JP3173914B2 - Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼の熱間割れ防止方法 - Google Patents
Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼の熱間割れ防止方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＣｕ、Ｓｎ含有鋼に必要
に応じてＳｉを添加し、その後、加熱して熱間圧延する
ことによって、Ｃｕ起因の表面割れを防止する熱間割れ
防止方法に関する。
に応じてＳｉを添加し、その後、加熱して熱間圧延する
ことによって、Ｃｕ起因の表面割れを防止する熱間割れ
防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の電気炉製鋼が活発化してその溶解
量が増大している。この原料であるスクラップに含まれ
るトランプエレメント、特にＣｕ、Ｓｎ含有量の高い自
動車、家電、缶屑等の劣悪スクラップの環境（屑処理）
問題が提起されている。スクラップについての公知資料
として、例えばElliott Symposium Proceeding( P599,1
990)に、Ｓｎの含Ｃｕ鋼への影響について、Ｓｎは含Ｃ
ｕ鋼の表面疵を助長することが知られているが、Ｃｕ、
Ｓｎともに精錬による除去が困難である。そのため、Ｃ
ｕ、Ｓｎを含有するスクラップの再生処理に、スクラッ
プの希釈が提案されている。
量が増大している。この原料であるスクラップに含まれ
るトランプエレメント、特にＣｕ、Ｓｎ含有量の高い自
動車、家電、缶屑等の劣悪スクラップの環境（屑処理）
問題が提起されている。スクラップについての公知資料
として、例えばElliott Symposium Proceeding( P599,1
990)に、Ｓｎの含Ｃｕ鋼への影響について、Ｓｎは含Ｃ
ｕ鋼の表面疵を助長することが知られているが、Ｃｕ、
Ｓｎともに精錬による除去が困難である。そのため、Ｃ
ｕ、Ｓｎを含有するスクラップの再生処理に、スクラッ
プの希釈が提案されている。
【０００３】また、含Ｃｕ鋼の熱間加工性について、例
えば「鉄鋼に及ぼす公金元素の影響」(P378,誠文堂新光
社) には、含Ｃｕ鋼の熱間加工においては、Ｃｕ０．３
％未満でも軽微な表面疵が認められる。Ｃｕ０．３％以
上になると小さな割れ疵が生じ、Ｃｕ０．８％に達すれ
ば割れ疵は著しく大きくなり、これ以上含Ｃｕ量を増加
すれば、割れ疵は含Ｃｕ量の増加にともない一層増大す
ることが記載されている。
えば「鉄鋼に及ぼす公金元素の影響」(P378,誠文堂新光
社) には、含Ｃｕ鋼の熱間加工においては、Ｃｕ０．３
％未満でも軽微な表面疵が認められる。Ｃｕ０．３％以
上になると小さな割れ疵が生じ、Ｃｕ０．８％に達すれ
ば割れ疵は著しく大きくなり、これ以上含Ｃｕ量を増加
すれば、割れ疵は含Ｃｕ量の増加にともない一層増大す
ることが記載されている。
【０００４】さらに、最近では含Ｃｕ鋼にＮｉを所定量
添加することによって、疵の原因となる高温酸化時のＣ
ｕ融液の鋼表面での析出を抑制し、割れを防止すること
ができることが知られている。しかし、上記の従来技術
においては、スクラップを再生処理するか、もしくは希
釈によってＣｕ、Ｓｎの影響を軽減するものであるが、
これらは処理コストおよび希釈合金コストが高く、充分
な対策としては問題を有している。最近の鉄鋼製造にお
ける、スクラップ使用量の増大とともにより効率のよ
い、Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼スクラップの使用技術の開発が望
まれている。
添加することによって、疵の原因となる高温酸化時のＣ
ｕ融液の鋼表面での析出を抑制し、割れを防止すること
ができることが知られている。しかし、上記の従来技術
においては、スクラップを再生処理するか、もしくは希
釈によってＣｕ、Ｓｎの影響を軽減するものであるが、
これらは処理コストおよび希釈合金コストが高く、充分
な対策としては問題を有している。最近の鉄鋼製造にお
ける、スクラップ使用量の増大とともにより効率のよ
い、Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼スクラップの使用技術の開発が望
まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点を解決することを目的に、Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼の製造
において発生する表面割れを防止するために、鋼中にＳ
ｉを添加して、その後の加熱によってＳｉによるＣｕＳ
ｎ融液をＳｉＯ2 ─ＦｅＯ系低融点酸化物液体に取り込
み、鋳片表面にＣｕＳｎ融液が析出しないで、その後の
加工工程においてＣｕ、Ｓｎの粒界侵入を抑制すること
によって、表面割れのないＣｕ、Ｓｎ含有鋼の熱間割れ
防止方法を提供する。
題点を解決することを目的に、Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼の製造
において発生する表面割れを防止するために、鋼中にＳ
ｉを添加して、その後の加熱によってＳｉによるＣｕＳ
ｎ融液をＳｉＯ2 ─ＦｅＯ系低融点酸化物液体に取り込
み、鋳片表面にＣｕＳｎ融液が析出しないで、その後の
加工工程においてＣｕ、Ｓｎの粒界侵入を抑制すること
によって、表面割れのないＣｕ、Ｓｎ含有鋼の熱間割れ
防止方法を提供する。
【０００６】さらに、Ｃｕ、Ｓｎを増量しても前記Ｃｕ
Ｓｎ融液の析出が起こらない条件を、Ｃｕ、Ｓｎ含有量
との関係より決定することによって、より広い範囲にお
いて、表面の良好なＣｕ、Ｓｎ含有鋼を得ることを目的
とする。
Ｓｎ融液の析出が起こらない条件を、Ｃｕ、Ｓｎ含有量
との関係より決定することによって、より広い範囲にお
いて、表面の良好なＣｕ、Ｓｎ含有鋼を得ることを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するもので、Ｃｕ，Ｓｎを含有する鋼に、Ｓｉを合金
成分として添加し、その後加熱して、鋼中の該Ｓｉを優
先酸化させることにより、これをスケール中に取り込
み、ＳｉＯ2 −ＦｅＯ系の低融点酸化物相からなるスケ
ール中に生成せしめて、鋼の表面に生成するＣｕ，Ｓｎ
融液をその中に取り込んだ後圧延するＣｕ，Ｓｎ含有鋼
の熱間割れ防止方法であり、その具体的手段は次のとお
りである。
決するもので、Ｃｕ，Ｓｎを含有する鋼に、Ｓｉを合金
成分として添加し、その後加熱して、鋼中の該Ｓｉを優
先酸化させることにより、これをスケール中に取り込
み、ＳｉＯ2 −ＦｅＯ系の低融点酸化物相からなるスケ
ール中に生成せしめて、鋼の表面に生成するＣｕ，Ｓｎ
融液をその中に取り込んだ後圧延するＣｕ，Ｓｎ含有鋼
の熱間割れ防止方法であり、その具体的手段は次のとお
りである。
【０００８】（１）重量％で、Ｃｕ：０．１％以上〜
０．５％未満、Ｓｎ：０．０１％〜０．１％以下を含有
する鋼に、Ｓｉを合金成分として添加し、１１５０℃以
上で加熱した後圧延し、鋼の表面に生成するＣｕ，Ｓｎ
融液をスケール中に取り込むことを特徴とするＣｕ，Ｓ
ｎ含有鋼の熱間割れ防止方法。
０．５％未満、Ｓｎ：０．０１％〜０．１％以下を含有
する鋼に、Ｓｉを合金成分として添加し、１１５０℃以
上で加熱した後圧延し、鋼の表面に生成するＣｕ，Ｓｎ
融液をスケール中に取り込むことを特徴とするＣｕ，Ｓ
ｎ含有鋼の熱間割れ防止方法。
【０００９】（２）重量％で、Ｃｕ：０．１％以上〜
０．５％未満、Ｓｎ：０．０１％〜０．１％以下を含有
する鋼に、Ｓｉを合金成分として添加し、加熱した後圧
延するに際し、加熱温度：ＴがＴ≧１３５０−〔−２０
０（％Ｃｕ）＋５００〕（％Ｓｉ）℃なる関係式を満足
する温度以上の温度であって、かつ該関係式により決定
される加熱温度：Ｔが１１５０℃未満の場合は１１５０
℃にて加熱した後圧延し、鋼の表面に生成するＣｕ，Ｓ
ｎ融液をスケール中に取り込むことを特徴とするＣｕ，
Ｓｎ含有鋼の熱間割れ防止方法。
０．５％未満、Ｓｎ：０．０１％〜０．１％以下を含有
する鋼に、Ｓｉを合金成分として添加し、加熱した後圧
延するに際し、加熱温度：ＴがＴ≧１３５０−〔−２０
０（％Ｃｕ）＋５００〕（％Ｓｉ）℃なる関係式を満足
する温度以上の温度であって、かつ該関係式により決定
される加熱温度：Ｔが１１５０℃未満の場合は１１５０
℃にて加熱した後圧延し、鋼の表面に生成するＣｕ，Ｓ
ｎ融液をスケール中に取り込むことを特徴とするＣｕ，
Ｓｎ含有鋼の熱間割れ防止方法。
【００１０】
【作用】図３はＣｕ起因の割れ発生のメカニズムを示す
もので、Ｃｕ含有鋼の表面の酸化スケールにＦｅが拡散
することによって、その界面にＣｕ融液が析出して来
る。その後、圧延等の加工を受けることによって、この
析出したＣｕ融液相のＣｕが母材の粒界に侵入して、脆
化を生じせしめ割れに至る。発明者等の知見によれば、
Ｃｕ含有鋼の表面割れは、Ｆｅの選択酸化によって、Ｃ
ｕ融液がＦｅ表面に析出し、それが加工時粒界に侵入す
ることによって発生する。したがって、Ｃｕ、Ｓｎ融液
をＦｅ表面から取り去ることができれば、割れは発生し
なくなる。
もので、Ｃｕ含有鋼の表面の酸化スケールにＦｅが拡散
することによって、その界面にＣｕ融液が析出して来
る。その後、圧延等の加工を受けることによって、この
析出したＣｕ融液相のＣｕが母材の粒界に侵入して、脆
化を生じせしめ割れに至る。発明者等の知見によれば、
Ｃｕ含有鋼の表面割れは、Ｆｅの選択酸化によって、Ｃ
ｕ融液がＦｅ表面に析出し、それが加工時粒界に侵入す
ることによって発生する。したがって、Ｃｕ、Ｓｎ融液
をＦｅ表面から取り去ることができれば、割れは発生し
なくなる。
【００１１】本発明は上記の知見に基ずいてなされたも
のである。すなわち、この手段として、Ｓｉを鋼に添加
して、その後の加熱工程でこのＳｉをスケール中に存在
させ、ＳｉＯ2 ─ＦｅＯ系の低融点酸化物液体スケール
を生成させ、Ｃｕ、Ｓｎ融液をその中に取り込む。ただ
し、その液体スケールの融点は１１５０℃程度であるた
め、Ｓｉを鋼中よりスケールに移行させるためには、加
熱時の温度が１１５０℃以上である必要がある。
のである。すなわち、この手段として、Ｓｉを鋼に添加
して、その後の加熱工程でこのＳｉをスケール中に存在
させ、ＳｉＯ2 ─ＦｅＯ系の低融点酸化物液体スケール
を生成させ、Ｃｕ、Ｓｎ融液をその中に取り込む。ただ
し、その液体スケールの融点は１１５０℃程度であるた
め、Ｓｉを鋼中よりスケールに移行させるためには、加
熱時の温度が１１５０℃以上である必要がある。
【００１２】図２にＦｅＯ−ＳｉＯ2 系の状態図を示
す。この図でわかるとおり、２ＦｅＯＳｉＯ2 （ファヤ
ライト）とウスタイトの共晶温度は１１７７℃にあり、
通常では１１５０℃以上の温度で液相が出てくるため
に、この中にＣｕ、Ｓｎ融液を取り込むことは容易に起
こり得ることがわかる。
す。この図でわかるとおり、２ＦｅＯＳｉＯ2 （ファヤ
ライト）とウスタイトの共晶温度は１１７７℃にあり、
通常では１１５０℃以上の温度で液相が出てくるため
に、この中にＣｕ、Ｓｎ融液を取り込むことは容易に起
こり得ることがわかる。
【００１３】本発明者等は、Ｃｕ、Ｓｎ起因の表面割れ
の脆化温度の上限は、鋼中Ｓｉ濃度が大きい程低下する
ことを見だした。これはＳｉが増加するにともない、析
出ＣｕＳｎ融液をとりこむＳｉ酸化物液相の液相率が増
大するからである。しかし、Ｓｉ濃度をいくら増加させ
ても、割れ発生温度の上限は１１００℃未満にはならな
い。これはＳｉ酸化物液相の融点が１１００℃以上であ
り、１１００℃以下ではＳｉ酸化物液相が形成されない
からである。
の脆化温度の上限は、鋼中Ｓｉ濃度が大きい程低下する
ことを見だした。これはＳｉが増加するにともない、析
出ＣｕＳｎ融液をとりこむＳｉ酸化物液相の液相率が増
大するからである。しかし、Ｓｉ濃度をいくら増加させ
ても、割れ発生温度の上限は１１００℃未満にはならな
い。これはＳｉ酸化物液相の融点が１１００℃以上であ
り、１１００℃以下ではＳｉ酸化物液相が形成されない
からである。
【００１４】次に、Ｓｎの影響について以下にさらに説
明する。一般的には、Ｃｕの約１／１０の量でＳｎは顕
著に作用する。図４は別の試験による結果の一例でＳｎ
による温度低下をみるために成したものであって、この
Ｓｎの添加量の影響を示す一例の図で、Ｓｎを０．０５
％まで増量した時の割れ発生する加熱温度を示す。この
時のＣｕは０．５％である。要すればこの図より、例え
ばＳｎ０．０３％の時の割れ温度は１０００〜１２００
℃を示し、約５０℃低温側に移行している。
明する。一般的には、Ｃｕの約１／１０の量でＳｎは顕
著に作用する。図４は別の試験による結果の一例でＳｎ
による温度低下をみるために成したものであって、この
Ｓｎの添加量の影響を示す一例の図で、Ｓｎを０．０５
％まで増量した時の割れ発生する加熱温度を示す。この
時のＣｕは０．５％である。要すればこの図より、例え
ばＳｎ０．０３％の時の割れ温度は１０００〜１２００
℃を示し、約５０℃低温側に移行している。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例に基づいてその効果に
ついて詳述する。 （実施例１） 炭素鋼の化学成分として、Ｃ：０．２０％，Ｍｎ：０．
５０％，Ｔ−Ａｌ：０．０３％，およびＣｕ：０．４
％、Ｓｎ：０．１％を含有する鋼に応じてＳｉを合金成
分として添加し、大気中において１０００〜１３５０℃
で１０分間加熱し、スケールを生成させた後、引っ張り
変形を加えた。この引っ張り試験後、割れ発生の有無と
加熱温度、Ｓｉ濃度との関係を調べた。その結果を図１
（ａ）に示す。図１（ａ）より、本成分鋼においては、
１０００〜１１００℃も範囲で割れが発生しており、１
１５０℃以上では割れが発生しないことが分かる。
ついて詳述する。 （実施例１） 炭素鋼の化学成分として、Ｃ：０．２０％，Ｍｎ：０．
５０％，Ｔ−Ａｌ：０．０３％，およびＣｕ：０．４
％、Ｓｎ：０．１％を含有する鋼に応じてＳｉを合金成
分として添加し、大気中において１０００〜１３５０℃
で１０分間加熱し、スケールを生成させた後、引っ張り
変形を加えた。この引っ張り試験後、割れ発生の有無と
加熱温度、Ｓｉ濃度との関係を調べた。その結果を図１
（ａ）に示す。図１（ａ）より、本成分鋼においては、
１０００〜１１００℃も範囲で割れが発生しており、１
１５０℃以上では割れが発生しないことが分かる。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】（実施例２） 炭素鋼の化学成分として、Ｃ：０．２０％，Ｍｎ：０．
５０％，Ｔ−Ａｌ：０．０３％，およびＣｕ：１．０
％、Ｓｎ：０．１％を含有する鋼に応じてＳｉを合金成
分として添加し、大気中において１０００〜１３５０℃
で１０分間加熱し、スケールを生成させた後、引っ張り
変形を加えた。この引っ張り試験後、割れ発生の有無と
加熱温度、Ｓｉ濃度との関係を調べた。その結果を図１
（ｂ）に示す。図１（ｂ）より、本成分鋼においては、
Ｓｉ＜０．５％以下の領域で、加熱温度：Ｔ＝−３００
（Ｓｉ％）＋１３５０℃以下では割れが発生している
が、これ以上の温度では割れが発生していないことが分
かる。また、Ｓｉ＞０．５％では１１５０℃以上で割れ
の発生はないことが分かる。
５０％，Ｔ−Ａｌ：０．０３％，およびＣｕ：１．０
％、Ｓｎ：０．１％を含有する鋼に応じてＳｉを合金成
分として添加し、大気中において１０００〜１３５０℃
で１０分間加熱し、スケールを生成させた後、引っ張り
変形を加えた。この引っ張り試験後、割れ発生の有無と
加熱温度、Ｓｉ濃度との関係を調べた。その結果を図１
（ｂ）に示す。図１（ｂ）より、本成分鋼においては、
Ｓｉ＜０．５％以下の領域で、加熱温度：Ｔ＝−３００
（Ｓｉ％）＋１３５０℃以下では割れが発生している
が、これ以上の温度では割れが発生していないことが分
かる。また、Ｓｉ＞０．５％では１１５０℃以上で割れ
の発生はないことが分かる。
【００２０】以上の実施例からも明らかなごとく、本発
明はＣｕ、Ｓｎ含有鋼にＳｉを添加することによって、
その後の加熱時にＳｉをスケールに移行させ反応させる
ことによって、割れの原因であるＣｕＳｎ融液をＳｉＯ
2 ─ＦｅＯ系液相に取り込ませることが可能となり、Ｃ
ｕ、Ｓｎ含有鋼の割れを防止することがわかる。
明はＣｕ、Ｓｎ含有鋼にＳｉを添加することによって、
その後の加熱時にＳｉをスケールに移行させ反応させる
ことによって、割れの原因であるＣｕＳｎ融液をＳｉＯ
2 ─ＦｅＯ系液相に取り込ませることが可能となり、Ｃ
ｕ、Ｓｎ含有鋼の割れを防止することがわかる。
【００２１】
【発明の効果】本発明はＣｕ、Ｓｎ含有鋼の製造上の問
題であるＣｕＳｎ融液起因の表面割れを防止することを
可能として、今後のスクラップ事情に対応してＣｕ、Ｓ
ｎ含有鋼が増加してくることが予想されるが、これに対
してＮｉ添加および熔銑希釈などコスト高をまねく方法
をとることなく、Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼の製造を可能とす
る。
題であるＣｕＳｎ融液起因の表面割れを防止することを
可能として、今後のスクラップ事情に対応してＣｕ、Ｓ
ｎ含有鋼が増加してくることが予想されるが、これに対
してＮｉ添加および熔銑希釈などコスト高をまねく方法
をとることなく、Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼の製造を可能とす
る。
【図１】本発明の加熱温度、Ｓｉ濃度と割れ発生の関係
を示す図であり、（ａ）Ｃｕ：０．４％、Ｓｎ：０．１
％、（ｂ）Ｃｕ：１．０％、Ｓｎ：１．０％における図
である。
を示す図であり、（ａ）Ｃｕ：０．４％、Ｓｎ：０．１
％、（ｂ）Ｃｕ：１．０％、Ｓｎ：１．０％における図
である。
【図２】本発明に係るＦｅＯ−ＳｉＯ2 系状態図であ
る。
る。
【図３】本発明のＳｎのＦｅ−Ｃｕ系液相線温度への影
響を示す一例の図である。
響を示す一例の図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２１Ｄ 8/00 Ｃ２１Ｄ 8/00 Ａ // Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１ Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０１Ｚ 38/16 38/16 (72)発明者 徳光 直樹 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 昭62−13556（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52522（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−84201（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−84203（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−162943（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−297025（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−292920（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−220505（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−222447（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−212429（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−212428（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−237509（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−111701（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−198304（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−220504（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−220501（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 45/00 B21B 1/02 B21B 1/22 B21B 1/26 B21B 3/00 C21D 8/00 C22C 38/00 301 C22C 38/16
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃｕ：０．１％以上〜０．５
％未満、Ｓｎ：０．０１％〜０．１％以下を含有する鋼
に、合金成分としてＳｉを添加し、１１５０℃以上で加
熱した後圧延し、鋼の表面に生成するＣｕ，Ｓｎ融液を
スケール中に取り込むことを特徴とするＣｕ，Ｓｎ含有
鋼の熱間割れ防止方法。 - 【請求項２】 重量％で、Ｃｕ：０．５％以上〜１．０
％以下、Ｓｎ：０．０１％〜０．１％以下を含有する鋼
に、Ｓｉを合金成分として添加し、加熱した後圧延する
に際し、加熱温度：ＴがＴ≧１３５０−〔−２００（％
Ｃｕ）＋５００〕（％Ｓｉ）℃なる関係式を満足する温
度以上の温度であって、かつ該関係式により決定される
加熱温度：Ｔが１１５０℃未満の場合は１１５０℃にて
加熱した後圧延し、鋼の表面に生成するＣｕ，Ｓｎ融液
をスケール中に取り込むことを特徴とするＣｕ，Ｓｎ含
有鋼の熱間割れ防止方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08755193A JP3173914B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼の熱間割れ防止方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08755193A JP3173914B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼の熱間割れ防止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06297026A JPH06297026A (ja) | 1994-10-25 |
| JP3173914B2 true JP3173914B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=13918131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08755193A Expired - Fee Related JP3173914B2 (ja) | 1993-04-14 | 1993-04-14 | Ｃｕ、Ｓｎ含有鋼の熱間割れ防止方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173914B2 (ja) |
-
1993
- 1993-04-14 JP JP08755193A patent/JP3173914B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06297026A (ja) | 1994-10-25 |
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