JPS6216801A - 鋼片の表面割れを防止した熱間圧延法 - Google Patents

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、アルミキルド鋼、アルミセミキルド鋼また［
よアルミシリコンキルド鋼等自動車用鋼板、一般建築用
鋼板、造船用口板、機械構造用鋼板等に供される炭素鋼
ならびにＮｂ、　Ｖ等を含有する低合金鋼の熱間圧延時
の表面Ｊｌｌれを防止した熱間圧延法に関するものであ
り、特にそれら鋼の造塊もしくは連続鋳造直後の鋼塊も
しくは鋳片をただちに熱間圧延するか、または造塊、も
しくは連続鋳造後そのまま鋼塊もしくは端片を保温炉あ
るいは加熱炉等に装入してから熱間圧延を行うプロセス
において、熱間圧延時に鋼片の表面に割れの発生ずるの
を防止する方法に関する。

（従来の技術） すでに当業界において良く知られているように、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熱間圧延すること（以下、
単に“直接圧延”という）あるいは未だＡｒ＋変態点以
上の表面温度を有する鋳片または鋼塊を一旦加熱炉、保
温炉等に装入してから熱間圧延すること（以下、単に“
直送圧延”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等表
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。、しかし近年に至り、それらに対する技
術改善が進むにつれ、直接圧延あるいは直送圧延に関す
る検討が活発となってきた。

その結果、直接圧延あるいは直送圧延においては、従来
法、すなわち、造塊あるいは連続鋳造後、一旦Ａｒ＋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出さ
れた。中でも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あるいは直送圧延においては熱
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１粒径が微細なほど、また１
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、材料に冷却再加熱を繰り返す
ことでγ　（オーステナイト）−（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、直接圧延法あるいは直送圧延法の場合には
、鋼塊もしくは鋳片のもつ保有熱を最大限に利用するこ
とがらＴ−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１粒界への析出も多く、したがって、熱間
加工性は低下することとなる。このような熱履歴が、熱
間圧延時の割れの原因とされるのである。

このような直接圧延あるいは直送圧延にみられる熱間圧
延時の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５
５−８４２０１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して、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しようとするものである。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際の
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。

以上の従来技術はいわゆる冶金学的観点からの割れ対策
であるが、一方、割れを引き起こす原因の一つである圧
延中の材料の応力分布状態の観点からの対策としては特
開昭５６−７４３０４号に開示されるように被圧延材に
押込み力を作用させつつ圧延することにより割れを防止
せんとする方法が提案されている。この方法は被圧延材
に圧縮力を付与することにより、割れの原因となる引張
力を低下させようとするものであり、原理的には有効な
方法ではあるが、本発明者の検討の結果以下の如き問題
点を有することが判明した。

（発明が解決しようとする問題点） すなわち、押込み圧延の割れ防止効果に関し、以下に示
すような検討を行った。

まず、ＪＩＳ　５ＰＨＣクラスの炭素鋼からなる厚み４
０“・輻６００“（７）ｉｌｌ塊を鋳込み後°−″直径
が１１５：ＩＩＩＩの圧延機により、ｌパスで３ＯＮｌ
ｌまで、１１００℃から直接圧延を行ったところ、圧下
面に横割れが多　　　　　　　　　　［を 発した。そこで、油圧シリンダーにより、２．０ｋｇ／
ａｍ”の押込み力を付与しつつ同様に直接圧延を行った
結果、割れは完全に防止できた。

次に、同様の成分系および形状の鋼塊を８５０１のロー
ル直径を有する圧延機により同じ＜　１１００℃から４
０→３０Ｉ１ｍのパススケジュールで直接圧延を行った
ところ割れは板幅端部においていわゆる耳割れとして多
発した。そこで最大５．０　ｋｇ／ｍｍ”まで押込力を
付与しつつ直接圧延を行ったが、耳割れに対する防止効
果はほとんど認められなかった。

以上のように割れに対する押込み圧延の効果は割れの発
生形態によって異なるものであり、押込み力の付与だけ
で割れを完全に防止できないことが明らかとなった。

ここに、本発明の第１の目的とするところは、圧延法の
改善により熱間圧延時の面割れはもちろん耳割れをも防
止できる方法を提供することである。

本発明の第２の目的は、直接圧延法もしくは直送圧延法
において圧延法の改善により熱間圧延時の面割れはもち
ろん耳割れをも防止できる方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者はかかる目的達成のため、さらに前述の実験内
容を検討した結果、鋼片の圧下面に多発する横割れ（面
割れ）は押込み圧延により容易に防止できるが、板幅端
部に発生する割れ（耳割れ）に対しては防止効果はほと
んどないことが明らかとなった。すなわち、押込み圧延
により割れを完全に防止するためには耳割れが発生しな
いような条件との組合せが必要であることを知った。

ところで、一般に板圧延においては板端部は圧延方向に
引張力を、板中央部では圧縮力を受けることが知られて
いる。これは圧延により材料は板厚方向および圧延方向
以外にいわゆる幅拡りと呼ばれる板幅方向への変形が生
ずるためであり、押込み圧延はこのような被圧延材に圧
縮力を付与することにより圧延方向の引張力を低下させ
て割れの発生を防止せんとするものである。

そこで本発明者は、押込み圧延の効果を解明すべく圧延
中の材料の板幅方向での圧延方向応力を測定すべく検討
を行った。このような圧延応力分布に関しては、実測例
はもちろんのこと、解析例においても厳密なものはほと
んどない。本発明者は以下に示す方法により間接的にで
はあるが圧延応力分布を求めることに成功した。すなわ
ち、板厚方向への貫通孔を板幅方向に所定のピッチで設
けた材料の圧延前後での孔形状の変化から圧延応力分布
を推定する方法である。これは貫通孔を設置した位置で
の応力状態に応じて孔は自由に変形するため、逆に孔の
変形状態からその位置での応力状態を推定しようという
ものである。

そこで本方法を用いて押込み圧延により圧延方向応力分
布がどのように変化するか調査を行った。

モデル実験用の供試材として直径２ｍｍの貫通孔を板幅
方向数ケ所に設けた４０ｔＸ１６０”Ｘ３００’の純鉛
板を用いた。これを室温で１１５ＩａＩ１１のロール直
径を存する圧延機で４０→２５ｔのパススケジュールで
圧延するさい、押込み力Ｏと１．０ｋｇ／ｌｌＩｎ＋”
の場合での板幅方向での圧延方向応力分布を測定した。

第１図は木♂り定結果を示すものであるが、縦軸に示す
圧延方向の孔伸び率なるものは圧延面直径２門の孔が圧
延後圧延方向に何倍伸びたかを示すものであり、その大
小がすなわち圧延方向応力の大小を示すものである。す
なわち圧延方向での孔の伸び率が大きいということは圧
延方向応力は引張り側に大であることを示し、逆に伸び
率が小さいということは圧延方向応力は圧縮側に大であ
ることを示すものである。第１図において押込み力を付
与することにより圧延方向の孔伸び率は全体的に小さく
なっており、押込み圧延の効果が明瞭にあられれている
が、さらに詳細にみると、板幅中央部はどその効果は大
きく、板端部では効果が非常に小さいことがわかる。そ
してこのことは前記検討結果とよく一致する。したがっ
て押込み圧延により割れを効果的に防止するためには板
端部で割れが発生しないような条件との組合せが有効で
あることが明らかとなった。

すなわち、第２図に示す２種類の圧延方向応力分布を示
す条件下の材料に押込み力を付与して割れを防止する場
合、タイプ■のような条件すなわち板端部での引張力が
小さい条件との組合せが有効といえる。前記検討結果に
おいてロール径の違いにより割れ発生形態が異なること
から、このような圧延条件と板幅方向での圧延方向応力
分布の関係について検討を行った結果、ロール径、板厚
、圧下層の影響が大きいことが明らかとなった。すなわ
ちロール径と板厚に関しては、ロール径／板厚の値が小
さくなるに従い第２図に示す圧延方向応力分布はタイプ
■からタイプ■に移行する。さらに圧下量についても軽
圧下スケジュール程タイプ■のような傾向となる。そこ
でこれら３つの要因についてさらに総合的検討を行った
結果、第３図に示すように下記（１）式で定義される形
状比（ｍ）の値により割れの発生形態は変化し、ｍが１
以上では耳割れ傾向となり、一方、ｍが１以下では面割
れ傾向となることが判明した。

ｈ＋＋ｈｚ ここで、Ｒ：圧延ロール半径 ｈｌ：ロール入側の材料厚さ ｈ２：ロール出側の材料厚さ 本発明は以上の知見をもとに完成されたものであり、そ
の要旨とするところは上記（１）式により定義される形
状比（ｍ）が１以下となるような圧延条件、すなわち、
面割れは発生しやすいが耳割れの発生しにくい条件下で
圧延を行うとともに押込み力を付与することによりその
面割れをも防止することを特徴とするものである。望ま
しくはｍは０．８以下である。

ここに、本発明が適用されるのは造塊もしくは連続鋳造
した直後の鋼塊もしくは領片を直接圧延するかもしくは
直送圧延する場合であり、好ましくは炭素鋼および低合
金鋼を対象とするものである。

また、押込み力の付与それ自体はすでに当業者によく知
られているところであり、押込み方法としては後述の実
施例に示す如く油圧シリンダーあるいはロール方式等の
公知の方法でよい。

なお、割れ防止に必要な押込み力は鋼種、圧延条件等に
より異なるが、被圧延材の降伏応力の０゜１倍〜１．０
倍が望ましい。これは０．１倍未満では割れ防止効果が
ほとんどないこと、また１、０倍以上の押込み力を付与
した場合被圧延材が座屈するためである。好ましくは、
０．２〜０．８である。

次に、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する
。

実施■ ＪＩＳ　５ＰＨＣ相当の成分系からなる厚さ２６４Ｉの
ＣＣ鋳片を直径１３００ｍｍのロール径を有する２段圧
延機により１パス当たり１０ｍｍの圧下量で１４０ｍｍ
まで圧延を行った。この時の形状比（ｍ）の値は０．３
１〜０．５５の範囲となる。このような圧延条件下で押
込み力を付与しない場合、耳割れの発生はないものの、
面割れが発生した。そこで油圧シリンダーにより２．０
ｋｇ／＋ｌ１ｍ２の押込み力を付与しつつ圧延を行った
結果割れは皆無となった。

止較五 同様の成分系の厚さ４０開のＣＣ鋳片を直径３００＋ｎ
ｎのワークロール径を有する４段圧延機により１パスで
２０１１Ｉｍまで圧延を行った。この時形状比（ｍ）は
１．８３である。押込み力を付与しない場合耳側れが発
生した。そこで入側に設けた別の押込み用水平ロールに
より４．０ｋｇ／ｍｍ”までの押込み力を付与したが耳
割れが残存した。

（発明の効果） 以上のように従来の単なる押込み圧延だけでは不十分で
あった割れ防止効果に対し圧延条件を規定することによ
り有効かつ確実に割れの発生を防止でき、直接圧延ある
いは直送圧延の適用を図れる点で、本発明の効果は非常
に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、材料表面での圧延方向の孔伸び率分布におよ
ぼす押込み圧延の影響を示すグラフ；第２図は、材料表
面での圧延方向の孔伸び率の分布を示すグラフ；および 第３図は、形状比（ｍ）と割れ発生形態の関係を示すグ
ラフである。 ・出願人　住友金属工業株式会社 代理人　弁理士　広　瀬　章　− 第１図 粂序才〕Ｐ曵−Ｄ゛うｎヱ巨禍市（勾 第２図 お１叩１（゛つ゛らの辺巨峰

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鋼塊もしくは鋳片を直
   送圧延もしくは直接圧延する方法において、該鋼塊もし
   くは鋳片に押込み力を付与しつつ、かつ下記式で定義さ
   れる形状比（ｍ）が１以下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
   。 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