(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型内の溶鋼過熱温度ΔＴが30〜50℃の範囲を満足させて連続鋳造を行なってＳの中心偏析率Ｓ1 ／Ｓ0 が下記の (1)式の範囲を満足し、Ｐの中心偏析率Ｐ1 ／Ｐ0 が下記の (3)式の範囲を満足し、Mnの中心偏析率Mn1 ／Mn0 が下記の (4)式の範囲を満足する鋳片を電磁攪拌を停止して鋳込み、次いで前記鋳片に1280℃で保持時間５〜10hrの拡散焼鈍を行なってＣの中心偏析率Ｃ1 ／Ｃ0 が下記の (2)式の範囲を満足する鋳片を製造することを特徴とする中心部の被削性の良好な鋳片の製造方法。
1.5 ≦Ｓ1 ／Ｓ0 ≦ 5.0                        ・・・ (1)
Ｓ1 ／Ｓ0 ：Ｓの中心偏析率
Ｓ1 ：鋳片中心領域のＳ含有量（質量％）
Ｓ0 ：鋳片全体の平均Ｓ含有量（質量％）
1.0 ≦Ｃ1 ／Ｃ0 ≦ 1.20                       ・・・ (2)
Ｃ1 ／Ｃ0 ：Ｃの中心偏析率
Ｃ1 ：鋳片中心領域のＣ含有量（質量％）
Ｃ0 ：鋳片全体の平均Ｃ含有量（質量％）
1.5 ≦Ｐ1 ／Ｐ0 ≦ 5.0                        ・・・ (3)
Ｐ1 ／Ｐ0 ：Ｐの中心偏析率
Ｐ1 ：鋳片中心領域のＰ含有量（質量％）
Ｐ0 ：鋳片全体の平均Ｐ含有量（質量％）
1.0 ＜Mn1 ／Mn0 ≦ 1.5                        ・・・ (4)
Mn1 ／Mn0 ：Mnの中心偏析率
Mn1 ：鋳片中心領域のMn含有量（質量％）
Mn0 ：鋳片全体の平均Mn含有量（質量％）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心部の被削性の良好な線材や棒鋼の素材となる鋳片の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ベアリングの内輪，外輪あるいはナット等の機械部品は、線材や棒鋼を所定の厚さにスライスした後、中心部をドリル加工し、さらに切削加工を行なって製造される。あらかじめ線材や棒鋼の中心部の被削性を高めておくと、中心部を加工する際の生産性の向上や工具寿命の延長等の効果が得られる。そこで、線材や棒鋼の素材である鋳片の中心部の被削性を向上するために、種々の技術が提案されている。
【０００４】
特公平5-87348 号公報には、連続鋳造による複層硫黄快削鋼の製造法が開示されている。この方法は、ガス吹込みを行わない浸漬ノズルを用いて鋳型内に溶鋼を注入し、さらにコア部にＳ充填ワイアーを連続投入することによって、コア部の被削性を向上させようとするものである。しかしこの方法では、特別なＳ充填ワイアーを使用し、しかもＳ充填ワイアーを鋳型内溶鋼のコア部に投入するための装置が必要である。したがって工程管理が複雑になるばかりか、連続鋳造を開始する前の準備作業に多大な時間と労力を要するため、コストが上昇するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、中心部の被削性の良好な線材や棒鋼の素材となる鋳片を、安価な方法で容易に製造する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、連続鋳造によって快削成分であるＳやＰを中心部に偏析させた鋳片を鋳込み、さらに得られた鋳片を拡散焼鈍して被削性の向上を阻害する成分であるＣを中心部から分散させることによって、中心部の被削性の良好な鋳片を製造できることを見出した。
【０００７】
本発明は、鋳型内の溶鋼過熱温度ΔＴが30〜50℃の範囲を満足させて連続鋳造を行なってＳの中心偏析率Ｓ1 ／Ｓ0 が下記の (1)式の範囲を満足し、Ｐの中心偏析率Ｐ1 ／Ｐ0 が下記の (3)式の範囲を満足し、Mnの中心偏析率Mn1 ／Mn0 が下記の (4)式の範囲を満足する鋳片を電磁攪拌を停止して鋳込み、次いで鋳片に1280℃で保持時間５〜10hrの拡散焼鈍を行なってＣの中心偏析率  Ｃ1 ／Ｃ0 が下記の (2)式の範囲を満足する鋳片を製造する中心部の被削性の良好な鋳片の製造方法である。
1.5 ≦Ｓ1 ／Ｓ0 ≦ 5.0                        ・・・ (1)
Ｓ1 ／Ｓ0 ：Ｓの中心偏析率
Ｓ1 ：鋳片中心領域のＳ含有量（質量％）
Ｓ0 ：鋳片全体の平均Ｓ含有量（質量％）
1.0 ≦Ｃ1 ／Ｃ0 ≦ 1.20                       ・・・ (2)
Ｃ1 ／Ｃ0 ：Ｃの中心偏析率
Ｃ1 ：鋳片中心領域のＣ含有量（質量％）
Ｃ0 ：鋳片全体の平均Ｃ含有量（質量％）
1.5 ≦Ｐ1 ／Ｐ0 ≦ 5.0                        ・・・ (3)
Ｐ1 ／Ｐ0 ：Ｐの中心偏析率
Ｐ1 ：鋳片中心領域のＰ含有量（質量％）
Ｐ0 ：鋳片全体の平均Ｐ含有量（質量％）
1.0 ＜Mn1 ／Mn0 ≦ 1.5                        ・・・ (4)
Mn1 ／Mn0 ：Mnの中心偏析率
Mn1 ：鋳片中心領域のMn含有量（質量％）
Mn0 ：鋳片全体の平均Mn含有量（質量％）
【０００８】
【発明の実施の形態】
所定の成分の溶鋼を溶製した後、連続鋳造を行ない、鋳片の中心部にＣ，ＳおよびＰを偏析させる。連続鋳造設備には、通常、鋳型やストランド中間部，クレーターエンド近傍に電磁攪拌装置が配設されているが、中心偏析を発生させるためには、これらの電磁攪拌装置を適宜停止する。鋼種に応じて電磁攪拌装置をすべて停止しても良いし、一部を停止しても良い。また連続鍛圧装置を有する連続鋳造設備では、連続鍛圧装置を停止しても良い。
【０００９】
こうして鋳片断面の幾何中心を含み、面積率で５〜20％の範囲（以下、鋳片中心領域という）のＳ含有量をＳ1 とし、鋳片全体の平均Ｓ含有量をＳ0 として、Ｓ1 ／Ｓ0 で算出されるＳの中心偏析率が下記の (1)式の範囲を満足するようにして鋳片を鋳込む。
1.5 ≦Ｓ1 ／Ｓ0 ≦ 5.0                        ・・・ (1)
Ｓ1 ／Ｓ0 ：Ｓの中心偏析率
Ｓ1 ：鋳片中心領域のＳ含有量（質量％）
Ｓ0 ：鋳片全体の平均Ｓ含有量（質量％）
Ｓは被削性を向上させる元素であり、Ｓの中心偏析率Ｓ1 ／Ｓ0 が 1.5未満では、鋳片の中心部の被削性が向上しない。また通常の連続鋳造鋳片の中心偏析ではＳ1 ／Ｓ0 が 5.0を超えることはなく、Ｓ1 ／Ｓ0 が 5.0を超える値にするためには中心部にＳを添加しなければならないので、経済的に不利である。したがって連続鋳造した後のＳ1 ／Ｓ0 は (1)式の範囲を満足する必要がある。
【００１０】
またＰは、Ｓと同様に被削性を向上させる元素である。本発明においては、 (1)式の範囲を満足する鋳片を鋳込むことによって中心部の被削性の良好な鋳片を製造できるが、中心部の被削性を一層向上させるために、Ｐの中心偏析率も好適範囲を満足するようにして鋳片を鋳込む。
すなわち鋳片中心領域のＰ含有量をＰ1 とし、鋳片全体の平均Ｐ含有量をＰ0 として、Ｐの中心偏析率Ｐ1 ／Ｐ0 が 1.5未満では、鋳片の中心部の被削性が向上しない。また通常の連続鋳造鋳片の中心偏析ではＰ1 ／Ｐ0 が 5.0を超えることはなく、Ｐ1 ／Ｐ0 が 5.0を超える値にするためには中心部にＰを添加しなければならないので、経済的に不利である。したがって連続鋳造した後のＰ1 ／  Ｐ0 は下記の (3)式の範囲を満足する必要がある。
【００１１】
1.5 ≦Ｐ1 ／Ｐ0 ≦ 5.0                        ・・・ (3)
Ｐ1 ／Ｐ0 ：Ｐの中心偏析率
Ｐ1 ：鋳片中心領域のＰ含有量（質量％）
Ｐ0 ：鋳片全体の平均Ｐ含有量（質量％）
またMnは、鋼中のＳを固定して被削性を向上させる元素である。本発明においては、 (1)式の範囲を満足する鋳片を鋳込むことによって中心部の被削性の良好な鋳片を製造できるが、中心部の被削性を一層向上させるために、Mnの中心偏析率も好適範囲を満足するようにして鋳片を鋳込む。
【００１２】
すなわち鋳片中心領域のMn含有量をMn1 とし、鋳片全体の平均Mn含有量をMn0 として、Mnの中心偏析率Mn1 ／Mn0 が 1.0以下では、鋳片の中心部の被削性が向上しない。また通常の連続鋳造鋳片の中心偏析ではMn1 ／Mn0 が 1.5を超えることはなく、Mn1 ／Mn0 が 1.5を超える値にするためには中心部にMnを添加しなければならないので、経済的に不利である。したがって連続鋳造した後のMn1 ／  Mn0 は下記の (4)式の範囲を満足する必要がある。
【００１３】
1.0 ＜Mn1 ／Mn0 ≦ 1.5                        ・・・ (4)
Mn1 ／Mn0 ：Mnの中心偏析率
Mn1 ：鋳片中心領域のMn含有量（質量％）
Mn0 ：鋳片全体の平均Mn含有量（質量％）
こうして鋳込んだ鋳片の中心部にはＳ，Ｐ，MnのみならずＣも偏析している。Ｃは強度を向上させる元素であり、Ｃが偏析した状態では鋳片の中心部の被削性を阻害する。そこで鋳片の中心部の被削性を向上させるために、鋳片に拡散焼鈍を施してＣを分散させる必要がある。すなわち拡散焼鈍した後の鋳片中心領域のＣ含有量をＣ1 とし、鋳片全体の平均Ｐ含有量をＣ0 として、Ｃ1 ／Ｃ0 で算出されるＣの中心偏析率が下記の (2)式の範囲を満足するようにして鋳片を拡散焼鈍を行なう。
【００１４】
1.0 ≦Ｃ1 ／Ｃ0 ≦ 1.20                       ・・・ (2)
Ｃ1 ／Ｃ0 ：Ｃの中心偏析率
Ｃ1 ：鋳片中心領域のＣ含有量（質量％）
Ｃ0 ：鋳片全体の平均Ｃ含有量（質量％）
拡散焼鈍によってＣが鋳片全体に均一に分散した場合はＣ1 ＝Ｃ0 （すなわちＣ1 ／Ｃ0 ＝1.0 ）である。Ｃの中心偏析率Ｃ1 ／Ｃ0 が１未満では鋳片中心領域の強度が低くなり、鋳片を線材あるいは棒鋼に加工するときに鋳片中心領域に割れが発生する。またＣ1 ／Ｃ0 が1.20を超えると鋳片中心領域の被削性の向上が阻害される。したがって拡散焼鈍した後のＣ1 ／Ｃ0 は (2)式の範囲を満足する必要がある。
【００１５】
なお本発明においては、下記の (5)式で算出される鋳型内の溶鋼過熱温度ΔＴが30〜50℃の範囲を満足するのが好ましい。
ΔＴ＝ＴS −ＴL                               ・・・ (5)
ΔＴ：鋳型内の溶鋼過熱温度（℃）
ＴS ：鋳型内の溶鋼温度（℃）
ＴL ：鋳型内の溶鋼の液相線温度（℃）
鋳型内の溶鋼過熱温度ΔＴが30℃未満では、凝固の際に柱状晶が形成されず、等軸晶が形成されるため、鋳片の中心偏析が生じ難い。また鋳型内の溶鋼過熱温度ΔＴが50℃を超えると、ブレークアウトが発生する。したがって鋳型内の溶鋼過熱温度ΔＴは30〜50℃の範囲を満足するのが好ましい。
【００１６】
本発明を適用するにあたって既存の設備を改造する必要はないので、安定して操業でき、しかも設備改造の費用も必要ない。まして電磁攪拌装置や連続鍛圧装置を停止することによって電力消費量を削減できる。したがって、中心部の被削性の良好な鋳片を安価な方法で、しかも安定して製造できるのである。
また本発明においては、連続鋳造によって中心部の被削性の良好なブルームあるいはビレット等を鋳込むことができるので、鋳片の形状は特定の形状に限定しない。
【００１７】
【実施例】
ミニチュアベアリングの外輪および内輪を製造する鋼線材として、表１に示す成分の溶鋼を溶製した。次いで、鋳型サイズが 400×560mm ，鋳型内の溶鋼過熱温度ΔＴが30〜40℃，鋳込み速度が0.55ｍ／min の条件で連続鋳造を行なった。なお、電磁攪拌装置は停止した。
【００１８】
【表１】
0004631145.tif 000002
【００１９】
次いで鋳片を1280℃で拡散焼鈍した後、Ｃ，Ｓ，ＰおよびMnについて鋳片中心領域の含有量および鋳片全体の平均含有量を測定し、各元素の中心偏析率を算出した。その結果を表２に示す。拡散焼鈍の保持時間を５hrとした例を発明例１とし、10hrとした例を発明例２とする。
一方、表２中の拡散焼鈍時間が０hrの数値は、拡散焼鈍を行なわなかった例である。これを比較例とする。
【００２０】
【表２】
0004631145.tif 000003
【００２１】
発明例１，発明例２および比較例ともに、電磁攪拌装置を停止したため中心偏析が発生した。比較例のＣ1 ／Ｃ0 ，Ｓ1 ／Ｓ0 ，Ｐ1 ／Ｐ0 ，Mn1 ／Mn0 の値は、拡散焼鈍する前（すなわち連続鋳造した後）の値である。Ｓ1 ／Ｓ0 は1.60であり、本発明の範囲を満足する。また、Ｐ1 ／Ｐ0 は1.55であり、Mn1 ／Mn0 は1.14であり、好適範囲を満足する。しかしＣ1 ／Ｃ0 は1.21であり、本発明の範囲を外れる。
【００２２】
発明例１および発明例２の連続鋳造した後のＳ1 ／Ｓ0 ，Ｐ1 ／Ｐ0 は、比較例と同一であるから本発明の範囲を満足する。さらに、拡散焼鈍した後のＣ1 ／Ｃ0 は、それぞれ1.05および1.10であり、本発明の範囲を満足する。
発明例１，発明例２および比較例の鋳片を圧延して線材（直径14mm）とした。さらにこの線材を所定の厚さにスライスした後、切削してミニチュアベアリングの外輪および内輪を製造した。
【００２３】
発明例１および発明例２は、中心部の切削性が良好であるから、比較例と比べて生産性が向上した。すなわち、発明例１では生産性が20％向上し、発明例２では生産性が25％向上した。
また工具の寿命が延長されるため、発明例１では工具費用が30％減少し、発明例２では工具費用が37％減少した。
【００２４】
また電磁攪拌装置を稼働させて中心偏析を減少させる連続鋳造と比べると、本発明では電磁攪拌装置を停止するため、電力消費量を削減する効果もある。
【００２５】
【発明の効果】
本発明では、中心部の被削性の良好な線材や棒鋼の素材となる鋳片を、安価な方法で容易に製造できる。