JPS63203792A

JPS63203792A - 連続鋳造用鋳型の製造方法

Info

Publication number: JPS63203792A
Application number: JP3419987A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Miyato; 宮藤　元久; Masumitsu Soeda; 副田　益光; Hiroshi Nakamura; 弘志中村; Masaaki Isono; 磯野　誠昭
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1988-08-23
Also published as: JPH0331794B2

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】［産業上の利用分野］本発明は連続鋳造用Ｒ１１の製造方法に関するもので、
さらに詳しくは、析出硬化型の銅合金の鋳型本体の内面
に耐熱性および耐摩耗性を有するめっき層を設けた連続
鋳造用鋳型の製造方法に関する。

「従要枝術］従来、鉄鯛用連続＃造用鋳型は一般に熱伝導性の良好な
銅および銅合金を使用しているが、この銅および銅合金
からなる鋳型内面は、高温の溶鋼と接ずろため激しい損
傷を受け、短時間に寿命の限界に達するという問題を有
していた。

この１７１題点を改善するために、連続鋳造用鋳型内面
と溶鋼との間にガラス質パウダー等の潤滑剤を挿入し、
鋳型と溶鋼が直接に接することがないようにされている
。

また、鋳型内面には様々なめっきが施されて、耐熱性お
よび耐摩耗性を向上させている。例えば、第１ＩＦＩと
してニッケルおよびコバルトの少なくとも１種からなる
めっき層、第２Ｆｍとして燐３〜３゜ｗｔ％および硼素
２〜１５ｖｔ％の少なくとも１種と残部ニッケルおよび
コバルトの少なくとも１種からなる合金めっき層、およ
び第３層としてクロムめっき層を順次設けたもの（特公
昭５２−０５０７３４号公報参照）、或いは、上記公報
の第１層を省略した二層めっきを設けたもの（特開昭５
７−０８５０５０号公報参照）等が提案されている。そ
して、これらのめつき層を有する長寿命の連続鋳造用鋳
型が開発され、長期間の連続鋳造の操業が可能となって
きている。

また、最近、連続鋳造用鋳型内の溶鋼の攪拌方法として
電磁攪拌が使用されているが、この攪拌効率を上昇させ
るため鋳型材料に電気伝導率の低い銅合金を用いるよう
になってきた。

しかし、一般に電気伝導率の低い材料は、熱伝導率も低
いために、この材料を用いた鋳型は従来の銅錫をに比べ
て、その鋳型内面が高温となるため、より優れた耐熱性
のある鋳型が要求されるようになっている。

この目的からも上記した２つの公報の例の内、燐を含む
ニッケルめっき層、クロムめっき層を順次鋳型内面に設
けることは有用なことでとある。

しかして、このニッケルおよび燐からなる合金めっき層
とクロムめっぎ層とからなる多層めっきを設ける場合、
材料の銅または銅合金とニッケルおよび燐からなる合金
めっき層およびニッケルおよび燐からなる合金めっき層
とクロムめっき層の間の密着性が要求される。

そして、材料としての銅または銅合金とニッケルおよび
燐からなる合金めっき層の間の密着性を向上さＵ゛るた
めには、熱処理を行なって銅または銅合金とニッケルお
よび燐からなる合金めっき層の間に拡散層を形成させる
方法がある。しかし、この方法は、ニッケルおよび燐か
らなる合金めっき層とクロムめっき層との間には拡散層
を形成しにくいため、これらの密着性は改善されない。

また、ニッケルおよび燐からなる合金めっき層を設けた
後、塩酸や硫酸等に酸洗いによりニッケルおよび燐から
なる合金めっき層の酸化皮膜を除去し、クロムめっき層
を設ける方法では、これらの密着性は改善されない。

さらに、その他の手段としては、ニッケルおよび燐から
なる合金めっき層の表面を入念に研摩した後、クロムめ
っき層を設ける方法もあるが、鋳型の生産においては極
めて非能率的である。

［発明が解決しようとする問題点〕本発明は上記に説明したような従来の連続鋳造用鋳型に
おける種々の問題点に鑑み、本発明者が鋭意研究を行な
い、検討を重ねた結果、鋳型の内面に特定の３Ｈのめっ
き層を設けて、それぞれ拡散させることにより耐熱性お
よび耐摩耗性に優れた鋳型内面を有することを見出だし
、連続鋳造用鋳型の製造方法を開発したのである。

［問題点を解決するための手段１本発明に係る連続鋳造用鋳をの製造方法の特徴とすると
ころは、耐熱性に優れた析出硬化型銅合金からなる鋳型
の内面に、ニッケルおよび燐からなる合金めっき層を設
け、次いで、０．３μｍ以上のコバルトめっき贋を設け
、さらに、その上にクロムめっき層を順次設けた後、２
００〜５００℃の温度において熱処理し、ニッケルおよ
び燐からなる合金めっき層とコバルトめっき層の間、ま
た、コバルトめっき層とクロムめっき層の間に拡散層を
設けたことにある。

本発明に係る連続鋳造用鋳型の製造方法について、以下
詳細に説明する。

本発明に係る連続鋳造用鋳型の材料は、析出硬化型の銅
合金であり、含ＹＨ成分、含有割合は、（１）　Ｎｉ　
３．２ｖＬ％、Ｓ［０，７ｗｔ％、Ｚｎ　Ｏ，３ｗｔ％
を含むもの、（２）　Ｎｉ　１．６ｗｔ％、Ｓｉ　Ｏ，３５ｗｔ％、
Ｚｎ　０４ｗｔ％を含むらの、（３）　Ｃｒ　Ｏ，８ｗｔ％、Ｚｒ　０．２ｗｔ％を含
むもの、（４）　Ｏｒ　Ｑ、６ｖｔ％、Ｚｒ　Ｏ，１５
ｗｔ％、Ｍｇ　Ｏ，００５ｖｔ％を含むもの、（５）　Ｆｏ　Ｏ，ｌｖｔ％、Ｐ　Ｏ，０３５ｗｔ％を
含むもの、（６）　　Ｐｃ　　Ｏ，１ｗｔ％、　ｐ　　
ｏ、ｏａｓｗｔ％、　Ｓｎ　　Ｏ，０３ｗｔ％を含むも
の、（７）　Ｎｌ　ｔｗｔ％、１３ｅ　Ｏ，２ｗｔ％、Ｚｒ
　Ｏ，２ｗｔ％、ＭｇＯ，０４ｗＬ％を含むもの、（８）　Ｎｉ　０．９８ｗｔ％、Ｉ３ｅ　Ｏ，２ｗｔ％
、Ｎｂ　Ｏ，０７ｗｔ％を含むもの、である。

このような、銅合金の連続鋳造用鋳型の内面に、ニッケ
ルおよび燐からなる合金めっき層、次に、０．３μｍ以
上のコバルトめっき層、さらに、クロムめっき層を設け
、その後、２００〜５００℃の温度で熱処理を行ない、
ニッケルおよび燐からなる合金膜けめっき層とコバルト
めっき層の間およびコバルトめっき層とクロムめっき層
の間に拡散層を形成し、これら各めっき届の間の密着性
を著しく向上させることにより、耐摩耗性、耐熱性に優
れた連続鋳造用鋳型を製造することができる。

３つのめっき層の中で、特に、コバルトめっき居の厚さ
を０．３μｍ以上とするのは、電流分布の複雑な鋳型内
面のめっきにおいて、めっき層の厚さに非常に薄い部分
ができ、密着性の改善が不充分になることを避けるため
であり、また、熱処理温度は、各めっき層間の拡散層の
形成を促進するのに充分な温度である２００℃から、鋳
型材料の銅合金とニッケルおよび燐からなる合金めっき
層の軟化が起こる限界の５００℃までとする（第１図お
よび第２図参照）。

即ち、本発明に係る連続鋳造用鋳型の製造方法において
は、耐熱性析出硬化型銅合金の連続鋳造用鋳型の内面の
、ニッケルおよび燐からなる合金めっき層とクロムめっ
き層の間に、ニッケルお上びクロムの両金属と容易に固
溶体を形成する金属であるコバルトをめっきし、その後
、コバルトとニッケルおよび燐からなる合金めっき層と
クロムめつき層の両方に拡散を促進するのに充分で、か
つ、鋳をの銅合金およびニッケルおよび燐からなる合金
めっき届が軟化しない適当な温度で熱処理を行なうこと
により、 ■各めっき層間に拡散層を形成させること。

■ニッケルおよび燐からなる合金めっき層を硬化させる
こと。

■各めっき層中の吸蔵水素を放出させ、水素脆性を改善
すること。

■めっき応力を緩和する。

ことを同時に行ない、従来のニッケルおよび燐からなる
合金めっき層およびクロムめっき層を順次設けた鋳型に
比べて、より優れた耐熱性および耐摩耗性を有する連続
鋳造用鋳型を製造できるのである。

なお、このような本発明に係る連続鋳造用鋳型の製造方
法により製造されたニッケルおよび燐からなる合金めっ
き勃、コバルトめっき層およびクロムめっき層を設けた
鋳型としては、管型モールド意外にスラブモールド等の
モールドにも適用することが可能である。

［実　施　例］本発明に係る連続鋳造用鋳型の製造方法について実施例
を説明する。

実施例！第１表に示す含有成分および含有割合の析出硬化型銅合
金板（１００ｎａ＋Ｘ　ｌ　００ｎａ＋Ｘ　Ｉｍｎ＋）
上に、ニッケルおよび燐からなる合金めっき層、コバル
トめっき層およびクロムめっき層を順次設けた。

ニッケルおよび燐からなる合金めっき層のダさは３０μ
１１クロムめっき層の厚さは１５μｌとし、コバルトめ
っき色の厚さは０．１〜５μｍの範囲で変化させた。

このようにめっき層を設けた材料の内の一部に１５０〜
５５０℃の温度の範囲で熱処理を行なう−た。

ニッケルおよび燐からなる合金めっき、コバルトめっき
、クロムめっきのめつき浴組成、めっき条件は第２表に
示す。

これらのめっき層を設けた銅合金を試験材として第３表
に示す各種試験条件によりめっきの評価を行なった。

第４表に各めっき層の組成、厚さ、熱処理条件および表
面硬度、摩耗時間、曲げ試験に結果を示す。

第４表から、コバルトめっき層の厚さの変化による傾向
を見ると、Ｎｏ、７．９．１，２．４．６と膜厚が厚く
なるに従って、へ表面硬度は殆ど変わらないが、Ｂジス
１８式噴射試験による摩耗時間はコバルトめっき居なし
のＮｏ、７からコバルトめっき層をｌμ鎮設けたＮｏ、
２にかけて徐々に長くなる傾向を示している。

特に、Ｎｏ、１，２．４．６のコバルトめっき層を０．
３μ−以上設けた場合はＮｏ、７のコバルトめっき層を
全く設けない従来例に比べて２倍以上の摩耗時間を示し
ている。また、コバルトめっき層を僅かでも設けること
により、クロムめっき層のＣ曲げ試験による剥離はなく
なった。

また、Ｎｏ、８のニッケルおよび燐からなる合金めっき
層とクロムめっき層の間にコバルトめっき層を３°μ一
般けたものは、めっき後の熱処理温度の各試験結果に対
する傾向をＮｏ、　１０．３．４．５．１１を見ると、
へ表面硬度は３５０℃以上の温度の熱処理（Ｎｏ、４．
５）でＨｖ１０５０以上の高い硬度を示したが、５５０
℃の熱処理（Ｎｏ。

■りでは軟化する傾向が見られた。

また、Ｂジエン５式噴射摩耗試験による摩耗時間は２０
０℃の温度の熱処理（Ｎｏ、　３　）により延長できた
。特に、３５０℃、５００℃の熱処理を行った場合（Ｎ
ｏ、４．５）は、熱処理を行わない場合（Ｎｏ、　８　
）に比べ約１．５倍以上の値を示した。そして、いずれ
の場合も、Ｃ９０’往復曲げ試験でクロムめっき層の剥
離は見られなかった。

このような結果から、特に、Ｂジェット式噴射摩耗試験
結果の摩耗時間の変化によると、ニッケルおよび燐から
なる合金めっき層とクロムめっき層の間にコバルトめっ
き層を薄く設けることにより、めっき層全体の厚さは殆
ど変化しないのに、摩耗時間が大きく変化している。ま
た、３５０℃以上の熱処理を行った場合も、熱処理を行
わなかったものに対して摩耗時間が大きく延長している
。

これは、ニッケルおよび燐からなる合金めっき層とクロ
ムめっき層との間にコバルトめっき層を設けることによ
り、ニッケルおよび燐からなる合金めっき層とクロムめ
っき層の間の密着性が改善されたことを示しており、め
っき後、熱処理したらのは、さらに、密着性が著しく改
善されることを示しているものと考えられる。

また、３５０℃以上５００℃以下の温度で熱処理した場
合（Ｎｏ、ｌ〜Ｎｏ、　６　）は、熱処理をしなかった
場合（Ｎｏ、８）および低温で熱処理を行った場合（Ｎ
ｏ、　Ｉ　Ｏ）に比べてへ表面硬度がｌ−１ｖｌＯ００
以上の高い値を示している。゛これは第２図示すように、３５０℃以上の熱処理によっ
てニッケルおよび燐からなる合金めっきわが硬化するた
めであり、また、５５０℃の熱処理を行った場合（Ｎｏ
、ｌｌ）のＡ表面硬度がＨＶ７！１（８３２にまで低下
するのは第１図に示すように５００℃以上の温度で銅合
金が軟化すること、さらに、第２図に示すようにニッケ
ルおよび燐からなる合金めっき層が軟化すること、第３
図に示すようにクロムめっき層の軟化が促進するためで
あると考えられる。

実施例２第１表に示す含有成分および含有割合の銅合金からなる
連続＃造用管型鋳型（１３４°朋、肉厚８龍、長さ８０
０ｍａ＋）の内面以外の部分をビニール系塗料によりマ
スキングしたものを、３本用意し、電解脱脂、酸洗いを
行った後、それぞれ第４表に示したＮ００７．８．４の
試験片と同様のめっきを設けて熱処理を行った。

これら３本の鋳型を用いて実際に角型ビレットを鋳造し
た。鋳型内面に設けた多層めっきが剥離または摩耗して
鋳型材料の銅合金が現れるまでのチャージ数をもって鋳
型の寿命を測定した。その結果、第４表のＮ００７のめ
っきを設けた鋳型の寿命が２５０チヤージ、また、Ｎｏ
、８のめっき層を設けた後、熱処理を行わなかった場合
は４５０チヤージであり、本発明に係る連続鋳造角管型
鋳型の製造方法により製造されたＮｏ、４のめっきが設
けられた後、３５０℃の温度で３時間の熱処理を行った
鋳型は５５０ヂヤージを経過してもめっき層の剥離、摩
耗による鋳型材料の露出は見られなかった。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る連続鋳造角管型鋳型
の製造方法は上記の構成であるから、連続鋳造角管型鋳
型の内面に高度の密着性を有する多層めっきを設けるこ
とによって、鋳型内面の耐熱性、耐摩耗性を向上させる
ことができ、使用寿命が従来の鋳型に比べ２倍以上延長
させることができるという優れた効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造角管型鋳型の材料の表面硬度の熱処理
温度に対する依存性を示す図（熱処理時間は５分）、第
２図はニッケルおよび燐からなる合金めっぎ層の表面硬
度と熱処理温度に対する依存性を示す図（熱処理時間は
１時間）、第３図はクロムめっき層の表面硬度の熱処理
温度に対する依存性を示す図（熱処理時間は１時間）で
ある。８　　　　呂　　　　邑　　　８４♀　ヴ慎（す

Claims

【特許請求の範囲】

耐熱性に優れた析出硬化型銅合金からなる鋳型の内面に
、ニッケルおよび燐からなる合金めっき層を設け、次い
で、０．３μｍ以上のコバルトめっき層を設け、さらに
、その上にクロムめっき層を順次設けた後、２００〜５
００℃の温度において熱処理し、ニッケルおよび燐から
なる合金めっき層とコバルトめっき層の間、また、コバ
ルトめっき層とクロムめっき層の間に拡散層を設けたこ
とを特徴とする連続鋳造用鋳型の製造方法。