大口径鋼管の冷却が完了したら何をすべきか

（1）冷却が完了すると、すなわち表面と中心部の温度が完全に等しくなると、表面と中心部の弾性変形も消失し、元の状態に戻ります。冷却過程においては瞬間的な熱応力が発生しますが、冷却終了後の残留熱応力はゼロになります。

（2）もちろん、これは特殊なケースです。急冷過程の初期には大きな熱応力が発生するため、鋼材は依然として比較的高温であり、良好な塑性を有しています。熱応力は大口径鋼管の降伏強度を超え、表面は引張、中心部は圧縮の塑性変形を引き起こし、熱応力が緩和されます。

（3）冷却が進むと、表面の冷却速度は低下し、中心部の冷却速度は上昇する。表面と中心部の温度差は大きな値に達した後、徐々に減少し、それに伴い表面と中心部に作用する熱応力も減少する。

（4）しかし、前述のように予め塑性変形が生じることで、大きな熱応力は低減されます。依然として大きな温度差がある場合、熱応力はほぼゼロになります。このとき、コアは完全に冷却されておらず、冷却中に収縮し続けるため、熱応力が反転し、表層が圧縮され、コアが引張される熱応力が発生します。

（5）そのため、完全に冷却された後、表層部には大きな圧縮残留応力が生じ、中心部には引張残留応力が生じる。溶鋼を鋳型に注入した後、鋳型の吸熱により溶鋼の温度は徐々に低下し、液相線と相線の間で液体から固体へと変化する。この過程を凝固過程と呼び、この遷移期間を凝固期と呼ぶ。

（6）大口径鋼管における引け巣、収縮、熱割れ、偏析、各種気孔、介在物はすべて凝固過程で発生する。したがって、凝固則を理解し、研究し、それを制御することは、高品質で緻密な鋳物を得るために極めて重要である。