JPS5949104B2 - 連続鋳造鋳片の組織改善法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続鋳造法によって生産される鋳鉄の表面層に
晶出するチル組織（セメンタイト組織）をオンラインで
連続的に分解除去する連続鋳造鋳片の組織改善法に関す
るものである。

以下本発明を鋳鉄板の例で説明する。

従来、鋳鉄板は砂型鋳造法で生産されていたが歩留、生
産性が低く、また得られた製品鋳肌も良好なものとは言
えなかった。

更に、板厚に対して巾の広いいわゆる扁平比の太きい鋳
鉄板ではその内部に「内引け」なる鋳造欠陥を発生しゃ
すいものであった。

これらの問題点を解決する方法として砂型鋳造から建設
費の比較的安価な水平型の連続鋳造機による生産に切り
換えたことにより上記の問題はほとんど解決され、生産
性、歩留は飛躍的に向上するに至った。

更に、砂型鋳造法では得られ難い長尺ものの鋳鉄板も生
産できるようになった。

ところで、周知のように鋳鉄の黒鉛組織並びに基地組織
はその成分系と冷却速度の両者に大きく影響される。

上記連続鋳造鋳鉄においても、外周部と内部さでは冷却
速度が異なり、同一成分でも黒鉛組織、基地組織が異な
る。

この場合、とくに問題になるのは、扁平比の大きい鋳鉄
板のコーナ一部あるいは側部にチル組織が晶出すること
である。

このようなチル組織は極めて硬く、切削や切断などの２
次加工を困難にし、製品化への大きな支障となるもので
ある。

このため、従来、ジヤツキなどの外力により適当な長さ
に破断したのち、大きな熱処理炉で焼鈍あるいは規準を
行ない、使用に供していた。

しかし、このような方法には、次のような欠点がある。

○ 熱処理工程中にスケールが発生し、いわゆる焼べり
がおこる。

○ 長尺ものの場合には、大きな焼どん炉を必要とする
。

○ 多量のエネルギーを要する。

そこで、本発明は上記の欠点を解決するため、生産工程
内で、すなわち、オンラインでチルを除去し組織を改善
する方法を発明したものである。

本発明は鋳片内部高温の保有熱による、自己焼鈍を行わ
しめ、チルを分解しようというものである。

これは鋳片の熱を大気中へ直接放散させずに鋳片のまわ
りを断熱保温材で囲うことにより行うものである。

即ち、本発明は自己焼鈍法の効果を最大限に発揮せしめ
ながら、チルを除去しようとするものであり、その主要
点は、鋳片引抜方向に鋳型ダイスの直後に断熱保温材で
構成した保温装置を取付け、これによりコーナ一部及び
側面部のチル発生部を主に保熱し、鋳片内部の高温保有
熱を表面へ復熱せしめることにより、連続的にチルを除
去し、鋳片組織を改善する方法を提供する番こある。

鋳片の水平連続鋳造において鋳型ダイスから引抜かれる
鋳片の表面温度は、ダイスの冷却条件、鋳片の寸法にも
よるが、巾方向の中心部で約１０００℃、側部で約７０
０℃程度であり、放熱量の大きいコーナ一部及び側面部
においては表面層はチル化されている。

引抜後は大気中にさらされるので、更に熱放散が激しく
これが増長される。

このチル化部分を熱処理等により組織恢復を図るため、
加熱焼鈍を行う方法もあるが、特別な設備を必要とし、
且つ加熱エネルギーを要する等コスト面で不利益となる
ので好ましくない。

そこで本発明者等は種々検討した結果鋳型ダイス引抜直
後の鋳片においては表面層は凝固して高いところでも約
１０５０℃程度であるが、鋳片中央部分の内部は未凝固
状態で多くの熱を保有しているので、この熱を利用して
表面チル層の熱処理を行わせしめようとするものである
。

以下本発明を図面に基いて具体的に説明する。

第１図は鋳鉄板を製造する水平連続鋳造装置の概略を示
した側面図であり、１は溶湯保持炉、２は溶湯、３は冷
却函、４は鋳型ダイス、５は保熱装置、６は鋳片、７は
引抜きローラーである。

このような装置に於て、本発明は保熱装置５によって鋳
片表面チル化層を自己焼鈍せしめ組織の改善を行うもの
である。

しかして本発明における保熱装置５は第２図に示す通り
外側を鉄板９等で構成し、その内面に断熱保温性を有す
る耐火物８等で内張すしてもよく、また第３図に示す通
り保熱装置全体を耐火物８等で構成してもよい。

保熱域は鋳片全面を覆ってもよいが、チル発生の大きい
コーナ一部及び側部のみを重点的に覆う第４図に示すよ
うな構造であってもよい。

焼鈍によりチル層を除去するには適度の温度と時間を必
要とするが熱処理温度が高いほど保持時間は短かくとも
効果がある。

チル層は９００℃以上に３０秒以上保持するとその後そ
の温度から空気中に放冷してもほぼ完全に消滅すること
を本発明者等は経験している。

即ち、かかる知見をもとに本発明を構成したものであっ
て実施例でも詳述する如く、鋳片の保有する熱量、ある
いは引抜速度に応じた適当長さの保熱装置が必要となる
。

実施例 １ ２００７ｎｍ巾３Ｑｉｍ厚さの片状黒鉛鋳鉄板の連鋳に
おいて、鋳型ダイスを出た直後の鋳片を保熱した場合と
、該処理を施さぬ場合の鋳片材質の変化を調査した例で
ある。

即ち、始め、図面第１図の５（保熱装置）を取付けぬ状
態で連鋳を行ない、次に連鋳途中において、図面第５図
に示す如き珪酸質製保熱装置を単数もしくは複数個ダイ
ス出口端直後に鋳片を覆うような形に配設して連鋳を実
施し、鋳片温度の変化と得られた鋳片の材質を調査した
ものである。

用いた鋳型ダイスは１２闘厚の黒鉛製であった。

ダイス内面寸法は、２０２７Ｗ７Ｗ巾Ｘ４ＱＱｍｍ長×
３０韻厚である。

冷却函を流れる冷却水量は４０１／分、引抜きパターン
は２秒引抜き、３秒停止とした。

平均引抜速度は３ＱＱｍｍ／分と一定にした。Ｃ３，５
５％、Ｓｉ２．６１％、Ｍｎ０．５４％、ＰＯ，０６０
係、８０．０２６係の組成を有する１３５０℃の溶湯的
１．５１を保持炉に注入し、直ちに連鋳を行なった。

因みに保持炉内溶湯温度の降下防止を図る目的で保持炉
炉頂部に設けであるガスバーナにて、試験中加熱を続け
た。

保熱装置を設けぬ場合、黒鉛ダイスを出た直後の鋳片中
央部の表面温度は１０００℃内外、側面温度は７００℃
前後であるが、以後、復熱現象が生じ、中央部分は１０
７０℃、側面部は９００℃近くまで温度が上昇し、その
後、鋳片温度は降下してゆく。

このような通常の方法により、は”５ｍ鋳片を引抜いた
後、第５図に示す構造を有する珪酸質製の保熱装置を黒
鉛ダイス出口端１０ｃｍを起点に１セツト配置し前述と
同じ条件にて約７ｍ引抜いた。

保熱装置を出てくる鋳片は全面均熱化しており約９００
℃を呈していた。

鋳片温度の測定は、輻射高温計と接触式熱電対によった
。

引続いて、同じ構造の保熱装置を更に１セツト追加して
配置し、同一引抜きパターン、引抜速度にて約７ｍ鋳片
の連鋳を行なった。

黒鉛ダイスを出た以降の連鋳鋳片の温度変化を示したの
が第６図であって、図の点線は保熱をせぬもの、実線は
保熱装置を１セツト、配置せしめた場合の鋳片の温度を
測定した結果である。

第７図には鋳片断面の硬度分布（ロックウェル硬さＢス
ケール）を示しであるが、（Ａ）は保熱処理を施さぬも
のであり、（Ｂ） 、 （Ｃ）は保熱装置を夫々１セ’
／ト、２セット通り抜けてきた鋳片について調査した１
例である。

即ち、囚の例では鋳片の側面部隅角部の硬度が高く機械
加工性に劣るのにくらべ（Ｂ） 、 （Ｃ）の場合には
いずれも、鋳片全面はマ均等に軟質化しており、切削、
穿孔等の機械加工も容易であった。

実施例 ２ ２００朋巾、１５ｍｍ厚の球状黒鉛鋳鉄板の連続鋳造に
おいて実施例１と同じ要領で行なった例である。

但し、本例においては、保熱実施の有無による鋳片硬度
の変化を主体に調査したものである。

Ｃ３，６２％、Ｓｉ２．８０％、Ｍｎ０．１５％、Ｐｏ
、０４７係、８０．００９係の成分を有する１、３７０
℃の溶湯的１１を用いた。

鋳型ダイスはｌ□ｍｍ厚の黒鉛製である。

冷却水量は３０１／分、引抜きパターンは１秒引抜、１
秒停止、平均引抜き速度は４００ ｍｍ７分と一定にし
た。

始め、保熱装置を取りつけぬ状態で約１０ｍ鋳片を引抜
いた後、第８図に示す如き保熱装置を、鋳片を覆う形に
配設し、同一条件にて、はソ１０ｍ鋳片を連鋳した。

第９図Ａは保熱を施さぬ鋳片の硬度分布を示したもので
あり、Ｂは保熱装置を通過した鋳片の例である。

硬さはロックウェルＣスケールで測定した。

保熱処理を施さぬ鋳片において、周辺部、コーナ一部の
硬度が特に高く、切削等の機械加工は殆んど不可能であ
る。

保熱装置を通した鋳片の場合かなり硬度は低下している
もののなお、かなり硬く、特に鋳片側面部分に若干、セ
メンタイト組織の残留しているのが認められた。

実施例 ３ 実施例２の場合、保熱処理を行なったにもかＸわらず、
軟化が十分進行していなかったのは、鋳片自体の断面積
が小さく、熱保有量が少ないことの外、保熱装置の構造
上、鋳片下面からの熱放散が大きく、自己焼鈍が十分進
行しなかったためと解され、実施例３の試験を行なった
。

即ち、第１０図に示す如き保熱装置を配置した連鋳装置
により、２００ｍｍ巾、１５ｙｕ＋厚の球状黒鉛鋳鉄板
を製造した例である。

Ｃ３，５２％、Ｓｉ２．８５％、Ｍｎ０．１３％。

Ｐｏ、０４９係、８０．０１１係の成分を有する１３６
０℃の溶湯的１ｔを保持炉に注入、直ちに連鋳作業を行
なった。

鋳型ダイス、引抜パターン、引抜速度等は実施例２と全
たく同じである。

鋳片引抜き長さは約２０ｍであった。

得られた鋳片の硬さ分布を第１１図に示した。

明らかに硬度は実施例２に較べて著るしく改善されてお
り、切削、穿孔も容易に可能であり何ら問題のないこと
が確認された。

保熱装置の構造については、第２．３，４図のように鋳
片と耐火材とが密着していても良いが、保熱効果を損わ
ぬ程度に、鋳片と、耐火材の間に空隙があっても差支え
ないし、包囲的形状を有する保熱装置の下面に鋳片を支
持する架台状のものが配置されていても構わないもので
ある。

なお、こＮでは板状連鋳鋳鉄材の例を開示したがその他
、異型状、或いは丸角状のもので周辺部隅角部に、チル
状組織を生せしめる恐れのあるものについても同様の装
置を設け、連鋳片をこの中を通過させ、材質改善を図り
うろことが十分期待されるものであり、オンライン的に
機械加工性にすぐれた連鋳片を得ることができる、極め
て有益な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置の概略側面図を示し、第
２図乃至第４図は第１図イーロ断面図で保熱装置の各種
態様を示し、第５図は実施例１における保熱装置の形状
・寸法を示す正面図および平面図であり、第６図は実施
例１における黒鉛ダイスを出た以降の連鋳鋳片の温度変
化を示すグラフであり、第７図は実施例１における鋳片
の硬度分布を示す図であり、第８図は実施例２における
保熱装置の形状・寸法を示す正面図および平面図であり
、第９図は実施例２における鋳片の硬度分布を示す図で
あり、第１０図は実施例３における保熱装置の形状・寸
法を示す正面図および平面図であり、第１１図は実施例
３における鋳片の硬度分布を示す図である。 図中、１は溶湯保持炉、２は溶湯、３は冷却面、４は鋳
型ダイス、５は保熱装置、６は鋳片、７は引抜きローラ
ー、８は耐火物、９は鉄板である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳鉄の水平連続鋳造において、鋳型ダイス直後に保
   熱装置を配設し、引抜時に鋳片表面の温度降下の大きい
   部分又は全面を覆いっ５鋳造を行うことを特徴とする連
   続鋳造鋳片の組織改善法。