JPS5852444B2 - 熱間圧延時の鋼片表面割れ抑制法 - Google Patents

熱間圧延時の鋼片表面割れ抑制法

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JPS5852444B2
JPS5852444B2 JP53156669A JP15666978A JPS5852444B2 JP S5852444 B2 JPS5852444 B2 JP S5852444B2 JP 53156669 A JP53156669 A JP 53156669A JP 15666978 A JP15666978 A JP 15666978A JP S5852444 B2 JPS5852444 B2 JP S5852444B2
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洋夫 鈴木
哲 西村
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/02—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling heavy work, e.g. ingots, slabs, blooms, or billets, in which the cross-sectional form is unimportant ; Rolling combined with forging or pressing

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミキルド、アルミセミキルドまたはアルミ
・シリコンキルド鋼等一般建築素材、造船用、機械構造
用鋼、線材等に供されるSi、Mnを主成分とする炭素
鋼ないしはNb、Vを含有するラインパイプ用、もしく
は油井管用素材等の鋼種において、造塊もしくは連続鋳
造直後の鋼片をただちに熱間圧延を行なう(以下直送圧
延と称する)か、または造塊もしくは連続鋳造後そのま
ま鋼片を保熱炉に装入してから熱間圧延を行なう(以下
ホットチャージ圧延と称する)プロセスにおいて、熱間
圧延時の鋼片の割れを抑制する方法に関するものである
。
従来の鉄鋼材料製造プロセスは以下のような方法が採用
されていた。
すなわち、転炉ないしは電気炉で溶製された溶湯は次に
示すような ■ 造塊→n→ヒI漏→分塊圧延 →目予戸四〇−+ロ→熱間圧延 ■ 連続鋳造→置砺璽う巨司→匹電I→熱間圧延 ■ないしは■の工程を経ていた。
しかしながら、近年製造工程の省略化による生産性の向
上と熱エネルギー原単位の低減による省エネルギーを目
的として、■ないしは■の工程から旧印をつけた精整工
程と加熱工程とを省略するプロセスとして、前述の直送
圧延ないしはホットチャージ圧延プロセス技術の開発が
注目を浴びるようになってきた。
かような新プロセスへの移行のためには製品材質の保証
がなされるのは当然であるが、加うるに鋼片表面割れの
生成防止策の開発が必須となる。
本発明者らは本プロセス開発のために長年無欠陥鋼塊な
いしは無欠陥鋳片の製造法に関する検討と熱間圧延時の
割れ防止策の研究開発に努力を積み重ねてきた結果、以
下の諸点を明らかにした。
すなわち、従来の冷片を再加熱圧延し、ざらに冷片にし
て疵取りを行なった後再加熱−圧延を施すプロセスにお
いては冷却−加熱のくり返し熱処理により、鋳造組織の
破砕、凝固時の粒界への偏析・析出の軽減、オーステナ
イト粒の微細化に加えて、熱間加工性に有害な働きをす
るS、P、0等の元素が硫化物、リン化物、ならびに酸
化物として粒内に固定される。
従ってアルミキルド、アルミシリコンキルド鋼等一般構
造用鋼に供されているSi、Mnを主成分とする炭素鋼
、ないしは含Nb、V鋼においても従来の再加熱・圧延
プロセスにおいては熱間加工時の割れ疵はほとんど問題
視されない程疵発生は軽微であった。
それに反して直送圧延、またはホットチャージ圧延プロ
セスにおいては溶融−凝固−冷却過程でデンドライト界
面とか、オーステナイト粒界面上に上述したような諸元
素の偏析、析出が生じ、そのために熱間加工による引張
応力が加わると粒界割れをひき起し、鋼片表面疵を発生
する。
従って、かかる新プロセスにおいては熱間加工性に有害
な元素をあらかじめ以下に述べるような量にまで制限し
ておくか、あるいは、析出物の析出特性を制御すること
が肝要である。
本発明で対象とするような51−Mn鋼においては、P
を0.02φ以下、Sを0.01φ以下、さらにはO(
酸素)を0.001%以下に抑えることにより、熱間加
工性は大巾に改善されるが、安価な鋼種において脱硫と
か脱リンプロセスの導入は生産コストの上昇につながり
、工業的にはかならずしも最善の策とはならない場合が
ある。
そこで本発明者等は熱間加工性に有害なP、S。
0、N等の元素の偏析・析出がある特定の温度域におい
て生じることに着目してこれらの元素の析出形態を制御
することにより鋼片の熱間割れ抑制法を開発した。
以下本発明の内容を詳述する。
第1図には連続鋳造した鋳片あるいは造塊した鋼塊の直
送圧延(第1図の)、ならびにホットチャージ圧延(第
1図■)における鋼片の受ける温度履歴ならびに加工履
歴を模式図的に示した。
直送圧延ならびにホットチャージ圧延では、旧来の再加
熱・圧延プロセス(第1図■)と違い鋼片を室温まで冷
やすことなく、熱間圧延ないしは加熱炉に装入した後圧
延することを特徴としている。
かかる熱間圧延において通常の圧延温度域である120
0〜900°C温度域で連続多パス圧延を行なった際に
は、1〜5パス目の圧延で鋼片の表面に横割れあるいは
鋼片エッヂ部に耳割れが発生し、それに引き続く連続圧
延中に割れが拡大し表面疵として残存し、それらの疵の
ひどい場合には製品として使用に耐えないものが出て歩
留りの低下を来たしてしまうことが多々ある。
特にp、s、o。N、A1等をある量販上に含有した鋼
においては、直送圧延ないしはホットチャージ圧延に際
して最初の数パス圧延を1140〜900℃温度域で行
なった場合には鋼片の表面割れが顕著になる。
この新プロセスにおける熱間圧延時の割れ機構について
は後述するシミュレーション実験法等を用いて研究を重
ねてきた結果、以下の諸点が明確になった。
すなわち、溶融−凝固−冷却時に(Fe、Mn)S 、
(Fe 、Mn)0.AA’N等がデンドライト界面な
いしはオーステナイト粒界面に析出した場合、熱間圧延
等によりある値以上の引張応力が負荷されると割れが生
成する。
直送圧延ないしはホットチャージ圧延時の鋼片の熱間加
工性を評価するためのシミュレーション実験法について
説明する。
通電加熱による横型引張試験機を用いて、10朋φの断
面をもつ試験片を−たん溶融し、それに引き続く凝固−
冷却時に熱間圧延に相当する変形速度(50mm/5e
c)で一軸引張を行ない、各温度における断面収縮率を
測定する。
この実験手法で得られた断面収縮率の値と実際の大形熱
間圧延機を用いての直送圧延ないしはホットチャージ圧
延時の表面割れとの相関を整理したところ、第2図に示
すようにシミュレーション実験法により1300〜90
0℃の温度域での断面収縮率が60%以上を示す鋼にお
いては、直送圧延ないしはホットチャージ圧延時に表面
割れ発生頻度が非常に少なくなる。
逆に断面収縮率60φ未満になると表面割れが多発する
傾向にある。
従って熱間加工性はシュミレーション実験において、1
300〜900℃温度域で断面収縮率の最小値が60斜
を超えるかどうかで判断しうろことになる。
さらにここで述べたシミュレーション法を用い、溶融−
凝固−冷却時の粒界析出特性を調べた結果の一例を第3
図に示す。
この図は大気炉溶製の0.13%C−0,2%S i−
0,4%Mn−0,021φP−0,017%S (い
ずれも重量φ)の鋼を用い、−たん再溶融した後200
C/secの冷却速度で凝固−冷却させ各温度で焼入れ
、オーステナイト粒界に析出した準安定な(Fe、Mn
)Sならびに(Fe、Mn)0析出物の析出開始温度な
らびにそれらの準安定な析出物が球状化、粗大化開始す
る温度・時間曲線を示したものである。
なおここで(Fe、Mn(Sと書いたのはFeとMnと
Sよりなる複合析出物を意味する。
これらの析出物の析出挙動と熱間加工性とは非常に密接
に関連しており、たとえば第3図中の■曲線に沿うよう
な熱履歴のもとに1140〜900℃温度域で直接加工
を施した場合には、熱間カロ工性も著しく悪く(表面割
五感受性大)、さらにシミュレーション実験における1
140〜900℃温度域の断面収縮率の値も60%以下
となり、激しい場合には10優に満たないものもある。
他方、第3図中の■曲線に沿うような熱履歴のもとに1
140〜900°C■特許請求の範囲 1 鋼片の直送圧延もしくはホットチャージ圧延におい
て、溶融凝固に引き続く冷却過程中、熱間圧延開始温度
までの間を0.01〜b 冷却を施した後、圧延を行うことを特徴とする熱間圧延
時の鋼片表面割れ抑制法。
発明の詳細な説明 本発明はアルミキルド、アルミセミキルドまたはアルミ
・シリコンキルド鋼等一般建築素材、造船用、機械構造
用鋼、線材等に供されるSi、Mnを主成分とする炭素
鋼ないしはNb、Vを含有するラインパイプ用、もしく
は油井管用素材等の鋼種において、造塊もしくは連続鋳
造直後の鋼片をただちに熱間圧延を行なう(以下直送圧
延と称する)か、または造塊もしくは連続鋳造後そのま
ま鋼片を保熱炉に装入してから熱間圧延を行なう(以下
ホットチャージ圧延と称する)プロセスにおいて、熱間
圧延時の鋼片の割れを抑制する方法に関するものである
。
従来の鉄鋼材料製造プロセスは以下のような方法が採用
されていた。
すなわち、転炉ないしは電気炉で溶製された溶湯は次に
示すような ■ 造塊→U→i→分塊圧延 、[;≧9ヨ→ロ→熱間圧延 ■ 連続鋳造→一転5う彰司→匹寛清→熱間圧延 ■ないしは■の工程を経ていた。
しかしながら、近年製造工程の省略化による生産性の向
上と熱エネルギー原単位の低減による省エネルギーを目
的として、■ないしは■の工程から[コ印をつけた精整
工程と加熱工程とを省略するプロセスとして、前述の直
送圧延ないしはホットチャージ圧延プロセス技術の開発
が注目を浴びるようになってきた。
かような新プロセスへの移行のためには製品材質の保証
がなされるのは当然であるが、加うるに鋼片表面割れの
生成防止策の開発が必須となる。
本発明者らは本プロセス開発のために長年無欠陥鋼塊な
いしは無欠陥鋳片の製造法に関する検討と熱間圧延時の
割れ防止策の研究開発に努力を積み重ねてきた結果、以
下の諸点を明らかにした。
すなわち、従来の冷片を再加熱圧延し、ざらに冷片にし
て疵取りを行なった後再加熱−圧延を施すプロセスにお
いては冷却−加熱のくり返し熱処理により、鋳造組織の
破砕、凝固時の粒界への偏析・析出の軽減、オーステナ
イト粒の微細化に加えて、熱間加工性に有害な働きをす
るS、P、0等の元素が硫化物、リン化物、ならびに酸
化物として粒内に固定される。
従ってアルミキルド、アルミシリコンキルド鋼等一般構
造用鋼に供されているSi、Mnを主成分とする炭素鋼
、ないしは含Nb、V鋼においても従来の再加熱・圧延
プロセスにおいては熱間加工時の割れ疵はほとんど問題
視されない程疵発生は軽微であった。
それに反して直送圧延、またはホットチャージ圧延プロ
セスにおいては溶融−凝固−冷却過程でデンドライト界
面とか、オーステナイト粒界面上に上述したような諸元
素の偏析、析出が生じ、そのために熱間加工による引張
応力が加わると粒界実施例 3 C0,31%、Si0.15%、Mn0.85%。
Po、023φ、So、022φ、AlO,05咎。
Nb0.03%(いずれも重量パーセント)の組成*中
を有する鋼を真空溶解炉で溶製しく25kg)、実施例
2と同様な熱履歴のもとに熱間圧延を施した。
結果は第2表に示す通り、冷却速度が1℃/5ecJl
下の緩冷却の場合には鋼片表面割れが極微となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は各種の製造プロセスの模式図、第2図はシミュ
レーション実験結果と直送圧延時の鋼片表面割れの相関
を示す図、第3図は準安定および球状析出物の析出曲線
図、第4図は断面収縮率の最小値の冷却速度依存性を示
す図表である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 鋼片の直送圧延もしくはホットチャージ圧延におい
    て、溶融凝固に引き続く冷却過程中、熱間圧延開始温度
    までの間を0.01〜b 冷却を施した後、圧延を行うことを特徴とする熱間圧延
    時の鋼片表面割れ抑制法。
JP53156669A 1978-12-19 1978-12-19 熱間圧延時の鋼片表面割れ抑制法 Expired JPS5852444B2 (ja)

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JPS5584203A JPS5584203A (en) 1980-06-25
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