JP3006467B2 - 鋼材の熱間圧延方法 - Google Patents
鋼材の熱間圧延方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材の連続熱間圧
延方法に関する。より詳しくは鋼材、なかでも線材や棒
鋼の連続熱間圧延において、所定の形状に仕上げる仕上
げ圧延前後の条件を規制して、オ−ステナイト結晶粒の
歪分布に対応した局部的な粗大化、換言すれば混粒化を
防止すると共に仕上げ圧延前の結晶粒度を維持、あるい
は更に微細化する鋼材の熱間圧延方法に関する。
延方法に関する。より詳しくは鋼材、なかでも線材や棒
鋼の連続熱間圧延において、所定の形状に仕上げる仕上
げ圧延前後の条件を規制して、オ−ステナイト結晶粒の
歪分布に対応した局部的な粗大化、換言すれば混粒化を
防止すると共に仕上げ圧延前の結晶粒度を維持、あるい
は更に微細化する鋼材の熱間圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】構造用鋼材、特に線材や棒鋼の連続熱間
圧延においては、低歪加工を受けた部分のオ−ステナイ
ト結晶粒（以下、単に「結晶粒」ともいう）が粗大化す
ることが知られている。このため特開平４−３７１３０
１号公報、特開平５−１７７２２８号公報や特開平６−
１９０４２０号公報などに、結晶粒の粗大化を生じない
熱間圧延方法が提案されている。
圧延においては、低歪加工を受けた部分のオ−ステナイ
ト結晶粒（以下、単に「結晶粒」ともいう）が粗大化す
ることが知られている。このため特開平４−３７１３０
１号公報、特開平５−１７７２２８号公報や特開平６−
１９０４２０号公報などに、結晶粒の粗大化を生じない
熱間圧延方法が提案されている。
【０００３】特開平４−３７１３０１号公報で提案され
ている「条鋼の精密圧延方法」は、「低減面率圧延の前
に減面率が１０％以上の通常減面率圧延を行い、前記通
常減面率圧延による歪エネルギーが保持されているうち
に、つまり通常減面率圧延後０．２秒以内に減面率が１
０％未満の低減面率圧延を行う」ことで結晶粒の粗大化
を防止しようとする技術である。この方法によれば結晶
粒の粗大化は防止できるが、歪の累積性を確保した状
態、換言すれば仕上げ圧延での総歪量を大きくした状態
とするため、圧延機の寸法、構成材料や配置に特別な配
慮を要する。
ている「条鋼の精密圧延方法」は、「低減面率圧延の前
に減面率が１０％以上の通常減面率圧延を行い、前記通
常減面率圧延による歪エネルギーが保持されているうち
に、つまり通常減面率圧延後０．２秒以内に減面率が１
０％未満の低減面率圧延を行う」ことで結晶粒の粗大化
を防止しようとする技術である。この方法によれば結晶
粒の粗大化は防止できるが、歪の累積性を確保した状
態、換言すれば仕上げ圧延での総歪量を大きくした状態
とするため、圧延機の寸法、構成材料や配置に特別な配
慮を要する。
【０００４】特開平５−１７７２２８号公報で提案され
ている「熱間圧延における混粒防止方法」は、圧延時の
加工度は変更せずに、局部的な結晶粒粗大化を生ずるこ
とのない各鋼種毎の最適圧延条件を決定するもので、下
記（ａ）〜（ｄ）の構成からなっている。
ている「熱間圧延における混粒防止方法」は、圧延時の
加工度は変更せずに、局部的な結晶粒粗大化を生ずるこ
とのない各鋼種毎の最適圧延条件を決定するもので、下
記（ａ）〜（ｄ）の構成からなっている。
【０００５】（ａ）試験片によって加工温度及び微視的
加工度と結晶粒粗大化との関係のデータを採取する。
（ｂ）圧延の際の被圧延材の断面内の微視的加工度分布
を算出する。（ｃ）上記（ａ）及び（ｂ）の結果を基に
して結晶粒の粗大化が発生しない温度域を求める。
（ｄ）求めた温度域内に入るように被圧延材の温度調整
を行う。
加工度と結晶粒粗大化との関係のデータを採取する。
（ｂ）圧延の際の被圧延材の断面内の微視的加工度分布
を算出する。（ｃ）上記（ａ）及び（ｂ）の結果を基に
して結晶粒の粗大化が発生しない温度域を求める。
（ｄ）求めた温度域内に入るように被圧延材の温度調整
を行う。
【０００６】この公報に記載の方法によれば結晶粒の粗
大化は防止できるが、圧延横断面内歪分布の最大値を基
準にして被圧延材の温度を決定しなければならないた
め、被圧延材の温度をかなり低下させる必要があった。
そのため、圧延速度を落としたり、仕上げ圧延の前に冷
却装置を設置したり、被圧延材の圧延前加熱温度を相当
低くしなければならなかった。
大化は防止できるが、圧延横断面内歪分布の最大値を基
準にして被圧延材の温度を決定しなければならないた
め、被圧延材の温度をかなり低下させる必要があった。
そのため、圧延速度を落としたり、仕上げ圧延の前に冷
却装置を設置したり、被圧延材の圧延前加熱温度を相当
低くしなければならなかった。
【０００７】しかしながら、圧延速度を落とせば生産効
率が悪くなるし、冷却装置を設置する場合は設備の建設
費や維持費を要してコストが嵩む。又、被圧延材の圧延
前加熱温度を低くする場合は粗圧延時に圧延機に過大な
負荷がかかるという問題が生ずる。更に、圧延対象の各
鋼種毎に試験片によるデータ採取をしなければならない
という煩わしさもあった。
率が悪くなるし、冷却装置を設置する場合は設備の建設
費や維持費を要してコストが嵩む。又、被圧延材の圧延
前加熱温度を低くする場合は粗圧延時に圧延機に過大な
負荷がかかるという問題が生ずる。更に、圧延対象の各
鋼種毎に試験片によるデータ採取をしなければならない
という煩わしさもあった。
【０００８】特開平６−１９０４２０号公報で提案され
ている「棒・線材の熱間圧延方法」は、「最終圧延パス
において、（i ）被圧延材を圧延直前に、表面温度で６
５０℃以下であり、且つ、いかなる部分においてもＭｓ
点以上となるように冷却し、（ii）断面減少率１５％以
下で圧延し、（iii ）圧延後の復熱による被圧延材の表
面温度の最高値を８３０℃以下とする」ことで整粒組織
を得ようとする技術である。この方法は「加工温度が８
３０℃以下になると、通常の圧延の冷却速度では再結晶
粒の異常成長は発生せず、不均一組織は発生しない」こ
とを基礎に提案されたものである。
ている「棒・線材の熱間圧延方法」は、「最終圧延パス
において、（i ）被圧延材を圧延直前に、表面温度で６
５０℃以下であり、且つ、いかなる部分においてもＭｓ
点以上となるように冷却し、（ii）断面減少率１５％以
下で圧延し、（iii ）圧延後の復熱による被圧延材の表
面温度の最高値を８３０℃以下とする」ことで整粒組織
を得ようとする技術である。この方法は「加工温度が８
３０℃以下になると、通常の圧延の冷却速度では再結晶
粒の異常成長は発生せず、不均一組織は発生しない」こ
とを基礎に提案されたものである。
【０００９】しかしながら本発明者らが詳細な実験を行
った結果、後述するように、加工温度が８３０℃以下の
場合でも通常の圧延の冷却速度で再結晶粒の異常成長、
すなわち結晶粒の局部的な粗大化が発生する場合のある
ことが明らかになった。更に、上記公報に記載の方法は
表面温度を６５０℃以下に規制するため、特開平５−１
７７２２８号公報に記載された技術の場合と同様な問題
があった。
った結果、後述するように、加工温度が８３０℃以下の
場合でも通常の圧延の冷却速度で再結晶粒の異常成長、
すなわち結晶粒の局部的な粗大化が発生する場合のある
ことが明らかになった。更に、上記公報に記載の方法は
表面温度を６５０℃以下に規制するため、特開平５−１
７７２２８号公報に記載された技術の場合と同様な問題
があった。
【００１０】すなわち、圧延速度を遅くしたり、仕上げ
圧延の前に冷却装置を設置したり、被圧延材の圧延前加
熱温度を相当低くする必要が生じる。しかし、圧延速度
を遅くする場合には生産効率が悪くなり、冷却装置を設
置する場合は設備の建設費や維持費を要してコストが嵩
むし、被圧延材の圧延前加熱温度を低くする場合は粗圧
延時に圧延機に過大な負荷がかかる。加えて最終圧延パ
ス、すなわち仕上げ圧延直前の表面温度が６５０℃以下
と低いため、変形抵抗が大きくなってロール負荷がかな
り増加するので、仕上げ寸法にばらつきを生じることも
あった。
圧延の前に冷却装置を設置したり、被圧延材の圧延前加
熱温度を相当低くする必要が生じる。しかし、圧延速度
を遅くする場合には生産効率が悪くなり、冷却装置を設
置する場合は設備の建設費や維持費を要してコストが嵩
むし、被圧延材の圧延前加熱温度を低くする場合は粗圧
延時に圧延機に過大な負荷がかかる。加えて最終圧延パ
ス、すなわち仕上げ圧延直前の表面温度が６５０℃以下
と低いため、変形抵抗が大きくなってロール負荷がかな
り増加するので、仕上げ寸法にばらつきを生じることも
あった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記現状に鑑
みなされたもので、その目的は鋼材、なかでも線材や棒
鋼を連続熱間圧延する場合に、オ−ステナイト結晶粒の
局部的な粗大化、換言すれば混粒化を防止すると共に仕
上げ圧延前の結晶粒度を維持、あるいは更に微細化でき
るところの熱間圧延方法を提供することにある。
みなされたもので、その目的は鋼材、なかでも線材や棒
鋼を連続熱間圧延する場合に、オ−ステナイト結晶粒の
局部的な粗大化、換言すれば混粒化を防止すると共に仕
上げ圧延前の結晶粒度を維持、あるいは更に微細化でき
るところの熱間圧延方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記の課題を
解決するために種々の鋼種を用いて詳細な実験を行った
結果、下記の知見を得た。
解決するために種々の鋼種を用いて詳細な実験を行った
結果、下記の知見を得た。
【００１３】（イ）結晶粒の局部的な粗大化を生ずる
歪、すなわち結晶粒度番号で３以上の差を生ずる歪（相
当歪ε）は、７２５℃以上の温度域で図１に示すよう
に、ある幅を持つ斜線を入れた帯状の領域Ｒとして存在
する。更に、前記の斜線領域Ｒは温度により幅が違い、
且つ温度に対して右下がりとなる。すなわち、図１は加
工温度（圧延温度）Ｔと相当歪εが局部的な結晶粒粗大
化に及ぼす影響を、後の実施例で述べるＪＩＳのＳ４５
Ｃ相当鋼の場合で例示したものであるが、２本の右下が
りの曲線に囲まれた斜線領域Ｒで結晶粒の粗大化が生ず
る。なお、相当歪εは次の式で定義する。
歪、すなわち結晶粒度番号で３以上の差を生ずる歪（相
当歪ε）は、７２５℃以上の温度域で図１に示すよう
に、ある幅を持つ斜線を入れた帯状の領域Ｒとして存在
する。更に、前記の斜線領域Ｒは温度により幅が違い、
且つ温度に対して右下がりとなる。すなわち、図１は加
工温度（圧延温度）Ｔと相当歪εが局部的な結晶粒粗大
化に及ぼす影響を、後の実施例で述べるＪＩＳのＳ４５
Ｃ相当鋼の場合で例示したものであるが、２本の右下が
りの曲線に囲まれた斜線領域Ｒで結晶粒の粗大化が生ず
る。なお、相当歪εは次の式で定義する。
【００１４】 ε＝｛（ε1 2 ＋ε2 2 ＋ε3 2 ）×２／３｝1/2 ・・・・ ここで、ε1 、ε2 、ε3 は主方向の対数歪（主歪）で
ある。
ある。
【００１５】（ロ）加工（圧延）温度が７２５℃以上の
場合、上記（イ）の斜線領域Ｒより下部の領域では、加
工後の結晶粒度は加工前の結晶粒度とほぼ等しい。
場合、上記（イ）の斜線領域Ｒより下部の領域では、加
工後の結晶粒度は加工前の結晶粒度とほぼ等しい。
【００１６】（ハ）加工（圧延）温度が７２５℃以上の
場合、上記（イ）の斜線領域Ｒより上部の領域では、加
工後の結晶粒度は加工前の結晶粒度に比べて微細化す
る。
場合、上記（イ）の斜線領域Ｒより上部の領域では、加
工後の結晶粒度は加工前の結晶粒度に比べて微細化す
る。
【００１７】（ニ）上記（イ）の斜線領域Ｒの境界とな
る２本の曲線は次の実験式、すなわち、成分元素の含有
量をパラメーターとして、下記式及び式で示すｆｎ
１及びｆｎ２がそれぞれ０に等しいとして表示できる。
ここで、ｆｎ１＝０が上記した（イ）の領域Ｒの下限の
曲線を、又ｆｎ２＝０が上限の曲線を表す。
る２本の曲線は次の実験式、すなわち、成分元素の含有
量をパラメーターとして、下記式及び式で示すｆｎ
１及びｆｎ２がそれぞれ０に等しいとして表示できる。
ここで、ｆｎ１＝０が上記した（イ）の領域Ｒの下限の
曲線を、又ｆｎ２＝０が上限の曲線を表す。
【００１８】 ｆｎ１＝ loge ε−Ｋ｛（２３／２）−（１１／６５０）・Ｔ｝・・・・ ｆｎ２＝ loge ε−Ｋ｛（２３／６）−（３３／５２００）・Ｔ｝・・・・ ここで、εは相当歪、Ｔは温度（℃）、Ｋは定数であ
る。但し、Ｘを元素Ｘの含有量（重量％）とした時、
（ｉ）Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）≧０の場合、 Ｋ＝Ｃ-0.1＋（Ｓｉ／１０）＋（Ｍｎ／１２）−（Ｃｒ／５）−（Ｍｏ／１０） −［｛Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）｝／４８］−（Ｎ／１４）＋（Ａｌ／２７） （ｉｉ）Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）＜０の場合、 Ｋ＝Ｃ-0.1＋（Ｓｉ／１０）＋（Ｍｎ／１２）−（Ｃｒ／５）−（Ｍｏ／１０） −（Ｎ／１４）＋（Ａｌ／２７） である。
る。但し、Ｘを元素Ｘの含有量（重量％）とした時、
（ｉ）Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）≧０の場合、 Ｋ＝Ｃ-0.1＋（Ｓｉ／１０）＋（Ｍｎ／１２）−（Ｃｒ／５）−（Ｍｏ／１０） −［｛Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）｝／４８］−（Ｎ／１４）＋（Ａｌ／２７） （ｉｉ）Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）＜０の場合、 Ｋ＝Ｃ-0.1＋（Ｓｉ／１０）＋（Ｍｎ／１２）−（Ｃｒ／５）−（Ｍｏ／１０） −（Ｎ／１４）＋（Ａｌ／２７） である。
【００１９】なお、上記の式は種々の鋼種について、化
学成分が結晶粒の粗大化をきたす相当歪に及ぼす影響を
重回帰分析法によって解析した結果得られたものであ
る。
学成分が結晶粒の粗大化をきたす相当歪に及ぼす影響を
重回帰分析法によって解析した結果得られたものであ
る。
【００２０】上記知見に基づく本発明は下記（１）及び
（２）に示した鋼材の熱間圧延方法を要旨とする。な
お、以下において（１）及び（２）に示した鋼材の熱間
圧延方法をそれぞれ（１）の発明、（２）の発明とい
う。
（２）に示した鋼材の熱間圧延方法を要旨とする。な
お、以下において（１）及び（２）に示した鋼材の熱間
圧延方法をそれぞれ（１）の発明、（２）の発明とい
う。
【００２１】（１）鋼材の連続熱間圧延方法であって、
仕上げ圧延前に被圧延鋼材の温度を６５０〜９００℃と
なし、その後仕上げ圧延を前記ｆｎ１＜０、且つ７２５
℃以上となる温度Ｔ及び相当歪εで行い、且つ仕上げ圧
延直後の被圧延鋼材の温度を９００℃以下となすことを
特徴とする鋼材の熱間圧延方法。
仕上げ圧延前に被圧延鋼材の温度を６５０〜９００℃と
なし、その後仕上げ圧延を前記ｆｎ１＜０、且つ７２５
℃以上となる温度Ｔ及び相当歪εで行い、且つ仕上げ圧
延直後の被圧延鋼材の温度を９００℃以下となすことを
特徴とする鋼材の熱間圧延方法。
【００２２】（２）鋼材の連続熱間圧延方法であって、
仕上げ圧延前に被圧延鋼材の温度を６５０〜９００℃と
なし、その後仕上げ圧延を前記ｆｎ２＞０、且つ７２５
℃以上となる温度Ｔ及び相当歪εで行い、且つ仕上げ圧
延直後の被圧延鋼材の温度を１０００℃以下となすこと
を特徴とする鋼材の熱間圧延方法。
仕上げ圧延前に被圧延鋼材の温度を６５０〜９００℃と
なし、その後仕上げ圧延を前記ｆｎ２＞０、且つ７２５
℃以上となる温度Ｔ及び相当歪εで行い、且つ仕上げ圧
延直後の被圧延鋼材の温度を１０００℃以下となすこと
を特徴とする鋼材の熱間圧延方法。
【００２３】ここで、上記の（１）の発明及び（２）の
発明における「仕上げ圧延」とは、所謂「仕上げ圧延
列」における圧延のことを意味する。但し、通常の２ロ
ール圧延機を用いた仕上げ圧延列による圧延を行った後
で、更に３ロールや４ロールなどの圧延機を用いた所謂
「精密圧延」が行われる場合には、この精密圧延のこと
を指すものとする。
発明における「仕上げ圧延」とは、所謂「仕上げ圧延
列」における圧延のことを意味する。但し、通常の２ロ
ール圧延機を用いた仕上げ圧延列による圧延を行った後
で、更に３ロールや４ロールなどの圧延機を用いた所謂
「精密圧延」が行われる場合には、この精密圧延のこと
を指すものとする。
【００２４】なお、本発明の方法が対象とする鋼材の化
学組成については、特別な限定を加える必要はない。構
造用鋼材に必要とされる特性（例えば、強度や靭性）を
確保できるような成分組成でありさえすれば良い。
学組成については、特別な限定を加える必要はない。構
造用鋼材に必要とされる特性（例えば、強度や靭性）を
確保できるような成分組成でありさえすれば良い。
【００２５】具体的には、例えば重量％で、Ｃ：０．０
１〜０．６０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：
０．０１〜２．０％、Ｃｒ：０〜２．０％、Ｍｏ：０〜
０．６％、Ｃｕ：０〜２．０％、Ｎｉ：０〜４．０％、
Ｔｉ：０〜０．１０％、Ａｌ：０．００１〜０．１０
％、Ｎ：０〜０．０３％、Ｖ：０〜０．４０％、Ｎｂ：
０〜０．１５％、Ｂ：０〜０．００５％、Ｓ：０〜０．
１０％、Ｐｂ：０〜０．３５％、Ｃａ：０〜０．０１％
を含有し、残部はＦｅと不可避不純物からなり、不純物
としてのＰが０．０５％以下のものであれば良い。
１〜０．６０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：
０．０１〜２．０％、Ｃｒ：０〜２．０％、Ｍｏ：０〜
０．６％、Ｃｕ：０〜２．０％、Ｎｉ：０〜４．０％、
Ｔｉ：０〜０．１０％、Ａｌ：０．００１〜０．１０
％、Ｎ：０〜０．０３％、Ｖ：０〜０．４０％、Ｎｂ：
０〜０．１５％、Ｂ：０〜０．００５％、Ｓ：０〜０．
１０％、Ｐｂ：０〜０．３５％、Ｃａ：０〜０．０１％
を含有し、残部はＦｅと不可避不純物からなり、不純物
としてのＰが０．０５％以下のものであれば良い。
【００２６】なお、上記の成分元素は、意図して添加し
ていない場合でも鋼材中に不純物として含まれている場
合がある。特にＴｉとＮはそうした不純物レベルであっ
ても、前記の斜線領域Ｒの境界となる２本の曲線に関す
る実験式であるｆｎ１及びｆｎ２における定数Ｋの値に
影響するので、厳密に分析する必要がある。
ていない場合でも鋼材中に不純物として含まれている場
合がある。特にＴｉとＮはそうした不純物レベルであっ
ても、前記の斜線領域Ｒの境界となる２本の曲線に関す
る実験式であるｆｎ１及びｆｎ２における定数Ｋの値に
影響するので、厳密に分析する必要がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の各要件について詳
しく説明する。
しく説明する。
【００２８】（１）の発明： （Ａ）仕上げ圧延前の被圧延鋼材の温度が６５０℃未満
では、圧延機に対する負荷が大きくなると共に圧延時に
割れが発生することがある。加えて、被圧延鋼材の表層
部にマルテンサイトやベイナイトなどの低温変態生成物
（過冷組織）が形成される。更に、圧延ままの状態で製
品や半製品として使用される場合には、引張強度が高く
なりすぎ、靭性は逆に低くなるという問題を有する。一
方、上記の温度が９００℃を超えると整粒組織にはなっ
ても微細な組織が得られず、被圧延鋼材の機械的特性が
劣化することとなる。従って、仕上げ圧延前の被圧延鋼
材の温度を６５０〜９００℃とした。
では、圧延機に対する負荷が大きくなると共に圧延時に
割れが発生することがある。加えて、被圧延鋼材の表層
部にマルテンサイトやベイナイトなどの低温変態生成物
（過冷組織）が形成される。更に、圧延ままの状態で製
品や半製品として使用される場合には、引張強度が高く
なりすぎ、靭性は逆に低くなるという問題を有する。一
方、上記の温度が９００℃を超えると整粒組織にはなっ
ても微細な組織が得られず、被圧延鋼材の機械的特性が
劣化することとなる。従って、仕上げ圧延前の被圧延鋼
材の温度を６５０〜９００℃とした。
【００２９】（Ｂ）既に述べたように、加工温度が７２
５℃以上で、且つ、既述の斜線領域Ｒより下部の領域で
加工（圧延）した場合に、結晶粒度が加工前の結晶粒度
とほぼ等しい整粒組織とすることができる。従って、仕
上げ圧延を７２５℃以上で、且つ斜線領域Ｒの下限の曲
線（前記したｆｎ１＝０）よりも下の領域、すなわちｆ
ｎ１＜０となる温度Ｔ及び相当歪εで行うこととした。
５℃以上で、且つ、既述の斜線領域Ｒより下部の領域で
加工（圧延）した場合に、結晶粒度が加工前の結晶粒度
とほぼ等しい整粒組織とすることができる。従って、仕
上げ圧延を７２５℃以上で、且つ斜線領域Ｒの下限の曲
線（前記したｆｎ１＝０）よりも下の領域、すなわちｆ
ｎ１＜０となる温度Ｔ及び相当歪εで行うこととした。
【００３０】ところで、温度Ｔと相当歪εの下限値は所
望の寸法形状が得られるように適宜決定すれば良いが、
微細な整粒組織を安定して得るために、温度Ｔは８００
℃以下とすることが好ましい。
望の寸法形状が得られるように適宜決定すれば良いが、
微細な整粒組織を安定して得るために、温度Ｔは８００
℃以下とすることが好ましい。
【００３１】（Ｃ）仕上げ圧延直後の被圧延鋼材の温度
が９００℃を超えると上の（Ａ）と（Ｂ）で規定した条
件で加工（圧延）した場合に、整粒組織にはなっても微
細な組織が得られず、被圧延鋼材の機械的特性が劣化す
ることとなる。従って、仕上げ圧延直後の被圧延鋼材の
温度を９００℃以下とした。なお、被圧延鋼材の表層部
にマルテンサイトが生成して機械的特性が劣化すること
のないようにするには、この温度がＭｓ点を超えるもの
であれば良いが、これは上記した（Ｂ）の条件で加工す
れば必然的に満たされる。
が９００℃を超えると上の（Ａ）と（Ｂ）で規定した条
件で加工（圧延）した場合に、整粒組織にはなっても微
細な組織が得られず、被圧延鋼材の機械的特性が劣化す
ることとなる。従って、仕上げ圧延直後の被圧延鋼材の
温度を９００℃以下とした。なお、被圧延鋼材の表層部
にマルテンサイトが生成して機械的特性が劣化すること
のないようにするには、この温度がＭｓ点を超えるもの
であれば良いが、これは上記した（Ｂ）の条件で加工す
れば必然的に満たされる。
【００３２】上記の（Ａ）〜（Ｃ）の条件で熱間加工
（圧延）を行えば圧延速度を落とす必要がないので効率
の良い生産が可能であり、又、特別な冷却設備を必要と
しないでオ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化、換言
すれば混粒化を防止すると共に仕上げ圧延前の結晶粒度
を維持できる。
（圧延）を行えば圧延速度を落とす必要がないので効率
の良い生産が可能であり、又、特別な冷却設備を必要と
しないでオ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化、換言
すれば混粒化を防止すると共に仕上げ圧延前の結晶粒度
を維持できる。
【００３３】（２）の発明： （Ｄ）仕上げ圧延前の被圧延鋼材の温度を６５０〜９０
０℃としたのは前記した（１）の発明の場合と同じ理由
による。すなわち、仕上げ圧延前の被圧延鋼材の温度が
６５０℃未満では、圧延機に対する負荷が大きくなると
共に圧延時に割れが発生することがある。加えて、被圧
延鋼材の表層部にマルテンサイトやベイナイトなどの低
温変態生成物（過冷組織）が形成される。更に、圧延ま
まの状態で製品や半製品として使用される場合には、引
張強度が高くなりすぎ、靭性は低くなるという問題を有
する。一方、上記の温度が９００℃を超えると整粒組織
にはなっても微細な組織が得られず、被圧延鋼材の機械
的特性が劣化することとなる。従って、仕上げ圧延前の
被圧延鋼材の温度を６５０〜９００℃とした。
０℃としたのは前記した（１）の発明の場合と同じ理由
による。すなわち、仕上げ圧延前の被圧延鋼材の温度が
６５０℃未満では、圧延機に対する負荷が大きくなると
共に圧延時に割れが発生することがある。加えて、被圧
延鋼材の表層部にマルテンサイトやベイナイトなどの低
温変態生成物（過冷組織）が形成される。更に、圧延ま
まの状態で製品や半製品として使用される場合には、引
張強度が高くなりすぎ、靭性は低くなるという問題を有
する。一方、上記の温度が９００℃を超えると整粒組織
にはなっても微細な組織が得られず、被圧延鋼材の機械
的特性が劣化することとなる。従って、仕上げ圧延前の
被圧延鋼材の温度を６５０〜９００℃とした。
【００３４】（Ｅ）前記したように、加工温度が７２５
℃以上で、且つ、既述の斜線領域Ｒより上部の領域で加
工（圧延）した場合に、結晶粒度が加工前の結晶粒度に
比べて微細で整粒の組織とすることができる。従って、
仕上げ圧延を７２５℃以上で、且つ斜線領域Ｒの上限の
曲線（前記したｆｎ２＝０）よりも上の領域、すなわち
ｆｎ２＞０となる温度Ｔ及び相当歪εで行うこととし
た。
℃以上で、且つ、既述の斜線領域Ｒより上部の領域で加
工（圧延）した場合に、結晶粒度が加工前の結晶粒度に
比べて微細で整粒の組織とすることができる。従って、
仕上げ圧延を７２５℃以上で、且つ斜線領域Ｒの上限の
曲線（前記したｆｎ２＝０）よりも上の領域、すなわち
ｆｎ２＞０となる温度Ｔ及び相当歪εで行うこととし
た。
【００３５】ところで、温度Ｔと相当歪εの上限値は所
望の寸法形状が得られるように適宜決定すれば良いが、
微細な整粒組織を安定して得るために、温度Ｔは９００
℃以下とすることが好ましい。
望の寸法形状が得られるように適宜決定すれば良いが、
微細な整粒組織を安定して得るために、温度Ｔは９００
℃以下とすることが好ましい。
【００３６】（Ｆ）仕上げ圧延直後の被圧延鋼材の温度
が１０００℃を超えると上の（Ｄ）と（Ｅ）で規定した
条件で加工（圧延）することで整粒組織にはなっても、
加工前と比べて組織（結晶粒度）はそれほど微細化せ
ず、場合によっては加工前と比べて却って粗粒化するこ
とがある。従って、仕上げ圧延直後の被圧延鋼材の温度
を１０００℃以下とした。上記温度は９００℃以下であ
ることが好ましい。なお、被圧延鋼材の表層部にマルテ
ンサイトが生成して機械的特性が劣化することのないよ
うにするには、この温度がＭｓ点を超えるものであれば
良いが、これは上記した（Ｅ）の条件で加工すれば必然
的に満たされる。
が１０００℃を超えると上の（Ｄ）と（Ｅ）で規定した
条件で加工（圧延）することで整粒組織にはなっても、
加工前と比べて組織（結晶粒度）はそれほど微細化せ
ず、場合によっては加工前と比べて却って粗粒化するこ
とがある。従って、仕上げ圧延直後の被圧延鋼材の温度
を１０００℃以下とした。上記温度は９００℃以下であ
ることが好ましい。なお、被圧延鋼材の表層部にマルテ
ンサイトが生成して機械的特性が劣化することのないよ
うにするには、この温度がＭｓ点を超えるものであれば
良いが、これは上記した（Ｅ）の条件で加工すれば必然
的に満たされる。
【００３７】上記の（Ｄ）〜（Ｆ）の条件で熱間加工
（圧延）を行えば圧延速度を落とす必要がないので効率
の良い生産が可能であり、又、特別な冷却設備を必要と
しないでオ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化、換言
すれば混粒化を防止すると共に仕上げ圧延前の結晶粒度
の微細化が図れる。
（圧延）を行えば圧延速度を落とす必要がないので効率
の良い生産が可能であり、又、特別な冷却設備を必要と
しないでオ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化、換言
すれば混粒化を防止すると共に仕上げ圧延前の結晶粒度
の微細化が図れる。
【００３８】更に、この発明では特開平４−３７１３０
１号公報に提案されている技術のように低減面率圧延の
前に常に減面率１０％以上の加工を行うことを要さず
に、オ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化、換言すれ
ば混粒化を防止すると共に仕上げ圧延前の結晶粒度の微
細化が図れる。
１号公報に提案されている技術のように低減面率圧延の
前に常に減面率１０％以上の加工を行うことを要さず
に、オ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化、換言すれ
ば混粒化を防止すると共に仕上げ圧延前の結晶粒度の微
細化が図れる。
【００３９】以下、本発明を実施例によって更に詳しく
説明する。
説明する。
【００４０】
【実施例】表１に示す化学組成を有する鋼１と２を通常
の方法によって溶製した。なお鋼１、２はそれぞれＪＩ
ＳのＳ４５Ｃ、ＳＣｒ４２０相当鋼である。なお、Ｔｉ
は不純物として含まれていたものである。
の方法によって溶製した。なお鋼１、２はそれぞれＪＩ
ＳのＳ４５Ｃ、ＳＣｒ４２０相当鋼である。なお、Ｔｉ
は不純物として含まれていたものである。
【００４１】次いで、これらの鋼を通常の方法によって
鋼片となした後、１２３０℃に加熱してから１２００〜
９５０℃の温度で直径３０ｍｍの丸棒に熱間鍛造し、そ
の後常温まで空冷した。
鋼片となした後、１２３０℃に加熱してから１２００〜
９５０℃の温度で直径３０ｍｍの丸棒に熱間鍛造し、そ
の後常温まで空冷した。
【００４２】こうして得られた丸棒のＤ／４部位置（Ｄ
は丸棒の直径）から直径が８ｍｍで長さが１２ｍｍの試
験片を切り出し、加工フォーマスター試験機（商品名：
サーメックマスターＺ）を用いて、加工温度及び相当歪
が結晶粒粗大化に及ぼす影響に関して調査した。
は丸棒の直径）から直径が８ｍｍで長さが１２ｍｍの試
験片を切り出し、加工フォーマスター試験機（商品名：
サーメックマスターＺ）を用いて、加工温度及び相当歪
が結晶粒粗大化に及ぼす影響に関して調査した。
【００４３】すなわち、前記した試験片を９５０℃で３
００秒オ−ステナイト化した後、Ｔ＝９５０、９００、
８５０、８００、７５０及び７００℃の各温度に急冷
し、その温度で直ちに１〜１０／秒の平均歪速度で圧縮
率０〜３０％の圧縮加工を行い、加工後直ちに１℃／秒
の冷却速度で常温まで冷却した。ここで圧縮率０は加工
しなかったことを意味し、圧縮加工前の結晶粒度を調査
するために用いた。
００秒オ−ステナイト化した後、Ｔ＝９５０、９００、
８５０、８００、７５０及び７００℃の各温度に急冷
し、その温度で直ちに１〜１０／秒の平均歪速度で圧縮
率０〜３０％の圧縮加工を行い、加工後直ちに１℃／秒
の冷却速度で常温まで冷却した。ここで圧縮率０は加工
しなかったことを意味し、圧縮加工前の結晶粒度を調査
するために用いた。
【００４４】上記の圧縮加工した試験片はその中心を通
る面で縦に切断し、縦断面を光学顕微鏡観察してオ−ス
テナイト結晶粒の局部的な粗大化、すなわち結晶粒度番
号で３以上の差の生ずる混粒発生の状況を調査した。
る面で縦に切断し、縦断面を光学顕微鏡観察してオ−ス
テナイト結晶粒の局部的な粗大化、すなわち結晶粒度番
号で３以上の差の生ずる混粒発生の状況を調査した。
【００４５】次いで、円柱状の試験片を圧縮加工した場
合の縦断面内歪分布を数値解析によって求め、上記の光
学顕微鏡観察結果と対比してプロットし、加工温度及び
加工歪と結晶粒の局部的な粗大化の関係を得た。なお、
歪には既述の相当歪εを用いた。
合の縦断面内歪分布を数値解析によって求め、上記の光
学顕微鏡観察結果と対比してプロットし、加工温度及び
加工歪と結晶粒の局部的な粗大化の関係を得た。なお、
歪には既述の相当歪εを用いた。
【００４６】図１に鋼１に対する結果を示す。同図には
鋼１における既述の領域Ｒの境界となる２本の曲線も記
載した。図１において領域Ｒ内では混粒が発生してお
り、この領域における数値は混粒の大粒部のオ−ステナ
イト粒度番号を示す。又、領域Ｒから外れた領域では混
粒の発生は見られず、この領域における数値は整粒部の
オ−ステナイト粒度番号を示す。なお、圧縮加工前の結
晶粒度はＪＩＳ粒度番号で７．５であった。
鋼１における既述の領域Ｒの境界となる２本の曲線も記
載した。図１において領域Ｒ内では混粒が発生してお
り、この領域における数値は混粒の大粒部のオ−ステナ
イト粒度番号を示す。又、領域Ｒから外れた領域では混
粒の発生は見られず、この領域における数値は整粒部の
オ−ステナイト粒度番号を示す。なお、圧縮加工前の結
晶粒度はＪＩＳ粒度番号で７．５であった。
【００４７】この図１から、前記（１）の発明の方法で
加工すればオ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化、換
言すれば混粒化を防止できると共に加工前の結晶粒度を
維持できることが分かる。又、前記（２）の発明の方法
で加工すればオ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化が
防止できると共に加工前の結晶粒度の微細化が図れるこ
とも明らかである。
加工すればオ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化、換
言すれば混粒化を防止できると共に加工前の結晶粒度を
維持できることが分かる。又、前記（２）の発明の方法
で加工すればオ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化が
防止できると共に加工前の結晶粒度の微細化が図れるこ
とも明らかである。
【００４８】同様に、図２に鋼２に対する結果を示す。
同図には鋼２における既述の領域Ｒの境界となる２本の
曲線も記載した。なお、圧縮加工前の結晶粒度はＪＩＳ
粒度番号で８．０であった。この図２からも、前記
（１）の発明の方法で加工すればオ−ステナイト結晶粒
の局部的な粗大化を防止できると共に加工前の結晶粒度
を維持できることが明らかである。又、前記（２）の発
明の方法で加工すればオ−ステナイト結晶粒の局部的な
粗大化が防止できると共に加工前の結晶粒度の微細化が
図れることも分かる。
同図には鋼２における既述の領域Ｒの境界となる２本の
曲線も記載した。なお、圧縮加工前の結晶粒度はＪＩＳ
粒度番号で８．０であった。この図２からも、前記
（１）の発明の方法で加工すればオ−ステナイト結晶粒
の局部的な粗大化を防止できると共に加工前の結晶粒度
を維持できることが明らかである。又、前記（２）の発
明の方法で加工すればオ−ステナイト結晶粒の局部的な
粗大化が防止できると共に加工前の結晶粒度の微細化が
図れることも分かる。
【００４９】次に、鋼１の鋼片を用いて、表２に示す種
々の条件で実際に丸棒材の連続熱間圧延を行った。な
お、圧延材の仕上げ寸法は直径で４３ｍｍ及び４０ｍｍ
とし、仕上げ圧延での減面率を調整することで相当歪ε
を変化させた。圧延後は空冷により室温まで冷却した。
々の条件で実際に丸棒材の連続熱間圧延を行った。な
お、圧延材の仕上げ寸法は直径で４３ｍｍ及び４０ｍｍ
とし、仕上げ圧延での減面率を調整することで相当歪ε
を変化させた。圧延後は空冷により室温まで冷却した。
【００５０】冷却後、各試験材を切断して断面を光学顕
微鏡で観察し、局部的な粗粒化（混粒）がどの程度発生
するかを調査した。結果を表２に併せて示す。
微鏡で観察し、局部的な粗粒化（混粒）がどの程度発生
するかを調査した。結果を表２に併せて示す。
【００５１】表２から、本発明方法で仕上げ圧延した丸
棒材では局部的な粗粒化（混粒）発生が全く無いか、発
生しても極めてわずか（１０％）であることが明らかで
ある。これに対し、本発明で規定する条件を外れた方法
で圧延した場合には、断面内に局部的な粗粒化が４０％
以上発生していた。
棒材では局部的な粗粒化（混粒）発生が全く無いか、発
生しても極めてわずか（１０％）であることが明らかで
ある。これに対し、本発明で規定する条件を外れた方法
で圧延した場合には、断面内に局部的な粗粒化が４０％
以上発生していた。
【００５２】
【表１】
【００５３】
【表２】
【００５４】
【発明の効果】本発明の鋼材の熱間圧延方法によれば、
オ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化、換言すれば混
粒化を防止できると共に、仕上げ圧延前の結晶粒度を維
持、あるいは更に微細化することが可能であるので産業
上の効果は大きい。
オ−ステナイト結晶粒の局部的な粗大化、換言すれば混
粒化を防止できると共に、仕上げ圧延前の結晶粒度を維
持、あるいは更に微細化することが可能であるので産業
上の効果は大きい。
【図１】実施例で用いた鋼１の加工温度及び相当歪が結
晶粒の局部的な粗大化に及ぼす影響を示す図である。
晶粒の局部的な粗大化に及ぼす影響を示す図である。
【図２】実施例で用いた鋼２の加工温度及び相当歪が結
晶粒の局部的な粗大化に及ぼす影響を示す図である。
晶粒の局部的な粗大化に及ぼす影響を示す図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−71511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−165101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−4423（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 1/16 - 1/18 C21D 8/00 C21D 8/06
Claims (2)
- 【請求項１】鋼材の連続熱間圧延方法であって、仕上げ
圧延前に被圧延鋼材の温度を６５０〜９００℃となし、
その後仕上げ圧延を下記式によるｆｎ１＜０、且つ７
２５℃以上となる温度Ｔ及び相当歪εで行い、且つ仕上
げ圧延直後の被圧延鋼材の温度を９００℃以下となすこ
とを特徴とする鋼材の熱間圧延方法。但し、εは下記
式によって定められる値である。 ｆｎ１＝ loge ε−Ｋ｛（２３／２）−（１１／６５０）・Ｔ｝・・・・ ε＝｛（ε1 2 ＋ε2 2 ＋ε3 2 ）×２／３｝1/2 ・・・・ ここで、εは相当歪、Ｔは温度（℃）、Ｋは定数であ
る。但し、Ｘを元素Ｘの重量％での含有量とした時、
（ｉ）Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）≧０の場合、 Ｋ＝Ｃ-0.1＋（Ｓｉ／１０）＋（Ｍｎ／１２）−（Ｃｒ／５）−（Ｍｏ／１０） −［｛Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）｝／４８］−（Ｎ／１４）＋（Ａｌ／２７） （ｉｉ）Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）＜０の場合、 Ｋ＝Ｃ-0.1＋（Ｓｉ／１０）＋（Ｍｎ／１２）−（Ｃｒ／５）−（Ｍｏ／１０） −（Ｎ／１４）＋（Ａｌ／２７） である。又、ε1 、ε2 、ε3 は主方向の対数歪であ
る。 - 【請求項２】鋼材の連続熱間圧延方法であって、仕上げ
圧延前に被圧延鋼材の温度を６５０〜９００℃となし、
その後仕上げ圧延を下記式によるｆｎ２＞０、且つ７
２５℃以上となる温度Ｔ及び相当歪εで行い、且つ仕上
げ圧延直後の被圧延鋼材の温度を１０００℃以下となす
ことを特徴とする鋼材の熱間圧延方法。但し、εは請求
項１に記載の式によって定められる値である。 ｆｎ２＝ loge ε−Ｋ｛（２３／６）−（３３／５２００）・Ｔ｝・・・・ ここで、εは相当歪、Ｔは温度（℃）、Ｋは定数であ
る。但し、Ｘを元素Ｘの重量％での含有量とした時、
（ｉ）Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）≧０の場合、 Ｋ＝Ｃ-0.1＋（Ｓｉ／１０）＋（Ｍｎ／１２）−（Ｃｒ／５）−（Ｍｏ／１０） −［｛Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）｝／４８］−（Ｎ／１４）＋（Ａｌ／２７） （ｉｉ）Ｔｉ−（４８Ｎ／１４）＜０の場合、 Ｋ＝Ｃ-0.1＋（Ｓｉ／１０）＋（Ｍｎ／１２）−（Ｃｒ／５）−（Ｍｏ／１０） −（Ｎ／１４）＋（Ａｌ／２７） である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7282693A JP3006467B2 (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 鋼材の熱間圧延方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7282693A JP3006467B2 (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 鋼材の熱間圧延方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09122726A JPH09122726A (ja) | 1997-05-13 |
| JP3006467B2 true JP3006467B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=17655834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7282693A Expired - Lifetime JP3006467B2 (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 鋼材の熱間圧延方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3006467B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101552701B1 (ko) | 2015-04-22 | 2015-09-15 | 주식회사 동일제빙 | 얼음 분쇄 선별장치 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3673434B2 (ja) | 1999-08-09 | 2005-07-20 | 新日本製鐵株式会社 | 線材および棒鋼の熱間仕上圧延方法 |
| JP5614013B2 (ja) * | 2009-08-31 | 2014-10-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 太径丸棒の製造方法 |
-
1995
- 1995-10-31 JP JP7282693A patent/JP3006467B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101552701B1 (ko) | 2015-04-22 | 2015-09-15 | 주식회사 동일제빙 | 얼음 분쇄 선별장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09122726A (ja) | 1997-05-13 |
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