JP5168434B2 - 熱間圧延用チタンスラブおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献2では、熱間圧延の加熱時に多量のβ相が生成する可能性を考慮しておらず、良好な表面性状が得られると考えられるが、操業条件のばらつきやスラブ製造方法によっては表面性状が悪化する可能性が懸念される。
本発明はこの知見を基に成されたものであり、その要旨とすることは次のとおりである。
(2)前記熱間圧延用チタンスラブの長手方向に垂直な断面内において、その組織の旧β粒が等軸状であることを特徴とする、(1)に記載の熱間圧延用チタンスラブ。
(3)ハースを用いた溶解炉によって工業用純チタンを溶解してチタンスラブを製造する方法であって、工業用純チタンを溶解後冷却してチタンスラブを製造する際に、チタンスラブの表面をβ変態点以下まで冷却した後、β変態点以上まで再度加熱し、その後スラブを緩冷却することを特徴とする熱間圧延用チタンスラブの製造方法。
(4)前記ハースを用いた溶解炉が電子ビーム溶解炉であることを特徴とする(3)に記載の熱間圧延用チタンスラブ製造方法。
(5)前記ハースを用いた溶解炉がプラズマアーク溶解炉であることを特徴とする(3)に記載の熱間圧延用チタンスラブ製造方法。
通常、純チタンはβ変態点以下の温度で熱間圧延を行う。β変態点以下の温度域がα単相域であれば、熱間圧延時の組織はα相のみとなる。しかしながら、原料とする工業用純チタンは不可避的に不純物としてFeなどを含有している。また、強度を得るため、FeやOなどの元素を少量添加することもある。特にβ相安定化元素であるFeは、最も強度の低い工業用純チタンJIS1種に0.020mass%含有し、最も強度の高い工業用純チタンJIS4種では0.500mass%まで添加される場合がある。即ち、工業用純チタンのFe含有量は0.020mass%以上である。そのため、工業用純チタンでは、β変態点以下においてα相とβ相の二相域が存在している。
さらに望ましくは、スラブの圧延面に当たる面の表層から10mmまでの平均Fe濃度を0.06mass%以下、20mmまでの平均Fe濃度を0.09mass%以下とするとよい。
本発明は第2に、熱間圧延用チタンスラブの断面組織において、旧β粒が等軸状であるとしている。旧β粒は粗大であるので、その形状は目視で容易に確認することができる。ここで結晶粒が等軸状とは、結晶粒の直交する長軸と短軸の比が小さいことを指し、長軸/短軸の値が1.5以下の場合と定義する。加えて、長軸/短軸の値が1.5より大きいものを延伸状と定義する。
本発明では前述のとおり、スラブ表層のFeの濃度を0.01mass%以下にする必要がある。そのためには後述するように、一度、β変態点以下まで冷却した後、再度β変態点以上まで再加熱を実施する必要がある。
チタンは高温ではβ相が安定であるため、凝固時にβ相が成長する。この際、凝固粒は熱流方向に平行に成長し、非常に粗大な延伸粒となる。その後、さらに冷却しβ変態点以下まで冷却するとβ相内に針状のα相が生成する。そのため、β相からα相への変態が一度しか生じない場合、旧β相粒は延伸粒のままである。
本発明の熱間圧延用チタンスラブの製造方法について説明する。
電子ビーム溶解炉を用いたチタンスラブの溶製の過程では、鋳型と接しているスラブ表層部から凝固が進行するため、元素ごとに溶質の分配によってスラブ表層と内部とでは僅かに成分が異なる。上記β相安定化元素であるFeは正偏析を示す元素である。そのため、凝固時や変態時では、スラブ表層部のFe濃度が低くなり、スラブの内部程Fe濃度が高くなる傾向にある。しかしながら、凝固過程のみで表層近傍のFe濃度を本発明の0.01mass%以下に制御することは困難である。
なお、電子ビーム溶解により、従来どおりの製造方法で行っても、後の工程に、チタンスラブをβ変態点以上まで加熱後、スラブ表層から冷却することで、同様の効果が得られる。
表1に示す実施例及び比較例は、電子ビーム溶解炉を用いて、工業用純チタンJIS2種でチタンスラブ(今回使用した素材は、スラブの3点の平均Fe濃度が0.04〜0.06mass%)を製造したものを使用した。前記チタンスラブは、鋳造後、表面切削加工を行い、鉄鋼材料の熱間圧延設備を用いて、熱間圧延を行い、帯状コイルとした。なお、表面疵の評価は、酸洗後の板表層を目視にて行った。
Claims (5)
- 工業用純チタンから製造される熱間圧延用チタンスラブであって、圧延面にあたる面の表層から厚さ方向に10mmまでの平均Fe濃度が0.01mass%以下であることを特徴とする熱間圧延用チタンスラブ。
- 前記熱間圧延用チタンスラブの長手方向に垂直な断面内において、その組織の旧β粒が等軸状であることを特徴とする、請求項1記載の熱間圧延用チタンスラブ。
- ハースを用いた溶解炉によって工業用純チタンを溶解してチタンスラブを製造する方法であって、工業用純チタンを溶解後冷却してチタンスラブを製造する際に、チタンスラブの表面をβ変態点以下まで冷却した後、β変態点以上まで再度加熱し、その後スラブを緩冷却したことを特徴とする熱間圧延用チタンスラブ製造方法。
- 前記ハースを用いた溶解炉が電子ビーム溶解炉であることを特徴とする請求項3に記載の熱間圧延用チタンスラブ製造方法。
- 前記ハースを用いた溶解炉がプラズマアーク溶解炉であることを特徴とする請求項3に記載の熱間圧延用チタンスラブ製造方法。
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