JPS6142450A - 高品質中空鋼塊の製造方法 - 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） この明細書で述べる技術は、圧力容器材や一般的なリン
グ材等の筒状鍛鋼品等を製造するときの素材：中空状金
属塊、特に中空鋼塊を製造する方□法に関するものであ
る。

（従来の技術） 筒状鍛鋼品等の製造に供する中空鋼塊製造方法としては
、例えば特公昭！１０−２８８９８号その他に提案され
ているような；いわゆる、円筒形の鋳型内に同じく円筒
形の中子を同軸状に設置して、鋳型／中子間に形成され
る環状の空間に、上注ぎあるいは下注ぎにより溶鋼を注
入して冷却凝固を行なう中空鋼塊の製造法がある。　□
（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の中空鋼塊製造法に見られる金属中子を使
用する方法、砂型中子を使用する方法では、中子の冷却
を強化しても鋼塊内壁側の冷却速度を大きくすることが
困難で、鋼塊外壁側に比較゛□して平均冷却速度、凝自
速度とも小さく、逆Ｖ偏析の生成位置が鋼塊内壁直近に
なるという点で以下に述べるような問題点を生じさせて
いた。すなわち、中空鋼塊の鍛錬において鋼塊中心孔を
拡大するとき、鋼塊内壁側の肉厚は、メタル７０−に°
□より円周方向に伸ばされて鍛錬後著しく薄肉化し′て
しまう。しかも鍛錬加熱時の酸化と製品仕上げ時の機械
切削代によって容易に除去され易い。したがって製品内
面に逆Ｖ偏析の痕跡が露出しやすくなる。その結果、こ
れらの製品に対し、通常適用されるオーバーレイクラン
ド溶接後に生ずるアンダークラッドクラッキングが発生
し易いという欠点があった。

（問題点を解決するための手段） 上述したような解決すべき課題に対し、本発明″゛は、
中空鋼塊としての自然な凝固現象：すなわち、従来のよ
うな中子側の冷却を促進して筒殻状凝固シェルを急速成
長させるという方法とは興なり、むしろ中子側からの冷
却を阻んで積極的に保温するように努め；外周面からの
凝固シェル成長のみ゛を促すという方法を採用する。

こうした要請に応え得る手段として本発明は、鋳型内に
同軸心の筒形中子を設置し、鋳型と中子間に形成される
環状空間に溶鋼を注入して冷却凝固させることにより中
空状の鋼塊を得る方法にお′□゛いて、鋳型内への溶鋼
の注入終了後、鋳型・中子′を定盤ごと回転させ、所定
の速度まで加速し、その後は凝固完了まで定速度で回転
させることを特徴とする高品質中空鋼塊の製造方法につ
いて提案する。

なお、上記鋳型・中子および定盤は一体として回転可能
に支持し、そしてかかる中子は少なくとも外周面を耐火
断熱性の材料で形成したものを用いる。

（作用） 本発明においては、中子側からの冷却は行わず、むしろ
積極的に保温することに努める結果、凝固は鋼塊外壁の
鋳型側から中子に向って進行し、最終凝固位置を鋼塊内
壁側に近づけることができる。

鋼の凝固においては、固液共存層内でプント、ラーイト
凝固する際に、実効分配に従って凝固するデンドライト
固相から溶質が液相側に排出される。

この溶質濃化溶鋼には低密度のため重力による浮力が作
用し、ゆっくり浮上を開始するが、浮上過程で周辺の溶
質濃化溶鋼と合体し、チャンネル状′”の偏析線を形成
する。そして、このチャンネル状１の偏析線は凝固の進
行によって固相に固定されて、いわゆる逆■偏析となる
。

ところが本発明において中空鋼塊の場合は、凝固過程を
通し鋼塊中心を軸にして回転させるため、−一般には凝
固界面で凝固の進行方向（求心方向）と逆向きの遠心力
が作用する。しかるに固液共存層中でデンドライト樹間
に存在する溶質濃化溶鋼は、液相中の通常のバルク溶鋼
と比較して低密度であるために求心力を受け、溶鋼側へ
離脱してバルクＩ″溶鋼と置換し、その結果逆Ｖ偏析が
消滅するようになる。

一方、固液共存層中における上記の現象は、デンドライ
ト樹間の溶鋼の平衡凝固温度を上昇させるため、デンド
ライトの２次以上高次の側枝の発゛□達を促進し、結局
デンドライト組織を微細、緻密化スる。したがって、ミ
クロ偏析の偏析粒を小すくするとともに、マクロ偏析の
絶対値も下げ、またザクも軽減し、鋼塊組織として微細
かつ緻密な好ましい組織を得ることにつながる。

さらに回転することによる遠心力の作用は、鋳゛型／鋼
塊間のエアギャップを軽減し、鋼塊外壁からの冷却を強
化すると同時に鋼塊／中子間のエアギャップを増加し、
中子からの冷却を抑制し、鋼塊内壁からの凝固殻の発達
を遅延させる。

凝固が進行するにつれ、残溶鋼中の溶質は次第に濃化し
て、最終凝固位置において最大の偏析度となるが、最終
凝固位置は鋼塊内壁から直近にあるため、先に述べたよ
うに鋼塊の鍛錬過程の加熱と製品仕上げ時の機械切削と
によって、最終凝固パ位置を含め高偏析部は除去される
。従って、製品本体内には、逆Ｖ偏析はもとよりなくマ
クロ偏析も低位に維持できるとともに微細かつ緻密な組
織を有する中空鋼塊を得ることが可能である。

（実施例） 第１図は、本発明法の好適実施下における装置の概略断
面図である。図示の１は溶鋼、２は耐火断熱性の材料、
８は鉄製の中子バイブ、４は断熱スリーブ、６は円筒状
の鋳型であって、上記中子パイプと同軸心で２重管構造
からなり、いわゆる′□゛環状の鋳造空間５ａを形造る
。６はライザー、７１は定盤であり、この定盤は回転設
備８上にあって鋳型５ならびに中子とともに一体となっ
て回転するものである。９は湯上り口、１ｏはランナー
、１１はスライディングノズル、１２は下注給湯用定盤
、１８は注入管、１４は発熱性保温剤を示す。

本発明鋳造例 実施に当って使用した装置は、外径８４０１＋１１゜肉
厚１０ｗ１の鉄パイプ（３）の外周に厚さ１３Ｑｗの耐
火物（２）を張設した中子を用い、鋳型とし□パては平
均内径１５００ｍ＋１１１のものを用いた。

この鋳型内鋳造空間内に、１８０を転炉で溶製し、脱ガ
ス処理を施した一〇１０．１４％、Ｓ土１０．４５　％
、Ｉｎ　／　１−５２　％　、Ｐ　１０−０１８％、８
　／　０−０１０係の溶鋼２０ｔを下注ぎにて鋳造し、
鋳造直後に］発熱性保温剤をふりかけてホラ））ツブと
し、さらにスライディングノズル（１１）を閉じて給ｍ
系との縁を切った後、回転設備（８）を用いて回転を開
始し、６分後に１２０　ｒｐｍの等速回転運動に至らし
めた。最終凝固まで等速回転を継続して一′□中空鋼塊
を製造した。

かかる鋼塊を型抜後に切断し鋼塊縦断面を冶金的に調査
した。本鋼塊の最終凝固位置は鋼塊部の内壁から１５係
の位置にあり、２０％位置での最大偏析度は１．２であ
り、これより外側には逆■偏析は存在していなかった。

一方、同じ寸法の中子と鋳型を用い、中子を鉄パイプで
空冷を行い静置状態で鋳造した従来法に従う中空鋼塊の
場合、最終凝固位置は鋼塊部の内壁から８０％、逆Ｖ偏
析発生位置は鋼塊部で６％□〜２７係および８６〜６４
チの位置であった。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、最終凝固位置にお
いて偏析度が最大になるため、製品本体内への偏析を少
なくでき、従って微細で緻密な組□織を有する高品質の
中空鋼塊を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施するために用いる鋳造設備
の断面図である。 １・・・溶鋼　　　　　　　２・・・耐火断熱材料８・
・・中子パイプ　　　　４・・・断熱スリーブ５・・・
鋳型　　　　　　　６・・・ライザー７・・・定盤　　
　　　　　８・・・回転設備９・・・湯上り口　　　　
　１０・・・ランナー１１・・・スライデイグノズル １２・・・下注給湯用定盤　　１８・・・注入管１４・
・・発熱性保温剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋳型内に同軸心の筒形中子を設置し、鋳型と中子間
   に形成される環状空間に溶鋼を注入して冷却凝固させる
   ことにより中空状の鋼塊を得る方法において、 鋳型内への溶鋼の注入終了後、鋳型・中子を定盤ごと回
   転させ、所定の速度まで加速し、その後は凝固完了まで
   定速度で回転させることを特徴とする高品質中空鋼塊の
   製造方法。 ２、上記鋳型・中子および定盤は一体として回転可能に
   支持し、そしてかかる中子は少なくとも外周面を耐火断
   熱性の材料で形成したものを用いることを特徴とする特
   許請求の範囲１記載の方法。