JP3491651B2 - 黄銅系銅合金用連鋳ノズル - Google Patents
黄銅系銅合金用連鋳ノズルInfo
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高品質の黄銅系銅合金
の鋳造物を長時間安定して連続的に鋳造し得る連続鋳造
用のノズル（連鋳ノズル）に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、連鋳ノズルの材料としては、高温
の溶融金属と接して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、高耐熱性の黒鉛材料が使用され
ている。 【０００３】しかしながら、黄銅（Ｃｕ＋Ｚｎ）等の銅
合金を鋳造する場合、低沸点のＺｎが鋳造中にガス化し
たのち亜鉛華（ＺｎＯ）をノズル内面で発生し、引き抜
かれる鋳造物表面にＺｎＯの付着した傷を生ずる問題が
あり、高品位の鋳造物を長時間安定して得ることができ
なかった。 【０００４】この鋳造物表面へのＺｎＯ付着傷は、金属
結晶組織への欠陥要因となり、引き続いて行われる鍛造
等で鋳片に割れが発生し、製品とすることができなくな
る。従って、このＺｎＯ付着傷が拡大成長した時点で連
鋳ノズルは寿命となる。 【０００５】鋳造時におけるノズル内面のＺｎＯ発生を
抑制するために、ガス化したＺｎを抜けやすくして熱拡
散が十分に行われるように、黒鉛の「気孔率が５〜１５
％」、「熱伝導率が１００〜１４０ｋｃａｌ／ｍｈ℃」
にしたものが提案されている（特開昭６３―３１３６４
０号公報）。 【０００６】しかしながら、黄銅系銅合金を鋳造する場
合、上記気孔率範囲ではＺｎのガス抜けは十分に行われ
ず、しかも上記のような高い熱伝導率ではＺｎＯ発生を
抑制するには逆効果であり、鋳造物表面のＺｎＯ付着傷
を抑制できなかった。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に記し
たように鋳造中にノズル内面でのＺｎＯ発生を抑制し
て、高品質の黄銅系銅合金を長時間安定して鋳造可能な
連続鋳造用のノズルを提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、常温における
熱伝導率が３０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上１００ｋｃａｌ／
ｍｈ℃未満であり、更に気孔率が１５％を超えて３０％
以内である黒鉛材料から成ることを特徴とする黄銅系銅
合金用連鋳ノズルである。 【０００９】本発明の内容をさらに具体的に説明する。 【００１０】本発明による連鋳ノズルが良好な鋳造性を
発現する黄銅系銅合金とは、銅と亜鉛を主成分として含
む、黄銅、快削黄銅、ネーバル黄銅、高力黄銅、丹銅等
である。 【００１１】これら合金中のＺｎが鋳造中に蒸発し、ノ
ズル内に存在する空気中酸素と反応することにより鋳造
特性に悪影響を及ぼすＺｎＯを生成する。 【００１２】このＺｎＯ生成量は鋳造物の凝固収縮によ
り生ずる鋳造物とノズル内面のすき間量に依存すること
を見い出し、このすき間の低減が、結果としてＺｎＯ生
成量を低減できるのである。 【００１３】つまり、鋳造物がノズル内において早期に
凝固を開始するほど、ノズル内面におけるすき間空間が
多くなり、ノズルの鋳造物出側からの空気の進入量が増
大してＺｎＯ生成量が増すのである。 【００１４】従って、ＺｎＯ生成量を減らすためには、
できるだけ鋳造物の凝固を遅くしてノズル内面における
すき間を小さくする必要がある。 【００１５】本発明では、このすき間を低減する目的
で、黒鉛材料の熱伝導率を３０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上１
００ｋｃａｌ／ｍｈ℃未満にコントロールすることで、
良好な鋳造表面を得ることができるという知見に基づい
たものである。 【００１６】熱伝導率が１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上と
なると、ＺｎＯ生成を効果的に抑制することができず鋳
造物表面のＺｎＯ付着傷を低減することができない。 【００１７】また、３０ｋｃａｌ／ｍｈ℃未満では、凝
固を十分に行うことができず凝固シェルを形成できな
い。また、鋳造速度を遅くする必要があり、鋳造効率が
低下する。望ましくは、６０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上８０
ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下である。 【００１８】また、凝固を穏やかに行うことにより、鋳
造金属の組織を均一化し、鋳造品内部におけるブローホ
ール等のピンホール欠陥を抑制可能である。 【００１９】生成したＺｎＯはノズルを形成する黒鉛材
料の気孔に沈積吸収させることで、ノズル内面でのＺｎ
Ｏ被膜化を抑制可能であり、これにより鋳造物とノズル
内面の摩擦によるＺｎＯ付着傷を低減可能である。 【００２０】ＺｎＯを沈積吸収するためには、黒鉛材料
の気孔率を１５％を超えて３０％以内にする必要があ
り、１５％以下ではＺｎＯの沈積吸収が効果的に行われ
ず、３０％を超えると黒鉛材料の機械的強度が低下して
ノズルにカケが発生しやすく鋳造物に傷を生じやすい。
望ましくは、１８％以上２５％以内の気孔率である。 【００２１】このような黒鉛材料を得るには、原料にコ
ークス粉とバインダーピッチを相当量熱混練し、粉砕後
ラバープレスにて成形する。こうして得られた成形体を
焼成、黒鉛化して所望の黒鉛材料を得る。 【００２２】気孔率を１５％を超えて３０％以内にする
には、原料コークスの平均粒径を１０〜２０μｍにする
必要がある。 【００２３】また、熱伝導率を３０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以
上１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃未満にするためには、黒鉛化
温度を２０００〜２５００℃で行う必要がある。 【００２４】連鋳ノズルを形成する黒鉛材料の結晶化度
は、結晶性の指標である結晶子サイズ（Ｌｃ）で表すこ
とができ、このＬｃが１５〜５０ｎｍであることで黒鉛
の自己潤滑性を生かした鋳造が可能である。望ましく
は、Ｌｃは２０〜４０ｎｍである。 【００２５】更にショアー硬度を６０を超えて１００以
下とすることで、ノズル内面に欠けや傷の発生を抑えて
安定した鋳造が可能である。望ましくは、ショアー硬度
は６０〜８０である。 【００２６】 【作用】本発明に係わる連鋳ノズルは、熱伝導率が３０
ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃未満であ
ることから、従来の連鋳ノズルよりも鋳造物の凝固収縮
を穏やかに行うためノズル内のすき間を低減して鋳造時
のＺｎＯ生成を抑制可能である。 【００２７】また、気孔率が１５％を超えて３０％以内
であることから、生成したＺｎＯをノズル内面で被膜化
することなくノズル内部に沈積吸収することができる。 【００２８】 【実施例】次いで、本発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 【００２９】 【実施例１】熱伝導率が３０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔率
が３０％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サン
プルとした。 【００３０】 【実施例２】熱伝導率が６０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔率
が２５％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サン
プルとした。 【００３１】 【実施例３】熱伝導率が９０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔率
が２０％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サン
プルとした。 【００３２】 【実施例４】熱伝導率が９０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔率
が１６％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サン
プルとした。 【００３３】 【比較例１】熱伝導率が１２０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔
率が２０％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サ
ンプルとした。 【００３４】 【比較例２】熱伝導率が１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔
率が１０％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サ
ンプルとした。 【００３５】 【比較例３】熱伝導率が２０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔率
が１０％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サン
プルとした。 【００３６】上記実施例及び比較例のサンプルを用い
て、横型連続鋳造法により、直径１６０ｍｍの黄銅（Ｃ
ｕ７０％―Ｚｎ３０％）を、鋳造温度１１００℃、鋳造
速度２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で鋳造した。結果を第１
表に示した。 【００３７】 【表１】 【００３８】第１表より明らかなように、実施例の連鋳
ノズルは良好な鋳肌を長期間安定して鋳造ができた。 【００３９】これに対して、比較例の連鋳ノズルは経時
的に鋳肌が荒れ始め、その後短時間のうちに鋳造品表面
にＺｎＯが付着した傷が多く発生して鋳造が不能となっ
た。この他、快削黄銅等の他の黄銅系銅合金の鋳造にお
いても同様の効果が得られた。 【００４０】以上横型連続鋳造法の場合について脱明し
たが、本発明の連鋳ノズルは、竪型連続鋳造法等に適用
しても同様の効果が得られるものである。 【００４１】 【発明の効果】本発明の連鋳ノズルによれば、鋳造時に
ノズル内面でのＺｎＯ生成の抑制及びＺｎＯ被膜化の防
止により、鋳肌が良好な高品質の鋳造品を長期間安定し
て得られ、工業上顕著な効果を発現する。
の鋳造物を長時間安定して連続的に鋳造し得る連続鋳造
用のノズル（連鋳ノズル）に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、連鋳ノズルの材料としては、高温
の溶融金属と接して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、高耐熱性の黒鉛材料が使用され
ている。 【０００３】しかしながら、黄銅（Ｃｕ＋Ｚｎ）等の銅
合金を鋳造する場合、低沸点のＺｎが鋳造中にガス化し
たのち亜鉛華（ＺｎＯ）をノズル内面で発生し、引き抜
かれる鋳造物表面にＺｎＯの付着した傷を生ずる問題が
あり、高品位の鋳造物を長時間安定して得ることができ
なかった。 【０００４】この鋳造物表面へのＺｎＯ付着傷は、金属
結晶組織への欠陥要因となり、引き続いて行われる鍛造
等で鋳片に割れが発生し、製品とすることができなくな
る。従って、このＺｎＯ付着傷が拡大成長した時点で連
鋳ノズルは寿命となる。 【０００５】鋳造時におけるノズル内面のＺｎＯ発生を
抑制するために、ガス化したＺｎを抜けやすくして熱拡
散が十分に行われるように、黒鉛の「気孔率が５〜１５
％」、「熱伝導率が１００〜１４０ｋｃａｌ／ｍｈ℃」
にしたものが提案されている（特開昭６３―３１３６４
０号公報）。 【０００６】しかしながら、黄銅系銅合金を鋳造する場
合、上記気孔率範囲ではＺｎのガス抜けは十分に行われ
ず、しかも上記のような高い熱伝導率ではＺｎＯ発生を
抑制するには逆効果であり、鋳造物表面のＺｎＯ付着傷
を抑制できなかった。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に記し
たように鋳造中にノズル内面でのＺｎＯ発生を抑制し
て、高品質の黄銅系銅合金を長時間安定して鋳造可能な
連続鋳造用のノズルを提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、常温における
熱伝導率が３０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上１００ｋｃａｌ／
ｍｈ℃未満であり、更に気孔率が１５％を超えて３０％
以内である黒鉛材料から成ることを特徴とする黄銅系銅
合金用連鋳ノズルである。 【０００９】本発明の内容をさらに具体的に説明する。 【００１０】本発明による連鋳ノズルが良好な鋳造性を
発現する黄銅系銅合金とは、銅と亜鉛を主成分として含
む、黄銅、快削黄銅、ネーバル黄銅、高力黄銅、丹銅等
である。 【００１１】これら合金中のＺｎが鋳造中に蒸発し、ノ
ズル内に存在する空気中酸素と反応することにより鋳造
特性に悪影響を及ぼすＺｎＯを生成する。 【００１２】このＺｎＯ生成量は鋳造物の凝固収縮によ
り生ずる鋳造物とノズル内面のすき間量に依存すること
を見い出し、このすき間の低減が、結果としてＺｎＯ生
成量を低減できるのである。 【００１３】つまり、鋳造物がノズル内において早期に
凝固を開始するほど、ノズル内面におけるすき間空間が
多くなり、ノズルの鋳造物出側からの空気の進入量が増
大してＺｎＯ生成量が増すのである。 【００１４】従って、ＺｎＯ生成量を減らすためには、
できるだけ鋳造物の凝固を遅くしてノズル内面における
すき間を小さくする必要がある。 【００１５】本発明では、このすき間を低減する目的
で、黒鉛材料の熱伝導率を３０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上１
００ｋｃａｌ／ｍｈ℃未満にコントロールすることで、
良好な鋳造表面を得ることができるという知見に基づい
たものである。 【００１６】熱伝導率が１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上と
なると、ＺｎＯ生成を効果的に抑制することができず鋳
造物表面のＺｎＯ付着傷を低減することができない。 【００１７】また、３０ｋｃａｌ／ｍｈ℃未満では、凝
固を十分に行うことができず凝固シェルを形成できな
い。また、鋳造速度を遅くする必要があり、鋳造効率が
低下する。望ましくは、６０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上８０
ｋｃａｌ／ｍｈ℃以下である。 【００１８】また、凝固を穏やかに行うことにより、鋳
造金属の組織を均一化し、鋳造品内部におけるブローホ
ール等のピンホール欠陥を抑制可能である。 【００１９】生成したＺｎＯはノズルを形成する黒鉛材
料の気孔に沈積吸収させることで、ノズル内面でのＺｎ
Ｏ被膜化を抑制可能であり、これにより鋳造物とノズル
内面の摩擦によるＺｎＯ付着傷を低減可能である。 【００２０】ＺｎＯを沈積吸収するためには、黒鉛材料
の気孔率を１５％を超えて３０％以内にする必要があ
り、１５％以下ではＺｎＯの沈積吸収が効果的に行われ
ず、３０％を超えると黒鉛材料の機械的強度が低下して
ノズルにカケが発生しやすく鋳造物に傷を生じやすい。
望ましくは、１８％以上２５％以内の気孔率である。 【００２１】このような黒鉛材料を得るには、原料にコ
ークス粉とバインダーピッチを相当量熱混練し、粉砕後
ラバープレスにて成形する。こうして得られた成形体を
焼成、黒鉛化して所望の黒鉛材料を得る。 【００２２】気孔率を１５％を超えて３０％以内にする
には、原料コークスの平均粒径を１０〜２０μｍにする
必要がある。 【００２３】また、熱伝導率を３０ｋｃａｌ／ｍｈ℃以
上１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃未満にするためには、黒鉛化
温度を２０００〜２５００℃で行う必要がある。 【００２４】連鋳ノズルを形成する黒鉛材料の結晶化度
は、結晶性の指標である結晶子サイズ（Ｌｃ）で表すこ
とができ、このＬｃが１５〜５０ｎｍであることで黒鉛
の自己潤滑性を生かした鋳造が可能である。望ましく
は、Ｌｃは２０〜４０ｎｍである。 【００２５】更にショアー硬度を６０を超えて１００以
下とすることで、ノズル内面に欠けや傷の発生を抑えて
安定した鋳造が可能である。望ましくは、ショアー硬度
は６０〜８０である。 【００２６】 【作用】本発明に係わる連鋳ノズルは、熱伝導率が３０
ｋｃａｌ／ｍｈ℃以上１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃未満であ
ることから、従来の連鋳ノズルよりも鋳造物の凝固収縮
を穏やかに行うためノズル内のすき間を低減して鋳造時
のＺｎＯ生成を抑制可能である。 【００２７】また、気孔率が１５％を超えて３０％以内
であることから、生成したＺｎＯをノズル内面で被膜化
することなくノズル内部に沈積吸収することができる。 【００２８】 【実施例】次いで、本発明を実施例により比較例と対比
しながら説明する。 【００２９】 【実施例１】熱伝導率が３０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔率
が３０％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サン
プルとした。 【００３０】 【実施例２】熱伝導率が６０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔率
が２５％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サン
プルとした。 【００３１】 【実施例３】熱伝導率が９０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔率
が２０％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サン
プルとした。 【００３２】 【実施例４】熱伝導率が９０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔率
が１６％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サン
プルとした。 【００３３】 【比較例１】熱伝導率が１２０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔
率が２０％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サ
ンプルとした。 【００３４】 【比較例２】熱伝導率が１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔
率が１０％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サ
ンプルとした。 【００３５】 【比較例３】熱伝導率が２０ｋｃａｌ／ｍｈ℃、気孔率
が１０％の黒鉛材料からなる連鋳ノズルを作成し、サン
プルとした。 【００３６】上記実施例及び比較例のサンプルを用い
て、横型連続鋳造法により、直径１６０ｍｍの黄銅（Ｃ
ｕ７０％―Ｚｎ３０％）を、鋳造温度１１００℃、鋳造
速度２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で鋳造した。結果を第１
表に示した。 【００３７】 【表１】 【００３８】第１表より明らかなように、実施例の連鋳
ノズルは良好な鋳肌を長期間安定して鋳造ができた。 【００３９】これに対して、比較例の連鋳ノズルは経時
的に鋳肌が荒れ始め、その後短時間のうちに鋳造品表面
にＺｎＯが付着した傷が多く発生して鋳造が不能となっ
た。この他、快削黄銅等の他の黄銅系銅合金の鋳造にお
いても同様の効果が得られた。 【００４０】以上横型連続鋳造法の場合について脱明し
たが、本発明の連鋳ノズルは、竪型連続鋳造法等に適用
しても同様の効果が得られるものである。 【００４１】 【発明の効果】本発明の連鋳ノズルによれば、鋳造時に
ノズル内面でのＺｎＯ生成の抑制及びＺｎＯ被膜化の防
止により、鋳肌が良好な高品質の鋳造品を長期間安定し
て得られ、工業上顕著な効果を発現する。
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B22D 11/10 330
B22D 11/00
B22D 41/54
C01B 31/04
C04B 35/52
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 常温における熱伝導率が３０ｋｃａｌ／
ｍｈ℃以上１００ｋｃａｌ／ｍｈ℃未満であり、気孔率
が１５％を超えて３０％以内である黒鉛材料から成るこ
とを特徴とする黄銅系銅合金用連鋳ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06006895A JP3491651B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 黄銅系銅合金用連鋳ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06006895A JP3491651B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 黄銅系銅合金用連鋳ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08229646A JPH08229646A (ja) | 1996-09-10 |
| JP3491651B2 true JP3491651B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=13131408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06006895A Expired - Fee Related JP3491651B2 (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 黄銅系銅合金用連鋳ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3491651B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4668458B2 (ja) * | 2001-05-15 | 2011-04-13 | イビデン株式会社 | 黒鉛製連鋳ノズル及びその製造方法、多孔質黒鉛材 |
| JP6634601B2 (ja) | 2016-05-09 | 2020-01-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | グラファイトプレートとその製造方法 |
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