JPS6233008B2 - - 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圧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
留向上が期待出来る。しかし、連鋳素材を「熱間
押出加工」する場合に、加熱・冷却時に組織変態
を生じない材料では、押出材表面に、押出方向に
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等の
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。 連鋳素材は、方向性の強い鋳造組織を有してい
るのに対して熱延素材は熱間分塊圧延工程で、こ
のような鋳造組織が破壊されて微細結晶組織とな
り、その方向性がランダム化されていることから
本発明者は熱間押出加工以前に連鋳素材の組織を
微細化する方法について種々実験検討した結果本
発明を完成した。すなわち、連続鋳造材からなる
素材の端面の表面層に加工組織を与える冷間加工
を施した後、加熱し熱間加工して表面から少くと
も３mm厚の表面層の組織を再結晶微細組織とし、
引き続き熱間押出加工することを特徴とする。 以下、本発明法の具体的方法について述べる。 第１図に製造方法の一例を示す。外面に潤滑処
理を施した連鋳素材１の後端に、ダミーブロツク
２を当て、その後方からステム３により前方に押
出すことにより連鋳素材１は押込み用ダイス４を
通過してコンテナ５の中に押込まれる。押込み用
ダイス４を通過することにより連鋳素材１は加工
を受ける。この加工が終了した時点で、コンンテ
ナ５内にて素材１のもつ熱によりその表面層では
再結晶が生じて微細結晶粒となる。表面層が微細
結晶粒となつた連鋳素材１は引きステム３により
後方から加圧されて潤滑ガラスデイスク７からガ
ラス潤滑剤を供給されながら、所望の孔型をもつ
押出ダイス６を通過して、押出製品８となる。こ
の方法により連鋳素材１は押出ダイス６によつて
加工される前に鋳造組織は破壊されて熱延素材と
同じ微細組織となつているために押出ダイス６で
加工を受けても、従来の連鋳素材で発生するスジ
状欠陥は全く見られない。第２図には他の例とし
てコンテナを２段にした場合の連鋳素材１の押込
み途中の概略を示す。この場合も第１図と同じ機
構で、押出直前に素材の微細組織が得られる。 次に実施例について述べる。 押出条件は表―１の通りである。

【表】 第３図ｂは連鋳素材、ｃは従来例の熱延素材お
よびａは本発明例の連鋳素材の押込み加工後につ
いての素材横断面の金属組織を示す。ｂの連鋳素
材は粗大鋳造組織でありｃの熱延素材は再結晶微
細組織となつている。これに対して、ａの本発明
例による連鋳素材（押込み加工率16％）では中心
部に約40φの鋳造組織が残存しているがその周囲
は素材表面まで微細組織となつている。これらの
素材を押出加工して得られた製品の外観状況を第
４図に示す。ｂのように横断面全体が粗大鋳造組
織である連鋳素材による押出製品では最大約100
μに達するスジ状欠陥が発生するが、ｃのように
熱延素材の全面再結晶微細組織の押出製品ではス
ジ状欠陥は全くない。これに対して、ａのように
本発明例による押出方法で得られる最終押出前の
微細組織による押出製品では素材中心部に僅か鋳
造組織が残存してはいるがスジ状欠陥は全く見ら
れない。これは、Ni系、Niベース・スーパーア
ロイ等の鋼種を問わず、押込加工後の再結晶微細
化により、同じ効界が見られた。 表２に全円周および押出製品長手方向150mm長
の表面粗さ測定結果を示す。表面粗さは測定中最
大のものから10個取り出して平均した値である。 比較例の連鋳素材ｂの押出製品の粗さは円周方
向で70〜100μ、長手方向で30〜50μである。円
周方向ではスジ状欠陥のため粗さが大きくなつて
おり、長手方向では潤滑ガラスによる粗さが主と
なつているため粗さレベルは低くなつている。こ
れに対して熱延素材ｃおよび本発明例による連鋳
素材ａの製品の粗さは円周方向および長手方向共
に20〜40μで両者には全く差がない。これはいず
れも潤滑ガラスによるものでありスジ状欠陥が発
生してないことを示している。 以上の如く本発明法によりスジ状欠陥は全くな
くなり従来の熱延素材の押出材と同等の表面品質
が得られるようになつた。 以上の実施例では押込加工時の減面率は15.5％
で素材中心部の未再結晶域は僅かであり、押出材
表面にはスジ状欠陥は見られなかつたが押出スケ
ジユールの関係から押込加工の減面率が実施例よ
り小さくなる場合には、未再結晶域は大きくな
る。そのような場合には押出材先端部にスジ状欠
陥発生の可能性がある。これに対する対策として
本発明は、シヨツトブラスト等にて、素材の端面
の表面層に加工組織を与える冷間加工を施した後
に加熱し熱間加工し、引き続き熱間押出加工す
る。このような本発明法によれば、押出材先端部
にもスジ状欠陥のない製品が得られる。この場合
の再結晶微細域は表面から少なくとも３mm厚あれ
ば十分である。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施の態様を説明するための
工程図、第２図は同じく他の実施態様を示す図、
第３図は素材の押込加工後の横断面の金属組織を
示す図、第４図は第３図の素材を押出加工して得
られた製品の外観状況を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続鋳造材からなる素材の端面の表面層に加
   工組織を与える冷間加工を施した後、加熱し熱間
   加工して表面から少なくとも３mm厚の表面層の組
   織を再結晶微細組織とし、引き続き熱間押出加工
   することを特徴とする熱間押出合金材の製造方
   法。 ２ 熱間押出加工機のコンテナー前面に設けたダ
   イスによつて熱間加工し、コンテナー内にて素材
   表面を再結晶させることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の熱間押出合金材の製造方法。