JPH04356332A - 鋳型 - Google Patents
鋳型Info
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- JPH04356332A JPH04356332A JP12906791A JP12906791A JPH04356332A JP H04356332 A JPH04356332 A JP H04356332A JP 12906791 A JP12906791 A JP 12906791A JP 12906791 A JP12906791 A JP 12906791A JP H04356332 A JPH04356332 A JP H04356332A
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- JP
- Japan
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- mold
- graphite
- ingot
- copper
- graphite powder
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属および合金の鋳造、
例えば銅および銅合金の板状鋳塊の鋳造に適した鋳型に
関するものである。
例えば銅および銅合金の板状鋳塊の鋳造に適した鋳型に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、銅および銅合金の板状鋳塊を水平
連続鋳造で製造するには、図２に示すような構造（概要
）の黒鉛鋳型装置が用いられてきた。図２は従来の黒鉛
鋳型装置の断面図であり、図において、４は黒鉛鋳型、
５は黒鉛鋳型４に接する銅製水冷装置、６は黒鉛鋳型４
および水冷装置６を強固に保持する鉄製枠組である。黒
鉛鋳型４は溶湯がその流入口７、凝固帯域８を経て凝固
を完了して鋳塊となるが、その鋳塊９の出口１０を形成
するように両端が開口する中空形状をなす。中空部の断
面形状は鋳造しようとする鋳塊と形状・寸法がほぼ同じ
となるように形成されている。水冷装置５には、図示し
ていないが、冷却水を循環させるための通水路が設けら
れている。黒鉛鋳型４および水冷装置５は、鉄製枠組６
に多数のボルト（図示せず）で緊密に締結されている。
連続鋳造で製造するには、図２に示すような構造（概要
）の黒鉛鋳型装置が用いられてきた。図２は従来の黒鉛
鋳型装置の断面図であり、図において、４は黒鉛鋳型、
５は黒鉛鋳型４に接する銅製水冷装置、６は黒鉛鋳型４
および水冷装置６を強固に保持する鉄製枠組である。黒
鉛鋳型４は溶湯がその流入口７、凝固帯域８を経て凝固
を完了して鋳塊となるが、その鋳塊９の出口１０を形成
するように両端が開口する中空形状をなす。中空部の断
面形状は鋳造しようとする鋳塊と形状・寸法がほぼ同じ
となるように形成されている。水冷装置５には、図示し
ていないが、冷却水を循環させるための通水路が設けら
れている。黒鉛鋳型４および水冷装置５は、鉄製枠組６
に多数のボルト（図示せず）で緊密に締結されている。
【０００３】従来の連続鋳造用黒鉛鋳型装置は上記のよ
うに形成され、銅または銅合金（以下、銅合金等という
）の溶湯を入り口から流入させ、一定の範囲、すなわち
凝固帯域８で凝固させ、鋳塊として出口から装出する作
用をなすが、その根幹は銅合金等の顕熱・潜熱を適切な
条件で抜熱することである。すなわち合金等の融点ある
いは凝固温度範囲（液相線・固相線間）を適当な冷却速
度で冷却すること、さらにこの種の水平連続鋳造におけ
る急冷（通常３０℃／ｓｅｃ以上）では平衡状態におけ
る融点あるいは固相線温度（以下、固相線温度等という
）以下まで液相が存在する、いわゆる過冷現象が見られ
るが、その過冷状態の制御、つまり、固相線温度等以下
の冷却速度（これ自体が過冷域の下限温度を規定する）
を適切にすること、さらに、板幅方向の温度の均一性が
重要である。これらの制御によって結晶粒度、合金等の
品種によっては偏析あるいは逆偏析、さらに割れその他
の欠陥等の有無、程度等の鋳造品質が定まる。
うに形成され、銅または銅合金（以下、銅合金等という
）の溶湯を入り口から流入させ、一定の範囲、すなわち
凝固帯域８で凝固させ、鋳塊として出口から装出する作
用をなすが、その根幹は銅合金等の顕熱・潜熱を適切な
条件で抜熱することである。すなわち合金等の融点ある
いは凝固温度範囲（液相線・固相線間）を適当な冷却速
度で冷却すること、さらにこの種の水平連続鋳造におけ
る急冷（通常３０℃／ｓｅｃ以上）では平衡状態におけ
る融点あるいは固相線温度（以下、固相線温度等という
）以下まで液相が存在する、いわゆる過冷現象が見られ
るが、その過冷状態の制御、つまり、固相線温度等以下
の冷却速度（これ自体が過冷域の下限温度を規定する）
を適切にすること、さらに、板幅方向の温度の均一性が
重要である。これらの制御によって結晶粒度、合金等の
品種によっては偏析あるいは逆偏析、さらに割れその他
の欠陥等の有無、程度等の鋳造品質が定まる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の水平連続鋳造用
黒鉛鋳型装置では鋳型各部の温度や鋳型出口部における
鋳塊温度が、板幅方向でばらつき、さらに鋳造時間の経
過とともに変化する等、不安定な要因があり、安定した
品質の鋳塊が得られ難かった。その最も主たる原因は、
銅合金等の溶湯と黒鉛との濡れ性が悪く、この間の熱伝
達に関しては見掛け上、エアギャップが存在し、大きな
冷却能が確保されないことであった。
黒鉛鋳型装置では鋳型各部の温度や鋳型出口部における
鋳塊温度が、板幅方向でばらつき、さらに鋳造時間の経
過とともに変化する等、不安定な要因があり、安定した
品質の鋳塊が得られ難かった。その最も主たる原因は、
銅合金等の溶湯と黒鉛との濡れ性が悪く、この間の熱伝
達に関しては見掛け上、エアギャップが存在し、大きな
冷却能が確保されないことであった。
【０００５】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、安定した品質の鋳塊を製造する鋳型を得
ることを目的とするものである。
されたもので、安定した品質の鋳塊を製造する鋳型を得
ることを目的とするものである。
【０００６】本発明の別の発明は、より安定した品質の
鋳塊を製造する鋳型を得ることを目的とするものである
。
鋳塊を製造する鋳型を得ることを目的とするものである
。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の鋳型は、黒鉛母
型、および金属めっきを施した黒鉛粉末で構成し、上記
黒鉛母型の鋳型面側に設けた改質層を備えたものである
。
型、および金属めっきを施した黒鉛粉末で構成し、上記
黒鉛母型の鋳型面側に設けた改質層を備えたものである
。
【０００８】本発明の別の発明の鋳型は、黒鉛母型、並
びに金属めっきを施した黒鉛粉末と非めっきの黒鉛粉末
との混合粉末で構成し、上記黒鉛母型の鋳型面側に設け
た改質層を備えたものである。
びに金属めっきを施した黒鉛粉末と非めっきの黒鉛粉末
との混合粉末で構成し、上記黒鉛母型の鋳型面側に設け
た改質層を備えたものである。
【０００９】本発明のさらに別の発明の鋳型は、上記発
明において、鋳型面が研磨処理されていることを特徴と
するものである。
明において、鋳型面が研磨処理されていることを特徴と
するものである。
【００１０】
【作用】本発明において、黒鉛母型の鋳型面に、黒鉛の
粒子間に銅などの金属成分が入り込んだ構造の改質層が
形成されているため、鋳型の必須要件の一つである鋳塊
索引時の鋳塊と鋳型間の潤滑性が保持されながら、銅合
金等の溶湯の濡れ性が改善され、熱伝達上エアギャップ
が小さくなる結果として鋳塊に対する冷却能が顕著に向
上する。また、鋳型面に金属成分が含まれるとはいえ、
殆どが黒鉛から成るので、鋳型の他の要件である低熱膨
張性を維持しているという特徴も持っている。本発明の
別の発明において、改質層を研摩して使用すると鋳型面
の平滑化、濡れ性の改善とともに、良好な潤滑性が得ら
れる。本発明のさらに別の発明において、金属めっきを
施された黒鉛粉末単独でなく、非めっきの黒鉛粉末との
混合粉末で構成した改質層を黒鉛母型に設けることによ
り、特に鋳型の十分な潤滑性が得られる。
粒子間に銅などの金属成分が入り込んだ構造の改質層が
形成されているため、鋳型の必須要件の一つである鋳塊
索引時の鋳塊と鋳型間の潤滑性が保持されながら、銅合
金等の溶湯の濡れ性が改善され、熱伝達上エアギャップ
が小さくなる結果として鋳塊に対する冷却能が顕著に向
上する。また、鋳型面に金属成分が含まれるとはいえ、
殆どが黒鉛から成るので、鋳型の他の要件である低熱膨
張性を維持しているという特徴も持っている。本発明の
別の発明において、改質層を研摩して使用すると鋳型面
の平滑化、濡れ性の改善とともに、良好な潤滑性が得ら
れる。本発明のさらに別の発明において、金属めっきを
施された黒鉛粉末単独でなく、非めっきの黒鉛粉末との
混合粉末で構成した改質層を黒鉛母型に設けることによ
り、特に鋳型の十分な潤滑性が得られる。
【００１１】
実施例１．鋳型取付け、鋳造とも水平式連続鋳造として
通常の方法でりん青銅の平板状鋳塊の鋳造を行った。使
用した黒鉛母型は、幅４８０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの上下
２分割鋳型で、黒鉛母型部の鋳塊形成部分の寸法が、幅
４５０ｍｍ、奥行２５０ｍｍ、深さ７．５ｍｍのものに
ついて、鋳型内面の幅方向両端各１５ｍｍを耐火物でマ
スキングした後、中央部４２０ｍｍに溶射の際の接合性
を高めるための前処理としてショットブラスト処理をし
、続いて表面に銅めっきが施された黒鉛の粉末を通常の
工業的方法でプラズマ溶射して改質層を形成し、本発明
の一実施例の鋳型を得た。溶射により得られた改質層の
厚さは約１００μｍとした。また、断面観察用として、
６０ｍｍφ×１０ｍｍｈの黒鉛試料に上記の表面改質処
理を施した。
通常の方法でりん青銅の平板状鋳塊の鋳造を行った。使
用した黒鉛母型は、幅４８０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの上下
２分割鋳型で、黒鉛母型部の鋳塊形成部分の寸法が、幅
４５０ｍｍ、奥行２５０ｍｍ、深さ７．５ｍｍのものに
ついて、鋳型内面の幅方向両端各１５ｍｍを耐火物でマ
スキングした後、中央部４２０ｍｍに溶射の際の接合性
を高めるための前処理としてショットブラスト処理をし
、続いて表面に銅めっきが施された黒鉛の粉末を通常の
工業的方法でプラズマ溶射して改質層を形成し、本発明
の一実施例の鋳型を得た。溶射により得られた改質層の
厚さは約１００μｍとした。また、断面観察用として、
６０ｍｍφ×１０ｍｍｈの黒鉛試料に上記の表面改質処
理を施した。
【００１２】実施例２．実施例１と同様にして改質層を
形成した後にサンドペーパで改質層を研摩して本発明の
別の発明の一実施例の鋳型を得、実施例１と同様にして
りん青銅の平板状鋳塊の鋳造を行った。また、断面観察
用として、６０ｍｍφ×１０ｍｍｈの黒鉛試料に上記の
表面改質処理を施した。銅めっきを施された黒鉛粉末を
表面に溶射後サンドペーパで研摩処理した黒鉛試料の断
面は、図１に示すように、改質層では黒鉛粒子間に銅が
入り込んだ構造が認められ、これにより鋳造時の黒鉛鋳
型の溶湯との濡れ性が良くなって熱伝達が向上する。図
１は本発明の別の発明に係わる鋳型面の一部を示す構成
図であり、１は黒鉛母型、２は銅めっき部、３は黒鉛粉
末、１１は改質層である。
形成した後にサンドペーパで改質層を研摩して本発明の
別の発明の一実施例の鋳型を得、実施例１と同様にして
りん青銅の平板状鋳塊の鋳造を行った。また、断面観察
用として、６０ｍｍφ×１０ｍｍｈの黒鉛試料に上記の
表面改質処理を施した。銅めっきを施された黒鉛粉末を
表面に溶射後サンドペーパで研摩処理した黒鉛試料の断
面は、図１に示すように、改質層では黒鉛粒子間に銅が
入り込んだ構造が認められ、これにより鋳造時の黒鉛鋳
型の溶湯との濡れ性が良くなって熱伝達が向上する。図
１は本発明の別の発明に係わる鋳型面の一部を示す構成
図であり、１は黒鉛母型、２は銅めっき部、３は黒鉛粉
末、１１は改質層である。
【００１３】実施例３．実施例１において、ショットブ
ラスト後に銅めっき黒鉛粉末と非めっき黒鉛粉末を体積
比８：２で十分に混合したものをプラズマ溶射する他は
実施例１と同様にして本発明のさらに別の発明の一実施
例の鋳型を得、実施例１と同様にしてりん青銅の平板状
鋳塊の鋳造を行った。また、断面観察用として、６０ｍ
ｍφ×１０ｍｍｈの黒鉛試料に上記の表面改質処理を施
した。この実施例のように、混合粉末を用いる場合、金
属めっき黒鉛粉末と非めっき黒鉛粉末の体積比を９：１
〜４：６、即ち金属めっき黒鉛粉末の体積％にて９０〜
４０％の範囲に混合するのが好ましい。４０％未満では
金属成分量が不足して鋳型の濡れ性の改善効果が不十分
であり、９０％を越えると濡れ性は十分改善されるもの
の、連続鋳造時の鋳型表面の溶湯金属に対する潤滑性が
多少低下するので、鋳造速度、黒鉛粉末に施されためっ
き金属の種類や、該めっき金属と鋳造される金属または
合金の組み合わせによっては鋳造性を害することがある
ためである。
ラスト後に銅めっき黒鉛粉末と非めっき黒鉛粉末を体積
比８：２で十分に混合したものをプラズマ溶射する他は
実施例１と同様にして本発明のさらに別の発明の一実施
例の鋳型を得、実施例１と同様にしてりん青銅の平板状
鋳塊の鋳造を行った。また、断面観察用として、６０ｍ
ｍφ×１０ｍｍｈの黒鉛試料に上記の表面改質処理を施
した。この実施例のように、混合粉末を用いる場合、金
属めっき黒鉛粉末と非めっき黒鉛粉末の体積比を９：１
〜４：６、即ち金属めっき黒鉛粉末の体積％にて９０〜
４０％の範囲に混合するのが好ましい。４０％未満では
金属成分量が不足して鋳型の濡れ性の改善効果が不十分
であり、９０％を越えると濡れ性は十分改善されるもの
の、連続鋳造時の鋳型表面の溶湯金属に対する潤滑性が
多少低下するので、鋳造速度、黒鉛粉末に施されためっ
き金属の種類や、該めっき金属と鋳造される金属または
合金の組み合わせによっては鋳造性を害することがある
ためである。
【００１４】比較例．従来の黒鉛鋳型の表面が機械切削
加工上がりの未処理のものを鋳型として用い、実施例１
と同様にしてりん青銅の平板状鋳塊の鋳造を行った。
加工上がりの未処理のものを鋳型として用い、実施例１
と同様にしてりん青銅の平板状鋳塊の鋳造を行った。
【００１５】上記実施例および比較例の鋳型の幅方向の
中央部分に、それぞれ溶湯側から１０ｍｍ、５０ｍｍ、
１００ｍｍの位置まで直径３ｍｍφの穴をあけて熱電対
をセットし、鋳造開始から１０時間までの温度計測を行
った。また、出口における鋳塊上表面の温度も測定した
。鋳造条件は、鋳造温度（保持炉温度）が１２００℃、
鋳造速度（平均索引速度）が１６０ｍｍ／ｍｉｎであっ
た。鋳造中の鋳型温度、鋳塊温度の測定結果は、未処理
の鋳型では鋳造開始後約１０時間で安定化するが、銅め
っき黒鉛粉末を単独に、あるいは非めっき黒鉛粉末と適
当な比率で混合したものを溶射して改質層を形成する表
面改質化処理を行ったものは約１時間で安定化した。こ
のため本発明の実施例の鋳型を使用した連続鋳造で得ら
れた鋳塊は欠陥が非常に少なく、結晶粒度も安定し、鋳
造品質に優れていた。
中央部分に、それぞれ溶湯側から１０ｍｍ、５０ｍｍ、
１００ｍｍの位置まで直径３ｍｍφの穴をあけて熱電対
をセットし、鋳造開始から１０時間までの温度計測を行
った。また、出口における鋳塊上表面の温度も測定した
。鋳造条件は、鋳造温度（保持炉温度）が１２００℃、
鋳造速度（平均索引速度）が１６０ｍｍ／ｍｉｎであっ
た。鋳造中の鋳型温度、鋳塊温度の測定結果は、未処理
の鋳型では鋳造開始後約１０時間で安定化するが、銅め
っき黒鉛粉末を単独に、あるいは非めっき黒鉛粉末と適
当な比率で混合したものを溶射して改質層を形成する表
面改質化処理を行ったものは約１時間で安定化した。こ
のため本発明の実施例の鋳型を使用した連続鋳造で得ら
れた鋳塊は欠陥が非常に少なく、結晶粒度も安定し、鋳
造品質に優れていた。
【００１６】また、上記実施例および比較例で得た表面
改質処理を施した黒鉛試料および切削加工上がりの黒鉛
試料の表面に銅合金の溶湯数１００グラムを滴下させて
溶湯温度の時間変化を測定することによって冷却能を比
較調査した結果、金属めっきを施された黒鉛粉末を溶射
することによって予め表面を改質化させた方がはるかに
大きな冷却能を持っていることがわかった。溶射により
改質化処理を施した面を電子顕微鏡などで微細組織を観
察した結果、主として銅などの金属成分が黒鉛粒子の間
隙を埋めて存在しているのが観察され、これが冷却能を
向上させている原因と考えられる。
改質処理を施した黒鉛試料および切削加工上がりの黒鉛
試料の表面に銅合金の溶湯数１００グラムを滴下させて
溶湯温度の時間変化を測定することによって冷却能を比
較調査した結果、金属めっきを施された黒鉛粉末を溶射
することによって予め表面を改質化させた方がはるかに
大きな冷却能を持っていることがわかった。溶射により
改質化処理を施した面を電子顕微鏡などで微細組織を観
察した結果、主として銅などの金属成分が黒鉛粒子の間
隙を埋めて存在しているのが観察され、これが冷却能を
向上させている原因と考えられる。
【００１７】なお、りん青銅の鋳塊の製造用鋳型につい
て述べたが、溶射に用いる金属めっきを施された黒鉛粉
末におけるめっき金属の種類としては銅の他に、ニッケ
ル、コバルト、クロム、チタン、錫及びこれらの合金で
あってもよく、黒鉛鋳型の濡れ性の改善につながればよ
い。また、鋳塊と異質の金属・合金であっても鋳塊表面
に付着して持ち出されることはほとんどなく、鋳塊の成
分を有意に変化させることはない。仮に鋳塊に異質の金
属成分が付着しても通常これらの鋳塊は後工程で面削に
よって除去されることが多いからである。また、改質層
を形成する方法としては上記実施例のように溶射に限定
されない。さらに、本発明は黒鉛鋳型の表面であって溶
湯、凝固帯域、鋳塊に接しあるいは対面するものの全部
または一部に適用される。
て述べたが、溶射に用いる金属めっきを施された黒鉛粉
末におけるめっき金属の種類としては銅の他に、ニッケ
ル、コバルト、クロム、チタン、錫及びこれらの合金で
あってもよく、黒鉛鋳型の濡れ性の改善につながればよ
い。また、鋳塊と異質の金属・合金であっても鋳塊表面
に付着して持ち出されることはほとんどなく、鋳塊の成
分を有意に変化させることはない。仮に鋳塊に異質の金
属成分が付着しても通常これらの鋳塊は後工程で面削に
よって除去されることが多いからである。また、改質層
を形成する方法としては上記実施例のように溶射に限定
されない。さらに、本発明は黒鉛鋳型の表面であって溶
湯、凝固帯域、鋳塊に接しあるいは対面するものの全部
または一部に適用される。
【００１８】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明は黒鉛母型、
および金属めっきを施した黒鉛粉末で構成し、上記黒鉛
母型の鋳型面側に設けた改質層を備えたものを用いるこ
とにより、本発明の別の発明は黒鉛母型、並びに金属め
っきを施した黒鉛粉末と非めっきの黒鉛粉末との混合粉
末で構成し、上記黒鉛母型の鋳型面側に設けた改質層を
備えたものを用いることにより、また、本発明のされに
別の発明は上記発明において鋳型面が研磨処理されてい
ることを特徴とするものを用いることにより、安定した
品質の鋳塊を製造する鋳型を得ることができる。
および金属めっきを施した黒鉛粉末で構成し、上記黒鉛
母型の鋳型面側に設けた改質層を備えたものを用いるこ
とにより、本発明の別の発明は黒鉛母型、並びに金属め
っきを施した黒鉛粉末と非めっきの黒鉛粉末との混合粉
末で構成し、上記黒鉛母型の鋳型面側に設けた改質層を
備えたものを用いることにより、また、本発明のされに
別の発明は上記発明において鋳型面が研磨処理されてい
ることを特徴とするものを用いることにより、安定した
品質の鋳塊を製造する鋳型を得ることができる。
【図１】本発明の別の発明に係わる鋳型面の一部を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】従来の黒鉛鋳型装置の断面図である。
１ 黒鉛母型
２ 銅めっき部
３ 黒鉛粉末
１１ 改質層
Claims (3)
- 【請求項１】 黒鉛母型、および金属めっきを施した
黒鉛粉末で構成し、上記黒鉛母型の鋳型面側に設けた改
質層を備えた鋳型。 - 【請求項２】 黒鉛母型、並びに金属めっきを施した
黒鉛粉末と非めっきの黒鉛粉末との混合粉末で構成し、
上記黒鉛母型の鋳型面側に設けた改質層を備えた鋳型。 - 【請求項３】 特許請求の範囲第１項または第２項記
載のものにおいて、鋳型面が研磨処理されていることを
特徴とする鋳型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12906791A JPH04356332A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 鋳型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12906791A JPH04356332A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 鋳型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04356332A true JPH04356332A (ja) | 1992-12-10 |
Family
ID=15000269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12906791A Pending JPH04356332A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 鋳型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04356332A (ja) |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP12906791A patent/JPH04356332A/ja active Pending
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