TWI541088B - Production method of forged steel roll - Google Patents

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Hideo Mizukami
Tomoaki Sera
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Description

鍛鋼輥子的製造方法
本發明是關於，在冷處理或熱處理使用的鍛鋼輥子的製造方法，尤其是關於即使伴隨使用將輥子表面反覆切削，也能保持良好的表面性狀的鍛鋼輥子的製造方法。
一般來說，鍛鋼輥子，由於直徑較大，所以藉由造塊法來鑄造出大型的鋼錠(鑄塊)，再將其鍛造所製造出。在大型鋼錠，鑄造時從中心到表面附近容易產生稱為魔紋偏析的宏觀偏析，該魔紋偏析，即使在經過鍛造步驟及熱處理步驟後，仍會成為偏析而殘留在所製造的鍛鋼輥子的內部。
第1圖，是藉由造塊法所得到的一般的鋼錠的縱剖面圖。如該圖所示，在鋼錠內，作為一般的宏觀偏析是呈現V偏析與魔紋偏析。V偏析，是在鋼錠的中心部呈現V字狀，是由：上部的濃V偏析與下部的淡V偏析所構成。在淡V偏析的下方存在有沉澱晶。魔紋偏析，是C或P、或Mn或其他的合金成分濃化的偏析，存在於從 V偏析的外側起到鋼錠的半徑的約1/2的位置的區域，成為朝鋼錠的上下方向延伸的線狀的偏析線體。
魔紋偏析，由於其生成位置較V偏析更接近鋼錠表面，所以在鋼錠的鑄造以後的鍛造或熱處理步驟，會有以該魔紋偏析為起點而因加工變形時的應力或熱處理-冷卻時的熱應力而產生裂紋的問題。
鍛鋼輥子，在使用後表面磨耗或耗損的情況，為了使平滑度復原到規定範圍內，進行將輥子表面切削的修復。此時，若魔紋偏析線殘留於鍛鋼輥子的表面附近，即使在當初的製造步驟未產生裂紋等的缺陷，藉由該切削修復往往會在輥子的表面露出偏析線。如果將露出偏析線的輥子使用在軋製等的加工，則偏析線會轉印到被加工材，所以輥子本體就不適合再使用。
於是迫切需要一種鍛鋼輥子的製造技術，在鍛造或熱處理步驟不會產生裂紋，而且即使將鍛鋼輥子的表面反覆切削修復也不會露出偏析線，能長時間穩定利用。
在將藉由造塊法所得到的鋼錠直接作為鍛鋼輥子的材料的情況，因為魔紋偏析導致鍛鋼輥子的品質惡化的情形特別顯著。這裡藉由電渣重熔(electroslag remelting)熔解法(以下，稱為「ESR法」)所得到的鋼塊，一般已知會成為偏析較少的凝固組織。因此，作為鍛鋼輥子的材料，通常適用藉由ESR法所得到的鋼塊。
第2圖是藉由ESR法所得到的一般的鋼塊的 縱剖面圖。在鋼塊內，雖然也會因熔鋼池的深度而影響，而在熔鋼池的曲率變大的鋼塊的半徑的約1/2的區域附近，呈現斑點(freckle)缺陷。這種ESR法導致在鋼塊內呈現的斑點(freckle)缺陷，相較於造塊法導致在鋼錠內呈現的V偏析與魔紋偏析，是較輕微的。因此，將藉由ESR法所得到的鋼塊適用為鍛鋼輥子的材料的話，則能預期提升鍛鋼輥子的品質。
可是，斑點(freckle)缺陷，是與魔紋偏析相同的產生機制的通道型(Channel-Type)偏析的一種。因此，即使在將藉由ESR法所得到的鋼塊作為鍛鋼輥子的材料的情況，實際上，因為斑點(freckle)缺陷與因為魔紋偏析同樣導致鍛鋼輥子的品質惡化。
這裡如以下來說明斑點(freckle)缺陷的產生機制。
在鑄造過程，鋼中的C或P、Si等的輕元素，在凝固中途的樹狀結晶樹間微觀偏析。微觀偏析的熔鋼，由於這些輕元素濃化，所以相較於塊體(母材)熔鋼其密度較低，藉由浮力而承受與重力相反方向的鉛直上方的力。
微觀偏析熔鋼，雖然當初在生成時是在樹枝狀的樹狀結晶樹間停止，而之後藉由浮力稍微上浮，並且與位於上部的其他的微觀偏析熔鋼合體，成長成宏觀的偏析熔鋼的集合體而體積增加。微觀偏析熔鋼，進一步上浮而進行合體，因為體積增加，而產生很大的浮力，橫越過 存在於上部的樹狀結晶的樹枝，一邊破壞樹枝一邊上昇，進一步集中其他的微觀偏析熔鋼。
該偏析熔鋼，在於樹狀結晶樹間上昇中與凝固的進展同時凍結，成為偏析線而殘留於鋼塊的內部，而呈現為斑點(freckle)缺陷。
斑點(freckle)缺陷，其產生機制上，當然如果熔鋼中的輕元素的含有量越多則越容易產生。
凝固組織也就是樹狀結晶組織較粗的話，微觀偏析熔鋼的體積容易變大，斑點(freckle)缺陷會容易粗大化。這是因為，樹狀結晶組織較粗的話，在樹狀結晶樹間最初產生的微觀偏析熔鋼的體積也會變大，因為微觀偏析熔鋼藉由浮力開始上昇時的阻力較小，而容易產生熔鋼的上昇流。
一般來說，鋼塊的半徑為R時，斑點(freckle)缺陷，容易產生在熔鋼池的曲率變大而樹狀結晶臂間隔的前端容易變寬的鋼塊的R/2附近。可是，在鋼塊大型且輕元素的含有量較高的情況，容易產生在鋼塊的表面附近，與上述的魔紋偏析的情況同樣地會產生在熱處理步驟產生裂紋等的問題。
如上述，對於製造鍛鋼輥子，迫切需求能長時間穩定利用的技術，在鍛造或熱處理步驟不會產生裂紋，而即使將鍛鋼輥子的表面反覆切削修復也不會露出偏析線。為了因應該要求，需要在鋼塊的鑄造階段完全抑制斑點(freckle)缺陷，或至少從鋼塊的表面將斑點(freckle) 缺陷封入到中心附近。
斑點(freckle)缺陷的產生，根據其產生機制，應該能藉由將樹狀結晶組織細微化而抑制。樹狀結晶組織的細微化，雖然能藉由將鑄造時的冷卻速度增大來達成，而例如製造冷卻速度較大的小直徑的鋼塊，也會有限制製品的輥子直徑、或無法充分達成鋼塊的鍛造時的鍛練比的問題。
在專利文獻1記載著，由於鑄造時產生的樹狀結晶組織是冷軋製機的工件輥子表面的粗糙外表的原因，所以作為改善輥子表面的粗糙外表的方法，使P的含有量成為0.025~0.060重量%來將樹狀結晶組織細微化的方法。可是，P是一般的雜質元素，會成為鐵鋼材料的脆化的原因，所以P的含有量提高並不適合。而P如上述是成為斑點(freckle)缺陷的原因的輕元素，所以將P的含有量提高，有助於斑點(freckle)缺陷的產生。
在專利文獻2提出一種鑄造過程模擬器之判斷方法，從根據任意的鑄造方案在鑄造過程模擬算出的濃度或溫度，同時評估：考慮偏析熔鋼流動的斑點(freckle)缺陷評價指標(Ra數(Rayleigh數；雷里數))、或考慮異結晶產生機制的異結晶缺陷評價指標，來判斷鑄物方案的好壞。如該文獻的段落[0057]的記載，雖然揭示從該文獻的第12圖的計算實施例看出Ra數0.07以上的話，斑點(freckle)缺陷的產生可能性較高，而在改變鑄物材料的情況，需要改變設定缺陷評價基準值。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭61-9554號公報
[專利文獻2]日本特開2003-33864號公報
如上述，對於鍛鋼輥子的材料的鋼塊的樹狀結晶組織的細微化，會有輥子直徑的限制、或輕元素含有量的增大導致脆化或偏析的產生等的問題。本發明，鑒於這種問題，其目的要提供一種鍛鋼輥子的製造方法，當藉由ESR法將鍛鋼輥子的材料的鋼塊鑄造時，能完全抑制斑點(freckle)缺陷，或可將斑點(freckle)缺陷至少封入到較習知的鋼塊斑點(freckle)缺陷呈現的位置更靠近中心附近。
本發明者們，為了達成上述目的而仔細研究的結果，發現在ESR法進行鑄造的過程使熔鋼含有Bi，藉由將含有Bi預定量的鋼塊進行鑄造，則能抑制斑點(freckle)缺陷的產生，並且使樹狀結晶組織細微化。該研究內容後面加以敘述。
本發明是根據該發現而完成，以下述的鍛鋼 輥子的製造方法為主旨。也就是說，是一種鍛鋼輥子的製造方法，藉由ESR法，來鑄造出含有：C：0.3質量%以上、Si：0.2質量%以上、Cr：2.0~13.0質量%及Mo：0.2質量%以上，並且含有Bi：10~100質量ppm之鋼塊，將該鋼塊鍛造來製造輥子。
在以下的說明，針對鋼的成分組成，並沒有特別限定，「%」代表「質量%(mass%)」，「ppm」代表「質量ppm」。
藉由本發明的鍛鋼輥子的製造方法，由於能將ESR法在鋼塊的鑄造時生成的宏觀偏析也就是斑點(freckle)缺陷，從鋼塊的表面封入到中心附近。因此，當鋼塊的鍛造及熱處理時能抑制將偏析作為起點的裂紋，並且即使為了將輥子再使用而將輥子切削修復，斑點(freckle)缺陷的偏析線也不易露出，所以能長時間穩定使用輥子。
1‧‧‧鋼塊
2‧‧‧消耗電極
3‧‧‧熔鋼
4‧‧‧短柱
5‧‧‧腔室
6‧‧‧鑄模
7‧‧‧熔融渣
8‧‧‧Bi纜線
第1圖是藉由造塊法所得到的一般的鋼錠的縱剖面圖。
第2圖是藉由ESR法所得到的一般的鋼塊的縱剖面圖。
第3圖是在本發明的鍛鋼輥子的製造方法，顯示將材料的鋼塊藉由ESR法鑄造時的狀態的一個例子的示意圖。
第4圖是Bi含有量與樹狀結晶一次臂間隔的關係的顯示圖。
第5圖是從鋼塊表面起算的半徑方向的距離與樹狀結晶一次臂間隔的關係的顯示圖。
第6圖是從鋼塊表面起算的半徑方向的距離與Ra/Ra0的值的關係的顯示圖。
本發明的鍛鋼輥子的製造方法，藉由ESR法，來鑄造出含有：C：0.3%以上、Si：0.2%以上、Cr：2.0~13.0%及Mo：0.2%以上，並且含有Bi：10~100ppm之鋼塊，將該鋼塊鍛造來製造輥子。
以下針對上述的限定理由及其較佳型態來說明本發明的鍛鋼輥子的製造方法。
1. ESR法所進行的鋼塊的鑄造
第3圖是在本發明的鍛鋼輥子的製造方法，顯示將材料的鋼塊藉由ESR法鑄造時的狀態的一個例子的示意圖。
如該圖所示，在ESR法，鋼塊1的母材也就是圓柱狀的消耗電極2，在其上端藉由焊接連結著短柱 4，伴隨著藉由未圖示的昇降機構造成的短柱4的下降而隨之下降。此時，在腔室5內的鑄模(水冷銅模)6內保持著熔融渣7，藉由在將消耗電極2浸漬於熔融渣7的狀態進行通電，電流流動於熔融渣7讓熔融渣7發熱。消耗電極2，藉由其熔融渣7的焦耳熱從下端依序熔解。熔解的消耗電極2，成為熔滴而沉降於熔融渣7中，在鑄模6內成為熔鋼3的池且積疊凝固。消耗電極2依序熔解至上端，其熔鋼3藉由在鑄模6內依序凝固，而得到鍛鋼輥子用的鋼塊1。
在本發明，由於在藉由ESR法所得到的鋼塊1含有預定量的Bi，所以在ESR法進行鑄造的過程需要使Bi含有於熔鋼3。作為其方法，也可在ESR法之鑄造階段將Bi添加於熔鋼3，也可在ESR法進行鑄造的前階段，也就是在藉由造塊法製造成為母材的消耗電極2之階段，將Bi添加於其熔鋼。
在如前者在ESR法之鑄造階段將Bi添加到熔鋼3的情況，Bi添加，如第3圖所示，可以藉由將含有Bi之Bi纜線8供給到熔鋼3來達成。另外，也可預先在消耗電極2的側面沿著軸方向焊接Bi纜線來達成。
這裡當以ESR法進行鑄造時，熔鋼的溫度超過1600℃。另一方面，Bi的純粹的沸點，只不過為低於熔鋼溫度的1564℃。因此，如果以Bi單體構成Bi纜線的話，鑄造時Bi會揮發，而無法將Bi有效地保留於熔鋼中。因此，Bi纜線，適合以Bi與Ni等的合金構成。藉由 含有Ni等，除了外觀之外，Bi的沸點也會上昇。在作為合金選擇Ni-Bi類的情況，為了在熔鋼中讓Bi以液相狀態存在，Bi纜線中的Bi含有量為20~70質量%較佳。
在如後者在製作消耗電極2的階段在其熔鋼添加Bi的情況，只要預估ESR法進行鑄造時的Bi的揮發量來添加即可。
2. 鍛鋼輥子的成分組成及其限定理由 C：0.3%以上
C，用來提高鋼的淬火性。並且C，與Cr或V結合而形成碳化物，用來提高鋼的耐磨耗性。於是，C含有量為0.3%以上。較佳為0.5%以上，更好為0.85%以上。C含有量的上限並未特別限定，而如果C含有過多的話，尤其作為冷軋製用的鍛鋼輥子無法得到足夠的硬度，碳化物會分布不均勻，鋼的韌性及旋削性降低。因此，C含有量為1.3%以下較佳。更好為1.05%以下。
Si：0.2%以上
Si是用來有效將鋼脫氧的元素。並且Si是用來在鋼固熔而提高鋼的回火軟化阻抗性，提高鋼的硬度。於是，Si含有量為0.2%以上。較佳為0.3%以上。Si含有量的上限並沒有特別限定，而如果含有過多Si，則鋼的清淨性降低。因此，Si含有量為1.1%以下較佳。更好為0.85%以下，最好為0.6%以下。
Cr：2.0~13.0%
Cr是用來提高鋼的淬火性。並且，Cr會形成碳化物將鋼的耐磨耗性提高。另一方面，如果含有過多Cr，則碳化物會分佈不均勻，讓鋼的延展性或韌性降低。於是，Cr含有量為2.0~13.0%。更好為2.5~10.0%。
Mo：0.2%以上
Mo是用來提高鋼的淬火性。並且Mo是用來提高回火軟化阻抗性。於是，Mo含有量為0.2%以上。更好為0.3%以上。Mo含有量的上限並沒有特別限定，如果含有過多Mo，則會形成碳化物讓鋼的延展性或韌性降低。因此，Mo含有量為1.0%以下較佳。更好為0.7%以下。
Bi：10~100ppm
C及Si是輕元素，所以在C含有量0.3%以上的高碳類的碳鋼，在Si含有0.2%以上的情況，容易產生斑點(freckle)缺陷。可是，如後述，在以ESR法進行鑄造的過程使熔鋼含有Bi，藉由讓Bi含有量為10ppm以上，則能抑制斑點(freckle)缺陷的產生。Bi含有量超過100ppm的話，雖然是微量可是藉由鍛造將輥子成形時會有脆化的問題，所以Bi含有量為100ppm以下。
鍛鋼輥子，除了上述的主要元素，進一步能含有下述的元素。
Mn：0.4~1.5%
Mn是用來提高鋼的淬火性。並且Mn是有效將鋼脫氧的元素。另一方面，如果含有過多Mn的話，鋼的耐裂性會降低。於是，在積極含有Mn的情況，其含有量為0.4~1.5%。
Ni：2.5%以下
Ni是用來提高鋼的韌性。並且Ni是用來提高鋼的淬火性。另一方面，如果含有過多的Ni，則熱處理後容易產生氫裂紋。Ni為奧氏體(austenite)形成元素，所以如果含有過多Ni，則鋼的硬度會降低。於是，在積極含有Ni的情況，其Ni含有量為2.5%以下。更好為0.8%以下。
V：1.0%以下
V是用來形成碳化物，用來提高鋼的耐磨耗性。可是，如果含有過多V，則藉由碳化物的形成，會讓鋼的延性或韌性降低。於是，在積極含有V的情況，其含有量為1.0%以下。更好為0.2%以下。
藉由以ESR法的鑄造，上述組成的鋼塊，樹狀結晶組織會很細微。因此，將其鋼塊作為材料來鍛造而製造的鍛鋼輥子，會完全抑制斑點(freckle)缺陷、或較不含有Bi的情況而將斑點(freckle)缺陷封入到鋼塊的中心附近，即使將鍛鋼輥子的表面反覆切削修復，偏析線也不會 露出，即使作為再生輥子也能穩定使用。
3. 含有Bi的效果
本發明者們藉由以下的一方向凝固試驗而發現，在以ESR法進行鑄造的過程使熔鋼含有Bi，藉由使鋼塊含有微量(10ppm以上)Bi，讓樹狀結晶組織細微化，則能抑制斑點(freckle)缺陷的產生。
3-1. 試驗條件
進行試驗藉由ESR法來鑄造直徑15mm、高度50mm的圓柱狀的鋼塊。此時，在熔鋼中添加Bi，製作出Bi含有量10ppm、21ppm及38ppm的鋼塊，並且製作出未添加Bi，未含有Bi的鋼塊。冷卻速度，配合實際操作的條件而設為5~15℃/min。
分別針對所得到的鋼塊，在通過中心的縱剖面，將在與軸方向大致平行延伸的約10條的一次臂彼此的間隔進行測定，將算術平均值作為各鋼塊的樹狀結晶一次臂間隔。
3-2. 試驗結果
第4圖是Bi含有量與樹狀結晶一次臂間隔的關係的顯示圖。在該圖，將樹狀結晶一次臂間隔(d)在縱軸顯示為，與無含有Bi的鋼塊的樹狀結晶一次臂間隔(dB)相對之比(d/dB)。根據該圖可看出，Bi含有量越高，則碳鋼的樹 狀結晶一次臂間隔越窄，樹狀結晶組織越細微。這應該是Bi是具有使碳鋼的固液界面的界面能量下降的效果的元素，即使其含有量為微量，而對於樹狀結晶一次臂間隔的細微化也具有效果。Bi含有量，如後述的實施例所示，10ppm以上的話，則對於斑點(freckle)缺陷產生的抑制具有效果。
4. 斑點(freckle)缺陷產生的尺度
本發明者們，作為斑點(freckle)缺陷產生的尺度，著眼於使用Ra數。Ra數，是在溫度場的對流流動無因次數，是Pr數(Prandtl數；普朗特數)與Gr數(Grashof數；格拉秀夫數)的積，以下述(1)式表示。
Ra=Pr．Gr=gβ(Ts-T∞)L3/να…(1)
g[m/s2]：重力加速度，β[1/K]：體膨脹係數，Ts[K]：物體表面溫度，T∞[K]：流體的溫度，ν[m2/s]：動黏性係數，α[m2/s]：熱擴散率，L[m]：代表長度。
Ra數，是在物理上流動驅動力也就是浮力對於流動阻力之比，如上述(1)式所示是與代表長度的3次方成比例。在針對斑點(freckle)缺陷的產生的臨界來考慮的情況，Ra數的代表長度，應該是樹狀結晶樹間的微觀偏析的大小。該情況，由於微觀偏析熔鋼在生成初期充滿樹狀結晶樹間，所以能將微觀偏析的大小看為樹狀結晶一 次臂間隔，所以能將Ra數的代表長度當做樹狀結晶一次臂間隔。因此，Ra數，可以說是與樹狀結晶一次臂間隔的3次方成比例。
如上述，由於樹狀結晶組織越粗則斑點(freckle)缺陷越粗大化，所以Ra數越大則越容易產生斑點(freckle)缺陷。而將實際上的鋼塊的斑點(freckle)缺陷的產生實際紀錄、與Ra數比較的話，可以將Ra數當作斑點(freckle)缺陷的產生的臨界指標。即使在鋼塊含有微量Bi導致樹狀結晶一次臂間隔的減少情形較少，而由於Ra數與樹狀結晶一次臂間隔的3次方成比例，所以在鋼塊含有Bi，會有效減低Ra數，對於抑制斑點(freckle)缺陷的產生具有非常好的效果。
[實施例]
本發明的效果，藉由實際上使用鋼塊來進行的預備試驗、及數值計算所進行的模擬來評估。
1. 預備試驗
將ESR法之直徑800mm的鋼塊的鑄造試驗進行為預備試驗。對象鋼種，為0.87%C-0.30%Si-0.41%Mn-0.10%Ni-4.95%Cr-0.41%Mo-0.01%V(不含有Bi)的高碳鋼。該鋼種的液相線溫度為1460℃，固相線溫度為1280℃。鑄造條件：熔鋼規模為9t，鋼塊長度為2.3m。
其結果，在從鋼塊表面起朝半徑方向內部 133mm的位置，並無產生斑點(freckle)缺陷，在更內側產生了斑點(freckle)缺陷。也就是說，斑點(freckle)缺陷產生的臨界點，是在從鋼塊表面起朝半徑方向內部133mm的位置。該鋼塊的斑點(freckle)缺陷產生臨界點之樹狀結晶一次臂間隔為d0，Ra數為Ra0，作為以下的數值計算之模擬的基準值。
2. 數值計算之模擬
數值計算模擬的評估條件如以下設定。對象鋼種，為與上述預備試驗同樣的0.87%C-0.30%Si-0.41%Mn-0.10%Ni-4.95%Cr-0.41%Mo-0.01%V，Bi含有量為0ppm(不含有Bi)、10ppm、21ppm及38ppm。對象鋼塊的直徑也是與預備試驗同樣的800mm。
在該評估條件，藉由鋼塊的半徑方向一次元的非穩定傳熱解析，來計算鋼塊各部的凝固速度與冷卻速度，從鋼塊的表面起，半徑方向的樹狀結晶一次臂間隔的分布，藉由下述(2)式子(「鋼鐵的凝固」，社團法人日本鋼鐵協會．鋼鐵基礎共同研究會，凝固部會，1977年，付-4)來算出。該(2)式子，是將採用Cr-Mo鋼的情況的凝固速度V(cm/min)及溫度梯度G(℃/cm)作為參數的樹狀結晶一次臂間隔d(μm)的實驗式子。
d=1620V-0.2G-0.4…(2)
第5圖是從鋼塊表面起算的半徑方向的距離與樹狀結晶一次臂間隔的關係的顯示圖。如該圖所示，不含有Bi的情況的樹狀結晶一次臂間隔(dB)，從上述(2)式子算出。含有Bi的情況的樹狀結晶一次臂間隔(d)，是將針對上述第4圖所示的各Bi含有量(10ppm、21ppm及38ppm)的樹狀結晶一次臂間隔的比率(d/dB)，乘以以(2)式子算出的dB的值來算出。
第6圖是從鋼塊表面起算的半徑方向的距離與Ra/Ra0的值的關係的顯示圖。各Bi含有量的Ra數(Ra)，如從上述(1)式子導出的下述(3)式子所示，Ra/Ra0為d/d0的3次方。該圖所示的Ra/Ra0，是根據該(3)式子來計算出。
Ra/Ra0=(d/d0)3…(3)
這裡的Ra/Ra0，是對於各Bi含有量的Ra數(Ra)的基準之Ra數(在上述預備試驗求出的Ra0)的比，d/d0，是含有Bi的鋼塊的樹狀結晶一次臂間隔d、與不含有Bi的鋼塊的斑點(freckle)缺陷產生臨界點的樹狀結晶一次臂間隔d0的比。
從上述第5圖可了解，不含有Bi的鋼塊的斑點(freckle)缺陷產生臨界點的樹狀結晶一次臂間隔d0，為約400μm。在樹狀結晶一次臂間隔d大於d0的鋼塊內部，產生斑點(freckle)缺陷。另一方面，在含有微量 Bi(10ppm、21ppm及38ppm)的情況，樹狀結晶一次臂間隔d，涵蓋從鋼塊表面起算的半徑方向的大致全區域，較上述臨界點的臂間隔d0更窄。該情況，也就是符合d/d0<1的情況，抑制斑點(freckle)缺陷的產生。根據上述(3)式子，d/d0<1，使用Ra數，換句話說是Ra/Ra0<1，所以在符合Ra/Ra0<1的情況，能抑制斑點(freckle)缺陷的產生。
而根據上述第6圖顯示，在含有Bi的情況，在從鋼塊的表面起算到相當深部(鋼塊的中心附近)為止符合Ra/Ra0<1，所以將斑點(freckle)缺陷封入到不只是鋼塊的表面附近而是中心附近、或可能完全抑制斑點(freckle)缺陷的產生。
根據以上的結果，Bi的含有量，如果是10ppm以上的話則能確實抑制斑點(freckle)缺陷的產生。
並且，根據上述第6圖，含有Bi的情況的Ra/Ra0小於1的區域，相較於不含有Bi的情況，在鋼塊中央側更廣闊。因此，使斑點(freckle)缺陷的產生位置儘可能遠離鋼塊表面的目的，在任意尺寸的鋼塊達成的可能性很充分。可是，實際上的鋼塊的冷卻，不一定都很均等，不均等的情況也很多，所以也能預設樹狀結晶一次臂間隔局部很廣闊。因此，Bi含有量為10ppm以上很重要。
除此之外，作為對象鋼種，選擇1.30%C-0.24%Si-0.32%Mn-0.51%Ni-9.75%Cr-0.50%Mo-0.11%V 的高碳鋼，實施同樣的預備試驗及模擬，而得到同樣的結果。
根據上述，明確顯示了將Bi在鋼塊含有微量(10ppm以上)的效果的可能性。
可是，如上述，Bi的含有量超過100ppm的話，藉由鍛造將輥子成形時會有脆化的問題，所以Bi含有量以100ppm為上限。
在上述的實施例雖然鋼塊的形狀為圓柱狀，而當然即使為角柱狀也能得到同樣的效果。
[產業上的可利用性]
藉由本發明的鍛鋼輥子的製造方法，能將在鋼塊的鑄造時生成的宏觀偏析也就是斑點(freckle)缺陷，從鋼塊的表面封入到更中心。因此，能抑制將鋼塊的熱處理時的偏析作為起點的裂紋，並且即使為了將輥子再使用而將輥子切削修復，斑點(freckle)缺陷的偏析線也不易露出，能長時間穩定使用輥子。

Claims (1)

  1. 一種鍛鋼輥子的製造方法，其特徵為：藉由ESR法，來鑄造出含有：C：0.3質量%以上、Si：0.2質量%以上、Cr：2.0~13.0質量%及Mo：0.2質量%以上，並且含有Bi：10~100質量ppm之鋼塊，將該鋼塊鍛造來製造輥子。
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