JP4514137B2 - Ｎｉ含有鋼の圧延表面疵防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｎｉを１〜１０％含有するＮｉ含有鋼の加熱、圧延において、圧延表面疵を防止する方法に関する。

従来よりＮｉ含有鋼は低温用の溶接構造用鋼として液体タンク等に広く利用されている。Ｎｉ含有鋼では（１）鋳片表面割れ、（２）加熱、圧延時のスケール押込み疵、が生成しやすく圧延後の鋼板表面疵となることが従来より良く知られている。Ｎｉ含有鋼は低温の液体タンク等の厳格な安全性が要求される用途に用いられる場合が多いため、圧延後の厳格な鋼板表面検査と表面手入れが必要で、この鋼板表面手入れ工程は生産障害となっている。

このようなＮｉ含有鋼の鋼板表面疵に対して開示されている従来技術の主なものは、鋳片表面割れ防止に関する技術としての、鋼成分および鋳造条件の規制技術である。
特許文献１には、Ｎｉ：５．５〜１０％を含有する低温用鋼の連続鋳造において、Ｓ：０．００２０％以下、Ｎ：０．００４５％以下、Ｃａ：０．００２０〜０．００７０％の規制をして連続鋳造することを特徴とする含Ｎｉ低温用鋼の連続鋳造における表面疵防止方法が開示されている。

特許文献２には、Ｎｉを５〜１０％含有する低温用鋼の連続鋳造において、鋳片表面温度が１１５０℃から９５０℃の領域の鋳片表面の冷却速度を２０℃/分以下とすることを特徴とする、含Ｎｉ鋼の連続鋳造における表面割れ防止方法が開示されている。

特許文献３には、Ｎｉを５〜１０％含有する鋼の連続鋳造において、Ｐ≦０．０１％およびＳ≦０．００５％の規制をすることと併せて、連続鋳造時に、内部凝固界面ひずみ率を定義してこれを規制することを特徴とする技術が開示されている。

特許文献４には、Ｎｉを５．５〜１０％含有する低温用鋼の連続鋳造において、鋼成分をＰ≦０．００２％、Ｓ≦０．００２％、Ａｌ≦０．０２％、およびＮ：０．００１〜０．００４％の規制をすることと併せて、連続鋳造時の鋳片の２次冷却条件を規制して鋳片表層の柱状γ粒層の厚さを２５ｍｍ以下とすることを特徴とするＮｉ含有鋼鋳片の製造方法が開示されている。

特許文献５には、Ｎｉを５〜１０％含有する鋼の連続鋳造において、Ａｌ：０．００５〜０．０３０％、Ｎ：０．００３０％以下、かつＡｌとＮの濃度の積の規制をするとともに、連続鋳造後に矯正応力を受ける領域における鋳片の表面温度が７５０℃以上となるように冷却することを特徴とする低温用Ｎｉ含有鋼の製造方法が開示されている。

特許文献６には、Ｎｉを５．５〜１０％含有する鋼の連続鋳造において、Ｐ≦０．００１０％、Ｓ≦０．００１０％、Ａｌを０．００２〜０．０３０％、Ｎ≦０．００４０％の規制をし、さらにＡｌとＮの濃度積の規制をするとともに、連続鋳造時の鋳片の２次冷却において、鋳片の幅と厚さの比と、長辺面と短片面の冷却水量比との関係を規制することを特徴とする低温用Ｎｉ含有鋼の連続鋳造方法が開示されている。

特許文献７には、Ｎｉを８．５〜１０％含有する鋼において、Ｓｉ≦０．１０％、Ｐ≦０．００２０％、Ｓ≦０．００２０％、Ａｌを０．００７〜０．０１５％、Ｎ≦０．００４０％に規制して粒界酸化や介在物を減少することで表面疵を減少できるＮｉ含有鋼が開示されている。

特許文献８には、スケール押込み疵を防止し得る酸化防止剤が開示されており、９％Ｎｉ鋼の表面疵は皆無であったとしている。
またＮｉ含有鋼ではないが、非特許文献１には、ＳＳ４１鋼の鋼片表面の凹凸が鋼板表面疵に及ぼす影響として、鋼片表面の初期深さ５、１５ｍｍの凹部が熱間圧延後に鋼板表面疵となることが開示されている。
特開昭５７−２６１４１号公報 特開平１−２２８６４４号公報 特開平８−１９７１９３号公報 特開平９−２８５８５５号公報 特開平１０−１５６４９６号公報 特開平１０−１６６１２６号公報 特開２０００−２５６７９８号公報 特開昭５３−２３１１号公報 鉄と鋼 １９７５、Ｖｏｌ．６１、Ｎｏ．１２、Ｐ．２０５、Ｓ５５５、日本鉄鋼協会

本発明が解決しようとする課題は、生産障害として製造現場で問題となる鋼板表面手入れ工程の負荷を軽減するため、Ｎｉ含有鋼の圧延時に生成する表面疵の発生を防止することである。

表面疵の防止に際し、（１）鋳片表面割れに対しては、本発明者らは垂直型の連続鋳造機を使用することで鋳片表面割れの発生を防止している。しかしながら、その後の圧延時に開口して疵となる鋳片表面から鋳片内部に向かって生成する粒界酸化部を、安定して防止することは困難であった。そこで、本発明者らは鋳片表面の粒界酸化部に対しては、必要深さ（例えば、深さ０．５〜１０ｍｍ）を、機械的に研削して除去することとした。本圧延に先立ち鋳片を分塊圧延する場合もあるが、分塊圧延したものについても同様に粒界酸化部および鋳片の粒界酸化部が分塊圧延時に開口した割れ部を必要深さ（例えば、深さ０．５〜１０ｍｍ）を、機械的に研削することで除去することとした。これら鋳造まま、あるいは分塊圧延後の鋳片に対して、表面の研削処理を行ったものを、以下、「表面研削後の鋼片」とよび鋳片と区別する。

（２）加熱、圧延時のスケール押込み疵に対しては、本発明者らは表面研削後の鋼片の加熱炉挿入に先立ち、表面研削後の鋼片の表面に酸化防止剤を塗布することで加熱時のスケール生成を防止することとした。さらに、加熱炉抽出後にデスケーラーでの高圧水により酸化防止剤が剥離した後の圧延中に生成するスケールについては、加熱温度を１１８０℃以下に規制することで、圧延温度も１１８０℃以下となるようにした。この規制によりＮｉ含有鋼では圧延中にスケールが厚く成長しないので、圧延中に生成するスケールによるスケール押込み疵の発生を防止できる。これらの対策は効果が大きく、鋼板のスケール押込み疵の発生は皆無となった。

しかしながら、上述した表面研削後の鋼片の使用と酸化防止剤の塗布の対策を講じても、尚、圧延後の鋼板に原因不明の表面疵が発生することがわかった。そこで、本発明者らは上記の鋳片の粒界酸化部やスケール押込み疵の２つの原因以外にも、表面疵の発生原因があるのではないかと考えた。

上述した特許文献1〜７の従来技術では、Ｎｉ含有鋼の鋳片表面での表面割れや粒界酸化部の生成を軽減する技術が開示されているにすぎず、それ以外の原因で生成するＮｉ含有鋼の圧延後の鋼板表面疵に関する記述はない。従って、これら従来技術だけでＮｉ含有鋼の圧延後の鋼板表面疵の生成を抑制することは困難であった。
本発明が解決しようとする具体的な技術課題は、鋳片の粒界酸化部やスケール押込み疵以外の原因で生成するＮｉ含有鋼の圧延表面疵に対し、疵発生を防止し得る方法を確立することである。

本発明者らは、鋳片あるいは分塊圧延後の鋼片の表面から内部に向かって生成する粒界酸化部を必要深さだけ機械的に研削して除去し、さらに、表面研削後の鋼片表面の凹部の形態を規制してから酸化防止剤を塗布して加熱、圧延することで、圧延表面疵の発生を皆無にできることを新規に知見し、本発明を成した。

本発明の要旨は次の通りである。
（１）Ｎｉを１〜１０％含有するＮｉ含有鋼の加熱、圧延において、圧延表面疵を防止する方法であって、質量％で、
０．０３０≦Ｃ≦０．２００
０．０２≦Ｓｉ≦０．５０
０．３０≦Ｍｎ≦２．０
０．００１≦Ｐ≦０．０２０
０．０００１≦Ｓ≦０．００６０
１．０≦Ｎｉ≦１０．０
０．０１０≦Ａｌ≦０．０８０
０．００２０≦Ｎ≦０．００６０
０．０００５≦Ｏ≦０．００４０
を含有し、加熱、圧延前の、鋳片あるいは鋳片を分塊圧延した鋼片の表面を機械的に研削して表面の粒界酸化部および割れ部を除去した後、表面研削後の鋼片表面の凹部の、深さｄ_０と急峻度パラメーターθが、式（１）を満足する状態としてから、酸化防止剤を塗布して１０００〜１１８０℃で加熱し、圧延することを特徴とする、Ｎｉ含有鋼の圧延表面疵防止方法。
ｄ_０×ａ×ｃｏｓ²θ／Ｒ_１×１０³≦ 0.004 ×(Ｔ−700)×Ｒ_１＋４０ 式（１）
ａ：凹部深さの圧延１パス後の深さ割合、ａ＝０．３。
ｄ_０： 鋼片表面の凹部の深さ（ｍｍ）
θ：式（２）で表される、鋼片表面の凹部の急峻度パラメーター（°）
Ｒ_１：圧延１パス後以降の圧下比で、
圧延１パス後の鋼板板厚／圧延仕上げ板厚。
Ｔ： 加熱温度（℃）
ｔａｎθ＝Ｌ_０／ｄ_０ 式（２）
Ｌ_０： 鋼片表面の凹部の急峻度代表長さ（ｍｍ）
（なお、ｄ_０とＬ_０の測定位置は図１に示すとおりである。）
（２）更に、母材や継手の、強度、靭性向上元素群を、質量％で、
０．０３０≦Ｃｕ≦１．５０
０．０３０≦Ｃｒ≦１．００
０．０２≦Ｍｏ≦１．００
０.００３≦Ｎｂ≦０．１００
０．００３≦Ｖ≦０．１００
０．００５≦Ｔｉ≦０．０２０
０．０００５≦Ｂ≦０．００２０
０．０００５≦Ｃａ≦０．００５０
０．０００５≦Ｍｇ≦０．００５０
０．００１０≦ＲＥＭ≦０．０１００
の１種または２種以上を含有させたことを特徴とする請求項１記載のＮｉ含有鋼の圧延表面疵防止方法。

本発明の圧延表面疵防止方法により、Ｎｉ含有鋼の圧延時に生成する表面疵の発生を防止することができ、生産障害である圧延後の鋼板表面手入れ工程を軽減、省略できるため、生産性向上と製造コスト低減が可能となる。従って、本発明は工業上極めて効果が大きい。

以下、本発明の化学成分と製造方法の限定理由につき述べる。
Ｃは母材の強度確保に必須の元素である。０．０３％未満では母材強度が確保できないので０．０３％を下限とした。逆に、Ｃを多く含有すると、脆性破壊の起点となるセメンタイトや島状マルテンサイトを増加させるため好適な靭性が得られない。０．２０％を超えると靭性低下が顕著となるので、これを上限値とした。靭性確保から、より好ましい上限値は０．１５％である。

Ｓｉは母材強度上昇に有効な元素である。０．０２％未満ではこの効果が得られないので下限値を０．０２％とした。逆に、０．５０％超含有すると、溶接熱影響部（ＨＡＺ）の組織中に島状マルテンサイトが生成し、好適なＨＡＺ靭性が得られない。従って、上限を０．５０％とした。ＨＡＺ靭性確保から、より好ましい上限値は０．３０％である。

Ｍｎは母材強度上昇に有効な元素である。０．３０％未満ではこの効果が得られないので下限値を０．３０％とした。逆に、２．０％超含有すると、焼戻し脆化を促進するため好適な母材およびＨＡＺ靭性が得られない。従って、上限を２．０％とした。

Ｐは粒界脆化をもたらし、靭性に有害な元素であり、低いほうが望ましい。０．０２０％超含有すると靭性低下が顕著となるので０．０２０％を上限とする。靭性確保から、より好ましい上限値は０．０１０％である。０．００１％未満へのＰ含有量の低減は生産障害とコスト上昇を招くので、下限値を０．００１％とした。

ＳはＭｎＳ等の介在物として靭性に有害な元素であり、低いほうが望ましい。０．００６０％超含有すると靭性低下が顕著となるので０．００６０％を上限とする。靭性確保から、より好ましい上限値は０．００４０％である。０．０００１％未満へのＳ含有量の低減は生産障害とコスト上昇を招くので、下限値を０．０００１％とした。

Ｎｉは低温靭性の確保に必須の元素であり、１．０％未満ではこれらの効果が得られないので下限値を１．０％とした。Ｎｉは高価な元素であり、１０．０％超含有すると経済性を損なうため上限値を１０．０％とした。

Ａｌは鋼の脱酸とＡｌＮによる母材の結晶粒細粒化に必要な元素であり、０．０１０％未満の含有量ではこれらの効果が得られないので下限値を０．０１０％とした。逆に、０．０８０％超含有すると粗大なＡｌＮやアルミナクラスター等により好適な母材およびＨＡＺの靭性が得られない。従って、上限値を０．０８０％とした。靭性確保から、より好ましい上限値は０．０５０％である。

ＮはＡｌＮによる母材の結晶粒細粒化に必要な元素であり、０．００２０％未満の含有量ではこれらの効果が得られないので下限値を０．００２０％とした。逆に、０．００６０％超含有すると粗大なＡｌＮにより好適な母材およびＨＡＺの靭性が得られない。従って、上限値を０．００６０％とした。靭性確保から、より好ましい上限値は０．００５０％である。

Ｏは介在物として靭性に有害な元素であり、低いほうが望ましい。０．００４０％超含有すると靭性低下が顕著となるので０．００４０％を上限とする。靭性確保から、より好ましい上限値は０．００３０％である。０．０００５％未満へのＯ含有量の低減は生産障害とコスト上昇を招くので、下限値を０．０００５％とした。

さらに、母材や継手の、強度、靭性向上に有効な選択元素の限定範囲を以下の理由で決定した。
Ｃｕは母材強度上昇に効果を有する。０．０３％未満ではこの効果が得られないので下限値を０．０３％とした。逆に、１．５％超含有するとＨＡＺを硬化させて好適なＨＡＺ靭性が得られない。従って、上限値を１．５０％とした。

Ｃｒは母材強度上昇に効果を有する。０．０３％未満ではこの効果が得られないので下限値を０．０３％とした。逆に、１．０％超含有するとＨＡＺに硬化組織を生成し、好適なＨＡＺ靭性が得られない。従って、上限値を１．０％とした。

Ｍｏは母材強度上昇に効果を有する。０．０２％未満ではこの効果が得られないので下限値を０．０２％とした。逆に、１．０％超含有するとＨＡＺに硬化組織を生成し、好適なＨＡＺ靭性が得られない。従って、上限値を１．０％とした。

Ｎｂは母材の強度上昇および細粒化に有効な元素である。０．００３％未満ではこれらの効果が得られないので下限値を０．００３％とした。逆に、０．１００％超含有するとＨＡＺにおけるＮｂ炭窒化物の析出が顕著となり、好適なＨＡＺ靭性が得られない。従って、上限値を０．１００％とした。

Ｖは母材の強度上昇および細粒化に有効な元素である。０．００３％未満ではこれらの効果が得られないので下限値を０．００３％とした。逆に、０．１０％超含有するとＨＡＺにおける炭窒化物の析出が顕著となり、好適なＨＡＺ靭性が得られない。従って、上限値を０．１００％とした。

Ｔｉは母材の強度上昇および細粒化に有効な元素である。０．００５％未満ではこれらの効果が得られないので下限値を０．００５％とした。逆に、０．０２０％超含有すると粗大なＴｉＮを生成しこれが破壊の発生起点となるため、好適なＨＡＺ靭性が得られない。従って、上限値を０．０２０％とした。

Ｂは制御冷却および焼入れ熱処理を施す場合に特に顕著な強度上昇の効果を発揮する。０．０００５％未満の含有量では強度上昇効果が得られないので下限値を０．０００５％とした。逆に、０．００２０％超含有すると粗大なＢ窒化物や炭硼化物を析出してこれが破壊の起点となるために、好適なＨＡＺ靭性が得られない。従って、上限値を０．００２０％とした。

ＣａはＡｌ_２Ｏ_３やＭｎＳ等の介在物の形態制御により靭性向上に有効な元素である。０．０００５％未満の含有量では靭性向上効果が得られないので下限値を０．０００５％とした。逆に、０．００５０％超含有すると粗大なＣａ含有介在物が生成してこれが破壊の起点となるために、好適な母材およびＨＡＺの靭性が得られない。従って、上限値を０．００５０％とした。

ＭｇはＡｌ_２Ｏ_３やＭｎＳ等の介在物の形態制御により靭性向上に有効な元素である。０．０００５％未満の含有量では靭性向上効果が得られないので下限値を０．０００５％とした。逆に、０．００５０％超含有すると粗大なＭｇ含有介在物が生成してこれが破壊の起点となるために、好適な母材およびＨＡＺの靭性が得られない。従って、上限値を０．００５０％とした。

ＲＥＭはＡｌ_２Ｏ_３やＭｎＳ等の介在物の形態制御により靭性向上に有効な元素である。０．００１０％未満の含有量では靭性向上効果が得られないので下限値を０．００１０％とした。逆に、０．０１００％超含有すると粗大なＲＥＭ含有介在物が生成してこれが破壊の起点となるために、好適な母材およびＨＡＺの靭性が得られない。従って、上限値を０．０１００％とした。

次に本発明の製造方法の限定理由につき述べる。
本発明では加熱、圧延前の、鋳片あるいは鋳片を分塊圧延した鋼片につき、その表面を機械的に研削することを必須とする。これは、鋳片あるいは鋳片を分塊圧延した鋼片には、表面から内部に向かって生成する粒界酸化部や、分塊圧延時に鋳片の粒界酸化部が開口した割れ部があり、これらが製品圧延時に表面疵となるからである。研削深さは粒界酸化部や表面割れ部を完全に除去するのに必要な深さ（例えば、深さ０．５〜１０ｍｍ）とする必要がある。

続いて本発明の最大の特徴である、表面研削後の鋼片の凹部形状を厳格に限定する重要性につき述べる。厚鋼板のほとんどの鋼種は酸化防止剤を使用せずに加熱、圧延を行う。これらの、酸化防止剤を使用しない厚鋼板においても、加熱前の鋳片に鋳造異常などで深さ数ｍｍ（例えば、深さ５ｍｍ以上）の表面凹部が発生した場合、これが圧延後の鋼板に残存して疵となる場合があることは従来より知られており、例えば、非特許文献１にはＳＳ４１鋼の鋼片表面の初期深さ５ｍｍ、１５ｍｍの凹部が熱間圧延後に鋼板表面疵となることが開示されている。しかしながら、加熱前の鋳片に深さ１．０ｍｍ程度の微小な凹部があっても、酸化防止剤を使用しないほとんどの鋼種で、これら微小凹部は加熱時にスケールオフされてしまい、圧延後の鋼板表面疵になることはなかった。このため厚鋼板の加熱、圧延においては、深さ１．０ｍｍ程度の微小な鋼片表面凹凸が鋼板表面疵の原因になるとは、従来考えられておらず、特に、Ｎｉ含有鋼では鋼板表面割れの原因が鋳片表面割れや粒界酸化部であると考えられ、専らこれへの対策が検討されてきたため、Ｎｉ含有鋼の鋼板表面疵の原因を鋼片表面の微小な凹部に求めた報告は見当たらない。

本発明者らは、Ｎｉ含有鋼の鋼板表面疵の原因として、鋼片表面の微小な凹部に着目し、研究を重ねた結果、Ｎｉ含有鋼でスケール疵防止を目的に酸化防止剤を塗布して加熱、圧延する場合には、深さ１ｍｍ程度という、厚鋼板の製造で従来有害とされた深さの１／５程度の、わずかな凹部でも鋼板表面に残存し、疵となることを新規に知見した。

市販のスラブグラインダーやスラブ切削機を用いて研削した鋼片表面の大部分は、例えば、高さ０．１〜０．２ｍｍのゆるやかな波形状が、１〜３ｍｍピッチで生成している。この程度のゆるやかな波形状であれば、圧延時に表面疵となることはない。しかしながら、研削後の鋼片表面の一部には、鋼片反転時の押込み疵や研削時の疵などで、この鋼片表面のゆるやかな波形状の凹凸よりもかなり大きな、例えば、深さ１〜３ｍｍ程度の凹部が生成する場合がある。本発明者らは、上述したように、Ｎｉ含有鋼で酸化防止剤を塗布して加熱、圧延する場合には、深さ１ｍｍ程度という、わずかな凹部でも鋼板表面に残存し、疵となる場合があることを知見したので、この鋼片表面の部分的な凹部が圧延時に表面疵とならないようにするために、凹部形状や加熱、圧延条件につき、多くの検討を行った。その結果、鋼片表面の凹部形状を、式（１）を満足するように限定することで、鋼板表面疵の生成を防止できることがわかり、本発明を成した。
ｄ_０×ａ×ｃｏｓ²θ／Ｒ_１×１０³≦ 0.004 ×(Ｔ−700)×Ｒ_１＋４０ 式（１）

式（１）につき説明する。式（１）の左辺は圧延後の鋼板表面疵の深さのパラメーターであり、式（１）の右辺は、圧延中の鋼板表面のスケールオフ深さのパラメーターである。鋼片表面の凹部が圧延１パス目で鋭角に倒れこみ表面疵の形状となった場合でも、鋼板表面疵の深さを圧延中にスケールオフされる深さ以下に小さくすることで、表面疵は鋼板に残存しない。

式（１）の左辺の圧延後の鋼板表面疵の深さのパラメーターにつき説明する。鋼片の鋭い凹部は、圧延１パス後にその深さが概ね元の０．３倍となる。そこで、凹部深さの圧延１パス後の深さ割合ａを０．３とした。鋼片のゆるやかな凹部では、鋭い凹部に比較し圧延１パス後の深さは浅くなり、消滅する場合もあるので、鋼片表面の凹部の鋭さ（急峻度）が圧延表面疵の発生に影響する。そこで、図１に示す凹部の急峻度パラメーターθを測定して、圧延１パス後の凹部深さの影響を解析した結果、圧延１パス後の凹部深さはｄ_０×ａ×ｃｏｓ²θとの相関が良いことがわかった。圧延１パス後以降は、表面疵深さは圧下比に反比例するので、圧延１パス後以降の圧下比をＲ_１（Ｒ_１＝圧延１パス後の鋼板板厚／圧延終了後の鋼板板厚）としたとき、圧延１パス後の凹部深さであるｄ_０×ａ×ｃｏｓ²θに1／Ｒ_１を乗じることで、圧延後の鋼板表面疵の深さのパラメーターとなる。

図１に示した凹部の急峻度パラメーターθは、ｔａｎθ＝Ｌ_０／ｄ_０ により求めた。ここで、Ｌ_０は鋼片表面の凹部の急峻度代表長さ（ｍｍ）であり、凹部深さ測定位置と、これに近い方の凹部端部との水平距離であり、この距離は１パス目の圧延方向に平行に測定する。

式（１）の右辺の表面スケールオフ深さのパラメーターにつき説明する。鋼片の加熱時は酸化防止剤の効果で鋼片表面のスケールオフはほとんど起こらない。酸化防止剤は、鋼片を加熱炉から抽出後、デスケーラーで高圧水を噴射して剥離する。このため、以降の圧延中には鋼板表面は酸化され、圧延中のデスケーリングにより鋼板表面はスケールオフされる。圧延中のスケールオフ深さは、各パスの圧延温度と時間から計算して求めるのが正確であるが、単純に加熱温度で圧延温度の高低を相対比較しても式（１）としての有用性は高いことがわかり、簡便であるため加熱温度で相対的に代表させた。また、スケールオフ深さは圧下比に比例する。以下に述べる実験結果の解析から、式（１）の右辺の係数を０．００４と４０に決めた。

実験は、表１に示す成分を有する鋼を用いて、分塊圧延した鋼片の表面をスラブグラインダーを用いて研削し表面の粒界酸化部および割れ部を除去した後、表面研削後の鋼片表面（高さ０．１〜０．２ｍｍのゆるやかな波形状、鋼片厚１５０ｍｍ）にドリルで人工欠陥を付与してから、酸化防止剤を塗布して１１４０℃で加熱し、圧延した。人工欠陥は凹部の深さｄ_０が０．５、１．０、２．０、３．０ｍｍで、いずれも凹部の急峻度パラメーターθが０°である４種類の鋭い凹部と、深さｄ_０＝２．０ｍｍについては急峻度パラメーターθが４５°と６３°のゆるやかな凹部の２種類を加え、合計６種類とした。上記の人工欠陥を付与した鋼片を３枚用意し、それぞれ圧延１パス後以降の圧下比Ｒ_１が、５．０、８．０、１２．０となるように板厚を変えて（２７、１７、１１ｍｍ）圧延した。圧延後の鋼板の表面をショットブラスト処理後、目視によるスケール押込み疵の有無の検査と、磁粉探傷検査を行った。

図２にθ＝０°の凹部につき、凹部深さｄ_０と圧下率Ｒ_１を変化させた実験結果を、式（１）左辺の圧延後の鋼板表面疵深さパラメーター上にプロットする。式（１）右辺の圧延中の鋼板表面のスケールオフ深さパラメーターを併せて示す。図２で○印で記した点は磁粉探傷検査で鋼板表面疵が検出されなかった鋼板で、×印で記した点は磁粉探傷検査で鋼板表面疵が検出された鋼板である。いずれの鋼板においてもスケール押込み疵は発生しなかった。実験結果の○印と×印の境界は、式（１）の右辺と左辺の交点に良く一致している。図３に、図２における本発明範囲を示す。

図４に深さｄ_０＝２ｍｍの凹部につき、急峻度パラメーターθと圧下率Ｒ_１を変化させた実験結果を、式（１）左辺の圧延後の鋼板表面疵深さパラメーター上にプロットする。式（１）右辺の圧延中の鋼板表面のスケールオフ深さパラメーターを併せて示す。図４の○印、×印の意味は上述の図２と同じである。いずれの鋼板においてもスケール押込み疵は発生しなかった。実験結果の○印と×印の境界は、式（１）の右辺と左辺の交点に良く一致している。

同様の人工欠陥試験を、加熱温度を１０００℃と１１８０℃として行った。実験結果を図５、図６に示す。図５、図６の○印、×印の意味は上述の図２と同じである。いずれの鋼板においてもスケール押込み疵は発生しなかった。加熱温度の違いで鋼板表面疵の有無に差が生じている。上述の実験結果と本実験結果を含めて、○印と×印の境界が合うように、式（１）右辺における係数を最適化した。

上述したように、高さ０．１〜０．２ｍｍのゆるやかな波形状であれば、圧延時に表面疵にはならない。従って、研削後には、鋼片の反転や移動時の異物押込みや、研削中の異物飛び込み等で鋼片表面に凹部が生成しないようにすることが、Ｎｉ含有鋼の表面疵防止に有効である。それでも鋼片表面に式（１）を満足しない凹部が生成した場合には、別途、当該凹部周辺だけをハンドグラインダー等で部分的に研削して、式（１）を満足するまで凹部の急峻度パラメーターθを小さくすることで表面疵の生成を防止できる。

上述の鋼片表面の凹部の形態の規制に加え、本発明では鋼片表面に酸化防止剤を塗布することを必須とする。これは、鋼片表面に酸化防止剤を塗布せずに加熱、圧延した場合には、スケール押込み疵の発生により鋼板手入れ工程が必要となるためである。酸化防止剤は、本発明で限定する加熱温度である１０００℃〜１１８０℃での加熱において、鋼片表面の酸化を防止し、かつ、加熱炉抽出後のデスケーラーでの高圧水により容易に剥離するものであれば、市販されているものを含めてどの酸化防止剤を使用しても良い。

本発明では加熱温度は１０００℃以上、１１８０℃以下に限定する。加熱温度を１０００℃より低くすると圧延生産性が低下するため下限を１０００℃とした。加熱温度を１１８０℃より高くすると高温圧延中に生成するスケールが鋼板に押込まれ、表面疵となるため上限を１１８０℃とした。

以下に本発明の実施例を示す。転炉により鋼を溶製し、垂直型の連続鋳造機により厚さが２４５〜４００ｍｍの鋳片を製造した。表１に鋼材の化学成分を示す。表２の鋼Ａ〜鋼Ｇはいずれも本発明範囲内の化学成分を有する鋼である。表３,表４に、これらの鋼を用いて加熱、圧延した鋼板につき、鋳片厚、分塊圧延の有無、鋳片あるいは分塊圧延後の鋼片の必要深さの表面研削の有無、表面研削後の鋼片厚、表面研削後の鋼片表面における表面凹部の式（１）左辺のｄ_０×ａ×ｃｏｓ²θ／Ｒ_１×１０³の最大値と、式（１）右辺の０．００４×（Ｔ−７００）×Ｒ_１＋４０の値、式（１）の満足／不満足、酸化防止剤の塗布の有無、加熱温度、鋼板厚と圧延１パス後以降の圧下比Ｒ_１、そして圧延後の鋼板表面疵の有無を示す。

鋳片あるいは分塊圧延後の鋼片の必要深さの表面研削は、市販のスラブグラインダーやスラブ切削機を用いて行い、研削後の鋼片表面は高さ０．１〜０．２ｍｍのゆるやかな波形状が１〜３ｍｍピッチで生成していた。
表面研削後の鋼片表面における表面凹部形状の測定は、１枚の鋼片の表裏面につき、大きな凹み部を２〜１０箇所測定し、ｄ_０×ｃｏｓ²θの値が最大であった凹部の値を記した。１枚の鋼片の表裏面につき、ｄ_０×ｃｏｓ²θの値が最大であった凹部の値を使用して、式（１）の左辺の値を求めた。凹部形状を測定後の表面については、その後に新たな押込み疵が生成しないように配慮した。

圧延後の鋼板表面疵検査は、鋼板の表裏面につき、ショットブラスト処理後、目視によるスケール押込み疵の有無の検査と、磁粉探傷検査を行った。磁粉探傷では目視では判別できない微小表面疵も明瞭に検出することが可能である。表裏面ともに、目視検査でスケール押込み疵がなく、磁粉探傷検査で微小表面疵を検出しなかった場合を、鋼板表面疵無しと判定した。表裏面のどちらか一方にでも、目視検査でスケール押込み疵を確認した場合や磁粉探傷検査にて１個以上の微小表面疵を検出した場合は鋼板表面疵有りと判定した。尚、Ｎｉ含有鋼は圧延後、直接水冷される場合や、オフラインで焼戻し、焼入れ−焼戻し等の熱処理工程を経てから製品となるが、出荷前の鋼板表面検査結果は圧延後の鋼板表面検査結果と同じであった。

表３,表４から明らかなように、本発明の製造方法による番号1、２、６、７、１０、１１、１５、１６、１９、２０、２３、２４、２５、２７は鋼板表面疵の発生が皆無であった。これに対して、番号３、４、８、９、１２、１３、２１、２２、２８は表面研削後の鋼片表面の凹部形状が式（１）を満足せず、鋼板表面疵が発生した。番号５は分塊圧延後の鋼片表面の研削量が不十分であったので、鋼板表面疵が発生した。番号１４、１８、２６は表面研削後の鋼片表面に酸化防止剤を塗布せずに加熱、圧延したため、鋼板表面疵（スケール押込み疵）が発生した。番号１７は加熱温度が１２００℃と本発明の限定範囲を超える温度で加熱したため、鋼板表面疵（スケール押込み疵）が発生した。

鋼片表面の凹部の、深さｄ_０、急峻度代表長さＬ_０の測定位置と、急峻度パラメーターθの関係を示す図である。 θ＝０°の凹部につき、凹部深さｄ_０と圧下率Ｒ_１を変化させた実験結果と、式（１）左辺の圧延後の鋼板表面疵深さパラメーター、および、式（１）右辺の圧延中の鋼板表面のスケールオフ深さパラメーターとの関係を示す図である。 図２において、本発明範囲を示す図である。 深さｄ_０＝２ｍｍの凹部につき、急峻度パラメーターθと圧下率Ｒ_１を変化させた実験結果と、式（１）左辺の圧延後の鋼板表面疵深さパラメーター、および、式（１）右辺の圧延中の鋼板表面のスケールオフ深さパラメーターとの関係を示す図である。 θ＝０°の凹部につき、凹部深さｄ_０と圧下率Ｒ_１を変化させた加熱温度１０００℃での実験結果と、式（１）左辺の圧延後の鋼板表面疵深さパラメーター、および、式（１）右辺の圧延中の鋼板表面のスケールオフ深さパラメーターとの関係を示す図である。 θ＝０°の凹部につき、凹部深さｄ_０と圧下率Ｒ_１を変化させた加熱温度１１８０℃での実験結果と、式（１）左辺の圧延後の鋼板表面疵深さパラメーター、および、式（１）右辺の圧延中の鋼板表面のスケールオフ深さパラメーターとの関係を示す図である。

Claims (2)

1. Ｎｉを１〜１０％含有するＮｉ含有鋼の加熱、圧延において、圧延表面疵を防止する方法であって、質量％で、
   ０．０３０≦Ｃ≦０．２００
   ０．０２≦Ｓｉ≦０．５０
   ０．３０≦Ｍｎ≦２．０
   ０．００１≦Ｐ≦０．０２０
   ０．０００１≦Ｓ≦０．００６０
   １．０≦Ｎｉ≦１０．０
   ０．０１０≦Ａｌ≦０．０８０
   ０．００２０≦Ｎ≦０．００６０
   ０．０００５≦Ｏ≦０．００４０
   を含有し、加熱、圧延前の、鋳片あるいは鋳片を分塊圧延した鋼片の表面を機械的に研削して表面の粒界酸化部および割れ部を除去した後、表面研削後の鋼片表面の凹部の、深さｄ_０と急峻度パラメーターθが、式（１）を満足する状態としてから、酸化防止剤を塗布して１０００〜１１８０℃で加熱し、圧延することを特徴とする、Ｎｉ含有鋼の圧延表面疵防止方法。
   ｄ_０×ａ×ｃｏｓ²θ／Ｒ_１×１０³≦ 0.004 ×(Ｔ−700)×Ｒ_１＋４０ 式（１）
   ａ：凹部深さの圧延１パス後の深さ割合、ａ＝０．３
   ｄ_０： 鋼片表面の凹部の深さ（ｍｍ）
   θ：式（２）で表される、鋼片表面の凹部の急峻度パラメーター（°）
   Ｒ_１：圧延１パス後以降の圧下比で、
   圧延１パス後の鋼板板厚／圧延終了後の鋼板板厚
   Ｔ： 加熱温度（℃）
   ｔａｎθ＝Ｌ_０／ｄ_０ 式（２）
   Ｌ_０： 鋼片表面の凹部の急峻度代表長さ（ｍｍ）
2. 更に、母材に質量％で、
   ０．０３０≦Ｃｕ≦１．５０
   ０．０３０≦Ｃｒ≦１．００
   ０．０２≦Ｍｏ≦１．００
   ０.００３≦Ｎｂ≦０．１００
   ０．００３≦Ｖ≦０．１００
   ０．００５≦Ｔｉ≦０．０２０
   ０．０００５≦Ｂ≦０．００２０
   ０．０００５≦Ｃａ≦０．００５０
   ０．０００５≦Ｍｇ≦０．００５０
   ０．００１０≦ＲＥＭ≦０．０１００
   の１種または２種以上を含有させたことを特徴とする請求項１記載のＮｉ含有鋼の圧延表面疵防止方法。
   

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