JPH0299279A

JPH0299279A - 厚鋼材の製造方法

Info

Publication number: JPH0299279A
Application number: JP24722988A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Murai; 康生村井; Shuhei Ido; 井土　周平; Tadaaki Yamada; 山田　忠昭; Tomonobu Yoshida; 吉田　智信
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は炭素量０．３０〜０．７０ｗｔ％の厚鋼材の製
造方法に係り、更に詳細には、比較的小断面或いは小形
の鋼片から広幅の厚鋼材を効率的に製造する方法に関す
る。（従来の技術）連続鋳造法にて製造される比較的小断面の鋼片或いは鍛
造等によって製造される小形の鋼片は。その形状から搬送用ロールの間隙に落下することから特
定方向のみにしか圧延できないことが多く、製品寸法、
形状に制限があった。このため、広範な製品には使用で
きないのが実情であった。これら小形厚肉の複数個の鋼片を溶接により一体化し、
その複合された鋼片を縦、横方向とも圧延できる形状と
すれば、多種類の寸法、形状の製品に対応できるように
なり、産業上の利点は極めて大となる。（発明が解決しようとする課題）例えば、これらの鋼片を溶接する方法としては第１図に
示す各種方法がある。すなわち、複数個の鋼片を当接し
て第１図（ａ）、（ｂ）に示すような開先を加工し、サ
ブマージアーク溶接、ガスシールドアーク溶接のような
アーク溶接方法にて開先底部より鋼片の表面まで全板厚
を溶接する方法である。しかし、これらの方法では１ラン当たりの積層厚さが高
々５＋＋ａ＋程度であり、例えば厚さ２００＋ａｍの鋼
片を溶接するのには能率が良いとされている狭開先溶接
方法においても４０ラン以上の溶接が必要となって、溶
接工数、溶接材料を大量に要した。特に複数個の鋼片の
厚さ方向側面を当接して広幅の厚鋼材を製造するのに適
用した場合、更に能率が悪く、コスト高を招く。加えて、連続鋳造直後の圧延というライン中の溶接工程
のため、溶接所要時間が長く、好ましくない。なお、鋼片を１ランで溶接する方法としては、第１図（
ｃ）に示す電子ビーム溶接方法も考えられるが、連続鋳
造直後の高温の鋼片を現場で溶接するという要求特性か
ら、真空室内での溶接が一般的なこの溶接方法は実用的
ではない。また、鋼材等の金属帯同士を圧延ラインの前工程で溶接
により接合する技術は薄板（板厚１０ｍＩＩ＋以下）で
は多くあり、最近ではレーザ溶接で接合される例もある
。しかし、板厚１００＋ａｍを超えるような鋼片をライ
ン中で接合するという例は見当らない。この点、本出願人は上記問題点を解決するために先に厚
鋼板の製造方法に係る特願昭６２−２９６８８２号を提
案した。この方法によれば、幅１０００ａｖ＋未満のブ
ルームの２個以上から広幅の厚鋼板をエネルギーコスト
や工数等の大幅な増加を伴うことなく製造することがで
きる。しかし、その後の研究により、炭素量０．３０ｗ
ｔ％以上の中炭素鋼については更に改善の必要があるこ
とが判明した。すなわち、炭素量０．３０％＋１％以上の炭素鋼に適用
した場合、溶接部に割れが発生するおそれがあり、溶接
部が圧延中に破断するのを防ぐためには、使用する溶接
材料や溶接施工条件の厳密な管理を要する。以上のことにより、従来、炭素量Ｑ、３Ｑｗｔ％以上の
中炭素鋼の鋼片を圧延前に短時間且つ低コストで接合す
ることは困難であった。本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、炭素量０．３
０ｔｚｔ％以上の中炭素鋼からなる広幅の鋼片を高能率
且つ低コストで製造し得る方法を提供することを目的と
するものである。（発明が解決しようとする課題）前記目的を達成するため、本発明者らは、先に提案した
特願昭６２−２９６８８２号を基に、これら炭素量０．
３０％以上の中炭素鋼で小形厚肉の複数個の鋼片の溶接
を、溶接部の割れが圧延中の破断に至らない程度に抑制
でき、低コスト、短時間で施工可能な溶接技術について
詳細に検討した。その結果、以下のことが明らかになっ
た。（１）　　鋼片の当接面部の表裏面をそれぞれ厚さの５
％以上にわたって溶接しておけば、溶接金属中央部に高
温割れが発生していない限り、圧延中に溶接部の破断は
生じない。（２）溶接金属部の厚さを確保し、高温割れを防止する
ためには開先内に炭素量０．２０ｗｔ％以下の鉄粉を散
布しておけばよい。すなわち、溶接金属の高温割れは第２図（ａ）、（ｂ）
に示すようなものがあり、このうちの（ａ）は溶接金属
中央部に生じる割れであり、この割れは圧延中に溶接部
から破断を生ずるが、（ｂ）に示す溶接熱影響部を起点
とする割れは圧延時に圧着して実用上問題とならないこ
とを見い出した。更に、（ａ）の溶接金属中央部に生ずる割れの発生原因
について種々検討した結果、溶接金属中の炭素量及びビ
ード形状に起因していることを知見した。更に、この溶
接金属中央部に発生する割れを防止し且つビード形状改
善するためには、炭素量０．２０ｗｔ％以下の鉄粉を開
先内に充填し、サブマージアーク溶接することによって
防止できることを見い出した。このような割れ防止技術を用いて鋼片の当接面部表裏面
を鋼片厚さのそれぞれ５％以上（合計で１０％以上とな
る）の厚さにわたって溶接すれば。第３図に示すように圧延中に溶接部に破断が生じないこ
とを見い出した。溶接金属の厚さは厚ければ厚いほど継手全体の強度が増
し、圧延中の破断の防止に有効ではあるが、表裏面合計
で鋼片厚さの５０％を超えるような溶接は工数、使用す
る溶接材料を多量に要し、且つ長時間の溶接となるため
、好ましくない。以上の如く、先に提案した特願昭６２−２９６８８２号
の方法を炭素量が０．３０ｗｔ％の中炭素鋼に適用する
場合、高温割れ等の発生に関し、特に鋼片同士の溶接部
に発生する割れのうち第１図（ｂ）の割れは圧延工程に
悪影響を与えないこと及び第１図（ａ）の割れを防止す
るためには開先内に低炭素の鉄粉を充填し、サブマージ
アーク溶接により接合すれば良いとの基本的な知見を得
て、本発明を完成したものである。すなわち、本発明に係る厚鋼材の製造方法は、炭素含有
量が０．３０〜０．７０讐ｔ％、厚さ２００ｆｆｌｌｌ
１以上で幅１０００ｍｍ以下の鋼片の２個以上を、厚さ
方向の側面同士を当接して配置し、且つ開先を形成し、
該開先内に炭素ｆｆ１ｏ、２０ｗｔ％以下の鉄粉を充填
して、前記鋼片の当接面部の表面側及び裏面側をそれぞ
れ鋼片厚さの５％以上且つ表面側及び裏面側合計で５０
％以下にわたってサブマージアーク溶接した後、圧延を
行うことを特徴とするものである。以下に本発明を更に詳細に説明する。（作用）本発明は、前述したとおり、先に提案した特願昭６２−
２９６８８２号の改善に係るものであり、炭素量が０．
３０％の中炭素鋼においても高温割れ等を発生すること
なく鋼片同士を接合することにより、効率よく広幅の厚
鋼材の製造を可能としたものである。次に、本発明における条件の限定理由を説明する。鋼材の炭素量：０．３０〜０．７０ｗｔ％炭素量０．３
０ｗｔ％以上の中炭素鋼において高温割れ等が発生する
ので、本発明法の適用鋼材は炭素量を０．３０ｗｔ％以
上とする。しかし、炭素量が０．７０ｗｔ％を超えると
本発明法を適用しても高温割れ等を防止し得ないので、
上限を０．７０ｗｔ％とした。溶接接合する前の鋼材の寸法：溶接接合する前の鋼材としては、現存の設備では大型鋼
材はど成分偏析が大きくなるという事情等を考慮し、比
較的小断面或いは小形の鋼片から厚鋼材を製造すること
を前提とし、具体的には、厚さ２００ｍｍ以上、幅１０
００ｍ＋ｎ以下の鋼材で、この２個以上を用いる。鉄粉の炭素量：０．２０ｗｔ％以下前述したように、ビード形状の改善及び溶接金属中央部
に発生する高温割れの防止のために開先内に鉄粉を充填
してサブマージアーク溶接するが、鉄粉の炭素量が０．
２０ｗｔ％を超えると高温割れ防止の効果が達せられな
い。なお、鉄粉の炭素量は、より好ましくは０．１０ｗｔ％
以下とすることが推奨される。特に鋼材の炭素量が０．
５０ｗｔ％以上の場合に効果がある。溶接施工法：上記材質１寸法形状を有する鋼材の２個以上を、厚さ方
向の側面同士を当接して配置するが、溶接時の開先は特
に限定されず、加工のしやすさ、溶接効率等を考慮する
と、Ｖ形が望ましい。また、開先へ充填する鉄粉の散布厚さは１５ａ＋ｍ以上
とするのが望ましい。開先のギャップが太きいときはガ
ラステープ等を開先内に挿入しておき、鉄粉の脱落を防
ぐことが推奨される。溶接はサブマージアーク溶接によるが、その溶接条件は
開先形状により異なり、あまり高電流高速度溶接条件で
は前述の溶接金属中央部での高温割れを生じ易くするの
で、溶接電流は１００ＯＡ以下、溶接速度は３０ｃｍ／
ｗｉｎ以下が望ましい。使用ワイヤ成分は特に限定されないが、例えば、Ｃ：０
．１０％以下、Ｓｉ：０．５％以下、ｐ：ｏ、。１０％以下、Ｓ：０．０１０％以下の組成（重量％）の
ものが良好なビード形状を得る上で特に好ましい。フラックスは、溶接後のスラブの剥離性が良いものであ
れば通常の使用されている溶融型、焼結型のいずれでも
利用できる。（実施例）以下に本発明の実施例を示す。失産舛上第１表に示す化学成分を有する厚さ２４０ｍ−の鋼片の
２個を厚さ方向の側面同士を当接して配置し、開先を形
成して、当接面部の表裏面各−層を第２表に示す溶接条
件にてサブマージアーク溶接した。溶接部の厚さは開先
形状、溶接条件、溶接パス数を変化させて片側１５〜６
０ｍｍ、表裏合計３０〜１２０＋ｕ＋、すなわち、鋼片
厚さの１２．５〜５０％とした。また、比較のため１片側の溶込み深さ１０ｍｍ、全厚に
対する比率が鋼片厚さの４．１７％の溶接部の溶接も行
った。溶接後、ビード表面をカラーチエツクして欠陥の有無を
調べ、更に熱間にて板厚９０ｍ＋＋＋まで９パスで圧延
加工して溶接部の状況を調べた。その結果は、第３表に示すように、本発明例のいずれに
も表面欠陥は認められなかった。また、溶接部の厚さが
鋼片厚さの５％以上の本発明例は９０ｍｍ厚まで圧延し
ても、溶接部は破断しなかった。更に、本発明例のいず
れにも溶接金属中央部の高温割れが見当らなかった。一方、溶接部厚さが鋼片厚さの４．１７％の比較例は圧
延中に破断した。なお、溶接部厚さが鋼片厚さの５％以
上であるが、全厚に対する比率が１００％（すなわち、
開先深さの全部）の比較例は、表面欠陥がなく圧延時に
割れは生じなかったものの、パス数が１１０パスと非能
率的であった。

【以下余白】

ヌｍλ 実施例１の実験Ｎ［１２において、開先内へ充填する鉄
粉の炭素量を変化させ、他の条件は同様にして、鉄粉の
炭素量の影響を調査した。その結果を第４表に示す。第４表より、開先に充填する鉄粉の炭素量が０゜２０ｔ
ｚｔ％以下である本発明例はいずれも溶接金属中央部の
割れがなく、表面欠陥も認められず、圧延時に破断は認
められなかった。しかし、鉄粉の炭素量が０．２０ｗｔ
％より多い比較例では溶接金属中央部に割れが認められ
、圧延時に破断した。【以下余白］（発明の効果）以上詳述したように、本発明によれば、炭素量０．３０
ｗｔ％以上の中炭素鋼厚鋼材の表裏面各−部分のみのサ
ブマージアーク溶接により、圧延中に破断を生じない健
全な溶接部が得られ、高能率に厚鋼材を製造することが
でき、その工業的価値は極めて高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は厚鋼材の溶接の場合の開先形状
の一例を説明する図。第２図（ａ）、（ｂ）は溶接金属の高温割れを示す説明
断面図、第３図（ａ）、（ｂ）は溶接接合した鋼材の圧延前後の
状態を示す断面図で、（ａ）は圧延前の状態を示し、（
ｂ）は圧延後の状態を示し、第４図（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ実施例に用いた開先形
状と積層法を説明する概略断面図である。特許出願人　　株式会社神戸製鋼所代理人弁理士　中　　村　　　尚（Ｇ）（Ｃ）（ｅ）（Ｑ）（Ｑ）（ｂ）（ｄ）（ｆ）（ｂ）（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

炭素含有量が０．３０〜０．７０ｗｔ％、厚さ２００ｍ
ｍ以上で幅１０００ｍｍ以下の鋼片の２個以上を、厚さ
方向の側面同士を当接して配置し、且つ開先を形成し、
該開先内に炭素量０．２０ｗｔ％以下の鉄粉を充填して
、前記鋼片の当接面部の表面側及び裏面側をそれぞれ鋼
片厚さの５％以上且つ表面側及び裏面側合計で５０％以
下にわたってサブマージアーク溶接した後、圧延を行う
ことを特徴とする厚鋼材の製造方法。