(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
純チタンスラブの表面と裏面に、グリッドをブラストすることにより純チタンスラブの表層部に存在する硬化層の内、Ｈｖ硬度が２５０超の表層部分を除去し、スラブ表面の硬度を２５０Ｈｖ以下として熱間圧延することを特徴とする純チタンスラブの熱間圧延方法。
【請求項２】
前記グリッドが鋳鉄またはスチール製であることを特徴とする請求項１記載の純チタンスラブの熱間圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、純チタンスラブの熱間圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
純チタンスラブは、インゴットを約１０００℃に加熱し、分塊圧延または鍛造によりスラブ形状に熱間加工された後、表面疵と硬化層を除去するために精製して製造される。インゴットの加熱時に雰囲気中の酸素とチタンが反応してチタンの表面に酸化物層とその下部に酸素が固溶した硬化層が形成される。
【０００３】
この硬化層は、分塊圧延または鍛造加工でも除去されることなく表面に残存する。スラブの表面積がインゴットの表面積より大きい表面と裏面では新生面が現れるので、硬化層は、散在して存在する。一方、スラブの表面積がインゴットの表面積より小さい側面では、その表面はしわ状の形態となり、硬化層はこのしわ状の表面全体に存在する。
【０００４】
従来の純チタンスラブの精製方法は、熱間圧延コイルの表面品位を良好にするために、グラインダー研削または機械切削により表面硬度が母材の硬度と同等となるように、分塊圧延または鍛造後の純チタンスラブの表層部に存在する硬化層を完全に除去していた。
【０００５】
特開昭６２−２１４８０１号公報には、チタンスラブをグラインダー手入れ後ショットをブラストしてスラブの表面粗さを３０μｍから８０μｍになるように仕上げるチタンスラブの表面手入れ方法が記載されている。グラインダー手入れの欠点は、チタンを研削する場合、グラインダーの目づまりが生じやすく、また研削部を水により冷却しても、チタンの熱伝導率が低いので研削部が高温となり、軟らかくなったチタンが変形し被さり状の疵となり、そのため熱間圧延コイルの表面に疵ができる。
【０００６】
さらに、この表面にショットをブラストしても表面の粗さは調整できるが、ショットは研削効果が小さいためグラインダー手入れ時に形成された被さり状の疵を除去することができない。
【０００７】
特公昭５９−１６８５８号公報には、スラブを機械切削により手入れする方法が記載されている。機械切削の欠点は、Ｌ反り、Ｃ反り、キャンバーまたは凹凸のある純チタンスラブの表面硬化層の厚さ（約２ｍｍ）を均一に切削することが困難であり、完全に表面硬化層を除去するためには、例えば、平均で５ｍｍ（片面）の切削を行わなければならず、手入れ歩留が大きく低下する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、純チタンスラブの表層部の除去量を最小として歩留を向上させるとともに、この純チタンスラブにより製造される熱間圧延コイルの表面品位、最終的には冷間圧延コイル製品の表面品位を従来と同等にすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、純チタンスラブの表面と裏面にグリッドをブラストすることにより純チタンスラブの表層部に存在する硬化層の内、Ｈｖ硬度が２５０超の表層部分を除去し、スラブ表面の硬度を２５０Ｈｖ以下として熱間圧延することにより上記課題を解決するものであり、前記グリッドは、鋳鉄またはスチール製が好ましい。
【００１０】
【作用】
まず、純チタンスラブの表面の精製工程において、純チタンスラブの表層部に存在する硬化層の内、表層にある比較的硬い部分をグリッドをブラストすることにより除去するのは、表層にある比較的硬い部分は延性に乏しいため、グリッドをブラストすることにより硬い部分が選択的に破砕、研削され除去される特性があり、これにより純チタンスラブの表層部の除去量を最小として歩留を飛躍的に向上させることができるからである。
【００１１】
図３に示すように、除去が必要な２４０Ｈｖを超える比較的硬い部分の厚さは、０．２ｍｍ程度である。一方、ショットをブラストする方法では２５０Ｈｖを超える比較的硬い部分を地金に押し込んでしまうために除去することができない。
【００１２】
また、従来の問題としていたスラブ表面の疵の大部分は、新生面の現れた浅いへこみであり、熱延コイルの表面品位に対して無害である。一方、被さり状の疵は、熱間圧延コイルおよび冷間圧延コイルの表面品位に有害であり、部分的にグラインダーにより除去した後、ブラストずれは良いことが判明した。
【００１３】
ここで、鋳鉄またはスチール製であるグリッドが好ましいのは、グリッドをブラストする時にグリッドの一部がチタン表面にくいこみまたは突き刺さりが生じるが、熱間圧延前の加熱時にくいこみ物や突き刺さり物が鋳鉄やスチールであれば容易に酸化され酸化物となり、熱間圧延時に疵を発生させる原因とならないためである。一方、酸化しないアルミナ製のグリッド等の場合は疵が発生してしまう。
【００１４】
次に、スラブ表面の硬度を２５０Ｈｖ以下とするのは、この硬さの硬化層は酸素を０．３５重量％〜０．４重量％ほど固溶しており、５００℃〜８００℃での熱間圧延時には、図４に示すようにこの表層部の延性が十分であるので均一に圧延できるからである。このため１８０ｍｍ厚さのスラブを３ｍｍ厚さに熱間圧延した場合、この比較的柔らかい硬化層の厚さ１．８ｍｍは、３０μｍとなり、通常の熱延コイルの表層部の除去量が４０μｍ〜５０μｍであることから、この硬化層を完全に除去することができる。
【００１５】
この結果、図１に示すように冷間圧延製品の硬化層起因の疵の発生もない。尚、熱間圧延前の８００℃〜８５０℃の加熱により形成される硬化層の厚さが３０μｍ〜４０μｍであり、この層は圧延によりちぎれ表面に散在して残存し、厚さの変化がほとんどないのでこの層を除去するには、熱延コイルの表層部の除去量を４０μｍ〜５０μｍにするのが好ましい。また、図２に示すようにスラブの表面硬度を約２００Ｈｖ以上にすれば、スラブ手入れ歩留を高くすることができる。
【００１６】
【実施例】
実施例１
ＪＩＳ１種のチタンインゴットを分塊し１８０ｍｍ厚さのスラブとした。スラブの表面と裏面の表層部にある硬化層は２ｍｍであった。＃２５のスチールグリッドを圧延空気式ブラスト機により６ｋｇ／ｃｍ２  の圧力でブラストすることにより、表層部を表１のＮｏ．１，２，３，４に戻す４水準の深さで除去し、スラブの側面は従来の機械切削により５ｍｍ除去した。
【００１７】
表１のＮｏ．５は、グラインダー研削によりスラブの表面と裏面の硬化層を２ｍｍほど除去し、スラブの側面は従来通り機械切削により５ｍｍ除去した。表１のＮｏ．６は、機械切削によりスラブ全面を５ｍｍほど切削した。表１のＮｏ．７は、グリッドをブラストする条件と同じ方法によりスチールショットをブラストすることによりスラブの表面と裏面の硬化層を除去しようとしたが０．０１ｍｍしか除去できなかった。スラブの側面は従来通り機械切削により５ｍｍ除去した。
【００１８】
以上の方法による精製後のスラブを８５０℃にて２時間加熱後、３ｍｍ厚さに熱延した。コイルの表面と裏面に散在する硬化層の厚さは、３５μｍであった。コイルを焼鈍した後、直径０．４ｍｍスチールショットをチタン熱延コイルにブラストした後硝酸と弗酸の混合液により溶削し、表層部を４０μｍ〜５０μｍの厚さで除去した。
【００１９】
これらのコイルを冷間圧延し、硬化層起因の疵の発生率を調査した結果、図１に示すように、本発明のスラブの表面硬度が２５０Ｈｖ以下の場合に硬化層起因の疵の発生はなかった。また、図２に示すように、本発明のスラブの表面硬度が２００Ｈｖ以上２５０Ｈｖ以下の場合にスラブ手入れ歩留が高い。
【００２０】
表１のスラブ精製は上記の方法により表面と裏面の除去した片面の厚さである。この厚さは、スラブの表面の一部に中央に孔の開いたゴム製マスクを置き、ブラスト後にデプスゲージにて研削厚さを測定したものである。
【００２１】
表１のスラブ表面硬さは、スラブより切り出したスラブの表面を有する小片を焼鈍し、断面を作成した後、ビッカース硬度計（荷重５０ｇ）により、表面から０．０５ｍｍ深さでの硬度を測定した時の最大値である。測定長さは５ｍｍで０．１ｍｍ間隔で５１点測定した。
【００２２】
表１の製品表面は、熱延コイルを冷間圧延した純チタン薄板製品に発生する硬化層起因の疵の有無を示したものである。硬化層起因の疵は、疵部に硬化したチタンがあり、焼鈍した後、微小ビッカース硬度測定（荷重２５ｇ）により容易に判別できる。
【００２３】
表１の歩留は、厚さ１８０ｍｍ、幅１１００ｍｍ、長さ６０００ｍｍのスラブの表面と裏面を表１のスラブ精製厚さほど所定の方法で研削除去し、スラブの側面を従来通り機械切削により５ｍｍほど切削した場合のスラブ精製後の重量から換算した値である。
【００２４】
Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４は、本発明例であり手入れ歩留および薄板の表面疵の発生もない。Ｎｏ．１の比較例は、鋳鉄グリッドを用いてブラスト処理を行ったものであるが手入れ後のスラブ表面硬度が３５０Ｈｖであるために薄板製品に表面疵が発生している。Ｎｏ．５の比較例は、砥石グラインダーで２ｍｍ研削処理を行ったものであるが手入れ歩留が本発明例に比べて低くかつ薄板製品に表面疵が発生している。
【００２５】
Ｎｏ．６の比較例は、フライスで５ｍｍ機械切削を行ったものであるが手入れ歩留が本発明例に比べて低い。Ｎｏ．７の比較例は、スチールショットを用いて０．２５ｍｍブラスト処理を行ったものであるが手入れ歩留は高いが、ショット（球状）の照射によってスラブ表面の硬化層が除去されずに埋込まれて薄板製品に表面疵が発生している。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
【発明の効果】
本発明により熱延コイルの表面品位が従来と同等でありながら、純チタンスラブの精製歩留を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラブ表面硬度と冷間圧延製品の硬化層起因の疵の発生率の関係図表。
【図２】スラブの表面硬度とスラブ手入れ歩留の関係を示した図表。
【図３】精製前の純チタンスラブの表層部の硬度分布を示した図表。
【図４】純チタンと酸素を固溶したチタンの熱間での断面減少率を示した図表。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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