JPS6171102A - 鋼片の表面割れを防止した熱間圧延法 - Google Patents

鋼片の表面割れを防止した熱間圧延法

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JPS6171102A
JPS6171102A JP16021384A JP16021384A JPS6171102A JP S6171102 A JPS6171102 A JP S6171102A JP 16021384 A JP16021384 A JP 16021384A JP 16021384 A JP16021384 A JP 16021384A JP S6171102 A JPS6171102 A JP S6171102A
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JP
Japan
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rolling
hot
steel
hot rolling
roll
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JP16021384A
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English (en)
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Yutaka Ogawa
裕 小川
Kakuji Yoshihara
吉原 佳久次
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/02Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling heavy work, e.g. ingots, slabs, blooms, or billets, in which the cross-sectional form is unimportant ; Rolling combined with forging or pressing
    • B21B1/026Rolling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B3/02Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

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、Mn O,50%以上含有する鋼、特にアル
ミギルド、アルミセミキルドまたはアルミシリコンギル
ド鋼等自動車用鋼板、一般建築用鋼板、造船用鋼板、機
ii&′構造用鋼板等に供される炭素鋼並びにNb、■
等を含有する低合金鋼の熱間圧延時の表面割れを防止し
た熱間圧延法に関するものである。
より詳述すれば、本発明は特にそれら鋼の造塊もしくは
連続鋳造直後の鋼片をただちに熱間圧延する(直送圧延
)プロセスか、または造塊もしくは連続鋳造後そのまま
鋼片を保温炉に装入してから熱間圧延を行う(ホットチ
ャージ圧延)プロセスにおいて、熱間圧延時の鋼片の表
面に割れの発生するのを防止する熱間圧延法に関するも
のである。
(従来の技術) 凝固のままの鋳片または鋼塊を途中加熱することなく、
その保有熱を利用してそのまま直接に圧延工程に送って
熱間圧延すること(以下、単に“直送圧延”という)、
あるいは同様に途中加熱することなく一旦保温炉に装入
してから熱間圧延すること(以下、単に“ホットチャー
ジ圧延”といい、“直送圧延”および“ホットチャージ
圧延”を総称して“直接圧延”という)は省エネルギー
の観点から最も望ましい操業形態であるが、その実現に
当たっては鋳片表面性状あるいは設備レイアウトなどに
関する問題が種々存在していた。しかしその後それらに
対する技術改善が進むにつれ、直接圧延に関する検tす
が活発となった。
その結果直接熱間圧延する方法、つまり直接圧延におい
ては、従来法(一旦変態点以下、室温近くまで冷却後再
加熱して圧延する方法)にみられる冶金学的現象とは異
なった現象が多く見い出された。中でも直接熱間圧延す
る際には材料の熱間加工性が著しく低下すること、つま
り従来法においては何ら問題とならなかったような鋼種
においても直接圧延においては熱間圧延時に鋼片表面に
割れの発生することが判明した。
一般に、鋼の熱間加工性はオーステナイト粒径(以下、
γ粒径という)と硫化物、炭窒化物などの析出状態の影
響を強く受け、一般にγ粒径が微細なほど、またγ粒界
への硫化物、炭窒化物などの析出が少ないほど、熱間加
工性は向上する。
そして従来法においては、冷却、再加熱を繰り返すこと
で材料にT (オーステナイト)□α(フェライト)変
態を経験させて、1粒を微細化し、かつ析出物の多くを
粒内に固定してγ粒界への析出量を少なくすることによ
り熱間加工性を向上させていた。
これに対し、直接圧延の場合には、鋼片のもつ保有熱を
最大限に利用することからγ−α変態を経ずに圧延する
のでγ粒径は非常に大きく、かつγ粒界への析出も多く
、熱間加工性は低下することとなり、したがって、この
ような熱履歴の違いが、熱間圧延時の割れの原因とされ
るのである。
直接圧延にみられる熱間圧延時の表面割れの発生防止に
関しては、既にいくつかの提案がなされているが、これ
らに共通する考え方は特開昭55−84201号あるい
は特開昭55−84203号に代表されるように、凝固
後の鋳片の冷却速度を遅くするか、冷却途中で所定温度
に一定時間以上保持することにより析出物を凝集・粗大
化させ、γ粒界における析出物の数を減らすことにより
割れを防止せんとするものである。
すなわち、従来技術にあってはいずれも前述の割れ原因
の一つである硫化物、炭窒化物などの析出形態の制御を
狙ったもので、一応相当の効果が認められた。
しかし、その一方でこれら従来技術がかかえる問題点も
浮き彫りになってきた。すなわち、割れ防止に必要な冷
却速度あるいは温度保持条件を満足させることは実操業
において著しい生産性の低下を招き、そのような条件に
したがう限り殊に現在開発中の連続鋳造圧延法の適用は
至難なことである。
(発明が解決しようとする問題点) 熱間加工性に及ぼす成分元素及び温度の影響については
従来より高温引張試験などにより明らかにされ、特にS
は熱間加工性を低下させ熱間圧延時の割れ発生の原因と
なり、一方Mn添加は割れ防止に有効であることが知ら
れている。しかし、このようなSあるいはMnの影響は
試験時の熱履歴により異なるものであり、従来からいわ
れているようなS、Mnの影響力<Mn/Sのような値
で整理できるのはあくまでも従来法のように冷却、再加
熱を繰り返えすいわゆる再加熱引張法におけるものにす
ぎない。
本発明者らは研究の結果、直接圧延のような凝固過程で
熱間圧延を加える溶融−凝固引張法においてはSの悪影
響はMnの量が低い場合においてのみあられれ、Mn量
が0.50%以上になるとS量に拘らず良好な延性が得
られることを知った。
そこでかかる知見に基ずき、C: 0.12%、5il
o。
20%、Mn : 0.85%、P:0.018%、S
 : O,010%、Sol、AQ : 0.033%
、N : 35 ppmからなる厚さ264■×幅13
50龍の連続鋳造スラブを直径1300IIm圧延ロー
ルを備えた2段圧延機により900°Cにおいて、1バ
ス当たり15龍の圧下量で厚さ130 xmまで直接圧
延を行ったところ、従来認識されてきた高温引張試験結
果からの予想に反し、割れが発生した。
以上のことから高温引張試験結果と実際の圧延結果とは
必ずしも一致しないものであること、すなわち温度、成
分、更には熱履歴だけでは実際の圧延における熱間加工
性を評価できないことが明らかになった。
本発明者らは、実際の圧延においては材料内部の応力状
態が引張試験などのように単純でなく、両者の変形様式
の違いにその原因があるものと推定し、熱履歴だけでな
く変形様式もシュミレートすべく、実験室的に直接熱間
圧延を再現し、種々研究した。
(問題点を解決するための手段) 熱履歴だけでなく変形様式をシュミレートする方法を採
用した直接圧延の実験において、直接圧延による熱間圧
延時の表面割れの発生状況を知るべく途中止め圧延によ
り割れの発生状況を観察した結果、材料がロールにより
圧下される直前においてすでに割れが発生していること
を知った。
第1図はこの場合の鋼片1の材料の流れを模式的に示す
概略説明図であり、鋳片1は剪断変形により太鼓状に後
方へ押出されるが、圧延ロール2人側に剛体領域3 (
図中、斜線部分として示す)が存在するため、これに適
合するように中心層は図中、点線の矢印で示すように圧
縮応力を、表面層は図中、実線の矢印で示すように引張
応力をそれぞれ受ける。
ロール圧下直前に発生する割れ4はこのような表面層に
おける引張応力によるものである。
以上のことからも熱間加工性の評価、検討における変形
様式を考慮する必要が生じた。そして、本発明者らはこ
のような応力状態は材料の不均一変形度に依存し、この
不均一変形度と熱間加工性は圧延ロール径、鋳片形状、
圧下量などの圧延条件から決定される下記式に示す圧延
形状比(mlとの相関性が強いことを見い出した。
ただし、R:圧延ロール半径 h□:ロール入側の材料厚さ h2:ロール出側の材料厚さ なお、この圧延形状比mは圧下の浸透度を表わすパラメ
ーター(ロール接触弧長/板厚)であり、mが大であれ
ばそれだけ圧下は内部まで浸透し均一な変形がなされて
いることを意味しており換言すれば、これはロール接触
弧長が大となる程均−変形になるということである。
そこで第1表に示す広範囲の成分系の/8鋼から第2表
に示す形状の一連の鋼塊または鋳片を作成し、実験室規
模の圧延機および実際の生産ラインでの圧延機を使って
第3表に示す圧延条件範囲で直接圧延を行い、割れ発生
状況を調べた。この場合直接圧延に供した鋼塊または鋳
片の数は約300本であり、圧延形状比(mlは0.3
〜9.7まで変化させた。これら一連の試験の結果を第
2図にグラフにまとめて示す。
第1表 供試鋼の化学成分 (重量%) 第2表 供試鋼の形状 以上の試験結果の検討から、割れ発生状況には成分、温
度、圧延条件等容々の要因との相関性が存在するものの
、更に総合してみると割れ発生の有無についてはMn量
及び圧延形状比(mlの数値範囲により区別できること
が判明した。
すなわち、第2図に示すように、0.50%以上のMn
を含有する鋼種の直接圧延においては熱間圧延時の圧延
形状比[m)が1以上となるような圧延条件下で圧延す
れば割れの発生を防止できることが見い出された。
ここに、本発明は、造塊もしくは連続鋳造した直後のM
r+を0.50%以上含有する鋼片を、直送圧延もしく
はホットチャージ圧延する方法であって、溶融凝固に引
き続く冷却過程の温度域で、下記式で定義される圧延形
状比(mlが1以上となる圧延条件下で圧延することを
特徴とする鋼片の表面割れを防止した熱間圧延法である
式: ゛ ただし、R:圧延ロール半径 h1シロール入側の材料厚さ h2:ロール出側の材料厚さ なお、本発明にあっては各回の圧延パスにおいていずれ
も圧延形状比(mlが1以上であることが望ましいが、
後述するように、圧延形状比(mlが1以上の圧延を少
なくとも1パス加えるという条件下で圧延形状比(ml
が1未満の圧延パスの適用も許容するものであって、か
かる場合には、その累計圧下量は20%未満に制限する
のが好ましい。
(作用) 本発明の重要点である圧延形状比の影習作用は前記した
とおりであり、圧延形状比が大きくなるほど圧延中の材
料変形の不均一度は小さくなり、したがって圧延ロール
入側における材料表面層に生ずる引張応力が小さくなる
ため割れが発生しにく(なる。
また、Mnの影響については、Mn量が増加すると硫化
物のγ粒内への析出量は増え、γ粒界への析出量が減少
する結果、熱間加工性が向上する−すなわち、Mn量が
0.50%未満または圧延形状比が1未満の条件下での
割れの原因は1粒界への硫化物の析出量が多いか、ある
いは析出量は少なくても圧延中の材料が応力状態的に不
利な条件下にあることが原因であるといえる。
なお、本発明が適用できる鋼種はMn 0.5%以上を
含有するものであれば特に制限されないが、直送圧延が
通用される一般的に鋼種として炭素鋼および低合金鋼に
本発明を適用するのが実際上の観点からは特に有利であ
る。
また、本発明は直送圧延およびホットシャーシ圧延を含
む直接圧延法一般に適用されるものであって、いずれの
場合も本発明によって所期の効果が達成されるものであ
る。したがって、特許請求の範囲において明記された要
件を満足する限りにおいて本発明の直接圧延の条件には
多くの変更例が考えられるのであって、特定のものに本
発明が制限されるものではないことは理解されるべきで
ある。
次に本発明を実施例によってさらに説明する。
(実施例) Mnを含有する各種鋼の鋳片または鋼塊を種々の圧延条
件下で、直接圧延を行った。鋼組成、直接圧延条件およ
び割れ発生状況の試験結果を第4表にまとめて示す。該
表中試験隘11〜21は本発明の実施例であり、試験魚
1〜10は本発明の範囲外の比較例であって、割れの発
生はMn O,50%以上の鋼の使用で圧延形状比が1
以上の場合には、はどんど認められないことが理解でき
る。
なお一連の実験結果、割れが発生するのは、全圧下量が
20%以上となった場合であり、全圧下量が20%未満
であればたとえ、圧延形状比(@が1未満となるような
圧延パスが加わったパススケジュールで圧延されても割
れは発生しないことが確認された。
したがって、本発明においては、圧延初期に軽圧下(m
=1未満)を加える場合であっても、その累計圧下量は
20%未満に制限することが好ましい。
(効果) 前述の本発明の構成要件を満足する直接圧延においては
、従来技術が有するエネルギー効率の低下や鋼片を一旦
室温近くまで冷却した後再加熱するといった煩わしい処
理工程を要するような問題点もなく、有効・確実に割れ
の発生を防止でき、直接圧延の適用を容易にすることが
できることの意味においてその効果は非常に大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、直接圧延にみられる熱間圧延時の材料の流れ
を示す概略説明図;および 第2図は、Mn含有量と圧延形状比とに対し直接圧延に
おける熱間圧延時の割れ発生状況を示すグラフである。 1:鋼片      2:ロール 3:剛体領域    4:割れ 出願人  住友金属工業株式会社 代理人  弁理士 広 瀬 章 −(他I名)毛l 図 素2 閏 圧延形4r比Cm) 手続補正書 1、事件の表示 昭和59年特許願第160213号 2、発明の名称 鋼片の表面割れを防止した熱間圧延法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 大阪市東区北浜5丁目15番地 名称 (211)住友金属工業株式会社4、代理人 (別紙) パ特許請求の範囲を次の通り訂正する。 造塊もしくは連続鋳造した直後のMnを0.50%未満
含有する鋳1片を、直送圧延もしくはホットチャージ圧
延−t、’t”m  G ””’する方法において、溶
融凝固に引き続く冷却過程の温度域で、下記式で定義さ
れる圧延形状比(IT+1が1以上となる圧延条件下で
圧延することを特徴とする鋼片の表面割れを防止した熱
間圧延法。 式: ただし、R:圧延ロール半径 hl: ロール入側の材料厚さ hz: ロール出側の材料厚さ 」 )明細古筆2頁5〜7行目、[または造塊・・・・熱間
圧延を行なう」とある記載を、「未だ、変態点以上の表
面温度を有する鋳片を一旦加炉または保温炉に装入して
から熱間圧延を行な」と訂正する。 (3)同書第2頁14〜15行目、「あるいは同様に・
・・・熱間圧延すること」とある記載を、「あるいは未
だ^r、変B点以上の表面温度を存する鋳片を一旦加熱
炉または保温炉に装入してから熱間圧延すること」と訂
正する。 (4)同8第9真下から3行目、「圧延する」とある記
載を「圧延して鋼片を製造する」と訂正する。 (5)明細書中の下記の箇所の記載を次の通り訂正する
。 且  止置  もとの記a   肛正戊至星淑2   
11   または鋼塊   −削除−33変態点   
 Ar、変態点 8  4.8    M塊または   −削除−111
0一般的に   一般的な 12   1    または鋼塊   −削除−(6)
明細書中の下記の箇所の記載をすべて「鋳片」と訂正す
る。 亘  辻旦    五旦二星農 2  4      鋼片 3  下から2 只  皿    もとの記載 5  下から3   スラブ 6  下から3   8片 9  下から4    〃 14  4.15 (7)添付図面の第1図を別葉の通り訂正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 造塊もしくは連続鋳造した直後のMnを0.50%以上
    含有する鋼片を、直送圧延もしくはホットチャージ圧延
    する方法であって、溶融凝固に引き続く冷却過程の温度
    域で、下記式で定義される圧延形状比(m)が1以上と
    なる圧延条件下で圧延することを特徴とする鋼片の表面
    割れを防止した熱間圧延法。 式: 圧延形状比(m)={2√[R(h_1−h_2)]}
    /h_1+h_2 ただし、R:圧延ロール半径 h_1:ロール入側の材料厚さ h_2:ロール出側の材料厚さ
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5852441A (ja) * 1981-09-22 1983-03-28 Sumitomo Metal Ind Ltd プレス成形性の良好な高強度冷延鋼板の製造法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5852441A (ja) * 1981-09-22 1983-03-28 Sumitomo Metal Ind Ltd プレス成形性の良好な高強度冷延鋼板の製造法

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