JPS61266153A - クラツド鋼の製造方法 - 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、溶鋼の凝固過程中で攪拌によって発生する溶
鋼成分の負偏析を利用してクラッド鋼を製造する方法及
びその装置に関するものである。

〔従来の技術〕

ある金属を他の金属で全面にわたり被覆し、かつその境
界面が冶金的に結合された複合材のクラッド金属材は公
知である。ここにおいて、被覆される金属を母材といい
、被覆する金属を被覆材という。従来のこのようなりラ
ッド金属材の製造方法には、例えば真空状態下で母材−
トに被覆材を被着し、これを熱間圧延して密着させる方
法、被覆材の上にバッファを介して設置した爆薬の爆発
圧力で被覆材を母材に衝撃接合させる爆着による方法、
被覆材を各種肉盛り溶接によって母材へ溶接する肉盛溶
接による方法がある。ところが、圧延による方法は製造
可能な被覆材の種類が限定されるという欠点があり、爆
着による方法は爆発音が大きく、特定の場所で比較的小
物を製造する場合にしか用いられないという欠点があっ
た。また肉盛り溶接による方法は溶接材料の選択、溶接
施工工法、溶接後の熱処理等の施工及び品質管理に適切
な配慮を必要とする欠点があった。

そのため、従来にあっては、例えば第７図に示す製造装
置１を利用して鋳込みによりクラッド金属材を製造する
技術が最も一般的に行われていた。

この鋳込みによる方法は、母材をモールド内に設置して
モールド吉母材との間へ溶融状態の被覆材を注入し、ク
ラッド金属材とするものである。更に、この技術を第７
図の例を基に詳細に説明すると、製造装置１は、内部タ
ンク２と外部タンク３とを有し、内部タンク２内に焼石
灰粉等の保温材４を充填している。これらのタンクの上
方には、冷却型５．黒鉛系緩衝型６．耐火性の高周波加
熱型７を重ねて連結配置している。クラッド金属材の製
造は、先ず母材８の下端側に鋼板製受板９を取り付ける
。そして、前記加熱型７内へ母材８を通過させて母材全
体を所定温度に予熱し、一旦引き上げる。この状態から
、母材８を緩やかに連続降下させ、加熱型７と母材８と
の空間へ被覆材１０としての溶鋼１０８を供給する。降
下に伴い、溶鋼１０ａは緩衝型６の領域で徐々に冷却さ
れて半熔融状態となり、冷却型５の領域で急冷されて凝
固し、母材８の表面に溶着する。以後は、上述の動作を
反復して母材８の表面に被覆材１０を溶着する。被覆さ
れた母材８は、保温材４の中へ浸漬され、徐冷される。

このとき、内部タンク２内の保温ｌｌＡ４は、オーバー
フローし、外部タンク３に収容される。

従来の鋳込めによる製造方法では、このようにして母材
８に被５１　＋、ｔ　１０を被覆し、クラッド金属材と
している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

」１記従来の鋳込めによるクラッド金属材の製造技術は
、母材８の準備を必要不可欠としている。

ところが、この母材８ば予め製造された半製品であるこ
とが通常であり、その表面には酸化スケールが生成され
ている。この酸化スケールは、母材８と被覆材１０とし
ての溶＆１ｉ４１０ａとの結合性を■害し、クラッド金
属材の結合強度の低下及び界面剥離を引き起こすという
致命的な欠点となっていた。

またこれを防止するためには表面処理装置を別途設けて
母材８表面の清浄性を保つ必要があった。

しかも、母材８が各型５乃至７番こ対して同心状に供給
されない場合は、被覆材１０の厚みが不均一となる欠点
があった。このため、母材８のセントは慎重に行わねば
ならず、また関連する多くの（ｑ属装置を必要とし、全
体としての設備が大川りとなり、これが製品コストに悪
影響を及ぼすという欠点があった。

尚、母材８を必要とする問題は、前述した他のクラッド
金属材の製造方法であっても同じである。

本発□明は従来の上記欠点に鑑みてこれを改良除去した
ものであって、同一溶鋼成分の負偏析を利用して母材を
必要としないクラッド鋼の製造方法を提供せんとするも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の問題点を解決するための手段は、非磁性モール
ド内の凝固シェルを所定肉厚まで緩慢に冷却させると共
に、電磁誘導攪拌により溶鋼を流動させて凝固シェルの
近接域に滞留する濃化溶鋼を求心方向へ移行させること
により凝固シェルに隣接する負偏析層を発生成長させ、
該負偏析層の凝□固速度を制御して所定肉厚の負偏析層
とし、その後凝固速度を加速している。

〔作　用〕

本発明方法の作用は、第１図乃至第３図の実施例で明ら
かな如く、非磁性モールド１１内の凝固シェル１２が所
定肉厚まで成長した段階で、電磁誘導攪拌装置１３によ
り溶ｍ１４を攪拌する。これにより、凝固シェル１２の
近接域（第２次デンドライト相互間）に滞留する濃化溶
鋼を求心方向へ移行させることができ、負偏析を積極的
に生成できる。そして、この状態で加熱装置１５の加熱
強度を調整し、凝固速度をコントロールすると、所定肉
厚の負偏析層１６が得られる。然る後は、加熱強度を低
下せしめ、凝固速度を加速する。これにより、９偏析！
１６より中心側は溶鋼Ｉ４の成分濃度が最も高い層１７
となる。すなわち、同一成分の溶鋼１４から負偏析を利
用して三層構造のクラッド鋼１８を製造することが可能
である。

以下に本発明の方法を図面に示す実施例に基づいて更に
詳細に説明すると次の通りである。

〔実施例〕

第１図は、本発明方法を適用してなるクラッド鋼製造装
ＷＡの全体を示す概略縦断面図である。

同図において、１１はＣｕ、高Ｍｎ鋼等の材料で形成さ
れた非磁性モールドである。該モールド１１の下注ぎ用
定盤１９は、非磁性部分１９ａと断熱耐火性煉瓦等の耐
火材１９１）とよりなる。そして、この耐火材１９ｂの
中心部には溶鋼１４の供給口２０が設けられている。該
（５（給口２０は、湯道２１により注入管２２の注ぎ口
２３にｊＪｌじている。２４．２５は湯道煉瓦及び注入
管煉瓦である。また前記非磁性モールド１１の外周面に
は高周波コイル等の加熱装置１５が配され、更にその外
周寄りに電磁誘導攪拌装置１３が配置されている。なお
、第１図は非磁性モールド１１を放射状に配置し、注入
管２２から複数の非磁性モールド１１へ同時に溶鋼１４
を供給するようにした場合のものである。

次にこのように構成された製造装ＷＡによるクラッド鋼
１８の＠漬方法を説明する。

先ず、予定する溶鋼１４（第２図及び第３図参照）を注
入管２２の注ぎ口２０から注入し、非磁性モールド１１
内へ供給する。本実施例の場合、溶鋼１４の成分分布は
、Ｃｍ０．５０％、　Ｍｎ＝１．０％、　５ｉ＝０．２
５％、Ｓｏ／−八７！＝Ｑ、０２５％である。溶鋼１４
は、非磁性モールド１１と接触する部分から冷却されて
凝固を始める。そして、凝固シェル１２が所定肉厚ｔに
成しした状態で、電磁誘導攪拌装置１３を励磁させて未
凝［■成分の溶鋼１４を攪拌する。この攪拌により、第
２図に示す如く、凝固シェル１２の近接域に滞留する溶
鋼成分及び不純物成分を多く含む濃化溶鋼が、電磁誘導
攪拌作用により求心方向へ移行し、負偏析が発生する。

尚、この濃化溶鋼は、デンドライトのうち、最ｔ）凝固
が遅く行われる第２次デンドライト相互間に介在してお
２Ｚ、凝固の完了している状態ではないので、電磁誘導
攪拌作用を受けて求心方向へ移行する。

この結果、濃化溶鋼の移行があった領域の凝固シェル（
負偏析層）１Ｇは、その融点の高い成分についてみれば
純度が高くなり、逆に融点の低い添加合金成分及び不純
物についてのれば濃度が低くなる。この負偏析による成
分濃度は、第４図に示す如く、攪拌強度と関係している
ことが明らかである。従って、攪拌強度をコントロール
することにより、前記負偏析層１６の成分゛コンＩ−ロ
ールをすることが可能である。第２図の縦軸は？′ｇ鋼
成分の炭素濃度Ｃに対する負偏析ｊｉ！１６の炭素濃度
ｃｍ。

すなわち、Ｃ／　Ｃｏを表し、横軸は攪拌強度（単位は
Ｃｍ／５ｅｃ）を表している。

また電磁誘導攪拌と同時に、加熱装置１５により加熱強
度を調整し、負偏析領域の凝固速度をコンｌ−ロールす
る。凝固速度が速い場合には、電磁誘導攪拌による濃化
溶鋼の求心方向への移行が行われない状態で凝固が進み
、負偏析を発生させることができない。また反対に、凝
固速度を遅くした場合には、濃化溶鋼の求心方向への移
行を充分に行わしめることができる。従って、凝固速度
の遅い領域を所定時間確保することにより、負偏析層１
６の厚みを所定肉厚とすることが可能である。第５図は
、負偏析ｉＷ１．６の厚みｌと加熱強度（単位はＫｃａ
ｌ／ｍｉｎ　）との関係を示す特性図である。

このようにして、電磁誘導攪拌装置１３と加熱装置１５
とにより、負偏析を発生せしめ、所定肉厚ｅの負偏析層
１６を形成した後は、電磁誘導攪拌を停止すると共に、
加熱強度を低下させて凝固速度を加速し、溶鋼成分濃度
の高い層１７を形成する。これにより、凝固シェル１２
、負偏析Ｎ１６、高濃度層１７の三層構造のクラッド鋼
１８を得ることが可能である。第６図は、上記三層領域
の成分濃度を示すものである。この図からも明らかなよ
・うに、負偏析Ｎ１６は、凝固シェル１２及び高濃度層
１７よりも溶鋼成分濃度が低く　（負偏析）、充分なり
ラッド鋼となっている。

ところで、下注ぎ用定盤Ｉ９ば、耐火材１９ｂの領域と
高濃度層１７の領域とが一致している。これは、凝固シ
ェル１２の厚みｔと負偏析層１６の厚みｅとの領域ｄ　
（ｄ＝ｔ４１）における溶鋼１４が、耐火材１９ｂと接
触するのを防止し、非磁性部分１９ａでの溶鋼１４の凝
固がモールド側面の凝固と同一条件で行われるようにす
るためである。すなわち、凝固シェルＩ２と負偏析層１
６との厚めをクラッド鋼１８の全長（第１図の上下方向
寸法）にわたって均一にするためである。

尚、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、
適宜の変更が可能である。例えば、負偏析Ｎ１６を複数
個設けて、負偏析層１６と凝固シェル１２とが交互に形
成された多層構造のクラッド鋼とすることも可能である
。また当然のことながら、攪拌強度及び凝固速度は、予
定する溶鋼１４の鋼種。

成分等によって選択すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明にあっては、一種類の溶鋼か
ら成分濃度の異なる層を形成して、クラッド鋼とする全
く新規なりラッド鋼の製造方法を提供することができる
。従って、従来のように母材を準備する必要がなく、母
材準備や母材セットのための設備が不要となり、生産設
備の簡略化が図れる。そのため、安価なりラッド鋼の提
供が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明に係るものであり、第１図は
本発明方法を適用してなるクラッド鋼製造装置の全体を
示す概略縦断面図、第２図は電磁誘導攪拌状態を示す非
磁性モールドの縦断面図、第３図は負偏析層形成後の同
縦断面図、第４ｔ！Ｉは成分濃度と攪拌強度との関係を
示す特性図、第５図は負偏析層厚みと加熱強度との関係
を示す特性図、第６図はクラッド鋼の成分濃度を示す図
面、第７図は従来のクラッド鋼製造装置の全体を示す概
略縦断面図である。 １１・・・非磁性モールド　１２・・・凝固シェル１３
・・・電磁誘導攪拌装置 １６・・・負偏析Ｎ１８・・・クラッド鋼特許出願人　
　　　住友金属工業株式会社代　理　人　　　　弁理士
　内田敏彦 ）ぐ イや最躾

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、非磁性モールド内の凝固シェルを所定肉厚まで緩慢
   に冷却させると共に、電磁誘導攪拌により溶鋼を流動さ
   せて凝固シェルの近接域に滞留する濃化溶鋼を求心方向
   へ移行させることにより凝固シェルに隣接する負偏析層
   を発生成長させ、該負偏析層の凝固速度を制御して所定
   肉厚の負偏析層とし、その後凝固速度を加速したことを
   特徴とするクラッド鋼の製造方法。