JPH03267349A - 熱間スラブの幅サイジング用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱間スラブを全長にわたって幅圧下し、所定
幅に加工する際に使用する熱間スラブの輻サイジング用
金型に関する。

（従来の技術） 自動車、船舶、そのほか種々の用途に使用される鋼板は
、幅の広いものもあれば狭いものもあり、そのサイズは
広範囲におよんでいる。このようなサイズの異なる鋼板
を熱間圧延するに際し、それぞれの製品幅に応じた最適
な幅のスラブを供給することができるなら、鋳造および
圧延工程などの能率を高め、歩留り向上を図ることがで
きる。

そこで製品幅に応じた最適幅のスラブを製造する方法が
種々提案されている。例えば連続鋳造中に鋳型の輻変え
を行う方法や、竪型圧延機で幅圧下する方法、あるいは
プレスにより幅サイジングする方法などである。プレス
による方法は第１図に示すように、スラブＳの側面に対
し平行な面２と傾斜した面３を有する金型１でスラブ側
面を圧下し、サイジングするものである。この方法は鋳
型の幅変えや竪型圧延機による方法に較べて能率がよい
ことから、最近多〈実施されるようになった。しかしプ
レスによる方法では金型とスラブの接触時間が長いため
に金型温度が異常に上昇し、スラブ圧下面に摩耗とヒー
トクラックが発生してその寿命を著しく縮める。その結
果、金型費用が嵩んでサイジングコストが増大したり、
金型交換頻度が増えて能率が上がらないという問題があ
る。

そこで最近では下記のような方法で金型を冷却しながら
サイジングする方法が実施されている。

ａ、金型圧下面に散水する方法 この方法はスラブ圧下中の金型圧下面に多量の冷却水を
散布するもので、非常に簡便な冷却方法である。しかし
この方法ではスラブが局所的に過冷却されて品質が悪化
するという欠点がある。また別の散水方法として前のス
ラブを圧下した後、次のスラブが到着するまでの間に散
水する方法もあるが、金型は圧下面だけでなく内部まで
加熱されており、待ち時間の間では十分な冷却ができな
い。またこの方法では圧下面だけが急冷され、内部との
温度差が大きくなって過大な熱応力が生し、ヒートクラ
ックが発生するという問題がある。

ｂ、金型内部に通水する方法 この方法は金型内部に水路に設けて金型内部から冷却す
るもので、金型全体をほぼ均等に冷却することかできる
。しかし高サイクルで往復運動する金型内部に冷却水を
供給するために装置が複雑になり、メンテナンスに手間
を要するうえ、冷却効率が低いという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 熱間スラブの幅サイジングに使用される金型は、サイジ
ング中に温度が上昇して摩耗やヒートクラックが発生す
る。そこで、従来は金型を冷却して寿命の延長を図って
いるが、期待するほどの効果が得られていないのが実情
である。

本発明の課題は、冷却水を使用することなく、金型材料
を改良することで、耐摩耗性と耐ヒートクラツク性を兼
ね備えた寿命の長い熱間スラブの幅サイジング用金型を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、金型をＮｉ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、ＣＯなどを
含む低合金鋼で構成し、且つ、その硬度を一定の範囲に
調整すれば、耐摩耗性と耐ヒートクラツク性とが著しく
改善されることを見出し、先に特許出願した（特願平１
−３１７９６６号、同１３５４５４号）。

その後、さらに検討を進めたところ、金型の基地の組織
をベイナイト主体にすれば一段と耐摩耗性と耐ヒートク
ラツク性とが改善されること、およびその方法としてＭ
ｏを増量するのがよいことを見出した。

上記新しい知見に基づく本発明は「熱間スラブの幅サイ
ジング用金型であって、その化学組成が重量％で、 Ｃ：０．１５〜０．３５％、　Ｓｉ：０．１〜１．５％
、Ｍｎ　：　０．２〜１．５％、　　Ｎｉ　：　１．０
％以下、Ｃｒ　：　０．８〜２．５％、　　Ｃｏ　：　
１．０％以下、Ｍｏ　：　１．５％超え５．０％以下 さらに、■およびＮｂの１種または２種を合計で１．０
％以下、残部が実質的にＦｅからなり、かつ基地の組織
が面積率で８０％以上のベイナイトである熱間スラブの
輻サイジング用金型」にある。

（作用） 以下、本発明の金型の化学組成およびベイナイト組織の
面積率を前記のように限定する理由を述べる。

なお、含有成分の「％」は１重量％」である。

Ｃ：０．１５〜０．３５％ Ｃは焼戻し過程でＣｒ、　Ｍｏ、■と結合して微細炭化
物を形成し、高温強度、高温靭性を高める働きがある。

しかし、含有量が０，１５％未満では前記効果が小さく
　：　０．３５％を超えて含有すると炭化物が粗大化し
、高温靭性が著しく低下する。

Ｓｉ：０．１〜１．５％ Ｓｉは脱酸剤として作用し、また溶湯の湯漬れをよくす
る。さらには、ＭｏやＣｒなどと共に基地の組織のベイ
ナイト化を促進する働きがある。しかし、０．１％未満
の含有量では前記効果が得られず、１．５％を超えて含
有すると基地の脆化を招き、耐ヒートクラツク性が低下
するので、０．１〜１．５％の含有量と定めた。

Ｍｎ　：　０．２〜１．５％ ＭｎはＳｉと同様に脱酸の作用を有するが、０．２％未
満の含有量では十分な脱酸効果が得られず、１．５％を
超えて含有すると靭性が低下するので、０．２〜１．５
％の含有量とした。

Ｎｉ　：　１．０％以下 Ｎｉには焼入性や深硬性を高め高温強度を改善する他、
組織を緻密にし、耐ヒートクランク性や靭性を高める働
きがある。これらの効果はわずかな含有量から発揮され
るが、１．０％を超えて含有すると残留オーステナイト
が増加し、高温での組織が不安定となるので、１．０％
以下の含有量とした。

残留オーステナイトは、特に高温下では変能しやすく、
使用中にマルテンサイト等に変態し、急激な膨張が生じ
、耐ヒートクラツク性を低下させる。

Ｃｒ　：　０．８〜２．５％ ＣｒはＣと結合して高温軟化抵抗に優れた炭化物を形成
し、高温強度を高める他、基地のｍ織のベイナイト化を
促進する作用がある。しかし、含有量が０．８％未満で
は前記効果が少なく、２．５％を趙えて含有すると脆弱
な共晶炭化物が多量に晶出し、高温靭性が劣化するので
、０．８〜２．５％の含有量とした。

Ｍｏ　：　１．５％超え５．０％以下 Ｍｏは、金型全体の基地の組織を面積率で８０％以上の
ベイナイトとするのに必要不可欠な元素であるとともに
、ベイナイト基地中に固溶もしくは微細炭化物として析
出することによって高温軟化抵抗をはじめとする高温特
性を著しく改善する。しかし、１．５％以下ではフェラ
イトやパーライト主体の組織になりやすく、５．０％を
超えて含有するとマルテンサイト主体の組織が出現しや
すくなり、金型全体を一様に面積率で８０％以上のベイ
ナイト組織とするのが困難となる。従って、Ｍｏ含有量
は１．５％超え５．０％以下とする。但し、Ｍｏが３．
０％を趙えると組織中の残留オーステナイトが増加し、
耐摩耗性や耐ヒートクラツク性を損なう危険性があるの
で、ＭＯの望ましい含有量は１．５％超え３．０％以下
である。

Ｃｏ　：　１．０％以下 ｃｏは、焼入れ過程においてＣｒ、■、Ｍｏの炭化物生
成元素のオーステナイトへの固溶を促進する働きがある
。固溶したＣｒ、■、Ｍｏは焼戻し過程で微細炭化物と
して析出し、高温強度、高温靭性を高める。

高温強度が高くなると摩耗は減り、ヒートクラックが発
生し難くなると共に高温靭性の改善によりその成長速度
も抑制されるため、金型の耐ヒートクラツク性が格段に
向上する。しかし、その含有量が１．０％を超えると逆
に焼入れ性が低下し、十分な高温強度が得られず高温靭
性も低下するので、１．０％以下の含有量とした。

Ｖ、Ｎｂの１種または２種の合計＝１．０％以下■およ
びＮｂは結晶粒を微細化するほか、基地中に微細炭化物
として析出し、高温強度および高温靭性を改善する効果
がある。しかし、その含有量が合計で１．０％を超える
と炭化物が粗大化して機械的性質が低下することから、
１種または２種合計で１．０％以下と定めた。

残部はＦｅおよび不可避不純物である。不純物としては
Ｐ、Ｓが代表的である。ＰおよびＳは合金を脆化させる
ので、それぞれ０．０８％以下の含有量に抑えるのがよ
い。

ベイナイト組織：面積率で８０％以上 第２図および第３図は、Ｃ：　０．３０％、Ｓｉ　：　
０．３２％、Ｍｎ　：　０．４７％、Ｎｉ　：　０．１
７％、Ｃｒ　：　１．４５％、Ｃｏ二０．２％、Ｍｏ　
：　１．５５％、Ｖ：０．２２％、Ｎｂ　：　０．１１
％、残部が実質的にＦｅからなる合金を、大きさの異な
る熱処理素材として１！備し、９５０°Ｃで焼入れ、６
５０°Ｃで焼戻して、質量効果により基地の組成をマル
テンサイト、ヘイナイトまたはフェライトの単相とした
ものについて、ＪＩＳ　Ｇ　０５６７に準じて引張試験
を行い、各温度における引張強さと絞りを調べた結果を
示したものである。絞りは試験片の原断面積と破断後に
おける試験片の最小断面積との差の原断面積に対する百
分率である。

第２図および第３図より、５００°Ｃを超える高温下で
は、基地の組織がベイナイトであれば高温強度、絞り（
靭性）が共に高いレベルにあることがわかる。

本発明において、基地組織をベイナイトとするのは、上
記の理由からである。そして、そのベイナイト組織を面
積率で８０％以上にするのは、８０％未満では高温強度
および靭性が十分でなく、金型の摩耗が大きくなったり
、深いヒートクラックが発生したりするからである。

第４図および第５図は後述する実施例における各金型の
摩耗量およびヒートクラック深さをベイナイトの占める
割合との関係でグラフ化したものである。

基地組織にベイナイトが占める割合が面積率にして８０
％以上であれば摩耗量は少なく、且つヒートクラック深
さは浅く、耐摩耗性と耐ヒートクラツク性が共に優れて
いることがわかる。

金型全体の基地のｍ織を面積率で８０％以上のベイナイ
トとするには、前記組成の合金で作られた金型に、９０
０〜１０５０°Ｃのオーステナイト域からの焼入れと、
それに続り６００〜６７０’Ｃでの１〜３回の焼戻しを
施せばよい。従って、本発明の金型の基地組織のベイナ
イトは、厳密には焼戻しベイナイトである。焼入れは９
００°Ｃ未満の温度ではフェライト主体の基地組織とな
りやすく、１０５０°Ｃを超える温度ではマルテンサイ
トと残留オーステナイト主体の基地組織となり、ベイナ
イトが面積率にして８０％以上にならないので、耐摩耗
性の向上が小さい。

焼戻しは、析出硬化、硬度調整、残留応力低減等を目的
に行われるが、焼入れによって得られた基地組織割合を
基本的には変化させることはない。

この焼戻しは６００°Ｃ未満の温度では焼入れ後の残留
オーステナイトの分解が十分進まないため、高温でのａ
ｗ＆が不安定になる他、絞りが著しく低下し、耐ヒート
クランク性に劣る。６７０°Ｃを超える温度で焼戻しす
ると、ベイナイト組織の分解が始まり高温強度が低下し
、耐摩耗性や耐ヒートクラツク性に劣る。

（実施例） 以下、本発明のスラブの幅サイジング用金型を実施例に
基づいて説明する。

第１図に示すような形状を有し、第１表に示す化学組成
と＆ｌｌ織を有する金型を製作した。なお、熱処理とし
ては、全て焼入れ（１０００°Ｃから油冷）とそれに続
く焼戻しく６５０°Ｃから油冷）を１回旋した。

そして、この金型（平行部長さ：５００＋ａｍ、傾斜部
長さ：９２０ｍｍ、厚さ：４００ｍｍ、傾斜角度：１２
度）で、連続鋳造により製造された幅１０００ｍｍ、厚
さ２５０〜２７０Ｉａ１１、長さが６．９〜９．４ｍ、
温度が約１２００°Ｃの炭素鋼のスラブ１５００）、を
１０θ〜３５０ｗ＋ｍの幅圧下量でサイジングを行い、
金型圧下面の摩耗量およびヒートクラック深さを調べた
。その結果を第１表、第４図および第５図に示す。

（以下、余白） 第１表において、Ｎα１〜Ｎα６は本発明の金型、隘７
およびＮα８は前掲の先願（特願平１−３１７９６６号
）発明の金型、Ｎα９も同じく先願（特願平１３１５４
５４号）発明の金型、隘１０はＣｒ含有量の多い比較例
の金型である。

先願発明の金型は比較例の金型より摩耗量が少なく、ヒ
ートクラック深さは浅いが、本発明例の金型よりは劣っ
ている。本発明の金型はいずれも耐摩耗性および耐ヒー
トクラツク性の両方に優れている。

（発明の効果） 実施例にも示した如く、本発明の熱間スラブの幅サイジ
ング用金型は優れた耐摩耗性と耐ヒートクランク性を兼
備しているので、その寿命は一段と長い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金型によりスラブを幅圧下している状態を示
す平面図、 第２図は、基地組織の違いによる温度と引張強さの関係
を示すグラフ、 第３図は、基地組織の違いによる温度と絞りの関係を示
すグラフ、 第４図は、ベイナイト組織の占める割合と摩耗量との関
係を示すグラフ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱間スラブの幅サイジング用金型であって、その
   化学組成が重量％で、 Ｃ：０．１５〜０．３５％、Ｓｉ：０．１〜１．５％、
   Ｍｎ：０．２〜１．５％、Ｎｉ：１．０％以下、Ｃｒ：
   ０．８〜２．５％、Ｃｏ：１．０％以下、Ｍｏ：１．５
   ％超え５．０％以下 さらに、ＶおよびＮｂの１種または２種を合計で１．０
   ％以下、残部が実質的にＦｅからなり、かつ基地の組織
   が面積率で８０％以上のベイナイトである熱間スラブの
   幅サイジング用金型。