(57)【要約】【課題】スクラップを鉄源として使用した場合に鋼中に混入するＣｕが熱間圧延時の表面に濃化溶融して起きる赤熱脆性を防止し、表面品位のすぐれた鋼材を得ること。【解決手段】Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下含有する鋼材を熱間圧延に先立ち加熱する方法において、鋼材の表面の最低温度が１０８０℃以上である状態で、水蒸気が５容量％以下である酸化性雰囲気内で鋼材を加熱する鋼材の加熱方法。また、Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下含有する鋼材を熱間圧延に先立ち加熱する方法において、鋼材を、燃焼ガスによる加熱と、鋼材の表面の最低温度が１０８０℃以上である状態で鋼材表面の最低温度Ｔ（Ｋ）と下記の関係で示される時間ｔ（分）以上の間、水蒸気が５容量％以下の酸化性雰囲気内での加熱を、それぞれ少なくとも１回行うことを少なくとも１回以上繰り返す鋼材の加熱方法。Ｌｏｇ１０（ｔ）＝−０．００３０１×（Ｔ−２７３）＋４．０１【選択図】　　　　図１
2004027356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下含有する鋼材を熱間圧延に先立ち加熱する方法において、鋼材の表面の最低温度が１０８０℃以上である状態で、水蒸気が５容量％以下である酸化性雰囲気内で鋼材を加熱することを特徴とする鋼材の加熱方法。
【請求項２】
Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下含有する鋼材を熱間圧延に先立ち加熱する方法において、鋼材を、燃焼ガスによる加熱と、鋼材の表面の最低温度が１０８０℃以上である状態で鋼材表面の最低温度Ｔ（Ｋ）と下記の関係で示される時間ｔ（分）以上の間、水蒸気が５容量％以下の酸化性雰囲気内での加熱を、それぞれ少なくとも１回行うことを少なくとも１回以上繰り返すことを特徴とする鋼材の加熱方法。
Ｌｏｇ１０（ｔ）＝−０．００３０１×（Ｔ−２７３）＋４．０１
【請求項３】
Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下含有する鋼材を熱間圧延に先立ち加熱する方法において、鋼材を、燃焼ガスによる加熱と、鋼材の表面の最低温度が１０８０℃以上である状態で鋼材表面の最低温度Ｔ（Ｋ）と下記の関係で示される時間ｔ（分）以上の間大気雰囲気中での保持を、それぞれ少なくとも１回行うことを特徴とする鋼材の加熱方法。
Ｌｏｇ１０（ｔ）＝−０．００３０１×（Ｔ−２７３）＋４．０１
【請求項４】
Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下含有する鋼材を熱間圧延に先立ち加熱する方法において、鋼材を、燃焼ガスによる加熱と、鋼材の表面の最低温度が１０８０℃以上である状態で鋼材表面の最低温度Ｔ（Ｋ）と下記の関係で示される時間ｔ（分）以上の間、水蒸気が５容量％以下の酸化性雰囲気内で、間接加熱、誘導加熱または通電加熱のいずれか１種の電気加熱による加熱または保熱を、それぞれ少なくとも１回行うことを特徴とする鋼材の加熱方法。
Ｌｏｇ１０（ｔ）＝−０．００３０１×（Ｔ−２７３）＋４．０１
【請求項５】
化学式がＣｍＨｎＯｌで表される物質、Ｈ２のいずれか一方または双方を用いて、水蒸気を５容量％以下含有する酸化性雰囲気とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鋼材の加熱方法。
但し、ｍ，ｎ，ｌ≧０である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣｕを含有する鋼材を熱間圧延する際のＣｕに起因する赤熱脆性を防止する鋼材の加熱方法であり、熱間圧延時の鋼材の加熱時に鋼材表面へのＣｕ濃化を抑制して赤熱脆性を防止して表面形状の優れた鋼材を得る方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼材料の鉄源としてスクラップが利用されると、スクラップに含まれるＣｕが鋼材に混入する。ＣｕはＦｅよりも貴な金属であり、熱間圧延時に施される鋼材の加熱時に酸化されず表面に生成するスケールと地鉄界面濃化し、濃化量が多くＣｕの融点である１０８０℃よりも高い温度で加熱されるとＣｕが溶融したまま析出して、圧延時に溶融した液相のＣｕが鋼材の粒界に侵入して、圧延時のせん断応力や引張応力に耐えられなくなり、鋼材表面に割れを生じる赤熱脆性の問題が起きることが知られている。Ｃｕは精錬による除去が困難であり、この問題を回避するためにＣｕを含有するスクラップの使用量が制限されている。しかしながら、鋼材を製造する際のエネルギー消費量や蓄積された鋼材スクラップ量の増加を考えると、今後、鉄源としてより多くのスクラップを使用することが望まれ、Ｃｕを含有しても赤熱脆性が発生しない製造方法の開発が望まれている。
【０００３】
熱間圧延に先立ち鋼材は加熱される。通常、加熱は燃焼ガス雰囲気で行われる。燃焼ガスには酸素、水蒸気、二酸化炭素などの酸化性ガスを含むために、高温で鋼材表面にはスケールが生成する。スケールは主に鉄の酸化物で表層からヘマタイト、マグネタイト、ウスタイトの３層からなる。鉄が高温で酸化する際に、Ｃｕ，Ｎｉなどの鉄より貴な金属は酸化されずスケールと地鉄の界面に濃化する。Ｃｕはγ鉄中に数％程度の溶解度しかなく、それ以上に濃化した場合はＣｕが金属相として析出する。Ｃｕの融点は１０８０℃であるが、通常の加熱はそれ以上の温度で行われるために溶融状態のＣｕがスケール地鉄界面に生成する。この液相のＣｕは圧延時に鋼材の粒界に侵入して熱間圧延時のせん断応力や引っ張り応力に耐えられなくなり鋼材表面に割れが発生する。
【０００４】
このＣｕ起因の赤熱脆性を防止するには、Ｎｉ添加が有効であることが知られている。これはＮｉを添加することで鋼中のＣｕの溶解度を増すために、Ｃｕの析出を抑制できるからである。
また、特許文献１ではＳｉの添加も赤熱脆性防止に効果があるとしている。Ｓｉはスケールと地鉄界面付近でファイアライトを生成し、１１７０℃以上でスケール中のウスタイトとの反応で液相を生成させる。この液相中にＣｕの液相が取り込まれるために、Ｃｕの地鉄粒界への侵入が抑制されるからである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２９７０２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
Ｎｉを添加してＣｕ起因の赤熱脆性を防止する方法は、Ｎｉは高価な金属であるためにコスト増加につながる。
また、Ｓｉを添加した鋼材はスケールの剥離性が悪く、高圧水によるスケールの剥離が困難となり、細かいスケールが残留し鋼材表面が赤くなり外観を損なう問題がある。さらには、その後の酸洗でスケールが溶解しがたく、Ｓｉを添加する方法は酸洗工程の生産性を低下させる問題がある。
本発明は、スクラップを鉄源として使用した場合に鋼中に混入するＣｕが熱間圧延時の表面に濃化溶融して起きる赤熱脆性を防止し、表面品位のすぐれた鋼材を得ることができる鋼材の加熱方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の要旨は、
（１）Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下含有する鋼材を熱間圧延に先立ち加熱する方法において、鋼材の表面の最低温度が１０８０℃以上である状態で、水蒸気が５容量％以下である酸化性雰囲気内で鋼材を加熱することを特徴とする鋼材の加熱方法。
（２）Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下含有する鋼材を熱間圧延に先立ち加熱する方法において、鋼材を、燃焼ガスによる加熱と、鋼材の表面の最低温度が１０８０℃以上である状態で鋼材表面の最低温度Ｔ（Ｋ）と下記の関係で示される時間ｔ（分）以上の間、水蒸気が５容量％以下の酸化性雰囲気内での加熱を、それぞれ少なくとも１回行うことを少なくとも１回以上繰り返すことを特徴とする鋼材の加熱方法。
Ｌｏｇ１０（ｔ）＝−０．００３０１×（Ｔ−２７３）＋４．０１
（３）Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下含有する鋼材を熱間圧延に先立ち加熱する方法において、鋼材を、燃焼ガスによる加熱と、鋼材の表面の最低温度が１０８０℃以上である状態で鋼材表面の最低温度Ｔ（Ｋ）と下記の関係で示される時間ｔ（分）以上の間大気雰囲気中での保持を、それぞれ少なくとも１回行うことを特徴とする鋼材の加熱方法。
Ｌｏｇ１０（ｔ）＝−０．００３０１×（Ｔ−２７３）＋４．０１
（４）Ｃｕを０．０５質量％以上３質量％以下含有する鋼材を熱間圧延に先立ち加熱する方法において、鋼材を、燃焼ガスによる加熱と、鋼材の表面の最低温度が１０８０℃以上である状態で鋼材表面の最低温度Ｔ（Ｋ）と下記の関係で示される時間ｔ（分）以上の間、水蒸気が５容量％以下の酸化性雰囲気内で、間接加熱、誘導加熱または通電加熱のいずれか１種の電気加熱による加熱または保熱を、それぞれ少なくとも１回行うことを特徴とする鋼材の加熱方法。
Ｌｏｇ１０（ｔ）＝−０．００３０１×（Ｔ−２７３）＋４．０１
（５）化学式がＣｍＨｎＯｌで表される物質、Ｈ２のいずれか一方または双方を用いて、水蒸気を５容量％以下含有する酸化性雰囲気とすることを特徴とする（１）または（２）記載の鋼材の加熱方法。
但し、ｍ，ｎ，ｌ≧０である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明は、鋼中に微量に含まれるＣｕが、鋼材を加熱してスケールが生成する際に、鋼の酸化速度を遅くして、Ｃｕを鋼中に分散させることで、スケール／地鉄の界面にＣｕが濃化することを抑制して、Ｃｕに起因する熱間圧延時の赤熱脆性を防止するものである。
加熱中に生成するスケールは一般に表層からヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、ウスタイト（ＦｅＯ）の３層からなることが知られている。それらの比は通常１：４：９５になる。
【０００９】
鋼中に含まれるＣｕは鉄より貴な金属であるため、加熱時に酸化されずにスケール／地鉄界面に濃化する。Ｃｕはオーステナイトの鉄中に数％程度の溶解度しかなく、それ以上に濃化した場合はＣｕの金属相が析出する。Ｃｕの融点は１０８０℃であるが、通常の熱間圧延時の加熱ではそれ以上の温度で行われるために溶融状態のＣｕがスケール／地鉄界面に生成する。溶融したＣｕは熱間圧延時に地鉄の粒界に侵入し圧延で鋼材表面に割れが発生し表面疵になる。この問題は赤熱脆性として知られている。
【００１０】
本発明者らは鋼材を水分含有量の少ないドライな雰囲気で加熱した場合、スケール／地鉄界面へのＣｕの濃化を抑制でき、Ｃｕ起因の赤熱脆性の発生を防止できることを見いだした。その原理を以下に説明する。
水蒸気を多く含有する雰囲気にて生成するスケールは外層スケールと内層スケールからなる。スケールが表層からヘマタイト、マグネタイト、ウスタイトの３層からなることはすでに述べたが、スケール全体はヘマタイトからウスタイトの上部までからなる外層スケールとウスタイト下部からなる内層スケールに区別できる。白金などの酸化されない物質をマーカーとして酸化前に鋼材表面に置いた場合、酸化してスケールが生成した後にマーカーが存在する位置が外層スケールと内層スケールの境界である。これは、マーカーから上部のスケールはスケール内を鉄イオンが外方に拡散することで成長する外層スケールであり、マーカーから下部は酸素源がスケール内を内方に移動して成長する内層スケールであることを示している。外層スケールは比較的緻密なスケールであるが、内層スケールはボイドを多く含むポーラスなスケールという特徴がある。
【００１１】
内層スケールは水蒸気が作用して生成する。水蒸気は鋼材を酸化させる際に酸素と同時に水素を放出する。放出された水素はスケール内を拡散してスケール／地鉄界面でスケールのもつ酸素と結合して水蒸気を生成する。この水蒸気が地鉄を直接酸化することで内層スケールが生成される。
また、内層スケールはボイドを多く含む構造である。外層スケールの生成の際にＦｅイオンがスケールを外方に拡散するが、それと同時に外方から空孔がスケール内を内方に拡散する。この空孔はスケール／地鉄界面で消滅するかあるいは空孔が集まってボイドを形成する。内層スケールは上述したように水蒸気の酸素源が直接地鉄を酸化させて成長するために、ボイドは内層スケール内に順次とりこまれていく。従って内層スケールはボイドの多いポーラスな構造となる。
【００１２】
水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気で酸化した場合には内層スケールが生成しにくい。これは内層スケール生成に必要な水素が発生しにくいためである。この場合白金などのマーカーを置いて鋼材を高温で酸化させた場合、マーカーはほぼスケール／地鉄界面に存在しスケールが外層スケールのみからなり内層スケールが生成しにくいことがわかる。
水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気での酸化の場合、ヘマタイト、マグネタイト、ウスタイトの厚みの比が１：４：９５ではなく、ヘマタイト、マグネタイトが厚く、ウスタイトが薄い構造になる。これは時間の進行とともにウスタイトの厚みがうすく変化していく。この場合スケール地鉄界面で空孔が集まりミクロなボイドを生成する。このボイドは内層スケールの生成が抑制されているために、界面でさらに集積してスケール／地鉄界面にギャップを生成する。その結果スケール生成に必要な地鉄からスケールへの鉄イオンの供給が断たれることになる。しかし、鋼材が酸化雰囲気にさらされているために、ウスタイトがマグネタイトに、あるいはマグネタイトがヘマタイトに変化することで鉄イオンを放出して酸化を継続させる。従って、徐々にヘマタイトとマグネタイトが厚くなり、ウスタイトが薄くなっていく。この場合の酸化速度は、酸化量が時間の平方根に比例して進行する、通常の放物線則での酸化と比べるとはるかに遅くなる。
【００１３】
通常、鉄が放物線則で酸化する場合では、ヘマタイト、マグネタイト、ウスタイトの各層の厚みが１：４：９５になり、その比はほぼ各層内の拡散係数の比によって決まることが知られている。すなわちウスタイトと比較するとヘマタイトとマグネタイト内の拡散ははるかに遅いことを示している。この場合酸化速度はスケール厚の大部分を占めるウスタイト内の鉄の拡散が律速される。それに対して水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気での酸化では、スケール内で拡散の遅いヘマタイトやマグネタイトの層が厚くなり、スケール全体としての酸化速度が水蒸気の多い雰囲気での酸化の場合よりも遅くなっていることを示している。
【００１４】
スケール／地鉄界面へのＣｕの濃化挙動を考える上で、酸化の進行以外にＣｕの鋼中への拡散を考えることが重要である。鉄が選択的に酸化されることによりスケール／地鉄界面にＣｕは濃化しようとする。その一方で濃化したＣｕは鋼中に拡散しようとする。前者のＣｕの濃化する速度よりも後者のＣｕの鋼中への拡散速度が速い場合には、Ｃｕはスケール／地鉄界面に析出せずに鋼中に固溶したままの状態を保つことができる。
すなわち、水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気とすることで酸化の進行が遅くなり、スケール／地鉄界面に濃化したＣｕは鋼中に拡散することになり、スケール／地鉄界面でのＣｕの析出を防止することができる。
【００１５】
Ｃｕが０．０５質量％未満の鋼材の場合は、通常の加熱炉での加熱を行っても含有するＣｕ濃度が少ないためにＣｕ起因の赤熱脆性は発生しない。酸化によるスケール／地鉄界面へのＣｕの濃化速度は鋼中のＣｕの濃度に比例する。このため、Ｃｕ濃度が３質量％を越える場合、水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気としてもＣｕの濃化速度を十分に抑制することができず、圧延時に赤熱脆性が発生する。したがって、本発明の効果のあるＣｕ濃度は０．０５質量％以上３質量％以下である。
【００１６】
本発明にて内層スケールの生成量を低減してスケール／地鉄界面へのＣｕの濃化を抑制できる雰囲気中の水蒸気濃度は５容量％以下である。水蒸気濃度が５容量％を越えると酸化速度を十分に抑制することができず、Ｃｕのスケール／地鉄界面へのＣｕの濃化を抑制しにくくなり本発明の効果を達成できない。スケール／地鉄界面へのＣｕの濃化抑制効果は水蒸気濃度が低いほどその効果をより多く得ることができる。従って、本発明の効果をさらに得るためには水蒸気濃度が２容量％以下であることが好ましく、表面に厳格な品質を求められる鋼材などの場合には０．５容量％以下であるとさらによい。また、本発明の原理から酸化させる水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気中の水蒸気濃度の下限を規定するものではない。従って本発明の効果を発揮する酸化させるドライな雰囲気中の水蒸気濃度は５容量％以下、望ましくは２容量％以下、さらに望ましくは０．５容量％以下である。
【００１７】
Ｃｕの濃化を抑制させるドライな雰囲気中での処理時には雰囲気が酸化性でなければならない。これは本発明が酸化雰囲気で鉄上のスケール生成に関する現象を利用するためである。したがって、この酸化性雰囲気には５容量％以下、望ましくは２容量％以下、さらに望ましくは０．５容量％以下の水蒸気以外に、酸素や二酸化炭素等の酸化性ガスを含んでいる必要がある。
また、本発明では、スケール／地鉄界面に濃化して液相として析出するＣｕを抑制することを目的としており、本発明による加熱はＣｕの融点である１０８０℃以上で行う必要がある。
【００１８】
次に、水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気中での好ましい酸化時間と鋼材表面温度の関係について説明する。水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気中での酸化はＣｕを鋼中に十分拡散させるという点から酸化時間を長くすることが好ましい。また、拡散は温度が高いほど速い。そこでスケール／地鉄界面のＣｕを鋼中に十分に拡散させるための時間を、温度の関数として求めたところ、時間ｔ（分）は温度Ｔ（Ｋ）との関係で次式のように表されることがわかった。
Ｌｏｇ１０（ｔ）＝−０．００３０１×（Ｔ−２７３）＋４．０１
【００１９】
従って、鋼材表面温度に対応して上式で表される時間ｔ分以上ドライな雰囲気での酸化を継続することが好ましい。この水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気での酸化時の雰囲気中の水蒸気は５容量％以下である必要があり、望ましくは２容量％以下、０．５容量％以下とすればさらに好ましい。また、本発明は加熱する鋼材の全表面に効果があることが望まれる。従って、水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気での酸化による処理は、鋼材表面の最低温度部の温度が１０８０℃以上であること、さらに、上式で規定される水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気での保持時間ｔ（分）も鋼材の最低温度部で規定される。
鋼材表面の温度は放射温度計によって容易に測定することができる。また、炉内の温度分布から鋼材の温度分布を熱伝導計算で求めることもできる。
【００２０】
鋼材の加熱は燃焼ガス雰囲気で行われる。燃料にはコークス炉ガスやＬＮＧなどが使われ、燃焼ガス中の水蒸気濃度は１０〜２０容量％程度になることが一般的である。従って、水蒸気濃度が５容量％以下、好ましくは２容量％以下、さらに好ましくは０．５容量％以下となるドライな雰囲気での酸化を別途少なくとも１回行う必要がある。この水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気での酸化は、水蒸気を多く含むウェットな雰囲気での酸化を行う前、途中あるいは終了後のいずれの時期に行っても良く、さらには複数回行ってもその効果を得ることができ、その順序や回数は特に規定するものではない。これは水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気での加熱にてＣｕを鋼中に拡散させることで、その後水蒸気含有量の多いウェットな雰囲気としてもＣｕの析出量を低減させることができるからである。
【００２１】
水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気での酸化を実現する別の形態として、鋼材を大気中に保持する方法がある。通常大気中に含まれる水蒸気濃度は３容量％以下であり、加熱される鋼材は熱容量が大きく大気に放置するだけでも水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気での酸化が進行する。この場合、熱効率の観点から鋼材を断熱材で囲みながら酸化させることあるいは電気炉内で酸化を行うことが好ましい。この場合、水蒸気を多く含むウェットな雰囲気での酸化を行う前、途中、あるいは終了後のいずれかの時期に行っても良く、さらには複数回行ってもその効果を得ることができ、その順序や回数は特に規定するものではない。
【００２２】
また、鋼材を水蒸気含有量の少ないドライな酸化性雰囲気内に保持しながら、電気炉での加熱や保熱あるいは誘導加熱や通電加熱のような電気での加熱や保熱をする方法を用いてもＣｕの濃化を抑制することができる。この場合も、上記と同様に、水蒸気を多く含むウェットな雰囲気での酸化を行う前、途中、あるいは終了後のいずれかの時期に行っても良く、さらには複数回行ってもその効果を得ることができ、その順序や回数は特に規定するものではない。
【００２３】
さらに、燃焼時に水蒸気を発生量の少ないＣＯガス主体の燃料を用いることでも水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気での酸化を行うことができる。燃料はメタン（ＣＨ４）やプロパン（Ｃ３Ｈ６）や一酸化炭素（ＣＯ）などＣｍＨｎＯｌで表される気体や液体、水素（Ｈ２）を含有するものを用いても良い。ここで、ＣｍＨｎＯｌについてはｍ，ｎ，１≧０であり、ｍ，ｎ，１が同時に０の場合は含まない。また、ｍ，ｎ，ｌそれぞれの上限は、特に規定するものではなく、使用する条件で燃焼するものを適宜選定すれば良い。上記記載の燃料は、燃焼によりＣＯ２、Ｈ２Ｏのいずれか一方または両方となる。燃焼ガスを水蒸気含有量の少ないドライな雰囲気とするためにはＣＯなど分子中にＨを含有しない成分の多い燃料を使うことで達成することができる。
【００２４】
【実施例】
［実施例１］
化学成分として質量％でＣ：０．００２％，Ｓｉ：０．０１％，Ｍｎ：０．０６％，Ｐ：０．０１％，Ｓ：０．００７％，Ｃｕ：１．０％，Ｎｉ：０．０４％，Ｃｒ：０．０６％を含有する鋼材を直接通電加熱にて１１５０℃まで加熱して１時間保定した。その時の雰囲気を大気として大気中の水蒸気濃度を変えて加熱した。その後スケールを高圧水で除去後、熱間圧延を施した。熱間圧延後の赤熱脆性による表面割れの発生有無は表１の通りであった。本発明によりＣｕを含有する鋼材であっても熱間圧延時に赤熱脆性による表面割れが発生しないことがわかる。
【００２５】
【表１】
2004027356.tif 000003
【００２６】
［実施例２］
化学成分として質量％でＣ：０．０５％，Ｓｉ：０．００６％，Ｍｎ：０．２５％，Ｐ：０．０２％，Ｓ：０．００５％，Ｃｕ：３．０％，Ｎｉ：０．０６％，Ｃｒ：０．０３％を含有する鋼材を、ＬＮＧを燃料とする加熱炉にて１２００℃まで加熱して１時間保定した。加熱炉から抽出後直ちに、誘導加熱にて１２３０℃まで加熱した。加熱時間は２分４０秒とした。この誘導加熱時の雰囲気条件を各種変えた。また比較例として誘導加熱を行わずＬＮＧでの燃焼加熱のみの条件も行った。誘導加熱後スケールを高圧水で除去後、熱間圧延を施した。熱間圧延後の赤熱脆性による表面割れの発生有無は表２の通りであった。本発明によりＣｕを含有する鋼材であっても熱間圧延時に赤熱脆性による表面割れが発生しないことがわかる。
【００２７】
【表２】
2004027356.tif 000004
【００２８】
［実施例３］
化学成分として質量％でＣ：０．０５２％，Ｓｉ：０．００３％，Ｍｎ：０．２５％，Ｐ：０．０１％，Ｓ：０．００６％，Ｃｕ：１．６％，Ｎｉ：０．０１％，Ｃｒ：０．０２％を含有する鋼材を、コークス炉ガスを燃料とする加熱炉にて１２３０℃まで加熱して３０分保定した。加熱炉から抽出後、断熱材で覆った保熱カバー内に鋼材を置き３分間保持した。保熱カバー内には０．７容量％の水蒸気を含む大気雰囲気とした。保熱後、高圧水でスケールを除去して熱間圧延を行った。また比較例として加熱後、すぐに熱間圧延を施した。その結果、本発明例である保熱カバー内で保持した鋼材表面には赤熱脆性による表面割れの発生はなく、比較例である保熱を行わなかった鋼材表面には赤熱脆性による表面割れが発生していた。
【００２９】
［実施例４］
化学成分として質量％でＣ：０．０４％，Ｓｉ：０．０１％，Ｍｎ：０．３０％，Ｐ：０．０１％，Ｓ：０．０１％，Ｃｕ：０．７％，Ｎｉ：０．０４％，Ｃｒ：０．０７％を含有する鋼材を、ＣＯガスを主成分とする燃料として用いる加熱炉にて１１００℃まで加熱して１時間保定した。この時の燃焼ガス中の水蒸気濃度は２．０容量％であった。加熱後スケールを高圧水で除去後、熱間圧延を施した。また比較例としてＬＮＧを燃料とする加熱炉で同様に加熱し圧延を行った。この時の燃焼ガス中の水蒸気濃度は１８容量％であった。その結果、本発明例であるＣＯを燃料として加熱した鋼材表面には赤熱脆性による表面割れの発生はなく、ＬＮＧを燃料として加熱した比較例では表面に赤熱脆性による表面割れが発生した。
【００３０】
［実施例５］
化学成分として質量％でＣ：０．１７％，Ｓｉ：０．２５％，Ｍｎ：１．２％，Ｐ：０．０１６％，Ｓ：０．００３％，Ｃｕ：０．２３％，Ｎｉ：０．０１％，Ｃｒ：０．０２％を含有する鋼材を、図１に示すような３つのゾーン分割した加熱炉で加熱した。１ゾーンでは燃料にＬＮＧガスを用いた。２ゾーンでは燃料としてＣＯを主成分とする燃料を用いた。３ゾーンではＬＮＧを燃料として用いた。１ゾーンおよび３ゾーン内の雰囲気中の水蒸気濃度は１８容量％であった。２ゾーンの水蒸気濃度は２．３容量％であった。鋼材は１ゾーンで１２５０℃まで加熱し、２ゾーンでは１５分間で１２８０℃まで加熱し、３ゾーンで１２８０℃のまま１０分間保持した。加熱後高圧水でスケール後除去後熱間圧延を行った。また、比較例として１，２，３ゾーンともＬＮＧを燃料として同様の温度パターンで加熱した場合も実施した。その結果、２ゾーンをＣＯガスを主成分とする燃料で加熱した本発明では熱間圧延後の鋼材表面に赤熱脆性による表面割れは発生しなかったが、１，２，３ゾーンともＬＮＧガスで加熱した比較例では表面に赤熱脆性による表面割れが発生した。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、Ｃｕを含有した鋼材であっても熱間圧延の加熱時に、表面にＣｕが濃化することを抑制して圧延時の赤熱脆性による表面割れの発生を防止することができ、鉄源としてＣｕを含むスクラップを多く使用しても、表面疵のない鋼材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する加熱炉で、加熱炉内が３つのゾーン分割されており、ゾーン毎に異なった燃料を用いることができ、ゾーン間の雰囲気を分割することができる。１ゾーンと３ゾーンではＬＮＧガスを、２ゾーンではＣＯを主成分の燃料またはＬＮＧを用いて加熱する。
【符号の説明】
１：加熱炉　　　　　　　　　　　２：仕切壁
３：鋼材　　　　　　　　　　　　４：バーナー
【図１】
2004027356.tif 000005