(57)【要約】  【課題】  オーステナイト系ステンレス鋼材の中心欠陥の発生を防止する。  【解決手段】  第１から第ｉのパスを含んで構成されるパススケジュールによりオーステナイト系ステンレス鋼材を製造する分塊圧延方法であって、第１から第ｉのパスの各々について空隙圧着パラメータGm+を求め、第１から第ｉのパスの各々の空隙圧着パラメータGm+の累積値ΣGm+iの値が、所定のしきい値以上となるようにパススケジュールを構成することを特徴とする。【選択図】  図１
2006281298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１から第ｉのパスを含んで構成されるパススケジュールによりオーステナイト系ステンレス鋼材を製造する分塊圧延方法であって、
前記第１から前記第ｉのパスの各々について空隙圧着パラメータGm+を求め、
前記第１から前記第ｉのパスの各々の前記空隙圧着パラメータGm+の累積値ΣGm+iの値が、所定のしきい値以上となるように前記パススケジュールを構成する
ことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法。
【請求項２】
前記空隙圧着パラメータGm+は、下記の数式１により求められることを特徴とする請求項１に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法。
【数１】
2006281298.tif 000009
ここで、εは、相当ひずみ、σmは、静水応力、σeqは、相当応力、Ｃは、定数項である。
【請求項３】
前記定数項Ｃは、前記第１から前記第ｉの各パスの減面率が２%以下の場合には０とし、減面率が２%より大きい場合には0.024とすることを特徴とする請求項２に記載のオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法。
【請求項４】
前記所定のしきい値は、0.35以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法により製造されたオーステナイト系ステンレス鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーステナイト系ステンレス鋼材を製造する分塊圧延方法に関し、特に、分塊圧延パスにおいて所定のパススケジュールを有することにより中心欠陥の発生を防止することを可能としたオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼塊鋳造・連続鋳造問わず、製鋼時に凝固末期収縮に起因する中心欠陥が鋼中に発生する。分塊圧延パスにおいて、圧延・鍛造などの塑性加工により、鋳片・鋼片の内部に存在する中心欠陥を消滅させることは品質上重要である。
【０００３】
中心欠陥を消滅させるには、塑性加工時の圧鍛比を大きくすることが考えられるが、圧鍛比を大きくした場合には各種製造設備の大型化を招き、コストアップは勿論のことレイアウト上導入不可能な場合もあり得る。そこで、分塊圧延パスのパススケジュールを改良することにより、中心欠陥の消滅を図る試みがなされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、自由鍛造で用いられる空隙圧着パラメータＧｍを用いることにより、実際の空隙圧着に必要な圧縮方向のエネルギーのみを取り出して評価することができ、Ｇｍの値を0.2以上とすることにより中心欠陥の発生しない圧延パス方法が開示されている。この圧延パス方法は、トータル減面率97.7％以下の圧延パスにおいて、断面積120000ｍｍ2 以下の形状から、または仕上げ形状断面積の40％増しの形状となるパスまでに、Ｇｍ≧0.20となるパスを１パス以上含むパススケジュールにより製造することを特徴としている。
【特許文献１】特開２００２−３４６６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の特許文献１の圧延パス方法には、以下の問題点がある。
【０００６】
特許文献１における方法は、パススケジュール中に強圧下パスを１パス入れることが必須になる。しかしながら、熱間変形抵抗の高い高合金鋼など難加工材を圧延する場合には、強圧下パスで圧下することは難しい。
【０００７】
また、特許文献１における方法は、圧延パススケジュール中の各パスの空隙部分の変形を評価可能であるが、鋼種の影響を考慮していないため、オーステナイト系ステンレス鋼材等の難加工材での適用に問題が残っている。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、特にオーステナイト系ステンレスに鋼種を限定し、オーステナイト系ステンレス鋼材に適合するパススケジュールを有することにより中心欠陥の発生を防止することを可能としたオーステナイト系ステンレスの分塊圧延方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、第１から第ｉのパスを含んで構成されるパススケジュールによりオーステナイト系ステンレス鋼材を製造する分塊圧延方法であって、第１から第ｉのパスの各々について空隙圧着パラメータGm+を求め、第１から第ｉのパスの各々の空隙圧着パラメータGm+の累積値ΣGm+iの値が、所定のしきい値以上となるようにパススケジュールを構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法によれば、第１から第ｉのパスの各々の空隙圧着パラメータGm+の累積値ΣGm+iの値が、所定のしきい値以上とすることにより、製品における内部割れの発生を回避でき、生産性及び品質が飛躍的に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態である分塊圧延方法について、図を参照して詳細に説明をする。
【００１２】
本発明の実施形態の分塊圧延方法におけるパススケジュールは、第１から第ｉ（ｉは２以上の整数）のパスを含み、ｉ以上の複数のパスにより構成されている。各パスは所定の孔形状を有し、所定の減面率を有している。
【００１３】
本実施形態の第１から第ｉの各パスは所定の空隙圧着パラメータを有している。自由鍛造で用いられる空隙圧着パラメータGm+を用いることにより、実際の空隙圧着に必要な圧縮方向のエネルギーのみを取り出して評価することが可能となり、各パスの圧下効果を明確に計算することが可能となる。
【００１４】
本実施形態で用いられる空隙圧着パラメータGm+は以下の数式２により表すことができる。
【００１５】
【数２】
2006281298.tif 000003
【００１６】
ここで、σm：静水応力、σeq：相当応力、ε：相当ひずみ、Ｃ：定数項（分塊圧延パスの場合はＣ＝0.024）である。
【００１７】
σmは静水圧応力であり、この値が高くなると空隙が閉鎖されやすくなる。これを相当応力σeqで割ったσm/σeqは応力三軸度と呼ばれる指標であり、各位置での応力の引張り／圧縮傾向の大きさを表す。さらに、ひずみによる変形量も空隙閉鎖の指標となり得るため、この両者を積分することにより、精度良く空隙の閉鎖挙動を表現することが可能となる。
【００１８】
本発明者らは、Gm+を用いることにより、実際の空隙圧着に必要な圧縮方向のエネルギーのみを取り出して評価を行うことができるため、実際の挙動とよく合うことを見出した。空隙圧着パラメータGm+を圧延に適用することで圧延時の空隙圧着の成否を検討することが可能となる。そして、本実施形態のパラメータGm+は、空隙のみの減面率を考慮することができるため、より厳密に実際の挙動と合致するものとなる。
【００１９】
圧延パスを公知の三次元有限要素法により解析し、解析により中心欠陥発生箇所の相当ひずみ、各方向応力を計算し、空隙圧着パラメータを計算して、各パスの検討を行う。中心欠陥を実際に想定して要素分割する方法もあるが、これは素材の大きさと欠陥の大きさを考えると、欠陥が相対的に小さいため要素分割が必然的に大きくなり、計算時間が大きくなってしまい実用的ではない。そこで、中実材の要素分割を用いて計算し、そこから欠陥を予測する。
【００２０】
上述した数式により求めた空隙圧着パラメータGm+を累積することで各パスまでの中心圧下効果を算出する。
【００２１】
第１から第ｉ（ｉは２以上の整数）のパスまでの空隙圧着パラメータGm+の累積値ΣGm+iが、所定のしきい値以上の場合に、中心欠陥の発生を防止することができるものとする。
【００２２】
しきい値は、後述する数値計算と実鋼実験との合わせ込みで決定することが可能である。
【００２３】
オーステナイト系ステンレス鋼とその他の鋼種を明確に区別し、しきい値を変更し、オーステナイト系ステンレスに適合するパススケジュールを有することにより中心欠陥の発生を防止することが可能となる。
【００２４】
以上説明したように本実施形態のオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法によれば、空隙圧着パラメータGm+を用いて、各パスの圧下効果を明確に計算し、それを累積することで各パスまでの中心圧下効果を算出することが可能となる。オーステナイト系ステンレス鋼とその他の鋼種を明確に区別し、鋼種に応じてしきい値を変更し明確化することで、強圧下パスを含まない連続パスでも空隙圧着出来るパスを設計することが可能となる。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明の実施形態によるオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法について、実施例を示し、より詳細に説明する。ただし、本発明の分塊圧延方法は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２６】
まず、パススケジュール内の各パスについて上述した解析手法により空隙圧着パラメータGm+を求める。ここで、数式２の定数項Ｃの決定法について以下に述べる。
【００２７】
複数のパススケジュールを用いて中心欠陥の消滅タイミングをプラスティシン実験にて求めた。その結果、圧延断面全体の減面率と空隙欠陥の減面率が一致するところがＣ=0.024近傍であると推定し、この値を加算することにした。しかしながら、減面率が小さすぎる場合は中心まで圧下が届かない場合があるため、中心欠陥に変形が見られない2%以下の減面率の場合にはＣ=0とする処理を行う。
【００２８】
次に、累積値ΣGm+iのしきい値の決定方法について説明をする。図１は、多パス圧延における製品径と累積値ΣGm+iの関係を示す図である。
【００２９】
490mm×380mm断面で1150℃に加熱したブルーム母材から連続圧延パスを複数行い、数値計算と実鋼実験の合わせ込みで決定した（図１）。まず、三次元有限要素法による解析により各製品径におけるΣGm+の値を求めた。次に、実鋼にて圧延を行い、超音波試験により空隙の有無を判定した。超音波試験は手探傷5MHzで欠陥波30%以上を不良とした。
【００３０】
その結果、図１（ａ）に示すようにSUS304ではφ210mm製品まで、図１（ｂ）に示すようにSUS316Lではφ190mmまで欠陥なく圧延可能であった。そこで、しきい値を0.35と決定した（図中の線Ａ）。
【００３１】
表１〜４は、所定のオーステナイト系ステンレス鋼材について所定のパススケジュールにて圧延した場合の累積値ΣGm+i判定結果とを示す表である。また、表５は、本実施例の分塊圧延方法と比較例の方法との中心欠陥の判定結果をまとめた表である。
【００３２】
【表１】
2006281298.tif 000004
【００３３】
【表２】
2006281298.tif 000005
【００３４】
【表３】
2006281298.tif 000006
【００３５】
【表４】
2006281298.tif 000007
【００３６】
【表５】
2006281298.tif 000008
【００３７】
表５から明らかなように、本実施例のオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法によれば、従来の比較例と比較して、オーステナイト系ステンレス鋼材の中心欠陥の発生の防止が可能となっていることがわかる。よって、本実施例の分塊圧延方法の妥当性が実証された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施例のオーステナイト系ステンレス鋼材の分塊圧延方法の多パス圧延における製品形状と累積値ΣGm+iの関係を示す図である。
【図１】
2006281298.tif 000010