JP2011177775A - Manufacturing method of bar steel - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an effective method which can suppress surface decarburization and can manufacture a bar steel excellent in peelability of scale. <P>SOLUTION: The method is a method for manufacturing the bar steel by rolling a steel containing 0.10 mass% or more of Si and/or 0.1 mass% or more of Cr. Prior to hot rolling by a plurality of rolling mills, the steel is heated to the surface temperature of 900°C or lower in a heating furnace, and then rolled under a condition that cooling speed from the extraction from the heating furnace till the first pass of hot rolling is controlled at 30°C/second or less. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車や各種産業機械等の分野で鋼部品として適用される、線材、棒鋼等の条鋼を製造するための方法に関するものであり、特に生産性を損なうことなく表面疵を低減した条鋼を製造するための有用な方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a steel bar such as a wire rod and a bar steel, which is applied as a steel part in the field of automobiles and various industrial machines, and in particular, a steel bar having a reduced surface flaw without impairing productivity. The present invention relates to a useful method for manufacturing.

JIS規格に規定されるSUJ2等の「高炭素クロム軸受鋼鋼材」、SCr420やSCM435等の「機械構造用合金鋼鋼材」、或はS45C等の「機械構造用炭素鋼鋼材」等が、自動車や各種産業機械等の種々の分野で用いられている鋼部品の素材として従来から使用されている。   “High carbon chromium bearing steel” such as SUJ2 defined in JIS standard, “alloy steel for mechanical structure” such as SCr420 and SCM435, or “carbon steel for mechanical structure” such as S45C, etc. Conventionally used as a material for steel parts used in various fields such as various industrial machines.

熱間圧延により製造される線材、棒鋼等の条鋼製品は、表面疵が許容範囲であることを保証する必要がある。近年、これらの条鋼製品に求められる表面品質は年々厳しいものとなっており、二次加工の際に製品割れの原因となるような表面疵の発生を極力なくすことが要求される。   It is necessary to ensure that the surface defects are in an acceptable range for steel products such as wire rods and steel bars manufactured by hot rolling. In recent years, the surface quality required for these steel strip products has become severe year by year, and it is required to minimize the occurrence of surface flaws that cause product cracking during secondary processing.

本発明者らは、条鋼の表面疵を改善する技術について、先に提案している(例えば、特許文献1)。この技術では、圧延中に発生する周方向の圧縮歪みを制御するものであり、この圧縮歪みを適正に制御(例えば、孔型形状、ロールギャップ、入側形状等)することによって、表面疵を発生させずに熱間圧延を可能にするものである。   The inventors of the present invention have previously proposed a technique for improving the surface flaw of the bar steel (for example, Patent Document 1). In this technique, the circumferential compressive strain generated during rolling is controlled. By appropriately controlling this compressive strain (for example, hole shape, roll gap, entry side shape, etc.), surface defects are controlled. It enables hot rolling without generating it.

上記の技術によって、条鋼の表面疵の発生を抑制できたのであるが、熱間圧延時の加熱温度が高い場合や、圧延でのトラブル等で加熱炉に滞在する時間が長い場合等に、問題となる表面疵が発生することがしばしば認められた。   With the above technology, it was possible to suppress the occurrence of surface flaws in the bar steel, but there were problems when the heating temperature during hot rolling was high or when the time spent in the heating furnace was long due to rolling troubles, etc. It was often observed that surface flaws occurred.

上記の様な条鋼部品は、鋼材(ビレット)を熱間圧延することによって、鋼線材や棒鋼等にして製造されるが、この熱間圧延前の加熱炉内において、鉄の酸化物であるスケールが形成されることになる。特に、SiやCrを比較的多く含む鋼材では、鋼材とウスタイト(FeO)との境界に、SiやCrとFeとの酸化物(サブスケール)が生成することになる。   The above-mentioned steel bar parts are manufactured as steel wire rods and steel bars by hot rolling a steel material (billet). The scale is an iron oxide in a heating furnace before this hot rolling. Will be formed. In particular, in a steel material containing a relatively large amount of Si and Cr, an oxide (subscale) of Si, Cr, and Fe is generated at the boundary between the steel material and wustite (FeO).

上記のようなサブスケールを除去するべく、高圧水によってスケールを除去する装置(以下、「デスケーラ」と呼ぶ)の水の流量や圧力を上昇させることや、鋼材加熱温度をサブスケールが形成されない温度まで低下させることで、サブスケール自体の生成量を減少させる試みも様々なされてきた。しかしながら、これらの工夫によっても、表面疵低減への根本的な解決に至らないのが実情である。   In order to remove the subscale as described above, the water flow rate and pressure of the apparatus for removing the scale with high-pressure water (hereinafter referred to as `` descaler '') is increased, and the steel heating temperature is a temperature at which the subscale is not formed. Various attempts have been made to reduce the production amount of the subscale itself by reducing the amount of the subscale. However, the fact is that these ideas do not lead to a fundamental solution to reducing surface defects.

例えば、非特許文献1には、サブスケールの剥離性が悪いこと、およびこのようなサブスケールは、高圧水によるデスケーラによっても部分的に残存することが開示されている。また、デスケーラでの水の流量や圧力を上昇させてもサブスケールの剥離性が悪く、後述の通り、表面疵の原因となり、生産性を却って低下させることに繋がることになる。   For example, Non-Patent Document 1 discloses that the subscale is poorly peelable, and that such a subscale is partially left by a descaler using high-pressure water. Further, even if the flow rate or pressure of water in the descaler is increased, the subscale peelability is poor, and as described later, it causes surface flaws and leads to a decrease in productivity.

特開2007−90429号公報JP 2007-90429 A

CAMP−ISIJ Vol.20(2007)−983CAMP-ISIJ Vol. 20 (2007) -983

本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、生産性を損なうことなく、サブスケールを表面疵にならないような形態に制御することによって、表面疵を低減した条鋼を製造するための有用な方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to control the subscale to a form that does not become surface defects without impairing productivity, thereby reducing the surface defects. It is in providing the useful method for manufacturing.

上記目的を達成することのできた本発明の条鋼の製造方法とは、Si:0.10質量%以上および/またはCr:0.1質量%以上を含有する鋼材を圧延して条鋼を製造する方法であって、複数の圧延機で熱間圧延を行う前に、加熱炉内にて、鋼材の表面温度を900℃以下となるように加熱し、且つ加熱炉抽出から1パス目の熱間圧延までの冷却速度を30℃/秒以下として操業する点に要旨を有するものである。   The manufacturing method of the steel bar of the present invention that has achieved the above object is a method of manufacturing a steel bar by rolling a steel material containing Si: 0.10% by mass or more and / or Cr: 0.1% by mass or more. Then, before performing hot rolling with a plurality of rolling mills, the surface temperature of the steel material is heated to 900 ° C. or lower in the heating furnace, and the first hot rolling from the heating furnace extraction is performed. It has a gist in that it operates at a cooling rate of up to 30 ° C./second.

上記本発明方法においては、鋼材の表面温度を、熱間圧延が終了するまで900℃以下に保持して操業を行なうことが好ましい。   In the said method of this invention, it is preferable to operate by keeping the surface temperature of steel materials below 900 degreeC until hot rolling is complete | finished.

本発明方法によれば、熱間圧延前の加熱温度を厳密に制御すると共に、加熱炉から抽出された後の熱間圧延までの冷却速度を適切に制御することによって、サブスケールを表面疵とならない形態に制御することができ、このようにして得られる条鋼は、各種機械構造用鋼の素材として極めて有用なものである。   According to the method of the present invention, the heating temperature before hot rolling is strictly controlled, and the cooling rate until hot rolling after being extracted from the heating furnace is appropriately controlled, so that the subscale is made to have surface defects. The steel strip obtained in this way is extremely useful as a material for various structural steels.

図1は、鋼材表面にサブスケールが残存する状況を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a situation in which a subscale remains on the surface of a steel material. 図2は、加熱炉における加熱温度とサブスケール中のCr濃度との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the heating temperature in the heating furnace and the Cr concentration in the subscale. 図3は、仕上げ圧延速度を変更したときの圧延ライン温度(鋼材表面温度)推移を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing changes in rolling line temperature (steel surface temperature) when the finish rolling speed is changed.

本発明者らは、表面疵を低減した条鋼の実現を目指して、様々な角度から検討した。その結果、下記(A)〜(D)のような知見が得られた。
(A)SiやCrを含む鋼材では、加熱炉内の加熱工程で鋼材表面に硬くて脆いサブスケールが生成する。
(B)上記のようなサブスケールは、デスケーラの圧力を上昇させても、部分的にサブスケールが残存することになる。
(C)残存した硬いサブスケールが、熱間圧延時の変形に伴って鋼材表面に押し込まれることになる。
(D)残存したサブスケールは、圧延で長手方向に伸ばされ、断続的な線状の表面疵に発展する。
The present inventors have studied from various angles with the aim of realizing a strip with reduced surface flaws. As a result, the following findings (A) to (D) were obtained.
(A) In a steel material containing Si or Cr, a hard and brittle subscale is generated on the surface of the steel material in a heating process in a heating furnace.
(B) Even if the subscale as described above increases the pressure of the descaler, the subscale partially remains.
(C) The remaining hard subscale is pushed into the steel surface along with deformation during hot rolling.
(D) The remaining subscale is elongated in the longitudinal direction by rolling, and develops into an intermittent linear surface defect.

図1は、鋼材表面にサブスケールが残存する状況を説明するための図である。例えば、Siを比較的多く含む鋼材の熱間圧延材では、鋼材表面から外に向かって、鋼材1の表面/Fe2SiO4(サブスケール層2)/FeO層3/(Fe34やFe23からなる層4)の順に生成することになる[図1(a)]。このうち、サブスケール2は、剥離性が悪いことが知られており(前記非特許文献1)、高圧のデスケーラを用いたとしても、部分的にサブスケール2が残存することとなる[図1(b)]。またサブスケールの生成量は、酸化反応であるため、加熱温度が高いほど、加熱時間が長いほど増加するが、サブスケールが厚くなるほど、サブスケール内で割れが発生し、凹凸ができる[図1(c)]。 FIG. 1 is a diagram for explaining a situation in which a subscale remains on the surface of a steel material. For example, in a hot-rolled steel material containing a relatively large amount of Si, the surface of the steel material 1 / Fe 2 SiO 4 (subscale layer 2) / FeO layer 3 / (Fe 3 O 4 The layer 4) is formed in the order of Fe 2 O 3 [FIG. 1 (a)]. Of these, the subscale 2 is known to have poor peelability (Non-Patent Document 1), and even if a high-pressure descaler is used, the subscale 2 partially remains [FIG. (B)]. In addition, the amount of subscale generated is an oxidation reaction, so that the higher the heating temperature and the longer the heating time, the more the subscale is generated. (C)].

即ち、図1に示したように、サブスケールの厚さが比較的薄い場合には、デスケーラにより、部分的にサブスケールが残存した状態となる[図1(b)]。一方、サブスケールの厚さが比較的厚い場合には、デスケーラにより、部分的にサブスケールが残存した状態となるが、更にサブスケールの生成が進行することで密着性は上がるため、サブスケール内部で破壊する部位(凹凸部分)も見られることになる[図1(c)]。   That is, as shown in FIG. 1, when the thickness of the subscale is relatively thin, the subscale is partially left by the descaler [FIG. 1 (b)]. On the other hand, when the thickness of the subscale is relatively large, the subscale remains partially due to the descaler, but the adhesion increases as the generation of the subscale progresses further. A portion (uneven portion) that is destroyed by this is also seen [FIG. 1 (c)].

熱間圧延時の加熱温度を1000℃(通常の加熱温度)にした場合の各スケールの硬度(ビッカースによる硬度:HV)は、例えばCr含有鋼では、Fe23でHV13.6程度、Fe34でHV9.4程度、FeOでHV8.1程度、Fe2Cr24(サブスケール)でHV126程度となり、サブスケールの硬度が最も高いものとなる。また、サブスケールは、鋼材側に生成していることから、続く圧延工程によって、鋼材中に押し込まれ、凹凸が発生することになる。そして、この凹凸が複数パス圧延されることで、長手方向に断続的な線状の疵となる。 The hardness of each scale (hardness by Vickers: HV) when the heating temperature during hot rolling is 1000 ° C. (ordinary heating temperature) is, for example, about HV 13.6 with Fe 2 O 3 in the case of Cr-containing steel, Fe 3 O 4 is about HV9.4, FeO is about HV8.1, Fe 2 Cr 2 O 4 (subscale) is about HV126, and the subscale has the highest hardness. Further, since the subscale is generated on the steel material side, the sub-scale is pushed into the steel material by the subsequent rolling process, and unevenness is generated. And this unevenness | corrugation becomes a linear wrinkle intermittent in a longitudinal direction by carrying out multiple pass rolling.

こうしたことから、表面疵をなくすための有効な改善手段として、デスケーラでサブスケールを完全に剥離するか、或は加熱炉内でサブスケールを発生させないことが考えられる。例えば吐出圧力が500kgf/cm2(49MPa)を超えるような超高圧でデスケールすることも考えられるが、設備投資費の関係からして現実的ではない。また、超高圧デスケーラを設置したとしても、高圧水の飛散によるノズルや周辺装置の摩耗管理が必要となり、実操業を考えると採用しがたい。 Therefore, as an effective improvement means for eliminating surface flaws, it is conceivable that the subscale is completely peeled off by the descaler or the subscale is not generated in the heating furnace. For example, it may be possible to descale at an ultrahigh pressure such that the discharge pressure exceeds 500 kgf / cm 2 (49 MPa), but this is not realistic in terms of capital investment costs. Even if an ultra-high pressure descaler is installed, it is necessary to manage the wear of nozzles and peripheral devices due to high-pressure water splashing, so it is difficult to adopt it in consideration of actual operation.

一方、加熱炉内でサブスケールを発生させないためには、加熱炉内温度を550℃程度に保持する必要があるが、このような温度では圧延荷重の上昇や、圧延中の延性不足による鋼材割れが発生する等の問題が生じる。例えば、図2は、加熱炉における加熱温度とサブスケール中のCr濃度との関係を示すグラフである。このとき、鋼材としてはCrを1.5質量%含むものを用いている(従って、図中、破線部分は鋼材のCr濃度を示す)。また加熱炉内の雰囲気は、N2−18%H2O−1%O2に調整したものである。図2は、サブスケールが形成されるにつれて、スケール内のCr濃度が増加していることを示しており、550℃程度以下の温度では、サブスケールが発生していないことを示している。 On the other hand, in order not to generate subscale in the heating furnace, it is necessary to maintain the temperature in the heating furnace at about 550 ° C. At such a temperature, the steel material cracks due to an increase in rolling load or insufficient ductility during rolling. This causes problems such as For example, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the heating temperature in the heating furnace and the Cr concentration in the subscale. At this time, a steel material containing 1.5% by mass of Cr is used (therefore, the broken line portion indicates the Cr concentration of the steel material). The atmosphere in the heating furnace is adjusted to N 2 -18% H 2 O-1% O 2 . FIG. 2 shows that the Cr concentration in the scale increases as the subscale is formed, and that the subscale is not generated at a temperature of about 550 ° C. or lower.

本発明者らは、上記の問題を全て回避できる手段について様々な角度から更に検討した。その結果、下記(i)および(ii)の要件を満足させるように条件を設定すれば良いことを見出した。
(i)加熱炉内では、サブスケール厚さが極力薄くなるような条件で加熱し、圧延までの間に、サブスケール自体の割れによる凹凸が発生しないようにする。
(ii)加熱炉から圧延までの間の工程では、冷却速度を遅くすることによって、部分的なサブスケール残存を回避(意図的に、全圧延面に亘って薄いスケールを残存させる)。
The present inventors further examined the means that can avoid all the above problems from various angles. As a result, it has been found that the conditions may be set so as to satisfy the following requirements (i) and (ii).
(I) In the heating furnace, heating is performed under the condition that the subscale thickness is as thin as possible, so that unevenness due to cracking of the subscale itself does not occur before rolling.
(Ii) In the process from the heating furnace to rolling, partial cooling subscales are avoided by slowing the cooling rate (intentionally, a thin scale is left over the entire rolling surface).

本発明では、加熱炉内ではサブスケール厚さが極力薄くなるような条件で加熱するものであるが、こうした観点から、複数の圧延機で熱間圧延を行う前に、加熱炉内にて、鋼材の表面温度を900℃以下となるように加熱する必要がある。鋼材表面温度が900℃を超えると、その後にデスケーラによってもサブスケールの厚さが厚くなって、表面疵の発生が回避できなくなる。尚、このときの加熱温度は、900℃以下であれば良く、その下限については特に限定しないが、圧延時に割れが発生しないという観点からして、600℃以上であることが好ましい。   In the present invention, heating is performed under conditions such that the subscale thickness is as thin as possible in the heating furnace, but from this viewpoint, before performing hot rolling with a plurality of rolling mills, in the heating furnace, It is necessary to heat the steel material so that the surface temperature is 900 ° C. or lower. If the surface temperature of the steel material exceeds 900 ° C., the thickness of the subscale is increased by the descaler after that, and generation of surface flaws cannot be avoided. In addition, the heating temperature at this time should just be 900 degrees C or less, and although the minimum is not specifically limited, From a viewpoint that a crack does not generate | occur | produce at the time of rolling, it is preferable that it is 600 degrees C or more.

鋼材の表面温度は、熱間圧延中に加工発熱によって、温度が上昇することもあり、こうした温度上昇はサブスケールの生成が促進される可能性もある。こうした観点から、鋼材の表面温度は、熱間圧延が終了するまで900℃以下に保持して操業を行なうことが好ましい。   The surface temperature of the steel material may increase due to heat generated during processing during hot rolling, and such a temperature increase may promote the generation of subscales. From such a viewpoint, it is preferable that the surface temperature of the steel material is kept at 900 ° C. or less until the hot rolling is finished.

一方、加熱炉抽出から1パス目の熱間圧延までの冷却速度を30℃/秒以下とすることも重要であり、このように冷却速度を遅くすることによって、サブスケールが均一に薄く形成され、表面疵の発生原因となるサブスケールの分散残存を回避できるものとなる。尚、このときの冷却速度は、好ましくは20℃/秒以下とするのが良いが、抽出から1パス目の熱間圧延までの間でスケールの成長を助長させないという観点からして、0.1℃/秒以上とすることが好ましい。   On the other hand, it is also important to set the cooling rate from extraction in the heating furnace to hot rolling in the first pass to 30 ° C./second or less. By slowing the cooling rate in this way, the subscale is formed uniformly thin. Thus, it is possible to avoid dispersion of subscales that cause surface flaws. The cooling rate at this time is preferably 20 ° C./second or less. However, from the viewpoint of not promoting the growth of scale between extraction and hot rolling in the first pass, the cooling rate is set to 0. The temperature is preferably 1 ° C./second or more.

上記のように、表面疵を低減するためには、加熱炉内での鋼材表面温度、および加熱炉抽出から熱間圧延までの(1パス目の熱間圧延までの)冷却速度を適切に制御することが必要である。これらの要件が、鋼材のスケールの形態に与える影響を確認する必要があるが、熱間状態でのスケールの形態を光学顕微鏡等で調査することは困難である。特に、熱間の状態から、室温までの温度低下の間においても二次スケールが生じることから、その状態を直接的に把握することはできない。   As described above, in order to reduce surface flaws, the steel material surface temperature in the heating furnace and the cooling rate from the heating furnace extraction to hot rolling (up to the first pass hot rolling) are appropriately controlled. It is necessary to. Although it is necessary to confirm the influence of these requirements on the scale form of the steel material, it is difficult to investigate the form of the scale in the hot state with an optical microscope or the like. In particular, since a secondary scale is generated even during a temperature drop from room temperature to room temperature, the state cannot be directly grasped.

そこで本発明者らは、加熱温度と冷却速度が表面疵に及ぼす影響について、実機による実験によって確認した。この実験での冷却速度は、デスケーラでの吐出圧力を変更することによって調整した(即ち、熱間圧延前デスケーリング時の冷却速度)。デスケーラを通過する鋼材の冷却速度は、デスケーラの入側と出側の温度の実測値から計算できる。   Therefore, the present inventors confirmed the effects of the heating temperature and the cooling rate on the surface defects by experiments using actual machines. The cooling rate in this experiment was adjusted by changing the discharge pressure in the descaler (that is, the cooling rate during descaling before hot rolling). The cooling rate of the steel material passing through the descaler can be calculated from the measured values of the temperatures on the entry side and the exit side of the descaler.

本発明では、鋼材成分としてのSiやCrが含まれる硬質のサブスケールを想定したものであるが、こうした観点から鋼材中のSiやCrの含有量は、夫々0.10質量%以上、0.1質量%以上である鋼材(Si:0.10質量%以上および/またはCr:0.1質量%以上を含有する鋼材)を対象としたときに、本発明の効果が有効に発揮される。尚、SiやCrの含有量の上限については、特に限定するものではないが、過剰に含有されると延性を損なうので、いずれも4質量%以下とすることが好ましい。   In the present invention, a hard subscale containing Si or Cr as a steel material component is assumed. From this point of view, the content of Si and Cr in the steel material is 0.10% by mass or more and 0.0. The effect of the present invention is effectively exhibited when the steel material (Si: 0.10% by mass or more and / or Cr: 0.1% by mass or more) containing 1% by mass or more is targeted. In addition, although there is no particular limitation on the upper limit of the content of Si or Cr, it is preferable to set the content to 4% by mass or less in any case because excessive content impairs ductility.

本発明で対象とする条鋼は、軸受け鋼や機械構造用鋼として用いられることを想定したものであるが、上記したSi、Cr以外の基本成分(C,Mn等)については通常程度の含有量であっても良い。また、鋼材には、原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる不可避不純物(例えば、S,P,Cu,Ni,Al等)を含むものであっても良い。また、鋼材の強度を高めるという観点から、所定量(0.90質量%以下)のMoを含有させたもの(例えば、SNCM815)も用いることもできる。   The strips used in the present invention are assumed to be used as bearing steels and mechanical structural steels, but the basic components (C, Mn, etc.) other than Si and Cr described above are usually contained in a normal amount. It may be. Further, the steel material may contain inevitable impurities (for example, S, P, Cu, Ni, Al, etc.) that are brought in depending on the status of raw materials, materials, manufacturing equipment, and the like. Further, from the viewpoint of increasing the strength of the steel material, a material (for example, SNCM815) containing a predetermined amount (0.90% by mass or less) of Mo can also be used.

本発明で対象とする条鋼は、所定の部品形状にされた後、焼入れ・焼戻しされて軸受部品や機械構造用部品に製造されるものであるが、条鋼段階の形状についてはこうした製造に適用できるような線状・棒状のいずれも含むものであり、そのサイズも、最終製品に応じて適宜決めることができる。   The steel bars targeted by the present invention are made into bearing parts and machine structural parts after being made into a predetermined part shape and then quenched and tempered. Both the linear shape and the rod shape are included, and the size can be appropriately determined according to the final product.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することは勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.However, the present invention is not limited by the following examples as a matter of course, and may be implemented with modifications within a range that can meet the gist of the preceding and following descriptions. Of course, they are all possible and are included in the technical scope of the present invention.

[実施例1]
下記表1に示す各種化学成分組成(鋼種A〜D)のビレット(断面サイズ:155mm×155mm)を溶製した。
[Example 1]
Billets (cross-sectional size: 155 mm × 155 mm) having various chemical composition compositions (steel types A to D) shown in Table 1 below were melted.

Figure 2011177775
Figure 2011177775

これらのビレットを、下記表2、3に示す鋼材表面温度(1100℃、1000℃、900℃)に加熱した後、デスケーラからの水圧を変化(高圧、中圧、低圧)させつつ、仕上げ圧延速度:10m/秒で熱間圧延し、直径:10mmφの線材とした。このときの水圧(高圧、中圧、低圧)は下記の通りであり、流量と圧力の関係から計算によって求めたものである。尚、加熱炉内雰囲気は、N271%、H2O18%、CO210%、O21%とし、鋼材表面温度は、放射温度計で管理した。
[デスケーラからの水圧]
高圧:120kgf/cm2(11.8MPa)[流量:594L/分]
中圧:47kgf/cm2(4.6MPa)[流量:371L/分]
低圧:8kgf/cm2(0.8MPa)[流量:148L/分]
These billets are heated to the steel surface temperature (1100 ° C, 1000 ° C, 900 ° C) shown in Tables 2 and 3 below, and then the finish rolling speed is changed while the water pressure from the descaler is changed (high pressure, medium pressure, low pressure). : Hot rolled at 10 m / sec to obtain a wire with a diameter of 10 mmφ. The water pressure (high pressure, medium pressure, low pressure) at this time is as follows, and is obtained by calculation from the relationship between the flow rate and the pressure. The atmosphere in the heating furnace was N 2 71%, H 2 O 18%, CO 2 10%, O 2 1%, and the steel surface temperature was controlled with a radiation thermometer.
[Water pressure from the descaler]
High pressure: 120 kgf / cm 2 (11.8 MPa) [Flow rate: 594 L / min]
Medium pressure: 47 kgf / cm 2 (4.6 MPa) [Flow rate: 371 L / min]
Low pressure: 8 kgf / cm 2 (0.8 MPa) [Flow rate: 148 L / min]

下記表2、3に示した冷却速度は、「デスケーラ入側」と「デスケーラ出側」の温度に基づいて計算によって求めたものである。   The cooling rates shown in Tables 2 and 3 below are obtained by calculation based on the temperatures of “Descaler entry side” and “Descaler exit side”.

圧延された線材の長手方向(鋼材の圧延方向)に垂直な横断面10箇所以上で観察される最大表面疵深さを計測し、その平均値(最大疵深さ/測定個数)を算出した。そして、平均表面疵深さの平均値から、下記のようにランク分けし、表面疵を評価した。表面疵ランクが1以下(ランク0および1)のときに、製品として全く問題がないことを意味している。その結果を、加熱温度、デスケーラの条件、デスケーラの入側温度、出側温度、冷却速度および表面疵ランクと共に、下記表2、3に示す。
[表面疵の評価基準]
ランク0:平均表面疵深さが0.00mm以上、0.01mm未満
ランク1:平均表面疵深さが0.01mm以上、0.02mm未満
ランク2:平均表面疵深さが0.02mm以上、0.03mm未満
ランク3:平均表面疵深さが0.03mm以上、0.04mm未満
ランク4:平均表面疵深さが0.04mm以上
The maximum surface wrinkle depth observed at 10 or more cross sections perpendicular to the longitudinal direction of the rolled wire (the rolling direction of the steel material) was measured, and the average value (maximum wrinkle depth / measured number) was calculated. Then, from the average value of the average surface wrinkle depth, the surface wrinkles were evaluated by ranking as follows. When the surface defect rank is 1 or less (ranks 0 and 1), it means that there is no problem as a product. The results are shown in Tables 2 and 3 below together with the heating temperature, descaler conditions, descaler entry side temperature, exit side temperature, cooling rate, and surface defect rank.
[Evaluation criteria for surface defects]
Rank 0: average surface wrinkle depth of 0.00 mm or more and less than 0.01 mm Rank 1: average surface wrinkle depth of 0.01 mm or more and less than 0.02 mm Rank 2: average surface wrinkle depth of 0.02 mm or more, Less than 0.03 mm Rank 3: Average surface wrinkle depth is 0.03 mm or more, less than 0.04 mm Rank 4: Average surface wrinkle depth is 0.04 mm or more

Figure 2011177775
Figure 2011177775

Figure 2011177775
Figure 2011177775

これらの結果から、次のように考察することができる。中温加熱(1000℃)および高温加熱(1100℃)の場合には(試験No.1〜8、13〜20、25〜32、37〜44)、鋼種によって差があるが、デスケーラでの水圧が高いほど表面疵が低減された状態となる。但し、いずれも表面疵ランクは2以上(ランク2、3、4)となる。   From these results, it can be considered as follows. In the case of medium temperature heating (1000 ° C.) and high temperature heating (1100 ° C.) (test Nos. 1 to 8, 13 to 20, 25 to 32, 37 to 44), there is a difference depending on the steel type, but the water pressure in the descaler is The higher the surface, the more the surface defects are reduced. However, in all cases, the surface defect rank is 2 or more (ranks 2, 3, 4).

加熱温度が高い場合に、デスケーラでの水圧が高いほど表面疵が低減された状態となる理由は、残存するサブスケールが少なくなるためであると考えられる。しかしながら、上述のように、部分的に残存するため、ランクは2にとどまっている。中温加熱よりも高温加熱の方が、表面疵が悪くなるのは、高温の方が元々のサブスケール生成量が多いためであると考えられる。   When the heating temperature is high, the reason why the surface flaw is reduced as the water pressure in the descaler is increased is considered to be because the remaining subscale is reduced. However, as described above, the rank remains only 2 because it remains partially. The reason why surface flaws are worse in high-temperature heating than in medium-temperature heating is considered to be because the amount of subscales originally generated is higher at higher temperatures.

一方、低温加熱の場合には(試験No.9〜12、21〜24、33〜36、45〜48)、デスケーラでの水圧が高圧の条件で表面疵のランクが悪化する(試験No.12、24、36、48)。低温加熱でデスケーラでの水圧が中圧以下となる(即ち、冷却速度が30℃/秒以下となる)条件で、表面疵ランクが1以下を満足することになる。これは、低温加熱ではサブスケール生成量が少なく(薄く)、且つ冷却速度が低いために、サブスケールが全面に均一に残存しているためと考えられる。   On the other hand, in the case of low-temperature heating (Test Nos. 9-12, 21-24, 33-36, 45-48), the surface flaw rank deteriorates under conditions where the water pressure in the descaler is high (Test No. 12). 24, 36, 48). Under the condition that the water pressure at the descaler is equal to or lower than the medium pressure by low-temperature heating (that is, the cooling rate is equal to or lower than 30 ° C./second), the surface defect rank satisfies 1 or lower. This is presumably because the subscale is uniformly left on the entire surface because the subscale generation amount is small (thin) and the cooling rate is low in low temperature heating.

上記結果を、鋼種別に検討すると、(a)SiとCrの含有量が多い鋼種Aの表面疵ランクが最も悪く、(b)Crを含まず、Si含有量が少ない鋼種Dの表面疵ランクが最も良好である。また、Si含有量が等しく、Cr含有量が異なる鋼種A、Bの比較から、Cr含有量が多くなるほど、表面疵ランクが悪化する傾向があることが確認できる。   When the above results are examined for each steel type, (a) the surface defect rank of steel type A with a high content of Si and Cr is the worst, and (b) the surface defect rank of steel type D with no Cr content and a low Si content. Is the best. Moreover, from the comparison of steel types A and B having the same Si content and different Cr contents, it can be confirmed that the surface defect rank tends to deteriorate as the Cr content increases.

これらの試験結果から、条鋼表面疵の発生原因は、Si,Crを含むサブスケールの部分的な残存であり、加熱温度、冷却速度を適正化することによって、表面疵が改善されることが分かる。   From these test results, it can be seen that the cause of the surface flaws in the steel bar is partial remaining of the subscale containing Si and Cr, and the surface flaws can be improved by optimizing the heating temperature and cooling rate. .

[実施例2]
サブスケールの生成は、加熱炉内が大部分であるが、条鋼の圧延では、圧延中に加工発熱によって温度が上昇するため、圧延中に成長するサブスケール(二次スケール)も考えられる。従って、表面疵の更なる改善を狙って、圧延中の温度を制御し、二次スケールの影響を調査する実験も実施した。
[Example 2]
The generation of the subscale is mostly in the heating furnace. However, in the rolling of strip steel, the temperature rises due to processing heat generation during rolling, so a subscale (secondary scale) that grows during rolling is also conceivable. Therefore, with the aim of further improving surface defects, experiments were also conducted to control the temperature during rolling and investigate the influence of secondary scale.

前記表1に示した鋼種Aを用いて、加熱炉での表面温度(加熱温度)を900℃とし、圧延中の加工発熱を抑えることを目的として、仕上げ圧延速度を3m/秒の場合で実験を行ない、表面温度の変化が表面疵に与える影響を調査した。このとき、仕上げ圧延速度が10m/秒の場合についても実験を行なった。このとき、デスケーラは不使用とした。   Using steel type A shown in Table 1 above, the surface temperature (heating temperature) in the heating furnace was set to 900 ° C., and the experiment was conducted with a finish rolling speed of 3 m / sec for the purpose of suppressing processing heat generation during rolling. The effect of changes in surface temperature on surface defects was investigated. At this time, the experiment was also performed when the finish rolling speed was 10 m / sec. At this time, the descaler was not used.

その結果を、下記表4に示す。また、仕上げ圧延速度を変更したときの圧延ライン温度(圧延中の鋼材表面温度推移)を図3に示す。尚、圧延中のスタンド間(測定位置)の温度の管理は、放射温度計で計測した。   The results are shown in Table 4 below. Moreover, the rolling line temperature (steel surface temperature transition during rolling) when the finish rolling speed is changed is shown in FIG. The temperature between the stands (measurement position) during rolling was measured with a radiation thermometer.

Figure 2011177775
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これらの結果から、次のように考察することができる。即ち、仕上げ圧延速度を3m/秒の条件では圧延ライン全域に亘って鋼材表面温度が900℃以下となっている。また仕上げ圧延速度を3m/秒の条件では、スタンド間の時間がかかり、その間に加熱発熱による温度上昇がさめて、温度上昇が少なくなる、或は加熱発熱自体が少なくなるものと考えられる。このような条件で圧延を行なうと、鋼種Aに関しても、表面疵ランクが0となっていることが分かる。これは、圧延中の加工発熱による温度上昇を抑制させることにより、圧延中のサブスケールの生成が減少したためと考えられる。   From these results, it can be considered as follows. That is, on the condition that the finish rolling speed is 3 m / sec, the steel surface temperature is 900 ° C. or less over the entire rolling line. On the other hand, when the finish rolling speed is 3 m / sec, it takes a long time between the stands, and during this period, the temperature rise due to heat generation is suppressed, and the temperature rise is reduced, or the heat generation itself is reduced. When rolling is performed under such conditions, it can be seen that the surface defect rank is 0 for steel type A as well. This is presumably because the generation of subscales during rolling was reduced by suppressing the temperature rise due to processing heat generated during rolling.

尚、二次スケールの成長を抑制するする手段として、圧延中に鋼材表面を水冷することも考えられ、上記と同様の結果が得られることになる。こうした手段を採用した場合には、元々薄いサブスケールの成長を抑えることになるため、水冷時における冷却速度自体はサブスケールの形態に影響を与えないと考えられる。   Incidentally, as a means for suppressing the growth of the secondary scale, it is conceivable to cool the surface of the steel material during the rolling, and the same result as above will be obtained. When such means are employed, the growth of the thin subscale is originally suppressed, so that it is considered that the cooling rate itself during water cooling does not affect the subscale form.

Claims (2)

Si:0.10質量%以上および/またはCr:0.1質量%以上を含有する鋼材を圧延して条鋼を製造する方法であって、
複数の圧延機で熱間圧延を行う前に、加熱炉内にて、鋼材の表面温度を900℃以下となるように加熱し、且つ加熱炉抽出から1パス目の熱間圧延までの冷却速度を30℃/秒以下として操業することを特徴とする条鋼の製造方法。
A method of rolling a steel material containing Si: 0.10% by mass or more and / or Cr: 0.1% by mass or more to produce a bar steel,
Before performing hot rolling with a plurality of rolling mills, the steel material is heated to a temperature of 900 ° C. or less in the heating furnace, and the cooling rate from the heating furnace extraction to the first pass hot rolling Is manufactured at a temperature of 30 ° C./second or less.
鋼材の表面温度を、熱間圧延が終了するまで900℃以下に保持して操業を行なう請求項1に記載の条鋼の製造方法。   The manufacturing method of the bar steel of Claim 1 which maintains and operates the surface temperature of steel materials at 900 degrees C or less until hot rolling is complete | finished.
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