JP2007050434A

JP2007050434A - 熱間鍛造に適した太径鋼材の製造方法

Info

Publication number: JP2007050434A
Application number: JP2005238035A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nagano; 慎一永野
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2005-08-18
Filing date: 2005-08-18
Publication date: 2007-03-01

Abstract

【課題】表面傷のない、かつ、長手方向の始端側と終端側とにおける径の差異が小さく、かつ、重さの変動のない熱間鍛造に適した太径の鋼材を圧延により製造する方法を提供することである。
【解決手段】連続鋳造による引抜きした断面積Ｓ₀は３８０ｍｍ×４９０ｍｍの連鋳片のブルームを一旦外出しによりクールダウンし、この後に再び分塊圧延温度に加熱して分塊圧延して径１６５ｍｍの丸鋼材とし、得られた分塊圧延後の径１６５ｍｍの丸鋼材の表面に生成の黒皮をその鋼材の表面と共に１．６〜４．７ｍｍの厚さピーリングにより除去し、熱間鍛造に適した太径鋼材に製造し、鋼材表面に存在する圧延疵を皆無にして疵保証精度を向上し、長手方向の径の大きさの変動および重さの変動を極めて小さい０．４％とした。
【選択図】なし

Description

この発明は、連続鋳造による断面角形のブルームを分塊圧延して太径丸鋼材とし、太径丸鋼材の表面に有する黒皮をピーリングにより除去し、熱間鍛造に適した太径鋼材とする方法に関し、特に鋼材表面に圧延疵がなく、かつ、寸法の差異の少ない太径鋼材とする方法に関する。

従来、太径鋼材の製造では、先ず、連続鋳造によるブルームをクールダウンした後、再加熱して断面角形の鋼材に分塊圧延する。この分塊圧延した断面角形の鋼材は、その表面に圧延ままの黒皮を有している。さらに、この黒皮の表面には、分塊圧延における圧延疵などの表面疵を有する。そこで、この表面疵をホットスカーフすることにより除去し、さらに、例えば、この断面角形の鋼材を仕上げ圧延により太径の丸鋼材とし、次いで、矯正加工し、さらに、矯正加工した太径の丸鋼材を検査した上で鍛造工程へ供給する。

次いで、鍛造工程では、例えば軸受などインナーレースやアウターレース用のリング状素形に鍛造するために、丸鋼材を適宜長さの円盤に切断した後、加熱して据え込み鍛造して中心部を肉薄にする。さらに、この据え込み鍛造品の肉薄の中心部を打ち抜いてリング状素形とする。さらに、得られたリング状素形を、例えば、ローリングにより転造し、さらにサイジング処理をし、旋削加工をした後、浸炭処理して軸受用のインナーレースやアウターレースのリング製品とする。

上記した大径鋼材の円盤状の切断材を据え込み鍛造するとき、大径鋼材の上記圧延時に円盤状の切断材の表面に表面疵を有するものでは、この鋼材表面に有する表面疵に起因する鍛造割れが発生する。さらに大径鋼材の上記圧延時に長手方向の先端と後端で径の大きさの寸法変動が大きく、このために上記のように鍛造のため円盤材に切断した際に、同一長さの切断材でありながら、その重さにバラツキが発生する問題が有る。さらに、連続鋳造により引抜き、連続鋳造設備から一旦外出しし、クールダウンして外部冷却するとき角材への分塊圧延のために再加熱を要するためと、角材への分塊圧延と丸鋼材への仕上げ圧延のために２台の異なる圧延機を必要とするために、この従来法では製造コストが高い問題があった。

一方、このような連続鋳造による鋳片を分塊圧延して得た鋼片において、その表面品質をより良好なものとするために鋼材をスカーフィングすることが記載されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この記載の技術も上記したと同様に従来の技術に過ぎないものである。

特開平１１−２５４１１５号公報（段落０００２）

本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点を解消し、表面傷のない、かつ、長手方向の始端側と終端側とにおける径の差異が小さく、かつ、重さの変動のない熱間鍛造に適した太径の鋼材を圧延により製造する方法を提供することである。なお、本発明において、大径とは直径が１５０ｍｍ以上の丸棒の鋼材をいう。

この熱間鍛造に供される太径の鋼材の従来の製法では、先ず、連続鋳造装置より引き抜いたブルームを一旦外出ししてクールダウンした後、再び加熱して分塊圧延し、さらに仕上げ圧延して目的の大きさ径の鋼材を得ていた。ところで、上記の分塊圧延した鋼材は圧延ままの黒皮の状態なので、この鋼材表面には分塊圧延により生じた圧延疵が存在する。この圧延疵は検査の際に非破壊検査され、検出可能な深さ０．２ｍｍ以上の圧延疵は除去されるが、深さ０．２ｍｍ未満の疵は、検出されないで、そのまま次工程に送られ、次工程の鍛造の際に、この疵は割れを生じる要因となる。

さらに、上記の分塊圧延中の鋼材の先端側と後端側とでは、圧延ロールの通過時間に差が生じるので、圧延ロール通過後の鋼材の先端側と後端側との温度に差が生じる。この結果、鋼材の先端側と後端側との間で収縮量が異なることとなる。このために長手方向の先端側と後端側とで圧延鋼材の径方向の大きさに差が生じる。さらに、鋳片毎のほかに圧延順によっても温度差が生じるので、各鋳片の鋼材寸法が異なることとなり、鋼材を同一長さに切断した際に、切断材の重さにバラツキが生じることとなる。さらに分塊圧延して鋼材とするための工程が多いので製造コストが高くなる問題がある。

そこで、このような課題を解決するために本発明の手段は、第１として、連続鋳造による引抜き鋳片を一旦外出ししてクールダウンし、この後に再び加熱して分塊圧延温度として分塊圧延し、得られた分塊圧延鋼材の表面に生成の黒皮をその鋼材の表面と共にピーリングにより除去して熱間鍛造に適した太径鋼材を製造する方法であり、鋼材表面に存在する圧延疵を皆無にする。

さらに、第２として、連続鋳造による引抜き鋳片を、上記のように外出ししてクールダウンすることなく、そのままホットチャージし、さらに適宜分塊圧延温度に加熱して分塊圧延し、得られた分塊圧延鋼材の表面に生成の黒皮をこの鋼材の表面と共にピーリングにより除去して熱間鍛造に適した太径鋼材の製造方法であり、連続鋳造装置から引き抜いた鋳片を外出ししてクールダウンすることなくホットチャージのまま加熱し、分塊圧延して得られた粗い丸形状の分塊圧延鋼材をピーリングすることで、工程を削減するものである。

またさらに、第３として、上記のそれぞれの手段において、分塊圧延鋼材の表面と共にピーリングにより除去する黒皮の厚さは１．６〜４．７ｍｍとすることである熱間鍛造に適した太径鋼材の製造方法であり、鋼材の長手方向の先端側と後端側とで生じる径方向の寸法変動を低減するものである。

本発明は分塊圧延後の鋼材の黒皮を有する表面をピーリングすることにより、分塊圧延後の鋼材の表面疵を無くし、かつ、鋼材の長手方向での径の寸法変動による切断材の重さのバラツキを０．４％未満とすることができ、疵起点の鍛造割れが無く、長手方向の径の寸法変動の少ない鋼材を得ることができる。

本発明を実施するための最良の形態について以下に説明する。
第１の実施の形態は、ＪＩＳ規格の鋼種であるクロムモリブデン鋼鋼材のＳＣＭ８２２、機械構造用炭素鋼鋼材のＳ４５Ｃおよび高炭素クロム軸受鋼鋼材のＳＵＪ２のそれぞれを電気炉で溶製し、次いで、溶製した溶鋼を連続鋳造により引抜きし、引き抜いた連続鋳造材を一旦外出ししてクールダウンした。得られた連続鋳造材は、表１に示す縦３８０ｍｍ、横４９０ｍｍ、長さ４ｍ（以下、「３８０ｍｍ×４９０ｍｍ×４ｍ」と記す。）の大きさのブルームであった。この分塊圧延するためのブルームの断面は、縦長さと横長さの比（以下、「縦横比」という。）を、１≦縦長さ／横長さ≦１．５とした。これは、縦横比が１．５より大きいと、ブルームの長手方向である縦を圧延するときに、ブルームが圧延ロール間で倒れたり、あるいは、座屈したりするからである。このような事態となることなくより安全に圧延するため、望ましくはブルームの縦横比は１．３以下、１までとした。

次いで、これらの鋼種の連続鋳造したブルームを加熱炉で分塊圧延温度に再加熱し、表１に示すそれぞれの抽出温度で加熱炉から抽出して分塊圧延し、その形状を太径の丸鋼材とした。分塊圧延による各鋼種の丸鋼材の径をピーリング前の寸法として表２に示した。すなわち、本発明では、連続鋳造による連続鋳造材の断面積をＳ₀とし、分塊圧延後の鋼片の断面積をＳ₁とするとき、断面積Ｓ₀と断面積Ｓ₁の比を、６≦Ｓ₀／Ｓ₁≦１０とした。これは、断面積Ｓ₀と断面積Ｓ₁の比のＳ₀／Ｓ₁が６未満では、分塊圧延が不十分で、分塊圧延後の鋼片に初晶が残存し、再結晶が未完全で、ボイドの圧着が不十分である。一方、断面積Ｓ₀と断面積Ｓ₁の比のＳ₀／Ｓ₁が１０を超えると、分塊圧延に時間が掛かり過ぎ生産性を阻害することとなるからである。断面積Ｓ₀と断面積Ｓ₁の比は、望ましくは８≦Ｓ₀／Ｓ₁≦９とした。本実施の形態では、例えば、分塊圧延前のブルームの断面積Ｓ₀は３８０ｍｍ×４９０ｍｍであり、表２のＳＣＭ８２２材の鋳片Ｎｏ．１の先端部の径は１６６．０ｍｍであるので分塊圧延後の太径の丸鋼材の断面積Ｓ₁は８３．０ｍｍ×８３．０ｍｍ×３．１４であり、断面積Ｓ₀と断面積Ｓ₁の比は８．６である。

続いて、これらの太径丸鋼材の表面に生成されている黒皮を超硬の刃を有するピーリング装置によりピーリングして太径丸鋼材の表面から除去した。この黒皮を除去するためにピーリングする太径丸鋼材の厚さは１．６〜４．７ｍｍであった。黒皮を除去したピーリング後の太径丸鋼材の寸法を表３に示す。これらの太径丸鋼材は、幅１０ｍｍの丸鋸で、例えば、長さ５００ｍｍに切断し、熱間鍛造に適した鋼材とした。これらの太径丸鋼材の表面には、圧延疵は皆無で、疵保証精度が向上した。

次いで第２の実施の形態について説明する。連続鋳造により引抜いたブルームを外出ししてクールダウンすることなく加熱炉にホットチャージする方法で、加熱炉で上記の表１に示す抽出温度に加熱した。その後は、上記の第１の実施の形態と同様に、分塊圧延し、得られた太径の丸鋼材の表面に生成した黒皮をピーリングにより除去した。このピーリングする太径丸鋼材の厚さは１．６〜４．７ｍｍであった。次いで長さ５００ｍｍに切断し、熱間鍛造に適した鋼材とした。この結果、これらの太径丸鋼材の表面には、圧延疵は皆無で、疵保証精度が向上した。

なお、上記の各実施の形態において、ピーリングにより除去する黒皮の厚さを１．６〜４．７ｍｍとしたのは、鋼材の長手方向の先端側と後端側とで生じる径方向の寸法変動を最小とし、かつ、この最小直径部での黒皮および表面疵を共に除去するためであり、１．６ｍｍ未満では表面疵が除去しきれない場合があるからであり、また４．７ｍｍ超えではこれ以上ピーリングしても歩留りの低下を招くからである。

これらの実施の形態において、表２および表３に見られるように、鋼材の長手方向の先端と中間と後端とで生じる径方向の寸法変動は、表２に示すように、黒皮をピーリングする前のＭｉｎ寸法が１６８．９ｍｍで、Ｍａｘ寸法が１６６．０ｍｍで、その差は２．９ｍｍであった。しかし、表３に示すように、黒皮のピーリング後のＭｉｎ寸法が１６４．０ｍｍで、Ｍａｘ寸法が１６４．４ｍｍで、その差は０．４ｍｍで、大幅に寸法の差異を低減することができた。さらに、長さ５００ｍｍに切断した鋼材の重さはＭｉｎで８２，８６１ｇで、Ｍａｘで８３，０５４ｇであり、その差も１９３ｇであって、極めて差異の小さい圧延鋼材が得られた。

Claims

連続鋳造による引抜き鋳片をクールダウンした後、再加熱して分塊圧延温度として分塊圧延し、得られた分塊圧延鋼材の表面に生成の黒皮を該鋼材の表面と共にピーリングにより除去することを特徴とする熱間鍛造に適した太径鋼材の製造方法。
連続鋳造による引抜き鋳片をホットチャージして加熱して分塊圧延温度として分塊圧延し、得られた分塊圧延鋼材の表面に生成の黒皮を該鋼材の表面と共にピーリングにより除去することを特徴とする熱間鍛造に適した太径鋼材の製造方法。
黒皮を分塊圧延鋼材の表面と共にピーリングにより除去する厚さは１．６〜４．７ｍｍとすることを特徴とする請求項１または２に記載の熱間鍛造に適した太径鋼材の製造方法。