JPS6159804B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続鋳造材を素材としてステンレス
鋼、超合金等の合金材の管、丸棒、形材等を熱間
押出加工する方法に関するものである。

金属加工法には、大別して熱間加工法と冷間加
工法とが一般に適用されている。加工力を小さく
する方法として熱間加工法が広く採用されてお
り、その中には圧延押出、鍛造等が挙げられる。
１回の加工で大きい加工率が取れ、且つダイスの
変換のみで種々の形状の製品が容易に得られる、
圧縮加工のため難加工金属も欠陥なしに加工出来
るという点で熱間押出法が特に有利である。熱間
押出加工に供する素材は、一般には溶製―造塊―
熱間分塊圧延工程により、円形断面形状に仕上げ
られている（以下この工程による素材を熱延素材
と称する）。

しかし、連続鋳造技術の発達した現状では、円
形断面の連続鋳造鋳片の製造が可能となり熱間分
塊圧延工程を省略した溶製―連続鋳造工程によ
り、熱間押出加工用素材が製造可能な段階に達し
ている（以下この工程による素材を連鋳素材と称
する）。連続鋳造技術の発達は、ステンレス鋼、
超合金等においても例外ではなく、上記工程省略
の利点を享受出来る段階に達しており、連鋳素材
を熱間押出加工に適用することで、大幅な歩留向
上が期待される。しかし、連鋳素材を熱間押出加
工すると、加熱、冷却過程で組織変態しない材料
では、押出製品の表面に、押出方向に伸び、且
つ、深いスジ状欠陥が多発して、商品価値を著る
しく損うという欠点がある。このため、従来、ス
テンレス鋼、超合金等においては、連鋳素材を熱
間押出加工して、管、丸棒、形材等の熱間押出材
を製造することが出来なかつた。なお、このスジ
状欠陥は熱延素材を用いた場合には殆んど見られ
ない。

ステンレス鋼の連鋳素材を鋳造組織のままで熱
間押出する研究は古くから行なわれている。しか
しR.CoxがJournal of the Iron and Steel
Institute Vol.202（1964）P.246〜260に述べてい
るように、鋳造組織の粗大結晶粒に起因するスジ
状欠陥（R.Coxはscore marksと呼んでいる）が
発生するために、対策が必要であつた。R.Cox
は、押出機のコンテナ内で32％までの加工率のア
ツプセツト加工を行い引き続き押出加工を試みた
が、鋳造組織の粗大結晶粒の微細化を得ることは
出来ずスジ状欠陥防止策とはならなかつた。ま
た、ダイス形状にも着目して、コニカルダイスと
平ダイスの比較検討も行つたが、表面品質の改善
には至らなかつた。その他杉谷らは鉄と鋼Vol65
（1979）P.S244において、連鋳素材を直接押出す
るに際し“押拡げ加工等で結晶粒の微細化を行う
ことにより、良好な表面の鋼管が得られた”と述
べている。しかし、本発明者の検討の結果、押拡
げ等の加工のみでは結晶粒の微細化は得られな
い。

本発明の目的は、熱間押出温度への加熱、冷却
時に組織変態を生じないステンレス鋼や超合金の
熱間押出材を製造するに当り、連鋳素材を用い
て、熱延素材を用いた場合と同等以上の押出材表
面品質を得ることにある。

押出材の表面性状に及ぼす素材表面層のメタル
フローの詳細検討の結果、工具形状変化によるそ
のメタルフロー制御により、押出材表面品質を大
きく改善出来る点に着目して、本発明を完成し
た。

以下本発明について詳しく述べる。

熱間押出加工法の概略を第１図に示す。加熱さ
れた素材１は、コンテナ２、ダイス３およびダイ
ホルダー４にて形成される空間に置かれる。素材
１とダイス３の間には断熱作用および潤滑作用を
果すガラス粉末より成るガラスデイスク７があ
り、ダミーブロツク６を素材１の後方から押しつ
けて素材１をダイス３の方へ押しやることにより
素材１はダイス３の孔型を通つて所定の押出製品
１２となる。この方法で、連鋳素材を押出加工す
ると素材１が潤滑ガラスデイスク７と接触し始め
る点８で素材１の表面上にシワが発生する。この
シワは素材１と潤滑ガラスデイスク７との接触が
終了する点９までの間に、絞り加工率の増加と共
に発達し、ダイス３を通過する際に伸ばされて、
スジ状欠陥となる。

本発明は、上記スジ状欠陥の発生状況に着目し
て、押出加工時にその欠陥を軽減し、連鋳素材に
よる押出製品の表面品質を、従来の熱延素材によ
るそれと同等にする方法である。

本発明を、第２図によつて説明する。押出素材
の押出加工中の流線について従来法による流線１
０と本発明による流線１１を示す。座標軸は、押
出方向をＺ軸、それに垂直な方向をＹ軸とし夫々
右方向および、素材中心軸から離れる方向を正と
する。素材の中心線より上半分の外表面の流線の
成分は、第２図に示すように、従来法の流線１０
では常にＺ（押出）軸方向成分は正、Ｙ軸方向成
分は負である。これに対して本発明法による流線
１１ではＹ軸方向成分は常に負であるが、Ｚ軸方
向成分は、常に正ではなく、ダイス孔型の直前で
は負となつている。このＺ軸方向成分に負の成分
を付与することにより、押出材表面に工具による
しごき効果を与えるため、押出材表面は滑らかに
なり、連鋳素材特有のスジ状欠陥も消滅可能とな
る。

本発明法を適用するためには、押出工具である
ダイスの形状を第５図のように変更する。

従来法のダイス３は、材料の流れ方向にテーパ
ーがありその角度αは０〜10度が多用されてい
る。これに対して本発明法を行うためには従来ダ
イス３とは逆向きのテーパーを有し、その角度β
が５度以上であるダイス３′を用いる。本発明法
適用ダイス３′を配した場合の工具配列を第６図
に示す。この例ではスジ状欠陥となるシワは、位
置８で発生するが、その発達は位置９′までであ
り、位置９′〜９の間では素材外表面の流線のＺ
軸方向成分は負となりしごき効果により、シワの
発達はない。従つて、従来法に比べるとスジ状欠
陥は大きく改善される。

第７図は、ダイホルダー、ダイス両方の形状を
変更した場合の工具配列を示す。この場合は、２
段によるしごきのため、上記例よりも更に良好な
表面性状の押出製品が得られる。

次に本発明法を連鋳材に適用した場合の押出材
の表面性状の例を述べる。

押出条件は下記のとおり。

鋼種：SUS 304.SUS 310S 製品寸法50φ×5t
押出比30 潤滑ガラス：窓ガラス成分 加熱温度：1200℃ 工具：第１図（従来法）、第４図（比較法）、第
６図（本発明法１）第７図（本発明法２）に
示すダイス３，３′とダイホルダー４，４′の
組合せ 比較試験として、熱延素材による従来法第１図も
行つた。

上記条件による押出後の押出管円周方向の表面
粗さを第８図に示す。連鋳素材の場合に、従来法
（第１図）によるときは、80μｍの表面粗さであ
るものが、本発明法１のダイスのみを変更した例
（第６図）では40μｍの表面粗さとなり、本発明
法２のダイスとダイホルダーを変更した例（第７
図）では30μｍの表面粗さとなつた。

以上のように本発明法により、表面性状改善即
ち、スジ状欠陥の改善が顕著に表われている。更
に熱延素材を用いる従来法（第１図）による押出
の場合は30μｍの表面粗さであることと比較する
と、本発明法による連鋳素材の押出材表面性状
は、何ら遜色のないことが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱間加工法の概略を示す図、第２図は
押出加工中の素材の流線を示す図、第３図はダイ
ホルダーの形状を示す図、第４図は第３図のダイ
ホルダーの適用時の工具配列例を示す図、第５図
はダイスの形状を示す図、第６図は本発明法適用
ダイスを配した場合の工具配列を示す図、第７図
はダイホルダー、ダイスの両方の形状を変更した
場合の工具配列を示す図、第８図は押出後の押出
管円周方向の表面粗さを示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 潤滑剤としてガラスデイスクを用いて連鋳素
   材を熱間押出加工する過程において、変形しつつ
   ある素材の流線の押出方向成分をダイス孔型の直
   前にて押出しの向きと逆向きとすることを特徴と
   する熱間押出合金材の製造方法。