JP3621736B2

JP3621736B2 - Hot rolling method of pure titanium slab

Info

Publication number: JP3621736B2
Application number: JP04217295A
Authority: JP
Inventors: 勇高山; 一浩高橋; 尚明原田; 欽一木村; 祚章西田; 秀樹藤井; 昭彦草野; 諭木原
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: JPH08238502A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、純チタンスラブの熱間圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
純チタンスラブは、インゴットを約１０００℃に加熱し、分塊圧延または鍛造によりスラブ形状に熱間加工された後、表面疵と硬化層を除去するために精製して製造される。インゴットの加熱時に雰囲気中の酸素とチタンが反応してチタンの表面に酸化物層とその下部に酸素が固溶した硬化層が形成される。
【０００３】
この硬化層は、分塊圧延または鍛造加工でも除去されることなく表面に残存する。スラブの表面積がインゴットの表面積より大きい表面と裏面では新生面が現れるので、硬化層は、散在して存在する。一方、スラブの表面積がインゴットの表面積より小さい側面では、その表面はしわ状の形態となり、硬化層はこのしわ状の表面全体に存在する。
【０００４】
従来の純チタンスラブの精製方法は、熱間圧延コイルの表面品位を良好にするために、グラインダー研削または機械切削により表面硬度が母材の硬度と同等となるように、分塊圧延または鍛造後の純チタンスラブの表層部に存在する硬化層を完全に除去していた。
【０００５】
特開昭６２−２１４８０１号公報には、チタンスラブをグラインダー手入れ後ショットをブラストしてスラブの表面粗さを３０μｍから８０μｍになるように仕上げるチタンスラブの表面手入れ方法が記載されている。グラインダー手入れの欠点は、チタンを研削する場合、グラインダーの目づまりが生じやすく、また研削部を水により冷却しても、チタンの熱伝導率が低いので研削部が高温となり、軟らかくなったチタンが変形し被さり状の疵となり、そのため熱間圧延コイルの表面に疵ができる。
【０００６】
さらに、この表面にショットをブラストしても表面の粗さは調整できるが、ショットは研削効果が小さいためグラインダー手入れ時に形成された被さり状の疵を除去することができない。
【０００７】
特公昭５９−１６８５８号公報には、スラブを機械切削により手入れする方法が記載されている。機械切削の欠点は、Ｌ反り、Ｃ反り、キャンバーまたは凹凸のある純チタンスラブの表面硬化層の厚さ（約２ｍｍ）を均一に切削することが困難であり、完全に表面硬化層を除去するためには、例えば、平均で５ｍｍ（片面）の切削を行わなければならず、手入れ歩留が大きく低下する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、純チタンスラブの表層部の除去量を最小として歩留を向上させるとともに、この純チタンスラブにより製造される熱間圧延コイルの表面品位、最終的には冷間圧延コイル製品の表面品位を従来と同等にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、純チタンスラブの表面と裏面にグリッドをブラストすることにより純チタンスラブの表層部に存在する硬化層の内、Ｈｖ硬度が２５０超の表層部分を除去し、スラブ表面の硬度を２５０Ｈｖ以下として熱間圧延することにより上記課題を解決するものであり、前記グリッドは、鋳鉄またはスチール製が好ましい。
【００１０】
【作用】
まず、純チタンスラブの表面の精製工程において、純チタンスラブの表層部に存在する硬化層の内、表層にある比較的硬い部分をグリッドをブラストすることにより除去するのは、表層にある比較的硬い部分は延性に乏しいため、グリッドをブラストすることにより硬い部分が選択的に破砕、研削され除去される特性があり、これにより純チタンスラブの表層部の除去量を最小として歩留を飛躍的に向上させることができるからである。
【００１１】
図３に示すように、除去が必要な２４０Ｈｖを超える比較的硬い部分の厚さは、０．２ｍｍ程度である。一方、ショットをブラストする方法では２５０Ｈｖを超える比較的硬い部分を地金に押し込んでしまうために除去することができない。
【００１２】
また、従来の問題としていたスラブ表面の疵の大部分は、新生面の現れた浅いへこみであり、熱延コイルの表面品位に対して無害である。一方、被さり状の疵は、熱間圧延コイルおよび冷間圧延コイルの表面品位に有害であり、部分的にグラインダーにより除去した後、ブラストずれは良いことが判明した。
【００１３】
ここで、鋳鉄またはスチール製であるグリッドが好ましいのは、グリッドをブラストする時にグリッドの一部がチタン表面にくいこみまたは突き刺さりが生じるが、熱間圧延前の加熱時にくいこみ物や突き刺さり物が鋳鉄やスチールであれば容易に酸化され酸化物となり、熱間圧延時に疵を発生させる原因とならないためである。一方、酸化しないアルミナ製のグリッド等の場合は疵が発生してしまう。
【００１４】
次に、スラブ表面の硬度を２５０Ｈｖ以下とするのは、この硬さの硬化層は酸素を０．３５重量％〜０．４重量％ほど固溶しており、５００℃〜８００℃での熱間圧延時には、図４に示すようにこの表層部の延性が十分であるので均一に圧延できるからである。このため１８０ｍｍ厚さのスラブを３ｍｍ厚さに熱間圧延した場合、この比較的柔らかい硬化層の厚さ１．８ｍｍは、３０μｍとなり、通常の熱延コイルの表層部の除去量が４０μｍ〜５０μｍであることから、この硬化層を完全に除去することができる。
【００１５】
この結果、図１に示すように冷間圧延製品の硬化層起因の疵の発生もない。尚、熱間圧延前の８００℃〜８５０℃の加熱により形成される硬化層の厚さが３０μｍ〜４０μｍであり、この層は圧延によりちぎれ表面に散在して残存し、厚さの変化がほとんどないのでこの層を除去するには、熱延コイルの表層部の除去量を４０μｍ〜５０μｍにするのが好ましい。また、図２に示すようにスラブの表面硬度を約２００Ｈｖ以上にすれば、スラブ手入れ歩留を高くすることができる。
【００１６】
【実施例】
実施例１
ＪＩＳ１種のチタンインゴットを分塊し１８０ｍｍ厚さのスラブとした。スラブの表面と裏面の表層部にある硬化層は２ｍｍであった。＃２５のスチールグリッドを圧延空気式ブラスト機により６ｋｇ／ｃｍ^２の圧力でブラストすることにより、表層部を表１のＮｏ．１，２，３，４に戻す４水準の深さで除去し、スラブの側面は従来の機械切削により５ｍｍ除去した。
【００１７】
表１のＮｏ．５は、グラインダー研削によりスラブの表面と裏面の硬化層を２ｍｍほど除去し、スラブの側面は従来通り機械切削により５ｍｍ除去した。表１のＮｏ．６は、機械切削によりスラブ全面を５ｍｍほど切削した。表１のＮｏ．７は、グリッドをブラストする条件と同じ方法によりスチールショットをブラストすることによりスラブの表面と裏面の硬化層を除去しようとしたが０．０１ｍｍしか除去できなかった。スラブの側面は従来通り機械切削により５ｍｍ除去した。
【００１８】
以上の方法による精製後のスラブを８５０℃にて２時間加熱後、３ｍｍ厚さに熱延した。コイルの表面と裏面に散在する硬化層の厚さは、３５μｍであった。コイルを焼鈍した後、直径０．４ｍｍスチールショットをチタン熱延コイルにブラストした後硝酸と弗酸の混合液により溶削し、表層部を４０μｍ〜５０μｍの厚さで除去した。
【００１９】
これらのコイルを冷間圧延し、硬化層起因の疵の発生率を調査した結果、図１に示すように、本発明のスラブの表面硬度が２５０Ｈｖ以下の場合に硬化層起因の疵の発生はなかった。また、図２に示すように、本発明のスラブの表面硬度が２００Ｈｖ以上２５０Ｈｖ以下の場合にスラブ手入れ歩留が高い。
【００２０】
表１のスラブ精製は上記の方法により表面と裏面の除去した片面の厚さである。この厚さは、スラブの表面の一部に中央に孔の開いたゴム製マスクを置き、ブラスト後にデプスゲージにて研削厚さを測定したものである。
【００２１】
表１のスラブ表面硬さは、スラブより切り出したスラブの表面を有する小片を焼鈍し、断面を作成した後、ビッカース硬度計（荷重５０ｇ）により、表面から０．０５ｍｍ深さでの硬度を測定した時の最大値である。測定長さは５ｍｍで０．１ｍｍ間隔で５１点測定した。
【００２２】
表１の製品表面は、熱延コイルを冷間圧延した純チタン薄板製品に発生する硬化層起因の疵の有無を示したものである。硬化層起因の疵は、疵部に硬化したチタンがあり、焼鈍した後、微小ビッカース硬度測定（荷重２５ｇ）により容易に判別できる。
【００２３】
表１の歩留は、厚さ１８０ｍｍ、幅１１００ｍｍ、長さ６０００ｍｍのスラブの表面と裏面を表１のスラブ精製厚さほど所定の方法で研削除去し、スラブの側面を従来通り機械切削により５ｍｍほど切削した場合のスラブ精製後の重量から換算した値である。
【００２４】
Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４は、本発明例であり手入れ歩留および薄板の表面疵の発生もない。Ｎｏ．１の比較例は、鋳鉄グリッドを用いてブラスト処理を行ったものであるが手入れ後のスラブ表面硬度が３５０Ｈｖであるために薄板製品に表面疵が発生している。Ｎｏ．５の比較例は、砥石グラインダーで２ｍｍ研削処理を行ったものであるが手入れ歩留が本発明例に比べて低くかつ薄板製品に表面疵が発生している。
【００２５】
Ｎｏ．６の比較例は、フライスで５ｍｍ機械切削を行ったものであるが手入れ歩留が本発明例に比べて低い。Ｎｏ．７の比較例は、スチールショットを用いて０．２５ｍｍブラスト処理を行ったものであるが手入れ歩留は高いが、ショット（球状）の照射によってスラブ表面の硬化層が除去されずに埋込まれて薄板製品に表面疵が発生している。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【発明の効果】
本発明により熱延コイルの表面品位が従来と同等でありながら、純チタンスラブの精製歩留を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラブ表面硬度と冷間圧延製品の硬化層起因の疵の発生率の関係図表。
【図２】スラブの表面硬度とスラブ手入れ歩留の関係を示した図表。
【図３】精製前の純チタンスラブの表層部の硬度分布を示した図表。
【図４】純チタンと酸素を固溶したチタンの熱間での断面減少率を示した図表。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for hot rolling a pure titanium slab.
[0002]
[Prior art]
The pure titanium slab is manufactured by heating an ingot to about 1000 ° C., hot working into a slab shape by split rolling or forging, and then refining to remove surface defects and a hardened layer. When the ingot is heated, oxygen in the atmosphere reacts with titanium to form an oxide layer on the surface of titanium and a hardened layer in which oxygen is dissolved in the lower portion thereof.
[0003]
This hardened layer remains on the surface without being removed even by the batch rolling or forging process. Since a new surface appears on the front surface and the back surface of the slab whose surface area is larger than that of the ingot, the hardened layers are scattered and exist. On the other hand, on the side surface where the surface area of the slab is smaller than the surface area of the ingot, the surface is wrinkled, and the hardened layer is present on the entire wrinkled surface.
[0004]
In order to improve the surface quality of the hot rolled coil, the conventional pure titanium slab refining method is used after partial rolling or forging so that the surface hardness is equal to the hardness of the base metal by grinder grinding or mechanical cutting. The hardened layer present in the surface layer portion of the pure titanium slab was completely removed.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-214801 describes a method for surface treatment of a titanium slab in which a titanium slab is ground by grinding and then blasting a shot to finish the surface roughness of the slab from 30 μm to 80 μm. The disadvantage of grinder care is that when grinding titanium, clogging of the grinder is likely to occur, and even if the grinding part is cooled with water, the thermal conductivity of titanium is low, so the grinding part becomes hot and the softened titanium deforms. A wrinkle is formed on the surface of the hot rolled coil.
[0006]
Further, even if the shot is blasted onto the surface, the roughness of the surface can be adjusted. However, since the shot has a small grinding effect, the cover-like wrinkles formed at the time of grooming the grinder cannot be removed.
[0007]
Japanese Patent Publication No. 59-16858 discloses a method of caring a slab by machine cutting. The disadvantage of mechanical cutting is that it is difficult to uniformly cut the thickness (about 2 mm) of the surface hardened layer of pure titanium slab with L warp, C warp, camber or unevenness, and completely remove the hardened surface layer. For this purpose, for example, an average of 5 mm (one side) must be cut, and the maintenance yield is greatly reduced.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to improve the yield by minimizing the removal amount of the surface layer portion of the pure titanium slab, and to improve the surface quality of the hot rolled coil manufactured by the pure titanium slab, and finally to the cold. This is to make the surface quality of the hot rolled coil product equivalent to the conventional one.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention removes the surface layer portion having a Hv hardness of more than 250 from the hardened layer existing on the surface layer portion of the pure titanium slab by blasting the grid on the front and back surfaces of the pure titanium slab, and the hardness of the slab surface is 250 Hv. The above problems are solved by hot rolling as follows, and the grid is preferably made of cast iron or steel.
[0010]
[Action]
First, in the purification process of the surface of the pure titanium slab, it is relatively easy to remove the relatively hard part in the surface layer by blasting the grid from the hardened layer existing in the surface layer part of the pure titanium slab. Since the hard part has poor ductility, the hard part can be selectively crushed, ground and removed by blasting the grid, which dramatically reduces the removal amount of the surface layer of pure titanium slab. This is because it can be improved.
[0011]
As shown in FIG. 3, the thickness of the relatively hard part exceeding 240 Hv that needs to be removed is about 0.2 mm. On the other hand, in the method of blasting a shot, a relatively hard portion exceeding 250 Hv is pushed into the metal and cannot be removed.
[0012]
Further, most of the slab surface wrinkles, which has been a problem in the past, are shallow dents on which new surfaces appear, and are harmless to the surface quality of the hot rolled coil. On the other hand, it has been found that the cover-like wrinkles are harmful to the surface quality of the hot rolled coil and the cold rolled coil, and the blast shift is good after being partially removed by a grinder.
[0013]
Here, a grid made of cast iron or steel is preferable because when the grid is blasted, a part of the grid is difficult to dent or pierce the titanium surface, but the dent or piercing thing difficult to heat before hot rolling is cast iron or This is because steel is easily oxidized to an oxide and does not cause wrinkles during hot rolling. On the other hand, in the case of an alumina grid that does not oxidize, wrinkles are generated.
[0014]
Next, the hardness of the surface of the slab is set to 250 Hv or less because the hardened layer of this hardness has a solid solution of 0.35 wt% to 0.4 wt% of oxygen and heat at 500 ° C. to 800 ° C. This is because, during the intermediate rolling, the surface layer portion has sufficient ductility as shown in FIG. For this reason, when a 180 mm thick slab is hot rolled to a thickness of 3 mm, the thickness of this relatively soft hardened layer is 1.8 μm, and the removal amount of the surface layer portion of a normal hot rolled coil is 40 μm to 50 μm. Therefore, the cured layer can be completely removed.
[0015]
As a result, there is no generation of wrinkles due to the hardened layer of the cold-rolled product as shown in FIG. In addition, the thickness of the hardened layer formed by heating at 800 ° C. to 850 ° C. before hot rolling is 30 μm to 40 μm, and this layer is scattered and left on the tearing surface by rolling, and the change in thickness is almost no. In order to remove this layer, the removal amount of the surface layer portion of the hot rolled coil is preferably 40 μm to 50 μm. Further, as shown in FIG. 2, if the surface hardness of the slab is about 200 Hv or more, the slab maintenance yield can be increased.
[0016]
【Example】
Example 1
A JIS type 1 titanium ingot was divided into slabs with a thickness of 180 mm. The hardened layer in the surface layer part of the front surface and back surface of the slab was 2 mm. By blasting a # 25 steel grid with a rolling air blasting machine at a pressure of 6 kg / cm ² , the surface layer portion was changed to No. 1 in Table 1. It was removed at a depth of 4 levels returning to 1, 2, 3, and 4, and the side surface of the slab was removed 5 mm by conventional mechanical cutting.
[0017]
No. in Table 1 In No. 5, the hardened layer on the front and back surfaces of the slab was removed by about 2 mm by grinder grinding, and the side surface of the slab was removed by 5 mm by conventional mechanical cutting. No. in Table 1 6 cut the entire surface of the slab by about 5 mm by mechanical cutting. No. in Table 1 No. 7 tried to remove the hardened layer on the front and back surfaces of the slab by blasting the steel shot by the same method as the conditions for blasting the grid, but only 0.01 mm could be removed. The side surface of the slab was removed by 5 mm by machining as usual.
[0018]
The slab after purification by the above method was heated at 850 ° C. for 2 hours and then hot-rolled to a thickness of 3 mm. The thickness of the hardened layer scattered on the front and back surfaces of the coil was 35 μm. After the coil was annealed, a steel shot having a diameter of 0.4 mm was blasted into a titanium hot rolled coil, and then was cut by a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid, and the surface layer portion was removed at a thickness of 40 μm to 50 μm.
[0019]
As a result of cold rolling these coils and investigating the occurrence rate of wrinkles due to the hardened layer, as shown in FIG. 1, when the surface hardness of the slab of the present invention is 250 Hv or less, the occurrence of wrinkles due to the hardened layer is There wasn't. Further, as shown in FIG. 2, the slab maintenance yield is high when the surface hardness of the slab of the present invention is 200 Hv or more and 250 Hv or less.
[0020]
The slab refining shown in Table 1 is the thickness of one surface from which the front and back surfaces are removed by the above method. This thickness is obtained by placing a rubber mask with a hole in the center on a part of the surface of the slab and measuring the grinding thickness with a depth gauge after blasting.
[0021]
The slab surface hardness in Table 1 was measured by measuring the hardness at a depth of 0.05 mm from the surface with a Vickers hardness meter (load 50 g) after annealing a small piece having a slab surface cut out from the slab and creating a cross section. It is the maximum value when The measurement length was 5 mm, and 51 points were measured at 0.1 mm intervals.
[0022]
The product surface in Table 1 shows the presence or absence of wrinkles due to a hardened layer generated in a pure titanium thin plate product obtained by cold rolling a hot-rolled coil. The wrinkles caused by the hardened layer include titanium which is hardened in the heel portion, and can be easily discriminated by measuring the minute Vickers hardness (load 25 g) after annealing.
[0023]
The yields in Table 1 are as follows. The surface and back surface of a slab having a thickness of 180 mm, a width of 1100 mm, and a length of 6000 mm are ground and removed by a predetermined method as much as the slab refined thickness of Table 1, and the side surface of the slab is mechanically cut by about 5 mm as usual. It is the value converted from the weight after slab refinement in the case of cutting.
[0024]
No. 2-No. No. 4 is an example of the present invention, and there is no maintenance yield and no surface defects on the thin plate. No. The comparative example 1 is a blast treatment using a cast iron grid. However, since the slab surface hardness after maintenance is 350 Hv, surface flaws are generated in the thin plate product. No. The comparative example No. 5 was obtained by performing a 2 mm grinding process with a grindstone grinder, but the maintenance yield was lower than that of the example of the present invention, and surface defects were generated in the thin plate product.
[0025]
No. Although the comparative example of 6 performed 5 mm machine cutting with the milling machine, a maintenance yield is low compared with the example of this invention. No. Although the comparative example of No. 7 was 0.25 mm blasted using steel shots, the maintenance yield was high, but the hardened layer on the slab surface was not removed by shot (spherical) irradiation but embedded Surface flaws are generated in thin plate products.
[0026]
[Table 1]

[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, the purification yield of a pure titanium slab can be remarkably improved while the surface quality of the hot-rolled coil is equivalent to that of the conventional one.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a chart showing the relationship between the surface hardness of a slab and the occurrence rate of wrinkles due to a hardened layer of a cold-rolled product.
FIG. 2 is a chart showing the relationship between the surface hardness of a slab and the slab maintenance yield.
FIG. 3 is a chart showing the hardness distribution of the surface layer of pure titanium slab before purification.
FIG. 4 is a chart showing a cross-sectional reduction rate between pure titanium and titanium in which oxygen is dissolved.

Claims

By blasting the grid on the front and back surfaces of the pure titanium slab, the hardened layer existing in the surface layer of the pure titanium slab is removed from the surface layer portion having an Hv hardness of more than 250, and the slab surface has a hardness of 250 Hv or less. A method of hot rolling a pure titanium slab, characterized by hot rolling.

The hot rolling method for a pure titanium slab according to claim 1, wherein the grid is made of cast iron or steel.