JPS5847255B2 - 鋼塊造塊法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規た造塊法およびその鋳型構造に係り、特に
欠陥の少ない鋼塊の鋼塊造塊法およびその複合鋼塊鋳型
に関する。

製鋼造塊作業に用いる鋼塊鋳型の構成は一般に定盤、鋳
型、押湯からなっている。

鋼塊鋳型は、通常、鋳鉄製鋳型を使用しているが、鋼塊
鋳肌の改善のために鋳型内面に塗料を塗布する程度のこ
とはあっても、殆んどの場合単純に金型として使用され
ているのが現状である。

定盤、鋳型、押湯等は、製鋼造塊工程に続く鍛造や圧延
工程の取扱いに便利なような幾何学的形状に基いて設計
されるが、定盤及び鋳型の冷却効果と押湯の押湯効果と
の平衝において、鋼塊本体部の冶金的品質が、偏析、収
縮窓等の少い優良なものであることが要求される。

例えば、鍛造品として、大型鋼塊から非常に扁平な製品
を作る場合、或いは、圧延において分塊圧延を省略する
目的で比較的肉厚の薄いスラブ鋼塊を必要とする場合、
更に特殊な例として中空鋼塊を製造する場合等において
、鋼塊本体部の高さ；Ｈｌとその肉厚；Ｗ、との比；Ｈ
／Ｗ（一般に鋼塊の高径比といわれる数値）、の過大な
もの程押湯効果が不十分で、鋼塊中心部の偏析や収縮窓
等の欠陥が著しい。

例えばＨ／Ｗが３〜４の鋼塊は通常の鋼塊鋳型による造
塊では、鋼塊中心部の冶金的品質を保証することに若干
の困難を伴う。

さらにこの数値が１０以上となれば、消耗電極式真空ア
ーク炉やエルクトロスラグ炉のような特殊な製造法によ
らなければ著しく品質の保証を困難とする。

従来鋼塊品質を保証するには鋼塊底部から逐次凝固する
正常凝固が行われているが、従来設計の鋳鉄鋳型による
冷却ではＨ／Ｗの増大により正常凝固が妨げられる。

一方、比較的肉薄の鋼塊を製造するのに鋳鉄や鋳鋼にお
ける鋳造技術から砂型鋳塊とすることも考えられるが、
この場合はむしろ相対的に凝固が遅滞して収縮窓や中心
部の偏析よりも、逆Ｖ型偏析やマクロ凝固組織の劣化が
問題となる。

一般に一方向性凝固では単結晶製造法のような例を除け
ば、工業的には、例えばチルとして鋳鉄製又は水冷銅製
定盤等の上に発熱性又は断熱性の塑造物（以后単に断熱
材とする）を載置してこれに注湯することにより底部か
らの冷却効果と全側面の冷却を抑制することかも鋼塊軸
芯方向の一方向性凝固を図ることが多い。

しかしこの一方向性凝固は収縮窓が生じ、さらにその近
傍での偏析が生じる欠点がある。

本発明の目的は従来技術の欠点に鑑みて、鋼塊鋳型の構
成を複合鋼塊鋳型として、鋼塊中心部の偏析収縮窓等の
欠陥を大幅に改善できる鋼塊造塊法およびその複合鋼塊
鋳型を提供するにある。

すなわち、本発明は特に大型の鋼塊の健全化を目的とす
るもので、たとえば鋼塊の高さに対して肉厚がずっと小
さい場合に、従来のように鋼塊の高さ方向に一方向凝固
をさせるのではなく横方向（実際には斜め上の方向）に
一方向凝固を進行させ、不純物、介在物、偏析などの欠
陥を一側面に集めかつ上昇させることによって、鋼塊内
部には欠陥を含まないようにしたもので、これにより大
型鋼塊でも短時間で健全なものを作ることができる。

本発明は鋼塊の造塊に際して鋳型の所定の側面からの一
方向性凝固を促進することによって鋼塊中心部の偏析、
収縮窓等の欠陥を大幅に改善できるものである。

すなわち鋼塊の造塊に際して鋼塊の冷却を鋳型側面より
行なわせしめ、セして鋼塊の凝固方向を鋳型側面より行
ｒｊわせしめてその反対の側面で凝固完了せしめること
によって収縮窓を減少し、鋼塊中心に集まり易い不純物
および介在物を減少し、又収縮窓近傍の偏析が減少する
ことができる。

また本発明の鋼塊は鋳型の側面で凝固を完了せしめるの
で、一般の鋼塊において上部中心部に生ずる収縮窓、偏
析、不純物、介在物などを鋼塊側面に分散させることが
でき、その結果鋼塊の歩留りを向上できることが判明し
た。

鋼塊の側面方向への一方向性凝固は比較的肉厚の薄い鋼
塊では、一方向性凝固の効果が鋼塊品質の改善に大きく
寄与することが確認され側面一方向凝固方式の造塊法を
確立したのである。

また耐摩耗性を要求されたり、鋼材のマクロ的デンドラ
イト組織が重要であるような用途のものには金型による
急冷側をその用途に供する等用途的特徴もある。

断熱側面では冷却側面より偏析部が片寄り、稍稍密度も
低下することがあるが用途上不具合たらば僅かに切除す
れば足りる。

このことは本発明の効果を減退させる意味をもつのでは
なくてむしろより高品質の鋼材を製造する方法として効
果がある。

従来、高品質の製品が要求される特殊鋼塊等でとくに中
心部の欠陥が問題になる場合は、鋼塊を縦断して中心部
を切除する如き方法の製造が行なわれており、本発明法
がむしろ高級鋼用途に卓効の得られる優れた製造法であ
ることを裏書きしている。

以上に述べた本性の特徴は従来法では鋼塊中心部の偏析
や収縮窓が顕著に発生して用途に堪えはいのに対して、
極めて肉厚の薄い鋼塊では一方向凝固により殆んど柱状
晶のみの極めて清浄で高純度のスラブ鋼塊が得られるも
のである。

また本発明の複合鋼塊鋳型の構成は、対向する主体的側
面の冷却能力に差を附して一方向凝固を形成させる構造
を有する。

即ち、片側を金型（簡易なコーティングを施したものや
水冷乃至空冷金型等も含む）とし、他の側面を断熱材を
もって構成する方法であって、この改善された鋼塊鋳型
に鋳造された鋼塊は金型側からチル晶、柱状晶がよ〈成
長して偏析傾向も金型側から断熱側に除々に生起される
ものである。

鋳型の対向する両側面に本性を実施するに際して、略々
二分割に近い対向側面に適用することになる。

長方形的な多角形やオーバル断面その他の変形断面では
、対向する長辺即ち肉薄方向に一方向性凝固を附興する
。

短辺側は、急冷鋳型であろうと断熱鋳型であろうと又は
冷却速度を対向辺で差をつげようと、必要に応じて調整
するものとする。

以下本預明について実施例により説明する。

第１図は、本発明の鋼塊鋳型の一実施例の縦断面図を示
す。

鋼塊鋳型の構成は、断熱材からたる押湯型１、一般には
鋳鉄金型である鋼塊鋳型本体２、鋳型の底を閉鎖してい
る鋳鉄製、黒鉛製、又は耐火物製の定盤４、等からなる
。

本発明の特徴である鋳型の側面方向における一方向性凝
固の実施のために鋼塊鋳型本体２の所要側面に断熱材の
ライニング３を施す。

本ライニングの装着は機械的な嵌合や、接着剤の使用、
或いは爆薬や電流によるスタッド工法により実施した。

実施例では上注造塊法を示したが、下注造塊法を採用し
て注湯してもよい。

第２図から第６図には、第１図におけるＡ−８断面につ
いて、本発明の実施例を示したものであるが、長方形的
た各種断面の長辺の対向する側面に冷却速度の差を附与
して一方向凝固を行う本発明の要点が満足されればこれ
ら実施例の断面形状ニ限定されるものではない。

第２図は短形断面の場合であるが、長辺の一壁面に断熱
材をライニングした場合を、第３図は一組の短長辺にそ
れぞれ断熱材を施工した場合を、第４図は長辺と二短辺
を断熱材でライニングした場合を、それぞれ示し、いず
れも対向する長辺は一方向凝固の要件として一方の側は
急冷金型とし、他の側は断熱ライニング型としである。

このような総ての組合せは例示した短形断面に限らず、
第５図の如き変形六角断面や第６図の如きオーバル断面
についても適用出来る。

更に特殊の応田例として、平板た板状鋼塊の端部がエン
ドレス状に連絡した場合として筒状鋼塊の製造にこの一
方凝固の発明を導入することが可能である。

実施例として第７図及び第８図を示した。

縦断面は第１図の変形として容易に理解し得るので平面
図で図示した。

第７図では、鋼塊鋳型２の中心部に断熱材取付金型５が
据え付けられこの外周には断熱材３をライニングして、
本発明に述べた対向する二側面間に一方向性凝固を与え
ることが出来る。

第８図は第７図とは反対に鋼塊鋳型２の内面に断熱ライ
ニング３を施し中心部にチル用金型５を設けた列である
。

この方法は冷却効果が低いため一般的でないが、とくに
鋼塊内面の品質や組織を改善するために実施することが
ある。

図示を省略したがこの場合、中心のチル用金型５は空冷
したり水冷したりして冷却効果を増大することがある。

本発明の鋼塊鋳型は第７図、第８図の筒状鋼塊の断面形
状の実施例に制限されないものである。

本発明による造塊法で第４図の鋳型を弔いてＨ／Ｗが３
．５の２トン鋼塊な製造し、鋳鉄鋳型を用いた従来法と
比較した。

溶鋼の成分組成（重量％）は、Ｃ０，３４，Ｓｉ Ｏ，
３１、ＭｎＯ，７５、Ｓｏ、００８゜Ｐｏ、０１０．残
部Ｆｅである。

得られた鋼塊を縦断してマクロ構造をみたところ、従来
のものは中心部に収縮窓及びＶ形偏析が認められ、偏析
部では１０〜２０係の成分増加がみられた。

本発明によるものは一方向凝固組織となり、収縮窓は認
められず成分偏析も成分増加が５幅以下と殆ど認められ
なかった。

サルファープリント試験では、従来法にはＶ偏析及び収
縮窓が生じた部分にＳ濃度の濃いところが明瞭に認めら
れたが、本発明ではそのようなことはなかった。

その他の品質確認試験として鋼塊の清浄度を測定した。

従来法によるものは、鋼塊の位置により清浄度にばらつ
きが生じたが、本発明によるものは清浄度のばらつきが
きわめて少なく且つ清浄度も従来法にくらべて向上した
。

このように、従来の方法で製造したものに較べて格段の
品質の改善が確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した大型鋼塊製造用複合鋳型の縦
断面図、第２図ないし第６図は第１図のＡ−Ｂ断面にお
ける各種形状を示す平断面図、第７図および第８図は筒
状鋼塊に本発明を適用した場合における筒状鋼塊製造用
複合鋳型の平断面図である。 符号の説明 １・・・押湯型、２・・・鋼塊鋳型、３・
・・断熱材、４・・・定盤、５・・・金型。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高さよりも小さい横方向肉厚を有する鋼塊を作るた
   めの鋳型の側壁の所定の部分に冷却材を有しかつその冷
   却材と対応する側壁の部分に発熱又は保温効果を有する
   部材をもうけた鋳型内に注湯し、上記冷却材側から反対
   方向に溶湯を凝固させ不純物、介在物、偏析などの欠陥
   を該冷却材と反対側に移動上昇させることを特徴とする
   鋼塊造塊法。