JP3148877B2 - 鋼の鋳造法 - Google Patents
鋼の鋳造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鋼の鋳造法に関するもの
である。
である。
【０００２】
【従来の技術】鋼の強度・靱性等の諸特性を満足させる
ためには、金属組織を微細にすることが有効であること
が知られている。金属組織微細化の技術には、結晶粒の
成長を酸化物（酸化タンタル）によってピンニングし金
属組織を微細にする技術が特願平４−２１１８７０号に
記載されている。
ためには、金属組織を微細にすることが有効であること
が知られている。金属組織微細化の技術には、結晶粒の
成長を酸化物（酸化タンタル）によってピンニングし金
属組織を微細にする技術が特願平４−２１１８７０号に
記載されている。
【０００３】一方、特開昭５９−２０８０１８号公報、
特開昭６１−１４６０７２号公報に開示されているよう
に、生産性向上の意図から鋼を鋳造後冷却することなく
そのまま圧延する直送圧延法が近年試みられている。こ
のような直送圧延においては従来より微細な凝固組織が
要求されるようになるが、従来の鋳造法で得られる鋼で
はこの要求を満足させることができなかった。特開平３
−６６４６６号公報記載の鋳造法では溶鋼を攪拌するこ
とで直送圧延においても微細な金属組織が得られること
が記載されている。
特開昭６１−１４６０７２号公報に開示されているよう
に、生産性向上の意図から鋼を鋳造後冷却することなく
そのまま圧延する直送圧延法が近年試みられている。こ
のような直送圧延においては従来より微細な凝固組織が
要求されるようになるが、従来の鋳造法で得られる鋼で
はこの要求を満足させることができなかった。特開平３
−６６４６６号公報記載の鋳造法では溶鋼を攪拌するこ
とで直送圧延においても微細な金属組織が得られること
が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特願平４−２１１８７
０号記載の技術は圧延後の金属組織に関するものであ
り、凝固組織そのものの微細化技術ではない。また、直
送圧延を行った場合、従来は凝固組織が粗大であるた
め、その後の圧延により再結晶が起こり難い。その結果
最終的に得られる金属組織は比較的粗大となってしま
い、強度・靱性共に良好な鋼を得ることが難しいという
欠点があった。
０号記載の技術は圧延後の金属組織に関するものであ
り、凝固組織そのものの微細化技術ではない。また、直
送圧延を行った場合、従来は凝固組織が粗大であるた
め、その後の圧延により再結晶が起こり難い。その結果
最終的に得られる金属組織は比較的粗大となってしま
い、強度・靱性共に良好な鋼を得ることが難しいという
欠点があった。
【０００５】特開平３−６６４６６号公報記載の技術で
は均一な攪拌及び温度制御が容易でないため凝固組織の
微細化が必ずしも十分でない。本発明は凝固状態で鋳片
のほぼ全域に微細な等軸晶を生成させ、直送圧延におい
ても微細な金属組織が得られる鋼の鋳造法を提供するこ
とを目的とする。
は均一な攪拌及び温度制御が容易でないため凝固組織の
微細化が必ずしも十分でない。本発明は凝固状態で鋳片
のほぼ全域に微細な等軸晶を生成させ、直送圧延におい
ても微細な金属組織が得られる鋼の鋳造法を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記のとおりである。 （１）鋼を鋳造する際に、液相線温度＋１００℃以下か
ら固相線温度以上の温度範囲において平均粒径１μｍ以
下の酸化タンタルと酸化ニオブを総量で０．２〜２ｗｔ
％添加し、凝固させることにより、微細な凝固組織を生
成させることを特徴とする鋼の鋳造法。
ろは、下記のとおりである。 （１）鋼を鋳造する際に、液相線温度＋１００℃以下か
ら固相線温度以上の温度範囲において平均粒径１μｍ以
下の酸化タンタルと酸化ニオブを総量で０．２〜２ｗｔ
％添加し、凝固させることにより、微細な凝固組織を生
成させることを特徴とする鋼の鋳造法。
【０００７】（２）鋼を鋳造する際に、液相線温度＋１
００℃以下から固相線温度以上の温度範囲において平均
粒径１μｍ以下の酸化タンタルと酸化ニオブを総量で
０．０２〜１ｗｔ％添加すると同時に溶鋼を毎分５回転
以上１０００回転以下の回転数で攪拌し、攪拌停止後凝
固させることにより、微細な凝固組織を生成させること
を特徴とする鋼の鋳造法。
００℃以下から固相線温度以上の温度範囲において平均
粒径１μｍ以下の酸化タンタルと酸化ニオブを総量で
０．０２〜１ｗｔ％添加すると同時に溶鋼を毎分５回転
以上１０００回転以下の回転数で攪拌し、攪拌停止後凝
固させることにより、微細な凝固組織を生成させること
を特徴とする鋼の鋳造法。
【０００８】
【作用】以下に本発明について詳細に説明する。凝固組
織の中で柱状晶部は最も粗大で再結晶しにくいため、直
送圧延をした場合の変態後の金属組織は粗大になり、材
質を劣化させる。しかるに本発明者らは上記の欠点を打
破することを可能とする新しい事実を見出し、それを基
に新たなる鋼の鋳造法を導いた。
織の中で柱状晶部は最も粗大で再結晶しにくいため、直
送圧延をした場合の変態後の金属組織は粗大になり、材
質を劣化させる。しかるに本発明者らは上記の欠点を打
破することを可能とする新しい事実を見出し、それを基
に新たなる鋼の鋳造法を導いた。
【０００９】凝固状態で鋳片のほぼ全域に微細な等軸晶
を生成させることができれば、その後の熱間圧延により
凝固組織は容易に再結晶し、材質特性に優れた厚鋼板の
製造が可能となる。しかし従来の鋳造法では鋳型の冷却
能が高く凝固初期に鋳壁面に強固な凝固殻が形成され結
晶の遊離が阻害されるために、粗大な柱状晶が形成され
ていた。
を生成させることができれば、その後の熱間圧延により
凝固組織は容易に再結晶し、材質特性に優れた厚鋼板の
製造が可能となる。しかし従来の鋳造法では鋳型の冷却
能が高く凝固初期に鋳壁面に強固な凝固殻が形成され結
晶の遊離が阻害されるために、粗大な柱状晶が形成され
ていた。
【００１０】本発明は、自由晶の核となり且つ凝固後の
変態時に新たに生成する結晶粒の成長を抑制する酸化物
を添加し、さらに攪拌により溶鋼を流動させて鋳片のほ
ぼ全域に微細な等軸晶を得ることを可能とするものであ
る。以下に本発明の製造方法の限定理由について説明す
る。酸化物の添加温度上限を液相線温度＋１００℃以下
としたのは、溶鋼温度が液相線温度＋１００℃超である
と酸化物を核に生成した自由晶が再溶解してしまい微細
な等軸晶の生成が阻害されるからである。またその下限
温度を固相線温度以上としたのは固相線温度未満では酸
化物の添加が不可能となるためである。
変態時に新たに生成する結晶粒の成長を抑制する酸化物
を添加し、さらに攪拌により溶鋼を流動させて鋳片のほ
ぼ全域に微細な等軸晶を得ることを可能とするものであ
る。以下に本発明の製造方法の限定理由について説明す
る。酸化物の添加温度上限を液相線温度＋１００℃以下
としたのは、溶鋼温度が液相線温度＋１００℃超である
と酸化物を核に生成した自由晶が再溶解してしまい微細
な等軸晶の生成が阻害されるからである。またその下限
温度を固相線温度以上としたのは固相線温度未満では酸
化物の添加が不可能となるためである。
【００１１】酸化物は溶鋼中でも粒子として存在し、凝
固の核になると共に凝固組織の成長をピンニング効果に
より抑制する働きがある。酸化物として酸化タンタル
（化学型は主にＴａ2 Ｏ5 ）及び／または酸化ニオブ
（化学型は主にＮｂ2 Ｏ5 ）に限定したのは、溶鋼中へ
の歩留りが良くスラグとして浮上分離しないからであ
る。酸化タンタルはＴａ2 Ｏ5 の他、Ｔａ6 Ｏ，Ｔａ
Ｏ，Ｔａ2 Ｏ，ＴａＯ2 ，Ｔａ 0.83Ｏ2 ，Ｔａ
0.97Ｏ2 ，Ｔａ0.8 Ｏ2 ，Ｆｅ4 Ｔａ2 Ｏ9 ，ＦｅＴａ
Ｏ4 ，ＦｅＴａＯ6 ，Ｔａ2 ＣｒＯ6 ，ＣｒＴａＯ4 等
の形で存在する。酸化ニオブはＮｂ2 Ｏ5 の他、Ｎｂ6
Ｏ，ＮｂＯ，Ｎｂ2 Ｏ，ＮｂＯ2 ，Ｎｂ12Ｏ29，ＮｂＯ
2. 46，Ｆｅ4 Ｎｂ2 Ｏ9 ，ＦｅＮｂＯ4 ，ＦｅＮｂ49Ｏ
124 ，ＦｅＮｂ11Ｏ29，Ｎｂ0.6 Ｃｒ0.4 Ｏ2 ，ＣｒＮ
ｂＯ4 等の形で存在する。また酸化ニオブと酸化タンタ
ルを複合して添加する場合Ｎｂ4 Ｔａ2 Ｏ15等ＮｂとＴ
ａが複合して酸素と結びついた形でも存在する。
固の核になると共に凝固組織の成長をピンニング効果に
より抑制する働きがある。酸化物として酸化タンタル
（化学型は主にＴａ2 Ｏ5 ）及び／または酸化ニオブ
（化学型は主にＮｂ2 Ｏ5 ）に限定したのは、溶鋼中へ
の歩留りが良くスラグとして浮上分離しないからであ
る。酸化タンタルはＴａ2 Ｏ5 の他、Ｔａ6 Ｏ，Ｔａ
Ｏ，Ｔａ2 Ｏ，ＴａＯ2 ，Ｔａ 0.83Ｏ2 ，Ｔａ
0.97Ｏ2 ，Ｔａ0.8 Ｏ2 ，Ｆｅ4 Ｔａ2 Ｏ9 ，ＦｅＴａ
Ｏ4 ，ＦｅＴａＯ6 ，Ｔａ2 ＣｒＯ6 ，ＣｒＴａＯ4 等
の形で存在する。酸化ニオブはＮｂ2 Ｏ5 の他、Ｎｂ6
Ｏ，ＮｂＯ，Ｎｂ2 Ｏ，ＮｂＯ2 ，Ｎｂ12Ｏ29，ＮｂＯ
2. 46，Ｆｅ4 Ｎｂ2 Ｏ9 ，ＦｅＮｂＯ4 ，ＦｅＮｂ49Ｏ
124 ，ＦｅＮｂ11Ｏ29，Ｎｂ0.6 Ｃｒ0.4 Ｏ2 ，ＣｒＮ
ｂＯ4 等の形で存在する。また酸化ニオブと酸化タンタ
ルを複合して添加する場合Ｎｂ4 Ｔａ2 Ｏ15等ＮｂとＴ
ａが複合して酸素と結びついた形でも存在する。
【００１２】酸化物の添加量は、攪拌のない場合、自由
晶の核となり且つ凝固後の変態時に新たに生成する結晶
粒の成長を抑制する効果が０．２ｗｔ％以上で顕著とな
る。一方２ｗｔ％を超えて添加すると圧延工程で割れが
発生し易くなる。よって攪拌を伴わない場合の酸化物の
量は０．２〜２ｗｔ％に限定した。攪拌を伴う場合、酸
化物による凝固組織微細化効果は０．０２ｗｔ％以上で
顕著となり１ｗｔ％で飽和する。よって０．０２〜１ｗ
ｔ％に限定した。
晶の核となり且つ凝固後の変態時に新たに生成する結晶
粒の成長を抑制する効果が０．２ｗｔ％以上で顕著とな
る。一方２ｗｔ％を超えて添加すると圧延工程で割れが
発生し易くなる。よって攪拌を伴わない場合の酸化物の
量は０．２〜２ｗｔ％に限定した。攪拌を伴う場合、酸
化物による凝固組織微細化効果は０．０２ｗｔ％以上で
顕著となり１ｗｔ％で飽和する。よって０．０２〜１ｗ
ｔ％に限定した。
【００１３】酸化物の平均粒径の限定については、平均
粒径が１μｍを超えると添加量が適正範囲内であっても
圧延工程で割れが生じ易くなるため、１μｍ以下に限定
した。溶鋼の回転速度は毎分５回転未満であると溶鋼の
攪拌が弱すぎて鋳壁からの自由晶の遊離が充分に行われ
ず、１０００回転超であると溶鋼の攪拌が強すぎて円滑
な鋳造ができない。溶鋼攪拌の手法としては、回転子を
用いて機械的に攪拌する方法や電磁攪拌を用いる方法等
が考えられるが、特に限定はしない。回転子を用いる場
合回転子の材質としては、耐熱性を考慮してホウ素や珪
素の酸化物もしくは窒化物またはこれらの耐熱物質を金
属にコーティングもしくは溶射したもの等が考えられる
が、特に限定はしない。またその形状は溶鋼の攪拌を促
進するものであればよく、表面に突起、くぼみまたは羽
根を付けることが有効である。また、回転子を凝固核生
成サイトとするために回転子の冷却を行うことも有効で
ある。
粒径が１μｍを超えると添加量が適正範囲内であっても
圧延工程で割れが生じ易くなるため、１μｍ以下に限定
した。溶鋼の回転速度は毎分５回転未満であると溶鋼の
攪拌が弱すぎて鋳壁からの自由晶の遊離が充分に行われ
ず、１０００回転超であると溶鋼の攪拌が強すぎて円滑
な鋳造ができない。溶鋼攪拌の手法としては、回転子を
用いて機械的に攪拌する方法や電磁攪拌を用いる方法等
が考えられるが、特に限定はしない。回転子を用いる場
合回転子の材質としては、耐熱性を考慮してホウ素や珪
素の酸化物もしくは窒化物またはこれらの耐熱物質を金
属にコーティングもしくは溶射したもの等が考えられる
が、特に限定はしない。またその形状は溶鋼の攪拌を促
進するものであればよく、表面に突起、くぼみまたは羽
根を付けることが有効である。また、回転子を凝固核生
成サイトとするために回転子の冷却を行うことも有効で
ある。
【００１４】鋳型については、固相線温度−２００℃〜
固相線温度−２０℃に加熱することが望ましい。これは
鋳型を加熱し鋳型の冷却能を下げて鋳壁面に強固な凝固
殻が形成されるのを防ぎ、鋳壁面からの結晶の遊離を促
進させ、遊離した自由晶を沈澱凝固させ凝固組織をより
微細にするものである。なお、等軸晶とは、鋳片を高さ
方向に平行で幅方向の１／２位置で切断した断面を観察
し、長径／短径比が２以下のものと定義する。全断面積
中に占める等軸晶の合計面積を百分率で表したものを等
軸晶率とする。等軸晶寸法は長径と短径の幾何平均とす
る。
固相線温度−２０℃に加熱することが望ましい。これは
鋳型を加熱し鋳型の冷却能を下げて鋳壁面に強固な凝固
殻が形成されるのを防ぎ、鋳壁面からの結晶の遊離を促
進させ、遊離した自由晶を沈澱凝固させ凝固組織をより
微細にするものである。なお、等軸晶とは、鋳片を高さ
方向に平行で幅方向の１／２位置で切断した断面を観察
し、長径／短径比が２以下のものと定義する。全断面積
中に占める等軸晶の合計面積を百分率で表したものを等
軸晶率とする。等軸晶寸法は長径と短径の幾何平均とす
る。
【００１５】
【実施例】表１に示す鋼種を用いて、表２、表３（表２
のつづき−１）、表４（表２のつづき−２）に示す本発
明方法および比較方法を適用して鋳造を行った。その結
果、表２〜表４に示したような凝固組織の等軸晶寸法、
等軸晶率となり、明らかに本発明により微細な等軸晶が
増加しており、本発明は有効である事が分かる。
のつづき−１）、表４（表２のつづき−２）に示す本発
明方法および比較方法を適用して鋳造を行った。その結
果、表２〜表４に示したような凝固組織の等軸晶寸法、
等軸晶率となり、明らかに本発明により微細な等軸晶が
増加しており、本発明は有効である事が分かる。
【００１６】比較例Ａ１は酸化物添加温度が高いため凝
固組織が粗大化した。比較例Ａ２は酸化物添加量が不足
していたため凝固組織が粗大化した。Ａ３〜Ａ６は本発
明例であり、酸化物量が多い程凝固組織は微細化してい
る。比較例Ａ７は酸化物量が過剰であるため、凝固組織
は微細であるが圧延時に割れが生じた。比較例Ａ８は酸
化物粒径が過大であるため凝固組織が粗大化し、さらに
圧延時に割れが生じた。比較例Ａ９は酸化物添加温度が
高すぎたため凝固組織が粗大化した。比較例Ａ１０は酸
化物量不足のため凝固組織が粗大化した。Ａ１１〜Ａ１
３は本発明例であり、酸化物量が多い程凝固組織は微細
化している。
固組織が粗大化した。比較例Ａ２は酸化物添加量が不足
していたため凝固組織が粗大化した。Ａ３〜Ａ６は本発
明例であり、酸化物量が多い程凝固組織は微細化してい
る。比較例Ａ７は酸化物量が過剰であるため、凝固組織
は微細であるが圧延時に割れが生じた。比較例Ａ８は酸
化物粒径が過大であるため凝固組織が粗大化し、さらに
圧延時に割れが生じた。比較例Ａ９は酸化物添加温度が
高すぎたため凝固組織が粗大化した。比較例Ａ１０は酸
化物量不足のため凝固組織が粗大化した。Ａ１１〜Ａ１
３は本発明例であり、酸化物量が多い程凝固組織は微細
化している。
【００１７】比較例Ｂ１は酸化物量が不足のため凝固組
織が粗大化した。比較例Ｂ３は酸化物量が多過ぎたため
凝固組織は微細であるが、圧延中割れが著しかった。比
較例Ｃ３は攪拌速度が速すぎたため正常な鋳込みができ
ず鋳造欠陥が原因で圧延中割れが著しかった。比較例Ｄ
１は酸化物粒径が過大であるため攪拌時に欠陥ができ、
圧延中に割れが生じた。
織が粗大化した。比較例Ｂ３は酸化物量が多過ぎたため
凝固組織は微細であるが、圧延中割れが著しかった。比
較例Ｃ３は攪拌速度が速すぎたため正常な鋳込みができ
ず鋳造欠陥が原因で圧延中割れが著しかった。比較例Ｄ
１は酸化物粒径が過大であるため攪拌時に欠陥ができ、
圧延中に割れが生じた。
【００１８】比較例Ｅ２は酸化物添加温度が高すぎたた
め凝固組織が粗大化した。
め凝固組織が粗大化した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】
【発明の効果】本発明は溶鋼に酸化物を添加し、必要に
応じて攪拌しつつ凝固させることによって、微細な等軸
晶を生成せしめるので、この鋼塊を用いれば強度・靱性
に優れた鋼を直送圧延で製造することができる。
応じて攪拌しつつ凝固させることによって、微細な等軸
晶を生成せしめるので、この鋼塊を用いれば強度・靱性
に優れた鋼を直送圧延で製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−208018（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−146072（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−66466（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−100975（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−299286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−90129（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−118305（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 27/20 B22D 11/108 B22D 7/00
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼を鋳造する際に、液相線温度＋１００
℃以下から固相線温度以上の温度範囲において平均粒径
１μｍ以下の酸化タンタルと酸化ニオブを総量で０．２
〜２ｗｔ％添加し、凝固させることにより、微細な凝固
組織を生成させることを特徴とする鋼の鋳造法。 - 【請求項２】 鋼を鋳造する際に、液相線温度＋１００
℃以下から固相線温度以上の温度範囲において平均粒径
１μｍ以下の酸化タンタルと酸化ニオブを総量で０．０
２〜１ｗｔ％添加すると同時に溶鋼を毎分５回転以上１
０００回転以下の回転数で攪拌し、攪拌停止後凝固させ
ることにより、微細な凝固組織を生成させることを特徴
とする鋼の鋳造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29852593A JP3148877B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 鋼の鋳造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29852593A JP3148877B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 鋼の鋳造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07148567A JPH07148567A (ja) | 1995-06-13 |
| JP3148877B2 true JP3148877B2 (ja) | 2001-03-26 |
Family
ID=17860860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29852593A Expired - Fee Related JP3148877B2 (ja) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | 鋼の鋳造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3148877B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106862538A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-06-20 | 上海电机学院 | 一种用于改善铸锭晶粒大小和组织偏析的铸造方法 |
-
1993
- 1993-11-29 JP JP29852593A patent/JP3148877B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07148567A (ja) | 1995-06-13 |
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