JPS63157741A - 連続鋳造用鋳型 - 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】 連続鋳造鋳型は代表的に、銅基金属のような比較的高い
熱伝導性の金属から炸裂される。鋳型は、そこから熱を
除去しそして材料の鋳造を可能ならしめる為水のような
冷却流体を用いて冷却される。

鋳型は押出される材料の断面に近似する内部断面形状を
有する。一般に、断面は材料の流れ方向において鋳型の
長さを通してほぼ一様である。＠型の一端はタンディツ
シュからのノズルと当接しうるようになっている。便宜
上、この端面は、ここでの目的の為端板（・ａｄ　ｐｌ
ａｔ・）と呼ばれる・端板は鋳型の軸線に実質上垂直な
単一平面において延在するものとしてもよいし、或いは
タンディツシュのノズルと接触に適した別の適当な形態
をとシうる。いずれにせよ、接触は、ノズルと鋳型との
間での溶融金属の不当な漏洩を防止する為に実質上流体
密封状態とせねばならない。

少くとも鋳型の内面にＩａｉｉシあり端板部分には、一
体の熱障壁が設けられる◎熱障壁はセラミックとなしえ
そしてしばしば耐火酸化物から成る。好ましくは、熱障
壁は溶融金属に実質上不活性である。代表的耐火酸化物
としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア（殊にイツト
リア安定化ジルコニア）、マグネシア、クロミア並びに
その混合物及び化合物が挙げられる。他のセラミックス
としては、窒化ケイ素、窒化ジルコニウム、災化チタン
、窒化チタン等が挙げられる。

一体の熱障壁は、鋳造操作中に存在する温度及び応力下
を含めて鋳型に充分の密着性を与えうる任意の適当な技
術により被覆されうる。特に有用な技術としては、コー
ティングを形成する為の粉末を所定の温度及び速度下で
コーティングすべき表面と接触せしめる熱溶射（ｔｈ＠
ｒｍａｌ　５ｐｒａｙ）方法がある。その例としては、
プラズマトーチコーティング、爆発銃、超音速燃焼溶射
、火炎溶射コーティング法等が挙げられる＠ アンダーコート及び／或いは勾配コーティングもまた熱
＃壁に対して必要とされる強度及び熱衝掌耐性を与える
助けとして有用である。アンダーコート例としては、Ｍ
ＣｒＡｌＹ型アンダーコアンダーコートルト、ニッケル
及び鉄のうちの少くとも１種）が挙げられる。アンダー
コートは２５〜２０（ｉミクロン層とされることが多い
。このクラスのアンダーコートは、鋳型上作製するのに
使用される銅基材料を含めて鋳型に対して望ましい密着
性を与えまたセラミック材料の上被層下でも望ましい密
着性を与える。セラミック材料は、幾つかの異なった層
を為して形成されうるしまた様々の組成の連続勾配を為
すものとして形成されうる。これにより、熱膨張差や熱
衝撃の影響が軽減される。

よく知られるように、銅や銅基金属のような鋳型材料は
比較的大きな熱膨張係数により特性づけられることが多
く、他方セラミックは一般にはるかに低い熱膨張係数を
肩する。内側における、セラミックの一部と良好な結合
性及び−ＭＱい熱膨張係数両方管備える材料の一部を含
むものから、溶融金属と接触する外面における笑質セラ
ミック製のものまで、上被体の組成を変えることにより
、熱障壁の割れや破砕への耐性全台めて有益な性状を得
ることが出来る。明らかなように、僅かの割れや破砕で
も解融金属の凝固をもたらしそして材料の品質に悪影響
を与える危険がある。

“第１図ヲ参照すると、タンディツシュ１００は溶融金
ＨＩ４１０２ｔ−収納している。タンディツシュには、
バッチ操作で溶融金属が充填されるのが一般である。タ
ンディツシュは、金属が溶融状態を保持することを保証
する“為外部加熱され得そして通常ジルコニアれんがの
ような耐火材から作製される。タンディツシュには溶融
金属　＋送シ出すノズル１０４が敦備される。ノズルも
また通常ジル□フェアれんがのような耐火材から作製さ
れる。ジルコニアれんがは多孔質で脆いことがある。し
かも、ジルコニアれんがは一般に鋳型にすぐ隣ルあう帯
域に対して適当であると考えられていない。

従来からの連続水平鋳造装置においては、プレークリン
グが鋳型とノズルとの間に介設される。

鋳型１０６は概略断面で示されている・鋳型冷却用導通
路は示されていない。冷却材への熱伝達は鋳型の周辺で
１０８として表示される帯域において起る。鋳型１０６
の内部表面ＸＯにおいて鋳型とノズル１０４との間に熱
障壁１１２が配置される。部分凝固材料１１４が鋳９１
０６がら引出されそして一連のロール（１つのみ示す）
に通される◇ロールの幾つかは、鋳型から材料を引張シ
そして爾後処理工程へと送るべく駆動される。

被動リーラは代表的に材料が鋳型内で振動するように操
作される。材料をつかみそして移動するジョーのような
、また別の材料把持及び移動方式も使用される。

第２図は従来型式のプレークリングを使用する鋳型の一
部を示す。鋳型２００は、タンディツシュのノズル２０
２と対接する０プレークリング２０４がノズル２０２と
鋳型（の内部表面２０６）との間に位置づけられる。溶
融金属２０８はノズル及びプレークリングを通過しそし
て後鋳濯の内部表面２０６によ多構成される鋳型の断面
を充満する。溶融金属の表面の凝固（スキンの形成）は
通常ブレークリングの下流面でそして鋳をの内面上の地
点で起る（帯域２１０として表示）。材料の振動はスキ
ンを溶融金属中に押戻しそしてウイットネスマークとし
て呼ばれる不整部を生ぜしめる＠ 第３図は本発明に従う鋳型３００の一部を示す。

鋳型３００は内部表面３０２と端板３０４ｔ−具備し、
後者上に熱障壁３０６が置かれる０この具体例において
は、熱障壁は端板上に全体的に存在しそして熱Ｎ壁は鋳
型内部表面５０２と滑らかに合致しそして鋳型の断面を
延長している０熱障壁の厚さは、ノズル５０８と熱障壁
の当接面との間を通る溶融金属が凝固しないようにする
に充分のものである。しかし、この間隙中に滲入する溶
融金属は不当な悪影響を生じない間隙内十分深くでなら
凝固してもよい。ノズル３０８と接触する熱障壁部分は
、ノズルとびったシ接触するよう機械加工されてもよい
し或いは殊にノズルに熱障壁上固着するのにセラミック
セメントが使用される時には粗い状態のまま残してもよ
い。

ノズルと鋳型との間の温度差はしばしば５００°Ｃ或い
はそれ以上となシうる。従って、熱障壁の厚さは、溶融
金属、熱障壁及びノズル間の接触領域の著しい冷却を防
止するに充分でなければならない。多くの場合、熱障壁
の厚さは少くとも約２５０ミクロン、例えば少くとも約
５００ミクロン、しばしば約７００〜１５００乃至２０
００ミクロンの範囲にある。

第３図かられかるように、熱障壁は鋳型の端板・、・の
少くとも一部を覆って延在する。熱障壁を鋳型端板に一
体に固着することにより、流動する溶融金属と関連する
力に耐えることを可能ならしめまた向上せる熱衝撃耐性
を与える為熱Ｖ＠壁に強度が付与される。例えば、熱障
壁は溶融金属流れに向う半径方向のみならず、軸線方向
においても断熱作用を与える。

溶融金属の凝固（スキンの形成）は、溶融金属が熱障壁
の内側面と接触下にある間に起シうる。

これは、熱障壁が鋳型と一体であシブレークリングを使
用した場合のように従って溶融金属が熱障壁と鋳型との
間で滲出することが無いから可能である。熱障壁と鋳型
内面との間の滑らかな輪郭でもって、鋳型から材料の引
出しの際の振動によるウイットネスマークの形成はブレ
ークリングを使用した場合に生じたよシ軽減され或いは
排除される〇 熱障壁として被覆される材料の多くは容易に機械加工さ
れうる。熱障壁が鋳型と一体である時に機械加工が為さ
れうるから、加工作業はブレークリングの加工よシはる
かに容易に実施されるり機械加工は非常に平滑な表面（
５０μインチ、ｒｍｓ未満）を創出でき、これは最小限
の欠陥しか有しない高品質材料を製造する能力を向上す
る。

第４図は本発明のまた別の具体例を例示し、ここでは鋳
型４００における熱障壁４０６はその内縁４１０におい
て厚くされる。鋳型の端板４０４は鋳型の内部表面４０
２に向って斜切されている。

第５図は、また別の具体例を示し、ここでは熱障壁５０
６は、鋳型５００の端板５０４を覆って延在するだけで
なく、鋳型の内部表面５０２から、半径方向内方にも延
在している。図示されるように、ノズル５０８は溶融金
属の流れに近接して熱障壁とそして端板５０４の一部と
当接する。

鋳型の端板を覆って延在する熱障壁により提供される強
度と一体性は、鋳型の凹みに突入する熱障壁部分が流動
する溶融金属の応力に耐える能力管向上しそして破砕化
の危険を低減する。

熱障壁の内部表面５１０は、鋳型の内部表面５０２中に
次第に合致するよう輪郭づけられ、そしてテーパづけら
れている。熱Ｖｊｔｍは内部表面５０２と一体であるか
ら、溶融金属が部品間に滲入することにより生じうる有
害な作用は起らない。

更に、この輪郭は第２図のプレークリングの設計の空隙
特性を少くとも部分的に置換えそしてウイットネスマー
クの軽減化をもたらしうる。

上記説明かられかるように、熱ＩＩＩ壁は、それが鋳型
の、その内部表面に隣りあう端板部分を覆って延在する
限シ、広く様々の形態をとシうる。例えば、型端板は、
斜切、凹みを与える為のルート付は等による等して鋳型
の内部表面に瞬接してよシ多くの熱障壁を提供するよう
テーパ付は或いはその他の形状に賦形されうる。

熱１２！壁は鋳型と一体であるから、鋳型の横断面は、
鋳型内の溶融金属の流れに適正な冷却を与えうることに
よりまた熱障壁を被ａｆ（必要なら更に機械加工ヲ）シ
うることにより、実質上任意の形成となしうる。従って
、はぼ最終的な水平鋳造物が、従来法によるビレット或
いはプルームｉＩ−ビーム、プレート、シート等のよう
な所望の最終形状に改形するに必要とされる設備投資及
び操業コストの相当の削減下で直接製造されりる。

更に、熱障壁はコーティング技術により被覆されうるか
ら、鋳型は容易に修復されうる。また、耐摩耗性或いは
擦過性を示しうる熱障壁材料を使用して、鋳型の内部表
面の一部をコーティングすることによって（第５図の如
く）、鋳型の有用寿命が向上されりる。

実施例 鋼の水平鋳造用銅鋳型を、本発明に従って、Ｃｏ　−Ｎ
１−Ｃｒ−ＡＩ　−Ｙ　　のアンダーコート及びイツト
リア安定化ジルコニアのオーパコートヲ用いて端板或い
は７ラング表面をコーティングした。銅鋳型のフロート
は約４′長さｘ５−１／４”ｘ７’断面寸法であシそし
て隅角は約１／８′半径を有した。総７ランジ面は約１
０−１％、ｔ　ｘ　９＋＋　３乙、′（スロート中心を
７ラング面に合せて）及び約２′半径の隅角である。フ
ランジ面の周囲は鋼を注ぐ為のノズルとして使用される
ジルコニアブロックを収納する為７４′巾×３／’厚さ
の唇を有した。４つの別個の鋳型を調製した。すべての
場合において、銅は先ず６０メツシユアルミナグリツド
を用いて粒プラスト処理されそして後公称５２Ｎ！−２
１Ｃｒ−８ＡＩ−０，５Ｙ　−残部Ｃｏ　（爪ｎ％）の
アンダーコートを用いてα００３〜α００５インチの厚
さにプラズマ溶射された。この金属質アンダーコートの
上に、Ｚｒ０２−７　ｗｔ％Ｙ２Ｏ３から成るジルコニ
アコーティングが被覆された。

鋳型の一つにおいて、基材はグリッドプラスト及びアン
ダーコート形成前に脱失な角隅を研磨しそして後α０２
０Ｓα０２５の合計厚さのジルコニアで上被した。鋳型
の内表面におけるジルコニアコーティングの縁は、コー
ティングプロセスに僅かの曲率はつきものであるから僅
かの丸味を有した。また別のａ型において、７ラング面
の銅はグリットプスト及びアンダーコート形成前にαＯ
ＳＯインチの半径に研磨されそして後９０’　（ｉｌｉ
ｉ突角において約０５１５インチの合計コーティング厚
さまでコーティングされた。この部片の一部はその後α
０２４インチの総ジルコニアコーティング厚さまで研磨
され、まだ尚コーティング角隅において小さな曲率ヲ戊
した。第３の鋳型において、基材は、コーティングに先
立って約ｏ、ｏｓ。

インチの角隅半径に研磨されそして続いて９０°よ）僅
かに少ない衝突角でコーティングを行って角隅に唇を形
成した。合計ジルコニアコーティング厚さは約１１２８
インチであった。この部片の小さな部分を０．０２２フ
インチの合計コーティング厚さまで研磨して非常に脱失
な隅角とそこでの僅かに負角度のジルコニアを残した。

この形態の利点は隅角において幾分良好な結合をもたら
しうろことである。第４の鋳型において、銅基材は脱失
で丸味のある隅角のまま残されそして約α１２１インチ
のジルコニアが被覆された。この部片の一部が続いて（
ＬＯ５フインチの厚さに研磨されてジルコニアの非常に
脱失な隅角を残した。この残部ジルコニア厚さは、従来
からの窒化ホウ素ブレークリングにおいて現在使用され
ている厚さに熱的に均等とすべきである。フランジ面全
体全一様なコーティング厚さに研磨してもよい。

上記熱障壁を有する鋳型は鋼の連続水平鋳造に好適に使
用された。

【図面の簡単な説明】

第１図はノズルを有するタンディツシュ及び鋳型の概略
長手断面図、第２図はプレークリングを使用する水平鋳
造鋳型の入口部の断面図、そして第３．４及び５図は本
発明に従う３櫨の水平鋳造鋳型の入口部の断面図である
。 １００：タンディツシュ １０２：溶融金属 １０４：ノズル １０６．２００．３００．４００．５００：鋳型１１０
．２０６．３０２．４０２．５０２　：内部表面１１２
．５０６．４０６．５０６　：熱障壁１１４：部分凝固
材料 １１６：四−ラ ２０４ニブレークリング ３０４．４０４．５０４　：端板 ＦＩＧ、５ 〜 −−鵬

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）賦形材料を成形する為の金属連続水平鋳造用の鋳型
   であって、内部表面により成形材料の断面と近似する横
   断面形状を有する空洞部を構成しそして鋳型の内部表面
   からの間接熱交換用の冷却材と接触しそして鋳型内部表
   面と連接する端板を具備する鋳型本体と、少くとも該鋳
   型の内部表面と隣りあう鋳型端板部分と一体であり、鋳
   型に溶融金属を供給する為のタンデイッシュのノズルと
   接触し、そしてノズルに隣りあう金属の凝固を防止する
   に充分の厚さを有する熱障壁層とを備える鋳型。 ２）熱障壁層の厚さが少くとも約２５０ミクロンである
   特許請求の範囲第１項記載の鋳型。 ３）熱障壁層が耐火酸化物から成る特許請求の範囲第１
   項記載の鋳型。 ４）耐火酸化物と鋳型との間にアンダーコートが設けら
   れる特許請求の範囲第３項記載の鋳型。 ５）鋳型が銅基金属から成る特許請求の範囲第４項記載
   の鋳型。 ６）アンダーコートがＭＣｒＡｌＹ（ここでＭはニッケ
   ル、コバルト及び鉄の少くとも一種である）から成る特
   許請求の範囲第５項記載の鋳型。 ７）熱障壁層の高融点酸化物が、ジルコニア、イットリ
   ウム安定化ジルコニア、マグネシア、シリカ、アルミナ
   及びその混合物乃至化合物から成る特許請求の範囲第６
   項記載の鋳型。 ８）熱障壁層は鋳型の端面上のみを延在しそして鋳型の
   内部表面から滑らかに延在する縁辺を構成する特許請求
   の範囲第７項記載の鋳型。 ９）端板が鋳型の内部表面に隣りあって斜切されている
   特許請求の範囲第８項記載の鋳型。 １０）熱障壁層が端板に隣りあう鋳型内部表面部分を覆
   う特許請求の範囲第７項記載の鋳型。 １１）熱障壁層が鋳型の内部表面へとテーパづけられる
   よう輪郭づけられている特許請求の範囲第１０項記載の
   鋳型。 １２）最終材料のほぼ最終形状の断面を有する特許請求
   の範囲第１項記載の鋳型。 １３）熱障壁が耐火酸化物と様々の金属部分とを組合せ
   た勾配付き乃至多層構造から成り、以って熱衝撃安定性
   を向上せしめた特許請求の範囲第３項記載の鋳型。 １４）Ｉ−ビームの断面を有する特許請求の範囲第１項
   記載の鋳型。 １５）プレートの断面を有する特許請求の範囲第１項記
   載の鋳型。 １６）特許請求の範囲第１項記載の鋳型を使用する金属
   の連続水平鋳造方法。 １７）特許請求の範囲第１２項記載の鋳型を使用する金
   属の連続水平鋳造方法。 １８）特許請求の範囲第１３項記載の鋳型を使用する金
   属の連続水平鋳造方法。 １９）特許請求の範囲第１４項記載の鋳型を使用する金
   属の連続水平鋳造方法。 ２０）特許請求の範囲第１５項記載の鋳型を使用する金
   属の連続水平鋳造方法。