JPH09285844A - 連続鋳造用鋳型およびこれへの溶射方法 - Google Patents

連続鋳造用鋳型およびこれへの溶射方法

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JPH09285844A
JPH09285844A JP8123937A JP12393796A JPH09285844A JP H09285844 A JPH09285844 A JP H09285844A JP 8123937 A JP8123937 A JP 8123937A JP 12393796 A JP12393796 A JP 12393796A JP H09285844 A JPH09285844 A JP H09285844A
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mold
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casting mold
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JP8123937A
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Hideki Hamaya
秀樹 浜谷
Nobuyuki Shimoda
信之 下田
Saburo Kitaguchi
三郎 北口
Masahiro Obara
昌弘 小原
Kiyoyuki Honda
清之 本多
Katsushi Kaneko
克志 金子
Akira Kojima
亮 児島
Toshiya Komori
俊也 小森
Kesayoshi Hatano
今左由 波多野
Kenji Sode
賢治 外
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造用鋳型において、耐腐食性の優れた
硬質被膜を鋳型表面に形成することによって鋳型の損傷
量を低減する。 【解決手段】 銅または銅合金からなる鋳型表面の一部
あるいは全部にNiを40%以上含むNi基合金の溶射
被膜を形成する。また鋳型表面にNi電気メッキを施し
た後、前記Ni電気メッキ表面にブラスト処理を行い、
鋳型を100℃以上250℃以下に加熱し、次いで前記
ブラスト処理した上にNi基合金の被膜を溶射する方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は溶鋼を鋳造するため
の連続鋳造用鋳型に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から連続鋳造用鋳型(以降、鋳型と
略す)には銅または銅合金が使用されている。この鋳型
は鋳片やパウダーによって摩耗を受けるため、この対策
として、鋳型表面に硬質メッキや硬質溶射被膜を形成す
る技術の開発がなされてきた(例えば、特開平3−37
454、特開平1−186245、特開昭56−197
8、特公平6−36963)。しかし、モールド表面の
硬度を上げても必ずしも鋳型の損傷が軽減される訳では
なかった。また、これらの技術では2次的に腐食を取り
挙げているものもある。
【0003】また、特に溶射技術については、溶射材料
の選択範囲はメッキよりも広いものの、被膜と鋳型の密
着性が低いという課題がある。この対策として、特開昭
63−35762ではNi基自溶性合金の溶射皮膜を使
用している。自溶性合金の溶射は一般的に銅鋳型表面に
溶射被膜を形成した後、次いで鋳型全体を1000℃程
度の炉に入れて、被膜を再溶融処理する(溶射工学:養
賢堂1968年発行p.88〜90)。また、溶射にお
いて密着性を高める手法としては、溶射粒子を高速で溶
射するHVOF(High Velocity Oxg
en Fuel)系溶射が開発されている。この代表的
手法の燃焼ガスでは、酸素と水素(第一メテコ社 DJ
−2600ハイブリッド溶射パンフレット:1992年
10月発行)、あるいは酸素と灯油(ウエスコジャパン
社 JP−5000溶射パンフレット:1992年6月
発行など)などを混合している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は鋳型の損
傷機構を詳細に調査した結果、鋳型表面の硬質被膜がH
F、HCl、H2 SO4 、H2 Sなどの酸腐食と電気腐
食によって腐食され、硬質部が腐食した後に軟質部のN
iメッキや銅母材が摩耗していることが判った。また、
先の自溶性合金の溶射に関しては、鋳型全体を高温にす
るために鋳型への熱影響、熱変形が大きく、特に鋳型長
辺には適用できない。さらに、HVOF系溶射技術をも
ってしても、密着強度が鋳型として使用するには十分と
はいい難く、溶射条件の最適化が必要である。
【0005】したがって、本発明の目的は耐腐食性の優
れた硬質被膜を鋳型表面に形成することによって、鋳型
の損傷量を低減する溶射技術を提供することにある。ま
たあわせて、この被膜形成の際、鋳型が熱変形すること
なく、かつ被膜と鋳型の密着性を確保した溶射技術を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、連続鋳造用鋳型において、銅または
銅合金からなる鋳型表面の一部あるいは全部にNiを4
0%以上含むNi基合金の溶射被膜が形成されているこ
とを特徴とする連続鋳造用鋳型である。ここにおいて、
Ni基合金がハステロイC、インコネル、モネル、Ni
CoCrAlY、NiCrのうちの1種であること、N
i基合金の材料に炭化物セラミックスまたは窒化物セラ
ミックスの少なくとも一方を1〜50重量%添加するこ
とも特徴とする。
【0007】また、連続鋳造用鋳型の銅または銅合金か
らなる鋳型表面の一部あるいは全部に厚み0.05〜2
mmのNi電気メッキを施した後、前記Ni電気メッキ
表面に粗度がRmax=30〜50のブラスト処理を行
い、鋳型を100℃以上250℃以下に加熱し、次いで
前記ブラスト処理した上に厚み0.1〜1mmのNi基
合金の被膜を溶射することを特徴とする連続鋳造用鋳型
への溶射方法である。ここにおいて溶射するさい、酸素
と灯油とを混合してフレーム溶射するとともに溶射ガン
出口から鋳型表面(Niメッキ部)までの距離を150
〜300mmに、フレームの速度を1300〜2300
m/sに、原料粉末の供給量を60〜120g/min
にして溶射することも特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明においては鋳型表面にNi
を40%以上含むNi基合金を溶射するが、鋳型表面へ
溶射を行う場合、まずNi電気メッキを行なう。これは
鋳型表面を酸洗した後、速やかにメッキ浴中に鋳型を入
れ、鋳型に通電して行う。メッキ厚みは使用環境に準じ
て決定されるが0.05〜2mmにする。下限はメッキ
後のブラスト処理によってメッキの一部が削り取られて
も銅が表面に露出しないため、また上限は経済的な理由
による。
【0009】次いで、溶射前にブラスト処理を行う。ブ
ラストではSiC、アルミナ、鉄などのグリッドを5k
gf/cm2 程度の圧力でメッキ表面に吹き付けるが、
いかなるグリッドの種類や圧力であっても最終的にメッ
キ表面に粗度Rmaxが30〜50の凹凸を形成すれば
よい。この凹凸によって皮膜とメッキの接触面積が広く
なるためにアンカリング効果、すなわち機械的結合が強
化される。ここで粗度がRmaxが30より低くなると
アンカリング効果が不十分であるために密着強度が低下
し、一方、Rmaxが50より高くなると溶射された粒
子がメッキ凹部の底に十分に入らずメッキと皮膜に未接
合部が形成されるために粗度はRmax=30〜50に
する。
【0010】溶射前に鋳型全体を100℃以上、250
℃以下に加熱する。この温度は結露を防ぐために100
℃以上に、鋳型素材の銅あるいは銅合金の熱変形、熱影
響(再結晶など)を防ぐために250℃以下にする必要
がある。
【0011】このようなブラスト処理をした後、皮膜の
厚みが0.1〜1mmのNi基合金を溶射する。Ni基
合金が鋳型に適している理由は、Ni基合金がCo、C
r、Fe合金と比べて、(1)耐HF、耐HClに優れ
ていること、(2)被膜にクラックが発生しても下地の
Niメッキと共金であるために腐食電位小さく、電気腐
食速度が低いためである。この耐腐食性を確保するため
にNiの含有量は40%以上にする必要がある。被膜の
厚みは耐腐食、摩耗効果を得るためには0.1mm以上
に、また溶射中の剥離や鋳造時の熱応力による剥離をさ
せないために1mm以下にすることが必要である。
【0012】また、これらの被膜の硬度を上げるために
Cr22 、WC、SiCなどの炭化物セラミックスや
Si34 、TiNなどの窒化物セラミックスのいずれ
かまたは両方を1〜50重量%添加するのが好ましい。
50%を越えない理由は被膜の靱性が低下することを抑
制するためである。1%以上にするのは被膜の硬度を上
げる目的のためである。
【0013】前記40%以上Niを含むNi基合金とし
てはハステロイC、インコネル、モネル、NiCoCr
AlYなど実用合金として知られているものが使用でき
る。上記各合金の代表的成分組成はハステロイCがNi
−17%Mo−5%W−14%Cr−6%Fe、インコ
ネルがNi−13%Cr−5%Fe、モネルがNi−3
1%Cu−4%(Fe+Mn)、NiCoCrAlYが
Ni−23%Co−20%Cr−8.5%Al+4%T
a−0.6%Y、NiCrがNi−50%Crである。
【0014】溶射中のガス条件としてはフレームの速度
を1300〜2300m/sにするのが好ましい。フレ
ームの速度が上がると溶射粒子の速度も上がり、基板と
の衝突時に粒子の基板への噛み込み、言い替えるとアン
カリング効果が高くなるために密着性が上昇する。ま
た、粒子の速度が高いと衝突時に運動エネルギーから変
換される熱エネルギーが増加し、基板側の最表面を溶融
させるために密着性が向上する。この密着性を確保する
のに必要なフレーム速度は1300m/s以上である。
一方、現状の装置の構造上からフレームの最高速度は2
300m/s以下と制限される。
【0015】溶射時に、溶射ガンから鋳型までの距離が
300mmを越えると溶射粒子が減速し、150mm以
下では溶射ガンへの影響があるため、この距離は150
〜300mmにする。また、溶射材料の粉末供給量は6
0g/min未満ではコスト高になり、120g/mi
n超では溶射ガンのノズル内壁へのスピッティングや被
膜中の残留応力が過大になるため60〜120g/mi
nにする。
【0016】ここでフレームを発生させるための燃焼ガ
スとして従来はアセチレンやプロパンが用いられていた
が燃焼エネルギーを向上させるために灯油を用いること
が好ましい。この場合の灯油(ケロシン)の量は15〜
40リットル/min、酸素の流量50〜65m3 /h
r(圧力13〜18bar)にする。この時フレーム速
度を1300m/s以上にするため灯油の量が15リッ
トル/min、酸素の流量が50m3 /hr以上必要で
ある。また、溶射ガンの冷却能力から灯油の量や酸素の
流量が多すぎるとガン損傷が発生すること、および皮膜
内部の圧縮応力が高くなりすぎるため、灯油量は40リ
ットル/min、酸素流量は65m3 /hr以下にする
ことが好ましい。
【0017】
【実施例】
実施例1(各種溶射材料の耐腐食試験結果) 銅表面にNiメッキを形成し、その上に各種溶射被膜を
形成し、80℃での耐酸腐食試験を行なった。その結果
を表1に示す。表中○は良好、△はやや劣る、×は劣る
ものである。Ni系合金、これをベースとするサーメッ
トは総合で腐食性が良好であった。Co系合金は何れの
酸環境下でも耐腐食性が劣る、Crは耐酸腐食性は良好
であるものの、クラック部位での電気腐食が大きい。酸
化物系セラミックスは耐弗酸性が劣る。なお、セラミッ
クスでこのように耐腐食性が低いのは、金属系材料より
も被膜の気孔が大きく、実際に酸と接触する面積が大き
かったためである。
【0018】
【表1】
【0019】実施例2(鋳型への溶射方法) 幅2600mm×高さ900mmの連続鋳造用の長辺鋳
型の下端部(高さ350mm)へ溶射を行なった。まず
従来の手法と同様に鋳型表面を酸洗した後、速やかにメ
ッキ浴中に浸し、鋳型に通電し平均厚み2mmのNiメ
ッキを形成した。ついで、SiCグリッドを圧力5kg
f/cm2 で先のNiメッキ表面に吹き付けた。ブラス
ト処理後のメッキ表面の粗度はRmaxが32〜45で
あった。
【0020】次に以下の条件で溶射を行なった。 酸素流量 :57m3 /hr(圧力=13bar) 灯油量 :23リットル/min 粉末供給ガス流量:1.4m3 /hr 粉末供給速度 :7kg/hr フレーム速度 :1900m/s 溶射距離 :200mm 溶射材料 :ハステロイC 皮膜厚み :0.45mm
【0021】溶射後の熱変形量は鋳型の両端(幅260
0mm)を直線で結んだ線と中心部のたわみ量の変化で
定義した変形量で80μm以下であった。このようにし
て作製した溶射鋳型を実際の鋳型として用い、150ト
ンの鋳造を1500チャージ行い、従来から用いている
鋳型表面に厚さ30μmのCrメッキを施した鋳型と比
較した。その結果、下端部の摩耗量は1/3に改善され
た。
【0022】
【発明の効果】本発明により熱変形が無く耐摩耗性の優
れた連続鋳造用鋳型の製造が可能となり、従来の鋳型よ
りも寿命が伸びたことから鋳型の維持に要するコストの
大幅な削減が可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 昌弘 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 本多 清之 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者 金子 克志 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者 児島 亮 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者 小森 俊也 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者 波多野 今左由 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者 外 賢治 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造用鋳型において、銅または銅合
    金からなる鋳型表面の一部あるいは全部にNiを40%
    以上含むNi基合金の溶射被膜が形成されていることを
    特徴とする連続鋳造用鋳型。
  2. 【請求項2】 Ni基合金がハステロイC、インコネ
    ル、モネル、NiCoCrAlY、NiCrのうちの1
    種であることを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造用
    鋳型。
  3. 【請求項3】 Ni基合金の材料に炭化物セラミックス
    または窒化物セラミックスの少なくとも一方を1〜50
    重量%添加することを特徴とする請求項1または2に記
    載の連続鋳造用鋳型。
  4. 【請求項4】 連続鋳造用鋳型の銅または銅合金からな
    る鋳型表面の一部あるいは全部に厚み0.05〜2mm
    のNi電気メッキを施した後、前記Ni電気メッキ表面
    に粗度がRmax=30〜50のブラスト処理を行い、
    鋳型を100℃以上250℃以下に加熱し、次いで前記
    ブラスト処理した上に厚み0.1〜1mmのNi基合金
    の被膜を溶射することを特徴とする連続鋳造用鋳型への
    溶射方法。
  5. 【請求項5】 溶射するさい、酸素と灯油とを混合して
    フレーム溶射するとともに溶射ガン出口から鋳型表面
    (Niメッキ部)までの距離を150〜300mmに、
    フレームの速度を1300〜2300m/sに、原料粉
    末の供給量を60〜120g/minにして溶射するこ
    とを特徴とする請求項4記載の連続鋳造用鋳型への溶射
    方法。
JP8123937A 1996-04-23 1996-04-23 連続鋳造用鋳型およびこれへの溶射方法 Withdrawn JPH09285844A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010285641A (ja) * 2009-06-10 2010-12-24 Nishimura Tekkosho:Kk 溶射材料及び溶射層を有する構造体並びに回転ディスク型乾燥装置
JP2015067883A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 三菱マテリアル株式会社 連続鋳造用モールド材
JP2019098371A (ja) * 2017-12-04 2019-06-24 株式会社野村鍍金 連続鋳造用金型およびその製造方法

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JP2010285641A (ja) * 2009-06-10 2010-12-24 Nishimura Tekkosho:Kk 溶射材料及び溶射層を有する構造体並びに回転ディスク型乾燥装置
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