JPS59197346A - 中空鋼塊の製造方法 - 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】 本発明は、内周面近傍における逆Ｖ偏析の発生を防止し
た中空鋼塊の製造方法に関する。

中空鋼塊より中空製品を製造すれば、申訳鋼塊を鍛造機
にて穴明け、大波げするガどして製造する場合に比し、
鋼塊の歩留シ向上、鍛練工程の短縮などが可能であり、
省資源、省エネルギーに役立つ。そこで中空鋼塊の製造
方法が従来種々提案されているが、内部性状の良好な特
に大型の中空鋼塊を工業的に製造するのに効果的な方法
は実現していない。即ち従来工業的に実施されている方
法では、中子側からの溶鋼内面の冷却が不十分であった
ため、鋼塊の内周面近傍特に内面から５０〜１００鶴の
位置に逆Ｖ偏析が発生し、このような中空鋼塊を鍛造し
、さらに機械削シすると逆Ｖ偏析が中空製品の内周面に
発現し、ステンレス鋼などを肉盛シする場合に割れなど
の欠陥原因となる。逆Ｖ偏析は、溶鋼の横方向の凝固が
遅くなるにつれて同相率が０．３０〜０．３５に相当す
る凝固前面に濃化した溶鋼がひも状に成長し、横方向か
らの凝固層に捕捉されることにより生成するもので、そ
の生成の臨界条件は下記関係式により表わされる。

ε・ＲＬＩ≦α ここで、εは凝固前佃における冷却速度、Ｒは凝固前面
における凝固率度、αは＠種に依存する定数である。

一般にαは合金元素たるＳＳの含有量の増加につれて増
大し、Ｍｏ含有量の増加に伴い減少するので、従来製法
によっても鋼種によっては逆■偏析を鋼塊内部に追い込
むことは可能であるが、前述のように内周面にステンレ
ス鋼たどを肉盛りする中空製品にあっては、このような
成分調整だけでは十分な結果を得られない場合が多い。

本発明はこのような卑情に鑑みてなされたもので、本出
願人の出願になる特公昭５０−２８８９８号公報所載の
発明を改善して中子側からの冷却を強化して冷却速度ε
および凝固速度Ｒを大とすることにより内周面近傍への
逆Ｖ偏析の発生を抑制し、内部性状の良好な中空鋼塊の
製造方法の提供を目的としている。

以下本発明について図示の実施例を参照して説明する。

本発明は、鋳型内に下方より溶鋼を導入する下注造塊法
、上方より溶鋼を導入する上注造塊法のいずれに本適用
し得るが、以下に下注造塊法への適用例について説明す
る。

第１図において、符号１は環状又は異形断面の鋳型であ
り、内部に中子２を設置する。中子２は、＠型１と中子
２との間に鋳込まれる溶鋼３の凝固に伴う横（径）方向
の収縮を吸収するために高い変形能を有し、かつ溶鋼３
との接触にて溶融しない金属材料にて製作される。４は
断熱材、５は定盤、６は注入管であり、溶鋼３の導入通
路は耐火物９にて被覆しである。

また中子２には中空部が形成され、該中空部に水冷体７
を収容する。水冷体７は鉄と同程度あるいはそれ以上の
熱伝導率を有する鋼、銅、アルミニウムなどの金属、あ
るいはこれらの合金又は複合材料からなり、図示の如く
円筒状又は円柱状などに製作され、冷却水を供給するだ
めのインレットポート７ａ１アウトレツトポー）７ｂを
有し、溶鋼３を鋳込んだ後はその内部に沸騰を避は得る
水量にて冷却水を必ず供給する。

中子２と水冷体７との間には溶鋼３の凝固過程において
固体状態を維持し、鉄と同程度あるいはそれ以上の熱伝
導率を有する金属あるいは無機物質を粉・粒状物とした
ものを充填材８として充填する。なお、溶鋼３の凝固過
程中に充填材８が固体状態である方が望ましいのは次の
理由による。即ち、液体状態であれば水冷体７の破損に
よシ爆発を生ずる危険が大きく、また中子２と水冷体７
０間に溶融した充填材を供給あるいは保持することが工
業的にきわめて困難であり、更に熱伝導率が良く安価な
溶融充填材の入手が困難だからである。また充填材８を
粉・粒状物とするのは、中子２の凝固収縮を吸収しつつ
伝熱う・１能を維持するためである。具体的には、充填
材８は炭素、鋼、銅、チタンなど、あるいはこれらの合
金又は複合材料の粉・粒状物とする。充填材８の収容空
間とカる中子２と水冷体７との間隙は、伝熱性能を高め
る上からは可及的に小であるととが望まれるが、溶鋼３
の凝固収縮を効果的に吸収すると共に中子２の収縮状態
での取出し作業性の上からある程度の寸法が必要であシ
、通常の鋳込みでは数十ミ’）以上とすべきである。

次に、本発゛明の実施例について試験に基づいて説明す
る。

試験条件 鋼　種：　Ｍｎ　−Ｎｌ　−Ｍｏ鋼と同程度の逆Ｖ偏析
生成臨界値αを有する炭素鋼。

α＝約０．５［（’Ｃ／ｍｉｎ　）　（ｍ／ｍｌｎ　）
”：１肉　厚：６６０，８８０，１０００および１１６
０關（但し、鋼塊の高さと肉厚の比を １．０〜１．５の範囲とした。） 水冷体：鋼製を主とし一部銅製とした。

充填材＝０．２〜２．５鰭の粒状黒鉛（但し、肉厚８８
０闘の中空鋼塊では充填材なし、 および水冷体の表面に輻射熱吸収用の 黒鉛板を張付けたものについても試験 した。） これらの条件にて、第１図に示す下注ぎ法により鋳造温
度を１５５０〜１５８０℃として釧込み、凝固後の鋼塊
を縦断または横断して内周面から逆Ｖ偏析の発生位置ま
での距離を測定した。

試験結果 試験結果を第２図に示す。第２図は逆Ｖ偏析の発生し始
める内面からの距離（Ｊ）と鋼塊の肉厚の半分（ｅｏ）
との比＜ｔ／ｎｏ＞を縦軸とし、中空鋼塊の肉厚（闘）
を横軸とする線図である。

鋼製の水冷体７を使用した場合には、肉厚８８０酊まで
は肉厚の中央を基準として内周面側への逆Ｖ偏析の発生
を抑えることができ、肉ｊ厚１０００ｍ＋１を越えると
この個所に発生し始めるが肉厚１１６０１１１でもｌ／
ｌｏ＝　０．６２であり、逆■偏析の発生し始める内周
面からの距離は約３６０闘であシ、十分に健全層が得ら
れた。

銅製の水冷体７を使用すれば、健全層が更に増大するこ
とがわかる。

鋼製の水冷体７を使用して充填材８を使用したい場合、
および輻射熱吸収用黒鉛板を水冷体７に張付けただけの
場合はいずれも結果はほぼ同じでｌ　／　Ａ！ｏ　＝０
，４３であり、肉厚８８０１では内周面から１９０闘の
位置に逆Ｖ偏析の発生をみた。この場合、逆Ｖ偏析の外
周面側への移動は不十分であシ、その結果輻射熱吸収の
強化だけでは逆Ｖ偏析の発生位置を十分には鋼塊内部へ
追込め力＜、熱伝導を促進する充填材８の使用がいかに
効果的であるかがわかる。

なお、外周面側の逆Ｖ偏析は、肉厚６６０關の中空鋼塊
にあっては発生せず、肉厚８８０　ｍｍ以上の中空鋼塊
にあっては約３５０鱈の位置に発生した。

本発明では、溶鋼との接触にて非溶融性かつ高い変形能
を有する中子を＠型内に設置し、該鋳型と中子との間に
溶鋼を鋳込んで中空鋼塊を製造する方法において、前記
中子に中空部を形成し、該中空部に水冷体を収容し、該
中子と水冷体との間に高熱伝導率を有しかつ溶鋼の凝固
過程において固体を維持する粉・粒状物より々る充填材
を充填し、該水冷体に沸騰を避は得る流量の冷却水を供
給することにより溶鋼の内周面からの冷却を強化して鋼
塊の内周面近傍への逆Ｖ偏析の発生を防止した中空鋼塊
の製造方法としたので、厚肉の中空鋼塊における内周面
近傍への逆Ｖ偏析の発生の抑制が効果的になされ、特に
原子炉用反応容器、化学反応塔などの内周面にステンレ
ス鋼を肉盛りする大型の中空製品の信頼性を著しく向上
させ得る。また小型の中空製品であっても、高炭素鋼、
高合金鋼などの固液共存温度の広い材料にて製造する場
合には、本発明の適用が有効であり、その工業的利用範
囲は広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の下注造塊法への適用例を示す断面図、
第２図は試験結果を示す線図である。 １：鋳型、２：中子、３：溶鋼、５：定盤、６：注入管
、７：水冷体、７ａ：インレットボー）、７ｂニアウド
レツトボート、８；充填材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、溶鋼との接触にて非溶融性かつ高い変形能を有する
   中子を鋳型内に設置し、該鋳型と中子との間に溶鋼を鋳
   込んで中空鋼塊を製造する方法において、前記中子に中
   空部を形成し、該中空部に水冷体を収容し、該中子と水
   冷体との間に高熱伝導率を有しかつ溶鋼の凝固過程にお
   いて固体を維持する粉・粒状物よりなる充填材を充填し
   、該水冷体に沸騰を避は得る流量の冷却水を供給するこ
   とによシ溶鋼の内周面からの冷却を強化して鋼塊の内周
   面近傍への逆Ｖ偏析の発生を防止したことを特徴とする
   中空部の製造方法。 ２、　充填材が鉄と同程度以上の熱伝導率を有する黒鉛
   などの無機物質、鋼、銅などの金属あるいはその合金か
   らなる特許請求の範囲第１項記載の中空鋼塊の製造方法
   。