JPH0117788B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼塊内部に芯金を鋳ぐるんで製造され
る芯金鋳ぐるみ鋼塊の製造方法に関する。

芯金又は中子を使用しない普通造塊法によつて
大径鋼塊を製造する場合においては、鋼塊中央部
の冷却速度が遅い部分の凝固組織が粗大化し、こ
の粗大な結晶粒界にＳ等の成分元素の偏析が生
じ、この部分に凝固時の熱応力が加わつて、ある
いは後工程での加工時に加熱又は加工応力が加わ
つて内部割れが発生することがままあつた。特に
ユジーン・セルジユネ方法による押出し加工にて
製造される鋼管（以下Ｕ―Ｓ鋼管という）の素材
となるCb（コロンビウム）を含有するステンレス
鋼SUS347H（18％Cr―12％Ni―0.75％Cb）及び
Cb添加SUS316（17％Cr―14％Ni―２％Mo―0.75
％Cb）等は内部割れに対して敏感である。これ
は凝固時に鋼塊中央部に生成される粗大な自由晶
の粒界に低融点のコロンビウム炭窒化物Cb―
（Ｃ、Ｎ）が析出するからであり、製造工程に先
立ち鋼塊をビレツトに圧延するために鋼塊が加熱
されるとこの粒界析出物が溶融し、圧延加工によ
る応力を受けて内部割れが発生する。この内部割
れの発生を防止するために芯金鋳ぐるみ造塊法が
提案されている。第３図は芯金鋳ぐるみ造塊法を
説明するための鋳型の略示断面図である。台盤６
上に鋳鉄製の角筒状の鋳型２が載置されている。
そして鋳型２の上端部の内周側には段部を型成し
てあり、この段部には耐火物製であつて鋳型２上
端部内壁面に傲う形状とした角筒状の押湯枠３が
嵌着されている。またこの押湯枠３の上側には押
湯押え板４が載架されており、この押湯押え板４
には芯金支持棒５が支架されていて、芯金支持棒
５に吊支された炭素鋼からなる芯金１が押湯押え
板４及び押湯枠３を挿通した状態で鋳型２中央に
挿入されている。前記台盤６中央には湯口６ａが
開設されており、この湯口６ａは湯道７に連通連
結され、湯通７は図示しない注入管に連通連結さ
れている。

而して図示しない取鍋から注入管に注入された
溶鋼は注入管及び湯道７を通流し、鋳型２にその
下部開口から供給される。そして所定レベルまで
溶鋼が満たされた時点で溶鋼の注入を断つと鋳型
２内の溶鋼は鋳型２、芯金１等によつて冷却され
て凝固し、芯金１をその中央に鋳ぐるんだ芯金鋳
ぐるみ鋼塊、即ち中央部を炭素鋼が、またこの周
囲を注入鋼例えばSUS347Hステンレス鋼が占め
る鋼塊が製造される。そしてこのような鋼塊を芯
金を含めて圧延し、ビレツトにした後、芯金に相
当する部分、即ち炭素鋼領域を穴ぐり除去して押
出し加工によりＵ―Ｓ鋼管を製造する。而して芯
金鋳ぐるみ鋼塊の凝固組織は、その中央に挿入し
た芯金１の冷却効果によつて中央部近傍の自由晶
の粗大化が回避されており、また粒界へのCb―
（Ｃ、Ｎ）の偏析が抑制されているので、Ｕ―Ｓ
鋼管を製造する過程における鋼塊の内部割れに起
因する不都合を皆無とすることができる。またこ
の芯金鋳ぐるみ造塊法は加工性が悪い材質のビレ
ツトからプラグミルを使用して製管する場合にも
適用可能であつて、この場合は鋼塊中央に加工性
の良い材質、例えば炭素鋼等を鋳ぐるんで鋼塊を
製造し、プラグミル鋼管製造用素材として供する
ことにより難加工性材料の製管が容易に行える。

芯金鋳ぐるみ造塊法はこのように内部割れ、加
工性等の内部品質の観点からは極めて有利であ
り、新技術として応用発展が期待されるのである
が、反面以下に示すような欠点も存在する。即ち
通常の下注造塊法においては溶鋼面上に耐火物の
粉末からなる被覆材を浮遊せしめることができ、
この被覆材が溶鋼熱により溶融し、溶鋼と鋳型と
の間に介在して溶鋼と鋳型とが接触することを防
止する作用をするために、溶鋼が凝固して得られ
た鋼塊の鋳肌は平滑であり、表面性状の良好な鋼
塊が製造される。しかしながら芯金鋳ぐるみ造塊
法において被覆材を使用すると、被覆材を浮遊せ
しめた溶鋼面が上昇する間に被覆材が芯金に付着
し、芯金と溶鋼との界面に相当する部分に介在物
が集積し、この介在物集積部は鋼塊圧延後のビレ
ツトにおいて介在物欠陥となつて残存する。ビレ
ツトがこのような介在物欠陥を有すると製管工程
において重大支障となるので、要するに従来の芯
金鋳ぐるみ造塊法においては被覆材を使用でき
ず、従つて凝固後の鋼塊の表面性状は極めて悪
く、ビレツト圧延に供するためには表面をスカー
フイング手入れする必要があり、この表面手入れ
により歩留りが１〜２％低下することとなつてい
た。また被覆材を使用できないため鋳型２と押湯
枠３との嵌着部に溶鋼が侵入し、これが凝固した
際に嵌着部より上方の鋼塊部分がこの嵌着部に拘
束され、凝固収縮した鋼塊の重量に抗しきれず、
押湯下端の嵌着部近傍において鋼塊に大きな水平
割れ（所謂吊切れ）が発生する等の不都合も生じ
ていた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
つて、内部割れ防止等のために芯金を鋳ぐるんで
製造される鋼塊の表面性状を改善し、また押湯下
端近傍の鋼塊の吊切れを防止して、内部品質及び
表面品質が共に優れた鋼塊を製造できる芯金鋳ぐ
るみ鋼塊の製造方法を提供することを目的とす
る。

本発明に係る芯金鋳ぐるみ鋼塊の製造方法は溶
鋼面の上昇に伴つて浮上する筒状のフロートロー
トを芯金と鋳型内周面との間に介在させる一方、
フロートロートと鋳型内周面との間における溶鋼
面上のみに被覆材を浮遊せしめて鋼塊を製造する
ことを特徴とする。

以下本発明を図面に基いて説明する。第１図、
第２図は本発明に係る芯金鋳ぐるみ鋼塊の製造方
法の実施状態を示す模式図である。台盤６、鋳型
２及び押湯枠３等の配置状態は第３図に示した基
本的な芯金鋳ぐるみ造塊方法の場合と同様である
が押湯押え板４の上には適当な高さの補助台５ａ
が載置されており、この補助台５ａの上に芯金支
持棒５が支架されていて、芯金支持棒５に吊支さ
れた炭素鋼からなる芯金１が鋳型２中央に挿入さ
れている。なお芯金支持棒５の吊下部は補助台５
ａ分だけ従来のものより長くしてある。而して台
盤６の中央には短寸円筒状のフロートロート台８
が湯口６ａと中心位置を合せるようにして載置さ
れている。このフロートロート台８は溶鋼よりも
大きな比重を有する素材よりなり、鋳型２内に溶
鋼が供給される前の時点においては、第１図に示
すようにこのフロートロート台８上に円筒上のフ
ロートロート９が載置される。このフロートロー
ト９は内径が芯金１より若干大きく、その高さは
上述のようにしてフロートロート台８上に載置し
た場合にその内部に芯金１の下端部が若干没入す
るようにしてある。素材は耐火物であり、その成
分組成は溶鋼との反応が少ないように選定する必
要があるが、後述する理由から比重が2.0〜3.0の
ものを使用するのが適当である。またフロートロ
ート９と鋳型２との間には、溶鋼熱により焼却さ
れる素材よりなる、被覆材を収納した収納袋１１
がフロートロート９の外周に沿つて数個設置され
ている。この被覆材は通常の下注造塊法にて使用
されている粉末状のものである。

このような状態にした上で湯道７経由で溶鋼を
下注する。そうすると第２図に示すように溶鋼面
の上昇に伴いフロートロート９が浮上していく
が、フロートロート９は下側の一部が溶鋼内に沈
んでおり、残部が溶鋼面上に露出した状態で溶鋼
に浮遊している。また収納袋１１は溶鋼熱により
焼却され、収納されていた被覆材１０はフロート
ロート９と鋳型２との間の溶鋼面上のみに浮遊し
ながら溶鋼熱により一部溶鋼と接触している部分
が溶融し、溶融した被覆材は鋳型２と溶鋼との間
に薄い溶融膜として介在して、溶鋼が鋳型２と接
触するのを防止している。フロートロート９は被
覆材１０が芯金１側の溶鋼中に侵入するのを防止
しており、芯金１とフロートロート９との間の溶
鋼面上には何ら被覆材は浮遊しておらず、従つて
芯金１に被覆材が付着することはない。なおフロ
ートロート９がその内側への被覆材１０の侵入を
防止するためには、フロートロート９の高さは
100mm程度以上必要であり、またその比重は前述
したように2.0〜3.0の範囲内にあることが好まし
い。けだし粉末又は溶融状態の被覆材１０がフロ
ートロート９の下端を通つて芯金側に侵入するこ
とを防止するためには、その量にも依存するが、
フロートロート９は溶鋼面下に少くとも40〜50mm
浸漬していることが必要であり、また溶鋼面上に
浮遊している被覆材１０がフロートロート９の上
端を越えて芯金側に侵入することを防止するため
には同じくフロートロート９は溶鋼面上に50〜60
mm以上露出していることが必要であるからであ
る。このためにフロートロート９の高さは100mm
以上必要であるが、また徒らに長大のものを使用
することは設備上又は鋼塊頭部のフロートロート
残存領域の切捨に起因する歩留り低下等の観点か
ら好ましくない。このようにして溶鋼を注入して
溶鋼面が第２図に２点鎖線で示す如く押湯枠３上
部まで達した時点でその注入を停止する。このと
きフロートロート９の上面は同じく２点鎖線で示
す如く押湯押え板４の上面より上方に達した状態
となつている。このようにして溶鋼注入が完了す
るが、フロートロート台８は鋼塊底部に残存し、
又フロートロート９も頭部に残存する。なおフロ
ートロート台をフロートロートと一体構造とし
て、これをフロートロートと共に浮上させ、フロ
ートロート台を鋼塊底部に残存させないことも可
能である。このようにして鋳込まれた鋼塊は芯金
１、フロートロート台８、フロートロート９と共
に鋳型２外へ取出され、フロートロート台８、フ
ロートロート９夫々を含んだ状態の底部及び頭部
をクロツプして除去する。そしてその後分塊圧延
工程、製管工程に供すればよい。

このようにして本発明方法により芯金鋳ぐるみ
鋼塊を製造する場合は、溶鋼面上に被覆材を浮遊
せしめることができるから、鋼塊の鋳肌状態は通
常の下注造塊法と同程度であり、従来の芯金鋳ぐ
るみ鋼塊に比して表面手入歩留りを１〜２％向上
させることができ、更に鋳型２と押湯枠３との嵌
着部近傍の吊切れ発生を防止することができる。
またフロートロートの作用により被覆材が芯金に
付着することが回避されるから、鋼塊圧延後のビ
レツトが芯金と溶鋼との界面に相当する部分に介
在物欠陥を有することはない。

次に実施例について説明する。使用鋳型は平均
内法寸法700□ 、容量が5tのものであり芯金とし
ては55〓の炭素鋼丸棒を使用した。またフロート
ロートとしてはSiO₂を50％、Al₂O₃を35％、
Fe₂O₃を1.8％含み、これら構成物質の耐火度が
SK33、また比重が2.3であり30mm厚、250mm高の
ものを用いた。なお芯金の表面には鋳型塗料（商
品名エスライト79）を塗着した。また使用被覆材
は通常の下注造塊法にて使用されているものを用
いた。而して鋳型内にSUS347H組成のステンレ
ス鋼を供給した結果、凝固後の鋼塊においては芯
金と鋼塊内周面とは完全に密着しており鋼塊に内
部割れは全く発生せず、更に被覆材の芯金への付
着は生じておらず、従つて圧延されたビレツトに
は介在物欠陥は発生せず、内部品質は良好であつ
た。また鋼塊の鋳肌は平滑且つ清浄であり通常の
被覆材を使用した下注造塊法と同様の良好な表面
性状の鋼塊が得られた。更に吊切れも発生せず表
面品質は極めて良好であつた。

以上の如く本発明方法にあつては、フロートロ
ートと被覆材とを組み合せて使用することによ
り、鋼塊の鋳肌の平滑化が図れると同時に芯金周
囲における介在物欠陥の発生も抑制することが出
来て、従来技術の欠点を一挙に解決し得ることと
なり、歩留りが向上し吊切れ等の鋼塊製造時の不
都合を解消し得るなど本発明は優れた効果を奏す
るものである。

なお本発明は加工性の悪い材質をプラグミル製
管するための素材としての鋼塊を製造する場合に
も適用できるのは勿論であり、更にまた芯金を鋳
ぐるまずに溶鋼凝固後に芯金を抽出して製造され
る中空鋼塊を製造する場合にも適用可能であるの
は勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明方法の実施状態を示す
模式図、第３図は従来の芯金鋳ぐるみ造塊法を説
明するための鋳型の略示立断面図である。 １…芯金、２…鋳型、９…フロートロート、１
０…被覆材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳型内に上方より挿入せられた芯金を、下方
   より鋳型へ注入される溶鋼に鋳ぐるんで鋼塊を製
   造する方法において、溶鋼面の上昇に伴つて浮上
   する筒状のフロートロートを芯金と鋳型内周面と
   の間に介在させる一方、フロートロートと鋳型内
   周面との間における溶鋼面上のみに被覆材を浮遊
   せしめて鋼塊を製造することを特徴とする芯金鋳
   ぐるみ鋼塊の製造方法。