(57)【要約】【課題】素材鋳片の断面最小寸法よりも大きな製品断面寸法を分塊圧延で得てなるビレットおよびこれを得るための製造方法を提供する。【解決手段】連続鋳造鋳片１を、その長辺方向に鍛造した後に分塊圧延して前記連続鋳造鋳片の短辺長さ以上の直径を有するビレット３となす。連続鋳造鋳片の寸法が（１）式を満たすことが好ましい。Ａ≧１．４４×（ｄ３／Ｃ２）  …（１）、Ａ：鋳片の長辺長さ（ｍｍ）、Ｃ：鋳片の短辺長さ（ｍｍ）、ｄ：ビレット直径（ｍｍ）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造鋳片を素材として鍛造およびこれに次ぐ分塊圧延により製造されてなり、直径が前記素材の短辺長さ以上でかつ真円度が２．０％以内であるビレット。
【請求項２】
前記連続鋳造鋳片の寸法が（１）式を満足することを特徴とする請求項１に記載のビレット。
Ａ≧１．４４×（ｄ３／Ｃ２）  …（１）
Ａ：鋳片の長辺長さ（ｍｍ）、Ｃ：鋳片の短辺長さ（ｍｍ）、ｄ：ビレット直径（ｍｍ）
【請求項３】
連続鋳造鋳片を、その長辺方向に鍛造した後に分塊圧延して前記連続鋳造鋳片の短辺長さ以上の直径を有するビレットとなすことを特徴とするビレットの製造方法。
【請求項４】
前記連続鋳造鋳片の寸法が（１）式を満足することを特徴とする請求項３に記載の方法。
Ａ≧１．４４×（ｄ３／Ｃ２）  …（１）
Ａ：鋳片の長辺長さ（ｍｍ）、Ｃ：鋳片の短辺長さ（ｍｍ）、ｄ：ビレット直径（ｍｍ）
【請求項５】
連続鋳造鋳片を素材として鍛造およびこれに次ぐ分塊圧延により製造されてなり、短辺長さが前記素材の短辺長さ以上でかつ寸法精度が２．０％以内である角ビレット。
【請求項６】
前記連続鋳造鋳片の寸法が（２）式を満足することを特徴とする請求項５に記載の角ビレット。
Ａ≧１．４４×（Ｃｐ２Ａｐ／Ｃ２）  …（２）
Ａ：鋳片の長辺長さ（ｍｍ）、Ｃ：鋳片の短辺長さ（ｍｍ）、Ａｐ：角ビレットの長辺長さ（ｍｍ）、Ｃｐ：角ビレットの短辺長さ（ｍｍ）
【請求項７】
連続鋳造鋳片を、その長辺方向に鍛造した後に分塊圧延して前記連続鋳造鋳片の短辺長さ以上の短辺長さを有する角ビレットとなすことを特徴とする角ビレットの製造方法。
【請求項８】
前記連続鋳造鋳片の寸法が（２）式を満足することを特徴とする請求項７に記載の方法。
Ａ≧１．４４×（Ｃｐ２Ａｐ／Ｃ２）  …（２）
Ａ：鋳片の長辺長さ（ｍｍ）、Ｃ：鋳片の短辺長さ（ｍｍ）、Ａｐ：角ビレットの長辺長さ（ｍｍ）、Ｃｐ：角ビレットの短辺長さ（ｍｍ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビレット、例えば継目無鋼管や棒鋼、線材の素材として用いられる丸ビレットあるいは角ビレット、特に鋳造後に分塊圧延工程を経るビレットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
継目無鋼管や棒鋼、線材は断面が丸形状の素材（丸ビレット）や角形状の素材（角ビレット）を圧延することにより製造されている。これらのビレットの製造方法としては、連続鋳造により直接製造する方法、連続鋳造により矩形の鋳片（スラブ）を製造し、次いで該スラブを圧延して製造する方法がある。
しかしながら、これらの鋳片には凝固収縮に起因する空隙が発生しやすく、継目無鋼管を製造する際の穿孔工程において上記空隙が起点となってさらに大きな空隙となる。これらの空隙は、継目無鋼管の圧延工程でかぶれ等となり、内面欠陥として残存する場合が多く、製品管の内面手入れ工程が発生している。また、棒鋼や線材では、製品まで残存すると不良品となる。
【０００３】
連続鋳造により直接製造する方法では、特許文献１、２で連続鋳造後の丸ビレットを一旦偏平化した後、再度真円化し、空隙を低減する方法が提案されている。
また、スラブを圧延して製造する際には、圧延での減面率を大きくすることが空隙の低減に有効であるとされている。
鋳片１からのビレット圧延時の変形状況の一例を模式的に図３に示す。長辺圧下の際に、被圧延材料２の高さ方向で幅広がりに差異が生じ、同図（ａ）のように断面形状がドッグボーン形状となる。続く短辺圧下では、同図（ｂ）のように幅広がりの小さい長辺中央部の圧下が不足するため、端部の材料延伸の影響を受け、長辺中央部の窪みは解消しない。引続き長辺圧下を行うと同図（ｃ）のように、ドッグボーン形状が悪化する。同図（ｄ）、（ｅ）のように短辺・長辺の圧下を繰り返すことにより、同図（ｆ）のようにビレット３の表面にしわ疵として残存する場合がある。特にスラブの長辺が短辺に対して大きい時に著しく、長辺を大きくして減面率を大きくすると、この疵を除去する工程が必要となる場合がある。
【０００４】
特許文献３に丸ビレット鋼片の目標直径ｄ（ｍｍ）を連続鋳片の短辺長さＣ（ｍｍ）の比ｄ／Ｃが０．５を超える場合には、オシレーションマーク深さが０．７ｍｍ以下で、長辺長さＡ（ｍｍ）を短辺長さＣ（ｍｍ）で除した矩形比Ａ／Ｃが１．５以上で、かつ次の（２）式を満たす断面の連続鋳造鋳片を用いて分塊圧延でのしわ疵防止方法が開示されている。
【０００５】
ｄ／Ｃ＜−０．０４１×（Ａ／Ｃ）＋０．９９７    …（２）
しかし、（２）式では、ｄ／Ｃの最大値は０．９３６であり、短辺長を超える直径の丸ビレットを製造することはできない。
一方、連続鋳造した鋼塊からビレットを製造するに際し、鍛造工程を追加する特許文献４および５の方法が開示されている。
【０００６】
特許文献４記載の方法では、オシレーションマークを実質的に消去するために、段落［０００７］〜［０００８］に記載の通り、圧下量としては１５〜４０ｍｍであり、断面が方形の場合には、その４面全てを圧下することを提案している。すなわち、素材（鋳片）の短辺長よりも小さい寸法へプレスすることが必要であり、その製品寸法は素材の短辺長よりも小さくなる。
【０００７】
特許文献５では、インゴットまたは連続鋳造ブルームを加熱して分塊圧延した後、中間圧延および仕上圧延を行って棒鋼を熱間圧延するさいに、全長にわたり鍛造する工程を任意に追加することを旨とした、内面欠陥の少ない棒鋼の製造方法が開示されている。
特許文献５記載の方法では、□４１０ｍｍのインゴットから、φ１７０〜２３０ｍｍの丸棒および□１５０〜２００ｍｍの角棒の製造結果が実施例が示されているのみであり、インゴット寸法４１０ｍｍよりも大きい寸法のビレットの製造が可能であることは明らかでない。
【特許文献１】特開平１０‐２９００１号公報
【特許文献２】特開平１０‐３４２０１号公報
【特許文献３】特開２００４‐２９８９３７号公報
【特許文献４】特開２００２‐３０７１０２号公報
【特許文献５】特開昭６１‐６７５０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献３〜５に記載の方法では、素材断面の最小寸法よりも小さな断面寸法のビレット（製品）を得るための技術しか開示されていない。すなわち、大きな寸法のビレットを製造するためには、鋳造で大きな断面の鋳片が必要となる。
しかし、連続鋳造では、鋳片の断面が大きくなるに従い、凝固時間が長くなるため、既存の連続鋳造設備で得られる断面には限界がある。鋳造速度を小さくすることで、鋳造断面を拡大できるが、生産性を大きく損なうこととなる。また、未凝固状態の距離を長くする方法や、凝固過程の冷却能力を増強する方法もあるが、既存設備の改造に大きな投資が必要となる。このため、連続鋳造で得られる断面サイズには限界がある。
【０００９】
このため、大きな寸法のビレットは、溶湯を鋳型に注入して製造する鋼塊（インゴット）を素材として製造せざるをえないままである。溶融、鋳型注入、凝固工程を繰り返すため生産能率が低く、また、連続鋳造に比べて非定常部が大きくなるため歩留が悪いといったことから、その製造コストが高くなるといった問題への解決手段は何ら開示されていず、この点が大きな課題であった。
【００１０】
本発明はこの課題を解決するためになされたものであり、素材鋳片の断面最小寸法以上の製品断面寸法を分塊圧延で得てなるビレットおよびこれを得るための製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者らは前記目的を達成すべく検討を重ね、素材鋳片の幅方向に鍛造方式の圧下を加えることにより、短辺側寸法が、素材鋳片よりも大きくなるとの知見を得、以下に示すビレットおよびその製造方法を創案した。
１．連続鋳造鋳片を素材として鍛造およびこれに次ぐ分塊圧延により製造されてなり、直径が前記素材の短辺長さ以上でかつ真円度が２．０％以内であるビレット。
【００１２】
２．前記連続鋳造鋳片の寸法が（１）式を満足することを特徴とする前項１に記載のビレット。
Ａ≧１．４４×（ｄ３／Ｃ２）  …（１）
Ａ：鋳片の長辺長さ（ｍｍ）、Ｃ：鋳片の短辺長さ（ｍｍ）、ｄ：ビレット直径（ｍｍ）
３．連続鋳造鋳片を、その長辺方向に鍛造した後に分塊圧延して前記連続鋳造鋳片の短辺長さ以上の直径を有するビレットとなすことを特徴とするビレットの製造方法。
【００１３】
４．前記連続鋳造鋳片の寸法が（１）式を満足することを特徴とする前項３に記載の方法。
Ａ≧１．４４×（ｄ３／Ｃ２）  …（１）
Ａ：鋳片の長辺長さ（ｍｍ）、Ｃ：鋳片の短辺長さ（ｍｍ）、ｄ：ビレット直径（ｍｍ）
５．連続鋳造鋳片を素材として鍛造およびこれに次ぐ分塊圧延により製造されてなり、短辺長さが前記素材の短辺長さ以上でかつ寸法精度が２．０％以内である角ビレット。
【００１４】
６．前記連続鋳造鋳片の寸法が（２）式を満足することを特徴とする前項５に記載の角ビレット。
Ａ≧１．４４×（Ｃｐ２Ａｐ／Ｃ２）  …（２）
Ａ：鋳片の長辺長さ（ｍｍ）、Ｃ：鋳片の短辺長さ（ｍｍ）、Ａｐ：角ビレットの長辺長さ（ｍｍ）、Ｃｐ：角ビレットの短辺長さ（ｍｍ）
７．連続鋳造鋳片を、その長辺方向に鍛造した後に分塊圧延して前記連続鋳造鋳片の短辺長さ以上の短辺長さを有する角ビレットとなすことを特徴とする角ビレットの製造方法。
【００１５】
８．前記連続鋳造鋳片の寸法が（２）式を満足することを特徴とする前項７に記載の方法。
Ａ≧１．４４×（Ｃｐ２Ａｐ／Ｃ２）  …（２）
Ａ：鋳片の長辺長さ（ｍｍ）、Ｃ：鋳片の短辺長さ（ｍｍ）、Ａｐ：角ビレットの長辺長さ（ｍｍ）、Ｃｐ：角ビレットの短辺長さ（ｍｍ）
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、素材鋳片をその長辺方向に鍛造した後に、分塊圧延を行うようにしたので、鋳片短辺長以上の直径を有するビレット（または鋳片短辺長以上の短辺長を有する角ビレット）を製造できるようになる。また、既存の連続鋳造設備で鋳造した鋳片から製造可能なビレット寸法範囲が拡大し、特に径の大きいビレットを大量に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のビレットの製造方法を、図１を用いて説明する。
連続鋳造にて矩形断面の鋳片（スラブ）１を製造する。以下、短辺長を厚さ、長辺長を幅、鋳造方向長を長さとする。この際、鋳片の厚さが小さいほど凝固完了までの時間が短くなり、鋳造速度を大きくすることができる。また、鋳片の幅が大きいほど同一鋳造速度でも単位時間あたりの鋳造重量が大きくなる。つまり、厚さが小さく、幅が大きい場合ほど、連続鋳造機での単位時間あたりの生産量が大きくなるので望ましい。
【００１８】
続いて、このスラブの幅を圧下し、中間断面材２を得る。ここで、圧下は鍛造方式でなければならない。鍛造方式では、圧下された材料は、厚さ方向および長さ方向に流動し、厚さおよび長さが増加する。厚さおよび長さ増加量の割合は圧下条件により変化し、特に長さ方向の変形を拘束すると、厚さ増加量が大きくなる。長さ方向の変形を拘束する方法としては、長さ方向に圧縮力を加える方法、鍛造金型の接触長を大きくする方法等がある。このように、幅方向に鍛造方式で圧下することにより、スラブ厚を増加することができる。
【００１９】
次いで、鍛造した後のスラブに、所定のビレット寸法への仕上げ加工を施す。この仕上げ加工は圧延方式（例えば分塊圧延方式）でなければならない。圧延方式では、スラブ長さ方向（中間断面材２’の長さ方向）に連続して加工を加えるため、全長均一な断面のビレット３を高効率に得ることができるためである。
また、種々の長辺長、短辺長のスラブを用いて、長辺を圧下後に分塊圧延を行い、丸ビレットを製造した結果を図２に示す。図２の（ａ）はビレット径φ２３０ｍｍ（略して２３０φ）、（ｂ）はビレット径φ２６０ｍｍ（略して２６０φ）、（ｃ）はビレット径φ３００ｍｍ（略して３００φ）の場合である。図中「ＯＫ」はビレット断面の真円度が確保されたこと、「ＮＧ」はそれが確保されなかったことを表す（後掲の表でも同じ）。真円度は、次式で定義される。
【００２０】
真円度＝最大直径偏差／呼称直径（×１００％）
ここで、最大直径偏差とは、長手方向の３箇所以上および周方向の４箇所以上の位置での直径測定データと呼称直径の差の絶対値のうち最大のものを意味する。
なお、圧下後の幅は、分塊圧延孔型の幅となるように、ビレット径毎に同一である。スラブ幅（鋳片長辺長）が小さい場合は、圧延孔型への充満が不充分であり、丸ビレット断面の真円度が確保されなかった。これらの結果を詳細に解析した結果、充満が確保される長辺長さは、（１）式を満たす範囲となっていた。図中の曲線は、（１）式右辺の計算値をプロットしたものである。
【００２１】
このように、本発明の製造方法によれば、連続鋳造した鋳片をその長辺方向に鍛造圧下するようにしたため、鋳片をそのまま素材とする場合に比べて短辺長さが増加した状態の分塊圧延用素材が得られるようになり、鋳片短辺長さ以上の直径をもち、真円度が２．０％以内である本発明のビレット、あるいは、鋳片短辺長さ以上の短辺長さをもち、寸法精度が２．０％以内である本発明の角ビレットを得ることができるようになる。
【００２２】
なお、寸法精度は、寸法精度（長辺）と寸法精度（短辺）とを含み、それぞれ次式で定義される。
寸法精度（長辺）＝最大長辺寸法偏差／呼称長辺寸法（×１００％）
寸法精度（短辺）＝最大短辺寸法偏差／呼称短辺寸法（×１００％）
ここで最大長辺（または短辺）寸法偏差とは、長手方向の３箇所以上の位置での長辺（または短辺）長さ測定データと呼称長辺（または短辺）寸法の差の絶対値のうち最大のものを意味する。
【００２３】
さらに、良好な断面形状のビレットを得るためには、鋳片寸法が（１）式を満足する（角ビレットの場合は鋳片寸法が（２）式を満足する）連続鋳造鋳片を素材とすることが望ましい。
【実施例１】
【００２４】
連続鋳造にて鋳造した厚２７０ｍｍ×幅７００ｍｍの鋳片１（スラブ）を素材として、φ３００ｍｍの丸ビレットの製造を行った。スラブＡ１は、スラブを幅鍛造により幅３１３ｍｍを目標に圧下した後、分塊圧延を実施した。その工程を図１に示す。スラブを幅鍛造した時点の中間断面材２で室温まで冷却し、測定した幅は３０７ｍｍ、幅中央部の厚さは最小値で４０６ｍｍであった。そのままでは、孔型から外れる懸念があり、分塊圧延では、スラブ短辺側の面を平坦なロールで３２０ｍｍまで圧延した後、孔型圧延を行った。
【００２５】
圧延材の直径は２９９〜３０１ｍｍの範囲に入っており、φ３００ｍｍの丸ビレットとして充分な真円度を有していた。
一方、スラブＢ１は、図４に示すように、分塊圧延機で幅を４００ｍｍまで圧下した後の中間断面材２’を９０度転回して、短辺側の面を３２０ｍｍの隙の平坦なロール間に通したが、ほとんど圧下されることはなく、引続き孔型圧延を実施した。圧延材には、スラブの短辺側だった部分で未充満が見られ、その部分の直径は２９０ｍｍであり、φ３００ｍｍのビレットにはならなかった。
【００２６】
次いで、各種サイズのスラブについて、鍛造でスラブ幅を圧下した後、分塊圧延で孔型圧延を実施した。条件を結果と合せて表１に示す。スラブ幅が比較的大きい本発明例１，２では２．０％以内の真円度が達成されており、なかでも（１）式を満足する本発明例２ではより良好な真円度が得られたが、スラブ幅が小さい比較例ではスラブ短辺側だった部分で未充満が見られ、真円度が劣っていた。
【００２７】
【表１】
2008229659.tif 000003
【実施例２】
【００２８】
連続鋳造にて鋳造した厚２７０ｍｍ×幅７００ｍｍの鋳片（スラブ）を素材として、３２０ｍｍ×３００ｍｍの角ビレットの製造を行った。スラブＡ２は、スラブを幅鍛造により、幅３２５ｍｍを目標に圧下した後、分塊圧延を実施した。スラブを幅鍛造した時点の中間断面材を室温まで冷却し、測定した幅は３２０ｍｍ、幅中央部の厚さは最小値で４０１ｍｍであった。分塊圧延では、スラブ短辺側の面を３００ｍｍまで、幅３２０ｍｍの孔型で圧延を実施した。
【００２９】
圧延材は、短辺長が２９８ｍｍ〜３００ｍｍ、長辺長が３１８ｍｍ〜３２１ｍｍの範囲に入っており、３２０ｍｍ×３００ｍｍの角ビレットとして充分な寸法精度を有していた。
一方、スラブＢ２は、スラブＡ２の分塊圧延時と同様に幅３２０ｍｍの孔型でスラブ長辺側を３００ｍｍまで圧下したが、孔型幅への充満が不足し、スラブ短辺側寸法は２９０ｍｍまでしか増加しなかった。さらに、スラブＣ２は、幅３００ｍｍの孔型を用いて、スラブ長辺側を３２０ｍｍまで圧延したが、この際も孔型幅へは充満せず、２８９ｍｍまでしか、スラブ短辺側寸法は増加しなかった。このように、スラブＢ２，Ｃ２はどちらも３２０ｍｍ×３００ｍｍの角ビレットにはならなかった。
【００３０】
次いで、各種サイズのスラブについて、鍛造でスラブ幅を圧下した後、分塊圧延で孔型圧延を実施した。条件を結果と合せて表１に示す。スラブ幅が比較的大きい本発明例１，２では２．０％以内の寸法精度が達成されており、なかでも（２）式を満足する本発明例２ではより良好な寸法精度が得られたが、スラブ幅が小さい比較例ではスラブ短辺側だった部分で未充満が見られ、寸法精度が劣っていた。
【００３１】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のビレットの製造方法を示す模式図である。
【図２】スラブ寸法と製品ビレット品質の関係を示すグラフである。
【図３】従来の分塊圧延での鋼片表面しわ疵の発生機構を示す模式図である。
【図４】比較例のビレットの製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  鋳片（スラブ、連続鋳造鋳片）
２，２’  被圧延材料（幅圧下後の中間断面材）
３  ビレット
【図１】
2008229659.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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