(57)【要約】【課題】  鋳塊のＴＯＰ部に生じる中央偏析部を除去しながらも歩留まりに優れる鋼塊の製造方法の提供。【解決手段】  軸線を有する柱状鋳塊から鋼塊を製造する方法である。柱状鋳塊を加熱する加熱工程と、柱状鋳塊のＴＯＰ部の中央偏析部を少なくとも含む除去対象部分を取り囲むように軸線に沿って筒状に背切る背切り工程と、筒状の外側部分を軸線に沿って押圧し変形させて除去対象部分の側面を露出させる据込加工工程と、除去対象部分を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を有する柱状鋳塊から鋼塊を製造する方法であって、
前記柱状鋳塊を加熱する加熱工程と、
前記柱状鋳塊のＴＯＰ部の中央偏析部を少なくとも含む除去対象部分を取り囲むように前記軸線に沿って筒状に背切る背切り工程と、
前記筒状の外側部分を前記軸線に沿って押圧し変形させて前記除去対象部分の側面を露出させる据込加工工程と、
前記除去対象部分を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする鋼塊の製造方法。
【請求項２】
前記背切り工程は前記軸線に沿って筒状治具を前記除去対象部分の周囲に差し込むことを特徴とする請求項１記載の鋼塊の製造方法。
【請求項３】
前記据込加工工程は、前記筒状治具を挿通させた貫通孔を具備した板状治具を前記軸線に沿って前記筒状治具をガイドに移動させ前記外側部分を押圧することを特徴とする請求項２記載の鋼塊の製造方法。
【請求項４】
前記据込加工工程は、差し込まれた前記筒状治具を引き抜き除去する工程と、前記ＴＯＰ部を下側に向けて前記除去対象部分を前記外側部分よりも下方に突出させるように変形させる工程とを含むことを特徴とする請求項２記載の鋼塊の製造方法。
【請求項５】
前記据込加工工程は、前記除去対象部分を挿通させる貫通孔を備えた板状治具に前記外側部分を載置する工程と、前記外側部分を押圧する工程と、を含むことを特徴とする請求項４記載の鋼塊の製造方法。
【請求項６】
前記板状治具は前記貫通孔の周囲にフランジ部を有し、前記外側部分を押圧する工程において前記フランジ部の内側面で径方向の拡幅を拘束することを特徴とする請求項５記載の鋼塊の製造方法。
【請求項７】
前記筒状治具は、差込む方向に向けてその外周面の径を小さくするテーパを有することを特徴とする請求項２乃至６のうちの１つに記載の鋼塊の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳塊のＴＯＰ部に生じる中央偏析部を除去しながらも歩留まりに優れる鋼塊の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼を円筒状の鋳型に鋳込んで凝固させた柱状鋳塊を該鋳型から取り出して、鍛造加工に供される柱状鋼塊が製造される。ここでキルド鋼やセミキルド鋼では、最終凝固部となる柱状鋼塊の頭部（ＴＯＰ部）の中央付近に軸線に沿って下部に向けて伸びる合金成分の偏析部を含む柱状鋳塊となり易い。かかる偏析部は不純物や多くの空隙を含むため、これを除去することで清浄性を高めた高品質な柱状鋼塊を得ることができる。そこで、一般的には、偏析部を含むように柱状鋳塊を一定の高さで輪切りして該偏析部を除去する工程が挿入される。
【０００３】
例えば、特許文献１では、キルド鋼塊において、頭部の偏析部が鋳塊内部に深く入っている場合には、鋳塊高さの１／４〜１／１０に当たるような量を切り捨てるべきことをまず述べている。その上で、鋳型内に環状の隔壁を設けて溶鋼の供給を制御し偏析部の濃度及びその領域を小さく形成させることで、その後の偏析部の除去工程における切り捨て量を低減させて歩留まりを高めるキルド鋼塊の製造方法を開示している。なお、環状の隔壁は偏析部とともに切り捨てられる部分に与えられているため、最終的に得られる鋼塊には残存しない。
【０００４】
鋳造工程において、鋳型内の柱状鋳塊の頭部には偏析部とともに凝固収縮による引け巣を生じ易く、これを埋めるように溶湯を追加する押し湯が与えられることも多い。しかしながら、清浄性を高めた高品質な柱状鋼塊を得るには、やはり頭部の一定部分を除去することが必要となる。
【０００５】
例えば、特許文献２では、柱状鋳塊の頭部の輪切り工程において、メカニカルパイプと称される頭部の引け巣の深さと偏析部の分布とに応じて輪切り位置を調整し、歩留まりを向上させ得る柱状鋼塊の製造方法を開示している。引け巣の深さと偏析部の分布する深さとの間に成立する相関関係を求めておき、輪切り工程では、引け巣の深さを測定して前記した相関関係から求められる所定の係数を乗じることで輪切り位置を決定する。かかる方法によれば、清浄性を高めた高品質な柱状鋼塊を得ることができるとともに、歩留まりを向上させ得るとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−５６７５７号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８１８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、中央付近の偏析部は異常組織であるのに対し、その周囲は健全組織であり、上記した輪切りの工程では柱状鋳塊の高さ方向の輪切り位置を調整したとしても、健全組織も一緒に除去してしまうことになる。そのため、歩留まりの向上には限界がある。
【０００８】
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、鋳塊のＴＯＰ部に生じる中央偏析部を除去しながらも歩留まりに優れる鋼塊の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による鋼塊の製造方法は、軸線を有する柱状鋳塊から鋼塊を製造する方法であって、前記柱状鋳塊を加熱する加熱工程と、前記柱状鋳塊のＴＯＰ部の中央偏析部を少なくとも含む除去対象部分を取り囲むように前記軸線に沿って筒状に背切る背切り工程と、前記筒状の外側部分を前記軸線に沿って押圧し変形させて前記除去対象部分の側面を露出させる据込加工工程と、前記除去対象部分を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
かかる発明によれば、除去対象部分であるＴＯＰ部の中央偏析部だけを除去し、少なくとも中央偏析部の外側部分を鋼塊に残存させ、歩留まりに優れる鋼塊を製造できる。
【００１１】
上記した発明において、前記背切り工程は前記軸線に沿って筒状治具を前記除去対象部分の周囲に差し込むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、除去対象部分を外側部分から容易に背切ることができて、歩留まりに優れる鋼塊を製造できる。
【００１２】
上記した発明において、前記据込加工工程は、前記筒状治具を挿通させた貫通孔を具備した板状治具を前記軸線に沿って前記筒状治具をガイドに移動させ前記外側部分を押圧することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、据込加工工程において正確に軸線に沿って外側部分を押圧することができ、歩留まりに優れる鋼塊を製造できる。
【００１３】
上記した発明において、前記据込加工工程は、差し込まれた前記筒状治具を引き抜き除去する工程と、前記ＴＯＰ部を下側に向けて前記除去対象部分を前記外側部分よりも下方に突出させるように変形させる工程とを含むことを特徴としてもよい。また、前記据込加工工程は、前記除去対象部分を挿通させる貫通孔を備えた板状治具に前記外側部分を載置する工程と、前記外側部分を押圧する工程と、を含むことを特徴としてもよい。また、前記板状治具は前記貫通孔の周囲にフランジ部を有し、前記外側部分を押圧する工程において前記フランジ部の内側面で径方向の拡幅を拘束することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、ＴＯＰ部を下側に向けて安定性を高めつつ据込加工ができて、歩留まりに優れる鋼塊を製造できる。
【００１４】
上記した発明において、前記筒状治具は、差込む方向に向けてその外周面の径を小さくするテーパを有することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、筒状治具を容易に引き抜き除去し得るとともに、外側部分の変形を容易にしつつかぶりの発生を抑制することもでき、歩留まりに優れる鋼塊を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における実施例による鋼塊の製造方法のフロー図である。
【図２】鋼塊の製造方法に用いる鋳塊の側面図である。
【図３】鋼塊の製造方法の背切り工程の手順を示す側面図である。
【図４】背切りに用いる筒状治具の断面図である
【図５】据込加工工程を示す一部断面を含む側面図である。
【図６】据込加工後の鋼塊の側面図である。
【図７】本発明における他の実施例による鋼塊の製造方法のフロー図である。
【図８】筒状治具の引き抜き工程を示す一部断面を含む側面図である。
【図９】反転・載置工程及び押圧工程を示す一部断面を含む側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施例１］
本発明による１つの実施例としての鋼塊の製造方法について、図１に沿って、図２乃至図６を用いて説明する。
【００１７】
図１に図２を併せて参照すると、本実施例による製造方法では、まず、熱間鍛造を行うための所定の温度まで鋳塊１を加熱する（Ｓ１）。鋳塊１は軸線Ａを有する略柱状体であり、Ｂｏｔｔｏｍ部（Ｂ部）よりもＴＯＰ部（Ｔ部）の幅を大とするようなテーパが設けられている。鋳塊１は、Ｔ部の中央部分に偏析を生じて中央偏析部２を有する。そして、中央偏析部２を含むように鋳塊１から除去しようとする除去対象部分３が設定される。なお、鋳塊１は柱状であればよく、軸線Ａに垂直な断面を略方形やその他の略正多角形とする角型鋳塊や、菊型鋳塊などとされ得る。
【００１８】
図３をさらに併せて参照すると、熱間において中央偏析部２を含む除去対象部分３を取り囲むよう筒状に背切りをする（Ｓ２）。背切り工程においては、まず、鋳塊１の上下を逆さにして下金敷１１上で上金敷１２を下降させて軽く据込を行い（図３（ａ））、Ｔ部及びＢ部の端面を平らにならすとともに面積を拡大させて（図３（ｂ））、後述する据込加工（Ｓ３）において姿勢（軸線Ａの方向）を安定させるようにする。再度、Ｔ部を上にして、板状治具１３をＴ部の端面に載せる。ここで、板状治具１３は貫通孔であるガイド孔１３ａを備えており、ガイド孔１３ａに背切り用の筒状治具１４を挿通させる（図３（ｃ））。そして、上金敷１２で筒状治具１４を上から軸線Ａに沿って押圧して鋳塊１に差し込む（図３（ｄ））。つまり、中央偏析部２を含む除去対象部分３の周囲に筒状治具１４の先端側を差し込んで筒状の背切りとする。換言すれば、背切りによって筒状治具１４の内部に挿入される部分が除去対象部分３となる。なお、ガイド孔１３ａによって差し込まれる筒状治具１４の姿勢を安定させ得て、正確に軸線Ａに沿って背切りすることができる。
【００１９】
ここで、図４に示すように、筒状治具１４は鋳塊１に差し込まれる部分の外周面の径を差し込む方向に向けて（先端に向けて）小さくするテーパ１４ａを備えている。このようなテーパ１４ａを設けることで、背切りの外側部分を外側へ向けて移動させ、後述する据込加工工程での鋳塊１の変形を容易とし得る。
【００２０】
図１に図５を併せて参照すると、次に据込加工を行う（Ｓ３）。据込加工工程では、板状治具１３の上に円筒状の穴台１５を置き、穴台１５を上金敷１２で押圧する。つまり、穴台１５及び板状治具１３を介して、鋳塊１の背切りの外側である外側部分４を軸線Ａに沿って押圧する。これにより、鋳塊１の全体が据え込まれつつ、外側部分４を下方及び外方へ変形させ、除去対象部分の外側に差し込まれている筒状治具１４の側面を露出させる。このとき、板状治具１３は、そのガイド孔１３ａを筒状治具１４に沿って移動させる。つまり、筒状治具１４をガイドとして板状治具１３を移動させ、板状治具１３の移動中の姿勢を安定させ得る。なお、板状治具１３及び筒状治具１４は、互いの摩擦力や鋳塊１に対する摩擦力を低くするよう潤滑剤を塗布して用いることが好ましい。
【００２１】
さらに図６を併せて参照すると、穴台１５を取り外し、筒状治具１４及び板状治具１３を取り外すと除去対象部分３がその側面を露出させて上方に突出している。そして、この除去対象部分３を除去し（Ｓ４）、鋼塊１’を得る。除去の方法としては例えばガス溶断などを用い得るが、熱間加工工程では鋼塊１’から除去対象部分３を除去せずに、後の工程において機械加工などで切断して除去してもよい。
【００２２】
以上の方法によればＴＯＰ部の外側部分４を残存させて中央偏析部２を含む除去対象部分３を除去でき、歩留まりに優れる鋼塊１’を製造できる。例えば、１０トン鋳塊を用いた場合、軸線Ａに垂直にＴ部を切り落とす従来の輪切りする方法であれば約１２５０ｋｇを除去することになるのに対し、上記した方法で同じ高さまで中央偏析部２を除去するのであれば除去対象部分を約１５０ｋｇとできるのである。
【００２３】
なお、筒状治具１４のテーパ１４ａの傾斜を大きくすると、背切り工程（Ｓ２）において必要とされる押圧力を大きくするものの、据込加工工程（Ｓ３）での外側部分４の変形をより容易にするとともに、かぶりの発生を抑制することもでき、好適である。また、筒状治具１４を据込みの前に引き抜いてもよく、その場合にテーパ１４ａの傾斜を大きくしたほうが引き抜きを容易とする。
【００２４】
［実施例２］
本発明による他の実施例としての鋼塊の製造方法について、図７に沿って図８及び図９を用いて説明する。
【００２５】
実施例２は、上記した実施例１と据込加工工程において異なるが、その他は同様であるため説明を省略し、据込加工工程（Ｓ３’）について説明する。
【００２６】
図７に図８を併せて参照すると、据込加工工程（Ｓ３’）は、筒状治具１４を引き抜き除去する工程（Ｓ３−１）と、鋳塊１の上下を反転して板状治具１３’にＴ部を載置する工程（Ｓ３−２）と、外側部分４を押圧する据込工程（Ｓ３−３）とを含む。
【００２７】
まず、筒状治具１４を引き抜いて除去し（Ｓ３−１）、板状治具１３も取り外す。ここで、筒状治具１４は実施例１と同様に先端に向けて外周面の径を小さくするテーパを設けられており、引き抜きを容易とされる。テーパを大きくすることで引き抜きをより容易とすることもできる。
【００２８】
さらに図９を併せて参照すると、続いて、下金敷１１の上に、穴台１５及び板状治具２３を順に重ね、その上に上下を反転させてＴ部を下にした鋳塊１を載置する（Ｓ３−２）。ここで、板状治具２３は除去対象部分３を挿通させ得る貫通孔２３ａを中央に備えるとともに、鋳塊１のＴ部の外側面に沿った形状で主面に垂直に立ち上がるフランジ部２３ｂを備える。つまり、鋳塊１のＴ部の外周はフランジ部２３ｂに沿うように配置される。
【００２９】
次いで、外側部分４を押圧し鋳塊１の全体として据込を行う（Ｓ３−３）。すなわち、上金敷１２で鋳塊１のＢ部を軸線Ａに沿って押圧し、その反力で板状治具２３によって背切りの外側部分４を押圧する。すると、除去対象部分３は貫通孔２３ａに挿通されながら外側部分４よりも下方に突出し、その側面を露出させる（図９（ｂ）参照）。
【００３０】
このとき、鋳塊１は、そのＴ部の外側面をフランジ部２３ｂによって拘束され、外側部分４の外方への移動を抑制し、これによって外側部分４を中央部分に対してよりＢ部へ向けて移動させるように変形する。つまり、フランジ部２３ｂによって、除去対象部分３の突出を促すことができる。また、寸法や重量の大きなＴ部を下にすることで、据込加工において軸線Ａを中心とする鋳塊１の姿勢の安定性を増加させることができる。
【００３１】
このような方法によっても、除去対象部分３の側面を露出させるように突出させた鋼塊１’を得ることができる。つまり、中央偏析部２を含む除去対象部分３を除去しながらもＴＯＰ部の外側部分４を残存させ得て、歩留まりに優れる鋼塊１’を製造できる。
【００３２】
以上、本発明の代表的な実施例及びこれに基づく改変例を説明したが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。
【符号の説明】
【００３３】
１    鋳塊
１’  鋼塊
２    中央偏析部
３    除去対象部分
４    外側部分
Ｓ１    加熱工程
Ｓ２    背切り工程
Ｓ３    据込加工工程
Ｓ４    除去工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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