(57)【要約】【課題】鋼材の切断面の内部欠陥に起因する鍛造割れの問題を解消し得る鋼材の製造方法について提供する。【解決手段】溶鋼を連続鋳造して得られる鋼素材を熱間圧延して鋼材を製造するに際し、下記の条件を満足する。                      記  溶鋼中の水素含有量：2.0massppm以下  連続鋳造における溶鋼過熱度：25℃以下  連続鋳造後から熱間圧延開始までの間隔：30日以内  熱間圧延後の冷却速度：0.7℃/min以下【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼を連続鋳造して得られる鋼素材を熱間圧延して鋼材を製造するに際し、下記の条件を満足する鋼材の製造方法。
記
溶鋼中の水素含有量：2.0massppm以下
連続鋳造における溶鋼過熱度：25℃以下
連続鋳造後から熱間圧延開始までの間隔：30日以内
熱間圧延後の冷却速度：0.7℃/min以下
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造して得られる鋼素材を熱間圧延して製造される鋼材、特に鍛造加工時の割れの発生を抑制した鍛造加工用の鋼材を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続鋳造にて作製された鋼素材から鍛造割れの少ない鋼材を製造する方法としては、例えば特許文献１に示されるように、鋼材の表面欠陥を抑制し、表面欠陥を起点とする鍛造割れを防止する方法が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３３７６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、熱間圧延後の鋼材はそのまま鍛造されることはなく、鍛造前に所定のサイズに切断されてから鍛造に供することが一般的である。このように鋼材が切断されると、それまで鋼材の内部であった部分が切断面として外側に露出することになる。このとき、鋼材に内部欠陥があると、その内部欠陥部分が切断面に露出することになる。内部欠陥が切断面に露出すると、いくら表面欠陥を抑制しても、内部欠陥を起点とする鍛造割れの発生を抑制することができず、この内部欠陥を起点とする鍛造割れが問題となっていた。
【０００５】
そこで、本発明は、鋼材の切断面の内部欠陥に起因する鍛造割れの問題を解消し得る鋼材の製造方法について提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討したところ、溶鋼、連続鋳造および熱間圧延のそれぞれの工程における諸条件を同時に満足させることによって、連続鋳造から熱間圧延を経た鋼材における内部欠陥の発生を抑制し得ることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００７】
すなわち、本発明の要旨は、次のとおりである。
溶鋼を連続鋳造して得られる鋼素材を熱間圧延して鋼材を製造するに際し、下記の条件を満足する鋼材の製造方法。
記
溶鋼中の水素含有量：2.0massppm以下
連続鋳造における溶鋼過熱度：25℃以下
連続鋳造後から熱間圧延開始までの間隔：30日以内
熱間圧延後の冷却速度：0.7℃/min以下
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱間圧延後の鋼材における内部欠陥の発生が抑制されるため、鍛造時に内部欠陥を起点として発生する鍛造割れを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】溶鋼過熱度ΔTと割れ発生率との関係を示す図である。
【図２】溶鋼中水素含有量と割れ発生率との関係を示す図である。
【図３】連続鋳造から熱間圧延までの間隔と割れ発生率との関係を示す図である。
【図４】熱間圧延後の冷却速度と割れ発生率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
さて、鍛造時に割れを誘発する切断面の欠陥は２種類あり、ひとつは連続鋳造時に鋳片の中心部付近に発生するポロシティである。ポロシティの中には熱間圧延により圧着するものもあるが、サイズの大きいものや、熱間圧延前に内部が酸化してスケールを噛んだものは、鍛造割れの原因となる可能性が高い。ポロシティは、連続鋳造において凝固が不均一となって、凝固部の中に未凝固部が残ってしまうこと(ブリッジング現象)によって発生する。
【００１１】
従って、このブリッジング現象を抑制するには、連続鋳造における凝固を均一にする必要があり、そのためには、溶鋼過熱度、すなわち（鋳型内溶鋼温度）−（溶鋼固相線温度）の値を低減することが、ポロシティの発生防止に有効である。一般的な熱間圧延における、圧延後の被圧延材の圧延方向に垂直な断面積に対する圧延前の被圧延材の圧延方向に垂直な断面積の比である、圧延比が４以上の鋼材であれば、溶鋼過熱度ΔＴを25℃以下とすることによってポロシティを防止できる。
【００１２】
溶鋼過熱度ΔＴの下限は特に限定する必要はないが、タンディシュ内で溶鋼が凝固することを防止する観点からは５℃以上とすることが好ましい。
【００１３】
次に、切断面のもうひとつの欠陥は、水素に起因するものである。鋼材中に水素が残存していると、それが中心部に集まってきて水素気泡を発生させ鋼材を押し広げ、結果的に割れとなる。これを防止するためには、まず鋼の溶融状態での水素含有量を2.0ppm以下とする。好ましくは1.5ppm以下がよい。
【００１４】
なお、溶鋼の水素含有量を2.0ppm以下とするには、真空脱ガス処理の時間を長時間化することで可能である。例えば、ＲＨ真空脱ガス処理を用いる場合は、25分間以上の処理を行えばよい。
【００１５】
また、水素含有量を規制した溶鋼を連続鋳造にて鋳造して得た鋼素材は、連続鋳造後30日以内の間隔にて熱間圧延に供することも肝要である。ここで、水素含有量を規制した溶鋼を用いた場合でも連続鋳造後の鋼素材には水素が残存している。上記の間隔が30日を超えると、残存した水素が（前記ΔＴの規制によっても若干は発生する）中心部のポロシティに集まってきて、熱間圧延時にポロシティが圧着しなくなる場合がある。これを回避するには、前記の間隔を30日以内にすることが有効である。好ましくは、25日以内である。
【００１６】
さらに、熱間圧延後の冷却速度を0.7℃/min以下として、冷却途中での水素の拡散を促進し、鋼材表面から外側の気相中への移動量を増加させる必要がある。冷却速度を0.7℃/min以下とするには、熱間圧延後に徐冷ボックスに圧延材を装入して、200℃以下となるまで徐冷する。
【００１７】
以上述べた条件、すなわち
溶鋼中の水素含有量：2.0massppm以下
連続鋳造における溶鋼過熱度：25℃以下
連続鋳造後から熱間圧延開始までの間隔：30日以内
熱間圧延後の冷却速度：0.7℃/min以下
の諸条件を満足することにより、ポロシティ並びに水素の両方に起因する内部欠陥の発生を抑制することができる。
【００１８】
本発明において、溶鋼は上記した水素含有量の規制を満足すれば、特に成分組成に囚われることなく鍛造割れの抑制をはかることができるが、鍛造加工用鋼材としては、次の成分組成を有することが好ましい。なお、以下に示す「％」表示は、特に断らない限りは全て「mass％」を意味する。
すなわち、Ｃ：0.12〜0.43％、Ｓｉ：0.10〜0.40％、Ｍｎ：0.60〜1.90％およびＮ：0.015％以下を含有し残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成、あるいはさらに、Ｃｒ：1.2％以下、Ｎｂ：0.2％以下、Ｖ：0.200％以下、Ｍｏ：0.30％以下およびＴｉ：0.2％以下を含む成分組成である。
【実施例１】
【００１９】
Ｃ：0.17％、Ｓｉ：0.25％、Ｍｎ：1.7％、Ｖ：0.11％、Ｎ：0.010％、Ｃｒ：0.5％、Ｎｂ：0.02％およびＴｉ：0.01％を含有する溶鋼を溶製し、該溶鋼を連続鋳造して400mm×560mmのブルーム（鋼素材）とし、このブルームを、1150℃に加熱し熱間圧延を施して190mmφの丸棒（鋼材）とした。なお、溶鋼中の水素含有量、連続鋳造における溶鋼過熱度ΔＴ、連続鋳造後から熱間圧延開始までの間隔および熱間圧延後の冷却速度を、表１に示す。
【００２０】
かくして得られた丸棒に、加熱温度：850℃、据え込み率：20％の熱間鍛造を施した。この熱間鍛造処理を1000本行ったときの、割れが発生した本数割合を、割れ発生率として調査した。その調査結果を、表１に併記する。
【００２１】
【表１】
2018171637.tif 000002
【００２２】
表１において、No.１〜10が発明例、No.11〜30が比較例である。比較例では0.2〜６％程度の鍛造割れが発生したが、発明例はいずれも割れは発生していない。
【００２３】
次に、表１に示した評価結果について、ΔＴと鍛造割れとの関係に整理したものを図１に示す。なお、比較例はNo.11〜15（ΔT以外はすべて本発明の範囲内）のものを記載した。図１に示すように、他の３条件を満たしてもΔTが25℃以上となるとポロシティ起因の割れが発生する。
【００２４】
同様に、溶鋼中水素濃度と鍛造割れとの関係を図２に示す。比較例はNo.16〜20（水素濃度以外はすべて本発明の範囲内）のものを記載した。他の３条件を満たしても水素濃度が2.0ppm以上となると水素起因の割れが発生する。
【００２５】
同様に、鋳造から圧延までの日数と鍛造われの関係を図３に示す。比較例はNo.21〜25（鋳造から圧延までの日数以外はすべて本発明の範囲内）のものを記載した。他の３条件を満たしても鋳造から圧延までの日数が30日以上となると水素起因の割れが発生する。
【００２６】
同様に、圧延後の冷却速度と鍛造われの関係を図４に示す。比較例はNo.26〜30（圧延後の冷却速度以外はすべて本発明の範囲内）のものを記載した。他の３条件を満たしても圧延後の冷却速度が0.7℃/minを超えると水素起因の割れが発生する。
【実施例２】
【００２７】
さらに、本発明をＪＩＳ  ＳＣＭ４４０相当材に適用した例を表２に示す。表２におけるNo.１〜10が発明例、No.11〜30が比較例である。発明例のいずれも割れは発生していないが、比較例では0.4〜６％程度の鍛造割れが発生した。なお、鋳造割れの調査方法は、実施例１と同様である。
【００２８】
【表２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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