JP2020186433A - スラブの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)無変態組織を有する鋼板のためのスラブの製造方法であって、
150超〜400mmの厚さを有するスラブを連続鋳造する鋳造工程、及び
鋳造されたスラブを切断することなしに、前記スラブの板厚中心温度が1000℃以上の条件下で圧延を実施して動的再結晶を発現させる圧延工程
を含むことを特徴とする、スラブの製造方法。
(2)前記無変態組織を有する鋼板が無方向性電磁鋼板であり、前記圧延工程が、前記スラブの板厚中心温度が1100℃以上であり、ひずみ量が0.40以上であり、かつひずみ速度が1.00/s以下である条件下で圧延を実施することを含むことを特徴とする、上記(1)に記載のスラブの製造方法。
(3)前記スラブが、質量%で、C:0.050%以下、Si:1.00〜7.00%、Mn:2.000%以下、P:0.100%以下、S:0.010%以下、Al:5.00%以下、N:0.010%以下、Ni:0〜1.500%、Cr:0〜0.500%、Cu:0〜0.500%、Ti:0〜0.010%、及びBi:0〜0.010%を含有し、残部がFe及び不純物からなることを特徴とする、上記(2)に記載のスラブの製造方法。
(4)前記無変態組織を有する鋼板がフェライト系ステンレス鋼板であり、前記圧延工程が、前記スラブの板厚中心温度が1150℃以上であり、ひずみ量が0.40以上であり、かつひずみ速度が1.00/s以下である条件下で圧延を実施することを含むことを特徴とする、上記(1)に記載のスラブの製造方法。
(5)前記スラブが、質量%で、C:0.100%以下、Si:2.00%以下、Mn:2.00%以下、P:0.100%以下、S:0.010%以下、Cr:8.0〜40.0%、Mo:5.00%以下、Ni:5.00%以下、Cu:3.00%以下、Al:5.00%以下、N:0.030%以下、Ti:0〜1.000%、Nb:0〜1.000%、Sn:0〜0.500%、及びB:0〜0.0030%を含有し、残部がFe及び不純物からなることを特徴とする、上記(4)に記載のスラブの製造方法。
(6)前記圧延における圧延形状比が2.40以下であることを特徴とする、上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載のスラブの製造方法。
本発明の実施形態に係る無変態組織を有する鋼板のためのスラブの製造方法は、
150超〜400mmの厚さを有するスラブを連続鋳造する鋳造工程、及び
鋳造されたスラブを切断することなしに、前記スラブの板厚中心温度が1000℃以上の条件下で圧延を実施して動的再結晶を発現させる圧延工程
を含むことを特徴としている。
Ddrx=AZ-B ・・・(1)
式中、ZはZener−Hollomonパラメータであり、A及びBは定数である。一方で、上記式(1)中のZパラメータは、下記式(2)によって表されることが一般に知られている。
Z=εドットexp(Q/RT) ・・・(2)
式中、εドットはひずみ速度(/s)であり、Qは活性化エネルギー(J/mol)、Rは気体定数(J/K・mol)であり、Tは加工温度(K)である。
スラブの鋳造は、所望の組成を有するスラブが得られるように、高炉や電炉等による溶製に続き、各種の二次精錬を行い、化学組成を調整し、次いで図3に示されるような垂直曲げ型の連続鋳造機17、又は湾曲型若しくは水平型などの連続鋳造機を用いて、鋼種等に応じて適切な条件を適宜選択して実施すればよい。本発明の実施形態では、スラブは、150超〜400mmの厚さを有するスラブとなるように連続鋳造される。スラブの厚さが薄すぎる場合には、生産性が低下するため、スラブの厚さは150mm超とし、155mm以上、160mm以上、180mm以上又は200mm以上であってもよい。一方で、400mmを超える厚さを有するスラブを連続鋳造するためには、連続鋳造機における各セグメントの剛性を強化する必要が生じる場合があり、このような場合には設備コストの上昇を招く。したがって、スラブの厚さは400mm以下とし、350mm以下又は300mm以下であってもよい。
次に、本発明の実施形態に係るスラブの化学組成について説明する。以下の説明において、スラブに含まれる各元素の含有量の単位である「%」は、特に断りがない限り「質量%」を意味する。
[C:0.050%以下]
Cは、電磁鋼板の鉄損を大きくし、さらに磁気時効の原因にもなるので、電磁鋼板にとって有害な元素である。C含有量が0.050%を超えると、鉄損が増大し、また磁気時効が著しくなる等の磁気特性の低下を招く虞がある。加えて、C含有量を低減するために長時間の脱炭焼鈍処理が必要となる。したがって、C含有量は好ましくは0.050%以下、より好ましくは0.030%以下又は0.010%以下である。C含有量は0%であってもよいが、過剰な低減はコスト上昇を招くため、好ましくは0.0001%以上又は0.0005%以上である。
Siは、鋼の固有抵抗を増加させることにより、電磁鋼板の鉄損の低減に寄与する元素である。Si含有量が1.00%未満であると、鉄損低減効果が十分に発現しない場合がある。したがって、Si含有量は好ましくは1.00%以上、より好ましくは1.50%以上又は2.00%以上である。一方、Si含有量が7.00%を超えると、鋼が脆化し、圧延の際に疵及び割れ等のトラブルが発生しやすくなる。したがって、Si含有量は好ましくは7.00%以下、より好ましくは6.00%以下又は5.00%以下である。
Mnは、鋼の電気抵抗を高め、使用時の渦電流を抑制するのに有効な元素であり、また硫化物を粗大化して無害化する作用を有する元素である。Mn含有量は0%であってもよいが、上記の効果を得るためには0.002%以上であることが好ましい。Mn含有量は0.005%以上又は0.007%以上であってもよい。一方、Mn含有量が2.000%を超えると、鋼が脆化し、圧延の際に疵及び割れ等のトラブルが発生しやすくなるか又はコストの上昇を招く。したがって、Mn含有量は好ましくは2.000%以下、より好ましくは1.500%以下又は1.000%以下である。
Pは、磁気特性、とりわけ磁束密度を向上させる効果を有する元素である。P含有量は0%であってもよいが、上記の効果を得るためには0.005%以上であることが好ましい。P含有量は0.010%以上であってもよい。一方、P含有量が0.100%を超えると、冷間圧延時に破断を生じる可能性がある。したがって、P含有量は0.100%以下であることが好ましい。
Sは、不純物として含有され、多量に含有すると硫化物が多数析出し磁気特性が劣化する。そのため、S含有量は好ましくは0.010%以下、より好ましくは0.008%以下又は0.005%以下である。一方、S含有量は0%であってもよいが、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、S含有量は好ましくは0.0001%以上、より好ましくは0.0005%以上又は0.001%以上である。
Alは、Mnと同様に鋼の電気抵抗を高め、使用時の渦電流を抑制するのに有効な元素であり、また大型のAlNとして析出することにより窒化物の微細析出を防ぐ作用を有する元素である。Al含有量は0%であってもよいが、上記の効果を得るためには0.10%以上であることが好ましい。Al含有量は0.20%以上又は0.30%以上であってもよい。一方、Al含有量が5.00%を超えると、鋼が脆化し、圧延の際に疵及び割れ等のトラブルが発生しやすくなる。したがって、Al含有量は好ましくは5.00%以下、より好ましくは4.00%以下又は3.00%以下である。
Nは、多量に含有すると窒化物が多数析出し磁気特性が劣化する。そのため、N含有量は好ましくは0.010%以下、より好ましくは0.008%以下又は0.005%以下である。一方、N含有量は0%であってもよいが、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、N含有量は好ましくは0.0001%以上、より好ましくは0.0005%以上又は0.001%以上である。
本発明の実施形態に係るスラブは、例えば、強度向上や他の性能向上を目的として、Ni、Cr、Cu、Ti及びBiの少なくとも1種を含有してもよい。しかしながら、これらの元素を過度に添加すると、効果が飽和しコストの増大を招くばかりでなく、磁気特性に悪影響を及ぼす場合もある。したがって、それらの含有量は、Ni:0〜1.500%、Cr:0〜0.500%、Cu:0〜0.500%、Ti:0〜0.010%、及びBi:0〜0.010%とする。各元素は0.005%以上又は0.010%以上であってもよい。
[C:0.100%以下]
Cは、加工性及び耐食性を劣化させるため、その含有量は少ないほどよい。このため、C含有量は好ましくは0.100%以下、より好ましくは0.080%以下又は0.060%以下である。C含有量は0%であってもよいが、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、C含有量は好ましくは0.001%以上、より好ましくは0.002%以上又は0.005%以上である。
Siは、脱酸元素として添加される場合がある。しかしながら、Si含有量が2.00%を超えると、耐食性が低下する。したがって、Si含有量は好ましくは2.00%以下、より好ましくは1.50%以下又は1.00%以下である。Si含有量は0%であってもよいが、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、Si含有量は好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.02%以上又は0.05%以上である。
Mnは、固溶強化元素であるため、その含有量は少ないほどよい。Mn含有量が2.00%を超えると、延性が低下する。したがって、Mn含有量は好ましくは2.00%以下、より好ましくは1.50%以下又は1.00%以下である。Mn含有量は0%であってもよいが、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、Mn含有量は好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.02%以上又は0.05%以上である。
Pは、Mnと同様、固溶強化元素であるため、その含有量は少ないほどよい。P含有量が0.100%を超えると、延性が低下する。したがって、P含有量は好ましくは0.100%以下、より好ましくは0.080%以下又は0.050%以下である。P含有量は0%であってもよいが、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、P含有量は好ましくは0.001%以上、より好ましくは0.005%以上又は0.010%以上である。
Sは、不純物元素であり、熱間加工性や耐食性を阻害するため、その含有量は少ないほどよい。このため、S含有量は好ましくは0.010%以下、より好ましくは0.008%以下又は0.005%以下である。一方、S含有量は0%であってもよいが、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、S含有量は好ましくは0.0001%以上、より好ましくは0.0005%以上又は0.001%以上である。
Crは、耐食性を確保するための必須元素である。孔食電位及び耐銹性を確保するため、Cr含有量は好ましくは8%以上、より好ましくは10%以上又は12%以上である。一方、Cr含有量が40%を超えると、その効果が飽和して材料コストの上昇に見合う効果を期待できないことに加え、経済的にも不利である。したがって、Cr含有量は好ましくは40%以下、より好ましくは35%以下又は30%以下である。
Mo及びNiは、耐銹性を向上させる元素であり、必要に応じて添加する。Mo及びNi含有量は0%であってもよいが、添加する場合は、その効果を発現させるために、Mo及びNi含有量は好ましくはそれぞれ0.01%以上、より好ましくは0.02%以上である。一方、Mo及びNi含有量が5.00%を超えると、材料コストの上昇や加工性の低下を招くため、Mo及びNi含有量は好ましくはそれぞれ5.00%以下、より好ましくは4.00%以下又は3.00%以下である。
Cuは、Mo及びNiと同様に、耐銹性を向上させる元素であり、必要に応じて添加する。Cu含有量は0%であってもよいが、添加する場合は、その効果を発現させるために、Cu含有量は好ましくは0.005%以上、より好ましくは0.008%以上である。一方、Cu含有量が3.00%を超えると、加工性の低下を招くため、Cu含有量は好ましくは3.00%以下、より好ましくは2.00%以下又は1.00%以下である。
Alは、脱酸元素として必要に応じて添加される。Al含有量は0%であってもよいが、添加する場合は、その効果を発現させるために、Al含有量は好ましくは0.01%以上、より好ましくは0.02%以上又は0.03%以上である。一方、Al含有量が5.00%を超えると、鋼が脆化し、圧延の際に疵及び割れ等のトラブルが発生しやすくなる。したがって、Al含有量は好ましくは5.00%以下、より好ましくは4.00%以下又は3.00%以下である。
Nは、耐食性及び靭性を劣化させるため、その含有量は少ないほどよい。そのため、N含有量は好ましくは0.030%以下、より好ましくは0.020%以下又は0.010%以下である。一方、N含有量は0%であってもよいが、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、N含有量は好ましくは0.0001%以上、より好ましくは0.0005%以上又は0.001%以上である。
本発明の実施形態に係るスラブは、例えば、リジングの更なる抑制や加工性の向上、さらには他の性能向上を目的として、Ti、Nb、Sn及びBの少なくとも1種を含有してもよい。しかしながら、これらの元素を過度に添加すると、効果が飽和してコストの増大を招く。したがって、それらの含有量は、Ti:0〜1.000%、Nb:0〜1.000%、Sn:0〜0.500%、及びB:0〜0.0030%とする。Ti、Nb及びSnは0.005%以上又は0.010%以上であってもよい。Bは0.0005%以上又は0.0010%以上であってもよい。
本発明の実施形態においては、連続鋳造の際にスラブ上に形成されたスケールを除去するために、鋳造工程後のスラブに任意選択でデスケーリングを施してもよい。デスケーリングは、当業者に公知の任意の好適なデスケーリング装置によって実施することができ、特に限定されないが、一般的には衝突圧が3MPa以上、5MPa以上若しくは10MPa以上であり、及び/又は20MPa以下、18MPa以下若しくは15MPa以下である高圧水を用いたデスケーリング装置によって実施することができる。このような高い衝突圧の高圧水を使用することで、圧延前のスラブからスケールを十分に又は確実に除去することができる。
本発明の実施形態によれば、連続鋳造されたスラブは、シャー切断機等によって切断されることなく次の圧延工程において圧延される。連続鋳造されたスラブを切断しないことで、その後のスラブの圧延速度が上流側の比較的ゆっくりと進行する連続鋳造の制約を受けることになる。このため、圧延において動的再結晶を発現させるのに必要な低ひずみ速度を比較的容易に達成することができる。
ε=1.15ln(1/(1−r)) ・・・(3)
εドット=ε/√(R(h0−h1))/Vr ・・・(4)
式中、rは圧下率、Rは圧延機のロール半径、h0は入側板厚、h1は出側板厚、Vrは圧延速度を示す。
例えば、本発明の実施形態に係る製造方法を用いて無方向性電磁鋼板用のスラブを製造する場合には、スラブの板厚中心温度が1100℃以上であり、ひずみ量が0.40以上であり、かつひずみ速度が1.00/s以下である条件下で圧延を実施することが好ましい。このような条件下で圧延を実施することで、動的再結晶を確実に発現させることができ、より具体的には図2に関連して先に説明した動的再結晶率を100%とすることができる。したがって、結晶粒の微細化をより促進させることができ、その結果として最終的に得られる鋼板においてリジングの発生を顕著に又は確実に抑制することが可能となる。
一方、本発明の実施形態に係る製造方法を用いてフェライト系ステンレス鋼板用のスラブを製造する場合には、スラブの板厚中心温度が1150℃以上であり、ひずみ量が0.40以上であり、かつひずみ速度が1.00/s以下である条件下で圧延を実施することが好ましい。このような条件下で圧延を実施することで、動的再結晶を確実に発現させることができ、より具体的には図2に関連して先に説明した動的再結晶率を100%とすることができる。したがって、結晶粒の微細化をより促進させることができ、その結果として最終的に得られる鋼板においてリジングの発生を顕著に又は確実に抑制することが可能となる。
本発明の特定の実施形態によれば、連続鋳造後の圧延における圧延形状比mは2.40以下に制御することが好ましい。ここで、圧延形状比とは、ロール接触弧長を平均板厚で除したものを意味し、下記式(5)によって表される。
m=2√(R(h0−h1))/(h0+h1) ・・・(5)
式中、Rは圧延機のロール半径、h0は入側板厚、h1は出側板厚を示す。
上記の圧延後に得られたスラブは、無変態組織を有する鋼を鋳造する際に形成される粗大組織が十分に微細化されているため、これを図3に示されるような従来の熱間圧延によってさらに組織を微細化することで、最終的に得られる鋼板においてリジングの発生を確実に抑制することが可能となる。なお、スラブを従来の熱間圧延に供する際には、温度が低下したスラブを必要に応じてガス炊きバーナー炉等から構成される加熱炉を用いて粗圧延及び/又は仕上げ圧延に適した温度に加熱してもよい。粗圧延は、所望のシートバー寸法が確保できればよく、その条件は特に限定されない。また、粗圧延と仕上げ圧延の間でさらにスラブを加熱してもよい。例えば、粗圧延後に温度が低下したスラブをこのような加熱によって仕上げ圧延に適した温度に調整することができる。上記の加熱は、当業者に公知の任意の好適な加熱装置を用いて実施することができ、特に限定されないが、例えば、電磁誘導を利用した誘導加熱装置を用いて実施することができる。当該誘導加熱装置を使用することで、温度が低下したスラブを比較的短時間で所望の温度に加熱することができる。
本参考例では、無変態組織を有する無方向性電磁鋼板用のスラブに関し、低ひずみ速度の条件下で動的再結晶が発現する圧延条件について検討した。
本参考例では、無変態組織を有するフェライト系ステンレス鋼板用のスラブに関し、低ひずみ速度の条件下で動的再結晶が発現する圧延条件について検討した。
本例では、図3に示すようなスラブ製造設備を用いて、本発明に係る方法に従って無変態組織を有する無方向性電磁鋼板用のスラブを製造し、次いで同様に図3に示すような従来公知の熱間圧延設備を用いて当該スラブから熱延鋼板を製造し、その表面性状について調べた。
リジング性 鋼板の最大うねり高さ
◎ <40μm
○ 90〜40μm
× >90μm
本例では、図3に示すようなスラブ製造設備を用いて、本発明に係る方法に従って無変態組織を有するフェライト系ステンレス鋼板用のスラブを製造し、次いで同様に図3に示すような従来公知の熱間圧延設備を用いて当該スラブから熱延鋼板を製造し、その表面性状について調べた。
11 連続鋳造設備
12 圧延設備
13 熱間圧延設備
14 取鍋
15 タンディッシュ
16 鋳型
17 連続鋳造機
18 スラブ
19 加熱炉
20、23 デスケーリング装置
21 粗圧延機
22 加熱装置
24 仕上げ圧延機
25 冷却装置
26 シャー切断機
27 巻取装置
Claims (6)
- 無変態組織を有する鋼板のためのスラブの製造方法であって、
150超〜400mmの厚さを有するスラブを連続鋳造する鋳造工程、及び
鋳造されたスラブを切断することなしに、前記スラブの板厚中心温度が1000℃以上の条件下で圧延を実施して動的再結晶を発現させる圧延工程
を含むことを特徴とする、スラブの製造方法。 - 前記無変態組織を有する鋼板が無方向性電磁鋼板であり、前記圧延工程が、前記スラブの板厚中心温度が1100℃以上であり、ひずみ量が0.40以上であり、かつひずみ速度が1.00/s以下である条件下で圧延を実施することを含むことを特徴とする、請求項1に記載のスラブの製造方法。
- 前記スラブが、質量%で、C:0.050%以下、Si:1.00〜7.00%、Mn:2.000%以下、P:0.100%以下、S:0.010%以下、Al:5.00%以下、N:0.010%以下、Ni:0〜1.500%、Cr:0〜0.500%、Cu:0〜0.500%、Ti:0〜0.010%、及びBi:0〜0.010%を含有し、残部がFe及び不純物からなることを特徴とする、請求項2に記載のスラブの製造方法。
- 前記無変態組織を有する鋼板がフェライト系ステンレス鋼板であり、前記圧延工程が、前記スラブの板厚中心温度が1150℃以上であり、ひずみ量が0.40以上であり、かつひずみ速度が1.00/s以下である条件下で圧延を実施することを含むことを特徴とする、請求項1に記載のスラブの製造方法。
- 前記スラブが、質量%で、C:0.100%以下、Si:2.00%以下、Mn:2.00%以下、P:0.100%以下、S:0.010%以下、Cr:8.0〜40.0%、Mo:5.00%以下、Ni:5.00%以下、Cu:3.00%以下、Al:5.00%以下、N:0.030%以下、Ti:0〜1.000%、Nb:0〜1.000%、Sn:0〜0.500%、及びB:0〜0.0030%を含有し、残部がFe及び不純物からなることを特徴とする、請求項4に記載のスラブの製造方法。
- 前記圧延における圧延形状比が2.40以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のスラブの製造方法。
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