JPS632535A - 鍛造用鋼塊品の製造方法 - 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〕 本発明は造塊用鋳型枠に溶湯を鋳込み、その溶湯を凝固
させて鍛造用鋼塊品を製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の鍛造用鋼塊品の製造方法では、定盤上に載置され
た鋳型頭部に押湯を設け、最終凝固位置に発生する大型
の収縮鋼である１次パイプの欠陥発生を防止し１品質向
上を図っている。

この従来例では、−定の押湯量が欠陥発生を防止するう
えで必要である。−方、押ｔＪ：ｌ量を多くしても１歩
溜りが低下する割にはＶ状偏祈や２次パイプの発生を防
止することができなかった。

そのため、押湯部の溶鋼表面を低温材や発熱保温材で被
覆したり、発熱スリーブ、断熱スリーブ等を用いて押湯
部の溶鋼の凝固を制御するスリーブ法、さらに積極的に
押湯枠内に内蔵したコイルに低周波または高周波発生装
置により低周波または高周波Ｗｉ流を流す誘電加熱方式
（特開昭５２−３３１４３号公報記載）、電極を用いて
押湯部上部の溶鋼を通電加熱する電弧加熱法、さらには
シリンダで押湯部を加熱するいわゆる高圧凝固法（日刊
工業社発行、特殊鋳造法、昭和４９年６月）等が採用さ
れている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記各従来例では、溶湯の凝固過程に何ら配慮
されていない結果、急速凝固域（最終凝固部分）をなく
すことが不可能であった。そのために、鍛造用鋼塊品の
内部に欠陥発生が避けられないものとなっている。

よって、従来技術をそのまま用いても、次の問題がある
。

押湯を多くしても、有効に偏析を防止することが不可能
である。その結果、歩留まりが低下する。

また、低温材や発熱保温材しこよる溶鋼表面の被覆法で
は、鋼塊サイズ、形状によっては相当量を必要とするば
かりでなく、それらが７８鋼八巻き込まれ、鋼塊品質が
悪くなっていた。

さらに、電弧加熱法では熱的に安定しているが、側壁が
凝固するため、伝熱のための有効深さに限界があり、特
に大型鋼塊ではこの押湯下部の凝固が進むため、溶鋼中
の成分変化等を起こす欠点がある。高圧凝固法では、加
圧シリンダに溶鋼が直接接触するため、シリンダに溶鋼
が不均一に凝固し、加圧が均一に付与されないうえ、か
なり高圧をかけるため、定盤上に載置する鋳型および押
湯枠等の板面を完全なものとし、湯漏れのないようにし
なければならない。

本発明は、このような問題点に鑑み、加速凝固域をなく
し、内部欠陥のない健全な鋼塊を製造することができる
方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、定盤と鋳型と押湯枠とからなる造塊用鋳型枠
に溶湯を鋳込み、当該溶湯を凝固させてなる鍛造用鋼塊
品の製造方法において、当該鋼塊の製造中に、前記定盤
を冷却するとともに、前記鋳型下端部から、当該鋳型高
さ（Ｈ）の１７４Ｈ〜１／２Ｈ部分までを冷却し、前記
鋳型の上端部から当該鋳型高さ（Ｈ）の１／１０Ｈ〜１
１５Ｈまでを断熱することを特徴とする鍛造用婿塊品の
製造方法である。

〔作用〕

上記構成によれば、定盤近傍の鋳型内溶湯の凝固（凝固
波）の進行が下部より上部に向って早く進行する。よっ
て、微細組織で健全な凝固Ｍｉ織を得ることができる。

それとともに、加速凝固の程度が低減し、内部欠陥のな
い良好な品質の鋼塊を得ることができる。

次に、冷却の位置および断熱の位置を特定した理由につ
いて説明する。

鋳型下部における冷却が、１／４Ｈより少ない部分り一
行われると１ｍ湯の冷却速度が遅くなる。

−方、１／２Ｈより多い部分が冷却されると、側壁から
の凝固が起こり、加速凝固域をなくすことが不可能とな
る。

一方、断熱の位置を鋳型上端部から１／ｌ　ＯＨより少
ない部分で行うと、断熱の効果を得ることができない、
−方、断熱を１　／　５　Ｈ以上において行うと、冷却
速度が遅くなる問題がある。

〔実施例〕

次に１本発明方法の一実施例について説明する。

第１図はその本発明方法を実施するための鋳型枠を示し
た断面図である。第１図において、水冷定盤１には、給
水口８および排水口９が設けられている。この定盤１の
上には、Ｕ型である上金型３が設けられている。この上
金型３の上には、押湯枠４が設けられている。

上金型３の下部には、冷却下金型２が設けられ。

給水口１０および排水口１１が備えられている。

前記押湯枠の内周側および上金型３の上端部内周側には
、断熱ボード５が設けられている。また、押湯枠の開口
部上端には、保温材６が設けられている。

このような造塊用鋳型枠において、水冷定盤および下金
型には、循環水流による冷却が行われている。循環水流
水による水流の平均速度は、少なくとも０　、２　ｍ　
／ｓｅｃ以上とすることが望ましい。

水流速度が小さいと、冷却の効果が充分でないためであ
る。なお、空冷も可能である。

断熱材（断熱ボード）５は、充分に断熱性能を具備して
いるものでなければならない、具体的な熱的性質で述べ
ると、温度拡散度が０．００４〜０．０８（Ｃ，Ｇ、Ｓ
）、および熱拡散度が０．００４〜０．１（Ｃ，Ｇ、Ｓ
）の範囲内にあることが望ましい。これらの値より小さ
いと、断熱材はその強度が充分でなく、使用により破壊
し、品質を劣化させることがある。また、こらの値より
大きいと、断熱材の断熱効果が小さくなるものである６ 上記保温材６は、溶湯を内部に注入終了後直ちに溶鋼表
面に被躍するようにする。

次に、冷却位置および断熱位置の詳細について説明する
。

冷却位置は、金型下端部すなわち水冷定盤１の表面から
少なくとも１／４Ｈ（Ｈは上金型３の高さ）を冷却する
。そして、冷却の位置は多くとも水冷金型下端部から１
／２Ｈまでである。

−方、断熱位置は、押湯枠内周側と、上金型３上端部か
ら少なくとも１／ＩＯＨ部分まで、多くとも１１５Ｈま
で断熱する。

次に、上記本実施例に係る造塊用鋳型枠に溶湯を鋳込み
、鋼塊品を製造した。この際、定盤のみを冷却する造塊
用鋳型枠および冷却なし、あるいは断熱なしの造塊用鋳
型枠を用いて、同様に謂塊品を製造し、各々比較した。

以下、詳説する。

上記本実施例に係る造塊用鋳型枠を用いて、５０ｔｉｆ
ｉ気炉で溶解、精練した材質５Ｆ−５０Ａｌｌギルド鋼
で、４０を鋼塊を溶製した。この際、水冷下金型の高さ
は１／３Ｈとした。また、上金型３に設けた断熱ボード
は１／ＩＯＨにわたるように設けた。このような造塊用
鋳型枠に所定のｉ８湯を注入し、凝固させた。−方、上
記と同じようなＡＱキルド鋼を、なんら行なわない従来
例に従い、その他は上記方法と同じにして製造した。こ
の両者の鋼塊の縦断面について欠陥調査を行った。この
結果を第１図に示す。

次に、金型下部の冷却および金型上端部での断熱が与え
る加速凝固位置の発生の与える影響について説明する。

第２図に、冷却および断熱がない鋳型枠での製造（１）
と定盤のみを冷却する鋳型枠における製造例（ＩＩ）に
おける、軸心部での凝固終了時間を計算したグラフを示
す、第２図かられかるように、実測した欠陥発生位置は
、鋼塊底部より９０〜２４０個の領域にある。この欠陥
発生位置は、第２図での計算結果の加速凝固域（■）と
−致することがわかった６したがって、内部欠陥は加速
凝固位置で発生するために、欠陥のない健全な鋼塊を製
造するためには、加速凝固位置をなくせばよいことにな
る。

次に、第３図に同様な凝固終了時間と鋼塊底部からの距
離との関係を示す。第３図において、■は、Ｕ型の数Ｎ
／３Ｈを水冷した場合の鋳型枠における製造例を示し、
■は、１／３Ｈ部分を水冷した製造例を示す、なお、■
は定盤のみの水冷の製造例である。第３図かられかるよ
うに、グラフ（ｍ）がグローバルな立ち上がりを示し、
加速凝固位置が、鋼塊底部より２４０■前後のわずかな
位置に発生することだけで考えられる。また、鋳型の水
冷部をさらに２／３Ｈまで広げると、鋼塊底部より１１
０〜１５０ａｏの位置に加速凝固位置が発生すると推定
される。したがって、第３図かられかるように、定盤の
水冷に比べ、さらに鋳型除去に好ましいことがわかる。

次に、第４図に鋳型上端部での断熱の影響について説明
する。第４図１は冷却および断熱が何らない製造例であ
る。第４図■は鋳型上部１／ＩＯＨまで断熱した製造例
である。■は、同様に１１５Ｈまでを断熱した製造例で
ある。

第４図かられかるように、鋼塊底部より１４０■前後の
加速凝固域をなくすには、！８型上部を１／１０Ｈ〜１
１５Ｈ程度までを断熱すればよいことがわかる。このよ
うな結果から、＆５型底部での冷却および鋳型上部での
断熱を組み合わせることにより、加速凝固域をなくすこ
とができるという特有の効果を生ずる。このことについ
て、第５図に示す、第５図では、定盤および鋳型下部１
／３Ｈを水冷とし、押湯枠および鋳型上部１／１０Ｈを
断熱した製造例における凝固終了時間と鋼塊底部からの
距離との関係を示すグラフである。第５図かられかるよ
うに、凝固終了時間の進行に伴い、鋼塊底部から溶湯が
ほぼ一定速度で凝固していくことがわかる。すなわち、
第５図のグラフにおいては、加速凝固域（′Ｉｓ、同速
度が大きくなる部分）の発生がみられないことがわかる
。

すなわち、第１図に示した鋳型枠によれば、第５図に示
すように、溶湯の凝固が鋳型下部から鋳型上端部にわた
ってほぼ一定の速度で均一に進行していることがわかる
。

このような加速凝固領域をなくす効果は、大型の鍛造用
鋼塊品を作る場合において重要である。

すなわち、幼型高さＨと該高さＨのＶ２部分における直
径りとの比が１以上であるような場合は。

特に有用である。さらに、普通炭素鋼やＣｒ。

ＭＯ，Ｎｉ、Ｖｔ　Ｗ＋　Ｍｎの少なくとも一つを含む
高合金鋼よりなる大型鍛造品について特に有用である。

具体的には、高圧および低圧用のロータ材（Ｎ　ｉ−Ｃ
ｒ−Ｍｏ−Ｖｉｌｌ、　Ｃｒ−Ｍ　ｏ　−Ｖａ４）、車
軸材およびプラスチック型材等の構造用部材の製造に特
に有用であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る鍛造用謂塊品の製造
方法によれば、加速凝固領域をなくすことができるため
に、内部欠陥のない良好な鋼塊を得ることができる。

また、加速凝固域をなくすことができることにより、従
来の押湯量を少なくすることができるため、歩留まりが
向上する。

さらに、内部欠陥がないすなわちパイプの発生が少ない
ために、あとの鍛練比も削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る鍛造用鋼塊品の製造方法の一実施
例を実施するための鋳型枠の断面構成図、第２図〜第５
図は鋼塊底部からの距離と凝固終了時間との関係を示す
グラフである。 １・・・水冷定盤、２・・・水冷下金型、３・・・上金
型、４・・・押湯枠、５・・・断熱ボード、６・・・保
温材、８゜１０・・・給水０．９．１１・・・排水口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、定盤と鋳型と押湯枠とからなる造塊用鋳型枠に溶湯
   を鋳込み、当該溶湯を凝固させてなる鍛造用鋼塊品の製
   造方法において、 当該鋼塊の製造中に、前記定盤を冷却するとともに、前
   記鋳型下端部から当該鋳型高さ（Ｈ）の１／４Ｈ〜１／
   ２Ｈ部分までを冷却し、前記鋳型の上端部から当該鋳型
   高さ（Ｈ）の１／１０Ｈ〜１／５Ｈまでを断熱すること
   を特徴とする鍛造用鋼塊品の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記定盤および前
   記金型の冷却を循環水流により行うことを特徴とする鍛
   造用鋼塊品の製造方法。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記循環水流の平
   均速度を０．２ｍ／ｓｅｃ以上とすることを特徴とする
   鍛造用鋼塊品の製造方法。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記金型上端部に
   おける断熱を、断熱材を該金型上端部周囲に付設し、当
   該断熱材における温度拡散度が０．００４〜０．０８（
   Ｃ．Ｇ．Ｓ）であり、熱拡散度が０．００４〜０．１（
   Ｃ．Ｇ．Ｓ）であることを特徴とする鍛造用鋼塊品の製
   造方法。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項
   において、前記鋳型高さ（Ｈ）と該高さＨの１／２の高
   さの位置における直径Ｄとの比、Ｈ／Ｄが１以上である
   ことを特徴とする鍛造用鋼塊品の製造方法。 ６、特許請求の範囲第５項において、前記直径Ｄの寸法
   は、５００φ以上であることを特徴とする鍛造用鋼塊品
   の製造方法。 ７、特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項
   において、前記鍛造用鋼塊品は、普通炭素鋼、並びにＣ
   ｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｖ、Ｗ、Ｍｎの少なくとも１つを含む
   高合金鋼よりなる鍛造用鋼塊品の製造方法。