JPS58921B2 - 鋳片の圧延法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 近年、鋳片の製造方法として生産性、製造コストの観点
から連続鋳造法（以下ＣＣ法と略称する）が主流になり
つつあるが、ＣＣ法により製造された鋳片の中心部には
多数の収縮性欠陥（以下ザクと略称する）が存在し、圧
延された後でも未圧着の場合には圧延された鋼材の材質
に著しく悪影響をおよぼすことが知られている。

したがって、鋳片に相当量の加工を与えてザクを圧着す
ることが圧延の重要な役割である。

他方鋳片に含まれる介在物（主としてＭｎ５）は、圧延
によって圧延方向に伸長し、特に鋼材の板厚方向の機械
的特性を劣化させる。

本発明は以上のような鋳片の材質劣化要因を考慮に入れ
ＣＣ鋳片から秀れた材質を有する鋼材を製造する圧延法
に関するものである。

以下に本発明の詳細な説明を行なう。

第１にザクの圧着に有効な圧延法について延べる。

ＣＣ法により製造された鋳片の中心部に存在するザクが
鋼材の機械的特性に悪影響を与えることは良く知られて
いる。

特にザクの中に含まれる水素は遅れ破壊の原因にもなる
ので、その除去には非常な努力が払われている。

たとえばＣＣ法における鋳片の引抜速度を遅くすること
はザクの発生を抑える一つの有効な対策として苅られて
いる。

しかしこの方法では鋳片の生産性は極端に低下し、ＣＣ
法の持つ高生産性、低製造コストの特徴を活かすことが
できない。

現在、圧延によって鋳片から鋼材を製造する場合必要と
される製品厚ｄにいたるまでの圧延パスの途中の経過に
対してはザクの圧着の観点からは特に配慮されておらず
、鋳片厚みＤと製品厚みｄとの比Ｄ／ｄ（以下圧下比と
略称する）が十分大きければザクは圧着すると考えられ
ている。

しかし圧下比の値を十分大きくとっても実際のＣＣ鋳片
から圧延された鋼材にはザク未圧着による超音波探傷欠
陥が発生したり、機械的特性が劣化している場合がある
。

しかも後述するように圧下比を大きくとることは、一般
には鋼材の板厚方向および圧延直角方向の引張特性や衝
撃特性を劣化させる。

しかしながらザクを圧着させるためには圧下比を大きく
とることは不可避と考えられてきた。

最近００鋳片から板厚の厚い鋼板の製造が試みられてお
り、住人金属Ｖｏ１．２４．Ｎｏ、１，７９〜８６頁（
１９７２年）２日本鋼管技報Ｎｏ、６９，１〜９頁（１
９７６年）によれば、圧下比３ないし４で熱間圧延を行
なったときに、ＣＣ鋳片中のセンターポロシティは圧着
し、欠陥は認められなかったと報告されている。

しかし、これらの報告には、従来ザク圧着には圧下比が
６以上必要であったのに、報告された鋼板でより低圧下
比でザクが圧着されている理由が明示されていない。

したがって、ＣＣ鋳片中のザクの大きさ、分布などが変
化すると、ザクを圧着するのに必要な圧下比が変わるこ
とが予測される。

そもそもザク圧着を支配する圧延の条件が従来は圧下比
であると考えられてきていたが、その条件自体経験的に
得られているにすぎず、ザク圧着を主に支配する圧延条
件については、十分に理解されているとは言えない状況
であった。

そこで本発明者らはまず圧延によって鋳片内のザクを圧
着させることを意図し、各圧延バストその圧着との関係
を詳細に検討した。

その結果圧下比が大きくても各圧延パスの圧下量のとり
方によってはザクが圧着する場合も圧着しない場合もあ
ることを見出した。

すなわち圧延によってザクを圧着するのに重要なのは圧
下比の太きさよりも、むしろ各圧延パス前後の鋼材厚み
とロール径とで決まる形状比の大きさであることを明ら
かにした。

ただし形状比は、各圧延パス前後での鋼材厚みをｈｌ、
ｈ２、ロール半径をＲとした時 発明の最も特徴とすることはザクの圧着に必要な条件は
形状比が０．８好ましくは１以上であることを見出した
点にある。

なお圧延される鋼材の厚み方向中央部でかつザクが存在
しない場合、形状比は１以上で圧延方向に圧縮応力が働
くことは知られているが、（１）ザクが存在する時には
その部分が不連続体になり、したがってその周囲の応力
分布が複雑化し、従来の研究結果を適用することは出来
ない。

（（１）Ｖ、Ｅ、 Ｐｏｔａｐｋｉｎ ａｎｄ １．Ａ
、Ｂｏｂｕｋｈ：５ｔｅｅｌ ｉｎ ｔｈｅ ＵＳＳＲ
ｌ（１９７１）、６４１）本発明者らは鋳片内の空洞の
圧着について、まず詳細な基礎実験を行ない、圧延条件
と空洞の変形および空洞周辺の歪分布との関係を明らか
にした。

第１図は鋳片内部に人工的な空洞を作り、種種の圧延形
状比で熱間圧延を行なった後に空洞周辺の歪分布を測定
した結果の一例である。

鋳片内部で空洞から十分離れた部分の歪が０．３１の場
合の圧延方向の歪を第１図中の数字と等高線で示しであ
る。

また第２図は、やはり圧延形状比が変化した時の空洞の
圧延方向の直径の変化を示したものである。

なお第１図および第２図の場合の圧延特性値は次のとお
りである。

ロール半径＝１７５ｍｍ 圧延スケジュール 圧延形状比０．６８の場合３０ｍｍ（Ｄ）→２７．５ｍ
ｍ→２５．５ｍｍ→２４．０ｍｍ →２２．５ｍｍ→２１．５ｍｍ（ｄ） 圧延形状比１．０５の場合２９．５ｍｍ（Ｄ）→２５．
Ｏｍｍ→２１．５ｍｍ（ｄ） 圧延形状比１．５０の場合３０．０ｍｍ（Ｄ）→２１．
５ｍｍ（ｄ） これらから圧延形状比が１以下であれば、空洞は鋳片の
平均的な変形量よりも大きく圧延方向に伸び、その両端
の周辺部分の歪量は鋳片健全部の平均歪量より小さいが
、圧延形状比が１を超えると逆に空洞自体は長さが短縮
し、両端周辺部の歪量は平均歪量よりも大きくなること
がわかる。

いいかえれば、圧延形状比が１よりも大きくなれば圧延
時に空洞近傍の変形の不均一さによって空洞の圧着がお
こりやすくなることが明らかになった。

第３図は実際のザクを含む連続鋳造鋳片で、鋳片厚中央
部の見かげ密度と、圧延形状比との関係を示したもので
ある。

形状比が大きくなるにつれて見かけ密度は大きくなり、
形状比が１以上になるとほぼ一定値に近づきザクは圧着
したものと見做せる。

第４図には板厚方向の絞り値（丸棒引張試験片を用いて
観測される断面収縮率でＪＩＳＺ２２４１に定義されて
いる「絞り」の値、延性の目安でこの値の大きい程延性
が優れている。

）と形状比の関係を示す。

形状比１未満ではザク未圧着による白点性欠陥により絞
り値が低いが、ｌになるとザクが圧着して絞り値は上昇
する。

第２に圧延による介在物の伸長が材質に悪影響をおよぼ
す点について述べる。

鋼材中の介在物物にＡ系介在物の伸長度は途中の圧延パ
ススケジュールによってではなく、圧下比によって整理
でき、圧下比が増えると介在物がより伸長して鋼材の機
械的特性とくに板厚方向の特性を劣化させる。

第５図には板厚方向の絞り値が圧下比と共に急激に低下
することを示す。

したかって、この観点からは圧下比は少ない方が望まし
い。

また従来の製造法において圧下比を普通６以上にとる理
由の１つは圧延方向の靭性値を改善することにあるが、
圧延加熱時のオーステナイト粒度をＡＳＴＭ番号２番好
ましくは４番以上にすることによって必要圧下比を減ら
すことができる。

以上ＣＣ法による鋳片から圧延によって鋼材を製造する
場合、その鋼材の材質劣化要因としてザクの未圧着と介
在物の伸長とを考慮に入れて秀れた材質を得ることので
きる新しい圧延法を発明した。

すなわち、形状比が０．８より小さな圧延パスはザク圧
着には無効であるのみならず大任物の伸長をうながし、
鋼材の材質にはかえって有害である。

したがって形状比が０．８好ましくは１．０以上となる
圧延パスでしかも圧下比の値が小さくなる圧延法が最も
好ましいとの結論に達した。

以下に本発明の骨子となる限定理由について述べる。

第３図からも明らかなように、ザクの圧着には形状比０
．８好ましくは１．０以上の圧延パスが必要である。

したがって形状比については０．８以上に限定した。

また形状比０．８以上の圧延パスが少なくとも１回あれ
ばザクは圧着するので圧延パス回数に対する限定条件と
しては１回以上とした。

形状比０．８好ましくは１．０以上の圧延パスを圧延ス
ケジュールの初期に行なうのが最も効果的ではあるが圧
延機の能力鋳片厚みに応じて中期または末期でもよい。

海洋構造物等、板厚方向に負荷がかかる場合、特に耐ラ
メラティア性が問題になる。

耐ラメラティア性の評価には板厚方向の絞り値が用いら
れているが、絞り値が１５％以上なら一応良く２５％以
上あれば耐ラメラティア性はほとんど問題ないと考えら
れている。

したがって鋼材のラムラテイア性を考慮して圧下比制限
に対しては４以下とした。

ただしこの値は絞り値劣化の原因である硫黄の量および
硫化物形態により大きくすることができ、また、実際に
は製品厚みは種々あること、およびすべての鋼材に対し
て完全な耐ラメラティア性が要求されるものではないこ
とを考慮に入れ、耐ラメラティア性が一応良いとされる
１５％以上の絞り値がでる圧下比領域まで限定条件を拡
張することができる。

したがって圧下比制限を６以下とした。

鋳片の全圧下比の下限はとくに規定はしないが、鋳片中
には凝固の際に生じるポロシティザクが存在し、その圧
着にはある程度の変形量が必要であり、第５図に示した
ように１５以上の圧下比は通常必要である。

本発明は限定条件を満していればよく、鋳片の厚みには
何ら拘束を与えるものではない。

鋳片もＣＣ鋳片について説明したが、必ずしも限定の要
はない。

また以上は主として鋼板について説明したが本発明は形
鋼、棒鋼等についても適用できるものである。

次に本発明の実施例について述べる。

用いたＣＣ鋳片の基本成分はＪＩＳ規格５Ｍ５０相当で
ある。

実施例 １ 表１に示す本発明による圧延法と従来からの圧延法とを
行い、機械的特性を比較した試験結果を表２に示す。

なお引張試験片はＪＩＳ規格４号丸棒試験片である。

表２から明らかなように本発明による圧延法を実施する
と特に板厚方向の機械的性質が著しく改善される。

（１） Ｌ方向は圧延方向 Ｚ方向は板厚方向を意味す
る（２）※ 途中破断 値は破断応力を示す。

実施例 ２ ２５０ｍｍ厚に鋳造した連続鋳造鋳片（ＳＭ５０相当基
本成分）を用いて従来法と本発明法による圧延を行ない
、板厚方向の機械的特性値を調べた。

圧延スケジュールを表３に示す。

ＪＩＳ規格４号丸棒引張試験片を用いて調べた機械的特
性値を表４に示すが、本発明になる圧延法を実施すると
著しく改善されることが明らかである。

（１）Ｚ方向は板厚方向を意味する。

（２）５本の試験片を採取しそれぞれの機械的性質を示
す。

（３）※途中破断、値は破断応力を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳片中心部に人工空洞をもうけ、空洞から十分
離れたところの圧延方向の歪が０．３１になるように熱
間圧延した後の空洞周辺の歪分布と圧延時の圧延形状比
との関係を示したものである。 第２図は人工空洞の圧延方向の直径の圧延による変化を
対数歪で表示したものと圧延形状比との関係を示したも
のである。 第３図はＣＣ鋳片か圧延した鋼材の板厚方向中心部の密
度と形状比との関係を示したものである。 第４図は形状比と板厚方向の絞り値との関係を示したも
のである。 第５図は圧下比と板厚方向の絞り値との関係を示したも
のである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱間圧延によって鋳片から鋼材を製造するにあたっ
   て、鋳片厚みＤ、製品厚みｄ、各圧延パス前後における
   鋳片厚みをｈ１．ｈ２．（ｈ１＞ｈ２）、ロール半径を
   Ｒとしたとき、Ｄ／ｄ≦６で、かつ少くとも１回以上の
   圧延パスに対して ることを特徴とする鋳片の圧延法。