JPS63207455A - 高速度鋼薄板の製造方法 - 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） 本発明は高速度鋼薄板の製造に係り、特に鋳造後の鍛造
工程及び熱間圧延の一部の工程を省略して高速度鋼薄板
を製造できる方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、高速度鋼の連続鋳造は中心偏析が激しく困難であ
ると云われており、高速度鋼薄板の製造は、通常、次の
ような製造プロセスによって行われていた。

溶解→造塊→鍛造→熱間圧延→焼鈍→冷間圧延→焼入れ
・焼もどし 一般に高速度鋼では、凝固時に粒界に共晶炭化物が生成
するため、この炭化物を微細且つ均一に分布させること
が熱処理後の工具の寿命を向上させるうえで重要である
。そのため、現在では、上記製造プロセスにおいて、凝
固時の炭化物を小さくするために造塊時のインゴットを
一般に行なわれている鋼塊サイズよりも小さい３００〜
６００ｋｇ（２３０〜３４０ｍｍ中）とし、凝固時の冷
却速度を５〜ｂ に増大させており、更に鍛造ミルで鍛造を十分に行って
炭化物を破壊することで対処している。このため現状で
は鍛造とその後の熱間圧延での圧下比は３０以上と大き
くなる。

したがって、このような製造プロセスでは、インゴット
を小さくせざるを得ないため、鋳造歩留が低下し、更に
はＷ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｖ等の合金元素の偏析によってイン
ゴット中心部での炭化物が大きくなりやすくなり、不均
一組織となるという欠点がある。また造塊後に鍛造と熱
間圧延が必須であるため、必然的にそのための加熱エネ
ルギーも必要であり、コスト高となる。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、鋳造歩留を大
幅に向上でき、しかも鍛造等の工程を省略して高品質の
高速度鋼薄板を安価に且つ簡易なプロセスにより製造す
る方法を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明者は、凝固時に粒界に
生成する共晶炭化物を均一に微細分布させる手段として
、従来の小型インゴット→鍛造プロセスに代替し得る新
規なプロセスの開発について研究を重ねた。

その結果、冷却速度が極めて大きい急冷凝固法（双ロー
ル法）を採用することにより、凝固時に生成する共晶炭
化物が極めて小さく、かつ、５ｍｍ厚以下の薄鋳片であ
れば特にマクロ偏析がなく中心部においても微細な共晶
炭化物が生成することを見い出した（特願昭６１−１７
８２８９号参照）。

しかし、５ｍｍ厚以上の薄板の用途も多く、このような
要請に対しては上記方法では対処できず、その後頁に研
究を重ねた結果、５ｍｍ以上の薄鋳片から高速度鋼薄板
を製造する場合には、いわゆるヘズレ一式、チルブロッ
ク式などの薄スラブ連鋳機で薄スラブを作製し、これに
熱間圧延及び焼鈍を施すプロセスが適当であることが判
明し、本発明をなすに至ったものである。

すなわち、本発明に係る高速度鋼薄板の製造方法は、高
速度鋼を溶解後、薄スラブ連鋳法により凝固時の冷却速
度が１０ｆｌ〜ｌＯ２℃／ｓとなるように冷却して板厚
５〜４０ｍｍの薄スラブ連鋳片を製造し、引き続いて該
連鋳片に熱間圧延及び焼鈍を施して炭化物を微細な球状
とすることを特徴とするものである。

＝３− 以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

従来、高速度鋼は特に合金元素の中心偏析が激しく連鋳
しにくい鋼種とされていたが、本発明では、例えば、ツ
インベルトを対向させて傾斜させ、各ベルトを高速冷却
水ジェットで冷却しつつ、ツインベルト間で溶湯を凝固
させるヘズレ一式薄スラブ連鋳機や、水平に配置した一
対の無限軌道上に設けた多数の鋳型を冷却装置で冷却さ
せつつ、上下鋳型間で溶湯を凝固させるチルブロック式
薄スラブ連鋳機等を使用した薄スラブ連鋳法により薄ス
ラブ連鋳片を鋳造するものである。これにより偏析が可
及的に少なく、かつ、凝固時に生成する共晶炭化物を表
面から中心部までサイズの揃った微細炭化物にすること
が可能となる。

但し、凝固時の冷却速度（以下、単に凝固速度という）
及び鋳片厚を適切に規制しなければ所望の急冷効果が得
られない。

すなわち、冷却速度が１０°℃／ｓ未満では、従来法と
同様に共晶炭化物が大きく生成し、或いは更に偏在する
ことになるので、１００℃／ｓ以上の大きな冷却速度が
必要である。この冷却速度以上であれば、鋳片厚が４０
ｍｍまでは中心部に微細な共晶炭化物を生成させること
ができる。凝固時の冷却速度が大きいほど望ましいが、
ヘズレ一式、チルブロック式等の薄スラブ連鋳機は急冷
凝固法よりも実機許容冷却速度が小さいことを考慮して
、１０２℃／ｓを冷却速度の上限とする。

上記の冷却速度の範囲内であるならば、薄スラブ連鋳機
により鋳片厚が５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の連鋳片におい
て、その中央部及び表面部で微細な共晶炭化物を生成さ
せることが可能である。４０ｍｍを超える鋳片厚のスラ
ブを薄スラブ連鋳機で製造することは可能ではあるが、
その場合、結晶粒径が従来法でのそれに近づき、急冷効
果が得られにくくなる。また５ｍｍ厚以下の薄鋳片に対
しては、急冷凝固法で対処でき、薄スラブ連鋳法を適用
するメリットが薄れる。

第１図（ａ）、（ｂ）は薄スラブ連鋳法により製造した
４０ｍｍ厚の薄スラブの鋳片中央部と表面部の共黒炭化
物を示しており、そのときの冷却速度は中央で１０°’
Ｃ／　ｓ、表面部で１０２℃／ｓであった。

中央部及び表面部とも充分な急冷効果により微細に共晶
炭化物（図中、黒い部分）が生成し、同図（ａ）に示す
中央部の結晶粒径が約３０μｍと小さい。

一方、同図（ｃ）、（ｄ）は従来のプロセスにより得ら
れたインゴツト材の場合を示しており、中央部の結晶粒
径が約３００μｍと大きく、共晶炭化物（図中、白い部
分）がネットワーク状に生成し、偏在している。

連鋳後、得られた薄スラブ連鋳片を熱間圧延する。熱間
圧延は、上記薄スラブ連鋳法により共晶炭化物が微細に
生成しているので、比較的軽度の圧下比（（圧延前の厚
み）÷（圧延後の厚み））で行なうことができる。した
がって、従来のプロセスのように大きな圧下比を必要と
せず、熱間圧延工程の一部を省略可能となる。しかし、
鋳片厚の増加によっては炭化物がネットワーク状に存在
したり、密集して存在したりする領域が一部で発生する
こともある。このような場合には、熱間圧延によりその
領域を軽減させ、微細均一分布化を図る必要がある。そ
のためには、共晶炭化物の密集部分或いはネットワーク
部分を有する薄スラブに対し、熱間圧延の圧下比を６以
上にするのが好ましい。

圧下比は大きいほどよいが、１ｏを超える大きな値にし
ても炭化物分断効果が飽和すると共に歩留が低下するこ
とになるので、圧下比は１０以下とする。第２図（ａ）
、（ｂ）は炭化物密集部分を有する４０ｍｍ厚の薄スラ
ブにつき圧下比の変化に伴う炭化物形状の変化を示した
もので、圧下比が４では炭化物の密集部分（図中、白い
部分）が残留しているが、圧下比６になると分断されて
いることがわかる。

熱間圧延後は焼鈍を行うことにより、微細に分布した共
晶炭化物を球状化することができる。そのためには１０
００〜１２００℃、５時間以下の条件で焼鈍するのが好
ましい。これは、凝固時の急冷効果により層状に生成さ
れた共晶炭化物の層状の間隔が狭くなっているので、拡
散距離が短くなるためであり、また１０００〜１２００
℃の温＝７一 度にて ＲＬＣ−＋Ｍ、Ｃ＋ＭＣ の反応が生じ、炭化物が更に細かくなる効果もある。し
たがって、従来プロセスのように鍛造で共晶炭化物を破
壊する工程を経なくても、従来の材質と同等以上のもの
を得ることができる。

なお、この焼鈍工程は、熱間圧延後連続的に行っても或
いはバッチで行ってもよい。薄鋳片から連続的にコイリ
ングする場合には、例えば焼鈍ボックス内で焼鈍され、
その時の焼鈍の熱エネルギーは薄鋳片の自己保有熱を主
とすることができるし、必要ならば補足的に加熱するだ
けでよい。

上記焼鈍に引き続き、必要に応じて、共析変態温度域で
の焼鈍を行うことができる。この処理によって薄鋳片は
軟化し、次工程の冷間圧延が容易となり、薄鋳片の割れ
発生も回避できる効果がある。このためには、共析変態
温度近傍の７００〜９００℃で５時間以内の条件で焼鈍
し、焼鈍後少なくとも５００℃までを２００℃／ｈｒ以
下、好ましくは１０〜ｂ るのが望ましい。その際、少なくとも５００℃に達すれ
ば空冷であってもよい。

上記熱処理工程の後、従来と同様、冷間圧延、焼入れ・
焼もどし処理を行う。これらの加工、熱処理条件は特に
制限されないことは云うまでもない。

勿論、本発明においては、鍛造工程が不要であるので、
溶解から焼鈍までの各プロセスを連続させて一体化した
プロセスで実施することが可能となるが、全工程或いは
任意のプロセスをバッチで行うこともできることは云う
までもない。

なお、本発明法では、各種成分の高速度鋼を対象とする
ことができ、いずれの材質のものであっても従来よりも
高品質の高速度鋼薄板を製造することができる。

次に本発明の一実施例を示す。

（実施例） 第３図は本発明法の実施に使用する設備の一例を示すも
ので、取鍋１からタンディシュ２に供給された溶鋼Ｍを
薄スラブ連鋳機３に連続的に注湯し、急冷凝固し、得ら
れた薄スラブは圧延機４で熱間圧延されて薄板とし、焼
鈍ボックス５にコイリングされる。焼鈍ボックス５の入
側には切断機６が設けである。

上記設備を用いて第１表に示す化学成分（ｗｔ％）の溶
鋼から薄スラブを製造した。なお、溶解量は５００ｋｇ
で、溶鋼温度１５７０℃で薄スラブ連鋳機にて鋳造して
４０ｍｍ厚の薄スラブを得、更に５ｍｍ厚に熱延し、コ
イリングした。コイリングした鋳片は焼鈍ボックス５内
で焼鈍（１１５０°ＣＸ２ｈｒ）　した。なお、焼鈍に
際しては、外部から熱を与えることなく、鋳片の自己保
有熱にて行った。

得られた焼鈍材について炭化物の生成状態を調べたとこ
ろ、第４図（ａ）に示すとおり、中央部でも微細炭化物
が均一に分布されていた。なお、同図（ｂ）は従来プロ
セスで得られた焼鈍材の中央部組織を示したもので、炭
化物は球状化されているものの、やや不均一な分布状況
であり、本発明材の方が優れた性状の球状炭化物を有し
ていることがわかる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、従来法では中心
偏析が激しく連鋳化しにくい鋼種である高速度鋼につき
薄スラブ連鋳法により５ｍｍ厚以上４０ｍｍ厚以下の薄
スラブを製造し、これを引き続いて熱間圧延及び焼鈍す
るので、従来必須とされていた鍛造工程が不要となり、
連鋳と熱間圧延と焼鈍を一体化したプロセスが実施可能
となる。特に、従来は偏析を減少させるために小さなイ
ンゴットを製造していたので鋳造歩留が低かったのに対
し、連鋳の採用により大幅に鋳造歩留を向上させること
ができる。

しかも、得られる高速度鋼薄板の材質面については、薄
スラブ連鋳と熱間圧延により共晶炭化物が微細で均一化
され、更に焼鈍により球状化されるので、均一で微細な
球状炭化物が得られ、従来材と同等乃至それ以上の材質
の高速度鋼薄板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

（ｄ） 第１図（ａ）〜に）は本発明法で得られた連鋳片（急冷
材）と従来法で得られたインゴツト材の炭化物生成状況
を示す金属組織の顕微鏡写真（×１００）で、（ａ）は
本発明による急冷材の中央部、（ｂ）は同様に表面部を
示し、（ｃ）は従来のインゴツト材の中央部、（ｄ）は
同様に表面部を示し、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明法
により得られた連鋳片（急冷材）を各種圧下比で熱間圧
延したときの炭化物形状を示す金属組織の顕微鏡写真（
ｘ　２０００）で、（ａ）は圧下比４で熱間圧延した場
合、（ｂ）は圧下比６で熱間圧延した場合を示し、第３
図は本発明の一実施例において使用した設備を示す説明
図、 第４図は上記実施例で得られた焼鈍材の中央部の金属組
織の顕微鏡写真（Ｘ　２０００）であり、（ａ）は本発
明による急冷材の場合、（ｂ）は従来のインゴツト材の
場合を示している。 １・・・取鍋、２・・・タンディツシュ、３・・・薄ス
ラブ１２一 連鋳機、４・・・熱間圧延ロール、５・・焼鈍ボックス
、６・・・切断機、Ｍ・・・溶鋼。 特許出願人　　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　　中　　村　　　尚 第１図 （幻　　　　　（い （Ｃ）　　　　　　（ｄ） 第２図 （？Ｌ） （ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高速度鋼を溶解後、薄スラブ連鋳法により凝固時
   の冷却速度が１０°〜１０＾２℃／ｓとなるように冷却
   して板厚５〜４０ｍｍの薄スラブ連鋳片を製造し、引き
   続いて該連鋳片に熱間圧延及び焼鈍を施して炭化物を微
   細な球状とすることを特徴とする高速度鋼薄板の製造方
   法。
2. （２）前記熱間圧延を圧下比６〜１０で行う特許請求の
   範囲第１項記載の方法。
3. （３）前記溶解、鋳造、熱間圧延及び焼鈍を連続的に実
   施する特許請求の範囲第１項記載の方法。