JPS6035201B2 - 連続鋳造鋳片の圧延法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は優れた機械的特性を有する鋼材を高い生産性で
圧延によって製造する方法に関するものである。

近年、鋼材の使用量が増加するに伴ない、主として製造
コストの低減、高生産性を意図して、圧延に供される銭
片が大型化する傾向にある。

特に生産性、製品歩留り、および製造コストの面で優れ
ている連続鋳造設備（以下ＣＣと略称する）による連続
鋳造銭片（以下ＣＣ銭片と略称する）の製造が主流にな
りつつあるが、さらに高生産性を狙って銭片厚みが３０
仇肌を越える大型のＣＣ銭片も製造されてきている。他
方、製品の軽量化を図るため、製品厚みを薄くし、強度
の補填は鋼材をより高張力鋼化することによって行なう
方法が近年の趨勢である。

即ちＣＣ銭片厚みが同一である場合、製品になるまでの
圧延加工量は増大することになる。上記２つの理由から
近年製造されている鋼材のＣＣ銭片厚みＤと製品厚みｄ
との比、すなわち圧下比の値は大きくなる煩向にある。

従来はＣＣ鍵片に加えるべき加工量あるし、は圧下比の
値が大きい程、鋼材の具備する機械的特性は向上するも
のと考えられてきたが、実際には圧下比が大きいと機械
的特性が劣化したり超音波深傷欠陥が多発する鋼材が製
造される場合が生じてきている。また、最近海洋開発が
進展するにつれ、海洋構造物に供される鋼材量が急増し
ているが海洋構造物の多くは鋼材の厚さ方向に負荷がか
かり特に厳しい耐ラメラテア特性が要求されている。耐
ラメラテア特性に優れた鋼材は、特殊元素を添加して製
造されるのが通常であるが製造コストが著しく高くなる
欠点を有している。以上の現況を踏まえた上で本発明者
は圧延工程での加工が鋼材の機械的特性におよぼす影響
を詳細に検討し、低コストで高生産性をもち、かつ優れ
た機械的特性、就中、耐ラメラテア性および母材轍性を
有する鋼材を圧延方法を工夫することによって製造する
方法を発明した。

以下に本発明の詳細な説明を行なう。本発明者は鋳造ま
ま状態での材質を劣化させる要因を検討し、圧延加工を
与える過程で、如何にその要因が除去さされていくかを
詳細に探査した。

従来、圧下比が大きくなると鋼材の板厚方向の引張試験
における断面積減少率■ｚが低下することは認められて
おり、またそれが硫化物とくにＭｎＳによるものである
ことも知られている。しかしながら従来の製造法ではす
でにのべたように鞠性を得るために、圧下比を大きくと
らざるを得ず、またぐｚと硫黄含有量との関係も定量的
にはわかっていない。本発明者らはまず通常の鋼材に不
可避成分であるマンガン（Ｍｎ）、硫黄（Ｓ）が溶鋼凝
固過程で、ＭｎＳとして晶出し、その晶出位置が主とし
て櫨枝状晶間で、しかも二次元的配列をなしていること
を明らかにした。

従って鋳造まま状態ではひとたび形成された亀裂が、Ｍ
ｎＳが晶出した面に容易に伝播し、ＣＣ銭片の材質とり
わけ母材靭一性を著しく阻害していることを明確にした
。

圧延加工を与える一つの意義はこの樹枝状晶間に晶出し
たＭｎＳの配列を変えることにあるが、その配列を変え
るに必要な圧延加工量は圧下比にして２程度の軽加工度
で良く、また晶出ＭｎＳの悪影響を除くには少〈とも圧
下比２の加工が必要であるとの知見を得た。この事実は
従来の常識とは異なり、詳細な研究に基づく本発明の最
も特徴とする要点の１つである。すなわちＭｎＳによる
材質劣化を除去するに必要な加工量は圧下比２で良いの
で製品厚みに対し２倍の厚みを持つＣＣ銭片を製造する
ことにより、最も効果的な圧延を行なう‐ことが可能に
なる。さらに詳細にのべればＭｎＳの二次元的配列によ
る材質劣化は母村華及一性のなかでも特にシヤルピー試
験における上棚吸収エネルギーの著しい低下となって現
われるが、母材靭性の別の指標である磯面遷移温度には
顕著な効果は与えず、破面遷移温度を決める主要因はオ
ーステナィト結晶粒度であることが判った。現在通常行
なわれている圧延作業においては、圧延前のＣＣ銭片加
熱によりオーステナィト結晶粒度は０〜−１番（ＡＳＴ
Ｍ番号）に粗大化するので充分良好な破面遷移温度を得
るには圧延によってオーステナィト結晶粒度を細かくす
ることが必須になっており、圧下比として６以上の加工
が与えられねばならないとされている。しかし本発明者
は第２図に示すように、析出物の有効利用あるいはＣＣ
銭片の加熱温度を制御することにより圧延前のＣＣ銭片
のオーステナィト結晶粒度を２番以上好ましくは４番以
上に細粒化しておくことにより、充分良好な破面遷移温
度を得るに必要な圧下比は、２程度の軽加工で良く、ま
た前記のように、晶出したＭｎＳの悪影響を除去するた
めに少くとも２の圧下比の加工が必要であるとの知見を
得た。鋼材を製造するに要するエネルギーを節約する観
点から今後は溶鋼を連続鋳造機により鋳造した後、該Ｃ
Ｃ銭片を冷却して再加熱することなく、直接圧延される
工程が実施されていくと考えられるが、その際は析出物
を有効に利用して圧延前のＣＣ鏡片のオーステナィト結
晶粒度を充分に細かくしておくことが効率的である。な
お本発明では、圧延前のＣＣ銭片のオーステナィト結晶
粒度を充分に細かくしておくことは必須であるが細粒化
の方法、手段には何ら拘束を与えるものではない。ＣＣ
鏡片中に不可避的に含有されているＭｎＳは圧延過程で
圧延方向に伸長していくことは良く知られている。

この為に、製造された鋼材の機械的特性に著しい異万性
が生じ、特に鋼材の厚み方向の特性が極端に劣化する。
近年では海洋構造物はもとより、鋼材の厚み方向に負荷
のかかる場合が多く、圧延方向の母材級性は十分であっ
ても鋼材の特性としては不充分である。鋼材の厚み方向
の特性値で特に問題となるのは耐ラメラテア性である。

この耐ラメラテア性はＭｎＳの伸長と密接な関係を有し
ているが、定量的な関係は得られておらず、圧延技術と
しては未開拓である。本発明者らは硫黄含有量と圧延条
件との関係について詳細な研究を重ねた上で、同特性は
ＣＣ銭片に与えた加工量の目安としての圧下比とＣＣ銭
片中に含まれる硫黄量とに主として支配されること、さ
らにそれが鋼材に要求される板厚方向の引張試験断面減
少率（？ｚ）と特定な関係にあることを見出した。この
関係はＤ／ｄ：Ｃ；器；（１−◇Ｚ）３ ………‘１｝
であらわされる。

これは本発明の最も特徴とする第２の要点である。‘１
ー式においてＤ／ｄは圧下比、ＣＳは重量％で表わされ
るＣＣ銭片中の最大硫黄含有量である。なおめｚは試験
片の原断面積Ａ。と試験後の断面債Ａとにより、中ｚ＝
（Ａ。−Ａ）／Ａ。で与えられる。ところで耐ラメラテ
ア性はぐｚと高い相関があり、めｚが大きい程、耐ラメ
ラテア性が向上することは、例えば「製鉄研究」第２８
６号（１９７５）８２頁により知られている。

ＣＳを一定としたとき、所要の０ｚを与えれば、圧下比
は｛１｝式によって一義的に決定されるのが加工による
ＭｎＳの展伸がめｚを低下させる要因であるのでｍ式に
よって決定される圧下比は上限値に該当する。従って耐
ラメラテア性の確保を目的とする場合はＤ／ｄ≦ＣＳ≧
等。

，（１−◇Ｚ）３で表現される。

また通常、各ＣＣにおける銭片厚みは一定であり、製品
板厚が規定されているときには必然的に圧下比が特定さ
れるが、所要のでｚを確保するには、ＣＳに制限を設け
る必要がある場合がある。

この場合も、耐ラメラテア性はＣＳが低い程良く、Ｃｓ
の値は常に上限値となるので、Ｄ／ｄ≦を生害；（・−
ぐＺ）３ で表現される。

また圧延の生産性およびＭｎＳの伸長のしにくさから、
圧延温度は９００００以上が望ましい。

第１図は、マｚが１５％（破線）および２５％（一点鎖
線）の場合のＤ／ｄがとり得る最大の値を示したもので
ある。またＤ／ｄ＝２に示した実線は、前記のように、
樹枝状晶間に晶出したＭｎＳの配列を変えるに必要な圧
下比および晶出ＭｎＳの悪影響を除くために必要な圧下
比が２であるため、Ｄ／ｄの下限を表わしたものである
。中ｚとして１５％をとった理由はすべての鋼材に完全
な耐ラメラテア性が要求されるものではないこと、同一
形状のＣＣ銭片から様々な製品厚みの鋼材を製造できる
必要があり、そのためには許容圧下比領域が広い方が好
都合であることの主として二点である。

領域Ｐは充分な耐ラメラテア特性を示す０２が２５％以
上となる圧延条件の範囲を示す。

領域Ｐと領域Ｑとが耐ラメラテア性が一応良いとされる
◇ｚが１５％以上の圧延条件である。鏡片の主たる製造
方法であるＣＣ法による錆片の厚さ方向中央部には、い
わゆる中心偏折帯と称する含有成分元素の濃度が高い領
域が存在する。

中心偏析帯の存在は鋼材の機械的特性を劣化させると言
われているが圧延の加工度を強めることにより、サルフ
アブリント、マクロエッチング等のマクロ組織観察では
軽減されていくにも拘らず、その加工によって、富化さ
れたＭｎＳはより延伸し、鋼材の耐ラメラテア性はむし
ろ極端に低下する傾向を示す。すなわち、鋼材の材質に
とっては中心偏析帯に過度な加工を与えることはいたず
らにＭｎＳの伸長を促進することになり、かえって有害
な結果をもたらす。第１図に示すグラフの横軸の硫黄含
有量はＣＣ銭片内にばらつきがある場合には通常の分析
法において測定点とされる領域の平均濃度で最高値を意
味することにする。したがってＣＣ綾片の場合には中心
偏析帯の硫黄含有量を意味する。以上、従釆知られてい
なかった新しい知見を基に構成された研究結果を総合し
て、鋼材の機械的特性を劣化させるＭｎＳを生成する硫
黄の含有量が多い場合には圧下比２の軽圧延加工がむし
ろ好ましく、少ない場合のみ許容圧下比が２以上に拡大
でき、しかもＣＣ鏡片の圧延前のオーステナィト結晶粒
度を２番以上、好ましくは４番以上に細粒化しておくこ
とにより、母材籾性はもとより、耐ラメラテア性にも優
れた鋼材を低コストかつ高に生産性で製造することを可
能とする本発明に到達したものである。

以上は主として鋼板について説明したが、本発明はその
他の鋼材についても同様に適用できるものである。

なお本発明の対象とするＣＣ鏡片の化学成分は下記の低
炭素低合金鋼である。ｔｌ｝ Ｃ：０．０５〜０．２５
％，Ｓｊ：０．０５〜０．６０％，Ｍｎ：０．６０〜１
．９０％を含有する基準低炭素シリコンマンガン鋼。

■ 上記｛１）の基準低炭素シリコンマンガン鋼に、０
．１％以下の山，０．５％以下のＣｕ，２％以下のＮ言
，０．５％以下のＣｒ，０．３％以下のＭｏ，０．２％
以下のＶ，０．１％以下のＮｂ，０．１％以下のＴｊの
うち一種または二種以上を含有する低合金鋼。

次に本発明の実施例について述べる。

用いたＣＣ銭片の基本成分はＪＩＳ規格ＳＭ５０相当で
ある。本発明による圧延法と従釆からの圧延法とを行な
い、機械的特性を比較した。試験結果を第１表に示す。
なお、引張試験片はＪＩＳ規格４号丸樟試験片である。
第１表 機械的性質 （１）のｚは鋼材厚さ方向の絞り値を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼材の機械的特性を充分満足させるための実験
的に求められた圧延条件の許容範囲と本発明が示す計算
式との比較を示す図で破線で示した曲線がめｚ＝１５％
、一点鎖線で示した曲線がめｚ＝２５％となる圧延条件
の許容限界を示す。 第２図は圧延前のＣＣ鋳片のオーステナィト結晶粒度が
細かければ所要の母材級性を得るのに圧下比が小さくて
良いことを示す図である。第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧延によつて連続鋳造鋳片から鋼材を製造するにあ
   たり、連続鋳造鋳片厚みＤ、製品厚みｄとした時、圧延
   前の連続鋳造鋳片のオーステナイト結晶粒度（ＡＳＴＭ
   番号）を２番以上、鋼材に要求される板厚方向の引張試
   験断面積減少率φ＿Ｚと、連続鋳造鋳片の重量％で表さ
   れる最大硫黄含有量Ｃ＿Ｓとに応じてＤ／ｄの値を２≦
   Ｄ／ｄ≦（０．３１）／（Ｃ＿Ｓ＋０．０１）（１−φ
   ＿Ｚ）＾３とすることを特徴とする連続鋳造鋳片の圧延
   法。