(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径縦横比１．２以上の矩形鋳型にて鋳造した鋳片を、高さ圧下率１５％以上のパス（以下、「強圧下パス」という。）で２回以上短辺側から圧下し、かつ、長辺側からの強圧下パス回数を短辺側からの強圧下パス回数と同数未満に設定したパススケジュールで圧延し、製品のマクロパターンの縦横比を１．４以下に抑制することを特徴とする定ひずみ鋼を製造するための分塊圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
自動車部品のＣＶＪなど、精密冷間鍛造により仕上げし、その後研磨を行わない部品の製造に使用するための定ひずみ鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品のＣＶＪなどは、省工程化によるコストの削減のため、精密冷間鍛造により仕上げることで、その後の研磨を行わなくしている。このために冷鍛加工に供する鋼の矩形断面を有するインゴット材あるいは連鋳片においては、それらの鋳鋼材のマクロパターンの内部と外部とで初期凝固組織が異なるため、熱処理後の製品ひずみに、例えば内外で０．０２％異なるというバラツキが発生する大きな問題がある。このパターン内外のひずみ差が冷鍛後仕上げ研磨または切削を行わない部品には大きな問題がある。これに対して、連鋳片の断面形状を中径の丸形連鋳片としたり正方形連鋳片とすることも考えられるが、設備を新設あるいは改造することによるコストアップをもたらす。さらに、鋳込み時の形状による中心偏析悪化の問題がある。すなわち、最終凝固位置付近の正偏析及び負偏析が矩形断面の鋳片に比して、丸形の方が大きいという知見がある。中径の丸形鋳片あるいは正方形鋳片からでは圧鍛比が低くなり組織の微細化および均一化が不十分となる問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、矩形断面の鋳片をそのまま採用することで、最終凝固位置付近の正偏析及び負偏析が小さいという中心偏析抑制効果を最大限に利用しながら、さらに圧鍛比を大きくすることでマクロパターンの内外のひずみ差を小さくすることで品質向上を図りうる矩形断面の鋳片の利点を活かしつつ、かつ、熱処理後の製品ひずみを抑制することの可能な鋼材の製造方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の手段は、外径縦横比１．２以上の矩形鋳型にて鋳造した鋳片を、高さ圧下率１５％以上のパスの強圧下パスで２回以上短辺側から圧下し、かつ、長辺側からの強圧下パス回数を短辺側からの強圧下パス回数と同数未満に設定したパススケジュールで圧延し、製品のマクロパターンの縦横比を１．４以下に抑制することを特徴とする定ひずみ鋼を製造するための分塊圧延方法である。
【０００５】
上記手段の作用を説明すると、外形縦横比１．２以上とするのは、１．２以下の矩形鋳型の鋳片の場合、初期凝固パターンの縦横比が１．４を下回るので本パスによる分塊圧延を使わなくても定ひずみ鋼になり得るためである。
【０００６】
さらに、圧下率１５％以上の強圧下パスとする理由は次の理由による。先ず、図１の（ａ）、（ｂ）の２図にわかり易くするために分けて、圧下率による変形挙動の違いを示す。（ａ）は圧下前、１０％圧下、１５％圧下、２０％圧下を示し、（ｂ）は、繰り返して圧下前、２０％圧下を繰り返し示すとともに、さらに３０％圧下、４０％圧下を示す。以上の図１の圧下率による変形挙動の違いからわかるように、圧下率１５％以上の強圧下パスを掛けることにより、鋳片の中心に圧下が掛かり、中心の膨らみによる形状改善効果が現われてくることによる。
【０００７】
強圧下パスを２回以上とするのは、強圧下パス１回では強圧下効果が低い上、パススケジュールが長くなり、生産性が阻害されることによる。。
【０００８】
長辺側から掛ける強圧下パスを短辺側の強圧下パスと同数未満に設定するのは、長辺側から強圧下を掛けることにより短辺側からの強圧下効果が解消されるため、長辺側からの強圧下パス回数は短辺側の強圧下パス未満でないと効果がでないためである。
【０００９】
製品のマクロパターンの縦横比を１．４以下に抑制するのは、次の理由による。先ず、図２に示すパターン部を含むＯリング試験を行う。このときパターン縦横比、例えば、図２の（ａ）は１．０、（ｂ）は１．５、（ｃ）は２．０に示すように、それぞれパターン縦横比を細かく変えて、図３に示す縦、横の変位をそれぞれｄｙ、ｄｘとしてＯリング試験を行う。このときのｘｙ変位差ｄｘ−ｄｙとパターン縦横比の関係を図４にグラフで示す。この図４からパターン縦横比が１．４以下の場合には、ｘｙ変位差ｄｘ−ｄｙが０．７以下に急激に小さくなる。このことからパターン縦横比が１．４以下になると定ひずみ効果が得られることが判明した。パターン縦横比１．５以上の場合では、低ひずみ領域が長辺側に偏りすぎてしまい、不適当と考えられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下の実施例を通じて示す。連続鋳造による冷鍛溶鋼の縦横比１．２以上の矩形ブルーム、例えば形状４９０ｍｍ×３８０ｍｍ、縦横比１．２９を、高さ圧下率１５％以上の強圧下パスで２回以上短辺側から圧下するとともに、縦横方向を変更して、長辺側からの強圧下パス回数を短辺側からの強圧下パス回数と同数未満に設定したパススケジュールにより分塊圧延した。その後、短辺側を圧下量３ｍｍで最終パスを下後、３ロール・プラネタリー・ミル（以下、「ＰＳＷ］という。）により丸棒、例えばφ１６４ｍｍの丸棒に仕上げ圧延する。かくして熱処理後の製品マクロパターンの縦横比を１．４以下とする。
【００１１】
【実施例】
連続鋳造による冷鍛用鋼ＳＣＲ４２０Ｈの形状４９０ｍｍ×３８０ｍｍ、縦横比１．２９の矩形ブルームを表１に示す改良パスパターンにより分塊圧延を行う。表１に示すように、パス１〜５までは短辺側から行い、パス４は圧下量６０ｍｍすなわち圧下率１７．６％、パス５は圧下量８０ｍｍすなわち圧下率２８．６％で強圧下し、次いで方向を変えてパス６〜１１を長辺側から行い、ここでは圧下率１５％未満の圧下を行い、再び方向を変えて短辺側からパス１２および１３を行い、パス１２は圧下量６１ｍｍすなわち圧下率２４．８％、パス１３は圧下量３５ｍｍすなわち圧下率１８．９％で強圧下し、再び方向を変えて長辺側からパス１４および１５を行い、パス１４は圧下量４９ｍｍすなわち圧下率２１．４％、パス１５は圧下量３５ｍｍすなわち圧下率１９．４％で強圧下して１４５ｍｍ×１６７ｍｍとし、最後に方向を変えて短辺側からパス１６を行った後、ＰＳＷにより仕上げ圧延してφ１６４ｍｍの丸棒とした。なお、表１で圧下量の太字は圧下率１５％以上の強圧下を示し、この改良パスパターンによる本実施例では、圧下率１５％以上の強圧下を短辺側からはトータルで５回行い、長辺側からはトータルで２回行っている。従って、短辺側からの強圧下の効果は保持されている。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
比較例として表２に従来のパススケジュールにより、表１と同じ４９０ｍｍ×３８０ｍｍ、縦横比１．２９の矩形ブルームを分塊圧延した後、ＰＳＷにより仕上げ圧延して最終的に同一形状の丸棒とした。従って、この従来のパススケジュールでも最終パスを行った鋳片の縦横比は、上記の改良パススケジュールのものと変わることなく、また、パス回数も異ならない。しかしながら、この比較例のパススケジュールでは、短辺側からの圧下率１５％以上の強圧下はトータルで３回であるが、長辺側からの強圧下はトータルで４回であり、長辺側からの方が多く、このため短辺側からの強圧下の効果が解消されている。
【００１４】
【表２】
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【００１５】
本発明の実施例である改良パススケジュールによる場合の熱処理後の製品ひずみは抑制されている。すなわち、Ｏリング試験の図４に示す製品のパターン縦横比の関係から、ｘｙ変位差が０．３以下の定ひずみ鋼であることがわかる。これに対し、従来のパススケジュールによるものは、一見したところ最終パスの長辺の縦横比は本実施例と異なるところはないが、短辺側からの強圧下の効果が解消されているため、熱処理後の製品ひずみは、そのマクロパターン縦横比のｘｙ変位差が大きくあり、定ひずみ鋼とはいえないものである。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明におけるパススケジュールとして分塊圧延することで、熱処理後の製品のマクロパターンの内部パターンを正方形に近づけることができるので全体の熱処理ひずみが均一な定ひずみ鋼が得られ、熱処理後の製品の形状ばらつきを抑えることができ、連続鋳造設備を新設したり、改変したりする必要がないので、コストを格別増大することなく実施でき、かつ、矩形ブルームの特徴である最終凝固位置付近の正偏析及び負偏析の小さな優れた点を維持することができるなど、本発明は自動車部品のＣＶＪなど、精密冷間鍛造により仕上げし、その後研磨を行わない部品の製造に使用するための定ひずみ鋼を製造することができるなど従来にない優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】分塊圧延における圧下率による鋳片の変形挙動の違いを示す模式図で、（ａ）は圧下率２０％以下を示し、（ｂ）は圧下率４０％以下を示す。
【図２】Ｏリング試験のマクロパターンのパターン形状の縦横比とパターン形状を模式的に示す図である。
【図３】パターン部を含むＯリング試験におけるパターン形状のｘｙ変位を示す模式図である
【図４】Ｏリング試験におけるパターンとｘｙ変位差の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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