連続鋳造用鋳型

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【発明の名称】	連続鋳造用鋳型
【発明者】	【氏名】松井功夫【氏名】伊崎健太【氏名】後藤信孝【氏名】中島聡
【要約】	【課題】内壁面に緩冷却層（抜熱能を小さくするための被膜）を有する連続鋳造用鋳型において、緩冷却層が早期に損傷することなく、鋳込み操業期間全体で十分な緩冷却効果が得られるようにする。【解決手段】鋳型１の内壁面の上部（溶融金属の湯面位置５の近傍）に、特定の被膜４を緩冷却層として設ける。被膜４は、ＷＣ／Ｃｏからなるマトリックス中に安定化ジルコニアの微粒子が分散している被膜である。

【特許請求の範囲】
【請求項１】鋳型内壁面の、注入された溶融金属の湯面近傍となる部分に、硬質金属またはサーメットからなるマトリックス中に安定化ジルコニアの微粒子が分散している被膜を有することを特徴とする連続鋳造用鋳型。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳片を得るための連続鋳造法で使用される鋳型に関する。
【０００２】
【従来の技術】連続鋳造法は、溶融金属を連続的に鋳型に注入して凝固させながら移動させることにより、鋳片を得る方法である。この方法で使用される鋳型においては、特に中炭素鋼鋳片を連続鋳造する場合に、鋳片の表面に縦割れ等の欠陥が生じることを防止する目的で、内壁面の抜熱能（注入された溶融金属から熱を奪う能力）を、上部側（注入された溶融金属の湯面近傍となる部分）の方が下部側より小さくなるようにすることが行われている。また、鋳型と凝固シェル（溶融金属の鋳型内壁面に接触する部分が凝固して生じる）との間に潤滑性を付与するために、溶融金属の湯面には潤滑パウダー（溶融パウダー）が投入される。
【０００３】例えば、特公平１－２８６６１号公報には、連続鋳造用鋳型の内壁面の上部側にはＡｌ₂Ｏ₃粒子を分散させたＦｅＮｉメッキ層を形成し、下部側にはＡｌ₂Ｏ₃粒子の分散がないＦｅＮｉメッキ層を形成することにより、鋳型の内壁面の上部側を下部側より抜熱能の小さい緩冷却層とすることが記載されている。また、特開平１－２９９７４４号公報には、鋳型の内壁面の上部側であって、鋳片の前記縦割れが生じ易い位置に対応させた所定範囲に、耐火材を塗布することにより、この耐火材が塗布された部分の抜熱能をこれ以外の部分よりも小さくすることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平１－２８６６１号公報に記載の技術では、ＦｅＮｉメッキ層内に分散しているＡｌ₂Ｏ₃粒子が、潤滑パウダーの主たる成分であるＣａＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ等と容易に反応して低融点化合物が生成されるため、緩冷却層をなすＡｌ₂Ｏ₃－ＦｅＮｉメッキ層が早期に損傷する場合があるという問題点がある。また、緩冷却層は通常４００℃以上の高温となるが、ＦｅＮｉメッキ層はこのような高温で十分な硬度を保持できない恐れがあるため、Ａｌ₂Ｏ₃粒子を分布させたＦｅＮｉメッキ層を緩冷却層とすることは困難である。
【０００５】特開平１－２９９７４４号公報に記載の技術では、耐火材が塗布された部分は鋳込みの初期にのみ十分な緩冷却効果を発揮するが、この効果は鋳込みが進むにつれて小さくなり、最終的には消滅する。同公報には、緩冷却効果は鋳込みの初期にのみ得られれば十分であると記載されているが、現実的には、鋳込み操業期間全体において安定的に鋳片の表面に縦割れ等の欠陥が生じることを防止する要求がある。
【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、内壁面に緩冷却層（抜熱能を小さくするための被膜）を有する連続鋳造用鋳型において、緩冷却層が早期に損傷することなく、鋳込み操業期間全体で十分な緩冷却効果が得られるようにすることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明の連続鋳造用鋳型は、鋳型内壁面の、注入された溶融金属の湯面近傍となる部分に、硬質金属またはサーメットからなるマトリックス中に安定化ジルコニアの微粒子が分散している被膜を有することを特徴とする。
【０００８】前記被膜としては、硬質金属（ＦｅＮｉ、ＮｉＣｏ等）のメッキ液に安定化ジルコニア（ＺｒＯ₂）の微粒子を分散させたメッキ液により形成されたメッキ膜、またはＮｉＣｒ微粒子やＷＣ／Ｃｏ微粒子に安定化ジルコニア（ＺｒＯ₂）の微粒子を混合した溶射材により形成された溶射膜等が挙げられる。
【０００９】安定化ジルコニアとは、Ｙ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ等の安定化剤を３～１０ｍｏｌ％の範囲でＺｒＯ₂に添加して焼結されて得られる、破壊靱性の高いセラミックスであり、潤滑パウダーと反応して低融点化合物を生成することがない。本発明の連続鋳造用鋳型においては、鋳型内壁面の、注入された溶融金属の湯面近傍となる部分に、緩冷却層として前記被膜が設けてある。この被膜は、硬質金属またはサーメットからなるマトリックスにより内壁面との密着強度が高くなり、熱伝導率が低く潤滑パウダーと反応して低融点化合物を生成することのない安定化ジルコニア微粒子の存在により、高い緩冷却効果と長期間の緩冷却効果の持続性が得られるため、早期に損傷することがなく、鋳込み操業期間全体で十分な緩冷却効果を発揮する。
【００１０】この被膜は、鋳型内壁面の、注入された溶融金属の湯面近傍となる部分に形成されるが、具体的には、その上端位置を、例えば、湯面位置から上側に５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下となる範囲とし、その下端位置を、例えば、湯面位置から下側に５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下となる範囲とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の連続鋳造用鋳型の一実施形態を示す断面図である。この鋳型１は、銅製の壁部材２の内壁面全体に、下地表面処理としてＮｉＣｏメッキ層３が形成され、内壁面の上部側に、このＮｉＣｏメッキ層３の表面に重ねて、ＷＣ／Ｃｏからなるマトリックス中に安定化ジルコニアの微粒子が分散している被膜４が形成されている。
【００１２】この被膜４は、ＷＣ／Ｃｏ微粒子に、安定化ジルコニア（ＺｒＯ₂）微粒子を１２％の比率で混合した溶射材を、所定の条件でＮｉＣｏメッキ層３の表面に溶射することにより形成されている。ここで使用したＷＣ／Ｃｏ微粒子の平均粒径は４０μｍである。安定化ジルコニア微粒子としては、平均粒径が３０μｍであり、安定化剤としてＹ₂Ｏ₃を安定化ジルコニア微粒子に対して８重量％の比率で含有するものを用いた。
【００１３】また、被膜４の厚さは５００μｍとし、注入された溶融金属の湯面位置５を中心に、上側に５０ｍｍ、下側に１００ｍｍとなる範囲に形成されている。ＮｉＣｏメッキ層３の厚さは、鋳型１の上端から被膜４の下端位置までは一定（２００μｍ）にしてある。この鋳型１を用いて各種鋳造速度で鉄鋼スラブ（鋼種：普通鋼、Ｃ含有率０．１２％）の連続鋳造を行い、鋳込み開始から１時間後に、湯面位置（メニスカス部）５での抜熱熱流束を測定した。また、同じ連続鋳造を、被膜４を形成しない点のみがこの鋳型１と異なる鋳型（従来鋳型）を用いて行い、抜熱熱流束の測定を同様に行った。
【００１４】図２は、これらの測定結果を、メニスカス部での抜熱熱流束と鋳造速度との関係で示すグラフである。この図に示すように、この実施形態の鋳型と従来鋳型との比較から、この実施形態の鋳型では、被膜４の存在により抜熱量を従来鋳型の約６０％に低減できることが分かる。また、比較例として、被膜４の代わりに、同じ位置に同じ厚さでＦｅＮｉからなるマトリックスにＡｌ₂Ｏ₃が分散しているメッキ膜を設けた鋳型を用意し、この鋳型を用いて同様にして鉄鋼スラブの連続鋳造を行った。この場合も同様にして抜熱熱流束の測定を行った。この結果から、この実施形態の鋳型の方が比較例の鋳型よりも抜熱量の低減量が大きいことが分かった。
【００１５】また、この実施形態の鋳型１によれば、緩冷却層である被膜４が早期に損傷することなく、鋳込み操業期間全体で十分な緩冷却効果が得られる。そのため、鋳込み操業期間全体で安定的に、鋳片の表面に縦割れ等の欠陥が生じることが防止される。さらに、この実施形態の鋳型によれば、鋳片の表面の縦割れが低減されるだけでなく、鋳型振動に伴う凝固線（所謂「オシレーションマーク」）と、この凝固線に沿って生じる成分偏析を抑制することができる。
【００１６】なお、この実施形態では、下地表面処理としてＮｉＣｏメッキ層３を設けているが、これに限定されず、下地表面処理の種類は、鋳造する金属材料の種類や連続鋳造条件等に応じて適宜選定される。例えば、ＦｅＮｉメッキ層、ＷＣ／Ｃｏ溶射膜、ＮｉＣｒ溶射膜等を用いることもできる。また、被膜４のマトリックスをなす材料もこの実施形態のＷＣ／Ｃｏに限定されず、ＦｅＮｉ、ＮｉＣｏ、ＮｉＣｒ等を用いることもできる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の連続鋳造用鋳型によれば、緩冷却層が早期に損傷することなく、鋳込み操業期間全体で十分な緩冷却効果が得られるため、鋳込み操業期間全体で安定的に鋳片の表面に縦割れ等の欠陥が生じることが防止される。

【出願人】	【識別番号】０００００１２５８【氏名又は名称】川崎製鉄株式会社
【出願日】	平成１１年２月５日（１９９９．２．５）
【代理人】	【識別番号】１０００６６９８０【弁理士】【氏名又は名称】森哲也（外２名）
【公開番号】	特開２０００－２２５４４２（Ｐ２０００－２２５４４２Ａ）
【公開日】	平成１２年８月１５日（２０００．８．１５）
【出願番号】	特願平１１－２９２７７