JP4501989B2 - 厚鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、厚鋼板の製造方法、特に最終製品の先後端に発生する線状の疵のない厚鋼板の製造方法に関する。

図１は、最終製品としての厚鋼板の先端部、後端部を模式的に示す説明図である。
厚鋼板１０の表裏面には、図１に示すような圧延方向に対して先端部１２、後端部１４にそれぞれ線状の欠陥疵、つまり線状疵１６が発生する。

実際の製品は、図１の破線で示した位置を切断して所定の寸法に仕上げて出荷するが、これらの線状疵１６が切断後の製品内にある場合には、グラインダ等で手入れをする必要があり、手入れなしで最終製品としてそのまま出荷することのできる割合を示す直行率の低下を招く。

また、これらの疵が製品内に入り込むのを防ぐためにクロップ代を増やすと歩留まりの低下を招く。
これらの観点より先端部および後端部における線状疵１６を防止するための方法がいくつか提案されている。

特許文献１には、圧延疵の発生しないスラブを提供する方法として、パス間の圧下率、総圧下比などの圧延条件から決定される熱間圧延後の鋼板表面または裏面へ回り込むスラブコーナからのスラブ側面距離ｄ_１を求めておき、次に熱間圧延を行うスラブ側面に凹型形状部が存在する領域のスラブコーナからの距離ｄ_２を測定し、前記ｄ_１とｄ_２を比較し、ｄ_１≧ｄ_２のときは、ｄ_２に存在する凹型形状部を、ｄ_１＜ｄ_２のときは、ｄ_１に存在する凹型形状部を機械的または熱的に除去する方法が開示されている。
特開平９−２９５００２号公報、 （請求項１）

しかしながら、上記方法を用いても実際には厚鋼板先後端部または側端部に発生する線状疵を完全には防止することが出来ず、未だ余分なクロップ代を付与して歩留まりを低下させたり、次工程にて疵を手入れしているのが実情である。

本発明は、従来法では困難であった厚鋼板先後端部に発生する線状疵を効率的に防止し、線状疵の少ない厚鋼板の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、これまでの経緯を種々検討した結果、従来技術における上述のような問題は、これらの線状疵の発生原因を取り違えているため、抜本的な対策が打てていないことに起因していることを知った。

すなわち、上述した方法を含め、従来の線状疵の発生メカニズムは、水平圧延時の幅端部におけるバルジング変形に起因して、幅端部コーナ稜線部が表裏面に回り込み発生すると考えられていた。

しかしながら、本発明者らが、厚板圧延において発生する線状疵、特に最終圧延パス完了後の厚鋼板の先後端部に発生する線状疵を詳細に調査した結果、この先後端部の線状疵は全く別のメカニズムによって発生することが判明した。

すなわち、疵発生のメカニズムを取り違えていることで線状疵の抜本的な対策を打つことができず、未だ歩留まりの低下、次工程での手入れの増加等の生産性の阻害を被っているのである。

ここに、本発明者らはこれら厚鋼板の四周に発生する線状疵について詳細な調査を行いその発生メカニズムについて検討した。
図２は、スラブから厚鋼板に仕上げる従来の熱間圧延の工程図である。

厚鋼板の製造においては、従来は、通常、図２に示すように、例えば連続鋳造により製造されるスラブをそのまま、あるいは一旦冷却した場合は、再度、加熱してからハイドロリックスケールブレーカ等を使ってデスケールを行い、次いで、成形圧延、幅出し圧延、そして厚み出し圧延を行う。その間に適宜エッジングという幅制御を行う。このような成形圧延、幅出し圧延、厚み出し圧延の３種類の圧延は粗圧延として行われ、最終的には、仕上げ圧延を行って、次いでホットレベラーにより平坦度を確保し、さらにクロップシャーによって先後端部のクロップが切断され、次いで両側面のシャーリング等を行って最終製品となるのである。

そこで、本発明者らは、実際に厚鋼板に発生した線状疵で図１で示す先端部から最も遠い位置に発生している先端線状疵（図１のＡ）を詳細に調査した。
その結果、この最奥部の疵には噛みこんだスケールの周りにＭｎＯの存在が確認された。このＭｎＯは、加熱炉抽出後約１分程度でＦｅＯに取り込まれて消滅するためこの疵は圧延過程の極く初期パスで発生しているものと考えられる。

また、線状疵の発生形態を詳細に観察した結果、圧延噛み込み端に数多く発生することが判明した。
これらの観察結果より、問題としている線状疵は、最も温度低下の大きい材料先端コーナ稜線部の変形が拘束され、材料噛み込み時に、不均一変形が発生して疵が発生するものと思われる。

このように圧延方向の先後端部に発生する線状疵は圧延に際しての先端部のコーナ部の過冷による不均一変形に伴い発生することから、線状疵防止にはコーナの過冷を防止することが有効であることが判明した。

例えば、特開平８−２４３６２１号公報には、圧延材稜線部を圧延材幅方向中央部表面温度より−２０℃〜＋５０℃に加熱する方法が開示されている。しかし、この方法を実施するには、別途加熱装置の設置が必要であり、設備費および燃料原単位の点で好ましくない。

さらに調査を行ったところ、スラブ端部の形状が直角であるほど疵が発生しやすい傾向にあることが分かった。
これを防止するには、例えば、特開平８−１２０５号公報には、端部の形状に丸みをつける又は角落としする方法が開示されている。

しかし、スラブのコーナ端部形状に機械加工を施すと、その削り代だけ歩留まりが低下し、かつ機械加工を行うための新規設備導入が必要となり、現実的な方法ではない。
本発明は、これらの疵発生メカニズムに関する基礎検討に基づきなされたもので、厚鋼板の先後端部に発生する線状疵を効率的に防止する製造方法を提供することにある。

すなわち、本発明は、連続鋳造スラブに粗圧延および仕上げ圧延からなる熱間圧延を行って厚鋼板を製造する方法にあって、前記スラブの熱間圧延による粗圧延に際し、第１パス目から幅出し圧延を行い、かつ幅出し比（製品幅／スラブ幅）が１．３以上、幅出しパスの各パスの圧下率が１５％以内で当該幅出し圧延を行い、次いで、スラブを９０度転回して、厚み出し圧延を行うことによって、厚鋼板の先後端における幅方向への線状疵の発生を抑制することを特徴とする厚鋼板の製造方法である。

本発明の好適態様によれば、前記連続鋳造スラブは、幅出し比が１．３以上となるようなスラブ幅のスラブである。

本発明によれば、新たな設備を何ら要することなく、圧延条件の変更だけで従来の問題であった表面疵、特に先後端部の線状疵の発生が著しく低減され、大幅な歩留り向上が実現できるなど、実際上の大きな利益が得られる。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照しながら、具体的に説明する。
すでに述べたところからも明らかなように、本発明は、線状疵防止を図る上で新規に設備を追加することなく、圧延条件を規定することでスラブ先端コーナ稜線部を所望形状に加工するのである。

ところで、従来の厚板の熱間圧延は、図２に関連させて説明したように、粗圧延として、通常、まず、２ないし４パスの成形圧延を行い、９０°ターンして複数パスの幅出し圧延、その後再び９０°ターンして厚み出し圧延を行う。

しかしながら、通常、水平圧延を行った場合の幅端部の変形は、幅方向への塑性流動によりバルジング変形が発生する。
一般には、軽圧下パスの場合には図３の（ｂ）に示すようなダブルバルジ形状に、強圧下パスの場合には図３の（ａ）に示すようなシングルバルジ形状になる。

これらのバルジング形状が発生したコーナ稜線部の形状は、図３の（ｃ）に示すような形状である。
更に、幅出し圧延中の圧下率を大きくすると、幅出し圧延中の幅端部に、線状疵が発生する。これは、幅端部へのバルジング量が大きくなりすぎたために、このバルジング変形に起因して、幅端部コーナ稜線部近傍に不均一変形が発生し疵が発生したものと考えられる。幅出し圧延中の幅端部に疵が発生してしまうと、幅出し圧延完了後先後端に位置するため、先後端の疵を防止、低減することはできない。

そこで、本発明者らが強圧下と軽圧下の限界を実際の圧延機による圧延材の線状疵発生傾向で比較したところ、幅出しパスの各圧下率が１５％を超えるパスが１パスでもあると線状疵が発生する傾向にあることがわかった。

従って、本発明にあっては、加熱炉抽出後、第１パス目から幅出し圧延を行い、かつ幅出し比を１．３以上とし、幅出しパスの各パス圧下率を１５％以内にすることにより、幅出し圧延中に幅端部に線状疵発生をおこすことなく、幅出し圧延時の幅端部コーナ稜線部を直角ではなく丸みを帯びた形状とするのである。

従来にあっては、熱間圧延の粗圧延として成形圧延を最初に行うが、これは、スラブの板厚変動を整え、後の幅出圧延における寸法精度を高めるために行うのであるが、最近ではスラブ寸法精度も向上し、必ずしも必要な工程ではなくなっている。

次いで、９０°ターンして厚み出し圧延を行う場合の先端コーナ部は、図３（ｃ）の形状に当たるので、厚み出し圧延の先端噛み込み時に、コーナ部とロールとの接触が面接蝕するようになり、不均一変形の防止を図ることができ、最終的には、先後端部に線状疵のない厚鋼板の製造が可能となる。

特に幅出し比を１．３以上となるように十分幅出し圧延を行った方が、コーナ稜線部の形状に丸みがつきやすい。
製品幅が狭く幅出し比が１．３以上とれない場合には、スラブ設計まで考慮してスラブ幅を減幅することやサイジングミルで幅出し比が１．３以上となるようにスラブ幅を減幅すること等で、幅出し圧延の幅出し比を１．３以上とれるようにすればよい。

したがって、本発明の好適態様にあっては、連続鋳造スラブとしては、上述のようにスラブ設計を変更することで、予め予測される熱間圧延において、そのままで幅出し比が１．３以上となるようなスラブ幅のスラブを用いることが好ましい。

本発明にしたがって熱間圧延の粗圧延を終了してからは、従来と同様にして仕上げ圧延、さらにはそれに続くレベリング、シャーリングなどを適宜行えばよい。
このようにして、本発明によれば、表面疵の少ない熱延厚鋼板が、新たな設備を要することなく、より安価な手段でもって製造できる。

次に、実施例によって本発明の効果をさらに具体的に説明する。

本例では、連続鋳造法で得られたスラブを使用して、いわゆる直送圧延により、途中、加熱炉で加熱・保温を行うことなく行う熱間圧延をシミュレートした熱間圧延を行った。
本例における圧延条件は、表１〜表６にまとめて示す。

表１は、上記熱間圧延を、通常行われている成形圧延、幅出し圧延、厚み出し圧延の各工程からなる粗圧延を行った比較例１である。これは従来法である。
表２は、上記熱間圧延を幅出し圧延から開始し、幅出し比が１．７の条件で、幅出し圧延の最終パスの圧下率が１５％を越えている粗圧延を行った比較例２である。これは比較法である。

表３〜表５で示す態様が本発明例であり、熱間圧延の粗圧延として幅出し圧延および厚み出し圧延を行い、粗圧延終了後は、従来と同様に仕上げ圧延を行う。
なお、本例における疵の検査は、厚み出し圧延後の粗圧延材について行った。

表１から表５の条件で行った圧延により得た材料の疵奥行き量を測定した結果を表６に示す。
比較例１として示す従来法に比較して、本発明例はいずれも疵奥行き量が少なくなっていることがわかる。

また、表６の比較例２では、幅出し比が１．７と本発明例に比較して大きいにも関わらず、疵奥行き量が約２４０ｍｍと大きくなっている。
これは、幅出し圧延の最終パスの圧下率が１８％強と大きかったために、幅出し圧延中の幅端部にシーム疵が発生し、それが幅出し圧延完了後のターンにより先後端部に位置してしまったために疵奥行き量が増加したものである。

以上の結果から明らかなように、本発明にかかる方法を適用した圧延では、比較例１に示した従来の圧延を行った場合と比較して、疵奥行き量が大幅に低減することができ、本発明例１から３の条件では、従来では１８０ｍｍ付与していたクロップ代を５０ｍｍに低減することができ、疵手入れ率の大幅な低減と、歩留まりの向上が期待できることがわかった。

最終製品としての厚鋼板の先端、後端を模式的に示す説明図である。 スラブから厚鋼板に仕上げる熱間圧延の工程図である。 幅出し圧延完了後の幅端部形状の模式的説明図である。

Claims (1)

1. 連続鋳造スラブに粗圧延および仕上げ圧延から成る熱間圧延を行って厚鋼板を製造する方法にあって、前記スラブの熱間圧延による粗圧延に際し、第１パス目から幅出し圧延を行い、かつ幅出し比（製品幅／スラブ幅）が１．３以上、幅出しパスの各パスの圧下率が１５％以内で当該幅出し圧延を行い、次いで、スラブを９０度転回して、厚み出し圧延を行うことによって、厚鋼板の先後端における幅方向への線状疵の発生を抑制することを特徴とする厚鋼板の製造方法。

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