JP2003103355A - 鍛造用鋼塊の製造方法 - Google Patents
鍛造用鋼塊の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 鋳造欠陥の緩和された良好な均一・微細組織
を有することで、特に鍛造されて使用するに適した鍛造
用鋼塊の製造方法を提供する。 【解決手段】 鍛造されて使用される鍛造用鋼塊の製造
方法であって、溶鋼１を液滴２として落下させ、半凝固
状態で鋳型６内に堆積、凝固させることで鋼塊とする鍛
造用鋼塊の製造方法である。鋳型６は、例えば水冷等に
よる冷却機構９を用いることで、その堆積後の冷却速度
を速くするために好ましい。また、鋳型６内の液滴堆積
部１０にて溶鋼の液溜まりが出来ないように、例えば鋳
型６に昇降装置１１を設置するなどしてノズル出口部と
鋳型間の距離を最適に制御することが好ましい。
を有することで、特に鍛造されて使用するに適した鍛造
用鋼塊の製造方法を提供する。 【解決手段】 鍛造されて使用される鍛造用鋼塊の製造
方法であって、溶鋼１を液滴２として落下させ、半凝固
状態で鋳型６内に堆積、凝固させることで鋼塊とする鍛
造用鋼塊の製造方法である。鋳型６は、例えば水冷等に
よる冷却機構９を用いることで、その堆積後の冷却速度
を速くするために好ましい。また、鋳型６内の液滴堆積
部１０にて溶鋼の液溜まりが出来ないように、例えば鋳
型６に昇降装置１１を設置するなどしてノズル出口部と
鋳型間の距離を最適に制御することが好ましい。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏析や介在物の形
成が抑制され、特に鍛造されて使用するに適した鋼塊の
製造方法に属する。 【０００２】 【従来の技術】各種製品の素材として使用される鋼塊の
製造方法としては、従来から様々な製造方法が提案され
ている。例えば鋳型内に溶鋼を鋳込み、凝固させること
で鋼塊とする普通造塊法に加えて、母材を再溶解して鋳
型中に積層凝固させて鋼塊とする再溶解法などがある。 【０００３】普通造塊法により製造された鋼塊は、その
鋳型内で溶鋼が完全に凝固するために長時間を要するた
め、鋼塊中心部に成分偏析が不可避的に発生する。ま
た、精錬で除去できなかった介在物が溶鋼と共に鋳込ま
れ、凝固中での介在物の晶出、析出もあって、鋼塊中に
は介在物などが存在してしまう。 【０００４】再溶解法により製造された鋼塊の場合、母
材中の介在物が再溶解中に除去されるものの、積層凝固
させるために溶鋼の液溜まりが生成してしまい、普通造
塊法と比較して凝固時間は短時間であるもののやはり偏
析は避け難い。また、再溶解法では斑点状偏析、年輪状
偏析といった再溶解法特有の異常組織が発生するときが
ある。 【０００５】さらに、溶湯を滴下噴霧させ積層凝固させ
るスプレーフォーミング法は均一微細組織を狙った鋳造
法として有効ではあるが、噴霧後の液滴サイズの粒度分
布が広いために、製造条件によっては鋼塊内にミクロポ
アが発生したり、液溜まりが生成され偏析が発生してし
まう。 【０００６】このような鋼塊に対しては、その各種製品
とすべく様々な加工工程が施されるが、中でも鍛造は適
用できる鋼塊大きさの自由度が広く、大型鋼塊への対応
も可能であることから、鋼塊への分塊鍛造などを経て、
続く圧延工程等が続くのが歩留確保の上でも一般的であ
る。そして、鋼塊に鍛造を施すことは、例えばミクロ偏
析の原因となるデンドライト組織の破壊作用、中心偏析
部の拡散作用、介在物・炭化物などの破砕作用なども働
くことから、製品に求められる組織の健全化作用に優
れ、特に大型鋼塊への鍛造であればその塑性変形率も大
きく稼げることから好ましい。なお、鋼塊を経ずに直接
鋳片として製造する連続鋳造法があるが、この場合、そ
の鋳片には鍛造を施さずに圧延工程が適用される。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、鋼塊の
場合、それに施す鍛造は偏析の改善作用、介在物・炭化
物の破砕作用、ザク巣の圧着作用といった製品特性の補
償の上でも重要な工程であるが、その作用・効果の程度
は鋼塊の組織に大きく左右されることを知見した。例え
ば、普通造塊法による鋼塊では、デンドライト組織に起
因する偏析や、精錬で除去しきれなかった介在物が、そ
して再溶解法による鋼塊であっても、その特有の偏析
が、上記の作用・効果に大きく影響する。そして、鋼塊
の製造中に発生したこのような欠陥は、鍛造後の熱処理
や圧延などによって軽減こそされても完全には消失せ
ず、高品質の求められる製品においては品質不良の原因
になり兼ねない。 【０００８】加えて、鋼塊に対し、鍛造を経ずに圧延を
施す場合を考えれば、それは鋼塊に比べ薄くかつ冷却速
度の速い鋳片となれば別であるものの、殊、鋼塊では同
じ塑性加工であるにしても鍛造による効果は得られ難
く、やはり、鍛造されて使用される鍛造用鋼塊としての
検討が重要である。 【０００９】そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、特
に鍛造されて使用するに適した鍛造用鋼塊の製造方法を
提供するものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明者は、鋼塊につい
て鍛造による効果を得るに好ましい鋳造組織を検討し
た。その結果、普通鋼塊の表層部に現われるような微細
組織がよく、その達成し得る手段を凝固過程より見直し
た。そして、溶鋼の組成により決定されるその固液共存
範囲温度を通過することで凝固が進む過程において、特
にその範囲内の温度進行が鋼塊中の各部位で均一に進む
ことが得策であることを知見し、本発明に至った。 【００１１】すなわち、本発明は、鍛造されて使用され
る鍛造用鋼塊の製造方法であって、溶鋼を液滴として落
下させ、半凝固状態で鋳型内に堆積、凝固させることで
鋼塊とすることを特徴とする鍛造用鋼塊の製造方法であ
る。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明の特徴は、鍛造用鋼塊にこ
そ適した鋳造組織を見いだしたと共に、その達成に有効
な、鋼塊の鋳造方法を見いだしたところにある。 【００１３】凝固の温度進行を鋼塊中の各部位で均一に
進めるには、普通造塊法であれば鋳型の強制冷却もある
が、殊、大きい鋼塊となると限界があり、鋼塊表層部と
中心部とで冷却速度が異なり鋳造組織に差が生じる。ま
た、再溶解法の場合、溶融プールを形成することから、
凝固の進行ムラが発生する。つまり、鋳型への鋳込みが
終了した時点にてその溶鋼が融点近くにある状態だと、
それから通過する固液共存温度範囲の均一な温度進行管
理が難しいのであって、そこで本発明者は、固液共存温
度範囲に対して溶鋼の温度を制御しながら、鋳型内へ鋳
込める方法を検討した。 【００１４】その結果、溶鋼を液滴として落下させ、そ
れを適量単位づつ鋳型内に堆積凝固させる方法に到達し
た。すなわち、液滴として落下中の時点にて固液共存温
度範囲に温度調整され、その所定の固相率を持った半凝
固状態（半溶融状態）で鋳型内に堆積凝固することか
ら、大きな溶融単位を形成せず、結果として全体に均一
な凝固過程を達成できる。 【００１５】この場合、固相率の制御の上でも、液滴状
態での温度設定、滴下量制御が重要であり、例えばその
有する固液共存温度範囲に対して、温度が高すぎたり、
滴下量が多いと溶融プールが形成され易く、温度が低す
ぎたり滴下量が少なすぎると堆積凝固し難い。これらに
ついては、その溶鋼の有する固液共存温度範囲や、滴下
ノズルから鋳型までの距離、そして鋳型の大きさ等に従
って決定すればよい。 【００１６】溶鋼を液滴として落下させ、そして堆積凝
固鋼塊とするには、例えば図１に示すような装置を用い
ることができる。溶鋼１の液滴２化のためには、例えば
溶鋼１を一定に加圧する手段が採られるが、その際の加
圧方法は、不活性ガスによる加圧等、ノズル４から溶鋼
１を出鋼できる加圧方法であればその手段は問わない。
また、さらにロッド３によりノズル４から出湯する溶鋼
に一定の脈流を与えることで均一な液滴を生成させるこ
とが可能である。ただし、例えばアトマイズ法といった
液滴噴霧法のように、ノズル出口部で溶鋼に不活性ガス
を吹き付ける手段は、液滴の粒度分布制御、温度制御が
難しいことから、実施しない。 【００１７】また、ノズル４については、生産性を上げ
るために例えば図１で示すような複数を具備することが
好ましく、その配置方法は、液滴２間での干渉が極力少
なくなるよう設定することが好ましい。 【００１８】溶鋼１は、ノズル付き容器５にて直接溶解
する手法であっても、別容器にて溶解したものをノズル
付き容器５に移す手法であってもよい。その際の溶解雰
囲気については、大気圧下、減圧下等問わず、溶解素材
の組成により適宜決定すればよいが、製造する鋼塊中の
介在物量やガス量を低減する面で減圧下での溶解が好ま
しい。また、滴下する際は、その溶鋼１は不活性ガス等
による加圧雰囲気に曝される場合であっても、ノズル下
からの雰囲気は別段問うものではない。この場合、ノズ
ル下から鋳型６を含む鋳造室７に弁設備８を備え、減圧
下に調整すれば、液滴２からの脱ガスが進行し、その表
面積が大きいことから有効である。 【００１９】図中の鋳型６は、例えば水冷等による冷却
機構９を用いることで、その堆積後の冷却速度を速くす
るために好ましい。また、鋳型６内の液滴堆積部１０に
て溶鋼の液溜まりが出来ないように、例えば鋳型６に昇
降装置１１を設置するなどしてノズル出口部と鋳型間の
距離（滴下される液滴と堆積部表面の距離）を最適に制
御することが好ましい。 【００２０】 【実施例】（実施例１）Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金（固液共
存領域：１４５２〜１４７３℃［示差熱分析による］）
を用いて、本発明による鋼塊、普通造塊法による普通鋼
塊、ＶＡＲ法によるＶＡＲ鋼塊をそれぞれ製造し、それ
ら３種類の鋼塊についてマクロ組織を観察した。表１に
纏める。 【００２１】 【表１】 【００２２】表１のごとく、普通鋼塊の場合、その表層
部にこそチル晶が形成されるものの、中心に向かって柱
状晶が成長し、鍛造時のデンドライト組織の破壊作用、
中心偏析部の拡散作用などが十分に発揮され難い。一
方、本発明によって製造された鋼塊は、その底部から頭
部にかけて非常に微細なマクロ組織であった。厳密に言
えば、微細な等軸晶であっても偏析は存在するのである
が、その組織の微細さにより偏析も均一・微細に分布す
るのであって、組織や偏析の破壊作用に優れる鍛造の作
用・効果を大きく利用、発揮させることができる。 【００２３】また、ミクロ組織を調査したところ、本発
明によって製造された鋼塊の中心部のミクロ組織は普通
鋼塊の表層部で確認されたミクロ組織と比較して同程度
もしくはそれよりも微細であり、本発明によって製造さ
れた鋼塊は非常に速い冷却速度にて、しかも均一に凝固
が進行した鋼塊であることが確認された。 【００２４】今回、評価したＦｅ−３６％Ｎｉ合金は低
熱膨張合金であるため、薄板まで塑性加工することで例
えばコンピューターディスプレイなどのシャドウマスク
材として供される。シャドウマスク用薄板には、塩化第
二鉄溶液等のフォトエッチング処理により、例えば約１
２０μｍ径以下で約１００万個以上といった多数の電子
線通過孔が正確な形状にて穿孔されるが、そのエッチン
グ時の薄板平面にスジムラと呼ばれる圧延方向に伸びる
スジ状のエッチングムラが発生・目視観察されると、こ
れは孔形状の乱れに繋がる。 【００２５】シャドウマスク用薄板が、鋼塊より熱間鍛
造−熱間圧延−冷間圧延の塑性加工にて所定の薄板形状
に仕上げられるところ、上記のムラは鋼塊中の溶質元素
の濃度偏析に起因するものであって、偏析緩和のために
は拡散熱処理といった手法も提案されているも、鋼塊の
作製時にて発生した偏析の十分な緩和には至らなかっ
た。このような技術的課題に鑑みて、本発明の製造方法
にて造塊した上記のＦｅ−３６％Ｎｉ合金鋼塊を、熱間
鍛造−熱間圧延−冷間圧延を伴う常法にて合金薄板に仕
上げ、そのエッチング性を評価したところ、従来材と比
較して確認されるスジムラは軽微かつ、そのサイズも小
さいものであった。 【００２６】（実施例２）１．５％Ｃ−１２％Ｃｒ合金
鋼（固液共存領域：１２４５〜１４０２℃）を用いて、
本発明による鋼塊、普通造塊法による普通鋼塊、スプレ
ーフォーミング法による鋼塊をそれぞれ製造し、それら
３種類の鋼塊についてマクロ組織を観察した。表２に纏
める。 【００２７】 【表２】 【００２８】表２のごとく、普通鋼塊の場合、その表層
部にこそ等軸晶が形成されるものの、中心に向かって柱
状晶が成長し、鍛造時のデンドライト組織の破壊作用、
中心偏析部の拡散作用などが十分に発揮され難い。スプ
レーフォーミングによって製造された鋼塊、本発明によ
って製造された鋼塊は、その底部から頭部にかけて非常
に微細なマクロ組織であった。特に本発明によって製造
された鋼塊はスプレーフォーミングによって製造された
鋼塊よりも微細組織であった。 【００２９】また、ミクロ組織を調査したところ、スプ
レーフォーミング法によって製造された鋼塊には、その
滴下噴霧によって液滴サイズが不均一となったことに起
因して、ミクロポア、巨大炭化物が確認された。なお、
本発明によって製造された鋼塊の中心部のミクロ組織は
普通鋼塊の表層部で確認されたミクロ組織と比較して同
程度もしくはそれよりも微細であり、ミクロポアや巨大
炭化物も確認されなかった。 【００３０】次に、上記の鋼塊を鍛造し１００ｍｍ角の
鋼材とした。スプレーフォーミング法によった鋼材につ
いて超音波探傷試験を実施したところ、音波欠陥が発生
し、鍛造によってもポアは圧着されていなかった。ま
た、普通造塊法によった鋼材についてミクロ組織観察を
実施したところ、鍛伸方向に縞状炭化物が観察され、抗
折試験を実施したところ、鍛伸方向とその直角方向で抗
折力に差が確認された。一方、本発明によった鋼材には
縞状炭化物は確認されなかった。また、抗折力も鍛伸方
向とその直角方向で差が殆ど確認されず、鋼材全体にわ
たって機械的特性も均質なものであることを確認した。 【００３１】 【発明の効果】本発明であれば、鋳造欠陥の緩和された
良好な均一・微細組織を有する鋼塊の提供が可能であ
る。その結果、本発明による鍛造用鋼塊は、その鍛造に
よる作用を大きく発揮させることができる。よって、シ
ャドウマスク等の電子部品、工具、金型といった鋼塊中
の偏析、介在物などの鋳造欠陥が品質に影響を及ぼす製
品の更なる品質向上化に対応が可能である。
成が抑制され、特に鍛造されて使用するに適した鋼塊の
製造方法に属する。 【０００２】 【従来の技術】各種製品の素材として使用される鋼塊の
製造方法としては、従来から様々な製造方法が提案され
ている。例えば鋳型内に溶鋼を鋳込み、凝固させること
で鋼塊とする普通造塊法に加えて、母材を再溶解して鋳
型中に積層凝固させて鋼塊とする再溶解法などがある。 【０００３】普通造塊法により製造された鋼塊は、その
鋳型内で溶鋼が完全に凝固するために長時間を要するた
め、鋼塊中心部に成分偏析が不可避的に発生する。ま
た、精錬で除去できなかった介在物が溶鋼と共に鋳込ま
れ、凝固中での介在物の晶出、析出もあって、鋼塊中に
は介在物などが存在してしまう。 【０００４】再溶解法により製造された鋼塊の場合、母
材中の介在物が再溶解中に除去されるものの、積層凝固
させるために溶鋼の液溜まりが生成してしまい、普通造
塊法と比較して凝固時間は短時間であるもののやはり偏
析は避け難い。また、再溶解法では斑点状偏析、年輪状
偏析といった再溶解法特有の異常組織が発生するときが
ある。 【０００５】さらに、溶湯を滴下噴霧させ積層凝固させ
るスプレーフォーミング法は均一微細組織を狙った鋳造
法として有効ではあるが、噴霧後の液滴サイズの粒度分
布が広いために、製造条件によっては鋼塊内にミクロポ
アが発生したり、液溜まりが生成され偏析が発生してし
まう。 【０００６】このような鋼塊に対しては、その各種製品
とすべく様々な加工工程が施されるが、中でも鍛造は適
用できる鋼塊大きさの自由度が広く、大型鋼塊への対応
も可能であることから、鋼塊への分塊鍛造などを経て、
続く圧延工程等が続くのが歩留確保の上でも一般的であ
る。そして、鋼塊に鍛造を施すことは、例えばミクロ偏
析の原因となるデンドライト組織の破壊作用、中心偏析
部の拡散作用、介在物・炭化物などの破砕作用なども働
くことから、製品に求められる組織の健全化作用に優
れ、特に大型鋼塊への鍛造であればその塑性変形率も大
きく稼げることから好ましい。なお、鋼塊を経ずに直接
鋳片として製造する連続鋳造法があるが、この場合、そ
の鋳片には鍛造を施さずに圧延工程が適用される。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、鋼塊の
場合、それに施す鍛造は偏析の改善作用、介在物・炭化
物の破砕作用、ザク巣の圧着作用といった製品特性の補
償の上でも重要な工程であるが、その作用・効果の程度
は鋼塊の組織に大きく左右されることを知見した。例え
ば、普通造塊法による鋼塊では、デンドライト組織に起
因する偏析や、精錬で除去しきれなかった介在物が、そ
して再溶解法による鋼塊であっても、その特有の偏析
が、上記の作用・効果に大きく影響する。そして、鋼塊
の製造中に発生したこのような欠陥は、鍛造後の熱処理
や圧延などによって軽減こそされても完全には消失せ
ず、高品質の求められる製品においては品質不良の原因
になり兼ねない。 【０００８】加えて、鋼塊に対し、鍛造を経ずに圧延を
施す場合を考えれば、それは鋼塊に比べ薄くかつ冷却速
度の速い鋳片となれば別であるものの、殊、鋼塊では同
じ塑性加工であるにしても鍛造による効果は得られ難
く、やはり、鍛造されて使用される鍛造用鋼塊としての
検討が重要である。 【０００９】そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、特
に鍛造されて使用するに適した鍛造用鋼塊の製造方法を
提供するものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明者は、鋼塊につい
て鍛造による効果を得るに好ましい鋳造組織を検討し
た。その結果、普通鋼塊の表層部に現われるような微細
組織がよく、その達成し得る手段を凝固過程より見直し
た。そして、溶鋼の組成により決定されるその固液共存
範囲温度を通過することで凝固が進む過程において、特
にその範囲内の温度進行が鋼塊中の各部位で均一に進む
ことが得策であることを知見し、本発明に至った。 【００１１】すなわち、本発明は、鍛造されて使用され
る鍛造用鋼塊の製造方法であって、溶鋼を液滴として落
下させ、半凝固状態で鋳型内に堆積、凝固させることで
鋼塊とすることを特徴とする鍛造用鋼塊の製造方法であ
る。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明の特徴は、鍛造用鋼塊にこ
そ適した鋳造組織を見いだしたと共に、その達成に有効
な、鋼塊の鋳造方法を見いだしたところにある。 【００１３】凝固の温度進行を鋼塊中の各部位で均一に
進めるには、普通造塊法であれば鋳型の強制冷却もある
が、殊、大きい鋼塊となると限界があり、鋼塊表層部と
中心部とで冷却速度が異なり鋳造組織に差が生じる。ま
た、再溶解法の場合、溶融プールを形成することから、
凝固の進行ムラが発生する。つまり、鋳型への鋳込みが
終了した時点にてその溶鋼が融点近くにある状態だと、
それから通過する固液共存温度範囲の均一な温度進行管
理が難しいのであって、そこで本発明者は、固液共存温
度範囲に対して溶鋼の温度を制御しながら、鋳型内へ鋳
込める方法を検討した。 【００１４】その結果、溶鋼を液滴として落下させ、そ
れを適量単位づつ鋳型内に堆積凝固させる方法に到達し
た。すなわち、液滴として落下中の時点にて固液共存温
度範囲に温度調整され、その所定の固相率を持った半凝
固状態（半溶融状態）で鋳型内に堆積凝固することか
ら、大きな溶融単位を形成せず、結果として全体に均一
な凝固過程を達成できる。 【００１５】この場合、固相率の制御の上でも、液滴状
態での温度設定、滴下量制御が重要であり、例えばその
有する固液共存温度範囲に対して、温度が高すぎたり、
滴下量が多いと溶融プールが形成され易く、温度が低す
ぎたり滴下量が少なすぎると堆積凝固し難い。これらに
ついては、その溶鋼の有する固液共存温度範囲や、滴下
ノズルから鋳型までの距離、そして鋳型の大きさ等に従
って決定すればよい。 【００１６】溶鋼を液滴として落下させ、そして堆積凝
固鋼塊とするには、例えば図１に示すような装置を用い
ることができる。溶鋼１の液滴２化のためには、例えば
溶鋼１を一定に加圧する手段が採られるが、その際の加
圧方法は、不活性ガスによる加圧等、ノズル４から溶鋼
１を出鋼できる加圧方法であればその手段は問わない。
また、さらにロッド３によりノズル４から出湯する溶鋼
に一定の脈流を与えることで均一な液滴を生成させるこ
とが可能である。ただし、例えばアトマイズ法といった
液滴噴霧法のように、ノズル出口部で溶鋼に不活性ガス
を吹き付ける手段は、液滴の粒度分布制御、温度制御が
難しいことから、実施しない。 【００１７】また、ノズル４については、生産性を上げ
るために例えば図１で示すような複数を具備することが
好ましく、その配置方法は、液滴２間での干渉が極力少
なくなるよう設定することが好ましい。 【００１８】溶鋼１は、ノズル付き容器５にて直接溶解
する手法であっても、別容器にて溶解したものをノズル
付き容器５に移す手法であってもよい。その際の溶解雰
囲気については、大気圧下、減圧下等問わず、溶解素材
の組成により適宜決定すればよいが、製造する鋼塊中の
介在物量やガス量を低減する面で減圧下での溶解が好ま
しい。また、滴下する際は、その溶鋼１は不活性ガス等
による加圧雰囲気に曝される場合であっても、ノズル下
からの雰囲気は別段問うものではない。この場合、ノズ
ル下から鋳型６を含む鋳造室７に弁設備８を備え、減圧
下に調整すれば、液滴２からの脱ガスが進行し、その表
面積が大きいことから有効である。 【００１９】図中の鋳型６は、例えば水冷等による冷却
機構９を用いることで、その堆積後の冷却速度を速くす
るために好ましい。また、鋳型６内の液滴堆積部１０に
て溶鋼の液溜まりが出来ないように、例えば鋳型６に昇
降装置１１を設置するなどしてノズル出口部と鋳型間の
距離（滴下される液滴と堆積部表面の距離）を最適に制
御することが好ましい。 【００２０】 【実施例】（実施例１）Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金（固液共
存領域：１４５２〜１４７３℃［示差熱分析による］）
を用いて、本発明による鋼塊、普通造塊法による普通鋼
塊、ＶＡＲ法によるＶＡＲ鋼塊をそれぞれ製造し、それ
ら３種類の鋼塊についてマクロ組織を観察した。表１に
纏める。 【００２１】 【表１】 【００２２】表１のごとく、普通鋼塊の場合、その表層
部にこそチル晶が形成されるものの、中心に向かって柱
状晶が成長し、鍛造時のデンドライト組織の破壊作用、
中心偏析部の拡散作用などが十分に発揮され難い。一
方、本発明によって製造された鋼塊は、その底部から頭
部にかけて非常に微細なマクロ組織であった。厳密に言
えば、微細な等軸晶であっても偏析は存在するのである
が、その組織の微細さにより偏析も均一・微細に分布す
るのであって、組織や偏析の破壊作用に優れる鍛造の作
用・効果を大きく利用、発揮させることができる。 【００２３】また、ミクロ組織を調査したところ、本発
明によって製造された鋼塊の中心部のミクロ組織は普通
鋼塊の表層部で確認されたミクロ組織と比較して同程度
もしくはそれよりも微細であり、本発明によって製造さ
れた鋼塊は非常に速い冷却速度にて、しかも均一に凝固
が進行した鋼塊であることが確認された。 【００２４】今回、評価したＦｅ−３６％Ｎｉ合金は低
熱膨張合金であるため、薄板まで塑性加工することで例
えばコンピューターディスプレイなどのシャドウマスク
材として供される。シャドウマスク用薄板には、塩化第
二鉄溶液等のフォトエッチング処理により、例えば約１
２０μｍ径以下で約１００万個以上といった多数の電子
線通過孔が正確な形状にて穿孔されるが、そのエッチン
グ時の薄板平面にスジムラと呼ばれる圧延方向に伸びる
スジ状のエッチングムラが発生・目視観察されると、こ
れは孔形状の乱れに繋がる。 【００２５】シャドウマスク用薄板が、鋼塊より熱間鍛
造−熱間圧延−冷間圧延の塑性加工にて所定の薄板形状
に仕上げられるところ、上記のムラは鋼塊中の溶質元素
の濃度偏析に起因するものであって、偏析緩和のために
は拡散熱処理といった手法も提案されているも、鋼塊の
作製時にて発生した偏析の十分な緩和には至らなかっ
た。このような技術的課題に鑑みて、本発明の製造方法
にて造塊した上記のＦｅ−３６％Ｎｉ合金鋼塊を、熱間
鍛造−熱間圧延−冷間圧延を伴う常法にて合金薄板に仕
上げ、そのエッチング性を評価したところ、従来材と比
較して確認されるスジムラは軽微かつ、そのサイズも小
さいものであった。 【００２６】（実施例２）１．５％Ｃ−１２％Ｃｒ合金
鋼（固液共存領域：１２４５〜１４０２℃）を用いて、
本発明による鋼塊、普通造塊法による普通鋼塊、スプレ
ーフォーミング法による鋼塊をそれぞれ製造し、それら
３種類の鋼塊についてマクロ組織を観察した。表２に纏
める。 【００２７】 【表２】 【００２８】表２のごとく、普通鋼塊の場合、その表層
部にこそ等軸晶が形成されるものの、中心に向かって柱
状晶が成長し、鍛造時のデンドライト組織の破壊作用、
中心偏析部の拡散作用などが十分に発揮され難い。スプ
レーフォーミングによって製造された鋼塊、本発明によ
って製造された鋼塊は、その底部から頭部にかけて非常
に微細なマクロ組織であった。特に本発明によって製造
された鋼塊はスプレーフォーミングによって製造された
鋼塊よりも微細組織であった。 【００２９】また、ミクロ組織を調査したところ、スプ
レーフォーミング法によって製造された鋼塊には、その
滴下噴霧によって液滴サイズが不均一となったことに起
因して、ミクロポア、巨大炭化物が確認された。なお、
本発明によって製造された鋼塊の中心部のミクロ組織は
普通鋼塊の表層部で確認されたミクロ組織と比較して同
程度もしくはそれよりも微細であり、ミクロポアや巨大
炭化物も確認されなかった。 【００３０】次に、上記の鋼塊を鍛造し１００ｍｍ角の
鋼材とした。スプレーフォーミング法によった鋼材につ
いて超音波探傷試験を実施したところ、音波欠陥が発生
し、鍛造によってもポアは圧着されていなかった。ま
た、普通造塊法によった鋼材についてミクロ組織観察を
実施したところ、鍛伸方向に縞状炭化物が観察され、抗
折試験を実施したところ、鍛伸方向とその直角方向で抗
折力に差が確認された。一方、本発明によった鋼材には
縞状炭化物は確認されなかった。また、抗折力も鍛伸方
向とその直角方向で差が殆ど確認されず、鋼材全体にわ
たって機械的特性も均質なものであることを確認した。 【００３１】 【発明の効果】本発明であれば、鋳造欠陥の緩和された
良好な均一・微細組織を有する鋼塊の提供が可能であ
る。その結果、本発明による鍛造用鋼塊は、その鍛造に
よる作用を大きく発揮させることができる。よって、シ
ャドウマスク等の電子部品、工具、金型といった鋼塊中
の偏析、介在物などの鋳造欠陥が品質に影響を及ぼす製
品の更なる品質向上化に対応が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用する装置の一例を示す断面模式図
である。 【符号の説明】 １．溶鋼、２．液滴、３．ロッド、４．ノズル、５．ノ
ズル付き容器、６．鋳型、７．鋳造室、８．弁設備、
９．冷却機構、１０．堆積部、１１．昇降装置
である。 【符号の説明】 １．溶鋼、２．液滴、３．ロッド、４．ノズル、５．ノ
ズル付き容器、６．鋳型、７．鋳造室、８．弁設備、
９．冷却機構、１０．堆積部、１１．昇降装置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 鍛造されて使用される鍛造用鋼塊の製造
方法であって、溶鋼を液滴として落下させ、半凝固状態
で鋳型内に堆積、凝固させることで鋼塊とすることを特
徴とする鍛造用鋼塊の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001293527A JP2003103355A (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 鍛造用鋼塊の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001293527A JP2003103355A (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 鍛造用鋼塊の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003103355A true JP2003103355A (ja) | 2003-04-08 |
Family
ID=19115295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001293527A Pending JP2003103355A (ja) | 2001-09-26 | 2001-09-26 | 鍛造用鋼塊の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003103355A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017130376A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 日鍛バルブ株式会社 | 金属ナトリウムの充填方法 |
| CN111375738A (zh) * | 2020-04-07 | 2020-07-07 | 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 | 一种兼容多组模壳离心浇注的加高离心花盘结构及其使用方法 |
| EP3862112A4 (en) * | 2018-11-16 | 2021-12-01 | Shanghai Jiaotong University | ARRAY INJECTION DEVICE FOR GENERATIVE MANUFACTURING AND PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF LARGE EQUAL AXIS SINGLE CRYSTAL ALUMINUM ALLOY BLOCKS |
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| US11536167B2 (en) | 2018-11-12 | 2022-12-27 | Nittan Valve Co., Ltd. | Method for manufacturing engine poppet valve |
| US11850690B2 (en) | 2020-03-30 | 2023-12-26 | Nittan Corporation | Method for manufacturing engine poppet valve |
-
2001
- 2001-09-26 JP JP2001293527A patent/JP2003103355A/ja active Pending
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| WO2017130376A1 (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 日鍛バルブ株式会社 | 金属ナトリウムの充填方法 |
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