JPH051366A - 連続鋳造による鋼製鋳片の表面改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造法による鋼製鋳片のウィットネスマ
ーク部またはオシレーションマーク部の組織不均質部に
起因する冷間での研磨割れを防止し、研削工数を低減さ
せる。 【構成】 連続鋳造法で製造された鋼製鋳片表層部のウ
ィットネスマーク部またはオシレーションマーク部の組
織不均質部を酸化除去する連続鋳造による鋼製鋳片の表
面改質方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造法で製造され
た鋼製の鋳片の表面改質方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造法で製造された鋼製の鋳片の表
層部には、ウィットネスマークまたはオシレーションマ
ークと称する組織不均質部が存在する。このような組織
を有する鋼製の鋳片を直接熱間圧延する場合、上記組織
不均質部が開口して割れの起点となり、表面疵の原因と
なる。この熱間圧延時の割れを防止する目的で、従来圧
延前に組織不均質部を冷間で、表面研削によって除去す
るか、あるいはホットスカーフィングやコールドスカー
フィングによって除去する方法が一般に採用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来より、連続鋳造法
が採用されている鋼種には、低炭素鋼、ステンレス鋼、
構造用鋼など炭素含有量が比較的低く、靭性の高い鋼種
が一般的である。これらの鋼製の鋳片を冷間で表面研削
を実施しても割れなど表面疵の発生は少なく、あまり問
題にはならなかった。ところが、炭素含有量が比較的多
い鋼、なかでも高速度工具鋼、合金工具鋼のように炭素
含有量が特に高く共晶炭化物を晶出する鋼種では、炭化
物量が多く冷間での靭性が乏しいため、組織不均質部は
極めて脆弱で、これらの鋼種の鋳片を冷間で表面研削す
る場合、研削に伴う熱変化および応力によって組織不均
質部が開口し、さらに割れが内部へ進展するという現象
が発生する。この割れの進展は歩留を著しく低下させる
だけでなく、研削工数および表面疵検査工数が増大する
という問題があった。また、特に鋳片寸法が小さい鋳片
をスカーフィンした場合には表面部の滅失が多く、その
後の酸化層および脱炭層の除去等でさらに歩留が低下す
る問題があった。

【０００４】本発明の目的は、連続鋳造を行なう鋼製鋳
片表層部に形成されるウィットネスマーク部またはオシ
レーションマーク部と称される組織不均質部に起因する
冷間での研削割れを防止できる連続鋳造鋳片の表面改質
方法であり、とりわけ高速度工具鋼や合金工具鋼などの
炭素含有量が高く共晶炭化物を晶出する鋳片に対して有
効な表面改質方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、炭素含有量
の少ない普通鋼から炭素含有量の比較的多い高速度工具
鋼までを対象にして連続鋳造実験を行ない、前記ウィッ
トネスマーク部またはオシレーションマーク部と称され
る表面欠陥部の除去対策を検討した。その手段として、
連続鋳造鋳片の表面部、特に前記欠陥部を加熱し、欠陥
部を組織的に拡散させる方法、欠陥部を再溶融凝固させ
る方法を検討し、いずれも比較的大きな効果のあること
を見出した。ところで、これらの加熱実験の過程で、雰
囲気を酸化性雰囲気にして加熱すると、組織変化を期待
するまでもなく、ウィットネスマーク部等の表面欠陥部
を含んで鋳片の表層部が酸化し、脆弱なスケール（酸化
層）として除去されることがわかった。すなわち、本発
明は連続鋳造法で製造された鋼製鋳片表層部のウィット
ネスマーク部またはオシレーションマーク部の組織不均
質部を酸化除去することを特徴とする連続鋳造による鋼
製鋳片の表面改質方法である。この現象は、バナジウム
（Ｖ）を含む鋼で顕著であり、特にＶが２％以上含有さ
れた鋼ではスケールとして酸化除去することが容易であ
る。一般の高速度工具鋼や合金工具鋼はＶを含む鋼種が
多いので本発明の効果は顕著に現われるが、以下に実施
例でも示すように、一般の構造用鋼炭素工具鋼でも効果
がある。

【０００６】

【作用】本発明法によれば、連続鋳造法で製造された鋼
製の鋳片の表層部に発生したウィットネスマーク部また
はオシレーションマーク部の組織不均質部を酸化させる
ことにより、組織不均質部は酸化層に変質して酸化層と
ともに除去される。その結果、鋳片の表層部は均一な組
織となり、局部的な脆性域が消失するため、冷間で表面
研削を実施しても割れの発生を完全に防止することがで
きる。通常の連続鋳造の鋳片は鋳造時の凝固過程で表面
が酸化され、一部スケールとして脱落するものもある。
しかし、この事実はよく知られたことであり、本発明は
このような方法を対象にしているのではなく、鋳片を何
等かの手段で再加熱することを必須としている。鋳片表
面の酸化処理は、通常の加熱炉、焼鈍炉等で実施でき
る。酸化進行速度は、鋼種によって異なるため、加熱温
度、保持時間等の熱処理条件は、鋼種毎に適宜決定する
必要がある。具体的な例を挙げると、加熱雰囲気は酸化
性雰囲気が望ましい。スケールは加熱温度が約600℃か
らは付き始めるが、800℃以上に加熱すると比較的短時
間で表面の酸化を促進させることができるので都合がよ
い。通常の鋼は次工程として研削工程が入るので焼なま
し状態にしておく必要があり、この観点から本発明の加
熱は焼鈍を繰り返すか、高温(例えば1000℃付近)に加熱
して酸化を促進させても、最終加熱は焼なまし温度とす
るのが望ましい。

【０００７】次に本発明の実施例について説明する。Ｊ
ＩＳ ＳＫＨ５１，ＳＫＨ５４の高速度工具鋼、ＳＫＤ
１，ＳＫＤ１１の合金工具鋼、ＳＳ４００の一般構造用
圧延鋼材、ＳＫ３の炭素工具鋼の６鋼種について、水平
連続鋳造法により鋳片を製造した。本発明との関係にお
いて、これらの鋼種の成分的な特徴は、ＳＫＨ５１が0.
14%のＶ，ＳＫＨ５４が4.23％のＶ、ＳＫＤ１１が0.32%
のＶを含み、ＳＫＤ１は極めて高い炭素(2.25%)を含有
することである。一方ＳＳ４００、ＳＫ３はＶを含まな
い鋼種である。鋳片の断面形状は、100mm角であり、引
抜き条件は、全鋼種同一で、引抜速度1.5m/min、引抜サ
イクルは150cpmで実施した。ウィットネスマークはＳＫ
Ｈ５１とＳＫＨ５４が他の鋼種より深く生成された。水
平連続鋳造法で鋳造された鋳片を780℃×4hrの焼鈍を行
なった。この時の代表的なウィットネスマーク部のミク
ロ組織と図１，２を示した。図１はＳＫＨ５１，図２は
ＳＫＨ５４の代表的なウィットネスマークである。図
１，２からウィットネスマークは直線状の炭化物とその
内側に共晶炭化物が多く存在していることがわかる。

【０００８】上記鋳片を直接冷間で研削する方法、すな
わち従来法と、上記鋳片を本発明法である加熱による表
面改質を実施したのちに、冷間研削をする方法により、
研削歩留の比較を行なった。なお、表面処理すなわち、
酸化処理のための熱処理条件に、ＳＫＨ５１、ＳＳ４０
０およびＳＫ３が温度 1100℃で3時間保持したのち、温
度 780℃で4時間、焼鈍する方法、ＳＫＨ５４が温度 86
0℃で4時間、焼鈍を2回繰り返す方法、ＳＫＤ１および
ＳＫＤ１１は、温度 1160℃で5時間保持したのち、780
℃で4時間、焼鈍する方法とした。本発明法である上記
熱処理を実施した鋼片表面の旧ウィットネスマーク部の
ミクロ組織を図３，４に示す。図３はＳＫＨ５１、図４
はＳＫＨ５４の組織の代表例である。図１，２および図
３，４との比較からウィットネスマークは完全にスケー
ルとして除去されていることがわかる。本発明の加熱処
理にともなう脱炭層は、ＳＫＨ５１で約0.8mm、ＳＫＨ
５４で約0.1mmであったが、この程度の脱炭層は次工程
の研削で十分除去できるものである。本発明法の鋳片お
よび従来の未処理鋳片を冷間で研削を実施した。研削代
は約0.5mm/passとし、カラーチェック法で表面疵の有無
を判定し、表面疵が完全になくなるまで(研削＋表面疵
検査）を繰り返し実施した。表面疵が皆無になったとき
の研削歩留を表１に示した。なお、研削歩留（％）と
は、研削後の重量を研削前の重量で割った値をパーセン
トで表わした値であり、その値が大きいほど、研削によ
る重量域（滅失）が少ないことを意味する。

【０００９】↓

【表１】

【００１０】従来法では、いずれの鋼種も研削歩留が多
くても85%以下であるのに対して、本発明法では95%前後
の研削歩留が得られている。本発明法である表面改質時
のスケール等による滅失は約5%程度が必要である。この
滅失を考慮して、総合の歩留、すなわち、鋳造後の鋳片
から良鋳片までの歩留は約90%となる。本発明の方法に
よれば、ウイットネスマーク等の表面欠陥はスケールと
して除去されるのでウイットネスマークの深さの厚みを
研削するする必要はなくなり、大幅に研削工数を減らす
ことができる。また、浅い表面欠陥は容易に酸化されて
除去されるので、ウィットネスマーク等の深い欠陥のみ
を検査の対象とすればよく、また研削終了の都度行なっ
ていた検査が研削回数の現象で減るので従来から行なわ
れていた表面疵検査の繰返し数を大幅に減らせる。これ
らの具体的な効果は表２に示す通りである。

【００１１】↓

【表２】

【００１２】このように、本発明法によれば、熱処理の
工程が付加されるものの、冷間での研削工数および表面
疵検査工数が軽減できるだけでなく、熱間圧延までの鋳
片の歩留を大幅に向上させることができる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、連続鋳造法で製造され
た鋼製鋳片表層部に発生したウィットネスマーク部また
はオシレーションマーク部の組織不均質部に起因する冷
間での研削割れが防止でき、表面研削の歩留を大幅に向
上でき、さらに研削工数を低減させることができ、とり
わけ高速度工具鋼や合金工具鋼などの炭素含有量が高く
共晶炭化物を晶出する鋳片に対して有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＳＫＨ５１の研削前のウィットネスマーク部を
示す光学顕微鏡金属組織写真である。

【図２】ＳＫＨ５４の研削前のウィットネスマーク部を
示す光学顕微鏡金属組織写真である。

【図３】ＳＫＨ５１の表面改質後の旧ウィットネスマー
ク部を示す光学顕微鏡金属組織写真である。

【図４】ＳＫＨ５４の表面改質後の旧ウィットネスマー
ク部を示す光学顕微鏡金属組織写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 連続鋳造法で製造された鋼製鋳片表層部
   のウィットネスマーク部またはオシレーションマーク部
   の組織不均質部を酸化除去することを特徴とする連続鋳
   造による鋼製鋳片の表面改質方法。