JPH084809B2

JPH084809B2 - 熱間スラブの幅サイジング用金型

Info

Publication number: JPH084809B2
Application number: JP13545389A
Authority: JP
Inventors: 邦夫後藤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1989-05-29
Publication date: 1996-01-24
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: JPH03402A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、プレス加工法により熱間スラブを全長に
わたって幅圧下し、所定幅のスラブを製造する際に用い
られる熱間スラブの幅サイジング用金型に関する。

（従来の技術）最近の鋼板品種及びそのサイズはきわめて多く、とく
にサイズは多種類にわたっている。そのような鋼板の圧
延工程に、そのサイズに見合ったスラブを容易に供給で
きるならば、工程を簡素化し、保留りを向上させること
ができる。

そこで幅の異なるスラブの製造方法が種々提案されて
いる。たとえば連続鋳造中に鋳型の幅変えを行う方法
や、竪型圧延機によって幅圧下する方法、或いはプレス
により幅サイジングする方法などである。これらのうち
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を
前後進させ、スラブ側面を押圧して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く実施されるよう
になった。しかしこの方法では、金型とスラブとの接触
時間が長いために金型温度が異常に上昇し、押圧面に摩
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ングコストが上昇
し、また金型交換頻度が増えてサイジング能率があがら
ないという問題がある。

そこで金型を冷却水によって冷却し、その寿命をのば
すことが行われている。たとえば、 a.金型押圧面に散水して冷却する方法これは、プレス中の金型押圧面に多量の冷却水を散布
する方法である。しかしこの方法ではスラブが局所的に
過冷却され、その品質に悪影響がおよぶ。また別の散布
方法として、前のスラブを押圧したあと次の押圧までの
間に散水する方法もあるが、金型は前の押圧でその表面
だけでなく内部まで昇温されているために、短時間の散
水では十分な冷却はできない。そしてこの方法では表面
だけが急冷されて内部との温度差が大きくなって、熱応
力によるヒートクラックが発生するという問題がある。

b.金型内部に通水して冷却する方法これは、金型内部に水路を設けて冷却水を通す方法で
ある。しかしこの方法では、高サイクルで往復運動する
金型に通水するので装置が大型になって設備費が嵩み、
メンテナンスに手間がかかるうえ、冷却効率が悪いとい
う問題がある。

（発明が解決しようとする課題）この発明の目的は、金型寿命を延長を冷却水にたよる
ことなく、金型材料そのものの改良によって、すぐれた
耐摩耗性と耐ヒートクラック性を有するスラブの幅サイ
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）熱間スラブをプレスにより幅サイジングするとき、金
型押圧面に摩耗とクラックが発生する。本発明者はその
防止について種々検討を重ねた結果、下記のような知見
を得た。すなわち、（１）金型の耐摩耗性と耐ヒートクラック性は、高温で
の熱衝撃係数Ｋ（引張強さσ_Ｂ、弾性係数Ｅ、熱伝導係
数λ、及び熱膨張係数αから求めることができる）に大
きく影響される。

（２）金型の600℃における熱衝撃係数Ｋが所定値より
大きくなると、耐摩耗性と耐ヒートクラック性がともに
向上してその寿命は大幅にのびる。

（３）高温での熱衝撃係数Ｋを高めるには、金型材料と
してに適当な化学組成のものを選び、それに適切な熱処
理を施せばよい。

この発明は上記知見に基づいてなされたものであっ
て、その要旨はつぎのとおりである。

すなわち、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:0.1〜0.5％、 Si:0.1〜1.5％、 Mn:0.2〜1.5％、 Ni:5.0％以下、 Cr:0.5〜5.0％、 Mo:1.5％以下、 V:1.0％以下、 Cu:0.2％以下、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、かつ600℃
における熱衝撃係数Ｋが75以上である熱間スラブの幅サ
イジング用金型、である。なお熱衝撃係数Ｋは、材料強
度工学便覧に記載されているように下式により定義され
る。

但し、λ：熱伝導係数（j/cm・ｓ・℃） σ_B:引張強さ（kgf/mm²） α：熱膨張係数（／℃） E:弾性係数（kgf/mm²）（作用）以下この金型の化学組成を限定する理由、及び熱衝撃
係数Ｋを所定値以上にする理由を述べる。

C:0.1〜0.5％Ｃは、炭化物生成元素であり、CrやＶと結合して耐摩
耗性を高める働きをする。その含有量が0.1％未満では
炭化物生成量が不足して耐摩耗性が低下する。一方、そ
れが0.5％を超えると炭化物が粗大化して耐ヒートクラ
ック性が低くなる。したがってＣは0.1〜0.5％とする。

Si:0.1〜1.5％ Siは、溶湯の脱酸と湯流れをよくするために含有され
る。しかし0.1％未満ではその効果が得られず、逆に1.5
％を超えると基地が脆くなって耐ヒートクラック性が悪
くなるため、0.1〜1.5％にする。

Mn:0.2〜1.5％ Mnは、脱酸のためにSiと共に含有されるが、0.2％未
満では十分な脱酸効果がえられず、1.5％を超えると脆
性が低下するので、含有量は0.2〜1.5％とする。

Ni:5.0％以下 Niは、基地の組織を改善するために含有される。5.0
％を超えて含有させると高温での組織安定性を悪くする
ので0.5％以下にする。

Cr:0.5〜5.0％ Crは、Ｃと結合して高硬度のクロム炭化物を形成して
耐摩耗性を高める。しかし含有量が0.5％未満ではその
効果が少なく、一方、5.0％を超えて含有させると脆弱
な共晶炭化物を晶出して耐ヒートクラック性を悪くす
る。したがってその含有量は0.5〜5.0％にする。

Mo:1.5％以下 Moは、基地に固溶して高温軟化抵抗などの高温特性を
よくする。しかし1.5％を超えても相応の効果が得られ
ないのでそれ以下にする。

V:1.0％以下Ｖは、Ｃと結合して高硬度のバナジウム炭化物を形成
して耐摩耗性を向上させるほか、組織を微細化して靭性
を高める。その含有量が1.0％を超えると炭化物が粗大
化して耐ヒートクラック性を低下させるため、含有量は
1.0％以下にする。

Cu:0.2％以下 Cuは、基地に固溶して高温強度を高める。しかし0.2
％を超えると粒界を脆化させるので、その含有量は0.2
％以下とする。

Ｐ及びＳは、不可避的に含有される不純物元素であ
り、金型の脆化を招くから少ない方がよい。しかし0.08
％以下であればそれほど悪影響を及ぼさないのでそれ以
下に抑えることが好ましい。

本発明の金型は、600℃における熱衝撃係数Ｋが75以
上であることを特徴する。以下にその説明をする。なお
熱衝撃係数Ｋは下記のより求めることができる。

但し、λ：熱伝導係数（j/cm・ｓ・℃） σ_B:引張強さ（kgf/mm²） α：熱膨張係数（／℃） E:弾性係数（kgf/mm²）上記熱衝撃係数Ｋは金属材料の強度と靭性を評価する
のに適したパラメータであって、とくに幅サイジング用
金型の場合には、600℃におけるＫ値より端的に評価で
きる。なお600℃と定めた理由は、熱間スラブをサイジ
ングする際に金型の表面近傍層の温度は、サイジング条
件にもよるが最高600℃となることにもよる。

第２図は第２表のNo.3の成分を有する金型を第１表に
示すように熱処理を変更させ、後述する実施例と同じ条
件で試験した600℃における熱衝撃係数Ｋと摩耗量との
関係を示す図である。この図から明らかなように、熱衝
撃係数Ｋが75以上であれば摩耗量はその許容量である0.
5mm以下となる。すなわち耐摩耗性がきわめてよくな
る。なお摩耗量の許容量を最大0.5mmとしたのは、0.5mm
以下であれば製品表面性状は良好であることによる。ま
た第３図は上記と同じ成分の金型及び同じ条件で試験し
た600℃における熱衝撃係数Ｋとヒートクラック深さの
関係を示したものである。この図から熱衝撃係数Ｋが75
以上になるとヒートクラック深さがスラブ品質に悪影響
が及ばない限界深さである15mm以下となって耐ヒートク
ラック性が著しくよくなることがわかる。

以上からわかるように、前記化学組成を有し、600℃
における熱衝撃係数Ｋが75以上である本発明の金型は、
耐摩耗性と耐ヒートクラック性がともに著しくすぐれて
いる。

ところで熱衝撃係数Ｋを75以上にするためには、金型
に適切な熱処理を施せばよい。具体的には900〜1,050℃
で焼入れ（油焼入れなど）を行い、そのあと400〜670℃
で焼戻し（空冷など）を行ってショアー硬度（HS）を40
〜55にすれば上記熱衝撃係数を75以上にすることができ
る。一般に硬度が変化すると、引張強さσ_Ｂ、弾性係数
Ｅ、熱膨張係数α、熱伝導係数λのすべての値が変わる
ために熱衝撃係数も変化する。しかし硬度が高すぎても
低すぎてもＫの値は小さくなる傾向を示す。本発明の金
型成分の場合には、ショアー硬度（HS）を40〜55に調整
しておけば、引張強さや弾性係数等を詳細に検討しなく
ても熱衝撃係数Ｋを75以上に達成しやすくなる。

これについて更に説明を加える。第１表は本発明で規
定する化学組成（第２表の本発明例、No.3の化学組成）
を有する金型を製造し、これに第１表に示す焼入れ及び
焼戻しを施し、その硬度と熱衝撃係数Ｋを調べた結果で
ある。第１表から明らかなように、上記の焼入れおよび
焼戻しを行った、ｅ、ｆ、ｇ、ｌの場合には、金型硬度
は上記の範囲（HS:40〜55）にあり、その熱衝撃係数Ｋ
はいずれも75以上になっている。これに対して焼入れ及
び焼戻しの一方又は両方が上記範囲からはずれた場合に
は、ショアー硬度が40より低くなり、熱衝撃係数Ｋはい
ずれも75に達しない。

（実施例）以下、本発明の金型を実施例に基づいて説明する。第
２表に示す化学組成を有し、同表に示す熱処理を施した
第１図に示すような金型１（平行部長さL:500mm、厚さ
T:400mm、傾斜角度θ:12度）により、連続鋳造で製造さ
れた幅1,000mm、厚さ250〜270mm、長さ6.9〜9.4m、温度
がほぼ1,200℃のスラブ500トンを幅圧下量100〜350mmで
サイジングを行い、金型押圧面の摩耗量及びヒートクラ
ック深さを調べた。

その結果を２表に示す。第２表から明らかなように、
本発明の規定する化学組成を有し、適正な熱処理を施し
た本発明例（No.1〜５）の金型の場合には、摩耗量がす
くなくヒートクラック深さも浅い。すなわち耐摩耗性と
耐ヒートクラック性がきわめてすぐれている。これに対
して本発明の規定する化学組成からはずれた比較例（N
o.6および７）の場合には、熱処理が適正であるにもか
かわらず、耐摩耗性と耐ヒートクラック性はともに悪
い。また化学組成が本発明の規定範囲であっても熱処理
が適正でなく熱衝撃係数Ｋが小さい場合（比較例No.8）
にも耐摩耗性と耐ヒートクラック性が低い。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の金型は耐摩耗性と耐ヒ
ートクラック性がきわめてすぐれているから、散水等の
冷却を行わなくても長期使用が可能となり、スラブの幅
サイジング能率の向上に大きく寄与できる。

【図面の簡単な説明】第１図は、金型によりスラブを押圧する状態を示す図、第２図は、熱衝撃係数Ｋと摩耗量との関係を示す図、第３図は、熱衝撃係数Ｋとヒートクラッチとの関係を示
す図、である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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:0.1〜0.5％、 Si:0.1〜1.5％、 Mn:0.2〜1.5％、 Ni:5.0％以下、 Cr:0.5〜5.0％、 Mo:1.5％以下、 V:1.0％以下、 Cu:0.2％以下、残部がFe及び不可避的不純物からなり、かつ600℃にお
ける熱衝撃係数Ｋが75以上であることを特徴とする熱間
スラブの幅サイジング用金型。ここに、Ｋは下式により定義される値である。但し、λ：熱伝導係数（j/cm・ｓ・℃） σ_B:引張強さ（kgf/mm²） α：熱膨張係数（／℃） E:弾性係数（kgf/mm²）