JPH0136527B2

JPH0136527B2 -

Info

Publication number: JPH0136527B2
Application number: JP21786983A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sato; Takayuki Morioka; Akio Kimijima; Koji Baba
Original assignee: NIPPON CASTING CO Ltd
Current assignee: NIPPON CASTING CO Ltd
Priority date: 1983-11-21
Filing date: 1983-11-21
Publication date: 1989-08-01
Also published as: JPS60110809A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、例えば橋梁のような大気腐食環境
下の構造部材に適した、高靭性および高耐候性を
有する鋳鋼の製造方法に関するものである。一般に、JISのSC46またはSC49の規格値に相
当する安価な耐候性鋳鋼として、耐候性の付与に
もつとも効果のあるＰと、CuおよびCrとを、適
量の範囲で含有させたＰ−Cu−Cr系鋳鋼が知ら
れている。しかしながら、上記の含Ｐ鋳鋼には、Ｐのミク
ロおよびマクロ偏析に起因する脆化促進作用およ
び表層柱状晶域での方向性のために、その吸収エ
ネルギー（２mmＶノツチ、０℃シヤルピー衝撃
値。以下同じ。）が2.8Kg・ｍ以下であつて、靭性
が低い問題がある。本発明者等は、上述した問題を解決し、高靭性
を有し且つ耐候性に優れた鋳鋼の製造方法を開発
すべく鋭意研究を重ねた。従来のＰ−Cu−Cr系鋳鋼は、Ｐが切欠靭性を
著しく阻害する元素であるために、パーライトお
よび介在物などの第二相が、靭性に悪影響を及ぼ
し、特にパーライト量が少ない低Ｃ含Ｐ鋳鋼の場
合には、介在物の形態、分布および量などによつ
て靭性が著しく左右される。そして、Ｐは凝固偏
析の大きい元素であるために、介在物とＰの偏析
との相互作用の影響は、特に著しいと考えられ
る。更に、従来の上記鋳鋼は、Al脱酸処理によつ
て、硫化物がＰの濃化の著しい樹枝状晶の枝の間
および結晶粒界に析出する傾向があり、しかも低
Ｃのために、切欠効果を持つた型硫化物が析出
する傾向を有しているので、硫化物とＰ偏析との
相互作用は特に大きく、靭性値を著しく低くさせ
ていた主原因であると考えられる。そこで、本発明者等は、耐候性促進元素である
Ｐ、CuおよびCrを、従来のＰ−Cu−Cr系鋳鋼と
同一の範囲で含有させ、Ｃ、Si、MnおよびＳの
含有量を特定の範囲に限定した成分組成となし、
且つ、脱酸剤として、特定範囲のAlと、希土類
元素およびCaの少なくとも１つとを使用して複
合脱酸を行なうことにより、高靭性を有し且つ耐
候性に優れた鋳鋼が得られることを知見した。この発明は、上記知見に基いてなされたもので
あつて、Ｃ：0.11〜0.16wt.％、 Si：0.25〜0.50wt.％、 Mn：0.60〜1.00wt.％、Ｐ：0.080〜0.150wt.％、Ｓ：0.010wt.％以下、 Cu：0.30〜0.60wt.％、 Cr：0.45〜0.85wt.％、残り：Feおよび不可避不純物、からなる鋳鋼を、脱酸剤として、Alを0.08〜
0.12wt.％と、希土類元素およびCaの少なくとも
１つを0.10〜0.20wt.％使用して、複合脱酸するこ
とに特徴を有するものである。次に、この発明において、鋳鋼の成分組成範囲
を上述のように限定した理由を説明する。 (1) ＣＣは、耐候性には影響がないので、高靭性化
およびＰの凝固偏析低減のためには含有量の低
い方が望ましく、その含有量が0.16wt.％を超
えると靭性の低下を招く。一方、Ｃの含有量が
0.11wt.％未満では、脱酸不良となり且つ脱硫
が行なわれにくくなる。従つて、Ｃの含有量
を、0.11から0.16wt.％の範囲内に限定した。 (2) Si Siは、脱酸のために必要な元素であるが、そ
の含有量が0.50wt.％を超えると、靭性の低下
を招く。一方、Siの含有量が0.25wt.％未満で
は、脱酸不良となる。従つて、Siの含有量を、
0.25から0.50wt.％の範囲内に限定した。 (3) Mn Mnは、脱酸および靭性改善のために必要な
元素であり、靭性改善効果は、Mn／Ｃ比が大
きいほど良い。しかしながら、Mnの含有量が
1.00wt.％を超えると、強度が大になり過ぎて
靭性の低下を招く。一方、Mnの含有量が
0.60wt.％未満では上述した作用に所望の効果
が得られない。従つて、Mnの含有量を、0.60
から1.00wt.％の範囲内に限定した。 (4) ＳＳは、吸収エネルギーを下げるので、できる
だけその含有量が少ない方が望ましい。即ち、
この発明における鋳鋼の高靭性化は、主に介在
物の制御（球状化および均一分散化）によつて
達成されるのであり、Ｓ量が少ないほど上記制
御が効果的に行なわれる。第１図は下記第１表
に示す成分組成と脱酸条件により製造された鋳
鋼の吸収エネルギーを示すグラフである。第１
図から明らかなように、Ｓの含有量が0.10wt.
％を超えると、吸収エネルギーは顕著に低下す
る。従つて、Ｓの含有量を、第１図に基き通常
の製鋼法によつて比較的安価に且つ無理なく低
減し得る0.10wt.％以下に限定した。 (5) Ｐ、Cu、Cr Ｐ、CuおよびCrは、耐候性を促進させるた
めに必要な元素である。従つて、耐候性に何ら
の影響

【表】

【表】が生じないように、その含有量を、従来のＰ−
Cu−Cr系鋳鋼と同じく、Ｐは0.080から
0.150wt.％の範囲内、Cuは0.30から0.60wt.％の
範囲内、Crは0.45から0.80wt.％の範囲内にそ
れぞれ限定した。即ち、Ｐ、CuおよびCrの含
有量が上記各々の範囲の下限未満では耐候性が
十分ではなく、一方、Ｐ、CuおよびCrの含有
量が上記各々の範囲の上限を超えても、それ以
上添加量に見合つた耐候性は向上せず、逆に靭
性が低下する問題が生ずる。次に、脱酸剤として、Alと、希土類元素およ
びCaの少なくとも１つとを、上述のように限定
した理由について説明する。 (a) Al Alは、脱酸および複合添加する希土類元素
およびCaの少なくとも１つによる介在物の制
御のために不可欠な元素である。しかしなが
ら、その添加量が0.08wt.％未満では、上記作
用に所望の効果が得られず、一方、その添加量
が0.12wt.％を超えると非金属介在物が多くな
る問題が生ずる。従つて、Alの添加量を、0.08
から0.12wt.％の範囲内に限定した。 (b) 希土類元素およびCa 希土類元素およびCaは、Alと複合して、介
在物を球状且つ均一分散化させ、介在物の影響
を軽減させる効果を有する。その添加は、希土
類元素およびCaの何れかでもまたは両者を複
合してもよい。第２図は下記第２表に示す成分
組成を有する鋳鋼に対し、脱酸剤としてAlを
0.10wt.％添加すると共に、希土類元素および
Caを、その量を変化させて添加したときの吸
収エネルギーを示すグラフである。

【表】第２図において、〇印は希土類元素とCaとを
複合添加した場合（但し希土類元素は0.057wt.％
で一定）、△印はCaを添加した場合、×印は希土
類元素を添加した場合である。第２図から明らか
なように、希土類元素およびCaの少なくとも１
つの添加量を0.05wt.％以上にすると吸収エネル
ギーを増加させることができるが、その効果が不
安定であり、0.10wt.％以上の添加によつて吸収
エネルギーの増加を安定させることができる。一
方、希土類元素およびCaの少なくとも１つの添
加量が0.20wt.％を超えると、非金属介在物が多
くなる問題が生ずる。従つて、希土類元素および
Caの少なくとも１つの添加量を、0.10〜0.20wt.
％の範囲内に限定した。上述したように、この発明においては、脱酸剤
として、所定範囲のAlと、希土類元素およびCa
の少なくとも１つとを複合添加することによつ
て、鋼中の比較的小型の介在物を球状且つ均一分
散化させることができる。従つて、介在物の影響
は軽減され、しかも、凝固組識の微細化によりＰ
のミクロおよびマクロ偏析が軽減されるので、前
述した硫化物とＰ偏析との相互作用は解消され靭
性を顕著に向上させることができる。また、この発明方法によれば、Ｓ量の規制と複
合脱酸とによつて、遷移温度の降下作用が生ずる
ので、この作用と、前述した吸収エネルギーの増
加作用との相乗効果によつて、顕著な靭性改善効
果を挙げることができる。次に、この発明を、実施例により更に説明す
る。第３表は、この発明の実施例No.１〜３と、比較
例No.１〜７および従来例No.１、２の化学成分組成
と脱酸剤添加量、および、その機械的性質並びに
吸収エネルギーであり、第３図はそれぞれの引張
り強さと吸収エネルギーを示したグラフである。
第３図において、〇印はこの発明の実施例No.１〜
３を、●印は比較例No.１〜３を、△印は比較例No.
４〜６を、■印は比較例No.７を、そして、×印は
従来例No.１〜２を夫々示す。第３表および第３図において、比較例No.１〜３
は複合脱酸を行なつているがＳ量が本発明の範囲
より多く、比較例No.４〜６は成分組成が本発明の
範囲内ではあるが脱酸剤としてAlのみを使用し、
そして、比較例７は複合脱酸を行なつているがＣ
量およびＳ量が本発明の範囲より多い例である。

【表】また、従来例１および２は、Ｃ量およびＳ量が
本発明の範囲より多く且つ脱酸剤としてAlのみ
を使用した例である。なお、機械的性質は、950
℃で５時間焼なましした後、920℃で２時間焼な
らしし空冷した後の性質である。第３表および第３図に示した如く、Ｓ量が本発
明の範囲より多いと、複合脱酸を行なつても吸収
エネルギーは低く、また、成分組成が本発明の範
囲内であつてもAlのみの脱酸では吸収エネルギ
ーを高めることはできなかつた。そしてＣ量およ
びＳ量が本発明の範囲より多いと、複合脱酸する
と否とにかかわらず吸収エネルギーは一段と低下
した。これに対して、成分組成を前述した本発明
の範囲内とし且つ前述した条件で複合脱酸処理を
行なつた実施例１〜３の場合は、靭性に及ぼすパ
ーライト量と介在物との相関関係によつて、吸収
エネルギーは極めて高く、靭性を顕著に改善する
ことができた。第４表は、更に従来のＰ−Cu−Cr系鋳鋼およ
びCu−Cr系鋳鋼と、本発明鋳鋼の機械的性質お
よ

【表】

【表】び０℃シヤルピー吸収エネルギーの比較である。第４表からも明らかなように、本発明方法によ
り製造された鋳鋼（実施例１）は、従来のＰ−
Cu−Cr系鋳鋼（従来例３）およびCu−Cr系鋳鋼
（従来例４）と比較してその靭性が顕著に改善さ
れた。この発明において脱酸剤の複合添加は、前述し
た化学成分を有する鋳鋼の出鋼時に、0.08〜
0.12wt.％のAlを添加して脱酸した後、更に取鍋
中に希土類元素およびCaの少なくとも１つを0.10
〜0.20wt.％添加することにより行なつた。以上述べたように、この発明の方法によれば、
含Ｐ鋳鋼において実用上重要な意味を持つ、Ｐの
ミクロおよびマクロ偏析に起因する脆化の促進お
よび表層柱状晶域での方向性が軽減され、靭性を
著しく向上させることができ、しかも、耐候性は
従来のＰ−Cu−Cr鋳鋼と同等またはそれ以上で、
且つ、ガス欠陥および鋳造割れを防止することが
でき、安価で容易に製造することができる等、工
業上優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＳ含有量と吸収エネルギーとの関係を
示すグラフ、第２図は希土類元素およびCaの添
加量と吸収エネルギーとの関係を示すグラフ、第
３図は本発明の実施例、比較例および従来例の吸
収エネルギーと引張り強さとの関係を示すグラフ
である。

Claims

【特許請求の範囲】１Ｃ：0.11〜0.16wt.％、 Si：0.25〜0.50wt.％、 Mn：0.60〜1.00wt.％、Ｐ：0.080〜0.150wt.％、Ｓ：0.010wt.％以下、 Cu：0.30〜0.60wt.％、 Cr：0.45〜0.85wt.％、残り：Feおよび不可避不純物、からなる成分組成の鋳鋼を溶製し、その溶製過程
において、Alを0.08〜0.12wt.％と、希土類元素
およびCaの少なくとも１つを0.10〜0.20wt.％使
用して複合脱酸処理を行なうことを特徴とする、
高靭性および高耐候性を有する鋳鋼の製造方法。