JPH10305351A

JPH10305351A - 連続鋳造用鋳型の補修方法

Info

Publication number: JPH10305351A
Application number: JP9117979A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Muraki; 靖徳村木; Hiroki Fujita; 浩起藤田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】鋳型材としての銅又は銅合金の冷却能を損な
うことなく、且つ、銅又は銅合金製鋳型の厚み又は幅を
減少させることなく鋳型を補修して鋳型寿命を大幅に延
ばす。【解決手段】銅又は銅合金からなる連続鋳造用鋳型を
研削して少なくとも鋳型の疵部又は変形部を除去する工
程と、前記研削・除去した部位に銅又は銅合金を電気鍍
金して鍍金層を形成させる工程と、少なくとも前記鍍金
層を仕上げ加工する工程とにより連続鋳造用鋳型を補修
する。その際、仕上げ加工後の銅又は銅合金の鍍金層厚
みを１０ｍｍ以下とすれば、鋳型寿命は大幅に延びる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅又は銅合金製の
連続鋳造用鋳型の補修方法に関し、更に詳しくは銅又は
銅合金の電鋳法による補修方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造用鋳型装置は、伝導性の良い銅
又は銅合金で鋳型を構成し、この鋳型の背面を冷却水で
冷却する構造となっている。そして、溶湯又は鋳片と接
触する鋳型表面には、必要によりニッケル鍍金やクロム
鍍金が施され、耐磨耗性が高められている。

【０００３】一般に、矩形型の鋳片を鋳造する鋳型は、
例えば図１に示すように、鋳型２は一対の対向する長片
部４と、長片部４内に内装された一対の対向する短片部
５とで組合せて構成され、そして、短片部５は鋳造中に
長片部４内を摺動して、鋳造する鋳片幅の変更が行なわ
れる。この短片部５の摺動時に、長片部４の表面又は短
片部５の側面にカキ疵が発生する。

【０００４】又、鋳造中、鋳型表面は溶湯又は鋳片に接
触しているのに対し、鋳型背面は冷却水で冷却されてい
るので、鋳型２は熱応力を受ける。更に、鋳造工程が断
続するので熱応力は繰り返し作用する。そのため、長片
部４で両側面を拘束されている短片部５は塑性変形し、
特に温度が高くなるメニスカス部位には、非鋳造時の常
温状態において長片部４との間に間隙が形成される。こ
の間隙の形成の様子を図５に模式的に示す。

【０００５】この熱応力による変形は、上記のような組
合せ鋳型だけでなく、管状形態等の一体的に構成された
鋳型にも同様に発生し、メニスカス部位において鋳型が
内面にせりだし、鋳型内横断面積の狭小を発生させる。

【０００６】そして、カキ疵や間隙の発生は鋳片幅の変
更作業を阻害するばかりでなく、溶湯のカキ疵や間隙へ
の差し込みを発生させてブレークアウトの原因となり、
又、鋳型内横断面積の狭小は所定寸法の鋳片を得ること
ができないばかりか、凝固シェルの吊り切れによるブレ
ークアウトの原因となる。そのため、カキ疵や間隙、又
は鋳型内横断面積の狭小が許容値を超えると、鋳型は使
用できなくなり鋳型の補修が必要となる。

【０００７】上記カキ疵の発生を防止する方法として、
特開昭５８−１３４４６号公報には、短片部側面に多孔
質金属層を形成し、多孔質金属中にＭｏＳ₂等の潤滑剤
を含浸させて摩擦力を低下する方法が開示されている。
この方法ではカキ疵は防止できるが、短片部の塑性変形
は防止できず、鋳型の補修は必要となる。

【０００８】従来の鋳型の補修方法は、例えば図５に示
す間隙を補修する場合、短片部をＡ−Ａ面、及びＢ−Ｂ
面まで研削・除去した後、研削面にニッケル鍍金して短
片部を元の幅（Ｗ）に復元する方法が行なわれている。
即ち、従来の鋳型の補修方法は、疵部又は変形部が無く
なるまで鋳型を研削除去し、その後必要に応じてニッケ
ル鍍金やクロム鍍金を施していた。

【０００９】従って、補修毎に研削・除去されて鋳型の
厚み又は幅は減少し、そして、鋳型の厚み又は幅が所定
値以下となると、鋳型は廃却処分されるので、製造コス
トを上げる要因となっていた。又、ニッケル鍍金やクロ
ム鍍金により鋳型の厚み又は幅を確保することは可能で
あるが、ニッケルやクロムは銅に比べ熱伝導度が低いた
め冷却能が劣る。そのため、鋳片の冷却の観点からニッ
ケルやクロムの補修厚みは最大４ｍｍ程度までが一般的
で、それ以上の肉盛り補修は行なわれず、従って、ニッ
ケル鍍金やクロム鍍金で補修しても鋳型の寿命延長に限
度があった。

【００１０】一方、鋳型を製造する方法として、銅の電
鋳法による製造方法が、例えば特公昭５８−５２７０号
公報に開示されている。電鋳法とは電気鍍金法による金
属製品の製造方法の呼称で、同号公報に開示された方法
は、母型に先ずニッケルを電鋳し、続けてニッケル面に
銅を電鋳し、次いで母型を離型して鋳型を製造する方法
である。しかし銅の電鋳法による鋳型の補修方法は未だ
開示されていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、その目的とするところは、冷却能を
確保し、且つ鋳型の厚み又は幅を減少させることなく鋳
型を補修し、鋳型寿命を大幅に延ばすことができる連続
鋳造用鋳型の補修方法を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明による連続鋳
造用鋳型の補修方法は、銅又は銅合金からなる連続鋳造
用鋳型を研削して少なくとも鋳型の疵部又は変形部を除
去する工程と、前記研削・除去した部位に銅又は銅合金
を電気鍍金して鍍金層を形成させる工程と、少なくとも
前記鍍金層を仕上げ加工する工程とからなることを特徴
とするものである。

【００１３】又、第２の発明による連続鋳造用鋳型の補
修方法は、第１の発明による連続鋳造用鋳型の補修方法
において、仕上げ加工後の銅又は銅合金の鍍金層厚みが
１０ｍｍ以下であることを特徴とするものである。

【００１４】本発明では補修の第１工程として、鋳型の
疵部又は変形部を研削・削除する。これは、疵部又は変
形部にそのまま銅又は銅合金を電気鍍金すると、鍍金層
の密着性が悪くなるためである。

【００１５】鋳型の疵部又は変形部を研削除去した後、
第２工程として、銅又は銅合金を電気鍍金法にて鋳型の
研削除去した部位に付着させる。銅又は銅合金を付着さ
せて鋳型の厚み又は幅を復元可能であるので、鋳型の冷
却能は変化しない。そのため、鋳型の冷却能の変化から
生ずる鋳片表面の割れ疵や、鋳型の亀裂を防止すること
ができると共に、鍍金層を繰り返し形成させて補修する
ことにより、半永久的に鋳型を使用可能となる。又、電
気鍍金法にて付着層を形成するので、溶射法や溶接法に
比較して付着層と鋳型との密着性が高く、付着層の剥離
を防止することができる。

【００１６】そして第３工程として、銅又は銅合金の鍍
金層を仕上げ加工する。鍍金層には凹凸があり、そのま
ま使用すると鋳片との摩擦により鍍金層が磨耗したり、
鋳片表面に疵を発生させる虞があるためである。

【００１７】更に、本発明では仕上げ加工後の鍍金層厚
みが１０ｍｍ以下であることが好ましい。鍍金層は塑性
加工されていないので、鍍金層厚みが１０ｍｍを超える
と、鍍金層の磨耗や座屈により鋳型の使用回数が低下す
るためである。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、鋳片断面が矩形型のスラ
ブ用鋳型装置の概要を示す平面図である。以下、図１を
参照して本発明を説明する。

【００１９】図１において、鋳型装置１は銅又は銅合金
製の鋳型２と支持フレーム３とを主要な構成設備として
構成され、鋳型２は複数の支持板１０を介して支持フレ
ーム３で所定の位置に固定されている。そして鋳型２
は、一対の対向する長片部４と長片部４内に内装・固定
された一対の対向する短片部５とで、組み合わせ構成さ
れている。この長片部４及び短片部５の背面には冷却水
の通るスリット８が設けられている。尚、図１におい
て、スリット８は一部省略して図示している。

【００２０】長片部４の背面には図示せぬボルトで長片
部４と固定された長片部水箱６が配置され、長片部水箱
６の下部から長片部４のスリット８に流入した冷却水
は、スリット８内を上昇して長片部４の上部から長片部
水箱６の上部に戻り、長片部４を冷却している。又、同
様に、短片部５の背面には短片部５と図示せぬボルトで
固定された短片部水箱７が設置され、短片部５は短片部
５のスリット８を通る冷却水で冷却されている。そし
て、長片部水箱６の幅方向両端部をクランプ装置９が貫
通して設けられ、クランプ装置９にて短片部５が長片部
４内に内装・固定されている。

【００２１】この鋳型装置１をスラブの連続鋳造に用い
た際、長片部４や短片部５の表面に疵が発生した場合
や、短片部５の塑性変形が大きくなり、長片部４と短片
部５との間に間隙が発生した場合には、鋳型２を支持フ
レーム３から外して、少なくとも疵部又は変形部を含む
範囲を旋盤等で研削・除去する。又、鋳型表面にニッケ
ル等の鍍金が施されている場合には、少なくとも銅又は
銅合金の電気鍍金を施す範囲のニッケル等の鍍金層を除
去する必要がある。ニッケル等の鍍金層の上に銅又は銅
合金を鍍金すると、鋳型２の冷却能が低下するためであ
る。

【００２２】その際に、この研削・除去面の表面粗さが
粗いと鍍金層との密着性が良くないので、研削・除去面
の表面粗さをＪＩＳ−Ｂ０６０１の規定による６．３Ｓ
以下とすることが好ましい。

【００２３】又、長片部水箱６及び短片部水箱７をそれ
ぞれ長片部４及び短片部５と切り離さず、そのまま研削
・除去することが好ましい。熱応力による熱歪みを受け
た長片部４及び短片部５は、それぞれ長片部水箱６又は
短片部水箱７から切り離されると、拘束状態から解き放
たれ変形が著しくなり、そのため、研削の必要量が増加
したり、最悪の場合には変形のため再使用できなくなる
ことがあるためである。

【００２４】そして、研削・除去した面を溶剤脱脂、ア
ルカリ脱脂等で脱脂処理した後、長片部４又は短片部５
を陰極として、銅又は銅合金の電気鍍金を開始する。
尚、電気鍍金を施さない範囲は、例えば塩化ビニール等
の不導体物質のマスキング材を予め塗布して、鍍金層の
付着を防止する。鍍金浴は硫酸銅浴やピロ燐酸銅浴、又
は、青化銅浴等の慣用のものでよい。

【００２５】一般に、鋳型２は純銅やクロム又はベリリ
ウム等を含有する銅合金で構成される。鍍金層を鋳型２
と同一の組成とすると、熱伝導度や抗張力、伸び等の材
料試験値が鋳型２と同一となり、鋳型２の寿命が延長す
るので好ましいが、鍍金層厚みが１０ｍｍ以下の場合に
は鋳型２と異なる組成の純銅あるいは銅合金であっても
差し支えない。但し、この場合には鋳型２の寿命が若干
低下することがあることを考慮する必要がある。

【００２６】又、鍍金層の密着力を高めるために、鋳型
２の研削・除去面を上記の脱脂処理後に塩酸等で酸洗
し、更に強酸で活性化処理をすることが好ましい。強酸
の活性化処理は、例えば硫酸と硝酸とを混合した水溶液
の酸の含有量が５０体積％以上の水溶液に研削・除去面
を浸漬すればよい。

【００２７】電気鍍金終了後、鍍金層を所定の形状に仕
上げ加工する。鋳造中に鋳型２と鋳片とは接触する。そ
の際に、摩擦による鍍金層の磨耗や鋳片表面の疵発生を
防止するために、鍍金層の表面は元の鋳型２の表面との
界面において凹凸が無く、且つ、鍍金層表面粗さが滑ら
かである必要がある。通常、鋳型２の内面は鏡面仕上げ
されるので、この鍍金層も表面粗さがＪＩＳ−Ｂ０６０
１の規定による０．８Ｓ以下の鏡面仕上げすることが好
ましい。

【００２８】こうして補修した鋳型２を支持フレーム３
に組み込み、実用に供する。

【００２９】

【実施例】

〔実施例１〕図１に例示した長片部表面に発生したカキ
疵を本発明により補修した。長片部はクロムを含有した
銅合金製で、幅２４００ｍｍ、長さ８００ｍｍ、厚み６
０ｍｍで、背面に幅１０ｍｍ、深さ２５ｍｍのスリット
が２０ｍｍピッチで刻まれている。この連続鋳造機は垂
直曲げ型であり、鋳型は垂直形状で、長片部の下半分の
４００ｍｍの範囲には４ｍｍ厚みのニッケル鍍金が施さ
れている。

【００３０】この長片部に図２に示すように、長片部上
端から１５０ｍｍ、長片部側面から５００ｍｍの位置
に、鋳造方向に４ｍｍ、幅方向に２０ｍｍ、深さ３ｍｍ
のカキ疵が発生した。この長片部を支持フレームから長
片部水箱をつけたまま取外し、長片部上端から１４０ｍ
ｍ〜１６０ｍｍの範囲を深さ４ｍｍで全幅に渡り（図２
に示す斜線の範囲）研削・除去して、表面粗さが６．３
Ｓ以下に加工した。

【００３１】加工後、脱脂処理し、更に塩酸濃度が１０
体積％の水溶液で酸洗し、その後硫酸と硝酸の混合量が
６０体積％の酸に１時間浸漬して活性化処理を行い、次
いで純銅による電気鍍金を行なった。電気鍍金の条件を
以下に示す。研削・除去面以外は塩化ビニールのマスキ
ング材を塗布した。

【００３２】銅鍍金条件１．鍍金浴硫酸銅２００ｇ／リットル硫酸５０ｇ／リットル２．鍍金条件陰極電流密度５Ａ／ｄｍ² 浴温度２０〜２３℃ 攪拌カソードロッカー空気攪拌併用

【００３３】鍍金層が５ｍｍを超えた時点で電気鍍金を
終了して、鍍金層が元の鋳型厚みと同じになるまで研削
し、表面粗さが０．８Ｓ以下の鏡面仕上げを行なった。
この長片部を鋳型装置に取付け鋳造に供した。電気鍍金
層の損耗量は、鍍金を施さない鋳型部位の損耗量と全く
同等であり、得られた鋳片も表面疵の無い健全な品質で
あった。

【００３４】〔実施例２〕図１に例示した短片部の補修
に本発明を適用した。短片部はベリリウムを含有した銅
合金製で、幅２５０ｍｍ、長さ８００ｍｍ、厚み６０ｍ
ｍで、幅１０ｍｍ、深さ２５ｍｍのスリットが２０ｍｍ
ピッチで刻まれている。実施例１と同様に垂直型の鋳型
装置で、短片部にはニッケル等の鍍金層は施されていな
い。

【００３５】この短片部を使用中、メニスカス部位の長
片部との間に２ｍｍの間隙が発生したので、この短片部
を短片部水箱を付けたまま鋳型装置から取外し、両側面
を３ｍｍ幅で全長に渡り研削・除去した。

【００３６】研削・削除面を表面粗さが６．３Ｓ以下に
仕上げた後、脱脂処理し、次いで純銅による電気鍍金を
両側面に行なった。電気鍍金の条件は実施例１と同一で
あり、鍍金面以外は塩化ビニールのマスキング材を塗布
した。

【００３７】鍍金層が左右共に４ｍｍを超えた時点で電
気鍍金を終了して、鋳片と接触する表面側を鍍金を施さ
ない鋳型部位の全面が０．２ｍｍ研削・除去される位置
まで、鋳型と鍍金層とを研削・除去し、その後、表面粗
さが０．８Ｓ以下の鏡面仕上げを行なった。次いで、側
面の鍍金層を研削・除去して、図３に示すように、左右
側面に３ｍｍ厚みの鍍金層が付着した２５０ｍｍ幅の短
片部を得た。

【００３８】そして、この短片部を鋳型装置に取付け鋳
造に供した。使用中の鍍金層の損耗量は鍍金を施さない
鋳型部位の損耗量と全く同等であり、得られた鋳片も表
面疵の無い健全な品質であった。

【００３９】図４は、上記の方法で片側の鍍金層厚みが
１４ｍｍまで補修した実施例において、１ヒートを単位
として鍍金層厚みの短片部使用回数に及ぼす影響を調査
した結果を示した図である。鍍金層厚みが１０ｍｍまで
は座屈・磨耗等の発生がなく、無垢の短片部と同一の使
用回数を達成することができた。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、銅又は銅合金からなる
鋳型に、電気鍍金法による銅又は銅合金の付着層を設け
て補修するため、鋳型の冷却能を変化させることなく、
且つ鋳型の厚み又は幅を減少させることなく鋳型を補修
できるので、鋳片の品質を確保しつつ鋳型寿命を大幅に
延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した鋳片断面が矩形型のスラブ用
鋳型装置の概要を示す平面図である。

【図２】実施例１における長片部に発生したカキ疵の位
置と、鍍金補修の部位を模式的に示した図である。

【図３】実施例２における補修後の短片部を模式的に示
した図である。

【図４】実施例２において、鍍金層厚みの短片部使用回
数に及ぼす影響を調査した結果を示した図である。

【図５】鋳片断面が矩形型の鋳型装置において、メニス
カス部位の短片部と長片部との間に形成された間隙を模
式的に示した図である。

【符号の説明】

１鋳型装置２鋳型３支持フレーム４長片部５短片部６長片部水箱７短片部水箱８スリット９クランプ装置１０支持板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅又は銅合金からなる連続鋳造用鋳型を
研削して少なくとも鋳型の疵部又は変形部を除去する工
程と、前記研削・除去した部位に銅又は銅合金を電気鍍
金して鍍金層を形成させる工程と、少なくとも前記鍍金
層を仕上げ加工する工程とからなることを特徴とする連
続鋳造用鋳型の補修方法。
【請求項２】仕上げ加工後の銅又は銅合金の鍍金層厚
みが１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記
載の連続鋳造用鋳型の補修方法。