(57)【要約】【課題】鋼の溶製において適切な焼入性を有する鋼とするために、ジョミニー予測式を用いてジョミニー規格範囲内である化学成分を計算することにより、少量出鋼して分析する試行回数を減らして無駄な出鋼を抑え、歩留り向上を図った鋼の溶製方法を提供する。【解決手段】ＪＩＳ  ＧＯ３２１で規定するとりべ分析成分のそれぞれ質量％で示す［Ｃ］％、［Ｓｉ］％、［Ｍｎ］％、［Ｓ］％、［Ｎｉ］％、［Ｃｒ］％、［Ｍｏ］％、［Ｃｕ］％、［Ａｌ］％の値をジョミニー値の予測式に適用して、ＪＩＳ  ＧＯ５６１で規定するジョミニー式一端焼入法による鋼の焼入れ性、すなわちジョミニー値を予測する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼のＪＩＳ  ＧＯ３２１で規定するとりべ分析成分における質量％で示す値において、［Ｃ］％、［Ｓｉ］％、［Ｍｎ］％、［Ｓ］％、［Ｎｉ］％、［Ｃｒ］％、［Ｍｏ］％、［Ｃｕ］％、［Ａｌ］％の値をＪＩＳ  ＧＯ５６１で規定するジョミニー式一端焼入法における鋼の焼入れ性の予測式に適用することにより当該溶鋼からなる鋼の焼入れ性（以下、「ジョミニー値」という。）を予測することを特徴とする鋼のジョミニー値の予測方法。
【請求項２】
ジョミニー値の予測式は、下記の（１）式からなることを特徴とする請求項１に記載の鋼のジョミニー値の予測方法。
【数１】
Ｊαｍｍ＝Ｔα＋（ＲＣ−ＴＣ）×ＫαＣ＋（ＲＳｉ−ＴＳｉ）×ＫαＳｉ＋（ＲＭｎ−ＴＭｎ）×ＫαＭｎ＋（ＲＳ−ＴＳ）×ＫαＳ＋（ＲＮｉ−ＴＮｉ）×ＫαＮｉ＋（ＲＣｒ−ＴＣｒ）×ＫαＣｒ＋（ＲＭｏ−ＴＭｏ）×ＫαＭｏ＋（ＲＣｕ−ＴＣｕ）×ＫαＣｕ＋（ＲＡｌ−ＴＡｌ）×ＫαＡｌ‥‥‥（１）
ただし、Ｔα：測定点αｍｍのジョミニー値定数、αｍｍ：焼入れ端からの距離（１．５〜３５ｍｍの範囲内で選択される）、ＴＣ：Ｃ定数値、ＴＳｉ：Ｓｉ定数値、ＴＭｎ：Ｍｎ定数値、ＴＳ：Ｓ定数値、ＴＮｉ：Ｎｉ定数値、ＴＣｒ：Ｃｒ定数値、ＴＭｏ：Ｍｏ定数値、ＴＣｕ：Ｃｕ定数値、ＴＡｌ：Ａｌ定数値である。
ＲＣ：とりべ成分Ｃ（質量％）、ＲＳｉ：とりべ成分Ｓｉ（質量％）、ＲＭｎ：とりべ成分Ｍｎ（質量％）、ＲＳ：とりべ成分Ｓ（質量％）、ＲＮｉ：とりべ成分Ｎｉ（質量％）、ＲＣｒ：とりべ成分Ｃｒ（質量％）、ＲＭｏ：とりべ成分Ｍｏ（質量％）、ＲＣｕ：とりべ成分Ｃｕ（質量％）、ＲＡｌ：とりべ成分Ａｌ（質量％）である。
ＫαＣ：αｍｍのＣ係数、ＫαＳｉ：αｍｍのＳｉ係数、ＫαＳｉ：αｍｍのＳｉ係数、ＫαＭｎ：αｍｍのＭｎ係数、ＫαＳ：αｍｍのＳ係数、ＫαＮｉ：αｍｍのＮｉ係数、ＫαＣｒ：αｍｍのＣｒ係数、ＫαＭｏ：αｍｍのＭｏ係数、ＫαＣｕ：αｍｍのＣｕ係数、ＫαＡｌ：αｍｍのＡｌ係数である。
【請求項３】
ジョミニー値の予測式に適用するとりべ分析成分の質量％で示す値において、［Ｃ］％、［Ｓｉ］％、［Ｍｎ］％、［Ｎｉ］％、［Ｃｒ］％および［Ｍｏ］％を必須成分とし、［Ｓ］％、［Ｃｕ］％、［Ａｌ］％のうち１種又は２種以上の値を０％とする選択成分として（１）式に適用して簡略予測することを特徴とする請求項１または２に記載の鋼のジョミニー値の予測方法。
【請求項４】
必要とする鋼製品の焼入れ端からの距離のジョミニー値を予測しうる溶鋼の各成分値をジョミニー値の予測式である（１）式から求め、これらの各成分値となるように溶鋼成分範囲を調整することを特徴とする鋼の溶製方法。
【請求項５】
溶解から精錬までの工程においてジョミニー値の予測式である（１）式を適用することにより溶鋼成分を再調整することを特徴とする請求項４に記載の鋼の溶製方法。
【請求項６】
ジョミニー値の予測式である（１）式を適用することによりとりべ分析成分から予測した鋳片、鋼塊、あるいは中間製品である鋼片のジョミニー値をユーザーのジョミニー規格範囲に引き当て対比してその結果に基づきユーザーのジョミニー規格範囲の目的成分に成分調整して溶製することを特徴とする請求項４または５に記載の鋼の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶鋼の精錬後のとりべ成分からジョミニー式一端焼入法による鋼の焼入れ性を予測する技術に関し、特に鋳片、鋼塊および中間製品である鋼片のジョミニー規格値の的中率を向上させ、生産性向上および歩留向上を図る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ユーザーの鋼材の規格の仕様の中には、ジョミニー規格値が示されている鋼種がある。これらのジョミニー値はユーザーによって規格値は様々であり、同じ鋼種でもジョミニー規格値は異なる場合がある。このように、鋼材が化学成分の規格内であってもそのジョミニー値が規格値を満足するとは限らない。従って、成分規格範囲内でジョミニー規格値を満足する範囲において、化学成分を定める必要がある。そこで、従来は、このジョミニー規格値を満足すると思われる化学成分を経験的に決定し、その狙いの化学成分で少量出鋼してジョミニー値をユーザーの規格値に引き当て確認した上で、その化学成分を決めていた。
【０００３】
しかし、この経験的に化学成分を決める方法では、ジョミニー値の規格範囲内への的中率が悪く、ジョミニー規格値を外れたものは、再出鋼しなければならないため歩留りが悪い問題があった。
【０００４】
鋼製品の中間製品である鋼片の場合は、鋼片段階で試験片を採取してジョミニー試験を行ってジョミニー値を確認した後、ジョミニー規格を満足する顧客の製品の圧延製造を行う。従って、この試験片を採取してからジョミニー試験結果がでるまでの期間は、鋼片を製品に圧延することなく、仕掛かりとして保管しておく必要があるために、保管場所を確保する問題がある。さらに、製品に圧延するタイミングにジョミニー試験結果が間に合わないために、圧延のタイミングを遅らせるなどの圧延阻害が発生するなどの問題があり、生産性を悪化する要因のひとつであった。
【０００５】
鋳片および鋼塊から製品圧延して仕上げる場合は、ジョミニーの試験片を採取することができないので、とりべ分析値を確認して過去の実績を基に推測し、この推測から規格内に入っていることを判断して製品圧延の決定を行っている。しかし、圧延後の製品から試験片を採取してジョミニー試験を実施すると、ジョミニー規格外となる場合があり、圧延製品材が出荷できず、不良材扱いとなる問題がある。
【０００６】
一方、焼入れ性を保証した鋼材の製造方法（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【０００７】
ところで、従来の溶鋼の化学成分の決定においては、ジョミニー規格値を満足すると思われる狙いの化学成分は経験的に決められている。このため、的中率が悪く、少量出鋼の回数を多くして試行錯誤的に分析して決める必要があり、そこで最終的に狙いの化学成分を決定するまでにはかなりの時間を要する問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６２−２１４１５７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、ジョミニー予測式を用いジョミニー規格範囲内である溶鋼の化学成分を計算することにより、上記のような少量出鋼して試験する回数を減らすことにより、無駄な試行の出鋼を抑え、歩留り向上を図る溶製方法を提供することである。
【００１０】
さらに、鋼製品の中間製品である鋼片の圧延において、ジョミニー試験結果を待つ必要がなく、予測値により直ちに中間製品を圧延することができ、中間製品の生産性を向上することができる方法を提供することである。
【００１１】
さらに、鋳片および鋼塊から製品圧延し仕上げる場合において、過去の実績を基にした推測に代えるとりべ分析値を基にしたジョミニー予測式により的確にジョミニー試験値を予測してジョミニー規格範囲を外れる割合を大幅に減少して不良率の低減を図る方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、溶鋼のＪＩＳ  ＧＯ３２１で規定するとりべ分析成分における質量％で示す値において、［Ｃ］％、［Ｓｉ］％、［Ｍｎ］％、［Ｓ］％、［Ｎｉ］％、［Ｃｒ］％、［Ｍｏ］％、［Ｃｕ］％、［Ａｌ］％の値をＪＩＳ  ＧＯ５６１で規定するジョミニー式一端焼入法における鋼の焼入れ性の予測式に適用することにより当該溶鋼からなる鋼の焼入れ性であるジョミニー値を予測する方法である。
【００１３】
請求項２の発明では、ジョミニー値の予測式は、下記の（１）式からなることを特徴とする請求項１の手段の鋼のジョミニー値の予測方法である。
【００１４】
【数２】
Ｊαｍｍ＝Ｔα＋（ＲＣ−ＴＣ）×ＫαＣ＋（ＲＳｉ−ＴＳｉ）×ＫαＳｉ＋（ＲＭｎ−ＴＭｎ）×ＫαＭｎ＋（ＲＳ−ＴＳ）×ＫαＳ＋（ＲＮｉ−ＴＮｉ）×ＫαＮｉ＋（ＲＣｒ−ＴＣｒ）×ＫαＣｒ＋（ＲＭｏ−ＴＭｏ）×ＫαＭｏ＋（ＲＣｕ−ＴＣｕ）×ＫαＣｕ＋（ＲＡｌ−ＴＡｌ）×ＫαＡｌ‥‥‥（１）
【００１５】
ただし、Ｔα：測定点αｍｍのジョミニー値定数、αｍｍ：焼入れ端からの距離（１．５〜３５ｍｍの範囲内で選択される）、ＴＣ：Ｃ定数値、ＴＳｉ：Ｓｉ定数値、ＴＭｎ：Ｍｎ定数値、ＴＳ：Ｓ定数値、ＴＮｉ：Ｎｉ定数値、ＴＣｒ：Ｃｒ定数値、ＴＭｏ：Ｍｏ定数値、ＴＣｕ：Ｃｕ定数値、ＴＡｌ：Ａｌ定数値である。
【００１６】
ＲＣ：とりべ成分Ｃ（質量％）、ＲＳｉ：とりべ成分Ｓｉ（質量％）、ＲＭｎ：とりべ成分Ｍｎ（質量％）、ＲＳ：とりべ成分Ｓ（質量％）、ＲＮｉ：とりべ成分Ｎｉ（質量％）、ＲＣｒ：とりべ成分Ｃｒ（質量％）、ＲＭｏ：とりべ成分Ｍｏ（質量％）、ＲＣｕ：とりべ成分Ｃｕ（質量％）、ＲＡｌ：とりべ成分Ａｌ（質量％）である。
【００１７】
ＫαＣ：αｍｍのＣ係数、ＫαＳｉ：αｍｍのＳｉ係数、ＫαＳｉ：αｍｍのＳｉ係数、ＫαＭｎ：αｍｍのＭｎ係数、ＫαＳ：αｍｍのＳ係数、ＫαＮｉ：αｍｍのＮｉ係数、ＫαＣｒ：αｍｍのＣｒ係数、ＫαＭｏ：αｍｍのＭｏ係数、ＫαＣｕ：αｍｍのＣｕ係数、ＫαＡｌ：αｍｍのＡｌ係数である。
【００１８】
請求項３の発明では、ジョミニー値の予測式に適用するとりべ分析成分の質量％で示す値において、［Ｃ］％、［Ｓｉ］％、［Ｍｎ］％、［Ｎｉ］％、［Ｃｒ］％および［Ｍｏ］％を必須成分とし、［Ｓ］％、［Ｃｕ］％、［Ａｌ］％のうち１種又は２種以上の値を０％とする選択成分として（１）式に適用して簡略予測することを特徴とする請求項１または２の手段の鋼のジョミニー値の予測方法である。
【００１９】
請求項４の発明では、必要とする鋼製品の焼入れ端からの距離のジョミニー値を予測しうる溶鋼の各成分値をジョミニー値の予測式である（１）式から求め、これらの各成分値となるように溶鋼成分範囲を調整することを特徴とする鋼の溶製方法である。
【００２０】
請求項５の発明では、溶解から精錬までの工程においてジョミニー値の予測式である（１）式を適用することにより溶鋼成分を再調整することを特徴とする請求項４の手段の鋼の溶製方法である。
【００２１】
請求項６の発明では、ジョミニー値の予測式である（１）式を適用することによりとりべ分析成分から予測した鋳片、鋼塊、あるいは中間製品である鋼片のジョミニー値をユーザーのジョミニー規格範囲に引き当て対比してその結果に基づきユーザーのジョミニー規格範囲の目的成分に成分調整して溶製することを特徴とする請求項４または５の手段の鋼の溶製方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。先ず、軸受鋼やその他の合金鋼では、ジョミニー式一端焼入法で得られたジョミニー値は、含有成分であるＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｌ成分が程度は異なるが影響していることは周知の事実である。そこで本発明の実施の形態では、とりべ成分から予めジョミニー値を推測して製品鋼材の圧延を行えば、製品鋼材から試験片を採取しジョミニー式一端試験法で得られるジョミニー値がジョミニー規格を外れる確率は低くなる。そこで、ＪＩＳ  ＧＯ３２１で規定するりべ成分である溶鋼中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｌの質量％の値をＪＩＳ  ＧＯ５６１で規定するジョミニー式一端焼入法における焼入れ性を示すジョミニー値の予測式に適用して計算することによりジョミニー値を予測する。
【００２３】
この場合、上記の実施の形態において用いるジョミニー値（Ｊαｍｍ）の予測式は、下記の（１）式からなるものとする。
【００２４】
【数３】
Ｊαｍｍ＝Ｔα＋（ＲＣ−ＴＣ）×ＫαＣ＋（ＲＳｉ−ＴＳｉ）×ＫαＳｉ＋（ＲＭｎ−ＴＭｎ）×ＫαＭｎ＋（ＲＳ−ＴＳ）×ＫαＳ＋（ＲＮｉ−ＴＮｉ）×ＫαＮｉ＋（ＲＣｒ−ＴＣｒ）×ＫαＣｒ＋（ＲＭｏ−ＴＭｏ）×ＫαＭｏ＋（ＲＣｕ−ＴＣｕ）×ＫαＣｕ＋（ＲＡｌ−ＴＡｌ）×ＫαＡｌ‥‥‥（１）
【００２５】
ただし、Ｔα：測定点αｍｍのジョミニー値定数、αｍｍ：焼入れ端からの距離（１．５〜３５ｍｍの範囲内で選択される）、ＴＣ：Ｃ定数値、ＴＳｉ：Ｓｉ定数値、ＴＭｎ：Ｍｎ定数値、ＴＳ：Ｓ定数値、ＴＮｉ：Ｎｉ定数値、ＴＣｒ：Ｃｒ定数値、ＴＭｏ：Ｍｏ定数値、ＴＣｕ：Ｃｕ定数値、ＴＡｌ：Ａｌ定数値である。
【００２６】
ＲＣ：とりべ成分Ｃ（質量％）、ＲＳｉ：とりべ成分Ｓｉ（質量％）、ＲＭｎ：とりべ成分Ｍｎ（質量％）、ＲＳ：とりべ成分Ｓ（質量％）、ＲＮｉ：とりべ成分Ｎｉ（質量％）、ＲＣｒ：とりべ成分Ｃｒ（質量％）、ＲＭｏ：とりべ成分Ｍｏ（質量％）、ＲＣｕ：とりべ成分Ｃｕ（質量％）、ＲＡｌ：とりべ成分Ａｌ（質量％）である。
【００２７】
ＫαＣ：αｍｍのＣ係数、ＫαＳｉ：αｍｍのＳｉ係数、ＫαＳｉ：αｍｍのＳｉ係数、ＫαＭｎ：αｍｍのＭｎ係数、ＫαＳ：αｍｍのＳ係数、ＫαＮｉ：αｍｍのＮｉ係数、ＫαＣｒ：αｍｍのＣｒ係数、ＫαＭｏ：αｍｍのＭｏ係数、ＫαＣｕ：αｍｍのＣｕ係数、ＫαＡｌ：αｍｍのＡｌ係数である。
【００２８】
さらに、他の実施の形態では、上記の予測方法において、ジョミニー値の予測式に適用するとりべ分析成分値は、質量％で示す値において、［Ｃ］％、［Ｓｉ］％、［Ｍｎ］％、［Ｎｉ］％、［Ｃｒ］％および［Ｍｏ］％を必須成分値とし、［Ｓ］％、［Ｃｕ］％、［Ａｌ］％のうち１種又は２種以上の値を０％とする選択成分値として、上記のジョミニー値（Ｊαｍｍ）の予測式の（１）式に適用して簡略に鋼のジョミニー値を予測する方法である。
【００２９】
さらに、他の実施の形態では、上記のいずれかの方法において、ジョミニー値の予測式である上記の（１）式によるジョミニー値の予測において、少なくとも２点のジョミニー値を予測することからなる鋼のジョミニー値を予測する方法である。
【００３０】
さらに、他の実施の形態では、上記の予測方法を適用する鋼の溶製方法であって、、必要とする鋼製品の焼入れ端からの距離のジョミニー値を予測しうる溶鋼の各成分値をジョミニー値の予測式である上記の（１）式から求め、これらの各成分値となるように溶鋼成分値の範囲を調整して溶製する方法である。
【００３１】
さらに、上記の実施の形態として、溶解から精錬までの工程にジョミニー値の予測式である上記の（１）式を適用することにより溶鋼成分を再調整して鋼を溶製する方法である。
【００３２】
さらに他の実施の形態では、上記の溶製方法において、ジョミニー値の予測式である上記の（１）式を適用することにより、とりべ分析成分値から予測した鋳片、鋼塊、あるいは中間製品である鋼片のジョミニー値をユーザーのジョミニー規格範囲に引き当て対比し、その結果に基づき、ユーザーのジョミニー規格範囲の目的成分に取鍋成分を調整して鋼を溶製する方法である。
【００３３】
【実施例】
１実施例として、クロムモリブデン鋼のＳＣＭ４２０における焼入端から距離９ｍｍと１３ｍｍのジョミニー予測実施例を示す。このとき、距離９ｍｍでの規格値はＨＲＣ２９〜３５、１３ｍｍでの規格値はＨＲＣ２５〜３１である。ＳＣＭ４２０におけるジョミニー予測式の各成分係数および定数を表１に示し、取鍋成分を表２に示す。
【００３４】
【表１】
2004294246.tif 000002
【００３５】
【表２】
2004294246.tif 000003
【００３６】
表１および表２の値をジョミニー予測式（１）に代入し、焼入端からの距離９ｍｍと１３ｍｍでのジョミニー値を計算した結果の予測値およびジョミニー式一端焼入法による焼入性試験の結果の試験値を規格値と共に表３に示す。
【００３７】
表３に示すように、焼入端からの距離９ｍｍと１３ｍｍの２点におけるジョミニー値は、いずれの予測値もそれぞれの距離における規格値内に入っている。その後、中間製品である鋼片から試験片を採取し、ジョミニー式一端焼入法による焼入性試験を実施した結果、試験値と予測値のＨＲＣの差は距離９ｍｍで０、距離１３ｍｍで１であり、精度よく予測できている。また試験値も規格値内に入っている。
【００３８】
【表３】
2004294246.tif 000004
【００３９】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、従来は、ジョミニー試験結果がでるまで待つ必要があるため、中間製品である鋼片を最終製品の圧延にかかるまで約１週間保留していたものが、本発明による予測方法を採用することで１日のうちに判明するようになったので、翌日から最終製品の圧延が可能となり、さらに、鋳片および鋼塊から製品圧延して仕上げる場合にも、中間成品と同様に、とりべ分析値をもとにジョミニー予測式で計算し、そのジョミニー値をもとに最終製品の計画を立て圧延を行うため、従来のジョミニー値の的中率が約８０％であったものが、本発明では約９５％まで向上することとなった。