JPH0124859B2 - - Google Patents

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JPH0124859B2
JPH0124859B2 JP25629785A JP25629785A JPH0124859B2 JP H0124859 B2 JPH0124859 B2 JP H0124859B2 JP 25629785 A JP25629785 A JP 25629785A JP 25629785 A JP25629785 A JP 25629785A JP H0124859 B2 JPH0124859 B2 JP H0124859B2
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JP
Japan
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temperature
rate
ingot
cooling
electromagnetic stirring
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JP25629785A
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JPS62116757A (ja
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Motohisa Myato
Takeo Yuji
Riichi Tsuno
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は鋼電磁撹拌連続鋳造用管型鋳型材料の
製造方法に関する。さらに詳しくは、電磁撹拌装
置を設置した鋼等の連続鋳造に用い、鋳型材料に
適した物理的性質および機械的性質を備えた連続
鋳造用管型鋳型材料の製造方法に関する。 [発明の背景] 最近、鋼等の連続鋳造法において、電磁撹拌を
行うことが採用されてきている。そのため鋳塊の
品質が改善され、さらには、高級鋼を連続鋳造す
ることもできるようになつてきている。しかし従
来の鋼等の連続鋳造に使用される鋳型材料では、
常温耐力が25Kgf/mm2以下、硬度がHv85以下で
あるために、電磁撹拌装置を設置した場合には、
鋳型にとつて鋳造法に比較して、非常に苛酷な条
件となつて、強度および耐摩耗性の面から問題が
ある。 この問題を解決しようとして開発された、Cu
−Cr−Zr系合金は、導電率が80%IACSもあり導
電率が高過ぎるため、金型における電磁撹拌のエ
ネルギー源である磁場が吸収されるため電源の大
容量化が必要となる。そのため、操業時に大電力
を要する等、問題が発生した。 これらの問題点を回避するために、導電率が低
く、耐熱性および高温強度の優れているCu−Cr
−Zr−Alなどの合金が開発されている。 しかし、Cu−Cr−Zr系合金は溶解する上で、
溶湯の酸化が激しいために、大気溶解が極めて困
難であり、真空溶解が必要となり、高価になる欠
点がある。さらに、製造する上で、脱酸銅工程お
よびそれに準じた工程で製造可能であることが前
提となる。また、モールドは大径管(熱間押し出
し寸法189φ×152φmm)であり、熱間押し出し以
後は、強度および硬度を軟質化し、加工性を良く
するために、変速的な加工工程、即ち低加工率の
冷間加工と高温での溶体化処理とのくり返しを行
う。このような熱処ののため2次再結晶粒が粗大
化し、Cu−Cr−Zr系合金では、抽伸割れを生じ
るという問題点がある。 [発明の目的] 鋳型材の導電率を40〜50%IACSとし、電磁撹
拌装置よりの磁場を鋳型で消費することがなく、
更に、導電率の低下に基く熱伝導率の低下による
鋳型の軟化および変形を無くし、鋼等の高速連続
鋳造を円滑に行うことができ、生産性を向上さ
せ、ヴイツカース硬度が160以上、軟化温度が425
℃以上である銅合金よりなる析出硬化型の鋼電磁
撹拌連続鋳造用鋳型材の製造方法を提供するもの
である。 [発明の概要] 本発明の要旨は、Ni0.4〜2.0wt%、Si0.1〜
0.4wt%、Zn0.05〜1.0wt%、Mn0.02〜0.1wt%、
さらにMg、Cr、ZrおよびTiのうち1種あるい
は、2種以上を総量で、0.001〜0.1wt%を含有
し、残部Cuおよび不可避不純物からなる銅合金
の鋳塊を熱間押し出しする際に、該鋳塊を加熱す
る時の昇温速度を200℃/時間以上とし、該鋳塊
を熱間押し出し後は、600℃以上から5℃/秒以
上の速度で冷却し、次に、減面率で5〜30%の
冷間加工工程と、600℃〜800℃の温度での焼鈍
工程と、5℃/秒以上の速度での冷却工程の3
工程を2回以上繰り返し、次いで、減面率で5〜
30%の冷間加工を行なつた後時効処理を行なうこ
とを特徴とする鋼電磁撹拌連続鋳造用管型鋳型材
の製造方法に存在する。 本発明による電磁撹拌連続鋳造用管型鋳型材の
製造方法についての詳細を説明する。 先ず、本発明による鋼電磁撹拌連続鋳造用管型
鋳型材における含有成分および、成分割合につい
て説明する。 Niは強度に寄与する元素であり、含有量が
0.4wt%未満ではSiが0.1〜0.4wt%の範囲に含有
されていても強度向上は殆んど期待することがで
きない。また2.0wt%を越えて含有されると導電
率が低下し、さらに、強度向上の効果が小さくな
る。 よつてNi含有量は0.4〜2.0wt%とする。 SiはNiとともに強度に寄与する元素であり、
含有量が0.1wt%未満ではNiが0.4〜2.0wt%含有
されていても、高い導電率および強度の向上は期
待できない。また、Siが0.4wt%を越えて含有さ
れると、導電率が低下するとともに、熱間押し出
し加工性、更には中間焼鈍後の冷間加工性を悪化
する。 よつてSi含有量は0.1〜0.4wt%とする。 Znはクロームメツキおよびニツケルメツキの
耐剥離性を向上させるのに必須の元素であり、含
有量が0.05wt%未満では、この効果が少ない。ま
た1.0wt%を越えて含有されるとメツキの耐剥離
性が低下する。 よつてZn含有量は、0.05〜1.0wt%とする。 Mnは熱間押し出し加工性を向上させる元素で
あり、含有量が0.02wt%未満では、この効果は少
なく、また0.1wt%を越えて含有されると、導電
率が低下する。 よつてMn含有量は0.02〜0.1wt%とする。 前述の範囲のNiとSiとを含有する合金を熱間
押し出しする場合には、Mgを添加して、粒界に
フリーな状態で存在するSをMgSとして固定す
るか、Cr、Ti、あるいはZrを添加するかして粒
界を強化する必要がある。 Mgは原料、炉材および溶解時の雰囲気中に含
有されているSおよびS化合物から必然的に混入
してくるSを安定化する元素であり、Mgとの硫
黄化合物を形成させてSを銅合金中に固定する。
またMgは粒界を強化して熱間加工性を向上させ
るために必要であり、含有量が0.001wt%未満で
は脱硫効果は少なく、熱間押し出しにおいて加熱
中あるいは熱間押し出し中に粒界割れを生じやす
くなる。また0.1wt%を越えて含有されると、Cu
とMgCu2の共晶物(722℃)が生じ、この化合物
は低融点であり、750℃以上での熱間加工性を劣
化させ、さらに、溶湯が酸化して湯流れ性を著し
く低下させ、鋳塊も不健全となる。 Cr、TiおよびZrは、結晶粒の微細化と高温強
度の向上および高温伸びを改善する元素であり、
特に熱間押し出し時の割れ防止には必要である。 また、Mgが含まれていない場合では、Cr、Ti
およびZrのうちの1種以上が含まれていなけれ
ば、割れを完全に防止することができず、含有量
が0.001wt%未満では上記の効果は少ない。また
0.1wt%を越えて含有されると、熱間押し出し時
の割れはなくなるが、含有量が多くなることによ
つて、高温強度が向上する効果が少なくなり、逆
に溶湯の酸化が激しくなるため、健全な鋳肌の鋳
塊が得られなくなる。 よつて、Mg、Cr、ZrおよびTiは、そのうちか
ら選んだ1種あるいは2種以上の総量で0.001wt
%〜0.1wt%とする。 次に製造条件について詳述する。 上記に説明した成分範囲を持つ銅合金の鋳塊を
熱間押し出しする際に、加熱時の昇温速度を200
℃/時間以上にした理由は、熱間押し出しする際
に、鋳塊の加熱割れを生じさせないためである。
さらに詳しくは、上記に説明した成分範囲を持つ
銅合金は、加熱途中で中高温脆性域を通過する時
に、粒界が脆化し易く、鋳塊の内部応力および熱
応力の相乗作用によつて、加熱割れを起し易くな
り、後工程の製造が不可能となる。 よつて、本合金は、加熱時の昇温速度を出来る
だけ速くし、中高温脆性域の温度を速く通過させ
ることが望ましく、その速度を200℃/時間以上
に限定する。 更に、熱間押し出し後は、600℃以上の温度か
ら5℃/秒以上の速度で冷却するのは、溶体化処
理にて軟質性を保つためであり、600℃未満の温
度から5℃/秒以上の速度で冷却しても、また
600℃以上の温度から5℃/秒未満で冷却しても、
上記効果が不充分であり、後工程での冷間抽伸で
の加工性が悪くなるためである。 次に鋼電磁撹拌連続鋳造用管型鋳型材の製造プ
ロセスは、熱間押し出し、冷間抽伸、溶体化処
理、時効処理である。冷間加工において、苛酷な
低加工率での抽伸および拡管をくり返すために、
硬度および強度が上昇し、加工性が悪くなる。よ
つて少なくとも2回以上の溶体化処理が必要であ
る。 次に減面率5%〜30%に冷間加工した後、600
℃〜800℃の温度で焼鈍し、5℃/秒以上の速度
で冷却するのは、溶体化処理により軟化させ、冷
間抽伸および、拡管の加工性を良くするためであ
る。 また、焼鈍温度及び冷却温度を限定した理由
は、600℃未満の温度から冷却した場合には、冷
却速度が5℃/秒以上としても、この状態におけ
る材料は、冷却開始前に既にNiとSi化合物の析
出が起つており、充分な溶体化処理が得られず、
その後の冷間加工性を悪化させる。また600℃以
上の温度から冷却しても、冷却速度が5℃/秒未
満の場合は、同様に冷却中にNiとSi化合物の析
出が起り、充分な溶体化処理が得られず、その後
の冷間加工性を悪化させる。 800℃を越える焼鈍では、冷却速度が5℃/秒
未満および5℃/秒以上としても結晶粒度の成長
が著しく、グレイン・グロースを生じるため、冷
間抽伸時に粒界割れを生じる。 尚、この中間焼鈍時間は、15分〜2時間とする
ことが望ましい。 また、本発明による鋼電磁撹拌連続鋳造用鋳型
材の仕上げ抽伸した後の時効処理は400℃〜550℃
の温度で15分〜5時間焼鈍することにより、硬度
および導電率を向上させることができる。 [実施例] 第1表に示す含有成分および成分割合の銅合金
をクリプトル炉にて、木炭被覆下に溶解し、ブツ
ク・モールドタイプの鋳鉄金型に鋳込み、厚さ45
mm×幅82mm×長さ200mmの鋳塊を作製した。 次に各鋳塊を切断し、面削し、厚さ5mm×幅20
mm×長さ180mmの中高温下での脆化特性評価用の
試験片ならびに、厚さ35mm×幅75mm×長さ200mm
の加工性評価用の試験片を作製した。 脆化特性の評価試験は、三点曲げ方法で応力10
Kgf/mm2および20Kgf/mm2を負荷し、カンタル炉
で800℃/3時間および800℃/4.5時間の昇温速
度で30分間加熱後水中急冷した後、カラーチエツ
クにて割れの有無を調査した。 冷間加工性を評価するための試験片は、厚さ35
mmの鋳塊を860℃の温度で加熱し、1パスの圧下
率を約20%とし、4パスで厚さ15mmまで熱間圧延
した後、650℃の温度から水中急冷し、熱間圧延
方向に直角にサンプリングし、厚さ10mm×幅35mm
×長さ200mm、但し中央平行部長さ80mm、幅25mm
の試験片を作製した。これらの試験片を減面率で
10〜30%の引張り加工した後、700℃の温度で30
分焼鈍し、600℃の温度から、水中急冷すること
を2回くり返し、それぞれの引張り加工後の割れ
の発生状況、2回焼鈍後の結晶粒度および機械的
性質を調べた。 更に、最終特性の調査のために、減面率10〜30
%の冷間引張材を450℃の温度で5時間の時効処
理を行い、ヴイツカース硬度および導電率の測定
を行つた。 第2表および第3表に試験結果を示す。 この第2表および第3表から明らかなように、
本発明工程材は、鋼電磁撹拌連続鋳造用管型鋳型
材を製造する上の問題点である加熱割れを無く
し、熱間押し出し時の加工性を改善しており、さ
らに、冷間加工において、必須とする低加工率で
の抽伸および拡管と、高温度の溶体化処理のくり
返しにより生じるグレイン・グロースを抑制し、
容易に現状設備で生産できるようになつた。 即ち、本発明工程で製造される本発明合金は、
機械的強度、導電率ならびに耐熱性の優れる特性
を有していることから、鋼電磁撹拌連続鋳造用鋳
型材として使用することによつて、鋳型の寿命を
大幅に向上させることができることを実証してい
る。 尚、本発明工程材は、鋼以外に、銅合金の電磁
撹拌連続鋳造用の鋳型材料としても好適である。 [発明の効果] 以上説明したように、本発明により製造された
鋼電磁撹拌連続鋳造用鋳型材料は、上記の構成を
有しているものであることから、導電率を電磁撹
拌に有効な範囲とすることができ、導電率の低下
に伴う低熱伝導率の状態でも、鋳型の軟化、変形
が起こらず、鋼の高速連続鋳造を円滑に行うこと
ができ、生産性も向上するという優れた効果を有
する。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 Ni0.4〜2.0wt%、Si0.1〜0.4wt%、Zn0.05〜
    1.0wt%、Mn0.02〜0.1wt%、さらにMg、Cr、Zr
    およびTiのうち1種あるいは、2種以上を総量
    で、0.001〜0.1wt%を含有し、残部Cuおよび不可
    避不純物からなる銅合金の鋳塊を熱間押し出しす
    る際に、該鋳塊を加熱する時の昇温速度を200
    ℃/時間以上とし、該鋳塊を熱間押し出し後は、
    600℃以上から5℃/秒以上の速度で冷却し、次
    に、減面率で5〜30%の冷間加工工程と、
    600℃〜800℃の温度での焼鈍工程と、5℃/秒
    以上の速度での冷却工程の3工程を2回以上繰り
    返し、次いで、減面率で5〜30%の冷間加工を行
    なつた後時効処理を行なうことを特徴とする鋼電
    磁撹拌連続鋳造用管型鋳型材の製造方法。
JP25629785A 1985-11-15 1985-11-15 鋼電磁撹拌連続鋳造用管型鋳型材の製造方法 Granted JPS62116757A (ja)

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