JP2011092984A

JP2011092984A - 棒鋼の圧延方法

Info

Publication number: JP2011092984A
Application number: JP2009251267A
Authority: JP
Inventors: Yoshimichi Hino; 善道日野; Kazukuni Hase; 和邦長谷; Hideto Kimura; 秀途木村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】鋼材の材質劣化を招くことなしに、圧延における負荷を軽減した棒鋼の圧延方法を提供する。
【解決手段】連続鋳造したブルームを粗圧延して棒鋼の圧延用素材としたのち、該圧延用素材に仕上げ圧延を施して棒鋼を製造するに際し、
粗圧延を完了した圧延用素材に対し、仕上げ圧延の直前に冷却処理を施して、該圧延用素材の表面温度をＡr₃点以下Ｍ_S点超の温度範囲に調整したのち、該表面温度がＡc₃点を超える前に仕上げ圧延に供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、棒鋼の圧延方法に関し、仕上げ圧延に先立ち、圧延用素材の表面温度および中心部温度に温度差を設けることにより、棒鋼の材質の改善および圧延時における負荷の軽減を併せて達成しようとするものである。

従来の棒鋼圧延では、加熱した鋼材を、粗圧延し、ついで必要に応じて中間圧延を行ったのち、仕上げ圧延を行って製品としていた。かような棒鋼圧延において、仕上げ圧延を、温度を規制した制御圧延とすることにより、棒鋼の材質を改善できることが知られている。

例えば、非調質鋼の製造方法として、特許文献１に、800〜1100℃の温度域で第１段圧延を行い、ついで650〜900℃の温度域で第２段圧延を行ったのち、冷却することにより、低温靱性を改善する技術が開示されている。ここで、第１段圧延は粗圧延、第２段圧延は仕上げ圧延と考えられる。

また、特許文献２には、1030〜1200℃に加熱して粗圧延および中間圧延を行ったのち、必要に応じて予備水冷を行ったのち、750〜850℃の温度域で仕上げ圧延を行うことによって、棒鋼の冷間加工性を改善する技術が開示されている。

なお、棒鋼の冷却方法としては、特許文献３に、熱間圧延中もしくは熱間圧延後に棒鋼を冷却する技術が開示されている。

特開平５−９５７６号公報特開平５−１７１２６２号公報特開平５−３１７９４１号公報

上掲した特許文献１における冷却技術は、仕上げ圧延後の冷却に関するもので、仕上げ圧延前の冷却については記載されていない。
また、特許文献２には、仕上げ圧延前に予備水冷を行ってもよいことが記載されているが、冷却による鋼材内部の温度変化については言及されていない。
さらに、特許文献３に開示の冷却制御技術では、鋼材の内部温度を復熱により均一化させるように制御している。
ここに、上記したような冷却処理により鋼材の温度が低下すると、変形抵抗が増大し、この変形抵抗の増大に伴って圧延機の負荷も増大するので不経済であり、また甚だしい場合には圧延が不能になるおそれもある。

本発明は、上記の問題を有利に解消するもので、鋼材の材質劣化を招くことなしに、圧延における負荷を軽減した棒鋼の圧延方法を提案することを目的とする。

従来、圧延前に鋼材を冷却する場合、鋼材の厚み方向の温度分布が均一となるのをまって圧延を行うことが、鋼材の材質劣化防止に不可欠と考えられていた。
しかしながら、発明者らの研究によれば、例えば低温靱性等の特性改善のためには、必ずしも鋼材の全厚にわたって組織が均一である必要はなく、表層部のみが所望の組織になっていればよいことが判明した。換言すれば、低温靱性等の特性改善のためには、表層部のみを冷却して所望の組織にすればよく、中心部については表層部ほど冷却する必要はないことが判明した。
すなわち、鋼材の仕上げ圧延に先立ち、所望組織とするために低温まで冷却する必要があるのは表層部のみで、中心部は高温のまま、すなわち変形抵抗が低い状態でも構わないことが知見されたのである。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．連続鋳造したブルームを粗圧延して棒鋼の圧延用素材としたのち、該圧延用素材に仕上げ圧延を施して棒鋼を製造するに際し、
粗圧延を完了した圧延用素材に対し、仕上げ圧延の直前に冷却処理を施して、該圧延用素材の表面温度をＡr₃点以下Ｍ_S点超の温度範囲に調整したのち、該表面温度がＡc₃点を超える前に仕上げ圧延に供することを特徴とする棒鋼の圧延方法。

２．前記圧延用素材について、その中心部温度をＡr₃点超の温度範囲に調整しつつ、仕上げ圧延を行うことを特徴とする前記１に記載の棒鋼の圧延方法。

ここに、圧延用素材の表面温度は、放射温度計によって測定することができる。

本発明によれば、圧延用素材の表層部については、所定温度まで冷却して所望特性を確保することができ、一方中心部については、高温のまま保持できるので、鋼材全体として変形抵抗を低減することができ、その結果、圧延負荷を軽減することができる。

本発明の実施に用いて好適な圧延設備の模式図である。

以下、本発明を具体的に説明する。
図１に、本発明の実施に用いて好適な圧延設備を模式で示す。図中、符号１は連続鋳造鋳片（ブルーム）、２は加熱炉、３は粗圧延機、４は仕上げ圧延機、５は冷却装置、６は仕上げ圧延前の圧延用素材、７は製品である棒鋼である。

さて、図１に示したところにおいて、ブルーム１は、加熱炉２にて900〜1200℃程度に加熱後、粗圧延に供される。粗圧延の終了温度は、通常、850〜1200℃程度である。ついで得られた圧延用素材６を仕上げ圧延に供する。本発明では、この仕上げ圧延直前の圧延用素材６に対して冷却処理を施すわけであるが、この冷却処理において、圧延用素材の表層部については表面温度がＡr₃点以下Ｍ_S点超の低温に、一方中心部については中心部温度がＡr₃点超の高温に、積極的に温度差を付け、表面温度がＡc₃点を超える前に仕上げ圧延を行うことが重要である。

上記した圧延用素材表面をＡr₃点以下Ｍ_S点超の低温に冷却するのは、低温靱性等の材質改善を行う上で必要だからであり、冷却完了温度がＡr₃点超であると素材表面の鋼組織の微細化が行えず、表層部の材質改善が望めなくなる。また、冷却完了温度がＭ_S点以下になると、表面にマルテンサイトが生成し、表面割れが生じるようになるので、冷却完了温度はＭ_S点超とする。
冷却完了後、中心部の保有熱により、圧延用素材表面は復熱により温度が上昇していくが、本発明では、素材表面の温度がＡc₃点を超える前に仕上げ圧延を開始する。Ａc₃点を超えるまで復熱を行うと、中心部の温度が低下するので、仕上げ圧延時の圧延抵抗が大きくなってしまい、鋼材全体として圧延負荷を軽減することができなくなる。また、圧延負荷軽減の意味から、中心部の温度はＡr₃点超とすることが好ましい。

なお、圧延用素材が矩形断面で、その短辺寸法が120mm以上である場合は、水冷により表面温度をＭ_S点超Ａr₃点以下まで冷却しても、中心部温度はＡr₃点以下まで低下することはない。それ故、粗圧延により、短辺寸法が120mm以上の矩形断面とし、これを水冷して表面温度がＭ_S点超Ａr₃点以下で水冷を完了し、水冷完了直後に仕上げ圧延を開始することにより、中心部温度をＡr₃点超の温度に保つことができるので、圧延負荷を軽減した仕上げ圧延を行うことができる。

なお、鋼材のＡr₃点は、主にＣ含有量によって変化し、例えばＣ量が0.2質量％の場合は850℃程度、Ｃ量が0.6質量％の場合は750℃程度である。
また、低温靱性の向上は、低温圧延で歪を蓄積させた棒鋼が、圧延後に変態することで組織が微細化することによって達成される。

ただし、圧延用素材について、その表面温度および中心部温度を上記の所定の温度範囲に調整したとしても、直ちに仕上げ圧延を開始しないと、実際の圧延温度が適正温度範囲から外れるおそれがある。従って、より正確な制御圧延を行うには、図１に示したように、圧延用素材の表面温度および中心部温度を、冷却処理により上記した適正温度範囲に調整しつつ、仕上げ圧延を同時に行うことが好適である。

連続鋳造したブルーム（400×300mm）を、1070℃に加熱後、粗圧延して、断面が 240×240mmの圧延用素材とした。
ついで、仕上げ圧延の直前に水冷処理（スプレー冷却）を施して、圧延用素材の表面温度を500℃としたのち、仕上げ圧延を行った（発明例）。なお、この鋼材のＣ量は0.6質量％であり、Ａr₃点は750℃であった。
また、比較のため、同様にして製造した圧延用素材を冷却処理するに際し、従来法に従い仕上げ圧延前に放冷し、表面温度を800℃として仕上げ圧延を行った（比較例）。

本発明に従って仕上げ圧延を行った場合、鋼材全体を低温にした比較例に比べて、圧延時の圧下力を約30％低減することができた。また、圧延に要した動力も約20％低減することができた。
さらに、両者の組織および低温靱性について調査した結果、両者間で表層部の組織に違いはなく、また低温靱性も差異はなかった。

本発明では、圧延用素材の表層部は低温にする一方、中心部は高温のままで圧延することにより、鋼材の材質劣化を招くことなしに、圧延負荷を軽減することができる。

１連続鋳造鋳片（ブルーム）
２加熱炉
３粗圧延機
４仕上げ圧延機
５冷却装置
６圧延用素材
７棒鋼

Claims

連続鋳造したブルームを粗圧延して棒鋼の圧延用素材としたのち、該圧延用素材に仕上げ圧延を施して棒鋼を製造するに際し、
粗圧延を完了した圧延用素材に対し、仕上げ圧延の直前に冷却処理を施して、該圧延用素材の表面温度をＡr₃点以下Ｍ_S点超の温度範囲に調整したのち、該表面温度がＡc₃点を超える前に仕上げ圧延に供することを特徴とする棒鋼の圧延方法。
前記圧延用素材について、その中心部温度をＡr₃点超の温度範囲に調整しつつ、仕上げ圧延を行うことを特徴とする請求項１に記載の棒鋼の圧延方法。