JP2006239739A - スラブ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続鋳造機において大規模な設備改造を必要とせず、熱間圧延により鋼板を製造する際における表面疵の発生を十分に抑制することにより、熱延鋼板の歩留りを向上する。
【解決手段】 最大の幅Ｗ１、天地両平面の平均幅Ｗ２及び厚さ方向の中央部における幅Ｗ３が、（１）式：１．０１０≦Ｗ１／Ｗ２、及び（２）式：Ｗ３／Ｗ１≦０．９９０により規定される関係を満足するスラブ１である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スラブ及びその製造方法に関する。具体的には、本発明は、熱間圧延により鋼板を製造する際における表面疵の発生を抑制することができるスラブ及びその製造方法に関する。

通常、熱延鋼板は、連続鋳造法又は造塊法等により製造されたスラブを加熱炉に装入して所定の温度に加熱し、加熱炉から抽出した後にこのスラブに熱間圧延を行うことによって、製造される。

このようにして製造される熱延鋼板の幅方向の両端部であるエッジ部には、表面疵が残存し易いことが知られている。この表面疵が発生し易い原因としては、加熱炉から抽出された後のスラブのエッジ部の温度が他の部位に比較して低下し易いことや、熱間圧延時におけるスラブの中央部及びエッジ部それぞれにおけるメタルフローが異なること等が挙げられる。

前者の原因に対する対策として、例えば、加熱炉の抽出温度を高く設定することや、スラブのエッジ部のみを熱間圧延前に事前に加熱しておくこと等が知られている。しかし、これらの対策を行うと必然的にエネルギーコストの増大を招くこととなるため、製造コストの低減の観点からは好ましいとは言い難い。

特許文献１には、連続鋳造機の鋳型の直下に面取りロールを配置し、この面取りロールにより鋳片を面取り形状に連続ロール加工して、鋳片の両エッジ部における圧延時の大幅な温度低下を抑制してγ組織からα組織への変態を抑制することによって、エネルギーコストの増加を抑制しながら、熱延鋼板の両エッジの近傍における疵の発生を防止する発明が開示されている。

一方、後者の原因に対する対策として、特許文献２には、所定の鋳型を用いて、スラブの幅方向において両端からスラブ幅の１／６の区間の厚さが、これより幅方向の中央寄りの区間の平均厚さよりも大きい横断面形状を有するスラブを製造し、このスラブに熱間圧延を行うことによって、熱延鋼板のエッジ部における表面疵の発生を抑制する発明が、開示されている。
特開２００１−１８０４０号公報 特開平６−３１２２４８号公報

しかし、特許文献１により開示された発明を実施するには、鋳型の直下に面取りロールを配置するという、連続鋳造設備の大規模な改造が必要となり、このような大規模な改造に要する設備費を考えると、簡単には実施できない。

また、特許文献２により開示された発明では、鋳型の各部の寸法を操業時に変更することはできないために鋳込巾の変更を行う操業には適用できないとともに、このような専用の鋳型を製造する必要もあり、製造コストの上昇は否めない。

本発明は、このような従来の技術が有する課題に鑑みてなされたものであり、略述すると、熱間圧延の素材であるスラブの断面形状を特定の形状に限定することによって、上述した課題の解決を図るものである。

すなわち、本発明は、天地両平面の平均幅Ｗ２と、この平均幅Ｗ２を測定する箇所における最大の幅Ｗ１、及び厚さ方向の中央部における幅Ｗ３とが下記（１）式及び（２）式により規定される関係を満足することを特徴とするスラブである。

この本発明に係るスラブは、後述する図１（ａ）及び図１（ｂ）に例示するように厚み方向の略中央部がくびれて天地方向に二つの広面を有するものであり、「天地両平面の平均幅Ｗ２」とは、先ず連続鋳造機により製造されたスラブ１の天側の広面に、鋳造方向と直交する方向へ直尺４をあてた場合に、スラブ１のエッジ部１ｃの近傍でこの直尺４がスラブ１の天側の平面から離れる１ａ点から同一の広面の反対側において同様に直尺４がスラブ１の天側の平面から離れる１ｂ点までの長さを測定するとともに、次にこの広面の地側に存在するもう一つの広面に１ａ点及び１ｂ点からそれぞれ降ろした垂線が交わって形成される二点間の長さを測定することを、スラブ１の鋳造方向に１０００ｍｍおきに３回繰り返すことにより得られる合計６回の測定値の平均値を意味する。

また、「最大の幅Ｗ１」及び「厚さ方向の中央部における幅Ｗ３」は、いずれも、「天地両平面の平均幅Ｗ２」を測定した箇所におけるスラブ１の幅であるから、幅Ｗ１及び幅Ｗ３も、３回の測定の平均値を意味する。

以上の説明では、連続鋳造されたままのスラブにおける測定方法を例にとったが、連続鋳造されたスラブを分塊圧延機等により粗圧延した後のスラブについても全く同様に測定できることは、当然である。

別の観点からは、本発明は、略矩形の横断面形状を有するスラブに、一対の垂直ロール及び一対の水平ロールを有する圧延機のこの一対の垂直ロールによってスラブ幅方向への圧下を行った後、この一対の垂直ロールの間隔をスラブ幅方向への圧下を行う前のスラブの幅に一致する位置に戻し、その状態で一対の水平ロールによりスラブ厚み方向への圧下を行うことによって上述した本発明に係るスラブを製造することを特徴とするスラブの製造方法である。

このように、本発明によれば、連続鋳造機において大規模な設備改造を必要とせず、熱間圧延により鋼板を製造する際における表面疵の発生を十分に抑制することができ、これにより、熱延鋼板さらにはこの熱延鋼板を素材とする冷延鋼板の歩留りを著しく向上させることができる。

以下、本発明に係るスラブと、その製造方法とを実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施の形態のスラブ１の横断面形状を示す説明図であり、図１（ａ）は全体図、図１（ｂ）はエッジ部の拡大図である。

図１（ａ）に示すように、本実施の形態のスラブ１は、最大の幅Ｗ１、点１ａ、１ｂにより規定される幅Ｗ２及び厚さ方向の中央部における幅（（１／２）厚み部における幅）Ｗ３が、（１）式：１．０１０≦Ｗ１／Ｗ２、及び（２）式：Ｗ３／Ｗ１≦０．９９０により規定される関係を満足するものであり、スラブ厚み方向の略中央部がくびれた形状を有する。

これに対し、図２は、一般的な製造方法によって得られる従来のスラブ２の横断面形状を示す説明図である。同図に示すように、従来のスラブ２は、略矩形の横断面形状を呈する。

熱延鋼板に発生する表面疵は、この熱延鋼板の素材であるスラブの横断面形状に著しい影響を受ける。すなわち、図２に示す略矩形の横断面形状を有する従来のスラブ２を素材とする熱延鋼板よりも、図１に示す横断面形状を有する本実施の形態のスラブ１を素材とする熱延鋼板のほうが、表面疵の発生率が極めて小さい。

さらに、図１に示す横断面形状そのものに関しても、上述した（１）式及び（２）式の関係を満足すると、これらの関係を満足しない場合に比較して、表面疵の発生率が顕著に低下する。

熱延鋼板の表面疵は、以下に説明するメカニズムによって発生するものと考えられる。まず、加熱炉から抽出されたスラブのエッジ部は、このエッジ部を除く一般部に比較して温度の低下が著しい。スラブのエッジ部と一般部との間に温度差が生じると、より高温で変形し易い一般部がエッジ部よりも優先的に圧延されるため、一般部とエッジ部との間に生じる塑性変形量の差により、熱延鋼板に表面疵が発生すると考えられる。

このため、熱延鋼板の表面疵の発生を抑制するには、スラブの一般部とエッジ部との間に生じる塑性変形量の差をできるだけ小さくすることが不可欠となるが、従来は、上述したようなエッジ部の予加熱や、面取りロールによるエッジ部の面取り加工等の手段を検討していたため、製造コストや設備費の膨大な上昇を回避できず、結果的にこの手段を実現することは難しかった。

そこで、本実施の形態では、図１に示すように、スラブ１のエッジ部１ｃの直下に位置する一般部である短辺３ａ、３ｂに膨らみを有する横断面形状を有するスラブを素材として熱間圧延を行うことにより、スラブ１の幅方向に関するエッジ部１ｃと、一般部（短辺３ａ、３ｂ）との間に生じる塑性変形量の差を小さくし、これにより、熱延鋼板に発生する表面疵を抑制するものである。

次に、スラブ１の横断面形状を上述した（１）式及び（２）式の関係を満足する形状に限定する理由を説明する。
（１）式により（Ｗ１／Ｗ２）の下限値を１．０１０に限定する理由は、（Ｗ１／Ｗ２）が１．０１０未満になると、スラブ１の幅方向に関するエッジ部と、他の部位との間の塑性変形量の差を十分に吸収することが難しくなり、熱延鋼板における表面疵の発生を抑制する効果が不十分になるからである。このような観点からは、（Ｗ１／Ｗ２）の上限値を規定する必要はないが、目的とする効果を得る上では（Ｗ１／Ｗ２）の上限値は１．０４０で十分である。

また、（２）式により（Ｗ３／Ｗ１）の上限値を０．９９０に限定する理由は、（Ｗ３／Ｗ１）が０．９９０を越えるとスラブ１の圧延方向の伸びが大きくなり過ぎ、スラブ１の表面に圧延方向の引張り応力が大きく作用して、逆に表面疵の発生を生じるおそれがあるためである。このような観点からは、（Ｗ３／Ｗ１）の下限値を規定する必要はないが、小さすぎると中央部が板の内部に取り込まれて疵になるおそれが生じるため、（Ｗ３／Ｗ１）の下限値は０．９５０と定めることが望ましい。

本実施の形態のスラブ１は、以上のように構成される。次に、このスラブ１の製造方法を説明する。
本実施の形態のスラブ１は、例えば分塊圧延ミル等の垂直ロールと水平ロールとを有する圧延設備を用いることにより容易かつ確実に製造することができる。

例えば、略矩形の横断面形状を有するスラブに、はじめに、一対の垂直ロール及び一対の水平ロールを有する圧延機における一対の垂直ロールによってスラブ幅方向への圧下を行い、次に、この一対の垂直ロールの間隔をスラブ幅方向への圧下を行われる前のスラブの幅に一致する位置に戻し、一対の水平ロールによってスラブ厚み方向への圧下を行うことによって、上述した（１）式及び（２）式により規定される関係を満足する、最大の幅Ｗ１、天地両平面の平均幅Ｗ２及び厚さ方向の中央部における幅Ｗ３を有するスラブ１を製造することができる
さらに、上述した（１）式及び（２）式により規定される関係を満足する横断面形状を与える鋳型を備える連続鋳造機を用いて連鋳スラブとして製造してもよいし、熱間圧延の際に実施されるサイジングプレスなどのスラブ幅方向圧下装置に同様のスラブ横断面形状を与えるプレス用金型を用いてもよい。

本実施の形態では、このようにして製造されたスラブ１を素材として熱間圧延を行うことにより、熱延鋼板を製造する。熱間圧延の条件は周知慣用の条件によればよく、本発明では何らの限定も要さないので、熱間圧延の条件に関する説明は省略する。

なお、このようにして製造した熱間圧延鋼板を素材として冷延鋼板を製造すれば、当然のことながら、冷延鋼板の表面疵の発生をも顕著に低減できることはいうまでもない。

さらに、本発明を、実施例を参照しながらより具体的に説明する。
表１に示す組成の鋼を通常の溶製法により溶製し、幅１５００ｍｍ、厚さ２７０ｍｍの鋳型に鋳込んで連続鋳造した。連続鋳造後のスラブは、長さ８０００ｍｍに切断した後、分塊圧延ミルにより以下に列記する方法により圧延した。

（ａ）垂直ロールにより幅サイジング
略矩形の横断面形状を有するスラブに、一対の垂直ロール及び一対の水平ロールを有する圧延機における一対の垂直ロールによってスラブ幅方向への圧下を行う。

（ｂ）垂直ロールを幅サイジング前のスラブ幅（元幅）に開放
この一対の垂直ロールの間隔をスラブ幅方向への圧下を行われる前のスラブの幅に一致する位置に戻す。

（ｃ）水平ロールにより厚み方向に圧下
一対の水平ロールによってスラブ厚み方向への圧下を行う。
このようにして圧延されたスラブの横断面形状を調査し、スラブの最大の幅Ｗ１、スラブの天地両平面の平均幅Ｗ２及びスラブの厚さ方向の中央部における幅Ｗ３を測定した。

そして、製造したスラブを、得られた形状のまま熱間圧延のための加熱炉に装入して所定の温度に加熱してから熱間圧延を行い、熱延コイルとした。この熱延コイルは、全て通常に酸洗及び冷間圧延を経て、１．５ｍｍ厚の冷延コイルとした。

そして、冷延コイルの表面疵の発生個数を、幅位置（エッジ〜２００ｍｍ以内、中央部）毎に測定した。表２に、実験条件と結果をまとめて示す。

表２より明らかなように、従来のスラブを素材とする冷延コイルや、（１）式及び（２）式により規定される関係を満足しない比較例のスラブを素材とする冷延コイルよりも、本発明例のスラブを素材とする冷延コイルのほうが、表面疵の発生率が極めて小さく、事実上零％であった。これは、本発明例のスラブを素材とする冷延コイルの素材である熱延コイルの段階で、表面疵の発生率が顕著に低減されていたためである。

実施の形態のスラブの横断面形状を示す説明図である。 一般的な製造方法によって得られる従来のスラブの横断面形状を示す説明図である。

符号の説明

１ 本発明に係るスラブ
１ａ、１ｂ 稜線
１ｃ エッジ部
２ 従来のスラブ
３ａ、３ｂ 短辺

Claims (2)

1. 天地両平面の平均幅Ｗ２と、該平均幅Ｗ２を測定する箇所における最大の幅Ｗ１、及び厚さ方向の中央部における幅Ｗ３とが下記（１）式及び（２）式により規定される関係を満足することを特徴とするスラブ。
   １．０１０≦Ｗ１／Ｗ２ ・・・・・・・（１）
   Ｗ３／Ｗ１≦０．９９０ ・・・・・・・（２）
2. 略矩形の横断面形状を有するスラブに、一対の垂直ロール及び一対の水平ロールを有する圧延機の当該一対の垂直ロールによってスラブ幅方向への圧下を行った後、該一対の垂直ロールの間隔を前記スラブ幅方向への圧下を行う前の前記スラブの幅に一致する位置に戻し、その状態で前記一対の水平ロールによりスラブ厚み方向への圧下を行うことによって請求項１に記載されたスラブを製造することを特徴とするスラブの製造方法。

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