(57)【要約】【課題】  熱間加工性および表面性状に優れ、歩留まり良くＮｉ合金を製造することにある。【解決手段】  本発明のNi合金の製造方法は、mass％で、Ni：30〜50%を含有するNi合金を連続鋳造後、熱間圧延して製造するに際し、連続鋳造で製造したスラブを、その側面のみに手入れを行った後、加熱し熱間圧延を行うことを特徴とする。前記手入れは、グラインダ−処理によりスラブ側面が研削されることが好ましい。また、前記Ｎｉ合金は、さらに、mass％で、C：０．１％以下、Si：０．０１〜０．３％、Mn：０．０１〜０．８％、P：０．１％以下、N：０．１％以下、S：０．１％以下、Al：０．１％以下、O：０．１％以下を含有し、残部はFe及び不可避不純物であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
mass％で、Ni：30〜50%を含有するNi合金を連続鋳造後、熱間圧延して製造するに際し、連続鋳造で製造したスラブを、その側面のみに手入れを行った後、加熱し熱間圧延を行うことを特徴とするNi合金の製造方法。
【請求項２】
前記手入れが、グラインダ−処理によりスラブ側面が研削されることを特徴とする請求項１に記載のNi合金の製造方法。
【請求項３】
前記Ｎｉ合金は、さらに、mass％で、C：０．１％以下、Si：０．０１〜０．３％、Mn：０．０１〜０．８％、P：０．１％以下、N：０．１％以下、S：０．１％以下、Al：０．１％以下、O：０．１％以下を含有し、残部はFe及び不可避不純物であることを特徴とする請求項１または２に記載のNi合金の製造方法。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩留まり良くＮｉ合金を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Fe-Ni合金材（以下、Ni合金と略す）は多くの点で優れた特性を有しており、例えば、低熱膨張性の点から、インバー合金（Fe-36%Ni）が高品質カラーテレビ用シャドウマスク材として用いられている。
【０００３】
このNi合金は、通常、鍛造もしくは連続鋳造後、熱間圧延、冷間圧延を経て製造される。
【０００４】
例えば、Fe-Ni合金薄板を高能率で製造するためには、連続鋳造後、Fe-Ni合金の連続鋳造スラブに連続式熱間圧延機を有するミルにより熱間圧延を行って熱延鋼鈑とし、該熱延鋼鈑に冷間圧延と焼鈍を繰り返し行い最終製品であるFe-Ni合金薄板を得る工程が採用される。
【０００５】
ところが、Fe-Ni合金の連続鋳造スラブは熱間加工性が悪く、鋳造組織の結晶粒界へ不純物が偏析しているため、熱間圧延時に粒界割れや耳割れ、場合によっては破断が発生し、大きな歩留りの低下を招いている。
【０００６】
これに対し、通常は、割れが発生しやすいスラブに対して、スラブの全面手入れを行いスラブ表面のキズを全て除去してから熱間圧延することにより、割れの起点を無くし、耳割れ及び破断を防止することが行われる。
【０００７】
例えば、特許文献１では、ショットブラストを行った後に熱間圧延する方法や、ショットブラスト処理後に加熱し、圧下率が30〜65%のブレークダウン圧延を行った後に、該ブレークダウンスラブを加熱炉で再加熱し仕上圧延する方法が記載されている。特許文献１によれば、ショットブラストにより加工歪を与えた後に加熱し熱間圧延するので、スラブ表層の結晶が再結晶・微細化された後に熱間加工する事になり、熱間加工性が改善される。またブレークダウン圧延は鋳造組織の破壊に有効である。
【０００８】
例えば、特許文献２では、連続鋳造スラブを無酸化雰囲気炉で加熱し、圧下率が30〜65%のブレークダウン圧延を行った後に、該ブレークダウンスラブを無酸化雰囲気炉で再加熱し仕上圧延する方法が記載されている。特許文献２によれば、無酸化加熱炉で加熱することにより粒界酸化が防止される。
【特許文献１】特開2000-5801号公報
【特許文献２】特開平11-342403号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１および２には以下の問題がある。
【００１０】
・スラブの全面手入を行うことで手入れの負荷が大きく、歩留まりが悪くなる。
【００１１】
・ショットブラストの実施は有効ではあるが、その効果は小さく、また実施のために新たにショットブラスト設備が必要である。
【００１２】
・ブレークダウン圧延は圧延費用がかかる上に、圧延によりスラブのトップ及びボトムが異形となり切捨てが必要となる。
【００１３】
・無酸化加熱は、スラブ加熱の様な大きな設備の場合には完全な無酸化とすることは技術的に困難であり、コストも非常に高くなる。
【００１４】
・全面手入れを行ったスラブは、搬送時やライン移動時に表面に疵がつきやすい。Ｎｉ合金の場合、その使用される用途から表面品質に対する要求は極めて厳しく、この疵は表面欠陥の原因となるため、研削により表面疵を除去してから圧延を行う等、改めて研削を行う必要がある。そして、研削することにより歩留まりが低下する。一方で、全面手入れを行ったスラブに対して表面に疵を付けないようにするには、スラブ搬送時やライン移動時に、地面、床に接触させないか、地面、床を完全に洗浄する等の手段を用いなければならないなど、手間がかかる。これは、一般的にスラブは数トンという重量物であるため、小石や研削粉等の異物の上にスラブを置いた場合、スラブの自重により容易に異物がスラブ表面にめり込んでしまうためである。このように、スラブの全面手入をすることにより、表面疵による歩留まり低下、あるいは取り扱い性・ハンドリング性が低下するという問題がある。
【００１５】
以上のように、Ｎｉ合金は高価なＮｉを多量に含有しているため、歩留まりは特に重要であり、コスト低減のためにも歩留まり向上は必須であるにも拘わらず、熱間加工性や表面性状、ハンドリング性の問題により歩留まり良くＮｉ合金を製造できていないのが現状である。
【００１６】
以上から、歩留まりを向上させるには、熱間加工性に優れているだけではなく、ライン移動・搬送時においても表面疵を防止し表面性状に優れていることの両方を満たすことが重要であり、本発明は、熱間加工性および表面性状に優れ、歩留まり良くＮｉ合金を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、上記問題点を解決するために、鋭意研究を行った。その結果、連続鋳造されたスラブに対して側面のみの手入れを行い、次いで、熱間圧延を行うことで、粒界割れ・耳割れ、破断が充分に防止できることを見いだした。また、スラブの側面以外の面を手入れを行わずにその表面を残すことにより、熱間圧延工程以降の搬送・ライン移動時の表面疵発生が大幅に軽減され、結果的に製品歩留まりが大幅に向上することも見いだした。
【００１８】
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［１］mass％で、Ni：30〜50%を含有するNi合金を連続鋳造後、熱間圧延して製造するに際し、連続鋳造で製造したスラブを、その側面のみに手入れを行った後、加熱し熱間圧延を行うことを特徴とするＮｉ合金の製造方法。
［２］前記［１］において、前記手入れが、グラインダ−処理によりスラブ側面が研削されることを特徴とするＮｉ合金の製造方法。
［３］前記［１］または［２］において、前記Ｎｉ合金は、さらに、mass％で、C：０．１％以下、Si：０．０１〜０．３％、Mn：０．０１〜０．８％、P：０．１％以下、N：０．１％以下、S：０．１％以下、Al：０．１％以下、O：０．１％以下を含有し、残部はFe及び不可避不純物であることを特徴とするNi合金の製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により製造されるＮｉ合金は、熱間加工性に優れているため、熱間圧延時に粒界割れ・耳割れ、破断の発生を防止することができる。また、表面疵も従来品に比べ大幅に軽減される。このように本発明のＮｉ合金は、熱間加工性及び表面性状に優れているため、歩留まり良くＮｉ合金を製造することができ、産業上有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、Ni；30〜50%を含有するNi合金を熱間圧延して製造するに際し、連続鋳造で製造したスラブを、その側面のみに手入れを行った後、加熱し熱間圧延を行うことを特徴とする。このように熱間圧延を行う前のスラブの手入れを側面のみとすることにより、熱間圧延特に耳割れ・破断が防止されると共に、熱間圧延以降の搬送・ライン移動時の表面疵付着を防止し、歩留まり良くＮｉ合金を製造できる。
【００２１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２２】
まず、本発明のＮｉ合金とは、Ｎｉを30〜50％含み、以下の少量の合金元素を含むことが好ましい。
【００２３】
C：0.1％以下
不可避的に混入する元素であり、少ないほど好ましいが、過度の低減は製鋼工程における製造コストの増加を伴う。以上より、0.1％以下が好ましい。
【００２４】
Si：0.01〜0.3％
Siは脱酸剤として使用することが可能である。この場合、0.01％以上必要とする。一方で、0.3％を超えると、エッチング穿孔性を害するので上限は0.3％とする。
【００２５】
Mn：0.01％〜0.8％
Mnは熱間加工性を改善するため0.01％以上必要とする。一方で、0.8％を超えると、熱膨張を増大させるため、0.8％以下とする。
【００２６】
P：0.1％以下、
不可避的に混入する元素であり、少ないほど好ましいが、過度の低減は製鋼工程における製造コストの増加を伴う。以上より、0.1％以下が好ましい。
【００２７】
N：0.1％以下、
不可避的に混入する元素であり、少ないほど好ましいが、過度の低減は製鋼工程における製造コストの増加を伴う。以上より、0.1％以下が好ましい。
【００２８】
S：0.1％以下
不可避的に混入する元素であり、少ないほど好ましいが、過度の低減は製鋼工程における製造コストの増加を伴う。以上より、0.1％以下が好ましい。
【００２９】
Al：0.1％以下
不可避的に混入する元素であり、少ないほど好ましいが、過度の低減は製鋼工程における製造コストの増加を伴う。以上より、0.1％以下が好ましい。
【００３０】
O：0.1％以下
不可避的に混入する元素であり、少ないほど好ましいが、過度の低減は製鋼工程における製造コストの増加を伴う。以上より、0.1％以下が好ましい。
【００３１】
なお、上記以外の残部はFe及び不可避不純物からなる。また、本発明では、本発明の作用効果を害さない元素として、Coを10%以下の範囲で含有してもよい。
【００３２】
次に、熱間圧延時の耳割れ等について調べた結果について説明する。
【００３３】
Ni合金は熱間延性が低く、また加熱中に酸化し易い。特に微細な割れがあるとその部分は拡散速度が速いために酸化が著しく、そこが起点となって熱間圧延時に割れが発生し易く、場合によっては破断することが知られている。そこで、割れの起点を中心に熱間圧延での割れの進行の様子を観察したところ、側面部から割れが進行しており、割れの起点が側面にある事がわかった。これは側面の微細な割れ部は酸化し脆くなった状態である上に、圧延により張力がかかり、割れが拡大しやすくなっているためと考えられる。これより、側面に存在する割れの起点をなくすことで割れの進行を防止できると考え、側面のみを研削による手入を行ったスラブを熱間圧延し割れの状態を観察した。その結果、割れは発生しなかった。一方、全面を研削したスラブについても同様に熱間圧延を行い、割れを観察した。やはり、割れは発生しなかった。そして、側面のみ手入れを行い熱間圧延を行ったものと全面手入れを行い熱間圧延を行ったものとを比べたところ、熱間圧延後の状態は変わらなかった。この結果は、例えば、スラブ上面を研削してもしなくても熱間圧延時の割れには特に影響がないことを示している。すなわち、表面の微細な割れ部は圧延により薄く延ばされるため割れの起点とならず、圧延時に割れが拡大することが無いといえる。
【００３４】
以上より、熱間加工性向上の点から熱間圧延前に割れの起点をなくすことが重要であり、この割れの起点はスラブ側面に存在することから側面のみ手入れを行い熱間圧延を行うことで割れが充分に防止できることがわかった。よって、本発明では、スラブの側面のみ手入れを行った後、熱間圧延を行うこととする。
【００３５】
なお、本発明において、スラブの側面とは、図１の2及び4に示すようにラインと直接接する面を底面とした場合、ライン面（底面）に対して垂直であり、かつ圧延方向と平行な面を指す。一方全面とは、底面、上面、側面全て含む場合であり、図１においては1、2、3および4となる。
【００３６】
また、手入れ方法としては特に限定しない。例えばグラインダ−（砥石グラインダ−を含む）による方法、機械研削（フライス等）、スカ−フ（溶解除去）が上げられる。この時の手入れ条件についても特に限定しない。しかし、本発明における「手入れ」は割れの起点となっているところを研削等により取り除くことを目的とするため、例えばスラブ厚が240〜250の場合は、表面を5mm前後研削するのが好ましい。また、望ましくは、疵浸透試験を行う等により、割れを再確認し、割れが有りの部分について手入れを実施する。
【００３７】
また、さらに、検討を重ねた結果、スラブの側面のみ手入れを行い、側面以外の面については手入れを行わず、その表面を残すことにより、その表面部が保護膜となり、搬送・ライン移動時の表面疵発生を防止する効果を有することがわかった。
【００３８】
従来はスラブの全面に対して手入れを行っていたため、搬送・ライン移動時に例えばラインと接触する面についても表面部分が削り取られている。そのため、接触面の表面は金属面がむき出しの状態のため、硬さが低い状態となっており、前述のように異物がスラブ表面にめり込んで搬送・ライン移動時に疵がつきやすい。しかし、上記のように、本発明では、従来熱延前に削り取られていたスラブの接触面での表面部分を削ることなく意図的に残し、これを保護膜とするため、歩留まり低下することなく表面を保護可能となる。また、表面は酸化膜で堅くなっているので、搬送・ライン移動時に疵がつきにくい。さらに接触面にあらたに保護膜を塗布する必要がないので、設備的にもコスト的にも好ましい。
【００３９】
以上を基に、本発明のＮｉ合金は製造される。
【００４０】
具体的には、まず、連続鋳造により上述した成分を有するスラブを得る。
【００４１】
次いで、上述に基づき、スラブの側面のみ手入れが行われる。
【００４２】
次いで、加熱し熱間圧延を行う。熱間圧延の条件は特に限定されす、通常行われる条件で製造することができる。しかしながら、耳割れ等を防止し、熱間加工性をより向上させる点からは、例えば、可能な限り酸素が少なくゆっくりと昇熱することが好ましい。
【００４３】
さらに、このようにして得られた熱延鋼帯を目的に応じて、冷間圧延−焼鈍を1回ないし複数回行い、薄板を得ることができる。
【実施例１】
【００４４】
本発明の実施例について説明する。表１に示す化学成分組成の鋼を溶製した後、連続鋳造法で200mmのスラブを鋳造した。次いで、冷却後、表２に示す条件でスラブの側面のみ手入れを行った。次いで、加熱温度：1200℃、仕上げ圧延温度：900℃の条件にて熱延を実施し、Ｎｉ合金を得た。
【００４５】
一方、比較例としてが、熱延前にスラブの手入れを行わず、熱延、冷延を行った。スラブの手入れを行わない以外は、全て実施例と同様の条件である。
【００４６】
また、参考例としてスラブ手入れを側面のみではなく、全面行ったものも製造した。なお、スラブの手入れ条件は表２に示す通りであり、スラブの手入れ以外は、全て実施例と同様の条件である。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
得られたＮｉ合金に対し、手入れを行うことによる手入歩留、熱延時の割れを調査した。手入歩留は、手入後重量／手入前重量×100の方法により算出し、割れは熱延板の全長検査を実施し、目視により割れ有り、割れ無しと判断した。得られた結果を表２に併せて示す。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
表２より、本発明例では、熱延時の割れもなく良好である。また、側面のみの手入れのため、手入歩留まりも高い。さらに、全面手入れを行った参考例と比較しても遜色なく、品質の良好な熱延鋼板が得られた。
【００５１】
一方、比較例では、熱延時に割れが発生している。
【実施例２】
【００５２】
実施例１により得られたＮｉ合金熱延板に対し、表面のスケ−ル及び表面疵を除去するために、コイルグラインダ−によるコイル研削を実施した。コイル研削を1パス実施する毎に表面検査を実施し、表面スケ−ル及び表面疵が残っている場合には再研削を実施し、表面スケ−ル及び表面疵が無くなるまで研削を実施した。このようにして行った研削パス数及び研削歩留を表３に示す。なお、手入を行わなかった熱延板は割れがひどいため、コイルグラインダ−による研削は実施できず、製品化出来なかった。
【００５３】
【表３】
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【００５４】
表３より、本発明では、いずれも2パスで仕上がっているのに対し、全面手入を行った参考例は裏面の研削パス数が多くなっている。これは参考例では裏面に疵が多いためであり（スケ−ルは2パスで除去されている）、裏面に疵が多いのは、搬送やハンドリング時に擦り疵が発生したり、異物を落し込んでいるためである。これに対して、本発明ではスラブ表面の固い膜が、擦り傷や異物落し込みを防止しているため表面疵が発生しなかった。以上の結果から、コイル研削歩留は、参考例では87.1〜90.0％と低く、本発明では94.2％と高い結果が得られている。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
例えば、シャドウマスク部品等、厳しい表面品質管理が必要とされる分野で好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】連続鋳造後のスラブであり、スラブ側面を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  スラブ上面
2スラブ側面
3スラブ底面
4スラブ側面                                                                                
【図１】
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