JPH02220739A - 連続鋳造用加熱鋳型 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続鋳造装置の加熱鋳型に関し、特に長時間に
わたり安定して高品質の鋳塊を得ることのできるもので
ある。

〔従来の技術〕

金属の連続鋳造法の中に、鋳型を鋳造金属の融点以上に
加熱して連続的に鋳造を行う加熱鋳型連続鋳造（以下Ｏ
ＣＣと略記する）法がある。

この鋳造法は第１図に示すように溶湯保持炉（１）の壁
面に鋳型（２）を取付け、この鋳型（２）を加熱装置（
３）により鋳造金属の融点以上に加熱して鋳型（２）内
にこの溶融金属（以下溶湯という）（４）を供給し、鋳
型（２）の出口よりピンチロール（５）によって引き出
される鋳塊（６）をその出口付近に設けた冷却装置（７
）によって水冷し、鋳型（２）内で鋳塊（６）と接する
溶湯（４）を連続的に凝固させるものである。

この方法の特徴は、溶湯（４）の凝固が冷却鋳型を用い
たときのように外側の表面部分から進行するのではなく
、内側から始まって鋳塊（６）表面が最終凝固部となる
ため、鋳塊の内部および表面ともに品質の優れた一方向
凝固組織が得られることにある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記ＯＣＣ法ではその鋳型としては従来黒鉛あるいはＳ
ｉＣ等の材料が使われている。このうち黒鉛鋳型は溶湯
と濡れにくく、また潤滑性に富んでいるため鋳型内面の
仕上げ粗度は、般の中ぐり加工で得られる１２４程度の
粗度であっても外径０．５ｍａ１以下の極小径の鋳塊の
鋳造が可能であり、得られる鋳塊の品質も良好である。

しかしながら黒鉛は酸化損耗し易いため、鋳型としての
寿命が２０〜３０時間と短いのが欠点である。

一方ＳｉＣ鋳型は酸化損耗は極めて少な（鋳型寿命とし
ては十分であるが、溶湯との濡れ特性が悪いため鋳型内
面をラップ仕上げにより、０．８碑以下に研磨して用い
なければならず製作コストが高い。ところがこのように
精度よく仕上げても、得られる鋳塊の品質は黒鉛鋳型の
ものに比べてやや劣っている。またラップ仕上げ加工の
可能な内径は５ｍｍ以上であり、従って外径５＠１未満
の鋳塊の鋳造は不可能である。

、〔課題を解決するための手段〕 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、耐酸化特性と濡れ
特性に優れた連続鋳造用加熱鋳型を開発したものである
。

即ち本発明は鋳造金属の融点以上に加熱した鋳型内へ、
その一端より溶湯を供給し、他端より引き出す鋳塊を冷
却して、鋳型内で鋳塊と接する溶湯を連続的に凝固させ
る加熱鋳型において、鋳型の材質を窒化硼素（以下ＢＮ
と記す）としてバインダーを用いて成形したことを特徴
とするものである。

〔作用〕

このように加熱鋳型の材質をＢＮとしたのは、ＢＮは黒
鉛と同等の濡れ特性をもち、さらにＳｉＣと同等の耐酸
化特性をもち、加えて溶湯との反応性が小さいので長時
間にわたり安定した鋳造がなされ、品質の優れた鋳塊が
得られるからである。

またバインダーとしてはＢ、０３やＣａＯ粉を用いるこ
とができる。

〔実施例〕

次に本発明の詳細な説明する。

〈実施例！〉 ＢＮ粉末にバインダーとしてＢ　２０３　とＣａＯ粉を
配合して十分に混練し、これをホットプレス法にて成型
した後焼結して鋳型材を得た。次に該鋳型材を外径２３
！１１１１．内径１５ｍａ＋、長さ１５０ｍｍに成形加
工してＯＣＣ用の加熱鋳型を製作した。

なお内面は中ぐり加工のみで仕上げ、その粗度は１２Ｉ
ａであった。またこの鋳型のＢＮ量は９９％とした。

この鋳型を用い第１図に示した連続鋳造装置により、直
径１５ｆｆｌｌｌの無酸素銅（以下ＯＦＣと略記する）
の鋳塊を、鋳造速度２００ＩＩＩｆｆ１／組ｎ、溶湯温
度１１５０℃、鋳型温度１１００℃および冷却水量３１
７ａｉｎの条件で連続鋳造した。

また比較のため上記鋳型と同一形状の黒鉛製およびＳＩ
Ｃ製の鋳型を作製して同様の条件にてＯＦＣを連続鋳造
した。この際黒鉛鋳型の内面仕上げはＢＮ鋳型と同様に
中ぐり加工のみで１２４の粗度に仕上げ、一方ＳｉＣ鋳
型の内面はラップ仕上げを施して０．７−の粗度とした
。

これらの各鋳型について鋳造による鋳型寿命および得ら
れた鋳塊の表面品質を調査し、その結果を第１表に示し
た。なお鋳型寿命は鋳塊の直径が１５．２＋＋ｕ＋＋を
超えるまでの時間で表し、表面品質は鋳塊の外周面の粗
度を測定したものである。

第１表から明らかなように、本発明鋳型Ｎｏ、　１の寿
命はＳＩＣからなる従来鋳型Ｎｏ、　３と同等で、また
表面品質は黒鉛鋳型からなる従来鋳型Ｎｏ、　２と同等
であることが判る。これは本発明鋳型は耐酸化性に優れ
ているため長寿命であり、かつ濡れ特性に優れているた
め鋳塊の表面品質も良好となる。なお当然のことである
・が内部品質にも優れていた。

〈実施例２〉 近年直径１ｍｍ前後の小径鋳塊が連続鋳造の後縮径加工
を施すことなくＡＶ用の信号伝送ケーブルとして用いら
れるようになった。

そこで〈実施例１〉と同様に成形した９９％のＢＮを含
有する鋳型材を、中ぐり加工により鋳型内面粗度が１２
１ｍで外径１０ｗｍ、内径０．５ｍ＋＠、長さ５０市の
形状に成形して鋳型とした。

この鋳型を用い第１図に示した装置により、直径０．５
ｍｍのＯＦＣの鋳塊を〈実施例１〉と同じ条件で連続鋳
造した。

この際比較のため同一形状の黒鉛製鋳型およびＳｉＣ製
鋳型を製作して同じ＜ＯＦＣを鋳造した。なおこれらの
内径の孔加工は両者ともに中ぐり加工として黒鉛製鋳型
の内径の粗度は１２−としたが、一方ＳｉＣ製鋳型には
ラップ仕上げは施せないためダイヤモンド工具による中
ぐり加工を行ってその内面粗度はｉｏ、とじた。

これら各鋳型について鋳造による鋳型寿命、得られた鋳
塊の表面品質および連続鋳造の可否について調べ、その
結果を第２表に示した。

なお鋳型寿命は鋳塊直径が０．５２１１Ｉｎを超えるま
での時間で示した。

このような小径鋳塊の鋳造では溶湯と鋳型の濡れ特性が
一層要求され、濡れ特性の良し悪しが連続鋳造の可否を
決定するものである。従って第２表から明らかなように
、濡れ特性の良（１黒鉛およびＢＮ製の鋳型は直径０．
５ｍｍの鋳塊の鋳造は容易に可能であった。

ところが濡れ特性が悪くしかも自己潤滑性のないＳＩＣ
製鋳型においては、鋳型内で溶湯および鋳塊と鋳型との
間の摩擦のため凝固初期の固相が破断してしまい連続し
て鋳塊を引き出すことができなかった。

さらに鋳型寿命は本発明鋳型Ｎ０９４は１００時間以上
であり、また鋳塊の表面粗度も０．２ｐであって、共に
優れたものであった。

〈実施例３〉 上記〈実施例２〉で述べたように小径鋳塊を鋳造するこ
とにより鋳型材質特性の良否は明確に判断することがで
きる。

そこでＢＮの含有率を２０．４０．６０．８０および９
９％と種々に変化させた鋳型材を使用して、〈実施例２
〉と同一形状の鋳型に整形し、それぞれの鋳型について
〈実施例２〉と同様に直径０．５１の鋳塊を連続鋳造し
た。

その結果ＢＮの含有率に無関係に連続鋳造は可能であっ
た。しかし得られた鋳塊の表面品質はＢＮの含有率に比
例しており、２０％含有の鋳型が最も劣っていた。また
４０％以上のＢＮ含有率の鋳型であれば９９％含有の鋳
型とほぼ同等の表面品質の鋳塊を得られることが判明し
た。

この原因はＢＮ含有率を減少させることにより、バ＾′
ンダーの量が増加して濡れ特性および自己潤滑性が劣化
するからである。

〈実施例４〉 以上の実施例ではいずれも純銅であるＯＦＣの連続鋳造
について述べたが、次に銅合金の連続鋳造にＢＮ製の鋳
型を適用した例について説明する。

通常黒鉛は一部の金属と反応して炭化物を生成すること
が知られている。従って黒鉛製の鋳型を使用したＯＣＣ
法では鋳型が高温に保持されているのでこの反応は顕著
に起こり、その結果鋳型内面に炭化物層を形成して濡れ
特性や自己潤滑性を失い、初期凝固相の破断および反応
の度合いが大きくなると鋳塊の引き出しすら不可能とな
る。

このため従来、例えばワイヤーカット用電極線として知
られているＡｆｆ含有の６５／３５黄銅の鋳造に黒鉛製
鋳型を用いると６５／３５黄銅の溶湯にＡＯを添加した
後比較的短時間で反応が起こり、アルミカーバイト（１
／３ＡＯ，Ｃわが形成されて鋳型の自己潤滑性を失い、
鋳塊の引き出しが不能となってしまう。

そこでＢＮ製の鋳型を用い、第１図に示す鋳造装置を使
用してこのＡＯ金含有６５７３５黄銅の鋳造を実施した
。即ち直径５１Ｉ１ｍの１．２％八へ含有６５／３５黄
銅を溶湯温度１０００℃、鋳型温度９５０℃、鋳造速度
１０軸＠／ｓｉｎ、冷却水量３／／ｍｉｎの条件下で連
続鋳造した。その結果ｌ／３ＡＯｓｃｚの生成は全く認
められず長時間安定して高品質を鋳塊を得ることができ
た。

以上の実施例では銅や銅合金について述べたが本発明は
これらに限定されるものではなく、他の金属にも適用で
きるものであり、また本発明鋳型のＢＮ含有率は鋳造金
属により最も適切な量を選択すればよい。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、ＯＣＣ法において各種サイ
ズの鋳塊の鋳造が可能となるばかりか長時間の安定鋳造
が可能となり、さらに従来の黒鉛鋳型では炭化物を生成
してしまい鋳造不能であった合金の鋳造も可能となる等
工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は加熱鋳型連続鋳造装置を示す側断面図である。 １・−溶湯保持炉 ２・−鋳型 ３・加熱装置 ４・−・溶融金属 ５−　ピンチロール ６−鋳塊 ７−・冷却装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳造金属の融点以上に加熱した鋳型内へ、その一
   端より溶湯を供給し、他端より引き出す鋳塊を冷却して
   、鋳型内で鋳塊と接する溶湯を連続的に凝固させる加熱
   鋳型において、鋳型の材質を窒化硼素としてバインダー
   を用いて成形したことを特徴とする連続鋳造用加熱鋳型
   。