JPS58141833A - 連続鋳造用鋳型銅板の被覆方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は主として鋼の連続鋳造（以下連鋳と記す）に
使用される連鋳用鋳型銅板に関し、特にその１ｉ１１！
Ｊ鋼板における鋳片と接する側の面に高強度、鳥弾性、
高硬度を有しかつ耐摩耗性、潤滑性に優れ九被覆鳩を形
成する方法に関するものである。

一般に連鋳用＃Ｉｌ銅板においては、鋳片に接触する側
の面にＣｒメッキあるいはＮｉメッキを施しておくのが
通常である。このようにＣｒもしくはＮｉのメッキ層を
形成しておくのは、銅板の表面が直接鋳片に接した場合
に一片表面に銅が付着してしまい、この鋼が鋳片表面の
結晶粒界に侵入して鋳片表面にひび割れあるいは星状の
割れ等の表面欠陥を生じてしまうおそれがあるためであ
り、Ｃｒまたは姐のメッキ層を形成しておくことによっ
て上述の問題を防止することが可能となる。

しかしながら鋳型銅板表面にＣｒもしくはＮｉのメッキ
層が存在する場合、逆に次のような問題が生じる。すな
わちＣｒメッキの場合にはＣｒ自体が硬質であるため耐
摩耗性は優れているものの、硬質で脆いため、銅板表面
から剥離し易い欠点がある。またＮｉメッキの場合には
剥離し難いが、軟質である丸め耐摩耗性が劣り、また鋳
型内の溶鋼のメニスカス直下の高温部において熱割れが
発生し蔦い欠点がある。そしてこのように鋳型鋼板表面
の被覆層に剥離や割れが生じれば、製品としての鋳片表
面性状を劣化させる問題が生じる。通常はこのような鋳
片表面性状に悪影響を及ばず機度の鋳型鋼板表面被覆層
の劣化が生じれば、ただちにその鋳型の使用を中止し、
メッキ表面を機械研削した後、新たにメッキを施さなけ
ればならず、そのための時間および労力が相当に嵩むの
が実情である。

以上要するに鋳片との接触面にＮｉもしくはＣｒの暎独
メッキを施す従来の被覆方法によって被覆された鋳型鋼
板にあっては、種々の欠点を有するため充分な使用回数
が得られず、そのためより寿命を長くし得る鋳型銅板の
被覆方法の開発が強く望まれていた。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、上述の
ような従来の欠点を一掃し、強度、耐摩耗性、潤滑性、
耐熱割れ性、耐剥離性を著しく改善するとともに熱伝導
性をも良好とし、これによって長期間使用可能とした連
鋳用鋳型銅板を得ることができる鋳型鋼板被覆方法を提
供することを目的とするものである。

すなわちこの発明の鋳型鋼、、１．仮被覆方法は、鋳型
鋼板の鋳片と接する側の面に、金属をマトリックスとし
その金属相に炭素繊維もしくは黒鉛繊維またはこれらの
混成繊維を複合一体化してなる複合材を溶融接合（融着
）させ、これによって鋳型銅板表面に前記複合材からな
る被僚層を形成することを特徴とするものである。

以下この発明の被覆方法をさらに具体的に説明する。

第１図はこの発明の被覆方法によって被覆された鋳型鋼
板の一例を示し、また第２図はその一部を拡大して示す
ものである。仁の発明の被覆方法におｉては、銅もしく
は鋼を主体とする合金例えばＣｕ　−Ｃｒ合金からなる
鋳型銅板１における鋳片（図示せず）と接する側の面１
ａ４Ｃ，金属をマトリックスとしそのマトリックス金属
相に強化材としての炭素繊維もしくは黒鉛繊維またはそ
れらの混成繊維を複合一体化してなる複合材２を高周波
誘導加熱等によシ融着させる。したがって複合材２から
なる被覆層と鋳型鋼板１とは＃Ｉ２図に示すように複合
材中のマトリックス金属と鋳型銅板との相互融着層３を
介して強固に接合一体化されることになる。

ここで複合材２のマトリックス金属としては、比較的高
融点であってしかも鋳型鋼板に融着した際に脆弱な金属
間化合物を生成しな−ものであることが望ましく、例え
ばＣｕ　、　Ｎｉ等の単体金属、あるいはＣｍを主体と
する合金（Ｃｕ基合金）　、Ｎｌを主体とする合金（Ｎ
ｉ基合金）等の合金を使用することができる。一方複合
材２の強化用繊維として使用される炭素繊維もしくは黒
鉛繊維またはこれらの混成繊維は、その出発原料がポリ
アクリロニトリル、セルローズ、ピッチなどの公知のも
のの−ずれも使用可能であり、またこれらの繊維の形態
としては、アスペクト比が１０程度を越えるものであれ
ば、フィラメント、ヤーン、チョップ等の繊維形状のま
まのものでも、またトウ状物、紐、編組状物、クロス、
フェルト、ペーパー、マットなどの加工品であっても何
ら支障なく使用可能である。但し、炭素繊維、黒鉛繊維
、を九は混成繊維のいずれを使用するかは、鋳込速度の
大小、鋳型銅板の冷却速度、被覆すべき複合材２の厚み
、マトリックスとして使用される金属の種類等に応じて
最適なものを選ぶことが望ましめ。

また被覆すべき複合材２の厚みは、その複合材を構成す
るマトリックス金属の種類、あるーは強化用繊維の性状
や加工形態、さらにはマトリックス金属と強化用繊維と
の複合方法等の組合せに応じて適切な値に定めれば嵐−
が、本発明者等の実験によれば０．２−〜５ＬＯ−の範
囲内、特に０．３〜２．０ｍ１Ｂの範−内が好まじ％／
％仁とが判明し九、０．２箇未満で紘錆層鋼板の耐用寿
命を延長する効果がほとんど得られな−、逆に３．０−
を越えれば、複合材自体の製作が困難となるに加え、使
用時において鋳片との接触面の温度が上昇して焼付現象
が生じ、拘束性ブレークアウト事故が発生するおそれが
Ｔｏり、まえ高価な縦素繊維や黒鉛繊維を多量に使用す
ることとなって一部すらに高コストとなる。

複合材２のマトリックス金属としてＣｔＩ＋Ｃ−基合金
あるーはＮ＆やＮｉ基合金のごとく比較的軟質なものが
使用されて−る場合には複合材２の被覆厚は前述の範囲
内でも４１に１．０〜１．３−檻度が最適である。そし
て特にＮ１もしくはＮｌ基合金の如く比較的熱伝導性に
劣るマトリックス金属の場合には、黒鉛ｇ績、もしくは
黒鉛繊維を主体として炭素繊維を混合し九混成繊維を使
用することが好ましく、を九その強化用繊維の加工形態
はクロスよりもフェルトやマットのごとく繊維が無秩序
な方向を向きかつ比較的密に積層状態をなすものを用−
ることが好ましい、すなわち、黒鉛繊維はその繊維軸方
向の熱伝導性がＮｉよりも優れることがあり、し九がっ
て上述のように黒鉛繊維を用いかつ複合材の被覆厚み方
向に繊維軸方向が配向されてｉる繊維の割合がクロスよ
りも格段に多−フェルトやマットを用いれば、複合材の
被覆厚み方向の熱伝導性が良好となる。

一方、Ｃａもしくは０１基合金の如く熱漬導性に優れ九
金属が複合材のマ）９ツクスに使用されてｉる場合、強
化用繊維の種類は特に間わな−が、この場合マトリック
スの熱伝導性が優れて−るため複合材の被覆厚さを大き
くして鋳型鋼板のよ如一層の長寿命化を図ることができ
、し九がって強化用繊維としてはクロスやフェルトの如
く厚肉とし易−加工形態のものが適して−る。

上述のような複合材を錆層銅板Ｋ１１ｌ１着させる丸め
の加熱手段は任意である。但し複合材中のマトリックス
金属と鋳型鋼板がともに原形をとどめなくなるまでｓｓ
ｌを進める加熱方法は不適当である。

し九がって例えば萬周滅誘導加熱を用いる場合、複合材
と鋳型鋼板とを加圧して相互に圧接させた状態で半溶融
状態を維持し得る程度に加熱を抑制することが望ましｉ
、もちろん鋳型銅板を構成する鋼もしくは鋼基合金と複
合材のマトリックス金属との融点が相異する場合（例え
ば複合材のマトリックス金属が相もしく紘ニッケル基合
金の場合）もあ）、この場合に紘両者の融点に応じて加
えるべき高周波密度を遭！！！ｉ＆ｌ１ｌＫ調節する必
要がＴｏｔ）、要は両者の金属Ｏ相互拡散による接合部
分の合金化が速やかに促進されるような加熱条件を選べ
は良−０ｉ 鋳型鋼板に融着させるべき複合材の作成手段としては公
知の方法を適用することができ、例えば強化用繊維がフ
ェルト中！ット等の加工形態の場合に社その加工繊維に
マトリックス金属をメッキあるーは溶着させえり、ある
いはその加工繊維に公知の液体金属浸透法によって浸透
させたシすれば良く、また強化用繊維がチｌツブやフィ
ラメント等の繊維形状のままのものの場合に紘、これを
金属粉末と混合して焼結し九夛、あるいは溶融金属と混
合して凝固させ九９すれば良い。

上述のように金属をマトリックスとしこれに炭素繊維も
しくは黒鉛またはこれらの混成繊維を複合一体化した複
合金線、それらの繊維によって強化されている丸め高強
度、高硬度を有し、しかもそれらの繊維によｐ高弾性、
高潤滑性を示し、かつまえ熱伝導性、耐摩耗性が良好で
しかも耐熱割れ性、耐疲労性に優れており、シ九がって
このような複合材を鋳片と接する側の面に融着させた鋳
型鋼板においては、その耐久性が著しく優れ、長期間の
使用が可能となる。

次にこの発明の実施例および従来法による比較例を記す
。

実施例１ 石縦系ピッチを溶融、紡糸、不融化した後１４５０℃で
炭化処理して得られ部員素繊維を厚さ１．１−のフェル
ト状に加工し、そのフェルト状繊維にＣｍ　−Ｃｒ合金
（Ｃｒ５１Ｇ）をプラズマ溶射して厚さ１．３−の複合
材を得た。この複合材を、厚さ２００■、幅１５４Ｇ雪
、長さ７００−のＣｍ−Ｃｒ合金製の鋳型鋼板の鋳片と
接する側の面に接触させて、＠度の加圧下で高周波誘導
加熱して複合材を融着させ、これＫよって鋳型鋼板表面
に複合材被覆層を構成した。

実施例２ ポリアクリロニトリルを原料として得られた黒鉛繊維を
加工して厚さ０．８−のマット状の加工繊維を得、その
加工繊維に先ず電解によって軽度のＮｉメツ今を施し、
次埴で公知の液体金属浸透法を用りて姐と複合化し、厚
さ１．０−の黒鉛繊維−Ｎｌ複合材を得喪、この複合材
を厚さ２００１１１、幅１３００■、長さ６９０■のＣ
ｍ　−Ｃｒ合金製鋳型鋼板の鋳片と接触する側の面に接
触させ、＠度の加圧下において特に複合材の側で強度の
加熱が行なわれるように電流密度を調節して高周波縛導
加熱を行ない、複合材を鋳型銅板に融着させて複合材被
覆層を形成した。

比較例１ 実施例１で用いたものと同一の材質、形状寸法の鋳型銅
板の鋳片と接触する側の面に電解によってＣｒの単独メ
ッキを厚さ０．０７１１１で施した。

比較例２ 実施例１で用い丸ものと同一の材質、形状寸法の鋳型鋼
板の鋳片と接触する側の面に電解によってＮｉの単独メ
ッキを厚さ１，５■で施した。

以上の各実施例および各比較例によって被覆し九鋳型銅
板をそれぞれ連鋳機に取付け、いずれも鋳込速度１−０
〜１．４町勢で造船用厚板および熱延、冷延鋼板用等の
鋳片を連続鋳造した。そして各鋳型銅板の使用不能とな
るまでの使用回数を調べたところ、第１表に示す結果が
得られた。

第１表から明らかなようにこの発明の各実施例により被
覆された鋳型銅板は、従来のＣｒ単独メッキ法により被
覆された鋳型銅板（比較例１）と比較して７倍以上の平
均寿命（平均耐用回数）が得られ、ま九従来のＮｉ単独
メッキの場合（比較例２）と比較しても１．６倍を越え
る平均寿命が得られた。

以上の説明で明らかなようにこの発明の被覆方法によっ
て被覆され九鋳型鋼板はその耐用寿命が著しく長く、シ
たがってこの発明の方法を適用すれば連続鋳造における
鋳型銅板の交換〈要する時間や労力を従来よりも大幅に
削減することができ、連続鋳造コストを大幅に引下ける
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の被覆方法によって被覆された鋳型鋼
板の一例を示す略解的な縦断面図、第２図は第１図の要
部拡大断面図である。 １・・・鋳型銅板、２・・・複合材、３・・・相互融着
層。 第１図 １　　　　　６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続鋳造用鋳型銅板における鋳片と接する側の面に、金
   属をマトリックスとしこれに炭素繊維もしくは黒鉛繊維
   またはこれらの混成繊維を複合一体化してなる複合材を
   融着させることを特徴とする連続鋳造用鋳型鋼板の被覆
   方法。