JP2023183439A - ベリー付きカリバーロール、圧延材の製造方法、鋼管の製造方法および圧延機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延材に疵が形成されることを抑制する技術を提供する。【解決手段】被圧延材Ｓに圧延を施すカリバーロールであって、ロール１０の外表面上かつ周方向に凹状に延設され、圧延時に被圧延材Ｓを嵌合させる溝部１１を１又は２以上有し、溝部１１は、１対の側壁部１２と、該１対の側壁部１２夫々に隣接する底部１３とを、嵌合される被圧延材Ｓの対向面として有し、少なくとも１つの溝部１１における底部１３は、１対の側壁部１２夫々から離隔するに従い、嵌合された被圧延材側に傾斜した山形構造を有しており、ロール軸方向に対する山形構造の傾斜角度θが以下の式（１）を満たす、ベリー付きカリバーロール。０度＜θ≦３０度 ・・・（１）【選択図】図４

Description

本発明は、継目無鋼管素材、棒鋼素材、線材素材等として用いることが可能な、高耐食性が求められる高Ｃｒ鋼やその他の高合金鋼といった難加工鋼材等に圧延を施す技術に関し、特には、得られる圧延材表面に疵が発生することを抑制する技術に関する。

従来の分塊圧延工程においては、まず、スラブ等の被圧延材を加熱炉で８００℃以上１３００℃以下に加熱する。本発明で、圧延を施す被圧延材は、鋼塊（インゴット）だけでなく、鍛造によって得られるビレット、ブルーム、スラブなどの鋳片も含む。

次に、上下にセットされ所定の隙間がある分塊圧延機の孔型形状のカリバーロールの間を被圧延材が通り抜けて圧延され、その後被圧延材は周方向に９０度回転させられる。
被圧延材を圧延方向に対して反対方向に動かし、ロールも逆回転させるリバース圧延を繰り返し行い、所定の断面形状を有するブルーム等の分塊圧延材を得られるまで圧延する。
リバース圧延では、少ないものは５～８パス程度で所望の断面寸法を得ることが可能であるが、小さな断面寸法を得るまで圧延する場合は、上記以上の圧延が必要であり、場合によっては２０パス以上のリバース圧延を行う必要がある。

圧延が進むにつれ、被圧延材の温度は低下する。炭素鋼等の熱間加工性に優れる鋼材については、一度の加熱で所望の断面寸法を得るまで圧延することが可能である。しかしながら、高Ｃｒ鋼やその他の高合金鋼等の熱間加工性が悪い鋼材（以下、難加工鋼材とも記す。）については、得られる分塊圧延材表面に疵が形成され、表面性状を悪化させることがある。このとき、表面、特に角部付近に疵が形成されることで、手入れ時間が増加したり、歩留まりが悪化したりすることになる。

そこで、疵の抑制を目的に、難加工材の分塊圧延では熱間加工性を向上させるための成分組成が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、加工温度領域を高温化させることで、熱間強度を下げ、熱間加工性を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
また、鋳片から分塊圧延ではなく、特定の鍛造工程を含むようにした熱間加工方法も提案されている（例えば、特許文献４参照）。また、スラブ接触面に異なる２つ以上のテーパーをつけたロールによる圧延方法が提案されている（例えば、特許文献５参照）。

特開昭６１－２０１７２７号公報 特開２００５－２０５４５４号公報 特開平１－２６２０４８号公報 特開２００２－１９４４３１号公報 特開平５－７６９１３号公報

特許文献１や特許文献２に記載の技術のように、熱間加工性を向上させるためのＭｎ、Ｎｉ、Ｂ等の成分の添加は、コストを増加させるという問題があるばかりか、圧延後の被加工材の表面品質は十分とは言い難い。

また、特許文献３に記載されているような高温領域での加工については、高温領域においてフェライト分率が高い二相ステンレス鋼やフェライト系ステンレス鋼等は、高温にすると熱間強度が著しく低下することで、炉内で垂れが発生したり、炉材が鋼材に食い込むことによる疵が発生したりする。
また、フェライト系ステンレス鋼は、熱間加工性が高いため、圧延疵は発生しにくいが、一方で、二相ステンレス鋼は、熱間加工温度領域でフェライト相とオーステナイト相の強度が異なる相が存在することとなり、一般的に熱間加工性は低く、圧延疵は発生しやすい。そのため、二相ステンレス鋼等の熱間加工性に劣る材質においては、加熱温度を高くすることができず、特許文献３に記載の技術が適用できないという問題がある。

また、特許文献４に記載の技術のように、予加工工程として鍛造工程を含むことで、工数が増加し、コストが増加するという問題がある。
また、特許文献５に記載の技術のように、圧延後の被圧延材の形状が非対称になるロール形状であると、周方向に回転させながらリバース圧延させる分塊圧延では、被圧延材が搬送路に対して水平にならないため、ハンドリング性が悪くなるという問題がある。

このように、加工温度を調整したり、鍛造工程を含むようにしたりせずとも、得られる圧延材に疵が形成されることを抑制できる技術の改良が希求されていた。

本発明は従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、圧延材に疵が形成されることを抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、圧延用のカリバーロールについて、被圧延材と接触するカリバー底（溝部における底部）の形状に着目し、得られる圧延材に疵が形成されることを抑制するカリバーロール形状を知見した。

疵は、その疵が発生する部位付近に引張応力が作用することで形成される。圧延ロールによって厚さ方向に圧縮された鋼板等の被圧延材は長さ方向だけでなく、幅方向にも延伸する。
被圧延材が延伸する際、被圧延材の圧延ロールと接触している箇所と、圧延ロールと接触していない被圧延材中心とでは、圧延ロールとの摩擦の程度により延伸する量が異なり、被圧延材の中心側の方が大きく延伸する。
そのため、圧延ロールとの接触面に対して被圧延材は山形に変形し、この山形になる変形をバルジング（以降、バルジ変形）と呼ぶ。バルジ変形は、ロール径、圧下率、被圧延材の厚みや幅、摩擦抵抗等の大きさによって変化する。

被圧延材の厚みが小さい時は、厚みの中心にバルジ変形のトップ（変形が最も大きくなる部位）が形成される。
一方、被圧延材の厚みが大きく、圧下率が小さい時は、厚みの中心ではなく、被圧延材の幅方向の両端部にバルジ変形が生じる。このようなバルジング形状をダブルバルジと呼ぶ。

このダブルバルジが形成され、圧延の際にバルジングが発生する部位（バルジング部）が、圧延ロールに先に接触して圧延されるため、引張応力が作用し、疵が形成されると考えられる。
特に、バルジング部が被圧延材の角部に近い位置で生じた場合、バルジング部の圧延により変形する部位が自由変形部となり、周囲の拘束が少ないことから多軸引張が生じやすいため、角部に疵が形成される。

本発明者らは、このような圧延における問題点に着目し、カリバーロールのカリバー底形状（溝部における底部の形状）を調整することで、被圧延材のバルジング部の材料の流れ（メタルフロー）を制御し、疵が形成されやすい被圧延材の角部に多軸引張を生じさせず、疵を低減させた圧延材を得られることを知見した。

本発明はかかる知見に基づいて、さらに検討を加えて完成されたものであり、本発明の要旨はつぎのとおりである。
［１］被圧延材に圧延を施すカリバーロールであって、
ロールの外表面上かつ周方向に凹状に延設され、前記圧延時に前記被圧延材を嵌合させる溝部を１又は２以上有し、
前記溝部は、１対の側壁部と、該１対の側壁部夫々に隣接する底部とを、嵌合される前記被圧延材の対向面として有し、
少なくとも１つの前記溝部における前記底部は、前記１対の側壁部夫々から離隔するに従い、嵌合された前記被圧延材側に傾斜した山形構造を有しており、
ロール軸方向に対する前記山形構造の傾斜角度θが以下の式（１）を満たす、ベリー付きカリバーロール。
０度＜θ≦３０度 ・・・（１）
［２］前記［１］に記載のベリー付きカリバーロールを用いた圧延により圧延材を製造する方法であって、
前記圧延では、被圧延材を、８００℃以上の加熱温度に加熱した後、１対の前記ベリー付きカリバーロール間に通し、１パス当たりの圧下率を７０％以下とする、圧延材の製造方法。
［３］前記被圧延材として、Ｃｒを５．０質量％以上含有するＣｒ鋼を用いる、前記［２］に記載の圧延材の製造方法。
［４］前記［２］又は［３］に記載の圧延材の製造方法により得られた圧延材を用いて鋼管を製造する、鋼管の製造方法。
［５］被圧延材に圧延を施す圧延機であって、
対向配置される１対のベリー付きカリバーロールを有し、
前記１対のベリー付きカリバーロール夫々は、
ロールの外表面上かつ周方向に凹状に延設され、前記圧延時に前記被圧延材を嵌合させる溝部を１又は２以上有し、
前記溝部は、１対の側壁部と、該１対の側壁部夫々に隣接する底部とを、嵌合される前記被圧延材の対向面として有し、
少なくとも１つの前記溝部における前記底部は、前記１対の側壁部夫々から離隔するに従い、嵌合された前記被圧延材側に傾斜した山形構造を有しており、
ロール軸方向に対する前記山形構造の傾斜角度θが以下の式（１）を満たす、圧延機。
０度＜θ≦３０度 ・・・（１）

本発明によれば、圧延材に疵が形成されることを抑制できる。

図１は、被圧延材（スラブ）の断面形状を説明するための図である。 図２は、圧延機（分塊圧延機）の概要を説明するための図である。 図３は、本発明のベリー付きカリバーロールを説明するための図である。 図４は、本発明のベリー付きカリバーロールで規定する傾斜角度θを説明するための図である。 図５は、従来のカリバーロールと本発明のベリー付きカリバーロールの夫々のロール形状で圧延した際のバルジング部の疵形成メカニズムを説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、本発明のベリー付きカリバーロールの説明をする前に、本発明のベリー付きカリバーロールで圧延する被圧延材、本発明のベリー付きカリバーロールを有する圧延機（分塊圧延機）について説明する。

図１は、本発明で用いるスラブ等の被圧延材Ｓの断面形状を説明するための図である。図１に示すように、被圧延材Ｓは圧延方向垂直断面視で、形状が矩形であり、第１辺と、第１辺に隣接し、第１パスの圧延開始前における長さが第１辺の長さ以上である第２辺を有する。被圧延材Ｓは、図２を参照しながら後述するベリー付きカリバーロールを有する圧延機（分塊圧延機）により圧延を施されることで、圧延材（分塊圧延材）に成形される。

図２は、本発明のベリー付きカリバーロール１０（以下、単にカリバーロール１０とも記す。）を有する圧延機（分塊圧延機）１を説明するための図である。
圧延機（分塊圧延機）１は、一対の対向配置されるベリー付きカリバーロール１０を有する。
圧延機（分塊圧延機）１は、カリバーロール１０の外表面に設けられ、被圧延材Ｓを支持可能であるフランジにより形成される溝部（孔状部）に被圧延材Ｓを嵌合させて、被圧延材Ｓに対して圧延（分塊圧延）を施す。
被圧延材Ｓは、圧延機（分塊圧延機）１で圧延を施される前に加熱炉で８００℃以上の加熱温度に加熱することができ、その後、図２に示す圧延機（分塊圧延機）１が有する１対のカリバーロール１０間を通り抜けることで、圧延方向（図中、矢印Ｒ．Ｄ．参照）に圧延される。その後、被圧延材Ｓは、周方向に９０度回転させられ、上記の圧延方向に対して逆方向に移動しながら再度圧延される。このように、被圧延材Ｓがカリバーロール（孔型圧延ロール）１０を通り抜けると、その度にロール１０を逆回転させながらリバース圧延を繰り返し行い、被圧延材Ｓが所定の断面形状を有する圧延材（ブルーム）になるまで圧延する。全パスにおける１パス当たりの圧下率は７０％以下とすることが好ましい。
ここで、図１を参照しながら説明した第１辺、第２辺は、周方向に９０度回転させても、各パス後において夫々同じ部位を指す。第２辺の第１パスの圧延開始前における長さが上記第１辺の長さ以上であればよく、第１パスより後の長さにおいては、第２辺の長さが第１辺の長さ以下となる場合もある。

次に、本発明のベリー付きカリバーロール１０の詳細を説明する。図３は、本発明のベリー付きカリバーロール１０を説明するための断面図（ロール１０を円柱形状とした場合の底面（円）に対する垂直な断面図、ロール回転軸を含む断面図（図２中、Ａ－Ａ矢視断面図））である。
図３に示すように、本発明のベリー付きカリバーロール１０は、被圧延材Ｓに圧延（分塊圧延）を施すロールであって、ロール１０の外表面上かつ周方向（矢印ａ参照）に凹状に延設され、圧延時（分塊圧延時）に前記被圧延材を嵌合させる溝部１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ）を１又は２以上有し、上記溝部１１は、１対の側壁部１２と、該１対の側壁部１２夫々に隣接する底部１３とを、嵌合される上記被圧延材Ｓの対向面として有し、少なくとも１つの上記溝部１１における上記底部１３は、上記１対の側壁部１２夫々から離隔するに従い、嵌合された上記被圧延材Ｓ側に傾斜した山形構造を有しており、ロール軸方向に対する上記山形構造の傾斜角度θが以下の式（１）を満たす、ベリー付きカリバーロールである。
０度＜θ≦３０度 ・・・（１）

本発明のベリー付きカリバーロール１０におけるロールの形状としては、圧延（分塊圧延）を行うことができれば、特に限定されず、例えば、円柱形状とすることができる。また、ロールの材質についても、特に限定されず、例えば、超硬合金（炭化タングステンとコバルトの合金）、ハイス鋼とすることができる。

また、ベリー付きカリバーロールの「ベリー」とは、溝部における底部において、嵌合される被圧延材側に突出形成された部位のことを指し、本発明のベリー付きカリバーロール１０の「ベリー」では、底部１３における特定の山形構造のことを指す。

本発明のベリー付きカリバーロール１０は、１又は２以上の溝部（カリバー、孔状部、凹部）１１を有しており、１つの溝部のみを有していてもよい。また、ロール幅方向（ロール軸方向、圧延方向の垂直方向、Ｘ方向）に２以上の溝部１１を有していてもよく、これらの溝部夫々は、形状や大きさは異なっていてよいが、圧延時に向かい合う１対の溝部１１は同じ形状であり、同じ大きさであることが好ましい。
図３に示す例では、カリバーロール１０は、４つの溝部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを有しており、前述したリバース圧延において、溝部１１Ａにおいて１パス目の圧延を行い、溝部１１Ｂにおいて３、５パス目の圧延を行い、溝部１１Ｃにおいて７、９パス目の圧延を行い、溝部１１Ｄにおいて２、４、６、８パス目の圧延を行うが、本発明はこのような例に限定されず、得られるべき圧延材（分塊圧延材）の形状等に対して設定される圧延条件に適切なカリバーロールを採用すればよい。具体的には、各パスで設定すべき被圧延材Ｓの第１辺と第２辺の長さ比に応じて、被圧延材Ｓを嵌合させる溝部を適宜選択したり、設計したりすることができる。

本発明のベリー付カリバーロール１０は、溝部１１の形状に特徴を有している。溝部１１は、１対の側壁部１２と、該１対の側壁部１２夫々に隣接する底部１３とを、嵌合される被圧延材Ｓの対向面として有する。そして、ベリー付カリバーロール１０において、少なくとも１つの溝部１１における底部１３が、１対の側壁部１２夫々から離隔するに従い、嵌合された上記被圧延材Ｓ側に傾斜した山形構造を有しており、ロール軸方向（Ｘ方向）に対する上記山形構造の傾斜角度θが、後述する式（１）を満たす。
図３に示すように、ロール１０中、式（１）を満たす溝部１１では、１対の側壁部１２夫々に隣接する底部１３の両端の２ヶ所の部位において、上記の傾斜角度θとなる傾斜部が形成される。
底部の両端に形成される傾斜角度θは、夫々異なっていてもよいし、同じでもよいが、圧延時のハンドリング性の点から、両端の傾斜角度θの差は、５度以下の範囲内であることが好ましい。また、底部の両端に形成される傾斜角度θは、夫々同じであることがより好ましい。すなわち、図３中の断面視で、上記の山形構造において、軸方向（Ｘ軸方向）中心位置から底部１３と側壁部１２両側の境界位置までの距離が同一であって、上記軸方向中心位置が被圧延材側（Ｚ軸方向側）に最も突出していることが好ましい。
また、１対のカリバーロール１０において、圧延時に向かい合う１対の溝部１１に形成される四隅に位置する傾斜部の傾斜角度θは、夫々異なっていてもよいし、同じでもよいが、圧延時のハンドリング性の点から、四隅の傾斜角度θの差は、５度以下の範囲内であることが好ましい。また、四隅の傾斜角度θは、夫々同じであることがより好ましい。
なお、本発明のベリー付きカリバーロール１０では、１又は２以上の溝部１１のうち、少なくとも１つの溝部１１が式（１）を満たす山形構造を有していればよく、山形構造を有さない（底部が平らである（θ＝０度））溝部を有していてもよい。
特に、疵は圧下量が多い奇数パス時に形成されやすいため、奇数パスにおいて山形構造を有する溝部で圧延を行うことが好ましい。

０度＜θ≦３０度 ・・・（１）
次に、式（１）の規定理由について説明する。
図４は、本発明のベリー付きカリバーロール１０で規定する傾斜角度θを説明するための図である。具体的には、ベリー付きカリバーロール１０の部分断面図（ロール１０を円柱形状とした場合の底面（円）に対する垂直な部分断面図（図２中、Ａ－Ａ矢視断面図））である。
図４に示すように、本発明では、ベリー付きカリバーロール１０が有する底部の山形構造に関し、ロール軸方向（Ｘ軸方向）に対する山形構造の傾斜角度θ（θ_１、θ_２、θ_３、θ_４）が上記の式（１）を満たす。
以下では、圧延時に向かい合う１対の溝部１１に形成される四隅に位置する傾斜部の傾斜角度θ（θ_１、θ_２、θ_３、θ_４）は、全て同じ角度であるとするが、式（１）を満たす範囲内であれば、異なっていてもよい。なお、図４中、符号Ｈはベリー高さを示し、符号ｈはカリバー深さを示し、Ｘ１はフランジ高さを示す。

ここで、まず、本発明のベリー付きカリバーロール１０により、圧延材（分塊圧延材）の角部の疵が抑制されていることを調べた評価方法及び結果を説明する。
以下の表１は、評価した圧延条件を示す。本発明例のベリー付きカリバーロール（ベリーロール）１０として、１、３、５、７パス用の溝部、９、１１、１３パス用の溝部、また、山形構造を有さない偶数パス用の溝部の計３つの溝部を有するロールを用いた。１、３、５、７パス用の溝部ではθ＝７度とし、１、３、５、７パス用の溝部とは形状、サイズが異なる９、１１、１３パス用の溝部においてもθ＝７度とした。偶数パス用の溝部では、θ＝０度である。なお、各溝部内における４つのθは全て同じとした。
また、本発明の範囲外となる比較例として、全ての溝部においてベリーを有さず、すなわち、全ての溝部における底部（カリバー底）がフラットである従来技術のカリバーロールを用いた。すなわち、従来技術のカリバーロールは、全ての溝部において、本発明で特定するθが０度である。
被圧延材としては、ＳＵＳ３２９Ｊ１を用いた。本発明例と比較例のいずれも表１に示す条件で圧延を行った。

表１に示す被圧延材長短比は、上記矩形における第１辺と、該第１辺に隣接し、第１パスの圧延開始前における長さが上記第１辺の長さ以上である第２辺とに関し、各パスの圧延後における、上記第２辺の長さ（ｍｍ）／上記第１辺の長さ（ｍｍ）である（図１再参照）。

加熱炉で１１００℃まで加熱した被圧延材を表１に示す圧延条件で圧延した。圧延が終わった後の分塊圧延材に対して、フェルスター社製の漏洩磁束探傷機を用いて、漏洩磁束探傷試験法（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｅａｋａｇｅ Ｆｌｕｘ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ、以下、ＭＬＦＴとも記す。）により、表面の疵の深さを非破壊検査し、３．０ｍｍ以上の疵深さを圧延方向に測定し、個数をカウントし、評価項目とした。より具体的には、得られた分塊圧延材を回転させながら、ＭＬＦＴにより圧延方向全長のピーク強度を取得し、ピークレベルが３．０ｍｍ以上となる疵の個数を調べ、該個数を上記の圧延方向全長で除した値を疵個数（個／ｍ）として算出した。
それぞれのＭＬＦＴによる評価結果は、従来のカリバーロールでは１１４．２個／ｍであり、本発明のベリー付きカリバーロールでは４４．８個／ｍであった。これより、表１に示す条件に対し、ベリー付きカリバーロールにより圧延をすることで、疵の形成が抑制されることが認められた。ＭＬＦＴによる疵個数が多いほど、分塊圧延材表面の疵を除去するためのグラインダー等による手入れをする時間が増加し、歩留まりも悪くなる。

以上のように、ベリー付きカリバーロール１０を用いて圧延することで疵の発生を低減することができた。

次に、ベリー付きカリバーロールにおいて、圧延時に被圧延材の疵が形成される部位（バルジング部）に対して、引張応力ではなく主に圧縮応力が作用した原因について説明する。
図５は、従来のカリバーロールとベリーロールのバルジング部の疵形成メカニズムの概略図を表す。
図５（ａ）に示すように、従来のカリバーロール１００では、圧延初期時、溝部１１０の底部１３０において、バルジング部から接触することで接触点から左右にメタルフローが発生して、引張応力が作用し、疵が形成されている。一方で、図５（ｂ）に示すように、ベリー付きカリバーロール１０では、溝部１１の底部１３において、側壁部１２（図５中は図示せず）から離隔するに従い、嵌合された被圧延材Ｓの側に傾斜した山形構造を有している。すなわち、ベリー付きカリバーロール１０では、ロール中心（軸方向（Ｘ軸方向）における中心）から側壁部（フランジ部）１２に向けて傾斜がかかっている。そのため、バルジング部のメタルフローが片側に制御されることで、引張応力が抑制されている。すなわち、ベリー付きカリバーロール１０では、圧延時に被圧延材に対して、引張応力が抑制され、主に圧縮応力が作用することになる。
以上より、本発明のベリー付きカリバーロール１０は、バルジング部のメタルフローを制御することで疵を低減させることができる。

上記知見に基づいて鋭意検討した結果、本発明では式（１）として、「０度＜θ≦３０度」を規定する。この範囲規定理由について次に説明する。
まず、式（１）において、θ＝０度のときは、図５（ａ）を参照しながら説明した従来技術のカリバーロールと同義であり、前述のように疵の発生の抑制が十分でなかったため、除外する。
また、θ＜０度のとき、すなわち、底部が、１対の側壁部夫々から離隔するに従い、嵌合された被圧延材から離れる方向に傾斜した山形構造を有することになる。このようなロール中心に向かって凹形状の傾斜では、バルジング部のメタルフローを片側に寄せるという点では同様の効果を得ることが可能であるが、圧延された被圧延材の形状が辺の中心に向かって突出した山形形状となる。そのため、このような凸型の山形形状であることから、被圧延材の搬送中等において、精度良くハンドリングすることができず、意図せず被圧延材が横転し、設備に損傷を加える可能性もある。以上より、本発明では、θ＞０度とする。好ましくは、θ＞１度であり、より好ましくは、θ≧２度である。
また、圧延によって形成されたバルジング部よりも傾斜角度が小さい場合、メタルフローを片側に制御する力が弱くなるため、好ましくは、θ≦予め想定されるバルジング部の頂点からバルジングが形成されていない平面部までの傾斜角である。

次に、θ≦３０度について説明する。傾斜角度θが大きくなるに伴い、底部１３の山形構造の傾斜が急になり、鋭角なベリーとなる。鋭角なベリーで圧延した場合、被圧延材の中心が大きく凹み、その凹みを形成させる過程で材料中心に向かって引張応力が作用し、疵の形成に繋がる。そして、θが３０度超となると、所望の疵抑制の効果が得られなくなる。よって、本発明ではθ≦３０度とする。好ましくはθ≦１５度であり、より好ましくはθ＜１０度である。

θの測定位置については、底部１３のロール軸方向（Ｘ方向）の両端部であって、隣接する側壁部１２との境界位置とする。

上記の本発明の圧延材（分塊圧延材）の製造方法で用いる被圧延材Ｓとしては、Ｃｒを５．０質量％以上含有するＣｒ鋼やステンレス鋼等の難加工鋼材（難加工高合金鋼）が挙げられる。ここで難加工鋼材とは圧延温度領域時に金属組織が二相以上の状態となる鋼材のことを指し、具体的には、１７質量％Ｃｒ、２２質量％Ｃｒ、２５質量％Ｃｒなどの高Ｃｒ量を有するステンレス鋼が挙げられる。難加工鋼材は、単相の鋼材に比べ、相の強度差を有することから加工が難しいものの、本発明の圧延材（分塊圧延材）の製造方法では、被圧延材Ｓがこれらの難加工鋼材であっても、疵の発生を抑制することができる。

被圧延材Ｓは以下のプロセスで作製される。まず、高炉で鉄鉱石を溶かしながら、コークスを同時に溶かすことで銑鉄を作製する。その後、脱珪処理、脱硫処理など溶銑予備処理を行い、転炉で炭素を除去し、溶鋼を作製する。溶鋼に必要な合金元素など成分を微調整する二次精錬を行った後に、連続鋳造により、被圧延材Ｓを得る。連続鋳造のほか、造塊により被圧延材Ｓを製造してもよい。
本発明では、被圧延材として鋼塊（インゴット）だけでなく、鍛造によって得られるビレット、ブルーム、スラブなどの鋳片を用いることができる。

被圧延材Ｓは、８００℃以上の加熱温度に加熱した後、１対のベリー付きカリバーロール（孔型圧延ロール）１０間に通すことが好ましい。また、全パスにおいて、１パス当たりの圧下率を７０％以下とすることが好ましい。

加熱温度が８００℃未満では、被圧延材Ｓの変形抵抗が高くなり、ロールの耐荷重を超える場合がある。よって、上記加熱温度は、８００℃以上とすることが好ましい。また、より好ましくは、１０００℃以上であり、さらに好ましくは、１２００℃以上である。一方、加熱温度の上限値は特に限定されないが、１３００℃超えでは、２２質量％Ｃｒ等の高Ｃｒ鋼はフェライトの分率が高いため、被圧延材の変形抵抗が低く、炉内で材料が垂れる場合がある。よって、上記加熱温度は、１３００℃以下とすることが好ましい。また、より好ましくは、１２９０℃以下であり、さらに好ましくは、１２５０℃以下である。

また、１パス当たりの圧下率が７０％超えでは、一様な変形挙動がされず、材料の対角線上にズレるように割れ、せん断割れのような現象となる場合がある。よって、上記圧下率は、７０％以下とすることが好ましい。また、より好ましくは、５０％以下であり、さらに好ましくは、３５％以下である。また、圧下率が低過ぎると所定の寸法にするために時間がかかりすぎ、被圧延材の温度が下がるため、より好ましくは、５％以上であり、さらに好ましくは、１０％以上である。

なお、上記の圧下率（％）は、各パスにおいて、
（（圧延前の第１辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の第１辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の第１辺の長さ（ｍｍ））×１００、及び
（（圧延前の第２辺の長さ（ｍｍ）－圧延後の第２辺の長さ（ｍｍ））／圧延前の前記第２辺の長さ（ｍｍ））×１００のうち、より大きな値である。
上記第１辺の長さ、第２辺の長さは、被圧延材の圧延方向垂直断面視における矩形の辺の長さである（図１再参照）。

また、本発明では、前述した圧延材の製造方法により得られた圧延材を用いて鋼管を製造することができる。

鋼管の製造条件としては、好ましくは、圧延材（分塊圧延材）として丸鋼片を材料とし、加熱炉で１１００～１３００℃に加熱し、マンネスマン穿孔機で中空素管にする。中空素管は、マンドレルミルで圧延し、外径と厚さを減少させ長尺素管にする。次に、これを再加熱炉において７００～１０００℃で１時間保持し、再加熱してからストレッチレデューサーで仕上がり寸法とし、冷却、矯正、切断を経て鋼管とする。

本発明における疵抑制技術を調査するために、本発明条件と比較条件を用意し、圧延後のＭＬＦＴ結果を調査した。

被圧延材としてはＳＵＳ３２９Ｊ１を用いた。被圧延材の初期断面寸法は第１辺：２７５ｍｍ×第２辺：７１０ｍｍであった。加熱炉で被圧延材を１１００℃まで加熱したものを圧延した。その他条件は表１に示す。カリバーロールの各傾斜角度θとＭＬＦＴによる３．０ｍｍ以上の疵個数の結果を表２に示す。
疵の測定については、より具体的には、得られた分塊圧延材を回転させながら、ＭＬＦＴにより圧延方向全長のピーク強度を取得し、ピークレベルが３．０ｍｍ以上となる疵の個数を調べ、該個数を上記の圧延方向全長で除した値を疵個数（個／ｍ）として算出した。
各水準において、１、３、５、７パス用の溝部、９、１１、１３パス用の溝部、また、山形構造を有さない偶数パス用の溝部の計３つの溝部を有するロールを用いた。
１、３、５、７パス用の溝部のθ、９、１１、１３パス用の溝部のθは全て表２に示す角度で同一とした。また、偶数パス用の溝部では、θ＝０度である。なお、各溝部内における４つのθは全て同じとした。

本発明では、分塊圧延材の表面において、疵深さが３．０ｍｍ以上である疵が、圧延方向に１００個／ｍ以下である場合、疵の形成が抑制されていると判断した。

水準１～５は式（１）を満たす条件で圧延した例である。
具体的には、水準１はθ＝７度であり、疵個数は４４．８個／ｍであった。
水準２はθ＝１５度であり、疵個数は８７．４個／ｍであった。
水準３のθ＝３０度は、疵個数は９５．５個／ｍであった。
特に、水準１では、バルジング部の疵の抑制をしつつ、材料中心（ベリー付きカリバーロールの山形構造の頂点部、図４中のＺ軸）の疵の低減も実現でき、疵個数を非常に少なくすることができた。

水準４はθ＝３度であり、本圧延条件における事前に解析により測定したバルジング部の高さに合わせた傾斜角度であり、疵個数は３９．８個／ｍであった。
水準５はθ＝１度であり、疵個数は９８．０個／ｍであった。
特に、水準４では、メタルフローを片側に制御する働きが強く、角部の疵の発生を精度良く抑制できたため、疵個数を非常に少なくすることができた。

水準６～８は式（１）を満たさない条件で圧延した例である。
具体的には、水準６はθ＝０度であり、従来カリバーロールと同義である。疵個数は１１４．２個／ｍであった。水準７はθ＝４５度であり、材料中心側の疵が増大し、バルジング部付近まで大きく中心に向かって変形したため、疵個数は２３５．１個／ｍであった。水準８はθ＝―１０度であり、ロール中心に向かって凹形状のベリーである。途中のパスで被圧延材が倒れてしまい、最後まで圧延することができなかった。

表２より、本発明の条件で圧延することにより、疵が形成されることを抑制できることが明らかになった。

Ｓ 被圧延材
１ 圧延機（分塊圧延機）
１０ ベリー付きカリバーロール（孔型圧延ロール）
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ 溝部
１２ 側壁部
１３ 底部
１００ カリバーロール（孔型圧延ロール）
１１０ 溝部
１３０ 底部
θ、θ_１、θ_２、θ_３、θ_４ 傾斜角度
H ベリー高さ
ｈ カリバー深さ
Ｘ１ フランジ長さ

Claims (5)

1. 被圧延材に圧延を施すカリバーロールであって、
   ロールの外表面上かつ周方向に凹状に延設され、前記圧延時に前記被圧延材を嵌合させる溝部を１又は２以上有し、
   前記溝部は、１対の側壁部と、該１対の側壁部夫々に隣接する底部とを、嵌合される前記被圧延材の対向面として有し、
   少なくとも１つの前記溝部における前記底部は、前記１対の側壁部夫々から離隔するに従い、嵌合された前記被圧延材側に傾斜した山形構造を有しており、
   ロール軸方向に対する前記山形構造の傾斜角度θが以下の式（１）を満たす、ベリー付きカリバーロール。
   ０度＜θ≦３０度 ・・・（１）
2. 請求項１に記載のベリー付きカリバーロールを用いた圧延により圧延材を製造する方法であって、
   前記圧延では、被圧延材を、８００℃以上の加熱温度に加熱した後、１対の前記ベリー付きカリバーロール間に通し、１パス当たりの圧下率を７０％以下とする、圧延材の製造方法。
3. 前記被圧延材として、Ｃｒを５．０質量％以上含有するＣｒ鋼を用いる、請求項２に記載の圧延材の製造方法。
4. 請求項２又は３に記載の圧延材の製造方法により得られた圧延材を用いて鋼管を製造する、鋼管の製造方法。
5. 被圧延材に圧延を施す圧延機であって、
   対向配置される１対のベリー付きカリバーロールを有し、
   前記１対のベリー付きカリバーロール夫々は、
   ロールの外表面上かつ周方向に凹状に延設され、前記圧延時に前記被圧延材を嵌合させる溝部を１又は２以上有し、
   前記溝部は、１対の側壁部と、該１対の側壁部夫々に隣接する底部とを、嵌合される前記被圧延材の対向面として有し、
   少なくとも１つの前記溝部における前記底部は、前記１対の側壁部夫々から離隔するに従い、嵌合された前記被圧延材側に傾斜した山形構造を有しており、
   ロール軸方向に対する前記山形構造の傾斜角度θが以下の式（１）を満たす、圧延機。
   ０度＜θ≦３０度 ・・・（１）

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