(57)【要約】【課題】連続鋳造された断面が円形で且つ熱間加工が容易でない難加工材の鋳片を、コーナ割れなどを生じることなく、確実に断面ほぼ正方形の鋼片にする熱間圧延方法を提供する。【解決手段】断面円形の鋳片Ｍ０を断面ほぼ角形の鋼片Ｍａに熱間圧延するに際し、上記鋳片Ｍ０を追って成形される断面ほぼ角形の鋼片Ｍａにおける第１の対角線Ｌ１の方向に沿って一対のロールＲ１，Ｒ２間で軽圧下を加える最初の圧延を行った後、上記第１の対角線Ｌ１の方向と直交する第２の対角線Ｌ２の方向に沿って一対のロールＲ１，Ｒ２間で軽圧下を加える次の圧延を行う第１分塊圧延工程を、含む、熱間圧延方法。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面円形の鋳片を断面ほぼ角形の鋼片に熱間圧延するに際し、
上記鋳片を追って成形される断面ほぼ角形の鋼片における第１の対角線の方向に沿って一対のロール間で軽圧下を加える最初の圧延を行った後、上記第１の対角線の方向と直交する第２の対角線の方向に沿って一対のロール間で軽圧下を加える次の圧延を行う第１分塊圧延工程を、含む、
ことを特徴とする熱間圧延方法。
【請求項２】
前記第１分塊圧延工程における軽圧下を加える前記各圧延の圧下率は、１０％以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延方法。
【請求項３】
前記第１分塊圧延工程の後に、係る第１分塊圧延で得られた鋼片に対し、当該第１分塊圧延工程の軽圧下よりも大きな圧下量の強圧下を加えて圧延する第２分塊圧延工程と、
上記第２分塊圧延工程で得られた鋼片を、一対の平ロール間および一対の凹溝付きロール間の少なくとも一方により、上記強圧下とほぼ同様の強圧下を加えて最終寸法に圧延する最終圧延工程と、を有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱間圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造された断面が円形で且つ熱間加工が容易でない難加工材の鋳片を分塊圧延などにより、断面ほぼ角形の鋼片にする熱間圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＳＵＳ３０３のような難加工材からなる断面円形の連続鋳造片を熱間分塊圧延により、断面ほぼ正方形の鋼片にする場合、係る圧延過程において、上記鋳片の表層に位置するオシレョンマークを起点とするコーナー割れが生じ易い。
上記コーナー割れを防ぐため、熱間圧延を施すに先だち、予め、断面円形の鋳片の一端をマニプレータで掴み、係る鋳片をその半径よりも僅かに大きい半径を有する一対の丸形タップ（パンチ）間に挿入し、半径方向に沿ってプレスして軽圧下を加えた後、当該鋳片をその中心軸を回転中心としてランダムに５０度〜９０度回転し、更に上記同様のプレスによる軽圧下を加えると共に、係る異なる方向の軽圧下を上記鋳片の軸方向に沿って順次行う、という難加工材からなる鋳片の熱間加工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４５９０１号公報  （第１〜５頁）
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された前記難加工材鋳片の熱間加工方法は、熱間圧延工程の直前に、予め、前述したプレスによる異なる方向の軽圧下を前記鋳片の軸方向に沿って順次行うインラインプレス工程を挿入するため、熱間分塊圧延ラインの効率を低下させると共に、鋳片の一端を掴むマニプレータを必須とするため、設備コストおよびスペースを要し、結果として、加工コストを上昇させてしまう、という問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、連続鋳造された断面が円形で且つ熱間加工が容易でない難加工材の鋳片を、コーナ割れなどを生じることなく、確実に断面ほぼ角形の鋼片にする熱間圧延方法を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、発明者らによる研究・調査の結果より得られたもので、熱間圧延工程のライン内で、当初に断面が円形で且つ熱間加工が容易でない難加工材の鋳片を、追って断面ほぼ正方形の鋼片のコーナーとなる二つの方向に沿って、予め軽圧下を加える、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の熱間圧延方法（請求項１）は、断面円形の鋳片を断面ほぼ角形の鋼片に熱間圧延するに際し、上記鋳片を追って成形される断面ほぼ角形の鋼片における第１の対角線の方向に沿って一対のロール間で軽圧下を加える最初の圧延を行った後、上記第１の対角線の方向と直交する第２の対角線の方向に沿って一対のロール間で軽圧下を加える次の圧延を行う第１分塊圧延工程を、含む、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、ＳＵＳ３０３のような難加工材からなる鋳片であっても、最終目標となる断面ほぼ角形の鋼片の断面における第１および第２の二つの対角線に沿って、それぞれ軽圧下を加える第１分塊圧延工程を予め施すため、各コーナー付近の組織が緻密化される。この結果、その後の熱間圧延工程でほぼ正方形（ほぼ角形）断面に圧延する際にも、得られた鋼片の各コーナー付近に割れの発生を確実に防止することができる。
尚、本発明が適用される難加工材の鋳片には、例えば、前記ＳＵＳ３０３（Ｆｅ−８〜１０％Ｎｉ−１７〜１９％Ｃｒ−０．１５〜０．４％Ｓ）からなるものが挙げられるが、これに限るものではない。
また、第１分塊圧延工程の直交する二つの対角線の方向に沿った前記軽圧下を加える２種類の圧延は、それぞれ１，２パスあるいは３パス以上にして行うことで、数少ない圧延ロールによって、確実に所要の軽圧下を加えることができる。
更に、第１分塊圧延工程の直交する二つの対角線の方向に沿って軽圧下を加える２種類の圧延における前記「最初」と「次の」と、互いに相対的な呼称である。
【０００８】
また、本発明には、前記第１分塊圧延工程における軽圧下を加える前記各圧延の圧下率は、１０％以下である、熱間圧延方法（請求項２）も含まれる。
これによれば、当初の鋳片に加える圧下率が１０％以下の軽圧下となるため、その後の強い圧下量を伴う熱間分塊圧延に支障とならず、最終目標となる断面ほぼ角形の鋼片の断面における各コーナー付近のコーナー割れの発生を確実に防止することができる。
尚、当初の鋳片に加える上記圧下率が１０％を越えると、前記対角方向からズレた圧延となって、目標とする鋼片の断面形状が得られなくなったり、圧延途中で鋼片が部分的に割れて、これ以降に行う熱間圧延に支障を来すおそれがあるため、１０％以下としたものである。上記圧下率は、望ましくは７％、より望ましくは、６％乃至５％以下である。但し、上記圧下率の下限は、上記鋼材の断面における各コーナー付近の組織を緻密化させるために、１％またはそれ以上である。
【０００９】
更に、本発明には、前記第１分塊圧延工程の後に、係る第１分塊圧延で得られた鋼片に対し、当該第１分塊圧延工程の軽圧下よりも大きな圧下量の強圧下を加えて圧延する第２分塊圧延工程と、係る第２分塊圧延工程で得られた鋼片を、一対の平ロール間および一対の凹溝付きロール間の少なくとも一方により、上記強圧下とほぼ同様の強圧下を加えて最終寸法に圧延する最終圧延工程と、を有する、熱間圧延方法（請求項３）も含まれる。
これによれば、目標となる鋼片の断面における直交する二つの対角線に沿った前記軽圧下を加える第１分塊圧延工程と、その後に強圧下を加える第２分塊圧延工程および最終圧延工程と、を熱間の連続した単一のインラインによって行える。このため、熱間圧延工程の効率および歩留まりを確実に高めることが可能となる。
【００１０】
尚、第１分塊圧延工程の後に強圧下を加える熱間の第２分塊圧延工程と最終圧延工程とで施す圧延は、それぞれ約６パス〜約２０パスで行うことにより、比較的少ない数の圧延ロールによって、確実に所要の強圧下を加えることができる。
また、最終圧延工程で用いるロールは、それぞれ円周面に対向する凹溝または断面がほぼ三角形の溝を有する一対の型ロールが用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、例えば、垂直連続鋳造方法によって、連続鋳造された長尺な鋳造材を所定の長さに切断したＳＵＳ３０３（熱間難加工材）からなる鋳片Ｍ０を示す。係る鋳片Ｍ０は、直径が約３６０ｍｍの円柱体であり、軸方向の両端に位置する円形の端面１と、円柱形の本体２とからなる。
図２は、係る鋳片Ｍ０の断面を示す。同図中の一点鎖線で示すほぼ正方形で且つ各コーナーにアールを有する四角形状は、最終的に圧延すべきほぼ正方形（ほぼ角形）の鋼片Ｍａにおける断面の外形を示す仮想線である。
予め、鋳片Ｍ０を図示しない加熱炉内に装入して、約１３００℃に加熱する。
【００１２】
先ず、加熱された上記鋳片Ｍ０を、熱間分塊圧延ラインに投入し、図３中の二点鎖線の矢印で示すように、係る鋳片Ｍ０に対し、目標となる鋼片Ｍａの断面における第１の対角線Ｌ１の方向に沿って、約１０ｍｍの圧下量となる軽圧下を加えように、一対の平ロール（ロール）Ｒ１，Ｒ２間を１パスまたは２パスで通過させる最初の圧延を施す。係る圧延の圧下率は、約３％である。
尚、上記最初の圧延時において、鋳片Ｍ０は、図３で示す姿勢を保つように、図示しない複数対の垂直ロールの間またはピンチに挟まれている。
また、上記平ロールＲ１，Ｒ２の前後には、図示しない複数の搬送ロールが位置すると共に、当該平ロールＲ１，Ｒ２の後方には、係る複数の搬送ロールの間に、これらと回転軸が直交する複数対の回転用ロール（図示せず）が配置されている。
【００１３】
その結果、図４に示すように、前記鋳片Ｍ０において、目標となる鋼片Ｍａの断面における第１の対角線Ｌ１に沿った半径方向の両側に、一対の平坦面ｈ１が全長に沿って形成され、且つ断面全体がほぼ長円形の鋼片Ｍ１が成形される。係る鋼片Ｍ１において、上記一対の平坦面ｈ１では、当初の鋳片Ｍ０の表面に形成されていたオシレーションマークが消滅すると共に、各平坦面ｈ１の直下付近は、やや緻密な組織となる。
次いで、図５に示すように、鋼片Ｍ１を前記複数対の回転用ロールによって、断面方向に沿って９０度回転させる。係る姿勢に保持された鋼片Ｍ１に対し、図６中の破線の矢印で示すように、目標となる鋼片Ｍａの断面における第２の対角線Ｌ２の方向に沿って、約１０ｍｍの圧下量となる軽圧下を加えように、一対の平ロール（ロール）Ｒ１，Ｒ２間を１パスまたは２パスで通過させる次の圧延を施す。係る圧延の圧下率も、約３％である。
尚、上記次の圧延時において、鋼片Ｍ１は、図６で示す姿勢を保つように、図示しない複数対の垂直ロールの間に挟まれている。また、前記第１の対角線Ｌ１と上記第２の対角線Ｌ２とは、相対的な名称である。
【００１４】
その結果、図７に示すように、前記鋼片Ｍ１において、目標となる鋼片Ｍａの断面における第２の対角線Ｌ２に沿った半径方向の両側に、一対の平坦面ｈ２が全長に沿って形成され、且つ断面全体がほぼ八角形の鋼片Ｍ２が成形される。係る鋼片Ｍ２においても、上記一対の平坦面ｈ２では、当初の鋳片Ｍ０の表面に形成されていたオシレーションマークが消滅すると共に、各平坦面ｈ２の直下付近は、やや緻密な組織となる。
以上の図３〜図６に示した軽圧下による第１分塊圧延工程を施すことで、最終目標となる鋼片Ｍａの各コーナーにおけるコーナー割れを予防することができる。
【００１５】
次に、鋼片Ｍ２を前記複数対の回転用ロールにより、４５度回転させる。係る姿勢に保持された鋼片Ｍ２に対し、目標となる鋼片Ｍａの断面における対向する２辺に沿って、約４０ｍｍの圧下量となる強圧下を加えように、前記同様の一対の平ロール間を６〜８パスで通過させる第２分塊圧延を施す。係る圧延の圧下率は、約１２％である。
その結果、図８に示すように、前記鋼片Ｍ１において、目標となる鋼片Ｍａの断面における対向する２辺に沿った半径方向の両側に、一対の幅広の平坦面ｈ３が全長に沿って形成され、且つ断面全体が変形八角形の鋼片Ｍ３が成形される。
【００１６】
更に、上記鋼片Ｍ３を９０度回転させ、係る姿勢に保持された鋼片Ｍ３に対し、目標となる鋼片Ｍａの断面における対向する上記と別の２辺に沿って、約４０ｍｍの圧下量となる強圧下を加えように、前記同様の一対の平ロール間を６〜８パスで通過させる第２分塊圧延を施す。係る圧延の圧下率も、約１２％である。
これ以降は、前記第２分塊圧延工程によって、複数回の当該圧延を施された鋼片Ｍｘを９０度回転させ、図９の左側に示すように、係る姿勢の鋼片Ｍｘに対し、目標となる鋼片Ｍａの断面における対向する何れかの２辺に沿って、約４０〜６０ｍｍの圧下量となる強圧下を加えように、前記同様の一対の平ロール間を１０〜１５パスで通過させる第２分塊圧延を施す。係る圧延工程の各圧下率は、約１２〜２０％である。尚、第２分塊圧延工程は、熱間分塊圧延の主要工程である。
【００１７】
そして、図９の中央に示すように、目標となる鋼片Ｍａの断面に近似したほぼ正方形（ほぼ角形）の断面を有する鋼片Ｍｙに対し、目標となる鋼片Ｍａの断面における対向する２辺ずつに沿って、それぞれ約２０〜３０ｍｍの圧下量となる強圧下を加えように、円周面に対向する凹溝（カリバー）を有する一対の凹型ロールの間を、１０数回のパスで通過させて最終寸法に圧延する最終圧延を施す。係る最終圧延の圧下率は、約１１〜１５％である。
その結果、図９の右側に示すように、２２０ｍｍ×２２０ｍｍのほぼ正方形（ほぼ角形）断面で各コーナーにアールが付された鋼片Ｍａを成形することができる。係る鋼片Ｍａの各コーナーには、コーナー割れが生じていなかった。
【００１８】
これは、通常の強圧下を加える熱間分塊圧延に先立って、前記鋳片Ｍ０に対し、目標となる鋼片Ｍａの断面における第１および第２の対角線Ｌ１，Ｌ２に沿って、それぞれ約１０ｍｍの圧下量となる軽圧下を加える第１分塊圧延工程を施し、各コーナー付近の組織が緻密化しため、その後の熱間分塊圧延工程でほぼ正方形断面に圧延する際にも、鋼片Ｍａの各コーナー付近に割れの発生を防止できた、ものと推定される。
【００１９】
以上のような本発明の熱間圧延方法によれば、ＳＵＳ３０３のような難加工材からなる鋳片Ｍ０であっても、最終目標となる鋼片Ｍａのほぼ角形断面における第１および第２の対角線Ｌ１，Ｌ２に沿って、それぞれ約５％以下の圧下率となる軽圧下を加える第１分塊圧延工程を施し、各コーナー付近の組織が緻密化させた。この結果、その後の第２分塊圧延工程でほぼ正方形断面に圧延成形する際にも、得られた鋼片Ｍａの各コーナー付近に割れの発生を確実に防止することができる。
【実施例】
【００２０】
以下において、本発明の具体的な実施例について説明する。
垂直連続鋳造方法により連続鋳造された長尺な鋳造材を所定の長さに切断したＳＵＳ３０３（熱間難加工材）からなる直径３６０ｍｍ×長さ９ｍの鋳片Ｍ０を、４０本用意した。係る４０本の鋳片Ｍ０を１０本ずつを１組のグループとし、それぞれ実施例１，２、比較例１，２とした。
予め、各例の鋳片Ｍ０を加熱炉内に装入して、約１３００℃に加熱・保持した。
先ず、実施例１，２、比較例１の各鋳片Ｍ０に対し、目標の鋼片Ｍａの断面における第１の対角線Ｌ１に沿って、表１に示す圧下量と圧下率である軽圧下を加えように、平ロールＲ１，Ｒ２間を２パスで通過させる最初の圧延１ｒを行った。
【００２１】
次に、上記最初の圧延１ｒが施された実施例１，２、比較例１の各鋼片Ｍ１を、断面方向に９０度回転させた後、目標とする鋼片Ｍａの断面における第２の対角線Ｌ２の方向に沿って、表１に示す圧下量および圧下率となる軽圧下を加えように、平ロールＲ１，Ｒ２間を２パスで通過させる次の圧延２ｒを行った。上記圧延１ｒ，２ｒは、本発明における第１分塊圧延工程である。
尚、比較例２の鋳片Ｍ０には、上記圧延１ｒ，２ｒを施さなかった。
次いで、上記圧延１ｒ，２ｒが施された実施例１，２、および比較例１の各鋼片Ｍ２と、比較例２の鋳片Ｍ０とに対し、表１に示す圧下量の強圧下を伴う第２分塊圧延工程３ｒ〜６ｒを、目標とする鋼片Ｍａの断面における対向する２辺と別の対向する２辺とに沿って、各圧延の前後で９０度回転させつつ、順次行った。
尚、上記第２分塊圧延工程３ｒ〜６ｒの圧下率は、約１２〜２０％であった。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
更に、前記第２分塊圧延工程３ｒ〜６ｒが施された実施例１，２、および比較例１，２の各鋼片Ｍｘ，Ｍｙに対し、一対の平ロールによる最終圧延７ｒと一対の溝付きの型ロールによる最終圧延８ｒとを、表１に示す圧下量に従って、それぞれ施す最終（仕上）圧延工程を行った。
その結果、実施例１，２、比較例１，２による断面ほぼ正方形で各コーナーにアールを有する一辺が２２０ｍｍの鋼片Ｍａが、各例ごとに１０本ずつ得られた。
各例１０本ずつの鋼片Ｍａについて、圧延途中の挙動、および圧延後の結果を、目視などによって観察した。その結果を表１中に併記した。
【００２４】
表１によれば、実施例１，２による各鋼片Ｍａは、１０本全部にコーナー割れがなく、且つそれぞれが所要のほぼ正方形の断面を有していた。係る結果は、実施例１，２では、第１分塊圧延工程１ｒ，２ｒにおいて、目標とする鋼片Ｍａの断面における第１，第２の対角線Ｌ１，Ｌ２の二方向に沿って、予め１０％以下の軽圧下（圧下率）が加えられたため、上記二方向に沿った鋼片Ｍａの断面における各コーナー付近の組織が予め緻密化されていたことに依るものと推定される。
【００２５】
一方、比較例１による鋼片Ｍａのうち、６本には、第２分塊圧延工程３ｒ〜６ｒで部分的な割れが発生した。これは、第１分塊圧延工程１ｒ，２ｒで、１０％を越えるやや強圧下（圧下率）が加えられ、係る方向に沿って過度に組織が緻密化されたものと推定される。また、比較例１の鋼片Ｍａのうち、残りの４本には、第１分塊圧延工程１ｒ，２ｒにおける第１，第２の対角線Ｌ１，Ｌ２の一方または双方で圧延方向ズレが生じたため、断面がほぼ正方形にならず、やや異形の断面となっていた。
【００２６】
更に、表１によれば、比較例２による鋼片Ｍａは、１０本の全てにおいて、各コーナーの何れかでコーナー割れが発生していた。係る結果は、比較例２では、従来と同様に、第１分塊圧延工程１ｒ，２ｒを省略して、目標とする鋼片Ｍａの断面における対向する２辺ごとに沿って、第２分塊・最終圧延工程３ｒ〜８ｒのみを行ったため、鋼片Ｍａの各コーナーにコーナー割れが発生したことに依る、ものと推定される。
以上のような実施例１，２によって、本発明の効果が裏付けられた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明が適用される鋳片を示す斜視図。
【図２】上記鋳片の断面図。
【図３】本発明における第１分塊圧延工程の前段を示す概略図。
【図４】上記工程により得られた鋼片の断面図。
【図５】図４の鋼片を９０度回転させた状態を示す断面図。
【図６】本発明における第１分塊圧延工程の後段を示す概略図。
【図７】上記工程により得られた鋼片の断面図。
【図８】第２分塊圧延工程の途中における鋼片を示す断面図。
【図９】第２分塊圧延工程〜最終圧延工程における各鋼片を示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
Ｍ０………………………鋳片
Ｍ１〜Ｍｘ,Ｍｙ,Ｍａ…鋼片
Ｌ１，Ｌ２………………対角線
Ｒ１，Ｒ２………………平ロール（ロール）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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