JPS61159562A - チタン材料の熱間圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、チタン材料の熱間圧延方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来チタン材料の製造は、真空溶解炉（ＶＡＲ）等によ
り円柱状チタン鋳塊を鋳造し、該搗塊を鍛造し、その凝
固組織を破砕してスラブに成形し、このスラブを圧延し
て所望の大きさ、形状の材料を得ている。しかしながら
この方法は鍛造工程中に温度が低下するために最低２〜
３回、極端な場合には１０回以上の再加熱を行い、スラ
ブ成形を行わねばならず、極めて填雑な工程を必要とし
、その結果コストの上昇を免れ得なかった。

チタン熱延板の製造方法の一例として特公昭５４−２９
４５８号公報所載の発明が知られている。

この発明は、チタンスラブを加熱炉で７００〜９５０℃
に加熱し、ついで熱間圧延を行い、その熱延板を４５０
℃以上の温度で巻取ることを特徴とするものである。す
なわちこの発明は、発明の詳細な説明の記載から明らか
なように、例えば厚さ５０〜１５０５ｍ＋、幅約５００
〜２１００票、長さ４〜１２ｍのスラブから上記の工程
によりチタン熱延板全製造するものである。しかしなが
らこの方法は特許公報には明示されていないが、出発材
料としてスラブを用いる以上、前記のように円柱状鋳塊
を鍛造して製造したものと推定され、従って上述Ｏ問題
を回避し得ない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は、上記のような複雑な工程を省略すること
により、安価にチタン板を製造するために、鋳塊を直接
圧延することに着目し、従来法の問題点について金属組
織的に研究を積み重ねた結果、直接圧延の場合、表面に
しわ疵を生じるおそれがあることおよびこのしわ疵は鋳
塊の結晶粒の大きさの影響を受けているとの知見を得た
。すなわち、鋳塊の結晶粒は粗大で、低温のα相（≦８
８３℃）域で圧延を行った場合には結晶粒を単位とした
表面しわ疵が発生することが判明した。第２図は熱間圧
延工程を示す説明図でＳは鋳塊、Ｒは圧延ロール、Ｓｌ
は熱延材である。また第１図（４）ω）および第２図に
おいてＡは圧延板の表面に圧延方向に平行して発生する
疵、（ト））は側面に発生する凹凸の疵である。図中に
はそれぞれの側面に発生した表面しわ疵の深さを示して
いる。

チタンは常温ではα（ｈ、ｃ、ｐ結晶構造）相であり加
熱すると８８３℃以上の温度でβ（ｂ、　ｃ、　ｃ結晶
構造）相となる。但しその変態温度は固溶元素（Ｃ、Ｎ
　、　Ｏ、Ａｔ、　Ｖ　等）Ｋ！１）ｆｆｉ化−ｊル。

一般に使用されている純チタンではβ相変態点は加熱条
件で８８３〜９１５℃と変化する。またチタン鋳塊の結
晶粒は一般に一８番程度（約５００１ＩＩ＋！の円球に
近い）の粗粒である。この粗粒組織をもつ円柱または偏
平鋳塊を従来は鍛造で、その組織を破砕していたのであ
る。鍛造で結晶粒度の微細化をはかり、その後α相域で
熱間圧延を施す場合（従来法）には本発明で問題とする
圧延しわ疵も問題視されなかった訳である。しかし乍ら
、鍛造を省略し、直接的に鋳塊をα相域で圧延した場合
には従来法で見られなかった表面しわ疵が多発する。α
相（β相変態点以下）で熱間圧延することにより発生し
た表面しわ疵は表面研削仕上げが必要となり、歩留低下
が生じる。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は上記の知見に基づき検討を進めた結果、チ
タン鋳塊を８８３℃以上のβ相温度域において１ノ臂ス
圧下量を少くとも１０％以上で２パス以上かつ全圧下率
で４０％以上の圧延を行い、引続きα相温度域において
２０％以上の仕上圧延を行うと、加工に引続く冷却中乃
至変態中に再結晶し、鋳造時に形成された結晶粒が細粒
となり、熱延により生じた表面しわ疵が小さくなること
を見出した。

本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、鋳
塊から熱間圧延によりチタン板乃至チタンスラブを製造
するに際し、加熱温度９３０〜１０００℃での範囲に加
熱し、この温度（中心温度）で３０分〜２時間の均熱を
行い８８３℃以上のβ相温度域において少くともｌパス
１５チ以上で、２ノ母ス以上、かつ全圧下率で４０％以
上の圧延を施し、さらに８８３℃以下の（β十α）相乃
至α単相の温度域において、２０分以上の圧下率で熱延
仕上をすることを特徴とするものである。

以下本発明の詳細な説明する。

すなわち本発明では円柱または偏平鋳塊を変態温度（８
８３℃〜９１５℃）プラス１０℃以上のβ相域に加熱す
る。目標は９３０℃以上が好ましく、さらに冒温β相に
加熱しても、表面しわ疵の防止効果は変らない。しかし
１０００℃以上の一度では、酸素、水素の吸蔵が多くな
り、さらに表面　。

酸化も生ずるので、上限温度ｔ−１０００℃とした。

保定時間は３０分未満では鋳塊内部の温度が不均一であ
る。また２時間以上の均熱時間ではＴｉ　　鋳塊表面層
に水素、酸素吸蔵による表面硬質層が厚く生じるので、
３０分ないし２時間の保定か好ましい。表面しわ疵を抑
制できる熱間圧延／４’ス条件は圧延温度、熱延圧下率
、ロール条件に大きく左右される。歩留向上に寄与する
β相温度域において、少くとも１０％以上の１パス圧下
童で２ノぐス以上、かつ全圧下率で４０％以上の熱間圧
延を行い、β相結晶粒を破砕する。（なお、このときβ
相結晶は静的にも再結晶することは好ましい。）この場
合１　ノ４ス当９１０％以下の圧延では表面しわ疵に及
はす熱間加工の効果が認められない。またチタンは熱電
導性が悪いので１パス当り１（１未満の圧延率で多回数
の熱間圧延を行うと、ロールと接触した表面のみが温度
低下し、板厚方向の圧延方向への展伸性が悪くなる。１
回の加熱で製品を作るには工業的にもβ相での１パス当
り高圧下率の圧延が好ましい。但し加熱時に鋳塊表面層
に形成されたスケール、酸化層等は１ノ臂ス１０チ未満
の熱間圧延で破砕、剥離する効果があるので、熱間圧延
の初段に２回程度の軽圧下を行ってもよい。

次にβ相における全圧下率について説明する。

β相での全圧下率が高いほど細粒となり、表面しわ疵は
発生しにくくなるが全圧下率が３０％未満では組織の破
砕効果が小さく、４０％以上が表面しわ疵の抑制に最適
である。またｂｅｅ体心立方晶のβ相は塑性すべりの系
も４８と多いために変形が容易であり、熱間圧延時に幅
広がり等、も大きいので製品の幅出しに活用できる効果
もある。またストレート圧延、リバース圧延およびクロ
ス圧延のいずれにおいても上述の熱延／４ス条件が確保
されれば表面しわ疵を少くすることができる。

次に８８３℃以下の（β＋α）相乃至α単相の温度域に
おいてさらに２０％以上の熱延を行う理由について説明
する。すなわちとの熱延を実施するとα相の結晶粒はさ
らに細かくなり、表面しわ疵の高さまたは粗さは小さく
なるからである。

また以上に述べたロール条件は、上下の等周速圧延でそ
の効果を確認したがβ相温度域で異周速ロールを用いて
も表面しわ疵を小さくすることができる。

またチタン鋳塊の加工雰囲気は特定はしないが、不活性
ガスを活用して表面酸化を抑制することが最も好ましい
。高温に加熱すると、チタン鋳塊の表面に酸素や水素の
富化した層が形成されるが、これ全抑制するために鋳塊
の表面に酸化防止剤を塗布してβ相熱延を行うことによ
り表面しわ疵の少い美麗なチタン板あるいはチタンスラ
ブを製造することができる。

（実施例） 次に実施例を挙げて本発明全具体的に説明する。

〈実施例１〉 実験室にてＴｉの熱延実験を行い表面疵と加熱温度の関
係ｔ−調査した。

工業用純チタンの鋳塊〔４００φ×３５０■長さ）から
、厚み５５ｍ及び１２０ｍ、幅、２４０■、長さ７０ｍ
の熱延用素材を各１０ケ切り出し、５．５■及び５５ｍ
厚に熱延仕上を行い、熱延条件と熱延板しわ疵の関係を
調査した。各試料には熱電対をつけて熱延温度を管理し
、圧延した。

第１表、第２表は熱延パス条件を示す。第３表はチタン
熱延条件と表面しわ疵の関係を示す。

これからα単相域加熱圧延の８８０℃材には表面しわ疵
が顕著に発生し、９５０℃、１０００℃のβ相域加熱圧
延材は少いことがわかる。

〈実施例２〉 鋼板用実機熱間圧延機を用いて下記の条件下でチタン熱
延板を製造した。

工業用純チタンの鋳塊（７０４φＸ２０７１）ｒ＋ｇ長
）２個をウオーキングビーム式加熱炉で９５０℃。

８８０℃にそれぞれ２時間均熱保定した。その後９５０
℃加熱材は９５０℃で熱間圧延を開始し３／４’スのス
ケールオフ圧延と５ノ臂スの粗圧延を粗圧延機でリバー
ス圧延を行った。それに続りで仕上圧叛機を用い９００
℃から８２０℃の温度域で７ノスの仕上圧延を行い、ト
ータル・マス回数１４回で５５１厚のチタン熱延板を製
造した。比較のために８８０℃加熱材についても８８０
℃で熱間圧延を開始して７１０℃で全ノヤス回数１７回
で５５朋厚に仕上圧延を行った・それらの熱延パス条件
を第４表に示す。８８０℃加熱・熱延材の変形抵抗は９
５０℃（ロ）加熱・熱延材に比べて高いので圧延パス回
数が多くなった。

〈実施例３〉 分塊用実機熱間圧延機を用いて、下記の条件でチタンス
ラブを製造した。

工業用純チタンの鋳塊（７１４φＸ２，０１ＯＨ長）２
個を均熱炉で中心温度で９５０℃、８８０℃とし、それ
ぞれこの温度に１．５時間均熱保足した。

その後９５０℃加熱材は９３０℃で圧延を開始シ、トー
タルノ４ス回数１８ノ々ステリバース圧延ｔ−行ない１
８０Ｉ＋ｌＩＩ厚のチタンスラブを製造した。この時の
仕上温度は８４５℃であった。圧延・マス条件を第５表
に示す。

比較のために８′８０℃加熱材についても８６０℃で圧
延を開始して全パス回数３３回、仕上温度７６０℃で１
８０朋厚のスラブ圧延を行なった。

８８０℃加熱圧延材の変形抵抗Ｆｉ９５０℃（ロ）加熱
圧延材に比べ高いので圧延７４１回数が多くなった。

第　　５　　表 分塊圧延パス回数と圧下率（％）及び圧延温度加熱温度
　９５０℃Ｘ４．ＯＨｒ ■：材料のターン位置 実施例２及び３の加熱温度および熱延条件と表面しわ疵
の関係を第３図に示した。なおここで見られる表面しわ
疵は実施例１の実験室熱延結果と類似の結果が得られた
。またチタンスラブ熱延板の表面しわ疵は製品からグラ
インダー等で研削除去したｉを計量した。また歩留は表
面しわ疵、表面酸化層、硬質層の研削量および熱延板の
前後端の切捨て量も計量し算出した。なお鍛造を含んだ
従来法はこれまでの実績を示した。第３図に示すように
従来法の製品歩留と対比すると本発明のそれははるかに
大きいことがわかる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によればチタン鋳塊から直接
板またはスラブを製造することができ、従って工程の省
略を図ることができ、しかも熱延による表面しわ疵の発
生を抑制することができるので大幅な歩留向上を図るこ
とができる等その効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ハ））は本発明によるチタン熱延板の表面しわ
疵の外観を示す板側面の図および縦断正面図、第１図の
）＃′ｉ比較例によるチタン熱延板の表面しわ疵の外観
を示す板側面の平面図および縦断正面図、第２図はチタ
ン材料の熱延工種としわ疵の発生状況を示す説明図、第
３図は従来法と本発明方法の工程、表面しわ疵および製
品歩留を示す説明図である。 Ｓ：鋳塊、Ｓｌ　：圧延材、Ｒ：圧延ロール、Ａ：圧延
材の表面に発生した表面しわ疵、Ｂ：圧延材の側面に発
生した表面しわ疵、Ｌ：圧延方向。 ＣＢ） 第２１ 第３図 手続補正帯（自発） 昭和６０年７月２日 特許庁長官　志　賀　　　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許蝕第２７８７３６号 ２、発明の名称 チタン材料の熱間圧延方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 （６６５）新日本製鐵株式會社 ゛　　代表者　武　　１）　　　豊 ４代理人〒１００ 東京都千代田区丸の内二丁目４番１号 ５、補正命令の日付　昭和　　年　　月　　　日６、補
正の対象 （す明細書５頁１２行「１パス１５％以上で」を「１パ
ス１０％以上で」と補正する。 （２月明６頁１６行「ｌパス当り１０％以下の」を「ｌ
パス当り１０％未満の」と補正する。 （３）同１０頁第１表中、試料名５ＰＡＡ４の熱延温度
（’Ｃ）と圧下率（％）Ｒ１の欄「９７０℃」を「８７
０℃」と補正する。 （４）同１６頁３行［加熱温度　９５０℃Ｘ４．ＯＨｒ
　Ｊを「加熱温度　９５０℃」と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋳塊から熱間圧延によりチタン板乃至チタンスラブを製
   造するに際し、加熱温度９３０〜１０００℃で３０分〜
   ２時間の均熱を行い、８８３℃以上のβ相温度域におい
   て、少くとも１パス１０％以上で、２パス以上、かつ全
   圧下率で４０％以上の圧延を施し、さらに８８３℃以下
   の（β＋α）相乃至α単相の温度域において、２０％以
   上の圧下率で熱延仕上をすることを特徴とするチタン材
   料の熱間圧延方法。