JPH0673445A - 表面疵の少ない鋼材の製造方法 - Google Patents

表面疵の少ない鋼材の製造方法

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JPH0673445A
JPH0673445A JP22864492A JP22864492A JPH0673445A JP H0673445 A JPH0673445 A JP H0673445A JP 22864492 A JP22864492 A JP 22864492A JP 22864492 A JP22864492 A JP 22864492A JP H0673445 A JPH0673445 A JP H0673445A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 AlとNを含むCr−Mo肌焼鋼の鋼材を、
表面疵の極力少ない状態で製造することのできる方法を
確立する。 【構成】 Al:0.01〜0.07重量%、N:0.
007〜0.02重量%を含有するCr−Mo肌焼鋼を
用いて連続鋳造法によって鋳片とし、該鋳片を冷却して
表層部が350〜550℃の温度範囲内で30秒以上保
持し、該表層部においてベイナイト変態が開始した後再
加熱して分塊圧延する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、AlとNを含有して表
面疵が発生し易いといわれているCr−Mo肌焼鋼を用
いて鋼材を製造するに当たり、該鋼材の表面疵を極力少
なくできる様にした方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】Cr−Mo肌焼鋼は、製品形状に加工し
た後、浸炭処理によって表面硬化してから使用される場
合が多いが、浸炭処理時に結晶粒の粗大化が発生し、焼
入歪を発生したり、靭性低下が生じたりすることがあ
る。こうしたことから、AlとNの添加によって結晶粒
の粗大化防止を図り、上記の様な不都合な事態を回避す
る様にしている。しかしながらAlやNが多量に含有さ
れると、鋳片凝固時にできた粗大なオーステナイト結晶
粒の粒界にAlNが鋳片冷却中に析出し、粒界の結合力
を弱めることになり、鋳片を適当な大きさの鋼片に圧延
(分塊)する際に割れを発生させて表面疵の原因とな
る。鋼片に発生した表面疵は、基本的にはその後の手入
れ段階で取り除かれるが、あまり多くの疵が発生してい
たり、分塊中に圧着された様な状態であると、疵が取り
残されることがあり、製品加工時に加工割れが発生する
原因になる。その点につき、更に詳細に説明する。
【0003】近年、鋼材を製造するに際し、溶鋼を注湯
しながら連続的に凝固させて鋳片を取り出す連続鋳造法
が広く実施されている。そして連続鋳造法で得られた鋳
片は、表面が900℃以下にならない様に短時間で加熱
炉に装入均熱され、その後分塊,圧延する様にしてい
る。しかしながらこの様な状況のもとでは、Alおよび
Nを添加したCr−Mo肌焼鋼(以下単にCr−Mo肌
焼鋼と呼ぶことがある)を得ようとすると、加熱炉に装
入されたときに存在する粗大オーステナイト粒界にAl
Nが析出して延性を乏しくさせ、加熱中や分塊中に粒界
割れを起こし、鋼片の表面疵の原因になる。また連続鋳
造後に鋳片表面を900℃以上に保持しつつ加熱炉に装
入することが困難な場合もあり、このときは鋳片表面が
900℃以下に冷却された状態で加熱炉に装入されるこ
とになるが、そうすると粗大オーステナイト粗界にAl
Nが析出する他、初析フェライトが薄いフィルム状に析
出し、鋳片の延性をますます劣化させ、分塊後の鋼片の
表面疵を多くする傾向を示す。いずれにしても現状の技
術では、肌焼鋼の表面疵を少なくすることは困難であ
り、表面疵を少なくすることのできる上記鋼材の製造技
術の確立が望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】延性に乏しいAlNの
析出した粗大オーステナイト粗を細粒化する方法とし
て、鋳片を室温まで一旦冷却してオーステナイト相をフ
ェライト相とパーライト相の混合組織に変態させ、その
後加熱することが考えられる。しかしながら、もともと
高温になっている連鋳片を室温まで一旦冷却してから再
加熱することは、莫大なエネルギーロスを招くという欠
点がある。
【0005】尚高Siばね用鋼の表面疵を低減する方法
として、例えば特公平1-35049号公報の様な方法も提案
されている。この方法は、表面のみを500〜680℃
に冷却保持し、中心部は700℃以上に保持するもので
あり、この方法によって表面疵のない鋼材の製造が達成
されている。しかしながら本発明者らが、Cr−Mo肌
焼鋼を対象として上記公報記載の方法を適用してみた
が、表面疵の無い鋼材を得ることができなかった。
【0006】本発明はこうした技術的課題を解決する為
になされたものであって、その目的は、AlとNを含む
Cr−Mo肌焼鋼の鋼材を、表面疵の極力少ない状態で
製造することのできる方法を確立することになる。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すること
のできた本発明とは、Al:0.01〜0.07重量
%、N:0.007〜0.02重量%を含有するCr−
Mo肌焼鋼を用いて連続鋳造法によって鋳片とし、該鋳
片を冷却して、表面が350〜550℃の温度範囲内で
30秒以上保持し、該表層部においてベイナイト変態が
開始した後再加熱して分塊圧延する点に要旨を有する鋼
材の製造方法である。
【0008】
【作用】本発明者らは、まず上記公報記載の技術につい
て検討した。その結果、高Siばね用鋼においては、短
時間に表面を550〜680℃に保持しても、前述した
様な変態を完了することができ、その後加熱することに
よってオーステナイト粒を細粒化することができるの
で、表面疵発生を防止することができるものと考えられ
た。これに対し、Cr−Mo肌焼鋼においては、表面を
550〜680℃にして長時間(例えば100 分以上)保
持しても、上記の様な変態は生じないことが分かった。
そこで本発明者らは、上記の様な事態の解明を図りつ
つ、Cr−Mo肌焼鋼の鋼材における表面疵を少なくす
る為の手段について様々な角度から検討を加えた。
【0009】本発明者らが検討したところによると、C
r−Mo肌焼鋼の鋳片においては、550〜680℃の
温度範囲でのパーライト変態が高Siばね鋼に比較して
非常に生じ難いことがわかった。これに対し、350〜
550℃の温度範囲では、Cr−Mo肌焼鋼のベイナイ
ト変態が非常に短時間で始まり且つ完了することがわか
った。またパーライト組織と同様に、ベイナイト組織に
おいても、再加熱後のオースラナイト粒細粒化に寄与す
ることも明らかにした。
【0010】そして本発明者らは、鋳造された高温の鋳
片の表面を高圧の水で冷却して350〜550℃の温度
で保持し、保持時間がどの程度で上記効果が得られるか
を考察した。その結果、20秒程度の保持時間では、そ
の後再加熱しても粗大オーステナイト粒には何の変化も
認められなかったが、保持時間が1分以上となると加熱
後のオーステナイトは細粒化されており、延性が改善さ
れており、分塊後の鋼材の表面疵が皆無になっているこ
とを見出し、本発明を完了した。但し、保持時間が30
秒程度であっても、表層部のベイナイト変態が開始さ
れ、程度の差はあっても表面疵を低減する効果が認めら
れるので、本発明では保持時間は30秒以上と規定し
た。尚保持時間の上限については特に限定するものでは
ないが、ベイナイト変態が完了した後に前記温度範囲に
保持することは無意味であるので、3分程度が好まし
い。
【0011】本発明は、Cr−Mo肌焼鋼を対象とする
ものであるが、その理由は下記の通りである。即ち、C
r−Mo肌焼鋼より焼入性が悪いCr鋼やSi鋼におい
ては、前記公報記載のばね鋼と同様に550〜680℃
で保持することによってオーステナイトを細粒化するこ
とが可能であること、およびCr−Mo鋼よりも焼入性
の良いNi−Cr−Mo鋼においては、ベイナイト変態
も短時間でおきないので本発明の方法が利用できない。
但し、少量のNi(0〜0.2%程度)を含有すること
は差しつかえない。またCr−Mo鋼は、Cを0.3〜
0.45重量%程度含有する強靭鋼と、Cの含有量が
0.25重量%以下の肌焼鋼に分類されるが、前者はA
lとNの含有量が少なく、表面疵の発生は少ないのに対
し、後者では、前述した如くAlとNを比較的多く含有
しており、オーステナイト粒界中にAlNが析出して、
表面疵を発生し易いものである。従って、本発明で対象
とする鋼材はAlとNを比較的多量に含有するCr−M
o肌焼鋼に限定した。
【0012】上記の如く本発明で対象とする鋼材は、A
lとNを必須成分として含有するものであるが、本発明
におけるこれらの化学成分限定理由は下記の通りであ
る。即ち、Alは結晶粒の粗大化防止という観点から
0.01重量%以上含有させる必要があるが、後述する
Nとのバランスも重要であり、0.07重量%を超える
と却って細粒化効果を悪くする。一方Nは細粒化の為に
0.007重量%以上含有させる必要があるが、過剰に
含有させると本発明による効果が半減して分塊時の割れ
発生が多くなるので、0.02重量%以下とする必要が
ある。
【0013】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【0014】
【実施例】
実施例1 重量%で、C:0.19,Si:0.19%,Mn:
0.78%,P:0.016%,S:0.015%,C
u:0.01%,Ni:0.02%,Cr:1.18
%,Mo:0.2%,Al:0.024%,N:0.0
110%を夫々含有し、残部が鉄と不純物からなる溶鋼
を、連続鋳造法によって300×430(mm)のブル
ーム鋳片に凝固させた後、スプレー冷却で鋳片表面を冷
却した。
【0015】いくつかの鋳片に切断した後、スプレー冷
却の水量と圧力を変化させ、様々な温度となるまで3分
間の冷却を行なってから加熱炉に装入して再加熱した。
この後加熱炉から鋳片を取り出し、冷却してから組織を
観察した。
【0016】スプレー冷却をしなかったときの粗大オー
ステナイトに対する、スプレー冷却して様々な温度まで
冷却した後再加熱したときのオーステナイトの粒径比
(粒径比:再加熱後のオーステナイト粒径/粗大オース
テナイト粒径)と、スプレー冷却によって到達した表面
冷却温度との関係を図1に示す。図1から明らかな様
に、550℃以下になる様に冷却してから再加熱するこ
とによって、鋼材のオーステナイト粒の細粒化が達成さ
れていることがわかる。
【0017】実施例2 実施例1で示したものと同一組成の鋳片ブルームを、ス
プレー冷却によって表面を冷却し、表面の温度が350
〜550℃の温度範囲内に保持されている時間(保持時
間)と、前記粒径比の関係を、図2に示す。図2から明
らかな様に、保持時間が20秒程度ではオーステナイト
粒径の変化が全く認められず、30秒で徐々に変化が認
められ、60秒では細粒化しているときと混粒のときが
あり、更にそれより長い保持時間ではすべて細粒化して
いる。尚保持温度が60秒において、細粒化していると
きの表面到達冷却温度は380℃であり、混粒している
時の表面到達冷却温度は460℃であった。
【0018】実施例3 JIS規格SCM415に相当する化学組成で、且つ重
量%でAl:0.02〜0.05%,N:0.009〜
0.02%を夫々含有する溶鋼を、連続鋳造法によって
鋳片とした後、下記に示す3通りの条件によって加熱し
たブルームを分塊し、鋳片における表面疵の発生状況を
比較した。 (A)表面温度が900℃のときに加熱炉装入したもの
(高温装入法:従来法) (B)表面を550〜680℃に冷却して30分間保持
した後、加熱炉に装入したもの(パーライト変態法:比
較法) (C)本発明に従って、350〜550℃に1分間以上
保持した後、加熱炉に装入したもの(ベイナイト変態
法;本発明法) その結果を図3に示す。尚図3において表面疵指数は、
鋼片10mあたりの疵の個数に比例した値である。この
結果から明らかな様に、本発明方法を実施すると、鋼材
の表面疵を極力低減し得ることがわかる。
【0019】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、A
lとNを含むCr−Mo肌焼鋼の鋼材を、表面疵の極力
小さい状態で製造することのできる方法が確立できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面冷却温度と粒径比の関係を示すグラフであ
る。
【図2】保持時間と粒径比の関係を示すグラフである。
【図3】各方法による表面疵発生状況を比較して示した
グラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al:0.01〜0.07重量%、N:
    0.007〜0.02重量%を含有するCr−Mo肌焼
    鋼を用いて連続鋳造法によって鋳片とし、該鋳片を冷却
    して、表面が350〜550℃の温度範囲内で30秒以
    上保持し、表層部においてベイナイト変態が開始した後
    再加熱して分塊圧延することを特徴とする表面疵の少な
    い鋼材の製造方法。
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