JPS5841934B2 - 鉄鋼連続鋳造用鋳型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉄鋼例えば低炭素鋼、高炭素鋼、ステンレス
鋼、特殊鋼等の連続鋳造用鋳型に関し、その目的とする
ところは、高温に於ける硬度、耐熱性及び耐摩耗性等の
諸性質に特に優れた鋳型を提供することにある。

従来連続鋳造用鋳型は、一般に熱伝導性の良い銅又は銅
合金をその材質としている。

しかしこの連続鋳造用鋳型に注入される溶鋼が非常に高
温な為に、溶鋼注入面（以下鋳型基体表面という）の損
傷が激しく、鋳型は、極めて短期間に寿命限界に達する
という大きい難点を有していた。

この欠点を改良するため、従来鋳型基体表面に硬質クロ
ムメッキを施して耐熱性と耐摩耗性を向上させるととも
に硬質クロムメッキを施した鋳型と溶鋼との間にガラス
質パウダーを溶鋼の流動に合わせて流動する様に介在さ
せ、直接鋳型と溶鋼が接触しない様な工夫がなされてき
た。

上記処理によりある程度の鋳型の寿命延長を期待できる
ようになったが、それでも硬質クロムメッキの耐摩耗性
、耐蝕性等の劣化により、短期間の使用で鋳型基体表面
が露出し、該表面が著しく損傷するとともに、スラブに
銅又は銅合金が付着侵入してしばしば脆化現象を生じ、
得られるスラブ製品に微小割れ（スタークラック）が発
生するという弊害が生ずる。

最近になってニッケルを鋳型基体表面の表面保護層とし
て使用することが提案されている。

例えば特公昭４８−２８２５５号公報は、鋳型の銅基体
表面にニッケルメッキを施すとともに適当な無酸化雰囲
気内に於いて６００〜１０００℃前後に加熱してニラク
ールメッキと銅との間に拡散層を形成させる方法を開示
している。

この方法では、ニッケル層と鋳型基体表面との強固な密
着性及びニッケルの耐熱性により鋳型の寿命延長を期待
するものである。

この場合、密着力はたしかに向上するが、ニッケル層の
硬度がマイクロビッカース硬度ＨＶ２５０〜４００程度
とかなり低いため、耐摩耗性に欠け、前記硬質クロムメ
ッキを施した鋳型に比して寿命はわずかに延長されるに
過ぎない。

極めて厚いメッキ層を形成させることにより寿命の延長
を図る場合には、熱伝導率を悪化させる。

−又、この方法では、ニッケルー銅の拡散層は、６００
〜１０００℃程度の高温での加熱により形成されるが、
この加熱により例えば次の様な弊害が生じる。

即ち上記熱処理の過程に於いてニッケル層のふくれを発
生させたり、鋳型を歪ませたりして鋳型の精度を失なう
結果となる。

更に、特開昭４８−１０３０３１号公報には、鋳型に３
〜１３％のリンを含有するニッケルを３〜３００μの厚
さで無電解ニッケルメッキにより施し、次いで４００℃
以下で熱処理した鋳型が提案されている。

之は、耐熱性及び硬度に非常に優れたニッケルーリン合
金を被覆することにより、鋳型の寿命延長を図るもので
ある。

しかし、この場合には、鋳型基体表面の硬度（ＨＶ１５
０〜２５０）とニッケルーリン合金層のそれとの差が大
き過ぎるため、鋳型を稼動している間にニッケルーリン
合金層が剥離してくることは避は難く、従って鋳型の寿
命の延長は充分なものであるとはいい難い。

本発明者は、鋳型の表面保護層としての必須要件、即ち
鋳型基体表面との密着が良好であること、耐摩耗性に優
れていること及び耐熱性に優れていることに留意しつつ
、種々の研究を行なった結果、金属炭化物の１種又は２
種以上を分散含有しニッケル及びコバルトの少なくとも
１種からなる複合メッキ皮膜が銅又は銅合金製鋳型の溶
鋼注入表面の保護層としての上記必須要件を完全に充足
することを見出し、本発明を完成するにい：たったもの
である。

即ち、本発明は、鋳型を構成する銅又は銅合金の溶鋼注
入面上に、（１）ニッケル及びコバルトの少なくとも１
種からなるメッキ層を５００〜３０００μ瓶の厚みで設
け、更に該メッキ層上に（１１）粒径３０μ扉以下の金
属炭化物の１種又は２種以上を１〜４０重量部分散含有
し、且つニッケル及びコバルトの少なくとも１種９９〜
′６０重量部からなる複合メッキ層を、１００〜２００
０μ椛の厚みで設けたことを特徴とする鉄鋼連続鋳造用
鋳型を提供するものである。

本発明鋳型の表面保護層たる複合メッキ皮膜は、耐熱性
に優れ、高温でも極めて高い硬度を有し且つ鋳型基体表
面に設けられたニッケル及び／又はコバルトメッキ層と
の密着力にも極めて優れている。

従って、鋳型と溶鋼との間でガラス質パウダーを溶鋼の
流動に合せて流動する様に介在させる通常の使用方法に
於て、その寿命は、公知の鋳型に比して著るしく増大す
る。

一般に金属炭化物は耐熱性に優れ、高温に於ても高硬度
を示す。

従って、鋳型表面にこれ等金属炭化物を密着させること
が出来れば、鋳型寿命は延長され得よう。

しかしながら、これ等金属炭化物は化学的に安定してお
り、鋳型基体表面との密着力は全く有しない。

例えばプラズマ溶射等により鋳型基体表面に金属炭化物
をコーティングさせたとしても、これと銅との硬度及び
伸びが著るしく相違する為、溶鋼注入と同時に金属炭化
物皮膜は鋳型から剥離し、消滅するであろう。

又、コーティング操作時に高温のプラズマ等により鋳型
基体自体が変形若しくは破壊される。

しかるに、本発明鋳型に於ては、多数存在するメッキ用
金属から選ばれたニッケル及び／又はコバルトと金属炭
化物粉末との組合せにより、前記の如き顕著なる効果が
達成されるのである。

本発明に於ては、表面保護層たる複合メッキ層中のニッ
ケル及びコバルトは夫々単独で使用しても良く、或いは
合金として両者を併用しても良い。

ニッケル及び／又はコバルトメッキ層中に出来るだげ均
一に分散した状態で含有させる金属炭化物としては、Ｓ
ｉＣ，８４Ｃの如き共有性炭化物、一般式ＭＣ（Ｍ＝Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎ６、Ｔａ。

Ｍｏ及びＷ）及びＭ２Ｃ（Ｍ＝Ｖ、Ｍｏ及びＷ）で示さ
れる侵入型炭化物、即ち元素周期表（本明細書では、岩
波書店発行「岩波理化学辞典」第３版、第１４８４〜１
４８５頁に記載の短周期型元素周期表に依るものとする
）の第■ａ族、第Ｖａ族及び第ＶＩａ族に属する金属の
炭化物及び共有性炭化物と侵入型炭化物との中間的性質
を有するＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの炭化物が挙
げられる。

これ等炭化物は、夫々単独若しくは２種以上を混合して
使用される。

金属炭化物粉末の粒径は、メツキ浴中でコロイドを形成
し得る様に、通常１００μｍ以下程度であり、より好ま
しくは３０μ屈以下である。

但し、粒径は、複合メッキ皮膜の厚みを超えない様にす
ることが望ましい。

複合メッキ層中でのニッケル及び／又はコバルトに対す
る金属炭化物の量は、前者９９，５〜５重量部に対し後
者０．５〜９５重量部程度まで使用可能であるが、好ま
しくは前者９９〜４０重量部に対し、後者１〜６０重量
部程度、より好ましくは前者９５〜６０重量部に対し後
者５〜４０重量部程度である。

本発明に於いては、ニッケル及び／又はコバルトメッキ
層の厚みは５００〜３０００μ扉とし、表面保護用の複
合メッキ皮膜の厚みは１００〜２０００μｍとすること
が好ましい。

本発明に於て複合メッキ皮膜を形成させるには、先ず鋳
型基体表面を公知の方法で前処理する。

即ち、銅又は銅合金製鋳型の溶鋼注入面以外の部分を例
えば塩化ビニル樹脂塗料等の適当な被覆剤によりマスキ
ングし、次いで常法に従い、脱脂、酸処理、水洗等を順
次行なう。

これ等の一連の処理としては、アルカリ脱脂→水洗→電
解脱脂→水洗→酸処理→水洗を例示し得る。

この一連の処理に於は、アルカリ脱脂は、例えば、苛性
ソーダ２０〜２００ ′ｉＩ／ｌ、炭酸ソーダ０〜１５
０グ／ｌ、オルトケイ酸ソーダＯ〜１００ ？／ｌ及び
界面活性剤０．５〜３０グ／ｌを含む脱脂浴（ｐＨ１０
〜１４程度）にマスキングした鋳型を温度２０〜８０℃
程度で５〜６０分間程度浸漬して行なう。

鋳型を水洗後、上記と同様の浴中で、陰極電流密度１〜
３０Ａ／ｄｍ程度、温度３０〜７０℃程度、時間１〜３
０分間程度の条件で電解脱脂する。

鋳型を更に水洗後、塩酸、硫酸等の約５〜５０％水溶液
に室温で１〜１０分間程度浸漬して活性化する。

前処理を終えた鋳型は、常法によりニッケル及びコバル
トの少なくとも１種からなるメッキ皮膜を形成した後、
金属炭化物微粉末を懸濁させたニッケル及び／又はコバ
ルトのメッキ浴中で電気メッキ又は無電解メッキを行な
う。

メッキ浴は、通常のニッケル及び／又はコバルトのメッ
キ浴に金属炭化物微粉末を懸濁させたものを使用すれば
良い。

金属炭化物微粉末をニッケル及び／又はコバルトメッキ
層中に均一に分散させる為には、メッキ浴中に如何にし
て金属炭化物微粉末を懸濁させるかが極めて重要である
。

この為には、界面活性剤による懸濁安定化及び／又は金
属炭化物微粉末が辛じて懸濁し得る程度の緩やかな機械
的攪拌を行なう。

界面活性剤を使用する場合は、カチオン系界面活性剤を
０．５ ？／ｌ〜１１／７程度と通常ツメツキ浴（０，
００１〜０．０１？／ｌ程度）よりも多量に使用するこ
とが好ましい。

機械的攪拌方法としては空気吹込み、スクリューによる
回転攪拌等が例示される。

メッキ時の条件は、通常ノニッケル及び／又はコバルト
メッキのそれとほぼ同様で良い。

例えば、硫酸ニッケル２００〜３００ ’ｆ！／７３．
ホウ酸１０〜６０ ？／ｌ、 −ＪｙチーＡ−ン界面
活性剤０．５〜１０ ？／７３及び金属炭化物微粉末５
０〜３００ ？／ｌを含むメッキ浴にてｐＨ１，０〜２
．０、温度５０〜６０℃及び陰極電流５〜１５Ａ／ｄｉ
”の条件で電気メッキを行なうことにより、鋳型の溶鋼
注入面上にニッケル８０〜９０％及び金属炭化物２０〜
１０％の複合メッキ層が得られる。

メッキ層を形成された鋳型は、水洗及び乾燥後、マスキ
ングされた被覆剤を除去され、かくして本発明の鋳型が
得られる。

本発明によれば、鋳型表面に先ずニッケル及びコバルト
の少なくとも１種からなるメッキ皮膜を形成し、その上
に更に前記の方法により金属炭化物の１種又は２種以上
とニッケル及びコバルトの少なくとも１種とからなる複
合メッキ皮膜を形成させることにより、膜厚犬にして平
滑性に優れ且つ基体銅板との密着性にも優れたメッキ層
を何らの支障なく形成させ得ることが出来る。

この様な二重メッキ層を備えた鋳型は、単一メッキ層を
備えた鋳型に比して、より苛酷な作業条件に耐え得るも
のである。

尚、本発明に於ては、複合メッキ層上にクロムメッキ層
を更に形成させることにより、複合メッキ層の効果を何
ら損うことなく鋳込開始初期の溶鋼火花の付着を完全に
防止し、鋳型寿命を更に一層増大させることが出来る。

クロムメッキ層の形成は通常の電気メツキ法により容易
に行ない得る。

該クロムメッキ層の厚みは、溶鋼火花の付着が防止し得
る程度であれば良く特に限定されないが、一般に０．１
〜１０μ扉程度で良い。

以下実施例により本発明の特徴とするところをより一層
明らかにする。

実施例 １ 純銅製の鋼板連続鋳造用鋳型基体（短辺幅３００鬼×高
さ７００％、長辺幅１３００駕×高さ７００％）の溶鋼
注入面以外の部分をポリ塩化ビニル系塗料によりマスキ
ングした後、苛性ソーダ５０ ？／ｌ、炭酸ソーダ２５
’？／ｌ及びアニオン系界面活性剤５ ′？／ｌを含
む水溶液中に５０℃で４０分間浸漬し、脱脂する。

該鋳型基体を水洗後、苛性ソーダ３０ｙ′／ｌ及び界面
活性剤１０？＃を含むｐＨ４，６０℃の水溶液に再度浸
漬し、陰極電流密度１０Ａ／ｄｉで２分間電解脱脂する
。

次いで、該鋳型基体を水洗後、５％硫酸水溶液に室温で
１０ｉ間浸漬し、活性化する。

上記の如き前処理を終えた鋳型基体を水洗後、スルフア
ミノ酸ニッケル６００ ？／１９；ｒ：含ムニッケルタ
ムニッケルメッキ浴、５ ）中で浴温５５℃及び陰極電
流密度３Ａ／ｄｍ″の条件下に６０時間メッキ操作を行
なう。

かくして約１８００μｍのニッケルメッキ層が形成され
る。

水洗後直ちに、塩化ニツ’ｙル２００ ｆ？ ／ｌ、ホ
ウ酸４０ ？／７３、カチオン糸界面活性剤７ ′？／
ｌ、及び粒子径４〜１７μｍのＷＣ９０？／１．を含有
する複合メッキ浴（ｐＨ２，０、溶液６５°Ｃ）に該鋳
型を浸漬し、陰極電流密度８ Ａ／ ｄ ｍ″で４０時
間メッキ処理を行ない、Ｎｉ９２％−ＷＣ８％の複合メ
ッキ層９６０μ屈を析出させる。

本実施例の鋳型を使用することにより、６００チヤージ
のステンレス鋼スラブが何らのトラブルなく生産された
。

実施例 ２〜４ 実施例１のＷＣに代えてＴｉＣ，ＳｉＣ及びＶＣを夫々
使用する以外は実施例１と同様にして、本発明の鉄鋼連
続鋳造用鋳型を得た。

これ等の鋳型は、いずれも平滑性及び基体との密着性に
優れ、優れた耐久性を発揮した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳型を構成する銅又は銅合金の溶鋼注入面上に、（
   １）ニッケル及びコバルトの少なくとも１種からなるメ
   ッキ層を５００〜３０００μｍの厚みで設け、更に該メ
   ッキ層上に（＋１）粒径３０μ瓶以下の金属炭化物の１
   種又は２種以上を１〜４０重量部分散含有し、且つニッ
   ケル及びコバルトの少なくとも１種９９〜６０重量部か
   らなる複合メッキ層を、１００〜２０００μ扉の厚みで
   設けたことを特徴とする鉄鋼連続鋳造用鋳型。