(57)【要約】【課題】連続鋳造した肌焼鋼のブルームをブルームのまま加熱炉に送入する熱間圧延において、肌焼鋼材製品の同期生産を可能として、製造工程の合理化を図ることができ、かつ鋼材製品の表面キズの発生の低減が可能となる。【解決手段】連続鋳造で製造したブルームをブルームのまま加熱炉に送入して、分塊圧延する肌焼鋼材製品の製造方法において、下記の関係式（Ａ’）乃至（Ｄ’）による表面温度Ｔ１と圧下量δによって操業することを特徴とする肌焼鋼材製品の製造方法。ΔＴ≦（１．４×Ｔ１−１４７０）×（０．００５×δ＋０．９）・・・（Ａ’）１０５０℃≦Ｔ１≦１２５０℃　　　　　　　　　　・・・（Ｂ’）δ≦Ｈ×０．２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｃ’）ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ０　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｄ’）ここに、　Ｔ１　：ブルームの表面温度　℃Ｔ０　：ブルームの中心温度　℃δ　　：圧下量　　ｍｍＨ　　：ブルームの圧下方向寸法　ｍｍ【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼片素材を加熱し、分塊圧延する鋼材製品の製造方法において、
下記の関係式（Ａ）乃至（Ｄ）によって求められる表面温度Ｔ１と圧下量δによって操業することを特徴とする鋼材製品の製造方法。
ΔＴ≦（ａ×Ｔ１−ｂ）×（ｃ×δ＋ｄ）　　　　　　　　　・・・（Ａ）
ｅ≦Ｔ１≦ｆ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｂ）
δ≦Ｈ×ｇ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｃ）
ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｄ）
ここに、　Ｔ１　：鋼片素材の表面温度　℃
Ｔ０　：鋼片素材の内部温度　℃
δ　　：圧下量　　ｍｍ
Ｈ　　：鋼片素材の圧下方向寸法　ｍｍ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ：鋼片素材の鋼種により定まる定数
【請求項２】
上記鋼材製品の鋼種が肌焼鋼であり、上記定数が、
ａ：１．４　　ｂ：１４７０　　ｃ：０．００５
ｄ：０．９　　ｅ：１０５０　　ｆ：１２５０
ｇ：０．２
であることを特徴とする請求項１に記載の鋼材製品の製造方法。
【請求項３】
上記鋼片素材が連続鋳造によるブルームであることを特徴とする請求項１に記載の鋼材製品の製造方法。
【請求項４】
上記鋼片素材が連続鋳造法によるブルームであることを特徴とする請求項２に記載の鋼材製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳法または造塊・分塊法で製造した鋼片素材を加熱し、分塊圧延する方法において、表面キズの発生を防止する鋼材製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鋼板や条鋼といった鋼製品を製造するには、まず高炉から取出された銑鉄や鉄屑を、転炉や電気炉などの製鋼炉で溶解精錬し、連続鋳造や造塊、分塊によってスラブ、ブルーム、ビレット等の鋼片素材が製造される。
【０００３】
そして、スラブ、ブルーム、ビレット等の鋼片素材をさらに高品質、高強度および圧延により結晶粒を微細化する組織制御を目的に、これらの鋼片素材を加熱炉に送入・加熱し、熱間圧延により鋼板、条鋼等の鋼製品に加工されるが、生産性、歩留り、省エネルギーなどの点で優れた連続鋳造法が多く採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鋼材製品の製造工程において、各製造工程が完全に同期するように加熱、圧延等の条件を設定することには困難性があり、特に連続鋳造法の場合、上記の銑鉄、精錬鋳造、圧延の工程に同期させて、鋳造速度、加熱在炉時間、加熱炉抽出温度の総ての条件を一定にして操業することは極めて困難であり、圧延時のブルーム表面のγ粒径やブルーム温度の条件が適切な値から外れると、鋼の表面に表面キズが発生し最終製品において表面キズという欠陥が生じる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、連続鋳造法や造塊・分塊法によるブルーム、スラブ等の表面温度、中心温度、圧下量等に種々の検討を加えて、上記欠陥の発生のない鋼製品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、連続鋳造法のみならず、造塊・分塊法にも適用でき、また低炭素鋼、中炭素鋼等の鋼種の異なる各種の鋼材製品に適用でき、さらにブルームのみならず、スラブ、ビレット等の各種鋼片素材に適用可能でなものである。
【０００７】
これらの目的を達成するための第１の発明は、鋼片素材を加熱し、分塊圧延による鋼材製品の製造方法において、下記の関係式（Ａ）乃至（Ｄ）による表面温度Ｔ１と圧下量δによって操業することを特徴とする鋼材製品の製造方法である。
【０００８】
ΔＴ≦（ａ×Ｔ１−ｂ）×（ｃ×δ＋ｄ）　　　　　　　　・・・（Ａ）
ｅ≦Ｔ１≦ｆ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｂ）
δ≦Ｈ×ｇ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｃ）
ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ０　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｄ）
ここに、　Ｔ１　：鋼片素材の表面温度　℃
Ｔ０　：鋼片素材の中心温度　℃
δ　　：圧下量　　ｍｍ
Ｈ　　：鋼片素材の圧下方向寸法　ｍｍ
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ：鋼片素材の鋼種により定まる定数第２の発明は、第１の発明に係る鋼材製品の製造方法において、上記鋼材製品の鋼種が肌焼鋼であり、上記定数が、
ａ：１．４　　ｂ：１４７０　　ｃ：０．００５
ｄ：０．９　　ｅ：１０５０　　ｆ：１２５０
ｇ：０．２
であることを特徴とする鋼材製品の製造方法である。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明に係る鋼材製品の製造方法において、上記鋼片素材が連続鋳造法によるブルームであることを特徴とする鋼材製品の製造方法である。
【００１０】
第４の発明は、第２の発明に係る鋼材製品の製造方法において、上記鋼片素材が連続鋳造法によるブルームであることを特徴とする肌焼鋼材製品の製造方法である。
【００１１】
以下、本発明者が上記の関係式（Ａ）乃至（Ｄ）を見出した背景について説明する。
【００１２】
上記の関係式（Ａ）乃至（Ｄ）、一方ではブルームの分解圧延時の操業条件と表面のキズ個数との関係を調査し、他方ではＣＡＥ解析による鋼材の中心温度の推定を行い、両者の結果を対比して表面キズの発生しない操業条件を検討した結果見出したものである。
【００１３】
図１は本実施の形態に係る上記の関係式（Ａ）乃至（Ｄ）を見出すに至った調査・解析のフロー図であり、以下図１に基づいて説明する。
（１）ＳＴＥＰ１
製鋼の溶湯を連続鋳造法または造塊・分塊により所定の断面を有するブルーム、ビレット、スラブといった鋼片素材に加工した。
（２）ＳＴＥＰ２
次に、所定の表面温度に達している鋼片素材をスプレー冷却または空冷して所定の表面組織を得るようにした。
（３）ＳＴＥＰ３
次に、連続加熱炉で鋼片素材を所定の温度で所定の時間加熱し、均一な温度にした。
（４）ＳＴＥＰ４
次に、鋼片素材を鋼板、条鋼、線材等所定の鋼材製品に分塊圧延した。
（５）ＳＴＥＰ５
次に、磁気探傷法により表面キズの個数、位置を目視調査し、また試験片を塩酸に漬けて鋼片素材の形状を確認できるようにして鋼材製品の表面キズ位置と鋼片素材の表面キズ位置を対比した。
【００１４】
調査項目は、▲１▼分塊圧延時の表面温度、▲２▼圧下量、▲３▼表面キズ個数、位置
の３項目とし、分塊圧延時の表面温度の測定については、鋼片素材が加熱炉抽出時には、スケールを被っていて適切な測定ができないため、スケールが剥がれ落ちた分塊２パス後に測定するようにした。
【００１５】
圧下量については、鋼片素材が分塊圧延時の圧下によって、加熱炉で粗大化した結晶粒が小さく潰され、分塊圧延の５パス目以後のパスでは表面キズが発生しにくいことから、１〜４パスまでの最大の圧下量を指標とした。
【００１６】
また、表面キズの個数については、圧延後放冷し、磁気探傷法によりブラックライト下で目視により個数を確認した。
（６）ＳＴＥＰ６
一方、ＣＣ（連続鋳造）鋳込み、造塊・分塊、ブルームクーラ、加熱炉、分塊圧延時の搬送等の各工程の条件を考慮して、ＣＡＥ解析により鋼材の中心温度を推定した。
【００１７】
分塊圧延時の中心温度は、連続鋳造の鋳込み、鋼片素材の２次冷却帯、放熱帯、ブルームクーラ、加熱炉等の条件を考慮して算出した。鋼材製品の中心部から表面までの温度推定は、文献「連鋳スラブの表面欠陥防止のための２次冷却帯パターンについて」（鉄と鋼　１９７６年　第１２号　１２頁）と「パウダーの性状を考慮した連鋳鋳型内伝熱モデル」（鉄と鋼　１９８０年　第１号　３３頁）（以下「文献１」という。）に記載されている方法を用いた。また、計算ソフトは汎用プログラムＭＡＲＣ（日本ＭＳＣ（株）の商品名）（以下「文献２」という。）を用いて行った。計算した中心温度は、熱電対による実測値と対比して、適切であることを確認した。
（７）ＳＴＥＰ７
次に、分塊圧延時の温度分布に応じた鋼片素材の変形抵抗の実測値を使用して分塊圧延時の応力解析を行い、分塊圧延時のブルームの各部位の応力を算出した。解析ソフトは、「棒鋼・線材圧延３次元ＦＥＭ解析システム」（棒鋼・線材圧延３次元ＦＥＭ解析システム研究会）を用いた。
（８）ＳＴＥＰ８
次に、調査した表面キズの位置および個数とＣＡＥ解析で計算した応力を対比させて、表面キズ低減に有効な応力範囲を決定した。
（９）ＳＴＥＰ９
そして最後に、表面キズ低減に有効な応力範囲を得るための表面温度、圧下量、中心温度の関係を示す上記の関係式（Ａ）乃至（Ｄ）を求めた。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、鋼種が肌焼鋼（ＳＣＲ４２０）であり、本願発明に基づいて、ブルームを連続鋳造法で製造する場合の分塊圧延の操業状況について具体的に説明する。
（１）ＳＴＥＰ１
肌焼鋼（ＳＣＲ４２０）の溶湯を連続鋳造法により断面寸法Ｈ４９０×Ｂ３８０ｍｍのブルームを製造した。
（２）ＳＴＥＰ２
次に、表面温度９００〜６００℃のブルームをスプレー冷却によるブルームクーラで３０〜２００秒冷却し表面組織をベイナイトにし、またはブルームクーラ無しで、表面組織をフェライトとパーライトにした。
（３）ＳＴＥＰ３
次に、連続加熱炉でブルームを１１００〜１３００℃で２〜６時間加熱し、均一な温度にした。
（４）ＳＴＥＰ４
次に、φ５０〜３００に分塊圧延した。
（５）ＳＴＥＰ５
次に、磁気探傷法により表面キズの個数、位置を目視調査し、また試験片を塩酸に約４０〜６０分漬けてインゴットパターンを確認できるようにしてビレット（断面形状丸）の表面キズ位置とブルームの表面キズ位置を対比した。
【００１９】
調査項目の、▲１▼分塊圧延時の表面温度、▲２▼圧下量、▲３▼表面キズ個数、位置
のうち、分塊圧延時の表面温度の測定については、ブルームが加熱炉抽出時には、スケールを被っていて適切な測定ができないため、スケールが剥がれ落ちた分塊２パス後に測定した。
【００２０】
圧下量については、ブルームが分塊圧延時の圧下によって、加熱炉で粗大化した結晶粒が小さく潰され、分塊圧延の５パス目以後のパスでは表面キズが発生しにくいことから、１〜４パスまでの最大の圧下量を指標とした。
【００２１】
また、表面キズの個数については、圧延後放冷し、磁気探傷法によりブラックライト下で目視により個数を確認した。
（６）ＳＴＥＰ６
一方、ＣＣ（連続鋳造）鋳込み、ブルームクーラ、加熱炉、分塊圧延時の搬送等の各工程の条件を考慮して、ＣＡＥ解析により鋼材の中心温度を推定した。
【００２２】
分塊圧延時の中心温度は、連続鋳造の鋳込み、２次冷却帯、放熱帯、ブルームクーラ、加熱炉等の条件を考慮して算出した。中心部から表面までの温度推定は、上記文献１に記載されている方法を用いた。また、計算ソフトは上記文献２を用いた。計算した中心温度は、熱電対による実測値と対比して、適切であることを確認した。
（７）ＳＴＥＰ７
また、分塊圧延時の温度分布に応じた肌焼鋼の変形抵抗の実測値を使用して分塊圧延時の応力解析を行い、分塊圧延時のブルームの各部位の応力を算出した。解析ソフトは、上記文献３を用いた。
（８）ＳＴＥＰ８
次に、調査した表面キズの位置および個数とＣＡＥ解析で計算した応力を対比させて、表面キズ低減に有効な応力範囲を決定した。
（９）ＳＴＥＰ９
そして最後に、表面キズ低減に有効な応力範囲を得るための表面温度、圧下量、中心温度の関係を示す上記の関係式（Ａ）乃至（Ｄ）の総ての定数を求め、下記の関係式（Ａ’）乃至（Ｄ’）導いた。
【００２３】
ΔＴ≦（１．４×Ｔ１−１４７０）×（０．００５×δ＋０．９）・・・（Ａ’）
１０５０≦Ｔ１≦１２５０　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｂ’）
δ≦Ｈ×０．２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｃ’）
ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ０　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｄ’）
ここに、　Ｔ１　：ブルームの表面温度　℃
Ｔ０　：ブルームの中心温度　℃
δ　　：圧下量　　ｍｍ
Ｈ　　：ブルームの圧下方向寸法　ｍｍ
表１は、上記の関係式（Ａ’）乃至（Ｄ’）を求めるために行った実験検討の結果を整理し、表面温度、圧下量、温度差（表面温度−中心温度）の関係を示したものである。
【００２４】
表１において、圧下量が５０ｍｍ、温度差２００℃、表面温度１１７５〜１２５０℃であれば、表面キズ指数は０．５以下となり、また圧下量５０ｍｍ、温度差１００℃の時は、表面温度１１２５〜１２５０℃であれば、表面キズ指数は０．５以下となった。同様に圧下量が２０ｍｍであれば、温度差２００℃では表面温度が１１７５〜１２５０℃であれば、表面キズ指数は０．５以下となり、温度差が５０℃であれば、表面温度が１１００〜１２５０℃であれば表面キズ指数は０．５以下となった。
【００２５】
ここで、表面キズ指数とは、鋼材製品の表面積（両端面の面積を除く）４ｍ２当たりの表面キズ個数をいい、鋼材製品の直径が１６０ｍｍの場合、表面キズ指数が１．０だと、製品長さが７．９６ｍに付きキズの個数が１個ということになる。表面キズ指数が０．１だと製品長さが７９．６ｍに付きキズの個数が１個ということになる。表面キズ指数が０．５以下では、鋼材製品のキズ取り作業は大幅に削減される。
【００２６】
以上肌焼鋼（ＳＣＲ４２０）について述べたが、鋼種は肌焼鋼に限定されるものではなく、本発明は広く炭素鋼、合金鋼に適用することができ、好ましくは炭素含有量が０．１〜０．６％の鋼に適用される。
【００２７】
【表１】
2004136352.tif 000003
【００２８】
【実施例】
上記の関係式（Ａ’）乃至（Ｄ’）を満たす範囲で操業することにより、肌焼鋼（ＣＲ４２０）、直径５０〜３００の鋼材製品に分解圧延したところ、表１に示すと同様の表面キズ指数０．５未満の結果を得た。表面キズ指数０．５ということは、鋼材製品の直径１６０ｍｍの場合、製品長さ１５．９ｍに付き表面キズの数は１個であり、表面キズの数は大幅に減少し、製品の表面キズとり工程は大幅に削減され、かつ連続鋳造から分塊圧延までの各製造工程の同期化が可能となり、製造工程の合理化が図れることを確認できた。
【００２９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、鋼材製品の表面キズの発生が大幅に減少し、鋼材製品の大部分はキズ取り工程へ搬送してキズを除去する必要性がなくなるので、製造工程の合理化が図れる。
【００３０】
第２の発明によれば、肌焼鋼材製品の表面キズの発生が大幅に減少し、肌焼鋼材製品の大部分はキズ取り工程へ搬送してキズを除去する必要性がなくなるので、製造工程の合理化が図れる。
【００３１】
第３の発明によれば、第１の発明において、一定の加熱炉在時間、一定の加熱炉抽出温度で各工程を同期して操業することに困難性の高い製造工程において、連続鋳造した各種鋼材製品のブルームをブルームのまま加熱炉に送入する熱間圧延に適用するものであるから，各種鋼材製品の同期生産を可能とし、第１の発明の効果に加えて、製造工程の合理化を図ることができる。
【００３２】
第４の発明によれば、第２の発明において、一定の加熱炉在炉時間、一定の加熱炉抽出温度で各工程を同期して操業することに困難性の高い製造工程において、連続鋳造した肌焼鋼のブルームをブルームのまま加熱炉に送入する熱間圧延に適用するものであるから、肌焼鋼材製品の同期生産を可能とし、第２の発明の効果に加えて、製造工程の合理化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る関係式（Ａ）乃至（Ｂ）を求めるための調査・解析のフロー図である。
【図１】
2004136352.tif 000004