JPS5841935B2 - 鉄鋼用連続鋳造鋳型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄鋼例えば低炭素鋼、高炭素鋼、ステンレス鋼
、特殊鋼等の連続鋳造用鋳型に関し、その目的とする所
は高温に於ける耐摩耗性等の諸性質に特に優れた鋳型を
提供することにある。

従来連続鋳造用鋳型は一般に熱伝導性の良い銅又は銅合
金をその材質としている。

しかしこの連続鋳造用鋳型に注入される溶鋼が非常に高
温な為に溶鋼注入面（以下鋳型基体表面という）の損傷
が激しく、鋳型は極めて短期間に寿命限界に達するとい
う大きい難点を有していた。

この欠点を改良するため従来鋳型基体表面に硬質クロム
メッキを施して耐熱性と耐摩耗性を向上させると共に硬
質クロムメッキを施した鋳型と溶鋼との間にガラス質パ
ウダーを溶鋼の流動に合わせて流動する様に介在させ直
接鋳型と溶鋼が接触しないような工夫がなされてきた。

上記処理によりある程度鋳型の寿命延長を期待できるよ
うになったが、それでも硬質クロムメッキの耐摩耗性、
耐蝕性等の劣化から短期間の使用により鋳型基体表面が
露出して該表面が著しく損傷すると共に、スラブに銅又
は銅合金が付着侵入してしばしば脆化現象を生じ、得ら
れるスラブ製品に微小割れ（スタークラック）が発生す
るという弊害が生じた。

また最近になってニッケルを鋳型基体表面の表面保護層
として使用することが提案されている。

例えば特公昭４８−２８２５５号公報には鋳型の銅基体
表面にニツケルメッキを施すと共に適当な無酸化雰囲気
内に於いて６００〜ｉｏ ｏｏ℃前後に加熱してニッケ
ルメッキと銅との間に拡散層を形成さ査る方法が記載さ
れている。

この方法ではニッケル層と鋳型基体表面とが強固に密着
されること及びニッケルの耐熱性により鋳型の寿命延長
を期待するものである。

この場合密着力は向上するが、ニッケル層の硬度はマイ
クロビッカース硬度ＨＶ２５０〜４００程度とかなり低
いために耐摩耗性に欠は前記硬質クロムメッキを施した
鋳型に比べ寿命はわずかに延長されるに過ぎない。

又、極めて厚いメッキ層を形成させることにより寿命の
延長を図る場合には、熱伝導率を悪化させる。

又この方法ではニッケルー銅の拡散層は６００〜１００
０℃程度の高温での加熱により形成されるが、この加熱
により例えば次の様な弊害が生じる。

即ち上記熱処理の過程に於いてニッケル層のふくれを発
生させたり、鋳型を歪ませたりして鋳型の精度を失なう
結果となる。

更に特開昭４８−１０３０３１号公報には鋳型に３〜１
３％のリンを含有するニッケルを３〜３００μの厚さで
無電解ニッケルメッキにより施し、次いで４００℃以下
で熱処理した鋳型が提案されている。

之は耐熱性及び硬度に非常に優れたニッケルーリン合金
を被覆することにより鋳型の寿命延長を図るものである
。

しかしこの場合は鋳型基体表面の硬度（ＨＶ１５０〜２
５０）とニッケルーリン合金層のそれとの差が大き過ぎ
るために鋳型を稼動している間にニッケルーリン合金層
が剥離してくることは避は難く、従って鋳型の寿命は充
分なものではない。

本発明者は、鋳型の表面保護に関して、溶鋼と鋳型間に
於ける潤滑性の向上、より正確にはガラス質パウダーと
鋳型間に於ける潤滑性の向上による鋳型の耐摩耗性改善
を目的として種々の研究を行なった。

その結果、硫化モリブデン及びイオウの少な（とも１種
を分散含有しニッケル及びコバルトの少なくとも１種か
らなる複合メッキ皮膜が、銅又は銅合金製鋳型の溶鋼注
入表面の保護層として優れた性能を発揮することを見出
し、本発明を完成するにいたったのである。

本発明鋳型の表面保護層たる複合メッキ皮膜は、鉄鋼連
続鋳造作業中にその優れた潤滑性に基く高い耐摩耗性を
発揮し且つ鋳型基体表面との密着力にも優れている。

従って、鋳型と溶鋼との間でガラス質パウダーを溶鋼の
流動に合せて流動する様に介在させる通常の使用方法に
於て、その寿命は、公知の鋳型に比して飛躍的に増大す
る。

一般にイオウ及び硫化モリブデンが常温に於て優れた潤
滑性を示すことは知られているが、これが高温に於ても
同様な潤滑性を発揮し得るか否かは全く予測し難いとこ
ろであり、且つ鋳型表面に如何にしてその被覆層を形成
させるかが大きな技術的課題であった。

しかるに、本発明鋳型に於ては、多数存在スるメッキ用
金属から選ばれたニッケル及び／又はコバルトとイオウ
及び硫化モリブデンの少なくとも１種との組合せにより
、前記の如き顕著なる効果が極めて容易に達成されるの
である。

本発明に於ては、ニッケル及びコバルトは夫々単独で使
用しても良く、或いは合金として併用しても良い。

ニッケル及び／又はコバルト中に分散して含有されるイ
オウ及び硫化モリブデンの粉末は、夫々単独でも或いは
混合して使用しても良い。

粉末の粒径は、メッキ浴中で均一なコロイドを形成し得
る様に、３０ｔｔｍ以下とするのがよい。

但し、粒径は、複合メッキ皮膜の厚みを超えない様にす
ることが望ましい。

複合メッキ層中でのニッケル及び／又はコバルトに対す
るイオウ及び／又は硫化モリブデンの量は、前者９９〜
６０重量部に対し後者１〜４０重量部程度とするのがよ
い。

本発明に於ける表面保護用の複合メッキ皮膜の厚みは、
通常５〜３０００μｍであり、より好ましくは３０〜２
０００μｍである。

５μ瓶未満では表面保護の効果が充分に発揮されず、又
３０００μ扉を上回ると膜面が不均一となる傾向が増大
する。

本発明に於て複合メッキ皮膜を形成させるには、先ず鋳
型基体表面を前処理する。

即ち銅又は銅合金製鋳型の溶鋼注入面以外の部分を例え
ば塩化ビニル樹脂塗料等の適当な被覆剤によりマスキン
グし、次いで常法に従い、脱脂、酸処理、水洗等を順次
行なう。

これ等の一連の処理としては、アルカリ脱脂→水洗→電
解脱脂→水洗→酸処理→水洗を例示し得る。

この一連の処理に於ては、アルカリ脱脂は、例えば、苛
性ソーダ２０〜２００１／１１炭酸ソーダ０〜１５０
？／Ｌオルトケイ酸ソーダＯ〜１００ ？／ｌ：及び界
面活性剤０．５〜３０ｚ／ｌを含む脱脂浴（ｐＨ１０〜
１４程度）にマスキングした鋳型を温度２０〜８０ ’
Ｃ程度で５〜６０分間程度浸漬して行なう。

鋳型を水洗後、上記と同様の浴中で、陰極電流密度１〜
３０Ａ／ｄｍｊ程度、温度３０〜７０℃程度、時間１〜
３０分間程度の条件で電解脱脂する。

鋳型を更に水洗後、塩酸、硫酸等の約５〜５０％水溶液
に室温で１〜１０分間程度浸漬して活性化する。

前処理を終えた鋳型は、イオウ及び／又は硫化モリブデ
ン微粉末を懸濁させたニッケル及び／又はコバルトのメ
ッキ浴中で電気メッキ又は無電解メッキを行なう。

メッキ浴は、通常のニッケル及び／又はコバルトのメッ
キ浴にイオウ及び／又は硫化モリブデン微粉末を懸濁さ
せたものを使用すれば良い。

イオウ及び／又は硫化モリブデン微粉末をニッケル及び
／又はコバルトメッキ層中に均一に分散させる為には、
メッキ浴中に如何にしてこれ等微粉末を懸濁させるかが
極めて重要である。

この為には、界面活性剤による懸濁安定化及び／又は該
微粉末が辛じて懸濁し得る程度の緩やかな機械的攪拌を
行なう。

界面活性剤を使用する場合Ｑ東 カチオン系界面活性剤
をｏ、５？／ｌ〜１０ｆ／Ａ程度と通常ツメツキ浴（０
，００１〜０．０１？／ｌ程度）よりも多量に使用する
ことが好ましい。

機械的攪拌方法としては空気吹込み、スクリューによる
回転攪拌等が例示される。

メッキ時の条件は、通常のニッケル及び／又はコバルト
メッキのそれとほぼ同様で良い。

例えば、硫酸ニッケル２００〜３００グ／ｌ、ホウ酸１
０〜６０１／ｌ、カチオン界面活性剤０．５〜１Ｍ’／
７及び微粉末５０〜３００ ？／ｌを含むメッキ浴にて
ｐＨ１，０〜２．０１温度５０〜６０°Ｃ及び陰極電流
５〜１５Ａ／ｄｍ”の条件で電気メッキを行なうことに
より、鋳型の溶鋼注入面上にニッケル８０〜９０％及び
上記微粉末２０〜１０％の複合メッキ層が得られる。

メッキ層を形成された鋳型は、水洗及び乾燥後、マスキ
ングされた被覆剤を除去され、かくして本発明の鋳型が
得られる。

尚、鋳造さるべき鋼の種類によっては、より苛酷な条件
下で使用される為、メッキ皮膜の厚みをより大きくする
必要がある場合も存在する。

しかしながら、複合メッキ皮膜の厚みがあまりにも過大
となると、膜面の平滑性が若干低下すること及び基体銅
板との硬度差により密着性が低下すること等が問題点と
して生ずる。

この様な場合には、銅製鋳造基体表面を先ず常法に従い
前処理した後、常法によりニッケル及びコバルトの少な
くとも１種からなるメッキ皮膜を形成し、その上に更に
前記の方法によりイオウ及び硫化モリブデンの１種又は
２種以上とニッケル及びコバルトの少なくとも１種から
なる複合メッキ皮膜を形成させることにより、膜厚犬に
して平滑性に優れ且つ基体銅板との密着性にも優れたメ
ッキ層を何らの支障なく形成させ得ることが見出された
。

この様な二重メッキ層を備えた鋳型は、前記単一メッキ
層を備えた鋳型に比して、より苛酷な作業条件に耐え得
るものである。

二重メッキ層を形成させる場合、ニッケル及び／又はコ
バルトからなる第一層を５００〜３０００μ扉程度とし
、イオウ及び／又は硫化モリブデンとニッケル及び／又
はコバルトとからなる第二層を１００〜２０００μ扉程
度とすることが好ましい。

尚、本発明に於ては、複合メッキ層上に、クロムメッキ
層を更に形成させることにより、鋳込開始初期の溶鋼火
花の付着を完全に防止し、鋳型寿命を更に一層増大させ
ることが出来る。

クロムメッキ層の形成は通常の電気メツキ法により容易
に行ない得る。

該クロムメッキ層の厚みは、溶鋼火花の付着が防止し得
る程度であれば良（特に限定されないが、一般にＯ１］
〜１０μｍ程度で良い。

以下実施例により本発明の特徴とするところをより一層
明らかにする。

実施例 １ 純銅から成る鋼板連続鋳造用鋳型（短辺幅３００％×高
さ７００駕、長辺幅１３００％×高さ７００％）の基体
の溶鋼成型面以外の部分をポリ塩化ビニル系塗料でマス
キングし、苛性ソーダ５０′？／ｌ、炭酸ソーダ２５グ
／ｌ、アニオン系界面活性剤５１／ｌからなる水溶液中
に５０℃で４０分間浸漬して脱脂する。

次いで水洗後、苛性ソーダ３ｏ？／ｌ、オルトケイ酸ソ
ーダ１５０？／ｌ、界面活性剤１０？／ｌ：からなるｐ
Ｈ４の水溶液中で陰極電流密度１０Ａ／ｄｌ、６０°Ｃ
で２分間電解脱脂する。

水洗後５％硫酸水溶液中で室温、１０分間浸漬して活性
化する。

以上の工程を前処理とする。

水洗後、硫酸ニッケル３００？／ｌ、ホウ酸３０ｉ／ｌ
、塩化ニッケル７０？／ｌ、サッカリン１？／ｌからな
る電気ニッケル基本組成メッキ液中に平均粒径７μ瓶の
イオウ粉末３０ｏ？／ｌを混合したメッキ液を空気攪拌
し、イオウを懸濁させながら、陰極電流密度５Ａ／ｄｍ
、温度５５℃、２０時間の条件で鋳型にメッキして、Ｎ
ｉ８３％−イオウ１７％の複合メッキ皮膜（１０５０μ
ｍ）を施す。

水洗後乾燥し、マスキングしたポリ塩化ビニル系塗料を
除去する。

かくして得られた鋳型の表面硬度はマイクロビッカース
硬度ＨＶ８５０で、使用可能な耐熱温度は１１６０℃で
、こ１型を用いることによって４５０チヤージの製品ス
ラブが欠かくなく生産された。

実施例 ２ ０．５％の銀を含有する銅合金からなる鋼板連続鋳造用
鋳型（短辺幅３００％×高さ７００％、長辺幅１１００
％×高さ７００％）の基体を実施例１と同様に前処理す
る。

水洗後、塩化コバルト４３０Ｐ／１１塩酸１０ｃｃ／７
．ホウ酸２０？／ｌから成るＣｏメッキ液中に平均粒径
１０μ扉の硫化モリブデン微粉末２０Ｏｆ／Ａを混合し
、さらにカチオン系界面活性剤２１／ｌを添加した複合
メッキ浴に於て、スクリュー攪拌しつつ、ｐＨ１，６０
℃、ＩＯＡ／ｄｍ”、２０時間の条件下に鋳型にメッキ
し、Ｃｏ８５％−硫化モリブデン１５％の複合メッキ皮
膜を１０５０μ胤施す。

次いで水洗後乾燥し、マスキングしたポリ塩化ビニル系
塗料を除去する。

かくして得られた鋳型の表面硬度はマイクロビッカース
ＨＶ８９０で、使用可能な耐熱温度は１２００℃で、こ
の鋳型を用いることによって４４０チヤージの製品スラ
ブが欠かくなく生産できた。

実施例 ３ 実施例１と同様の鋳型を用いて同様に前処理した後、水
洗する。

塩化コバル） ３００ ？／ｌ、硫酸ニッケル４ｏｏ？
／ｌ及びホウ酸４０ｆ？／ＪからなるＣｏ−Ｎｉメッキ
液中に平均粒径５μｍのイオウ２５０ ？／ｌ及び硫化
モリブデン１５０ｆ／ｌを空気攪拌により懸濁させなが
ら、５５℃、ｐＨ４、陰極電流密度５ Ａ ／ ｄ ｒ
ｒｌの条件下に前記鋳型を２２時間メッキ処理してＮｉ
４０％−Ｃ。

３５％−イオウ１５％−硫化モリブデン１０％の複合メ
ッキを１１００μｍ施す。

水洗、乾燥及び塗料除去後に得られた鋳型の表面硬度は
ＨＶ９５０で使用可能な耐熱温度は１３５０℃で、この
鋳型を用いることによって５４０チヤージの製品スラブ
が欠かんなく生産出来た。

実施例 ４ 銀１％を含む銅合金製鋼板連続鋳造用鋳型（短辺幅３０
０％×高さ７００％、長辺幅１１００％×高さ７００％
）の基体に実施例１と同様にしてマスキングを施した後
、該鋳型をオルソ珪酸ソーｆ１２０？／ｌ、苛性ソータ
５０ ｆ／ｌ、炭酸ソーダ３ｏ？／７３及びアルキルベ
ンゼンスルフオン酸ソーダ５？／ｌを含む水溶液に５５
℃で２０分間浸漬して脱脂する。

次いで水洗後、［可−組成の浴中で該鋳型を陰極として
１０ Ａ／ｄ ｍ’の電流密度で５分間電解脱脂する。

次いで水洗後、該鋳型を５％硫酸水溶液に室温で２分間
浸漬し、表面を活性化させる。

次いで水洗後、スルフアミノ酸ニッケル５００グ／ｌ、
ホウ酸２０ ？／ｌ及び塩化ニッケ）ｖ１５ｆｌ／ｌを
含むニッケルメッキ浴（ｐＨ約５．０１液温５０℃）中
に該鋳型を浸漬し、ｉ２Ａ／ｄｍの電流密度で５０時間
メッキ処理し、１０００μｍのニッケルメッキ層を形成
させる。

水洗後直ちに、塩化ニッケル３００ ？／ｌ、ホウ酸２
０？／ｌ、脂肪族アミン系カチオン界面活性剤３ ？
／ｌ及び平均粒径５μｍのイオウ微粉末）２００ｆ／ｌ
を含む複合メッキ浴（ｐＨ約１．０１液温６０℃）に該
鋳型を浸漬し、ＩＯＡ／ｄｍの電流密度で３０時間メッ
キ処理を行ない、９００μｍのＮｉ８５％−イオウ１５
％の複合メッキ層を形成させる。

本実施例の鋳型を使用することに１ より、５７０チヤ
ージのステンレス鋼スラブが何らのトラブルなく生産さ
れた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳型を構成する銅又は銅合金の溶鋼注入面上に、粒
   径３０μｍ以下のイオウ及び硫化モリブデンの少なくと
   も１種１〜４０重量部を分散含有し、且つニッケル及び
   コバルトの少なくとも１種９９〜６０重量部からなる複
   合メッキ層を、５〜３０００１１７７２の厚みで設けた
   ことを特徴とする鉄鋼用連続鋳造鋳型。 ２ 鋳型を構成する銅又は銅合金の溶鋼注入面上に、（
   １）ニッケル及びコバルトの少なくとも１種からなるメ
   ッキ層を５００〜３０００μ扉の厚みで設け、更に該メ
   ッキ層上に（１１）粒径３０μｍ以下のイオウ及び硫化
   モリブデンの少なくとも１種１〜４０重量部を分散含有
   し、且つニッケル及びコバルトの少なくとも１種９９〜
   ６０重量部からなる複合メッキ層を、１００〜２０００
   μ扉の厚みで設けたことを特徴とする鉄鋼用連続鋳造鋳
   型。