JP2009174008A5 - - Google Patents
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上述のように冷却速度や鋳造速度を制御して、可動鋳型から排出された際に溶湯の凝固が完了していないようにする。つまり、可動鋳型から排出された時点で、溶湯の表面側は凝固され中心部分は未凝固状態とし、中心部分は、鋳型から排出後、徐冷により凝固するように冷却速度、鋳造速度を制御する。例えば、可動鋳型を一対のロールとする場合、ロール間が最も接近する最小ギャップを溶湯が通過する際、即ち、ロールの回転軸を含む平面と注湯口の先端間(オフセット区間)内に凝固完了点が存在しないように溶湯を凝固させ、中央領域に大きな析出物を生成する。例えば、鋳型から放出された段階で凝固材の全体が固化されないようにする。このとき、例えば、可動鋳型を一対のロールとする場合、両ロール間を通過する凝固材は、内部が凝固していないことで、鋳造荷重が比較的小さくなる。
試料No.1〜6の鋳造材では、ロール間から連続的に出される凝固材の表面に熱電対(安立計器株式会社製)の接点が常に接触できるように配置し、熱電対の温度と凝固材の移動距離とから表面側の冷却速度を求める。具体的には、以下のようにする。出湯口内面及び凝固材の表面(ここでは、溶湯が鋳型と接触する地点S、及び凝固材が鋳型との接触を終了する地点E)において、出湯口から連続的に出される凝固材の幅方向における中央部分にそれぞれ熱電対(ここでは、0.05mmの溶接品)を配置する。凝固材が鋳型と接触する区間(上記地点Sと地点Eとの間、例えば、ロールの最小ギャップから下流側に所定距離進んだ地点までの区間)を移動する時間に対する凝固材の温度変化を測定し、以下の式(1)で求められる値を表面側の冷却速度とする。
式(1) (出湯口内面の溶湯の温度と凝固材が鋳型との接触を終了する時点での熱電対の測定温度の差)/(凝固材が鋳型と接触する区間を移動する時間(sec))
上記地点Sの温度は、鋳込み開始温度を示し、地点Eの温度は、熱電対が凝固材と同じ速度で移動することで、具体的には半凝固状態にある凝固材に伴って熱電対が移動することによって測定できる(後述する試料No.7〜9も同様)。
式(1) (出湯口内面の溶湯の温度と凝固材が鋳型との接触を終了する時点での熱電対の測定温度の差)/(凝固材が鋳型と接触する区間を移動する時間(sec))
上記地点Sの温度は、鋳込み開始温度を示し、地点Eの温度は、熱電対が凝固材と同じ速度で移動することで、具体的には半凝固状態にある凝固材に伴って熱電対が移動することによって測定できる(後述する試料No.7〜9も同様)。
試料No.7〜9の鋳造材も、試料No.1〜6と同様に熱電対を配置して、表面側の冷却速度を求める。具体的には、出湯口内面及び凝固材の表面(ここでは、溶湯が鋳型と接触する地点S、及び凝固材の表面が固相線温度になる地点E)において、出湯口から連続的に出される凝固材の幅方向における中央部分にそれぞれ熱電対(ここでは、0.05mmの溶接品)を配置し、凝固材の表面が母相の固相線温度になるまでの区間長さを測定し、以下の式(3)で求められる値を表面側の冷却速度とする。
式(3) (出湯口内面の溶湯の温度と鋳造材の母相の固相線温度との差)/(鋳造材表面が母相の固相線温度になるまでの区間長さを移動する時間(sec))
式(3) (出湯口内面の溶湯の温度と鋳造材の母相の固相線温度との差)/(鋳造材表面が母相の固相線温度になるまでの区間長さを移動する時間(sec))
得られた試料No.1〜8の鋳造材に、表2,3に示す加工度(ここでは総圧下率(％))の塑性加工(ここでは圧延)を施し、1次加工材(ここでは圧延材)を得る。圧延は、鋳造材を300℃に加熱し、ローラを200℃に加熱し、複数パス行う(1パスあたりの圧下率:5〜30％)。試料No.9の鋳造材は、上記塑性加工を施さず、鋳造材の厚さのままである。得られた試料No.1〜8の圧延材、及び試料No.9の鋳造材の厚さ(最終厚さ:mm)、表面領域及び中央領域に存在する硬質粒子の組成及び最大径(μm)、中央領域に存在する最大径20μm超の硬質粒子の体積割合(体積％)、室温での引張強さ(MPa)、室温での伸び(％)、剛性、及び成形性を調べた。その結果を表2,3に示す。
剛性は、試料No.1(圧延材)を基準(1.00)とし、板状の各試料を薄片状に加工し、曲げ試験法で剛性率を測定し、試料No.1に対する相対値を求めて評価する。この曲げ試験はJIS Z 2248に準じて実施し、一定距離(250mm)だけ離して設けられた2個の円筒状支えにシート状試験片を載せ、先端部が半円柱状(半径10mm)に形成された押し金具を上記試験片の中央部に当て、この押し金具を徐々に押し込んで上記試験片を所定の曲げ角度(5°)にまで曲げることで、上記試験片の曲げ反力を測定した。また、試験片が所定形状よりも小さい場合、曲げ試験は、例えば、円筒状支えと試験片が接する地点の距離(以下、接触距離と呼ぶ)を変えて試料No.1と比較測定を行うことで評価可能であることを確認している。具体的には、接触距離が25mmの場合に上述の条件と同等の測定結果が得られることを確認している。成形性(塑性加工性)は、試料No.1(圧延材)を基準(△)とし、試料No.1〜8は、200℃以上300℃未満の温度でR=5、Dia=40、絞り深さ30mmのカップ絞り試験を実施し、n=5のうち、最も健全な成形品について、表面のクラック、しわ、形状精度などの一般的に成形体に対して実施される評価を行い、試料No.1よりもクラックの深さが小さく、しわが少なく、形状精度が良好な場合を○と評価する。試料No.1〜8と厚さが異なる試料No.9は、板厚に比例させてコーナーRが大きな金型を用いると共に、圧下速度も変えて200℃以上300℃以下の温度でカップ絞り試験を実施し、n=5のうち、最も健全な成形体について、同じ条件でカップ絞り試験を行った試料No.1と比較し、表面のクラックの深さが小さく、しわが少なく、形状精度が良好な場合を○と評価する。なお、成形性の試験は、上記曲げ試験に準じたシート状試験片と2個の円筒状支えとを用いた方法を採用することができる。具体的には、試験片全体を150〜350℃に加熱した後、この試験片を上記支えで支持して、試験片の中央部に試験片の厚さの4倍の圧下子にて曲げ角90°の加工を行った後、試験片を上記支えから取り外し、試験片において曲げ軸に垂直な方向の断面について湾曲部分の外側の裂け、キズ、その他の欠点の有無をルーペ、マイクロスコープや光学顕微鏡といった機器で観察する。この観察結果が上記絞り試験の結果と同様の傾向があることを確認している。
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