JP2003290895A - 連続鋳造鋳片の品質評価方法 - Google Patents
連続鋳造鋳片の品質評価方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １０MHz超の周波数を用いる超音波探傷によ
り連続鋳造鋳片の微小欠陥を高い精度で検知し品質の評
価する方法を提供する。 【解決手段】 １０MHz超の周波数を用いる超音波探傷
により連続鋳造鋳片の微小欠陥を検出して品質の評価を
行う方法において、探傷に用いる鋳片の試験片を予め、
Ａｒ3変態点以上に加熱後１００℃／秒以上の冷却速度
で７００℃以下に急冷し、当該冷却した鋳片あるいは試
料を前記超音波で探傷することにより品質の評価を行
う。
り連続鋳造鋳片の微小欠陥を高い精度で検知し品質の評
価する方法を提供する。 【解決手段】 １０MHz超の周波数を用いる超音波探傷
により連続鋳造鋳片の微小欠陥を検出して品質の評価を
行う方法において、探傷に用いる鋳片の試験片を予め、
Ａｒ3変態点以上に加熱後１００℃／秒以上の冷却速度
で７００℃以下に急冷し、当該冷却した鋳片あるいは試
料を前記超音波で探傷することにより品質の評価を行
う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１０MHz以上の周
波数により超音波探傷を行う連続鋳造鋳片の品質評価方
法に関する。
波数により超音波探傷を行う連続鋳造鋳片の品質評価方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】１０MHz以下の周波数帯を用いる超音波
探傷法は、例えば圧延鋼材の内部欠陥を測定する手段と
して広く用いられている。この際には大きさが例えば数
百μｍ以上の比較的大型の欠陥を検知することができ
る。１０MHz以下の周波数帯を用いる超音波探傷法が圧
延鋼材の欠陥評価に使われるのは、連続鋳造鋳片に内在
していた欠陥が圧延による鋼の延伸に追従して延伸し、
検知が可能な大きさになり、さらに周波数帯が低いこと
で鋼材の深部まで探傷できるからである。
探傷法は、例えば圧延鋼材の内部欠陥を測定する手段と
して広く用いられている。この際には大きさが例えば数
百μｍ以上の比較的大型の欠陥を検知することができ
る。１０MHz以下の周波数帯を用いる超音波探傷法が圧
延鋼材の欠陥評価に使われるのは、連続鋳造鋳片に内在
していた欠陥が圧延による鋼の延伸に追従して延伸し、
検知が可能な大きさになり、さらに周波数帯が低いこと
で鋼材の深部まで探傷できるからである。
【０００３】未圧延の連続鋳造鋳片では非金属介在物等
の内部の欠陥は延伸されていないために大きさが小さ
く、このため上記１０MHz以下の周波数帯を用いる超音
波探傷法ではその欠陥を検知する事は難しい。一方で、
連続鋳造鋳片の段階で欠陥が検知できると、連続鋳造鋳
片を欠陥の程度に応じて、品質上のミスマッチが発生し
ない鋼材に振り向ける事ができるために工程管理上好ま
しい。また鋼材で検知される欠陥の中には、鋳片の欠陥
に起因するのか圧延その他の工程に起因するのかが不鮮
明なものがある。連続鋳造鋳片の段階で欠陥が検知でき
ると、欠陥を低減するための作業チェックを行う工程が
絞られるために品質管理上好ましい。
の内部の欠陥は延伸されていないために大きさが小さ
く、このため上記１０MHz以下の周波数帯を用いる超音
波探傷法ではその欠陥を検知する事は難しい。一方で、
連続鋳造鋳片の段階で欠陥が検知できると、連続鋳造鋳
片を欠陥の程度に応じて、品質上のミスマッチが発生し
ない鋼材に振り向ける事ができるために工程管理上好ま
しい。また鋼材で検知される欠陥の中には、鋳片の欠陥
に起因するのか圧延その他の工程に起因するのかが不鮮
明なものがある。連続鋳造鋳片の段階で欠陥が検知でき
ると、欠陥を低減するための作業チェックを行う工程が
絞られるために品質管理上好ましい。
【０００４】連続鋳造鋳片に内在する数十μｍから数百
μｍ程度の比較的小径の欠陥を検出するためには、１０
MHz超の高い周波数帯を用いる超音波探傷法が原理的に
は有効である。しかしその一方で、適用する周波数が高
いほど、鋼の組織と関連した結晶粒界等の欠陥部に対し
ての超音波の錯乱強度が高くなり、鋼組織欠陥からのエ
コーが多くなってしまうため、場合によっては、品質上
問題となる非金属介在物や気泡性欠陥からのエコーを分
離抽出出来なくなるという問題点がある。特に、炭素濃
度が０．００８％以下の極低炭素鋼にあっては、Ａｒ3
変態温度が高いために鋳造までの連続鋳造鋳片内のα結
晶粒界が大きく、上記結晶粒界からの擬似エコーの問題
は大きな課題となっていた。
μｍ程度の比較的小径の欠陥を検出するためには、１０
MHz超の高い周波数帯を用いる超音波探傷法が原理的に
は有効である。しかしその一方で、適用する周波数が高
いほど、鋼の組織と関連した結晶粒界等の欠陥部に対し
ての超音波の錯乱強度が高くなり、鋼組織欠陥からのエ
コーが多くなってしまうため、場合によっては、品質上
問題となる非金属介在物や気泡性欠陥からのエコーを分
離抽出出来なくなるという問題点がある。特に、炭素濃
度が０．００８％以下の極低炭素鋼にあっては、Ａｒ3
変態温度が高いために鋳造までの連続鋳造鋳片内のα結
晶粒界が大きく、上記結晶粒界からの擬似エコーの問題
は大きな課題となっていた。
【０００５】粒界の影響をなくすために連続鋳造鋳片か
ら試験片を採取し、圧延加工を施して、鋳片の欠陥を超
音波探傷法で検知する試みが行われている。しかし、試
験片の圧延加工は煩雑であり、コストと労力を要し、ま
た、気泡性欠陥については、圧延中に潰されてしまうた
め、検出そのものが不可能となる不利益があった。
ら試験片を採取し、圧延加工を施して、鋳片の欠陥を超
音波探傷法で検知する試みが行われている。しかし、試
験片の圧延加工は煩雑であり、コストと労力を要し、ま
た、気泡性欠陥については、圧延中に潰されてしまうた
め、検出そのものが不可能となる不利益があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動車用鋼
板に用いられるＣ濃度が０．００８質量％以下の極低炭
素鋼用の連続鋳造鋳片から採取した試験片に圧延を施す
ことなく超音波探傷を行い、連続鋳造鋳片の欠陥を精度
良く検知する方法の提供を課題としている。更に具体的
には、１０MHz超〜１５０MHz以下の高周波超音波を用い
て、欠陥ではなく有害でもない結晶粒界からの多数のエ
コーが同時に検知される事を防止して、鋳片の欠陥と強
い相関関係にあるエコーを簡易にかつ高精度で把握する
事ができる、連続鋳造鋳片の超音波探傷法による品質評
価方法の提供を課題としている。
板に用いられるＣ濃度が０．００８質量％以下の極低炭
素鋼用の連続鋳造鋳片から採取した試験片に圧延を施す
ことなく超音波探傷を行い、連続鋳造鋳片の欠陥を精度
良く検知する方法の提供を課題としている。更に具体的
には、１０MHz超〜１５０MHz以下の高周波超音波を用い
て、欠陥ではなく有害でもない結晶粒界からの多数のエ
コーが同時に検知される事を防止して、鋳片の欠陥と強
い相関関係にあるエコーを簡易にかつ高精度で把握する
事ができる、連続鋳造鋳片の超音波探傷法による品質評
価方法の提供を課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する方法
として、本発明者らは、（１）Ｃ≦０．００８％の鋼成
分の鋳片を、１０MHz以上の周波数により超音波探傷を
行う連続鋳造鋳片の品質評価方法であって、鋳片あるい
は鋳片から採取した試料をＡｒ3変態点以上に加熱し、
その後、１００℃/sec以上の冷却速度で７００℃以下に
冷却し、当該冷却した鋳片あるいは試料を前記超音波で
探傷することを特徴とする連続鋳造鋳片の品質評価方
法、（２）Ｃ≦０．００８％の鋼成分の鋳片を、１０MH
z以上の周波数により超音波探傷を行う連続鋳造鋳片の
品質評価方法であって、鋳造後のＡｒ3変態点以上の温
度の鋳片あるいは鋳片から採取した試料を、１００℃/s
ec以上の冷却速度で７００℃以下に冷却し、当該冷却し
た鋳片あるいは試料を前記超音波で探傷することを特徴
とする連続鋳造鋳片の品質評価方法、（３）前記（１）
の連続鋳造鋳片の品質評価方法において、前記加熱を高
周波誘導加熱により行うことを特徴とする連続鋳造鋳片
の品質評価方法、を考え出した。
として、本発明者らは、（１）Ｃ≦０．００８％の鋼成
分の鋳片を、１０MHz以上の周波数により超音波探傷を
行う連続鋳造鋳片の品質評価方法であって、鋳片あるい
は鋳片から採取した試料をＡｒ3変態点以上に加熱し、
その後、１００℃/sec以上の冷却速度で７００℃以下に
冷却し、当該冷却した鋳片あるいは試料を前記超音波で
探傷することを特徴とする連続鋳造鋳片の品質評価方
法、（２）Ｃ≦０．００８％の鋼成分の鋳片を、１０MH
z以上の周波数により超音波探傷を行う連続鋳造鋳片の
品質評価方法であって、鋳造後のＡｒ3変態点以上の温
度の鋳片あるいは鋳片から採取した試料を、１００℃/s
ec以上の冷却速度で７００℃以下に冷却し、当該冷却し
た鋳片あるいは試料を前記超音波で探傷することを特徴
とする連続鋳造鋳片の品質評価方法、（３）前記（１）
の連続鋳造鋳片の品質評価方法において、前記加熱を高
周波誘導加熱により行うことを特徴とする連続鋳造鋳片
の品質評価方法、を考え出した。
【０００８】
【発明の実施の形態】鋼中を伝播する超音波に対して結
晶粒界での超音波の錯乱強度は、超音波の周波数の４乗
および結晶粒径の３乗に比例する。従って高い周波数帯
での超音波探傷において、上記結晶粒界からの超音波の
錯乱強度を下げるためには、結晶粒径を問題の無いとこ
ろまで小さくすることが重要となる。上記（１）の方法
において、鋳片あるいは鋳片から採取した試料をＡｒ3
変態点以上に加熱し、その後、１００℃/sec以上の冷却
速度で７００℃以下に冷却することで、非金属介在物等
の欠陥を精度良く検出することが出来たのは、鋼試料の
α粒径が小さく、結晶粒界からの擬似エコーが少なくな
ったためと考えられる。
晶粒界での超音波の錯乱強度は、超音波の周波数の４乗
および結晶粒径の３乗に比例する。従って高い周波数帯
での超音波探傷において、上記結晶粒界からの超音波の
錯乱強度を下げるためには、結晶粒径を問題の無いとこ
ろまで小さくすることが重要となる。上記（１）の方法
において、鋳片あるいは鋳片から採取した試料をＡｒ3
変態点以上に加熱し、その後、１００℃/sec以上の冷却
速度で７００℃以下に冷却することで、非金属介在物等
の欠陥を精度良く検出することが出来たのは、鋼試料の
α粒径が小さく、結晶粒界からの擬似エコーが少なくな
ったためと考えられる。
【０００９】Ｃ≦０．００８質量％以下の極低炭素鋼に
おいて、通常の工程で製造される連続鋳片内の常温まで
冷却後のα結晶粒径は図１に示したように比較的大き
く、平均粒径として１mmを超える値となっている。その
一方で、本発明において試験片に適用される「Ａｒ3変
態点以上に加熱し、その後、１００℃/sec以上の冷却速
度で７００℃以下に冷却する熱処理」を加えた時の結晶
粒径は、図２に示すように、非常に細かくなっており、
平均粒径として０．５mm以下となっていた。ここで、冷
却速度は、Ａｒ3変態温度から７００℃までの平均冷却
速度のことをいう。
おいて、通常の工程で製造される連続鋳片内の常温まで
冷却後のα結晶粒径は図１に示したように比較的大き
く、平均粒径として１mmを超える値となっている。その
一方で、本発明において試験片に適用される「Ａｒ3変
態点以上に加熱し、その後、１００℃/sec以上の冷却速
度で７００℃以下に冷却する熱処理」を加えた時の結晶
粒径は、図２に示すように、非常に細かくなっており、
平均粒径として０．５mm以下となっていた。ここで、冷
却速度は、Ａｒ3変態温度から７００℃までの平均冷却
速度のことをいう。
【００１０】図３に冷却速度と熱処理後の試片内のα粒
径との関係を示した。熱処理後のα粒径は冷却速度を大
きくするほど小さくなるという結果が得られ、また、１
００℃／秒以上の冷却速度で冷却した場合に、α粒径は
０．５mm以下となることがわかった。一方図４には、図
３に示した各種α粒径を有する試片において、５０MHz
の周波数を用いた超音波探傷法で１００μｍ以上の欠陥
を検知し、検知した欠陥の平面位置および深さの情報を
記録しておいて、注意深く研磨することにより、実欠陥
がその場所に実在しているかどうかを調査した結果を示
した。平均粒径が０．５mm以下の場合、超音波探傷で検
出された欠陥が、実欠陥と対応している確率が９０％以
上となっており、欠陥密度から品質を評価する際に十分
信頼できる評価法を与えると判断できる。一方平均粒径
が０．５mmを超えた場合は、検出した欠陥の相当数が、
実欠陥が検知場所に実在しない結果となった。この誤検
知の原因は、結晶粒径からのエコーによるものと考えら
れる。
径との関係を示した。熱処理後のα粒径は冷却速度を大
きくするほど小さくなるという結果が得られ、また、１
００℃／秒以上の冷却速度で冷却した場合に、α粒径は
０．５mm以下となることがわかった。一方図４には、図
３に示した各種α粒径を有する試片において、５０MHz
の周波数を用いた超音波探傷法で１００μｍ以上の欠陥
を検知し、検知した欠陥の平面位置および深さの情報を
記録しておいて、注意深く研磨することにより、実欠陥
がその場所に実在しているかどうかを調査した結果を示
した。平均粒径が０．５mm以下の場合、超音波探傷で検
出された欠陥が、実欠陥と対応している確率が９０％以
上となっており、欠陥密度から品質を評価する際に十分
信頼できる評価法を与えると判断できる。一方平均粒径
が０．５mmを超えた場合は、検出した欠陥の相当数が、
実欠陥が検知場所に実在しない結果となった。この誤検
知の原因は、結晶粒径からのエコーによるものと考えら
れる。
【００１１】以上の結果より、試片内のα粒界を０．５
mm以下にしておくことが、１０MHz超の周波数帯を用い
た超音波探傷による微小欠陥を対象とした品質調査にお
いて必要な条件であり、これは、Ａｒ3変態点以上に加
熱し、その後、１００℃/sec以上の冷却速度で７００℃
以下に冷却することで達成できることがわかった。
mm以下にしておくことが、１０MHz超の周波数帯を用い
た超音波探傷による微小欠陥を対象とした品質調査にお
いて必要な条件であり、これは、Ａｒ3変態点以上に加
熱し、その後、１００℃/sec以上の冷却速度で７００℃
以下に冷却することで達成できることがわかった。
【００１２】ここでＡｒ3変態点以上に加熱し、その後
再度冷却することでα結晶粒界が小さくなるのは、加
熱、冷却時にそれぞれα→γ変態およびγ→α変態が生
じるが、その際、変態前の結晶粒界から新しい結晶の核
が生成し成長する反応が生じる過程で、新結晶粒の核が
旧結晶粒界から複数個生まれるため、結果として旧結晶
粒よりも小さなサイズとなるからである。ここで、１０
０℃／秒より小さな冷却速度で冷却した場合に充分な微
細化効果が得られないのは、Ａｒ3変態温度直下でα結
晶粒がγ結晶粒を埋め尽くした後にさらに互いに食い合
うことによりさらに成長する時間的余裕があって、結果
として、α粒径が十分小さくならないためである。ま
た、Ａｒ3変態温度以下の７００℃までの冷却速度が重
要であるのは、上記α結晶粒の成長が７００℃以上の温
度で顕著であり、逆に７００℃より低い温度では、α粒
の成長の影響は無視できるからである。また、冷却前の
加熱温度については、１１００℃以下が望ましいが、こ
れは、１１００℃以下ではα→γ変態の後γ粒が成長し
て粗大化してしまい、結果として冷却後のα粒径が大き
くなってしまうからである。
再度冷却することでα結晶粒界が小さくなるのは、加
熱、冷却時にそれぞれα→γ変態およびγ→α変態が生
じるが、その際、変態前の結晶粒界から新しい結晶の核
が生成し成長する反応が生じる過程で、新結晶粒の核が
旧結晶粒界から複数個生まれるため、結果として旧結晶
粒よりも小さなサイズとなるからである。ここで、１０
０℃／秒より小さな冷却速度で冷却した場合に充分な微
細化効果が得られないのは、Ａｒ3変態温度直下でα結
晶粒がγ結晶粒を埋め尽くした後にさらに互いに食い合
うことによりさらに成長する時間的余裕があって、結果
として、α粒径が十分小さくならないためである。ま
た、Ａｒ3変態温度以下の７００℃までの冷却速度が重
要であるのは、上記α結晶粒の成長が７００℃以上の温
度で顕著であり、逆に７００℃より低い温度では、α粒
の成長の影響は無視できるからである。また、冷却前の
加熱温度については、１１００℃以下が望ましいが、こ
れは、１１００℃以下ではα→γ変態の後γ粒が成長し
て粗大化してしまい、結果として冷却後のα粒径が大き
くなってしまうからである。
【００１３】次に、α結晶粒を微細化するための熱処理
を効率的かつ迅速に行う方法としては、（２）に示した
ように連続鋳造直後のまだ、Ａｒ3変態点以上の温度の
鋳片から、熱間のままサンプルをカットし、切り出した
試片を直接冷却槽へ投入するなどして急冷する方法が考
えられる。本発明者らは、この場合も冷却された試片の
中で１００℃/sec以上の冷却速度で７００℃以下に冷却
された部分については、α結晶粒径が０．５mm以下とな
り、１０MHz超の周波数帯を用いた超音波探傷法による
微小欠陥の検出において結晶粒界からのノイズエコーが
防止できることを確認した。
を効率的かつ迅速に行う方法としては、（２）に示した
ように連続鋳造直後のまだ、Ａｒ3変態点以上の温度の
鋳片から、熱間のままサンプルをカットし、切り出した
試片を直接冷却槽へ投入するなどして急冷する方法が考
えられる。本発明者らは、この場合も冷却された試片の
中で１００℃/sec以上の冷却速度で７００℃以下に冷却
された部分については、α結晶粒径が０．５mm以下とな
り、１０MHz超の周波数帯を用いた超音波探傷法による
微小欠陥の検出において結晶粒界からのノイズエコーが
防止できることを確認した。
【００１４】図５は鋳片切り出しサンプルを水中急冷し
た場合の鋳片表層からの深さと得られる冷却速度の関係
を伝熱計算により示したものである。ここで冷却前のサ
ンプル温度は１１００℃とした。水冷端から７mmの位置
までが冷却速度として１００℃／秒以上が満足される領
域である。超音波探傷を実施するために２mm程度の表面
切削が必要となるが、残りの厚さ５mm程度は０．５mm以
下のα結晶粒径が得られる領域として残る。１０MHz超
の高い周波数帯を用いる超音波探傷法では、もともと試
料に対して被検領域は数mmの深さまでであり、よって、
高温の連鋳鋳片を切り出し後直接水冷することで、十分
精度良い微小欠陥の検出が可能である。
た場合の鋳片表層からの深さと得られる冷却速度の関係
を伝熱計算により示したものである。ここで冷却前のサ
ンプル温度は１１００℃とした。水冷端から７mmの位置
までが冷却速度として１００℃／秒以上が満足される領
域である。超音波探傷を実施するために２mm程度の表面
切削が必要となるが、残りの厚さ５mm程度は０．５mm以
下のα結晶粒径が得られる領域として残る。１０MHz超
の高い周波数帯を用いる超音波探傷法では、もともと試
料に対して被検領域は数mmの深さまでであり、よって、
高温の連鋳鋳片を切り出し後直接水冷することで、十分
精度良い微小欠陥の検出が可能である。
【００１５】次に、冷片まで温度を落とした試片を効率
的に熱処理する方法としては、（３）に示したように、
高周波誘導加熱によりＡｒ3変態点以上に加熱方法が有
効である。この場合局所的に加熱を受けることになるた
め、加熱後に時間をおかずにノズル水冷等によって高い
冷却速度を得る手順が付随することが必要となる。
的に熱処理する方法としては、（３）に示したように、
高周波誘導加熱によりＡｒ3変態点以上に加熱方法が有
効である。この場合局所的に加熱を受けることになるた
め、加熱後に時間をおかずにノズル水冷等によって高い
冷却速度を得る手順が付随することが必要となる。
【００１６】
【実施例】［実施例１］板幅：１３００mm、板厚：２５
０mmの連続鋳造スラブの幅方向の中央部から、６０mm×
６０mm×１０mmの試験片を採取して供試材とし、各供試
材に表１に示す熱処理を施した後、超音波探傷プローブ
を６０mm×６０mmの面に対して並行に走査して、深さ２
mm〜４mmの位置での１００μｍ以上のサイズの欠陥に対
する探査を行い、検知された欠陥の位置とサイズを記録
した。この時、使用した超音波周波数は５０MHzであっ
た。表１には、熱処理の条件とともに得られた冷却速
度、熱処理後試料の平均α結晶粒径および超音波探傷で
検知したエコーの実欠陥との対応率を示した。Ａ５、Ａ
６、Ｂ１、Ｃ１が本発明の方法による連続鋳造鋳片の品
質評価方法の実施例である。Ａｒ3変態以上に加熱し、
１００℃／秒以上の冷却速度で７００℃以下の温度に冷
却した後超音波で欠陥を探傷することにより、実在の欠
陥を精度良く検知出来ることがわかった。Ａ１は熱処理
を適用しない場合の比較例、Ａ２〜Ａ４までは、加熱後
の冷却速度が１００℃／秒より小さい場合の比較例を示
す。これらの比較例では、超音波探傷適用時点の試料内
α結晶粒径が０．５mmより大きく、結晶粒径からの超音
波の錯乱による擬似エコー検知のため、精度良い実在欠
陥の探知が出来ていない。
０mmの連続鋳造スラブの幅方向の中央部から、６０mm×
６０mm×１０mmの試験片を採取して供試材とし、各供試
材に表１に示す熱処理を施した後、超音波探傷プローブ
を６０mm×６０mmの面に対して並行に走査して、深さ２
mm〜４mmの位置での１００μｍ以上のサイズの欠陥に対
する探査を行い、検知された欠陥の位置とサイズを記録
した。この時、使用した超音波周波数は５０MHzであっ
た。表１には、熱処理の条件とともに得られた冷却速
度、熱処理後試料の平均α結晶粒径および超音波探傷で
検知したエコーの実欠陥との対応率を示した。Ａ５、Ａ
６、Ｂ１、Ｃ１が本発明の方法による連続鋳造鋳片の品
質評価方法の実施例である。Ａｒ3変態以上に加熱し、
１００℃／秒以上の冷却速度で７００℃以下の温度に冷
却した後超音波で欠陥を探傷することにより、実在の欠
陥を精度良く検知出来ることがわかった。Ａ１は熱処理
を適用しない場合の比較例、Ａ２〜Ａ４までは、加熱後
の冷却速度が１００℃／秒より小さい場合の比較例を示
す。これらの比較例では、超音波探傷適用時点の試料内
α結晶粒径が０．５mmより大きく、結晶粒径からの超音
波の錯乱による擬似エコー検知のため、精度良い実在欠
陥の探知が出来ていない。
【００１７】［実施例２］図６は、連続鋳造鋳片の一部
を切り取ったサンプルに対して表１のＡ６で示した熱処
理を適用し、５０MHzを用いた超音波探傷により検知し
た欠陥密度とサンプルを切り出した鋳片を熱間圧延、冷
間圧延および焼鈍工程後に表面観察をし、線状疵（スリ
バー疵）の発生頻度の相関を示したものである。ここで
供試サンプルは鋳片の端部から鋳造方向に１００mm幅で
全幅サンプルをまず切り出し、そこからさらに鋳片の表
面の１５０mm×６０mm、深さ１０mmを切り出したもので
ある。供試サンプルは、熱処理後、表層の酸化層をフラ
イス加工で２mm程度加工して取り除き、鋳片表層に対し
て垂直な方向から超音波探傷を行った。超音波探傷した
位置は表層２mm〜４mm位置であり、よって、鋳片極表層
を選択的に探傷したことになる。図６に示したスリバー
発生頻度は、ある管理基準による発生率を１とした場合
の相対値を示す。また図６の欠陥密度は、縦軸のスリバ
ー疵発生頻度が丁度１であった図中イで示すサンプルに
おいて、超音波探傷にて検知した１００μｍ以上の欠陥
数を１としたときの各サンプルの相対的欠陥数を示す。
を切り取ったサンプルに対して表１のＡ６で示した熱処
理を適用し、５０MHzを用いた超音波探傷により検知し
た欠陥密度とサンプルを切り出した鋳片を熱間圧延、冷
間圧延および焼鈍工程後に表面観察をし、線状疵（スリ
バー疵）の発生頻度の相関を示したものである。ここで
供試サンプルは鋳片の端部から鋳造方向に１００mm幅で
全幅サンプルをまず切り出し、そこからさらに鋳片の表
面の１５０mm×６０mm、深さ１０mmを切り出したもので
ある。供試サンプルは、熱処理後、表層の酸化層をフラ
イス加工で２mm程度加工して取り除き、鋳片表層に対し
て垂直な方向から超音波探傷を行った。超音波探傷した
位置は表層２mm〜４mm位置であり、よって、鋳片極表層
を選択的に探傷したことになる。図６に示したスリバー
発生頻度は、ある管理基準による発生率を１とした場合
の相対値を示す。また図６の欠陥密度は、縦軸のスリバ
ー疵発生頻度が丁度１であった図中イで示すサンプルに
おいて、超音波探傷にて検知した１００μｍ以上の欠陥
数を１としたときの各サンプルの相対的欠陥数を示す。
【００１８】図６からわかるように、鋳片表層の欠陥密
度と、製品での表面欠陥（スリバー疵）には良い相関が
あり、本発明の連続鋳造鋳片の品質判定方法において製
品の品質を精度良く評価できることがわかる。
度と、製品での表面欠陥（スリバー疵）には良い相関が
あり、本発明の連続鋳造鋳片の品質判定方法において製
品の品質を精度良く評価できることがわかる。
【００１９】［実施例３］表３に請求項２に示した連続
鋳造鋳片の品質判定方法の実施例（Ａ７）および比較例
（Ａ８）を示した。供試サンプル鋳片からの切り出し方
法および超音波探傷の方法は実施例２と同じであるが、
熱間の鋳片からサンプルを最初にカットした後にＡ７の
ケースでは切り出し場所の下に設置した水槽に直接投下
した場合であり、この場合サンプル中のα粒径は０．５
mm以下となり、精度良い欠陥検知が出来ている。一方空
冷した場合は、熱処理無しの場合（表１のＡ１）とほぼ
同じであり、結晶粒界からのノイズエコーのために精度
良い欠陥探知が出来ていない。
鋳造鋳片の品質判定方法の実施例（Ａ７）および比較例
（Ａ８）を示した。供試サンプル鋳片からの切り出し方
法および超音波探傷の方法は実施例２と同じであるが、
熱間の鋳片からサンプルを最初にカットした後にＡ７の
ケースでは切り出し場所の下に設置した水槽に直接投下
した場合であり、この場合サンプル中のα粒径は０．５
mm以下となり、精度良い欠陥検知が出来ている。一方空
冷した場合は、熱処理無しの場合（表１のＡ１）とほぼ
同じであり、結晶粒界からのノイズエコーのために精度
良い欠陥探知が出来ていない。
【００２０】［実施例４］図７に請求項３に示した高周
波焼き入れを適用して迅速に熱処理する方法の実施例に
おいて用いた高周波入装置の概略図を示す。サンプル形
状は５００mm×１５０mm×５０mmであり、これも実施例
２と同様の方法で連続鋳造鋳片から切り出した。本サン
プルにおいて熱処理前結晶粒径は約２．０mmであった。
図の装置では、試料長手方向を鉛直方向に合わせて固定
し、図に示したように試料の幅より長い幅のロの字型高
周波コイルを試料表面から５mm位置にセットし、その直
下にコイルを固定した水冷ノズルを設けている。上記コ
イルを下方から一定の送り速度で上方に送っていくこと
により試料全面で焼き入れの熱処理が出来るようにして
いる。表４に図７で示した装置による熱処理を実施した
場合に得られる試料内のα結晶粒径の値を高周波焼き入
れの条件と共に示した。なお、本試験に用いた鋼種は表
２のＡであり、用いたコイルに印加した高周波の周波数
は６．５KHzであり、出力は５０KVAであった。
波焼き入れを適用して迅速に熱処理する方法の実施例に
おいて用いた高周波入装置の概略図を示す。サンプル形
状は５００mm×１５０mm×５０mmであり、これも実施例
２と同様の方法で連続鋳造鋳片から切り出した。本サン
プルにおいて熱処理前結晶粒径は約２．０mmであった。
図の装置では、試料長手方向を鉛直方向に合わせて固定
し、図に示したように試料の幅より長い幅のロの字型高
周波コイルを試料表面から５mm位置にセットし、その直
下にコイルを固定した水冷ノズルを設けている。上記コ
イルを下方から一定の送り速度で上方に送っていくこと
により試料全面で焼き入れの熱処理が出来るようにして
いる。表４に図７で示した装置による熱処理を実施した
場合に得られる試料内のα結晶粒径の値を高周波焼き入
れの条件と共に示した。なお、本試験に用いた鋼種は表
２のＡであり、用いたコイルに印加した高周波の周波数
は６．５KHzであり、出力は５０KVAであった。
【００２１】表４で示されたように送り速度が遅く、冷
却水噴出圧が高いほど、試料内のα結晶粒径のサイズは
小さくなるが、本装置の場合、条件Ｎｏ．１およびＮ
ｏ．２の条件にて深さ５mmまでのα結晶粒径が０．５mm
以下となり、超音波探傷にて１００μｍ以上のサイズの
欠陥を精度良く測定できることがわかった。なお、本装
置で焼き入れ後の試料表面には酸化層がほどんど無く、
特段の表面加工無しに超音波探傷に供すことが可能であ
った。
却水噴出圧が高いほど、試料内のα結晶粒径のサイズは
小さくなるが、本装置の場合、条件Ｎｏ．１およびＮ
ｏ．２の条件にて深さ５mmまでのα結晶粒径が０．５mm
以下となり、超音波探傷にて１００μｍ以上のサイズの
欠陥を精度良く測定できることがわかった。なお、本装
置で焼き入れ後の試料表面には酸化層がほどんど無く、
特段の表面加工無しに超音波探傷に供すことが可能であ
った。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
【表３】
【００２５】
【表４】
【図１】連続鋳造鋳片の組織図（α結晶粒）（塩酸マク
ロエッチング）。
ロエッチング）。
【図２】本発明の方法で熱処理された連続鋳造鋳片の組
織図（α結晶粒）（塩酸マクロエッチング）。
織図（α結晶粒）（塩酸マクロエッチング）。
【図３】逆変態熱処理における冷却速度と粒径の関係を
示す図。
示す図。
【図４】熱処理後の超音波探傷にて欠陥と認定されたエ
コーに対する欠陥の実在割合を示す図。
コーに対する欠陥の実在割合を示す図。
【図５】カットサンプルの直接水冷の場合のサンプル内
冷却端からの深さと得られる冷却速度の関係（一次元伝
熱計算）を示す図。
冷却端からの深さと得られる冷却速度の関係（一次元伝
熱計算）を示す図。
【図６】本発明方法による超音波探傷による微小欠陥検
知個数とスリバー疵発生頻度の関係を示す図。
知個数とスリバー疵発生頻度の関係を示す図。
【図７】α結晶粒微細化のための高周波焼き入れ装置の
具体例を示す概略正面図と側面図。
具体例を示す概略正面図と側面図。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｃ≦０．００８％の鋼成分の鋳片を、１
０MHz以上の周波数により超音波探傷を行う連続鋳造鋳
片の品質評価方法であって、鋳片あるいは鋳片から採取
した試料をＡｒ3変態点以上に加熱し、その後、１００
℃/sec以上の冷却速度で７００℃以下に冷却し、当該冷
却した鋳片あるいは試料を前記超音波で探傷することを
特徴とする連続鋳造鋳片の品質評価方法。 - 【請求項２】 Ｃ≦０．００８％の鋼成分の鋳片を、１
０MHz以上の周波数により超音波探傷を行う連続鋳造鋳
片の品質評価方法であって、鋳造後のＡｒ3変態点以上
の温度の鋳片あるいは鋳片から採取した試料を、１００
℃/sec以上の冷却速度で７００℃以下に冷却し、当該冷
却した鋳片あるいは試料を前記超音波で探傷することを
特徴とする連続鋳造鋳片の品質評価方法。 - 【請求項３】 前記加熱を高周波誘導加熱により行うこ
とを特徴とする請求項１記載の連続鋳造鋳片の品質評価
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002101757A JP2003290895A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 連続鋳造鋳片の品質評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002101757A JP2003290895A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 連続鋳造鋳片の品質評価方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003290895A true JP2003290895A (ja) | 2003-10-14 |
Family
ID=29241957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002101757A Pending JP2003290895A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 連続鋳造鋳片の品質評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003290895A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011111099A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Nsk Ltd | ステアリングシャフトの製造方法 |
| DE102013224184A1 (de) | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Sms Siemag Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Bewerten von Innenfehlern an einem kontinuierlich vergossenen Gießprodukt |
| CN111220614A (zh) * | 2018-11-27 | 2020-06-02 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种快速评估钢水质量的方法 |
-
2002
- 2002-04-03 JP JP2002101757A patent/JP2003290895A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011111099A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Nsk Ltd | ステアリングシャフトの製造方法 |
| DE102013224184A1 (de) | 2013-11-27 | 2015-05-28 | Sms Siemag Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Bewerten von Innenfehlern an einem kontinuierlich vergossenen Gießprodukt |
| CN111220614A (zh) * | 2018-11-27 | 2020-06-02 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种快速评估钢水质量的方法 |
| CN111220614B (zh) * | 2018-11-27 | 2023-05-09 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种快速评估钢水质量的方法 |
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