(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心欠陥を防止する圧延方法において、単パスでの評価パラメータＧｍ＋＝∫（−σｍ／σｅｑ）ｄε＋０．０２４なる式を用いて計算した評価パラメータＧｍ＋のｉパスまでの累積値ΣＧｍ＋ｉの値が０．２５以上となるように圧延パススケジュールにより圧延することを特徴とする中心欠陥を防止圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延パスにおける中心欠陥を防止する圧延方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、連続鋳造、鋼塊鋳造等により鋳造された一定の形状をした鋳片から圧延によって様々な寸法に圧延することが行われている。しかしながら、上記連続鋳造、鋼塊鋳造を問わず、鋳造時の凝固収縮に伴い中心部に空隙欠陥が発生することがある。この空隙欠陥の発生は通常の連続鋳造および鋼塊鋳造での空隙鋳造条件等では現在の技術では完全に防止することは困難である。しかし、この空隙を製品に残存させない技術が必須であり、この対策として一般的には圧延・鍛造などの塑性加工によって空隙欠陥を閉鎖する必要がある。この方法は塑性加工時に断面積の減少率で定義される圧鍛比を大きく取れば空隙欠陥が発生した場合でも消滅することが経験的に知られているが、しかし、加工の効果が圧延と鍛造で大きく異なる分布を持ち、また、同じ圧鍛比の圧延を行う場合にも、カリバー形状やロール径といった圧延条件によって各部分の加工度は異なるため、全体的な変形度合いを示す指標である圧鍛比で局所的な変形の度合いを精密に表現することは困難である。
【０００３】
一方、圧延において鋳片、鋼片の内部に存在する空隙、ザクを無くすることは品質上重要である。この空隙を圧着させるためのパス設計方法として、例えば特開２００２−３４６６０４号公報（特許文献１）が開示されている。この方法はトータル減面率９７．７％以下の圧延パスにおいて、断面積１２００００ｍｍ2 以下の形状から、または、仕上げ形状断面積の４０％増しの形状となるパスまでに、Ｇｍ≧０．２０となるパスを１パス以上含むパススケジュールにより製造する中心欠陥の発生しない圧延パス方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３４６６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１における方法では、強圧下パスを１パス入れることが必須となるが、熱間変形抵抗の高い高合金鋼などの難加工材では強圧下パスで圧下することが難しいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述したような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、パラメータＧｍ＋を用いることにより、空隙のみの減面率を考慮することが可能となり、より厳密に実際の挙動と合致し、しかも、パラメータＧｍ＋の各パス累積値ΣＧｍ＋の値が０．２５以上の領域で、中心欠陥（空孔）を防止できることを見出したものである。その発明の要旨とするところは、中心欠陥を防止する圧延方法において、単パスでの評価パラメータＧｍ＋＝∫（−σｍ／σｅｑ）ｄε＋０．０２４なる式を用いて計算した評価パラメータＧｍ＋のｉパスまでの累積値ΣＧｍ＋ｉの値が０．２５以上となるように圧延パススケジュールにより圧延することを特徴とする中心欠陥を防止圧延方法にある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による評価パラメータＧｍ＋を用いることにより、評価パラメータＧｍ＋の合計値が高い方が空隙圧着しやすいパスであることが評価できるので、パスの選択時の一助となると共に、このＧｍ＋の値を０．２５以上とすることで製品における内部割れの発生を回避することができ、生産性および品質が飛躍的に向上する工業的に極めて優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明について詳細に説明する。
鋼塊鋳造や連続鋳造に問わず、製鋼時に凝固末期には収縮に起因する中心欠陥が発生する。この収縮に起因する中心欠陥の発生について圧延パスで、これらの中心欠陥を塑性加工的に消滅させることが重要な課題とされている。しかし、これら加工度合いを定量的に把握する方法が見つかっていなかった。本発明はこれらを定量的に把握する方法として、空隙圧着パラメータの式、Ｇｍ＋＝∫（−σｍ／σｅｑ）ｄε＋Ｃなる式を適用することで圧延時の空隙圧着の成否を検討することが可能となる。ただし、ε：相当ひずみ、σｍ：静水応力、σｅｑ：相当応力、Ｃ：定数項であって圧延パスの場合はＣ＝０．０２４とする。
【０００８】
上述した空隙圧着パラメータＧｍ＋は、空隙のみの減面率（％）を考慮することができるため、より厳密に実際の挙動と合致する。この空隙圧着パラメータＧｍ＋の各パス累積値ΣＧｍ＋ｉの値が０．２５以上の領域で、中心欠陥（空孔）を防止することができる。しかし、０．２５未満ではその効果は十分でないことから、その値を０．２５とした。このように、評価パラメータＧｍ＋＝∫（−σｍ／σｅｑ）ｄε＋０．０２４なる式を用いて各パスの圧下効果を明確に計算し、それを累積することで、各パスまでの中心圧下効果を算出する。これによって、空隙圧着しきい値を明確にすることで、強圧下パスを含まない連続パスでも空隙圧着できるパスを設計することができる。
【０００９】
上述した式を適用するにあたり、圧延解析コードを用いて中心欠陥発生箇所の相当ひずみ、各方向応力を計算する。しかし、中心欠陥を実際に想定して要素分割する方法もあるが、これは素材の大きさと欠陥の大きさを考えると、欠陥が相対的に小さいため要素分割が必然的に大きくなり、計算時間が大きくなってしまい実用的ではない。そこで、中実材の要素分割を用いて計算し、そこから欠陥を予測する。このようにして、Ｇｍ＋＝∫（−σｍ／σｅｑ）ｄε＋０．０２４なる式を用い、各パスのＧｍ＋を求める。このＧｍ＋の総和を求めたのがΣＧｍ＋であり、このΣＧｍ＋の値が０．２５を超えた場合に連続圧延時の中心欠陥は消滅するものである。
【００１０】
次に、評価パラメータＧｍ＋の定数項Ｃの決定方法と例外処理について説明する。複数のパススケジュールを用いて中心欠陥の消滅タイミングをプラスティシン実験にて求めた。その結果、圧延断面全体の減面率と空隙欠陥の減面率が一致するところが、Ｇｍ＋＝０．０２４近傍であるが判明し、この値を加算することにしたものである。しかし、減面率が小さすぎる場合は、中心まで圧下が届かない場合があるため、中心欠陥に変形が見られない２％以下の減面率の場合には、Ｇｍ＋＝０とする処理を行なう。
【００１１】
さらに、ΣＧｍ＋ｉのしきい値の決定方法について説明する。連続圧延パスを複数行い、数値計算とプラスティシン実験の合わせ込みで決定した。すなわち、多パス圧延における累積静水圧積分値の推移により、仕上げ寸法同じパス１〜３を行い、計算によりΣＧｍ＋ｉの値を求めた。プラスティシン実験により空隙の圧着度合いを調査したところ、パス１では空隙閉鎖したが、パス２、３では空隙の残存が見られた。その結果、しきい値を０．２５と決定した。
【実施例】
【００１２】
圧延パスを公知の三次元有限要素法により解析し、この解析により得られた、ひずみ・応力値から空隙圧着パラメータを計算し、パスの検討を行った。表１〜３はパスＮｏと減面率（％）、評価パラメータＧｍ＋、Ｇｍ＋の総和ΣＧｍ＋およびその判定を示した。この判定としては、空隙の残存が見られないもの：○、空隙の残存が見られるもの：×で示した。表１〜２は本発明例であり、表３は比較例である。表１に示すＧｍ＋の総和総和ΣＧｍ＋が０．４７、表２は０．２７となり、累積値が０．２５をそれぞれ超え、判定としては表１〜２は○となり、表３に示す比較例は０．１８と０．２５より低いために空隙の残存が見られた。その結果、判定としては×となる。
【００１４】
【表１】
0004697684.tif 000002
【００１５】
【表２】
0004697684.tif 000003
【００１６】
【表３】
0004697684.tif 000004