JPH01197362A - 連鋳ノズル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、銅、リン青銅、青銅、洋白、キュプロニッケ
ル、その他Ｃｏ、Ｆｅを含有する銅合金等を圧延用素材
のスラブ（ｓｌａｂ）やビレット（ｂｉｌｌｅｔ）ある
いは丸棒のような単純断面形状の金属製品を製造する場
合に、これら金属の溶湯から所定形状のＭ進物を連続的
に鋳造する鋳型として用いられる連鋳ノズルに関するも
のである。

（従来の技術） 従来、連鋳ノズルには黒鉛材料が使用されている。黒鉛
材料は、高耐熱性と自己潤滑性を備えているので高温の
溶融金属と接し、溶湯から所定形状の鋳造物を連続的に
鋳造する鋳型として用いられる連鋳ノズルに適している
。

しかしながら、このような黒鉛材料による連鋳ノズルで
も、しばしば以下のような現象が見られた。

一つは、鋳造金属が溶融状態から固相状態に変化する過
程で、鋳造物の外表面付近に層状に金属組織の偏析の発
生が見られることである。この金属組織の偏析の発生は
引き続いて行われる鍛造等での割れの発生につながり、
製品とすることかできなくなるという問題かあった。

この現象を解決するために、連鋳ノズルと、連鋳ノズル
とを冷却する水冷ジャケットとの間の熱伝達を改善する
ことが行われている。

このような改善としては、実開昭６２−４１４４６号公
報に示された「連続鋳造用ダイス」がある。

この考案は。

「黒鉛ダイスの外表面と水冷ジャケットとの間に膨張黒
鉛シートからなる弾性帯を設けることにより、水冷ジャ
ケットの締め付は力によって膨張黒鉛シートを介して黒
鉛ダイスと水冷ジャケットの密着か充分となり、断熱部
を生じないように改善し、鋳造時の冷却を改善した。」 ものである。

しかしなから、この考案では連鋳ノズルである黒鉛ダイ
スと水冷ジャケットとの接触部における熱の伝達は改善
されたものの、鋳造金属の組織変化によって起きる偏析
の発生を防止する効果を十分得ることができなかった。

もう一つは、鋳造金属が溶融状態から固相状態に変化す
る部分、いわゆる凝固ラインにおいてエロージョン反応
が生じることである。このエロージョン反応が生じると
、その部分が鋳造金属との摩擦によって損傷し、これが
鋳造金属に傷を生じさせる。

このような問題を解決する手段として、例えば特開昭６
１−１６９１４６号公報に示されたｒＳｉＣ−黒鉛複合
材連鋳ノズル」かある。この発明は、溶融金属と接触す
る連鋳ノズルの内壁をＳｉＣに転化させた５ｉＣ−黒鉛
複合材連鋳ノズルであり、エロージョン反応の防止を試
みたものである。このノズルによってエロージョンは解
決されたが、新たな欠点が生じた。つまり、ＳｉＣでは
十分なすべり性が得られず１本来の黒鉛のような自己潤
滑性がなくなってしまうため、鋳造が円滑に行なわれな
くなるという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明が解決しようとする課題は、金属組織の中の偏析
の発生及びエロージョン反応の要因を分析し、これら偏
析の発生及びエロージョン反応を抑制し、かつ自己潤滑
性が損なわれることのない黒鉛材料からなる連鋳ノズル
を開発することである。

本発明者は、黒鉛材料の原材料、原材料の粒度、および
原材料の黒鉛化性等に着目し、これらを調整することに
よって、鋳造金属の組織安定に大きな効果が得られる範
囲を見い出し、その解決を図った。

また、本発明では、黒鉛材料の決定に黒鉛の表面の酸讃
含有官能基の量を示すＥＳＣＡによるＯＩｓバントとＣ
ＩＳバントによる面積の強度比Ｏ□８／　Ｃ＋　ｓの値
が有効であることを見い出した。

（課題を解決するための手段） すなわち１本発明に係る連鋳ノズルは。

「常温での熱伝導率が１００〜１４０ｋｃａｌ／ｍ−ｈ
ｒ・℃であり、かつ１０００℃における熱伝導率が５０
〜７０ｋｃａ１／ｍ−ｈｒ・℃であり、Ｘ線光電子分光
法（ＥＳＣＡ）によるＯＺＳバンドとＣｔＳバンドの面
積強度比０□ｓ／　ＣＩｓの値が０．０５〜０．１であ
る黒鉛からなる」ものである。

（本発明の作用） 本発明が以１のような手段を採ることによって以下のよ
うな作用がある。

本発明に係る連鋳ノズルは、黒鉛材料の熱伝導率が常温
において１００〜１４０　ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／　ｍ　・
ｈ「・℃であり、かっ１０００’Ｃにおける熱伝導率が
５０〜７０ｋｃａｌ／ｍ−ｈ「・℃のものである。

このように１０００℃における熱伝導率が５０〜７０ｋ
ｃａｌ／ｍ−ｈ「・℃であると、鋳造金属と黒鉛との間
の熱の伝達は良好となる。また。

高温での熱伝導率と同様に常温での熱伝導率も重要であ
り、その範囲は１００〜１４０ｋｃａｌ／ｍ−ｈ「・℃
である。それはノズル外面から水冷ジャケットへの間で
熱の伝達を十分行うための熱伝達速度を必要とするから
である。これにより、鋳造金属の冷却不十分による金属
組織の偏析の発生は防止され、さらに溶融金属との反応
や酸化などによるノズルの寿命の低下が防ｉＦされる。

さらに本発明に係る連鋳ノズルは、表面の酸素含有官能
基の量を示すＥＳＣＡによるＣ１８バントに対する０、
９ハントの面積の強度比Ｏｓ　ｓ／　ＣＩｓの値か０．
０５〜Ｏ，ｌである。

この値がＯＩｓ／　ＣＩｓ＞　０　、１であると、溶融
した鋳造金属と非常に濡れ易く、凝固ラインでのエロー
ジョンが発生している。これに対して０＋ｓ／ＣＩＳの
値が０．１以下であると、ノズル内面のエロージョンの
発生はほとんどなく、かつ、素材が黒鉛であることから
自己潤滑性を備えている。

このことにより、＃４造金属の組織の安定した鋳造が可
能となる。

（実施例） 次に、本発明に係る鋳造テストの実施例について説明す
る。

実施例１ 常温での熱伝導率か１４０ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ−”ｃで
、１０００℃ての熱伝導率か７０ｋｃａ　１７ｍ−ｈ「
・°Ｃであり、ＥＳＣＡの強度比０．、、／ＣｔＳが０
．０５である黒鉛材で内径２０ｍｍ、外径３４ｍｍの黒
鉛製連鋳ノズルを作製して、洋白の鋳造テストを実施し
た。

支厳勇ス 常温での熱伝導率が１ｏｏｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ・℃で、
１０００℃での熱伝導率か５５ｋｃａ　Ｉ／ｍ−ｈｒ・
℃であり、ＥＳＣＡの強度比Ｏ１５／ＣＩＳが０．０９
である黒鉛材で実施例１と同サイズのノズルを作製して
、洋白の鋳造テストを実施した。

実施例３ 常温での熱伝導率が１２５　ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／　ｍ−
ｈ　ｒ−’ｃで、１０００℃での熱伝導率が６５ｋｃａ
　１／ｍ−ｈｒ・℃であり、ＥＳＣＡの強度比Ｏ１ｓ／
ｃｐｓが０．０８である黒鉛材で実施例１と同サイズの
ノズルを作製し、洋白の鋳造テストを実施した。

ルｊむ１↓ 常温での熱伝導率が１００ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ−”ｃで
、１０００℃での熱伝導率が４０ｋｃａ　１／ｍ−ｈ「
・°Ｃであり、ＥＳＣＡの強度比０１、／Ｃ１５が０．
２である従来の黒鉛材で実施例１と同サイズのノズルを
作製して、洋白の鋳造テストを実施した。

比較例２ 常温での熱伝導率が１２０　ｋ　ｃ　ａ　ｌ　／　ｍ−
ｈ　ｒ−”ｃで、１０００℃での熱伝導率か４０ｋｃａ
　１７ｍ−ｈｒ・℃であり、ＥＳＣＡの強度比０□／ｃ
ｐｓが０．１２である従来の黒鉛材で実施例１と同サイ
ズのノズルを作製し、洋白の鋳造テストを実施した。

上記実施例および比較例の鋳造テストによって得られた
鋳造製品を輪切りにしてその切断面を顕微鏡観察してそ
の金属組織の偏析部分の厚みを測定した結果を第１表に
示す。

（以下余白） 第１表 なお、鋳造スピードは２００　ｍ　ｍ　／　ｍ　ｉ　ｎ
であり、洋白の成分はＣｕ７５％、ＮｉｌＯ％、Ｚｎ５
％である。

（発明の効果） 以上詳述したように１本発明に係る連鋳ノズルは、常温
での熱伝導率が１００〜１４０ｋｃａ　１７ｍ−ｈｒ・
℃であり、かつ１０００℃での熱伝導率を５０〜７０ｋ
ｃａｌ／ｍ−ｈｒ・℃であり、表面の酸素含有官能基の
驕を示すＥＳＣＡの強度比Ｏ□＊／　Ｃｔ　ｓの値を０
．０５〜０．１以下としたことにより、鋳造金属の組織
安定に有効に作用し、大きな効果が得られた。すなわち
、鋳造金属とノズルとの間の熱伝達が良好となり、同時
にノズルと水冷ジャケットとの間との熱伝達を従来と同
等あるいはそれ以上に保つことによって鋳造金属の冷却
が十分行なわれ、金属組織の偏析の発生がなくなり、引
き続いて行われる鍛造等での割れの発生を大幅に減少さ
せることができた。

さらに、ノズル内面のエロージョンの発生はほとんどな
く、かつ、素材が黒鉛であることから自己潤滑性を備え
、ＳｉＣに転化させた５ｉＣ−黒鉛複合材連鋳ノズルの
ような滑り性についての問題がない。

このような連鋳ノズルを使用することにより、安定した
鋳造を確立でき、また、ノズル自体の寿命も従来より長
期化させることができる。

以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 常温での熱伝導率が１００〜１４０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ
   ・℃であり、かつ１０００℃における熱伝導率が５０〜
   ７０ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃であり、Ｘ線光電子分光法
   （ＥＳＣＡ）によるＯ＿Ｉ＿ＳバンドとＣ＿Ｉ＿Ｓバン
   ドの面積強度比Ｏ＿Ｉ＿Ｓ／Ｃ＿Ｉ＿Ｓの値が０．０５
   〜０．１である黒鉛からなることを特徴とする連鋳ノズ
   ル。