(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延後の圧延材を冷却した後に切断して棒鋼を製造するに当たり、
ＡＳＴＭで規定する前記圧延材のＤｉ値に基づいて切断温度を定めて切断することを特徴とする棒鋼の製法。
【請求項２】
前記切断温度をＴをとしたとき、
前記Ｄｉ値が、２．８０インチ以上、３．２０インチ未満の場合には、下記（１）式を満足するように前記切断温度Ｔを定め、
前記Ｄｉ値が、３．２０インチ以上、３．５０インチ未満の場合には、下記（２）式を満足するように前記切断温度Ｔを定め、
前記Ｄｉ値が、３．５０インチ以上の場合には、前記切断温度を２６０℃以上として切断する請求項１に記載の製法。
Ｔ≧２５０×Ｄｉ−６００  …（１）
Ｔ≧２００×Ｄｉ−４４０  …（２）
【請求項３】
前記圧延材の直径が６０ｍｍ以下である請求項１または２に記載の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延後の圧延材を冷却した後に切断して棒鋼を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
棒鋼は、熱間圧延ラインで圧延して得られた圧延材を、圧延ライン終端に接して設けられた冷却床上で冷却した後、切断機（コールドシャー）で所望の長さに切断することで得られる。このとき圧延材の鋼種が例えば合金鋼や高炭素鋼の場合には、切断時に端面割れが発生し易い。そこで切断時の端面割れ発生を防止する技術として、本出願人は、例えば特許文献１の技術を先に提案した。この文献において本発明者は、被圧延材の材質に応じて最適切断温度を定めると共に、切断直前における被切断材の温度を測定し、この温度が前記最適切断温度より低い場合には、この最適切断温度まで被切断材を加熱した後、切断することを提案した。しかしこの技術では、切断機よりも上流側に被切断材を加熱するための装置を設ける必要があり、設備が複雑となる。また、この文献には、最適切断温度を被圧延材の材質に応じて定めるための具体的手段について開示していなかった。
【０００３】
ところで上記特許文献１には、圧延材の切断温度は、通常では３００〜４００℃が最適であると記載しており、圧延材の鋼種が合金鋼や高炭素鋼の場合には、切断温度をより高くすればよいことを開示している。ところが上記特許文献１のように、被切断材を切断直前に加熱しない場合は、圧延材を高温で切断するために、熱間圧延後の圧延材を素早く切断機へ移動させる必要がある。そのため圧延材を素早く切断機へ移動させるには、冷却床のスペースを空けて冷却床での切断待ち時間を短縮する必要がある。しかし冷却床のスペースを空けるには、例えば熱間圧延間隔を長くするなど生産性を落とさなければならない。
【特許文献１】特開昭６２−１３６３１０号公報（特許請求の範囲、第２頁第６〜１７行等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、この様な状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱間圧延後の圧延材を冷却した後に切断して棒鋼を製造するに当たり、生産性を低下させることなく、切断端面に割れが少ない棒鋼を製造できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、生産性を低下させることなく、切断端面に割れが少ない棒鋼を製造する方法について検討を重ねた。その結果、圧延材のＤｉ値に基づいて切断温度を定めて圧延材を切断してやれば、比較的低温で切断しても端面割れが発生しないこと、これにより生産性を落とすことなく圧延材を切断して棒鋼を製造できることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
即ち、上記課題を解決することのできた本発明に係る棒鋼の製法とは、熱間圧延後の圧延材を冷却した後に切断して棒鋼を製造するに当たり、ＡＳＴＭで規定する前記圧延材のＤｉ値に基づいて切断温度を定めて切断する点に要旨を有する。
【０００７】
具体的には、前記切断温度をＴをとしたとき、前記Ｄｉ値が、２．８０インチ以上、３．２０インチ未満の場合には、下記（１）式を満足するように前記切断温度Ｔを定め、前記Ｄｉ値が、３．２０インチ以上、３．５０インチ未満の場合には、下記（２）式を満足するように前記切断温度Ｔを定め、前記Ｄｉ値が、３．５０インチ以上の場合には、前記切断温度を２６０℃以上として切断すればよい。
Ｔ≧２５０×Ｄｉ−６００  …（１）
Ｔ≧２００×Ｄｉ−４４０  …（２）
前記圧延材は、直径が特に６０ｍｍ以下の場合に上記製法を採用することが推奨される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の製法によれば、圧延材の切断温度をＡＳＴＭで規定する圧延材のＤｉ値に基づいて定めているため、切断温度を必要以上に高めて圧延材を切断しなくても端面割れを発生しない。従って加熱設備を設ける必要がなく、しかも生産性を低下させずに端面割れの少ない棒鋼を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
圧延材の鋼種（例えば、合金鋼や高炭素鋼）が同じ場合でも、切断後の端面に割れを発生していることがあった。そこで本発明者らは、ＡＳＴＭで規定する圧延材のＤｉ値に注目し、該Ｄｉ値と切断温度の間に関係がないか調べた。その結果、後述する実施例から明らかなように、圧延材のＤｉ値と切断温度の間には関係があり、Ｄｉ値に基づいて圧延材の切断温度を定めて切断すれば、端面に割れが発生しないことが判明した。
【００１０】
Ｄｉ値に基づいて圧延材の切断温度を定めて切断すれば、端面に割れが発生しない理由については全てを解明できたわけではないが、圧延材のＤｉ値が大きい場合は、焼入れ性が高いため冷却床上での冷却時に過冷組織（例えば、ベイナイトやマルテンサイト）が生成し、切断するまでに圧延材が硬くなり過ぎることによると考えられる。そのためＤｉ値が大きい圧延材を切断する場合には、高温で切断すればよい。一方、圧延材のＤｉ値が小さい場合は、焼入れ性が低いため、冷却床で緩やかに冷却しても切断するまでに過冷組織は殆ど生成しないと考えられる。そのため切断するまでに時間がかかっても圧延材は硬くなりすぎず、低温で切断しても端面割れは発生しないと考えられる。このように圧延材のＤｉ値に基づいて切断温度を定めてこの温度で切断してやれば、端面割れが発生しない最適温度で切断できるため、例えば冷却床に無駄な空きスペースを作って圧延材の送り速度を大きくする必要はなくなり、生産性を高めることができる。
【００１１】
Ｄｉ値に基づいて切断温度を定めるに当たっては、具体的には、前記切断温度をＴをとしたとき、前記Ｄｉ値が２．８０インチ以上、３．２０インチ未満の場合には、下記（１）式を満足するように前記切断温度Ｔを定め、
Ｔ≧２５０×Ｄｉ−６００  …（１）
前記Ｄｉ値が、３．２０インチ以上、３．５０インチ未満の場合には、下記（２）式を満足するように前記切断温度Ｔを定め、
Ｔ≧２００×Ｄｉ−４４０  …（２）
前記Ｄｉが、３．５０インチ以上の場合には、前記切断温度を２６０℃以上（特に２８０℃以上）として切断すればよい。
【００１２】
上記切断温度Ｔは、好ましくは、前記Ｄｉ値が２．８０インチ以上、３．５０インチ未満の場合に、下記（３）式を満足するように定めることが推奨される。
Ｔ≧（６００／７）×Ｄｉ−４０  …（３）
なお、前記Ｄｉ値が、２．８０インチ未満の場合の前記切断温度Ｔは特に限定されず、室温程度以上とすればよい。
【００１３】
本発明において、上記Ｄｉ値は、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）の「Ａ−２５５」に準じて算出した値を用いる。即ち、圧延材のＤｉ値は、圧延材に含まれる合金成分量に応じて下記（ａ）式から算出できる。
Ｄｉ＝Ｆ（Ｃ）×Ｆ（Ｍｎ）×Ｆ（Ｓｉ）×Ｆ（Ｎｉ）×Ｆ（Ｃｒ）×Ｆ（Ｍｏ）×Ｆ（Ｃｕ）×Ｆ（Ｖ）  …（ａ）
ここで、
Ｆ（Ｓｉ）＝１．００＋０．７×［Ｓｉ］
Ｆ（Ｎｉ）＝１．００＋０．３６３×［Ｎｉ］
Ｆ（Ｃｒ）＝１．００＋２．１６×［Ｃｒ］
Ｆ（Ｍｏ）＝１．００＋３．００×［Ｍｏ］
Ｆ（Ｃｕ）＝１．００＋０．３６５×［Ｃｕ］
Ｆ（Ｖ）＝１．００＋１．７３×［Ｖ］
であり、上記Ｆ（Ｃ）とＦ（Ｍｎ）は、Ｃ量またはＭｎ量に応じて下記式を用いる。
［Ｃ］≦０．３９質量％の場合
Ｆ（Ｃ）＝０．５４×［Ｃ］
０．３９質量％＜［Ｃ］≦０．５５質量％の場合
Ｆ（Ｃ）＝０．１７１＋０．００１×［Ｃ］＋０．２６５×［Ｃ］2
０．５５質量％＜［Ｃ］≦０．６５質量％の場合
Ｆ（Ｃ）＝０．１１５＋０．２６８×［Ｃ］−０．０３８×［Ｃ］2
０．６５質量％＜［Ｃ］≦０．７５質量％の場合
Ｆ（Ｃ）＝０．１４３+０．２×［Ｃ］
０．７５質量％＜［Ｃ］の場合
Ｆ（Ｃ）＝０．０６２＋０．４０９×［Ｃ］−０．１３５×［Ｃ］2
［Ｍｎ］≦１．２０質量％の場合
Ｆ（Ｍｎ）＝３．３３３３×［Ｍｎ］＋１．００
１．２０質量％＜［Ｍｎ］の場合
Ｆ（Ｍｎ）＝５．１０×［Ｍｎ］−１．１２
なお、上記式中、［  ］は、圧延材に含まれる各元素の量（質量％）を示している。
【００１４】
また、上記切断温度とは、切断機で圧延材を切断するときにおける圧延材の温度であり、この温度は例えば熱放射温度計で測定して確認できる。こうした温度計は、切断機よりも上流側に設けておき、切断位置における圧延材の温度をチェックすればよい。
【００１５】
圧延材のＤｉ値に基づいて圧延材の切断温度を調整するには、例えば熱間圧延後の圧延材を切断するまでの時間を調整すればよく、切断温度を高めるには、冷却床における圧延材の送り速度を大きくし、切断温度を低めるには、冷却床における圧延材の送り速度を小さくすればよい。圧延材の送り速度を大きくするには、冷却床を空けた状態とすればよい。また、切断温度を高めるには、冷却床の上方にカバーを設置して冷却床を覆ったり、切断温度を低めるには、冷却床にブロワー等の風冷装置を設置して強制冷却してもよい。
【００１６】
本発明で切断対象とする圧延材の直径は特に限定されないが、特に圧延材の直径が小さい場合に本発明の方法を採用することが推奨される。例えば直径が６０ｍｍ以下（特に４５ｍｍ以下）の細径圧延材を切断して棒鋼を製造する際に、本発明の方法を採用することが好ましい。直径が６０ｍｍ以下の細径棒鋼では、圧延材の直径が小さいため、熱間圧延後の冷却時において冷却速度の影響を大きく受け、徐冷しても過冷組織が発生し易い。そのため圧延材が硬くなり過ぎて切断時に端面割れが発生し易いからである。
【００１７】
本発明で切断対象とする圧延材の種類は特に限定されないが、例えば機械構造用合金鋼［ＪＩＳ  Ｇ  ４０５３；例えば、マンガン鋼（ＳＭｎ）、マンガンクロム鋼（ＳＭｎＣ）、クロム鋼（ＳＣｒ）、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）、ニッケルクロム鋼（ＳＮＣ）、ニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ）など］やばね鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ４８０１；ＳＵＰ）、高炭素クロム軸受鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５；ＳＵＪ）などからなる圧延材は、焼入れ性が高いため、熱間圧延後の冷却時に過冷組織を生成し易く、切断時に端面に割れを発生し易いが、本発明の方法を採用すれば切断端面に割れを生じさせることなく切断できる。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００１９】
表１に示す成分組成の鋼材をφ３５ｍｍに熱間圧延し、冷却床上で冷却した後、切断機（コールドシャー）で切断して棒鋼を得た。このとき熱間圧延で得られた圧延材を切断工程へ移す時間を制御して切断時における圧延材の温度を下記表２に示す温度に調整した。なお、表１には、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）の「Ａ−２５５」に準じて算出したＤｉ値を併記した。Ｄｉ値は、圧延材に含まれる合金成分量に応じて上記（ａ）式から算出した。また、切断機で圧延材を切断するときにおける圧延材の温度は、切断機に備えられた熱放射温度計で測定した。
【００２０】
圧延材の切断端面を光学顕微鏡を用いて１００倍で観察し、割れの発生の有無を観察した。切断端面を観察したときに、１ｍｍ以上の割れが発生している場合を「割れ発生あり」とし、１ｍｍ未満の場合には「割れ発生なし」とした。サンプル数は１０個とし、下記基準で端面割れを評価した。評価結果を下記表２に示す。
＜評価基準＞
○：全てのサンプルで割れ発生なし
△：割れ発生ありのサンプルが１個
×：割れ発生ありのサンプルが２個以上（不合格）
【００２１】
【表１】
0004637681.tif 000002
【００２２】
【表２】
0004637681.tif 000003
【００２３】
上記表２から明らかなように、Ｄｉ値と切断温度には良好な関係があり、Ｄｉ値に基づいて切断温度を定めて切断すれば、端面割れの少ない棒鋼を製造できる。特にＤｉ値が小さい圧延材を切断する際には、低温で切断しても端面割れが発生しないため、冷却床のスペースを空けることなく生産性を高めることができる。
【００２４】
なお、鋼種Ｄを１５０℃または２００℃で、或いは鋼種Ｅを２００℃で切断した場合には、切断状態によっては端面割れが発生することがあった（表２中の△）。即ち、切断機のバイトの切れやすさが悪かったり、上刃と下刃の調整が不良の場合に、端面割れが発生することがあった。