JP3341689B2 - 造塊方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素鋼、合金鋼、
ステンレス鋼、Ｎｉ基超合金などの金属において、マク
ロ偏析およびザクの発生のない鋳塊を得るための造塊方
法に関する。
ステンレス鋼、Ｎｉ基超合金などの金属において、マク
ロ偏析およびザクの発生のない鋳塊を得るための造塊方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼などの鋼
種の溶鋼の鋳造は、連続鋳造法による鋳造が主流で、そ
の適用比率は９０％を超えている。ただし、これらの鋼
種でも小ロット品の場合や、Ｎｉ基超合金に代表される
ような連続鋳造の難しい溶融金属の鋳造は、造塊法によ
る鋳造が主流である。
種の溶鋼の鋳造は、連続鋳造法による鋳造が主流で、そ
の適用比率は９０％を超えている。ただし、これらの鋼
種でも小ロット品の場合や、Ｎｉ基超合金に代表される
ような連続鋳造の難しい溶融金属の鋳造は、造塊法によ
る鋳造が主流である。
【０００３】上述したような鋼や超合金の鋳塊の内部に
は、Ｖ偏析、逆Ｖ偏析といったマクロ偏析や粗大なポロ
シティの集まりであるザクが存在する。鋳型に注入され
た溶融金属が凝固する際に、凝固収縮が起こることによ
り、鋳塊の中心部近傍に粗大なポロシティが生成し、こ
れらが集まってザクが生成する。また、偏析しやすい元
素が濃化した溶融金属が、デンドライトの隙間から移動
してポロシティーやザクに流入し、そのまま凝固するこ
とによりマクロ偏析が生成する。
は、Ｖ偏析、逆Ｖ偏析といったマクロ偏析や粗大なポロ
シティの集まりであるザクが存在する。鋳型に注入され
た溶融金属が凝固する際に、凝固収縮が起こることによ
り、鋳塊の中心部近傍に粗大なポロシティが生成し、こ
れらが集まってザクが生成する。また、偏析しやすい元
素が濃化した溶融金属が、デンドライトの隙間から移動
してポロシティーやザクに流入し、そのまま凝固するこ
とによりマクロ偏析が生成する。
【０００４】鋳塊は、その後、熱間鍛造または熱間圧延
され、中間素材を経てまたは直接、製品に加工される。
鋳塊が加工される過程で、鋳塊の体積は縮小し、同時に
マクロ偏析やザクの大きさも縮小する。ただし、鋳塊に
顕著なマクロ偏析や粗大なザクが存在する場合には、こ
れらのマクロ偏析やザクは、その後の加工でも縮小しな
い。鋳塊を熱間で加工するときに、鋳塊に割れが発生し
たり、加工された中間素材や製品に割れが残存したり、
また、製品にマクロ偏析やザクが残存する場合がある。
され、中間素材を経てまたは直接、製品に加工される。
鋳塊が加工される過程で、鋳塊の体積は縮小し、同時に
マクロ偏析やザクの大きさも縮小する。ただし、鋳塊に
顕著なマクロ偏析や粗大なザクが存在する場合には、こ
れらのマクロ偏析やザクは、その後の加工でも縮小しな
い。鋳塊を熱間で加工するときに、鋳塊に割れが発生し
たり、加工された中間素材や製品に割れが残存したり、
また、製品にマクロ偏析やザクが残存する場合がある。
【０００５】Ｃｒを１３重量％含有する鋼に代表される
ような高Ｃｒ鋼では、熱間での鋳塊の鍛造時や圧延時
に、Ｃｒがマクロ偏析することにより生成した粗大なＣ
ｒ炭化物を起点として、加工中の鋳塊に割れが発生しや
すい。このような鋳塊から得られた中間素材を用いた製
品には、割れが残存する場合がある。割れの発生した製
品では、割れを除去する工程が必要になったり、除去が
困難で製品を廃却する場合がある。ステンレス鋼やＮｉ
基超合金では、鋳塊に存在する顕著なマクロ偏析は、製
品に残存しやすい。製品に残存したマクロ偏析は、機械
的性質を劣化させるのみならず、耐食性の低下を招きや
すい。
ような高Ｃｒ鋼では、熱間での鋳塊の鍛造時や圧延時
に、Ｃｒがマクロ偏析することにより生成した粗大なＣ
ｒ炭化物を起点として、加工中の鋳塊に割れが発生しや
すい。このような鋳塊から得られた中間素材を用いた製
品には、割れが残存する場合がある。割れの発生した製
品では、割れを除去する工程が必要になったり、除去が
困難で製品を廃却する場合がある。ステンレス鋼やＮｉ
基超合金では、鋳塊に存在する顕著なマクロ偏析は、製
品に残存しやすい。製品に残存したマクロ偏析は、機械
的性質を劣化させるのみならず、耐食性の低下を招きや
すい。
【０００６】鋳塊の粗大なザクは製品に残存して機械的
性質を劣化させる。合金鋼や超合金の油井用シームレス
管の製造工程では、鋳塊に粗大なザクがあった場合、そ
の鋳塊を圧延したビレットを中間素材としたシームレス
管に、多くの内面疵が発生する場合がある。このような
鋳塊のザクを起因とするシームレス管の内面疵を、手入
れにより除去することは困難な場合が多い。
性質を劣化させる。合金鋼や超合金の油井用シームレス
管の製造工程では、鋳塊に粗大なザクがあった場合、そ
の鋳塊を圧延したビレットを中間素材としたシームレス
管に、多くの内面疵が発生する場合がある。このような
鋳塊のザクを起因とするシームレス管の内面疵を、手入
れにより除去することは困難な場合が多い。
【０００７】鋳塊のマクロ偏析やザクの発生を防止また
は低減するためには、ＥＳＲ、ＶＡＲといった再溶解法
の適用が最も効果的で、Ｎｉ基超合金などに適用されて
いるが、通常の造塊法に較べて、製造コストが高い。
は低減するためには、ＥＳＲ、ＶＡＲといった再溶解法
の適用が最も効果的で、Ｎｉ基超合金などに適用されて
いるが、通常の造塊法に較べて、製造コストが高い。
【０００８】通常の造塊法では、従来、鋳型の形状変更
などが実施されてきた。たとえば、日本鉄鋼協会・鉄鋼
基礎共同研究会である凝固部会の資料「鉄鋼の凝固」
（１９７７年、Ｐ１５６）では、ザク低減のための鋳型
テーパ変更方法が提案されている。ただし、この方法の
ような鋳型テーパ変更だけでは、鋳塊のザク低減効果は
小さく、鋳塊に粗大なザクが生成する場合がある。
などが実施されてきた。たとえば、日本鉄鋼協会・鉄鋼
基礎共同研究会である凝固部会の資料「鉄鋼の凝固」
（１９７７年、Ｐ１５６）では、ザク低減のための鋳型
テーパ変更方法が提案されている。ただし、この方法の
ような鋳型テーパ変更だけでは、鋳塊のザク低減効果は
小さく、鋳塊に粗大なザクが生成する場合がある。
【０００９】特開昭６３−２７８６５４３号公報では、
大断面の鋳片を半連続的に水冷鋳型から引抜つつ、押圧
装置により鋳片を圧下する方法が提案されている。この
方法では、複雑で高価な設備が必要となる。簡単で安価
な設備の場合には、可能な鋳片の圧下量は２０〜３０ｍ
ｍ程度となり、マクロ偏析やザクの低減効果が小さくな
るという問題がある。
大断面の鋳片を半連続的に水冷鋳型から引抜つつ、押圧
装置により鋳片を圧下する方法が提案されている。この
方法では、複雑で高価な設備が必要となる。簡単で安価
な設備の場合には、可能な鋳片の圧下量は２０〜３０ｍ
ｍ程度となり、マクロ偏析やザクの低減効果が小さくな
るという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、炭素鋼、合
金鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ基超合金などの金属におい
て、マクロ偏析およびザクの発生のない鋳塊を得るため
の造塊方法を提供することを目的とする。
金鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ基超合金などの金属におい
て、マクロ偏析およびザクの発生のない鋳塊を得るため
の造塊方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、溶融金
属を造塊用鋳型に注入した後、湯面を強制的に冷却する
ことによって凝固させ、鋳塊の内部に溶融金属が存在す
る状態で鋳塊を鋳型から取り出し、引き続き鋳塊の側面
の一部を圧下して内部に閉じこめられた溶融金属の圧力
を高めるとともに、その周囲の凝固殻の一部に弾性ひず
みエネルギーを付与した後、完全に凝固させる造塊方法
にある。
属を造塊用鋳型に注入した後、湯面を強制的に冷却する
ことによって凝固させ、鋳塊の内部に溶融金属が存在す
る状態で鋳塊を鋳型から取り出し、引き続き鋳塊の側面
の一部を圧下して内部に閉じこめられた溶融金属の圧力
を高めるとともに、その周囲の凝固殻の一部に弾性ひず
みエネルギーを付与した後、完全に凝固させる造塊方法
にある。
【００１２】本発明の方法では、未凝固の溶融金属を含
む鋳塊の内部に溶融金属を閉じこめた後に、鋳塊を鋳型
から取り出し、引き続き鋳塊の側面の一部を圧下する。
圧下することにより、鋳塊の内部に閉じこめられた溶融
金属の圧力を高圧の状態にする。さらに、この高圧の状
態を保持させながら完全に凝固させる。
む鋳塊の内部に溶融金属を閉じこめた後に、鋳塊を鋳型
から取り出し、引き続き鋳塊の側面の一部を圧下する。
圧下することにより、鋳塊の内部に閉じこめられた溶融
金属の圧力を高圧の状態にする。さらに、この高圧の状
態を保持させながら完全に凝固させる。
【００１３】図１は、湯面を強制的に冷却することによ
って凝固させて鋳塊１の内部に溶融金属２を閉じこめ、
引き続き鋳型から取り出した鋳塊の側面の一部を圧下し
たときの、凝固殻や未凝固の溶融金属の状況を模式的に
示した図である。１ａが鋳塊の上部、１ｂが鋳塊の底部
である。圧下治具３により、圧下の方向４に圧下され、
鋳塊の内部の溶融金属の圧力は、圧下しない場合に比べ
て高圧となる。
って凝固させて鋳塊１の内部に溶融金属２を閉じこめ、
引き続き鋳型から取り出した鋳塊の側面の一部を圧下し
たときの、凝固殻や未凝固の溶融金属の状況を模式的に
示した図である。１ａが鋳塊の上部、１ｂが鋳塊の底部
である。圧下治具３により、圧下の方向４に圧下され、
鋳塊の内部の溶融金属の圧力は、圧下しない場合に比べ
て高圧となる。
【００１４】鋳塊の内部の溶融金属が加圧されるときの
圧力の加わる方向５と、そのとき鋳塊の凝固殻が膨らむ
が、膨らむ方向６を図１に示す。この凝固殻が膨らむ変
形には、弾性変形と塑性変形とがある。塑性変形の際の
塑性ひずみエネルギーは熱などに変換されて放散する
が、弾性変形の際の弾性ひずみエネルギーは凝固殻に蓄
積される。
圧力の加わる方向５と、そのとき鋳塊の凝固殻が膨らむ
が、膨らむ方向６を図１に示す。この凝固殻が膨らむ変
形には、弾性変形と塑性変形とがある。塑性変形の際の
塑性ひずみエネルギーは熱などに変換されて放散する
が、弾性変形の際の弾性ひずみエネルギーは凝固殻に蓄
積される。
【００１５】圧下完了後の鋳塊の冷却過程で、上記の弾
性ひずみエネルギーの作用により、鋳塊の内部の溶融金
属が加圧状態に保持される。そのため、未凝固の溶融金
属が凝固するにともない発生する凝固収縮は、蓄積され
た弾性ひずみエネルギーにより凝固殻が収縮することに
より補われ、マクロ偏析やザクが生成することなく凝固
が完了する。
性ひずみエネルギーの作用により、鋳塊の内部の溶融金
属が加圧状態に保持される。そのため、未凝固の溶融金
属が凝固するにともない発生する凝固収縮は、蓄積され
た弾性ひずみエネルギーにより凝固殻が収縮することに
より補われ、マクロ偏析やザクが生成することなく凝固
が完了する。
【００１６】さらに、後述するように、鋳塊の中心部の
固相率がある程度以上に大きい場合（未凝固部の割合が
少ない場合）には、鋳塊の側面を圧下することによる上
述した凝固収縮の補填の効果もあるが、圧下時の鋳塊の
内部の未凝固の溶融金属の量が少ないことによる効果も
ある。すなわち、圧下完了後の鋳塊の冷却過程で、凝固
収縮が小さいために、鋳塊の内部にマクロ偏析およびザ
クが発生し難いという効果もある。
固相率がある程度以上に大きい場合（未凝固部の割合が
少ない場合）には、鋳塊の側面を圧下することによる上
述した凝固収縮の補填の効果もあるが、圧下時の鋳塊の
内部の未凝固の溶融金属の量が少ないことによる効果も
ある。すなわち、圧下完了後の鋳塊の冷却過程で、凝固
収縮が小さいために、鋳塊の内部にマクロ偏析およびザ
クが発生し難いという効果もある。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、炭素鋼、合金鋼、ステ
ンレス鋼、Ｎｉ基超合金などの金属を対象とする。ま
た、対象とする鋳塊の大きさは、とくに限定しないが、
１０ｔ程度以上の鋼塊への適用がとくに有効である。
ンレス鋼、Ｎｉ基超合金などの金属を対象とする。ま
た、対象とする鋳塊の大きさは、とくに限定しないが、
１０ｔ程度以上の鋼塊への適用がとくに有効である。
【００１８】本発明の方法では、溶融金属を造塊用鋳型
に注入した後、湯面を強制的に冷却することにより凝固
させる。この強制的に凝固させる方法には、たとえば、
鋳塊の上部の横断面に相当する面積で、厚さ２０〜５０
ｍｍの鋼製の板を、湯面上の保温剤などを取り除いた後
に、機械的装置などにより湯面上にかぶせる方法などが
ある。湯面上にかぶせる板の化学組成は、とくにこだわ
らない。溶融金属と同じ化学組成でも良いし、相違して
いても構わない。このように板をかぶせた鋳塊を鋳型か
ら取り出した後に、鋳塊の上部を空気または水などで冷
却するのが望ましい。鋳塊の上部の凝固を促進させるた
めである。
に注入した後、湯面を強制的に冷却することにより凝固
させる。この強制的に凝固させる方法には、たとえば、
鋳塊の上部の横断面に相当する面積で、厚さ２０〜５０
ｍｍの鋼製の板を、湯面上の保温剤などを取り除いた後
に、機械的装置などにより湯面上にかぶせる方法などが
ある。湯面上にかぶせる板の化学組成は、とくにこだわ
らない。溶融金属と同じ化学組成でも良いし、相違して
いても構わない。このように板をかぶせた鋳塊を鋳型か
ら取り出した後に、鋳塊の上部を空気または水などで冷
却するのが望ましい。鋳塊の上部の凝固を促進させるた
めである。
【００１９】その後、鋳塊の内部に溶融金属が存在する
状態で、鋳塊の側面の一部を圧下する。鋳塊を鋳型から
取り出した後に圧下する理由は、一般的に、プレス装置
などの精密機械装置を、溶融金属を鋳造する場所に設置
しない方がよいのと、鋳型内に鋳塊がある状態で、鋳型
の側面を圧下して鋳塊を圧下するように工夫するのは、
設備的に高価になるからである。
状態で、鋳塊の側面の一部を圧下する。鋳塊を鋳型から
取り出した後に圧下する理由は、一般的に、プレス装置
などの精密機械装置を、溶融金属を鋳造する場所に設置
しない方がよいのと、鋳型内に鋳塊がある状態で、鋳型
の側面を圧下して鋳塊を圧下するように工夫するのは、
設備的に高価になるからである。
【００２０】後述するように、圧下開始時期は、鋳塊の
中心部の固相率が０．１〜０．８となる時期とすること
が望ましいことから、圧下を開始する際の鋳塊の側面の
片側の凝固殻の厚みは、扁平鋼塊で、たとえば、圧下す
る長辺側の間の厚みが１０００ｍｍの場合には、３００
〜４５０ｍｍ程度である。
中心部の固相率が０．１〜０．８となる時期とすること
が望ましいことから、圧下を開始する際の鋳塊の側面の
片側の凝固殻の厚みは、扁平鋼塊で、たとえば、圧下す
る長辺側の間の厚みが１０００ｍｍの場合には、３００
〜４５０ｍｍ程度である。
【００２１】圧下する鋳塊の側面とは、横断面が扁平形
状の鋳塊の場合には、両側の長辺側であり、横断面が正
方形の場合には、相対する２つの側面である。横断面が
丸形状の鋳塊の場合には、相対する位置から圧下すれば
よい。
状の鋳塊の場合には、両側の長辺側であり、横断面が正
方形の場合には、相対する２つの側面である。横断面が
丸形状の鋳塊の場合には、相対する位置から圧下すれば
よい。
【００２２】鋳塊の側面の圧下の際は、側面の一部を圧
下すればよい。ただし、鋳塊の内部の未凝固の溶融金属
の位置に相当する側面の部分を圧下することにより、圧
下の効果が高くなる。そこで、圧下する位置および圧下
する大きさは、鋳塊の内部の溶融金属の存在領域に相当
する位置とその存在領域の大きさ以下が望ましい。した
がって、圧下する側面の高さ位置は、鋳塊の内部に残存
する溶融金属の高さ位置に相当する位置であり、鋳塊の
全体の高さを１００％とした場合、鋳塊の底部端から２
５〜７５％の高さ程度となる。
下すればよい。ただし、鋳塊の内部の未凝固の溶融金属
の位置に相当する側面の部分を圧下することにより、圧
下の効果が高くなる。そこで、圧下する位置および圧下
する大きさは、鋳塊の内部の溶融金属の存在領域に相当
する位置とその存在領域の大きさ以下が望ましい。した
がって、圧下する側面の高さ位置は、鋳塊の内部に残存
する溶融金属の高さ位置に相当する位置であり、鋳塊の
全体の高さを１００％とした場合、鋳塊の底部端から２
５〜７５％の高さ程度となる。
【００２３】圧下する際の圧下量は、固相率が０．８以
下の領域の未凝固部の厚み程度であればよい。たとえ
ば、扁平鋼塊で、圧下する長辺側の間の厚みが１０００
ｍｍの場合に、中心部の固相率の値にもよるが、１００
〜４００ｍｍ程度（片側では、その半分）であれば、有
効である。
下の領域の未凝固部の厚み程度であればよい。たとえ
ば、扁平鋼塊で、圧下する長辺側の間の厚みが１０００
ｍｍの場合に、中心部の固相率の値にもよるが、１００
〜４００ｍｍ程度（片側では、その半分）であれば、有
効である。
【００２４】圧下装置には、一般的な油圧プレス装置な
どを用いればよい。
どを用いればよい。
【００２５】鋳塊の側面の一部を圧下する際に、圧下開
始時期は、鋳塊の中心部の固相率が０．１〜０．８の間
の時期とするのが望ましい。
始時期は、鋳塊の中心部の固相率が０．１〜０．８の間
の時期とするのが望ましい。
【００２６】鋳塊にマクロ偏析やザクが生成する時期
は、鋳塊の内部が凝固を開始する時期である。したがっ
て、圧下開始時期は、早すぎても遅すぎても好ましくな
い。鋳塊の中心部の固相率が０．１未満の場合には、圧
下開始時期が早すぎ、鋳塊の内部にマクロ偏析やザクが
生成を始める時期には、凝固殻に蓄積された弾性ひずみ
エネルギーが消失してしまい、圧下の効果を十分発揮で
きない。また、圧下時期が固相率０．８を超えると、鋳
塊の内部のマクロ偏析やザクの生成防止効果が極端に小
さくなる。
は、鋳塊の内部が凝固を開始する時期である。したがっ
て、圧下開始時期は、早すぎても遅すぎても好ましくな
い。鋳塊の中心部の固相率が０．１未満の場合には、圧
下開始時期が早すぎ、鋳塊の内部にマクロ偏析やザクが
生成を始める時期には、凝固殻に蓄積された弾性ひずみ
エネルギーが消失してしまい、圧下の効果を十分発揮で
きない。また、圧下時期が固相率０．８を超えると、鋳
塊の内部のマクロ偏析やザクの生成防止効果が極端に小
さくなる。
【００２７】なお、鋳塊の中心部の固相率が０．１〜
０．７未満の間に圧下を開始する場合には、上述したよ
うに、蓄積された弾性ひずみエネルギーによる凝固殻の
収縮により、鋳塊の内部のマクロ偏析やザクの発生を効
果的に防止できる。固相率が０．７〜０．８の間に圧下
を開始する場合には、さらに、圧下時の鋳塊の内部の未
凝固の溶融金属の量が少ないことによる効果も加わって
いる。
０．７未満の間に圧下を開始する場合には、上述したよ
うに、蓄積された弾性ひずみエネルギーによる凝固殻の
収縮により、鋳塊の内部のマクロ偏析やザクの発生を効
果的に防止できる。固相率が０．７〜０．８の間に圧下
を開始する場合には、さらに、圧下時の鋳塊の内部の未
凝固の溶融金属の量が少ないことによる効果も加わって
いる。
【００２８】なお、鋳塊の中心部の固相率は、たとえ
ば、鋳塊内部の中心部の温度を熱電対などにより測定し
て、状態図から求めることもできるが、非定常の伝熱方
程式を解くことにより、鋳塊内部の中心部の温度を推定
して、同様に求めることも可能である。
ば、鋳塊内部の中心部の温度を熱電対などにより測定し
て、状態図から求めることもできるが、非定常の伝熱方
程式を解くことにより、鋳塊内部の中心部の温度を推定
して、同様に求めることも可能である。
【００２９】さらに、圧下は、鋳塊の表面温度が９００
℃以下に低下した後で開始するのが望ましい。９００℃
を超える場合には、圧下の効果を十分発揮できない。鋳
塊の内部の溶融金属が、長時間にわたって加圧状態に保
持されなくなることによる。
℃以下に低下した後で開始するのが望ましい。９００℃
を超える場合には、圧下の効果を十分発揮できない。鋳
塊の内部の溶融金属が、長時間にわたって加圧状態に保
持されなくなることによる。
【００３０】なお、鋳塊の表面温度は、鋳塊の側面の圧
下する部分の温度とすることが望ましく、放射温度計な
どにより測定できる。
下する部分の温度とすることが望ましく、放射温度計な
どにより測定できる。
【００３１】
【実施例】Ｃｒを１３重量％含有する高Ｃｒ鋼の溶鋼
を、内法寸法で直径１０００ｍｍ、高さ２０００ｍｍ、
鋳型テーパ０．５％（鋳型下部を広くしている）の鋳型
に下注鋳造し、溶鋼の注入完了後に、湯面上に通常用い
られる保温剤をのせた。
を、内法寸法で直径１０００ｍｍ、高さ２０００ｍｍ、
鋳型テーパ０．５％（鋳型下部を広くしている）の鋳型
に下注鋳造し、溶鋼の注入完了後に、湯面上に通常用い
られる保温剤をのせた。
【００３２】本発明例の試験は、次のような条件で試験
した。すなわち、注入完了後、約１時間経過してから、
湯面上の保温剤を除去し、湯面上に厚さ２０ｍｍ、直径
８００ｍｍの鋼製の板をかぶせた。鋼製の板をかぶせて
から、約３０分後に鋳型より鋳塊を抜き出し、鋳塊の上
部および側面を水スプレーにより冷却した。
した。すなわち、注入完了後、約１時間経過してから、
湯面上の保温剤を除去し、湯面上に厚さ２０ｍｍ、直径
８００ｍｍの鋼製の板をかぶせた。鋼製の板をかぶせて
から、約３０分後に鋳型より鋳塊を抜き出し、鋳塊の上
部および側面を水スプレーにより冷却した。
【００３３】その後、縦３００ｍｍ、横６００ｍｍの断
面形状の圧下金型を有する油圧プレス機に鋳塊を設置し
て、鋳塊の側面の高さ方向の中心部を圧下した。圧下力
は最大で３０００ｔｏｎ、圧下シリンダの圧下速度は５
ｍｍ／秒とした。
面形状の圧下金型を有する油圧プレス機に鋳塊を設置し
て、鋳塊の側面の高さ方向の中心部を圧下した。圧下力
は最大で３０００ｔｏｎ、圧下シリンダの圧下速度は５
ｍｍ／秒とした。
【００３４】圧下に際し、鋳塊の側面の水スプレー冷却
の時間および圧下開始時期を変更することにより、圧下
開始時の鋳塊の中心部の固相率および鋳塊の表面温度を
変更した。固相率に応じて、鋳塊の両側面から１００〜
３００ｍｍ（片側では、その半分）圧下した。
の時間および圧下開始時期を変更することにより、圧下
開始時の鋳塊の中心部の固相率および鋳塊の表面温度を
変更した。固相率に応じて、鋳塊の両側面から１００〜
３００ｍｍ（片側では、その半分）圧下した。
【００３５】鋳塊の中心部の固相率は、非定常の伝熱方
程式から推定した温度を用いて状態図から求めるととも
に、湯面上にのせた鋼製の板の中心位置に開けた穴から
熱電対を、未凝固の溶鋼を含む鋳塊の中心部に挿入し、
温度を実測した。式から推定した温度と実測値はよく一
致した。また、放射温度計を用いて、鋳塊の側面の温度
を測定した。測定した位置は、鋳塊の上述した圧下する
側面の部分とした。
程式から推定した温度を用いて状態図から求めるととも
に、湯面上にのせた鋼製の板の中心位置に開けた穴から
熱電対を、未凝固の溶鋼を含む鋳塊の中心部に挿入し、
温度を実測した。式から推定した温度と実測値はよく一
致した。また、放射温度計を用いて、鋳塊の側面の温度
を測定した。測定した位置は、鋳塊の上述した圧下する
側面の部分とした。
【００３６】次に、比較例の試験として、湯面上に保温
剤をのせたまま、鋳塊を鋳型内で凝固完了させ、その
後、鋳塊を鋳型から抜き出す試験を実施した。
剤をのせたまま、鋳塊を鋳型内で凝固完了させ、その
後、鋳塊を鋳型から抜き出す試験を実施した。
【００３７】いずれの鋳塊も、圧下終了後または鋳型か
ら抜き出した後に、大気中で放冷した。その後、鋳塊か
ら縦方向の中心軸を通る縦断サンプル板を採取し、マク
ロ組織観察によりマクロ偏析とザクの発生状況を調査し
た。マクロ偏析、ザクともに縦断サンプル内に目視で観
察されるそれぞれの存在面積を求めた。存在面積は、マ
クロ偏析またはザクの形状を円または楕円形状に近似し
て求めた。縦断サンプルの全面積に対する存在面積を、
それぞれマクロ偏析面積率（％）、ザク面積率（％）と
して表示した。
ら抜き出した後に、大気中で放冷した。その後、鋳塊か
ら縦方向の中心軸を通る縦断サンプル板を採取し、マク
ロ組織観察によりマクロ偏析とザクの発生状況を調査し
た。マクロ偏析、ザクともに縦断サンプル内に目視で観
察されるそれぞれの存在面積を求めた。存在面積は、マ
クロ偏析またはザクの形状を円または楕円形状に近似し
て求めた。縦断サンプルの全面積に対する存在面積を、
それぞれマクロ偏析面積率（％）、ザク面積率（％）と
して表示した。
【００３８】表１に、試験条件および試験結果を示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】本発明例の試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７では、
圧下する中心位置を、底部端から高さ方向に２５〜６０
％の位置、圧下量を両側で合計１００〜３００ｍｍ、圧
下開始時期の鋳塊内部の中心部の固相率および鋳塊の表
面温度を、それぞれ望ましい範囲の０．１５〜０．７５
および７６０〜８８０℃として試験した。このとき、マ
クロ偏析面積率およびザク面積率は、それぞれ０．００
４〜０．００７％および０．０１〜０．０４％と低く、
良好であった。
圧下する中心位置を、底部端から高さ方向に２５〜６０
％の位置、圧下量を両側で合計１００〜３００ｍｍ、圧
下開始時期の鋳塊内部の中心部の固相率および鋳塊の表
面温度を、それぞれ望ましい範囲の０．１５〜０．７５
および７６０〜８８０℃として試験した。このとき、マ
クロ偏析面積率およびザク面積率は、それぞれ０．００
４〜０．００７％および０．０１〜０．０４％と低く、
良好であった。
【００４１】本発明例の試験Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１０で
は、圧下の中心位置を、底部端から高さ方向に６０％の
位置、圧下量を両側で合計２５０ｍｍ、圧下開始時期の
鋳塊内部の中心部の固相率または鋳塊の表面温度を、そ
れぞれ望ましい範囲外の０．０５もしくは０．８５また
は９１０℃で試験した。このとき、マクロ偏析面積率お
よびザク面積率は、それぞれ０．０８〜０．１％および
０．０９〜０．１４％であり、試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７
に比べて、それぞれやや高い面積率であった。ただし、
とくに問題となる面積率ではなかった。
は、圧下の中心位置を、底部端から高さ方向に６０％の
位置、圧下量を両側で合計２５０ｍｍ、圧下開始時期の
鋳塊内部の中心部の固相率または鋳塊の表面温度を、そ
れぞれ望ましい範囲外の０．０５もしくは０．８５また
は９１０℃で試験した。このとき、マクロ偏析面積率お
よびザク面積率は、それぞれ０．０８〜０．１％および
０．０９〜０．１４％であり、試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７
に比べて、それぞれやや高い面積率であった。ただし、
とくに問題となる面積率ではなかった。
【００４２】比較例の試験Ｎｏ．１１では、注入完了後
の湯面上に保温剤をのせ、鋳型内で凝固完了させた。こ
のとき、マクロ偏析面積率およびザク面積率は、それぞ
れ３．２％および２．４％で悪かった。鋳塊の側面を圧
下しなかったために、マクロ偏析およびザクが顕著に認
められた。
の湯面上に保温剤をのせ、鋳型内で凝固完了させた。こ
のとき、マクロ偏析面積率およびザク面積率は、それぞ
れ３．２％および２．４％で悪かった。鋳塊の側面を圧
下しなかったために、マクロ偏析およびザクが顕著に認
められた。
【００４３】本発明の方法の実施例では、Ｃｒを１３重
量％含有する高Ｃｒ鋼を用いたが、その他の鋼やＮｉ基
超合金などでも、同様の結果が得られることは言うまで
もない。
量％含有する高Ｃｒ鋼を用いたが、その他の鋼やＮｉ基
超合金などでも、同様の結果が得られることは言うまで
もない。
【００４４】
【発明の効果】本発明の造塊方法の適用により、炭素
鋼、合金鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ基超合金などの金属に
おいて、マクロ偏析およびザクの発生のない鋳塊を得る
ことが可能である。
鋼、合金鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ基超合金などの金属に
おいて、マクロ偏析およびザクの発生のない鋳塊を得る
ことが可能である。
【図１】内部に溶融金属が密閉された鋳塊の側面を圧下
したときの、鋳塊の変形状況を模式的に示す図である。
したときの、鋳塊の変形状況を模式的に示す図である。
１：鋳塊 １ａ：鋳塊の上部 １ｂ：鋳塊の底部 ２：溶融金属 ３：圧下治具 ４：圧下の方向 ５：圧力の加わる方向 ６：膨らむ方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 克之 大阪府大阪市此花区島屋５丁目１番109 号住友金属工業株式会社関西製造所製鋼 品事業所内 (72)発明者 山口 英良 兵庫県尼崎市東向島西之町１番地住友金 属工業株式会社関西製造所特殊管事業所 内 (72)発明者 西野 和久 兵庫県尼崎市東向島西之町１番地住友金 属工業株式会社関西製造所特殊管事業所 内 (72)発明者 森谷 徹 兵庫県尼崎市東向島西之町１番地住友金 属工業株式会社関西製造所特殊管事業所 内 (56)参考文献 特開 昭62−24839（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 7/00 B22D 27/11
Claims (1)
- 【請求項１】溶融金属を造塊用鋳型に注入した後、湯面
を強制的に冷却することによって凝固させ、鋳塊の内部
に溶融金属が存在する状態で鋳塊を鋳型から取り出し、
引き続き鋳塊の側面の一部を圧下して内部に閉じこめら
れた溶融金属の圧力を高めるとともに、その周囲の凝固
殻の一部に弾性ひずみエネルギーを付与した後、完全に
凝固させることを特徴とする造塊方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30046798A JP3341689B2 (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 造塊方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30046798A JP3341689B2 (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 造塊方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000126846A JP2000126846A (ja) | 2000-05-09 |
| JP3341689B2 true JP3341689B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=17885157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30046798A Expired - Fee Related JP3341689B2 (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 造塊方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3341689B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105170951A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-12-23 | 辽宁科技大学 | 一种双向挤压式厚板坯定向凝固方法及其装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116020983B (zh) * | 2022-12-08 | 2023-08-18 | 中国原子能科学研究院 | 用于中子残余应力谱仪的凝固特征模拟装置 |
-
1998
- 1998-10-22 JP JP30046798A patent/JP3341689B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105170951A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-12-23 | 辽宁科技大学 | 一种双向挤压式厚板坯定向凝固方法及其装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000126846A (ja) | 2000-05-09 |
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