鋼材の製造方法
【課題】逆Ｖ偏析の濃度を低くできるようにした鋼材の製造方法を提供する。
【解決手段】組成成分として、Ｃ：０．４〜１．０質量％、Ｓｉ：０．８質量％以下、Ｍｎ：０．２〜１．２質量％、Ａｌ：０．２５質量％以下、Ｍｏ：０．４質量％以下、Ｓ：０．０４質量％以下、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｃｒ：１．５質量％以下、をそれぞれ含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物である鋼材を製造するに際し、溶鋼３を鋳型１に注入して鋼塊を鋳造する工程、を含み、鋼塊を鋳造する工程では、鋳型１への溶鋼３の注入が完了し、溶鋼３の凝固シェル４の厚さｄが５０ｍｍを超えた時点から、鋳型１に注入された溶鋼３のうちの少なくとも９０％以上が凝固するまでの間、溶鋼３を電磁攪拌で攪拌する。
【解決手段】組成成分として、Ｃ：０．４〜１．０質量％、Ｓｉ：０．８質量％以下、Ｍｎ：０．２〜１．２質量％、Ａｌ：０．２５質量％以下、Ｍｏ：０．４質量％以下、Ｓ：０．０４質量％以下、Ｐ：０．０３質量％以下、Ｃｒ：１．５質量％以下、をそれぞれ含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物である鋼材を製造するに際し、溶鋼３を鋳型１に注入して鋼塊を鋳造する工程、を含み、鋼塊を鋳造する工程では、鋳型１への溶鋼３の注入が完了し、溶鋼３の凝固シェル４の厚さｄが５０ｍｍを超えた時点から、鋳型１に注入された溶鋼３のうちの少なくとも９０％以上が凝固するまでの間、溶鋼３を電磁攪拌で攪拌する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆Ｖ偏析の濃度を低くできるようにした鋼材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、風力発電は出力が増加する傾向にあり、３ＭＷ、５ＭＷ級のものも製造されようとしている。これら大型（翼の旋回直径が１００ｍを超える場合あり）の風力発電設備には大型の鋼材が使用される場合が少なくない。例えば、主軸用のべアリングは直径が２ｍを超えるものもある。
【０００３】
主軸ベアリングのレース（即ち、ベアリングの球体を受ける部分）は、疲労強度向上のために浸炭焼入れや、高周波焼入れにより強化された後、使用される。特に高周波焼入れの場合には、焼入部に偏析があると鋼材に割れが発生し、ベアリングとして機能しない可能性がある。焼入部に影響を与える偏析は、造塊材（即ち、鋳造により得れらた鋼塊）の場合は、逆Ｖ偏折と呼ばれる。逆Ｖ偏折は、鋼塊のＬ断面でいうと表面と中央の間に位置する偏析であると言われている。
従来、逆Ｖ偏析を低減する方法としては、非特許文献１のように鋳型の幅を狭くする方法、非特許文献２のように中空の鋼塊を製造する方法が挙げられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】木下ら：鉄と鋼、６５（１９７９）４４，
【非特許文献２】加藤ら：鉄と鋼、（１９８０）Ｓ１８３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１に開示されている鋳型の幅を狭くする方法では、鋼材の幅が狭くなるために鍛圧比を十分に稼ぐことができず、内部にザクが残る場合がある。また、上記の方法では、逆Ｖ偏析が発生する範囲は確かに狭くなり、逆Ｖ偏析が発生する範囲が焼入部と重ならないようにすることができる場合は問題ない。しかしながら、逆Ｖ偏析の濃度そのものが低くなるわけではないので、部品の設計上、逆Ｖ偏析が発生する範囲と焼入部とが重なる場合には、割れ等の問題は解決できないと考えられる。
【０００６】
また、非特許文献２に開示されている中空の鋼塊を製造する方法では、部品の焼入部が内面側に位置する場合が多いので、焼入部における逆Ｖ偏析を回避できる可能性がある。しかしながら、中空鋼塊を製造するための設備が特殊であるため、コスト高となり、また安全を確保するために多大な労力を必要とする可能性があった。
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、逆Ｖ偏析の濃度を低くできるようにした鋼材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、逆Ｖ偏析の濃度を低くする（即ち、薄くする）ことができれば、たとえ、逆Ｖ偏析が発生する範囲と部品の焼入部とが重なってしまっても、造塊材の割れを回避することができると考えた。また、一般的に、造塊材は、角棒状又は円柱状に鍛造され、均熱処理により偏析を軽減され、その後部品加工に供される。造塊材の段階で逆Ｖ偏析の濃度が低ければ、均熟処理の時間を低減することができるため、製造コストの面で有利である。
【０００８】
逆Ｖ偏析は、一般的には液相と固相とが共存している固液共存層内で固相から排出された濃化液相の密度が低いために、この濃化液相が浮上することで発生すると言われている。従って、この段階で攪拌により濃化液相を液相と混ぜてしまえば、逆Ｖ偏析の発生を抑制することができると考えた。また、たとえ逆Ｖ偏析が発生したとしても、その濃度を低くすることができると考えた。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
即ち、本発明の一態様に係る鋼材の製造方法は、組成成分として、Ｃ：０．４質量％以上、１．０質量％以下、Ｓｉ：０質量％より大きく、０．８質量％以下、Ｍｎ：０．２質量％以上、１．２質量％以下、Ａｌ：０質量％より大きく、０．２５質量％以下、Ｍｏ：０質量％より大きく、０．４質量％以下、Ｓ：０質量％より大きく、０．０４質量％以下、Ｐ：０質量％より大きく、０．０３質量％以下、Ｃｒ：０．５質量％以上、１．５質量％以下、をそれぞれ含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物である鋼材を製造するに際し、溶鋼を鋳型に注入して鋼塊を鋳造する鋳造工程、を含み、前記鋳造工程では、前記鋳型に注入した前記溶鋼の凝固シェルの厚さが５０ｍｍを超えた時点から、前記鋳型に注入された前記溶鋼のうちの少なくとも９０％以上が凝固するまでの間、前記鋳型内の前記溶鋼を電磁攪拌で攪拌することを特徴とする。
【００１０】
このような製造方法であれば、鋼塊を鋳造する工程で、固液共存層内で固相から排出された濃化液相を、電磁攪拌により液相と混ぜることができる。これにより、逆Ｖ偏析の発生を抑制することができ、逆Ｖ偏析が低濃度化された鋼材を製造することができる。このため、例えば、後の焼入れ工程で、逆Ｖ偏析が発生した範囲と焼入部とが重なる場合でも、逆Ｖ偏析の濃度は低いため、鋼材が割れる可能性を低くすることができる。
また、上記の鋼材の製造方法において、前記鋳造工程の前に、前記溶鋼にＬＦ処理と脱ガス処理とを施す工程、をさらに含むことを特徴としてもよい。このような製造方法であれば、溶鋼に溶け込んでいる不純物元素やガス、溶鋼中の介在物を取り除くことができる。鋼の組成を調整することができる。
【００１１】
また、上記の鋼材の製造方法において、前記鋳造工程では、前記鋳型に注入された前記溶鋼の湯面から前記鋳型の底までの少なくとも上側８０％の範囲において、電磁攪拌用のコイルを前記鋳型を介して対向で配置することを特徴としてもよい。このような製造方法であれば、溶鋼の湯面から鋳型の底までの少なくとも上側８０％の範囲を電磁攪拌で攪拌することができる。固液共存層内の逆Ｖ偏析が発生しやすい範囲において、固相から排出された濃化液相を液相と混ぜることができる。このため、逆Ｖ偏析の発生を効率良く抑えることができる。
【００１２】
また、上記の鋼材の製造方法において、前記組成成分のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌについては、Ｃ：０．６質量％以上、０．８質量％以下、Ｓｉ：０．０５質量％以上、０．８質量％以下、Ｍｎ：０．７質量％以上、１．０質量％以下、Ａｌ：０．０１質量％以上、０．１０質量％以下、であることを特徴としてもよい。このような製造方法であれば、鋼材に含まれる各元素の短所を抑えつつ、その長所を発現させることができる。鋼材の特長をさらに高めることができる。
また、上記の鋼材の製造方法において、前記鋼材は、前記不可避不純物として、Ｏ：０質量％より大きく、０．００８質量％以下、Ｎ：０質量％より大きく、０．０１５質量％以下、をそれぞれ含有することを特徴としてもよい。このような製造方法であれば、鋼材の特長を損なわないようにすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、逆Ｖ偏析の発生を抑制することができ、逆Ｖ偏析の濃度が低い鋼材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る鋼材の製造方法を示すフローチャート。
【図２】実施形態に係る鋳造工程の一例を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
（組成成分）
まず始めに、本発明の実施形態で作成される鋼材の組成成分について説明する。この鋼材は、後述の図１に示すフローチャートの各ステップを順次行うことにより形成されるものである。この鋼材は、その組成成分として、Ｃ（炭素）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｏ（モリブテン）、Ｓ（硫黄）、Ｐ（リン）、Ｃｒ（クロム）の各元素を有する。また、この鋼材は、上記以外の組成成分として（即ち、残部として）、Ｆｅ（鉄）と不可避不純物とを有する。鋼材における組成成分の割合、即ち、質量パーセント（％）は下記の通りである。
【００１６】
［Ｃ：０．４〜１．０質量％］
Ｃは、焼入れ性の確保、強度の確保のために、０．４質量％以上は必要である。一方、Ｃを１．０質量％を越えて含有させると、特に偏析部で焼き割れが起こりやすくなる。このため、Ｃは０．４〜１．０質量％の範囲に限定した。好ましくは０．６〜０．８質量％の範囲である。
［Ｓｉ：０．８質量％以下］
Ｓｉは脱酸剤として作用するだけでなく、強度の向上にも有効に寄与する。しかし、Ｓｉの含有量が０．８質量％を超えると、被削性及び鍛造性の低下を招く。このため、Ｓｉ量は０．８質量％以下とすることが必要である。なお、強度向上のためには、Ｓｉを０．０５質量％以上とすることが好ましい。
【００１７】
［Ｍｎ：０．２〜１．２質量％］
Ｍｎは、焼入れ性を向上させ、焼入れ時の硬化層深さを確保して疲労強度を向上させるために非常に重要な成分であり、０．２質量％以上は必要である。一方、Ｍｎ量が１．２質量％を超えると、偏析部で高周波焼入れ時に焼割れが発生しやすくなる。このため、Ｍｎは、１．２質量％以下とすることが必要である。Ｍｎのさらなる好適範囲は、０．７〜１．０質量％である。
【００１８】
［Ａｌ：０．２５質量％以下］
Ａｌは、脱酸に有効な元素である。また、焼入れ加熱時におけるオーステナイト粒成長を抑制することによって、焼入れ硬化層の粒径を微細化する上でも有用な元素である。しかし、Ａｌを０．２５質量％を超えて含有させると、その効果は飽和し、むしろ成分コストの上昇を招く不利が生じる。このため、Ａｌは、０．２５質量％以下の範囲で含有させることが必要である。好ましくは、０．０１〜０．１０質量％の範囲である。
【００１９】
［Ｍｏ：０．４質量％以下］
Ｍｏは、焼入性を高め、かつ、強度向上に有用な元素である。しかし、Ｍｏを０．４質量％を超えて添加すると、偏析部で高周波焼入れ時に焼割れを発生しやすくなる。このため、Ｍｏは、０．４質量％以下とすることが好ましい
［Ｓ：０．０４質量％以下］
Ｓは、鍋中でＭｎＳを形成し、切削性を向上させる有用元素である。しかし、Ｓを０．０４質量％を超えて含有させると、粒界に偏析して粒界強度を低下させる。このため、Ｓは０．０４質量％以下に制限した。好ましくは０．０３質量％以下である。
【００２０】
［Ｐ：０．０３質量％以下］
Ｐは、不純物元素として粒界に偏析し、粒界強度を低下させるために０．０３質量％以下にする必要がある。
［Ｃｒ：０．５〜１．５質量％］
Ｃｒは、焼入れ性の向上に有効であり、硬化深さを確保する上で有用な元素で０．５質量％以上は必要である。しかし、Ｃｒを１．５質量％以上含有させると、偏析部で高周波焼入れ時に焼割れが発生しやすくなる。従って、Ｃｒは０．５〜１．５質量％添加する。
【００２１】
［残部］
以上説明した元素以外の残部は、Ｆｅ及び不可避不純物であることが好ましい。不可避不純物としては、０（酸素）、Ｎ（窒素）の各元素が挙げられる。Ｏ、Ｎの含有量は、Ｎ：０．０１５質量％、Ｏ：０．００８質量％までをそれぞれ許容することができる。この範囲であれば、鋼材の特性を損なわないようにすることができる。なお、これら各元素の比率（質量％）は、後述の一次精錬及び二次精錬の過程で、各元素を選択的に除去又は添加することにより、生産される鋼材において、上記の数値範囲に収まるように調整することができる。
【００２２】
（製造方法）
次に、上記の鋼材の製造方法について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る鋼材の製造工程を示すフローチャートである。
まず始めに、図１のステップ（Ｓ）１では、例えば、転炉や電気炉等で原料を溶融し、溶鋼（即ち、溶融鋼鉄）の一次精錬を行う。一次精錬として、例えば脱炭処理を行う。次に、図１のステップ（Ｓ）２では、例えば、溶鋼を転炉から出鋼する（即ち、搬出する）。そして、図１のステップ（Ｓ）３では、例えば、一次精錬後の溶鋼をＬＦ（Ｌａｄｌｅ Ｆｕｒｎａｃｅ：取鍋精錬設備）に導入して、鋼成分の調整および温度制御を行う。ＬＦでは、例えば、取鍋底からＡｒ（アルゴン）を吹き込んで、溶鋼を攪拌しながら精錬する。さらに、図１のステップ（Ｓ）４では、例えば、ＲＨ（Ｒｕｈｒｓｔａｈｌ Ｈａｕｓｅｎ）真空脱ガス装置で、溶鋼に溶け込んでいる水素、酸素、窒素等の脱ガス処理を行い、溶鋼中の介在物の除去を行う。上記のステップ（Ｓ）３及び（Ｓ）４が、溶鋼の二次精錬である。次に、図１のステップ（Ｓ）５では、二次精錬後の溶鋼を鋳型に注入する。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係る鋳造工程の一例を示す概念図である。上記のステップ（Ｓ）５では、まず、図２（ａ）に示すような鋳型１を用意する。この鋳型１の外周にはコイル２が配置されており、このコイル２に高周波電流が流れるようになっている。次に、この鋳型１の内部に、二次精錬後の溶鋼３を注入する。
次に、図１のステップ（Ｓ）６では、鋳型１内の溶鋼３を電磁攪拌にて攪拌する。ここでは、図２（ｂ）に示すように、溶鋼３の電磁攪拌により攪拌される範囲を、溶鋼３の湯面から鋳型１の底までの範囲の上側８０％以上とする。溶鋼３の攪拌範囲を、少なくとも上側８０％とした理由は、鋳型１により形成される鋼塊において、逆Ｖ偏析が発生する範囲は、鋼塊の上部８０％までの範囲に集中しているからである。
【００２４】
なお、溶鋼３の攪拌範囲は、鋳型１を介してコイル２を対向で配置する位置を調整することにより、任意の範囲に設定することができる。例えば、溶鋼３の湯面を基準に、鋳型１の少なくとも上側８０％の範囲をコイル２で囲んでおく。即ち、溶鋼３の湯面から鋳型１の底までの長さ（高さ）をＨとし、溶鋼３の湯面から、鋳型１のコイル２で囲まれる部分の下端までの長さ（高さ）をｈとしたとき、ｈ≧Ｈ×０．８となるように、コイル２の配置を予め調整しておく。これにより、溶鋼３の攪拌範囲を、溶鋼３の湯面から鋳型１の底までの少なくとも上側８０％の範囲とすることができる。
【００２５】
溶鋼３の鋳型１への注入を完了した後、凝固シェル４の厚さ（以下、シェル厚ともいう。）が５０ｍｍを超えた時点から、電磁攪拌を開始する。即ち、シェル厚をｄとしたとき、溶鋼３の注入が完了し、且つ、ｄ＞５０ｍｍとなったことをトリガーとして、電磁攪拌を開始する。これは、攪拌により凝固シェル４が破れて、溶鋼３の表面がいわゆる２重肌となることを防止するためである。シェル厚が５０ｍｍを超えていれば、電磁攪拌を開始しても凝固シェル４が破れる可能性は低い。このため、シェル厚が５０ｍｍを超えた時点から、電磁攪拌を開始する。なお、シェル厚は、例えば、耐火性の棒（図示せず）を凝固シェル４に突き刺して、凝固シェル４がどこまで発達しているかを調査することで、測定する。この調査において、溶鋼３の注入完了後から凝固シェル４が５０ｍｍの厚さになるまでの時間を計測しておけば、二回目以降は、経過時間に基づいてシェル厚を判断することができる。
【００２６】
電磁攪拌は、コイル２に高周波電流を流すことにより行う。図２（ｃ）に示すように、高周波電流により、鋳型１内の磁界５の向きは絶えず変化する。この磁界５の変化に応じて溶鋼３中の金属粒子が移動する。これにより、溶鋼３が攪拌される。
電磁撹粋は、鋳型１に注入された溶鋼３のうちの少なくとも９０％以上が凝固するまでの間、持続させる。これは、凝固の途中で電磁攪拌を止めると、止めた後の固液共存層で逆Ｖ偏析が発生するためである。
【００２７】
図２（ｄ）に示すように、鋳型１内で溶鋼が完全に凝固すると、鋼塊６となる。次に、この鋼塊６を鋳型１から取り出す。そして、必要に応じて、この鋼塊６に、疲労強度向上のための浸炭焼入れや、高周波焼入れを行う。上記の製造方法で造られた鋼塊（即ち、造塊材）６は、逆Ｖ偏析の濃度が低いため、焼入れの過程で割れが生じる可能性は低い。その後、鋼塊６は鍛造されて、予め決められた形状の鋼材となる。さらに、この鋼材に（偏析軽減のための）均熱処理を施す。造塊材の段階で逆Ｖ偏析の濃度は低いので、鋼材に対する均熟処理の所要時間も低減することが可能である。この鋼材は、例えば、風力発電装置に使用される主軸ベアリングのレース等、機械構造用部品の加工材として提供される。
【００２８】
（本実施形態の効果）
本実施形態は、次のような効果を奏する。
（１）本実施形態の鋳造工程では、鋳型１に注入した溶鋼３のシェル厚が５０ｍｍを超えた時点から、鋳型１に注入された溶鋼３のうちの少なくとも９０％以上が凝固するまでの間、鋳型１内の溶鋼３を電磁攪拌で攪拌する。これにより、固液共存層内で固相から排出された濃化液相を液相と混ぜることができ、逆Ｖ偏析の発生を抑制することができる。その結果、逆Ｖ偏析が低濃度化された鋼材を製造することができる。このため、例えば、後の焼入れ工程で、逆Ｖ偏析が発生した範囲と焼入部が重なる場合でも、逆Ｖ偏析の濃度は低いため、鋼材が割れる可能性を低くすることができる。
【００２９】
（２）また、鋳造工程の前に、溶鋼にＬＦ処理と脱ガス処理とを施している（二次精錬）。これにより、溶鋼に溶け込んでいる不純物元素やガス、溶鋼中の介在物を取り除くことができる。一次精錬及び二次精錬等により、本実施形態で作成される鋼材の組成成分を下記のようにすることができる。
組成成分として、
Ｃ ：０．４質量％〜１．０質量％
Ｓｉ：０．８質量％以下、
Ｍｎ：０．２質量％〜１．２質量％、
Ａｌ：０．２５質量％以下、
Ｍｏ：０．４質量％以下、
Ｓ ：０．０４質量％以下、
Ｐ ：０．０３質量％以下、
Ｃｒ：０．５質量％〜１．５質量％、をそれぞれ含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物。
【００３０】
（３）上記の組成成分のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌについては、より好ましくは、
Ｃ ：０．６質量％〜０．８質量％
Ｓｉ：０．０５質量％〜０．８質量％
Ｍｎ：０．７質量％〜１．０質量％以下、
Ａｌ：０．０１質量％〜０．１０質量％、である。
これにより、鋼材に含まれる各元素の短所を抑えつつ、その長所を発現させることができる。本実施形態で作成される鋼材の特長をさらに高めることができる。
【００３１】
（４）また、不可避不純物は、好ましくは、
Ｏ：０．００８質量％以下、
Ｎ：０．０１５質量％以下、である。
これにより、鋼材の特長を損なわないようにすることができる。
【００３２】
（５）なお、本発明の実施形態では、鋳造工程における溶鋼の攪拌を、耐火性の攪拌子を用いて行うのではなく、電磁攪拌で行っている。攪拌子を用いた場合は、固液共存層内で固相が攪拌子の動きを制約するため、固相近傍の濃化液相や液層を十分に攪拌できないことが考えられる。一方、電磁攪拌であれば、固相に制約されることはないので、固相近傍の濃化液相や液層を十分に攪拌することができる。即ち、電磁攪拌の方が固相近傍の液層に直接働きかかえることができるため、攪拌の効果が大きいといえる。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明者が行った実験とその結果を、実施例として説明する。
ＪＩＳ−ＳＵＰ１３鋼（Ｃ／０．６５，Ｓｉ／０．２５，Ｍｎ／０．８５，Ｐ／０．０１０，Ｓ／０．００１，Ａｌ／０．０２０，Ｃｒ／０．７５，Ｍｏ／０．２５ 質量％）を用意した。また、５０ｋｇ溶解用角型鋳型を用意した。さらに、この角型鋳型の側面のうち１つの面に空冷冷媒体を設置し、溶鋼が側面から１方向に凝固して、逆Ｖ偏析が現われやすいようにした。また、この角型鋳型の周囲に小型電磁攪拌装置を配置した。
【００３４】
次に、上記のＪＩＳ−ＳＵＰ１３鋼を、上記の鋳型に鋳込んだ。鋳込み後、冷媒体側から凝固シェルが生成され始めたところで、鋳型の周囲に設置した小型電磁攪拌装置を起動させた。この小型電磁攪拌装置は、溶鋼の凝固が完了した時に停止させた。
また、別途、同じ角型鋳型にＪＩＳ−ＳＵＰ１３鋼を鋳込み、電磁攪拌せずに凝固させた比較材も作った。
【００３５】
これらの鋳片をＬ断面中央で切断し、温塩酸にてマクロエッチングし、逆Ｖ偏析を現出させた。電磁攪拌を実施して作成した鋳片は逆Ｖ偏析が明瞭には確認されなかった。一方、単に凝固させた鋳片（比較材）は、逆Ｖ偏析が明瞭に観察された。以上の結果から、電磁攪拌により逆Ｖ偏析が軽減されていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の鋼材の製造方法は、造塊法で製造される鋼材の製造に適用できる。例えば、風力発電用鋼材のような大型の鋼材のうち、鋳造で製造される鋼材の製造にも適している。
【符号の説明】
【００３７】
１ 鋳型
２ コイル
３ 溶鋼
４ 凝固シェル
５ 磁界
６ 鋼塊
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆Ｖ偏析の濃度を低くできるようにした鋼材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、風力発電は出力が増加する傾向にあり、３ＭＷ、５ＭＷ級のものも製造されようとしている。これら大型（翼の旋回直径が１００ｍを超える場合あり）の風力発電設備には大型の鋼材が使用される場合が少なくない。例えば、主軸用のべアリングは直径が２ｍを超えるものもある。
【０００３】
主軸ベアリングのレース（即ち、ベアリングの球体を受ける部分）は、疲労強度向上のために浸炭焼入れや、高周波焼入れにより強化された後、使用される。特に高周波焼入れの場合には、焼入部に偏析があると鋼材に割れが発生し、ベアリングとして機能しない可能性がある。焼入部に影響を与える偏析は、造塊材（即ち、鋳造により得れらた鋼塊）の場合は、逆Ｖ偏折と呼ばれる。逆Ｖ偏折は、鋼塊のＬ断面でいうと表面と中央の間に位置する偏析であると言われている。
従来、逆Ｖ偏析を低減する方法としては、非特許文献１のように鋳型の幅を狭くする方法、非特許文献２のように中空の鋼塊を製造する方法が挙げられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】木下ら：鉄と鋼、６５（１９７９）４４，
【非特許文献２】加藤ら：鉄と鋼、（１９８０）Ｓ１８３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１に開示されている鋳型の幅を狭くする方法では、鋼材の幅が狭くなるために鍛圧比を十分に稼ぐことができず、内部にザクが残る場合がある。また、上記の方法では、逆Ｖ偏析が発生する範囲は確かに狭くなり、逆Ｖ偏析が発生する範囲が焼入部と重ならないようにすることができる場合は問題ない。しかしながら、逆Ｖ偏析の濃度そのものが低くなるわけではないので、部品の設計上、逆Ｖ偏析が発生する範囲と焼入部とが重なる場合には、割れ等の問題は解決できないと考えられる。
【０００６】
また、非特許文献２に開示されている中空の鋼塊を製造する方法では、部品の焼入部が内面側に位置する場合が多いので、焼入部における逆Ｖ偏析を回避できる可能性がある。しかしながら、中空鋼塊を製造するための設備が特殊であるため、コスト高となり、また安全を確保するために多大な労力を必要とする可能性があった。
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、逆Ｖ偏析の濃度を低くできるようにした鋼材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、逆Ｖ偏析の濃度を低くする（即ち、薄くする）ことができれば、たとえ、逆Ｖ偏析が発生する範囲と部品の焼入部とが重なってしまっても、造塊材の割れを回避することができると考えた。また、一般的に、造塊材は、角棒状又は円柱状に鍛造され、均熱処理により偏析を軽減され、その後部品加工に供される。造塊材の段階で逆Ｖ偏析の濃度が低ければ、均熟処理の時間を低減することができるため、製造コストの面で有利である。
【０００８】
逆Ｖ偏析は、一般的には液相と固相とが共存している固液共存層内で固相から排出された濃化液相の密度が低いために、この濃化液相が浮上することで発生すると言われている。従って、この段階で攪拌により濃化液相を液相と混ぜてしまえば、逆Ｖ偏析の発生を抑制することができると考えた。また、たとえ逆Ｖ偏析が発生したとしても、その濃度を低くすることができると考えた。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
即ち、本発明の一態様に係る鋼材の製造方法は、組成成分として、Ｃ：０．４質量％以上、１．０質量％以下、Ｓｉ：０質量％より大きく、０．８質量％以下、Ｍｎ：０．２質量％以上、１．２質量％以下、Ａｌ：０質量％より大きく、０．２５質量％以下、Ｍｏ：０質量％より大きく、０．４質量％以下、Ｓ：０質量％より大きく、０．０４質量％以下、Ｐ：０質量％より大きく、０．０３質量％以下、Ｃｒ：０．５質量％以上、１．５質量％以下、をそれぞれ含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物である鋼材を製造するに際し、溶鋼を鋳型に注入して鋼塊を鋳造する鋳造工程、を含み、前記鋳造工程では、前記鋳型に注入した前記溶鋼の凝固シェルの厚さが５０ｍｍを超えた時点から、前記鋳型に注入された前記溶鋼のうちの少なくとも９０％以上が凝固するまでの間、前記鋳型内の前記溶鋼を電磁攪拌で攪拌することを特徴とする。
【００１０】
このような製造方法であれば、鋼塊を鋳造する工程で、固液共存層内で固相から排出された濃化液相を、電磁攪拌により液相と混ぜることができる。これにより、逆Ｖ偏析の発生を抑制することができ、逆Ｖ偏析が低濃度化された鋼材を製造することができる。このため、例えば、後の焼入れ工程で、逆Ｖ偏析が発生した範囲と焼入部とが重なる場合でも、逆Ｖ偏析の濃度は低いため、鋼材が割れる可能性を低くすることができる。
また、上記の鋼材の製造方法において、前記鋳造工程の前に、前記溶鋼にＬＦ処理と脱ガス処理とを施す工程、をさらに含むことを特徴としてもよい。このような製造方法であれば、溶鋼に溶け込んでいる不純物元素やガス、溶鋼中の介在物を取り除くことができる。鋼の組成を調整することができる。
【００１１】
また、上記の鋼材の製造方法において、前記鋳造工程では、前記鋳型に注入された前記溶鋼の湯面から前記鋳型の底までの少なくとも上側８０％の範囲において、電磁攪拌用のコイルを前記鋳型を介して対向で配置することを特徴としてもよい。このような製造方法であれば、溶鋼の湯面から鋳型の底までの少なくとも上側８０％の範囲を電磁攪拌で攪拌することができる。固液共存層内の逆Ｖ偏析が発生しやすい範囲において、固相から排出された濃化液相を液相と混ぜることができる。このため、逆Ｖ偏析の発生を効率良く抑えることができる。
【００１２】
また、上記の鋼材の製造方法において、前記組成成分のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌについては、Ｃ：０．６質量％以上、０．８質量％以下、Ｓｉ：０．０５質量％以上、０．８質量％以下、Ｍｎ：０．７質量％以上、１．０質量％以下、Ａｌ：０．０１質量％以上、０．１０質量％以下、であることを特徴としてもよい。このような製造方法であれば、鋼材に含まれる各元素の短所を抑えつつ、その長所を発現させることができる。鋼材の特長をさらに高めることができる。
また、上記の鋼材の製造方法において、前記鋼材は、前記不可避不純物として、Ｏ：０質量％より大きく、０．００８質量％以下、Ｎ：０質量％より大きく、０．０１５質量％以下、をそれぞれ含有することを特徴としてもよい。このような製造方法であれば、鋼材の特長を損なわないようにすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、逆Ｖ偏析の発生を抑制することができ、逆Ｖ偏析の濃度が低い鋼材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る鋼材の製造方法を示すフローチャート。
【図２】実施形態に係る鋳造工程の一例を示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について説明する。
（組成成分）
まず始めに、本発明の実施形態で作成される鋼材の組成成分について説明する。この鋼材は、後述の図１に示すフローチャートの各ステップを順次行うことにより形成されるものである。この鋼材は、その組成成分として、Ｃ（炭素）、Ｓｉ（シリコン）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｍｏ（モリブテン）、Ｓ（硫黄）、Ｐ（リン）、Ｃｒ（クロム）の各元素を有する。また、この鋼材は、上記以外の組成成分として（即ち、残部として）、Ｆｅ（鉄）と不可避不純物とを有する。鋼材における組成成分の割合、即ち、質量パーセント（％）は下記の通りである。
【００１６】
［Ｃ：０．４〜１．０質量％］
Ｃは、焼入れ性の確保、強度の確保のために、０．４質量％以上は必要である。一方、Ｃを１．０質量％を越えて含有させると、特に偏析部で焼き割れが起こりやすくなる。このため、Ｃは０．４〜１．０質量％の範囲に限定した。好ましくは０．６〜０．８質量％の範囲である。
［Ｓｉ：０．８質量％以下］
Ｓｉは脱酸剤として作用するだけでなく、強度の向上にも有効に寄与する。しかし、Ｓｉの含有量が０．８質量％を超えると、被削性及び鍛造性の低下を招く。このため、Ｓｉ量は０．８質量％以下とすることが必要である。なお、強度向上のためには、Ｓｉを０．０５質量％以上とすることが好ましい。
【００１７】
［Ｍｎ：０．２〜１．２質量％］
Ｍｎは、焼入れ性を向上させ、焼入れ時の硬化層深さを確保して疲労強度を向上させるために非常に重要な成分であり、０．２質量％以上は必要である。一方、Ｍｎ量が１．２質量％を超えると、偏析部で高周波焼入れ時に焼割れが発生しやすくなる。このため、Ｍｎは、１．２質量％以下とすることが必要である。Ｍｎのさらなる好適範囲は、０．７〜１．０質量％である。
【００１８】
［Ａｌ：０．２５質量％以下］
Ａｌは、脱酸に有効な元素である。また、焼入れ加熱時におけるオーステナイト粒成長を抑制することによって、焼入れ硬化層の粒径を微細化する上でも有用な元素である。しかし、Ａｌを０．２５質量％を超えて含有させると、その効果は飽和し、むしろ成分コストの上昇を招く不利が生じる。このため、Ａｌは、０．２５質量％以下の範囲で含有させることが必要である。好ましくは、０．０１〜０．１０質量％の範囲である。
【００１９】
［Ｍｏ：０．４質量％以下］
Ｍｏは、焼入性を高め、かつ、強度向上に有用な元素である。しかし、Ｍｏを０．４質量％を超えて添加すると、偏析部で高周波焼入れ時に焼割れを発生しやすくなる。このため、Ｍｏは、０．４質量％以下とすることが好ましい
［Ｓ：０．０４質量％以下］
Ｓは、鍋中でＭｎＳを形成し、切削性を向上させる有用元素である。しかし、Ｓを０．０４質量％を超えて含有させると、粒界に偏析して粒界強度を低下させる。このため、Ｓは０．０４質量％以下に制限した。好ましくは０．０３質量％以下である。
【００２０】
［Ｐ：０．０３質量％以下］
Ｐは、不純物元素として粒界に偏析し、粒界強度を低下させるために０．０３質量％以下にする必要がある。
［Ｃｒ：０．５〜１．５質量％］
Ｃｒは、焼入れ性の向上に有効であり、硬化深さを確保する上で有用な元素で０．５質量％以上は必要である。しかし、Ｃｒを１．５質量％以上含有させると、偏析部で高周波焼入れ時に焼割れが発生しやすくなる。従って、Ｃｒは０．５〜１．５質量％添加する。
【００２１】
［残部］
以上説明した元素以外の残部は、Ｆｅ及び不可避不純物であることが好ましい。不可避不純物としては、０（酸素）、Ｎ（窒素）の各元素が挙げられる。Ｏ、Ｎの含有量は、Ｎ：０．０１５質量％、Ｏ：０．００８質量％までをそれぞれ許容することができる。この範囲であれば、鋼材の特性を損なわないようにすることができる。なお、これら各元素の比率（質量％）は、後述の一次精錬及び二次精錬の過程で、各元素を選択的に除去又は添加することにより、生産される鋼材において、上記の数値範囲に収まるように調整することができる。
【００２２】
（製造方法）
次に、上記の鋼材の製造方法について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る鋼材の製造工程を示すフローチャートである。
まず始めに、図１のステップ（Ｓ）１では、例えば、転炉や電気炉等で原料を溶融し、溶鋼（即ち、溶融鋼鉄）の一次精錬を行う。一次精錬として、例えば脱炭処理を行う。次に、図１のステップ（Ｓ）２では、例えば、溶鋼を転炉から出鋼する（即ち、搬出する）。そして、図１のステップ（Ｓ）３では、例えば、一次精錬後の溶鋼をＬＦ（Ｌａｄｌｅ Ｆｕｒｎａｃｅ：取鍋精錬設備）に導入して、鋼成分の調整および温度制御を行う。ＬＦでは、例えば、取鍋底からＡｒ（アルゴン）を吹き込んで、溶鋼を攪拌しながら精錬する。さらに、図１のステップ（Ｓ）４では、例えば、ＲＨ（Ｒｕｈｒｓｔａｈｌ Ｈａｕｓｅｎ）真空脱ガス装置で、溶鋼に溶け込んでいる水素、酸素、窒素等の脱ガス処理を行い、溶鋼中の介在物の除去を行う。上記のステップ（Ｓ）３及び（Ｓ）４が、溶鋼の二次精錬である。次に、図１のステップ（Ｓ）５では、二次精錬後の溶鋼を鋳型に注入する。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態に係る鋳造工程の一例を示す概念図である。上記のステップ（Ｓ）５では、まず、図２（ａ）に示すような鋳型１を用意する。この鋳型１の外周にはコイル２が配置されており、このコイル２に高周波電流が流れるようになっている。次に、この鋳型１の内部に、二次精錬後の溶鋼３を注入する。
次に、図１のステップ（Ｓ）６では、鋳型１内の溶鋼３を電磁攪拌にて攪拌する。ここでは、図２（ｂ）に示すように、溶鋼３の電磁攪拌により攪拌される範囲を、溶鋼３の湯面から鋳型１の底までの範囲の上側８０％以上とする。溶鋼３の攪拌範囲を、少なくとも上側８０％とした理由は、鋳型１により形成される鋼塊において、逆Ｖ偏析が発生する範囲は、鋼塊の上部８０％までの範囲に集中しているからである。
【００２４】
なお、溶鋼３の攪拌範囲は、鋳型１を介してコイル２を対向で配置する位置を調整することにより、任意の範囲に設定することができる。例えば、溶鋼３の湯面を基準に、鋳型１の少なくとも上側８０％の範囲をコイル２で囲んでおく。即ち、溶鋼３の湯面から鋳型１の底までの長さ（高さ）をＨとし、溶鋼３の湯面から、鋳型１のコイル２で囲まれる部分の下端までの長さ（高さ）をｈとしたとき、ｈ≧Ｈ×０．８となるように、コイル２の配置を予め調整しておく。これにより、溶鋼３の攪拌範囲を、溶鋼３の湯面から鋳型１の底までの少なくとも上側８０％の範囲とすることができる。
【００２５】
溶鋼３の鋳型１への注入を完了した後、凝固シェル４の厚さ（以下、シェル厚ともいう。）が５０ｍｍを超えた時点から、電磁攪拌を開始する。即ち、シェル厚をｄとしたとき、溶鋼３の注入が完了し、且つ、ｄ＞５０ｍｍとなったことをトリガーとして、電磁攪拌を開始する。これは、攪拌により凝固シェル４が破れて、溶鋼３の表面がいわゆる２重肌となることを防止するためである。シェル厚が５０ｍｍを超えていれば、電磁攪拌を開始しても凝固シェル４が破れる可能性は低い。このため、シェル厚が５０ｍｍを超えた時点から、電磁攪拌を開始する。なお、シェル厚は、例えば、耐火性の棒（図示せず）を凝固シェル４に突き刺して、凝固シェル４がどこまで発達しているかを調査することで、測定する。この調査において、溶鋼３の注入完了後から凝固シェル４が５０ｍｍの厚さになるまでの時間を計測しておけば、二回目以降は、経過時間に基づいてシェル厚を判断することができる。
【００２６】
電磁攪拌は、コイル２に高周波電流を流すことにより行う。図２（ｃ）に示すように、高周波電流により、鋳型１内の磁界５の向きは絶えず変化する。この磁界５の変化に応じて溶鋼３中の金属粒子が移動する。これにより、溶鋼３が攪拌される。
電磁撹粋は、鋳型１に注入された溶鋼３のうちの少なくとも９０％以上が凝固するまでの間、持続させる。これは、凝固の途中で電磁攪拌を止めると、止めた後の固液共存層で逆Ｖ偏析が発生するためである。
【００２７】
図２（ｄ）に示すように、鋳型１内で溶鋼が完全に凝固すると、鋼塊６となる。次に、この鋼塊６を鋳型１から取り出す。そして、必要に応じて、この鋼塊６に、疲労強度向上のための浸炭焼入れや、高周波焼入れを行う。上記の製造方法で造られた鋼塊（即ち、造塊材）６は、逆Ｖ偏析の濃度が低いため、焼入れの過程で割れが生じる可能性は低い。その後、鋼塊６は鍛造されて、予め決められた形状の鋼材となる。さらに、この鋼材に（偏析軽減のための）均熱処理を施す。造塊材の段階で逆Ｖ偏析の濃度は低いので、鋼材に対する均熟処理の所要時間も低減することが可能である。この鋼材は、例えば、風力発電装置に使用される主軸ベアリングのレース等、機械構造用部品の加工材として提供される。
【００２８】
（本実施形態の効果）
本実施形態は、次のような効果を奏する。
（１）本実施形態の鋳造工程では、鋳型１に注入した溶鋼３のシェル厚が５０ｍｍを超えた時点から、鋳型１に注入された溶鋼３のうちの少なくとも９０％以上が凝固するまでの間、鋳型１内の溶鋼３を電磁攪拌で攪拌する。これにより、固液共存層内で固相から排出された濃化液相を液相と混ぜることができ、逆Ｖ偏析の発生を抑制することができる。その結果、逆Ｖ偏析が低濃度化された鋼材を製造することができる。このため、例えば、後の焼入れ工程で、逆Ｖ偏析が発生した範囲と焼入部が重なる場合でも、逆Ｖ偏析の濃度は低いため、鋼材が割れる可能性を低くすることができる。
【００２９】
（２）また、鋳造工程の前に、溶鋼にＬＦ処理と脱ガス処理とを施している（二次精錬）。これにより、溶鋼に溶け込んでいる不純物元素やガス、溶鋼中の介在物を取り除くことができる。一次精錬及び二次精錬等により、本実施形態で作成される鋼材の組成成分を下記のようにすることができる。
組成成分として、
Ｃ ：０．４質量％〜１．０質量％
Ｓｉ：０．８質量％以下、
Ｍｎ：０．２質量％〜１．２質量％、
Ａｌ：０．２５質量％以下、
Ｍｏ：０．４質量％以下、
Ｓ ：０．０４質量％以下、
Ｐ ：０．０３質量％以下、
Ｃｒ：０．５質量％〜１．５質量％、をそれぞれ含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物。
【００３０】
（３）上記の組成成分のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌについては、より好ましくは、
Ｃ ：０．６質量％〜０．８質量％
Ｓｉ：０．０５質量％〜０．８質量％
Ｍｎ：０．７質量％〜１．０質量％以下、
Ａｌ：０．０１質量％〜０．１０質量％、である。
これにより、鋼材に含まれる各元素の短所を抑えつつ、その長所を発現させることができる。本実施形態で作成される鋼材の特長をさらに高めることができる。
【００３１】
（４）また、不可避不純物は、好ましくは、
Ｏ：０．００８質量％以下、
Ｎ：０．０１５質量％以下、である。
これにより、鋼材の特長を損なわないようにすることができる。
【００３２】
（５）なお、本発明の実施形態では、鋳造工程における溶鋼の攪拌を、耐火性の攪拌子を用いて行うのではなく、電磁攪拌で行っている。攪拌子を用いた場合は、固液共存層内で固相が攪拌子の動きを制約するため、固相近傍の濃化液相や液層を十分に攪拌できないことが考えられる。一方、電磁攪拌であれば、固相に制約されることはないので、固相近傍の濃化液相や液層を十分に攪拌することができる。即ち、電磁攪拌の方が固相近傍の液層に直接働きかかえることができるため、攪拌の効果が大きいといえる。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明者が行った実験とその結果を、実施例として説明する。
ＪＩＳ−ＳＵＰ１３鋼（Ｃ／０．６５，Ｓｉ／０．２５，Ｍｎ／０．８５，Ｐ／０．０１０，Ｓ／０．００１，Ａｌ／０．０２０，Ｃｒ／０．７５，Ｍｏ／０．２５ 質量％）を用意した。また、５０ｋｇ溶解用角型鋳型を用意した。さらに、この角型鋳型の側面のうち１つの面に空冷冷媒体を設置し、溶鋼が側面から１方向に凝固して、逆Ｖ偏析が現われやすいようにした。また、この角型鋳型の周囲に小型電磁攪拌装置を配置した。
【００３４】
次に、上記のＪＩＳ−ＳＵＰ１３鋼を、上記の鋳型に鋳込んだ。鋳込み後、冷媒体側から凝固シェルが生成され始めたところで、鋳型の周囲に設置した小型電磁攪拌装置を起動させた。この小型電磁攪拌装置は、溶鋼の凝固が完了した時に停止させた。
また、別途、同じ角型鋳型にＪＩＳ−ＳＵＰ１３鋼を鋳込み、電磁攪拌せずに凝固させた比較材も作った。
【００３５】
これらの鋳片をＬ断面中央で切断し、温塩酸にてマクロエッチングし、逆Ｖ偏析を現出させた。電磁攪拌を実施して作成した鋳片は逆Ｖ偏析が明瞭には確認されなかった。一方、単に凝固させた鋳片（比較材）は、逆Ｖ偏析が明瞭に観察された。以上の結果から、電磁攪拌により逆Ｖ偏析が軽減されていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の鋼材の製造方法は、造塊法で製造される鋼材の製造に適用できる。例えば、風力発電用鋼材のような大型の鋼材のうち、鋳造で製造される鋼材の製造にも適している。
【符号の説明】
【００３７】
１ 鋳型
２ コイル
３ 溶鋼
４ 凝固シェル
５ 磁界
６ 鋼塊
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成成分として、
Ｃ ：０．４質量％以上、１．０質量％以下、
Ｓｉ：０質量％より大きく、０．８質量％以下、
Ｍｎ：０．２質量％以上、１．２質量％以下、
Ａｌ：０質量％より大きく、０．２５質量％以下、
Ｍｏ：０質量％より大きく、０．４質量％以下、
Ｓ ：０質量％より大きく、０．０４質量％以下、
Ｐ ：０質量％より大きく、０．０３質量％以下、
Ｃｒ：０．５質量％以上、１．５質量％以下、をそれぞれ含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物である鋼材を製造するに際し、
溶鋼を鋳型に注入して鋼塊を鋳造する鋳造工程、を含み、
前記鋳造工程では、前記鋳型に注入した前記溶鋼の凝固シェルの厚さが５０ｍｍを超えた時点から、前記鋳型に注入された前記溶鋼のうちの少なくとも９０％以上が凝固するまでの間、前記鋳型内の前記溶鋼を電磁攪拌で攪拌することを特徴とする鋼材の製造方法。
【請求項２】
前記鋳造工程の前に、
前記溶鋼にＬＦ処理と脱ガス処理とを施す工程、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の鋼材の製造方法。
【請求項３】
前記鋳造工程では、前記鋳型に注入された前記溶鋼の湯面から前記鋳型の底までの少なくとも上側８０％の範囲において、電磁攪拌用のコイルを前記鋳型を介して対向で配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋼材の製造方法。
【請求項４】
前記組成成分のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌについては、
Ｃ ：０．６質量％以上、０．８質量％以下、
Ｓｉ：０．０５質量％以上、０．８質量％以下、
Ｍｎ：０．７質量％以上、１．０質量％以下、
Ａｌ：０．０１質量％以上、０．１０質量％以下、であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の鋼材の製造方法。
【請求項５】
前記鋼材は、前記不可避不純物として、
Ｏ：０質量％より大きく、０．００８質量％以下、
Ｎ：０質量％より大きく、０．０１５質量％以下、をそれぞれ含有することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の鋼材の製造方法。
【請求項１】
組成成分として、
Ｃ ：０．４質量％以上、１．０質量％以下、
Ｓｉ：０質量％より大きく、０．８質量％以下、
Ｍｎ：０．２質量％以上、１．２質量％以下、
Ａｌ：０質量％より大きく、０．２５質量％以下、
Ｍｏ：０質量％より大きく、０．４質量％以下、
Ｓ ：０質量％より大きく、０．０４質量％以下、
Ｐ ：０質量％より大きく、０．０３質量％以下、
Ｃｒ：０．５質量％以上、１．５質量％以下、をそれぞれ含有し、残部はＦｅ及び不可避不純物である鋼材を製造するに際し、
溶鋼を鋳型に注入して鋼塊を鋳造する鋳造工程、を含み、
前記鋳造工程では、前記鋳型に注入した前記溶鋼の凝固シェルの厚さが５０ｍｍを超えた時点から、前記鋳型に注入された前記溶鋼のうちの少なくとも９０％以上が凝固するまでの間、前記鋳型内の前記溶鋼を電磁攪拌で攪拌することを特徴とする鋼材の製造方法。
【請求項２】
前記鋳造工程の前に、
前記溶鋼にＬＦ処理と脱ガス処理とを施す工程、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の鋼材の製造方法。
【請求項３】
前記鋳造工程では、前記鋳型に注入された前記溶鋼の湯面から前記鋳型の底までの少なくとも上側８０％の範囲において、電磁攪拌用のコイルを前記鋳型を介して対向で配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋼材の製造方法。
【請求項４】
前記組成成分のうち、Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌについては、
Ｃ ：０．６質量％以上、０．８質量％以下、
Ｓｉ：０．０５質量％以上、０．８質量％以下、
Ｍｎ：０．７質量％以上、１．０質量％以下、
Ａｌ：０．０１質量％以上、０．１０質量％以下、であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の鋼材の製造方法。
【請求項５】
前記鋼材は、前記不可避不純物として、
Ｏ：０質量％より大きく、０．００８質量％以下、
Ｎ：０質量％より大きく、０．０１５質量％以下、をそれぞれ含有することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の鋼材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−７９１（Ｐ２０１３−７９１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３７４６７（Ｐ２０１１−１３７４６７）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
[ Back to top ]