2019 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative segregation-less large-scale structural steel manufacturing technology combining vacuum cast-in casting and hot forging
Project/Area Number |
16K06818
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Research Institution | Akita National College of Technology |
Principal Investigator |
磯部 浩一 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10373929)
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Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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Keywords | 真空 / 鋳包み / マクロ偏析 / 造塊法 / 拡散接合 / 溶解 / 凝固 |
Outline of Annual Research Achievements |
大型鋼塊用の造塊法での、有効で汎用性のあるマクロ偏析対策の開発を目的に、母材と同一組成の芯材を鋼塊中央部に設置して真空下で鋳包む方法を着想し、本法の偏析対策としての有効性をラボ実験で検証した。また、本鋳包み実験での芯材溶解挙動や母材溶鋼の凝固挙動を直接差分法で解析し、本法のマクロ偏析抑制機構やその生成を抑制するための凝固条件、さらに芯材と母材の良好な接合を実現する熱的条件について検討し、以下の知見を得た。 1)マクロ偏析が再現可能な鋳造条件で、母材と同一組成の芯材を鋼塊中央部に設置して真空下で鋳包むラボ実験を実施し、逆V偏析や中心偏析の生成が抑制できることが確認した。本実験では鋼塊上部の収縮孔も顕著に縮小できることを明らかにした。2)本法によるマクロ偏析の改善は、中心偏析が生成する鋼塊断面中央部に固相の芯材が存在することと、それにより固液共存相や凝固縮量の分散や芯材の抜熱での凝固加速等で、残溶鋼の流動や固液間の溶質分配が抑制され、濃化溶鋼の集積が抑制されたりするためと推定される。3)芯材が部分的に溶融する場合でも、鋼塊断面の広範囲で固相率が約0.45以上に固液共存域が早期に移行し、本領域が残溶鋼の流動の障害となる場合は、マクロ偏析の生成を軽減できる。4)本真空雰囲気下での鋳包みでは、軟鋼と鋳鉄では接合が困難な体積比が5程度でも、浸炭による芯材表面の低融点化や液相の介在が期待できないにもかかわらず、芯材と母材の良好な接合が実現できた。5)上記の良好な接合は、酸化物の生成や酸化物の巻き込みと凝固時のガス生成や放出での界面でのギャップ生成が抑制され、芯材と凝固シェルの接触が阻害されずに、1623K以上で200s以上の時間保持されたことで拡散接合が促進されたためと推察された。 6)今回一部の実験で発生した内部割れが、実験制約に起因することを解明しまた内部割れ発生防止の指針を提示した。
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Research Products
(1 results)