JPH0255635A - 連続鋳造鋳片の鍛造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造法により得た鋳片を用いた鍛造法に
関する。

（従来の技術） 製品を所望の形状に成形する加工法として従来から鍛造
法が広く行われている。鍛造法は素材を所望の製品形状
に成形することと素材中の粗大結晶粒を破壊して製品に
靭性を付与することとを目的として行われ、材料の無駄
を省き良質な機械的性質（強靭性）を得るために行われ
るものである。

鍛造法をその方法により大別すると、単純な形（平面ま
たは円筒形）の型によって鋼片の各部を順々に加圧して
所望の形状の製品を作る自由鍛造法と、金属素材を彫型
を有する２つの型の間で押しつぶすことによりその彫型
の形状を素材に与え所望の製品形状を作る型鍛造法との
２種類に分けられる。自由鍛造法は大型であって少量生
産する製品に適した方法であり、逆に型鍛造法は小型・
大量生産製品に適した方法であり、共に製品の形状・寸
法に応じて広く用いられる方法である。

また前述したように鍛造作業の目的の１つは製品の結晶
粒を微細化することであるが鍛造温度が高いほど結晶粒
の成長は著しいため、高温度で鍛造を終了すると鍛造に
より微細化した結晶粒が冷却過程で再び大きくなる。そ
こで鍛造終了温度をできるだけ低い温度にする必要があ
るが鍛造終了温度を変ａ温度以下とすると結晶粒は小さ
くなるが製品中に歪みが残る。そこで鍛造終了温度は一
般的に変態温度直上とされている。−船釣に小型の製品
の場合はこの鍛造終了温度が比較的容易に制御できるが
、大型の製品の場合は製品の内部と中心部とで温度差が
大きくなるため、粗鍛造゛−仕上げ鍛造という２段階の
成形工程を用いることにより仕上げ鍛造時の鍛造温度を
正確に制御し結晶粒の粗大化を防いでいる。

さらに鍛造法において被加工材として用いられる鋼片は
、近年に至り省エネルギー・生産性の向上という観点か
ら連続鋳造法により得た鋳片を用いることが試みられて
いる。

ところで大型・少量生産製品の鍛造工程や小型大量生産
製品の鍛造工程の一部においては、自動化が容易である
ことや生産性が高いことからしばしば回転鍛造機が用い
られている０回転鍛造機で用いる成形方法には鋳片の軸
方向に成形する方法と鋳片の軸方向に直角な方向に成形
する方法とがある。例えば鋳片の軸方向に直角な方向に
成形する方法は、互いに上下方向に同一速度で往復移動
する、離間して対峙された片板ダイスの間をその長平方
向の軸周りに各鍛打毎に鋳片を転動させ鋳片を所望の形
状に加工するいわゆる横方向鍛造法である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこの横方向鍛造法においては、鋳片中心部
にいわゆるマンネスマン効果による引張応力が働き、鍛
造中に鋳片の割れすなわち鋳片内部におけるクランクの
発生を誘発し易いという問題がある。また前述したよう
に生産性の向上・省エネルギーという観点から被加工材
として連Ｖｔ鋳造鋳片を用いる場合、鋳片の中心部には
連続鋳造鋳片の凝固特性に起因するポロシティ・偏析を
多く含む凝固組織が存在するため、横方向鍛造法におい
てマンネスマン効果による引張応力のため鋼片中心部の
割れが一層発生し易いという問題があり、連続鋳造鋳片
を用いて横方向鍛造法を行うことは歩留まりの低下をも
たらしていたのである。

ここに本発明の目的は、鋳片の内部割れを発生せずに連
続鋳造鋳片を用いて製品を鍛造する方法、特に横方向鍛
造法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記課題を解決するため種々検討を続け
た結果、 （１）連続鋳造鋳片の組成を特定すること（１１）鍛造
終了温度を制限すること （ｉｉｉ　）鋳片に対する初期圧下の方向を制限するこ
と により、連続鋳造鋳片を用いても、鋳片の内部割れが発
生しない鍛造法を提供することができることを知り、本
発明を完成した。

ここに本発明の要旨とするところは、連続鋳造法により
得た横方向断面矩形の鋳片を鍛造して製品を製造する方
法において、Ｓ量に対するＭｎ量の比が３５以上である
鋳片を１２００℃以上１３００℃以下の温度に加熱した
後、該鋳片の矩形断面にあって短辺方向に８％以上の初
期圧下を加えて鍛造を行い、鋳片の内部の温度が９５０
℃以上の時に鍛造を終了することを特徴とする、連続鋳
造鋳片の鍛造法である。

（作用） 以下、本発明をその作用効果とともに詳述する。

なお特にことわりがない限り本明細書において「％」は
「重量％」を意味するものとする。

まず連続鋳造法により得た鋳片の組成を特定した理由を
説明する。

本発明者らは連続鋳造鋳片より得た試験片を用いて高温
引張試験を行った。すなわち組成中のＭｎ量（１）／Ｓ
量〜の異なる、ＪＩＳ　３２５Ｃ（構造用鋼）からなる
引張試験片を連続鋳造鋳片から作製し、１２００℃、１
３００℃または１３５０℃に加熱し種々の温度に冷却し
て引張試験を行い、絞りつまり試験片切断後における最
小断面積Ａ′　とその原断面積Ａとの差（Ａ−Ａ’）の
原断面積Ａに対する百分率（絞り）（Ａ−Ａ“） Ｘ１００（％）を測定した。第１図は、Ｍｎ／Ｓの比を
変えた試験片を１２００℃に加熱して引張試験を行った
場合の、絞り■に対する引張温度（至）の関係を表した
グラフであり、第２図は、加熱温度を変えてＭｎ／Ｓ　
−３５である試験片について引張試験を行った場合の、
絞り（ト）に対する引張温度υの関係を表したグラフで
ある。第１図から明らかなようにＭｎ／Ｓの値により９
００〜１２００℃である引張温度範囲における、試験片
の延性（絞り）が著しく異なることを本発明者らは知見
した。つまりＭｎとＳとの比を制限すること、すなわち
Ｍｎ／Ｓ≧３５とすると鋳片の延性が改善され、鍛造用
鋳片として適した材料となるのである。よって本発明に
おいて用いる鋳片中のＭｎ１ｌ（ト）の５ｉｌ（１）に
対する比は３５以上と制限した。

Ｍｎ、　Ｓそれぞれの含有量は特に制限する必要はない
が、Ｓは被削性の確保という観点から０．００７％以上
であることが望ましい、またＭｎはＳを０．００７％以
上とすることとＭｎ、！：Ｓとの比を適正化するという
観点から０，２５％以上であることが望ましい。

またＭｎ、　Ｓ以外の成分元素については特に制限を必
要とするものではないが、鍛造用連続鋳造鋳片として好
ましい範囲があるので以下に列記する。

Ｃは鋳片の強度に影響を及ぼす元素であり製品としての
強度を確保するために必要な元素であるが、０．６０％
を越えると鍛造性が悪化することがある。よって０．６
０％以下であることが望ましい。

Ｓｉは溶鋼中においてＡＱとともに脱酸材として作用し
製品の強度を確保するために必要な元素であるが１．０
０％を越えると強度が大きくなり過ぎるためやはり鍛造
加工性が悪化することがある。よって１．００％以下で
あることが望ましい。

Ｐは、ＳｉやＭｎと同様に製品の高強度化には有効な元
素であるが二次加工脆性をもたらすことがあるため０．
０４０％以下であることが望ましい。

かかる組成を有する連続鋳造鋳片を所望の形状に鍛造す
るのであるが、鍛造前の加熱温度を本発明においては、
１２００〜１３００℃の範囲に制限した。

この理由は次の通りである。まず第２図において加熱温
度が高温になればなるほど試験片の絞りが小さくなる機
構は、高温化に伴ってＭｎＳの溶体化が進み、以降の降
温過程においてγ粒界へのＭｎＳの再析出量が増え、引
張応力下における微小なボイドの発生の核が増加するこ
とであると考えられる。実際の鍛造時における鋳片の温
度降下と鋳片の有する脆化特性とを考慮すると、加熱温
度を余り高くし過ぎた場合にはこの機構により鋳片の脆
化−鍛造による中心部割れが発生すると考えられる。そ
こで鋳片の中心部割れを防止するには加熱温度を制限す
る必要があり、この範囲は第２図より１３００℃以下と
した。また加熱温度が１２００℃未満では中心部の温度
低下による脆化が顕著であるため、鋳片の加熱温度は１
２００℃以上１３００℃以下としたのである。

ところで本発明で用いる鍛造用の横方面断面矩形の鋳片
のマクロ凝固組織を第３図に模式的に示す。第３図中の
斜線部にポロシティ、偏析が存在しており、この第３図
より初期圧下をどの方向から行うかは極めて重要な問題
であることが分かる。

つまり鋼塊の断面長辺方向すなわちポロシティ、偏析が
存在する方向（第３図中のＢ方向）は鍛造効率状有利な
方向であるが、この方向に初期圧下を行うと長辺方向と
平行な方向に存在する偏析、ポロシティを発生点として
鋳片の中心部割れが発生してしまう。そこでこの連続鋳
造鋳片の特性を考慮し、まず短辺方向すなわちポロシテ
ィ、偏析が存在する方向に対して略直角な方向（第３図
中のＡ方向）の圧下を行った後に鋳片の鍛造を行うので
ある。すなわちＡ方向の圧下を行うことにより、鋳片中
心部に存在するポロシティ・偏析を健全な組織に改善す
るのである。本発明者らの知見によれば、８％以上の圧
下率の初期圧下を短辺方向に行った鋳片を鍛造すること
により、鍛造中の鋳片の中心部に発生する割れを防止す
ることができるのである。短辺方向の圧下率は８％以上
であれば鋳片の中心部割れを防止することができるので
あり、上限は特に必要とするものではないが、鍛造機の
保護の観点から各鍛造機に応じて上限を設ければよい。

なお、横方向断面正方形の鋳片があるとすると、その場
合は、いずれの方向からの初期圧下を行ってもよい。

また鍛造中の温度降下による鋳片の脆化特性を考慮する
と鋳片の中心部温度は高いほうが望ましいが、実際の鍛
造における温度降下量を勘案して、鍛造終了温度は鋳片
の中心部の温度で９５０℃以上とした、かかる温度を確
保すれば鋳片の中心部割れを完全に防ぐことができるの
である。ここで鋳片中心部とは鍛造時に内部割れを発生
する付近を意味する。また鋳片の中心部の温度を測定す
るには、鋳片を放冷しつつ熱電対で実測しておき、船釣
には鍛造時間に応じたシミュレート計算を用いて推定す
ればよい。

かかる組成を有する鋳片を例えば横方向鍛造法により鍛
造して所望の形状の製品を得るのである。

以上詳述してきたように、本発明にかかる方法により中
心部の割れの発生を防いで連続鋳造鋳片を所望の形状の
製品に鍛造することが可能となる。

本発明は横方向鍛造方法に適用するのが好ましいが、そ
の性質上中心偏析およびポロシティ−の圧着が行われる
ことから、その他の鍛造方法にも等しく適用されるので
ある。

次に本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明するが、
これはあくまでも本発明の例示であってこれにより本発
明が不当に制限されるものではない。

実施例 ＣＶ法により溶製しＲＨ処理後連続鋳造により、第ｔａ
に示す組成を有するブルーム１１ｍＡおよび１ｔＢ（４
１０Ｘ　５３０　Ｘ　６０００鶴）を得た。

第１表 （注）傘は本発明の範囲外 ブルームの端部からＴ／４（↑はブルームの厚さ）位置
から直径１０ｗｍの引張試験片を切り出し、試験片Ｎｌ
ｌないし阻５とし、第４図に示す昇温条件および第２表
に示す鍛造条件により鍛造を行い、丸棒材を得て、その
中心部割れの有無を超音波探傷法により調査した。結果
を第２表に示す。

第２表 第２表から明らかなように本発明にががる方法により得
た試料は中心部割れがなく、鍛造製品として好ましい性
状である。

（発明の効果） 以上詳述してきたように本発明はその構成を、連続鋳造
により得た鍛造用鋳片の短辺方向に偏析・ポロシティを
改善するために初期圧下を加えるとともに鋳片の組成と
加熱温度と鍛造終了温度とを特定することにより鍛造加
工性すなわち鋳片の延性を確保することとしたため、鋳
片の中心部における割れの発生を防いで鍛造する方法を
提供することが可能となった。

鍛造工程の歩留まりを向上させる本発明の意義は著しい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｍｎ／Ｓの比を変えた試験片を１２００℃に
加熱して引張試験を行った場合の、絞りに対する引張温
度の関係を表すグラフ； 第２図は、加熱温度を変えてＭｎ／Ｓ　＝　３５である
試験片について、引張試験を行った場合の、加熱温度毎
の絞りに対する引張温度の関係を表すグラフ；第３図は
、鍛造用連続鋳造鋳片の凝固状態を表す模式図；および 第４図は、本発明の実施例における、試験片の昇温条件
を表すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続鋳造法により得た横方向断面矩形の鋳片を鍛造して
   製品を製造する方法において、Ｓ量に対するＭｎ量の比
   が３５以上である鋳片を１２００℃以上１３００℃以下
   の温度に加熱した後、該鋳片の矩形断面にあって短辺方
   向に８％以上の初期圧下を加えて鍛造を行い、鋳片の内
   部の温度が９５０℃以上の時に鍛造を終了することを特
   徴とする、連続鋳造鋳片の鍛造法。