JPH0659523B2

JPH0659523B2 - 連続鋳造用鋳型の製造方法

Info

Publication number: JPH0659523B2
Application number: JP63227240A
Authority: JP
Inventors: 廣敏野村; 篤美池田
Original assignee: ノムラテクノリサーチ株式会社
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1994-08-10
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: JPH0275448A; AU611296B2; US4949773A; AU3605889A

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、鉄鋼例えば低炭素鋼、高炭素鋼、ステンレス
鋼、特殊合金鋼などを鋳造するための連続鋳造用鋳型の
製造方法に関するものであり、更に詳しくは水冷機構と
一体化した連続鋳造用鋳型の製造方法に関するものであ
る。

[従来の技術] 従来、可溶金属又はワックスで冷却水通路該当部分を適
宜突出せしめた中子を作成し、可溶金属はそのままワッ
クスは表面を導体化して陰極電極として用い、電鋳液層
に電鋳液並びに陽極棒とともに挿入して、前記陽極・陰
極間に直流電圧を印加して、所定電流を流して電鋳層を
形成せしめた後、前記中子を溶融することにより、連続
鋳造用鋳型の鋳型壁を製造する方法が特開昭５１−１０
７２３３号として提案されている。

[発明が解決しようとする課題] 上述の従来技術では、鋳型壁が１つの電鋳品で形成され
ているので、水漏れの恐れが無く、また、比較的自由に
冷却水通路を配置できるので、冷却が均一になるという
利点がある。しかしながら、上述の従来技術により製造
される鋳型は、銅材等の電鋳のみによって構成されてい
るものであり、その製造には、鋳型の重量に比例する莫
大な電気量を必要とする。

そこで、冷却水通路の両面に電鋳する方法に代えて、冷
却水通路の片面は電鋳し、他の面は電鋳以外の方法で製
造すれば、例えば、鉄又はステンレス製のバックフレー
ムの片面のみに冷却水通路を形成し、この片面に銅又は
銅合金を電鋳により肉盛りすれば、従来技術に比べて遥
かに安価に鋳型を製造できると考えられる。しかしなが
ら、この方法では、電鋳により形成される銅又は銅合金
層と鉄又はステンレス製のバックフレームとの接合箇所
に電鋳工程よりも前に鉄材の錆やステンレス材の不動態
が形成されてしまい、接合強度が弱くなるという問題が
あった。また、冷却水通路の表面に錆が形成されて鋳型
の寿命を損なうという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、鉄又はステンレス製の鋳
型水冷機構の片面のみに冷却水通路を形成し、その片面
に銅又は銅合金を電鋳により肉盛りして、従来技術に比
べて遥かに安価に連続鋳造用鋳型を製造する方法におい
て、鉄又はステンレス製の鋳型水冷機構と銅又は銅合金
製の電鋳層との接合強度を高めると共に冷却水通路の防
錆対策も同時に施すことにある。

[課題を解決するための手段] 本発明に係る連続鋳造用鋳型の製造方法にあっては、上
記の課題を解決するために、第１図に示すように、連続
鋳造用の組立鋳型において、鉄材よりなる鋳型水冷機構
(バックフレーム１)の片面に予め冷却水通路(スリット
５)を設け、鋳型水冷機構における冷却水通路を設けた
面に防錆力を有する程度の厚みを有する銅又はニッケル
めっきを施した後、冷却水通路にワックス１４を充填し
て面一となし、その表面に電気めっきにより銅又は銅合
金層(鋳型４)を設けた後、冷却水通路のワックスを除去
して、鋳型水冷機構と鋳型４を一体化することを特徴と
するものである。

また、鋳型水冷機構がステンレス材よりなる場合には、
前記銅又はニッケルめっきの厚みは、ステンレス材の不
動態膜が形成されない程度の厚みとするものである。

[作用] 上述の従来技術では、鋳型全体が電鋳のみにより形成さ
れていたものであるが、本発明では、鋳型の片面は電鋳
により銅又は銅合金層で形成され、他の面は鉄又はステ
ンレス材で形成される。したがって、電鋳に必要な電気
量は従来技術よりも遥かに少なくなる。また、電鋳面に
は、鉄材の錆又はステンレス材の不動態が形成されない
程度の厚みを有する銅又はニッケルめっきを電鋳前に形
成したので、鉄又はステンレス材よりなる鋳型水冷機構
と銅又は銅合金層の接合強度が高められると共に、同時
に防錆作用も得られるものである。

[実施例] 第１図(a)乃至(d)は本発明による連続鋳造用の水冷鋳型
の製造方法を説明するための断面図である。以下、各工
程について説明する。

加工工程(第１図(a)参照) まず、バックフレーム１を加工する。バックフレーム１
における鋳型と接合される面には、冷却水通路として複
数本のスリット５を形成する。各冷却水通路は、冷却水
入口２と冷却水出口３に連通せしめる。バックフレーム
材は、鉄材であれば、冷却水通路となるべき箇所に事前
に防錆を兼ねてめっきを施しておくと、その後の工程や
実使用時にも発錆のトラブルが無い。ステンレス材の場
合には、不動態膜が緻密で、後工程の銀薄層の形成後に
電鋳するに際して銀薄層を脱落、溶解させることなく活
性化することが困難である。そこで、バックフレームの
電鋳面を銅あるいはニッケルめっきで予め被覆してお
く。

脱脂工程この工程では、バックフレームを有機溶剤(例えばトリ
クレン、パークレン、１，１，１−トリクロルエタン)
で冷温浸漬、蒸気、スプレーなどにより脱脂するか、あ
るいはアルカリなど脱脂とアルカリ電解脱脂を行う。要
すれば有機溶剤による脱脂とアルカリ脱脂あるいはアル
カリ電解脱脂を併用しても良い。その後、活性化を経て
銅又はニッケルめっきを施す。その厚みは１０μｍ以上
とする。１０μｍ以下ではピンホールが生じやすく、め
っきを被覆する意味がない。また極端に厚くしても無意
味である。

ワックスの充填工程(第１図(b)参照) ワックスは少なくとも５０℃付近では固体であるものを
利用し、また電鋳後は不要となるので、加熱して除去で
きるものが良い。この意味において、８０〜１５０℃の
範囲の融点を持ち、適度な硬さと比較的低収縮のワック
スとなるように、ロジンとパラフィンを適度に混合して
調合する。ワックスをバックフレームの冷却水通路とな
る部分に充填する方法は、例えばワックスを事前に容器
に入れて加熱して溶融し、この溶融状態のワックス中に
バックフレームを浸漬し、引き上げて冷却、固化させる
か、あるいはバックフレームを電鋳面を上に向けて水平
に置き、この状態で溶融ワックスを冷却水通路となる部
分に流して冷却、固化させても良い。しかる後、余剰ワ
ックスを削り取り、電鋳面を研磨して面一とする。ワッ
クスの代わりにウッド合金などの低融点合金を利用する
ことも考えられるが、活性化処理時にウッド合金の成分
が溶出し、めっきの密着性を阻害するので好ましくな
い。

ワックス表面の導電化工程ワックスを導電化する方法としては２方法がある。ま
ず、事前にワックスの中に金属粉(例えば銅末や銀末)あ
るいはカーボン粉末を混練して導電化しておく方法と、
バックフレームにワックスを充填した後、表面に導電粉
末を擦り込む方法とがあるが、前者ではワックスを導電
化するために体積比で５０％以上の導電粉末を添加しな
ければ効果がなく、後工程でワックスを除去するのが甚
だ困難となるだけでなく、銀粉末の場合には多量の銀粉
末を必要とし不経済であるので、後者の方法が望まし
い。

導電末としては通電性が良く、しかも比較的変質しにく
い銀粉末が最も好ましいことが分かった。そして、銀粉
末としては粒度２０μｍ以下でリン片状のものが特に好
結果を得る。ワックス面への銀粉末の適用方法は、例え
ば銀粉末を電鋳すべき表面に薄く散布し、これを例えば
指で擦り込めば薄く均一な銀の薄層(膜)をワックスの表
面に形成できる。このとき、バックフレーム材の表面に
も一部銀薄膜が付着するが、ワックス面ほどには付着力
が無く、後工程の酸活性時に除去できる。

めっき(電鋳)工程導電化処理後はめっき(電鋳)工程となるが、これを工程
順に示す次の通りである。

脱脂工程アルカリ浸漬脱脂とし、ワックスが軟化膨張しないよう
に、５０℃以下で行う、溶剤脱脂はワックスが軟化溶解
するから使用できない。電解脱脂は発生するガスがワッ
クス上の銀薄層を部分的に浮かす作用があるので、やは
り好ましくない。

水洗工程この工程では、アルカリ浸漬脱脂により付着した脱脂液
を水洗する。

酸活性工程この工程の目的は、バックフレーム材の表面の酸化物層
を除去し、めっき(電鋳)をバックフレームの表面に事前
に設けためっき層に対して密着させるために最も重要な
工程となるが、それだけでなく、ワックス上に形成した
銀薄層を溶解させることなく、バックフレーム材の表面
に事前に設けためっき層のみを溶解、活性化できる薬剤
を使用することが必須となる。この意味で、酸化性の酸
(例えぱ硝酸など)は好ましいものではなく、有機酸と非
酸化性の鉱酸の組み合わせがバックフレーム表面に施工
された銅に対してもニッケルに対しても最も効果的であ
った。電解酸活性法は、銀薄層の浮きを伴いやすく、不
適当であった。

水洗工程この工程では、酸活性工程により付着した酸を水洗す
る。

めっき(電鋳)工程(第１図(c)参照) めっき(電鋳)としては、ニッケル及びその合金、銅及び
その合金の施工が可能であるが、冷却水通路となるぺき
溝部に充填されているワックスが膨張しやすいので、で
きるだけ室温付近で操作できるめっき液の選定が好まし
い。この意味で、硫酸銅浴、ホウフッ化銅浴を利用する
のが良い。そして、連続鋳造用鋳型では使用条件が苛酷
であるので、銅めっきの性質として、機械的強度(引張
強さ、耐力)に優れ、且つ伸びの良いことを必須として
おり、利用する銅めっき(電鋳)浴は純度の高いものが得
られるように、有機物からなる平滑化剤や光沢剤などの
添加剤を含まないことが肝要である。

これらの浴において、有機系の添加剤を併用しないとき
には、粗雑な析出物となりやすく、析出物にボイドなど
の欠陥部を生じやすいので、特定の電解液(めっき液)を
利用してパルス電解、ＰＲ電解すると最も効果的であ
る。

析出(めっき又は電鋳)層の厚みは、少なくとも１mm以上
は必要で、目的に応じて５０mmまで析出層を設ける。

めっき液として特に好ましい液組成及びめっき条件を例
示すれば、次の通りである。

＜硫酸銅浴＞硫酸銅(５水塩) １００〜２００ｇ／硫酸８０〜１８０ｇ／塩素イオン適量攪拌エア液温２０〜４０℃ 電解条件オンタイム１〜１００msec オフタイム１００〜４００msec デューティサイクル１〜１００％平均電流密度０．５〜２０Ａ／dm^２＜ホウフッ化銅浴＞ホウフッ化銅３００〜６００ｇ／ホウフッ酸１〜２０ｇ／ホウ酸５〜３０ｇ／攪拌エア液温２０〜６０℃ 電解条件陰極電流密度１〜３０Ａ／dm^２陽極電流密度１〜４０Ａ／dm^２陰極電解時間１〜３０ sec 陽極電解時間０．５〜２０ sec 機械加工工程この後の工程として、電鋳層を機械加工により仕上げた
後、先に冷却水通路中に充填されているワックスを溶解
除去しても良い。この段階では、ワックス上の銀薄層は
銅で完全に被覆されていて外部からは見えない。この機
械加工工程はワックス除去の有無に拘わらず必要であ
る。

ワックス除去工程(第１図(d)参照) ワックスの融点以上に加温した熱湯の中に浸漬し、ワッ
クスを溶融除去する。ワックスは水よりも比重が軽いの
で、熱湯の中に浸漬すると、軟化、溶融し冷却水通路か
ら流出する。他の方法として、スチームを冷却水通路に
送り込めば、ワックスは軟化溶融して流出する。

加工工程その後の加工については、通常の鋳型に適用されている
コーティング方法等を全て適用することができる。

第２図は本発明の製造方法により得られた連続鋳造用鋳
型の断面図である。同図に示すように、銅又は銅合金よ
りなる鋳型４は取付孔、取付ボルトなどを用いずにバッ
クフレーム１と一体化されている。したがって、鋳型４
の板厚は必要以上に厚くする必要はない。

第３図は第２図のＡ−Ａ′線についての断面図である。
同図に示すように、本発明にあっては、取付孔や取付ボ
ルトが必要ないので、均一な冷却効果が得られるように
冷却水通路を設計することができる。また、電気めっき
によりバックフレーム１と鋳型４が一体化されているの
で、パッキンやＯリングによる水漏れ防止も必要ない。
しかも、冷却水通路となる部分には事前に銅又はニッケ
ルめっきを施してあるので、バックフレームが鉄材であ
っても発錆を防止できる。さらに、銅又は銅合金よりな
る鋳型４は元々電鋳により形成されているものであるか
ら、操業により損傷しても電鋳を施すことにより何回で
も銅を肉盛りでき、再生が容易である。

[発明の効果] 本発明によれば、鋳型水冷機構の片側にのみ電気めっき
により銅又は銅合金層を形成するものであるから、鋳型
の製造に必要な電気量は中子の両側に電鋳を施す従来技
術に比べて遥かに少なく、したがって、非常に安価に鋳
型を製造できるという効果がある。また、鋳型水冷機構
における冷却水通路を設けた面に、鋳型水冷機構が鉄製
である場合には、防錆力を有する程度の厚みを有する銅
又はニッケルめっきを施し、鋳型水冷機構がステンレス
製である場合には、不動態が形成されない程度の厚みを
有する銅又はニッケルめっきを施したことにより、鋳型
水冷機構の電鋳面に銅又は銅合金層が強力に接合される
ものであり、同時に防錆の効果を併せて得られるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)乃至(d)は本発明の製造方法を説明するための
断面図、第２図は本発明の製造方法により製造された連
続鋳造用鋳型の断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ′線に
ついての断面図である。１はバックフレーム、４は鋳型、５はスリット、１４は
ワックスである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続鋳造用の組立鋳型において、鉄材より
なる鋳型水冷機構の片面に予め冷却水通路を設け、鋳型
水冷機構における冷却水通路を設けた面に防錆力を有す
る程度の厚みを有する銅又はニッケルめっきを施した
後、該めっき層を有機酸と非酸化性の鉱酸の組み合わせ
により活性化し、冷却水通路にワックスを充填して面一
となし、その表面に電気めっきにより銅又は銅合金層を
設けた後、冷却水通路のワックスを除去して、鋳型水冷
機構と鋳型を一体化することを特徴とする連続鋳造用鋳
型の製造方法。
【請求項２】連続鋳造用の組立鋳型において、ステンレ
ス材よりなる鋳型水冷機構の片面に予め冷却水通路を設
け、鋳型水冷機構における冷却水通路を設けた面にステ
ンレス材の不動態膜が形成されない程度の厚みを有する
銅又はニッケルめっきを施した後、該めっき層を有機酸
と非酸化性の鉱酸の組み合わせにより活性化し、冷却水
通路にワックスを充填して面一となし、その表面に電気
めっきにより銅又は銅合金層を設けた後、冷却水通路の
ワックスを除去して、鋳型水冷機構と鋳型を一体化する
ことを特徴とする連続鋳造用鋳型の製造方法。