(57)【要約】【課題】ポロシティが圧着して内部品質に優れ、超音波探傷での合格率に優れた鋼片を得るための連続鋳造鋳片の分塊圧延方法を提供する。【解決手段】横断面寸法が一辺  ３３０ｍｍ以上の正方形又はこれと等価な断面積を有する矩形で、凝固完了後の表面温度が７００℃以上の連続鋳造ままの鋳片に、％単位での圧下率ｒが、２５．５≦ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０を満たす厚み方向と幅方向の圧延を少なくとも各１パスずつ施すとともに全てのパスがｒ×（Ｄｎ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０を満たす連続鋳造鋳片の分塊圧延方法。但し、ｒ＝｛１−（ｈｎＯ／ｈｎｉ）｝×１００、Ｄｎ  はｎ回目の圧延時のロール直径（ｍｍ）、ｈｎｉとｈｎＯはそれぞれｎ回目の圧延前後の被圧延材の厚み（ｍｍ）である。連続鋳造鋳片を表面温度を１１００℃以上、鋳片表面と鋳片内部との温度差を２００℃以内として加熱した後、１回目の圧延前の鋳片表面温度を７００℃以上として、前記条件で分塊圧延してもよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面の寸法が一辺３３０ｍｍ以上の正方形又はこれと等価な断面積を有する矩形で、凝固完了後の表面温度が７００℃以上である連続鋳造ままの鋳片に、％単位での圧下率ｒが下記▲１▼式を満たす厚み方向及び幅方向の圧延を少なくとも各１パスずつ施し、且つ、全てのパスが下記▲２▼式を満たすことを特徴とする連続鋳造鋳片の分塊圧延方法。
２５．５≦ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０  ・・・▲１▼
ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０  ・・・▲２▼
ここで、
ｒ＝｛１−（ｈｎＯ／ｈｎｉ）｝×１００、
Ｄｎ  はｎ回目の圧延時のロール直径（ｍｍ）、
ｈｎｉとｈｎＯはそれぞれｎ回目の圧延前後の被圧延材の厚み（ｍｍ）、
である。
【請求項２】
横断面の寸法が一辺３３０ｍｍ以上の正方形又はこれと等価な断面積を有する矩形の凝固を完了した連続鋳造鋳片を表面温度を１１００℃以上、且つ、鋳片表面と鋳片内部との温度差を２００℃以内として加熱した後、１回目の圧延前の鋳片表面温度を７００℃以上として、その鋳片に％単位での圧下率ｒが下記▲１▼式を満たす厚み方向及び幅方向の圧延を少なくとも各１パスずつ施し、且つ、全てのパスが下記▲２▼式を満たすことを特徴とする連続鋳造鋳片の分塊圧延方法。
２５．５≦ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０  ・・・▲１▼
ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０  ・・・▲２▼
ここで、
ｒ＝｛１−（ｈｎＯ／ｈｎｉ）｝×１００、
Ｄｎ  はｎ回目の圧延時のロール直径（ｍｍ）、
ｈｎｉとｈｎＯはそれぞれｎ回目の圧延前後の被圧延材の厚み（ｍｍ）、
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、連続鋳造鋳片の分塊圧延方法に関し、詳しくは、鋳片の内部欠陥であるポロシティが圧着して内部品質に優れ、超音波探傷での合格率に優れた鋼片を製造するための連続鋳造鋳片の分塊圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造鋳片、すなわち連続鋳造法によって鋳込まれたブルーム、スラブ等には、その横断面の中心部において長辺面と平行に凝固時に生成されるポロシティが存在する。鋳片の内部欠陥である上記ポロシティは、その後の製造工程で圧着されると製品品質には悪影響を及ぼすことはないが、圧着されないままで残存すると、強度や靱性が低下する原因となり、場合によっては致命的な欠陥になってしまう。
【０００３】
このため、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に、熱間加工の段階でポロシティを除去する技術が開示されている。
【０００４】
すなわち、特許文献１には、上下一対のロールによって、低い歪速度と大きな圧下力で圧延する「熱間圧延方法」が開示されている。しかし、この公報で提案された技術の場合には、圧延能率が低下するため生産効率が低いという問題があった。
【０００５】
特許文献２には、鋼材の圧延中に作用する鋼材中心部の静水圧応力を規定した「内部欠陥の少ない鋼材の製造法」が開示されている。しかし、応力は被圧延材の変形抵抗、したがって被圧延材の化学組成に依存する。このため、応力での規定は必ずしも絶対的な基準とはならないし、被圧延材の断面に対して同じ方向から圧延し、その際の鋼材中心部圧下応力を大きくするだけでは内質欠陥であるポロシティが必ずしも圧着できるというものでもなく、したがって超音波探傷での高い合格率を確保できるというものではなかった。
【０００６】
特許文献３には、特定サイズの中断面ブルームである連続鋳造鋳片を特定の条件で２〜４パスで圧延する「条鋼用鋼片の製造方法とその装置」が開示されている。しかし、この公報で提案された技術は２〜４パスという少ないパス数で所望の鋼片に加工するものであるため、鋳片横断面のサイズ及び形状を一辺が１４０〜３００ｍｍである正方形又は、これと等価な断面積を有する長辺対短辺の比が１．６以下である矩形にする必要があり、生産性が低いという問題があった。更に、条鋼圧延に供される半製品としては適用できても、総圧下比が小さく圧延後にそのサイズのまま製品として用いることが難しい場合もあった。
【０００７】
なお、上記圧延における総圧下比とは下記の▲３▼式で表される値をいう。
【０００８】
総圧下比＝鋳片の断面積／圧延後の鋼片の断面積  ・・・▲３▼。
【０００９】
【特許文献１】
特開平３−１７４９０１号公報
【特許文献２】
特開平５−２２８５０２号公報
【特許文献３】
特開平１０−３０５３０１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたもので、その目的は、圧延能率を低下させることなく、鋳片の内部欠陥であるポロシティが圧着して内部品質に優れ、超音波探傷での合格率に優れた鋼片が得られるとともに、圧延後にその鋼片を半製品としてだけではなく、そのサイズのまま製品として用いることができる大断面の連続鋳造鋳片を分塊圧延する方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）及び（２）に示す連続鋳造鋳片の分塊圧延方法にある。
【００１２】
（１）横断面の寸法が一辺３３０ｍｍ以上の正方形又はこれと等価な断面積を有する矩形で、凝固完了後の表面温度が７００℃以上である連続鋳造ままの鋳片に、％単位での圧下率ｒが下記▲１▼式を満たす厚み方向及び幅方向の圧延を少なくとも各１パスずつ施し、且つ、全てのパスが下記▲２▼式を満たすことを特徴とする連続鋳造鋳片の分塊圧延方法。
【００１３】
２５．５≦ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０  ・・・▲１▼、
ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０  ・・・▲２▼。
【００１４】
ここで、ｒ＝｛１−（ｈｎＯ／ｈｎｉ）｝×１００、Ｄｎ  はｎ回目の圧延時のロール直径（ｍｍ）、ｈｎｉとｈｎＯはそれぞれｎ回目の圧延前後の被圧延材の厚み（ｍｍ）、である。
【００１５】
（２）横断面の寸法が一辺３３０ｍｍ以上の正方形又はこれと等価な断面積を有する矩形の凝固を完了した連続鋳造鋳片を表面温度を１１００℃以上、且つ、鋳片表面と鋳片内部との温度差を２００℃以内として加熱した後、１回目の圧延前の鋳片表面温度を７００℃以上として、その鋳片に％単位での圧下率ｒが下記▲１▼式を満たす厚み方向及び幅方向の圧延を少なくとも各１パスずつ施し、且つ、全てのパスが下記▲２▼式を満たすことを特徴とする連続鋳造鋳片の分塊圧延方法。
【００１６】
２５．５≦ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０  ・・・▲１▼、
ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０  ・・・▲２▼。
【００１７】
ここで、ｒ＝｛１−（ｈｎＯ／ｈｎｉ）｝×１００、Ｄｎ  はｎ回目の圧延時のロール直径（ｍｍ）、ｈｎｉとｈｎＯはそれぞれｎ回目の圧延前後の被圧延材の厚み（ｍｍ）、である。
【００１８】
なお、鋳片に「厚み方向及び幅方向の圧延を少なくとも各１パスずつ施す」とは、圧延前の鋳片で見た場合の「厚み」方向と「幅」方向とに対して、少なくとも各１パスずつの圧延を施すことを意味する。
【００１９】
上記の「Ｄｎ  ／ｈｎｉ」はいわゆる「ロール径比」と称されるものであり、以下の説明においてはこの用語を用いることもある。
【００２０】
なお、上記（１）は、連続鋳造鋳片を均熱炉や加熱炉で加熱することなく鋳片の有する顕熱を利用して分塊圧延する方法であり、一方、上記（２）は、連続鋳造鋳片を均熱炉や加熱炉で加熱した後に分塊圧延する方法である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、前記した目的を達成するために、応力のように被圧延材の化学組成に依存することがなく、しかも通常の３次元剛塑性有限要素解析（以下、単にＦＥＭ解析という）によって比較的容易に求めることができる被圧延材中心部の圧下方向に対する圧縮歪に着目して種々の検討を行った。その結果、下記（ａ）〜（ｅ）の知見が得られた。
【００２２】
（ａ）図１に示すように圧延方向をｚ、被圧延材の横断面における圧下方向をｙ及び圧下方向に垂直な方向（つまり、ロール軸に平行な方向）をｘとして圧延する場合、ポロシティ圧着のためには被圧延材中心部に対して連続する多パス圧延の異なる２方向からの圧延によりそれぞれのパスでのｙ方向に圧縮歪が加わるように、換言すれば、元の被圧延材のｙ方向とｘ方向に圧縮歪が加わるようにすればよい。上記の場合、被圧延材中心部に対するｚ方向の歪はポロシティの圧着には影響を及ぼさない。これは、たとえｚ方向に引張歪が作用しても、ｙ方向及びｘ方向に圧縮歪が加わっておりさえすれば、ポロシティが圧着されるからである。なお、実施例の説明においては、上記のｙ方向及びｘ方向に関する被圧延材の寸法をそれぞれ「厚み」及び「幅」という。
【００２３】
（ｂ）被圧延材の原寸法と最終仕上げ寸法が固定されている場合、多パス圧延における合計の圧縮歪が一定であっても、圧下率の配分を変えて１つ以上のパスにおいて強圧下圧延することでｙ方向へのポロシティ圧着効果を増大させることができる。
【００２４】
（ｃ）ｙ方向に強圧下を加えても、ｘ方向への引張り歪の増大に基づくポロシティの拡大を生じない場合がある。
【００２５】
（ｄ）ロール径比はポロシティの圧着効果と相関を有する。
【００２６】
（ｅ）ポロシティを圧着させるとともに鋼片の表面性状をも高めるためには、連続鋳造鋳片の温度を管理することが重要になる。
【００２７】
本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。
【００２８】
以下、本発明の各要件について詳しく説明する。
（Ａ）連続鋳造鋳片横断面の寸法
本発明においては、分塊圧延したサイズのままで製品としても用いるために、横断面の寸法が一辺３３０ｍｍ以上の正方形又はこれと等価な断面積を有する矩形の大断面連続鋳造鋳片を対象とする。上記の横断面寸法とすることによって、分塊圧延だけで大きな総圧下比が確保でき、したがって、分塊圧延したサイズのままでも製品として十分用いることが可能となる。
【００２９】
なお、横断面寸法の上限は、一辺５００ｍｍの正方形又はこれと等価な断面積を有する矩形とするのがよい。又、横断面形状が矩形の場合、その長辺と短辺の比は１．８以下とするのがよい。
（Ｂ）連続鋳造鋳片の温度
（Ｂ−１）均熱炉や加熱炉で加熱することなく鋳片の有する顕熱を利用して分塊圧延する場合：
連続鋳造した鋳片を均熱炉や加熱炉で加熱することなく鋳片の有する顕熱を利用して分塊圧延し、ポロシティを圧着させるとともに鋼片の表面性状をも高めるためには、連続鋳造鋳片が凝固完了後に表面温度７００℃以上の状態で後述する（Ｃ）項に記載の条件で分塊圧延する必要がある。表面温度が７００℃を下回ると、鋼片に生じる表面疵が多くなって手入れに多大の工数を要するし、圧延時の変形抵抗も大きくなる。
（Ｂ−２）均熱炉や加熱炉で加熱した後に分塊圧延する場合：
連続鋳造した鋳片を均熱炉や加熱炉で加熱した後に分塊圧延し、ポロシティを圧着させるとともに鋼片の表面性状をも高めるためには、表面温度を１１００℃以上、且つ、鋳片表面と鋳片内部との温度差を２００℃以内として加熱した後、１回目の圧延前の鋳片表面温度を７００℃以上として、後述する（Ｃ）項に記載の条件で分塊圧延する必要がある。加熱時の表面温度が１１００℃を下回ったり１回目の圧延前の鋳片表面温度が７００℃を下回ると、鋼片に生じる表面疵が多くなって手入れに多大の工数を要するし、圧延時の変形抵抗も大きくなるからである。更に、鋳片表面と鋳片内部との温度差が２００℃を超える場合には内部欠陥が圧着し難いし、圧延時の変形抵抗も大きくなる。なお、加熱時の表面温度の上限は１３５０℃とすればよい。
（Ｃ）圧延条件
本発明においては、％単位での圧下率ｒが前記▲１▼式を満たす厚み方向及び幅方向の圧延を少なくとも各１パスずつ施し、且つ、全てのパスが前記▲２▼式を満たすようにする。
【００３０】
２５．５≦ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  の条件から外れる、つまり、％単位での圧下率ｒが２５．５×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）−０．０７  未満の場合には、厚み方向への十分なポロシティ圧着効果が得られない。
【００３１】
一方、ｒ×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）０．０７  ≦３１．０の条件から外れる、つまり、％単位での圧下率ｒが３１．０×（Ｄｎ  ／ｈｎｉ）−０．０７  を超える場合には、被圧延材の形状が矩形から平行四辺形に変化して後続の圧延ができなくなったり、ポロシティが開口したりする場合がある。
【００３２】
したがって、本発明おいては、％単位での圧下率ｒが前記▲１▼式を満たす厚み方向及び幅方向の圧延を少なくとも各１パスずつ施し、更に、圧延における全てのパスが前記▲２▼式を満たすこととした。ここで、Ｄｎ  、ｈｎｉ及びｈｎＯは、既に述べたように、それぞれｎ回目の圧延時のロール直径（ｍｍ）、ｎ回目の圧延前の被圧延材の厚み（ｍｍ）、ｎ回目の圧延後の被圧延材の厚み（ｍｍ）を指す。
【００３３】
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。
【００３４】
【実施例】
表１に示す化学組成を有する鋼を通常の方法で溶製し、横断面の寸法が長辺４００ｍｍで短辺３００ｍｍである矩形状に連続鋳造した。
【００３５】
【表１】
2004216422.tif 000002
【００３６】
次いで、長さ４５００ｍｍに切断した上記の鋳片について、（イ）鋳片の有する顕熱を利用して分塊圧延する、（ロ）加熱炉で加熱してから分塊圧延する、の２つの場合について圧延テストを行った。
【００３７】
なお、（イ）の場合において、分塊圧延前の各供試鋳片の表面温度はほぼ９００℃であった。一方、（ロ）の場合には、鋳片の表面温度がほぼ１２００℃で、鋳片表面と鋳片内部との温度差がほぼなくなるまで十分に加熱し、各供試鋳片の表面温度がほぼ１０４０℃の状態で分塊圧延の１回目の圧延（１パス目の圧延）に供した。
分塊圧延は次のようにして行った。すなわち、２Ｈｉリバース分塊圧延機を用いて総圧下比が３．０となるように粗圧延して２００ｍｍ角にし、続いてＶＨミルで６パスの仕上げ圧延を施して１６０ｍｍ角に仕上げた。
【００３８】
ここで、上記の粗圧延における総圧下比とは下記の▲４▼式で表される値をいう。
【００３９】
総圧下比＝鋳片の断面積／粗圧延後の鋼片の断面積    ・・・▲４▼。
【００４０】
なお、上記の２Ｈｉリバース分塊圧延機を用いた粗圧延は、３００ｍｍの短辺側を「厚み」、４００ｍｍの長辺側を「幅」として１パス目の圧延を行い、２パス目以降はその詳細を表２〜５に示す「ケース１」から「ケース４」までの各条件で圧延した。ここで、各ケースの圧延は、「ケース１」が％単位での圧下率ｒが▲１▼式を満たすパスが全くない場合、「ケース２」が上記ｒが▲１▼式を満たすパスを１回だけ行う場合、「ケース３」が上記ｒが▲１▼式を満たすパスを圧延前の鋳片で見た場合の「幅」方向に対して２回行う場合、「ケース４」が上記ｒが▲１▼式を満たすパスを圧延前の鋳片で見た場合の「厚み」方向と「幅」方向とに対して各１回行う場合で、「ケース４」が本発明に係る圧延である。１６０ｍｍ角への圧延は各鋼の各条件についてそれぞれ５０回行った。なお、各表における「ターン」とは圧延の「厚み」方向と「幅」方向とを変えたこと、つまり被圧延材を９０度回転させたことを意味する。又、各表の備考欄における「○」印は、上記％単位での圧下率ｒが▲１▼式を満たすことを示す。
【００４１】
【表２】
2004216422.tif 000003
【００４２】
【表３】
2004216422.tif 000004
【００４３】
【表４】
2004216422.tif 000005
【００４４】
【表５】
2004216422.tif 000006
【００４５】
上記のようにして得た１６０ｍｍ角鋼片について、先ず、表面を目視で検査して表面性状を調査した。その結果、粗圧延前の鋳片はいずれも本発明の温度条件を満たすものであり、したがって、いずれの鋼片にも疵の発生は認められなかった。
【００４６】
次いで、通常の条件で超音波探傷を行った。表６に超音波探傷の結果を示す。
【００４７】
【表６】
2004216422.tif 000007
【００４８】
表６から、本発明の方法である「ケース４」で分塊圧延した１６０ｍｍ角鋼片は超音波探傷の合格率が極めて高いことが明らかである。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、圧延能率を低下させることなく、鋳片の内部欠陥であるポロシティが圧着して内部品質に優れ、超音波探傷での合格率に優れた鋼片が得られる。又、本発明の分塊圧延における総圧下比は大きいので、圧延後にその鋼片を半製品としてだけではなく、そのサイズのまま製品として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延における座標軸を説明する図である。
【図１】
2004216422.tif 000008