JP3549000B2 - High phosphorus steel sheet manufacturing apparatus and high phosphorus steel sheet manufacturing method - Google Patents

High phosphorus steel sheet manufacturing apparatus and high phosphorus steel sheet manufacturing method Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高燐鋼板製造装置及び高燐鋼板製造方法に関し、特に、燐（Ｐ）を０．０１質量％以上含有する高燐鋼の薄板を製造する場合に利用される高燐鋼板製造装置及び高燐鋼板製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
普通鋼は、鉄が主成分であり、炭素０．０１〜０．１５質量％、ケイ素０．１５〜０．３０質量％、マンガン０．６〜１．５質量％、燐０．００５質量％程度および硫黄０．００５質量％程度を含有している。この普通鋼の熱延鋼板（ホットコイル）は、一般的に、溶解・精錬された溶湯（溶融金属）からスラブが鋳造され、そのスラブが熱間圧延されて製造される。
【０００３】
溶湯からストリップに直接に鋳造するストリップキャスティングが開発されている。そのストリップキャスティングは、溶湯の歩留まりの向上を図り、粗熱間圧延を省略して、普通鋼のホットコイルの製造コストを低減する。そのストリップキャスティングを実行する装置としては、平行な軸で回転する２個のロールの表面で溶湯を冷却し、そのロールの表面の間隔が最も狭くなる点で凝固した金属を圧着して厚みが数ｍｍのストリップ（金属薄板）を製造するドラムキャスタが例示される。
【０００４】
図１２は、ドラムキャスタが適用された公知の熱延鋼板製造装置を示している。その熱延鋼板製造装置１０１は、取鍋１０２、タンディッシュ１０３、ドラムキャスタ１０４、保温炉１０５、熱間圧延機１０６、冷却装置１０７およびコイラ１０８を備えている。
【０００５】
取鍋１０２は、炉から供給される高燐鋼の溶湯（溶融金属）１１１を受けタンディッシュ１０３に運搬し、タンディッシュ１０３に溶湯１１２として供給する容器である。炉としては、高炉、電炉、転炉が例示される。タンディッシュ１０３は、取鍋１０２から供給された溶湯１１１をドラムキャスタ１０４に供給するために使用される漏斗である。タンディッシュ１０３は、ドラムキャスタ１０４に供給される溶湯１１２の流量を調節し、溶湯１１１を貯留することにより溶湯１１２の温度を調節する。
【０００６】
ドラムキャスタ１０４は、回転する２個のロールの表面で溶湯１１２を冷却して凝固させ、ロール表面間隔が最も狭くなる点で圧着して数ｍｍの厚みの鋳造ストリップ（金属薄板）１１３を製造する装置である。
【０００７】
保温炉１０５は、鋳造ストリップ１１３を所定の温度未満にならないように保温し、または、鋳造ストリップ１１３を所定の温度以上に加熱する。保温炉１０５は、その保温・加熱された鋳造ストリップ１１４を熱間圧延機６に供給する。
【０００８】
熱間圧延機１０６は、鋳造ストリップ１１４に圧縮塑性変形を与え、１〜４．７６ｍｍ厚の熱延ストリップ１１５に延伸成形する設備である。
【０００９】
冷却装置１０７は、熱延ストリップ１１５より低温の冷却流体をストリップ１１３に接触させて冷却し、冷却された熱延ストリップ１１６を製造する装置である。この冷却流体は、水または空気である。コイラ１０８は、熱延ストリップ１１６を巻き取る装置である。
【００１０】
燐を大量に含有している鉄鉱石から生成される溶銑は、燐を大量に（０．０１質量％以上）含有している。このような鉄鉱石としては、ヨーロッパ産の鉄鉱石が例示される。燐を大量に含有する鉄鋼材料は、鋳造する際に結晶粒界に燐（または燐化合物）が析出し、熱間圧延する際に割れやすいという欠点がある。このため、精錬時に溶湯から燐を除去する脱燐が実行されている。大量の燐を除去する脱燐には一般的にフッ化カルシウムが使用され、このとき生成されるスラグには有害なフッ化物が含有し、そのスラグの廃棄には環境を汚染させないための特殊な処理が必要である。そこで、フッ化カルシウムによる脱燐を実行しない熱延鋼板の製造方法が望まれている。
【００１１】
一方、強度または耐食性を向上させるために、０．０１質量％以上の燐が積極的に添加された高燐鋼が知られている。このような高燐鋼は、鋳造する際に、結晶粒界に燐が析出し、熱間圧延する際に割れやすいという欠点がある。そこで、圧延する際に割れ難い高燐鋼の熱延鋼板の製造方法が望まれている。
【００１２】
結晶粒径を細かくすることにより介在物の偏析を防ぎ、鋳造された鋼板を割れ難くする金属薄板製造方法が知られている。特公平４−６０７４１号公報に示されている公知の金属薄板製造方法は、ドラムキャスタにより鋳造された金属薄板を、一度Ａ１変態点以下の温度に自然冷却したあと、再度インラインにてＡ３変態点以上の温度に加熱・保持し、次いでガス又は水あるいは気水混合物で冷却している。このような金属薄板製造方法では、金属組織が微細化された薄板鋳片を得ることができ、次工程の冷間圧延工程および焼鈍工程における冷間圧延率および焼鈍温度の低下を図ることができる。
【００１３】
フェライト粒界に一旦偏析した燐（燐化合物）は、拡散しにくく、このような金属薄板製造方法でもその燐の偏析は軽減されない。ストリップキャスティングを適用し、かつ、燐の偏析を軽減する熱延鋼板の製造方法が望まれている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冷間圧延する際に割れが発生し難い高燐鋼の熱延鋼板を製造する高燐鋼板製造装置及び高燐鋼板製造方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、熱間圧延する際に割れが発生し難い高燐鋼の鋼板を鋳造する高燐鋼板製造装置及び高燐鋼板製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、燐の偏析が小さい高燐鋼の熱延鋼板を製造する高燐鋼板製造装置及び高燐鋼板製造方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、高燐鋼の熱延鋼板の機械的性質を向上させる高燐鋼板製造装置及び高燐鋼板製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであり、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１６】
本発明による高燐鋼板製造装置（１）は、燐を０．０１質量％以上含有する高燐鋼の溶湯（１１）を５０Ｋ毎秒以上の冷却速度で鋳造ストリップ（１２）に鋳造するドラムキャスタ（４）を具備している。鋳造ストリップ（１２）は、板厚が１ｍｍ〜１０ｍｍの鋼帯である。鋳造ストリップ（１２）の任意の局所の冷却速度は、５０Ｋ毎秒以上であり、その冷却速度は、たとえば、鋳造ストリップ（１２）のデンドライト２次アーム間隔に基づいて導出される。ドラムキャスタ（４）は、たとえば、鋳造速度を制御することにより、鋳造ストリップ（１３）の冷却速度を制御する。このような鋳造は結晶粒界に燐が偏析することを防止し、鋳造ストリップ（１２）の結晶粒界の燐の濃度は小さく、圧延により割れ難い。
【００１７】
高燐鋼板製造装置（１）は、鋳造ストリップ（１４）を熱延ストリップ（１５）に熱間圧延する熱間圧延機（６）を更に具備している。鋳造ストリップ（１４）の熱間圧延による幅方向（Ｄ）の増分（ΔＷ）を熱延ストリップ（１５）の厚さ（ｒ′）で割った商である幅方向剪断歪み量（εＤ）は、０．２以上である。その幅方向剪断歪み量（εＤ）を増加させることにより、相当歪みεｅは容易に増加させることができ、幅方向剪断歪み量（εＤ）が０．２以上になるように熱間圧延することにより、熱延ストリップ（１５）は、最終組織のフェライト粒径が２μｍ以下に微細化し、等軸化され、冷間圧延する際に割れが発生し難い。
【００１８】
熱間圧延機（６）は、鋳造ストリップ（１４）と接触して熱間圧延する２つのワークロール（３１、３２）を備え、ワークロール（３１、３２）の回転軸（４１、４２）と幅方向（Ｄ）とのなすクロス角（θ、θ′）は、２度以上である。このような熱間圧延機は、容易に鋳造ストリップの幅方向剪断歪み量（εＤ）を０．２以上にすることができる。
【００１９】
熱間圧延機は、圧下率が３０％以上で熱間圧延する。このような熱間圧延は、熱延ストリップ（１５）のフェライト粒径を微細化し、組織を等軸化することができる。
【００２０】
熱間圧延機（６）は、温度が高燐鋼のＡｒ１変態点以上で鋳造ストリップ（１４）を熱間圧延する。鋳造ストリップ（１４）は、ワークロール（３１、３２）との接触により冷却される。接触時間を短くすることにより、圧延温度が高燐鋼のＡｒ１変態点未満になることを防止する。熱間圧延機（６）は、ワークロール（３１、３２）の径を小さくし、または、圧延速度を速くすることにより、接触時間を短くする。Ａｒ１変態点以上で熱間圧延することは、析出したフェライト粒も微細化することができる。
【００２１】
高燐鋼板製造装置（１）は、鋳造ストリップ（１４）の温度をＡｒ３変態点以上に保温する保温炉（５）を更に具備している。保温炉（５）は、熱間圧延前の鋳造ストリップ（１４）の温度をＡｒ３変態点以上に保持し、または、加熱する。Ａｒ３変態点以上では、鋳造ストリップ（１４）の組織がほとんどオーステナイト相である。このような鋳造ストリップ（１４）は、熱間圧延されると、結晶粒径が均一に微細化し好ましい。鋳造ストリップ（１４）は、Ａｒ３変態点未満であるときにフェライト相が析出し、熱間圧延する際にフェライト相が選択的に変形され、結晶粒径にバラツキが発生し、冷間圧延する際に割れに例示される悪影響を及ぼす。
【００２２】
本発明による高燐鋼板製造方法は、燐を０．０１質量％以上含有する高燐鋼の溶湯（１２）を調製するステップと、溶湯（１２）を５０Ｋ毎秒以上の冷却速度で鋳造ストリップ（１３）に鋳造するステップとを具備している。鋳造ストリップ（１２）は、板厚が１ｍｍ〜１０ｍｍの鋼帯である。鋳造ストリップ（１２）の任意の局所の冷却速度は、５０Ｋ毎秒以上であり、その冷却速度は、たとえば、鋳造ストリップ（１２）のデンドライト２次アーム間隔に基づいて導出される。ドラムキャスタ（４）は、たとえば、鋳造速度を制御することにより、鋳造ストリップ（１３）の冷却速度を制御する。このような鋳造は結晶粒界に燐が偏析することを防止し、鋳造ストリップ（１２）の結晶粒界の燐の濃度は小さく、圧延により割れ難い。
【００２３】
本発明による高燐鋼板製造方法は、鋳造ストリップ（１３）を熱延ストリップ（１５）に熱間圧延するステップを更に具備している。鋳造ストリップ（１３）の熱間圧延による幅方向（Ｄ）の増分（ΔＷ）を熱延ストリップ（１５）の厚さ（ｒ′）で割った商である幅方向剪断歪み量（εＤ）は、０．２以上である。その幅方向剪断歪み量（εＤ）を増加させることにより、相当歪みεｅは容易に増加させることができ、幅方向剪断歪み量（εＤ）が０．２以上になるように熱間圧延することにより、熱延ストリップ（１５）は、最終組織のフェライト粒径が２μｍ以下に微細化し、等軸化され、冷間圧延する際に割れが発生し難い。
【００２４】
熱間圧延するステップは、鋳造ストリップ（１３）と接触して圧延する２つのワークロール（３１、３２）により実行され、ワークロール（３１、３２）の回転軸（４１、４２）と幅方向（Ｄ）とのなす角であるクロス角（θ、θ′）は、２度以上である。このような熱間圧延機は、容易に鋳造ストリップの幅方向剪断歪み量（εＤ）を０．２以上にすることができる。
【００２５】
その熱間圧延の圧下率は、３０％以上である。このような熱間圧延は、熱延ストリップ（１５）のフェライト粒径を微細化し、組織を等軸化することができる。
【００２６】
熱間圧延するステップは、温度が高燐鋼のＡｒ１変態点以上で実行される。鋳造ストリップ（１４）は、ワークロール（３１、３２）との接触により冷却される。接触時間を短くすることにより、圧延温度が高燐鋼のＡｒ１変態点未満になることを防止する。熱間圧延機（６）は、ワークロール（３１、３２）の径を小さくし、または、圧延速度を速くすることにより、接触時間を短くする。Ａｒ１変態点以上で熱間圧延することは、析出したフェライト粒も微細化することができる。
【００２７】
鋳造ストリップ（１３）の温度をＡｒ３変態点以上に保温するステップを更に具備している。熱間圧延前の鋳造ストリップ（１４）は、温度をＡｒ３変態点以上に保持され、または、加熱される。Ａｒ３変態点以上では、鋳造ストリップ（１４）の組織がほとんどオーステナイト相である。このような鋳造ストリップ（１４）は、熱間圧延されると、結晶粒径が均一に微細化し好ましい。鋳造ストリップ（１４）は、Ａｒ３変態点未満であるときにフェライト相が析出し、熱間圧延する際にフェライト相が選択的に変形され、結晶粒径にバラツキが発生し、冷間圧延する際に割れに例示される悪影響を及ぼす。
【００２８】
【発明の実施の形態】
添付された図面を参照して、本発明による高燐鋼板製造装置の実施の形態を説明する。その高燐鋼板製造装置１は、図１に示されているように、取鍋２、タンディッシュ３、ドラムキャスタ４、保温炉５、熱間圧延機６、冷却装置７およびコイラ８を備えている。
【００２９】
取鍋２は、炉から供給される高燐鋼の溶湯（溶融金属）１１を受けタンディッシュ３に運搬して供給する容器である。炉としては、高炉、電炉、転炉が例示される。高燐鋼とは、燐を０．０１質量％以上含有した鋼である。タンディッシュ３は、取鍋２から供給された溶湯１１をドラムキャスタ４に供給するために使用される漏斗である。ドラムキャスタ４に供給される溶湯１２は、タンディッシュ３が溶湯１１を貯留することにより温度が調節され、ドラムキャスタ４に供給される流量が調節される。
【００３０】
ドラムキャスタ４は、回転する２個の鋳造ロールの表面で溶湯１２を冷却して凝固させ、ロール表面間隔が最も狭くなる点で圧着して数ｍｍの厚みの鋳造ストリップ（金属薄板）１３を製造する装置である。
【００３１】
保温炉５は、鋳造ストリップ１３を所定の温度未満にならないように保温し、または、鋳造ストリップ１３を所定の温度以上に加熱する。保温炉５は、その保温・加熱された鋳造ストリップ１４を熱間圧延機６に供給する。
【００３２】
熱間圧延機６は、鋳造ストリップ１４に圧縮塑性変形を与え、１〜４．７６ｍｍ厚の熱延ストリップ１５に延伸成形する設備である。
【００３３】
冷却装置７は、熱延ストリップ１５より低温の冷却流体をストリップ１３に接触させて冷却し、冷却された熱延ストリップ１６を製造する装置である。この冷却流体は、水または空気である。コイラ８は、熱延ストリップ１６を巻き取る装置である。
【００３４】
図２は、ドラムキャスタ４を詳細に示している。ドラムキャスタ４は、２個の鋳造ロール２１、２２と、２個の固定せき２３、２４とを有している。鋳造ロール２１、２２は、径が互いに等しい円柱を形成し、それぞれ軸２５、２６を有している。軸２５と軸２６は、１つの水平面に含まれ、かつ、互いに平行に並列している。鋳造ロール２１、２２は、銅材または銅合金のいずれかにより形成され、円柱の側面の表面２９がニッケル（Ｎｉ）によりメッキされ、内部に冷却水が通過する水冷機構を内蔵している。そのメッキは、溶湯１２の冷却速度を増加させ、溶湯１２による鋳造ロール２１、２２の摩耗を防止する。２個の固定せき２３、２４は、鋳造ロール２１、２２の両端（底面）部分に配置され、耐火材から形成されている。すなわち、ドラムキャスタ４は、鋳造ロール２１、２２と固定せきで形成される空間２７に溶湯１２が注湯されたときに、鋳造ロール２１、２２の間隙以外から溶湯１３が漏れないように形成されている。
【００３５】
鋳造ロール２１、２２の内部の水冷機構に冷却水の注入され、鋳造ロール２１、２２の表面が冷却され、空間２７に溶湯１２が注湯される。鋳造ロール２１、２２は、等しい回転速度で方向Ａに駆動され、冷却され凝固した鋳片部分２８を圧着して鋳造ストリップ１３を生成する。
【００３６】
ドラムキャスタ４は、冷却水の流量と鋳造ロール２１、２２の回転速度とを制御することにより、鋳造ストリップ１３の内部の冷却速度を制御することができる。すなわち、冷却水の流量を増加することにより、鋳造ロール２１、２２は速く冷却され、鋳造ロール２１、２２に接触した溶湯１２も速く冷却される。鋳造ロール２１、２２の回転速度を速くしたとき、溶湯１２と鋳造ロール２１、２２との接触時間が短くなり、溶湯１２が凝固した鋳片部分２８の厚さが薄くなる。鋳片部分２８の鋳造ロール側の部分は、鋳片部分２８の熱伝導の抵抗の分だけ溶湯１２側の部分より冷却速度が速い。このようにして溶湯１２の凝固の冷却速度を制御することができる。なお、鋳造ロール２１、２２の径を小さくして接触時間を短くしても同様に冷却速度を制御することができる。
【００３７】
図３は、熱間圧延機６を詳細に示している。熱間圧延機６は、４段の熱間圧延機であり、２個のワークロール３１、３２と２個のバックアップロール３３、３４とから形成されている。ワークロール３１、３２は、鋳造ストリップ１４を挟んで回転して圧縮塑性変形させ、熱延ストリップ１５に延伸成形する。バックアップロール３３、３４は、それぞれワークロール３１、３２を支持し、ワークロール３１、３２が熱間圧延の反作用により撓むことを防止している。
【００３８】
熱間圧延機６は、さらに、図示されていない圧下機構とモータとを備えている。圧下機構は、ワークロール３１、３２の間隙を設定して、熱間圧延の圧下率を制御する。モータは、ワークロール３１、３２を回転駆動し、回転速度を変化することにより、圧延速度を制御する。
【００３９】
ここで、鋳造ストリップ１４がワークロール３１、３２により圧縮される方向は厚さ方向Ｂと定義され、延伸される方向は圧延方向Ｃ（図４参照）と定義される。このとき、ワークロール３１、３２の回転軸は各々厚さ方向Ｂに垂直であり、圧延方向Ｃは厚さ方向Ｂに垂直である。さらに、厚さ方向Ｂに垂直であり、かつ、圧延方向Ｃに垂直である方向は、幅方向Ｄと定義される。
【００４０】
ワークロール３１の回転軸４１は、図４に示されているように、幅方向Ｄと非平行である。すなわち、回転軸４１と幅方向Ｄとのなす角であるクロス角θは、次式：
２°≦θ＜９０°
により表現される。ワークロール３２の回転軸４２は、同様に、幅方向Ｄと非平行であり、回転軸４１と幅方向Ｄとのなす角であるクロス角θ′は、次式：
２°≦θ′＜９０°
により表現される。このとき、クロス角θは、クロス角θ′に概ね等しい。さらに、回転軸４１と回転軸４２とのなす角θ″は、次式：
θ″＝θ＋θ′
により表現される。このような熱間圧延機６は、熱延ストリップ１５に幅方向の剪断歪みを与える。
【００４１】
鋳造ストリップ１４は、ワークロール３１、３２と接触する際に、ワークロール３１、３２と熱交換されて、冷却される。熱間圧延機６は、回転速度を速くし、ワークロール３１、３２の径を小さくして鋳造ストリップ１４とワークロール３１、３２との接触時間を短くしている。このような圧延は、鋳造ストリップ１４の熱延温度が高燐鋼のＡｒ１変態点以下にならない。
【００４２】
なお、熱間圧延機６は、さらに、ワークロール３１、３２の回転軸を熱延ストリップの幅方向に任意の角度に互いに独立してずらすことができ、熱延ストリップ１５の通過位置を制御し、熱延ストリップ１５の板厚を制御することができる。
【００４３】
本発明による高燐鋼板製造方法の実施の形態を説明する。まず、高燐鋼の溶湯１１が炉により調製される。取鍋２は、その溶湯１１を炉からタンディッシュ３に輸送する。タンディッシュ３は、さらに、溶湯１２を貯留し、溶湯１２の温度が過熱度４０度程度になった時点で溶湯１２をドラムキャスタ４に注湯する。過熱度とは、高燐鋼の融点との差を示している。
【００４４】
ドラムキャスタ４は、溶湯１２を冷却して凝固させ、数ｍｍの厚みの鋳造ストリップ１３を製造する。このとき、ドラムキャスタ４は、溶湯１２を５０Ｋ毎秒以上の冷却速度で冷却して凝固させる。
【００４５】
冷却速度は、鋳造ストリップ１３、１４のデンドライト２次アーム間隔に基づいて導出される。平均冷却速度Ｖは、図５のグラフに示されているように、デンドライト２次アーム間隔ｄの関数を形成している。すなわち、平均冷却速度Ｖが既知の試料に基づいて、デンドライト２次アーム間隔ｄと平均冷却速度Ｖとの関数を導出し、その関数に基づいて鋳造ストリップ１３の冷却速度を導出する。このような冷却速度の導出は、周知である。
【００４６】
一般的に溶湯１２を冷却して凝固させると、結晶粒界に燐が偏析する。溶湯１２を５０Ｋ毎秒以上の冷却速度で急冷凝固させることにより、燐は結晶粒界に拡散する前に結晶粒中に固溶し、燐の偏析の程度を小さくすることができる。急冷凝固は、さらに、結晶粒径を微細化し、結晶粒界の体積を大きくする。この結果、結晶粒界に偏析する燐の濃度を小さくすることができる。
【００４７】
保温炉５は、鋳造ストリップ１３を高燐鋼のＡｒ３変態点未満にならないように保温し、または、加熱する。保温炉５は、その保温・加熱された鋳造ストリップ１４を熱間圧延機６に供給する。
【００４８】
熱間圧延機６は、鋳造ストリップ１４を熱延ストリップ１５に熱間圧延する。図６と図７は、圧縮歪みとフェライト粒径との関係を示し、圧延温度とフェライト粒径との関係を示している。図６と図７とのグラフの作成に使用された供試材は、歪み速度が毎秒１０で熱間圧延され、その後１０Ｋ毎秒の冷却速度で冷却された試料である。
【００４９】
その圧縮歪みｃは、熱間圧延前の鋳造ストリップ１４の厚さｒと、熱間圧延後の熱延ストリップ１５の厚さｒ′とを用いて、次式：
【数１】

Figure 0003549000
により表現される。たとえば、圧縮歪みｃは、圧下率５０％のときに約０．６９３であり、圧下率３０％のときに約０．３６である。逆に、圧下率は、圧縮歪みｃが１であるときに約６３％であり、圧縮歪みｃが２であるときに約８６％である。
【００５０】
その供試材は、圧延温度が８７３Ｋ、９２３Ｋ、９７３Ｋ、１０２３Ｋ、１０７３Ｋでそれぞれ熱間圧延されている。Ａｒ１変態点は試料の組成などにより異なり、このグラフの作成に使用された供試材のＡｒ１変態点は概ね９２３Ｋである。
【００５１】
図６のグラフは、供試材のオーステナイト粒径の平均が１７μｍであるときの圧縮歪みとフェライト粒径との関係、および、圧延温度とフェライト粒径との関係を示している。図６のグラフは、圧縮歪みｃが０．３６以上であるときにフェライト粒径ｆの変化がより大きいことを示している。圧縮歪みｃが０．３６以上であることは、圧下率が３０％以上であることに対応している。図６のグラフは、さらに、圧延温度がＡｒ１変態点未満であるときにフェライト粒径ｆがほとんど変化しないことを示している。
【００５２】
図７のグラフは、供試材のオーステナイト粒径の平均が３００μｍであるときの圧縮歪みとフェライト粒径との関係、および、圧延温度とフェライト粒径との関係を示している。図７のグラフは、圧延温度が９２３Ｋ未満であるときにフェライト粒径ｆが圧縮歪みｃに対してほとんど変化しないことを示している。
【００５３】
図８は、鋳造ストリップ１４を圧延方向Ｃに垂直な平面で切断した断面を示している。その断面は、概ね長方形を形成している。鋳造ストリップ１４の厚さｒはその長方形の厚さ方向Ｂに延びる辺の長さを示し、幅Ｗはその長方形の幅方向Ｄに延びる辺の長さを示している。
【００５４】
図９は、熱延ストリップ１５を圧延方向Ｃに垂直な平面で切断した断面を示している。その断面は、概ね平行四辺形を形成している。熱延ストリップ１５の幅Ｗ′はその平行四辺形の幅方向Ｄの幅を示し、厚さｒ′はその平行四辺形の厚さ方向Ｂの高さを示している。熱間圧延による幅方向Ｂの増分ΔＷは、熱延ストリップ１５の幅Ｗ′と鋳造ストリップ１４の幅Ｗとの差であり、次式：
ΔＷ＝Ｗ′−Ｗ
により表現される。一般の熱間圧延（クロス角θ、θ′が０°）では、ストリップは幅方向Ｄに延伸されないで、増分ΔＷの値は０である。
【００５５】
クロス角θ、θ′が２°以上であるワークロール３１、３２により熱間圧延された熱延ストリップ１５は幅方向Ｄに剪断歪みが発生する。その剪断歪みの指標である幅方向剪断歪み量εＤは、鋳造ストリップ１４が熱延ストリップ１５に熱間圧延された幅方向の増分ΔＷを熱延ストリップ１５の厚さｒ′で割った商であり、次式：
εＤ＝ΔＷ／ｒ′
により表現される。
【００５６】
クロス角θ、θ′が２°以上であるワークロール３１、３２により圧下率３０％以上に熱間圧延された熱延ストリップ１５の幅方向剪断歪み量εＤは、０．２以上である。逆に、熱延ストリップ１５に０．２以上の幅方向剪断歪み量εＤを与えるには、クロス角θ、θ′が２°以上であるワークロール３１、３２により圧下率３０％以上の熱間圧延をする必要がある。
【００５７】
図１０のグラフは、熱間圧延する際のワークロール３１、３２のクロス角θ、θ′と熱延ストリップ１５の剪断歪み・相当歪みとの関係を示している。その熱間圧延の条件は、ワークロール３１、３２のロール径が６００ｍｍであり、ワークロール３１、３２と鋳造ストリップ１４との摩擦係数が０．３であり、圧下率が５０％である。供試材は、板厚３．０ｍｍの鋳造ストリップ１４であり、この熱間圧延により板厚１．５ｍｍの熱延ストリップ１５に延伸成形される。
【００５８】
物体内の任意の点における歪みは、方向によってその大きさが異なっている。互いに直交する３つの方向の単位長さ当たりの変位は、それぞれ直交座標系の各歪み成分ε１、ε２、ε３として与えられる。相当歪みεｅは、各歪み成分ε１、ε２、ε３を用いて次式：
【数２】
Figure 0003549000
により表現される。相当ひずみεｅは、任意の変形状態に対する歪みの大きさを定義する。
【００５９】
図１０のグラフは、クロス角θ、θ′が大きいほど幅方向剪断歪み量が大きくなることを示し、クロス角θ、θ′が大きいほど相当歪みεｅが大きくなることを示している。
【００６０】
相当歪みεｅが十分である熱延ストリップ１５は、最終組織のフェライト粒径が２μｍ以下に微細化し、等軸化され、冷間圧延する際に割れが発生し難い。幅方向Ｄの剪断歪みを与える熱間圧延は、厚さ方向Ｂの圧縮歪みのみを与える熱間圧延より、相当歪みεｅをより大きく増加させる。
【００６１】
図１１は、本発明による高燐鋼板製造方法により生産された高燐鋼板（熱延ストリップ１６）である実施例の引っ張り強度を示している。その実施例は、炭素（Ｃ）：０．１質量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．１５質量％、マンガン（Ｍｎ）：硫黄（Ｓ）：０．０１質量％、燐（Ｐ）：０．２、残部鉄（Ｆｅ）の高燐鋼の溶湯が調製され、本発明による高燐鋼板製造装置１によりストリップに鋳造、熱延された。この高燐鋼は、Ａｒ３変態点が９５０℃である。ドラムキャスタ４には、直径が１２００ｍｍであり、ロール幅が１２００ｍｍであり、鋳造速度が６０ｍ毎分である鋳造ロール２１、２２が使用された。高燐鋼の溶湯は、過熱度４０Ｋ以上でドラムキャスタ４に注湯された。鋳片は、内部の冷却速度が５５Ｋ毎秒であり、厚さｒが３ｍｍである。
【００６２】
熱間圧延機６には、ロール径が３００ｍｍであり、クロス角θ、θ′が２°以上であるワークロール３１、３２が使用された。その鋳片は、熱間圧延機６により圧延速度が６０ｍ毎分であり、圧下量が１．５ｍｍ以上（すなわち、圧下率５０％以上）である熱間圧延が実施され、実施例である熱間ストリップ１６が製造された。その実施例は、幅方向剪断歪み量が０．２４であった。
【００６３】
その実施例と比較するための比較例が製造された。その比較例は、実施例と同様に、炭素（Ｃ）：０．１質量％、ケイ素（Ｓｉ）：０．１５質量％、マンガン（Ｍｎ）：硫黄（Ｓ）：０．０１質量％、燐（Ｐ）：０．２、残部鉄（Ｆｅ）の高燐鋼の溶湯が調製され、本発明による高燐鋼板製造装置１によりストリップに鋳造、熱延された。この高燐鋼は、Ａｒ３変態点が９５０℃である。ドラムキャスタ４には、直径が１２００ｍｍであり、ロール幅が１２００ｍｍであり、鋳造速度が６０ｍ毎分である鋳造ロール２１、２２が使用された。高燐鋼の溶湯は、過熱度４０Ｋ以上でドラムキャスタ４に注湯された。鋳片は、内部の冷却速度が５５Ｋ毎秒であり、厚さｒが３ｍｍである。
【００６４】
熱間圧延機６には、ロール径が３００ｍｍであり、クロス角θ、θ′が０°であるワークロール３１、３２が使用された。その鋳片は、熱間圧延機６により圧延速度が６０ｍ毎分であり、圧下量が１．５ｍｍ以上（すなわち、圧下率５０％以上）である熱間圧延が実施され、比較例である熱間ストリップ１６が製造された。その実施例は、幅方向剪断歪み量が０であった。
【００６５】
図１１のグラフは、実施例の引っ張り強度が５００ＭＰａであり、伸びが２５％であることを示し、比較例の引っ張り強度が４５０ＭＰａであり、伸びが２％であることを示している。この結果は、実施例が冷間圧延される際に割れが発生しないことを示し、比較例が高燐鋼板に特有の脆化特性を有し冷間圧延される際に割れが発生する可能性があることを示している。
【００６６】
【発明の効果】
本発明による高燐鋼板製造装置及び高燐鋼板製造方法は、冷間圧延する際に割れが発生し難い高燐鋼の熱延鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による高燐鋼板製造装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図２は、ドラムキャスタを示す断面図である。
【図３】図３は、熱間圧延機を示す平面図である。
【図４】図４は、ワークロールを示す平面図である。
【図５】図５は、デンドライト２次アーム間隔と平均冷却速度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、オーステナイト粒径が１７μｍであるときの圧縮歪みとフェライト粒径との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、オーステナイト粒径が３００μｍであるときの圧縮歪みとフェライト粒径との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、鋳造ストリップを示す断面図である。
【図９】図９は、熱延ストリップを示す断面図である。
【図１０】図１０は、ワークロールのクロス角と剪断歪み・相当歪みとの関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例と比較例との引っ張り強度を示すグラフである。
【図１２】図１２は、公知の熱延鋼板製造装置の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…高燐鋼板製造装置
２…取鍋
３…タンディッシュ
４…ドラムキャスタ
５…保温炉
６…熱間圧延機
７…冷却装置
８…コイラ
１１、１２…溶湯
１３、１４…鋳造ストリップ
１５、１６…熱延ストリップ
２１、２２…鋳造ロール
２３、２４…固定せき
２５、２６…軸
２７…空間
２８…鋳片部分
２９…表面
Ａ…回転方向
３１、３２…ワークロール
３３、３４…バックアップロール
Ｂ…厚さ方向
Ｃ…圧延方向
Ｄ…幅方向
４１、４２…回転軸[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-phosphorous steel sheet manufacturing apparatus and a high-phosphorous steel sheet manufacturing method, and more particularly to a high-phosphorous steel sheet manufacturing apparatus and a high-phosphorous steel sheet manufacturing apparatus used for manufacturing a high-phosphorus steel sheet containing 0.01% by mass or more of phosphorus (P). The present invention relates to a method for producing a phosphor steel sheet.
[0002]
[Prior art]
Common steel is mainly composed of iron, and contains 0.01 to 0.15% by mass of carbon, 0.15 to 0.30% by mass of silicon, 0.6 to 1.5% by mass of manganese, and 0.005% by mass of phosphorus. And about 0.005% by mass of sulfur. Generally, a hot-rolled steel sheet (hot coil) of ordinary steel is manufactured by casting a slab from a molten metal (molten metal) that has been melted and refined, and hot-rolling the slab.
[0003]
Strip castings have been developed that cast directly from molten metal into strips. The strip casting improves the yield of the molten metal, omits rough hot rolling, and reduces the manufacturing cost of hot coils of plain steel. As an apparatus for performing the strip casting, the molten metal is cooled on the surfaces of two rolls rotating around parallel axes, and the solidified metal is pressed at a point where the distance between the roll surfaces becomes the narrowest to reduce the thickness to several times. A drum caster for producing mm strips (sheet metal) is illustrated.
[0004]
FIG. 12 shows a known hot-rolled steel sheet manufacturing apparatus to which a drum caster is applied. The hot-rolled steel sheet manufacturing apparatus 101 includes a ladle 102, a tundish 103, a drum caster 104, a heat retaining furnace 105, a hot rolling mill 106, a cooling device 107, and a coiler 108.
[0005]
The ladle 102 is a container that receives the molten metal (molten metal) 111 of high phosphorus steel supplied from the furnace, transports the molten metal to the tundish 103, and supplies the tundish 103 with the molten metal 112. Examples of the furnace include a blast furnace, an electric furnace, and a converter. The tundish 103 is a funnel used to supply the molten metal 111 supplied from the ladle 102 to the drum caster 104. The tundish 103 adjusts the flow rate of the molten metal 112 supplied to the drum caster 104 and adjusts the temperature of the molten metal 112 by storing the molten metal 111.
[0006]
The drum caster 104 cools and solidifies the molten metal 112 on the surface of the two rotating rolls, and press-bonds at a point where the roll surface interval becomes the narrowest to produce a cast strip (thin sheet metal) 113 having a thickness of several mm. Device.
[0007]
The heat retaining furnace 105 keeps the temperature of the cast strip 113 so as not to be lower than a predetermined temperature, or heats the cast strip 113 to a predetermined temperature or higher. The heat retaining furnace 105 supplies the heat-retained and heated cast strip 114 to the hot rolling mill 6.
[0008]
The hot rolling mill 106 is a facility that applies compression plastic deformation to the cast strip 114 and stretch-forms it into a hot-rolled strip 115 having a thickness of 1 to 4.76 mm.
[0009]
The cooling device 107 is a device that makes a cooling fluid having a lower temperature than the hot-rolled strip 115 come into contact with the strip 113 and cools the strip 113 to produce a cooled hot-rolled strip 116. This cooling fluid is water or air. The coiler 108 is a device for winding the hot rolled strip 116.
[0010]
Hot metal produced from iron ore containing a large amount of phosphorus contains a large amount of phosphorus (0.01% by mass or more). Examples of such iron ores include iron ores produced in Europe. A steel material containing a large amount of phosphorus has a disadvantage that phosphorus (or a phosphorus compound) precipitates at crystal grain boundaries during casting, and is easily cracked during hot rolling. Therefore, dephosphorization for removing phosphorus from the molten metal during refining is performed. Calcium fluoride is generally used for dephosphorization to remove a large amount of phosphorus, and the slag produced at this time contains harmful fluorides. Action is required. Therefore, a method of manufacturing a hot-rolled steel sheet that does not perform dephosphorization with calcium fluoride is desired.
[0011]
On the other hand, there is known a high phosphorus steel to which 0.01% by mass or more of phosphorus is positively added in order to improve strength or corrosion resistance. Such a high-phosphorus steel has a drawback that phosphorus is precipitated at grain boundaries during casting and is easily cracked during hot rolling. Therefore, a method for producing a hot-rolled steel sheet of high-phosphorus steel that is difficult to crack when rolling is desired.
[0012]
2. Description of the Related Art There is known a method for manufacturing a thin metal sheet in which segregation of inclusions is prevented by reducing the crystal grain size, and a cast steel sheet is hardly broken. A known metal sheet manufacturing method disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-60741 discloses a method in which a metal sheet cast by a drum caster is once A-shaped. 1 After natural cooling to a temperature below the transformation point, A 3 It is heated and maintained at a temperature equal to or higher than the transformation point, and then cooled with gas or water or a steam-water mixture. In such a metal sheet manufacturing method, it is possible to obtain a sheet slab in which the metal structure is refined, and it is possible to reduce the cold rolling rate and the annealing temperature in the subsequent cold rolling step and annealing step. .
[0013]
Phosphorus (phosphorus compound) once segregated at the ferrite grain boundary is difficult to diffuse, and the segregation of phosphorus is not reduced even by such a method for manufacturing a metal sheet. There is a demand for a method of manufacturing a hot-rolled steel sheet which applies strip casting and reduces segregation of phosphorus.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a high-phosphorus steel sheet manufacturing apparatus and a high-phosphorus steel sheet manufacturing method for manufacturing a hot-rolled steel sheet of a high-phosphorus steel, which is unlikely to crack during cold rolling.
Another object of the present invention is to provide a high-phosphorus steel sheet manufacturing apparatus and a high-phosphorus steel sheet manufacturing method for casting a high-phosphorus steel sheet that hardly generates cracks during hot rolling.
Still another object of the present invention is to provide a high-phosphorus steel sheet manufacturing apparatus and a high-phosphorus steel sheet manufacturing method for manufacturing a hot-rolled steel sheet of a high-phosphorus steel in which segregation of phosphorus is small.
Still another object of the present invention is to provide a high-phosphorus steel sheet manufacturing apparatus and a high-phosphorus steel sheet manufacturing method that improve the mechanical properties of a hot-rolled steel sheet of high-phosphorus steel.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The means for solving the problem will be described below using the numbers and symbols used in [Embodiments of the Invention]. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of [Embodiments of the Invention], and are described in [Claims]. It should not be used to interpret the technical scope of the claimed invention.
[0016]
The apparatus (1) for producing a high-phosphorus steel sheet according to the present invention comprises a drum caster (4) for casting a molten metal (11) of high-phosphorus steel containing not less than 0.01% by mass of phosphorus into a casting strip (12) at a cooling rate of 50K per second or more. Is provided. The casting strip (12) is a steel strip having a thickness of 1 mm to 10 mm. The optional local cooling rate of the casting strip (12) is at least 50K per second, and the cooling rate is derived based on, for example, the dendrite secondary arm spacing of the casting strip (12). The drum caster (4) controls the cooling speed of the casting strip (13) by controlling the casting speed, for example. Such casting prevents the segregation of phosphorus at the grain boundaries, the phosphorus concentration at the grain boundaries of the cast strip (12) is low, and is less likely to crack by rolling.
[0017]
The high-phosphorus steel plate manufacturing apparatus (1) further includes a hot rolling mill (6) for hot-rolling the cast strip (14) into the hot-rolled strip (15). The width direction shear strain (ε) which is a quotient obtained by dividing the increment (ΔW) in the width direction (D) by the hot rolling of the cast strip (14) by the thickness (r ′) of the hot rolled strip (15). D ) Is 0.2 or more. The transverse shear strain (ε D ), The equivalent strain ε e Can be easily increased, and the amount of shear strain in the width direction (ε D ) Is 0.2 or more, so that the hot-rolled strip (15) is refined to have a ferrite grain size of 2 μm or less in the final structure, is equiaxed, and cracks during cold rolling. Is unlikely to occur.
[0018]
The hot rolling mill (6) includes two work rolls (31, 32) for hot rolling in contact with the casting strip (14), and a rotating shaft (41, 42) of the work rolls (31, 32). The cross angle (θ, θ ′) formed with the width direction (D) is 2 degrees or more. Such a hot rolling mill can easily produce the shear strain (ε) in the width direction of the cast strip. D ) Can be greater than or equal to 0.2.
[0019]
The hot rolling mill performs hot rolling at a draft of 30% or more. Such hot rolling can make the ferrite grain size of the hot-rolled strip (15) fine and make the structure equiaxed.
[0020]
The hot rolling mill (6) is a high-phosphorus steel Ar 1 The cast strip (14) is hot rolled above the transformation point. The cast strip (14) is cooled by contact with the work rolls (31, 32). By shortening the contact time, the rolling temperature becomes higher than that of high phosphorus steel 1 Prevents the transformation point below the transformation point. The hot rolling mill (6) shortens the contact time by reducing the diameter of the work rolls (31, 32) or increasing the rolling speed. Ar 1 Hot rolling at a temperature equal to or higher than the transformation point can also make the precipitated ferrite grains finer.
[0021]
The high-phosphorus steel plate manufacturing apparatus (1) sets the temperature of the cast strip (14) to Ar 3 The apparatus further includes a heat insulation furnace (5) for keeping the temperature above the transformation point. The insulated furnace (5) sets the temperature of the cast strip (14) before hot rolling to Ar. 3 Hold above the transformation point or heat. Ar 3 Above the transformation point, the structure of the cast strip (14) is almost austenitic. When such a cast strip (14) is hot-rolled, the crystal grain size is preferably uniform and fine. The cast strip (14) is Ar 3 When the ferrite phase is precipitated at a temperature lower than the transformation point, the ferrite phase is selectively deformed during hot rolling, a variation occurs in the crystal grain size, and the adverse effects exemplified by cracks during cold rolling are reduced. Exert.
[0022]
The method for producing a high-phosphorus steel sheet according to the present invention comprises the steps of: preparing a molten metal (12) of a high-phosphorous steel containing 0.01% by mass or more of phosphorus; and forming the molten metal (12) into a cast strip (13) at a cooling rate of 50K per second or more. Casting. The casting strip (12) is a steel strip having a thickness of 1 mm to 10 mm. The optional local cooling rate of the casting strip (12) is at least 50K per second, and the cooling rate is derived based on, for example, the dendrite secondary arm spacing of the casting strip (12). The drum caster (4) controls the cooling speed of the casting strip (13) by controlling the casting speed, for example. Such casting prevents the segregation of phosphorus at the grain boundaries, the phosphorus concentration at the grain boundaries of the cast strip (12) is low, and is less likely to crack by rolling.
[0023]
The method for producing a high-phosphorus steel sheet according to the present invention further comprises the step of hot-rolling the cast strip (13) into a hot-rolled strip (15). The width direction shear strain (ε) which is a quotient obtained by dividing the increment (ΔW) in the width direction (D) by the hot rolling of the cast strip (13) by the thickness (r ′) of the hot rolled strip (15). D ) Is 0.2 or more. The transverse shear strain (ε D ), The equivalent strain ε e Can be easily increased, and the amount of shear strain in the width direction (ε D ) Is 0.2 or more, so that the hot-rolled strip (15) is refined to have a ferrite grain size of 2 μm or less in the final structure, is equiaxed, and cracks during cold rolling. Is unlikely to occur.
[0024]
The step of hot rolling is carried out by two work rolls (31, 32) rolling in contact with the casting strip (13), the rotation axes (41, 42) of the work rolls (31, 32) and the width direction (41). The cross angle (θ, θ ′) formed by D) is 2 degrees or more. Such a hot rolling mill can easily produce the shear strain (ε) in the width direction of the cast strip. D ) Can be greater than or equal to 0.2.
[0025]
The rolling reduction of the hot rolling is 30% or more. Such hot rolling can make the ferrite grain size of the hot-rolled strip (15) fine and make the structure equiaxed.
[0026]
The step of hot rolling is performed by using Ar of a high-phosphorus steel temperature. 1 Performed above the transformation point. The cast strip (14) is cooled by contact with the work rolls (31, 32). By shortening the contact time, the rolling temperature becomes higher than that of high phosphorus steel 1 Prevents the transformation point below the transformation point. The hot rolling mill (6) shortens the contact time by reducing the diameter of the work rolls (31, 32) or increasing the rolling speed. Ar 1 Hot rolling at a temperature equal to or higher than the transformation point can also make the precipitated ferrite grains finer.
[0027]
Ar temperature of casting strip (13) 3 The method further comprises the step of keeping the temperature above the transformation point. The cast strip (14) before hot rolling has a temperature of Ar 3 It is kept above the transformation point or heated. Ar 3 Above the transformation point, the structure of the cast strip (14) is almost austenitic. When such a cast strip (14) is hot-rolled, the crystal grain size is preferably uniform and fine. The cast strip (14) is Ar 3 When the ferrite phase is precipitated at a temperature lower than the transformation point, the ferrite phase is selectively deformed during hot rolling, a variation occurs in the crystal grain size, and the adverse effects exemplified by cracks during cold rolling are reduced. Exert.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a high-phosphorus steel sheet manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. As shown in FIG. 1, the high-phosphorus steel plate manufacturing apparatus 1 includes a ladle 2, a tundish 3, a drum caster 4, a warming furnace 5, a hot rolling mill 6, a cooling device 7, and a coiler 8. I have.
[0029]
The ladle 2 is a container that receives the molten metal (molten metal) 11 of high phosphorus steel supplied from the furnace and transports it to the tundish 3 for supply. Examples of the furnace include a blast furnace, an electric furnace, and a converter. High phosphorus steel is steel containing 0.01% by mass or more of phosphorus. The tundish 3 is a funnel used to supply the molten metal 11 supplied from the ladle 2 to the drum caster 4. The temperature of the molten metal 12 supplied to the drum caster 4 is adjusted by the tundish 3 storing the molten metal 11, and the flow rate supplied to the drum caster 4 is adjusted.
[0030]
The drum caster 4 cools and solidifies the molten metal 12 on the surface of the two rotating casting rolls, and press-bonds at the point where the roll surface interval becomes the narrowest to produce a casting strip (thin metal sheet) 13 having a thickness of several mm. It is a device to do.
[0031]
The heat retaining furnace 5 keeps the temperature of the casting strip 13 so as not to be lower than a predetermined temperature, or heats the casting strip 13 to a predetermined temperature or higher. The heat retaining furnace 5 supplies the heat-retained and heated cast strip 14 to the hot rolling mill 6.
[0032]
The hot rolling mill 6 is a facility that applies compression plastic deformation to the cast strip 14 and stretch-forms it into a hot-rolled strip 15 having a thickness of 1 to 4.76 mm.
[0033]
The cooling device 7 is a device that makes a cooling fluid lower in temperature than the hot-rolled strip 15 come into contact with the strip 13 and cools the strip 13 to produce a cooled hot-rolled strip 16. This cooling fluid is water or air. The coiler 8 is a device for winding the hot rolled strip 16.
[0034]
FIG. 2 shows the drum caster 4 in detail. The drum caster 4 has two casting rolls 21 and 22 and two fixing dams 23 and 24. The casting rolls 21 and 22 form cylinders having the same diameter, and have shafts 25 and 26, respectively. The axis 25 and the axis 26 are included in one horizontal plane, and are parallel to and parallel to each other. The casting rolls 21 and 22 are formed of either a copper material or a copper alloy, have a columnar side surface 29 plated with nickel (Ni), and have a built-in water cooling mechanism through which cooling water passes. The plating increases the cooling rate of the molten metal 12 and prevents the casting rolls 21 and 22 from being worn by the molten metal 12. The two fixing dams 23 and 24 are arranged at both ends (bottom surfaces) of the casting rolls 21 and 22 and are formed of a refractory material. That is, the drum caster 4 is formed so that when the molten metal 12 is poured into the space 27 formed by the casting rolls 21 and 22 and the fixed weir, the molten metal 13 does not leak from the space other than the gap between the casting rolls 21 and 22. ing.
[0035]
Cooling water is injected into the water cooling mechanism inside the casting rolls 21 and 22, the surfaces of the casting rolls 21 and 22 are cooled, and the molten metal 12 is poured into the space 27. The casting rolls 21, 22 are driven in the direction A at equal rotational speeds and compress the cooled and solidified slab portions 28 to produce the cast strip 13.
[0036]
The drum caster 4 can control the cooling speed inside the casting strip 13 by controlling the flow rate of the cooling water and the rotation speed of the casting rolls 21 and 22. That is, by increasing the flow rate of the cooling water, the casting rolls 21 and 22 are rapidly cooled, and the molten metal 12 in contact with the casting rolls 21 and 22 is also quickly cooled. When the rotation speed of the casting rolls 21 and 22 is increased, the contact time between the molten metal 12 and the casting rolls 21 and 22 is shortened, and the thickness of the slab portion 28 in which the molten metal 12 is solidified is reduced. The portion of the slab portion 28 on the casting roll side has a higher cooling rate than the portion of the slab portion 28 on the side of the molten metal 12 by the heat conduction resistance. In this manner, the cooling rate of the solidification of the molten metal 12 can be controlled. In addition, even if the diameter of the casting rolls 21 and 22 is reduced to shorten the contact time, the cooling rate can be similarly controlled.
[0037]
FIG. 3 shows the hot rolling mill 6 in detail. The hot rolling mill 6 is a four-stage hot rolling mill and includes two work rolls 31 and 32 and two backup rolls 33 and 34. The work rolls 31 and 32 rotate with the casting strip 14 interposed therebetween to undergo compression plastic deformation, and are stretch-formed into the hot-rolled strip 15. The backup rolls 33 and 34 support the work rolls 31 and 32, respectively, and prevent the work rolls 31 and 32 from bending due to the reaction of hot rolling.
[0038]
The hot rolling mill 6 further includes a reduction mechanism and a motor (not shown). The reduction mechanism sets the gap between the work rolls 31 and 32 and controls the reduction ratio of hot rolling. The motor controls the rolling speed by rotating the work rolls 31 and 32 and changing the rotation speed.
[0039]
Here, the direction in which the cast strip 14 is compressed by the work rolls 31 and 32 is defined as the thickness direction B, and the direction in which the strip is stretched is defined as the rolling direction C (see FIG. 4). At this time, the rotation axes of the work rolls 31 and 32 are each perpendicular to the thickness direction B, and the rolling direction C is perpendicular to the thickness direction B. Further, a direction perpendicular to the thickness direction B and perpendicular to the rolling direction C is defined as a width direction D.
[0040]
The rotation axis 41 of the work roll 31 is not parallel to the width direction D, as shown in FIG. That is, the cross angle θ, which is the angle between the rotation axis 41 and the width direction D, is expressed by the following equation:
2 ° ≦ θ <90 °
Is represented by Similarly, the rotation axis 42 of the work roll 32 is not parallel to the width direction D, and the cross angle θ ′ between the rotation axis 41 and the width direction D is represented by the following equation:
2 ° ≦ θ ′ <90 °
Is represented by At this time, the cross angle θ is substantially equal to the cross angle θ ′. Further, an angle θ ″ formed between the rotation shaft 41 and the rotation shaft 42 is represented by the following equation:
θ ″ = θ + θ ′
Is represented by Such a hot rolling mill 6 applies a shear strain in the width direction to the hot-rolled strip 15.
[0041]
When the casting strip 14 comes into contact with the work rolls 31 and 32, the casting strip 14 exchanges heat with the work rolls 31 and 32 and is cooled. The hot rolling mill 6 increases the rotation speed, reduces the diameter of the work rolls 31 and 32, and shortens the contact time between the cast strip 14 and the work rolls 31 and 32. In such rolling, the hot strip temperature of the cast strip 14 is higher than that of high phosphorus steel. 1 It does not fall below the transformation point.
[0042]
The hot rolling mill 6 can further shift the rotation axes of the work rolls 31 and 32 independently at an arbitrary angle in the width direction of the hot-rolled strip, and control the passing position of the hot-rolled strip 15. The thickness of the hot-rolled strip 15 can be controlled.
[0043]
An embodiment of the method for producing a high-phosphorus steel sheet according to the present invention will be described. First, a molten metal 11 of high phosphorus steel is prepared in a furnace. The ladle 2 transports the molten metal 11 from the furnace to the tundish 3. The tundish 3 further stores the molten metal 12 and pours the molten metal 12 into the drum caster 4 when the temperature of the molten metal 12 reaches about 40 ° C. The degree of superheat indicates a difference from the melting point of the high phosphorus steel.
[0044]
The drum caster 4 cools and solidifies the molten metal 12 to produce a cast strip 13 having a thickness of several mm. At this time, the drum caster 4 cools and solidifies the molten metal 12 at a cooling rate of 50K per second or more.
[0045]
The cooling rate is derived based on the dendrite secondary arm spacing of the cast strips 13,14. The average cooling rate V forms a function of the dendrite secondary arm spacing d, as shown in the graph of FIG. That is, a function of the dendrite secondary arm interval d and the average cooling rate V is derived based on a sample whose average cooling rate V is known, and the cooling rate of the casting strip 13 is derived based on the function. Derivation of such a cooling rate is well known.
[0046]
Generally, when the molten metal 12 is cooled and solidified, phosphorus segregates at crystal grain boundaries. By rapidly solidifying the molten metal 12 at a cooling rate of 50 K per second or more, phosphorus dissolves in the crystal grains before diffusing to the crystal grain boundaries, and the degree of segregation of phosphorus can be reduced. Rapid solidification further reduces the grain size and increases the volume of the grain boundaries. As a result, the concentration of phosphorus segregating at the crystal grain boundaries can be reduced.
[0047]
The insulated furnace 5 converts the cast strip 13 to a high-phosphorus steel Ar 3 Heat or heat so that it does not fall below the transformation point. The heat retaining furnace 5 supplies the heat-retained and heated cast strip 14 to the hot rolling mill 6.
[0048]
The hot rolling mill 6 hot-rolls the cast strip 14 into a hot-rolled strip 15. 6 and 7 show the relationship between the compressive strain and the ferrite grain size, and show the relationship between the rolling temperature and the ferrite grain size. The test material used to create the graphs of FIGS. 6 and 7 is a sample that was hot rolled at a strain rate of 10 per second and then cooled at a cooling rate of 10K per second.
[0049]
The compressive strain c is calculated using the thickness r of the cast strip 14 before hot rolling and the thickness r ′ of the hot-rolled strip 15 after hot rolling, by the following equation:
(Equation 1)
Figure 0003549000
Is represented by For example, the compressive strain c is about 0.693 when the rolling reduction is 50%, and is about 0.36 when the rolling reduction is 30%. Conversely, the rolling reduction is about 63% when the compression strain c is 1, and about 86% when the compression strain c is 2.
[0050]
The test materials were hot-rolled at rolling temperatures of 873K, 923K, 973K, 1023K, and 1073K. Ar 1 The transformation point varies depending on the composition of the sample and the like. 1 The transformation point is approximately 923K.
[0051]
The graph in FIG. 6 shows the relationship between the compressive strain and the ferrite grain size when the average austenite grain size of the test material is 17 μm, and the relationship between the rolling temperature and the ferrite grain size. The graph of FIG. 6 shows that the change in ferrite grain size f is larger when the compressive strain c is 0.36 or more. A compression strain c of 0.36 or more corresponds to a rolling reduction of 30% or more. The graph of FIG. 6 further shows that the rolling temperature is Ar 1 This indicates that the ferrite grain size f hardly changes when the temperature is lower than the transformation point.
[0052]
The graph of FIG. 7 shows the relationship between the compressive strain and the ferrite grain size when the average austenite grain size of the test material is 300 μm, and the relationship between the rolling temperature and the ferrite grain size. The graph of FIG. 7 shows that the ferrite grain size f hardly changes with respect to the compressive strain c when the rolling temperature is lower than 923K.
[0053]
FIG. 8 shows a cross section of the casting strip 14 cut along a plane perpendicular to the rolling direction C. Its cross section forms a substantially rectangular shape. The thickness r of the casting strip 14 indicates the length of the side extending in the thickness direction B of the rectangle, and the width W indicates the length of the side extending in the width direction D of the rectangle.
[0054]
FIG. 9 shows a cross section of the hot-rolled strip 15 cut along a plane perpendicular to the rolling direction C. Its cross-section forms a generally parallelogram. The width W 'of the hot rolled strip 15 indicates the width of the parallelogram in the width direction D, and the thickness r' indicates the height of the parallelogram in the thickness direction B. The increment ΔW in the width direction B by the hot rolling is a difference between the width W ′ of the hot-rolled strip 15 and the width W of the cast strip 14, and is represented by the following equation:
ΔW = W′−W
Is represented by In general hot rolling (cross angles θ and θ ′ are 0 °), the strip is not stretched in the width direction D, and the value of the increment ΔW is 0.
[0055]
The hot rolled strip 15 hot-rolled by the work rolls 31 and 32 having the cross angles θ and θ ′ of 2 ° or more generates shear strain in the width direction D. Shear strain ε in the width direction, which is an index of the shear strain D Is the quotient obtained by dividing the widthwise increment ΔW in which the cast strip 14 is hot-rolled into the hot-rolled strip 15 by the thickness r ′ of the hot-rolled strip 15;
ε D = ΔW / r '
Is represented by
[0056]
The shear strain ε in the width direction of the hot-rolled strip 15 hot-rolled to a rolling reduction of 30% or more by the work rolls 31 and 32 having the cross angles θ and θ ′ of 2 ° or more. D Is 0.2 or more. Conversely, the width direction shear strain ε of 0.2 or more D , It is necessary to perform hot rolling at a rolling reduction of 30% or more by the work rolls 31 and 32 having cross angles θ and θ ′ of 2 ° or more.
[0057]
The graph of FIG. 10 shows the relationship between the cross angles θ and θ ′ of the work rolls 31 and 32 during hot rolling and the shear strain and equivalent strain of the hot-rolled strip 15. The conditions of the hot rolling are such that the work rolls 31 and 32 have a roll diameter of 600 mm, the coefficient of friction between the work rolls 31 and 32 and the cast strip 14 is 0.3, and the rolling reduction is 50%. The test material is a cast strip 14 having a thickness of 3.0 mm, which is stretched into a hot-rolled strip 15 having a thickness of 1.5 mm by hot rolling.
[0058]
The magnitude of the distortion at an arbitrary point in the object differs depending on the direction. The displacements per unit length in the three directions orthogonal to each other are the respective strain components ε of the orthogonal coordinate system. 1 , Ε 2 , Ε 3 Given as Equivalent strain ε e Is the distortion component ε 1 , Ε 2 , Ε 3 And the following equation:
(Equation 2)
Figure 0003549000
Is represented by Equivalent strain ε e Defines the magnitude of distortion for any deformation state.
[0059]
The graph in FIG. 10 shows that the greater the cross angles θ and θ ′, the larger the amount of shear strain in the width direction. The larger the cross angles θ and θ ′, the greater the equivalent strain ε. e Is larger.
[0060]
Equivalent strain ε e The hot-rolled strip 15 having a sufficient fineness has a final structure in which the ferrite grain size is reduced to 2 μm or less, is equiaxed, and is less likely to crack during cold rolling. The hot rolling giving the shear strain in the width direction D is equivalent to the equivalent strain ε than the hot rolling giving only the compressive strain in the thickness direction B. e Increase more.
[0061]
FIG. 11 shows the tensile strength of an example of a high-phosphorous steel sheet (hot-rolled strip 16) produced by the method for producing a high-phosphorous steel sheet according to the present invention. In the examples, carbon (C): 0.1% by mass, silicon (Si): 0.15% by mass, manganese (Mn): sulfur (S): 0.01% by mass, phosphorus (P): 0.1% by mass. 2. A molten metal of high phosphorus steel with the balance of iron (Fe) was prepared, cast into a strip by the high phosphorus steel sheet manufacturing apparatus 1 according to the present invention, and hot rolled. This high phosphorus steel is 3 The transformation point is 950 ° C. Cast rollers 21 and 22 having a diameter of 1200 mm, a roll width of 1200 mm and a casting speed of 60 m / min were used for the drum caster 4. The molten high phosphorus steel was poured into the drum caster 4 at a superheat degree of 40K or more. The slab has an internal cooling rate of 55K per second and a thickness r of 3 mm.
[0062]
Work rolls 31 and 32 having a roll diameter of 300 mm and cross angles θ and θ ′ of 2 ° or more were used for the hot rolling mill 6. The slab was subjected to hot rolling at a rolling speed of 60 m / min and a rolling reduction of 1.5 mm or more (that is, a rolling reduction of 50% or more) by a hot rolling mill 6. An interstrip 16 was produced. In the example, the amount of shear strain in the width direction was 0.24.
[0063]
A comparative example was produced for comparison with the example. In the comparative example, as in the examples, carbon (C): 0.1% by mass, silicon (Si): 0.15% by mass, manganese (Mn): sulfur (S): 0.01% by mass, phosphorus (P): A molten metal of high phosphorus steel with the balance of iron (Fe) of 0.2 was prepared, cast into a strip and hot rolled by the high phosphorus steel sheet manufacturing apparatus 1 according to the present invention. This high phosphorus steel is 3 The transformation point is 950 ° C. Cast rollers 21 and 22 having a diameter of 1200 mm, a roll width of 1200 mm and a casting speed of 60 m / min were used for the drum caster 4. The molten high phosphorus steel was poured into the drum caster 4 at a superheat degree of 40K or more. The slab has an internal cooling rate of 55K per second and a thickness r of 3 mm.
[0064]
Work rolls 31 and 32 having a roll diameter of 300 mm and cross angles θ and θ ′ of 0 ° were used for the hot rolling mill 6. The slab was subjected to hot rolling by a hot rolling mill 6 at a rolling speed of 60 m / min and a reduction of 1.5 mm or more (that is, a reduction of 50% or more). An interstrip 16 was produced. In the example, the amount of shear strain in the width direction was 0.
[0065]
The graph of FIG. 11 shows that the tensile strength of the example is 500 MPa and the elongation is 25%, and the tensile strength of the comparative example is 450 MPa and the elongation is 2%. This result shows that the example does not crack when cold-rolled, and the comparative example has the embrittlement characteristic peculiar to the high-phosphorus steel sheet and the possibility of cracking when cold-rolled. It indicates that there is.
[0066]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION The manufacturing apparatus and the manufacturing method of a high phosphorus steel sheet by this invention can manufacture the hot rolled steel sheet of the high phosphorus steel which does not generate | occur | produce a crack easily at the time of cold rolling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a high-phosphorus steel sheet manufacturing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a drum caster.
FIG. 3 is a plan view showing a hot rolling mill.
FIG. 4 is a plan view showing a work roll.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the dendrite secondary arm interval and the average cooling rate.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between compressive strain and ferrite particle size when the austenite particle size is 17 μm.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between compressive strain and ferrite particle size when the austenite particle size is 300 μm.
FIG. 8 is a sectional view showing a cast strip.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a hot-rolled strip.
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a cross angle of a work roll and shear strain / equivalent strain.
FIG. 11 is a graph showing the tensile strength of the example and the comparative example.
FIG. 12 is a block diagram showing an embodiment of a known hot-rolled steel sheet manufacturing apparatus.
[Explanation of symbols]
1. High phosphorus steel plate manufacturing equipment
2 ... Ladle
3. Tundish
4: Drum caster
5 ... Insulated furnace
6. Hot rolling mill
7 ... Cooling device
8 ... Koiler
11, 12 ... molten metal
13, 14 ... cast strip
15, 16 ... hot rolled strip
21, 22 ... Casting roll
23, 24 ... fixed cough
25, 26 ... axis
27… space
28 ... Slab part
29 ... surface
A: Rotation direction
31, 32 ... work roll
33, 34 ... backup roll
B: Thickness direction
C: Rolling direction
D ... width direction
41, 42 ... rotating shaft

Claims (10)

燐を０．０１質量％以上含有する高燐鋼の溶湯を５０Ｋ毎秒以上の冷却速度で冷却し、ロール表面間隔が最も狭くなる点で圧着して数ｍｍの厚みの鋳造ストリップに鋳造するドラムキャスタと、
前記鋳造ストリップを熱延ストリップに熱間圧延する熱間圧延機とを具備し、
前記熱延ストリップの幅と前記鋳造ストリップの幅の差を前記熱延ストリップの厚さで割った商である幅方向剪断歪み量は、０．２以上である
高燐鋼板製造装置。A drum caster for cooling a molten high phosphorus steel containing 0.01% by mass or more of phosphorus at a cooling rate of 50K per second or more, and pressing it at a point where the roll surface interval becomes the narrowest and casting it into a cast strip having a thickness of several mm ;
A hot rolling mill for hot rolling the cast strip into a hot rolled strip,
An apparatus for manufacturing a high-phosphorus steel sheet, wherein a width direction shear strain amount, which is a quotient obtained by dividing a difference between the width of the hot-rolled strip and the width of the cast strip by the thickness of the hot-rolled strip, is 0.2 or more. 請求項１において、
前記熱間圧延機は、前記鋳造ストリップと接触して圧延する２つのワークロールを備え、
前記ワークロールの回転軸と前記幅方向とのなす角であるクロス角は、２度以上である
高燐鋼板製造装置。In claim 1,
The hot rolling mill includes two work rolls for rolling in contact with the casting strip,
The apparatus for manufacturing a high-phosphorus steel sheet, wherein a cross angle between the rotation axis of the work roll and the width direction is 2 degrees or more. 請求項１〜請求項２のいずれかにおいて、
前記熱間圧延機は、圧下率が３０％以上で熱間圧延する
高燐鋼板製造装置。In any one of claims 1 and 2,
The hot-rolling mill is a high-phosphorus steel sheet manufacturing apparatus that performs hot-rolling at a draft of 30% or more. 請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
前記熱間圧延機は、温度が前記高燐鋼のＡｒ１変態点以上で前記鋳造ストリップを熱間圧延する
高燐鋼板製造装置。In any one of claims 1 to 3,
The hot-rolling mill is a high-phosphorus steel plate manufacturing apparatus that hot-rolls the cast strip at a temperature equal to or higher than the Ar 1 transformation point of the high-phosphorus steel. 請求項１〜請求項４のいずれかにおいて、
前記鋳造ストリップの温度をＡｒ３変態点以上に保温する保温炉
を更に具備する高燐鋼板製造装置。In any one of claims 1 to 4,
An apparatus for manufacturing a high-phosphorus steel sheet, further comprising a heat-retaining furnace for keeping the temperature of the cast strip at or above the Ar 3 transformation point. 燐を０．０１質量％以上含有する高燐鋼の溶湯を調製するステップと、
前記溶湯を回転する２個の鋳造ロールの表面で５０Ｋ毎秒以上の冷却速度で冷却し、ロール表面間隔が最も狭くなる点で圧着して数ｍｍの厚みの鋳造ストリップに鋳造するステップと、
前記鋳造ストリップを熱延ストリップに熱間圧延するステップとを具備し、
前記熱延ストリップの幅と前記鋳造ストリップの幅の差を前記熱延ストリップの厚さで割った商である幅方向剪断歪み量は、０．２以上である
高燐鋼板製造方法。Preparing a molten high phosphorus steel containing 0.01% by mass or more of phosphorus;
Cooling the molten metal at a cooling rate of 50 K per second or more on the surfaces of the two rotating casting rolls, pressing the molten metal at the point where the roll surface interval becomes the narrowest, and casting a cast strip having a thickness of several mm ;
Hot rolling the cast strip into a hot rolled strip,
A method for producing a high phosphorus steel sheet, wherein a width direction shear strain amount, which is a quotient obtained by dividing a difference between the width of the hot-rolled strip and the width of the cast strip by the thickness of the hot-rolled strip, is 0.2 or more. 請求項６において、
前記熱間圧延するステップは、前記鋳造ストリップと接触して圧延する２つのワークロールにより実行され、
前記ワークロールの回転軸と前記幅方向とのなす角であるクロス角は、２度以上である
高燐鋼板製造方法。In claim 6,
The step of hot rolling is performed by two work rolls rolling in contact with the casting strip;
The method for manufacturing a high-phosphorus steel sheet, wherein a cross angle between the rotation axis of the work roll and the width direction is 2 degrees or more. 請求項６〜請求項７のいずれかにおいて、
前記熱間圧延の圧下率は、３０％以上である
高燐鋼板製造方法。In any one of claims 6 to 7,
A method for producing a high-phosphorus steel sheet, wherein a reduction ratio of the hot rolling is 30% or more. 請求項６〜請求項８のいずれかにおいて、
前記熱間圧延するステップは、温度が前記高燐鋼のＡｒ１変態点以上で実行される
高燐鋼板製造方法。In any one of claims 6 to 8,
The method of manufacturing a high-phosphorus steel sheet, wherein the hot rolling is performed at a temperature equal to or higher than the Ar 1 transformation point of the high-phosphorus steel. 請求項６〜請求項９のいずれかにおいて、
前記鋳造ストリップの温度をＡｒ３変態点以上に保温するステップ
を更に具備する高燐鋼板製造方法。In any one of claims 6 to 9,
A method for producing a high-phosphorus steel sheet, further comprising the step of keeping the temperature of the cast strip at or above the Ar 3 transformation point.
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