10〜50μm のNi粉末を原料とし、出力50 kW
/hのArガスプラズマ発生装置を用いるのがよい。この
方法では、溶融状態にあるNi液滴の酸化も防止するこ
とができる。プラズマ発生装置と被溶射材との望ましい
距離は100〜300mm程度、さらに望ましい距離は2
00mm程度である。
【0023】第2層の溶射セラミック皮膜の形成には、
原料として粒径範囲が5〜30μmのZr02 およびA
2 3 の粉末を用いる。これらの混合粉末を上記と同
様の条件で溶射する。プラズマ発生装置と被溶射材との
距離を200mm程度とすれば均一な皮膜厚みを得ること
ができる。
【0024】本発明の鋳型は、鋳片表面に割れなどの欠
陥が発生しやすい包晶鋼あるいはステンレス鋼などに適
用することができる。
【0025】
【実施例】表1に示す組成の溶鋼を対象として、表2お
よび表3に示す鋳造条件および鋳型内面壁の皮膜条件で
連続鋳造実験を行った。表3に示すように、溶射金属N
i皮膜厚みは10〜110μm 、Al2 3 ―Zr02
溶射セラミック皮膜厚みは50〜310μm 、Zr02
の割合は10〜45mass%で変化させた。表3に、溶射
皮膜の欠陥の有無、鋳型内の熱流束および鋳片の表面欠
陥の発生状況を併せて示す。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】表3に示す鋳型内の熱流束比および鋳片表
面欠陥の発生指数は、通常の連続鋳造で使用されている
Niめっき鋳型を用いた場合の、熱流束値および鋳片表
面割れ(鋳片の単位長さ当たりの割れ長さ)をそれぞれ
1.0とした基準値に対する指数である。
【0030】溶射金属Ni皮膜の厚みが大きいほど、ま
た溶射Al2 3 ―Zr02 皮膜の厚みが大きいほど、
鋳型内の熱流束比が小さくなり、鋳片を緩冷却化するこ
とができる。しかし表3に示すように、溶射Ni皮膜の
厚みが110μm の場合は、いずれの条件においても溶
射Al2 3 ―Zr02 皮膜に剥離欠陥が発生した。
【0031】また、溶射Al2 3 ―Zr02 皮膜の厚
みが310μm である場合は同じく割れまたは剥離欠陥
が発生した。さらに、Zr02 の割合が45mass%の場
合も、溶射Al2 3 ―Zr02 皮膜に割れ欠陥が発生
した。
【0032】以上の結果から、溶射Al2 3 ―Zr0
2 皮膜に割れや剥離などの欠陥が発生しない条件は、溶
射金属Ni皮膜厚みが10〜100μm 、溶射Al2
3 ―Zr02 皮膜厚みが50〜300μm 、Zr02
割合が10〜40mass%であることが明らかである。こ
れらのいずれの場合も、従来の連続鋳造用鋳型と比較し
て、鋳型内熱流束比が小さくなり緩冷却化が可能となっ
ており、また鋳片表面欠陥の発生指数も小さくなってい
ることから、鋳片の表面品質が向上した。
【0033】
【発明の効果】本発明の鋳型によれば、包晶鋼あるいは
ステンレス鋼などの鋼種に対しても鋳型の冷却条件を適
切に決定することができるため、鋳片の表面性状を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続鋳造用鋳型壁の水平断面を模式的
に示す図である。
【符号の説明】
1:CuまたはCu合金の板、2:溶射金属Ni皮膜、
3:溶射セラミック皮膜
フロントページの続き (72)発明者 杉谷 泰夫 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋳型の内面壁に、厚み10〜100μm の
    溶射金属Ni皮膜、さらにその上層に厚み50〜300
    μm のZr02 :10〜40mass%、残部:Al2 3
    からなる溶射セラミック皮膜を有してなることを特徴と
    する鋼の連続鋳造用鋳型。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010515583A (ja) * 2007-01-18 2010-05-13 エス・エム・エス・ジーマーク・アクチエンゲゼルシャフト コーティングを備えた金型

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