JPS6059999B2 - 連続鋳造用鋳型の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は銅または銅合金製の鋳型本体の内壁面にニッ
ケルまたはニッケル合金メッキを施した連続鋳造用鋳型
の製造法に関する。

金属の連続鋳造においては鋳型材料として熱伝導性にす
ぐれる銅または銅合金を使用し、この金属で構成された
鋳型内に上方から溶湯を流し込み鋳型内壁面を介して冷
却しながら凝固殻として下方に引き抜いている。

しかるにかかる鋳型にあつては鋳型内壁面が凝固殻によ
つてこすられるために摩損しやすく、またこすりとられ
た金属が凝固殻中に溶解浸入して鋳片にスタークラック
を生じさせる問題があつた。従来、上記の問題に対して
銅または銅合金製の鋳型本体の内壁面に耐蝕性、耐熱疲
労性および耐摩耗性にすぐれかつ凝固殼中に溶解浸入し
にくい金属からなる保護層を設ける試みがなされ、上記
の金属として種々のものが提案されている。

またこのような保護層形成手段として爆着法、溶射法お
よびメッキ法が知られているが、これらのなかでとくに
実用的な方法はメッキ法である。ところでメッキ法では
メッキ金属と鋳型内壁面との密着強度が低くなりがちで
、このためメッキ金属として耐熱疲労性、耐摩耗性など
にすぐれる金属を選定したとしてもこの特性を充分に活
かせない場合が多かつた。

そこで一般にメッキ施工後３００〜４５０℃程度の高温
加熱処理を施すことによりメッキ金属と鋳型内壁面との
界面に熱拡散層つまり異種金属相互間でミクロ的な結合
を生じさせた中間層を形成し、これによつてメッキ金属
の密着強度を向上させる工夫がなされている。ところが
このような熱拡散処理は鋳型の製造工’程を複雑にする
ばかりか、銅ないし銅合金製の鋳型本体に著るしく損傷
を与える。

何故ならこの種の鋳型は通常２００℃程度の再結晶温度
を有していることから、前記の如き高温加熱処理を施す
と鋳型の脆化ないし歪みが生じてくるのを免れない。こ
の発明者らは、上記の観点から、メッキ施工後の熱拡散
処理にたよることなく、メッキ金属の種類やメッキ液、
メッキ条件などを種々設定することによつて鋳型内壁面
に対する密着強度の向上を図るべく鋭意研究を続けてき
たが、この研究過程においてメッキ施工前に通常採用さ
れている活性化処理に際して特定の処理液を用い、この
液で活性化処理した後特定の金属をメッキしたときに、
前記の密着強度に非常に好結果が得られ鋳型内壁面に設
ける保護層としての機能を高度に発揮させうるものであ
るという知見を得た。この発明は上記の知見をもとにし
てなされたものであり、その要旨とするところは、銅ま
たは銅合金製の鋳型本体の内壁面を、硫酸と過酸化水素
、またはこれらとさらにメタニトロベンゼンスルフォン
酸ソーダとを含む化学的な表面粗化力を有する混合水溶
液で活性化処理した後、ニッケルメッキまたはニッケル
と鉄、マンガンおよびコバルトから選ばれた少なくとも
一種の金属との合金メッキを施すことを特徴とする連続
鋳造用鋳型の製造法にある。

以下にこの発明の製造法を図面を参考にして説明する。

第１図はこの発明にしたがつて製造された連続鋳造用鋳
型の一例を示したもので、図中１は中空部２を有する脱
酸銅、クロム・ジルコニウム含有銅、銀含有銅などから
なる銅または銅合金製の鋳型本体、３は上記の鋳型本体
１に埋設された冷却装置、４は上記鋳型本体１の内壁面
５に設けられた金属メッキ層で、このメッキ層４はニッ
ケルまたはニッケルと鉄、マンガンおよびコバルトから
選ばれた少なくとも一種の金属との合金から構成されて
いる。つぎに上記の鋳型の製造法につき詳述すると、ま
ず冷却装置３が埋設された鋳型本体１の内壁面５を切削
研摩して整面した後、脱脂処理を行なつて水洗する。

ここまでの工程は従来と同じである。しかるのち活性化
処理に供される。

この処理に当たつて従来用いられてきた処理液は一般に
硫酸、塩酸、硝酸、弗化水素酸などの単独ないし混合系
からなる水溶液あるいは市販の固形酸であつた。第２図
Ａ，Ｂはかかる処理液て活性化処理したときの上記処理
面の光学拡大写真図（倍率２００倍）および同面近傍の
状態を示す概略断面構造図である。両図から明らかなよ
うに、活性化処理前の内壁面５には前記削落ないし整面
工程などでの物理的な外力、熱により無数の表面傷を持
つた加工による変質層６が形成されているが、この変質
層６は上記従来の活性化処理を施した後でも認められ、
その表面が活性化された状態となつている。ところがこ
の発明においては上記従来の処理液に代えて硫酸と過酸
化水素とを含む化学的な表面粗化力を有する混合水溶液
を使用することをひとつの特徴とする。

この処理液で活性化処理すると、変質層６表面になお残
存することのある油脂類がさらに厳密に除去されると同
時に過酸化水素の酸化力で変質層６全体が酸化される。
そしてこのように酸化された変質層６は硫酸によつてす
みやかに溶解除去され、この除去によつて露出する下地
層７の表面が適度に微細な凹凸面に形成される。第３図
Ａ，Ｂはこの状態を示したものである。このような活性
化処理によれば前記従来の方法に較べて活性化効果が大
となりメッキ金属の密着強度に好結果を与える。

この理由に関しては現在のところ必らずしも明らかでは
ないが、推測では次の如く考えられる。すなわち変質層
６内部には整面その他の工程中に油脂類などが含有され
てくることがある。このため変質層６表面だけを活性化
する従来法ではこの活性化面にメッキ金属をうまく付着
させにくい。これに対し変質層６を溶解除去するこの発
明法では上記欠点がなくメッキ金属は下地層７の凹凸面
に非常に良好に付着する。なおこの発明において上記の
硫酸と過酸化水素との水溶液中にさらにメタニトロベン
ゼンスルフォン酸ソーダを含ませると、これが変質層６
の酸化をより促進して変質層の溶解、除去に好結果を与
え、メッキ金属の密着強度がよソー段と改善されること
が見出されている。上記の活性化処理に用いられる硫酸
と過酸化水素とを含む化学的な表面粗化力を有する混合
水溶液またはこれにメタニトロベンゼンスルフォン酸ソ
ーダを加えた水溶液の各成分の使用割合は、一般に水１
ｆに対して硫酸を１００〜２００ｍ１程度、過酸化水素
（３５重量％水溶液として）を１〜５００ｍ１程度、メ
タニトロベンゼンスルフォン酸ソーダを５〜５００ｙ程
度とすればよい。

このようにして活性化処理した後、ニッケルまたはニッ
ケルと鉄、マンガンおよびコバルトから選ばれた少なく
とも一種の金属との合金からなるメッキを施して金属メ
ッキ層４を形成する。

ここで上記の金属ないし合金は保護層として良好に機能
させうるものとして、また前記活性化処理面にうまく付
着して密着強度に好結果を与えるものとして選定された
ものである。メッキ施工は公知の方法に準じて行なうこ
とができ、メッキ液としてはスルファミン酸浴が一般に
用いられる。

数種のメッキ液の好ましき浴組成を示す以下のとおりで
ある。（１）ニッケルメッキ浴； （２）ニッケルー鉄メッキ浴； （３）ニッケル−マンガンメッキ浴 （４）ニッケル−コバルトメッキ浴 かかるメッキ施工後面一加工を行なつてさらに水洗する
ことにより鋳型製造の全工程を完了する。

すなわちこの発明においてはメッキ施工後に熱拡散層を
形成するための高温加熱処理は一切施こさない。得られ
る鋳型は前記構成のとおりであり、内壁面５と金属メッ
キ層４との界面近傍に従来のような熱拡散層を有してい
ないにもかかわらず、特定の金属をメッキする前に特定
の活性化処理を採用したことによつて、メッキ層４の内
壁面５に対する密着強度が著るしく改善されたものとな
る。この鋳型を用いて金属を連続鋳造するに当たつては
、鋳型の中空部２に上方からタンデイシユ（図示せず）
を介して溶湯８を流し込み、これを内壁面５を介して冷
却する。

この冷却で成長してくる凝固殻９は鋳型内壁面下部側と
接触しながら下方に引き抜かれ、その後二次冷却工程な
どを経て所定の鋳造形態に加工される。ここで鋳型内壁
面５に密着形成されたニッケルまたはニッケルと鉄、マ
ンガンおよびコバルトから選ばれた少なくとも一種の金
属との合金からなる金属メッキ層４はそのすぐれた耐蝕
性、耐熱疲労性、耐摩耗性などの特性によつて鋳型の損
傷防止と鋳造鋳片などの高品質化に大きく貢献する。つ
ぎにこの発明の試験例として銅製鋳型本体の内壁面に前
述の製造工程にしたがつてかつメッキ浴として前記組成
からなるニッケルメッキ浴を用いて層厚５？ｍの金属メ
ッキ層を設けた連続鋳造用鋳型をつくつた。

この鋳型において活性化処理液として硫酸２００ｍ１／
ｅと過酸化水素（３５重量％水溶液）５０ｍ１／ｅとの
混合水溶液を用いた場合を本試験品１とし、また上記水
溶液にさらにメタニトロベンゼンスルフォン酸ソーダを
加えたものを使用した場合を本試験品２とした。一方上
記の試験例における活性化処理液を硫酸水溶液に代え、
かつニッケルメッキ後３００〜４５０・で高温加熱処理
して鋳型本体内壁面とニッケルメッキ層との界面近傍に
熱拡散層を設けた連続鋳造用鋳型をつくり、これを対照
品とした。

上記本試験品１，２と対照品の各鋳型を用いて実際に溶
鋼を連続鋳造したところ、鋳型の寿命お・よび鋳造鋳片
の品質は本試験品１，２において対照品に較べて遜色の
ない結果が得られた。

とくに本試験品２によれば上記特性を高度に満足させう
るものであることが判つた。以上詳述したとおり、この
発明法によればメツノキ施工後に熱拡散処理を施こすこ
となくメッキ金属の密着強度を大きく改善できるもので
あるから、上記処理を施した場合に不可避とされていた
鋳型本体の脆化や歪みの問題を解消てきる一方、鋳型の
寿命と鋳造品の品質を向上させうる連続鋳造用鋳型を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明法にしたがつて製造された連続鋳造用
鋳型の一例を示す断面図、第２図Ａおよび第３図Ａはそ
れぞれ鋳型本体の内壁面を活性化処理したときの状態を
示す倍率２００倍の光学拡大写真図て、第２図Ａは従来
の活性化処理液を用いたときの状態、第３図Ａはこの発
明に係る活性化処理液を用いたときの状態を示したもの
である。 第２図Ｂおよび第３図Ｂはそれぞれ上記第２図Ａおよび
第３図Ａに対応し、各内壁面の状態を説明するために拡
大して示した概略断面構造図である。１・・・・・・鋳
型本体、４・・・・・・金属メッキ属、５・・・・・内
壁面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅または銅合金製の鋳型本体の内壁面を硫酸と過酸
   化水素とを含む化学的な表面粗化力を有する混合水溶液
   で活性化処理した後、ニッケルメッキまたはニッケルと
   鉄、マンガンおよびコバルトから選ばれた少なくとも一
   種の金属との合金メッキを施すことを特徴とする連続鋳
   造用鋳型の製造法。 ２ 銅または銅合金製の鋳型本体の内壁面を硫酸と過酸
   化水素とメタニトロベンゼンスルフォン酸ソーダとを含
   む化学的な表面粗化力を有する混合水溶液で活性化処理
   した後、ニッケルメッキまたはニッケルと鉄、マンガン
   およびコバルトから選ばれた少なくとも一種の金属との
   合金メッキを施すことを特徴とする連続鋳造用鋳型の製
   造法。