JP5155739B2 - 条鋼の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、丸棒鋼等の条鋼の製造方法に関する。

丸棒鋼の製造方法として、圧延による方法が広く知られている（特開平４−１３６１１７号公報等）。この製造方法では、まず精錬、造塊、分塊圧延等の工程を経て、鋼片が得られる。この鋼片は、加熱炉によって加熱される。次に、この鋼片に熱間圧延が施される。通常は、粗列圧延機、中間列圧延機及び仕上列圧延機による連続圧延が施される。この熱間圧延によって鋼片は徐々に細径化し且つ長尺化して、長尺鋼材が得られる。この長尺鋼材に焼鈍等の熱処理が施され、丸棒鋼が得られる。

造塊及び分塊圧延において、鋼片の表面に酸化スケールが生成する。この酸化スケールは、連続圧延後の長尺鋼材に残存する。連続圧延の課程においても、新たな酸化スケールが生成する。

酸化スケールは、酸素原子を含む。長尺鋼材が熱処理に供されると、酸素原子が炭素原子と結合し、丸棒鋼に脱炭層が生じる。熱処理炉の中の酸素原子が炭素原子と結合することでも、丸棒鋼に脱炭層が生じる。脱炭層の硬度は低い。脱炭層は、丸棒鋼の品質を阻害する。特に、鋼種が高炭素クロム軸受鋼である場合、脱炭層の悪影響は大きい。
特開平４−１３６１１７号公報

還元性雰囲気炉で熱処理がなされれば、脱炭層が抑制されうる。しかし、この熱処理には高いコストがかかる。

焼鈍後の長尺鋼材にピーリングが施されれば、脱炭層が除去されうる。しかし、ピーリングは手間である。ピーリングは、歩留まりを低下させる。ピーリングは、丸棒鋼の製造コストを押し上げる。

本発明の目的は、脱炭層が抑制され、かつ低コストで条鋼が得られる製造方法の提供にある。

本発明に係る条鋼製造方法は、
鋼片にピーリングが施される工程、
この鋼片に熱間圧延が施されて、その表面に酸化スケールを有する長尺鋼材が得られる工程、
この長尺鋼材にショットブラストが施され、酸化スケールが除去される工程
及び
この長尺鋼材が大気炉中で熱処理に供される工程
を含む。

この製造方法では、好ましくは、ショットブラストにおける酸化スケールの除去率は９５％以上である。

この製造方法は、鋼種が高炭素クロム軸受鋼である条鋼に特に適している。

本発明に係る条鋼の製造方法では、ピーリングによって鋼片の酸化スケールが除去される。鋼片は圧延後の鋼材に比べて長さが小さいので、このピーリングは短時間かつ低コストでなされうる。この製造方法では、熱間圧延で生じた酸化スケールが、ショットブラストで除去される。ショットブラスト後の長尺鋼材には、酸化スケールがほとんど存在していない。この長尺鋼材の熱処理が大気炉で行われても、脱炭層は生じにくい。大気炉での熱処理は、低コストでなされうる。この製造方法により、脱炭層が少ない条鋼が低コストで得られうる。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る条鋼製造方法のための製造設備が示された概念図である。この製造設備は、取鍋２、鋳造装置４、分塊圧延機６、ピーリングマシン８、加熱炉１０、粗列圧延機１２、フライングシャー１４、中間列圧延機１６、仕上列圧延機１８、冷却床２０、コールドシャー２２、ブラスト装置２４及び大気炉２６を備えている。

図２は、図１の製造設備による条鋼製造方法が示されたフローチャートである。この製造方法では、まず、電気炉等で加熱された溶鋼が取鍋２に移され、この取鍋２において精錬される（ＳＴＥＰ１）。その後溶鋼は、鋳造装置４において塊状に鋳造される（ＳＴＥＰ２）。鋳造により、鋼塊が得られる。この工程は、造塊と称される。この鋼塊に、分塊圧延機６による分塊圧延がなされる（ＳＴＥＰ３）。分塊圧延により、鋼片が得られる。鋼塊及び鋼片は高温であり、その表面は雰囲気の空気に含まれる酸素と化学反応を起こす。化学反応により、鋼片の表面に酸化スケールが生成される。

冷却後の鋼片は、ピーリングマシン８にてピーリングが施される（ＳＴＥＰ４）。ピーリングでは、鋼片の外周面を相対的に回転するバイトにより、鋼片の表面が切削される。ピーリングにより、鋼片から酸化スケールが除去される。

この鋼片は、加熱炉１０へと搬送される。この加熱炉１０で、鋼片が加熱される（ＳＴＥＰ５）。鋼片は、熱間圧延に適した温度まで昇温する。この鋼片に、粗列圧延機１２による圧延（ＳＴＥＰ６）が施される。粗列圧延により、鋼片は細径化しかつ長尺化する。粗列圧延により、母材が得られる。

粗列圧延後の母材は、フライングシャー１４に通される。このフライングシャー１４では、圧延ラインを高速で移動中の母材が停止されることなく、切断が行われる（ＳＴＥＰ７）。切断により、所定長さの母材が得られる。

この母材には、中間列圧延機１６による圧延（ＳＴＥＰ８）が施される。さらに母材には、仕上列圧延機１８による圧延（ＳＴＥＰ９）が施される。粗列圧延機１２、中間列圧延機１６及び仕上列圧延機１８により、いわゆる連続圧延がなされる。この連続圧延により鋼片が段階的に細径化し、かつ段階的に長尺化して、長尺鋼材が得られる。加熱（ＳＴＥＰ５）及び連続圧延（ＳＴＥＰ６、８、９）における、雰囲気の空気に含まれる酸素との化学反応により、長尺鋼材の表面に酸化スケールが生成する。

この長尺鋼材は、冷却床２０に搬送される。冷却床２０には多数の開口が設けられており、この開口から吹き出す空気によって長尺鋼材が所定温度（例えば２００℃程度）まで冷却される（ＳＴＥＰ１０）。長尺鋼材はコールドシャー２２へと送られ、このコールドシャー２２にて所定寸法に切断される（ＳＴＥＰ１１）。

この長尺鋼材は、ブラスト装置２４に装入される。ブラスト装置２４にて、長尺鋼材にショットブラストが施される（ＳＴＥＰ１２）。ショットブラストにより、長尺鋼材から酸化スケールが除去される。

この長尺鋼材は、大気炉２６に装入される。大気炉２６の雰囲気は、空気である。この大気炉２６で、長尺鋼材に熱処理（焼鈍）が施される（ＳＴＥＰ１３）。焼鈍では、８００℃程度の温度下に長尺鋼材が１０時間から１５時間程度保持され、空冷される。この焼鈍により、長尺鋼材の残留応力が除去される。焼鈍により、長尺鋼材が軟化する。こうして、丸棒鋼が得られる。

この製造方法では、ショットブラストにより酸化スケールが除去されるので、大気炉２６での脱炭が生じにくい。この丸棒鋼には、ピーリングが施される必要がない。この製造方法により、高品質な丸棒鋼が容易に得られうる。

鋼材に対して従来なされているショットブラストの目的は、その後の塑性加工において発生する疵の抑制にある。従来のショットブラストでは、酸化スケールの除去率は、６０％から８０％（面積比率）である。本発明におけるショットブラストでは、高い除去率が達成される。高い除去率により、脱炭が抑制される。除去率は８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましく、９５％以上が特に好ましい。理想的には、除去率は１００％である。

本発明に係る製造方法では、前述の通り、鋼片にピーリングが施される（ＳＴＥＰ４）。従って、連続圧延後の長尺鋼材には、鋳造（ＳＴＥＰ２）及び分塊圧延（ＳＴＥＰ３）で生じた酸化スケールはほとんど残存しない。よって、ショットブラスト（ＳＴＥＰ１２）によって高い除去率が達成されうる。

本発明に係る製造方法では、除去率が高いので、大気炉２６での焼鈍がなされても、脱炭層が生じにくい。換言すれば、還元性雰囲気炉での焼鈍は不要である。大気炉２６での焼鈍は、還元性雰囲気炉での焼鈍に比べて低コストである。この製造方法では、高品質な丸棒鋼が低コストで得られうる。

本発明に係る製造方法は、過度の脱炭が許容されない丸棒鋼の製造に適している。この製造方法は、その鋼種が高炭素クロム軸受鋼である条鋼に特に適している。具体的には、その鋼種がＳＵＪ２又はＳＵＪ３である条鋼に適している。この製造方法は、その鋼種がばね鋼である条鋼にも適している。具体的には、その鋼種がＳＵＰ６、ＳＵＰ７、ＳＵＰ９、ＳＵＰ１０、ＳＵＰ１１、ＳＵＰ１２又はＳＵＰ１３である条鋼に適している。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる鋼片を用意し、この鋼片の酸化スケールをピーリングマシンで除去した。除去厚みは、２ｍｍであった。この鋼片を、加熱炉で９９５℃に加熱した。この鋼片に、粗列圧延を施し、さらに、中間列圧延及び仕上列圧延を施して、長尺鋼材を得た。この長尺鋼材に３０秒間のショットブラストを施し、酸化スケールを除去した。酸化スケールの除去率は、１００％であった。この長尺鋼材を大気炉に装入し、８００℃の温度下で１５時間保持した。その後に空冷し、直径が２５ｍｍである丸棒鋼を得た。

［実施例２から３］
ショットブラストの時間を下記の表１に示される通りとした他は実施例１と同様にして、丸棒鋼を得た。

［比較例１］
長尺鋼材にショットブラストを施さなかった他は実施例１と同様にして、丸棒鋼を得た。

［比較例２］
長尺鋼材にショットブラストを施さず、丸棒鋼にピーリングを施した他は実施例１と同様にして、丸棒鋼を得た。

［炭素原子濃度の測定］
各実施例及び比較例に係る製造方法で得られた丸棒鋼の炭素原子濃度を、ＥＰＭＡで測定した。この結果が図３及び表１に示されている。表１における格付けは、以下の通りである。
Ａ：脱炭層がほとんどない
Ｂ：脱炭層がある
Ｃ：大幅な脱炭層がある

［生産性の評価］
各実施例及び比較例に係る製造方法の生産性を、下記の基準に従って格付けした。この結果が表１に示されている。
Ａ：良好
Ｂ：やや不良
Ｃ：不良

［歩留まりの評価］
各実施例及び比較例に係る製造方法における鋼材の歩留まりを、下記の基準に従って格付けした。この結果が表１に示されている。
Ａ：良好
Ｂ：やや不良
Ｃ：不良

表１に示されるように、各実施例の製造方法で得られた丸棒鋼では、脱炭層の程度が小さい。しかも、各実施例の製造方法は生産性及び歩留まりに優れる。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係る製造方法により、種々の条鋼が製造されうる。

図１は、本発明の一実施形態に係る条鋼製造方法のための製造設備が示された概念図である。 図２は、図１の製造設備による条鋼製造方法が示されたフローチャートである。 図３は、炭素原子濃度の測定結果が示されたグラフである。

符号の説明

２・・・取鍋
４・・・鋳造装置
６・・・分塊圧延機
８・・・ピーリングマシン
１０・・・加熱炉
１２・・・粗列圧延機
１４・・・フライングシャー
１６・・・中間列圧延機
１８・・・仕上列圧延機
２０・・・冷却床
２２・・・コールドシャー
２４・・・探傷機
２６・・・大気炉

Claims (3)

1. 鋼片にピーリングが施される工程、
   この鋼片に熱間圧延が施されて、その表面に酸化スケールを有する長尺鋼材が得られる工程、
   この長尺鋼材にショットブラストが施され、酸化スケールが除去される工程
   及び
   この長尺鋼材が大気炉中で熱処理に供される工程
   を含む条鋼の製造方法。
2. 上記ショットブラストにおける酸化スケールの除去率が９５％以上である請求項１に記載の製造方法。
3. 上記長尺鋼材の鋼種が高炭素クロム軸受鋼である請求項１又は２に記載の製造方法。

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