JP4603746B2

JP4603746B2 - Mold for continuous casting of billets and blooms of steel

Info

Publication number: JP4603746B2
Application number: JP2001518210A
Authority: JP
Inventors: レーリーク，アデルベルト; シュティーリ，アドリアン; カバ，フランツ; ブラウン，ホルゲル
Original assignee: コンカストアクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2020-08-09
Also published as: WO2001014084A1; MY122657A; DK1212159T3; TW464564B; JP2003507190A; CZ2002670A3; CN1187147C; PT1212159E; CA2383075C; TR200200502T2; RU2243849C2; CZ295184B6; EP1212159A1; KR20020026549A; DE50002384D1; EP1212159B1; CA2383075A1; CN1371313A; PE20010411A1; ES2194770T3

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載の、鋼のビレットおよびブルームを連続鋳造するための鋳型に関する。
【０００２】
ビレットおよび小型ブルームの連続鋳造において、今日はもっぱら鋳型キャビティーが鋳型管によって限定された管状鋳型が用いられる。このような鋳型管は肉厚８〜２５ｍｍの銅または銅合金製の管からなり、これらは通常、コストのかかる多数の操作によって製造される。鋳型管に硬さを与えて必要な強度を実現するために、通常は銅または銅合金からなる鋳型管は冷間引抜きされる。材料コストのほかに、特に材料を硬化・成形するための方策が製造コストを高くする。鋳型管は鋳型キャビティー内に円錐形注湯口を有し、外側に１つ以上の平滑な壁を有している。鋳型キャビティーは多くの場合にクロムとニッケルからなる被覆層が電解メッキによって形成されている。
【０００３】
このような管状鋳型を冷却するために、銅管の外側の水冷ギャップに水を、たとえば６〜１４ｍ／ｓの速度で通す。銅管を一様に冷却するために、水冷ギャップの幅は一定であることが必要である。水冷ギャップは一方では銅管の外寸によって規定され、他方ではこの外寸に合わせた水冷ジャケットによって規定されている。
【０００４】
ビレットおよびブルームの連続鋳造において、これらの銅管は摩耗部品であり、１２０〜２００回鋳造した後に掻き傷やゆがみなどのために交換しなければならない。経済性を高めるために、このような高価な銅管を二次使用、場合によっては三次使用するための種々の方法が知られている。
【０００５】
このような鋳型の摩耗現象は通常、鋳型キャビティーの浴面近傍の上半部では高い熱負荷によって引き起こされるゆがみや亀裂形成を特徴とし、鋳型の下半部では剥離摩耗と掻き傷を特徴とする。鋳型キャビティーにおけるこのような欠陥を切削加工によって取り除くと、鋳型キャビティーの寸法が増加して連続鋳造ストランド（鋳片）の断面寸法は大きくなる。
【０００６】
このように鋳片断面が大きくなるのを避けるために、鋳型キャビティー寸法に合わせたマンドレルを用いて鋳型管を爆発整形することが知られている。寸法が大きくなった管を整形するためのその他の方法も知られている。これらすべての整形法、たとえば爆発矯正またはプレス矯正は、鋳型管の外側断面が縮小するという共通の短所を有している。この断面縮小により、鋳型管と水冷ジャケットとの間の水冷隙間は制御されずに拡大し、それによって鋳型の冷却に不利な影響を及ぼす。
【０００７】
本発明の課題は、従来技術の短所を取り除き、特に管状鋳型に対する鋳型構造を新たに形成して、銅または銅合金からなる冷間圧延管を用いたビレット鋳型およびブルーム鋳型の高価な製造を回避できるようにすることである。もう１つの目的は、はるかに長い寿命を有し、矯正により鋳型キャビティーの領域内の目標寸法にできる鋳型構造である。
【０００８】
本発明によれば、上記の課題は請求項１の特徴部に記載した構成によって解決される。
【０００９】
本発明による鋳型によって、従来技術の管状鋳型の短所を克服し、冷間引抜きされた銅管からなるビレット鋳型およびブルーム鋳型の高価な製造を回避することが可能である。被覆層を更新できる場合は、鋳片形態や水冷ギャップなどのパラメータを変えることなく、被覆下地材を所望の頻度で被覆しなおすことができる。被覆下地材の形状選択および素材選択の自由度により、鋳型の熱効率を個々の必要条件に容易に適合させることができる。厚肉層として施され、好ましくは切削加工により鋳型キャビティーの所望寸法にされる被覆層も、冷却効率に関して、また所望する場合には摩耗に関しても、鋳造温度もしくは鋼組成などの連続鋳造パラメータに応じて、連続鋳造時の個々の必要条件に適合させることができる。この場合、被覆層は当該鋳造温度において適当な高温強度を有することが前提となる。
【００１０】
管状鋳型において、鋳型管は一方では高い熱効率を、他方では必要な耐久性を保証しなければならない。耐久性の尺度として鋳造操業での使用寿命を用いる。鋳型管の耐久性には少なくとも２つの要因が寄与する。鋳型管の耐久性は、1つは、鋳造操業中に内側が溶湯と接触すると同時に、外側が集中的に冷却されることによって生じる高い熱負荷に抵抗する能力によって規定される。さらに、鋳型管の耐久性は、鋳造操業中の機械的負荷に抵抗する能力によって規定される。鋳型管の十分な形状安定性を確保するために、その圧縮強度が、冷却水の圧力に耐えるように設計されていなければならない。特に、冷却水の圧力は実際に鋳型管の外側ジャケット全体に作用し、注湯面上方の鋳型キャビティー側には対応する背圧は存在せず、単に注湯面から離れるに連れて大きくなる背圧が溶湯によって引き起こされるだけなので、なおのことである。鋳造操業時の熱的および機械的負荷にもかかわらず容認可能な耐久性を示すべき銅管の肉厚は、通常は鋳片形態に応じて８〜２５ｍｍである。高熱伝導性素材でも肉厚が増えれば熱効率は低下する。本発明による鋳型において、被覆下地材と被覆層にそれぞれ適当な材料を選択することにより、鋳型キャビティーを形成する内側部材の排熱および耐久性に関する必要条件を互いに独立に最適化する自由度がある。たとえば、被覆下地材が内側部材に高い機械的強度をもたらし、ひいては内側部材の所望の耐久性を保証する一方で、被覆層を熱特性および厚さに関して適当に選択することによって内側部材の排熱を最適化できるように、被覆下地材を設計できる。機械的強度を高めた材料から作られた被覆下地材の肉厚は少なくすることができ、それゆえ鋳型の熱効率を高めることができる。被覆層が更新可能であることを前提とすると、繰り返し修繕することによって鋳型のはるかに長い耐久時間を達成できる。
【００１１】
本発明は、被覆下地材をアルミニウムまたはアルミニウム合金、たとえばAnticorodal ＷＮ６０８２として知られている合金ＡｌＭｇＳｉ１から作ることを提案する。アルミニウムまたはアルミニウム合金は、１３０〜２２０Ｗ／ｍＫの熱伝導性を有する。鋳造操業において被覆下地材は、鋳型キャビティー内に入れられた溶湯から、常に被覆層の厚さによって与えられる間隔を置いた位置にあり、しかも内側部材は冷却されているので、鋳造操業においてアルミニウムまたはアルミニウム合金から作られた被覆下地材を、アルミニウムもしくはアルミニウム合金が特に高い強度を発揮する温度に保つことができる。さらにアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなる硬化した成形品は、たとえば押出しによって比較的廉価に製造できる。
【００１２】
被覆層は鋳型の長手方向に連続鋳造する際の必要条件に応じて変化させ、また鋳造すべき種々異なる鋼種にも適合させることができる。好ましくは被覆層として、少なくとも鋳型キャビティーの浴面近傍の上半部で高熱伝導性素材、たとえば熱伝導性が２００〜４００Ｗ／ｍｋの銅もしくは銅合金が選択される。鋳型キャビティーの下半部では、たとえばニッケルからなる、より硬い被覆層も考えられる。
【００１３】
鋳造操業において被覆下地材が過熱されることがなく、また極端な条件下でも高い強度と形状安定性を示すようにするために、被覆層は厚さ０．５〜５ｍｍ、好ましくは１〜４ｍｍの厚肉層として形成されている。このような被覆層は、電解メッキ、クラッドまたは溶射、たとえばフレーム溶射またはプラズマ溶射によって形成でき、さらに加工により鋳型キャビティーの所望の形状に必要な精度で対応する表面を備えることができる。
【００１４】
被覆層のための素材を選択する際には、熱効率と耐摩耗性のほかに、生成する鋳片の潤滑の問題も考慮しなければならない。それゆえ一実施形態によれば、被覆層内に鋳片シェルを潤滑するための潤滑材を混入させることが提案される。潤滑材として、モリブデン系および／またはタングステン系の潤滑材、好ましくはＭｏＳ₂および／またはＷＳ₂が提案される。
【００１５】
被覆下地材および被覆層の素材の選択に応じて、被覆下地材の熱伝導性が被覆層の熱伝導性より低い場合でも、従来技術で述べた古典的な鋳型と等しいか、さらにはそれよりも高い熱効率が達成できる。熱透過にとって決定的な意味を持つ肉厚、特に被覆下地材の肉厚は比較的薄く形成できる。
【００１６】
冷却媒体の流れと接する表面積を拡大するために、一実施形態によれば、被覆下地材の、鋳型キャビティーとは反対側に冷却フィンを設けることができる。冷却パラメータを調整するために、冷却フィン同士の間隔を、たとえば５〜８ｍｍに選択できる。このような構成において、冷却フィンの間の被覆下地材の肉厚は２〜１０ｍｍ、好ましくは５〜８ｍｍであってよい。このように肉厚の小さい被覆下地材は、たとえば３ｍｍの銅被覆層との組合せで高い熱効率を保証する。
【００１７】
冷間プレス可能なアルミニウム合金からなる被覆下地材とこれに付属する冷却フィンを単一のプレス加工で製造することが考えられる。被覆下地材を複数の部分から構成し、次いで内側を被覆することも可能である。多角形の鋳型キャビティー断面を有する鋳型用の被覆下地材は、たとえば平面的な、または湾曲した複数のプレートから構成することもでき、これらのプレートがそれぞれ鋳型の鋳型キャビティーを限定する個々の側壁を形成する。
【００１８】
被覆下地材の肉厚と被覆層の厚さを最適に選択すると、古典的な管状鋳型とは異なる素材が本発明による鋳型に、鋳造操業および鋳造設備の構成に関して有利に活用できる一連の性質を付与する。本発明による鋳型は、被覆下地材の外側で電磁撹拌装置を使用する際に有利である。被覆下地材の素材を最適に選択すると、同じ撹拌装置で公知の鋳型よりも高い撹拌出力を達成でき、あるいは等しい撹拌効果を達成するために出力の弱い撹拌装置を使用することができる。なぜならば、銅または銅合金と比較してアルミニウムまたはアルミニウム合金の場合は、電磁撹拌装置によって形成される電磁界の減衰がはるかに少ないからである。被覆下地材にアルミニウムもしくはアルミニウム合金を使用するので、本発明による鋳型は銅もしくは銅合金からなる対応する鋳型に比べて比較的軽量である。重量が比較的小さいので、本発明による鋳型においては、銅または銅合金からなる相応の鋳型と比較して、鋳造操業に必要な振動を単純な手段で行なうことができる。本発明による鋳型は、特に鋳型の交換もしくは取り付けおよび取り外し、ならびに運搬の際に、取り扱いが比較的簡単である。鋳型の運搬と関連したすべての方策が単純な手段で実施できる。
【００１９】
さらにアルミニウムは銅よりも、放射線を吸収する度合いが低い。それゆえ本発明による鋳型の放射線に対する透過性は、銅もしくは銅合金からなる比較可能な鋳型よりも高い。本発明による鋳型のこの性質は、鋳型の鋳型キャビティーに注入された溶湯の浴面レベルを測定する装置を設計する際に有利に利用できる。通常溶湯の浴面レベルは、鋳型の壁を鋳造方向に対して横断方向に透過する放射線を測定する方法で求められる。本発明による鋳型によって、より高い感度で透過測定を実施し、選択的により弱い放射線源および／またはより単純な測定技術で作業することが可能となる。
【００２０】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１および図２には、鋼を連続鋳造するための鋳型キャビティー４を有するビレット鋳型またはブルーム鋳型３が概略的に示されている。このような鋳型は冷却媒体、特に冷却水により強冷却される。矢印５は冷却水の流れの方向を示している。鋳型の構造は次の通りである。被覆下地材６は鋳型キャビティー側にあって、熱伝導度２００〜４００Ｗ／ｍｋの銅または銅合金からなる更新可能な高熱伝導性被覆層７で被覆されている。この被覆層７は、電解メッキにより被覆下地材６上に形成できる。しかしまた被覆層７は、溶射、たとえばフレーム溶射またはプラズマ溶射、またはクラッドによって形成することもできる。厚さ０．５〜５ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍの被覆層７を形成した後、鋳型キャビティー４を加工して所望の鋳型キャビティー寸法および所望の鋳型キャビティー表面にする。鋳型キャビティー表面の加工には、従来技術で公知のすべての方法を採用できる。特にフライス削りや研削などの切削加工、およびスパークエロージョンやレーザビームを用いた加工が適している。１０、１０′は、鋳型の上側と下側の蓋を示している。
【００２２】
被覆下地材６の材料選択は、第一優先として支持機能を満たすための耐久性と、高温での良好な形状安定性を眼目になされる。被覆下地材６の強度は、鋳造操業中に到達する温度において被覆層の強度よりも大きくすべきである。被覆下地材の素材として、アルミニウムまたはアルミニウム合金が適している。被覆下地材６の作製においては、たとえばプレス加工におけるアルミニウムおよびアルミニウム合金の卓越した性質も決定的な要因である。複数の部分から構成された被覆下地材６も、個々の部分の間の継目を鋳型キャビティー内の被覆層がシームレス状態に覆うので、問題なく使用できる。被覆下地材は、たとえば溶接、ねじまたはリベットなどの適当な締結手段、またはその他の方法で一緒に保持された複数の部分から構成できる。
【００２３】
この例において、被覆下地材６は鋳型キャビティー４とは反対側に冷却フィン１１を有している。十分に大きい冷却面積を得るために、冷却フィン１１の間の間隔は５〜８ｍｍである。冷却フィン１１同士の間の被覆下地材６の肉厚１２も２〜１１ｍｍ、好ましくは５〜８ｍｍと薄くできる。
【００２４】
図３では、たとえば正方形断面を有する鋳型２０が、撹拌装置２１を有している。撹拌装置２１は鋳型の種々の構造により、古典的な管状鋳型よりも鋳型キャビティー２２に近づけることができる。被覆下地材２３およびジャケット２４の素材を、電磁撹拌装置２１の運転に対する要求を考慮して最適化することも可能である。たとえば、被覆下地材２３の電気伝導度を適当に設定することにより、撹拌装置２１によって鋳型キャビティー２２内に形成される電磁界の強さを最大にすることができる。これに関連してアルミニウムまたはアルミニウム合金を使用すると、これらの材料の電気伝導度が比較的少ないので有利である。
【００２５】
浴面領域２５もしくは鋳型キャビティーの浴面近傍の上半部では高熱伝導性材料からなる被覆層２６が形成され、下側部分もしくは鋳型キャビティーの下半部では銅よりも硬い材料、たとえばニッケルからなる被覆層２８が形成される。
【００２６】
被覆層２６および２８には、鋳片シェルを潤滑するための潤滑材（点々で表示）を混入させてある。被覆層形成時に、モリブデン系および／またはタングステン系の潤滑材、好ましくはＭｏＳ₂および／またはＷＳ₂を、たとえばフレーム溶射により、極めて多種の被覆材料に混入させることができる。被覆層に混入可能な従来公知の他の潤滑材も本発明に用いることができる。
【００２７】
図１から図３の例には、直線的な鋳型のみが示されている。しかし本発明はそのような直線的な鋳型キャビティーを有する鋳型に制限されるものではない。管状の被覆下地材を有している、ビレットおよびブルームを連続鋳造するためのすべての鋳型が、本発明の適用対象である。鋳型キャビティーの幾何学的形状は任意に選択できる。
【００２８】
特定の鋼、特に包晶鋼にとって、浴面レベルの領域２５において高熱伝導性被覆層２６と被覆下地材２３との間に、銅よりも熱伝導性が小さい材料、たとえばニッケルからなる中間層２９が設けられていると有利であり得る。
【００２９】
被覆層を形成する際に、選定した箇所で測定プローブ、たとえば温度センサを被覆層中に埋設することが可能である。埋設すべき測定プローブは被覆層を形成する前に被覆下地材の被覆すべき表面またはその近傍に高い精度で配置して、被覆層を形成する際に当該被覆層を形成する材料で包囲させることができる。このようにすることにより、被覆層を形成した後で、被覆層内に測定プローブを受容するのに適した袋穴を設ける必要なしに、測定プローブを被覆層内部に配置することができる。公知のように穴内の測定プローブの位置決めは、比較的不正確にしか制御できない。このような不正確さは、測定プローブを用いて測定する際の不正確さの原因となるものであり、被覆層形成時に測定プローブを被覆層内に埋設することによって回避される。
【００３０】
アルミニウムは比較的卑な金属である。それゆえアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる部材は、他の材料と電解質を介して結合すると腐食を起こす傾向がある。本発明による鋳型の被覆下地材の耐腐食性は公知の手段、たとえば露出した箇所に適当な保護皮膜を設けることによって達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、鋳型の鉛直断面図を示す。
【図２】図２は、図１の線Ｉ−Ｉで断面した鋳型の水平断面図を示す。
【図３】図３は、鋳型の別の例の鉛直断面図を示す。[0001]
The present invention relates to a mold for continuously casting steel billets and blooms according to the preamble of claim 1.
[0002]
In the continuous casting of billets and small blooms, today, tubular molds are used exclusively whose mold cavities are limited by mold tubes. Such mold tubes consist of copper or copper alloy tubes with a wall thickness of 8 to 25 mm, which are usually produced by a number of costly operations. In order to give the mold tube hardness and achieve the required strength, the mold tube, usually made of copper or copper alloy, is cold drawn. In addition to material costs, measures to harden and shape materials in particular increase manufacturing costs. The mold tube has a conical pouring hole in the mold cavity and one or more smooth walls on the outside. In many cases, the mold cavity is formed by electrolytic plating with a coating layer made of chromium and nickel.
[0003]
In order to cool such a tubular mold, water is passed through a water cooling gap outside the copper tube at a speed of, for example, 6 to 14 m / s. In order to cool the copper tube uniformly, the width of the water cooling gap needs to be constant. The water cooling gap is defined on the one hand by the outer dimension of the copper tube and on the other hand by a water cooling jacket adapted to this outer dimension.
[0004]
In continuous billet and bloom casting, these copper tubes are wear parts and must be replaced after being cast 120-200 times due to scratches, distortion, and the like. In order to improve economy, various methods are known for secondary use and possibly tertiary use of such expensive copper tubes.
[0005]
This mold wear phenomenon is usually characterized by distortion and crack formation caused by high thermal loads in the upper half of the mold cavity near the bath surface, and in the lower half of the mold by delamination wear and scratches. To do. When such defects in the mold cavity are removed by cutting, the dimension of the mold cavity increases and the cross-sectional dimension of the continuously cast strand (slab) increases.
[0006]
In order to avoid such an increase in the cross section of the slab, it is known to perform explosive shaping of the mold tube using a mandrel matched to the mold cavity dimensions. Other methods are known for shaping tubes with increased dimensions. All these shaping methods, such as explosion correction or press correction, have the common disadvantage that the outer cross section of the mold tube is reduced. Due to this cross-sectional reduction, the water cooling gap between the mold tube and the water cooling jacket expands uncontrolled, thereby adversely affecting the cooling of the mold.
[0007]
The object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art, especially by forming a new mold structure for tubular molds, avoiding the expensive production of billet molds and bloom molds using cold rolled tubes made of copper or copper alloys Is to be able to do it. Another objective is a mold structure that has a much longer life and can be straightened to a target dimension in the region of the mold cavity.
[0008]
According to the present invention, the above problem is solved by the configuration described in the characterizing portion of claim 1.
[0009]
The mold according to the invention makes it possible to overcome the disadvantages of the prior art tubular molds and avoid the expensive production of billet and bloom molds consisting of cold drawn copper tubes. When the coating layer can be renewed, the coating base material can be coated again at a desired frequency without changing parameters such as the slab form and the water cooling gap. The degree of freedom in selecting the shape of the coating base material and the material can easily adapt the thermal efficiency of the mold to individual requirements. A coating layer applied as a thick layer, preferably cut to the desired dimensions of the mold cavity, is also subject to continuous casting parameters, such as casting temperature or steel composition, in terms of cooling efficiency and, if desired, wear. Accordingly, it is possible to adapt to individual requirements during continuous casting. In this case, it is assumed that the coating layer has an appropriate high temperature strength at the casting temperature.
[0010]
In tubular molds, the mold tube must on the one hand ensure high thermal efficiency and on the other hand the required durability. Use life in casting operations as a measure of durability. At least two factors contribute to the durability of the mold tube. The durability of the mold tube is defined, in part, by its ability to resist high heat loads caused by intensive cooling of the outside while simultaneously contacting the melt during the casting operation. Furthermore, the durability of the mold tube is defined by its ability to resist mechanical loads during casting operations. In order to ensure sufficient shape stability of the mold tube, its compressive strength must be designed to withstand the pressure of the cooling water. In particular, the pressure of the cooling water actually acts on the entire outer jacket of the mold pipe, there is no corresponding back pressure on the mold cavity side above the pouring surface, and it simply increases as it moves away from the pouring surface. This is especially true because the back pressure is only caused by the molten metal. The wall thickness of a copper tube that should exhibit acceptable durability despite thermal and mechanical loads during casting operations is typically 8-25 mm, depending on the slab form. Even with a high thermal conductivity material, the thermal efficiency decreases as the wall thickness increases. In the mold according to the present invention, by selecting appropriate materials for the coating base material and the coating layer, it is possible to optimize the requirements regarding the exhaust heat and durability of the inner member forming the mold cavity independently of each other. is there. For example, the coating substrate provides high mechanical strength to the inner member, and thus ensures the desired durability of the inner member, while the heat dissipation of the inner member by appropriately selecting the coating layer with respect to thermal properties and thickness. The coating base material can be designed so as to be optimized. The thickness of the coating substrate made from a material with increased mechanical strength can be reduced, and therefore the thermal efficiency of the mold can be increased. Given the renewal of the coating layer, much longer durability times of the mold can be achieved by repeated repairs.
[0011]
The present invention proposes to make the coated substrate from aluminum or an aluminum alloy, for example the alloy AlMgSi1, known as Anticoral WN6082. Aluminum or an aluminum alloy has a thermal conductivity of 130 to 220 W / mK. In the casting operation, the coating base material is always at a position spaced from the molten metal put in the mold cavity by the thickness of the coating layer, and the inner member is cooled. Alternatively, the coating base material made of an aluminum alloy can be kept at a temperature at which aluminum or the aluminum alloy exhibits particularly high strength. Furthermore, a hardened molded product made of aluminum or an aluminum alloy can be produced relatively inexpensively, for example by extrusion.
[0012]
The coating layer can be varied according to the requirements for continuous casting in the longitudinal direction of the mold and can be adapted to different steel types to be cast. Preferably, a high thermal conductivity material, for example, copper or a copper alloy having a thermal conductivity of 200 to 400 W / mk is selected as the coating layer at least in the upper half near the bath surface of the mold cavity . In the lower half of the mold cavity, a harder coating layer, for example made of nickel, is also conceivable.
[0013]
In order to prevent the coating base material from being overheated in the casting operation and exhibit high strength and shape stability even under extreme conditions, the coating layer has a thickness of 0.5 to 5 mm, preferably 1 to 4 mm. It is formed as a thick layer. Such a coating layer can be formed by electroplating, cladding or thermal spraying, for example flame spraying or plasma spraying, and can be provided with a surface corresponding to the desired shape of the mold cavity by processing.
[0014]
In selecting the material for the coating layer, in addition to thermal efficiency and wear resistance, the problem of lubrication of the resulting slab must be considered. Therefore, according to one embodiment, it is proposed to incorporate a lubricant for lubricating the slab shell into the coating layer. As the lubricant, molybdenum-based and / or tungsten-based lubricants, preferably MoS ₂ and / or WS _2, are proposed.
[0015]
Depending on the choice of the coating substrate and the material of the coating layer, even if the thermal conductivity of the coating substrate is lower than the thermal conductivity of the coating layer, it is equal to or more than the classic mold described in the prior art. High thermal efficiency can be achieved. The wall thickness having a decisive meaning for heat permeation, particularly the wall thickness of the coating base material, can be formed relatively thin.
[0016]
In order to increase the surface area in contact with the flow of the cooling medium, according to one embodiment, cooling fins can be provided on the side of the coated substrate opposite the mold cavity. In order to adjust the cooling parameters, the spacing between the cooling fins can be selected to be, for example, 5 to 8 mm. In such a configuration, the thickness of the covering base material between the cooling fins may be 2 to 10 mm, preferably 5 to 8 mm. Thus, the coating base material with a small thickness ensures high thermal efficiency in combination with, for example, a 3 mm copper coating layer.
[0017]
It is conceivable to produce a coating base material made of an aluminum alloy that can be cold-pressed and a cooling fin attached thereto by a single press working. It is also possible to form the covering base material from a plurality of parts and then cover the inside. A coating substrate for a mold having a polygonal mold cavity cross-section can be composed of, for example, a plurality of planar or curved plates, each of which defines an individual mold cavity for the mold. Side walls are formed.
[0018]
By optimally selecting the thickness of the coating substrate and the thickness of the coating layer, a series of properties that can be advantageously utilized in the casting according to the present invention by a material different from the classic tubular mold in terms of the casting operation and the construction of the casting equipment. Give. The mold according to the invention is advantageous when using an electromagnetic stirrer outside the coated substrate. When the material of the coating base material is optimally selected, a stirring output higher than that of a known mold can be achieved with the same stirring device, or a stirring device with a weak output can be used to achieve an equivalent stirring effect. This is because, in the case of aluminum or aluminum alloy as compared with copper or copper alloy, the attenuation of the electromagnetic field formed by the electromagnetic stirrer is much less. Since aluminum or an aluminum alloy is used for the coating base material, the mold according to the invention is relatively light compared to the corresponding mold made of copper or copper alloy. Due to its relatively low weight, the mold according to the invention makes it possible to carry out the vibrations necessary for the casting operation by simple means compared to a corresponding mold made of copper or a copper alloy. The mold according to the invention is relatively easy to handle, especially during mold replacement or mounting and removal, and transport. All measures associated with mold transport can be implemented by simple means.
[0019]
Furthermore, aluminum absorbs less radiation than copper. The mold according to the invention is therefore more transparent to radiation than comparable molds made of copper or copper alloys. This property of the mold according to the invention can be advantageously used in designing an apparatus for measuring the bath level of the molten metal injected into the mold cavity of the mold. Usually, the bath surface level of the molten metal is determined by a method of measuring the radiation transmitted through the mold wall in a direction transverse to the casting direction. The template according to the invention makes it possible to carry out transmission measurements with higher sensitivity and to work selectively with weaker radiation sources and / or simpler measurement techniques.
[0020]
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0021]
1 and 2 schematically show a billet or bloom mold 3 having a mold cavity 4 for continuous casting of steel. Such a mold is strongly cooled by a cooling medium, particularly cooling water. An arrow 5 indicates the direction of the cooling water flow. The structure of the template is as follows. The coating base material 6 is on the mold cavity side and is coated with a renewable high thermal conductive coating layer 7 made of copper or a copper alloy having a thermal conductivity of 200 to 400 W / mk. The coating layer 7 can be formed on the coating base material 6 by electrolytic plating. However, the coating layer 7 can also be formed by thermal spraying, for example flame spraying or plasma spraying, or cladding. After forming the coating layer 7 having a thickness of 0.5 to 5 mm, preferably 2 to 4 mm, the mold cavity 4 is processed to have a desired mold cavity size and a desired mold cavity surface. All methods known in the prior art can be employed for processing the mold cavity surface. Particularly suitable are cutting processes such as milling and grinding, and processes using spark erosion and laser beams. 10, 10 'indicate the upper and lower lids of the mold.
[0022]
The material selection of the covering base material 6 is made with the eye to the durability for satisfying the support function and the good shape stability at high temperature as the first priority. The strength of the coating substrate 6 should be greater than the strength of the coating layer at the temperature reached during the casting operation. Aluminum or an aluminum alloy is suitable as a material for the covering base material. In the production of the covering base material 6, for example, the excellent properties of aluminum and aluminum alloy in press working are also a decisive factor. The covering base material 6 composed of a plurality of portions can also be used without any problem because the covering layer in the mold cavity covers the seams between the individual portions in a seamless state. The covering substrate can consist of a plurality of parts held together by suitable fastening means such as, for example, welding, screws or rivets, or otherwise.
[0023]
In this example, the covering base material 6 has cooling fins 11 on the side opposite to the mold cavity 4. In order to obtain a sufficiently large cooling area, the spacing between the cooling fins 11 is 5-8 mm. The thickness 12 of the covering base material 6 between the cooling fins 11 can also be reduced to 2 to 11 mm, preferably 5 to 8 mm.
[0024]
In FIG. 3, for example, a mold 20 having a square cross section has a stirring device 21. The stirrer 21 can be closer to the mold cavity 22 than a classic tubular mold due to the various structures of the mold. It is also possible to optimize the materials of the covering base material 23 and the jacket 24 in consideration of the requirements for the operation of the electromagnetic stirring device 21. For example, the strength of the electromagnetic field formed in the mold cavity 22 by the stirring device 21 can be maximized by appropriately setting the electrical conductivity of the coating base material 23. In this context, the use of aluminum or aluminum alloys is advantageous because the electrical conductivity of these materials is relatively low.
[0025]
A coating layer 26 made of a high thermal conductivity material is formed in the bath surface region 25 or the upper half of the mold cavity near the bath surface, and a material harder than copper, such as nickel, in the lower part or the lower half of the mold cavity. A covering layer 28 made of is formed.
[0026]
The coating layers 26 and 28 are mixed with a lubricant (indicated by dots) for lubricating the slab shell. When forming the coating layer, molybdenum-based and / or tungsten-based lubricants, preferably MoS ₂ and / or WS ₂ , can be incorporated into a wide variety of coating materials, for example by flame spraying. Other conventionally known lubricants that can be mixed into the coating layer can also be used in the present invention.
[0027]
In the example of FIGS. 1 to 3, only a linear mold is shown. However, the present invention is not limited to molds having such linear mold cavities. All molds for continuous casting of billets and blooms that have a tubular coated substrate are the subject of the present invention. The geometric shape of the mold cavity can be arbitrarily selected.
[0028]
For certain steels, in particular peritectic steels, an intermediate layer 29 made of a material having a lower thermal conductivity than copper, for example nickel, is provided between the high thermal conductive coating layer 26 and the coating underlayer 23 in the bath level region 25. May be advantageous.
[0029]
When forming the coating layer, it is possible to embed a measurement probe, for example, a temperature sensor, in the coating layer at a selected location. Before forming the coating layer, the measurement probe to be embedded should be placed with high precision on or near the surface to be coated of the coating base material, and surrounded by the material that forms the coating layer when forming the coating layer. Can do. In this way, after forming the covering layer, the measuring probe can be arranged inside the covering layer without having to provide a bag hole suitable for receiving the measuring probe in the covering layer. As is known, the positioning of the measurement probe in the hole can only be controlled relatively inaccurately. Such inaccuracy causes inaccuracies in measurement using the measurement probe, and can be avoided by embedding the measurement probe in the coating layer when the coating layer is formed.
[0030]
Aluminum is a relatively base metal. Therefore, a member made of aluminum or an aluminum alloy tends to corrode when bonded to another material via an electrolyte. The corrosion resistance of the coating base material of the mold according to the present invention can be achieved by known means, for example, by providing an appropriate protective film on the exposed portion.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a vertical cross-sectional view of a mold.
FIG. 2 shows a horizontal cross-sectional view of the mold taken along line II in FIG.
FIG. 3 shows a vertical cross-sectional view of another example of a mold.

Claims

鋼のビレットおよびブルームを連続鋳造するための鋳型であって、鋳型キャビティー（４）を形成し、冷却媒体によって冷却される内側部材から成る連続鋳造鋳型において、内側部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金から作られた被覆下地材（６、２３）を有していて、鋳型キャビティー側に被覆層（７、２６）を備えており、少なくとも鋳型キャビティー（２２）の浴面近傍の上半部の被覆層（７、２６）が、熱伝導性が２００〜４００Ｗ／ｍＫからなる銅もしくは銅合金から成り、被覆層（７、２６）の厚さが０．５〜５ｍｍであり、被覆層が鋳型キャビティー（４）内に形成された後に所望の寸法および所望の表面仕上げに加工されることを特徴とするビレットおよびブルームを連続鋳造するための鋳型。A mold for continuous casting of steel billets and blooms, wherein the inner member is made of aluminum or an aluminum alloy in a continuous casting mold comprising an inner member that forms a mold cavity (4) and is cooled by a cooling medium. was have coated base material (6,23) comprises a coating layer on the mold cavity side (7,26), the upper half of the bath surface near even without low mold cavity (22) The coating layer (7, 26) is made of copper or a copper alloy having a thermal conductivity of 200 to 400 W / mK, the thickness of the coating layer (7, 26) is 0.5 to 5 mm, There mold cavity (4) the desired size and the desired mold for the continuous casting of billets and blooms, characterized in that it is machined in the surface finishing after being formed in the.

被覆層内に、連続鋳造鋳片シェルを潤滑するための潤滑材が混入していることを特徴とする請求項１記載の鋳型。 The mold according to claim 1, wherein a lubricant for lubricating the continuous cast slab shell is mixed in the coating layer.

上記混入している潤滑剤が、モリブデン系および／またはタングステン系の潤滑材であることを特徴とする請求項２記載の鋳型。 3. The mold according to claim 2, wherein the mixed lubricant is a molybdenum-based and / or tungsten-based lubricant.

上記混入している潤滑剤が、ＭｏＳ₂および／またはＷＳ₂であることを特徴とする請求項３に記載の鋳型。The mold according to claim 3, wherein the mixed lubricant is MoS ₂ and / or WS ₂ .

被覆下地材の熱伝導性が鋳型キャビティー（２２）の浴面近傍の上半部の被覆層の熱伝導性よりも低いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の鋳型。The mold according to any one of claims 1 to 4, wherein the thermal conductivity of the coating base material is lower than the thermal conductivity of the coating layer in the upper half near the bath surface of the mold cavity (22). .

被覆下地材（６、２３）の耐久性が被覆層（７、２６）の耐久性よりも高いことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の鋳型。 The mold according to any one of claims 1 to 5, wherein the durability of the covering base material (6, 23) is higher than the durability of the covering layer (7, 26).

被覆層（７、２６）の厚さが１〜４ｍｍであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の鋳型。The mold according to any one of claims 1 to 6, wherein the thickness of the coating layer (7, 26) is 1 to 4 mm.

被覆層（７、２６）を施した後で当該被覆層が、エロージョンまたはレーザビームでの切削により所定の鋳型キャビティー寸法に加工されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の鋳型。 8. The coating layer according to claim 1, wherein after the coating layer (7, 26) is applied, the coating layer is processed into a predetermined mold cavity size by erosion or cutting with a laser beam. The mold according to item.

被覆層（２８）が鋳型キャビティー（２２）の下半部において耐摩耗性があることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の鋳型。A mold according to any one of the preceding claims, characterized in that the coating layer (28) is wear resistant in the lower half of the mold cavity (22).

鋳型キャビティー（２２）の浴面近傍の上半部において被覆層（７、２６）と被覆下地材（６、２３）との間に、ニッケルからなる中間層（２９）が設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の鋳型。 An intermediate layer (29) made of nickel is provided between the coating layer (7, 26) and the coating base material (6, 23) in the upper half near the bath surface of the mold cavity (22) . The mold according to any one of claims 1 to 9, wherein:

鋳型キャビティー（２２）の下半部において被覆層（２８）がニッケルから成ることを特徴とする請求項９記載の鋳型。10. Mold according to claim 9, characterized in that the coating layer (28) consists of nickel in the lower half of the mold cavity (22).

被覆層（７、２６）が、鋳型キャビティー（２２）の浴面近傍の上半部および／または下半部において、電解メッキ、クラッドまたは溶射により形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載の鋳型。The coating layer (7, 26) is formed by electrolytic plating, cladding or thermal spraying in the upper half and / or the lower half near the bath surface of the mold cavity (22). The mold according to any one of 11 to 11.

撹拌装置（２１）を備えていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の鋳型。The mold according to any one of claims 1 to 12, further comprising a stirring device (21).

被覆下地材（６、２３）が鋳型キャビティー（４、２２）とは反対側に冷却フィン（１１）を備えていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の鋳型。Coating the base material (6 and 23) is a mold cavity (4, 22) mold of any one of claims 1 to 13, characterized in that it comprises cooling fins (11) on the opposite side of the.

冷却フィン（１１）の間の被覆下地材（６）の肉厚が２〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１４記載の鋳型。The mold according to claim 14 , wherein the thickness of the covering base material (6) between the cooling fins (11) is 2 to 10 mm.

冷却フィン（１１）の間の間隔が５〜８ｍｍであることを特徴とする請求項１４または１５記載の鋳型。A mold according to claim 14 or 15 , characterized in that the spacing between the cooling fins (11) is 5-8 mm.

被覆下地材（６、２３）が複数の部分から構成されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載の鋳型。The mold according to any one of claims 1 to 16 , wherein the covering base material (6, 23) is composed of a plurality of parts.

被覆層内に１つ以上の測定プローブが埋設されていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項記載の鋳型。The mold according to any one of claims 1 to 17 , wherein one or more measurement probes are embedded in the coating layer.

被覆層が、所望の頻度で前記被覆下地材を被覆しなおすことにより更新可能であることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項記載の鋳型。The mold according to any one of claims 1 to 18 , wherein the coating layer can be renewed by recoating the coating base material at a desired frequency .